Kurbelwelle. Die Erfindung betrifft eine Kurbelwelle für Maschinen, insbesondere Kraftmaschi nen.
Die Erfindung besteht darin, dass die Kurbelwelle in den Lagerzapfen, Kurbel armen und Kurbelzapfen hohl ist und aus homogenem Material durch Giessen herge stellt ist.
Die Welle kann nach dem Guss auch noch veredelt oder gehärtet werden.
Die durch Giessen hergestellte Hohlkur belwelle ist einfacher und billiger als eine in anderer Weise angefertigte Hohlkurbel welle. Gegenüber einer Vollgusskurbelwelle ergibt sich beispielsweise eine Gewichts- und Materialersparnis von mindestens 50 %.
Die Gewichtsersparnis ist besonders für Flugzeugmotore, wo grösstmöglichste Leich tigkeit verlangt wird, von grösster Bedeu tung.
Da die Hohlgusskurbelwelle gemäss der Erfindung aus durchwegs homogenem Ma terial besteht, weist dieselbe an allen Stellen gleiche Festigkeitseigenschaften auf. Die äussere Formgebung der Welle wird zweckmässig entsprechend dem Kraftverlauf vorgenommen, wobei den verschieden grossen äussern Einwirkungen auf die Kurbelwelle entsprechend verschieden grosse Wandstärken vorgesehen werden, um eine gleichmässige spezifische Materialbeanspruchung sicher zu stellen.
Bei verschieden grosser Materialbeanspru chung der Kurbelwelle auf Zug und Druck wird der Hohlraum der Lager- und Kurbel zapfen zweckmässig exzentrisch angeordnet.
Um das kleinste Gewicht für die Welle zu erreichen, kann in den Kurbel- und La gerzapfen ein konischer Hohlraum in der Weise vorgesehen werden, dass die grössere Wandstärke nach dem Schwungrad zu liegt.
Zur Verbindung gegenüberliegender Wand teile und um die Kräfte auf kürzestem Wege direkt weiter zu leiten, kann mindestens eine längsverlaufende Innenrippe vorgesehen sein.
Auch senkrecht zur Kurbelwellenlängs- achse kann mindestens eine Innenrippe vor- gesehen sein, -die eventuell zwecks leichterer Kernhaltung mit einer zentralen Aussparung versehen sein kann. Diese Rippen verleihen der Welle auch die notwendige Formsteifig keit.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass ausser der äussern Kühlung der Kurbelwelle auch eine innere Kühlung vorgesehen werden kann, indem gasförmige oder flüssige Kühlmittel durch den Hohl raum der Welle hindurchgedrückt werden.
Bei der Hohlkurbelwelle gemäss der Er findung können erheblich leichtere Gegen gewichte Verwendung finden.
Wird als Gussmaterial eine Legierung aus Leichtmetall angewendet, so können auch Laufbuchsen aus härterem Material vorgesehen werden, in welche die Welle ein gegossen wird.
Auf der Zeichnung sind ein Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung und einige De tailvarianten dargestellt.
Fig. 1 zeigt die Kurbelwelle im Längs schnitt; Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch einen Lagerzapfen der Kurbelwelle; Fig. 3 zeigt die Anordnung von zwei senkrecht zur Längsachse der Kurbelwelle angeordneten Innenrippen; Fig. 4 zeigt die Anordnung einer zur Längsachse der Welle senkrechten mittleren Innenrippe.
Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass die Wand stärken d1, d2, d3 der Lagerzapfen und die Wandstärken w1, w2, w3, w4 der Kurbel zapfen nach der Schwungradseite zu, wo die Arbeit abgenommen wird, stetig zunehmen. In gleichem Masse nimmt .die Wandstärke s1, s2, s3, s4, s5 und s6 der Kurbelarme nach der Schwungradseite hin zu. Die Wandstärke der Kurbelwelle nimmt in dem Masse zu, wie die äussern, auf die Kurbelwelle einwirkenden Kräfte zunehmen. Die Rippe R ist symme trisch zur Längsachse der Kurbelwelle an geordnet und erstreckt sich über deren ganze Länge.
Die Fig. 2 zeigt in vergrössertem Mass- stabe einen Querschnitt durch einen Lager- zapfen der Kurbelwelle. Wie aus der Figur ersichtlich, ist der Hohlraum exzentrisch an geordnet, so dass zweierlei Wandstärken, eine kleine D1 und eine grosse D2, entstehen. Diese Massnahme ist für den Fall vorgesehen, dass die zulässige Beanspruchung des Guss materials auf Zug und Druck verschieden gross ist. R ist die symmetrisch angeordnete Rippe.
Die einen Längsschnitt darstellende Fig. 3 zeigt einen Zapfen mit von einem Ende zum andern sich verjüngender Wan dung, wobei die grössere Wandstärke auf der Seite der Kurbelwelle liegt, wo die Kraft abgegeben wird.
Die Fig. 3 und 4 zeigen innere Rippen, die senkrecht zur Längsachse der Kurbel welle angeordnet sind. Fig. 3 zeigt zwei seitliche Rippen Bi und.B2 und Fig. 4 eine mittlere Rippe C. R0 sind kurze Längsrip pen, die gleichfalls zur Versteifung dienen.
Fig. 4 zeigt eine Kurbelwelle aus Leicht metall, die eine Laufbuchse L aus Stahl, Bronze oder anderem geeigneten Material besitzt, die gegen Drehen und Verschiebung gesichert ist. K sind Kernlöcher.
Crankshaft. The invention relates to a crankshaft for machines, in particular Kraftmaschi NEN.
The invention consists in that the crankshaft is hollow in the bearing journals, crank arms and crank journals and is made of homogeneous material by casting.
The shaft can also be refined or hardened after casting.
The hollow crank belwelle produced by casting is simpler and cheaper than a hollow crank shaft made in another way. Compared to a solid cast crankshaft, for example, there is a weight and material saving of at least 50%.
The weight saving is particularly important for aircraft engines, where the greatest possible lightness is required.
Since the hollow cast crankshaft according to the invention consists of homogeneous material throughout, it has the same strength properties at all points. The external shaping of the shaft is expediently made in accordance with the force profile, with wall thicknesses of different sizes being provided for the differently large external effects on the crankshaft in order to ensure uniform, specific material loading.
If the crankshaft is subjected to tension and pressure of different sizes, the cavity of the bearing and crank pin is conveniently arranged eccentrically.
In order to achieve the lowest possible weight for the shaft, a conical cavity can be provided in the crank and bearing journals in such a way that the greater wall thickness lies after the flywheel.
To connect opposite wall parts and to pass the forces directly on by the shortest route, at least one longitudinal inner rib can be provided.
At least one inner rib can also be provided perpendicular to the longitudinal axis of the crankshaft, which can possibly be provided with a central recess for the purpose of easier core holding. These ribs also give the shaft the necessary dimensional stiffness.
A particular advantage of the invention is that, in addition to the external cooling of the crankshaft, internal cooling can also be provided in that gaseous or liquid coolants are forced through the hollow space of the shaft.
With the hollow crankshaft according to the invention, considerably lighter counterweights can be used.
If an alloy made of light metal is used as the casting material, bushings made of a harder material can also be provided into which the shaft is cast.
In the drawing, an exemplary embodiment of the invention and some De tailvarianten are shown.
Fig. 1 shows the crankshaft in longitudinal section; 2 shows a cross section through a bearing journal of the crankshaft; 3 shows the arrangement of two inner ribs arranged perpendicular to the longitudinal axis of the crankshaft; Fig. 4 shows the arrangement of a central inner rib perpendicular to the longitudinal axis of the shaft.
From Fig. 1 it can be seen that the wall thicknesses d1, d2, d3 of the bearing pin and the wall thicknesses w1, w2, w3, w4 of the crank pin to the flywheel side, where the work is done, steadily increase. The wall thickness s1, s2, s3, s4, s5 and s6 of the crank arms increases to the same extent towards the flywheel side. The wall thickness of the crankshaft increases as the external forces acting on the crankshaft increase. The rib R is arranged symmetrically to the longitudinal axis of the crankshaft and extends over its entire length.
FIG. 2 shows, on an enlarged scale, a cross section through a bearing journal of the crankshaft. As can be seen from the figure, the cavity is arranged eccentrically, so that two different wall thicknesses, a small D1 and a large D2, arise. This measure is provided in the event that the permissible stress on the cast material in terms of tension and pressure is different. R is the symmetrically arranged rib.
3, which shows a longitudinal section, shows a pin with a wall that tapers from one end to the other, the greater wall thickness being on the side of the crankshaft where the force is output.
3 and 4 show inner ribs which are arranged perpendicular to the longitudinal axis of the crank shaft. Fig. 3 shows two lateral ribs Bi and.B2 and Fig. 4 shows a central rib C. R0 are short longitudinal ribs that also serve to stiffen.
Fig. 4 shows a crankshaft made of light metal, which has a liner L made of steel, bronze or other suitable material, which is secured against rotation and displacement. K are core holes.