WO1993013302A1 - Motor mit einer vorrichtung zur entölung - Google Patents

Motor mit einer vorrichtung zur entölung Download PDF

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    • F01M11/06—Means for keeping lubricant level constant or for accommodating movement or position of machines or engines

Definitions

  • a problem with engines is safe de-oiling of the engine housing in any operating position of the engine, usually the engine oil in the so-called sump, i.e. "Bottom" in the crankcase, outside the rotating parts of the engine, such as crankshaft, balance weights, etc., collected.
  • Such deoiling is e.g. Critical for aircraft engines for aircraft suitable for aerobatics that are in a supine position for a long time, but also for conventional automobile engines if oil reaches the area of the rotating parts due to transverse accelerations.
  • deoiling for lubrication reasons, deoiling that is as air-free as possible, i.e. Conveying the oil from the crankcase must be guaranteed so that no foam is formed in the oil.
  • crankcase it is not necessary that the shape of the crankcase be exactly adapted to the outer surface circumscribing all rotating parts, i.e. especially in terms of the heel of the crankshaft? rather, it is sufficient if the inner wall of the crankcase is approximately continuously cylindrical and the crankcase is closed as close as possible to the parts rotating there on both sides of the crankshaft. A separate drain opening is preferably provided for each cylinder.
  • Fig. 1 shows a cross section through part of an engine.
  • Fig. 2 is a schematic side view of a four-cylinder in-line engine.
  • a cylindrical crankcase 1 for a crankshaft 2 with crank pin 3 is shown, on which connecting rods 4 are articulated, which lead to pistons, not shown, which slide back and forth in a cylinder 5.
  • the crankshaft 2 rotates about its shaft axis A.
  • the crankshaft 2 is connected to counterweights 6 for the connecting rods and the piston, a small gap 8 remaining between the partially cylindrical lower surface 7 of the counterweight 6 and the inner wall of the crankcase 1.
  • a glider or wiper 9 can also be provided, which slides directly on the inner wall of the crankcase 1 or in a groove in the inner wall.
  • On the cylindrical crankcase there is also a drain hole 10 leading approximately tangentially out of the crankcase.
  • FIG. 2 schematically shows the side view of a four-cylinder in-line engine with the cylindrical crankcase 1 and the four cylinders 5.
  • a flywheel 11 with a clutch and a fan 12 for cooling are also connected to the crankshaft.
  • a drain opening 10 is provided for each crank chamber, each of which is connected via lines to a collecting container 13 for the lubricating oil of the engine.
  • crankcase 1 If engine oil is located in the crankcase 1, a centrifugal flow is generated by the rotating parts of the crankshaft in the cylindrical region of the crankcase 1, through which any engine oil present in the crankcase is expelled from the drain opening 10 is, as indicated by the arrow 14 and collected in the container 13. From this container, the oil is in turn returned to the crankcase as lubricating oil. The oil is driven out essentially by the centrifugal flow generated in the crankcase 1 and not necessarily by the mechanical contact with the counterweight 6 or the wiper 9.
  • crankcase is zylindför ig; only a few areas can be designed here that are important for de-oiling, into which the oil is then introduced by the flow and expelled through drain holes.
  • the design of the counterweight 6 is particularly important, since this generally has the largest radius.
  • the outer surface 7, which circumscribes the rotating parts in the crankcase, is also determined by the lower surface 7 of the counterweight and is to be thought of as a continuation of the part-cylindrical lower surface of the counterweight 6.
  • the other parts rotating in the crankcase also contribute to the centrifugal flow, in particular also the crankpin.
  • the width of the counterweight in the direction of the shaft axis A will be as large as possible.
  • the described oil removal is suitable for all types of engines, be it diesel engines, gasoline engines, in-line engines or radial engines. Especially for the latter, the rotating parts and the crankcase can be designed very well according to the invention.

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Abstract

Zur Entölung des Motors, d.h. zum Abführen des Schmieröles aus dem Kurbelgehäuse (1) werden dieses und die darin rotierenden Teile (6, 2, 3) so ausgestaltet, daß sich in dem Kurbelgehäuse (1) eine Zentrifugalströmung einstellt, die zur Separierung des Motoröles und der dieses umgebenden Luft ausgenutzt wird. Vorzugsweise verbleibt zwischen den äußersten teilzylindrisch ausgebildeten rotierenden Teilen, insbesondere dem Gegengewicht (6) und der Innenwand des zylindrischen Kurbelgehäuses (1) ein nur geringer Spalt (8). Das Öl wird aus einer tangential aus dem Kurbelgehäuse (1) herausführenden Abflußöffnung (10) entfernt.

Description

Motor mit einer Vorrichtung zur EntÖlung
Ein Problem bei Motoren ist eine sichere Entölung des Motoren gehäuses in jeder Betriebslage des Motors, üblicherweise wird das Motoröl im sogenannten Sumpf, d.h. "unten" im Kurbelgehäuse, außerhalb der drehenden Teile des Motors, wie Kurbelwelle, Ausgleichsgewichte etc., gesammelt. Eine solche Entölung ist z.B. kritisch bei Flugmotoren für kunst¬ flugtaugliche Flugzeuge, die sich längere Zeit etwa in Rückenlage aufhalten, aber auch bei herkömmlichen Auto¬ motoren, wenn durch Querbeschleunigungen Öl in den Bereich der drehenden Teile gelangt. Bei der Entölung sollte aus schmiertechnischen Gründen eine möglichst luftfreie Ent¬ ölung, d.h. Förderung des Öles aus dem Kurbelgehäuse, gewähr¬ leistet sein, so daß kein Schaum im öl gebildet wird.
Es wurde versucht, die Entölung durch zusätzliche Pumpen sicherzustellen. Zum einen ist dieses mit erheblichem Aufwand verbunden und gewährleistet zudem keine luftfreie Förderung . des Öles, da die Pumpen, die stets laufen, bei nur geringer Ölmenge zwangsläufig auch Luft fördern.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Entölung mit Hilfe einer einfachen Konstruktion sicherzustellen, die gewährleistet, daß das l praktisch luftfrei und vollständig aus dem Kurbel¬ gehäuse entfernt wird.
Dies wird gemäß der Erfindung dadurch sichergestellt, daß die in dem Kurbelgehäuse rotierenden Teile des Motors, also Kurbelwelle, Kurbelzapfen, Pleuel und Gegengewichte, von dem Motorgehäuse in einem solchen Abstand umgeben werden, daß zwischen der die rotierenden Teile umschreibenden Fläche und dem Kurbelgehäuse nur ein kleiner Spalt verbleibt, so daß durch die rotierenden Teile eine ZentrifugalStrömung in dem Kurbelgehäuse erzeugt wird, die zur Förderung des Öles ausgenutzt wird. Das Öl wird aus einer tangential aus dem Kurbelgehäuse abgehenden Abflußöffnung aus dem Kurbelgehäuse gefördert. Die auf das Öl wirkende Zentri¬ fugalkraft ist wesentlich größer als die auf das Öl wirkende Schwerkraft, so daß die Abflußöffnung an jeder beliebigen Stelle des zylinderför igen Kurbelgehäuses angeordnet werden kann. Durch die Zentrifugalkräfte werden Luft und Öl zwangs¬ läufig voneinander separiert. Durch Dimensionierung des Abströmwiderstandes durch die Abflußöffnung kann man er¬ reichen, daß nur öl aus der Abflußöffnung austritt, Luft hingegen nicht.
Es ist im übrigen nicht notwendig, daß das Kurbelgehäuse formmäßig exakt an die sämtliche rotierenden Teile um¬ schreibende Außenfläche angepaßt, d.h. insbesondere formmäßig an die Krängung der Kurbelwelle? vielmehr ist es ausreichend, wenn die Innenwand des Kurbelgehäuses etwa durchgängig zylinderförmig und das Kurbelgehäuse zu beiden Seiten der Kurbelwelle möglichst eng an den dort rotierenden Teilen abgeschlossen ist. Vorzugsweise ist für jeden Zylinder eine separate Abflußöffnung vorgesehen.
Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. In dieser stellen dar:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Teil eines Motors; Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines Vierzylinder- Reihenmotors.
In Fig. 1 ist ein zylindrisches Kurbelgehäuse 1 für eine Kurbelwelle 2 mit Kurbelzapfen 3 gezeigt, an denen Pleuel 4 angelenkt sind, die zu nicht dargestellten Kolben führen, die in einem Zylinder 5 hin- und hergleiten. Die Kurbel¬ welle 2 dreht um ihre Wellenachse A. Die Kurbelwelle 2 ist mit Gegengewichten 6 für die Pleuel und den Kolben verbunden, wobei zwischen der teilzylindrischen Unterfläche 7 des Gegengewichtes 6 und der Innenwand des Kurbelgehäuses 1 ein geringer Spalt 8 verbleibt. Am Boden des Gegengewichts kann noch ein Gleiter oder Wischer 9 vorgesehen sein, der direkt auf der Innenwand des Kurbelgehäuses 1 bzw. in einer Nut in der Innenwand gleitet. Am zylindrischen Kurbelge¬ häuse ist ferner eine etwa tangential aus dem Kurbelgehäuse herausführende Abflußbohrung 10 vorgesehen.
In Fig. 2 ist schematisch die Seitenansicht eines Vier¬ zylinder-Reihenmotors mit dem zylindrischen Kurbelgehäuse 1 und den vier Zylindern 5 dargestellt. Mit der Kurbel¬ welle ist ferner ein Schwungrad 11 mit einer Kupplung sowie ein Ventilator 12 zur Kühlung verbunden. Für jeden Kurbelraum ist eine Abflußöffnung 10 vorgesehen, die jeweils über Leitungen mit einem Sammelbehälter 13 für das Schmieröl des Motors verbunden sind.
Wenn sich in dem Kurbelgehäuse 1 Motoröl befindet, so wird durch die drehenden Teile der Kurbelwelle in dem zylinder- förmigen Bereich des Kurbelgehäuses 1 eine Zentrifugal¬ strömung erzeugt, durch die etwaiges in dem Kurbelgehäuse vorliegendes Motoröl aus der Abflußöffnung 10 ausgetrieben wird, wie durch den Pfeil 14 angedeutet und in dem Behälter 13 gesammelt. Aus diesem Behälter wird das Öl als Schmier¬ öl wiederum in das Kurbelgehäuse zurückgeführt. Das Öl wird im wesentlichen durch die in dem Kurbelgehäuse 1 er¬ zeugte Zentrifugalströmung ausgetrieben und nicht unbedingt durch den mechanischen Kontakt mit dem Gegengewicht 6 bzw. dem Wischer 9.
Die geschilderte Entölung erfolgt in allen Lagen des Kurbel¬ gehäuses 1.
Es ist auch nicht notwendig, daß das gesamte Kurbelgehäuse zylinderför ig ist; hier können lediglich einige Bereiche zylinderförmig gestaltet werden, die für die Entölung wichtig sind, in die dann durch die Strömung das öl eingebracht und über Abflußbohrungen ausgetrieben wird. Wichtig ist insbesondere die Gestaltung des Gegengewichtes 6, da dieses in der Regel den größten Radius aufweist. Durch die Unter¬ fläche 7 des Gegengewichtes wird auch die erwähnte, die rotierenden Teile im Kurbelgehäuse umschreibende Außen¬ fläche bestimmt, die quasi als Fortsetzung der teilzylindri- schen Unterfläche des Gegengewichtes 6 zu denken ist. Aller¬ dings tragen zu der erwähnten ZentrifugalStrömung auch die anderen im Kurbelgehäuse rotierenden Teile, so insbe¬ sondere auch die Kurbelzapfen bei. Für eine gute Entölung wird man die Breite des Gegengewichtes in Richtung der Wellenachse A möglichst groß wählen.
Die geschilderte Entölung ist für alle Arten von Motoren geeignet, sei es Dieselmotoren, Ottomotoren, Reihenmotoren oder auch Sternmotoren. Insbesondere für letztere können die rotierenden Teile und das Kurbelgehäuse entsprechend der Erfindung sehr gut ausgestaltet werden.

Claims

Patentansprüche
Motor mit einem Kurbelgehäuse (1) , einer Kurbelwelle (2) , Zylindern (5) , an Kurbelzapfen (3) der Kurbelwelle (2) gelagerten Pleueln (4) , in den Zylindern (5) geführ¬ ten mit den Pleueln verbundenen Kolben und einer Vorrich¬ tung zur Entölung des Motors, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kurbelgehäuse (1) und der die in dem Kurbel¬ gehäuse (1) rotierenden Teile (6, 2 , 3) umschreibenden Außenfläche (7) ein nur geringer Spalt (8) vorgesehen ist, und daß eine Abflußöffnung (10) zum Abfördern des Motoröles aus dem Kurbelgehäuse (1) vorgesehen ist.
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kur¬ belgehäuse (1) und die darin rotierenden Teile (6, 2,
3) so gestaltet sind, daß sich durch die rotierenden Teile (6, 2, 3) eine Zentrifugalströmung einstellt, die zur Förderung des Motoröles und zur Separierung dieses ölstromes von der umgebenden Luft ausgenutzt wird.
3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflußöffnung (10) etwa tangential aus dem Kur¬ belgehäuse führt.
4. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurbelgehäuse (1) zumindest in den für die Abführung des Motorδles vorgesehenen Bereichen zylinderförmig ausgebildet ist, und daß dort zwischen der Innenwand des Kurbelgehäuses (1) und der Außenfläche der äußersten rotierenden Teile, insbeson¬ dere des Gegengewichtes (6) ein geringer Spalt (8) vorge¬ sehen ist.
5. Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des Gegengewichtes (6) teilzylindrisch ist.
6. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Kurbelwelle (2) und insbe¬ sondere mit der Außenfläche (7) des Gegengewichtes (6) ein Gleiter (9) verbunden ist, der auf der Innenwand oder in einer Nut des Kurbelgehäuses (1) läuft.
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