Einrichtung zur Hochdruckschmierung eines Lagers einer Pleuelstange bei einer Kolbenmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Hochdruckschmierung eines Lagers einer Pleuel stange bei einer Kobenmaschine, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine, mit einer in der Pleuel stange angeordneten Schmierpumpe, welche durch Trägheitswirkung betätigt wird.
Lager von Pleuelstangen werden normalerweise durch Drucköl geschmiert, welches von der Kurbel welle durch eine Bohrung in der Pleuelstange oder durch eine in dieser angeordnete Leitung dem Lager zugeführt wird. Infolge der dabei vorhandenen Un- dichtheit, z. B. in den Kurbelwellenlagern, ist dabei die Höhe des dem Lager zugeführten Druckes be grenzt und für gewisse Zwecke z. B. zur Erzielung der hydrostatischen Schmierung unzureichend. Zu dem besteht normalerweise nicht die Absicht, das ganze Schmiersystem unter hohen Druck zu setzen, wegen zu hoher ölpumpenleistung.
Um das Kolbenlager einer Verbrennungskraft maschine mit Schmieröl höheren Druckes als dem des übrigen Schmierölsystems versorgen zu können, ist bereits vorgeschlagen worden, in den einzelnen Kolben der Maschine mechanisch angetriebene Hoch druckpumpen anzuordnen, die das Öl dem Schmier system entnehmen und durch die Relativbewegung zwischen Pleuelstange und Kolben angetrieben wer den. Diese Anordnung ist jedoch kompliziert und insbesondere für Schaltkolben, bei welchen der Kol ben ausser seiner Bewegung in Ach.senrichtung eine fortschreitende Drehbewegung ausführt, ungeeignet.
Es ist auch vorgeschlagen worden, an der Pleuel stange seitlich eine Zahnradpumpe anzuordnen und diese durch die Trägheitswirkung einer auf der Achse eines der Zahnräder an einem Arm befestigten, in der Bewegungsebene der Pleuelstange drehbaren Masse zu betätigen. Die Masse sollte bei der Bewe- gung der Pleuelstange in Drehung versetzt werden und dadurch die Pumpe antreiben. Diese Anordnung ist jedoch kompiziert, schwächt die Kurbelstange und ist zudem infolge der Verwendung einer Zahn radpumpe für die erfindungsgemäss angestrebten hohen Drücke nicht gut geeignet.
Bei einer anderen bekannten Einrichtung ist in einer Längsbohrung der Kolbenstange ein rohr- förmiger Körper geführt, in dessen innerer Bohrung ein Ventil ausgebildet ist und der in axialer Richtung durch Federn in einer Mittellage gehalten wird. Durch die Trägheitswirkung während der Bewegung der Pleuelstange pumpt dieser Körper Öl aus einer nach aussen führenden Leitung zum Kolbenlager. Diese Ausführung ist jedoch nicht für höhere Drücke ge eignet und hat insbesondere den Nachteil, dass bei einem Anstieg des Druckes im Kolbenlager das Öl in die Schmierleitung zurückweichen kann unter Verschiebung des beweglichen Körpers gegen den Federdruck.
Erfindungsgemäss werden die Nachteile der be kannten Einrichtung dadurch beseitigt, dass als Schmierpumpe eine im dem zu schmierenden Lager zugewandten Ende der Pleuelstange angeordnete Kolbenpumpe dient, die durch die Trägheitswirkung eines besonderen, gegenüber der Pleuelstange inner halb bestimmter Grenzen frei beweglichen Teiles betätigt wird.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeich nung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt eines Zylinders einer Brenn- kraftmaschine mit Kolben und Pleuelstange, Fig. 2 ein Detail der Fig. 1 in vergrössertem Massstab. In einer Zylinderbüchse 1 einer weiter nicht dar gestellten Brennkarftmaschine ist ein Kolben 2 ge führt, der Lagerschalen 3, 4 mit kugeligen Lager flächen aufweist. Die Lagerschalen 3 und 4 werden durch einen Distanzring 5 in richtigem Abstand voneinander gehalten und sind mit Hilfe eines Be festigungsringes 6 durch Schrauben 7 mit dem Kol ben 2 befestigt.
In den Lagerschalen 3 und 4 ist der Kugelkopf 8 einer Pleuelstange 9 gelagert, deren anderes Ende eine Kurbelwelle 10 drehbar umfasst. Die Kurbelwelle 10 enthält Schmierbohrungen 11, durch welche in bekannter Weise von einer nicht dargestellten Schmierpumpe Drucköl dem mit einer Nut 12 versehenen Kurbelwellenlager zugeführt wird. Der Pleuelstangenkopf enthält eine Bohrung 13 an welche sich eine Bohrung 14 mit grösserem Durch messer anschliesst, in der ein in Längsrichtung be wegliches Rohr 15 geführt ist, das am oberen Ende Öffnungen 16 und ein Verschlussstück 17 (Fig.2) aufweist.
Im Kugelkopf der Pleuelstange ist eine Pumpe 18 angeordnet, welche mit einem Druckventil 19, einem Saugventil 20 und einem Kolben 21 versehen ist. Das Saugventil 20 ist durch einen Kanal 22 mit einem Raum 23 verbunden, der durch. die Öffnungen 16 an den Innenraum des Roh res 15 und den Kanal 14 angeschlossen ist. Der Raum 23 ist mittels einer Bohrung 24 mit einem Raum 25 verbunden, der sich zwischen den beiden Lagerschalen 3 und 4 befindet.
Während des Betriebes gelangt das Schmieröl aus der Kurbelwelle 10 durch die Bohrungen 11 in die Kanäle 12-14 der Pleuelstange und aus diesen in den Raum 23 und zum Saugkanal 22 der Pumpe 18. Das überflüssige Öl gelangt durch die Bohrung 24 in den Raum 25, der während des Betriebes mit Schmieröl gefüllt ist. Aus diesem Raum wird das <B>Öl</B> durch eine Bohrung 26 dem Kolbenboden zuge führt zwecks Kühlung. Der Abfluss des Öles vom Kolbenboden ins Kurbelgehäuse erfolgt in bekannter Weise durch eine nichtdargestellte Bohrung. Ein Teil des Öles entweicht langsam zwischen den Gleit flächen der unteren Lagerschale 4 und des Kugel kopfes der Pleuelstange und schmiert diese.
Während der Hin- und Herbewegung des Kolbens führt das Rohr 15 infolge seiner Trägheit eine Re lativbewegung in axialer Richtung zur Pleuelstange 9 aus und betätigt dabei den Kolben 21 der Pumpe 18. Auf diese Weise wird durch die Pumpe 18 das im Schmiersystem unter dem dort herrschenden Druck befindliche Schmieröl angesaugt und unter erhöhtem Druck in das Kolbenlager gedrückt. Es ist also dadurch möglich, den Schmierdruck zusätzlich noch zu erhöhen. Dieser erhöhte Druck kann ein bedeuten des Mass annehmen und z. B. höher sein als die Flächenpressung im Lager, so dass ein sogenannter hydrostatischer Schmiereffekt erzielbar ist. Der er zielbare Druck hängt hauptsächlich vom Durchmesser des Kolbens 21 und der Masse des Rohres 15 ab.
Der erfindungsgemässe Antrieb hat dabei die Eigen schaft, dass der Druckhub der Pumpe 18, bei welchem das Schmieröl in das Lager ausgestossen wird, bei der Annäherung des Kolbens zum oberen Totpunkt erfolgt, also zu dem Zeitpunkt, wo bei einer Brenn- kraftmaschine das Lager am meisten belastet ist. Anderseits erfolgt der Saughub der Pumpe 18 in der Nähe des unteren Totpunktes, also einer Stelle, wo die Belastung des Kobens und des Kolbenlagers gering ist. Der Schmierdruck sinkt dabei auch wäh rend des Saughubes praktisch kaum unter den im Schmiersystem herrschenden Druck. Das Druckventil 19 verhindert das Zurückweichen des Öles von den Gleitflächen während eines Saughubes des Kol bens 21.
Die beschriebene Anordnung hat den Vorteil, dass sie eine Hochdruckschmierung eines Kolben lagers ohne bewegliche Zuführungsleitungen mit ein fachen Mitteln ermöglicht, was der Zuverlässigkeit der Anordnung beiträgt. Dabei herrscht 'bei einer Beschädigung oder bei Blockieren der Pumpe 18 im Lager immer noch der im Schmiersystem vor handene Schmiermitteldruck weiter.
Dadurch, dass die zusätzliche Schmierpumpe im dem Kolben zugewandten Ende der Pleuelstange angeordnet ist, wird eine besonders kurze Hoch druckleitung zwischen der Pumpe und dem ge schmierten Lager erzielt bzw. eine solche Leitung fällt, wie beim dargestellten Beispiel, überhaupt weg. Das vereinfacht bedeutend die Konstruktion der Ein richtung, und es entfallen praktisch jegliche Leck verluste. Dadurch, dass die Pumpe mit einem in der Pleuelstange fest angeordneten Druckventil aus- gesttatet ist, wird erzielt, dass bei einem Druckanstieg im Kolbenlager, wie dies z. B. bei einer hydrostati schen Schmierung der Fall ist, das Schmieröl nicht in die Pumpe zurückweichen kann.
Unter Umständen kann, wenn ein derartiges Zurückweichen nicht be fürchtet wird, auch das Druckventil weggelassen wer den. Durch die Ausbildung der die Pumpe betätigen- den Masse als einen in einer Längsbohrung der Pleuelstange geführten Teil wird eine Anbringung einer grösstmöglichen Masse erreicht, wobei die Aussenform der Pleuelstange nicht beeinflusst wird und im Gegenteil eine sowieso vorhandene Längs bohrung der Pleuelstange zu diesem Zweck aus genützt wird.
Dabei kann der Pumpenhub ohne konstruktive Schwierigkeiten gross gewählt werden, was bei einer gegebenen Fördermenge einen kleinen Kolbenquerschnitt und entsprechend die Erzielung hoher Drücke, wie sie bei einer hydrostatischen Schmierung erforderlich sind, ermöglicht. Der die Pumpe betätigende Teil könnte dabei einen beliebigen Querschnitt aufweisen, bei dem gewährleistet ist, dass eine Führung in der Öffnung stattfindet und dass gleich zeitig das Schmieröl zur Pumpe 18 vorbeiströmen kann. Die Ausführung in Form eines Rohres hat in dieser Beziehung eine Reihe von Vorteilen. Es wird hauptsächlich bei einfacher Ausführung ein grosser Durchflussquerschnitt für das Öl erzielt.
Obwohl als Beispiel eine erfindungsgemässe An ordnung zur Schmierung eines Kolbenlagers darge- stellt und beschrieben wurde, ist es möglich, im Sinne der Erfindung eine Anordnung zur Schmierung beider Lager einer Pleuelstange zu schaffen. In diesem Falle müsste noch zusätzlich zur Schmierpumpe im oberen Ende eine solche im unteren Ende der Pleuelstange angeordnet werden. Dabei könnte der Teil 15 beide Schmierpumpen nacheinander betätigen. In einem solchen Falle kann vorzugsweise die Zuführung des Schmieröls zu den Pumpen durch bekannte, in die Bohrung 14 direkt mündende, bewegliche Gelenk rohre erfolgen.
Da bei der erfindungsgemässen Ausführung eine relativ grosse Freiheit in der Wahl des die Kolben pumpe betätigenden Teiles und des Querschnittes sowie des Hubes des Pumpenkolbens besteht, können damit mühelos Drücke erzielt werden, die über die durch den Zünddruck bei Dieselmotoren verursachte Belastung der Kolbenlager hinausgehen. Bei der Dimensionierung ist es zwar nicht notwendig, auf derart hohe Drücke zu gehen, da es meistens genügt, nur jeweils während des Kompressionshubes eine bestimmte Ölmenge zwischen die Lagerflächen des betreffenden Lagers zu bringen.
Es wird jedoch vor zugsweise das Verhältnis der Masse des die Kolben pumpe betätigenden Teiles zum Querschnitt des Pumpenkolbens so gewählt, dass bei normaler Ar beitsdrehzahl, für welche der Motor ausgelegt ist, der durch die Schmierpumpe entwickelte Druck ein Abheben des betreffenden Lagers gegen den auf den Motorkolben wirkenden Kompressionsdruck mit Si cherheit gewährleistet.