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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schmierstruktur für einen
Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
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Generell
wird Schmieröl
in dem Motor von einer Ölwanne
durch einen Filter hindurch mittels einer Ölpumpe angesaugt. Anschließend wird
der Druck des Schmieröls
durch einen Druckregler gesteuert, und in Folge darauf wird das Öl einem
Hauptstollen (Hauptölleitung)
zugeführt.
Es sind jeweilige Ölbohrungen
(bzw. Schmiermittelkanäle)
ausgebildet, welche von dem Hauptstollen abzweigen, und durch welche
das Schmieröl
jeweiligen Schmierabschnitten, beispielsweise einem sich bewegenden
Ventilsystem, der Kurbelwelle etc., zugeführt wird.
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Hierbei
wird das Schmieröl
für jeden Schmierabschnitt
der Kurbelwelle zuerst von dem Hauptstollen einem Hauptlager und
anschließend
einem Pleuelfuß durch
eine Ölbohrung
(Ölkanal)
zugeführt,
welche sowohl eine Kurbelwelle als auch einen Kurbelzapfen durchdringt
und schließlich
den Kurbelzapfen erreicht. Anschließend wird das Schmieröl durch
einen Zwischenraum zwischen dem Hauptlager und der Kurbelwelle und
einen weiteren Zwischenraum zwischen dem Pleuelfuß und dem
Kurbelzapfen in eine Ölwanne
abgelassen. Währenddessen
wandert das zu jedem Pleuelfuß gebrachte Schmieröl durch
eine Spritzölbohrung,
welche eine Endöffnung
an der Innenseite einer Kreisbohrung zur Lagerung des Kurbelzapfens
im Pleuelfuß und
eine weitere Endöffnung
an der Basis der Pleuelstange in Form einer Schmiermittel-Einspritzdüse aufweist.
Als nächstes
wird nach Abschluß der
Kolbenschmierung das Schmieröl
zu der Ölwanne
zurückgeführt.
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Eine
dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 entsprechende derartige Schmierstruktur,
die die Ausbildung sowohl einer Spritzölbohrung der Pleuelstange als
auch einer Ölbohrung,
welche die Kurbelwelle für
den Pleuelfuß durchdringt,
ist aus
JP 9-28 00
27 A bekannt.
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Diese
zeigt eine Schmierstruktur, bei welcher die Anordnung beider Bohrungen
derart festgelegt ist, daß dann,
wenn die Position der ersteren Ölbohrung
mit der Position der letzteren Bohrung übereinstimmt, das von der Spritzölbohrung
herausgespritzte Schmieröl
gegen die Innenseite der Zylinderbuchse geliefert wird.
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Jedoch
ist aufgrund der Tatsache, daß der oben
erwähnte
Stand der Technik lediglich berücksichtigt,
daß die
Position der Spritzölbohrung
mit der Position der Ölbohrung
des Pleuelfußes übereinstimmt,
wenn die Spritzölbohrung
der Innenseite der Zylinderbuchse zugewandt ist, keine Positionsbeziehung
zwischen der Ölbohrung
in dem Hauptlager, welcher mit der Hauptölleitung in Verbindung steht, und
der in der Kurbelwelle ausgebildeten Ölbohrung definiert. Das heißt, daß, selbst
dann, wenn die Position der Spritzölbohrung mit der Position der Ölbohrung
des Pleuelfußes übereinstimmt,
die Position der Ölbohrung
auf der Seite des Hauptlagers nicht mit der Position der in der
Kurbelwelle ausgebildeten Ölbohrung übereinstimmt.
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Daher
wird das Schmieröl,
welches von der Ölbohrung
des Hauptlagers bei der Positionsübereinstimmung zwischen der
Spritzölbohrung
und der Ölbohrung
des Pleuelfußes
zugeführt
wurde, durch einen Vertiefungsabschnitt zwischen der Kurbelwelle und
dem Hauptzapfen in die Ölbohrung
der Kurbelwelle eingeführt.
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Bei
einem derartigen Schmierweg ist es aufgrund einer starken Verringerung
des Schmiermitteldrucks an dem Vertiefungsabschnitt zwischen der Kurbelwelle
und dem Hauptlager nicht möglich,
eine ausreichende Menge an Schmiermittel zu gewährleisten, welches von der
Spritzölbohrung über die Ölbohrung
der Kurbelwelle und die in Folge liegende Ölbohrung des Kurbelzapfens
herausgespritzt wird.
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Insbesondere
kann die Schmierstruktur des Standes der Technik aufgrund der Tatsache,
daß die Schmierung
auf der Innenseite der Zylinderbuchse bei dem Kaltstart eines Fahrzeugs
nicht ausreichend ist, keine ausreichende Wirkung hinsichtlich einer Verringerung
des Kolbenschlags erzielen.
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Aus
der
DE 394 674 C ist
eine Schmierstruktur für
einen Verbrennungsmotor bekannt, bei dem ein Ölkanal vom Zylinderblock mit Ölkanälen, die
sich durch das Kurbelwellenlager, die Kurbelwelle und den Kurbelzapfen
erstrecken, in Übereinstimmung gebracht
werden kann, wobei der Ölkanal
des Kurbelzapfens in einer am Außenumfang desselben befindliche
Nut mündet,
die in Übereinstimmung
mit Bohrungen des Pleuelfußes
bringbar ist. Das Öl dringt
durch die Bohrungen des Pleuelfußes hindurch und läuft in das
Kurbelgehäuse
ab, um für
eine Tauchschmierung des Kolbens zur Verfügung zu stehen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Struktur
zur Schmierung der Innenseite der Zylinderbuchse der eingangs genannten
Art so zu verbessern, daß eine
Verringerung des Kolbenschlags sicher erlangt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale
gelöst.
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Bei
der erfindungsgemäßen Schmierstruktur sind
die erste, zweite und dritte Ölbohrung
sowie die Spritzölbohrung
so angeordnet, daß bei
einer Stellung der Kurbelwelle, bei der die Spritzölbohrung
auf eine Innenumfangsseite einer Zylinderbuchse gerichtet ist, die
Position der Spritzölbohrung
mit der Position der dritten Ölbohrung übereinstimmt,
und die Position der ersten Ölbohrung
mit der Position der zweiten Ölbohrung
ebenfalls übereinstimmt.
Durch diesen Aufbau ist es möglich,
Schmieröl
in allen Betriebszuständen
an die Innenumfangsseite der Zylinderbuchse zu spritzen, um dort
einen Ölfilm
zu bilden, der einen Kolbenschlag auf wirkungsvolle Weise minimiert.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Im
Folgenden wird die Erfindung mittels mehrerer Ausführungsbeispiele
anhand einer Zeichnung näher
und mit weiteren Einzelheiten erläutert. Darin zeigen:
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1 eine
Querschnittsansicht eines wesentlichen Abschnitts der Schmierstruktur
für einen Motor
mit Innenverbrennung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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2 eine
schematische Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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3 eine
schematische Ansicht einer Kurbelwelle und eines Kurbelzapfens des
Ausführungsbeispiels
von 2,
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4 eine
schematische Ansicht einer Pleuelstange des Ausführungsbeispiels von 2,
und
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5 eine
schematische Ansicht eines Zylinderblocks des Ausführungsbeispiels
von 2.
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1 ist
eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Abschnitts der Schmierstruktur
für einen Motor
mit Innenverbrennung gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, welche ferner einen Kolben zwischen
dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt darstellt.
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In
der Figur ist ein Hauptlager 1 mit einer Kreisbohrung 2 versehen,
in welcher eine Kurbelwelle 4 drehbar in einer Lagerschale 3 angebracht
ist. Verbunden mit der Kurbelwelle 4 ist ein Kurbelzapfen 5,
welcher sich um eine Mitte der Kurbelwelle 4 als Drehmitte
dreht. Die Basis der Pleuelstange 6 weist einen Pleuelfuß 9 auf,
mit einer Kreisbohrung 8 zur Au-Aufnahme des Kurbelzapfens 5 mittels
eines Pleuellagers 7.
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So
wird die Hin- und Herbewegung der Pleuelstange 6 in die
Drehbewegung der Kurbelwelle 4 durch den Kurbelzapfen 5 umgewandelt.
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Das
Hauptlager 1 weist eine erste Ölbohrung (Schmierkanal) 11 auf,
welche für
eine Verbindung mit dem Hauptstollen 10 eines Zylinderblocks
ausgebildet ist.
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Hingegen
weist die Kurbelwelle 4 eine zweite Öldurchgangsbohrung (Schmierkanal) 12 auf,
welche derart ausgebildet ist, daß sie mit der Ölbohrung 11 auf
der Seite des Hauptzapfens 1 durch eine Schmierungsöffnung 3a,
welche in dem Hauptlager 3 ausgebildet ist, in Verbindung
steht. Die Öldurchgangsbohrung 12 ist
ferner derart ausgebildet, daß sie
sich an gegenüber liegenden
Positionen an der Kurbelwelle 4 öffnet und in der Nähe der Mittelachse der
Kurbelwelle 4 verläuft.
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In ähnlicher
Weise weist der Kurbelzapfen 5 eine dritte Ölbohrung
(Schmierkanal) 13 auf, welche derart ausgebildet ist, daß sie sich
an gegenüberliegenden
Positionen an der Außenseite
des Kurbelzapfens 5 öffnet
und in der Nähe
der Mittelachse des Kurbelzapfens 5 ausgebildet ist.
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Diese Ölbohrungen 12, 13 stehen
durch eine Ölbohrung 14,
welche sowohl in der Kurbelwelle 4 auch in dem Kurbelzapfen 5 ausgebildet
ist, miteinander in Verbindung.
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In
diesem Fall ist die Ölbohrung 14 derart ausgebildet,
daß sie
von der Ölbohrung 12 in
der Nähe
der Mittelachse der Kurbelwelle 4 abzweigt und die Ölbohrung 13 in
der Nähe
der Mittelachse des Kurbelzapfens 5 mündet.
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Währenddessen
ist der Pleuelfuß 9 mit
einer Ölbohrung 15 versehen,
welche mit der Ölbohrung 13 in
dem Kurbelzapfen 5 in Verbindung stehen kann. Ein Ende
der Ölbohrung
(Spritzölbohrung) 15 ist
mit einer Schmieröffnung 7a verbunden,
welche in dem Pleuellager 7 ausgebildet ist, das den Kurbelzapfen 5 aufnimmt,
und das andere Ende öffnet
sich an einer oberen Seite der Basis der Pleuelstange 6 und
ist definiert als Schmiermitteleinspritzöffnung 15a, welche selbst
zu der Innenseite einer Zylinderbuchse 16 in dem Zylinderblock
führt.
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Es
sei darauf hingewiesen, daß in
dieser Zeichnung ein Bezugszeichen 17 einen Kolben bezeichnet.
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Bei
dem oben beschriebenen Aufbau erfolgt die Schmiermittelversorgung
für die Ölbohrung 12 in der
Kurbelwelle 4 ausgehend von dem Hauptstollen 10 durch
die Ölbohrung 11 des
Hauptlagers 1 und die Schmieröffnung 3a der Lagerschale 3 in
Reihenfolge.
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Wie
oben beschrieben, kann aufgrund der Tatsache, daß die Ölbohrung 12 der Kurbelwelle 4 mit
der Ölbohrung 13 des
Kurbelzapfens 5 in Verbindung ist, das Schmieröl von der
Kurbelwelle 4 zu dem Kurbelzapfen 5 zugeführt werden.
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Währenddessen
wird das von der Ölbohrung 13 des
Kurbelzapfens 5 abgegebene Schmieröl von der Spritzölbohrung 15 zu
einem Zeitpunkt herausgespritzt, zu welchem die Ölbohrung 12 mit der
Spritzölbohrung 15 übereinstimmt.
In diesem Hinblick ist die Spritzölbohrung 15 derart
angeordnet, daß die
Spritzölbohrung 15 hin
zu der Innenumfangsseite der Zylinderbuchse 16 in dem Zylinderblock
zu dem Zeitpunkt der obigen Übereinstimmung
zwischen der Ölbohrung 12 und
der Spritzölbohrung 15 weist.
Folglich kann das von der Spritzölbohrung 15 herausgespritzte
Schmieröl
hin zu der Innenseite der Zylinderbuchse 16 herausgespritzt
werden.
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Auf
diese Weise ermöglicht
die Schmiermittelversorgung der Zylinderbuchse 16 eine
Ausbildung eines Ölfilms
zwischen der Zylinderbuchse 16 und dem Kolben 17,
wodurch eine Verringerung eines Schlaggeräusches bewirkt wird.
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Dabei
werden erfindungsgemäß jeweilige Ölbohrungen,
welche von dem Hauptstollen 10 bis zu der Spritzölbohrung 15 des
Stiftzapfens 9 über
das Hauptlager 1, die Kurbelwelle 4 und den Kurbelzapfen 5 in
Reihenfolge verlaufen, so angeordnet, als wären sie ein einziger Ölkanal,
um eine ausreichende Menge an Schmieröl zu gewährleisten, welches hin zu der
Zylinderbuchse 16 herausgespritzt wird.
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Das
heißt,
daß die
Schmierstruktur der Erfindung in einer Weise aufgebaut ist, daß dann,
wenn die Spritzölbohrung 15 mit
der Ölbohrung 13 des
Kurbelzapfens 5 übereinstimmt,
die Ölbohrung 11 auf der
Seite des Hauptlagers 1 gleichzeitig mit der Ölbohrung 12 der
Kurbelwelle 4 übereinstimmt,
während
die Spritzölbohrung 15 hin
zu der Innenumfangsseite der Zylinderbuchse 16 weist.
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Es
sei darauf hingewiesen, daß,
was die Positionsfestlegung der obigen Ölbohrungen anbelangt, ein Überlappungswinkel
zwischen den benachbarten Ölbohrungen
als Toleranz zulässig
sein kann.
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Nachfolgend
wird beschrieben, wie die jeweiligen Abschnitte der jeweiligen Ölbohrungen
zum Realisieren der oben erwähnten
Struktur festgelegt werden.
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Wenn α einen Winkel
in einer Drehrichtung E der Kurbelwelle
4 darstellt, wobei
der Winkel gebildet wird durch eine Hilfslinie C1 (auf der Seite
des Kurbelzapfens) einer Linie C, welche eine Mitte A der Kurbelwelle
mit einer Mitte B des Kurbelzapfens verbindet, und eine Linie D,
welche die Mitte B mit der Öffnung
der Ölbohrung
13 an
der Außenseite
des Kurbelzapfens
5 verbindet;
β einen Winkel zwischen einer
Mittellinie F der Pleuelstange
6 und einer Linie G, welche
die Mitte B des Kurbelzapfens mit der Öffnung der Spritzölbohrung
15 auf
der Seite der Innenseite des Pleuelfußes
9 verbindet, in
der zu der Drehrichtung E entgegengesetzten Richtung darstellt;
γ einen Winkel
zwischen der Linie C, welche die Kurbelwellenmitte A mit der Kurbelzapfenmitte
B verbindet, und einer Linie H, welche die Mitte A mit der Öffnung der Ölbohrung
12 an
der Außenseite
der Kurbelwelle
4 verbindet, in der Drehrichtung E darstellt;
(r)
eine Distanz zwischen der Mitte A und der Mitte B darstellt;
(l)
eine Distanz zwischen den Drehmittelachsen des Pleuelauges der Pleuelstange
6 darstellt;
und
τ einen
Winkel zwischen einer Mittellinie I einer Zylinderbohrung, welche
durch eine Mitte des Hauptlagers (das heißt, die Mitte A) verläuft, und
einer Linie J, welche die Mitte A mit der Öffnung der Ölbohrung
11 an der
Innenseite des Hauptlagers
1 verbindet, in der Drehrichtung
E darstellt, so werden jeweilige Abschnitte der Ölbohrungen derart bestimmt,
daß die folgende
Beziehung
erfüllt ist.
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Durch
Bestimmen der jeweiligen Abschnitte der Ölbohrungen auf der Grundlage
des obigen Ausdrucks stimmt der Zeitpunkt, zu welchem die Position der
Spritzölbohrung 15 mit
der Position der Ölbohrung 13 des
Kurbelzapfens übereinstimmt,
mit dem Zeitpunkt überein,
zu welchem die Position der Ölbohrung 11 des
Hauptlagers 1 mit der Position der Ölbohrung 12 der Kurbelwelle 4 übereinstimmt,
so daß ein
Zustand erhalten werden kann, bei welchem der Hauptstollen 10 in
Verbindung mit der Spritzölbohrung 15 stehen
kann. Folglich wird ein hoher Öldruck
(beispielsweise etwa 49,5 Pa entsprechend 5 kgf/cm2)
in dem Hauptstollen 10 direkt auf die Spritzölbohrung 15 angewandt,
so daß eine
Menge an Schmiermittel bei Laufen des Motors mit niedriger Drehzahl
im Kalten erheblich gesteigert wird. Es ist daher möglich, die
Verringerung eines Kolbenschlagens bei dem Kaltstart eines Fahrzeugs
erheblich zu verbessern.
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In
diesem Fall ist es infolge der Festlegung der jeweiligen Ölbohrungen
durch die numerische Formel möglich,
die Optimierung jeweiliger Ölbohrungen
problemlos auszuführen.
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Obwohl
bei dem oben erwähnten
Ausführungsbeispiel
die vorliegende Erfindung auf eine H-förmige Schmierstruktur angewandt
ist, bei welcher die Ölbohrung 12 der
Kurbelwelle 4 und die Ölbohrung 13 des
Kurbelzapfens 5 parallel zueinander angeordnet sind, während jeweilige
Zwischenabschnitte der Ölbohrungen 12, 13 durch
die zu den Bohrungen 12, 13 senkrechte Ölbohrung 14 miteinander
in Verbindung stehen, ist die Erfindung auch auf eine schräge Schmiermittelstruktur
anwendbar, bei welcher die Ölbohrung
auf der Seite der Kurbelwelle aus einer ersten Ölbohrung, welche in der Lage ist,
mit der Ölbohrung
des Kurbelzapfens in gerader Weise in Verbindung zu stehen, und
einer zweiten Ölbohrung
gebildet ist, welche ein Ende aufweist, das mit der ersten Ölbohrung
in Verbindung steht, und deren anderes Ende sich an der Außenumfangsseite der
Kurbelwelle öffnet
und ferner mit der Ölbohrung auf
der Seite des Hauptzapfens in Verbindung steht.
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Es
sei darauf hingewiesen, daß diese
schräge
Schmierstruktur den Vorteil einer einfachen Anordnung von Ölbohrungen
aufweist und daher hinsichtlich der Ausbildung der Ölbohrungen
hervorragend ist.
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Die
detaillierte schräge
Schmierstruktur wird unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Bei der Struktur ist eine Ölbohrung 18 derart
ausgebildet, daß sie
sowohl eine Kurbelwelle 4 als auch einen Kurbelzapfen 5 in
gerader Weise durchdringt und ferner die Umgebungen jeweiliger Mittelachsen
davon durchläuft,
um so die Ölbohrung
des Kurbelzapfens 5 und die obige erste Ölbohrung
der Kurbelwelle 4 zu bilden.
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Währenddessen
weist die Kurbelwelle 4 die zweite Ölbohrung 19 auf, von
welcher ein Ende mit der Öffnung
der Ölbohrung 18 an
der Außenseite
der Kurbelwelle 4 in Verbindung steht, und das andere Ende
sich an der Außenseite
der Kurbelwelle 4 öffnet und
ferner mit der Ölbohrung 11 des
Hauptlagers 1 in Verbindung steht.
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Gemäß dieser
Struktur wird das Schmieröl von
der Ölbohrung 11 des
Hauptlagers 1 zu der zweiten Ölbohrung 19 der Kurbelwelle 4 über eine
nicht dargestellte Schmierungsöffnung
in der Lagerschale geliefert.
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Wie
oben beschrieben wird aufgrund der Tatsache, daß die zweite Ölbohrung 19 auf
der Seite der Kurbelwelle mit der Ölbohrung 18 in Verbindung steht,
welche die Kurbelwelle 4 und den Kurbelzapfen 5 durchdringt,
das Schmieröl
nacheinander von der zweiten Ölbohrung 19 zu
dem Kurbelzapfen 5 geliefert.
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Ferner
wird auch bei der schrägen
Schmierstruktur das von der Ölbohrung 18 abgegebene Schmieröl von der
Spritzölbohrung 15 herausgespritzt,
wenn erstere mit letzterer übereinstimmt. Durch
Anordnen der Spritzölbohrung 15 derart,
daß sie
zu der Innenseite der Zylinderbuchse zeigt, ist es in diesem Zusammenhang
möglich,
bei Übereinstimmung
zwischen den Bohrungen 18 und 15 ein Herausspritzen
des Schmieröls
von der Spritzölbohrung 15 hin
zu der Innenseite der Zylinderbuchse zu bewirken.
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Auch
bei diesem Ausführungsbeispiel
stimmt durch Bestimmen der jeweiligen Positionen der Ölbohrungen
auf der Grundlage des oben erwähnten Ausdrucks,
welcher die Beziehung von γ, α, β, τ, l und r
(siehe 3 bis 5) definiert, der Zeitpunkt,
zu welchem die Position der Spritzölbohrung 15 mit der Position
der Ölbohrung 18 übereinstimmt,
mit dem Zeitpunkt überein,
zu welchem die Position der Ölbohrung 11 des
Hauptlagers 1 mit der Position der zweiten Ölbohrung 19 der
Kurbelwelle 4 übereinstimmt,
so daß ein
Zustand erhalten werden kann, bei welchem der Hauptstollen 10 mit
der Spritzölbohrung 15 in
Verbindung stehen kann, wodurch eine Betrieb und eine Wirkung erzielt
werden, welche jenen des vorhergehenden Ausführungsbeispiels ähnlich sind.
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Genau
wie bei den oben erwähnten
Ausführungsbeispielen
ist es infolge der Vorsehung des einzigen Ölkanals, welcher von dem Hauptstollen
bis zu der Spritzölbohrung
durch das Hauptlager, die Kurbelwelle und den Kurbelzapfen in Reihenfolge
verläuft,
möglich,
die Menge an Schmiermittel, welche bei einer Drehung des Motors
mit niedriger Drehzahl im Kalten herausgespritzt wird, erheblich
zu erhöhen, wodurch
eine erhebliche Verringerung des Kolbenschlags erreicht werden kann.
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Obwohl
die Erfindung oben unter Bezugnahme auf zwei Ausführungsbeispiele
der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf diese oben
beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt.
Modifikationen und Änderungen
des oben beschriebe nen Ausführungsbeispiels
kommen Fachleuten auf diesem Gebiet auf dem Hintergrund obiger Offenbarung
in den Sinn.
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Der
Umfang der Erfindung ist unter Bezugnahme auf die folgenden Ansprüche definiert.
