DE102005013353A1

DE102005013353A1 - Lubricating device e.g. for piston rod of internal combustion (IC) engine for machinery, has oil lift channel immersed into lubricating oil pool in oil pan to take-up oil into piston rod

Info

Publication number: DE102005013353A1
Application number: DE200510013353
Authority: DE
Inventors: Werner Hüttig; Peter Reim
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2006-10-05

Abstract

An oil lift channel (9) is supported at the larger end (2) of a piston rod (1) and is immersed into an lubricating oil pool in an oil pan (14) under the piston rod. The channel uptakes or draws oil from the oil pool into the recess (12) of a bearing journal (4) supporting the piston rod and into an oil channel (8) within the rod. The rod is lubricated with the oil static pressure.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmieren zumindest eines Triebwerkteils einer Maschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a device for lubricating at least one Engine part of a machine, in particular an internal combustion engine, according to the generic term of claim 1.

Bei leistungsstarken Motoren ist es allgemein üblich, die Schmierölversorgung der Pleuellager durch sich innerhalb der Kurbelwelle erstreckende, von den Hauptlagerstellen zu den Hubzapfen verlaufende Ölkanäle, sicher zu stellen. Die Hauptlagerstellen werden von der Ölpumpe mittels einer Druckumlaufschmierung mit Schmieröl beaufschlagt, welches anschließend durch die im Innern der Kurbelwelle befindlichen Ölkanäle zu den Hubzapfen und somit zu den Pleuellagern gelangt.at powerful engines, it is common practice to lubricate the oil supply the connecting rod bearing by extending within the crankshaft, from the main bearings to the crank pin extending oil channels, safe to deliver. The main bearings are from the oil pump by means of a pressure circulation lubrication with lubricating oil applied, which then by located in the interior of the crankshaft oil passages to the crank pin and thus arrives at the connecting rod bearings.

Die Realisierung einer solchen Schmierölversorgung ist jedoch sehr aufwändig, da bei der Kurbelwellenfertigung dünne Ölführungskanäle in die Kurbelwelle gebohrt werden müssen, welche zudem schräg zur Kurbelwellenachse verlaufen. Dies lohnt sich nur bei Motoren höherer Leistungsklassen, welche sehr hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Schmierung stellen. Bei Motoren unterer und teilweise auch mittlerer Leistungsklassen hingegen stehen der Aufwand und die damit verbundenen Kosten nicht in Relation zu dem Nutzen, da für diese Motoren eine weniger leistungsfähige Schmierölversorgung der Pleuellager ausreichend ist.The Realization of such a lubricating oil supply is very much consuming, because in crankshaft production thin oil ducts drilled in the crankshaft Need to become, which also oblique to the crankshaft axis. This is worthwhile only with engines higher Performance classes which place very high demands on the reliability of the Put lubrication. In engines lower and partly also medium Performance classes, however, stand the effort and the associated Cost is not in relation to the benefit, because for these engines one less powerful Lubricating oil supply the Bearing is sufficient.

Aus der US 6,561,315 B2 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Schmieren von Triebwerksteilen bekannt. Ein L-förmig ausgebildeter Ölmitnehmer ist im Kurbeltrieb einer Brennkraftmaschine am großen Pleuelauge befestigt und taucht durch die kreisförmige Bewegung des Hubzapfens periodisch in den darunter liegenden Ölsumpf in der Ölwanne ein. Das Eintauchen des Ölmitnehmers und dessen besondere L-förmige Ausgestaltung bewirkt ein Verspritzen des Öls in Richtung der Steuerkette, welche hierdurch ausreichend mit Schmieröl versorgt wird.From the US 6,561,315 B2 is a generic device for lubricating engine parts known. An L-shaped trained Ölmitnehmer is mounted in the crank mechanism of an internal combustion engine at the large connecting rod and immersed by the circular movement of the crank periodically into the underlying oil sump in the oil pan. The immersion of the Ölmitnehmers and its particular L-shaped configuration causes splashing of the oil in the direction of the timing chain, which is thereby adequately supplied with lubricating oil.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 28 50 221 beschreibt ebenfalls eine Schmiervorrichtung für ein Triebwerksteil einer Brennkraftmaschine, wobei hier aber der an dem großen Pleuelauge angebrachte Ölmitnehmer flexibel ausgestaltet ist und nicht in den Ölsumpf eintaucht, sondern lediglich über die Oberfläche des Ölsumpfes streicht.The German patent application DE 28 50 221 also describes a lubricating device for an engine part of an internal combustion engine, but here the attached to the large connecting rod Ölmitnehmer is flexible and does not dive into the oil sump, but only sweeps over the surface of the oil sump.

Nachteilig am oben genannten Stand der Technik ist, dass das Öl lediglich durch Verspritzen an die zu schmierenden Triebwerksteile gelangt. Diese Art der Ölzufuhr ist anfällig für eine Unterversorgung der Lagerungen mit Öl, was folglich die Gefahr erhöht, dass der hydrodynamische Druck im Lager zusammenbricht und das Lager beschädigt oder zerstört wird.adversely in the above-mentioned prior art is that the oil only gets to the engine parts to be lubricated by spraying. This type of oil supply is vulnerable for one Lack of storage of oil, which consequently increases the risk that the hydrodynamic pressure in the bearing collapses and the bearing damaged or destroyed becomes.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Schmierölversorgung der Triebwerksteile einer Maschine zu realisieren, deren Zuverlässigkeit größer ist als die der allgemein bekannten Schleuderschmierung.Of the The present invention is therefore based on the object, a cost lubricating oil supply the engine parts of a machine to realize their reliability is larger than the well-known spin lubrication.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Schmieren mit den Merkmalen aus Anspruch 1 gelöst.These The object is achieved by a Device for lubricating with the features of claim 1 solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.advantageous Embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Bei einer Schmiervorrichtung der oben genannten Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Ölmitnehmer mit seinem oberen Bereich kanalartig in Strömungsverbindung mit dem zu schmierenden Triebwerksteil steht und derart ausgelegt ist, dass eine Ölförderung zu dem zu schmierenden Triebwerksteil durch den durch das Eintauchen entstehenden Staudruck im Öl erfolgt.at a lubricating device of the above type, it is inventively provided that the oil carrier with its upper portion channel-like in flow communication with the lubricating engine part stands and is designed such that an oil extraction to the engine part to be lubricated by the immersion resulting dynamic pressure in the oil he follows.

Dies hat den Vorteil, dass auf die Ölbohrungen in der Kurbelwelle verzichtet werden kann, was deren Fertigungsaufwand erheblich reduziert und gleichzeitig deren Bauteilfestigkeit erhöht, wodurch letztendlich die Herstellkosten der Kurbelwelle verringert werden. Außerdem wird die Zuverlässigkeit der Ölzufuhr zu den Lagerstellen des Triebwerks gegenüber einer Schleuderschmierung erhöht. Somit ist ein Einsatz dieser kostengünstigen Schmierung bei Motoren unterer und teilweise auch mittlerer Leistungsklassen möglich, bei denen bis jetzt häufig die aufwändige und teure Druckumlaufschmierung eingesetzt wird. Es kann nun bei diesen Motoren auf die Druckumlaufschmierung verzichtet werden, wodurch Kosteneinsparungen bei der Ölpumpe und der Kurbelwelle erzielt werden. Die Ölpumpe kann aufgrund des geringeren zu fördernden Ölvolumens leistungsschwächer ausgeführt werden, wodurch die Verlustleistung des Motors sinkt. Zusätzlich ist auch denkbar, dass die klassische Ölpumpe, welche über den Steuertrieb angetrieben wird, vollständig entfällt, wobei dann der Ventiltrieb durch eine elektrische Ölförderpumpe versorgt wird.This has the advantage that on the oil wells can be dispensed with in the crankshaft, what their production costs significantly reduced while their component strength increases, ultimately the manufacturing costs of the crankshaft are reduced. In addition, will the reliability the oil supply to the bearing points of the engine compared to a centrifugal lubrication elevated. Thus, an application of this low-cost lubrication in engines lower and partly also middle performance classes possible, at which are common until now the elaborate and expensive pressure circulation lubrication is used. It can be used now these motors are dispensed with the pressure circulation lubrication, resulting in cost savings on the oil pump and the crankshaft be achieved. The oil pump Can be performed weaker performance due to the lower volume of oil to be pumped, whereby the power loss of the engine decreases. In addition is also conceivable that the classical oil pump, which over the control drive is driven, completely does not apply where then the valve train by an electric oil pump is supplied.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das zu schmierende Triebwerksteil ein Pleuellager und der Ölmitnehmer ist im Bereich eines großen Pleuelauges angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass der Ölmitnehmer in die Bewegung des Hubzapfens einbezogen ist und somit periodisch in den Ölsumpf der Ölwanne eintaucht. Dies bewirkt – in Kombination mit einer entsprechenden konstruktiven Ausgestaltung – den Aufbau eines Staudrucks im Ölmitnehmer. Da sich das Pleuellager in unmittelbarer Nähe des Ölmitnehmers befindet, ist der erzeugte Staudruck ausreichend; das Pleuellager zuverlässig mit Schmieröl zu versorgen.In a preferred embodiment, the engine part to be lubricated is a connecting rod bearing and the oil carrier is arranged in the region of a large connecting rod eye. This has the advantage that the Ölmitnehmer is involved in the movement of the crank pin and thus dips periodically into the oil sump of the oil pan. This causes - in combination with a corresponding structural design - the construction of a dynamic pressure in the oil carrier. Since the connecting rod bearing is located in the immediate vicinity of the Ölmitnehmers, the generated back pressure is sufficient; to reliably supply the connecting rod bearing with lubricating oil.

Weiterhin kann der Ölmitnehmer auch einteilig mit dem Pleuel ausgebildet sein und muss nicht ein zusätzliches Bauteil darstellen.Farther can the oil tap also be formed in one piece with the connecting rod and does not have to additional Represent component.

Der Ölmitnehmer ist vorzugsweise rohrförmig ausgeführt und besitzt im unteren Bereich eine in seine Bewegungsrichtung im Öl weisende Öffnung. Der Durchmesser der Öffnung kann größer als der übrige Durchmesser ausgebildet sein oder auch beliebige andere Formen aufweisen, welche dem Zweck dienen können, den Staudruck im Ölmitnehmer zu erhöhen.The oil tap is preferably tubular accomplished and has in the lower area an opening pointing in its direction of movement in the oil. Of the Diameter of the opening can be bigger than the rest Diameter be formed or have any other shapes, which can serve the purpose the dynamic pressure in the oil carrier to increase.

Des weiteren kann zur Erhöhung des Staudrucks der untere Bereich des Ölmitnehmers gekröpft ausgebildet sein. Er kann also vorzugsweise in die Richtung gebogen ausgeführt sein, in die der Ölmitnehmer sich im Ölbad bewegt.Of Another can increase formed the back pressure of the lower portion of the Ölmitnehmers cranked be. It can therefore be preferably bent in the direction in the oil tap in the oil bath emotional.

Alternativ ist auch vorstellbar, dass der Ölmitnehmer ähnlich einer Rinne ausgebildet ist, deren Öffnung in die Bewegungsrichtung des Ölmitnehmers weist. Dadurch erhöht sich dessen Widerstand bei seiner Bewegung im Öl, wodurch die Möglichkeit gegeben wird, ein größeres Ölvolumen aufzunehmen und in Richtung Pleuellager zu fördern.alternative It is also conceivable that the oil carrier similar to a Trough is formed, whose opening in the direction of movement of the Ölmitnehmers has. This increases its resistance in its movement in the oil, giving the possibility will, a larger volume of oil to pick up and promote in the direction of connecting rod bearings.

Die Ölförderung mittels Staudruck ist nicht imstande, einen hydrodynamischen Druck im Lager aufzubauen, sondern dient vielmehr der reibungslosen und zuverlässigen Versorgung des Lagers mit Schmieröl. Der hydrodynamische Druck muss vielmehr im Lager selbst durch konstruktive Maßnahmen aufgebaut werden. Dies kann beispielsweise durch das Einbringen einer Öltasche in den Lagerzapfen geschehen. Diese Öltasche steht bei im Ölbad eingetauchtem Ölmitnehmer mit diesem in Strömungsverbindung. Vorteilhafterweise weist auch die Lagerschale eine Ausnehmung auf, um den Füllungsgrad der Öltasche im Lagerzapfen zu erhöhen.The oil production by means of dynamic pressure is unable to hydrodynamic pressure build in the warehouse, but rather serves the smooth and reliable Supply the bearing with lubricating oil. The hydrodynamic pressure rather has to be built up in the warehouse itself by constructive measures become. This can, for example, by the introduction of an oil bag done in the journals. This oil bag is in Öl¬ immersed in Ölbadnehmer in fluid communication with this. Advantageously, the bearing shell also has a recess, about the degree of filling of the oil bag to increase in the journal.

Zur Schmierölversorgung auch des kleinen Pleuelauges weist das Pleuel im Schaftbereich einen Ölkanal auf, der die Lagerstellen im großen und im kleinen Pleuelauge strömungsmäßig verbindet.to Oil supply even the small connecting rod eye, the connecting rod in the shaft region has an oil passage, the bearings in the big one and fluidly connected in the small connecting rod eye.

Weitere Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung.Further Features and advantageous embodiments of the invention result from the following description of an embodiment the invention with reference to the attached Drawing.

1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Ölmitnehmers und mit diesem in Strömungsverbindung stehenden Pleuellagers 1 shows a preferred embodiment of the Ölmitnehmers and with this communicating conrod bearing

2 zeigt in Seitenansicht eine Ausführungsform des Ölmitnehmers als Rinne 2 shows a side view of an embodiment of the Ölmitnehmers as a groove

1 zeigt ein Pleuel 1, welches im großen Pleuelauge 2 eine Lagerschale 3 aufweist und auf einem Lagerzapfen 4 einer nicht näher dargestellten Kurbelwelle gelagert ist. Ein kleines Pleuelauge 5 weist ebenfalls eine Lagerschale 6 auf und ist zur Verbindung mit einem nicht dargestellten Hubkolben auf einem Lagerzapfen 7 gelagert. Die Lagerschalen 3 bzw. 6 des großen bzw. kleinen Pleuelauges 2 bzw. 5 stehen über einen Ölkanal 8 in Strömungsverbindung. Im unteren Bereich des großen Pleuelauges 2 ist ein rohrförmiger Ölmitnehmer 9 derart befestigt, dass er mit der Lagerschale 3 in Fluidverbindung steht. Die Lagerschale 3 weist zur besseren Aufnahme des Öls eine Ausnehmung 10 auf, welche im Bereich des unteren Totpunktes mit einer Öltasche 11 im Lagerzapfen 4 einen Speicher 12 bildet. 1 shows a connecting rod 1 , which in the big conrod eye 2 a bearing shell 3 and on a journal 4 is mounted a crankshaft, not shown. A small connecting rod eye 5 also has a bearing shell 6 on and is for connection to a reciprocating piston, not shown, on a journal 7 stored. The bearing shells 3 respectively. 6 the large or small connecting rod eye 2 respectively. 5 stand over an oil channel 8th in fluid communication. In the lower area of the large connecting rod eye 2 is a tubular oil tap 9 fastened so that it is with the bearing shell 3 is in fluid communication. The bearing shell 3 has a recess for better absorption of the oil 10 on, which in the area of bottom dead center with an oil pocket 11 in the journal 4 a memory 12 forms.

Die Lagerschale 6 weist zur besseren Ölaufnahme ebenfalls eine Ausnehmung 13 auf, welche mit dem Ölkanal 8 in Strömungsverbindung steht. Im Bereich des unteren Totpunkts taucht der Ölmitnehmer 9 in das Ölbad, welches in einer Ölwanne 14 gesammelt ist, ein. Da eine Öffnung 15 des Ölmitnehmers 9 in dessen Bewegungsrichtung innerhalb des Ölbades zeigt, entsteht durch die Bewegung ein Staudruck innerhalb des Ölmitnehmers 9, welcher das Öl in den Speicher 12 fördert. Im Bereich des oberen Totpunkts besteht über eine weitere Ausnehmung 16 in der Lagerschale 3 eine Verbindung zwischen der Öltasche 11 im Lagerzapfen 4 und der Lagerschale 6, was – unterstützt von der oszillierenden Bewegung des Pleuels – zu einer stetigen Förderung des Öls in das kleine Pleuelauge 5 führt.The bearing shell 6 also has a recess for better oil absorption 13 on which with the oil channel 8th is in flow communication. In the area of the bottom dead center, the oil carrier emerges 9 in the oil bath, which is in an oil pan 14 is collected, one. As an opening 15 of the oil carrier 9 shows in the direction of movement within the oil bath, created by the movement of a back pressure within the oil carrier 9 which stores the oil in the store 12 promotes. In the area of top dead center, there is another recess 16 in the bearing shell 3 a connection between the oil bag 11 in the journal 4 and the bearing shell 6 , which - supported by the oscillating movement of the connecting rod - to a steady promotion of the oil in the small connecting rod eye 5 leads.

2 stellt die gleiche Pleuellagerung wie in 1 dar, bei der jedoch der Ölmitnehmer als Rinne ausgebildet ist, welcher in seine Bewegungsrichtung im Öl offen ist. 2 provides the same conrod bearing as in 1 in which, however, the Ölmitnehmer is formed as a groove which is open in its direction of movement in the oil.

11: Pleuelpleuel
22: Großes PleuelaugeBig connecting rod eye
33: Lagerschalebearing shell
44: Lagerzapfenpivot
55: Kleines PleuelaugeSmall connecting rod
66: Lagerschalebearing shell
77: Lagerzapfenpivot
88th: Ölkanaloil passage
99: ÖlmitnehmerÖlmitnehmer
1010: Ausnehmungrecess
1111: Öltascheoil pocket
1212: SpeicherStorage
1313: Ausnehmungrecess
1414: Ölwanneoil pan
1515: Öffnungopening
1616: Ausnehmungrecess

Claims

Vorrichtung zum Schmieren zumindest eines Triebwerkteils, insbesondere eines Pleuels (1) einer eine Kurbelwelle enthaltenden Maschine, insbesondere eine Brennkraftmaschine, mit einem Ölmitnehmer (9), welcher an einem im Betrieb der Maschine sich bewegenden Triebwerksteil, insbesondere dem Pleuel (1), derart angeordnet ist, dass er in ein sich in der Ölwanne (14) befindliches Ölbad mit einem unteren Bereich periodisch eintaucht und Öl aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölmitnehmer (9) mit seinem oberen Bereich kanalartig in Strömungsverbindung mit dem zu schmierenden Triebwerksteil steht und derart ausgelegt ist, dass eine Ölförderung zu dem zu schmierenden Triebwerksteil durch den durch das Eintauchen entstehenden Staudruck im Öl erfolgt.Device for lubricating at least one engine part, in particular a connecting rod ( 1 ) of a crankshaft containing machine, in particular an internal combustion engine, with a Ölmitnehmer ( 9 ), which on an operating part of the engine moving engine part, in particular the connecting rod ( 1 ) is arranged so that it is in a in the oil sump ( 14 ) oil bath periodically dips with a lower portion and oil absorbs, characterized in that the Ölmitnehmer ( 9 ) With its upper portion is channel-like in flow connection with the engine part to be lubricated and is designed such that oil is conveyed to the engine part to be lubricated by the resulting by immersion back pressure in the oil.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zu schmierende Triebwerksteil ein Pleuellager ist und der Ölmitnehmer (9) im Bereich eines großen Pleuelauges (2) angeordnet ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the engine part to be lubricated is a connecting rod bearing and the oil carrier ( 9 ) in the area of a large connecting rod eye ( 2 ) is arranged.

Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölmitnehmer (9) mit dem Pleuel (1) einteilig ausgebildet ist.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the oil carrier ( 9 ) with the connecting rod ( 1 ) is formed in one piece.

Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölmitnehmer (9) rohrförmig ausgebildet ist und im unteren Bereich eine in seine Bewegungsrichtung im Öl weisende Öffnung (15) hat.Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that the oil carrier ( 9 ) is tubular and at the bottom of a pointing in its direction of movement in the oil opening ( 15 ) Has.

Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Bereich des Ölmitnehmers (9) gekröpft ausgebildet ist.Apparatus according to claim 4, characterized in that the lower portion of the oil carrier ( 9 ) is formed cranked.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölmitnehmer (9) nach Art einer Rinne ausgebildet ist, die in seine Bewegungsrichtung im Öl offen ist.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the oil carrier ( 9 ) is formed in the manner of a groove, which is open in its direction of movement in the oil.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein Lager, welches einen Lagerzapfen (4) und eine Lagerschale (3) enthält, wobei der Lagerzapfen (4) auf seinem Umfang eine Öltasche (11) in solcher Anordnung aufweist, dass sie bei in das Ölbad eingetauchtem Ölmitnehmer (9) mit diesem in Strömungsverbindung über eine Ausnehmung (10) in der Lagerschale (3) steht.Device according to one of claims 1 to 6, characterized by a bearing, which has a bearing journal ( 4 ) and a bearing shell ( 3 ), wherein the journal ( 4 ) on its circumference an oil bag ( 11 ) in such an arrangement that, when the oil carrier is submerged in the oil bath ( 9 ) with this in flow communication via a recess ( 10 ) in the bearing shell ( 3 ) stands.

Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (10) in der Lagerschale (3) als Öltasche ausgebildet ist.Apparatus according to claim 7, characterized in that the recess ( 10 ) in the bearing shell ( 3 ) is designed as oil pocket.

Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 2–8, dadurch gekennzeichnet, dass das Pleuel (1) einen Ölkanal (8) aufweist, der Lagerstellen im großen und in einem kleinen Pleuelauge (2 und 5) strömungsmäßig verbindet.Device according to one or more of the preceding claims 2-8, characterized in that the connecting rod ( 1 ) an oil channel ( 8th ), the bearings in the large and in a small connecting rod eye ( 2 and 5 ) fluidly connects.

Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lagerschale (3) eine zweite Ausnehmung (16) in solcher Anordnung aufweist, dass diese zeitweilig eine Strömungsverbindung zwischen der Öltasche (12) im Lagerzapfen (4) und dem Ölkanal (8) im Pleuel herstellt.Device according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that a bearing shell ( 3 ) a second recess ( 16 ) in such an arrangement that this temporarily a flow connection between the oil pocket ( 12 ) in the journal ( 4 ) and the oil channel ( 8th ) in the connecting rod.

Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Ausnehmung (16) als Öltasche ausgebildet ist. Apparatus according to claim 10, characterized in that the second recess ( 16 ) is designed as oil pocket.