AT6502U1 - Gebaute kurbelwelle für eine hubkolbenmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kurbeltrieb (20) für eine Hubkolbenmaschine mit zumindest einem in einem Zylinder (21) hin- und hergehenden Kolben (22), der über ein Kolbenbolzenlager (24) mit einer Pleuelstange (23) verbunden ist, welche Pleuelstange (23) über ein Pleuellager (25) am Pleuelzapfen (6) einer gebauten Kurbelwelle (1) drehbar gelagert ist, welche aus zumindest zwei miteinander verschweißten Teilen (2, 3) besteht, wobei die Teilung der beiden Teile (2, 3) im Wesentlichen in einer normal auf die Kurbelwellenachse (4) ausgebildeten Teilungsebene (5a) im Bereich eines Pleuelzapfens (6), vorzugsweise im Bereich einer Symmetrieebene (5) des Pleuelzapfens (6), verläuft, und wobei der Pleuelzapfen (6) zumindest teilweise hohl ausgeführt ist und eine axiale Bohrung (10) zur Aufnahme eines Zentrierzapfens (9) aufweist, wobei der Durchmesser (d1) der axialen Bohrung (10) im Wesentlichen dem Durchmesser (d2) des Zentrierzapfens (9) entspricht. Um eine möglichst einfache Fertigung zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass jeweils zwei Pleuelstangen (23) mit einem Pleuelzapfen (6) drehbar verbunden sind, wobei die Pleuelstangen (23) auf unterschiedlichen Seiten der Teilungsebene (5a) angeordnet sind.

Description

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  Die Erfindung betrifft einen Kurbeltrieb für eine Hubkolbenmaschine mit zumindest einem in einem Zylinder hin-und hergehenden Kolben, der über ein Kolbenbolzenlager mit einer Pleuelstange verbunden ist, welche Pleuelstange über ein Pleuellager am Pleuelzapfen einer gebauten Kurbelwelle drehbar gelagert ist, welche aus zumindest zwei miteinander verschweissten Teilen besteht, wobei die Teilung der beiden Teile im Wesentlichen in einer normal auf die Kurbelwellenachse ausgebildeten Teilungsebene im Bereich eines Pleuelzapfens, vorzugsweise im Bereich einer Symmetrieebene des   Pleuelzapfens, verläuft,   und wobei der Pleuelzapfen zumindest teilweise hohl ausgeführt ist und eine axiale Bohrung zur Aufnahme eines Zentrierzapfens aufweist, wobei der Durchmesser der axialen Bohrung im Wesentlichen dem Durchmesser des Zentrierzapfens entspricht. 



  Aus der JP 59-009310 A ist eine gebaute Kurbelwelle bekannt, weiche im Bereich eines Pleuelzapfens in einer Normalebene auf die Kurbelwellenachse geteilt ist, wobei die beiden Teile durch Schweissen miteinander verbunden sind. Innerhalb des Pleuelzapfens ist ein Hohlraum zur Ausbildung eines Ölreservoirs eingeformt. 



  Eine Zentriereinrichtung zur lagegenauen Positionierung der   bei den Kurbelwel-   lenteile ist nicht vorgesehen, wodurch die Fertigungsgenauigkeit hohen Anforderungen unterliegt. Dies wirkt sich nachteilig auf den Herstellungsaufwand aus. 



  Die JP 63-275809 A offenbart eine gebaute Kurbelwelle, bei der Hauptlager, Wangen und Pleuelzapfen aus separaten Teilen bestehen, welche durch Schwei- ssen miteinander verbunden sind. Zusätzlich sind zur Verbindung der einzelnen Teile Nieten vorgesehen, welche vor dem Schweissvorgang die Positionierung der Teile zueinander erleichtern. Zur lagegenauen Positionierung weisen die Wangen Ausnehmungen bzw. Ringnuten auf, in welcher entsprechende Teile des Pleuelzapfens und der Hauptlagerzapfen eingesetzt werden. Für ein als Wälzlager ausgebildetes Pleuellager mit einem geschlossenen Pleuelauge ist diese Kurbelwelle weniger geeignet. Nachteilig ist, dass für die Bearbeitung und dem Zusammenbau der Kurbelwelle relativ viele Schritte erforderlich sind. 



  Des weiteren sind gebaute Kurbelwellen bekannt, bei denen die einzelnen Teile nicht durch Schweissen, sondern durch Pressen miteinander verbunden sind. 



  Für eine Pressverbindung zwischen Pleuelzapfen und Kurbelwange sind allerdings relativ grosse Materialzugaben um den Bereich des Presssitzes notwenig, welche sich nachteilig auf das Gewicht und die Massenverteilung der Kurbelwelle auswirken. 

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  Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden, und einen Kurbeltrieb mit möglichst geringer Masse zu schaffen, welcher einfach herzustellen ist. 



   Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass jeweils zwei Pleuelstangen mit einem Pleuelzapfen drehbar verbunden sind, wobei die Pleuelstangen auf unterschiedlichen Seiten der Teilungsebene angeordnet sind. 



   Der Zentrierzapfen dient dabei lediglich der lagegenauen Positionierung und Zentrierung der beiden Teile der Kurbelwelle. Ein Presssitz zwischen Zentrierzapfen und Kurbelwelle ist nicht erforderlich, so dass die Materialzugaben um die Bohrung herum gering gehalten werden können. Eine besonders sichere unlösbare Verbindung der einzelnen Teile der Kurbelwelle wird dadurch erreicht, dass die axiale Bohrung die an den Pleuelzapfen anschliessenden Kurbelwangen zumindest teilweise durchsetzt, und dass der Zentrierzapfen mit den Kurbelwangen verschweisst ist. 



  Um eine optimale Ölversorgung der Lagerstellen zu erreichen, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Zentrierzapfen hohl ausgeführt ist, wobei der Hohlraum des Zentrierzapfens über radiale Bohrungen mit Ölkanälen innerhalb der Kurbelwange und innerhalb des Pleuelzapfens strömungsverbunden ist. Der Hohlraum des Zentrierzapfens kann stirnseitig durch entsprechende Deckel verschlossen sein. 



  In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Teile der Kurbelwelle miteinander und/oder der Zentrierzapfen mit der Kurbelwelle durch   Elektronenstrahlschweissen   verbunden sind. Dadurch braucht von konstruktiver Seite nur ein minimaler Platzbedarf für die Schweissung vorgesehen werden, so dass auch als Wälzlager ausgebildete Pleuellager eingesetzt werden können. Die geschlossenen Pleuelaugen der Pleuelstangen werden samt Pleuellager vor dem eigentlichen Schweissvorgang auf die Pleuelzapfen geschoben. 



  Um ein Schweissen bei auf den Pleuelzapfen aufgesetzten Pleuelstangen zu ermöglichen, muss die Länge des Pleuelzapfens abzüglich der Breiten der Pleuelstangen im Bereich der Pleuelaugen mindestens dem erforderlichen Freigang zum Einsatz eines Schweisswerkzeuges, vorzugsweise eines Elektronenstrahlschweissgerätes, entsprechen. 



  Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. 



  Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Kurbelwelle eines erfindungsgemässen Kurbeltriebes, Fig. 2 das Detail II aus Fig. 1, Fig. 3 den Kurbeltrieb in einer Schrägansicht und Fig. 4 eine Explosionsdarstellung dieses Kurbeltriebes. 

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  Die gebaute Kurbelwelle 1 weist einen ersten Teil 2 und einen zweiten Teil 3 auf, weiche durch Schweissen miteinander verbunden sind. Die Teilung der beiden Teile 2,3 liegt im Wesentlichen in einer normal auf die Kurbelwellenachse 4 ausgebildeten Teilungsebene 5a beispielsweise einer Symmetrieebene 5 des zweigeteilten Pleuelzapfens 6. Jeder der beiden Teile 2,3 der Kurbelwelle 1 weist einen Hauptlagerzapfen 7, eine Kurbelwange 8 und eine Hälfte 6a, 6b des Pleuelzapfens 6 auf. 



  In den Pleuelzapfen 6 ist zur Aufnahme eines Zentrierzapfens 9 eine axiale Bohrung 10 eingeformt, deren Durchmesser   d1   etwa dem Durchmesser d2 des Zentrierzapfens 9 entspricht. 



  Die Bohrung 10 durchdringt zumindest teilweise die Kurbelwange 8 der Kurbelwelle   1,   so dass der Zentrierzapfen 9 stirnseitig zumindest in einem Bereich zugängig ist. Dadurch kann der Zentrierzapfen 9 mit der Kurbelwelle 1 stirnseitig verschweisst werden. Die entsprechenden Schweissnähte sind mit Bezugszeichen 11 bezeichnet. Mit Bezugszeichen 12 sind Schweissnähte im Bereich der Symmetrieebene 5 des Pleuelzapfens 6 angedeutet. 



  Der Zentrierzapfen 9 weist einen Hohlraum 13 auf, welcher über radiale Bohrungen 14,15 mit Ölkanälen 16,17 innerhalb der Kurbelwange 8 und innerhalb des Pleuelzapfens 6 strömungsverbunden ist. Der Hohlraum 13 ist an beiden Stirnseiten 9a, 9b des Zentrierzapfens 9 durch Deckel 18 verschlossen. 



  Die Kurbelwelle 1 ist Teil eines Kurbeltriebes 20 einer Brennkraftmaschine mit Vförmig angeordneten Zylindern 21, in welchen jeweils ein hin-und hergehender Kolben 22 angeordnet ist. Die Kolben 22 sind jeweils über eine Pleuelstange 23 mit der Kurbelwelle 1 verbunden, wobei zwei Pleuelstangen 23 auf einen Kurbelzapfen 6 einwirken. Zwischen Kolben 22 und Pleuelstange 23 ist ein Kolbenbolzenlager 24, zwischen Pleuelstange 23 und Pleuelzapfen 6 ein Pleuellager 25 angeordnet. Das Pleuellager 25 ist durch ein im grossen Pleuelauge 26 der Pleuelstange 23 positioniertes Wälzlager 27 gebildet. 



  Auch das   Kolbenbolzenlager   24 kann als Wälzlager 28 ausgebildet sein, um einen fest mit dem Kolben 22 verbunden Kolbenbolzen 29 schwenkbar mit der Pleuelstange 23 zu verbinden. 



  Die Pleuelstangen 23 werden vor dem Zusammenfügen der beiden Teile 2,3 der Kurbelwelle 1 mit ihren grossen Pleuelaugen 26 auf die Hälften 6a, 6b des Pleuelzapfens 6 geschoben. Die beiden Teile 2, 3 der Kurbelwelle 1 werden sodann aneinandergefügt, wobei der Zentrierzapfen 9 in die Bohrung 10 der beiden Teile 2, 3 eindringt und eine einfache Ausrichtung der richtigen Lage ermöglicht. Danach 

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 werden die beiden Teile 2, 3 vorteilhafter Weise mit einem Elektronenstrahlschweissgerät zusammengeschweisst. Um eine problemlose Schweissung ohne Gefährdung der Wälzlager 27 zu ermöglichen, ist die Länge L des   Pleuelzapfens   6, vermindert um die beiden Breiten b der Pleuelstangen 23 im Bereich des Pleuelauges 26 mindestens so gross, wie der für den Schweissvorgang erforderliche Freigang a.

Claims (7)

1. ANSPRÜCHE 1. Kurbeltrieb (20) für eine Hubkolbenmaschine mit zumindest einem in einem Zylinder (21) hin-und hergehenden Kolben (22), der über ein Kolbenbol- zenlager (24) mit einer Pleuelstange (23) verbunden ist, weiche Pleuel- stange (23) über ein Pleuellager (25) am Pleuelzapfen (6) einer gebauten Kurbelwelle (1) drehbar gelagert ist, weiche aus zumindest zwei miteinan- der verschweissten Teilen (2,3) besteht, wobei die Teilung der beiden Teile (2,3) im Wesentlichen in einer normal auf die Kurbelwellenachse (4) ausgebildeten Teilungsebene (5a) im Bereich eines Pleuelzapfens (6), vor- zugsweise im Bereich einer Symmetrieebene (5) des Pleuelzapfens (6), verläuft, und wobei der Pleuelzapfen (6) zumindest teilweise hohl ausge- führt ist und eine axiale Bohrung (10) zur Aufnahme eines Zentrierzap- fens (9) aufweist, wobei der Durchmesser (di)

   der axialen Bohrung (10) im Wesentlichen dem Durchmesser (d2) des Zentrierzapfens (9) entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Pleuelstangen (23) mit einem Pleuelzapfen (6) drehbar verbunden sind, wobei die Pleuelstangen (23) auf unterschiedlichen Seiten der Teilungsebene (5a) angeordnet sind.
2. 2. Kurbeltrieb (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die axi- ale Bohrung (10) die an den Pleuelzapfen (6) anschliessenden Kurbelwan- gen (8) zumindest teilweise durchsetzt, und dass der Zentrierzapfen (9) mit den Kurbelwangen (8) verschweisst ist.
3. 3. Kurbeltrieb (20) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Zentrierzapfen (9) hohl ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum des vom Pleuelzapfen aufgenommenen Zentrierzapfens (9) über radiale Bohrun- gen (14,15) mit Ölkanälen (16,17) innerhalb der Kurbelwange (8) und in- nerhalb des Pleuelzapfens (6) strömungsverbunden ist.
4. 4. Kurbeltrieb (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Teile (2,3) der Kurbelwelle (1) miteinander und/oder der Zentrierzapfen (9) mit der Kurbelwelle (1) durch Elektronenstrahl- schweissen verbunden sind.
5. 5. Kurbeltrieb (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Pleuellager (25) jeder Pleuelstange (23) als Wälzla- ger (27) ausgebildet ist. <Desc/Clms Page number 6>
6. 6. Kurbeltrieb (20) nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenbolzenlager (24) jeder Pleuelstange (23) als Wälzlager (28) aus- gebildet ist.
7. 7. Kurbeltrieb (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Länge (L) des Pleuelzapfens (6) vermindert um die Breiten (b) der beiden Pleuelstangen (23) im Bereich der Pleuelaugen (26) mindestens einem für den Schweissvorgang erforderlichen Freigang (a) des Schweisswerkzeuges entspricht.