DE4438867A1

DE4438867A1 - Schmieranordnung am Kolben eines Hubkolbentriebes

Info

Publication number: DE4438867A1
Application number: DE4438867A
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Ing Hoffmann; Ingolf Dipl Ing Lorenz; Sieghard Dipl Ing Weisflog
Original assignee: IAV Motor GmbH
Current assignee: IAV Motor GmbH
Priority date: 1994-09-07
Filing date: 1994-11-03
Publication date: 1996-05-30
Also published as: DE4431784A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schmieranordnung am Kolben eines Hubkolbentriebs mit einer Zuführung von Schmieröl aus dem Bereich der Zylinderbohrung in eine zu den Schmierstellen im Kolben führenden Kanalordnung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Vorbekannt sind gattungsgemäße Schmieranordnungen am Kolben eines Hubkolben triebs aus den Schriften DE-OS 36 00 749 und 37 22 435. Die Zuführung von Schmier öl aus dem Bereich der Zylinderbohrung erfolgt unter Nutzung der Abstreifwirkung des unteren Kolbenringes am Ringsteg des Kolbens. Vom Nutgrund der den Kolbenring aufnehmenden Ringnut des Kolbenringes führt ein Kanal zur Lagerstelle des Kolben bolzens im Kolben. Beim Abwärtsgang des Kolbens wird das vom Kolbenring von der Zylinderfläche abgestreifte Schmiermittel zum Kolbenbolzen geleitet. Eine solche Art der Beaufschlagung von im Kolben liegenden Schmierstellen ist nur bei Motoren oder Verdichtern möglich, die einen erheblichen Schmierfilm an der Zylinderwand aufwei sen.

Vorbekannt ist durch die DE-PS 35 43 109 eine Schmieranordnung für die Kolben bolzenlagerung im Pleuel eines etwa senkrecht stehenden Hubkolbenverbrennungs motors. Das Pleuel weist eine in Pleuellängsachse verlaufende Zuführöffnung am Pleuelkopf auf. Diese Zuführöffnung wird aus Richtung des Kolbenbodens mit dort angespritztem Schmieröl beaufschlagt, welches von einer mittig vom Kolbenboden erstreckten kegeligen Kontur abtropft.

Diese Art der Schmierung ist nur bei einer nennenswerten Benetzung des Kolben bodens durch gezieltes Anspritzen mit Schmieröl zum Kühlen oder durch vom Kurbel trieb aus dem Kurbelraum ausgeschleuderten Spritzöl einsetzbar.

Vorbekannt sind durch die DE-OS 42 09 827 bzw. 42 43 571 Schmieranordnungen am Kolben von Verbrennungsmotoren mit einer Zuführung von Schmieröl über Kanäle im Kolben zu dessen Mantel und der Zylinderbohrung. Dabei kann das Schmieröl so wohl als Spritzöl oder über Kanäle im Pleuel zum Kolben gefördert worden sein. Diese Lösungen lassen sich bei Zweitaktmotoren mit Kurbelraumpumpe, wenn deren Kurbelgehäuse weitgehend ölfrei gehalten werden soll, nicht realisieren.

Vorbekannt ist es durch die Schrift EP 3439 A1, im Bereich einer in der Zylinderbüchse mündenden Zuführbohrung für Schmieröl den Kolben mit einer in Hubrichtung verlau fenden Nut auszustatten, deren Länge größer als der Kolbenhub ist. Diese Nut er streckt sich von unterhalb des Ringsteges bis vorzugsweise kurz vor dem Ende des Kolbenhemdes und soll Schmieröl zwischen Kolben und Zylinderlauffläche bringen. Hierzu können von der beschriebenen Nut weitere Nuten am Umfang unterschiedlich verlaufend abzweigen. Eine Förderung in Kanäle im Kolben ist nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schmieranordnung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches am Kolben eine sichere Schmierölzuführung zum Kolben von der Zylinderbüchse aus zu schaffen, mittels der eine gezielte Schmierung für die Kolbenbolzenlagerung im Pleuel oder Kolben und für die Zylinderbahn zu schaffen.

Diese Schmieranordnung soll für eine extrem minimierte Schmiermittelzuführung bei fremdgeschmierten Zweitakt-Verbrennungsmotoren anwendbar sein.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Haupt anspruches beschriebenen Merkmale gelöst. Die Schmieranordnung für Schmier stellen im und am Kolben erhält damit eine Fördervorrichtung, die die von einer Zu meßeinrichtung sowohl von der Last als auch von der Drehzahl und dem Motorzu stand abhängig zugeführten geringen Schmierölmengen sicher zum aus dem Bereich der Zylinderbohrung in eine zu den Schmierstellen im Kolben führenden Kanalanord nung fördert.

Diese Schmieranordnung ist bei extrem abgemagert fremdgeschmierten Zweitakt- Verbrennungsmotoren mit einem als fast als trocken zu betrachtenden Kurbelgehäuse anwendbar.

Vorzugsweise werden bei mehreren Fördervorrichtungen, die eine Schmieranordnung am Kolben aufweisen, je nach der zu versorgenden Schmierstelle - Lagerung des Kolbenbolzens oder Zylinderschmierung - abgestimmt auf die Erfordernisse unter schiedliche Schmiermengen bei unterschiedlichen Intervallen vom speisenden Druck ventil in deren Nut zugeführt.

Das heißt, das Beaufschlagen erfolgt mit geringsten Mengen in großen Zeitabständen, jedoch synchronisiert zur Kurbelwellenstellung beim Hub des Kolbens zum oberen Tot punkt. Die Gestaltungen gemäß den Unteransprüchen wird zusammen mit ihren Wir kungen erläutert.

Nachfolgend soll die erfindungsgemäße Schmieranordnung anhand von Zeichnungen beschrieben werden.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Zylinderelement mit Kolben und Schmieranordnung im Längsschnitt bei Abwärtshub des Kolbens und einer Schmierung der Kolbenbolzen lagerung im Pleuel;

Fig. 2 OT-Stellung des Kolbens;

Fig. 3 UT-Stellung des Kolbens;

Fig. 4a eine Ansicht R in der Zylinderbohrung mit einer Zuführbohrung und einer Zuführnut sowie dem Stift der Fördereinrichtung;

Fig. 4b einen schrägen Schnitt gemäß Fig. 4a;

Fig. 5 einen Teilschnitt von einem Kolben mit einer Schmierung seiner Kolbenbolzenlagerung;

Fig. 6 einen Querschnitt durch die Kanalanordnung im Kolben für eine Schmierung des Zylinder- als auch Kolbenbolzenlagers.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Schmiereinrichtung gemäß dem Hauptanspruch mit einer Fördereinrichtung für geringste Schmierölmengen aus dem Bereich der Zy linderbüchse 1 gezeigt.

In der Zylinderbüchse 1 gleitet der Kolben 2. Über den Kolbenbolzen 3 ist das Pleuel 4 am Kolben 2 angelenkt. In ihr münden eine oder mehrere Zuführbohrungen 10 für Schmieröl, die über vorgeschaltete Druckventile 11 gespeist werden. Der Kolben 2 weist eine in Hubrichtung verlaufende Nut 24 auf, deren Länge größer ist als der Kolbenhub. Diese Nut 24 erstreckt sich am Kolben 2 von unterhalb des Ringsteges 21 und vorzugsweise nicht bis zum Ende dieses Kolbenhemdes.

Eine Zuführbohrung 10 mündet in der Zylinderbüchse 1 in Hubrichtung betrachtet je weils oberhalb eines Stiftes 12 im Bereich der Nut 24 im Kolben 2 und speist diese direkt - siehe Fig. 2 und 3 - oder indirekt. Hierzu kann die Zuführbohrung 1 oder seit lich von der Nut 24 münden. Bei letzterer Ausführung ist eine kurze Zuführnut 15 in der Innenfläche der Zylinderbüchse 1 vorgesehen, welche die Nut 24 oberhalb des Stiftes 12 überdeckt, siehe Fig. 4a und 4b. Der in der Zylinderbüchse 1 gelagerte Stift 12 ist so angeordnet, daß er bei OT-Stellung des Kolbens 2 unterhalb des Ring steges in die Nut 24 eingreift und den Querschnitt der Nut 24 mit Spiel ausfüllt - siehe Fig. 4a -.

Ebenso kann an Stelle des Stiftes 12 eine in der Zylinderbüchse 1 gelagerte Kugel - nicht dargestellt - angewandt werden, die in gleicher Weise in die halbrunde Nut 24 eingreift.

Den Eingriff des radial in der Zylinderbüchse 1 schiebbaren Stiftes 12 bzw. einer Kugel in die Nut 24 sichert die Kraft einer Feder 13.

Funktion der vorbeschriebenen Fördervorrichtung innerhalb der Schmieranordnung

Die in der Zylinderbüchse 1 mündenden Zuführbohrungen 10 speisen je eine Nut 24 oberhalb ihres zugeordneten Stiftes 12.

Vorzugsweise wird das, für die jeweilige Schmierstelle wirksame Druckventil 11 ausschließlich auf deren Erfordernisse mengenmäßig abgestimmt beaufschlagt. Ge ringste Mengen von Schmieröl werden in großen Zeitabständen, jedoch jeweils syn chronisiert zur Kurbelwellenstellung beim Hub des Kolbens 2 zum oberen Totpunkt zugeführt.

Das bei Aufwärtsgang bis zum OT - siehe Fig. 2 - in die ganze Länge der Nut 24 des Kolbens 2 über die Zuführbohrungen 10 eingebrachte Schmieröl wird beim Abwärts gang - siehe Mittelstellung in Fig. 1 - bis zum Erreichen des UT - siehe Fig. 3 - durch den Stift 12 in der Nut 24 relativ zum Ringsteg 21 hin verschoben. Das Schmieröl ent weicht dabei aus der Nut 24 über den Kanal 23 zu den Schmierstellen. Während des Aufwärtsganges des Kolbens 2 wird das unterhalb des Stiftes 12 in Richtung UT befindliche Schmieröl aus der Nut 24 abgestreift und Bereich des Endes des Kolbenhemdes aus ihr herausgedrängt.

Weiterhin ist in Fig. 1 das zu schmierende Lager für den Kolbenbolzen 3 im oberen Pleuelauge 41 gezeigt. Der unterhalb des Ringsteges zur Nut 24 hin mündende Kanal 23 weist einen Abflußquerschnitt 22 auf, der oberhalb des Pleuelauges 41 über einen in diesem angeordneten, trichterförmigen erweiterten Schlitz 43 mündet. Dieser Schlitz 43 endet im Schmierraum 42 des Lagers im Pleuelauge 41. Vom Abflußquerschnitt 22 fallen aus Richtung des Kolbenbodens Schmieröltropfen T in den trichterförmigen Schlitz 43 und gelangen zum Schmierraum 42 des Lagers für den Kolbenbolzen 3 im oberen Pleuelauge 41.

In Fig. 5 ist in einem Teilschnitt des Kolbens 2 die Schmierung der Kolbenbolzen lagerung 26 gezeigt. Vom im Kolben 2 angeordneten Kanälen 23 führt jeweils eine Bohrung 27 zur Kolbenbolzenlagerung 26.

Fig. 6 zeigt in einem Querschnitt des Kolbens 2 eine Kanalanordnung zur Schmierung der den Nuten 24 im Kolben 2 abgewandten Zylinderseite, die vorzugsweise die An lageseite für den Kolben 2 beim Arbeitshub bildet.

Die Ladungswechselkanäle 16 sind so wiedergegeben, als ob sich alle ihre Quer schnitte in einer Ebene quer zur Zylinderachse gegenüberstünden. Ergänzend wurde auch der Stift 12 in der Nute 24 in einem Detailschnitt gezeigt.

Das aus der Nut 24 in den Kanal 23 geförderte Schmieröl wird über die mit ihm ver bundene Abflußbohrung 25 zur anderen Zylinderseite gefördert, siehe Fig. 6, linke Hälfte.

Diese Ausführung ermöglicht, besonders die zwischen den Öffnungen der Ladungs wechselkanäle 16 in Hubrichtung durchgehenden Zylinderstege in der Zylinder büchse 1 speziell mit einem Schmierfilm zu versehen.

Auch ist es vom Kanal 23 ausgehend möglich, sowohl die Kolbenbolzenlagerung 26 als auch die Zylinderbüchse zu schmieren. Eine entsprechende Anordnung zeigt

Fig. 6 in der rechten Hälfte. Zu diesem Zweck ist eine Abflußbohrung 27 vorzusehen, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, die im Kanal 23 oder der Abflußbohrung 25 mündet. Eine vorteilhafte Verteilung der im Kanal 23 zugeführten Schmierölmenge auf beide Abflußbohrungen 25; 27 und damit auf Kolbenbolzenlagerung 26 und die andere Zylinderseite ergibt sich, wenn die an der Kolbenbolzenlagerung 26 mündende Ab flußbohrung 27 den Kanal 23 oder die Abflußbohrung 25 nur knapp hälftig durchdringt.

Die Schmieranordnung ist sowohl bei hohen als auch niedrigen Drehzahlen und ge ringsten Schmierölmengen, vorzugsweise für alle Schmierstellen am und im Kolben von Zweitakt-Verbrennungsmotoren gut geeignet.

Bezugszeichenliste

1 Zylinderbüchse
10 Zuführbohrung
11 Druckventil
12 Stift
13 Feder
16 Ladungswechselkanäle
2 Kolben
21 Ringsteg
22 Abtropfbohrung
23 Kanal
24 Nut
25 Abflußbohrung
26 Kolbenbolzenlagerung
27 Abflußbohrungen
3 Kolbenbolzen
4 Pleuel
41 Pleuelauge
42 Schmierraum
43 Schlitz
T Schmieröltropfen

Claims

1. Schmieranordnung am Kolben eines Hubkolbentriebs mit einer Zuführung von Schmieröl aus dem Bereich der Zylinderbohrung in eine zu den Schmier stellen im Kolben führenden Kanalanordnung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- im Bereich einer in der Zylinderbüchse (1) mündenden Zuführbohrung (10) für Schmieröl weist der Kolben (2) eine in Hubrichtung verlaufende Nut (24) auf, deren Länge größer als der Kolbenhub ist, wobei die Nut (24) sich von unterhalb des Ringsteges bis vorzugsweise nicht bis zum Ende des Kolben hemdes erstreckt,
- ein im Zylinder gelagerter Stift (12) oder eine Kugel ist so angeordnet, daß er bei UT-Stellung des Kolbens (2) unterhalb des Ringsteges in die Nut (24) eingreift und deren Querschnitt mit Spiel ausfüllt,
- ein unterhalb des Ringsteges in der Nut (24) mündender Kanal (23) weist mindestens einen Abflußquerschnitt auf, der an einer Schmierstelle im oder am Kolben (2) mündet.

2. Schmieranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Abflußbohrungen (25) vom Kanal ausgehen, die jeweils am Umfang des Kolbens (2) unterhalb des Ringsteges (21), vorzugsweise an einen Zylindersteg münden.

3. Schmieranordnung nach Anspruch 1 für eine etwa senkrecht stehende Zylindereinheit, dadurch gekennzeichnet, daß vom Kanal (23) ausgehend ein Abflußquerschnitt (22) überhalb einer zum Schmierraum (42) führenden Öffnung, vorzugsweise eines im Pleuelauge (41) mündenden Schlitzes (43) angeordnet ist.

4. Schmieranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom Kanal (23) ausgehend ein oder mehrere Abflußbohrungen (22) an den Kolbenbolzenlagerungen im Kolben (2) mündend angeordnet ist bzw. sind.

5. Schmieranordnung mit dem Merkmalen nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren am Kanal (23) abzweigenden Abflußbohrungen (25 und 27), von denen eine an den Kolbenbolzenlagerungen (26) im Kolben (2) und die andere am Umfang des Kolbens (2) unterhalb des Ringsteges (21) mündend angeordnet ist, die an der Kolbenbolzenlagerung (26) mündende Abflußboh rung (27) den Kanal (23) oder die Abflußbohrung (25) nur knapp hälftig durchdringt.

6. Schmieranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Zylinderbüchse gelagerte Stift (12) bzw. die Kugel mittels der Kraft einer Feder (13) axial schiebbar in der Nut (24) gehalten ist.

7. Schmieranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Nut (24) speisenden Druckventile (11) von einer Schmiermittel- Zumeßeinrichtung, gesondert von den übrigen Druckventilen der Schmierung, synchronisiert zur Kurbelwellenstellung während des Hubes des Kolbens (2) zum oberen Totpunkt beaufschlagt wird.