DE1042950B

DE1042950B - Kurbelwelle fuer schnellaufende Kolbenmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1042950B
Application number: DEG13416A
Authority: DE
Inventors: Gilbert Burrell
Original assignee: General Motors Corp
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1952-12-31
Filing date: 1953-12-31
Publication date: 1958-11-06

Description

Kurbelwelle für schnellaufende Kolbenmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Kurbelwelle für schnellaufende Kolbenmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen, mit mehreren Paaren einander gegenüberliegender Kurbeln, von denen jedes Paar in einer Ebene liegt, die um 90° zu einer ein anderes Kurbelpaar enthaltenden Ebene versetzt ist, und mit dynamischer Auswuchtung durch an den beiden Enden der Kurbelwelle gelegene Gegengewichte.
Die Herstellung derartiger Kurbelwellen durch Schmieden erfolgte bisher dadurch, daß eine Kurbelwelle, deren Kurbelwangen in einer einzigen Ebene liegen, ausgeschmiedet wird, worauf einige der Kurbelwangen in eine Ebene verdreht werden, die 90° zu der ursprünglichen Ebene bei der Herstellung liegt. Dieses Verdrehen von Kurbelwangen zeitigt neben dem größeren Arbeitsaufwand unangenehme Nebenerscheinungen infolge der Strukturänderungen im Werkstoff.
Die Erfindung besteht darin, daß die Massenmittelpunkte der Gegengewichte in an sich bekannter Weise mit dem einzigen unausgeglichenen, beim Drehen der Kurbelwelle auftretenden Kräftepaar in einer Ebene liegen, daß in gleichfalls an sich bekannter Weise jedes Gegengewicht einer Kurbel gegenüberliegt und daß Teile der Kurbelwelle mit Seitenschräge an gegenüberliegenden Seiten paralleler Ebenen geformt sind, von denen die eine die Drehachse der Kurbelwelle und die Achsen des einen Kurbelpaares enthält, während die anderen durch die Achsen eines anderen Kurbelpaares verlaufen, so daß die Kurbelwelle in die fertige Form in parallelen Ebenen Schmied- oder gießbar ist.
Durch diese Ausbildung wird es ermöglicht, daß die Kurbelwelle als Ganzes geschmiedet werden kann, ohne daß anschließend eine Verdrehung einzelner Teile erforderlich ist. Weiterhin gestattet die Erfindung aber auch ein leichteres Gießen der Kurbelwelle, wenn diese Herstellungsart beabsichtigt ist.
Die Herstellung der Kurbelwelle wird also in bei-<len Fällen wesentlich verbilligt, wobei gleichzeitig eine Kurbelwelle verbesserter Güte erhalten wird.
Die Erfindung ist in der Zeichnung in einer Ausführungsform beispielsweise veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt das Schmiedestück einer Kurbelwelle gemäß der Erfindung, wobei die ausgezogenen Linien die Außenfläche des Schmiedestückes und die strichpunktierten Linien die fertige Kurbelwelle darstellen; Fig. 2 ist eine Endansicht der Kurbelwelle; Fig.3 zeigt einen mittleren Teil der Kurbelwelle in einer Ansicht im rechten Winkel zu der der Fig. 1, und Fig. 4 ist ein Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 1. Die Kurbelwelle 10 hat Hauptlager 11, 12,13,14 und 16 und entgegengesetzt zueinander liegende Kurbeln 17 und 18 zwischen den Endlagerpaaren 11 und 12 bzw. 14 und 16. Die Kurbelzapfen 19 und 21 der Kurbeln 17 und 18 liegen zwischen Wangen 22 und 23 bzw. 24 und 26. Zwischen dem zweiten und vierten Hauptlager 12 und 14 liegt das mittlere Hauptlager 13 für im rechten Winkel zu den Kurbeln 17 und 18 (Fig. 3) angeordnete Kurbeln 27 und 28. Zu den Kurbeln 27 und 28 gehören Kurbelzapfen 34 bzw. 36 und Wangen 29 und 31 bzw. 32 und 33.
Die mittleren gleichachsig zur Welle liegenden Abschnitte der Welle haben einen großen Durchmesser und große Steifheit und bilden einen verhältnismäßig starren Körper. Die Kolben und Pleuelstangen, von denen je zwei- mit jeder Kurbel verbunden sind, bedingen nicht ausgeglichene Kräftepaare. An den Kurbeln 17 und 18 wirkt beispielsweise ein Kräftepaar von einer bestimmten Größe in der Ebene 41. Das an den Kurbeln 27 und 28 wirkende Kräftepaar ist größer und liegt in einer Ebene rechtwinklig zur Ebene des Kräftepaares der Kurbeln 17 und 18. Nach bekannten mathematischen Formeln werden die Größe und Richtung dieser Kräftepaare zu einem einzigen resultierenden Kräftepaar berechnet. Die strichpunktierte Linie 38 in Fig.2 zeigt die Ebene für das resultierende Kräftepaar an. Diese Linie 38 bildet mit der Ebene 41 der Kurbeln 17 und 18 den Winkel 39.
Gegengeivichtspaare 42 und 43 sowie 44 und 46 sind an der Welle 10 gegenüber den Kurbeln 17 bzw. 18 angeordnet. Die Massenmittelpunkte der Gegengewichte 42 und 43 sowie 44 und 46 liegen in der Ebene 38, und diese ist die Ebene des ausbalancierenden Kräftepaares, das die durch die Drehung der Kurbeln 17 und 18 sowie 27 und 28 erzeugten Kräfte ausgleichen soll. Wie Fig. 1 zeigt, ist der größere Teil jedes Paares von Gegengewichten 42, 43 und 44, 46 gegenüber den äußeren Kurbelarmen 22, 26 angeordnet.
Die Außenflächen der Kurbelwelle 10, der Kurbelarme 17 und 18 und der Gegengewichte 42, 43,44 und 46 sind mit Seitenschräge versehen. Die kreisförmigen Schultern am Ende 61 der Kurbelwelle sind abgeschrägt, wie Fig. 1, rechte Seite, oder Fig. 2 zeigt.
Es ist ferner Seitenschräge auf gegenüberliegenden Seiten der Ebenen 53 und 53' (Fig. 3) vorgesehen, die parallel zu der Ebene 52 verlaufen, in der die Massenmittelpunkte der Kurbelarme 27 und 28 liegen. Seitenschräge ist ferner an den Kurbelarmen 27 und 28 auf beiden Seiten der Ebenen 54 vorgesehen, die zwischen den Ebenen 52 und 53 bzw. 53' an den Kurbelarmwangen auf beiden Seiten der Kurbelzapfen 34 und 36 liegen.
Fig.4 zeigt die Seitenschräge aller Gegengewichte 42, 43, 44 und 46 zu beiden Seiten der Ebenen 52, die durch die Achsen der Kurbelzapfen der Kurbelarme 17 und 18 gehen. Seitenschräge wird ferner, wie dargestellt, an dien Außenflächen aller Kurbeln 17, 18, 27 und 28 vorgesehen.
Die Ebenen 52, 53, 53' und 54 stellen Trennebenen eines Gesenkes dar, wenn die Kurbelwelle geschmiedet werden soll, oder einer Form, falls die Herstellung durch Gießen erfolgt. Die Seitenschrägen ermöglichen in beiden Fällen die einwandfreie Herstellung, sei es des Schmiedestückes, sei es der Gußform.
Die ausgezogenen Linien in Fig. 1 zeigen den hergestellten Rohling für die Kurbelwelle; die innerhalb dieser Linien liegenden strichpunktierten Linien deuten die fertig bearbeitete Kurbelwelle an.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Kurbelwelle für schnellaufende Kolbenmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen, mit mehreren Paaren einander gegenüberliegender Kurbeln, von denen jedes Paar in einer Ebene liegt, die um 90° zu einer ein anderes Kurbelpaar enthaltenden Ebene versetzt ist, und mit dynamischer Auswuchtung durch an den beiden Enden der Kurbelwelle gelegene Gegengewichte, dadurch gekennzeichnet, daß die Massenmittelpunkte der Gegengewichte in an sich bekannter Weise mit dem einzigen unausgeglichenen, beim Drehen der Kurbelwelle auftretenden Kräftepaar in einer Ebene liegen, daß in gleichfalls an sich bekannter Weise jedes Gegengewicht (42, 43; 44, 46) einer Kurbel (17; 18) gegenüberliegt und daß Teile der Kurbelwelle mit Seitenschräge an gegenüberliegenden Seiten paralleler Ebenen (52, 53, 53') geformt sind von denen die eine (52) die Drehachse der Kurbelwelle und die Achsen des einen Kurbelpaares enthält, während die anderen (53, 53') durch die Achsen eines anderen Kurbelpaares verlaufen, so daß die Kurbelwelle in die fertige Form in parallelen Ebenen schmied-oder gießbar ist.
2. Kurbelwelle nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegengewichte (42, 43; 44,46) in an sich bekannter Weise durch Verlängerung einer Wange (22, 23 bzw. 24, 26) einer Kurbel (17 bzw. 18) gebildet werden.
3. Kurbelwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegengewichte (42, 43; 44, 46) im, an sich bekannter Weise Seitenschräge aufweisen und der größere Teil der Gegengewichte durch die außenliegenden Teile der Kurbelwangen gebildet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: ` Deutsche Patentschrift Nr. 235 174; schweizerische Patentschrift Nr. 109 967; USA.-Patentschriften Nr. 1898 459, 1649 541, 1434 215, 1574 219.