07.XI.1964 Wielka Brytania Opublikowano: 30.X.1969 58089 KI. 47 b, 3/o6 MKP F 16 c CZYILLNIA y.Palentowago Wlasciciel patentu: Ruston and Hornsby Limited, Lincoln (Wielka Bry¬ tania) Lozysko korbowodu Przedmiotem wynalazku jest lozysko korbowo¬ du skladajace sie z czopa oraz z wspólosiowej z tym czopem panewki, pozostajacych w stosunku do siebie we wzajemnym ograniczonym ruchu obro- towo-zwrotnym.Lozysko wedlug wynalazku znajduje zastosowa¬ nie w szczególnosci (ale oczywiscie nie wylacznie) w silnikach, pompach, sprezarkach i maszynach podobnych, wyposazonych w tloki wykonujace ru¬ chy nawrotne, przy czym kazdy tlok polaczony jest z walem korbowym za pomoca korbowodu, który lbem korbowym obejmuje czop korbowy walu korbowego, a lbem tlokowym jest polaczony przegubowo z tlokiem lub dragiem tlokowym za pomoca -sworznia tlokowego. Obciazenie jednego, drugiego lub tez obydwóch lozysk korbowodowych, a mianowicie lozyska sworznia tlokowego w lbie tlokowym i lozyska czopa korbowego w lbie kor- bowodowym przebiega w jednym kierunku, to jest podczas pracy silnika wystepuje zasadniczo ciag¬ le sciskajace promieniowe obciazenie czesci czopa i wspólpracujacej z nia czesci lozyska, co umozli¬ wia wplyniecie oleju smarujacego do tej czesci lo¬ zyska.Równiez w przypadku lozyska korbowodu we¬ wnetrznego dwusuwowego dwurzedowego widla- stego silnika spalinowego, który zaopatrzony-jest w uklad skladajacy sie z korbowodu widlowego i korbowodu wewnetrznego, wspólpracujace po- 10 15 20 25 30 wierzchnie lozyska korbowodowego lba korbowodu wewnetrznego pracuja w nastepujacych warunkach: wykonuja one wahania o malej amplitudzie po¬ laczone z malym odchylaniem sie od linii dziala¬ nia wektora obciazenia, który mozna uwazac jako niezmieniajacy kierunku. W tych warunkach, zwlaszcza w silnikach o duzej nominalnej liczbie obrotów, lozyska pracuja przy smarowaniu gra¬ nicznym. Poniewaz graniczna blona smaru jest wy¬ jatkowo cienka, wiec jakiekolwiek nieprawidlowo¬ sci wspólpracujacych powierzchni prowadza do przerywania blony smaru, a to z kolei moze dopro¬ wadzic do uszkodzenia lozyska.Oczywiscie jest niepozadane, aby czesc lozyska katowo odchylanego czopa podlegala jakimkol¬ wiek ograniczeniom w doprowadzeniu smaru.Byly czynione wysilki w celu wprowadzenia oleju dó obciazonych czesci lozyska. Próbowano to uczynic albo przez wmontowanie dodatkowej pom¬ py olejowej wysokiego cisnienia albo przez stwo¬ rzenie dodatkowych swiatel przeplywu oleju.Wysilki te nie byly skuteczne, poniewaz w no¬ woczesnych silnikach dwusuwowych, jednokierun¬ kowe obciazenie lozysk jest bardzo wysokie, oraz to ze ograniczaloby to nosna powierzchnie lozyska stwarzajac niedopuszczalnie wysokie obciazenie na pozostalej powierzchni.Celem wynalazku jest usuniecie, albo przynaj¬ mniej ograniczenie wad wynikajacych z braku 580893 smarowania w znanych lozyskach narazonych na jednokierunkowe obciazenia.Cel ten zostal osiagniety dzieki temu, ze lozysko jest wyposazone w krzywke stanowiaca calosc z górnym ramieniem rozwidlonego korbowodu po¬ laczonym z czopem lub z lbem tlokowym czopa lub z panewka oraz we wspólpracujacy z nia po- pychacz stanowiacy kinematyczny zespól z korbo- wodem, przy czym rózne wzajemne polozenia kato¬ we czopa i panewki stwarzaja luz w celu umozli¬ wienia doplywu smaru pomiedzy te czesci.Glówna zaleta techniczna konstrukcji lozyska korbowodu wedlug wynalazku jest to, ze stwarza okresowo luz pomiedzy lozyskiem i panewka umozliwiajacy smarowanie, Poza tym, zastosowa¬ ne zostaly sprezyny, które ograniczaja nacisk krzywki i popychacza umozliwiajac wplyniecie smaru do wnetrza mechanizmu popychacza i krzywki, które pozostaja pod okresowym nacis¬ kiem.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladach wykonania, na rysunku, na którym, fig. 1 przedstawia widok z przodu ukladu korbo- wodów silnika widlastego z czesciowym przekro¬ jem, fig. 2 — przekroje korbowodu po liniach A— A i AB na fig. 1, fig. 3 — osiowy przekrój tloka i jego sworznia tlokowego w jednocylindrycznym silniku, a fig. 4 — osiowy przekrój prostopadly do przekroju przedstawionego na fig. 3.Przedstawione na fig. 1 i 2 lozysko korbowodu zostalo zastosowane do silnika wyposazonego w pary cylindrów, przy czym dwa cylindry kazde; pary, cylinder lewy 11 oraz cylinder prawy 12, kazdej pary sa ustawione tak, ze tworza litere V.Wewnatrz tulei cylindrowej 13 wykonuje ruchy nawrotne tlok, poruszajacy sie pomiedzy górnym zwrotnym polozeniem 14, a dolnym zwrotnym po¬ lozeniem 15. Obydwa tloki sa polaczone ze soba za pomoca korbowodów 17 i 18 ze wspólnym czo¬ pem korbowym 16 walu korbowego. Lewy we¬ wnetrzny korbowód 17 posiada plaski leb korbowy, natomiast prawy korbowód 18 jest rozwidlony i jego ramiona obejmuja leb lewego korbowodu 17.Czop korbowy 16 jest czescia nie pokazanego na rysunku walu korbowego majacego os obrotu w punkcie 19, który jest punktem przecinania sie osi symetrii cylindrów 11 i 12. Srodek 20 czopa korbowego 16 obraca sie dookola osi obrotu 19 walu korbowego po torze kolowym 21, i oczywis¬ cie w czasie takiego obracania sie czop korbowy obraca sie dookola swej wlasnej osi 29. Ramiona rozwidlonego korbowodu 18 skladaja sie z ramie¬ nia dolnego 22 i górnego ramienia 23, polaczonych wzajemnie i z rozdwidionym korbowodem 18 za pomoca nie pokazanych na rysunku srub przecho¬ dzacych przez otwory 24.Ramiona rozwidlonego korbowodu 18 tworza obudowe lozyska czopa 10 skladajaca sie z dwóch polówek 25 i 26 odpowiednio polaczonych z ramio¬ nami 22 i 23, w których osadzona jest panewka 27 z pierscieniowym wybraniem, w którym osa¬ dzona jest panewka lozyskowa 28 plaskiego we¬ wnetrznego korbowodu 17. Leb korbowodowy we- 4 wnetrznego korbowodu 17 sklada sie z dwóch cze¬ sci, z lewego lozyska 29, stanowiacego jedna calosc z samym korbowodem 17 i z prawego lozyska 30 zwanego dalej pokrywa przymocowana do obudo- 5 wy lozyska czopa srubami 31.Zewnetrzna powierzchnia czopa korbowego 16 (pominietego na rysunku ze wzgledu na jego przej¬ rzystosc) wspólpracuje z panewka 27 rozwidlonego korbowodu 18, która jest wpasowana pomiedzy 10 dwa ramiona 22 i 23 rozwidlonego korbowodu 18.Zewnterzne powierzchnie 32 polówek 25 i 26 two¬ rza lozysko wspólpracujace z panewka 28 wcisnie¬ ta w korbowód 17, i jego pokrywe -30. Wewnatrz korbowodu 17 znajduja sie przewody olejowe 17a. 15 W panewce 28 znajduje sie obwodowy rowek 28a dla smaru, a w panewce 27 znajduje sie obwodo¬ wy rowek 27a dla smaru.W ten sposób, gdy silnik obraca sie w jednym kierunku, czop korbowy 16 walu korbowego obra¬ ca sie wokól wlasnej osi 20, po torze kolowym 21, która stanowi os wypadkowa 19 korbowodów 17 i 18 wykonujac ruch dwu, albo jednokierunkowy, czop korbowy 16 moze byc smarowany w znany 25 sposób.Z drugiej strony lozysko 32 rozwidlonego kor¬ bowodu 18 i wspólpracujaca - z nim panewka 28 lozyska korbowodu 17 podlegaja wzglednemu ru¬ chowi wahliwemu o ograniczonym zasiegu, na 30 przyklad 20° i bedac pod ciaglym obciazeniem wzdluz osi 11 i 12 cylindrów, narazone sa na brak odpowiedniego smarowania w punktach przecie¬ cia sie tych osi z powierzchnia wspólpracujacych lozysk. 35 Na ramieniu 23 * rozwidlonego korbowodu 18 jest umieszczona krzywka 33 przymocowana sru¬ bami 34. (Oczywiscie w rzeczywistosci istnieja dwie takie krzywki 33, po jednej z obydwóch stron wewnetrznego korbowodu 17, jak to jest widoczne 40 na fig. 2). Krzywka 33 o zarysie wypuklym wspól¬ pracuje z popychaczem 35 o zarysie podobnym do walca, który jest osadzony wewnatrz czesciowo walcowego wglebienia przy jednym koncu dzwig¬ ni 36 i który jest przytrzymywany sruba 37, wy- 45 stajaca do wewnatrz szczeliny w popychaczu 35.Dzwignia 36 jest osadzona obrotowo swym dru¬ gim koncem na sworzniu 38, zamocowanym nie¬ ruchomo w wewnetrznym korbowodzie 17. W od¬ powiednim miejscu pomiedzy sworzniem 38 i po¬ pychaczem 35, na dzwigni 36 jest umieszczona sru¬ ba 39, regulujaca luz krzywki 33, która swym dol¬ nym koncem styka sie z oporowym kolkiem 40 sztywno zwiazanym z wewnetrznym korbowodem 17 i która jest blokowana w takim polozeniu, aby dawala luz 41 pomiedzy popychaczem 35 i krzyw¬ ka 33, wtedy gdy kat pomiedzy dwoma korbowo- dami 17 i 18 jest minimalny, a czop korbowy 16 znajduje sie w najnizszym punkcie swego toru ko¬ lowego 21. Górny koniec sruby regulacyjnej 39 wspólpracuje ze sciskana sprezyna 42, zaopatrzona w element ograniczajacy 43, umieszczony W Wew¬ netrznym korbowodzie 17 i której dlugosc jest re¬ gulowana za pomoca sruby 44. 65 Doprowadzenie smaru do wszystkich ruchomych58089 6 powierzchni na dzwigni 36 i polaczonych z nia czesci jest przewidziane poprzez przewody 28a, 17a, 36a, 36b i 36c z glównego ukladu smarowania sil¬ nika.Gdy wal korbowy obraca sie, to korbowody 17 i 18 wahaja sie wzgledem siebie na powierzchni lozyska '32, poniewaz osie 11 i 12 cylindrów we¬ dlug których poruszaja sie lby tlokowe korbowo- dów, sa ustawione promieniowo do osi 19 walu korbowego. To wahanie sie lub ten ruch katowy powoduje to, ze krzywka 33 porusza sie wzgledem popychacza 35 i powoduje cykliczny ruch w góre wewnetrznego korbowodu 17, w kierunku jego osi, w stosunku do powierzchni lozyska 32.Ten ruch jest przenoszony za posrednictwem dzwigni 36 obracajacej sie na sworzniu 38 na sprezyne 42, poprzez element ograniczajacy 43 i srube 39. W ten sposób obciazenie jest przekazy¬ wane do górnego konca wewnetrznego korbowodu 17, który przesuwa sie do góry wzdluz swej osi w stosunku do powierzchni lozyska 32 rozwidlo¬ nego korbowodu 18, a to w celu utworzenia luzu pomiedzy panewka 28 i powierzchnia lozyska 32.W ten sposób olej smarujacy ma moznosc prze¬ dostania sie do tej czesci lozyska, która normalnie nie ma zadnego luzu, a to wskutek na ogól jedno¬ kierunkowego nie obnizajacego sie do zera obcia¬ zenia lozyska.Krzywki i polaczone z nimi mechanizmy popy¬ chajace beda w dalszym ciagu nazywane „mecha¬ nizmem redukujacym obciazenie do zera".Sprezyna 42 jest zaprojektowana w celu stwo¬ rzenia elementu, który w mechanizmie redukuja¬ cym obciazenie do zera ogranicza obciazenie za po¬ moca sprezystego przejmowania ruchu krzywki i popychacza wtedy, gdy podnoszenie do góry krzyw¬ ki odbywa sie przy maksymalnym skierowanym w dól obciazeniu.Przy wykonywaniu suwu sprezania przez tlok polaczony z lewym wewnetrznym korbowodem (w zalozeniu, ze sruba regulacyjna 41 jest wlasciwie wyregulowana) poczatkowy ruch dzwigni 36 jest czesciowo kompensowany przez sciskana sprezyne 42, po czym zwiazane z tym obciazenie sciskajace jest przekazywane na korbowód 17 poprzez ele¬ ment ograniczajacy 43 sprezyny 42 oraz srube 44 i dziala w kierunku do góry wzdluz wlasnej osi korbowodu 17. To skierowane do góry obciazenie przy suwie sprezania jest w taki sposób rozlozone w czasie i ma na tyle duza wielkosc, ze przewyz¬ sza skierowane w dól obciazenie na panewke 28, przy czym skierowane w dól obciazenie jest w tym czasie minimalne.Wewnetrzny korbowód 17 jest zatem zmuszony do podnoszenia sie do góry wzdluz swej osi w stosunku do powierzchni lozyska 32 lba korbowe¬ go. To podnoszenie do góry stwarza luz pomiedzy panewka 28 lozyska i powierzchnia lozyska 32 i umozliwia w ten sposób olejowi smarujacemu przejscie z rowka smarujacego miedzy powierzch¬ nie lozysk, stwarzajac odpowiedni stozek cisnie¬ nia dla smarowania.Równiez rozmieszczenie w czasie i czas trwania tego podnoszenia do góry jest taki, ze dokladnie odpowiada czasowi suwu rozprezania. Ta zna¬ mienna cecha wynalazku ma duze znaczenie dla nawrotnych silników, gdyz zapewnia ona to, ze gdy obrót silnika zostanie zmieniony na przeciw- 5 ny, to pomimo to podnoszenie do góry bedzie za¬ chodzic podczas suwu sprezania. Podczas suwu roz¬ prezania wspomniany ruch do góry (jesli istnieje) na dzwigni 36 jest calkowicie pochlaniany przez sprezyne 42, poniewaz zwiazane z tym suwem ob- 10 ciazenie w kierunku do góry jest mniejsze niz ob¬ ciazenie skierowane w dól spowodowane cisnie¬ niem gazów na tlok silnika.Jezeli popychacz 35 bylby stale obciazony, to smarowanie poruszajacych sie powierzchni dzwig- 15 ni 36, popychacza 35 i krzywki 33 byloby niedo¬ stateczne i byloby jpodobne do smarowania w lo¬ zysku korbowodu wewnetrznego przed zastosowa¬ niem mechanizmu redukujacego obciazenie do ze¬ ra. Wynalazek zapobiega zaistnieniu tego rodzaju 20 warunków przez zastosowanie okresu niepracuja¬ cej krzywki, to znaczy okresu poprzedzajacego ob¬ ciazenie sprezyny 42, w którym istnieje luz 41 i czop korbowy znajduje sie w najnizszym punkcie.Ten luz niepracujacej krzywki odciaza po- 25 wierzchnie slizgowe zwiazane z krzywka 33, ale poniewaz to obciazenie wystepuje w dolnych od¬ cinkach toru kolowego 21, gdy masa redukujacego obciazenia do zera mechanizmu zostaje opózniona lub jest popychana w dól, sila bezwladnosci unie- 30 mozliwia wplywanie oleju pomiedzy ruchome po¬ wierzchnie mechanizmu.Tego rodzaju dzialanie sily bezwladnosci jest uniemozliwione przez zastosowanie sruby regula¬ cyjnej 39, stykajacej sie z kolkiem oporowym 40 35 w taki sposób, ze zabezpieczony jest luz wówczas, gdy dzwignia 35 znajduje sie na niepracujacej czesci krzywki.Jednoczesnie luz wystepuje równiez na górnej czesci sworznia 38, który jest obciazony wtedy, gdy 40 sprezyna 42 jest obciazona poniewaz dzwignia 36 jest podpierana przez kolek oporowy 40. Ten ko¬ lek oporowy 40 jest tak umieszczony pomiedzy sworzniem 38 i srodkiem ciezkosci 45 dzwigni 36, ze sily bezwladnosci dzialajace przez srodek ciez¬ kosci 45 daja moment Wzgledem kolka oporowego 40, który jest równowazony przez równy i prze¬ ciwnego znaku moment wywolany sila dzialajaca na ramie 23 pomiedzy sworzniem 38 i dzwignia 36. W ten sposób wszystkie ruchome powierzchnie w redukujacym obciazenie do zera mechanizmie sa cyklicznie obciazane w celu umozliwienia odpo¬ wiedniego smarowania.Fig. 3 i 4 przedstawiaja wynalazek w zastoso¬ waniu do sworznia tlokowego korbowodu zawrot¬ nego dwusuwowego silnika, w którym korbowód 46 jest polaczony ze swym tlokiem 47 za pomoca sworznia tlokowego 48.Na lbie tlokowym korbowodu 46 jest osadzona 60 i przymocowana za pomoca srub 51 krzywka 49 z wystepem 50. Krzywka 49 jest o zarysie plaskim umieszczona prostopadle i symetrycznie wzgledem osi 53 korbowodu 46. Z krzywka 49 wspólpracuje popychacz 54 osadzony w czesciowo walcowym 65 wglebieniu tloczka 55i w taki sposób, ze os y po- 45 50 5558089 8 pychacza 54 jest zawsze równolegla do osi x sworznia tlokowego 48. Tloczek 55 moze wykony¬ wac ruch posuwisto zwrotny wewnatrz prowad¬ nicy, umocowanej za pomoca srub 57 we wglebie¬ niu tloka 47.W najnizszym miejscu swego przesuwu tloczek 55 osiada na kolnierzu 58 prowadnicy 56, azeby pozostawic w ten sposób maly luz 59 pomiedzy popychaczem 54 i zarysem 52 krzywki, wówczas gdy os korbowodu znajduje sie pod katem prostym do osi walu korbowego lub gdy zwiazany z kor- bowodem tlok znajduje sie w górnym lub dolnym polozeniu zwrotnym. Przesuw w kierunku do góry tloczka 55 jest ograniczony sprezyscie w celu spo¬ wodowania luzu pomiedzy obciazonymi czesciami sworznia tlokowego i lozyska korbowodu. Jak to jest przedstawione na rysunku, przesuwowi w kie¬ runku do góry tloczka 55 przeciwstawia sie (naj¬ korzystniej wstepnie napiety) element sprezynuja¬ cy, który opiera sie o nieruchoma czesc tloka.Górna czesc tloczka 55 posiada sprezynujacy kol¬ nierz i prowadnice, czesciowo lub calkowicie utwardzona, a przeznaczona do osadzenia sprezy¬ ny lub kilku sprezyn tarczowych 60, dzialajacych na utwardzona podkladke 61, która jest mocowana na nieruchomej czesci tloka 47. Elementowi spre¬ zynujacemu nadaje sie poczatkowo wstepne na¬ piecie w stanie zamontowanym w celu wywiera¬ nia wiekszej sily sprezynujacej podczas pracy niz zachodziloby to, gdyby tego wstepnego napiecia nie bylo. Nalezy zaznaczyc, ze gdy te czesci znaj¬ duja sie w polozeniu pokazanym na rysunku, tyl¬ ko sprezyny 60 dociskaja tloczek 55 do jego gniaz¬ da 58 i nie ma nacisku pomiedzy tloczkiem 55, po¬ pychaczem 54 i krzywka 49. Popychacz 54 jest za¬ tem odciazony zarówno w górnym jak i dolnym polozeniu zwrotnym tloka, ulatwiajac przez to je¬ go smarowanie.Dno tloka 47 jest chlodzone za pomoca oleju, który pochodzi z ukladu smarujacego silnika i jest doprowadzony poprzez przewody 62, 63 i 64 do przestrzeni 65 pod dnem tloka 47, do otworu 66 przez- otwory 67 lub przewody 68, z których okreslona czesc oleju przecieka przez przewody 64, inna czesc przecieka przez przewody 69, a pozo¬ stala czesc przeplywu przez otwór 70 w tloczku 55 do rowka 71 i do otworu 72, w celu smarowania ruchomych elementów. Sworzen tlokowy i lozysko korbowodu moga byc smarowane niezaleznie przez konwencjonalne przewody 73 i rowki 74.Lozysko tlokowe korbowodu, w którym osadzony jest sworzen tlokowy 48, moze skladac sie z kon¬ wencjonalnych panewek lozyskowych lub tulei 75.W czasie pracy silnika, podczas suwu sprezania korbowód odchyla sie na zewnatrz, zalozony kon¬ strukcyjnie luz zmniejsza sie i popychacz 54 wspólpracujacy z krzywka 49, podnoszony jest do góry. Obciazenie lozyska wówczas przenoszone jest na tlok 47 poprzez sprezyny 60 i podkladke 67. Do¬ póki sila sprezyn 60 jest wieksza niz skierowane w dól obciazenie lozyska tlokowego, tlok 47 zo¬ staje przemieszczony w stosunku do tulei 75 lozys¬ ka tlokowego, osiagajac mozliwe maksimum, które odpowiada luzowi pomiedzy sworzniem tlokowym 48 i lozyskiem tlokowym lub tuleja 75 lozyska tlokowego.Podczas wymienionego podnoszenia tloka w sto¬ sunku do lozyska, olej ma mozliwosc swobodne- 5 go przeplywu pomiedzy wymienionymi czesciami jednokierunkowo obciazonego lozyska. Gdy korbo¬ wód 46 wraca ze swojego maksymalnego wychy¬ lenia katowego do polozenia zgodnego z osia cy¬ lindra, praktycznie obciazajaca lozysko sila bedzie 10 stopniowo redukowana az do momentu, w którym sworzen tlokowy 48 znajdzie sie w normalnym po¬ lozeniu w lozysku lub w tulei 75 lozyska tloko¬ wego.W czasie gdy korbowód 46 znajdzie sie po dru- 15 giej stronie polozenia srodkowego odchylajac sie przy suwie sprezania, sprezyna 60 podlega ponow¬ nemu obciazeniu, ale w tej czesci cyklu pracy tlo¬ ka i korbowodu sila pochodzaca od gazów i bez¬ wladnosci elementów nie moze byc przezwycie- 20 zona sila sprezyny 60 i sprezyna ulega scisnieciu powodujac maksymalne uniesienie krzywki 49 bez jednoczesnego wywolania luzu miedzy czesciami wspólpracujacymi lozyska.Podczas tego ostatniego ruchu, w omawianym przypadku, nie uzyskuje sie pozytecznych rezulta¬ tów, ale w silnikach* o zmiennym kierunku obro¬ tów jest oczywiscie koniecznym, a ta zasada zna¬ lazla zastosowanie w obydwóch kierunkach obrotu.Rozumie sie samo przez sie w niniejszym opi¬ sie takie terminy jak „górny,,, „dolny" i „pionowy" sa stosowane jedynie dla ulatwienia identyfikacji i nie maja znaczenia przestrzennego.Równiez jest oczywiste, ze przedmiot wynalaz¬ ku moze byc wykonany w innej postaci i ze przed¬ stawione tu postacie moga byc rozmaicie zmie¬ niane. Popychacz krzywkowy w obydwóch odmia¬ nach zostal przedstawiony w postaci elementu sliz¬ gowego. Jest to pozadane ze wzgledu na duze na- prezenia tu wystepujace, ale zawsze istnieje mozli¬ wosc zastosowania popychacza w postaci krazka.Równiez zarys 52 krzywki 49 w odmianie lba tlokowego pokazanego na fig. 3 i 4 moze byc wy¬ pukly przy czym powinien miec krzywizne mniej - 45 sza niz kolo opisane takim promieniem ze srodka x sworznia tlokowego.A zatem, w nienawrotnym silniku bedzie mozna stosowac zarys 52 krzywki 49 przesuniety niesy¬ metrycznie wzgledem osi 53 korbowodu 46. 25 30 35 50 55 PL