DE2500942C2

DE2500942C2 - Einrichtung zur Frischölschmierung von Zweitakt-Verbrennungs-motoren

Info

Publication number: DE2500942C2
Application number: DE2500942A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Ateliers de la Motobecane SA
Current assignee: MBK Industrie SA
Priority date: 1974-03-11
Filing date: 1975-01-11
Publication date: 1984-02-16
Also published as: DE2500942A1; NL7500809A; NL160054B; FR2264179A2; NL160054C; GB1465216A; US3949725A; ES433889A1; IT1027364B; FR2264179B2

Description

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de Abschnitte des zweiten Bereiches auf größer werdenden Radien bezüglich der Drehachse des 3auteils liegen.

Auf diese Weise durchläuft die Zentrifugalbeschleunigung, der die Ölteilchen nach ihrem Austritt aus dem Ventil unterworfen sind, einen MinimahverL Infolgedessen findet beiderseits des Ventils eine Ansammlung von Öl aufgrund einer Kraftwirkung statt die derjenigen vergleichbar ist, die zu einer Ansammlung von Wasser in einem Siphon bei einem Sanitärbauteil oder i< > dergleichen iührt, denn die Zentrifugalkraft übt in der erfindungsgemäßen Einrichtung eine ähnliche Wirkung aus wie die Schwerkraft in dem Siphon. Diese Ansammlung von unter hohem Druck stehenden Öl sperrt die Förderpumpe gegenüber dem Druck der in ι ^Γ> dem Kurbelgehäuse befindlichen Gase ab.

Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung einer in den Zeichnungen rein schematisch und beispielsweise wiedergegebenen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes weiter erläutert. 2"

Fig.) ist ein Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Einrichtung,

F i g. 2 ist eine Ansicht (teilweise im Schnitt) der zu der Einrichtung nach F i g. 1 gehörigen Scheibe,

Fig. 3 ist eine Seitenansicht der in Fig. 2 gezeigten ?"> Scheibe, wobei ein Teilschnitt nach der Linie I1I-III in Fig. 2 dargestellt ist, die

Fig.4 und 5 erläutern als Schemazeichnungen die Arbeitsweise der Einrichtung.

In Fig. 1 ist das Kurbelgehäuse 1 eines Zweitakt-Ver- m brennungsmotors dargestellt, in dem eine Halbkurbclwelle umläuft.

Unter Halbkurbelwelle ist eine Bauteilgruppe zu verstehen, die sich zusammensetzt aus einer Welle 141, einem sich senkrecht zu dieser Welle erstreckendem i~> 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 gegenüberligenden Ausgleichsmasse 142. Der Kurbelzapfen 8 setzt über einen Hohlzapfen 7 w ein drehbares Bauteil in Bewegung, das im vorliegenden Falle als Scheibe 4 ausgebildet ist, deren Achse mit der Kurbelwellenachse zusammenfällt.

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 Vioo 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, 5^r> tiie 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 w 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 ^b5 die Anordnung arbeitet daher als Förderpumpe, deren Leistung proportional zur Motordrehzahl ist.

Diese PumDe kann aber auch mit feststehendem glatten Teil und rotierendem Gewindeteil ausgeführt werden, oder die Koaxialteile der Pumne können auch beide ein Gewinde tragen, wobei die G ewinde entweder gleichsinnig laufen und unterschiedliche Steigung haben oder gegensinnig laufen. Außerdem kann die Scheibe 4 auch um eine gegenüber der lCurbelwellenachse versetzte Achse rotieren und von dieser über einen Zahnradsatz angetrieben werden.

Die Innenbohrungen der Muffe 5 und ües Zapfens 7 sind durch in der Scheibe 4 vorgesehene Kanäle miteinander verbunden (Fi g. 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 abgegeben.

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 HO angeordneten Ventilsitz 114. In dem Ventilkörper 113 ist eine Ausnehmung für eine Kugel 115 und für eine 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 Förderkanal 112 verbindet.

Der Förderkanal 112 besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Bereichen, wobei die in Fließrichtung aufeinanderfolgenden Abschnitte des Bereiches 118 auf kleiner werdenden Radien r liegen, die sich bis auf den Kleinstwert R verringern. Der zweite Bereich 119 setzt den ersten Bereich 118 fort. Seine in Fließrichtung aufeinanderfolgenden Abschnitte liegen auf Radien, die allmählich größer werden. Der Bereich 119 mündet in die Bohrung des Hohlzapfens 7 und ist hinter der Einmündungsstelle 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 Scheibe 4 beispielsweise mit der Motordrehzahl umläuft, drückt die Kugel 115 unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft die Feder 116 zurück, so daß der Ventilsitz 114 freigegeben und dadurch eine Verbindung zwischen den Kanälen 110 und 112 hergestellt wird.

Die durch die Förderpumpe abgegebene Öltröpfchen werden von der Zentrifugalkraft in den Verbir.dungskanal 110 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 (F i g. 4) sammelt sich das vom Eingang 130 des Siphons kommende Wasser unter dem Einfluß der in Richtung

des Pfeils f wirkenden Schwerkraft zwischen dem höchsten Niveau h und dem niedrigsten Niveau b des Siphons. Diese beiden Niveaus stellen die Gleichgewichtsniveaus 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 Siphonausgang 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 / wirksam wird, die gleiche Rolle wie die Schwerkraft bei dem 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 R₀ und dem kleinen 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 größer werdende Zentrifugalbeschleunigungen bis an die Bohrung des Zapfens 7. Es treten demnach in den Kanälen 110 und 112 keine zusammenhängenden ölsäulen außerhalb der in F i g. 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 von der Wichte 0,9 zwischen den Kreisen mit den Durchmessern 0,5 bzw. 2,5 cm bei einer Drehzahl von 3000 U/min einem Überdruck in der Größenordnung von 0,30 bar 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. 1) 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

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Patentanspruch:

Einrichtung zur Frischolschmierung von Zweitakt-Verbrennungsmotoren mit vom Kraftstoff getrennter Schmierölzufuhr zu den Schmierstellen, bestehend aus einer vom Motor angetriebenen ölfördervorrichtung, der das Öl aus einem Ölvorratsbehälter zugeführt wird, wobei die Ölfördervorrichtung eine in einer Bohrung mit geringem Spiel angeordnete Welle aufweist, wobei Bohrung und/ m oder Welle ein Gewinde besitzen und wobei mit einer Antriebseinrichtung entweder die Bohrung in eine Drehbewegung relativ zur feststehenden Welle oder die Welle in eine Drehbewegung relativ zur feststehenden Bohrung mit einer Drehzahl versetzt wird, die der Motordrehzahl proportional ist, weiterhin mit einem gegen die kraft einer Feder von einer bestimmten Drehzahl des Motors an öffnenden Zentrifugalventil, das in einem um eine Achse drehbar angeordneten Bauteil angeordnet ist, das :■(> fest mit dem angetriebenen Teil der Ölfördereinrichtung verbunden ist, sowie mit einem Verbindungskanal zwischen dem Ausgang der Ölfördereinrichtung und dem Ventileingang und weiter mit einem Förderkanal, der den Ventilausgang mit der Stelle Jj verbindet, an der das öl an den Motor z. B. das Kurbelgehäuse abgegeben wird, wobei der Förderkanal ebenfalls in dem in Drehung versetzbaren Bauteil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderkanal (112) zwei jo aufeinanderfolgende Bereiche (118, 119) aufweist, wobei in Fließrichtung aufeinanderfolgende Abschnitte des ersten Bereiches (118) auf kleiner werdenden Radien und in Fiießrichtung aufeinanderfolgende Abschnitte des zweiten Bereiches (119) S5 auf größer werdenden Radien bezüglich der Drehachse des Bauteils liegen.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Frischolschmierung - von Zweitakt-Verbrennungsmotoren mit vom Kraftstoff getrennter Schmierölzufuhr zu den Schmierstellen, bestehend aus einer vom Motor angetriebenen ölfördervorrichtung, der das öl aus einem ölvorratsbehälter zugeführt wird, wobei die ölfördervorrichtung eine in einer Bohrung mit geringem Spiel angeordnete Welle aufweist, wobei Bohrung und/oder Welle ein Gewinde besitzen und wobei mit einer Antriebseinrichtung entweder die Bohrung in eine Drehbewegung relativ zur feststehenden Welle oder die Welle in eine Drehbewegung relativ zur feststehenden Bohrung mit einer Drehzahl versetzt wird, die der Motordrehzahl proportional ist, weiterhin mit einem gegen die Kraft einer Feder von einer bestimmten Drehzahl des Motors an öffnenden Zentrifugalventil, das in einem um eine Achse drehbar angeordneten Bauteil angeordnet ist, das fest mit dem angetriebenen Teil der ölfördereinrichtung verbunden ist, sowie mit ^b0 einem Verbindungskanal zwischen dem Ausgang der ölfördereinrichtung und dem Ventileingang und weiter mit einem Förderkanal, der den Ventilausgang mit der Stelle verbindet, an der das öl an den Motor z. B. das Kurbelgehäuse abgegeben wird, wobei der Förderkanal ^b5 ebenfalls in dem in Drehung versetzbaren Bauteil angeordnet ist.

In der deutschen Offenlegungsschrift 22 54 178 der Anmelderin 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 Offenlegungsschrift beschriebenen speziellen Ausführungsform 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 Bewegungsbahn niemals in einen Bereich geringer werdender Zentrifugalkraft geraten.

Bei einem Mofa-Motor kleinen Hubraums, etwa von 50 cm³ beträgt der öldurchsatz ungefähr zwischen 7 und 15mm³/sec. Bei einem Förderkanal von 3 mm² Qerschnitt 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 U/min 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, daß der Druck der in dem Motorgehäuse, in das das öl abgegeben wird, befindlichen Gase sich sogar bis zum Pumpenausgang hin auswirken kann.

Diese Anordnung arbeitet zufriedenstellend, solange der Motor sich in brauchbarem Zustand befindet. Die Gase in dem Kurbelgehäuse unterliegen während eines Arbeitszyklus wechselnden Drücken und erreichen dabei beispielsweise etwa 0,50 bar Oberdruck und 0,35 bis 0,40 bar Unterdruck. Im 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 bar kaum jemals überschreitet, kann er die ölabgabe aus der Pumpe unterbrechen und dadurch die Schmiervorrichtung trockensetzen.

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

Gemäß der Erfindung weist der Förderkanal der eingangs beschriebenen Einrichtung zwei aufeinanderfolgende Bereiche auf, wobei in Fließrichtung aufeinanderfolgende Abschnitte des ersten Bereiches auf kleiner werdenden Radien in Fließrichtung aufeinanderfolgen-