DE2118018A1

DE2118018A1 - Einzylinder-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2118018A1
Application number: DE19712118018
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl.-Ing.; Freyn Fritz Ind.; Noraberg John Dipl.-Ing.; Graz Schreiber (Österreich). P
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-04-24
Filing date: 1971-04-14
Publication date: 1971-11-04
Also published as: DE2118018B2; FR2097759A5; US3703178A; AT311131B; DE2118018C3

Description

Dr. Oskar König

k 7 Stuttgart 1
föüpfelstraße 6-Postfach 51

Dipl.Ing* Dr.Dr.h.c Hans LIST, Graz

Einzylinder-Brennkraftmaschine

Die Erfindung "betrifft eine Einzylinder-Brennkraftmaschine mit auf Kegelrollenlagern gelagerter Kurbelwelle und gleitgelagerter Pleuelstange und einer Schmiereinrichtung zur Ölversorgung des Pleuellagers·

Bei wäizgelagerten Einzylinder-Brennkraftmaschinen wird das Pleuellager in der Regel als Gleitlager ausgebildet, weil eine Wälzlagerausführung entweder eine geteilte Kurbelwelle oder ein geteiltes Wälzlager für die Pleuellagerung voraussetzt, also teuere und verhältnismäßig komplizierte Konstruktionen.

Bei als Gleitlager ausgebildetem Pleuellager ergeben sich jedoch in Bezug auf die Ölversorgung des Pleuellagers Schwierigkeiten, da die Verwendung einer eigenen Ölpumpe zur Versorgung dieser einzigen Druckschmierstelle aus Wirtschaftlichkeitsgründen meist nicht vertretbar erscheint.

Pur die Ölversorgung des Pleuellagers wurden bisher verschiedene Schöpf- und Sprühschmiersysteme angewendet, deren !Funktion jedoch, insbesondere bei kalter Maschine, einen Unsicherheitsfaktor darstellt, weil sie keinen zwangsläufigen Öltransport gewährleistet. Bei den bekannten Konstruktionen ist es darüberhinaus nicht möglich, das Öl zu filtern, sodaß Verunreinigungen ohne weiteres an das Pleuellager gelangen und dessen Lebensdauer herabsetzen können.

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Durch, die vorliegende Erfindung soll nun eine Einzylinder-Brennkraftmaschine der eingangs genannten Gattung geschaffen werden, "bei der die Ölversorgung des Pleuellagers bei allen Betriebsverhältnissen durch einfache bauliche Mittel gewährleistet ist. Zur Erreichung dieses Zieles ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Schmiereinrichtung als von der Kurbelwelle oder einer mit dieser antriebsverbundenen Welle angetriebene Plügelölpumpe ausgebildet ist, die aus einem an einem gehäusefesten Widerlager federnd anliegenden, mit der Pumpenwelle umlaufenden Ring besteht, der eine zur Pumpenwellenaehse konzentrische Ringnut besitzt, deren Tiefe an einer Stelle ihren Umfanges bis auf Null abnimmt und in die ein im gehäusefesten Widerlager gleitbar ge-

' führter federbelasteter Stift eingreift, der die Ringnut in einen über eine Saugbohrung ölbeaufschlagten Saugraum und einen Druokraum unterteilt, von dem das Öl über eine Ablauf^bohrung und ggf» über das benachbarte Kegelrollenlager der Kurbelwelle zum Pleuellager geleitet ist.

Durch diese Konstruktion wird eine auch bei niedrigen Betriebsdrehzahlen voll wirksame Zwangsförderung des Schmieröls erreicht und die bei den bekannten Schöpf-Schmiersystemen bestehende Unsicherheit hinsichtlich einer definierten Schmierung des Pleuellagers beseitigt.

Obwohl die erfindungsgemäße Bauart alle Vorzüge einer definierten kontinuierlichen Schmierölförderung bietet,

fc hält sich der für die Schmiereinrichtung erforderliche Aufwand in wirtschaftlich ohne weiters· tragbaren G-renzen. Die äußerst einfache Bauweise der Ölpumpe gewährleistet außerdem eine hohe Betriebssicherheit und weitgehende Wartungsfreiheit der Schmiereinrichtung.

Die Erfindung erlaubt es, ggf. auch die bekannte Eigenschaft von Kegelrollenlagern auszunützen, derzufolge in dieses Lager eingebrachtes Schmieröl stets von der

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kleineren zur größeren Konusseite der Rollenläufbahn strömt. Diese Maßnahme unterstützt die ölströmung vom Druckraum der Pumpe zur Kurbelwelle.

Zur Weiterleitung des aus dem Druckraum der Ölpumpe austretenden Schmieröles zum Pleuellager sind entsprechende Verbindungskanäle erforderlich. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es dabei besonders vorteilhaft, an der der Plügelölpumpe zugewendeten Kurbelwange der Kurbelwelle einen an der Stirnseite durchbrochenen ölkäfig anzubringen, in den ein über die Ablaufbohrung mit dem Pumpendruckraum verbundener, vom benachbarten Kegelrollenlager nach innen abstehender Kragen hineinragt und der über eine Längsbohrung und eine von dieser ausgehenden Querbohrung des Kurbelzapfens der Kurbelwelle mit dem Pleuellager in Verbindung steht. Im Ölkäfig bleibt bei Stillstand des Motors ein ölvorrat stehen, welcher beim Starten das Pleuellager mit öl versorgt und dabei sowie beim Kaltstart als Sicherheitsreserve dient. Durch den in den ölkäfig hineinragenden Kragen wird ein allfälliger Ölverlust beim Übertritt des Schmieröles in den Käfig vermieden.

Bei der letztgenannten Ausführung der Brennkraftmaschine ist es nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besonders vorteilhaft, wenn der ölkäfig in Bezug auf die Kurbelwellenaohse exzentrisch angeordnet ist und eich die Längsbohrung des Kurbelzapfens an der den kleinsten Abstand zur Kurbelwellenachse aufweisenden Stelle des ölkäfigs befindet. Der Ölkäfig Übernimmt damit die zusätzliche Funktion eines Ölfilters, wobei sich der aus dem Schmieröl auszentrifugierte Ölschlamm vornehmlich an jenem Umfangsbereich des Käfigs absetzt, welcher von der Kurbelwellenachse am weitesten entfernt ist und somit der zum Pleuellager führenden Längsbohrung diametral gegenüber liegt. An der Pleuellagerzufuhrungsbohrung kann sich daher kein Ölschlamm absetzen.

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Gemäß einer "bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist weiters Yorgesehen, daß die Pumpenwelle eine an der Innenseite des Ölpumpenringes federnd anliegende Mitnehmerscheibe trägt, die in am Umfang des Ringes vorgesehene Ausnehmungen eingreifende Arme besitzt. Die Mitnehmerscheibe liefert somit die zur Abdichtung des Ölpumpenringes gegen das gehäusefeste Widerlager erforderliche axiale Anpreßkraft und stellt eine drehfeste Verbindung zwischen dem Ring und der Kurbelwelle her.

Erfindungsgemäß kann der Ölpumpenring auf der Kurbelwelle zwischen einem der Kegelrollenlager und einem dessen Lagerbohrung nach außen abschließenden, das gehäusefeste h Widerlager bildenden Deckel angeordnet sein, der die Saugbohrung und die Ablaufbohrung der Ölpumpe enthält. Diese Konstruktion zeichnet sieh durch ihre besondere Einfachheit und die leichte Demontierbarkeit der gut zugänglichen Ölpumpe aus.

Bei Brennkraftmaschinen mit von der Kurbelwelle angetriebener Massenausgleichswelle, deren inneres Ende in einer das vordere Kurbelwellenlager enthaltenden Querwand des Kurbelgehäuses gelagert ist, empfiehlt es sich, in weiterer Ausgestaltung der Erfindung den Ölpumpenring auf der Massenausgleichswelle zwischen einer an dieser vorgesehenen Ringschulter und der vorderen Querwand des Kurbelgehäuses anzuordnen, wobei die Querwand das gehäusefeste * Widerlager der Ölpumpe bildet, welches die Saugbohrung und die Ablaufbohrung enthält. Der besondere Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß zur Unterbringung der Ölpumpe nahezu kein zusätzlicher Bauraum benötigt wird. Da die Massenausgleichswelle mit der gleichen Drehzahl wie die Kurbelwelle umläuft, ergibt sich dabei dieselbe Pumpenleistung wie bei der· vorgenannten Bauart mit an der Kurbel-?· · welle angebrachtem Eumpenring«

Die Erfindung wird nachstehend an Hand in der Zeich-

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nung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen durch die Kurbelwellenach.se hindurchgehenden teilweisen Längsschnitt einer Einzylinder-Brennkraftmaschine nach der Erfindung mit Beschränkung auf den erfindungswesentlichen Bereich, Pig« 2 eine Vorderansicht einer Einzelheit der Brennkraftmaschine, entsprechend dem Pfeil II in Pig. 1, die Pig» 3 und 4 je einen teilweisen Schnitt nach den Linien III-III und IV-IV in Pig. 2, Pig. 5 einen Schnitt gemäß der Linie V-V in Pig. 1 und Pig. 6 einen teilweisen Längsschnitt einer anderen Ausführung einer Brennkraftmaschine der erfindungsgemäßen Bauart.

In dem nur teilweise dargestellten Kurbelgehäuse 1 ist die Kurbelwelle 2 der Einzylinder-Brennkraftmaschine nach der Erfindung auf Kegelrollenlagern 3 und 3¹ gelagert. Das Kegelrollenlager 3 (links in Pig. 1) stützt sich axial an einen Absatz 4 der Kurbelwellen-Lagerbohrung 5 und das Kegelrollenlager 3' (rechts in Pig. 1) an einem Lagerdeckel 6 ab«, Die Lagerbohrung 5 ist an der Seite des Kegelrollenlagers 3 durch einen Deckel 7 abgeschlossen, welcher zugleich den Deckel einer einfach aufgebauten Ölpumpe bildet, die nach dem Prinzip einer Plügelölpumpe arbeitet.

Diese Ölpumpe besteht aus einem auf der Kurbelwelle verschieblich gelagerten Ring 8, welcher federnd an der Innenfläche des Pumpendeckels 7 anliegt und mit der Kurbelwelle 2 umläuft. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Ring und dem Kegelrollenlager 3 an der Kurbelwelle 2 eine federnde Mitnehmerscheibe 9 befestigt, welche radiale Arme 10 besitzt, die federnd an der Innenseite des Ringes anliegen und in am Umfang des Ringes 8 vorgesehene Ausnehmungen 11 eingreifen.

Der Ring 8 weist an seiner äußeren Stirnseite eine zur Kurbelwellenachse 12 konzentrische Ringnut 13 auf, deren

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Tiefe an einer Stelle 14 ihres Umfanges bis auf Null abnimmt ο Die Nuttiefe nimmt von der Stelle 14 bis zu der diametral gegenüberliegenden Umfangstelle linear zu. Die Kontur des Nutgrundes 15 ist in Pig. 1 mit gestrichelten Linien eingezeichnet.

In die Ringnut 1? greift ein im Pumpendeckel 7 gleitbar geführter, von der Druckfeder 16 belasteter Stift e±n_s welcher die Ringnut 13 in einen Saugraum und einen Druckraum unterteilt und somit wie der Flügel einer IPlügelölpumpe wirkt. Durch eine im Pumpendeckel 7 angebrachte Saugbohrung 18 (Pig. 5) wird das Öl über ein Saugrohr aus dem Ölsumpf der Brennkraftmaschine angesaugt. Im Pumpendeekel 7 ist weiters eine zur Ringnut 13 offene

L· Ablauf bohrung 20 vorgesehen, welche in den vor dem Kegelrollenlager 3 befindlichen Ringraum 21 mündet. Die Saugbohrung und die Ablaufbohrung 20 sind in geringem Abstand beidseits des Stiftes 17 angeordnet.

An der dem Kegelrollenlager 3 zugewendeten Kurbelwange 22 der Kurbelwelle '&. ist ein an der Stirnseite durchbrochener Ölkäfig 23 angebracht 5 in den ein zur Lagerbohrung 5 konzentrischer, nach, innen abstehender Kragen des Kurbelgehäuses 1 hineinragt» Der Ölkäfig 23 ist, wie insbesondere aus J¹Xg₃ 5 zu ersehen^ exzentrisch in Bezug auf die Kurbelwellenachse 12 angeordnet. Der Ölkäfig 23 besitzt an der von der Kurbelwellenachse 12 den kleinsten Abstand aufweisenden Stelle eine Öffnung 25, welche mit

ψ einer Längsbohrung 26 des Kurbelzapfens 27 der Kurbelwelle fluchtet. Die Längsbohrung 26 mündet exzentrisch in eine an der gegenüber liegenden Seite durch einen Verschlußstopfen 28 abgeschlossene Axialbohrung 29 des Kurbelzapfens 27. Von dieser Bohrung 29 geht eine Querbohrung 30 zum Pleuellager aus.

Das beschriebene Schmiersystem zur Versorgung des Pleuellagers arbeitet nun wie folgt: beim Anlaufen des

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Motors wird über das Saugrohr 19 und die Saugbohrung Schmieröl aus dem Ölsumpf der Maschine in den Saugraum der Ringnut 13 angesaugt. Aus dem durch den Stift 17 begrenzten Druckraum der Pumpe tritt das Schmieröl über die Ablaufbohrung 20 und den Ringraum 21 im Sinne des in Pig. 4 eingezeichneten Pfeiles in das Kegelrollenlager 3 ein. Die ölförderung erfolgt ohne Gegendruck.

Das Schmieröl tritt an der Innenseite des Kegelrollenlager s 3 aus und gelangt durch den Kragen 24 in den Ölkäfig 23. Der Öldurchfluß durch das Kegelrollenlager 3 wird dadurch begünstigt, daß die Kegelrollenlager eine definierte Förderrichtung für Schmieröl besitzen, das heißt, daß in ein solches Lager eingebrachtes öl stets von der kleineren zur größeren Konusseite der Rollenlaufbahn strömt.

Das Schmieröl wird im ölkäfig 23 gesammelt und tritt über die Öffnung 25 und die Bohrung 26 in die Axialbohrung 29 des Kurbelzapfens 27 über. Mit dem Öl etwa mitgerissene Luft kann aus der Bohrung 29 über eine mittige Öffnung 31 des Yersehlußstopfens 28 entweichen. Über die Querbohrung 30 gelangt das Schmieröl zum Pleuellager. Im Ölkäfig 23 wird bei laufender Maschine Ölschlamm auszentrifugiert, weleher sich in dem der öffnung 25 gegenüberliegenden Bereich des Käfigs absetzt. Der Ölkäfig erfüllt somit die Aufgabe eines Ölfilters, welches das Übertreten von Ölverunreinigungen zum Pleuellager verhindert. Das bei Stillstand des Motors im Ölkäfig 23 verbleibende Öl dient als Sicherheitsreserve, die die Ölversorgung des Pleuellagers beim Starten der Maschine sicherstellt.

Die Brennkraftmaschine nach Pig. 6 unterscheidet sich vom vorgenannten Ausführungsbeispiel im wesentlichen dadurch, daß die Flügelölpumpe nicht von der Kurbelwelle 32, sondern einer mit dieser antriebsverbundenen Massen-

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ausgleichswelle 33 angetrieben ist. Aus der Zeichnung ist nur die vordere Lagerstelle der Kurbelwelle 32 ersichtlich, welche aus einem Kegelrollenlager 34 besteht, das in eine Lagerbohrung 35 der vorderen Querwand 36 des Kurbelgehäuses 37 eingesetzt ist. Die dem Kegelrollenlager 34 zugewendete Kurbelwange 38 trägt den nur teilweise sichtbaren Ölkäfig 39, der im wesentlichen mit der Ausführung des Ölkäfigs 23 nach Pig. 1 bis 5 übereinstimmt. Die vom Ölkäfig 39 zum Pleuellager führenden Verbindungskanäle sind in Fig. 6 nicht eingezeichnet.

Das innere Ende 40 der Massenausgleichswelle 33 ist mittels eines Nadellagers 41 an der vorderen Querwand des Kurbelgehäuses 37 gelagert» Die Massenausgleichswelle 33 trägt einen Zahnkranz 42, welcher mit einem auf der Kurbelwelle 32 drehfest angeordneten Zahnrad 43 gleichen Durchmessers in Eingriff steht.

Auf der Massenausgleichswelle 33 ist zwischen einer an dieser vorgesehenen Ringschulter 44 und dem Lager der Ring 45 der Flügelölpumpe angeordnet. Eine federnde Mitnehmerscheibe 46, die mit Armen 47 in am Umfang des Ringes 45 vorgesehene Ausnehmungen 48 eingreift, preßt den Ring 45 an die plane Stirnfläche der vorderen Gehäusequerwand 36. Die Mitnehmerscheibe 46 weist nach außen abgewinkelte Fortsätze 49 auf, welche in an der Ringschulter 44 der Massenausgleichswelle 33 angebrachte Sackbohrungen 50 eingreifen und eine drehfeste Verbindung zwischen dem Ring 45 und der Massenausgleichswelle 33 herstellen.

In die Ringnut 51 des Ringes 45 greift ein durch eine Druckfeder 52 belasteter Stift 53 ein, welcher in einer Bohrung der vorderen Gehäusequerwand 36 gleitbar geführt ist.

Vom Druckraum der von den vorgenannten Bauteilen gebildeten Flügelölpumpe geht eine mit gestrichelten

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Linien eingezeichnete Ablaufbohrung 54 aus, welche im Bereich des nach innen abstehenden Kragens 55 der Lagerbohrung 35 ausmündet. Der Saugraum der Pumpe steht wie "beim Ausführungsbeispiel nach Pig, 1-5 mit dem Ölsumpf der Maschine in Verbindung (nicht dargestellt)·

Funktionell unterscheidet sich die Bauart nach Fig»6 von der Konstruktion nach Pig. 1 - 5 im wesentlichen dadurch, daß der an der Druckseite der Pumpe austretende Ölstrom am Kurbelwellenlager 34 vorbeigeleitet wird und über den Kragen 55 unmittelbar in den Ölkäfig 39 austritt

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Claims

^Patentansprüche ;

Einzylinder-Brennkraftmaschine mit auf Kegelrollenlagern gelagerter Kurbelwelle und gleitgelagerter Pleuelstange und einer Schießeinrichtung zur Ölversorgung des Pleuellagers, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiereinrichtung als von der Kurbelwelle (2) oder einer mit dieser antriebsverbundenen Welle (33) angetriebene Flügelölpumpe ausgebildet ist, die aus einem an einem gehäusefesten Widerlager (7;36) federnd anliegenden, mit der Pumpenwelle (2%33) umlaufenden Ring (8;45) besteht, der eine zur Pumpenwellenachse (12) konzentrische Eingnut (13;51) besitzt, deren Tiefe an einer Stelle (14) ihres Uinfanges bis auf Ifull abnimmt und in die ein im gehäusefesten Widerlager (7;36) gleitbar geführter feäerbelasteter Stift (17;53) eingreift, der die Ringnut (13;51) in einen über eine 3s^"gbohrung (18) ölfceaaf schlagten Saugraum und einen Druekr&iis unterteilt _s von dem das Öl über eine Ablaufbohrung (20;54; und ggfe über das benachbarte Kegelrollenlager (3) der Kurbelwelle (2) zum Pleuellager geleitet ist.

Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der der fflügelölpumpe zugewendeten Kurbelwange (22;38) der Kurbelwelle (2;32) ein an der Stirnseite durchbrochener Ölkäfig (23;39) angebracht ist, in den ein über die Ablaufbohrung (20;54) mit dem Pumpendruckraum verbundener, vom benachbarten Kegelrollenlager (3;34) nach innen abstehender Kragen (24;55) hineinragt und der über eine Längsbohrung (26) und eine von dieser ausgehenden Querbohrung (30) des Kurbelzapfens (27) der Kurbelwelle (2) mit dem Pleuellager in Verbindung steht.

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Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölkäfig (23;39) in Bezug auf die Kurbelwellenachse (12) exzentrisch angeordnet ist und sich die Längsbohrung (26) des Kurbelzapfens (27) an der den kleinsten Abstand zur Kurbelwellenachse (12) aufweisenden Stelle des ölkäfigs (23) befindet. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenwelle (2;33) eine an der Innenseite des Ölpumpenringes (8;45) federnd anliegende Mitnehmerscheibe (9;46) trägt, die in am Umfang des Ringes (8;45) vorgesehene Ausnehmungen (11;48) eingreifende Arme (10;47) besitzt. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der ölpumpenring (8) auf der Kurbelwelle (2) zwischen einem der Kegelrollenlager (3) und einem dessen Lagerbohrung (5) nach außen abschließenden, das gehäusefeste Widerlager bildenden Deckel (7) angeordnet ist, der die S_augbohrung (18) und die Ablaufbohrung (20) der Ölpumpe enthält (Pig.1-5). Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit von der Kurbelwelle angetriebener Massenausgleichswelle, deren inneres Ende in einer das vordere Kurbelwellenlager enthaltenden Querwand des Kurbelgehäuses gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölpumpenring (45) auf der Massenausgleichswelle (33) zwischen einer an dieser vorgesehenen Ringschulter (44) und der vorderen Querwand (36) des Kurbelgehäuses (37) angeordnet ist, wobei die Querwand das gehäusefeste Widerlager der Ölpumpe bildet, welches die Saugbohrung und die Ablaufbohrung (54) enthält (Fig. 6).

29. März 1971
Pi

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