DE19647735C1 - Vorrichtung zur Schmierung eines kleinen Pleuelauges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schmierung eines kleinen Pleuelauges einer Pleuelstange von Brennkraftmaschinen mit Kühlöl gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 41 35 237 A1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Schmierung eines kleinen Pleuelauges mit Kühlöl bekannt. Das kleine Pleuelauge weist eine Aufnahmebohrung und eine Umfangs­ nut mit radialer Bohrung auf. Die Umfangsnut steht über Ölzu­ fuhrbohrungen mit in der Wand der Aufnahmebohrung eingebrachten Schmieröltaschen in Verbindung. In der Aufnahmebohrung ist ein Kolben gelagert, der einen im Kolbenboden umlaufenden ringför­ migen Kühlraum besitzt, welcher eine Zulaufbohrung und eine Ablaufbohrung aufweist. Zur Schmierung des kleinen Pleuelauges gelangt das Schmieröl unter Druck durch eine zentrale Längsboh­ rung im Pleuelschaft in die Umfangsnut des Pleuelauges. Von der Umfangsnut fließt das Schmieröl zur Schmierung der Kolbenbol­ zenlagerung über die Ölzufuhrbohrungen in die Schmieröltaschen der Aufnahmebohrung. Ein Teil des Schmieröles wird als Kühlöl über die an die Umfangsnut anschließende radiale Bohrung und die Zulaufbohrung an den ringförmigen Kühlraum weitergeleitet. Das erwärmte Kühlöl wird aus dem ringförmigen Kühlraum durch eine Ablaufbohrung in den Kolbeninnenraum wieder abgeführt. Die Zuführung des Kühlöls aus dem Schmierölkreislauf der Brenn­ kraftmaschine unter Druck über eine Längsbohrung im Pleuel­ schaft ist aufwendig. Zudem schwächt die Längsbohrung den Pleu­ elschaft.

Die DE-OS 15 76 387 zeigt ebenfalls eine Vorrichtung zur Schmierung eines kleinen Pleuelauges mit Kühlöl. Das Pleuelauge weist eine oberhalb einer Querachse des Pleuelauges angeordnete Ölzuführbohrung auf, wobei das Pleuelauge als in sich geschlos­ senes Lagergehäuse ausgebildet ist und das drucklos als Schmiermittel austretende Kühlöl zur Schmierung des Pleuelauges dient.

Zum allgemeinen technischen Hintergrund wird noch auf die DE-GM 17 45 863, DE 36 03 106 C1 und DE-AS 10 13 129 verwiesen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung mit möglichst einfachen Mit­ teln eine drucklose Schmierölversorgung des Pleuelauges zu schaffen, welche aus dem Kühlölkreislauf des Kolbens beauf­ schlagbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gegebenen Merkmale gelöst.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Schmiervorrichtung liegt in der zweifachen Nutzung des Öles; als Kühlöl bei der Kühlung des Kolbens und anschließend als Schmieröl bei der Schmierung des kleinen Pleuelauges, wobei die Kühlvorrichtung unabhängig vom Pleuel ist. Das Kühlöl wird gezielt in den ringförmigen Kühl­ raum eingespritzt, so daß eine Längsbohrung und weitere Ölzu­ laufkanäle in der Pleuelstange zur Ölzuführung vermieden wer­ den. Dadurch entfällt nicht nur der Fertigungsaufwand für diese Ölzufuhreinrichtungen, sondern es wird auch eine Schwächung der Pleuelstange durch Einbringen der Längsbohrung vermieden. Das Pleuel kann bei unverminderter Dauerfestigkeit leichter gebaut werden. Im Falle eines gecrackten Pleuels werden aufwendige De­ montagen und Montagen des Pleueldeckels vermieden. Das aus dem ringförmigen Kühlraum austretende erwärmte Kühlöl wird an­ schließend gezielt zur Schmierung des kleinen Pleuelauges be­ nutzt bevor es in den Ölvorrat der Brennkraftmaschine abtropft, wobei die Beaufschlagung der Ölzufuhrbohrung ohne Druckaufwand erfolgt. Die Ölmenge für die Schmierung fällt ohne Zusatzein­ richtung durch die Kühlölspritze des Kolbens an. Die sich zur höchstbelasteten Stelle der Pleuelstange hin verringernde Spalttiefe der Schmieröltaschen bewirkt den Aufbau eines hydro­ dynamischen Ölpolsters und verhindert ein Abreißen des Ölfil­ mes. Zusätzlich schaffen die Schmieröltaschen Raum für den sich bei hohem Druck abplattenden Kolbenbolzen.

Bevorzugt sind die Schmieröltaschen beiderseits einer Pleuel­ längsachse und symmetrisch zur Querachse des Pleuelauges über Bereiche von jeweils etwa 100° in der Wand der Aufnahmebohrung vorgesehen und liegen damit außerhalb der Hauptbelastungsberei­ che des Pleuelauges und somit in kräftemäßig kaum beanspruchten Rereichen des Pleuelauges. Sie sind für eine gute Schmierung des Pleuelauges ausreichend groß bemessen, ohne daß die Lager­ fläche des Kolbenbolzens in den Hauptbelastungsbereichen unzu­ lässig klein wird.

Die Beschichtung der Wand der Aufnahmebohrung durch Sputtern in den zwischen den Schmieröltaschenbereichen liegenden Hauptbela­ stungsbereichen stellt eine weitere Möglichkeit dar und hat den Vorteil, daß das Wandmaterial der Aufnahmebohrung in den Haupt­ belastungsbereichen verschleißfester wird und dadurch auf eine zusätzliche Pleuelbuchse zwischen der Wand der Aufnahmebohrung und dem Kolbenbolzen verzichtet werden kann.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gehen aus den übrigen Unteransprüchen und der Beschreibung hervor.

In der einzigen Figur ist im folgenden ein Ausführungsbeispiel mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Sie zeigt einen Schnitt durch einen Kolben 1 einer nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine, der über einen Kolbenbolzen 2 in einer Auf­ nahmebohrung 3 eines kleinen Pleuelauges 4 einer nur teilweise gezeigten Pleuelstange 5 gelagert ist.

Der Kolben 1 weist mindestens einen im Kolbenboden 6 angeordne­ ten Kühlraum 7 mit wenigstens einer Zulaufbohrung 8 auf, über die zur Kühlung des Kolbens 1 von einer Kühlölspritze 9 Kühlöl in den Kühlraum 7 eingespritzt wird. Die Kühlölspritze 9 ist mit dem nicht dargestellten Schmierölkreislauf der Brennkraft­ maschine verbunden. Das in den im Kolbenboden 6 umlaufenden ringförmigen Kühlraum 7 eingespritzte Kühlöl verteilt sich in­ nerhalb des Raumes und nimmt Wärme vom Kolben 1 auf. Das er­ wärmte Kühlöl wird durch mindestens eine Ablaufbohrung 10 aus dem Kühlraum 7 zum Innenraum des Kolbens 1 abgeführt.

Das Pleuelauge 4 ist bis auf zwei oberhalb einer Querachse 11 des Pleuelauges 4 angeordnete, radial verlaufende Ölzufuhrboh­ rungen 12, 13 als in sich geschlossenes Lagergehäuse 14 ausge­ bildet. Die Ölzufuhrbohrungen 12, 13 können sowohl symmetrisch als auch asymmetrisch bezüglich einer Pleuellängsachse 15 im Pleuelauge 4 angeordnet sein und sind jeweils mit einem Auf­ fangtrichter 16, 17 zum Auffangen von aus dem Kühlraum 7 aus­ tretenden und von dem Kolbenboden 6 abprallenden Schmieröl ver­ sehen. Dabei ist die Ablaufbohrung 10 derart schräg zu einer Pleuellängsachse 15 und auf das Pleuelauge 4 ausgerichtet, daß der aus der Ablaufbohrung 10 aus tretende Kühlölstrahl auf das Lagergehäuseoberteil 14a auftrifft. Die Ölzufuhrbohrungen 12, 13 sind ebenfalls bezüglich der Pleuellängsachse 15 schräg nach oben gerichtet, so daß ein großer Teil des aus dem Kühlraum 7 austretenden Kühlöles bzw. des vom Kolbenboden 6 abprallenden Kühlöles von den Auffangtrichtern 16, 17 aufgenommen werden kann. Im Bereich von UT und OT steht die Ablaufbohrung 10 mit der Ölzufuhrbohrung 12 in Überdeckung, so daß das aus der Ab­ laufbohrung 10 austretende Öl unmittelbar in die Ölzufuhrboh­ rung 12 gelangt.

Die Ölzufuhrbohrungen 12, 13 des Pleuelauges 4 münden in Schmieröltaschen 18, 19 in der Wand 20 der Aufnahmebohrung 3 des Pleuelauges 4 aus. Das Kühlöl gelangt als Schmiermittel drucklos von der Ablaufbohrung 10 des ringförmigen Kühlraumes 7 und nach dem Abprallen am Kolbenboden 6 über die Ölzufuhrboh­ rung 12 in die Schmieröltasche 18 des Pleuelauges 4. Das beim Einspritzen des Kühlöles in den Kühlraum 7 aus der Zulaufboh­ rung 8 rückfließende überschüssige Öl gelangt über die Ölzu­ fuhrbohrung 13 in die Schmieröltasche 19 des Pleuelauges 4. Das Schmieröl baut sich in den Schmieröltaschen 18, 19 zu einem hy­ drodynamischen Ölpolster auf. Die Schmieröltaschen 18, 19 sind beiderseits der Pleuellängsachse 15 und symmetrisch zu einer Querachse 11 des Pleuelauges 4 über Bereiche 21 von jeweils et­ wa 100° in der Wand 20 der Aufnahmebohrung 3 vorgesehen, so daß sie nicht in den Hauptbelastungsbereichen 22 des Pleuelauges 4 liegen. Dabei bilden die Schmieröltaschen 18, 19 Ölvorratsräu­ me, aus denen in den Entlastungsphasen der Pleuelstange 5 kon­ tinuierlich Schmieröl den Hauptbelastungsbereichen 22 des Pleu­ elauges 4 zugeführt werden kann. Die Schmieröltaschen 18, 19 weisen eine sich zur Pleuelstange 5 hin verringernde Spalttiefe t auf, wodurch sie in der Lage sind eingeflossenes Schmieröl zu halten und in einen in den Hauptbelastungsbereichen 22 in einem unbelasteten Zustand der Pleuelstange 5 entstehenden Spalt zwi­ schen Kolbenbolzen 2 und Wand 20 der Aufnahmebohrung 3 einzu­ bringen. Durch die wechselnde Be- und Entlastung der Pleuel­ stange 5 tritt eine Pumpwirkung ein, die eine wirkungsvolle Schmierung des Pleuelauges 4 sicherstellt. Die Schmieröltaschen 18, 19 dienen nicht nur der Schmierung des kleinen Pleuelauges 4, sondern schaffen auch Raum für den sich unter hohem Druck in Querachsenrichtung 11 abplattenden Kolbenbolzen 2.

Zur Verschleißminderung kann die Wand 20 der Aufnahmebohrung 3 in den zwischen den Schmieröltaschenbereichen 21 liegenden Hauptbelastungsbereichen 22 durch Sputtern beschichtet werden. Die Schmieröltaschen 18, 19 können in nahezu jeder beliebigen Kontur durch das kostengünstige Räumen hergestellt werden. Die Schmieröltaschen 18, 19 sind ebenfalls in eine in der Aufnahme­ bohrung 3 des Pleuelauges 4 eingesetzten Pleuelbuchse einbring­ bar.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Schmierung eines kleinen Pleuelauges einer Pleuelstange von Brennkraftmaschinen mit Kühlöl, das aus dem Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine in eine Aufnahmeboh­ rung des Pleuelauges und in einen im Kolbenboden umlaufenden ringförmigen Kühlraum eines in der Aufnahmebohrung des kleinen Pleuelauges gelagerten Kolbens gefördert wird, wobei der ring­ förmige Kühlraum mindestens eine Zulaufbohrung und mindestens eine Ablaufbohrung aufweist und wobei in dem Pleuelauge minde­ stens eine radial verlaufende Ölzufuhrbohrung vorgesehen ist, die mit Schmieröltaschen in Form von Aussparungen in der Wand der Aufnahmebohrung in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß das Pleuelauge (4) bis auf die zwei oberhalb einer Querachse (11) des Pleuelauges (4) angeordneten Ölzufuhrbohrun­ gen (12, 13) als in sich geschlossenes Lagergehäuse (14) ausge­ bildet ist und daß ferner die Schmieröltaschen (18, 19) eine sich zur Pleuelstange (5) hin verringernde Spalttiefe (t) auf­ weisen und mit aus der Ablaufbohrung (10) des ringförmigen Kühlraumes (7) drucklos als Schmiermittel austretendem Kühlöl beaufschlagbar sind.

2. Vorrichtung zur Schmierung eines kleinen Pleuelauges nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmieröltaschen (18, 19) in eine in der Aufnahme­ bohrung (3) des Pleuelauges (4) eingesetzten Pleuelbuchse ein­ bringbar sind.

3. Vorrichtung zur Schmierung eines kleinen Pleuelauges nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmieröltaschen (18, 19) beiderseits einer Pleuel­ längsachse (15) und symmetrisch zur Querachse (11) des Pleuel­ auges (4) über Bereiche (21) von jeweils etwa 100° in der Wand (20) der Aufnahmebohrung (3) vorgesehen sind.

4. Vorrichtung zur Schmierung eines kleinen Pleuelauges nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (20) der Aufnahmebohrung (3) in den zwischen den Schmieröltaschenbereichen (21) liegenden Hauptbelastungsbe­ reichen (22) durch Sputtern beschichtbar ist.