DE1287385B

DE1287385B - Anlassschmierung fuer Kolbenmotoren

Info

Publication number: DE1287385B
Application number: DE1965A0048989
Authority: DE
Inventors: Lundh Bengt Olov
Original assignee: HEDEMORA VERKSTAEDER AB
Current assignee: HEDEMORA VERKSTAEDER AB
Priority date: 1964-05-13
Filing date: 1965-04-20
Publication date: 1969-01-16
Also published as: DK107003C; CH438837A; FI48293C; FI48293B; GB1096646A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlaßschmierung für Kolbenmotoren, in denen die Kolbenaußenflächen während des Betriebs durch Schleuderschmierung geschmiert werden, bestehend aus einer temperaturabhängigen Regelung des Schmiermitteldurchflusses durch Ölkanäle, die einen Zwischenraum zwischen dem Kolbenmantel und der Zylinderwand mit einer Druckölquelle verbinden, wobei die Durchflußregelung derart erfolgt, daß bei niedriger Motortemperatur Schmieröl zum Zwischenraum gelangen kann, diesen öldurchfluß aber absperrt, wenn nach dem Anlassen die Motortemperatur einen bestimmten höheren Wert erreicht hat.
Bei einer bekannten Anlaßschmierung dieser Art ist die Schmiermittelzufuhr zum Kolbenmantel und auch zu anderen Schmierstellen eines Motors in Abhängigkeit von seiner Temperatur derart gesteuert, daß bei niedriger Motortemperatur mehr Schmieröl bei der Betriebstemperatur, jedoch weniger Schmieröl den zu versorgenden Schmierstellen zugeführt wird (USA.-Patentschrift 1805 357). Dabei ist der Schmiermittelfluß in den Leitungen, die Schmiermittel aus einer Vorratskammer in den Zylindern führen, mittels eines Thermostaten geregelt, der in Abhängigkeit von der Temperatur des Schmiermittels arbeitet. Diese Vorrichtung, die die Schmierung des Kolbenmantels während des Anlassens gewährleisten soll, solange die normale Schmierung noch nicht wirksam ist, sieht jedoch vor, daß der Schmierölkanal durch die Zylinderwand hindurchgeführt ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlaßschmierung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß die die Schmierung ermöglichende Einrichtung im Kolben angeordnet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die im Kolben angeordnete, temperaturabhängige Schmiermitteldurchflußregelung aus einem ortsfesten Dichtungselement aus einem Werkstoff mit einer hohen Wärmedehnzahl, vorzugsweise Polytetrafluoräthylen, besteht, das den Schmierölfluß aus einem in bekannter Weise hohl ausgebildeten, mit Drucköl versorgten Kolbenbolzen in den Zwischenraum zwischen der Außenfläche des Kolbens und der Zylinderwand regelt.
Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß der Schmierölkanal nicht mehr durch die Zylinderwand hindurchgeführt zu werden braucht, so daß einerseits ein einfacher Aufbau und andererseits eine wirkungsvolle Schmierung der Kolbenaußenflächen während des Anlaßvorganges gewährleistet ist.
Es ist bereits eine druckabhängig gesteuerte Schmiereinrichtung für die Kolben von Kolbenmotoren bekannt, bei der die Ventileinrichtung, welche die zum Schmieren der Lager für die Kolbenbolzen dienenden, den Kolben und den Kolbenbolzen durchsetzenden Schmierölkanäle steuert, am Kolben angeordnet ist (britische Patentschrift 456 967). Mit dieser Schmiereinrichtung wird jedoch lediglich eine möglichst geregelte und konstante Ölzuführung bei der normalen Schmierung des Motors während seines Betriebes angestrebt. Die gemäß der vorliegenden Erfindung angestrebte und erreichte Kolbenmantelschmierung während des Anlassens wird durch die bekannte Schmiereinrichtung somit nicht erreicht.
Ferner ist es bekannt, daß Polytetrafluoräthylen für die Verwirklichung einer brauchbaren temperaturabhängigen Ventileinrichtung geeignet ist und infolge seiner hohen Wärmedehnzahl ein Schließen von Durchflußkanälen bei erhöhten Temperaturen gewährleistet (USA.-Patentschrift 2 899 023).
Nachstehend ist die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Axialschnitt durch eine Hälfte eines Kolbens mit einer Anlaßschmiereinrichtung, F i g. 2 in Ansicht ein Dichtelement, das einen Teil der Anlaßschmiereinrichtung bildet; F i g. 3, 4 und 5 zeigen im Schnitt, teilweise weggebrochen, abgeänderte Ausführungsformen der Erfindung.
In F i g. 1 ist mit 10 die Zylinderbüchse und mit 11 der Kolben bezeichnet. Ein sogenanter fliegender Kolbenbolzen 12 ist mit kleinem Spiel in einer Querbohrung des Kolbens eingesetzt. Auf diesem Bolzen ist die Pleuelstange 13 gelagert. In dem Kolbenbolzen sind in Winkelabständen vier Bohrungen 14 ausgebildet, die an beiden Enden geschlossen sind und durch einen Kanal 15 in der Pleuelstange mit unter Druck stehendem Schmieröl gespeist werden. Aus den Bohrungen 14 gelangt das Drucköl durch radiale Kanäle 16 zu den Lagerflächen für den Kolbenbolzen.
An beiden Enden des fliegend gelagerten Kolbenbolzens 12 ist die Bolzenlagerbohrung durch eine Scheibe 17 verschlossen, die durch einen Sprengring 18 festgehalten wird, der in einer Ringnut der Bolzenlagerbohrung sitzt. Die Scheibe 17 ist in üblicher Weise mit einer Umfangsnut 8 und in ihrer Außenfläche mit mehreren radialen Vertiefungen 9 versehen, durch die das Öl hinter den Sprengring gelangen kann. In der Nut 8 ist ein- Dichtungsring 20 angeordnet, der durch einen Spalt 19 (F i g. 2) geteilt ist und aus Polytetrafluoräthylen, - einem Material mit einer hohen Wärmedehnzahl, besteht. Der Raum zwischen der Scheibe 17 und dem Ende des Kolbenbolzens steht über Kanäle 21 mit den mit Drucköl gefüllten Bohrungen 14 in Verbindung. Ferner steht dieser Raum über mehrere relativ enge Kanäle 7 mit dem unterhalb des Kolbens befindlichen Zylinderraum in Verbindung, so daß das Schmiermittel in der durch die Pfeile angegebenen Weise umgewälzt und in dem genannten Raum der erforderliche Druck aufrechterhalten wird. Beim Anlassen des Motors, der dann noch kalt ist, fließt .Öl aus dem genannten Raum durch den Spalt 19 des Dichtungsringes 20 in den Raum zwischen der Scheibe 17, der Zylinderbüchse 10, dem Kolbenring 22 und dem Dichtungsring 23, so daß die Zylinderbüchse geschmiert wird. überschüssiges Öl läuft über einen Ablauf 24 ab.
Wenn nach dem Anlassen des Motors dessen Temperatur steigt, dehnt sich der Dichtungsring 20 in Umfangsrichtung aus, so daß die Breite des Spalts 19 verringert wird. Die Breite, die der Spalt 19 im kalten Zustand des Motors aufweist, kann so bemessen werden, daß entweder der Spalt vollständig geschlossen ist, ehe der Motor seine Arbeitstemperatur erreicht hat, oder daß dann ein genügend breiter Spalt bleibt, der auch nach Erreichen des stationären Betriebszustandes den Durchtritt einer geeigneten dosierten, herabgesetzten Strömungsmenge des Schmiermittels gestattet. Nach dem Abstellen des Motors kehrt der Spalt 19 fortschreitend in seinen vollkommen offenen Zustand zurück.
Der Dichtungsring 20 kann in verschiedenen Querschnittsformen ausgeführt werden, und der Spalt 19 kann verschiedene Formen besitzen. Beispielsweise können die ebenen Endflächen des Ringes in der gezeigten Weise zu der Ebene des Ringes senkrecht oder geneigt bzw. mit Zungen ausgebildet sein.
Ist nur eine sehr kleine zusätzliche Zufuhr von Schmiermittel zur Zylinderwand erwünscht, kann der Dichtungsring am Umfang geschlossen und so bemessen sein, daß im kalten Zustand des Motors zwischen dem Dichtungsring und der Wandung der Kolbenbolzenlagerbohrung ein Ringspalt vorhanden ist. In diesem Fall wird der Durchtritt des Öls bei einem Temperaturanstieg des Motors infolge der Ausdehnung des Durchmessers des Dichtungsringes unterbrochen oder herabgesetzt.
Nach einer weiteren Ausführungsform besteht die ganze Scheibe 17 vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen und weist keine Umfangsnut zur Aufnahme eines Dichtungsringes auf. In diesem Fall ist der Durchmesser der Scheibe so gewählt, daß im kalten Zustand des Motors ein Spalt zwischen dem Umfang der Scheibe und der Wandung des Kolbenbolzenlagers vorhanden ist, während im heißen Zustand des Motors die Scheibe infolge ihrer Wärmedehnung die Lagerbohrung für den Kolbenbolzen abdichtet und dadurch die Ölzufuhr zu dem außerhalb der Scheibe gelegenen Raum unterbricht.
Gemäß F i g. 3 dichtet die Scheibe 17 die Lagerbohrung für den Kolbenbolzen mit Hilfe eines üblichen Dichtungsringes, beispielsweise eines O-Ringes 25, dauernd ab. Die Scheibe ist an ihrer Innenfläche mit einer Ringnut 26 versehen, die vorzugsweise V-förmigen Querschnitt besitzt und einen geteilten Dichtungsring 27 aus Polytetrafluoräthylen aufnimmt. Der Raum zwischen dem Dichtungsring 27 und dem Grund der Ringnut 26 steht über mehrere axiale Kanäle 28 mit dem Raum außerhalb der zentral angeordneten Scheibe 17 in Verbindung. Wenn der Spalt des Dichtungsringes 27 bei niedriger Temperatur offen ist, strömt Drucköl durch den Spalt in den Ringraum außerhalb des Dichtungsringes und von dort durch die Kanäle 28 in den Raum außerhalb der Dichtungsscheibe, so daß die Zylinderbüchse geschmiert wird. Wenn nach dem Anlassen des Motors die Temperatur auf einen vorbestimmten Wert steigt, wird der Spalt im Dichtungsring 27 vollständig oder zum Teil geschlossen, so daß die Ölzufuhr durch die Kanäle 28 ganz oder teilweise unterbrochen wird.
In der Ausführungsform nach F i g. 4 ist ein üblicher, dauernd abdichtender Ring, beispielsweise ein O-Ring 25, in der Umfangsnut der Scheibe 17 vorgesehen. Diese ist zentral von einem engen Ölzuführungskanal 29 durchsetzt, der durch enge Kanäle 30 in der Stirnwand des Kolbenbolzens mit den Schmiermittelräumen 14 im Kolbenbolzen in Verbindung steht. Eine zentrale Bohrung 31 im Kolbenbolzen enthält einen Stab 29 aus Polytetrafluoräthylen, der im kalten Zustand kürzer ist als der Abstand zwischen den beiden Scheiben 17, so daß die einander benachbarten Enden der diese Scheiben durchsetzenden ölkanäle 29 frei liegen. Wenn nach dem Anlassen des Motors dessen Temperatur steigt, dehnt sich der Stab aus. Die Länge des Stabes 32 kann so gewählt sein, daß die Stirnflächen des Stabes die benachbarten Enden der Ölkanäle 29 knapp vor oder nach Erreichen der Arbeitstemperatur vollständig schließen. Es kann auch nach Erreichen der Arbeitstemperatur ein gewisser Ölaustritt zugelassen werden.
Gemäß F i g. 5 ist der Kolbenbolzen 33 mit Preßsitz im Kolben gehalten. Der Kolbenbolzen ist in diesem Fall mit einer Axialbohrung 34 versehen, die an beiden Enden durch einen Stöpsel 35 verschlossen ist. Durch einen Kanal 15 in der Pleuelstange wird Drucköl in die Bohrung 34 eingeleitet. Jeder Stöpsel 35 ist zentral von einem schmalen Ölzuführungskanal 36 durchsetzt. In der Bohrung 34 ist ein Stab 37 aus Polytetrafluoräthylen mit Spiel axial verschiebbar geführt. Im kalten Zustand des Motors ist dieser Stab kürzer als der Abstand zwischen den beiden Stöpseln 35, so daß die einander benachbarten Enden der ölzuführungskanäle frei liegen. Wenn nach dem Anlassen des Motors dessen Temperatur steigt, dehnt sich der Stab 37 aus, so daß er die Ölzuführungskanäle 36 vollständig oder teilweise verschließt.

Claims

Patentansprüche: 1. Anlaßschmierung für Kolbenmotoren, in denen die Kolbenaußenflächen während des Betriebs durch Schleuderschmierung geschmiert werden, bestehend aus einer temperaturabhängigen Regelung des Schmiermitteldurchflusses durch Ölkanäle; die einen Zwischenraum zwischen dem Kolbenmantel und der Zylinderwand mit einer Druckölquelle verbinden, wobei die Durchflußregelung derart erfolgt, daß bei niedriger Motortemperatur Schmieröl zum Zwischenraum gelangen kann, diesen Öldurchfluß aber absperrt, wenn nach dem Anlassen die Motortemperatur einen bestimmten höheren Wert erreicht hat, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die im Kolben (11) angeordnete temperaturabhängige Schmiermitteldurchflußregelung aus einem ortsfesten Dichtungselement (17, 20, 27, 37) aus einem Werkstoff mit einer hohen Wärmedehnzahl, vorzugsweise Polytetrafluoräthylen, besteht, das den Schmierölfluß aus einem in bekannter Weise hohl ausgebildeten, mit Drucköl versorgten Kolbenbolzen (12, 33) in den Zwischenraum zwischen der Außenfläche des Kolbens (11) und der Zylinderwand regelt.
2. Anlaßschmierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement aus einem geschlitzten Ring (20) besteht, der jeweils in einer Umfangsnut (8) von an beiden Stirnseiten des Kolbenbolzens (12) in dessen Aufnahmebohrung im Kolben (11) mit radialem Spiel angeordneten Scheiben (17) eingesetzt ist.
3. Anlaßschmierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Dichtungsringes (20) im wesentlichen rechtwinklig zu der Ebene des Ringes abgeschnitten sind.
4. Anlaßschmierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Dichtungsringes (20) schräg abgeschnitten sind.
5. Anlaßschmierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der geteilte Dichtungsring (27) in einer Ringnut (26) in der ebenen Innenfläche der Scheibe (17) angeordnet ist, deren Grund über mehrere die Scheibe durchsetzende Kanäle (28) mit dem Raum außerhalb der Scheibe in Verbindung steht.
6. Anlaßschmierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring ungeteilt ist und bei kaltem Motor zwischen ihm und der ihn umgebenden Bohrungswandung ein Ringspalt vorhanden ist.
7. Anlaßschmierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement aus einem Stab (32) besteht, der axial verschiebbar in einer Bohrung (31, 34) des Kolbenbolzens (12) geführt ist und wenigstens an einem Ende mit dem Kanal (29) zur Zuführung von Drucköl in den von der Zylinderwand umgebenen Raum zusammenwirkt. B.
Anlaßschmierung nach Anspruch 7 für Kolbenmotoren mit fliegend gelagerten Kolbenbolzen und in den sie aufnehmenden Bohrungen im Kolben eingesetzten dichtenden Scheiben, die sich über die Enden des Kolbenbolzens hinaus erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölkanal (29), mit dem der vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen bestehende Stab (32) zusammenwirkt, die Scheibe (17) im wesentlichen zentral durchsetzt.
9. Anlaßschmierung nach Anspruch 1 für Kolbenmotoren mit starr angeordneten Kolbenbolzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmiermittelkanal (36), mit dem der vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen bestehende Stab (37) zusammenwirkt, jeweils einen je ein Ende der Kolbenbolzenbohrung (34) verschließenden Stöpsel (35) durchsetzt.