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Die Erfindung bezieht sich auf eine gebaute Kurbelwelle, bestehend aus Hauptlagerzapfen, Hubzapfen und Gegengewichten, sowie senkrecht zur Kurbelwellenachse angeordneten Verbindungsschrauben zur Befestigung der Hubzapfen an den Hauptlagerzapfen.
Es sind gebaute Kurbelwellen, insbesondere im Flugmotorenbau, bekannt, bei denen Verzahnungen im Kurbelzapfen zum Einsatz kommen und zwar sowohl Radial- als auch Axialverzahnungen. Die Einzelteile werden in diesen Fällen generell durch Schrauben verbunden, welche parallel zur Kurbelwellenachse liegen. Im Flugmotorenbau sind weiters auch noch Press-und Klemmverbindungen bekannt, wobei bei letzteren die Klemmschrauben quer zur Kurbelwellenachse angeordnet sind.
Bei gebauten Kurbelwellen sind auch einfache Pressverbindungen bekannt, wobei in der Regel zwei Kurbelwellenteile mit Endzapfen und Wangen mittels eines in diese Teile eingesetzten Hubzapfens verbunden werden. Diese Lösung findet hauptsächlich bei Einzylinder-Kleinmotoren Anwendung.
Es sind auch gebaute Kurbelwellen für Grossmotoren bekannt, wobei die Einzelteile z. B. durch Schrumpfen unlösbar miteinander verbunden sind. Im übrigen kann gesagt werden, dass die bekannten gebauten Kurbelwellen mit einfachen Pressverbindungen nur für Kleinmotoren geeignet sind, die Lösungen aus dem Flugmotorenbau jedoch aus Kostengründen keinen Eingang in den allgemeinen Motorenbau gefunden haben.
In der DE-PS 802 774 ist eine zerlegbare Kurbelwelle der eingangs genannten Art für kleinere Kolbenmaschinen beschrieben, bei der der Kurbelzapfen nach Entfernen von Spanndeckeln rechtwinkelig ohne Zerlegung der Maschine aus-und einbaubar ist. Die in dieser Druckschrift angegebenen Spanndeckel bedingen einstückig mit den Hauptlagerzapfen ausgebildete Kurbelwangen, die einen beträchtlichen Material- und Herstellungsaufwand erfordern. Ausserdem wird durch eine solche Ausbildung der Platzbedarf erhöht
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gebaute Kurbelwelle der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche die Nachteile der bekannten Ausführungen vermeidet und den Aufbau einer aus einfachen Einzelteilen bestehenden Kurbelwelle ermöglicht, bei deren Herstellung keine formgebenden Operationen, wie Schmieden oder Giessen, notwendig sind.
Die Erfindung besteht darin, dass die Hubzapfen an den Hauptlagerzapfen in entsprechenden Ausnehmungen im Hauptlagerzapfen oder im Hubzapfen satt aufsitzen und mit den Verbindungsschrauben zueinander befestigt sind.
Dadurch sind die genannten Nachteile der bekannten Ausführungen vermieden und es ergibt sich hierbei eine optimale Gehäusestruktur, da die"Gehäuseschürzen"durch die Stege unter den vorzugsweise als Gleitlager ausgebildeten Hauptlagern verbunden sind. Hier wird jedoch die Höhe der"Schürzen"und damit auch das Gewicht des Kurbelgehäuses nicht durch die Grösse des Lagerschildes bzw. der Kurbelwangen diktiert, wie bisher üblich.
Ferner ergibt sich eine Reduzierung der Bearbeitung der "Lagerstrasse" auf die Bearbeitung der HauptlagerGrundbohrungen, für welche, wenn überhaupt nötig, eine gerollte Büchse verwendet werden kann. Nicht unerwähnt soll auch bleiben, dass durch den Entfall der Hauptlagerschrauben eine erhebliche Reduzierung der Deformationen des Kurbelgehäuses erreicht wird. Als weitere Vorteile gegenüber dem zitierten Stand der Technik ergeben sich eine kompaktere Bauweise bzw. höhere Festigkeit, höhere mechanische Schwingungsstabilität, eine besonders für Kurzhubmotoren geeignete Bauweise, geringere Gehäuseabmessungen der Brennkraftmaschine im allgemeinen, eine erhebliche Materialeinsparung, einfachere Sicherungs-bzw.
Befestigungsmöglichkeit der einzelnen Teile aneinander, günstigere mechanische Spannungsverhältnisse (Symmetrie), Möglichkeit der Einhaltung engerer Toleranzen bzw. grössere Genauigkeit, leichtere Montage und Demontage, besonders günstige thermische Verhältnisse sowie bessere Schmierungsbedingungen (sparsamer Schmiermittelverbrauch).
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine solche Formgebung der Sitzflächen an den Hubzapfen vorgesehen, dass nach dem Anziehen der Verbindungsschrauben ein gleich grosser Anpressdruck über die gesamte Sitzfläche gewährleistet ist Dadurch ist ein gleichmässiger Kraftfluss zwischen den verbundenen Teilen und damit auch eine besonders materialsparende Gestaltung dieser Teile möglich. Praktisch wird dieser Effekt dadurch erreicht werden können, dass man bei der Gestaltung der Sitzflächen, zumindest auf einer Seite, etwas von der Kreiszylinderform abweicht und der angestrebte gleichmässige Anpressdruck durch die beim Anziehen der Verbindungsschrauben eintretenden Deformationen erreicht wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung gemäss der Erfindung besteht darin, dass der. Durchmesser des Hauptlagerzapfens im Bereich des Sitzes des Hubzapfens gleich oder kleiner ist als der Hauptlagerdurchmesser.
Dadurch wird ermöglicht, dass der Hauptlagerzapfen auch in einem geschlossenen Kurbelgehäuse in die Hauptlagerbohrungen eingebracht werden können, worauf die Hubzapfen und allenfalls die Gegengewichte angeschraubt werden können.
Eine andere besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass entsprechende Ausnehmungen auch an den Gegengewichten vorgesehen und die Gegengewichte gemeinsam mit den Hubzapfen mittels der Verbindungsschrauben an dem Hauptlagerzapfen befestigt sind. Hiedurch wird eine besonders kompakte und mechanisch ausgewogene Bauweise gewährleistet.
Zur Sicherung der Relativlage zwischen Hauptlagerzapfen und Hubzapfen bzw. zur Verbesserung der Kraftübertragung zwischen diesen beiden Teilen, können im Rahmen der Erfindung Passbünde auf den Verbindungsschrauben oder Passhülsen vorgesehen sein.
Besonders günstig ist es, wenn die benachbarten Endflächen der Hauptlagerzapfen einen solchen Abstand voneinander haben, dass sie die axialen Anlageflächen der Pleuelstange bilden. Mit dieser Ausführungsform wird eine besonders kurze, mechanisch stabile und materialsparende Bauweise der Kurbelwelle erzielt.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Kurbelwelle im Axialschnitt, Fig. 2 einen Schnitt gemäss der Linie (11-11) in Fig. 1, Fig. 3 eine zweite Ausführungsform gemäss der Erfindung, ebenfalls im Axialschnitt, und Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie (IV-IV) in Fig. 3.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte gebaute Kurbelwelle einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine ist generell mit (1) bezeichnet. Diese besteht aus hohlzylindrischen Hauptlagerzapfen (2), welche in die Hauptlagerbohrungen (3) eingesetzt sind.
Die Kurbelwellenkröpfung ist durch Aufsetzen des Hubzapfens (4) auf den Lagerzapfen (2) gebildet, welcher, ebenso wie das zugehörige Gegengewicht (5), mittels einer Verbindungsschraube (6) befestigt sind. Die Achsen (6t) der Verbindungsschrauben (6) sind senkrecht zur Kurbelwellenachse (7) angeordnet. Die Auflagerflächen (8) des Hubzapfens (4) sind zylindrisch, entsprechend dem Durchmesser des Hauptlagerzapfens (2). Da in diesem Fall auch durch Angabe einer Formtoleranz eine vollflächige Auflage nur schwer sichergestellt werden kann, kann am Hubzapfen (4) eine geeignete Radiusüberhöhung bzw. Flächengestaltung vorgesehen sein, sodass durch die Einleitung der Schraubenkraft bei der Montage der Hubzapfen (2) bis zum Erreichen der vollflächigen gleichmässigen Auflage verformt wird.
Dasselbe Prinzip kann für das Gegengewicht (5) angewendet werden, welches zu diesem Zweck eine Ausnehmung (9) entsprechend dem Hauptlagerzapfen (2) besitzt. Zur Auflage des Kopfes (10) der Verbindungsschraube (6) am Hubzapfen (4) ist eine ebene Fläche (11) vorgesehen. Auf der Seite des Gegengewichtes (5) ist die Schraubenmutter (12) in einer Ausnehmung (13) des Gegengewichtes versenkt untergebracht Zur Fixierung der Relativlage zwischen Hauptlagerzapfen (2) und Hubzapfen (4) ist im Bereich der Auflagerfläche (8) ein Passbund (14) auf der Verbindungsschraube (6) vorgesehen. Die Hauptlagerzapfen (2) weisen zentrale Bohrungen (15) auf, die eine wesentliche Reduzierung des Kurbelwellengewichtes bewirken. Die Endflächen (16) der Hauptlagerzapfen (2) dienen zur Fixierung der Axiallage der Pleuelstange.
Die Ausführung nach den Fig. 3 und 4 unterscheidet sich von jener nach Fig. 1 und 2 dadurch, dass hier die Anordnung der Auflageflächen Hubzapfen/Hauptlagerzapfen umgekehrt ist, sodass der Hauptlagerzapfen (2) entsprechend dem Durchmesser des Hubzapfens (4) eine zylindrische Ausnehmung (17) aufweist Der Hubzapfen (4) ist aus Gewichtsgründen mit einer zentralen Bohrung (18) versehen.