DE2254178A1 - Schmierung von brennkraft-maschinen - Google Patents

Description

i?ATEN ΓΑΝ vVÄL ΓΕ

DIPL.-ING. C. STOEPEL · DIPL.-ING. W. GOLLWITZER · DIPL.-ING. F. W. MOLL

674 LANDAU/PFALZ · AM SCHÜTZENHOF TEL. 06341/3000,6085 · TELEX 453333

6. November 1972

Ateliers de la Motobecane, Pantin (Frankreich )

Schmierung von Brennkraft-Maschinen

Die Erfindung betrifft eine Schmierung von Brennkraft Maschinen von der Gattung "durch getrenntes öl", im Gegensatz zur Gattung "Misohschmierung", wie sie insbesondere bei Zweitaktmotoren Verwendung findet.

Der wesentliche Vorteil der Schmierung durch getrenntes öl liegt in der Sauberkeit, da das Kraftstoff-Ölgemisch die Tendenz aufweist, um den Tank und um den Vergaser herum Verschmutzungen hervorzurufen. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Schmierung durch vom Hersteller des Motors stammende mechanische Mittel sichergestellt wird, womit ein bestmög liches Ergebnis erzielt wird, das andererseits der Benutzer nicht verändern kann. Bei der Mischungsschmierung dagegen kann der Benutzer den vorgeschriebenen Prozentsatz für die ölzugabe ändern, oder aber seinen Motor schlecht schmieren bzw. überschmieren, wodurch sich die Zündkerzen verschmutzen, der Motor übermässig rust und Verschmutzungen der Atmosphäre eintreten. Ausserdem zeigte sich, dass die Schmierung durch

309820/0694

getrenntes öl wirksamer ist als die Gemischschmierung» wobei die Schmierung auf dem Kolbenstangenkopf, an den Wänden des Motorgehäuses, an den Kurbelwellenlagern und am Fuss der Kurbelwelle dann besser war, wenn das Schmiermittel in ge trennten Tropfen zugeführt wurde. Die Schmierung ist noch wirksamer, wenn ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel angewandt wird und wenn dementsprechend das Öl direkt zu den wichtigsten Schmierpunkten geführt wird.

Bevor die Merkmale der Erfindung definiert und einige Bei spiele der Ausführung beschrieben werden, soll das zu lösende Problem mit Hilfe der Graphik nach Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen erläutert werden.

Auf dem Zeichnungsblatt mit der Fig· I sind Leistungskurven und spezifische Verbrauchskurven eines klassischen Zweitaktmotors von 50 cm Hubraum wiedergegeben.

A) ist die Leistungskurve,

B) die Kurve des spezifischen Brennstoffverbrauchs

in Gramm PS - Stunde,

C) ist die Ölverbrauchskurve in Gramm pro Stunde, und

D) ist die Ölverbrauchskurve in Gramm pro Stunde eines Idealmotors mit einem spezifischen Brennstoffverbrauch gleich dem besten Verbrauch des^vorstehenden Motors.

Wenn der Motor mit einem Brennstoff-Ölgemisch geschmiert wird, sind die Ölverbrauchskurven des realen Motors und des Idealen Motors jeweils die Kurven C undD.

Der Idealmotor hat dieselbe absolute Brennstoff-Verbrauchskurve und auch die gleiche öl-Verbrauchskurve wie der Realmotor am Punkt M des besten spezifischen Verbrauchs und er ist natürlich

309820/0694

bei darübefliegenden und darunterliegenden Drehzahlbereichen im Vorteil.

Gemäss der Erfindung versucht man einen absoluten Ölverbrauch entsprechend einer Geraden OX zu erzielen, die sich durch den Ursprung erstreckt und durch den Punkt M oder aber eine im wesentlichen geradlinige von OX sich wenig unterscheidende Gerade. Ausserdem wird diese Gerade.bei M zu den Kurven C und D bei der angenommenen Hypothese eine Tangente sein (bester spezifischer Verbrauch entsprechend dem Punkt des maximalen Drehmoments M,).

Die Kurve C ist also die Öl-Verbrauchskurve eines mit Mischschmierung arbeitenden Motors, und die Kurve D,·stellt wie oben ausgeführt, den Ölverbrauch eines idealen gemischge schmierten Motors mit konstantem und optimalen spezifischen Verbrauch dar.

DieGerade OX, die sich durch den Ausgangspunkt erstreckt, stellt den Ölverbrauch eines durch getrenntes öl geschmierten Motors nach der Erfindung dar, wobei eine ölmenge abgegeben wird, die proportional zur Motordrehzahl und bei stopp gleich null ist.

In der Praxis ist es schwierig, der letztgenannten Forderung gerecht zu werden, die natürlich eingehalten werden muss. Bei einer Schmiereinrichtung ist in der Tat die einfachste Lösung diejenige, einen öltank zu verwenden, der unter Druck steht, aber dies bewirkt möglicherweise ein Ablaufen von öl im Stillstand der Maschine, wobei der Motor mit öl aufgefüllt wird, aber zumindest dem Mangel an Sauberkeit unterliegt.

Die Schmiereinrichtung durch getrenntes Öl entsprechend der Erfindung ist im wesentlichen durch die Kombination der drei folgenden Elemente gekennzeichnet:

309820/0694

ein ölbehälter unter Druck,

- eine Pumpe, die durch eine Achse gebildet wird, die im Inneren einer Bohrung mit geringem Spiel eingesetzt ist, wobei mindestens eines dieser Elemente mit einem Gewinde versehen ist, und wobei das andere glatt oder mit Gewinde versehen ist, und wobei die beiden genannten Elemente in relativem Umlauf zueinander stehen, und

- ein Unterbrecher für das AbfHessen des Öls beim Still stand, im wesentlichen bestehend aus einem Zentrifugal organ, das gegen eine Rückholeinrichtung elastischer Art wirkt und beim Stillstand unter der Wirkung des genannten Mittels geschlossen wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich4us der nachstehenden Beschreibung der in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellten AusfUhrungsbeispiele. In den Zeichnungen stellen dar:

Fig. 1 wie bereits angegeben, eine Graphik zur näheren Erklärung,

I. Fig. 2 eine erste AusfUhrungsform mit einem Motor mit überhängender Kurbelwelle im Längsschnitt,

Fig. 5 einen Detailschnitt ungefähr nach der Linie III-III der Fig. 2,

Fig. 4 einen weiteren Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3,

Fig. 5 im Längsschnitt eine zweite Ausführungsform

bei einem Motor mit einer zweiteiligen Kurbelwelle,

309820/069^

Fig. 6 zeigt in gleicher Weise eine dritte AusfUhrungsform bei einem Motor gleichen Typs, die ·

Fig. 7 und 8 geben schliesslich ein viertes AusfUhrungsbeispiel wieder, wobei Fig. 7 ein Schnitt nach der Ebene VII-VII der Fig. 8 ist und Fig. 8 ein ungefährer Längsschnitt nach der Ebene VIII-VIII der Fig. 7.

Bei der ersten Ausführungsform (Fig. 2,3 und 4) ist die An wendung der Erfindung, wie bereits präzisiert, bei einem Motor gezeigt mit überhängender Kurbelwelle, was eine be sonders platzsparende Anordnung in axialer Richtung ermög licht. Auf der freien Seite des Motorgehäuses 1 nimmt eine Ausbeulung 2 ein Lager 3 auf, in welchem die Nabe einer Platte 4 rotiert, die durch die Kurbelwelle mitgenommen wird. Die genannte Nabe besteht aus einer Muffe 5» in die mit ge ringem Spiel eine Gewindeachse 6 koaxial eingepasst ist, die an der Ausbeulung 3 beispielsweise mittels einer Traverse 6' befestigt ist.

DerRotationsantrieb der Platte 4 wird sichergestellt durch einen Hohlzapfen 7 in dem Teil 8 der Kurbelwelle, welche durch den Kolbenstangenkopf 9 angetrieben wird.

Das Motorgehäuse 1 bildet gleichzeitig auch ein geschlossenes Gehäuse 10 mit Deckel 11 und Anschluss 12 für die ölversor gungsleitung von einem nicht dargestellten Drucktank her und durchquert dabei einen Filter 14. Man sieht, dass das Ge häuse 10 und die Ausbeulung 2 eine ölkammer 13 abgrenzen. Ein Radialkanal stellt eine Verbindung her zwischen der Bohrung der Muffe 5 und der Bohrung des Zapfens 7. Wie jedoch die Figuren 3 und 4 gut zeigen, ist dieser Kanal nicht geradlinig. Er besteht aus einem ersten radialen Abschnitt 15 und einem anschliessenden zweiten schrägen Abschnitt 16,

309820/0694

wobei die genannten Abschnitte auf zwei Drehradien r und R münden. Mit anderen Worten und allgemeiner gesagt, werden die Kanäle, die das öl zum Motor führen, und zwar hauptsächlich an den Kolbenstangenkopf, nach der Erfindung so ange ordnet, dass sich ihre aufeinanderfolgenden Abschnitte immer in entweder sich steigender oder konstanter Entfernung von der Rotationsachse befinden, niemals jedoch in abnehmender Distanz, so dass das öl nicht gegen ein Zentrifugalfeld vorankommen muss, was zu einer Unterbrechung der ölsäule führen könnte.

Der Abschnitt 15 mündet in eine Kammer 17» deren Boden den Sitz 18 für eine Kugel 19 bildet, die zum Mittelpunkt hin durch eine Rückholfeder 20 geschoben wird. Der Abschnitt geht von der Kammer 17 aus und mündet in die Bohrung des Zapfens 7·

Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung wird später erläutert.

Die zweite Ausführungsform (Fig. 5) zeigt die Anwendung auf einen Motor mit zwei Halbkurbelwellen 21, 22. In diesem Fall wird der Drehteil der Schmiereinrichtung von der Achse des Halbkurbelwellenteils 21 selbst gebildet, die mit 22 be zeichnet ist und in einer Muffe 23 umläuft, welche feststeht und ein Innengewinde hat, wobei eine elastische Zen trierung durch einen Kautschukring 24 beispielsweise in U-Form ermöglicht wird. Unterhalb dieser Vorrichtung, die nach der Erfindung eineßlförderpumpe für die Leitung 25 bildet, weist die Halbkurbelwelle 21 eine Längsbohrung 26 auf, der eine weitere Radialbohrung 27 folgt, wobei letztere wie beim ersten Beispiel der Fig. 2 zu einer Kammer 28 führt, die die Stoppkugel 29 enthält, welche von einer RUckhol feder 30 belastet wird. Die Kammer 28 kommuniziert mit einer Bohrung 31 im Griff 32, der von der nicht dargestellten Kurbelwelle mitgenommen wird, wodurch die Schmierung erfolgt.

309820/0694

- 7 -Die Arbeitsweise dieser Einrichtung wird-später erläutert.

Bei der dritten Ausführungsform nach Fig. 6 wird die Er findung wiederum bei einem Motor mit zwei Halbkurbelwellen'21, 22 eingesetzt. In diesem Fall ist jedoch die Schmierpumpe entsprechend der Erfindung nicht koaxial zur Kurbelwelle ange ordnet, wie bei den beiden ersten Ausführungsbeispielen. Diese Pumpe bildet wie immer eine autonome Gruppe, die durch ein Vorgelege gesteuert wird, dessen Antriebsritzel von der Welle 52 des entsprechenden Kurbelwellenteils 21 getragen wird und mit einem Zahnrad 55 in Eingriff steht, mit dem eine Platte fest verbunden ist, in der die Kammer 55 angeordnet ist, welche die^Cugel 56 und die Rückholfeder 57 enthält. Unter dem Sitz der Kugel 56 mündet ein Kanal 58 in radialer Richtung, welche ausgeht von der Bohrung 59 der Platte 54, in der die Gewindeachse 40 eingeschoben wird, welche mit ihrem Ende am Boden einer Kammer 41 fixiert ist, die über den Anschluss 42 mit Schmieröl versorgt wird. Bei dieser Variante wird.das öl direkt in das Motorgehäuse injiziert, und zwar durch eine mit T bezeichnete Justierung.

Bei der vierten Ausführungsform (Fig. 7 und 8), die der Fig. 5 ähnelt, nimmt die Halbkurbelwelle 21 die/}ewinde achse 45 für die Ölversorgung mittels eines Vorgelegesdm rechten Winkel mit. Das Vorgelege hat eine Schnecke 44, welche in die Kurbelwelle eingeschnitten oder auf diese aufgeschoben und mit einem Schraubenritzel 45 verbunden ist, welches mit der Achse 45 fest verbunden ist, die sich in der Bohrung einer festen Muffe 46 dreht.

Das öl, das über die Leitung 47 ankommt, wird in eine äussere Kammer 48 ausserhalb des Lagers 49 der Halbkurbelwelle 21 und ausserhalb deren Dichtung 50 geleitet. Die Halbkurbelwelle 21 hat noch eine Längsbohrung 5I, die mit dieser Kammer 48 in Verbindung steht und in eine Radial -

309 820/0694

bohrung 52 mündet, die hier anschliesst und die in der Kammer 53 mit der Kugel 5^ und ihrer Rückholfeder 55 mündet, wobei diese Kammer wiederum mit einer Bohrung 56 in Verbindung steht, die in der Muffe 57 vorgesehen ist, die durch den Kolbenstangenkopf angetrieben wird.

Die Arbeitswelse der Vorrichtung wird nachstehend in Verbindung mit den anderen Ausführungsformen, die alle im wesentlichen auf dem gleichen Prinzip beruhen, erläutert.

Im Falle der Rotation des Gewindeelementes (Fig. 7 und 8) steht das glatte Organ fest und die Rotation des Gewindes gibt der ölsäule eine axiale Komponente, welche die Förderung sicherstellt.

Im Falle der Rotation des nicht mit Gewinde ausgestatteten Elements gegenüber dem mit Gewinde versehenen festen EIe ment (Fig. 2 und 6) muss man das Viskositätsphänomen heranziehen, um das AbfHessen des Öls zu erklären. Die Rota tion des nicht mit Gewinde versehenen Teils, der entweder aussen liegt, wie in den Fig. 2 und 6 gezeigt, oder aber innen, wie in Fig. 5 gezeigt, nimmt das öl in einer Gesamtrotation um die gemeinsame Achse der beiden Elemente herum mit. Das Vorhandensein des Gewindes auf dem festen Element verleiht dem öl in der Rotation eine axiale Komponente, welche die Förderung sicherstellt.

In beiden Fällen wird die ölabgabemenge im wesentlichen proportional zur Drehzahl sein.

Bei allen erfindungsgemässen Vorrichtungen ist es notwendig, dass das radiale Spiel zwischen dem glatten Element und dem Gewindeelement in der Grössenordnung von 1/100 mm liegt, wobei dieser Wert geringer ist als zwei Mal die Stärke

3098 2 0/0694

der Grenzschicht öl - Metall. Dank der erfindungsgemäss geschaffenen ölpumpe wird zwischen Extremtemperaturen normaler Art eine effektive Öldruckförderung von 0,5 bis

2
1 kg/cm möglich, d.h., also mehr als an Druck in der Vorkompressionskammer des Motors zum Zeitpunkt vorhanden ist, wenn dieser Druck am höchsten ist, was jedes Zurückdrängen des Öls verhindert.,Die ölabgabemenge ist natür lieh gegeben durch eine gewisse relative Rotationsgeschwindigkeit zwischen zwei Elementen, von denen das eine fest und das andere umlaufend ist, dementsprechend Funktion des Ge Windevorschubs, der Gewindetiefe und des Durchmessers der Gewindebohrung.

Aber wenn die Achse der Kurbelwelle direkt eines der Elemente der Pumpeinrichtung nach der Erfindung bildet, kann die ölmenge zu gross sein, da der Durchmesser hier im allge meinen gross ist.

Deshalb ist erfindungsgemäss vorgesehen, statt ein glattes und ein mit Gewinde ausgestattetes Element gegenläufig umlaufen zu lassen, zwei mit Gewinde ausgestattete Elemente in einer relativen Bewegung umlaufen zu lassen, welche verschiedene Vorschübe haben, so dass ein differenzieren der Effekt erzielt wird.

Wenn man die Fördermenge verringern will, müssen die beiden Gewinde in der gleichen Richtung verlaufen und das Gewinde mit dem grösseren Vorschub wird die Fördermenge bestimmen. Wenn man auf der anderen Seite zu kleine Durchmesser hat, wird man zwei entgegengesetzte Gewinde kombinieren, um eine Steigerung der Fördermengen durch,Addition der beiden Gewinde zu erzielen.

309820/0694

Claims (15)

1. - ίο -

   Patentansprüche

   [ l.)y Einrichtung zur Frischölschmierung von Brennkraft Mascnlfien, insbesondere von Zweitaktmotoren, gekennzeichnet durch eine die proportional zur Umdrehungszahl erfolgende ölförderung sicherstellende Vorrichtung sowie eine weitere selbsttätig arbeitende Vorrichtung, die sicherstellt, dass die ölabgabe bei null Umdrehungen pro Minute ebenfalls auf Null abfällt.
2. 2.) Schmiereinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

   - ein Druckölbehälter,

   - eine Pumpe, bestehend aus einer Welle im Inneren einer Bohrung mit geringem Spiel, wobei mindestens eines dieser beiden Elemente ein Gewinde aufweist und das andere entweder ein Gewinde aufweist oder glatt ist, wobei die benannten Elemente zueinander relativ rotieren, und

   - ein Unterbrecher für den ölfluss bei Stillstand, im wesentlichen gebildet durch ein Zentrifugalrückschlagventil unterhalb der Pumpe, das gegen eine elastische Rückhol einrichtung wirkt und dementsprechend bei Stillstand eine Unterbrechung bewirkt.
3. 3.) Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe das öl in einen Kanal schiebt, dessen aufeinanderfolgende Querschnitte auf steigenden bzw. konstanten Drehradien liegen.

   309820/0694
4. 4.) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewindeelement umläuft und das konzentrisch zu ersterem angeordnete glatte Element ortsfest ist.
5. 5.) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewindeelement ortsfest ist und das konzentrische glatte Element umläuft.
6. 6.) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden konzentrischen Innenräder, die in relativer, Rotation zueinander laufen, beide mit Gewinde ausgestattet sind, wobei die beiden Gewinde die gleiche Richtung aber verschiedene Steigung haben.
7. 7·) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden konzentrischen Innenräder,die in relativer Rotation zueinander laufen, beide mit Gewinden ausgestattet sind, wobei die beiden Gewinde entgegengesetzt verlaufen.
8. 8.) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das radiale Spiel in dem Gewindeelement und in dem glatten Element in derGrössenordnung von 1/100 mm liegt.
9. 9.) Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 für Motoren mit überhängender Kurbelwelle, dadurch gekennzeichnet, dass die Muffe (8) der Kurbelwelle in Rotation eine'· Platte (4) mit nimmt, die auf der Achse der Kurbelwelle zentriert ist und eine Muffe (5) aufweist, die axial gerichtet ist und das drehende Organ bildet, das in ein€$ammer (IJ) mündet, in die das öl unter Schwerkraft-Wirkung gelangt, und in deren Bohrung in glatter Ausführung eine Gewindeachse (6) liegt, die das ortsfeste Organ bildet, wobei ein Kanal ausgehend von dieser Bohrung in der Hohlmuffe (8) zwecks Sicherstellung der Schmierung mündet.

   309820/06 9 U
10. 10.) Vorrichtung nach Anspruch 9j dadurch gekenn zeichnet, dass der Kanal von zwei aufeinanderfolgenden Abschnitten (15>l6) gebildet wird, zwischen denen ein Zentrifugalrückschlagventil mit geeichter Feder liegt, das sich nach aussen öffnet, wobei die Ausgangsöffnungen dieser bcider. Abschnitte auf steigenden Drehradien (r,R) in der Abfluss Richtung des Öls liegen.
11. 11.) Vorrichtung nach Anspruch 9 und 10, dadurch ge kennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (16) des Kanals in einen Rohrzapfen (7) in der Muffe (8) der Kurbelwelle mündet, um das öl dorthin zu führen und gleichzeitig die Rotations mitnähme der Platte (4) sicherzustellen.
12. 12.) Vorrichtung nach Anspruch 2 für Motoren mit zweiteiliger Kurbelwelle, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehelement durch die glatte Welle (22) einer Halbkurbelwelle (21) gebildet wird, wobei das ortsfeste Element aus einer Muffe mit Innengewinde im Motorgehäuse besteht.
13. 13.) Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, dass die Muffe (23) elastisch im Motorgehäuse über einen elastischen Ring (24) angeordnet ist.
14. 14.) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, dass die Pumpe eine autonomeGruppe (34) bildet, die im Motorgehäuse um eine andere Achse als die Achse (32) der Kurbelwelle umläuft und von dieser mitgenommen wird, und zwar über ein Vorgelegegetriebe (31,33) wobei das öl direkt in das Motorgehäuse eingespritzt wird.
15. 15.) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, dass das Gewindeelement (^3) im glatten Element (¹IG), das ortsfest ist, liegt und durch die Kurbelwellen in Rota tion angetrieben wird, und zwar über ein rechtwinkliges Vorgelege.

    309820/069^

    Leerseite