WO2009049652A1 - Schmierölversorgung des pleuelgleitlagers einer teilwälzgelagerten, einteiligen kurbelwelle mit geteilten hauptlagern - Google Patents

Schmierölversorgung des pleuelgleitlagers einer teilwälzgelagerten, einteiligen kurbelwelle mit geteilten hauptlagern Download PDF

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crank
main
connecting rod
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PCT/EP2007/009117
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Markus Kalenborn
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Fev Motorentechnik Gmbh
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    • F16C33/7809—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members suited for particular types of rolling bearings for needle roller bearings
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    • F16C9/00—Bearings for crankshafts or connecting-rods; Attachment of connecting-rods
    • F16C9/02—Crankshaft bearings

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for lubricating oil supply for an internal combustion engine with a Kurbeigephase with a Drucköimakers to the bearings of the crankshaft main bearings, in particular with roller bearing crankshaft comprising a crankshaft with a plurality of main journals and crank webs and at least one lying between two crank webs crank pin on which a connecting rod is to be arranged.
  • the oil supply of the connecting rod usually takes place through connecting holes from the main journals through the crank webs to the crankpin bearing the conrod bearings, the main bearing itself from the camp chairs out with pressure oil be supplied.
  • the connecting rod bearings are usually supplied via catching rings mounted on the associated crank webs, which are also called a slinger, and form an oil slipping groove with an undercut formed radially outwards.
  • the collection volume of the oil sling grooves must necessarily be on a smaller radius than the crank pins, with respect to the longitudinal axis of the crankshaft. By centrifugal forces, the oil is led out of the oil slipping grooves via inner channels to the crank pins.
  • Catch rings in the form of attachments are in principle only for assembly to Kurbeiwan- used in the final position, but hardly on main journals that lie between two crank webs. It lacks the required axial space.
  • crankshaft main bearing over supplied in a pocket in the crankcase spray oil in the form of drip oil, while the connecting rod bearing is supplied via a designed as an attachment slinger with pressure oil that is discharged from the main bearings as drip oil and collected by the slinger and centrifugal forces for Hub pin is promoted.
  • the quality of the lubricating oil supply of the connecting rod bearing is very uncertain, especially at low engine speeds with low spray oil quantities. Oil components flowing along the crankcase inner walls can pass the slinger. The slinger requires axially additional space.
  • crankshafts with roller bearings main bearing journal in the center allow an axially short construction of the crankshaft.
  • crankshafts with roller bearings main bearing journal in the center but in principle is also an applicability to crankshafts with plain bearings main bearing pin can not be excluded.
  • the secure lubricating oil supply the connecting rod bearings should be given especially at low speeds.
  • the solution consists in an arrangement for lubricating oil supply for an internal combustion engine with a pressurized oil supply to the bearing blocks of the main crankshaft bearing, in particular with main roller bearing journals of the crankshaft, comprising a crankshaft with a plurality of main journals and crank webs and at least one between two crank webs crank pin on which a connecting rod is to be arranged, wherein lubricating oil supply means for a connecting rod bearing on said crankpin at least one concentric with an adjacent main journal on a crank arm arranged oil sling and outgoing from this inner channels in the crank arm and the crank pin to the connecting rod bearing comprise, wherein the oil slipping groove of a arranged between the bearing block of the main journal bearing and the crank arm thrust washer having openings, is closed, and wherein between the thrust washer and the bearing block, an annular space is formed, in which the pressure oil supply of the bearing block opens.
  • At least one thrust washer which in particular closes the at least one oil slipping groove, at the same time be effective as a thrust bearing of the crankshaft relative to a bearing block. Furthermore, it can be provided that on at least one crank pin thrust washers, which are effective as thrust bearings of the crankshaft, are arranged on both sides of a bearing block.
  • the oil supply according to the invention which is supplied with pressure oil, may be arranged in a fixed crankcase intermediate wall or in a separate insertable into the crankcase bearing block, wherein the inner channels may be simple holes.
  • crankshaft In order to ensure that the crankshaft can be mounted in the crankcase or the lower part of the bearing block in the case of crankshafts that are already inserted in the upper part of the bearing block. len, it is proposed that the oil slinger is formed as a pierced annular groove in the crank arm.
  • the thrust washer is axially elastically supported on the crankcase intermediate wall or on the bearing block.
  • the use of a wave spring is possible, which builds very short and can be installed in a simple groove.
  • the thrust washer like the main bearing, can be divided into two parts, so that mounting on an undivided crankshaft is easily possible.
  • the said apertures or throttle bores in the thrust washer can lie within annular grooves, so that forms a storage volume on both sides of the thrust washer, from which the oil sluice can be supplied without delay during pressure build-up.
  • the thrust washer can be understood on the outer peripheral edge and / or on the inner peripheral edge and possibly on the abutting surfaces of the two Haltringe with a sealing coating, which may be formed in particular as vulcanized rubber coating.
  • an annular gap for the passage of pressure oil from the pressure oil supply in the bearing block in the main bearing is formed radially within the thrust washer between the bearing block and the crank arm. The introduced into the main bearing pressure oil can be removed via oil drain holes down, so that a reliable storage cooling is given.
  • the rolling elements of the main bearing can in this case run directly on the main pin of the crankshaft and in the bearing bores in the storage chairs, which simplifies the assembly.
  • the supply of the oil slipping groove to the corresponding connecting rod bearing can be done via a bore, which starts from the spin groove opposite crank arm and rises obliquely with a peripheral component in the direction of rotation of the crankshaft of the spinning groove in the crank pin and from which in turn leads a transverse bore to the center of the crank pin ,
  • the outgoing from the ⁇ lfangrille bore forms a crossing angle with the longitudinal axis of the crankshaft, which is between 15 and 45 °, in particular between 25 and 35 °, wherein the bore leads away with the pointing in the direction of rotation of the crankshaft component of the ⁇ lfangrille ,
  • the bore is introduced as a stepped bore with two diameter stages of the ⁇ lfangrille opposite to the crank pin lying crank web starting and is closed at the end with a plug, wherein a Hubzapfen from introduced radial transverse bore is connected to the bore.
  • impurities can settle before plugging, being prevented from getting into the already earlier branching transverse bore to the connecting rod bearing.
  • the opening of the transverse bore on the crank pin is preferably axially centered.
  • the circumferential position of the transverse bore on the crank pin This should be in front of a 45 ° to 60 ° circumferential angle on the crank pin with respect to a radial jet through the crankshaft axis and the Hubzapfenachse in the direction of rotation of the crankshaft. As will be described in detail later, this is the most favorable circumferential position with respect to the periodically changing pressure conditions and gap dimensions in the rod bearing during operation of an internal combustion engine.
  • a bearing upper shell of the connecting rod bearing should be smooth inside cylindrical and contain a bearing lower shell with just divided conrod bearing a central groove into which the transverse bore emerges.
  • FIG. 1 shows an isometric oblique view of a crank drive according to the invention as a partial illustration.
  • FIG. 2 shows the crank mechanism according to FIG. 1 according to the invention
  • FIG. 3 shows the crank mechanism according to FIGS. 1 and 2 in a longitudinal section with two enlarged details.
  • Figure 4 shows the bearing block of a crank mechanism according to the invention in an exploded view.
  • Figure 5 shows a bearing block base as a detail in a modified version
  • FIG. 6 shows a main bearing as a detail.
  • crank mechanism 11 for a crankshaft 12 of a three-cylinder internal combustion engine, in the illustration five crank webs 22 to 26 with cast counterweights, two of three main journal pins 28, 29, 30 and two of three crank pins 14, 15, 16 are visible, and a connecting rod 17 and a bearing block 13 are shown for one of the main bearings.
  • the connecting rod 17 is arranged, at which the upper connecting rod 18 and the connecting rod bearing cap 19 are designated separately.
  • Pleuella- Screws are not shown in the figure.
  • the aforementioned bearing block 13 comprises a Lagerstuhloberteil 20 which is to be admitted into a crankcase or may be part of a crankcase intermediate wall, and a Lagerstuhlunterteil 21 which is to be bolted directly to the Lagerstuhloberteil 20.
  • a molded catch tray 34 can be seen, in the back of a section of a ⁇ lschleuderrille runs.
  • crank mechanism In order to complete the crank mechanism further storage chairs on the other main bearing journals 28, 30 are provided, as well as to arrange further connecting rods on the crank pins 14, 16.
  • FIG 2 the same details as in Figure 1 are given the same reference numerals. It will clarify some already discernible details further. It can be seen a bore 72 which passes through the crank webs 23, 24 and the crank pin 15 and which rises at an angle to the longitudinal axis of an oil slipping groove 36 in the crank arm 24 in the crank pin 15.
  • the bore 72 is designed as a stepped bore starting from the crank arm 23 and closed at the larger end with a stopper 73.
  • the connecting rod bearing 42 of the connecting rod 17 is supplied with lubricating oil via an indicated radial bore 74 in Hubzapfenmitte.
  • the connecting rod bearing 42 is divided into two, wherein a connecting rod upper shell 43 is cylindrical smooth and a lower bearing shell 44 can detect a central groove 45.
  • the symmetrical catch pockets 34, 35 can be seen extending in the sections of the oil sling 36.
  • crank arm 25 From a ⁇ lschleuderrille in the crank arm 25 is a corresponding hole, which passes through the crank webs 25, 26 and the crank pin 16, and supplies via a radial bore 75 to be arranged on the crank pin 16 connecting rod bearing with lubricating oil.
  • FIG. 3 shows the crank mechanism according to the invention according to FIGS. 1 and 2 with further details, wherein the same details are given the same reference numerals and, in addition, additional details, which are described below, are described. ben.
  • a central main bearing journal 29 can be seen between the crank webs 24, 25 and an end-side main bearing journal 30.
  • the other crank pins 15 and 16 can be seen here next to the first crank pin 14.
  • the central Hauptlagerzap- fen 29 is equipped with a roller bearing 31, of the rolling elements 32 and a roller bearing cage 40 are shown in section.
  • the main bearing 31 is inserted into a bearing block 13 which includes a Lagerstuhloberteil 20 and a bearing block base 21.
  • the further numbering of the details can be found only on the details Z (section through the Lagerstuhloberteil) and Y (section through the bearing base lower part).
  • the Lagerstuhloberteil 20 may be inserted into the crankcase of an internal combustion engine or could be an integral part of a crankcase intermediate wall.
  • an oil feed hole 38 can be seen, which opens into a transverse bore 39, from which instinct two ⁇ lschleuderrillen 36, 37 are fed with pressurized oil for the connecting rod bearing 42.
  • the oil supply bore 38 may be connected to a pressurized oil system of the internal combustion engine.
  • lateral annular grooves 52, 53 are formed in the thrust washers 46, 47 engage radially form-fitting, within the annular grooves 52, 53 are still corrugated springs 48, 49, the thrust washers 46, 47 against which as recesses in the crank arms 24, 25 trained oil sling 36, 37 press.
  • openings 60, 61 are formed, the pressure oil in the oil sling 36, 37 pass.
  • annular spaces 54, 55 between the bearing block 13 and the crank webs 24, 25 are formed, which allow an overflow of pressurized oil in the rolling bearing 31 of the main journal 29. This pressure oil flows as leakage oil from the inclined bores 50 and the oil drain hole 51 from.
  • a further outer annular groove 58 is provided on the outside of the thrust washer 46.
  • the further thrust washer 47 is likewise shown in a two-part design as well as a further wave spring 49.
  • the thrust washer 47 is supported via the wave spring 49 axially resiliently on the bearing block 13, wherein the thrust washers 46, 47 are radially fixed in their annular grooves 52, 53.
  • a bearing block base 21 is shown in a modified version.
  • both annular grooves 52, 53 can be seen for receiving the thrust washers.
  • a slot groove 50 'and an oil drain hole 51' is shown.
  • screw holes 64, 65 can be seen for the aforementioned screws 66, 67.
  • the rolling bearing 31 is shown with a centrally split two bearing cage 40 and received therein roller-shaped rolling elements 32 in oblique view.
  • main bearing 31 may also be formed as a multi-row, in particular double-row roller bearing. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

Anordnung zur Schmierölversorgung für einen Verbrennungsmotor mit einem Kurbelgehäuse mit einer Druckölversorgung zu den Lagerstühlen der Kurbelwellenhauptlager, insbesondere mit wälzgelagerten Hauptlagerzapfen der Kurbelwelle, umfassend eine Kurbelwelle (12), mit mehreren Hauptlagerzapfen (28, 29, 30) und Kurbelwangen (22 bis 26) und zumindest einem zwischen zwei Kurbelwangen (23, 24) liegenden Hubzapfen (15), auf dem ein Pleuel (17) anzuordnen ist, wobei Schmierölversorgungsmittel für ein Pleuellager (42) auf den genannten Hubzapfen (15) zumindest eine konzentrisch zu einem benachbarten Hauptlagerzapfen (29) an der Kurbelwange (24) angeordnete Ölschleuderrille (36) und von dieser ausgehende innere Kanäle in der Kurbelwange (24) und im Hubzapfen (15) bis zum Pleuellager (42) umfassen, wobei die Ölschleuderrille (36) von einer zwischen dem Lagerstuhl (13) des Hauptlagerzapfens (29) und der Kurbelwange (24) angeordneten Anlaufscheibe (46), die Durchbrüche (60) aufweist, verschlossen ist, und wobei zwischen der Anlaufscheibe (46) und dem Lagerstuhl (13) ein Ringraum ausgebildet ist, in den die Druckölzuführung des Lagerstuhls (13) mündet.

Description

Schmierölversorgung des Pleuelgleitlagers einer teilwälzgelagerten, einteiligen Kurbelwelle mit geteilten Hauptlagern
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Schmierölversorgung für einen Verbrennungsmotor mit einem Kurbeigehäuse mit einer Drucköiversorgung zu den Lager- stuhlen der Kurbelwellenhauptlager, insbesondere mit wälzgelagerter Kurbelwelle, umfassend eine Kurbelwelle mit mehreren Hauptlagerzapfen und Kurbelwangen und zumindest einem zwischen zwei Kurbelwangen liegenden Hubzapfen, auf dem ein Pleuel anzuordnen ist.
Bei Verbrennungsmotoren mit vollständig gleitgelagerten Kurbelwellen, bei denen also auch die Hauptlagerzapfen in Gleitlagern laufen, erfolgt die Ölversorgung der Pleuellager gewöhnlich durch Verbindungsbohrungen von den Hauptlagerzapfen durch die Kurbelwangen zu den Hubzapfen hin, die Pleuellager tragen, wobei die Hauptlager selber aus den Lagerstühlen heraus mit Drucköl versorgt werden. Bei Verbrennungsmotoren mit Kurbelwellen, bei denen die Hauptlagerzapfen in Wälzlagern gelagert sind, kann in den Hauptlagern kein Öldruck aufgebaut werden, durch den zusätzlich die Pleuellager mit Drucköl versorgt werden könnten. Bei Verbrennungsmotoren mit wälzgelagerten Kurbelwellen erfolgt die Versorgung der Pleuellager gewöhnlich über an den zugeordneten Kurbelwangen montierte oder eingesto- chene Fangringe, die auch Schleuderring genannt werden, und eine Ölschleuderrille mit nach radial außen ausgebildeten Hinterschnitt bilden. Das Sammelvolumen der Ölschleuderrillen muß notwendigerweise auf einem kleineren Radius liegen, als die Hubzapfen, bezogen auf die Längsachse der Kurbelwelle. Durch Zentrifugalkräfte wird das Öl aus den Ölschleuderrillen über innere Kanäle zu den Hubzapfen geführt. Fangringe in Form von Anbauteilen sind im Prinzip nur zur Montage an Kurbeiwan- gen in Endlage verwendbar, kaum jedoch an Hauptlagerzapfen, die zwischen zwei Kurbelwangen liegen. Es fehlt hier der erforderliche axiale Bauraum.
Eine Anordnung mit einer Kurbelwelle bei der sowohl die Hauptlagerzapfen wälzge- lagert sind als auch das einzige Pleuellager auf dem einzigen Hubzapfen als Wälzlager ausgeführt ist, ist aus der DE 1 051 063 C bekannt. Hierbei werden die Kurbel- wellenhauptlager über in einer Tasche im Kurbelgehäuse aufgefangenes Spritzöl in Form von Tropföl versorgt, während das Pleuellager über einen als Anbauteil ausgeführten Schleuderring mit Drucköl versorgt wird, das von den Hauptlagern als Tropföl abgegeben wird und vom Schleuderring aufgefangen und durch Zentrifugalkräfte zum Hubzapfen gefördert wird. Es ist nachzuvollziehen, daß die Qualität der Schmierölversorgung des Pleuellagers insbesondere bei geringen Motordrehzahlen mit geringen Spritzölmengen sehr unsicher ist. An den Kurbelgehäuseinnenwänden entlang fließende Ölanteile können an dem Schleuderring vorbeigelangen. Der Schleuderring erfordert axial zusätzlichen Bauraum.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, neuartige Mittel zur Schmierölversorgung von Pleuellagern bereitzustellen, die eine axial kurze Bauweise der Kurbelwelle ermöglichen. Hierbei steht die Verwendbarkeit an Kurbelwellen mit wälzgelagerten Hauptlagerzapfen im Mittelpunkt, grundsätzlich ist jedoch auch eine Anwendbarkeit auf Kurbelwellen mit gleitgelagerten Hauptlagerzapfen nicht auszuschließen. Die sichere Schmierölversorgung der Pleuellager soll insbesondere auch bei geringen Drehzahlen gegeben sein.
Die Lösung besteht in einer Anordnung zur Schmierölversorgung für einen Verbrennungsmotor mit einer Druckölversorgung zu den Lagerstühlen der Kurbelwellen- hauptlager, insbesondere mit wälzgelagerten Hauptlagerzapfen der Kurbelwelle, umfassend eine Kurbelwelle mit mehreren Hauptlagerzapfen und Kurbelwangen und zumindest einem zwischen zwei Kurbelwangen liegenden Hubzapfen, auf dem ein Pleuel anzuordnen ist, wobei Schmierölversorgungsmittel für ein Pleuellager auf dem genannten Hubzapfen zumindest eine konzentrisch zu einem benachbarten Hauptlagerzapfen an einer Kurbelwange angeordnete Ölschleuderrille und von dieser ausgehende innere Kanäle in der Kurbelwange und im Hubzapfen bis zum Pleuellager umfassen, wobei die Ölschleuderrille von einer zwischen dem Lagerstuhl des Hauptzapfenlagers und der Kurbelwange angeordneten Anlaufscheibe, die Durchbrüche aufweist, verschlossen ist, und wobei zwischen der Anlaufscheibe und dem Lagerstuhl ein Ringraum ausgebildet ist, in den die Druckölzuführung des Lagerstuhls mündet.
Hiermit wird zum einen in günstiger Weise der Ölfangrille nicht nur Spritzöl aus dem Kurbelgehäuse bzw. aus den Hauptlagem austretendes Tropföl, sondern über eine Ölzuführung im Lagerstuhl Drucköl zugeführt. Zum anderen ist durch die Lage der Austrittsöffnung der Ölzuführung im Lagerstuhl in einen von der Anlaufscheibe gebildeten Ringraum eine verlustarme oder verlustfreie Überleitung des zugeführten Drucköls insoweit gegeben, als bereits bei geringen Drehzahlen ein größtmöglicher Füllstand im Sammelvolumen rundum am gesamten Umfang der Ölfangrille sichergestellt ist. Dadurch, daß die Ölzufuhr über die Durchbrüche in der Anlaufscheibe geführt wird, kann der Ölfluß nicht durch eine quer zur Kurbelwellenachse wirkende Scherströmung infolge der Kurvenwellendrehung weggeblasen werden. Durch den axial geringen Bauraum der Anlaufscheibe ist eine Verwendung insbesondere auch bei zwischen zwei Kurbelwangen liegenden Lagerstühlen möglich, ohne die Zapfenlänge der Hauptlagerzapfen künstlich verlängern zu müssen.
In bevorzugter Ausführung kann zumindest eine Anlaufscheibe, die insbesondere die zumindest eine Ölschleuderrille verschließt, gleichzeitig als Axiallager der Kurbelwelle gegenüber einem Lagerstuhl wirksam sein. Weiterhin kann vorgesehen sein, daß auf mindestens einem Hubzapfen Anlaufscheiben, die als Axiallager der Kurbelwelle wirksam sind, zu beiden Seiten eines Lagerstuhls angeordnet sind.
Die erfindungsgemäße Ölzufuhr, die mit Drucköl versorgt wird, kann in einer festen Kurbelgehäusenzwischenwand angeordnet sein oder in einem separaten in das Kurbelgehäuse einsetzbaren Lagerstuhl, wobei die inneren Kanäle einfache Bohrungen sein können.
Um hierbei die Montierbarkeit der Kurbelwelle in das Kurbelgehäuse bzw. der Lagerstuhlunterteile bei bereits in Lagerstuhloberteile eingelegten Kurbelwelle sicherzustel- len, wird vorgeschlagen, daß die Ölschleuderrille als eingestochene Ringnut in der Kurbelwange ausgebildet ist.
Es ist jeweils vorgesehen, daß sie eine zur Anlaufscheibe offene laterale Ringöffnung und von dieser ausgehend einen Ringraum mit nach radial außen erweiterten Hinterschnitt als Sammelraum aufweist, in dem sich bereits bei geringer Kurbelwellendrehzahl ein stabiler Flüssigkeitsring ausbilden kann. Hierbei kann gegebenenfalls die Ölförderung aus der Ölzuführung im Lagerstuhl über die Anlaufscheibe bereits vor dem Anlassen des Verbrennungsmotors einsetzen.
Um die Leckölverluste besonders gering zu halten, ist insbesondere vorgesehen, daß die Anlaufscheibe an der Kurbelgehäusezwischenwand oder am Lagerstuhl axial elastisch abgestützt ist. Hierbei ist zum Beispiel der Einsatz einer Wellfeder möglich, die sehr kurz baut und in eine einfache Nut eingebaut werden kann.
Wenn statt größerer Durchbrüche in der Anlaufscheibe kleinere Drosselbohrungen verwendet werden, baut sich im Ringraum zwischen Ringnut im Lagerstuhl und Anlaufscheibe durch die Druckölversorgung ein Axialdruck auf, durch den die entsprechende Wellfeder ersetzt werden kann.
Die Anlaufscheibe kann ebenso wie das Hauptlager als solches zweigeteilt sein, so daß eine Montage an einer ungeteilten Kurbelwelle leicht möglich ist. Die genannten Durchbrüche oder Drosselbohrungen in der Anlaufscheibe können innerhalb von Ringnuten liegen, so daß sich auf beiden Seiten der Anlaufscheibe ein Speichervo- lumen bildet, aus dem die Ölschleuderrille bei Druckaufbau verzögerungslos versorgt werden kann.
Um Leckölverluste gering zu halten, kann die Anlaufscheibe an der äußeren Um- fangskante und/oder an der inneren Umfangskante und ggf. an den Stoßflächen der beiden Haltringe mit einer dichtenden Beschichtung verstehen sein, die insbesondere als aufvulkanisierte Gummibeschichtung ausgebildet sein kann.
Besonders günstig ist es, an den Hauptlagern der Kurbelwelle jeweils Anlaufschei- ben und Ölschleuderrillen mit nachgeordneten inneren Kanälen zur Versorgung benachbarter Pleuellager paarweise beiderseits des Lagerstuhls vorzusehen. Von einem Lagerstuhl eines Hauptlagers aus können dann jeweils die beiden benachbarten Pleuel versorgt werden. Bei einer Vierzylinderreihenmaschine sind dann zum Bei- spiel nur zwei Hauptlager mit den erfindungsgemäßen Mitteln auszugestalten.
Besonders günstig ist es, wenn von mehreren Paaren von Anlaufscheiben an mehreren Hauptlagern ein paar mit einem solchen Axialspiel verbaut wird, daß die Axiallagerung der Kurbelwelle von den entsprechenden Anlaufscheiben wahrgenommen wird.
Wie bereits erwähnt ist die bevorzugte Anwendung bei ungeteilten Kurbelwellen mit Wälzlagern als Hauptlager vorgesehen. Hierbei ist nach einer weiteren günstigen Ausgestaltung radial innerhalb der Anlaufscheibe zwischen dem Lagerstuhl und der Kurbelwange ein Ringspalt zum Übertritt von Drucköl aus der Druckölzuführung im Lagerstuhl in das Hauptlager ausgebildet. Das ins Hauptlager eingeleitete Drucköl kann über Ölablaufbohrungen nach unten abgeführt werden, so daß eine verläßliche Lagerkühlung gegeben ist.
Die Wälzkörper der Hauptlager können hierbei unmittelbar auf den Hauptzapfen der Kurbelwelle und in den Lagerbohrungen in den Lagerstühlen laufen, wodurch sich die Montage vereinfacht.
Weitere Maßnahmen, die zur sicheren Schmierölversorgung des Pleuellager bzw. der Pleuellager beitragen, liegen in besonderen Ausführungsformen der inneren Kanäle von der Ölfangrille zu den Pleuellagern, ebenso wie in der speziellen Ausbildung der Pleuellager.
Die Versorgung von der Ölschleuderrille zum entsprechenden Pleuellager kann über eine Bohrung erfolgen, die von der der Schleuderrille gegenüberliegenden Kurbelwange ausgeht und schräg mit einer Umfangskomponente in Drehrichtung der Kurbelwelle von der Schleuderrille in den Hubzapfen aufsteigt und von der aus wiederum eine Querbohrung zur Mitte des Hubzapfens führt. Hierfür ist insbesondere vorgesehen, daß die von der Ölfangrille ausgehende Bohrung mit der Längsachse der Kurbelwelle einen Kreuzungswinkel bildet, der zwischen 15 und 45 ° insbesondere zwischen 25 und 35 ° liegt, wobei die Bohrung mit der in Drehrichtung der Kurbelwelle weisenden Komponente von der Ölfangrille wegführt. Hiermit wirken die Trägheitskräfte des genannten Flüssigkeitsringes und die Trägheitskräfte der in der genannten Bohrung stehenden Flüssigkeitssäule im Sinne einer Beschleunigung in Richtung zum Ölaustritt im Pleuellager.
In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß die Bohrung als Stufenbohrung mit zwei Durchmesserstufen von der der Ölfangrille entgegengesetzt zum Hubzapfen liegenden Kurbelwange ausgehend eingebracht ist und am Ende mit einem Stopfen verschlossen ist, wobei eine vom Hubzapfen aus eingebrachte radiale Querbohrung mit der Bohrung verbunden ist. In dem hiermit vergrößertem Volumen können sich Verunreinigungen vor dem Stopfen absetzen, wobei verhindert wird, daß sie in die bereits früher abzweigende Querbohrung zum Pleuellager gelangen.
Die Öffnung der Querbohrung auf dem Hubzapfen liegt vorzugsweise axial mittig. Besondere Bedeutung hat die Umfangslage der Querbohrung auf dem Hubzapfen. Diese soll in Bezug auf einen Radialstrahl durch die Kurbelwellenachse und die Hubzapfenachse in Drehrichtung der Kurbelwelle um 45 bis 60 ° Umfangswinkel am Hubzapfen vorausliegen. Wie später noch detailliert beschrieben wird, ist dies die günstigste Umfangslage in Bezug auf die sich während des Betriebs eines Verbrennungsmotors periodisch ändernden Druckverhältnisse und Spaltmaße im Pleuella- ger. Hierbei soll insbesondere eine Lageroberschale des Pleuellagers innenzylindrisch glatt sein und eine Lagerunterschale bei gerade geteiltem Pleuellager eine Mittennut enthalten, in die die Querbohrung austritt.
Um die Ölfangrille mit großen Durchmesser im Hinblick auf die möglichst großen Fliehkräfte im Ölring auszubilden, gleichzeitig jedoch die Kurbelwangen nicht unnötig zu vergrößern, ist insbesondere vorgesehen, daß die Ölfangrille teilweise in an die Kurbelwange angeformten Fangtaschen von geringer axialer Dicke verläuft. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie Einzelheiten derselben sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend beschrieben.
Figur 1 zeigt eine isometrische Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Kurbel- triebes als Teildarstellung.
Figur 2 zeigt den erfindungsgemäßen Kurbeltrieb nach Figur 1
a) in Draufsicht b) in isometrischer Schrägansicht gemäß der Schnittlinie BB nach Darstellung a).
Figur 3 zeigt den Kurbeltrieb gemäß den Figuren 1 und 2 in einem Längsschnitt mit zwei vergrößerten Einzelheiten.
Figur 4 zeigt den Lagerstuhl eines erfindungsgemäßen Kurbeltriebs in Explosionsdarstellung.
Figur 5 zeigt ein Lagerstuhlunterteil als Einzelheit in abgewandelter Ausführung
a) in isometrischer Schrägansicht b) in einem Querschnitt
Figur 6 zeigt ein Hauptlager als Einzelheit.
In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Kurbeltrieb 11 für eine Kurbelwelle 12 eines dreizylindrigen Verbrennungsmotors in Teildarstellung gezeigt, wobei in der Darstellung fünf Kurbelwangen 22 bis 26 mit angegossenen Gegengewichten, zwei von drei Hauptlagerzapfen 28, 29, 30 und zwei von drei Hubzapfen 14, 15, 16 sichtbar sind, sowie ein Pleuel 17 und ein Lagerstuhl 13 für eines der Hauptlager dargestellt sind. Auf dem mittleren Hubzapfen 15 ist das Pleuel 17 angeordnet, an dem das obere Pleuelauge 18 sowie der Pleuellagerdeckel 19 gesondert bezeichnet sind. Pleuella- gerschrauben sind in der Figur nicht dargestellt.
Der bereits genannte Lagerstuhl 13 umfaßt ein Lagerstuhloberteil 20, das in ein Kurbelgehäuse einzulassen ist oder Bestandteil einer Kurbelgehäusezwischenwand sein kann, sowie ein Lagerstuhlunterteil 21 , das unmittelbar mit dem Lagerstuhloberteil 20 zu verschrauben ist. An der Kurbelwange 24, die dem dargestellten Lagerstuhl 13 benachbart liegt, ist eine angeformte Fangschale 34 erkennbar, in der rückseitig ein Abschnitt einer Ölschleuderrille verläuft.
Um den Kurbeltrieb zu vervollständigen sind weitere Lagerstühle an den weiteren Hauptlagerzapfen 28, 30 vorzusehen, sowie weitere Pleuel auf den Hubzapfen 14, 16 anzuordnen.
In Figur 2 sind gleiche Einzelheiten wie in Figur 1 mit gleichen Bezugsziffern belegt. Es werden einige bereits vorher erkennbare Einzelheiten weiter verdeutlicht. Es ist eine Bohrung 72 erkennbar, die die Kurbelwangen 23, 24 und den Hubzapfen 15 durchsetzt und die mit einem Winkel zur Längsachse von einer Ölschleuderrille 36 in der Kurbelwange 24 aus in den Hubzapfen 15 aufsteigt. Die Bohrung 72 ist als Stufenbohrung von der Kurbelwange 23 ausgehend ausgeführt und am größeren Ende mit einem Stopfen 73 verschlossen. Aus der Bohrung 72 heraus wird über eine angedeutete Radialbohrung 74 in Hubzapfenmitte das Pleuellager 42 des Pleuels 17 mit Schmieröl versorgt. Das Pleuellager 42 ist zweigeteilt, wobei eine Pleuellageroberschale 43 zylindrisch glatt ist und eine Lagerunterschale 44 eine Mittennut 45 erkennen läßt. An der Kurbelwange 24 sind die symmetrischen Fangtaschen 34, 35 erkennbar, in der Teilabschnitte der Ölschleuderrille 36 verlaufen.
Von einer Ölschleuderrille in der Kurbelwange 25 geht eine entsprechende Bohrung aus, die die Kurbelwangen 25, 26 und den Hubzapfen 16 durchsetzt, und die über eine Radialbohrung 75 ein auf dem Hubzapfen 16 anzuordnendes Pleuellager mit Schmieröl versorgt.
In Figur 3 ist der erfindungsgemäße Kurbeltrieb nach den Figuren 1 und 2 mit weiteren Einzelheiten gezeigt, wobei gleiche Einzelheiten mit gleichen Bezugsziffern belegt sind und zusätzlich erkennbare Einzelheiten nachfolgend ergänzend beschrie- ben werden. An der Kurbelwelle 12 ist außer dem ersten Hauptlagerzapfen 28 ein mittlerer Hauptlagerzapfen 29 zwischen den Kurbelwangen 24, 25 sowie ein endsei- tiger Hauptlagerzapfen 30 erkennbar. Außerdem sind hier neben dem ersten Hubzapfen 14 die weiteren Hubzapfen 15 und 16 zu sehen. Der mittlere Hauptlagerzap- fen 29 ist mit einem Wälzlager 31 bestückt, von dem Wälzkörper 32 und ein Wälzlagerkäfig 40 im Schnitt dargestellt sind.
Das Hauptlager 31 ist in einen Lagerstuhl 13 eingesetzt, der ein Lagerstuhloberteil 20 und ein Lagerstuhlunterteil 21 umfaßt. Die weitere Bezifferung der Einzelheiten findet sich ausschließlich an den Einzelheiten Z (Schnitt durch das Lagerstuhloberteil) und Y (Schnitt durch das Lagerstuhlunterteil). Das Lagerstuhloberteil 20 kann in das Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors eingesetzt werden oder könnte integraler Teil einer Kurbelgehäusezwischenwand sein. Im Lagerstuhloberteil 20 ist eine Ölzuführbohrung 38 erkennbar, die in eine Querbohrung 39 mündet, von der aus in- direkt zwei Ölschleuderrillen 36, 37 mit Drucköl für das Pleuellager 42 versogt werden. Im Lagerstuhlunterteil 21 sind zwei Schrägbohrungen 50 und eine Ablaufbohrung 51 erkennbar, mit denen mittelbar aus der Querbohrung 39 in das Wälzlager 31 überführtes Öl aus dem Wälzlager ablaufen kann. Die Ölzuführbohrung 38 kann mit einem Druckölsystem des Verbrennungsmotors verbunden werden. Am Lagerstuhl 13 sind seitliche Ringnuten 52, 53 ausgebildet, in die Anlaufscheiben 46, 47 radial formschlüssig eingreifen, wobei innerhalb der Ringnuten 52, 53 noch Wellfedern 48, 49 liegen, die die Anlaufscheiben 46, 47 gegen die als Einstiche in den Kurbelwangen 24, 25 ausgebildeten Ölschleuderrillen 36, 37 drücken. In den Anlaufscheiben 46, 47 sind Durchbrüche 60, 61 ausgebildet, die Drucköl in die Ölschleuderrillen 36, 37 übertreten lassen. Radial innerhalb der Anlaufscheiben 46, 47 sind Ringräume 54, 55 zwischen dem Lagerstuhl 13 und den Kurbelwangen 24, 25 ausgebildet, die ein Überströmen von Drucköl in das Wälzlager 31 des Hauptlagerzapfens 29 ermöglichen. Dieses Drucköl fließt als Leckageöl aus den Schrägbohrungen 50 und der Öl- ablaufbohrung 51 ab.
In Figur 4 ist der Lagerstuhl 13 mit Lagerstuhloberteil 20 und Lagerstuhlunterteil 21 , die über Schrauben 66, 67 miteinander verspannt sind. Im Lagerstuhloberteil 20 ist die Ölzuführbohrung 38 sowie der Austritt der Querbohrung 39 zu sehen, im Lager- stuhlunterteil 21 sind in der Lagerbohrung 33 die Eintritte zu den Schrägbohrungen 40 sichtbar. Die Lagerstuhlteile sind durch Schrauben 66, 67 miteinander verspannt. An der Vorderseite des Lagerstuhles ist eine der Ringnuten 52 zu erkennen, die die zweigeteilte Anlaufscheibe 46 aufnehmen, wobei eine Wellfeder 48 in eine innere Ringnut 56 an der Anlaufscheibe 46 eingesetzt wird. Die Wellfeder 48 ist vorzugsweise geteilt ausgeführt. Die Anlaufscheibe 46, stützt sich damit federnd am Lagerstuhl 13 ab. Auf der Außenseite der Anlaufscheibe 46 ist eine weitere äußere Ringnut 58 vorgesehen. Im Bereich der Ringnuten 56, 58 sind Durchbrüche 60 und als Alternative hierzu zu verstehende Drosselbohrungen 62 erkennbar. Auf der Rücksei- te des Lagerstuhls ist die weitere Anlaufscheibe 47 ebenfalls in zweigeteilter Ausführung sowie eine weitere Wellfeder 49 gezeigt. Hierbei ist an der Anlaufscheibe 47 nur die innere Ringnut 47 zur Aufnahme der Wellfeder 49, die darin liegenden Durchbrüche 59 sowie ebenfalls als Alternative hierzu zu verstehende Drosselbohrungen 61 zu sehen. Auch die Anlaufscheibe 47 stützt sich über die Wellfeder 49 axial federnd am Lagerstuhl 13 ab, wobei die Anlaufscheiben 46, 47 in ihren Ringnuten 52, 53 radial fixiert sind. Über die Ölzuführbohrung 30 und die Querbohrung 39 in die inneren Ringnuten 56, 57 geleitetes Drucköl gerät über die Durchbrüche 60, 61 in die jeweiligen Ölschleuderrillen, aus denen heraus die jeweils benachbarten Hubzapfen der Kurbelwelle mit Drucköl versorgt werden.
In Figur 5 ist ein Lagerstuhlunterteil 21 in abgewandelter Ausführung gezeigt. Hierbei werden beide Ringnuten 52, 53 zur Aufnahme der Anlaufscheiben erkennbar. Anstelle zweier Schrägbohrungen und einer Ölablaufbohrung ist hier eine Schlitznut 50' und eine Ölablaufbohrung 51' dargestellt. Weiterhin sind Schraubenlöcher 64, 65 für die zuvor genannten Schrauben 66, 67 zu erkennen.
In Figur 6 ist das Wälzlager 31 mit einem mittig zweigeteilten Lagerkäfig 40 und darin aufgenommen rollenförmigen Walzkörpern 32 in Schrägsicht dargestellt.
Abweichend von der dargestellten Ausführung kann das Hauptlager 31 auch als mehrreihiges, insbesondere zweireihiges Walzlager ausgebildet sein. Bezugszeichenliste
11 Kurbeltrieb
12 Kurbelwelle
13 Lagerstuhl
14 Hubzapfen
15 Hubzapfen
16 Hubzapfen
17 Pleuelstange
18 Pleuelauge
19 Pleuellagerdeckel
20 Lagerstuhloberteil
21 Lagerstuhlunterteil
22 Kurbelwange
23 Kurbelwange
24 Kurbelwange
25 Kurbelwange
26 Kurbelwange
28 Hauptlagerzapfen
29 Hauptlagerzapfen
30 Hauptlagerzapfen
31 Wälzlager
32 Wälzkörper
33 Lagerbohrung
34 Fangtasche
35 Fangtasche
36 Ölschleuderrille
37 Ölschleuderrille Ölzufuhrbohrung Querbohrung Lagerkäfig
Gleitlager Lageroberschale Lagerunterschale Mittennut Anlaufscheibe Anlaufscheibe Wellfeder Wellfeder Schrägbohrung Ölablaufbohrung Ringnut (13) Ringnut (13) Ringraum Ringraum Ringnut (innen) Ringnut (innen) Ringnut (außen) Ringnut (außen) Durchbruch Durchbruch Drosselbohrung Drosselbohrung Schraubenloch Schraubenloch Schraube Schraube Bohrung Stopfen Querbohrung Querbohrung

Claims

Schmierölversorgung des Pleuelgleitlagers einer teilwälzgelagerten, einteiligen Kurbelwelle mit geteilten HauptlagernPatentansprüche
1. Anordnung zur Schmierölversorgung für einen Verbrennungsmotor mit einem Kurbelgehäuse mit einer Druckölversorgung zu den Lagerstühien der Kurbei- wellenhauptlager, insbesondere mit wälzgelagerten Hauptlagerzapfen der Kurbelwelle, umfassend
eine Kurbelwelle (12), mit mehreren Hauptlagerzapfen (28, 29, 30) und Kurbelwangen (22 bis 26) und zumindest einem zwischen zwei Kurbelwangen (23, 24) liegenden Hubzapfen (15), auf dem ein Pleuel (17) anzuordnen ist, wobei Schmierölversorgungsmittel für ein Pleuellager (42) auf den genannten Hubzapfen (15) zumindest eine konzentrisch zu einem benachbarten Hauptlagerzapfen (29) an der Kurbelwange (24) angeordnete Ölschleuderrille (36) und von dieser ausgehende innere Kanäle in der Kurbelwange (24) und im Hubzapfen (15) bis zum Pleuellager (42) umfassen, wobei die Ölschleuderrille (36) von einer zwischen dem Lagerstuhl (13) des Hauptlagerzapfens (29) und der Kurbelwange (24) angeordneten Anlaufscheibe (46), die Durchbrüche (60) aufweist, verschlossen ist, und wobei zwischen der Anlaufscheibe (46) und dem Lagerstuhl (13) ein Ringraum ausgebildet ist, in den die Druckölzuführung des Lagerstuhls (13) mündet.
2. Anordnung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Anlaufscheibe (46), die insbesondere die zumindest eine Ölschlenderrille (36) verschließt, gleichzeitig als Axiallager der Kurbelwelle (12) gegenüber dem Lagerstuhl (15) wirksam ist.
3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf zumindest einem Hubzapfen (15) Anlaufscheiben (46, 47), die als Axiallager der Kurbelwelle (12) wirksam sind, zu beiden Seiten des Lagerstuhls angeordnet sind.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckölzuführung in einer Kurbelgehäusezwischenwand ausgebildet ist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckölzuführung in einem in das Kurbelgehäuse einsetzbaren Lagerstuhl (13) für einen Hauptlagerzapfen (29) ausgebildet ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ölschleuderrille (36) als eingestochene Ringnut in der Kurbelwange (24) ausgebildet ist.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anlaufscheibe (46) an der Kurbelgehäusezwischenwand oder am Lagerstuhl (13) axial elastisch abgestützt ist.
8. Anordnung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anlaufscheibe (46) mittels einer Wellfeder (48) elastisch abgestützt ist.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anlaufscheibe (46) radial formschlüssig in einer Ringnut (52) im Lagerstuhl (13) einsitzt.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anlaufscheibe (46) in zwei Halbringe geteilt ist.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anlaufscheibe (46) beidseitig Ringnuten (46, 48) aufweist, in denen Durchtrittsöffnungen (60) oder Drosselbohrungen (62) liegen.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anlaufscheibe (46) an der äußeren Umfangskante und/oder an der inneren Umfangskante und ggf. an den Stoßflächen der zwei Halbringe mit einer dichtenden Beschichtung versehen ist, die insbesondere als aufvulkanisierte Gummibeschichtung ausgebildet ist.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß an den Hauptlagern Anlaufscheiben (46, 47) und Ölschleuderrillen (36, 37) mit nachgeordneten inneren Kanälen zur Versorgung benachbarter Pleuellager paarweise beiderseits des Lagerstuhls (13) vorgesehen sind.
14. Anordnung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß von mehreren Paaren von Anlaufscheiben (46, 47) an mehreren Hauptlagern eines mit geringerem Axialspiel verbaut ist und die Axiallagerung der Kurbelwelle (12) wahrnimmt.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hauptlager der Kurbelwelle (12) als Wälzlager (31) ausgebildet sind.
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einem Hauptlagerdeckel oder einem Lagerstuhlunterteil (21 ) Ölablauf- bohrungen (50, 51 ,) vom Hauptlager (31) ausgebildet sind.
17. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß radial innerhalb der Anlaufscheibe (46) zwischen dem Lagerstuhl (13) und der Kurbelwange (24) ein Ringspalt (54) zum Übertritt von Drucköl aus der Druckölzuführung ins Hauptlager (31) ausgebildet sind.
18. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ölschleuderrille (36) eine zur Anlaufscheibe (46) weisende laterale Ringöffnung und von dieser ausgehend einen Ringraum mit nach radial außen erweiterten Hinterschnitt aufweist.
19. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß von der Ölschleuderrille (36) eine Bohrung (72) ausgeht, wobei die Bohrung (72) über eine radiale Querbohrung (74) im Hubzapfen (15) mit dem Pleuellager (42) verbunden ist.
20. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Pleuellager (42) ein geteiltes Gleitlager ist mit einer glatt zylindrischen Lageroberschale (43) und einer Lagerunterschale (44) mit einer Umfangsrille (45).
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