DE2500942A1

DE2500942A1 - Frischoel-schmiervorrichtung fuer verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE2500942A1
Application number: DE19752500942
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Ateliers de la Motobecane SA
Current assignee: MBK Industrie SA
Priority date: 1974-03-11
Filing date: 1975-01-11
Publication date: 1975-09-25
Also published as: DE2500942C2; NL7500809A; NL160054B; FR2264179A2; NL160054C; GB1465216A; US3949725A; ES433889A1; IT1027364B; FR2264179B2

Description

PATEN TANWALTE / Ö U U U 4 4

DIFL.-ING. C. STOEPEL · DIPL.-ING. W. αΟΓ,ΓννϊΤΖΕΗ · OL9T,.'INQ. F.W. MOLL

674 LANDAU/PFALZ · AM SOaUT3BNHOF TKI,. 06841/3000,6085 · TELEX 493833

10, Januar 1975

ATELIERS DE IA MOTOBECANE, Pantin, Frankreich

"Frischöl-Schmiervorrichtung für Verbrennungsmotoren"

Die Erfindung betrifft eine Frischöl-Schmiervorrichtung für Verbrennungsmotoren, insbesondere für Zweitaktmotoren, mit Ölfalltank und einer Pumpe, die eine in einer Bohrung mit geringem Spiel angeordnete Welle aufweist, wobei Bohrung und/oder Welle ein Gewinde besitzen und mit einer Einrichtung, die Bohrung und Welle in eine Drehbewegung relativ zueinander versetzen.

In der für die Anmelderin eingereichten deutschen Patentanmeldung P 22 54 178.2. ist eine derartige Einrichtung beschrieben, die ausserdem eine Anordnung zur Unterbrechung der Ölzufuhr bei Stillstand des Motors besitzt. Diese Einrichtung besteht im wesentlichen aus einem unterhalb der Pumpe angeordneten Zentrifugalventil, das gegen ein federndes Rückstellelement arbeitet und bei Motorstillstand von diesem Element verschlossen wird.

Gemäss einer in der genannten Patentanmeldung beschriebenen

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speziellen AusfUhrungsform ist das Zentrifugalventil auf einem um eine Achse rotierenden Bauteil angebracht, und in dieses Bauteil ist eine Ölförderleitung eingelassen. Die aufeinanderfolgenden Abschnitte dieser Leitung sind auf Drehradien angeordnet, die, in Ölförderrichtung gesehen, konstant sind oder allmählich anwachsen, jedoch nicht abnehmen.

Wenn das Bauteil rotiert, öffnet sich das Ventil einerseits unter der Wirkung der Zentrifugalkraft und ausserdem lässt die Zentrifugalkraft Öltröpfchen längs der Förderleitung fliessen, wobei die Öltröpfchen auf ihrer Bewegüngsbahn niemals in einen Bereich geringer werdender Zentrifugalkraft geraten.

Bei einem Mofa-Motor kleinen Hubraums, etwa von 50 cm , beträgt der Öldurchsatz ungefähr zwischen 7 und 15 mm /see» Bei einem Förderkanal von 3 mm Querschnitt entspricht dieser Durchsatz einer mittleren Fliessgeschwindigkeit des Öls von ungefähr 2 bis 5 mm/sec., wenn die Wirkung der Zentrifugalkraft vernachlässigt wird.

Tatsächlich erreicht diese Zentrifugalkraft aber erhebliche Werte.Bei einer Drehzahl des Bauteils von 3000 Upm beträgt die Zentrifugalbeschleunigung bei einem Mittenabstand von 2,5 cm grössenordnungsmässig 250 g (wobei unter g die Schwerebeschleunigung zu verstehen ist).

Unter diesen Umständen werden die von der "Viskositäts"-Förderpumpe abgegebenen kleinen Ölmengen durch die Zentrifugalkraft sehr stark beschleunigt, und es bildet sich in den Förderkanälen keine zusammenhängende Ölsäule. Daraus folgt_r dass der Druck der in dem Motorgehäuse, in das das Öl abgegeben wird, befindlichen Gase sich sogar bis zum Pumpenausgang hin auswirken kann.

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Diese Anordnung arbeitet zufriedenstellend, solange der Motor sich in brauchbarem Zustande befindet. Die Gase in dem Kurbelgehäuse unterliegen während eines Arbeitszyklus 'wechseln— den Drucken und erreichen dabei beispielsweise etwa 0,50 kg/cm Überdruck und 0,35 bis 0,40 kg/cm Unterdruck. Ik Mittel haben demnach die Gase im Kurbelgehäuse gegenüber der Aussenluft einen gewissen Überdruck.

Motoren und insbesondere Mofa-Motoren werden aber oftmals schlecht gewartet, und Auslasskanal und Schalldämpfer sind dann verrusst. Der Druckabfall am Auspuff wächst daher und führt zu einer Erhöhung des Gasdrucks im Kurbelkasten. Dieser höhere Druck reicht nicht aus, um der Zentrifugalkraft im Förderkanal das Gleichgewicht zu halten, aber wenn er sich bis zur Förderpumpe fortpflanzt, deren Austrittsdruck 0,2 bis 0,3 kg/cm kaum jemals überschreitet, kann er die Ölabgabe aus der Pumpe unterbrechen und dadurch die Schmier-, vorrichtung trockensetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen.

Gemäss der Erfindung weist der Förderkanal einen dem Ventil benachbarten ersten Abschnitt auf, dessen in Fliessrichtung des Öls vom Ventil aus gesehen hintereinanderliegende Abschnitte auf kleiner werdenden Radien liegen, wobei auf diesen ersten Abschnitt ein zweiter Abschnitt folgt, dessen hintereinanderliegende Abschnitte auf grosser werdenden Radien liegen.

Auf diese Weise durchläuft die Zentrifugalbeschleunigung, der die Ölteilchen bei ihrem Austritt aus dem Ventil unterworfen sind, einen Minimalwert. Infolgedessen findet beider-

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seits des Ventils eine Ansammlung von Öl wegen einer Kraftwirkung statt, die derjenigen vergleichbar ist;, die zu einer .Ansammlung.,von Wasser in einem Siphon bei einem Sanitärbauteil od. dgl. Veranlassung gibt, denn die Zentrifugalkraft übt in der erfindungsgemassen Vorrichtung die gleiche Wirkung aus wie die Schwerkraft in dem Siphon. Diese Ansaramv lung von unter hohem Druck stehenden Öl sperrt die Förderpumpe gegenüber dem Druck der in dem Kurbelgehäuse befindlichen Gase ab. ,

Weitere Merkmale der Erfindung und Einzelheiten der durch dieselbe erzielten Vorteile ergeben sich aus der nachstehen-r den Beschreibung einer in den beigefügten Zeichnungen rein schematisch und beispielsweise wiedergegebenen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes.

Fig. 1 ist ein Längsschnit durch die erfindungs— gemässe Vorrichtung,

Fig. 2 ist eine Ansicht (teilweise im Schnitt) der zu der Vorrichtung nach Fig. 1 gehörigen Scheibe,

Fig. 3 ist eine Seitenansicht der in Fig. 2 gezeigten Scheibe, wobei ein Teilschnitt nach der Linie III-III in Fig. 2 dargestellt ist, die

Fig. 4 und 5 erläutern als Sehemazeichnungen die Arbeitsweise der Vorrichtung.

In Fig. 1 ist das Kurbelgehäuse 1 eines Zweitakt-Verbrennungsmotors dargestellt, in dem eine Halbkurbelwelle umläuft.

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Unter Halbkurbe!welle ist eine Bauteilgruppe zu verstehen, die sich zusammensetzt aus einer Welle 141, einem sich senkrecht zu dieser Welle erstreckendem Kurbelarm 140, der einen Kurbelzapfen 8 trägt, an dem der Fuß einer mit einem nicht gezeichneten Motorkolben verbundenen Pleuelstange 9 angreift und einer dem Kurbelarm 140 gegenüberliegenden Ausgleichsmasse 142. Der Kurbelzapfen 8 setzt über einen Hohlzapfen ein drehbares Bauteil in Bewegung, das im vorliegenden Falle als Scheibe 4 ausgebildet ist, deren Achse mit der Kurbelwellenaehse zusammenfällt-r

Die Scheibe 4 besitzt eine Nabe, die von einer Muffe 5 gebildet wird, die in einer in einem Gehäuseansatz 2 des Kurbelgehäuses gehalterten Lagerbüchse 3 umläuft. Ein koaxial zur Muffe 5 angeordneter Gewindebolzen 6 steckt in der Muffe mit einem geringen Spiel in der Grössenordnung von l/lOO mm und ist an dem Gehäuseansatz 2 zum Beispiel mittels eines Steges 6' festgelegt.

An dem Kurbelgehäuse 1 ist ein mit einem Deckel 11 abgeschlossener Kasten 10 ausgebildet, der ein Anschlußstück 12 für eine Ölzuleitung enthält und mit einem nicht gezeichneten Ölbehälter in Verbindung steht. In dem Kasten 10 ist eine Ölkammer 13 abgeteilt, die über ein Filter 14 mit dem einen Ende der Muffe 5 in Verbindung steht, das andere Muffenende ist von einem Stopfen verschlossen.

Wenn die Scheibe 4 und ihre Nabe 5 von der Kurbelwelle 141 in Drehung versetzt werden, wird das Öl, das sich zwischen dem Gewindebolzen 6 und der Innenwand der Muffe 5 befindet, wegen seiner Viskosität in Drehrichtung der Muffe mitgeführt. Die Gewindegänge des Gewindebolzens 6 verleihen somit dem Öl eine axiale Geschwindigkeitskomponente, und. die Anordnung

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arbeitet daher als Förderpumpe, deren Leistung proportional zur Motordrehzahl ist.

Wie in*dem französischen Patent 2 166 448 beschrieben ist, kann diese Pumpe aiuch mit feststehendem glatten Teil und rotierendem Gewindeteil ausgeführt werden, oder die Koaxialteile der Pumpe können auch beide ein Gewinde tragen, wobei die Gewinde entweder gleichsinnig laufen und unterschiedliche Steigung haben oder gegensinnig laufen. Ausserdem kann die Scheibe 4 auch um eine gegenüber der Kürbelwellenachse versetzte Achse rotieren und von dieser über einen Zahnradsatz angetrieben werden.

Die Innenbohrungen der Muffe 5 und des Zapfens 7 sind durch in der Scheibe 4 vorgesehene Kanäle miteinander verbunden (Fig. 2 und 3). Ein im wesentlichen radial verlaufender Verbindungskanal 110 verbindet die Bohrung der Muffe 5 mit dem Eingang eines Zentrifugalventils 111, dessen Ausgang mit der Bohrung des Zapfens 7 durch einen Förderkanal 112 verbunden ist. Am Ausgang der Bohrung des Zapfens 7 wird das Öl in das Kurbelgehäuse ibgegeben.

Das Zentrifugalventil 111 ist in der Nähe des Randes der Scheibe 4 angeordnet, wo die Zentrifugalkraft ihren grössten Wert hat, und umfasst einen Ventilkörper 113 und einen am Ausgang des Verbindungskanals 110 angeordneten Ventilsitz 114. In dem Ventilkörper 113 ist eine Ausnehmung für eine Kugel 115 und für eine geeichte Feder 116 vorgesehen, die die Kugel auf den Ventilsitz 114 drückt. In dem Ventilkörper 113 ist ausserdem ein Durchlass 117 vorgesehen, der die die Kugel enthaltende Ausnehmung mit dem.Forderkanal 112 verbindet.

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Dor Förderkanal 112 besteht aus zwei Abschnitten. Ein unmittelbar neben dem Ventil 111 befindlicher erster Abschnitt 118 verläuft so, dass seine in Fließrichtung des Öls von dem Ventil aus hintereinaiiderliegenden Abschnitte auf zunehmend kleiner werdenden Radien r liegen, die sich bis auf den Kleinstwert R verringern. Der zweite Abschnitt setzt den ersten Abschnitt 118 fort, und seine aufeinanderfolgenden Abschnitte liegen auf Radien, die in Ölförderrichtung allmählich grosser werden. Der Abschnitt 119 mündet in die Bohrung des Hohlzapfens 7 und ist hinter der Einmlindungs stelle durch einen Stopfen 120 verschlossen.

In Fig. 3 ist zu erkennen, dass die Scheibe 4 in dem den Förderkanal 112 und den Zapfen 7 enthaltenden Bereich dünner ist als in dem gegenüberliegenden Bereich. In diesem letztgenannten Bereich sind Bohrungen 121 vorgesehen, die zur dynamischen Auswuchtung der Scheibe erforderlich sind.

Im Betrieb hat sich gezeigt, dass bei der vorbeschriebenen Vorrichtung keine Unterbrechung der Pumpenförderung eintritt, wenn der Druck der in dem Kurbelgehäuse befindlichen Gase zunimmt.

Für diese Erscheinung lässt sich die folgende Erklärung geben, die aber keine Einschränkung der Erfindung darstellen soll:

Wenn die Seheibe 4 beispielsweise mit der Motordrehzahl umläuft, drückt die Kugel 115 unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft die Feder 116 zurück, so dass der Ventilsitz freigegeben und dadurch eine Verbindung zwischen den Kanälen 110 und 112 hergestellt wird.

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Die durch die Förderpumpe abgegebenen ©'!tröpfchen werden von der Zentrifugalkraft in den Verbindungskanal llO eingesaugt und sammeln sich nach und nach in der Ausnehmung des Ventils 111 und den benachbarten Teilen der Kanäle 110 und 112, wie es in Fig* 5 angedeutet ist.

Man kann annehmen, dass diese Ölansammlung eine ähnliche Rolle spielt ,wie ein üblicher Siphon, der beispielsweise am Ausgang eines Waschtischs oder eines anderen Sanitärgeräts angebracht ist. Hier (Fig. 4) sammelt sich das vom Eingang 130 des Siphons kommende Wasser unter dem Einfluss den . in Richtung des Pfeils f wirkenden Schwerkraft zwischen dem höchsten Niveau h und dem niedrigsten Niveau b des Siphons. Diese beiden Niveaus stellen die Gleichgewicht snivea us der angesammelten Wassermasse dar, wenn kein weiteres Wasser mehr in den Eingang 130 fliesst, wobei vorausgesetzt wird, dass am Eingang und am Ausgang des Siphons der gleiche Gasdruck herrscht. ^;

Gibt man eine zusätzliche Wassermenge in den Eingang 130, so wird das Gleichgewicht gestört, und eine praktisch gleichgrosse Wassermenge fliesst durch den Ausgang des Siphons ab.

Wenn andererseits in Richtung des Pfeiles g am Siphönausgang ein den Druck am Siphoneingang übersteigender Druck wirkt, hebt sich der Wasserspiegel (131 in Fig. 4) in dem mit dem Eingang in Verbindung stehenden Zweige des Siphons, bis das Gewicht je Flächeneinheit dieser zusätzlichen Wassersäule dem Überdruck die Waage hält.

Bei der erfindungsgemässen Schmiervorrichtung ( Fig. 5) spielt die Zentrifugalkraft, die in Richtung des Pfeiles i wirksam wird, die gleiche Rolle wie die Schwerkraft bei dem

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Siphon nach Fig. 4, Oben war angegeben worden, dass die Zentrifugalbeschleunigung einen sehr viel höheren Wert erreicht als die Schwerebeschleunigung, die daher, zumindest im Bereich des Zentrifugalventils 111, vernachlässigbar ist, Das Öl sammelt sich daher zwischen den Kreisen mit dem größten Radius R und dem kleinsten Radius R, die den Ebenen b und h entsprechen, wenn die Drücke am Pumpeneingang und beim Austritt in das Kurbelgehäuse dieselben sind. Die von der Pumpe geförderten Öltröpfchen sammeln sich in dem Kanal 110 diesseits des Radius R und rufen die Abgabe einer entsprechenden Ölmenge durch den Kanal 112 hervor. Dieses Öl bewegt sich dann auf einer Bahn die auf Radien liegt, die über den Wert R hinaus anwachsen, und gerät infolgedessen unter dem Einfluss immer grosser werdende Zentrifugalbe sehleunigungen bis an die Bohrung des Zapfens 7. Es treten demnach in den Kanälen 110 und 112 keine zusammenhängenden Ölsäulen ausserhalb der in Fig. 5 schraffierten Zonen auf.

Wenn nun angenommen wird, dass der im Kurbelgehäuse herrschende Gasdruck, der in Richtung des Pfeiles j wirkt, zunimmt, so entsteht eine zusätzliche Ansammlung 132 von Öl diesseits des Kreises mit dem Radius R im Verbindungskanal 110. Diese zusätzliche Masse Öl übt einen Druck aus, der den Überdruck im Kurbelgehäuse ausgleicht, so dass der Druck am Ausgang der Förderpumpe praktisch unverändert bleibt und diese Pumpe weiterhin Öl zu fördern vermag.

Natürlich ist diese zusätzliche Masse sehr gering, denn der von ihr ausgehende Druck rührt nicht von ihrem Gewicht her sondern von der Zentrifugalkraft, die in diesem Bereich eine Beschleunigung ausübt, die die Schwerebeschleunigung erheblich Übertrifft. Auf diese Weise kann eine Säule Öl

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von der Wichte 0,9 zwischen den Kreisen mit den Durchmessern 0,5 bzw. 2,5 cm bei einer Drehzahl von 3000 Upm einem Überdruck in der Grössenordnung von 300 g/cm zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Ölsiphons in der Scheibe 4 das Gleichgewicht halten.

Das rotierende Bauteil, das das Zentrifugalventil und die Förderkanäle enthält, kann, statt in die von einer Halbkurbelwelle angetriebene Scheibe 4 ( Fig. l) eingelassen zu sein, auch einen Teil der Kurbelwelle selbst.bilden und beispielsweise von dem Kurbelarm einer zweiten Halbkurbelwelle gebildet werden, die der in Fig. 1 gezeigten entspricht und mit dieser durch den Kurbelzapfen 8 verbunden sein kann. Eine solche Anordnung ist in Fig. 5 der französischen Patentschrift 2 166 448 wiedergegeben*

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Claims

Patentansprüche :

1.) Frisehöl-Schmiervorriehtung für Verbrennungsmotoren, insbesondere für Zweitaktmotoren, mit Ölfalltank und einer Pumpe, die eine in einer Bohrung mit geringem Spiel angeordnete Welle aufweist, wobei Bohrung und/oder Welle ein Gewinde besitzen und mit einer Einrichtung, die Bohrung und Welle in eine Drehbewegung relativ zueinander mit einer Drehzahl versetzen, die der Motordrehzahl proportional ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zentrifugalventil mit einem um eine Achse drehbar angeordneten und mittels einer Antriebseinrichtung in Drehung versetzbaren Bauteil starr verbunden ist und ein Verbindungskanal zwischen dem Ausgang der Pumpe und dem Ventileingang und ein Förderkanal vorgesehen ist, der den Ventilausgang mit einem Punkt verbindet, an dem das Öl an den Motor abgegeben wird, wobei der Förderkanal in dem drehbaren Bauteil angeordnet ist und einen dem V_entil benachbarten Abschnitt aufweist, dessen aufeinanderfolgende Abschnitte von dem Ventil aus gesehen auf kleiner werdenden Radien liegen, sowie einen den ersten Abschnitt in Ölflußrichtung fortsetzenden zweiten Abschnitt, dessen in Fließrichtung aufeinanderfolgende Abschnitte auf grosser werdenden Radien liegen.

2.) Frischöl-Schmiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse des drehbaren Bauteils mit der Achse der Motorkurbelwelle zusammenfällt.

3.) Frischöl-Schmiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das drehbare Bauteil ein am Rande des Bauteils angeordnetes, mit Kugel und geeichter Feder versehenes Zentrifugalventil aufweist, dessen Eingang

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mit dem Ausgang der Ölpumpe durch einen Verbindungskana 1 verbunden ist, der in dem Bauteil im wesentlichen radial verläuft, während der Ventilausgang an den Förderkanal angeschlossen ist.

4.) Frischöl-Schmiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das drehhare Bauteil als von dem Kurbelzapfen einer Ilalbkurbelwelle in Drehung versetzbare Scheibe ausgebildet, ist.

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