DE4312497A1 - Brennkraftmotor mit obenliegender Nockenwelle und vertikaler Kurbelwelle - Google Patents
Brennkraftmotor mit obenliegender Nockenwelle und vertikaler KurbelwelleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Brennkraftmotor mit einer in
einer Normallage des Motors vertikalen Kurbelwelle,
wenigstens einer obenliegenden Nockenwelle und einer
Transmission zwischen Kurbelwelle und der wenigstens einen
Nockenwelle mit zur Kurbelwellenachse senkrechter Bewe
gungsebene innerhalb eines Transmissionsraumes.
Zur präzisen Steuerung der Ventilöffnungszeiten werden in
zunehmendem Maße selbst bei kleinen Antriebsmotoren, wie
z. B. für Rasenmäher, obenliegende Nockenwellen eingesetzt,
d. h. Nockenwellen, die im Zylinderkopf drehbar gelagert
sind zur unmittelbaren oder mittelbaren Betätigung der
hängend angeordneten Ein- und Auslaßventile. Eine Trans
mission zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle liefert die
erforderliche Antriebsenergie und sorgt gleichzeitig für
die erforderliche Synchronisierung der Nockenwellendrehung
mit der Kurbelwellendrehung. In manchen Anwendungsbe
reichen von Brennkraftmotoren hat die vom Motor anzutrei
bende Arbeitswelle generell eine vertikale Orientierung.
Ein Beispiel hierfür ist der Sichel-Rasenmäher. Die
vertikale Orientierung wird hierbei jedoch nicht stets
eingehalten, sondern es ergibt sich je nach Neigung des
Untergrund eine dementsprechende Neigung der Arbeitswelle.
Im Hinblick auf möglichst einfachen Aufbau und hohen
Wirkungsgrad durch Vermeidung von Reibungsverlusten ist
eine unmittelbare Kopplung der Kurbelwelle des Antriebs
motors mit der Arbeitswelle allenfalls unter Zwischen
schaltung eines einfachen Stirnradgetriebes von großem
Vorteil. Die Kurbelwelle nimmt dann ebenfalls eine verti
kale Orientierung ein bzw., je nach Neigung des Unter
grunds, auch eine mehr oder weniger gegen die Vertikale
geneigte Orientierung.
Die wenigstens eine "oben" liegende Nockenwelle erstreckt
sich bei einer derartigen Anordnung seitlich und
achsparallel in bezug auf die Nockenwellenachse. Um
zuverlässigen Lauf, insbesondere bei hohen Betriebstempe
raturen und hohen Drehzahlen, sicherzustellen, muß für
ständige Schmierung der Nockenwelle gesorgt werden.
Aus der DE 40 15 610 A1 ist ein Brennkraftmotor der
eingangs genannten Art bekannt, bei dem eine Ölpumpe im
Bereich der unteren Lagerstelle der Kurbelwelle für eine
Zwangsschmierung sowohl des besonders belasteten Kurbel
wellen-Pleuellagers, als auch der oberen Lagerstelle der
im Zylinderkopf gelagerten, also obenliegenden Nockenwelle
sorgt. Hierzu ist die Ölpumpe an einen Durchgangskanal der
Kurbelwelle angeschlossen, der sowohl ein Austrittsloch
zum Pleuellager hin aufweist, als auch im Bereich des
oberen Kurbelwellenendes in Kühlungskanäle einer an die
Kurbelwelle angeflanschten hohlen Schwungscheibe übergeht.
Die Kühlungskanäle wiederum münden in einen zur Zylinder
achse parallel verlaufenden Kühlkanal innerhalb der
hohlen, den Kolben umgebenden Zylinderwand. Dieser Kühl
kanal weist sowohl eine Austrittsstelle 38 (Fig. 4) auf,
die in den Kurbelwellenraum mündet, also auch eine Aus
trittsstelle 63 zum oberen Nockenwellenlager hin. Das aus
diesem Lager austretende Öl kann entlang der Nockenwelle
nach- unten fließen, um sowohl die Nockenflächen zu
schmieren, als auch die von einem Riementrieb gebildete
Transmission zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle. Auch
kann so das untere Nockenwellenlager ausreichend Schmieröl
erhalten. Das zurückfließende Schmieröl wird in einem
gesonderten, offenbar tieferliegenden Öl-Sammelbehälter 20
gesammelt und der Ölpumpe erneut zugeführt.
Die Zwangsschmierung dieses Brennkraftmotors bedingt einen
hohen konstruktiven Aufwand.
Aus der EP-0 487 960 A1 ist ein Motor mit obenliegender
Nockenwelle und vertikal orientierter Kurbelwelle bekannt,
bei dem die von einem Riemengetriebe gebildete
Transmission am oberen Ende von Kurbelwelle und Nocken
welle liegt. Es ist eine Zwangsschmierung für das obere
Kurbelwellenlager sowie das obere Nockenwellenlager
vorgesehen. Vom oberen Nockenwellenlager herabtropfendes
Öl schmiert sowohl die Nockenflächen als auch das untere
Nockenwellenlager, von wo es zu einem die Kurbelwelle
umgebenden, die Ölpumpe auf nehmenden Ölvorrats-Ringraum
zurückfließt. Die Transmission selbst kommt mit dem
Schmieröl nicht in Berührung. Aus der US-5 000 126
schließlich ist ein Brennkraftmotor für einen Rasenmäher
bekannt, bei dem keine obenliegende, sondern eine im
Kurbelwellenraum gelagerte Nockenwelle eingesetzt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenn
kraftmotor der eingangs genannten Art bereitzustellen,
welcher bei einfachem Aufbau für eine zuverlässige
Schmierung der Nockenwelle in den vorkommenden Betriebs
zuständen sorgt.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Transmissions
raum als Ölvorratsraum ausgebildet ist, derart, daß in der
Normallage sowie ggf. in Schräglagen des Motors der
jeweils am tiefsten gelegene Abschnitt der Transmission in
den Ölpegel eintaucht.
Die Transmission dient so als Fördereinrichtung für das
Schmieröl, welche das Schmieröl stets weg vom momentanen
Ölpegel fördert und somit für eine gleichmäßige Verteilung
des Öls sowohl im Bereich der Nockenwelle als auch im
Bereich der Kurbelwelle sorgt. Ist der Motor beispiels
weise momentan derart geneigt, daß der Kurbelwellenraum
tiefer liegt als der Nockenwellenraum, so taucht die
Transmission mit ihrem kurbelwellenseitigen Ende in den
Ölpegel ein mit der Folge, daß die Transmission Öl von
dort aus mitnimmt und in den Nockenwellenbereich fördert.
Umgekehrt wird bei tieferliegendem Nockenwellenraum von
der Transmission Öl in den Kurbelwellenraum gefördert.
Diese Öl-Verteilungsfunktion der Transmission ist bei
spielsweise auch dann wirksam, wenn der Brennkraftmotor
plötzlich angehalten oder plötzlich beschleunigt wird, so
daß aufgrund entsprechender Massenkräfte das Vorratsöl
sich am entsprechenden Ende des Ölvorratsraums momentan
staut. Ein Ölmangel am jeweils anderen Ende des Ölvor
ratsraums wird also durch die Transmission ausgeschlossen.
Als Transmission kommen übliche Getriebe, wie z. B. Stirn
radgetriebe, in Frage. Besonders bevorzugt aufgrund ein
fachen Aufbaus und hoher Ölförderleistung ist
erfindungsgemäß eine Transmission, die von einer endlosen
Kette gebildet ist, die über ein mit der Nockenwelle
verbundenes Zahnrad und ein mit der Kurbelwelle verbun
denes Zahnrad läuft. Bei dieser Kette kann es sich um eine
Rollenkette handeln oder auch um eine Zahnkette.
Genauso gut kann die Transmission auch von einem endlosen
Riemen, vorzugsweise Zahnriemen, gebildet sein, der über
eine mit der Nockenwelle verbundene Riemenscheibe und über
eine mit Kurbelwelle verbundene Riemenscheibe läuft. Der
Zahnriemen zeichnet sich durch geringes Gewicht und
geräuscharmen Lauf bei guter Laufpräzision aus. Sowohl
beim Einsatz der Kette als auch beim Einsatz des Riemens
fördert die erfindungsgemäße Ausbildung des Transmissi
onsraums als Ölvorratsraum geräuscharmen Lauf, da das
Ölbad für die Kette bzw. den Riemen zu wesentlich erhöhter
Laufruhe beiträgt.
Um ohne weitere Maßnahmen für eine zuverlässige Schmierung
der entsprechenden Teile zu sorgen, ist vorgesehen, daß
im Bereich des kurbelwellenseitigen Endes und/oder des
nockenwellenseitigen Endes der Transmission wenigstens
eine Prallfläche für von der Transmission weggeschleu
dertes Öl vorgesehen ist zur Erzeugung von Spritzöl oder
Ölnebel. Das Spritzöl bzw. der Ölnebel gelangt ohne
weiteres auch an entferntere Schmierstellen.
Um die Schmierung von Lagerstellen weiter zu verbessern,
wird vorgeschlagen, daß im Bereich einer Lagerstelle der
Kurbelwelle oder der Nockenwelle wenigstens eine Ölrinne
vorgesehen ist zum Leiten von niedergeschlagenem Ölnebel
oder Spritzöl zur jeweiligen Lagerstelle.
In vielen Fällen, insbesondere bei geringer beanspruchten
Motoren oder Motoren, bei denen es um besonders kosten
günstige Herstellbarkeit geht, reicht die Schmierung der
Kurbelwelle durch das durch die Transmission erzeugte
Spritzöl bzw. Ölnebel aus. In anderen Fällen, inbesondere
bei Motoren zum professionellen Einsatz, wird der Einsatz
einer Ölpumpe vorgeschlagen, deren Einlaß an den Ölvor
ratsraum angeschlossen ist und deren Auslaß mit einem
Kurbelwellen-Pleuellager verbunden ist. Auf diese Weise
wird für zuverlässige Schmierung der am stärksten bela
steten Lagerstelle gesorgt.
Hierbei wird vorgeschlagen, daß der Auslaß der Ölpumpe an
einen Durchgangskanal der Kurbelwelle mit Austrittsloch am
Pleuellager angeschlossen ist. Der Durchgangskanal kann am
Pleuellager enden, da die Nockenwelle unabhängig hiervon
aufgrund der Förderwirkung der Transmission geschmiert
wird.
Für die Ölpumpe sind viele Bauarten denkbar, bevorzugt
jedoch ist vorgesehen, daß die Ölpumpe eine von der
Kurbelwelle angetriebene Gummiflügelzellenpumpe ist.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß
Teil des Ölvorratsraums ein die Kurbelwelle umgebender
Ringraum ist. Der Ringraum ist kostengünstig erstellbar,
da hierzu lediglich ein am Kurbelgehäuse anzubringendes
Gehäuseteil dementsprechend zu modifizieren ist.
Im Falle des Einsatzes einer Ölpumpe wird vorgeschlagen,
daß der Einlaß der Ölpumpe über eine Zuleitung mit dem
Ringraum verbunden ist, die in den Ringraum im Bereich des
Ringraumbodens einmündet. Hierbei kann vorgesehen sein,
daß die Zuleitung in den Ringraum auf der der Nockenwelle
diametral gegenüberliegenden Seite der Kurbelwellenachse
einmündet. Diese Lage der Zuleitung stellt sicher, daß die
Ölpumpe auch in größeren Schräglagen des Motors weiterhin
mit Öl versorgt wird. Die Anordnung der Zuleitung auf der
von der Nockenwelle abgewandten Seite der Kurbelwellen
achse ist für diejenigen Fälle vorgesehen, bei denen zwar
eine starke Motorneigung im Sinne einer höher gelegenen
Nockenwelle zulässig ist, jedoch nicht eine starke Neigung
in der entgegengesetzten Richtung. So ist beispielsweise
bei Rasenmähern die Nockenwelle zumeist in bezug auf die
Fahrtrichtung vorne liegend und bei starker Hangneigung
zwar eine Bergaufwärtsfahrt des Rasenmähers zugelassen,
jedoch keine Bergabwärtsfahrt. Für die Bergaufwärtsfahrt
bei starker Hangneigung stellt die angegebene Lage der
Ansaugöffnung der Ölpumpe eine zuverlässige Lagerschmie
rung mit Drucköl sicher.
Um auch bei extremen Motorneigungen ein Trockenlaufen der
Ölpumpe zu verhindern, wird vorgeschlagen, daß der Ring
raum mit einer unterhalb der Transmission angeordneten
Abdeckung versehen ist. Die Abdeckung verhindert bei
entsprechender Schräglage des Motors, daß das Öl aus dem
Ringraum soweit herausfließt, daß die Ansaugöffnung der
Ölpumpe außerhalb des Ölpegels gelangt.
Um sicherzustellen, daß während des laufenden Betriebs
stets ausreichend Öl in den Ringraum zurückfließt, wird
vorgeschlagen, daß die Abdeckung mit wenigstens einer
Öl-Durchtrittsöffnung versehen ist.
Um dennoch einen ausreichenden Ölpegel sicherzustellen, in
den die Transmission zumindest teilweise eintaucht, wird
vorgeschlagen, daß die wenigstens eine Öl-
Durchtrittsöffnung mit einem nach oben abstehenden
Umfangsbund versehen ist. Der Umfangsbund sorgt dafür, daß
sich auf der Abdeckung eine Öllache mit einer der Um
fangsbundhöhe entsprechenden Tiefe ausbildet.
Der Einfachheit halber kann vorgesehen sein, daß die
Abdeckung eine zentrale Öffnung aufweist, die von der
Kurbelwelle durchsetzt wird.
Um für den angesprochenen Fall der Zulässigkeit einer
starken Neigung lediglich in Richtung einer höher gele
genen Nockenwelle zuverlässig für ein ausreichendes
Restölvolumen im Ringraum zu sorgen, wird vorgeschlagen,
daß wenigstens eine Öl-Durchtrittsöffnung auf der der
wenigstens einen Nockenwelle zugewandten Seite der Kur
benwellenachse angeordnet ist.
Kostengünstige Herstellbarkeit ist dadurch gewährleistet,
daß die Abdeckung von einem Abdeckblech gebildet ist.
Zur Vergrößerung des wirksamen Ölvorrats kann eine
Ausnehmung unterhalb der Nockenwelle vorgeschlagen sein.
Besonders bevorzugt ist die Verwendung des vorstehend
beschriebenen Brennkraftmotors in einem Rasenmäher, wenn
auch andere Anwendungsarten in Frage kommen.
Die Erfindung wird im folgenden an einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung erläutert. Es
zeigt:
Fig. 1 einen vereinfachten Vertikalschnitt längs der
Zylinderachse eines erfindungsgemäß ausgebil
deten Brennkraftmotors;
Fig. 2 eine weiter vereinfachte vertikale Schnittan
sicht einer Version des Brennkraftmotors gemäß
Fig. 1 ohne Ölpumpe, wobei einige Ölpegel bei
unterschiedlichen Neigungen des Motors angedeu
tet sind;
Fig. 3 einen Vertikalschnitt im Bereich der Kurbelwelle
der Brennkraftmaschine gemäß Fig. 1 mit Ölpumpe;
und
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Transmission der
Brennkraftmaschine gemäß Fig. 1 und 3 (Schnitt
linie IV-IV in den Fig. 1 und 3).
Kleine, leichte, einzylindrige 4-Takt-Motoren, wie diese
z. B. für den Antrieb von Rasenmähern und ähnlichen Geräten
gebraucht werden, haben neuerdings eine Ventilsteuerung
mit obenliegender, d. h. im Zylinderkopf gelagerter Noc
kenwelle, die die Ein- und Auslaßventile betätigt.
Ein derartiger Aufbau ist der Prinzipzeichnung gemäß Fig.
1 zu entnehmen. Der mit 10 bezeichnete Brennkraftmotor
weist also eine Kurbelwelle 12 auf, deren Kurbelwellen
achse 14 in einer Normallage des Motors vertikal orien
tiert ist. Eine Nockenwelle 16 mit zur Kurbelwellenachse
14 paralleler Achse 18 ist an einem Zylinderkopf 20
drehbar gelagert zur unmittelbaren Betätigung der hängend
angeordneten Ventile 22, im dargestellten Beispiel über
Tassenstößel 24, die jeweils eine Ventilfeder 26 umgrei
fen.
Zum allgemeinen Aufbau des Brennkraftmotors 10 ist noch zu
ergänzen, daß die Kurbelwelle 12 über eine Pleuelstange 28
und einen Kolbenbolzen 30 mit einem Zylinder 32 verbunden
ist, der in einem Zylinderkurbelgehäuse 34 hin und her
verschiebbar gelagert ist. Der dargestellte Motor 10 ist
luftgekühlt, wozu entsprechende Kühlrippen 34a bzw. 20a am
Zylinderkurbelgehäuse 34 und am Zylinderkopf 20 vorgesehen
sind. Das im nachfolgenden noch näher zu beschreibende
Ölschmiersystem läßt sich jedoch auch bei flüssigkeits
gefüllten Motoren einsetzen.
Weiter in Fig. 1 dargestellte Aggregate des Brennkraftmo
tors 10 sind ein Seilzugstarter 36 sowie eine Magnetzünd
einrichtung 37. Der Seilzugstarter 36 hat üblichen Aufbau.
Er umfaßt ein Zugseil 36a, welches auf eine Seilscheibe
36b aufgewickelt ist, mit Festlegung des inneren Seilendes
an dieser Scheibe. Das äußere Seilende trägt einen nicht
dargestellten Handgriff. Eine Seilspannfeder 36c spannt
die Seilscheibe 36b im Sinne eines Aufgewickelthaltens des
Seils 36a vor. Über einen nicht dargestellten Freilauf ist
die Seilscheibe 36b an ein Polrad 38 angekoppelt, welches
wiederum drehfest (Mutter 39) mit dem oberen Ende der
Kurbelwelle 12 verbunden ist.
Das Polrad 38 ist mit Kühlrippen 38a ausgebildet. Ferner
trägt das Polrad 38 wenigstens einen Permanentmagneten 38b
als Teil der Magnetzündeinrichtung 37. Bei jedem Vorbei
lauf des Permanentmagnetens 38b an einer in Fig. 1 links
vom Polrad 38 dargestellten Erregereinheit 40 wird in
dieser die erforderliche Zündspannung für die nicht
dargestellte Zündkerze erzeugt. Man erkennt Ankerbleche
40a, die die Induktionswirkung verstärken.
In Fig. 1 rechts unten ist ferner ein üblicher
Fliehkraftregler 42 angedeutet, der zur Drehzahlregelung
an eine nicht dargestellte Drosselklappe angreift. Ein
Trägerteil 42a für Fliehkraftgewichte 42b ist mit einer
Umfangsverzahnung versehen. Diese greift in ein Zahnrad
42c ein, welches zwischen einer unteren Kurbelwange 12a
der Kurbelwelle 12 und einem unteren Kurbelwellenlager 44
drehfest an einem unteren Wellenzapfen 12b der Kurbelwelle
12 angebracht ist. Die Fliehkraftgewichte 42b dienen der
axialen Verstellung eines Betätigungsglieds 42d, welches
wiederum über nicht dargestellte Mittel mit der Drossel
klappe verbunden ist.
Der Seilzugstarter 36 wird nach außen hin durch eine
Abdeckkappe 46 abgedeckt. Eine weitere Abdeckkappe 48
deckt die Magnetzündeinrichtung 37 samt Polrad 38 ab. Ein
Zylinderkopfdeckel 50 deckt die Nockenwelle 16 ab.
Das untere Kurbelwellenlager 44 samt Fliehkraftregler 42
befinden sich in einem gesonderten Gehäuseteil 52, welches
am Zylinderkurbelgehäuse 34 angebracht ist. Das Gehäuse
teil 52 beherbergt auch einen Ringraum 54 als Teil des
noch zu beschreibenden Ölschmiersystems sowie, in einer
Version des Motors, eine Ölpumpe 56 in Form einer Flügel
zellenpumpe. Ein oberes Kurbelwellenlager 57 dagegen ist
unmittelbar in das Zylinderkurbelgehäuse 34 eingesetzt.
Der mit der Kurbelwellendrehung synchrone Antrieb der
Nockenwelle 16 erfolgt über eine Transmission 60, die
gleichzeitig die Funktion der Schmierölverteilung über
nimmt, um so eine ausreichende Schmierung des Motors 10
sicherzustellen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird
die Transmission 60 von einer endlosen Kette 62 (Rollen
kette oder Zahnkette) gebildet, die sowohl über ein am
unteren Ende der Nockenwelle 16 angebrachtes Zahnrad 64
als auch über ein am Wellenzapfen 12b der Kurbelwelle 12
drehfest angebrachtes Zahnrad 66 läuft (s. auch Draufsicht
gemäß Fig. 4). Die Kette 62 kann je nach Bauart des Motors
durch eine nicht dargestellte Spanneinrichtung gespannt
werden. Bei einfacher Motorbauweise kann diese u. U. auch
entfallen. Das Zahnrad 66 kann mit dem vorstehend er
wähnten Zahnrad 42c ein gemeinsames Bauteil in Form einer
auf den Wellenzapfen 12b auf geschobenen und mit diesem
drehfest verbundenen Zahnradhülse 67 bilden. Anstelle der
Kette 62 kann auch ein endloser Riemen, insbesondere
Zahnriemen, eingesetzt werden, der dann über entsprechende
Riemenscheiben der Nockenwelle und der Kurbelwelle läuft.
Um sowohl bei exakt vertikaler Kurbelwellenachse 14 als
auch in Schräglagen des Motors stets eine ausreichende
Motorschmierung zu erhalten, ist der die Transmission 60
aufnehmende Transmissionsraum 70 innerhalb des Motors 10
gleichzeitig als Ölvorratsraum ausgebildet. Die Kette 62
(bzw. der Riemen im Falle eines Riemenantriebs) taucht
dann sowohl in der Normallage mit exakt vertikaler Kur
belwellenachse 14 als auch in entsprechenden Schräglagen
stets in den Ölvorrat ein mit der Folge, daß die Kette das
Öl vom Ölvorrat weg fördert, also in einen Bereich, der
momentan kein stehendes Öl aufweist.
Fig. 2 soll dies verdeutlichen. Man erkennt mit durchge
zogener Linie einen Ölpegel 62a bei exakter vertikaler (=
lotrechter) Orientierung der Kurbelwellenachse 14. Der
Pegel 62a liegt etwa so, daß die Kette 60 sowie die
Zahnräder 64 und 66 zumindest teilweise in das Schmieröl
eintauchen. Wird der Motor 10 geneigt beispielsweise
dadurch, daß der den Motor 10 einsetzende Rasenmäher einen
Hang hinauf gefahren wird, so erhält man bei geringer
Neigung beispielsweise den Ölpegel 62b, sofern die übliche
Bauweise mit in Fahrtrichtung nach vorne weisendem Zylin
der der Brennkraftmaschine zum Einsatz kommt.
Man erkennt in Fig. 2, daß nunmehr das in Fig. 2 rechts
gelegene, hintere Zahnrad 66 voll in das Schmieröl ein
taucht. Die Kette 60 fördert demzufolge Schmieröl nach
vorne (Pfeil A) zum vorderen Zahnrad 64. Dort wird das Öl
radial nach außen in bezug auf die Achse 18 aufgrund der
bei der Umlenkung der Kette 62 um das Zahnrad 64 entste
henden Zentrifugalkraft geschleudert. Hierdurch entstehen
Ölspritzer sowie Ölnebel. Diese Spritzer bzw. der Ölnebel
breitet sich im Innenraum 50a des Zylinderkopfdeckels 50
aus (Pfeile B in den Fig. 1 und 4) mit der Folge, daß
sowohl eine obere als auch eine untere Drehlagerstelle 68a
bzw. 68b der Nockenwelle am Zylinderkopf ausreichend mit
Schmieröl versorgt werden, als auch die an den
Tassenstößeln 26 anliegenden Nockenflächen 16a und 16b der
Nockenwelle 16. Die Tassenstößel 26 selbst erhalten
erforderlichenfalls
ebenfalls ausreichend Schmieröl innerhalb ihrer jeweiligen
Führungsbohrung im Zylinderkopf 20.
Wird dagegen der Motor in der entgegengesetzten Richtung
geneigt (Fahrt hangabwärts), so stellt sich z. B. ein in
Fig. 2 mit einer Strich-Punkt-Punkt-Linie angedeuteter
Ölpegel 62c ein. Nunmehr taucht also das vordere Zahnrad
64 in das Schmieröl ein. Die Kette 62 fördert demzufolge
mit ihrem zum Zahnrad 66 zurücklaufenden Kettentrum 62a′′
Schmieröl in den Kurbelwellenraum (Pfeil C in Fig. 4). Die
Folge ist wiederum, daß im Bereich der Umlenkung der Kette
62 um das Zahnrad 66 herum Ölspritzer radial nach außen
geschleudert werden (Pfeile D in Fig. 4). Die entstehenden
Ölspritzer sowie der entstehende Ölnebel stellen eine
Schmierung sowohl der Kurbelwellenlager 44 und 57 sicher,
als auch im allgemeinen eines Pleuellagers 72 zwischen
Pleuelstange 28 und Kurbelzapfen 12c der Kurbelwelle 12.
Die die Schmierung sicherstellende Ölförderwirkung der
Transmission 60 von der momentanen Schmieröllache zu von
der Lache entfernten Bereichen ist auch dann gegeben, wenn
der Motor eine seitliche Neigung einnimmt, d. h. eine
Neigung um eine horizontale Schwenkachse 74, die in einer
die beiden Achsen 14 oder 18 enthaltenden Ebene liegt. In
Fig. 4 ist ein Ölpegel 62d angedeutet, der sich bei
entsprechender seitlicher Neigung des Motors 10 ergeben
würde (mit Blickrichtung parallel zu den Achsen 14 und
16). Man erkennt, daß zumindest das vordere Zahnrad 64 in
das Öl eintaucht, so daß sich eine Förderwirkung in
Richtung C ergibt, mit in Richtung der Pfeile D sowie B
weggeschleuderten Ölspritzern beim Umlauf der Kette um das
hintere Zahnrad 66 und das vordere Zahnrad 64. Die
Ölspritzer bzw. der Ölnebel sorgt für eine ausreichende
Schmierung sämtlicher Lagerstellen.
Damit erfindungsgemäß die Transmission 10 auch bei den
genannten Schräglagen stets teilweise durch das stehende
Schmieröl läuft, ist ein gewisser Ölvorrat nötig. Um
diesen aufzunehmen, ist der bereits erwähnte Ringraum 54
vorgesehen, der den Wellenzapfen 12b umringt. Zusätzlich
kann im Bereich des vorderen Zahnrads 64 eine Ausnehmung
76 zur Bildung einer entsprechenden Öltasche für Vorratsöl
vorgesehen sein. Der dementsprechend große Ölvorrat stellt
auch bei relativ extremen Neigungen sicher, daß die
Transmission 60 stets teilweise in den Ölvorrat eintaucht.
In Fig. 2 ist mit einer Strich-Punkt-Linie ein Ölpegel 62e
angedeutet, der dann eingenommen wird, wenn der Motor die
Grenzneigung von 35° (Fahrt hangaufwärts) einnimmt. Das
hintere Zahnrad 66 ist weiterhin im Ölvorrat eingetaucht.
Der Grenzwinkel für Hangabwärtsfahrt dagegen kann unter
Umständen geringer sein, da aus Sicherheitsgründen eine
Hangabwärtsfahrt bei großer Neigung unzulässig ist
(Unfallgefahren für die Bedienerperson).
Das ständige, zumindest teilweise Eintauchen der Trans
mission in den Ölvorrat hat auch den Vorteil einer Ver
minderung der Laufgeräusche.
Der Ölvorrat ist derart bemessen, daß bei einer Neigung
des Motors um die angesprochene Horizontalachse 74 selbst
um mehr als 90° der Ölpegel 62d unterhalb der Ventile 22
und Tassenstößel 24 bleibt, so daß ein Eindringen von
heißem und dünnflüssigem Öl über die Ventilführungen und
das Einlaßventil in den Brennraum oder in den Auslaßkanal
und den Schalldämpfer von vorneherein vermieden wird. Eine
derartige seitliche Motorneigung ist beispielsweise dann
nötig, wenn nach dem Gebrauch des Rasenmähers der Messer
raum gereinigt werden soll oder wenn Wartungs- oder
Reparaturarbeiten am Schneidwerkzeug (Sichelmesser)
durchzuführen sind.
Für hoch belastete Motoren kann die bereits erwähnte
Ölpumpe 56 zum Einsatz kommen. Wie Fig. 3 zeigt, erhält
die Pumpe 56 über eine Zuleitung 56a Öl aus dem Ringraum
54. Da der Motor vor allem für extreme Neigung nach hinten
(Verschwenken des Motors um eine horizontale Achse im
Uhrzeigersinn der Fig. 1 und 3) geeignet sein soll, liegt
die Mündung 56b des Kanals 56a auf derjenigen Seite der
Kurbelwellenachse 14, die der Nockenwelle 16 diametral
gegenüberliegt.
Die Ölpumpe 56 ist an einen Durchgangskanal 80 der Kur
belwelle 12 über eine radiale Stichleitung 80a ange
schlossen. Der Durchgangskanal 80 wiederum endet am
Pleuellager 72 unter Bildung eines Austrittslochs 80b. Das
während des Betriebes am stärksten belastete Lager,
nämlich das Pleuellager 72, wird demzufolge
zwangsgeschmiert. Die Schmierung der übrigen Lager erfolgt
weiterhin unter Zuhilfenahme der Förderwirkung der Trans
mission 60.
Um in den möglichen Neigungslagen des Motors zuverlässig
dafür zu sorgen, daß die Zwangsschmierung des Pleuellagers
über die Ölpumpe 56 aufrechterhalten bleibt, ist der
Ringraum 54 bei der Ausführungsform mit Ölpumpe mit einer
Abdeckung 84 versehen. Um den über die Ölpumpe 56 laufen
den Ölkreislauf aufrechtzuerhalten, schließt die Abdeckung
84 den Ringraum 54 nicht vollständig ab, sondern weist
Öldurchtrittsöffnungen auf, die auf die Ölförderleistung
der Ölpumpe 56 abgestellt sind. In vielen Fällen reicht es
bereits aus, eine von der Kurbelwelle 12 durchsetzte
zentrale Öffnung 84a der Abdeckung 84 dementsprechend
größer zu dimensionieren, so daß ein lichter Abstand
zwischen Abdeckung 84 und Kurbelwelle 12 (bzw. Hülse 67
mit den Zahnrädern 42c und 66) besteht.
Unter Umständen können weitere Öffnungen erforderlich
sein. In den Fig. 3 und 4 ist eine derartige
Öldurchtrittsöffnung 86 angedeutet. Diese liegt auf der
der Nockenwelle 18 zugewandten Seite der Kurbelwellenachse
14. Der Grund hierfür ist wiederum, daß bei der in erster
Linie zu berücksichtigenden starken Schräglage mit schräg
nach oben geneigtem Zylinder (Grenzwinkel 35° s. Fig. 3)
auf jeden Fall die Mündung 56b der Zuleitung 56a unter dem
Ölpegel liegt. Dieser Ölpegel stellt sich zumindest
anfänglich auf den Pegel 62e gemäß Fig. 2 und 3 ein. Bei
einer im Vergleich zu Fig. 2 geringeren Ölvorratsmenge
wird sich nach einiger Zeit ein in Fig. 3 angedeuteter
Pegel 62e′ einstellen, der durch die unterste Stelle der
zentralen Öffnung 84a definiert ist. Jedenfalls bleibt die
Öffnung 56b der Zuleitung 56a stets im Schmierölbad.
Um auch bei Einsatz der Abdeckung 84 stets eine Mindest
höhe des Ölpegels sicherzustellen (Ölpegel 62a′ bei
vertikaler Kurbelwellenachse 14), können die
Öldurchtrittsöffnungen (zentrale Öffnung 84a und Öffnung
86) jeweils mit einem nach oben abstehenden Umfangsbund 88
versehen sein, der als eine Art "Überlauf" dient. Je nach
Neigung des Motors fördert die Kette 62 stets Öl von der
jeweilig auf der Abdeckung gebildeten Öllache in die
hiervon entfernteren Bereiche des Motors. Für diese Art
von Schmierung werden keine weiteren beweglichen Teile
benötigt, so daß ein zuverlässiger Betrieb bei kostengün
stigem Aufbau gewährleistet ist.
Der vorstehend beschriebene kleine, leichte, einzylindrige
Viertaktmotor eignet sich zum Antrieb von Arbeitsgeräten,
insbesondere eines Rasenmähers. Auch andere Betriebsarten
mit wechselnder Neigung in Frage kommen.
Claims (19)
1. Brennkraftmotor (10) mit einer in einer Normallage
des Motors vertikalen Kurbelwelle (12), wenigstens einer
obenliegenden Nockenwelle (16) und einer Transmission
(60) zwischen Kurbelwelle (12) und der wenigstens einen
Nockenwelle (16) mit zur Kurbelwellenachse (14)
senkrechter Bewegungsebene innerhalb eines
Transmissionsraumes (70),
dadurch gekennzeichnet,
daß der Transmissionsraum (70) als Ölvorratsraum
ausgebildet ist, derart, daß in der Normallage sowie ggf.
in Schräglagen des Motors der jeweils am tiefsten gelegene
Abschnitt der Transmission (60) in den Ölpegel eintaucht.
2. Brennkraftmotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Transmission (60) von einer endlosen Kette (62)
gebildet ist, die über ein mit der Nockenwelle (16)
verbundenes Zahnrad (64) und ein mit der Kurbelwelle (12)
verbundenes Zahnrad (66) läuft.
3. Brennkraftmotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Transmission von einem endlosen Riemen,
vorzugsweise Zahnriemen, gebildet ist, der über eine mit
der Nockenwelle verbundene Riemenscheibe und eine mit der
Kurbelwelle verbundene Riemenscheibe läuft.
4. Brennkraftmotor nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Bereich des kurbelwellenseitigen Endes und/oder des
nockenwellenseitigen Endes der Transmission (60)
wenigstens eine Prallfläche für von der Transmission (60)
weggeschleudertes Öl vorgesehen ist zur Erzeugung von
Spritzöl oder Ölnebel.
5. Brennkraftmotor nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Bereich einer Lagerstelle der Kurbelwelle (12)
und/oder der Nockenwelle (16) wenigstens eine Ölrinne
vorgesehen ist zum Leiten von niedergeschlagenem Ölnebel
oder Spritzöl zur jeweiligen Lagerstelle.
6. Brennkraftmotor nach einem der vorhergehenden
Ansprüche ,
gekennzeichnet durch
eine Ölpumpe (56), deren Einlaß an den Ölvorratsraum
angeschlossen ist und deren Auslaß mit einem
Kurbelwellen-Pleuellager (72) verbunden ist.
7. Brennkraftmotor nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Auslaß der Ölpumpe (56) an einen Durchgangskanal
(80) der Kurbelwelle (12) mit Austrittsloch (80b) am
Pleuellager (72) angeschlossen ist.
8. Brennkraftmotor nach Anspruch 6 oder 7 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ölpumpe (56) eine von der Kurbelwelle (12)
angetriebene Gummiflügelzellenpumpe ist.
9. Brennkraftmotor nach einem der vorhergehenden
Ansprüche ,
dadurch gekennzeichnet,
daß Teil des Ölvorratsraums ein die Kurbelwelle (12)
umgebender Ringraum (54) ist.
10. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Einlaß der Ölpumpe (56) über eine Zuleitung (56a)
mit dem Ringraum (54) verbunden ist, die in den Ringraum
(54) im Bereich des Ringraumbodens einmündet.
11. Brennkraftmotor nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zuleitung (56a) in den Ringraum (54) auf der der
Nockenwelle (16) diametral gegenüberliegenden Seite der
Kurbelwellenachse (14) einmündet.
12. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ringraum (54) mit einer unterhalb der Transmission
(60) angeordneten Abdeckung (84) versehen ist.
13. Brennkraftmaschine nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abdeckung (84) mit wenigstens einer
Öl-Durchtrittsöffnung (86) versehen ist.
14. Brennkraftmaschine nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die wenigstens eine Öl-Durchtrittsöffnung (86) mit
einem nach oben abstehenden Umfangsbund (88) versehen ist.
15. Brennkraftmaschine nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abdeckung eine zentrale Öffnung (84a) aufweist,
die von der Kurbelwelle (12) durchsetzt wird.
16. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 13 bis
15,
gekennzeichnet durch
wenigstens eine Öl-Durchtrittsöffnung (86) auf der der
wenigstens einen Nockenwelle (16) zugewandten Seite der
Kurbenwellenachse (14).
17. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 12 bis
16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abdeckung (84) von einem Abdeckblech gebildet ist.
18. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß Teil des Ölvorratsraums eine Ausnehmung (76) unterhalb
der Nockenwelle (16) ist.
19. Verwendung des Brennkraftmotors nach einem der
vorhergehenden Ansprüche in einem Rasenmäher.
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Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: MANNESMANN SACHS AG, 97422 SCHWEINFURT, DE |
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8141 | Disposal/no request for examination |