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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf die Befestigung einer Kühldüse auf einem
Motorblock, um einen Strahl oder einen Sprühnebel von Öl auf die Unterseite eines
sich hin- und herbewegenden Kolbens zu lenken.
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Es ist bekannt, einen Kolben dadurch
zu kühlen,
dass ein Sprühnebel
oder ein Strahl von Öl
auf seine Unterseite gelenkt wird. Zu diesem Zweck wird eine Düse an den
Motorblock mit Hilfe einer Kopfschraube befestigt, und die Düse steht
durch die Kopfschraube hindurch mit einem Ölkanal in dem Motorblock in
Verbindung. Üblicherweise
dient die Kopfschraube, die durch eine Bohrung in der Basis oder
einem Befestigung-Bundring der Düse
hindurchläuft,
als die Einrichtung zur korrekten Positionierung und Ausrichtung
der Düse
in dem Motorblock, doch ist eine sehr genaue maschinelle Bearbeitung
sowohl beim Bohren als auch beim Schneiden des Gewindes der Bohrung
in dem Motorblock im Hinblick auf die Genauigkeit erforderlich,
mit der die Öldüse unbedingt
in ihrer Lage festgelegt werden muss. In diesem Zusammenhang sei
bemerkt, dass der Abstand zur Kurbelwelle, der Pleuelstange und dem
Kolben typischerweise 5 mm beträgt,
jedoch bis herunter zu 3 mm reichen kann.
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Aus der
JP 61 244 820 ist es bekannt, eine Öldüse auf einem
maschinell bearbeiteten Teil eines Kurbelgehäuses zu befestigen, wobei eine
Schraube mit engem Sitz durch den Hauptteil der Düse hindurchläuft, um
mit einer Gewindebohrung in Eingriff zu kommen, die einen Ölkanal schneidet.
Damit ist die Position der Düse
durch die Position der Schraube und damit durch die exakte Position
des Gewindes in der Bohrung bestimmt. Bei dieser Anordnung ist ein
mit hoher Präzision
erfolgendes maschinelles Bearbeiten und Gewindeschneiden erforderlich,
um eine Befestigung mit hoher Präzision
zu erzielen.
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Die in der FR-A-2 095 745 gezeigte
Düsenanordnung
umfasst ein Ölzufuhrrohr,
an dem verschiedene Düsen
angebracht sind. Obwohl dieses Dokument behauptet, in der Lage zu
sein, die Düse
präzise
auszurichten, ist dies aus mehreren Gründen äußerst zweifelhaft. Zunächst stellt
das Rohr keine absolut starre Struktur dar und kann sich somit biegen, wodurch
die Ausrichtung der daran angebrachten Düsen geändert wird. Weiterhin wird,
obwohl keine Einzelheiten hinsichtlich der Art und Weise gegeben werden,
wie die Oberflächen
und Bohrungen in dem Rohr zur Aufnahme der Düsen maschinell bearbeitet sind,
ein Fachmann ohne weiteres erkennen, dass eine genaue Bearbeitung
eines Rohres sehr schwierig ist. Weil weiterhin eine Wechselbeziehung
zwischen der Gewindebohrung, die eine Schraube aufnimmt, und der
Oberfläche
besteht, auf der die Düse ruht,
kann eine Fehlausrichtung und eine Verdrehung der Düse sehr
leicht auftreten, um so mehr als der Befestigungskragen oder Bundring
der Düse
ziemlich lang ist, wodurch der Hebelarm vergrößert wird, mit dem die Schraube
auf die Düse
drückt.
Weil weiterhin das Ölzufuhrrohr
an dem Motorblock durch zusätzliche
Befestigungsmittel befestigt werden muss, müssen weitere Befestigungstoleranzen
hinzugefügt werden.
Schließlich
wird, weil die Schraube mit der Düse entlang ihrer Längsachse
in Eingriff kommt, die Ausrichtung der Düse durch die Schraube bestimmt. Damit
führt die
geringste Ungenauigkeit hinsichtlich der Position der die Schraube
aufnehmenden Gewindebohrungen zu einer beträchtlichen Abweichung der Düse gegenüber ihrer
korrekten Position. All dies macht es praktisch unmöglich, den
Genauigkeitsgrad zu erreichen, der bei der vorliegenden Erfindung
erforderlich ist, um eine Düse
präziser
gegenüber
den sich bewegenden Teilen eines Motors in ihrer Lage festzulegen
und auszurichten.
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Es ist daher ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, eine Befestigung der Düse auf dem Motorblock zu schaffen,
die in zuverlässiger
Weise eine genaue Ausrichtpositionierung der Öldüse erzielen kann, ohne dass
auf eine maschinelle Bearbeitung mit hoher Präzision zurückgegriffen wird und ohne dass man
sich auf die Position der Schraube verlassen muss, die die Öldüse an ihrem
Platz befestigt.
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Gemäß einem ersten Gesichtspunkt
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Befestigung einer Öldüse an einem
Motorblock geschaffen, wobei die Öldüse einen kreisringförmigen Befestigungs-Bundring
mit einer zylindrischen Außenoberfläche und
ein Rohr aufweist, das allgemein in Radialrichtung von dem Befestigungs-Bundring
vorspringt.
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Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass
es die folgenden Schritte umfasst:
- – Bohren
einer Bohrung in dem Motorblock, derart, dass diese einen Ölkanal in
dem Motorblock schneidet;
- – maschinelles
Einarbeiten einer zylindrischen Ausnehmung in die Oberfläche des
Zylinderblockes, die die Mündung
der Bohrung umgibt, um den Befestigungs-Bundring der Düse aufzunehmen
und in seiner Lage festzulegen; wobei die zylindrische Ausnehmung
und die Bohrung zur gleichen Zeit unter Verwendung eines in geeigneter Weise
geformten Bohrwerkzeuges gebildet werden, um auf diese Weise sicherzustellen,
dass einerseits die Ausnehmung und die Bohrung konzentrisch sind
und dass andererseits die maschinell bearbeitete Dichtoberfläche der
Ausnehmung senkrecht zur Achse der Bohrung steht;
- – Einschneiden
eines Gewindes in die Bohrung;
- – Anordnen
des Befestigungs-Bundringes der Düse in der Ausnehmung;
- – Einsetzen
einer Kopfschraube mit radialem Spiel durch den Bundring in die
Gewindebohrung, um den Bundring in der Ausnehmung festzuhalten;
wobei die Kopfschraube es ermöglicht,
dass Öl
von dem Ölkanal
in dem Block in den Befestigungs-Bundring der Öldüse strömt;
- – Abdichten
des Bundringes gegen die Dichtoberfläche der Ausnehmung mit Hilfe
der Kopfschraube.
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Bei der Erfindung wird die Position
der Öldüse in dem
Motorblock nicht durch die Lage der Gewindebohrung und der Kopfschraube
bestimmt, sondern durch den Eingriff der äußeren Oberfläche des Befestigungs-Bundringes
der Düse
in die Ausnehmung, die maschinell in der Oberfläche des Motorblockes ausgebildet
ist und die Gewindebohrung umgibt. Als Ergebnis hiervon beeinflusst,
wenn eine Fehlausrichtung beim Schneiden des Schraubengewindes in
der Bohrung auftritt, was zu einer Fehlausrichtung der Kopfschraube
führt,
dies nicht die korrekte Positionierung der Öldüse in dem Motorblock.
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Abgesehen von der verbesserten Genauigkeit
der Positionierung der Öldüse in dem
Motorblock ergibt die Erfindung eine Kosteneinsparung dadurch, dass üblicherweise
die gesamte Oberfläche
des Motorblocks, auf dem die Öldüsen befestigt
sind, maschinell auf eine ebene Form bearbeitet werden muss, während bei
der Erfindung lediglich die zylindrische Ausnehmung, in der die Öldüsen befestigt werden,
maschinell bearbeitete Abdichtoberflächen haben muss.
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Die gleichzeitige Formung der zylindrischen Ausnehmung
und der Bohrung unter Verwendung eines in geeigneter Weise geformten
Bohrwerkzeuges ergibt nicht nur eine vergrößerte Kosteneinsparung, sondern
stellt auch sicher, dass die Bohrung in der zylindrischen Ausnehmung
zentriert ist und senkrecht zu der Oberfläche steht, gegen die der Befestigungs-Bundring
der Düse
abgedichtet wird.
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Es wird weiterhin bevorzugt, die
Kopfschraube dadurch zu bilden, dass ein Rohling mit ein oder mehreren
sich in Axialrichtung erstreckenden Ölnuten in seiner Oberfläche geschaffen
und ein Gewinde in den Rohling eingeschnitten wird, der weniger
tief als die Nuten ist. Dies ermöglicht
die Formung einer Kopfschraube mit Nuten, durch die Öl von den Ölkanälen in den
Motorblock in dem Befestigungs-Bundring
der Öldüse strömen kann,
in einem einzigen maschinellen Bearbeitungsschritt.
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Zusätzlich zur Festlegung der Lage
des Mittelpunktes des Befestigungs-Bundringes der Düse in genauer
Weise bezüglich
des Motorblockes ist es erforderlich, eine genaue Ausrichtung des
Rohres der Öldüse zu erzielen,
die sich in Radialrichtung von dem Befestigungs-Bundring erstreckt.
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Um dieses Ziel zu erreichen, ist
es möglich, einen
vorspringenden Positionierzapfen auf einem Arm vorzusehen, der einen
Teil der Basis der Öldüse bildet
und sich allgemein radial von dem Befestigungs-Bundring erstreckt,
und eine zweite Bohrung in den Motorblock zu bohren, der den Positionierzapfen
aufnimmt.
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Es ist zweckmäßig, die zweite Bohrung mit dem
gleichen Durchmesser wie die erste Bohrung zu bilden, weil dies
die Verwendung der gleichen Bohrspindel für beide Bohrungen ermöglicht.
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In vorteilhafter Weise kann der Zapfen
auf dem sich in Radialrichtung erstreckenden Arm der Öldüse mit zwei
diametral gegenüberliegenden
Abflachungen geformt werden, um eine gewisse Toleranz hinsichtlich
des Abstandes zwischen den zwei Bohrungen in dem Block zu ermöglichen,
ohne dass die Ausrichtung der Öldüse in dem
Motorblock beeinflusst wird.
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Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt
der Erfindung wird eine Öldüse geschaffen,
die an einem Motorblock befestigt ist, um Öl auf die Unterseite eines
sich hin- und herbewegenden Kolbens zu lenken, wobei die Öldüse einen
ringförmigen
Befestigungs-Bundring mit einer zylindrischen Außenoberfläche und ein Rohr aufweist,
das allgemein in Radialrichtung von dem Befestigungs-Bundring vorspringt;
wobei der Motorblock mit einer gebohrten und mit Schraubengewinde
versehenen Bohrung versehen ist, die in die Oberfläche des
Motorblockes so gebohrt ist, dass sie einen Ölkanal in den Motorblock schneidet;
und wobei:
- – der Motorblock zusätzlich mit
einer zylindrischen Ausnehmung versehen wird, die maschinell in
der Oberfläche
des Zylinderblockes ausgebildet wird, die die Mündung der Bohrung umgibt, um
den Befestigungs-Bundring der Düse
aufzunehmen und hinsichtlich seiner Lage festzulegen, wobei die
zylindrische Ausnehmung und die Bohrung zur gleichen Zeit unter
Verwendung eines eine geeignete Form aufweisenden Bohrwerkzeuges
geformt werden, so dass sichergestellt wird, dass einerseits die
Ausnehmung und die Bohrung konzentrisch sind und andererseits die
maschinell bearbeitete Dichtungsoberfläche der Ausnehmung senkrecht
zur Achse der Bohrung steht;
- – eine
Kopfschraube mit radialem Spiel durch den Bundring in die Gewindebohrung
eingesetzt ist, um den Bundring in der Ausnehmung festzuhalten und
um den Bundring gegen die Dichtungsoberfläche der Ausnehmung abzudichten;
wobei die Kopfschraube die Strömung
von Öl
von dem Ölkanal
in dem Block in den Befestigungs-Bundring der Öldüse ermöglicht.
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Die Erfindung wird nunmehr weiter
in Form eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in denen:
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1 ein
Schnitt durch einen Motorblock ist, der mit einer Kühldüse versehen
ist;
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2 eine
schematische Draufsicht von oben auf eine Kühldüse ist;
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3 ein
Teilschnitt durch einen Motorblock ist, der die an ihrem Platz befestigte
Kühldüse zeigt; und
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4 eine
Seitenansicht der zum Befestigen der Kühldüse an ihrem Platz verwendeten
Kopfschraube ist.
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1 zeigt
einen Schnitt durch einen Zylinder eines Motorblockes 10,
wobei sich der Kolben 12 am unteren Ende seines Hubes befindet.
Um den Kolben 12 zu kühlen,
sprüht
eine Kühldüse 14 Öl auf die
Unterseite des Kolbens. Die Kühldüse weist,
wie dies klarer in 2 gezeigt
ist, eine Basis auf, die einen kreisringförmigen Befestigungs-Bundring
oder Kragen 16 und einen sich in Radialrichtung erstreckenden
Arm 18 aufweist. Ein Positionierzapfen 20 mit
zwei Abflachungen 22, 24 springt von dem Arm 20 vor.
Im Betrieb tritt Motoröl
in den kreisringförmigen
Bundring 16 ein und strömt
durch ein radiales Rohr 38 zur Auslassöffnung 40, von der
aus das Öl als
Strahl austritt.
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Die Düse 14 wird an dem
Motorblock mit Hilfe einer Kopfschraube 28 gehalten, die
durch eine zentrale Bohrung 26 des kreisringförmigen Bundringes 16 in
eine Gewindebohrung 30 läuft, die in den Motorblock
eingebohrt und mit Gewinde versehen ist. Die Gewindebohrung 30 erstreckt
sich in einen Ölkanal 32 oder
eine Bohrung, die von der Motor-Ölpumpe
mit Druck beaufschlagtes Öl
enthält.
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Wie klar aus 1 zu erkennen ist, ist der für die Sprühdüse zur Verfügung stehende
Raum sehr beschränkt,
und es ist eine genaue Positionierung der Düse erforderlich, wenn eine
Kollision zwischen der Schürze 34 des
Kolbens 12 und irgendeinem Teil der Kurbelwelle vermieden
werden soll, deren Ortskurve durch den Kreis 36 in 1 dargestellt ist.
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Üblicherweise
wird die gesamte untere Oberfläche
des Motorblockes 10, auf der die Kühldüsen der Kolben befestigt werden,
auf eine ebene Form gefräst,
und die Position jeder Düse 14 wird durch
die Position der Kopfschraube 28 bestimmt, die sie gegen
den Motorblock hält.
Dies erfordert eine Genauigkeit nicht nur hinsichtlich der Bohrung
sondern auch hinsichtlich des Gewindeschneidens der Bohrungen 30.
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Gemäß 3 sitzt bei der vorliegenden Erfindung
der Bundring 16 der Düse 14 nicht
auf einer ebenen Oberfläche
sondern in einer zylindrischen Ausnehmung 44, die die Gewindebohrung 30 umgibt, die
die Kopfschraube 28 aufnimmt. Die zylindrische Ausnehmung 44 wird
unter Verwendung des gleichen Werkzeuges geformt, das zum Bohren
der Bohrung 30 verwendet wird. Wie dies gut bekannt ist,
ist die Genauigkeit, mit der eine Bohrung gebohrt werden kann, größer als
die Genauigkeit, mit der man ein geschnittenes Schraubengewinde
schneiden kann, und die Position der zylindrischen Ausnehmung kann entsprechend
mit einer höheren
Genauigkeit festgelegt werden, als die Achse des Mittelpunktes der Kopfschraube 28.
Die Position des ringförmigen Bundringes
wird andererseits durch die zylindrische Ausnehmung bestimmt, und
sie kann daher genauer hinsichtlich ihrer Lage festgelegt werden.
Weil das gleiche Werkzeug zum Bohren der Bohrung 30 und zum
Bearbeiten der Ausnehmung 44 verwendet wird, sind diese
beiden automatisch konzentrisch und die Dichtungsoberfläche der
Ausnehmung 44 ist automatisch senkrecht zur Achse der Bohrung 30.
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Um die Ausrichtung der Basis der
Düse 14 festzulegen,
wird eine zweite flachere Bohrung 42 in den Motorblock 10 gebohrt,
vorzugsweise unter Verwendung des gleichen Werkzeuges, um einen
Zapfen 20 an dem Ende des Armes 18 aufzunehmen,
der mit der Basis der Düse 14 verbunden
ist. Aufgrund der Abflachungen 22 und 24 auf dem
Zapfen 20 ergibt sich, wenn die Bohrung 42 einen
etwas größeren Durchmesser
als der Zapfen 20 hat, eine gewisse Toleranz hinsichtlich
des Abstandes der Bohrungen 30 und 42, ohne dass
die Winkelposition der Düse 14 gegenüber dem
Motorblock 10 stark beeinflusst wird.
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So wie die Kopfschraube 28 üblicherweise verwendet
wurde, um die Basis der Düse 14 festzulegen,
musste sie einen Außendurchmesser
haben, der gleich dem der Mittelbohrung 26 in dem Bundring 16 war.
Weiterhin musste sie maschinell bearbeitet werden, um einen Kanal
zu schaffen, durch den hindurch Öl
von dem Ölkanal 32 in
den Bundring der Düse
fließen
konnte. Weil im Gegensatz hierzu bei der vorliegenden Erfindung
die Kopfschraube nicht zur Festlegung der Lage der Düse verwendet
wird und sie ganz im Gegensatz sogar gegenüber dem Mittelpunkt der Bohrung 26 fehlausgerichtet
sein kann, kann und sollte ein Spiel zwischen dem Schaft der Kopfschraube 28 und
dem ringförmigen
Bund 16 vorhanden sein. Die Kopfschraube kann daher die
in 4 gezeigte Form haben,
bei der der in dem Bundring 16 liegende Abschnitt 50 des
Schaftes einen verringerten Durchmesser aufweist, um eine Fehlausrichtung
zu ermöglichen
und um einen Ringspalt zu bilden, durch den das Öl zu dem Rohr 38 und
der Auslassöffnung 40 strömen kann.
Der Schaft der Kopfschraube 50 kann weiterhin mit einer oder
mehreren sich in Axialrichtung erstreckenden Oberflächennuten 52 geformt
sein, die tiefer als das Gewinde 54 sind. Diese Nuten 52 können in
dem Rohling der Kopfschraube geformt werden, und weil sie tiefer
als das Gewinde 54 sind, werden sie nicht durch das Schraubengewinde
beeinflusst. Als Ergebnis kann die Kopfschraube einfach in einem
einzigen Vorgang geformt werden, und keine ihrer Abmessungen sind
für die
Ausrichtung der Kühldüse auf dem Motorblock
kritisch.