DE19916492A1

DE19916492A1 - Kurbelwelle für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19916492A1
Application number: DE1999116492
Authority: DE
Inventors: Peter Schaefer
Original assignee: Deutz AG
Current assignee: Deutz AG
Priority date: 1999-04-13
Filing date: 1999-04-13
Publication date: 2000-10-19

Abstract

Kurbelwelle (1) für eine Brennkraftmaschine. DOLLAR A Die Erfindung geht aus von einer Kurbelwelle (1) für eine Brennkraftmaschine mit Kurbelwangen (4), denen sich jeweils ein Wellenzapfen (2) und ein Kurbelzapfen (3) versetzt zueinander anschließen. DOLLAR A Die Aufgabe, mit einfachen Mitteln eine gezielte Spannungsminderung im Bereich der Kurbelwellen-Hohlkehlen zu erzielen, wird dadurch gelöst, daß im Bereich einer Hohlkehle (5; 6) zwischen einem der Zapfen (2; 3) und der Kurbelwange (4) in der Kurbelwange (4) wenigstens eine Entlastungsnut (7; 8) eingebracht ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kurbelwelle für eine Brennkraftmaschine gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.

Kurbelwellen für Brennkraftmaschinen sind allgemein bekannt. Diese bestehen in der Regel aus mehreren Kurbelwangen, denen sich je weils ein Wellenzapfen und ein Kurbelzapfen versetzt zueinander an schließen. In den Übergangsbereichen zwischen einem Kurbelzapfen und einer Kurbelwange beziehungsweise einem Wellenzapfen und einer Kurbelwange, wobei dieser Übergangsbereich als Hohlkehle bezeichnet wird, treten beim Betrieb der Kurbelwelle in einer Brenn kraftmaschine starke Beanspruchungen auf. Um diesen Beanspru chungen in den Kurbelwellen-Hohlkehlen gerecht zu werden, werden entweder die Grundabmessungen der Kurbelwelle (wie Zapfendurch messer, Wangenform, Hohlkehlenradien) verändert oder es werden festigkeitssteigernde Maßnahmen (wie zum Beispiel Härten oder Rollen der Hohlkehlen) vorgenommen. Beides ist von Nachteil, da durch Änderung der Grundabmessungen das Gewicht der Kurbelwelle in unnötiger Weise ansteigt, so daß mehr Material verbraucht wird. Darüber hinaus muß bei höherem Materialverbrauch auch mit einem höheren Energieaufwand bei der Herstellung und auch beim Betrieb der Brennkraftmaschine gerechnet werden. Ebenso sind festigkeits steigernde Maßnahmen von Nachteil, da diese eine Steigerung der Produktionskosten sowie einen erhöhten Fertigungsaufwand mit sich bringen.

Zur Vermeidung der genannten Maßnahmen ist schon vorgeschlagen worden, eine Bohrung zur örtlichen Spannungsabsenkung in der Kur belwange vorzunehmen. Eine solche Bohrung hat allerdings den Nachteil, daß sie entweder zu geringe oder zu eng begrenzte Wir kung zeigt oder auch die Kurbelwelle so stark schwächt, daß die er forderliche Festigkeit für den Betrieb der Kurbelwelle nicht mehr ge geben ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln eine gezielte Spannungsminderung in den Kurbelwellen-Hohlkehlen zu erreichen.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 ge löst.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß in einem Bereich einer Kur belwellen-Hohlkehle zwischen einem der Zapfen der Kurbelwelle und der Kurbelwange in der Kurbelwange wenigstens eine Entlastungsnut eingebracht ist. Mittels dieser Entlastungsnut wird eine Umlenkung im Kraftfluß erzeugt, wodurch die Spannungsspitzen in den Kurbelwel len-Hohlkehlen abgebaut werden. Dadurch wird wirksam die Bean spruchung in den Kurbelwellen-Hohlkehlen beim Betrieb der Kurbel welle in der Brennkraftmaschine reduziert, so daß bei Beibehaltung der erforderlichen Festigkeit weitergehende Maßnahmen, wie Verän derung der Grundabmessungen der Kurbelwelle oder festigkeitsstei gernde Maßnahmen, vermieden werden können. Der Vorteil einer sol chen Entlastungsnut gegenüber den schon bekannten Entlastungs bohrungen besteht darin, daß die Kurbelwelle nur unwesentlich ge schwächt wird, wodurch die Steifigkeit der Kurbelwelle nahezu voll erhalten bleibt und der Entlastungsbereich der Hohlkehle in Zap fenumfangsrichtung beliebig ausgedehnt werden kann.

In Weiterbildung der Erfindung ist in jeweils einer Kurbelwange so wohl eine Entlastungsnut für den Wellenzapfen als auch eine Entla stungsnut für den Kurbelzapfen eingebracht. Dies hat den Vorteil, daß für die gesamte Kurbelwelle eine Reduzierung der Beanspru chung der Kurbelwellen-Hohlkehlen mittels der erfindungsgemäßen Entlastungsnut erzielt wird.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Entlastungsnut konzentrisch zu dem zugehörigen Wellenzapfen beziehungsweise dem zugehörigen Kurbelzapfen in der Kurbelwange vorgesehen. Dadurch ist gewährlei stet, daß sich die jeweilige Entlastungsnut genau über den Bereich erstreckt, in dem die höchsten Beanspruchungen auftreten. Aufgrund dieser Ausgestaltung schmiegt sich die Entlastungsnut nicht nur dem Hohlkehlenverlauf, sondern auch der äußeren Formgebung des Wel lenzapfens beziehungsweise des Kurbelzapfens optimal an.

In Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich die Entlastungsnut über einen Teilumfang eines Wellenzapfens beziehungsweise eines Kur belzapfens. Aufgrund der Länge, der Breite und der Tiefe der Entla stungsnut kann diese auf die Abmessungen der jeweils vorliegenden Kurbelwelle abgestimmt werden, um eine größtmögliche Reduzierung der Beanspruchung der Kurbelwellen-Hohlkehlen zu erzielen. Gleich zeitig kann durch diese optimale Abstimmung verhindert werden, daß die Steifigkeit der Kurbelwelle geschwächt wird.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Entlastungsnut schon mit Her stellung der Kurbelwange in diese einbringbar. So kann zum Beispiel beim Guß einer Kurbelwange die Gießform schon die optimierte Form der Entlastungsnut beinhalten. Dies hat den Vorteil, daß nach der Herausnahme der gegossenen Kurbelwange diese schon weitestge hend fertig (einschließlich einer gegebenenfalls noch erforderlichen Nachbearbeitung) zur weiteren Montage zur Verfügung steht. Dabei ist denkbar, daß die Kurbelwangen einzeln oder die gesamte Kurbel welle gegossen werden.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Entlastungsnut nach der Her stellung der Kurbelwange in diese einbringbar. Diese Vorgehenswei se hat dann den Vorteil, wenn Kurbelwangen gleicher Form und glei cher Abmessungen hergestellt werden, die mit unterschiedlichen Wel lenzapfen beziehungsweise Kurbelzapfen zu einer fertigen Kurbel welle zusammengebaut werden. Dann können einheitlich hergestellte Kurbelwangen in Abhängigkeit von den Abmessungen und der Form der verwendeten Wellen- beziehungsweise Kurbelzapfen mit den ent sprechenden Entlastungsnuten versehen werden.

Die erfindungsgemäß vorgesehenen Entlastungsnuten sind bei allen Arten von Kurbelwellen einsetzbar. So kommt es bei der Verwendung dieser Entlastungsnuten nicht darauf an, ob es sich bei der Kurbel welle um eine zum Beispiel im Gesenk geschmiedete Kurbelwelle, eine freiform-geschmiedete Kurbelwelle, eine gegossene Kurbelwelle oder eine zusammengebaute Kurbelwelle handelt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert, auf das die Erfindung nicht beschränkt ist.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Kurbelwelle,

Fig. 2 und 3 einen Querschnitt und einen Längsschnitt durch die Kurbelwelle.

Fig. 1 zeigt eine Kurbelwelle 1 einer insbesondere selbstzündenden Brennkraftmaschine. Diese Kurbelwelle 1 weist zur Lagerung Wellen zapfen 2 auf, wobei weiterhin in Abhängigkeit der Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine mehrere Kurbelzapfen 3 vorgesehen sind.

Die Wellenzapfen 2 und Kurbelzapfen 3 sind über Kurbelwangen 4 versetzt zueinander zu der Baueinheit der Kurbelwelle 1 miteinander verbunden. An den beiden Enden der Kurbelwelle 1 werden in übli cher Weise ein Schwungrad oder ein Flansch für ein Schwungrad be ziehungsweise auf der gegenüberliegenden Seite Keilriemenabtriebe und gegebenenfalls Schwingungsdämpfer montiert. Diese sind in Fig. 1 nicht gezeigt.

Zur Verdeutlichung der Erfindung ist in den Fig. 2 und 3 ein Quer schnitt beziehungsweise ein Längsschnitt durch die in Fig. 1 ge zeigte Kurbelwelle 1 gezeigt. Neben den in Fig. 1 schon gezeigten und mit den gleichen Bezugsziffern versehenen Elementen ist die Hohlkehle im Bereich des Wellenzapfens 2 mit der Bezugsziffer 5 und die Hohlkehle im Bereich des Kurbelzapfens 3 mit der Bezugsziffer 6 versehen. Um die in diesen Kurbelwellen-Hohlkehlen auftretende Be anspruchung reduzieren zu können, sind erfindungsgemäß Entla stungsnuten 7 und 8 im Bereich dieser Kurbelwellen-Hohlkehlen 5 und 6 angeordnet. Die Anordnung und die Tiefe dieser Entlastungs nuten 7 und 8 für den Wellenzapfen 2 und den Kurbelzapfen 3 sind in den Fig. 2 und 3 erkennbar.

In Fig. 3 ist erkennbar, daß die Entlastungsnuten 7 und 8 konzen trisch zu dem zugehörigen Wellenzapfen 2 beziehungsweise dem zu gehörigen Kurbelzapfen 3 angeordnet sind. Außerdem ist erkennbar, daß sich die Entlastungsnuten 7 und 8 konzentrisch und über einen Teilumfang eines Wellenzapfens beziehungsweise Kurbelzapfens er strecken. Durch entsprechende Auslegung der Tiefe (siehe Fig. 2) sowie der Breite und der Erstreckung über den Teilumfang eines Wel lenzapfens beziehungsweise Kurbelzapfens (siehe Fig. 3) wird die weitestgehende Reduzierung der Beanspruchung in der Wellenzap fen-Hohlkehle 5 beziehungsweise der Kurbelzapfen-Hohlkehle 6 er zielt, ohne daß die Festigkeit der Kurbelwelle 1 geschwächt wird. In vorteilhafter Weise sind die Entlastungsnuten 7 und 8 nahe am Au ßenumfang des Wellenzapfens 2 beziehungsweise des Kurbelzapfens 3 im Bereich der Hohlkehlen 5 beziehungsweise 6 angeordnet, um die in diesem Bereich auftretenden Spannungen abbauen zu können. Darüber hinaus sind in weiterhin vorteilhafter Weise die Entlastungs nuten 7 und 8 symmetrisch zur Längsachse der Wellenzapfen 2 be ziehungsweise der Kurbelzapfen 3 angeordnet, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Die Form der beiden Entlastungsnuten 7 und 8 kann (wie dies in Fig. 3 gezeigt ist) gleich sein, während es auch denkbar ist, daß Form, Längserstreckung, Breite sowie Tiefe voneinander abwei chen.

Bezugszeichenliste

1

Kurbelwelle

2

Wellenzapfen

3

Kurbelzapfen

4

Kurbelwange

5

Wellenzapfen-Hohlkehle

6

Kurbelzapfen-Hohlkehle

7

Entlastungsnut

8

Entlastungsnut

Claims

1. Kurbelwelle (1) für eine Brennkraftmaschine mit Kurbelwangen (4), denen sich jeweils ein Wellenzapfen (2) und ein Kurbelzapfen (3) versetzt zueinander anschließen, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich einer Hohlkehle (5; 6) zwi schen einem der Zapfen (2; 3) und der Kurbelwange (4) in der Kur belwange (4) wenigstens eine Entlastungsnut (7; 8) eingebracht ist.

2. Kurbelwelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeweils einer Kurbelwange (4) so wohl eine Entlastungsnut (7) für den Wellenzapfen (2) als auch eine Entlastungsnut (8) für den Kurbelzapfen (3) eingebracht ist.

3. Kurbelwelle (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsnut (7; 8) konzentrisch zu dem zugehörigen Wellenzapfen (2) beziehungsweise dem zugehö rigen Kurbelzapfen (3) in der Kurbelwange (4) vorgesehen ist.

4. Kurbelwelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsnuten (7, 8) symme trisch zu der Längsachse des zugehörigen Wellenzapfens (2) bezie hungsweise des zugehörigen Kurbelzapfens (3) angeordnet sind.

5. Kurbelwelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsnut (7; 8) schon mit Herstellung der Kurbelwange (4) in diese einbringbar ist.

6. Kurbelwelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsnut (7; 8) nach der Her stellung der Kurbelwange (4) in diese einbringbar ist.