DE1261704B

DE1261704B - Kurbelwellen- und Pleuelstangenausbildung bei Kolbenkraft- und Arbeitsmaschinen mit Gleitlagern

Info

Publication number: DE1261704B
Application number: DE1958D0028259
Authority: DE
Inventors: Martin Fritz
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1958-06-07
Filing date: 1958-06-07
Publication date: 1968-02-22

Description

Kurbelwellen- und Pleuelstangenausbildung bei Kolbenkraft- und Arbeitsmaschinen mit Gleitlagern Die Erfindung bezieht sich auf die Kurbelwellen-und Pleuelstangenausbildung bei Kolbenkraft- und Arbeitsmaschinen mit Gleitlagern.
Um auf besondere seitliche Fixierungen des Pleuels verzichten zu können, sind Ausführungsformen bekanntgeworden, bei denen :die Lagerflächen der Gleitlager zwischen der Kurbelwelle und den Pleuelstangen doppelkonusförmig ausgebildet sind. Bei diesen Kurbelwellenausführungen sind scharfkantige übergänge von den Lagerflächen zu den Kurbelwangen in Form der üblichen Anlaufbunde vorgesehen, welche die Festigkeit der Kurbelwellen herabsetzen, da sie :durch Kerbspannungen gefährdete Stellen bilden.
Bei langsam laufenden Schwungrädern ist es bekanntgeworden; zur Lagerung der Schubstange Torusflächen vorzusehen. Der bei dieser Ausführungsform mit einer Exzenterscheibe verbundene Kurbelzapfen ist an vielen Stellen mit scharfkantigen Absetzungen und Bohrungen versehen, welche die Festigkeit infolge erhöhter Kerbspannungen stark herabsetzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und die Festigkeit einer Kurbelwelle zu erhöhen und die Massen von Kurbelwelle und Pleuelstangen zu verringern. Die Erfindung besteht darin, daß die Lagerflächen zum Zweck der Erhöhung der Festigkeit der Kurbelwelle und der Verringerung der Massen in an sich bekannter Weise als Teilfläche eines Torus ausgebildet sind und daß ein gleichmäßiger oder stetiger, ohne Anlaufbunde und winklige Absätze gebildeter Übergang von der torusförmigen Lagerfläche zu den Kurbelwangen vorgesehen ist. Die Gesamtbreite der Pleuelstange in Kurbelwellenlängsrichtung braucht dann in vorteilhafter Weise nur der Breite der Lagerfläche zu entsprechen. Der Durchmesser des Kurbelwellenzapfens kann in der Mitte des Lagers 5 bis 7 % geringer sein als der Durchmesser eines entsprechenden herkömmlichen Kurbelwellenzapfens.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können der übergang der Lagerflächen der Kurbelwelle zu den Kurbelwangen, insbesondere die Krümmungen der Oberfläche der Kurbelwangen, im Bereich ihrer Anschlüsse an die Kurbelwellenzapfen entlang von Kreisbögen ausgeführt sein.
In zwei Figuren der Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Eine weitere Figur stellt die bisher allgemein übliche Ausgestaltung einer Pleuellagerflächedar.
F i g.1 zeigt einen begrenzten Ausschnitt eines axial geschnittenen Pleuellagers gemäß der Erfindung; F i g. 2 zeigt den gleichen begrenzten Ausschnitt eines herkömmlichen Pleuellagers; F i g. 3 zeigt einen Teil einer Kurbelwelle mit der erfindungsgemäßen Lagerausbildung.
In den F i g.1 bis 3 sind die Kurbelwellenzapfen mit 1 bezeichnet, der Pleuelfuß mit 2. Der Kurbelwellenzapfen 1 und der Pleuelfuß 2 berühren sich nach den F i g.1 und 3 in einer Fläche 3, die als Teil der Innenfläche eines Torus ausgebildet ist. Ein Torus wird bekanntlich durch einen um eine Achse, hier die Kurbelzapfenachse, rotierenden Kreis erzeugt.
Nach F i g. 3 schließt sich an die beiden Kurbelwellenzapfen 1 eine Kurbelwellenwange 4 an, die die beiden Kurbelwellenzapfen 1 nach F i g. 3 verbindet. Der übergang der Lagerflächen der Kurbelwellenzapfen 1 zur Kurbelwellenwange 4, insbesondere die Krümmungen der Oberflächen der Kurbelwangen im Bereich ihrer Verbindung mit dem Kurbelwellenzapfen sind entlang von Kreisbögen ausgeführt, die in F i g. 3 beim oberen Kurbelwellenzapfen gestrichelt angedeutet und mit 5 und 6 bezeichnet sind. Die F i g. 3 zeigt an ihren beiden äußeren Enden je ein Grundlager 7, die ebenfalls in erfindungsgemäßer Weise bezüglich ihrer Lagerflächen Torusflächen besitzen können. Eine solche Ausbildung ist in den beiden Grundlagern 7 gemäß F i g. 3 gestrichelt dargestellt.
Bei einem Vergleich der beiden Lagerausbildungen nach den F i g.1 und 2 ist festzustellen, :daß der Pleuelfuß nach F i g. 2 breiter ausgebildet sein muß als der erfindungsgemäße Pleuelfuß nach F i g.1. Der Pleuelfuß nach F i g. 2, der in der allgemein bekannten Weise über eine zylinderförmige Lagerfläche S mit dem Kurbelwellenzapfen 1 verbunden ist, überragt die Lagerfläche 3 beidseitig und wird durch den Anlaufbund 9 in seiner Lage fixiert. Ein solcher Anlaufbund ist bei dem erfindungsgemäßen Pleuellager nach F i g.1 nicht nötig, da durch die Formgebung der Lagerfläche 3 die Fixierung des Pleuels schon gewährleistet ist.
In vorteilhafter Weise wird. durch die erfindungsgemäße Ausbildung, der Lagerfläche einmal der Anlaufbund eingespart, zum anderen kann die Breite des Pleuels in Kurbelwellenlängsrichtung schmaler ausgeführt werden, und zwar so schmal wie die Breite der Lage`rfläche.'Auf diese Weise wird bei der Beanspruchung des erfindungsgemäßen Pleuels dessen gesamter Querschnitt ausgenutzt. Durch die torusförmige Ausbildung der Lagerfläche und durch das Fehlen des Anlaufbundes und weiterer Absätze u. dgl. wird ein gleichmäßiger Übergang zu den Kurbelwellenwangen erzielt und die Kerbwirkung insbesondere Isölcher Anlaufbünde und Absätze vermieden oder zumindest: erheblich gemindert. Der Kraftfluß wird gleichmäßig vom Zapfen :in die Wangen und von dort über die Grundlager zur Antriebsseite der Kurbelwelle geführt. Es war bisher üblich, den Kerbfaktor mit verhältnismäßig teuren Mitteln, wie z. B. Härtung der Übergangsradien; oder durch eingefräste Entlastungsnuten herabzusetzen. Die vorliegende ,Methode zur Herabsetzung des Kerbfaktors ist demgegenüber bedeutend billiger. Sie führt außerdem zu Materialeinsparungen, insbesondere hinsichtlich des Pleuels, wodurch die Massenkräfte ebenfalls herabgesetzt werden. Neben einer Verbilligung . der Fertigung wird also auch eine Erhöhung der Lebensdauer der Kurbelwelle erzielt.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der beschriebenen -Kurbelwellenlager kann natürlich auch auf andere Maschinen, die -an' ihre Lager ähnliche oder gleiche Anforderungen wie im vorliegenden Fall stellen, angewandt werden. .

Claims

. Patentansprüche: " 1. Kurbelwellen- und Pleuälstängenausbildung bei kolbenkräft und -- -Arbeitsmaschinen -mit Gleitlagern, dadurch gekennzeichnet, da ß 'die Lagerflächen zum Zweck .der Erhöhung der Festigkeit der Kurbelwelle und der Verringerung der Massen in an sich bekannter Weise als Teilflächen eines Torus ausgebildet sind und daß ein gleichmäßiger oder stetiger, ohne Anlaufbunde und winklige Absätze gebildeter Übergang von der torusförmigen- Lagerfläche (3) zu den Kurbelwangen (4) vorgesehen ist.
2. Kurbelwellen- und Pleuelstangenausbildung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Pleuelstange (2), deren. Gesamtbreite in Kurbelwellenlängsrichtung der freite der Lagerfläche (3) entspricht.
3. Kurbelwellen- und _Pläuelstangenausbildung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn= zeichnet, daß der Übergang der Lagerflächen (3) der Kurbelwelle. zu den Kurbelwangen (4), insbesondere die Krümmungen (5, 6) an den Oberflachen der Kurbelwangen (4), im Bereich ihrer Anschlüsse an die Kurbelwellenzapfen (1) entlang von Kreisbögen ausgeführt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr: 593 583, 405 948; französische Patentschrift Nr. 936 262; USA.-Patentschriften Nr. 1931231;.1716 062, 1124282.