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Kühlung für die Kurbelwelle von Brennkraftmaschinen mit einem kühlwassergekühlten
Lader Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlung für die Kurbelwelle von Brennkraftmaschinen
mit einem kühlwassergekühlten Ladeluftkühler.
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Der Hauptgedanke der Erfindung beisteht darin, daß als Kühlmittel
vam Ladelnzftkühler abgezweigtes Kühlwasser Verwendung find, das durch die hohle
Kurbelwelle hindurchgeführt wird. Die Verwendung des Ladeluftkühlwasgers (statt,
wie an sich. naheliegend, der Ladeluft selbst) als Inns kühlm.ittel der Kurbelwelle
hat den Vorteil, daß Ladeluftverluste vermieden werden. Außerdem bildet gerade die
Verwendung des Ladeluftkühl@-wassers einen guten Wärmeträger mit großem Wärmegefälle,
wobei zu bedenken ist, daß dieses Kühlmittel z. B. gegenüber der Durchschnittstemperatur
des Motorkühlwassers eine erheblich niedrigere Durchschnittstemperatur aufweist.
Auch hat das erfindungsgemäße Kühlmittel z. B. gegenübe,r dem als Innenkühlmittel
einer Kurbelwelle in Betracht kommenden Kühlöls den Vorteil" daß es kein so träger
Wärmeträger und leichtflüssiger ist.
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Weitere Merkmale der Erfindung (Gegenstände der Patentansprüche a
bis 5), welche den Hauptgedanken der Erfindung in vorteilhafter Waise weiterbilden,
ohne allerdings von ihm lblsgeläs.t unter Schutz gestellt zu sein, lassen sich aus
den nachfolgenden Angaben ersehen. So sieht z. B. die Erfindung weiterhin vor, daß
auch die Ku.rbelwangen
der Welle in die Kühlung einbezogen sind,
derart, daß ein zusammenhängender, dieganze Kurbelwelle der Länge nach. durchlaufender
geschlossener Kühlkanal entsteht. Außerdem können die Kurbelwangen in an sich bekannter
Weise mit deren Hohlraum durchsetzenden Röhrchen versehen sein, die als Schmiermittelleitung
dienen und mit einer Abwinkelung in jene Wa,ngenhohlräume hineinragen, welche dein
äußeren Kurbelweldenzapfen zunächst liegen.
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Bei der neuen Kurbelwellenkühlung wird auch eine wirksame Kühlung
der auf der Kurbelwelle sitzenden Teile erreicht, insbesondere dann, wenn diese
hohlen Teile mit in den tragenden Verband der Kurbelwelle einbezogen sind und durch
deren Kühlmittel also unmittelbar gekühlt werden. Schließlich trägt weiter zur Kühlung
wirksam -bei, daß auch das Schmiermittel der Kurbelwelle mit deren Kühlmittel im
Wärmeaustausch steht durch die geschilderte Anordnung der schmiermittelführenden
Röhrchen innerhalb der Kurbelwelle.
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Es ist zwar bereits bekannt, beim Kühlen von Kolbenböden von Brennkraftmaschinen
oder beim Schmieren von Kolbenbolzen Frischöl oder auch Kühlwasser über in der Kurbelwelle
vorgesehene Kanäle der Pleuelstange und durch diese oder durch an der Pleuelstange
entlanglaufende Röhrchen dem Kolben oder Kolbenbolzen zuzuführen. Diese Zuführungskanäle
sind jedoch im Vergleich zum Kurbelwell-endurchmesser verhältnismäßig dünn, und
es ist eine Kühlwirkung an der Welle auch nicht beabsichtigt, weil das Kühl- oder
Schmiermittel, wenn. es nicht an der Schmierstelle selbst im Überschuß abfließt,
erwärmt wieder nach der Kurbelwelle. zurückfließt und somit eine, gewisse, als Nebenerscheinung
auftretende, Kühlwirkung praktisch wieder aufhebt.
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Es sind weiterhin Kolbe@nkühleinrichtungen bekannt, bei welchen die.
Kurbelwelle dadurch mitgekühlt wird, daß das frische Schmieröl zwar durch einen
hohlen Grundzapfen der Kurbelwelle zugeführt wird, durch eine Bohrung in eine Kammer
des Kurbelzapfens. überströmt, von da in die Pleuelstange übertritt und nach Kühlung
des Kolbens aus diesem durch ein Fallrohr frei in, den Kurbelwwnnenraum zurückfließt,
wobei durch eine Abflußtasche dafür gesorgt ist, daß das zurückströmende Öl. das
Kurbellager nicht unmittelbar bespült und sonnit unerwünscht erwärmt, ganz abgesehen
davon, daß da.; notwendige Abflußrohr mit seiner Fangtaische das Gewicht des Kolbenfis
unliebsam erhöht und die Abflußeinrichtung außerdem zu unerwünschten Schwingungen
neigt. Weil sie die Kolbenbewegung mitmachen muß, ist die Kühlung der Kurbelwelle
dennoch eine unvollständige, weil das Öl nur durch eine Einzelkammer des Kurbelwellengrundzapfens
zufließt und die Kammer des benachbarten Grundzapfens weder mit der erstgenannten
Kammer noch mit der Kammer im Kurbelzapfen durch eine Bohrung in unmittelbarer Verbindung
steht.
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Schließlich sind auch Kurbelwellen bekannt, bei denen schmiermittelführende
Röhrchen einen hohlen Kurbelzapfen durchsetzen. Dort bilden aber die Hohlräume der
Zapfen keine kühlmittelführenden Abschnitte, sondern sind an beiden Enden offen.
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Schließlich sind auch aus einem Stück gegossene, durchgehend hoble
Kurbelwellen bekannt, durch die, ein Kühlmittel, hindurchgeleitet wei:rden kann.
Bei diesen fehlen wiederum die schmiermittelführenden Röhrchen. Demgegenüber geht
die Erfindung davon aus, d.aß ein tragbarer Ölfilm nur bei einem gewissen Viskositätsgrad
gebildet wird. Überschreitet die Temperatur des Öles und damit die Viskosität desselben
.diesen kritischen Punkt, dann wird der Ölfilm zerdrückt und es kommt zur Berührung
von Metall auf Metall. Kommt nun das Schmieröl in der üblichen Weise bereits mit
einer erhöhten Temperatur auf die Lauffläche, dann wird dieser kritische Viskositätsgrad
leichter erreicht als bei kühlerem Öl, und es kann sogar zum Verdampfen des Öles
kommen. Das Schmieröl wird mittels :Metallröhrchen vorteilhaft aus Stahl oder Kupfer
durch die Kühlräume der Kurbelwelle geführt. Außerdem erfolgt beim Erfindungsgegenstand
eine wirksamere Kühlung der Kurbelwelle, weil alle Kammern von einem frischen Kühlmittel
durchströmt werden.
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Bei keiner der bekannten Einrichtungen wird die-Verwendung des Ladeluftkühlwassers
vorgeschlagen, das z. B. gegenübqr der Durchschnittstemperatur des Motorkühlwassers
eine erheblich niedrigere Durchschnittstemperatur aufweist.
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Gleichzeitig wird durch die Erfindung auch die durch die Reibung am
Zapfen bewirkte Erwärmung der Kurbelwelle selbst herabgesetzt, weil das kühlere
Öl eine bessre Wärmeabfuhr an den Laufflächen bewirkt. Die. letztere Wirkung äußert
sich besonders günstig bei der Verwendung von oberflächlich we@rsilb.-rten, verbleiten
od.. d-1. Kurbelwellenzapfen in Verbindung mit im Einsatz gehärteten und geschliffenen
Pleueln, ohne besondere Lagerschale, weil das Silber als guter Wärmeleiter die arn
Kurbelzapfen entwickelte Wärme schnell weitergibt. Das hat weiterhin zur Folge,
daß die Kurbelzapfen kühl gehalten werden und eine Erwärmung praktisch, nur im umgebendem
Plegellager auftreten kann. Der Kurbelzapfen wird sich daher in geringerem Maße
ausdehnen, während Wärmedehnungen im Pleuellager auftreten können, so daß sich mit
steigender Erwärmung das Spiel im Pleuellager eher vergrößert und die Gefahr eines
Festfressens vollkommen wegfällt.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel, des Erfindungsgegenstandes,
und zwar in Anwendung bei einem Sternmotor mit hintereinander angeordneten Zylindersternen,
die auf ein zwischen den Sternen auf der geteilfen Kurbelwelle angeordnetes Abtriebszahnrad
arbeiten.
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Die Kurbelwelle besteht aus den beiden Hälften i und 2 mit den Lagerzapfen
3, 4 bzw. 5, 6 und den Kurbelzapfen 7, S. Die Kurbelzapfen 7, S und die inneren
Lagerzapfen 4, 6 weisen eine Höhlung 9. io bzw. 1i, 1a auf. Diese Höhlungen dienen
als Kühlräume und sind mit vom Ladeluffikühler abgezweigtem Kühlmittel (Wasser)
gefüllt. Dieses
Kühlmittel wird über Bohrungen 13 des einen äußeren
Lagerbolzens 3 in die Höhlung i i des Kurbelzapfens 7 und von da über einen Kanal
i5 in die Höhlungen der inneren Lagerzapfen 4, 6 geleitet, von wo es über einen
weiteren Verbindungskanal 16 in die Höhlung i2 des Kurbelzapfens 8 gelangt und bei
der Bohrung 14 des anderen äußeren Kurbelzapfens 5 in geeigneter Weise abgeleitet
wird.
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Zur Schmierung der Kurbelzapfen 7, 8 wird das Schmieröl üb°r Bohrungen
17, 18 der äußeren Kurbelwellenlagerzapfen 3, 5 und der anschließenden Teile: der
Kurbelwangen. Metallröhrchen 19, 20 zugeleitet, welche die Weiterleitung
an die Lauffläche, der Kurbelzapfen übernehmen. Die Metallröhrchen durchsetzen die,
Kühlräume der Kurbelzapfen, so daß eine gute Kühlung des Öles gewährleistet ist.
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Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Kurbelwellenteile i,
2 an den inneren Lagerzapfen, 4, 6 nicht unmittelbar miteinander verbunden, sondern
unter Zwischenschaltung eines Abtriebzahnrades 21. Die Scheibe dieses Zahnrades
weist ebenfalls eine Höhlung 22 auf, die an den Stirnseiten offen ist, und mit den
Höhlung, en.9, 1o der mittleren Kurbelzapfen 4, 6 in Verbindung steht. Infolgedessen
wird auch das Zahnrad von dem Kühlmittel durchflossen und wirksam gekühlt.
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Die erfindungsgemäße Kühlung ist für Brennkraftmasch,inenkurbelwellen
beliebiger Bauart verwendbar und kann sinngemäß auch zur Kühlung anderer auf der
Kurbelwelle angeordneter Teile als Zahnräder benutzt werden.