WO2009049653A1

WO2009049653A1 - Schmierölversorgung des pleuelgleitlagers einer teilwälzgelagerten, einteiligen kurbelwelle mit geteilten hauptlagern

Info

Publication number: WO2009049653A1
Application number: PCT/EP2007/009118
Authority: WO
Inventors: Markus Kalenborn
Original assignee: Fev Motorentechnik Gmbh
Priority date: 2007-10-20
Filing date: 2007-10-20
Publication date: 2009-04-23
Also published as: DE112007003650A5

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 dem genannten Hubzapfen (15) eine konzentrisch zu einem benachbarten Hauptlagerzapfen (29) an einer Kurbelwange (24) angeordnete Ölfangrille (36) und von dieser ausgehende innere Kanäle in der Kurbelwange (24) und im Hubzapfen (15) bis zum Pleuellager (42) umfassen, sowie eine im Kurbelgehäuse angeordnete Ölzufuhrdüse (38), deren Austrittsöffnung (51) innerhalb der Ölfangrille (36) 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 Kurbelgehäuse mit einer Druckölversorgung 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 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 Schleuderringe genannt werden, und eine Ölfangrille mit nach radial außen ausgebildeten Hinterschnitt bilden. Das Sammelvolumen der Öl- fangrillen muß notwendigerweise auf einem kleineren Radius liegen, als die Hubzapfen, bezogen auf die Längsachse der Kurbelwelle. Durch Zentrifugalkräfte wird das Öl aus den Ölfangrillen über innere Kanäle zu den Hubzapfen gefördert. Fangringe in Form von Anbauteilen sind im Prinzip nur zur Montage an Hauptlagerzapfen in axia- ler Endlage an der Kurbelwelle 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.

Aus W.D. Bensinger und A. Meier, Kolben, Pleuel und Kurbelwelle bei schnelllaufenden Verbrennungsmotoren, Springer-Verlag 1961 , S. 96, Abb. 135, ist eine Flugmotorenkurbelwelle bekannt, bei welcher axiale Ölzufuhrnuten auf der Außenseite der Walzlageraußenringe der Kurbelwellenhauptlager innerhalb von angebauten geteilten Ölfangringen enden. Hierbei müssen die Hauptlagerzapfen um die Breite der Öl- fangringe verlängert werden.

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 eine konzentrisch zu einem benachbarten Hauptlagerzapfen an einer Kurbelwange angeordnete Ölfangrille und von dieser ausgehende innere Kanäle in der Kurbelwange und im Hubzapfen bis zum Pleuellager umfassen, sowie eine im Kurbelgehäuse angeordnete Ölzufuhrdüse, deren Austrittsöffnung innerhalb der Ölfangrille mündet.

Hiermit wird zum einen in günstiger Weise der Ölfangrille nicht nur Spritzöl aus dem Kurbelgehäuse bzw. aus den Hauptlagern austretendes Tropföl, sondern über eine Ölzufuhrdüse Drucköl zugeführt. Zum anderen ist durch die Lage der Austrittsöffnung der Ölzufuhrdüse axial innerhalb der Breite der Ölfangrille eine verlustarme oder ver- lustfreie 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 Ölzufuhrdüse in die Ölfangrille hineinragt, kann der Ölfluß nicht durch eine quer zur Kurbelwellenachse wirkende Scherströmung infolge der Kurvenwellendrehung weggeblasen werden. Durch den sich axial überdeckenden Einbau von Ölzufuhrdüse und Ölfangrille ist eine Verwendung insbesondere auch bei zwischen zwei Kurbelwangen liegenden Hauptlagern einer einteiligen Kurbelwelle möglich, ohne die Zapfenlänge der Hauptlagerzapfen für einen montierten Ölfangring wesentlich verlängern zu müssen.

Die erfindungsgemäße Ölzufuhrdüse, die auf Grund der günstigen Lage ihres Ölaus- tritts nicht als Spritzdüse ausgebildet werden muß, kann in einer festen Kurbelgehäusenzwischenwand stirnseitig angeordnet sein oder in einem separaten in das Kurbelgehäuse einsetzbaren Lagerstuhl.

Um hierbei die Montierbarkeit der Kurbelwelle in das Kurbelgehäuse bzw. der Lagerstuhlunterteile bei bereits in Lagerstuhloberteile eingelegter Kurbelwelle sicherzustellen, wird nach einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß die Ölzufuhrdüse elastisch in die Kurbelgehäusezwischenwand oder den Lagerstuhl einfederbar ausgebildet ist. Hierbei ist eine bezogen auf die Kurbelwellenlängsachse relative radiale Montage der Teile möglich, indem die Ölzufuhrdüse maximal eingedrückt wird, die Kurbelwelle relativ dazu radial verlagert wird und erst in der bestimmungsgemäßen Endposition von Ölzufuhrdüse und Ölfangrille die Ölzufuhrdüse wieder ausfe- dert. Hiermit läßt sich bezüglich der notwendigen axialen Baulänge das günstigste Ergebnis erreichen.

Nach einer besonderen Ausgestaltungsform wird vorgeschlagen, daß die Ölfangrille als eingestochene Ringnut in der Kurbelwange ausgebildet ist Auch hierbei liegt er- findungsgemäß die Austrittsöffnung der Ölzufuhrdüse innerhalb der Ölfangrille.

Eine andere Ausgestaltungsform ist darin zu sehen, daß in die Ölfangrille von einem ungeteilten auf die Kurbelwelle auffädelbaren an der Kurbelwange montierbaren Fangring gebildet wird.

Unabhängig davon, ob die Ölfangrille als Einstich in der Kurbelwelle oder innerhalb eines angebauten Fangringes ausgebildet ist, ist jeweils vorgesehen, daß sie eine zur Ölzufuhrdüse 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 Ölzufuhrdüse bereits vor dem Anlassen des Verbrennungsmotors einsetzen.

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.

Hierfür ist insbesondere vorgesehen, daß von der Ölfangrille eine Bohrung ausgeht, die mit der Längsachse der Kurbelwelle einen Kreuzungswinkel bildet, der zwischen 15 und 45 ° insbesondere zwischen 25 und 35 ° liegt, wobei die Bohrung mit einer in Drehrichtung der Kurbelwelle weisenden Komponente von der Ölfangrille wegführt. Hiermit wirken die Trägheitskräfte des genannten Flüssigkeitsringes und die Trag- heitskräfte 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 Hub- zapfenachse 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 Pleuellager. Hierbei soll insbesondere eine Lageroberschale des Pleuellagers innenzylin- drisch 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 geringerer axialer Dicke verläuft.

Weitere günstige konstruktive Ausgestaltungen gehen dahin, daß die elastisch in die Kurbelgehäusezwischenwand oder in den Lagerstuhl einfederbare Ölzufuhrdüse ein buchsenförmiges Düsengehäuse und eine darin geführten buchsenförmigen Düsenkörper umfaßt, die über eine Druckfeder elastisch gegeneinander abgestützt sind und die axial gegeneinander gesichert sind. Insbesondere kann vorgesehen sein, daß das Düsengehäuse und/oder der Düsenkörper aus Messing oder Kunststoff be- stehen.

Da eine Demontage des Lagerstuhlunterteils zu einer Zerstörung der Düsen führen könnte, da ein zurückdrücken der Düsenkörper aus Platzgründen schwierig sein wird, ist der Werkstoff und die Materialdicke so zu wählen, daß bei der Demontage keine Beschädigung der Kurbelwelle eintritt.

Damit Spritzverluste gering gehalten werden, ist vorgesehen, daß die Ölfangrille im Bereich des Auftreffens der Ölzuführung, d. h. in Verlängerung der Mittelachse der Ölzufuhrdüse, nach radial außen abfällt. Hierbei kann der Düsenkörper bei geeignetem Material mit der Ölfangrille in gleitendem Kontakt sein. Durch beide Maßnahmen wird verhindert, daß ein Rückspritzen an der Auftreffstelle der Ölzuführung auftritt. Die Ölzufuhrdüse ist an innere Schmierölversorgungskanäle in der entsprechenden Kurbelgehäusezwischenwand bzw. im Lagerstuhlbauteil anzuschließen.

Günstig ist die Schmierölversorgung zweier benachbarter Pleuellager von einem einzigen Hauptlagerzapfen aus.

Wie bereits eingangs dargestellt, eignet sich die Erfindung insbesondere für Verbrennungsmotoren mit wälzgelagerten Hauptzapfen der Kurbelwelle. Die Wälzkörper können hierbei unmittelbar auf den Hauptzapfen der Kurbelwelle und in den Lagerbohrungen in den Lagerstühlen laufen, wodurch sich die Montage vereinfacht.

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 Kurbeltriebes als Teildarstellung.

Figur 2 zeigt den Kurbeltrieb nach Figur 1

a) in einem Längsschnitt gemäß der Schnittlinie BB aus Darstellung b) b) im Querschnitt gemäß der Schnittlinie CC aus Darstellung a) Figur 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Kurbeltrieb gemäß den Figuren 1 und 2, jedoch ohne Pleuel

a) in Draufsicht b) in isometrischer Schrägansicht mit einem Teilschnitt gemäß der Schnittlinie DD nach Darstellung a) c) in einem Querschnitt der Schnittlinie FF in Darstellung a).

Figur 4 zeigt die Kurbelwelle eines erfindungsgemäßen Kurbeltriebs als Einzelheit

a) in einem Längsschitt gemäß der Schnittlinie AA aus Darstellung b), b) in einem Querschnitt gem. der Schnittlinie FF aus Darstellung a).

Figur 5 zeigt ein Pleuel eines erfindungsgemäßen Kurbeltriebs als Einzelheit in die isometrische Schrägdarstellung

Figur 6 zeigt ein Lagerstuhlunterteil eines erfindungsgemäßen Kurbeltriebs nach den Figuren 1 und 2 als Einzelheit in isometrischer Schrägdarstellung.

Figur 7 zeigt einen erfindungsgemäßen Kurbeltrieb in Seitenansicht bei der Montage eines Lagerstuhlunterteils.

In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Kurbeltrieb 11 für eine Kurbelwelle 12 eines dreizylindrigen Verbrennungsmotors in Teildarstellung gezeigt, wobei in der Darstellung fünf Kurbelwangen 22-26 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 der Hubzapfen ist das Pleuel 17 angeordnet, an dem das obere Pleuelauge 18 sowie der Pleuellagerdeckel 19 gesondert bezeichnet sind. Pleuellagerschrauben sind in sämtlichen Figuren nicht dargestellt.

Der bereits genannte Lagerstuhl 13 umfaßt ein Lagerstuhloberteil 20, das in ein Kur- belgehäuse einzulassen ist oder Bestandteil einer Kurbelgehäusezwischenwand ist, 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, auf die später noch näher einzugehen ist. Um den Kurbeltrieb zu vervollständigen, sind weitere Lagerstühle an den Hauptlagern 28, 30 vorzusehen, sowie weitere Pleuel auf den Hubzapfen 14, 16 anzuordnen.

In den Darstellungen der Figur 2 ist der erfindungsgemäße Kurbeltrieb nach Figur 1 gezeigt, wobei gleiche Einzelheiten mit gleichen Bezugsziffern belegt sind und zusätzlich erkennbare Einzelheiten nachfolgend ergänzend beschrieben werden. An der Kurbelwelle 12 ist neben dem ersten Hauptlagerzapfen 28 ein endseitiger Hauptlagezapfen 30 erkennbar, während ein mittlerer Hauptlagerzapfen 29 mit einem Wälzlager 31 bestückt ist. Außerdem ist hier im Querschnitt der mit dem Pleuel 17 bestückte Hubzapfen 15 sowie in Ansicht der dritte Hubzapfen 16 zu sehen. Am Pleuel ist die Trennfuge zwischen Pleuelstange 17 und Pleuellagerdeckel 19 mit Tp bezeichnet, während am Lagerstuhl 13 die Trennfuge zwischen Lagerstuhloberteil 20 und Lagerstuhlunterteil 21 mit T_L bezeichnet ist. Wie in Darstellung b) zu erkennen ist, liegt der angeformten Fangschale 34 an der Kurbelwange 24 eine dazu symme- trische Fangschale 35 gegenüber, wobei beide kreisförmig in Bezug auf die Kurbelwellenachse A begrenzt sind. Beide haben eine geringe Dicke als die jeweiligen Kurbelwangen.

In Darstellung a) sind in den Kurbelwangen 24, 25 jeweils konzentrische Ölfangrillen 36, 37 erkennbar, die jeweils zum Lagerstuhl 13 gewandt sind. Die Ölfangrille 36 erstreckt sich durch die Fangtaschen 34, 35, während entsprechende Fangtaschen an der Kurbelwange 25 vom Lagerstuhl 14 verdeckt sind. Im Lagerstuhlunterteil 21 sind jeweils in Zuordnung zu den Ölfangrillen 36, 37 Ölzufuhrdüsen 38, 39 angeordnet, die in die Ölfangrillen hineinragen. Wie in der Einzelheit zu erkennen ist, werden die Ölzufuhrdüsen 38, 39 von einer Zuführbohrung 40 im Lagerstuhlunterteil 21 versorgt, durch welche Schmieröl den Ölzufuhrdüsen 38, 39 zugeführt wird. Von der Ölfangrille 36 geht eine hier nur teilweise im Querschnitt durch den Hubzapfen 15 erkennbare Stufenbohrung 52 aus, die über eine Verbindungsbohrung 56 das Pleuellager 42 mit Schmieröl versorgt, das eine zylindrische Lageroberschale 43 und eine Lagerunterschale 44 mit einer mittigen Umfangsnut 45 umfaßt. In der dargestellten Kurbelwellenposition führt die Verbindungsbohrung 56 zur Lageroberschale 43. Es ist klar, daß bei einem Umlauf der Kurbelwelle die Verbindungsbohrung 56 das gesamte Pleuel- lager 42, wenn auch mit ungleichförmiger Geschwindigkeit überstreicht. Die Verbindungsbohrung 56 ist in der gezeigten Stellung im oberen Totpunkt des Hubzapfens 15 und des Pleuels 17 in einem kleinstmöglichen Winkel < 45 °, bevorzugt etwa 30 °, zur Trennfuge T_p anzuordnen, so daß sie möglichst weit entfernt von einer Zone der höchsten Belastung in der Pleuellageroberschale liegt. Unabhängig von der Kurbel- wellenstellung definiert bedeutet dies daß die Umfangslage der Öffnung der Querbohrung 56 auf dem Hubzapfen 15 in Bezug auf einen Radialstrahl durch die Kurbelwellenachse A und die Hubzapfenachse H in Drehrichtung der Kurbelwelle um 45 bis 60 ° am Hubzapfen 15 vorausliegt. Durch die Nähe der Verbindungsbohrung 56 zur Trennfuge T_p des Pleuels 17, bezogen auf die hier gezeigte Stellung des Pleuels 17 im oberen Totpunkt, gelangt die Verbindungsbohrung 56 noch während des An- stehens hoher Gaskräfte im Arbeitstakt zur Pleuellagerunterschale 44 mit ihrer Mittennut 45. Solange die Verbindungsbohrung 56 mit der Mittennut 45 verbunden ist, nämlich idealerweise zwischen 20 und 30 ° Kurbelwinkel nach oberem Totpunkt bis zwischen 20 und 30 ° Kurbelwinkel nach unterem Totpunkt, kann an der Trennfuge Tp stets ausreichend Öl zur Versorgung der Pleuellageroberschale 43 nachgefördert werden, ohne daß sich die Mittennut 45 leert. Sobald die Verbindungsbohrung 56 die Pleuellageroberschale 43 erreicht hat, dient die Mittennut 45 weiterhin als Schmierölreservat unter anderem auch für den Bereich der Trennfuge T_p.

Anhand der Einzelheit Z wird nunmehr der Aufbau der Ölzuführdüse 38 erklärt, die ein in eine Bohrung im Lagerstuhlunterteil 21 eingepreßtes hülsenförmiges Düsengehäuse 46 und einen darin geführten ebenfalls hülsenförmigen Düsenkörper 47 umfaßt, die sich mittels einer Druckfeder 48 aneinander abstützen, wobei der Düsenkörper 47 einfederbar im Düsengehäuse 46 geführt ist. Eine Distanzbuchse 49 be- grenzt das maximale Ausfedern des Düsenkörpers 47 bis in die Ölfangrille 36. Der Düsenkörper 47 ist soweit einzufedern, daß er vollständig aus der Ölfangrille 36 austreten kann. Das Düsengehäuse 46 hat eine zentrale Eintrittsbohrung 50, die von einer Querbohrung 60 im Lagerstuhl mit Drucköl versorgt wird, während der Düsen- körper 47 eine große Ölaustrittsöffnung 51 hat, aus der Schmieröl in die Ölfangrille 36 überführt werden kann. Die Ölfangrille 36 hat eine radial innere Schrägwand, auf die die Spritzdüse gerichtet ist, sowie eine dazu etwa parallele äußere Schrägwand, die somit einen hinterschnittenen Ringraum als Sammelraum innerhalb der Ölfangril- Ie 36 bildet, aus dem unter Fliehkrafteinfluß bei rotierender Kurbelwelle Öl nicht zur Außenfläche der Kurbelwange abfließen kann. Vielmehr wird Öl unter Druck in die mit der Ölfangrille verbundene Stufenbohrung 52 und von dort in die Zuführbohrung

56 zum Pleuellager gedrückt.

In Figur 3 sind gleiche Einzelheiten wie in den Figuren 1 und 2 mit den gleichen Bezugsziffern belegt. Es werden einige bereits in Figur 2 erkennbare Einzelheiten weiter verdeutlicht. In Darstellung a) ist erkennbar, wie die zwei Ölfangrillen 36, 37 in den Kurbelwangen 24, 25 von den Spritzdüsen 38, 39 mit Spritzöl versorgt werden können, wobei weiterhin erkennbar ist, daß von den Ölfangrillen Stufenbohrungen 52, 53 ausgehen, von denen wiederum Querbohrungen bzw. Zuführbohrungen 56,

57 bis an die Oberflächen der Hubzapfen 15, 16 reichen.

In Darstellung a) ist eine in Bezug auf eine Drehrichtung der Kurbelwelle gleichsinnige Anstellung der Stufenbohrungen 52, 53 in Bezug auf die Längsachse A der Kur- beiwelle erkennbar.

In Darstellung b) ist erkennbar, daß die Stufenbohrung 52 am großen Ende mit einem Stopfen 54 verschlossen ist. Weiterhin ist erkennbar, daß die Stufenbohrung 52 mit einem Winkel zwischen 20 und 30 ° zur Längsachse der Kurbelwelle durch die Kurbelwange 24 in den Hubzapfen 15 aufsteigt.

In Darstellung c) sind Einzelheiten zur Schmierversorgung der Querbohrung 60 erkennbar, von der die Ölzuführdüsen versorgt werden. Die Querbohrung 60 wird über einen Ringspalt 62 in Schraubendurchgangslöchern 68, 69 des Lagerstuhlunterteils 21 , eine Ausfräsung 63 und eine Zuführbohrung 64 im Lagerstuhloberteil 20 mit Drucköl versorgt. Wie weiterhin ersichtlich ist, ist die Querbohrung 60 mit einem Stopfen 61 verschlossen. Das Lagerstuhlunterteil 21 ist mittels zweier Schrauben 66, 67 auf dem Lagerstuhloberteil 20 des Hauptlagerzapfens 29 befestigt. Hierbei laufen die Wälzkörper 32 des Wälzlagers 31 unmittelbar auf dem Lagerzapfen 29 ebenso wie in einer Lagerbohrung 33 in den Lagerstuhlteilen.

In Figur 4 sind weitere Einzelheiten an der hier als Einzelheit dargestellten Kurbel- welle 12 erkennbar. Gleiche Einzelheiten sind mit gleichen Bezugsziffern wie in den vorangegangenen Figuren versehen. Insbesondere sind im Längsschnitt die Hauptlagerzapfen 28, 29 und 30 sowie die Hubzapfen 14, 15 und 16 in Ihrer Anordnung zueinander erkennbar. Weiterhin sind die Kurbelwangen 22, 23, 24, 25, 26 mit angeformten Gegengewichten erkennbar. Die Ölfangrillen 38, 39 sind ausschließlich an den Kurbelwangen 24, 25 dargestellt, ebenso die erweiterten Endabschnitte 58 und 59 der Stufenbohrungen 52, 53 in den Hubzapfen 15, 16, in denen sich Ölschlamm absetzen kann.

An der Kurbelwange 22 könnte eine entsprechende Ölfangrille und eine entspre- chende Stufenbohrung mit Querbohrung zur Versorgung des Hubzapfens 14 vorgesehen sein, die hier jedoch nicht dargestellt sind.

In Darstellung b) ist erkennbar, daß sich die Stufenbohrung 52 in Axialansicht betrachtet tangential an die Ölfangrille 38 anschließt. In dieser Ansicht ist von einer linksdrehenden Kurbelwelle auszugehen, so daß in der Stufenbohrung 52 ein Staudruck entgegen der Drehung der Kurbelwelle entsteht. Ebenso ist hier der Verlauf der Ölfangrille 38 durch die Fangtaschen 34, 35 erkennbar.

In Figur 5 ist das Pleuel in Schrägdarstellung gezeigt, wobei alle hier erkennbaren Einzelheiten bereits vorher angesprochen sind. Das Pleuel umfaßt die Pleuelstange 17, das obere Pleuelauge 18 und den Pleuellagerdeckel 19, wobei auch hier keine Verschraubungsmittel zwischen der Stange und dem Pleuellagerdeckel gezeigt sind. Die Lagerunterschale 44 des Pleuellagers 42 läßt die Mittennut 45 erkennen. Weiterhin ist deutlich, daß die Lageroberschale 43 eine zylindrisch glatte Gleitfläche hat.

In Figur 6 ist das Lagerstuhlunterteil 21 mit eingesteckten Schrauben 66, 67 dargestellt, wobei erkennbar ist, daß die Schraubenlöcher auf Grund des Übermaßes Ringspalte bilden. Von dem Ringspalt 62 geht die bereits in Figur 3 dargestellte Aus- fräsung 63 aus.

Darüber hinaus ist hier die Positionierung der Spritzdüse 38 in der Stirnfläche des Lagerstuhlunterteils 21 erkennbar.

In Figur 7 ist die Montage des zuvor beschriebenen Lagerstuhlunterteils 21 erkennbar, in das die Schrauben 66, 67 eingesteckt sind und aus dem die Düsenkörper der Ölzuführdüsen 38, 39 hervorstehen. Das Axialmaß a über die Düsenkörper ist größer als die Breite b zwischen den Stirnflächen der Kurbelwangen 24, 25, so daß bei der Montage die Düsenkörper einfedem müssen, um das Lagerstuhlunterteil 21 von unten zwischen die Kurbelwangen 24 und 25 einzuführen. Erst bei Erreichen der Öl- fangrillen können die federnd eingedrückten Düsenkörper ausfedern und in die Öl- fangrillen, wie in Figur 2a gezeigt, ausfedern.

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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 ^" Ölfangrille

37 Ölfangrille

38 Spritzdüse Spritzdüse

Gleitlager

Lageroberschale

Lagerunterschale

Mittennut

Düsengehäuse

Düsenkörper

Druckfeder

Distanzhülse

Zuführbohrung

Austrittsbohrung

Stufenbohrung

Stopfen

Verbindungsbohrung

Sammelraum

Zuführbohrung

Stopfen

Ringspalt

Ausfräsung

Schraube

Bohrung

Claims

Patentansprüche

1. Anordnung zur Schmierölversorgung für einen Verbrennungsmotor mit einem Kurbelgehäuse mit einer Druckölversorgung zu den Lagerstühlen der Kurbel- 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 dem genannten Hubzapfen (15) eine konzentrisch zu einem benachbarten Hauptlagerzapfen (29) an einer Kurbelwange (24) angeordnete Ölfangrille (36) und von dieser ausgehende innere Kanäle in der Kurbelwange (24) und im Hubzapfen (15) bis zum Pleuellager (42) umfassen, sowie eine im Kurbelgehäuse angeordnete Ölzu- fuhrdüse (38), deren Austrittsöffnung (51) innerhalb der Ölfangrille (36) mündet.

2. Anordnung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Ölzufuhrdüse (38) elastisch in die Kurbelgehäusezwischenwand oder in den Lagerstuhl (13) einfederbar ausgeführt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Ölzufuhrdüse (38) in einer Kurbelgehäusezwischenwand des Verbrennungsmotors angeordnet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Ölzufuhrdüse (38) in einem in das Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors einsetzbaren Lagerstuhl (13) für einen Hauptlagerzapfen angeordnet ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Ölfangrille (36) als eingestochene Ringnut in der Kurbelwange (24) ausgebildet ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Ölfangrille von einem ungeteilten auf die Kurbelwelle aufgefädelten an der Kurbelwange montierten Fangring gebildet wird.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die Ölfangrille (36) eine zur Ölzufuhrdüse (38) offene laterale Ringöffnung und von dieser ausgehend einen Ringraum mit nach radial außen erweitertem Hinterschnitt aufweist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet,

daß von der Ölfangrille (36) eine Bohrung (52) ausgeht, die mit der Längsachse A der Kurbelwelle (12) einen Kreuzungswinkel bildet, der zwischen 15 und 45 ° insbesondere zwischen 25 und 35 ° liegt, wobei die Bohrung (52) mit einer in Drehrichtung der Kurbelwelle (12) weisenden Komponente von der Ölfangrille (36) wegführt.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (52) in Axialprojektion in Richtung der Längsachse A der Kurbelwelle (12) einen Winkel von ± 10 ° mit einer Tangenten an die Ölfangrille (36) einschließt.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Bohrung (52) als Stufenbohrung mit zwei Durchmesserstufen von der der Ölfangrille (36) entgegengesetzt zum Hubzapfen (15) liegenden Kurbelwange (23) eingebracht ist und am Ende mit einem Stopfen (54) verschlossen ist, wobei eine vom Hubzapfen (15) aus eingebrachte radiale Querbohrung (56) an die Bohrung (52) anschließt.

11. Anordnung nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung der Querbohrung (56) auf dem Hubzapfen (15) axial in der Zapfenmitte liegt.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 oder 11 ,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Umfangslage der Öffnung der Querbohrung (56) auf dem Hubzapfen (15) in Bezug auf einen Radialstrahl durch die Kurbelwellenachse A und die Hubzapfenachse H in Drehrichtung der Kurbelwelle um 45 bis 60 ° am Hubzapfen (15) vorausliegt.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Pleuellager (42) quer geteilt ist und eine innenzylindrische Lageroberschale (43) und eine mit einer Mittennut (45) versehene Lagerunterschale (44) umfaßt.

14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Ölfangrille (36) teilweise in an die Kurbelwange (24) angeformten Fangtaschen (34, 35) verläuft.

15. Anordnung nach einem der Ansprüche 2bis 14,

dadurch gekennzeichnet,

daß die elastisch in die Kurbelgehäusezwischenwand oder in den Lagerstuhl (13) einfederbare Ölzufuhrdüse (38) ein buchsenförmiges Düsengehäuse (46) und einen darin geführten buchsenförmigen Düsenkörper (47) umfaßt, die über eine Druckfeder (48) elastisch gegeneinander abgestützt sind und die axial gegeneinander gesichert sind.

16. Anordnung nach Anspruch 15,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Düsengehäuse (46) und/oder der Düsenkörper (47) aus Blech oder Kunststoff bestehen.

17. Anordnung nach einem der Ansprüche 15 oder 16,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Düsenkörper (47) mit der Ölfangrille (36) in gleitendem Kontakt ist.

18. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Ölfangrille (36) im Bereich des Auftreffens der Ölzuführung, d. h. in Verlängerung der Längsachse der Ölzufuhrdüse (38), nach radial außen abfällt.

19. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Ölzufuhrdüse (38) an Schmierölversorgungskanäle in einer Kurbelgehäusezwischenwand oder in einem Lagerstuhl (13) angeschlossen ist.

20. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Hauptlager (28, 29, 30) der Kurbelwelle (12) als offene Wälzlager ausgebildet sind.

21. Anordnung nach Anspruch 20,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Wälzkörper (32) der Hauptlager (28, 29, 30) unmittelbar auf den Hauptzapfen (28, 29, 30) und in Lagerbohrungen (33) der Lagerstühle (31) laufen.

22. Verbrennungsmotor mit wälzgelagerter einteiliger Kurbelwelle (12) und einer Anordnung zur Schmierölversorguπg nach einem der Ansprüche 1 bis 21.