Zusammengesetzte Kurbelwelle. Bei raschlaufenden Motoren für Flug zeuge, Kraftwagen, Boote und dergleichen strebt man Erhöhung der Betriebssicherheit. Verminderung der Reibungswiderstände und Ersparung an Brennstoff und Sehmieröl an. Mit Rücksicht hierauf ist die Verwendung von Kugel- oder Rollenlagern für die Haupt lager des Motors wünschenswert.
Bei den üblichen, vielfach gekröpften Wellen ist es nun sehr schwierig, derartige Lager zu verwenden. Die Lagerringe müs sen entweder geteilt sein oder unverhältnis mässig gross gemacht werden, um an ihren Platz zwischen den Achsschenkeln gebracht werden zu können. Beides hat bekanntlich wesentliche Nachteile.
Eine andere Möglichkeit wäre, die Kurbel welle selbst aus einzelnen Teilen aufzu bauen, die erst zusammengefügt würden, nachdem die Laufringe auf die Lagerstellen geschoben worden sind.
Versuche in dieser Richtung sind bereits gemacht worden. Die zusammengesetzten Wellen haben sich aber im allgemeinen nicht bewährt, da die Verbindungsstellen zu viel fachen Störungen Veranlassung gaben. Ent weder lockerten sie sich während des Betrie bes der Maschinen tune erforderten stets Auf- und Nacharbeit, oder sie waren im Be- zu suhwer lösbar oder der Gefahr der Verletzung beim Auseinandernehmen leicht ausgesetzt, so dass genauer Wieder zusammenbau nicht mehr möglich war. Vorstehende Nachteile sollen durch die zusammengesetzte, mit wenigstens einer Kurbelkröpfung versehene Kurbelwelle, wel che Gegenstand vorliegender Erfindung bil det, behoben werden.
Gemäss der Erfindung ist die zusammen gesetzte Kurbelwelle, bei welcher Kugel- oder Rollenlager verwendet werden sollen, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbindung des Kurbelzapfens mit den benachbarten Kurbelamen die Endteile des ersteren gegen Drehung siehernde Sperrflächen aufweisen und die Kurbelarme zur Aufnahme dieser Sperrflächen entsprechend ausgebildet sind.
Einige Ausführungsbeispiele stellt die Zeichnung dar.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen die Anwendung on nach aussen verjüngten Vierkanten als Sperrflächen, und zwar ist: Fig 1 ein Mittelschnitt durch eine Kur belkröpfung; Fig. 2 ist eine Stirnansicht, und Fig. 3 eine Seitenansicht eines Zapfen- vierkantes in vergrössertem Massstabe; die Fig. 4 und 5 zeigen die Ausbildung der Endteile der Zapfen als elliptische Kegel stümpfe in Stirn- bezw. Seitenansicht; die Fig. 6 und 7 stellen einen verzahnten Kegelstumpf, ebenfalls in Stirn- und Seiten ansicht, dar; Fig. 8 zeigt an einer teilweise im Mittel schnitt dargstellten, mit zwei Kröpfungen versehenen Kurbelwelle die Verlegung der gezahnten Sitzflächen in die Seitenflächen der Kurbelarme: Fig. 9 ist ein Schnitt durch die Kurbel welle nach A-B der Fig. 8.
Gemäss den Fig. 1 bis 3 sind die runden Wellenlagerzapfen 1 und 3 und der Kurbel zapfen 2 mit den flachen Kurbelarmen 4 und 5 durch sich nach aussen verjüngende Vierkantzapfen, welche die gegen Drehung sichernden Sperrflächen bilden, verbunden, die in entsprechend verjüngte Vierkantlöcher der Kurbelarme genau passen.
Der Kurbelzapfen 2 ist hohl ausgeführt und mit den Kurbelarmen durch eine den hohlen Kurbelzupfen durchsetzende Schraube 7 mit Mutter 8 zusammengehalten. Dabei wird die Schraube 7 in irgend einer geeigne ten Weise, zum Beispiel durch einen Stift J, an ihrem Kopf gegen Drehung gesichert. Auch an der Mutter 8 wird irgend eine ge eignete Sicherung angewendet. Die Wellen lagerzapfen können auf ähnliche Weise mit den Kurbelarmen zusammengehalten werden. Da der Kurbelzapfen und die Wellenlagerzap fen ohnehin ziemlich grossen Durchmesser er halten. damit Kugel- oder Rollenlager von der erforderlichen Beanspruchungsfähigkeit verwendet werden können, so fallen auch die Vierkante reichlich gross aus, um die auf tretenden Kräfte aufzunehmen. Der kurze Kurbelzapfen und die kurzen Wellenlager zapfen lassen sich genau bearbeiten, härten und schleifen.
Es ist daher auch gut mög lich, die Rollen oder Kugeln der Lager un mittelbar auf ihnen laufen zu lassen, somit den besonderen schweren Laufring zu er sparen und dadurch die Abmessung der La gerkörper zu verringern.
Kurbel- und Lagerzapfen sind ferner zur Massenherstellung geeignet und können da her im Bedarfsfalle leicht ausgewechselt wer den. Der Neigungswinkel der Verjüngung an den Endteilen der Zapfen ist so gewählt, dass dieselben noch leicht aus dem Kurbel arm herausgepresst werden können.
Die gesamte Anordnung bietet die prak tisch erforderliche Genauigkeit in bezug auf die Parallelität aller Zapfen und Gleich achsigkeit der Wellenlagerzapfen, wenn die Herstellung mit geeigneten Sondermaschinen bewirkt wird. Hierin liegt ein weiterer Vor teil gegenüber der bisherigen Herstellung- weise mehrfach gekröpfter Kurbelwellen, die bekanntlich niemals sofort genau herge stellt werden können, ohne dass wiederholte Nacharbeit nötig wäre.
Die Endteile des Kurbelzapfens und der Wellenlagerzapfen können auch elliptische Kegelstümpfe nach Fig. 4 und 5 als Sperr flächen aufweisen.
Die Ausführungsform nach Fig. 6 und 7 mit kegelartig verjüngten Zahnkränzen als Sperrflächen zur Verbindung des Kurbel zapfens und der Wellenlagerzapfen bietet den Vorteil, dass die Kurbelarme unter ver schiedenen Winkeln auf die Wellenlager zapfen gesetzt werden können, und dass die Kräfte, welche auf Verdrehung der Zapfen in den Kurbelarmen hinwirken, durch eine grosse Zahl günstig gestellter Flächen auf genommen werden.
Die Herstellung der kegelförmigen Innen verzahnung in den Kurbelarmen, wie sie die Benützung von Zapfen nach Fig. 6 und 7 be dingt, bietet einige Schwierigkeiten, insofern. als verhältnismässig kleine Fräser und Schleif steine benützt werden müssen. Je stumpfer man jedoch den Kegelwinkel nimmt, desto grösser kann der Durchmesser der Werkzeuge wählt werden. Der günstigste Fall entsteht, wenn die Grösse des Kegelwinkels 180 ge wählt und die Verzahnung ganz aus der Boh rung des Kurbelarmes herausgenommen und in seine Seitenfläche verlegt wird, wie Fig, 8 und 9 zeigt. Es ist nun die Verwendung von grossen Fräsern und Schleifsteinen ermöglicht, womit die Gewähr für eine lange Erhaltung der genauen Zahnform bei den Werkzeugen gegeben ist.
Die Einzelteile der Kurbelwelle können durch kräftige Schraubengewinde und Mut- tern zusammengehalten werden. Die in Fig. 1 gezeigte getrennte Ausführung des Kurbel zapfens und der Verbindungsschraube ist in sofern vorteilhaft, als für beide Teile ver schiedene, besonders geeignete Werkstoffe verwendet werden können. Die hohlen Zap fen können auch mit Innengewinde versehen und mittelst einer in dieses Gewinde ein greifenden Kopfschraube mit dem Kurbel arm verbunden sein. Die Zapfenbefestigung gemäss Fig. 8 weist einen hohlen Schrauben bolzen 7 auf, welcher an einem Ende einen vorspringenden Kopf 10 hat und am andern Ende mit Innengewinde versehen ist, in wel ches eine Schraube 8 eingeschraubt ist.
So wohl die Köpfe 10 der Hoblbolzen 7, als auch die Köpfe der Schrauben 8 sind hier bei zweckmässig in die Kurbelarme versenkt.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 und 9 sind die Kurbel- und Wellenlager zapfen als Büchsen 2 bezw. 1 ausgebildet, die als Innenlaufringe für Rollen- oder Ku gellager dienen und an ihren Stirnflächen mit je einer Verzahnung 6 ausgerüstet sind, mit denen sie in eine entsprechende Verzah- mung der Kurbelarme 4 eingreifen. Die Bol zen 7 passen genau in die Büchsen 1 und 2.
Bei dieser letzten Ausführungsform wer den die Laufbüchsen, die als Innenlaufringe für die Rollen- oder Kugellager verwendet sind, sehr kurz, so dass eine entsprechende Ersparnis an dem dafür erforderlichen hoch- wertigen Stahl eintritt. Auch die Breite der Kurbelarme wird besonders gering. Infolge der jetzt möglichen Versenkung des Kopfes 10 und der Sehraube 8 wird ferner der ganze Aufbau glatter und gefälliger. Statt dem in Fig. 8 bezeigten Hohlbolzen 7 mit Kopf 10 sind noch verschiedene andere Verbindungs. möglichkeiten denkbar, deren Anwendung für Einzelfälle in Betracht kommen kann. So zum Beispiel könnte statt dieses mit einem Kopf versehenen Hohlbolzens ein glatter, rohrartiger Bolzen verwendet werden, der an beiden Enden entweder ein Innen- oder ein Aussengewinde besitzt.
Diese Anordnung hätte den Vorteil, dass heim Zusammensetzen und Zerlegen der Kurbelwelle der Laufring 1 bezw. 2 fest auf den Bolzen 7 aufgepresst verbleiben könnte.
Bei allen dargestellten und beschriebenen Verbindungen ist unerlässliche Bedingung das äusserst genaue Zusammenpassen der Sperr flächen.
Der verhältnismässig grosse Aussendurch messer der Verzahnung gemäss Fig. 8 und 9 bietet den Vorteil, dass die zwischen den Ver zahnungen gelegenen Teile der Kurbelwelle sehr kurz sind. Da gerade diese Teile der Kurbelwelle unter den einwirkenden Kräf ten den grössten elastischen Formänderungen ausgesetzt sind, so wird das Mass dieser Durchbiegungen infolge der stützenden Wir kung der verzahnten Flächen bedeutend ver ringert und dadurch die Lebensdauer einer derart zusammenesetzten Kurbelwelle we sentlich erhöht.
Form und Teilung der Verzahnung kann beliebig gewählt werden. Die Teilung wird man auch hier derart auswählen, dass sie den Winkeln entspricht, unter denen die ein zelnen Kurbeln der Kurbelwelle gegenein ander versetzt sein können.