DE10133819B4 - Crankshaft for a reciprocating engine - Google Patents

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Abstract

Kurbelwelle (1) für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine, mit zumindest zwei unter einem Neigungswinkel (β) zueinander geneigten Zylindern oder Zylinderreihen, mit mindestens einem Hauptlager (4) mit einem Hauptlagerzapfen (5) und mindestens einem Pleuellager mit einem Pleuellagerzapfen (2), welche miteinander über eine Schrägbohrung (3) innerhalb der Kurbelwelle (1) strömungsverbunden sind, wobei die Schrägbohrung (3) von einer Versorgungsbohrungsanordnung (7) mit zumindest einer den Hauptlagerzapfen (5) diametral durchsetzenden ersten Radialbohrung (8) ausgeht, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsbohrungsanordnung (7) zumindest eine zweite, den Hauptlagerzapfen (5) diametral durchsetzende Radialbohrung (9) aufweist, welche bezüglich der ersten Radialbohrung (8) unter einem Winkel (α) größer 0° geneigt ist, und dass die Versorgungsbohrungsanordnung (7) in vorbestimmten Drehwinkelbereichen mit zumindest einer Öltasche (12, 13) des Hauptlagers (4) kommuniziert, wobei die Öltasche (12; 13) in einem Winkelbereich (γ) minimaler Lagerbelastung angeordnet ist und dass der Winkel (α) zwischen erster und zweiter Radialbohrung (8, 9) unterschiedlich zum Winkel (β) zwischen den zwei Zylindern...crankshaft (1) for a reciprocating engine, in particular internal combustion engine, with at least two at a tilt angle (β) mutually inclined cylinders or cylinder rows, with at least a main bearing (4) with a main journal (5) and at least a connecting rod bearing with a connecting rod journal (2), which together via a oblique bore (3) are fluidly connected within the crankshaft (1), wherein the oblique hole (3) from a supply bore arrangement (7) with at least one the main journal (5) diametrically penetrating first radial bore (8), characterized in that the supply bore arrangement (7) at least one second, the main journal (5) diametrically interspersed Radial bore (9), which with respect to the first radial bore (8) at an angle (α) is inclined greater than 0 °, and that the supply bore assembly (7) is in predetermined rotational angle ranges with at least one oil bag (12, 13) of the main bearing (4) communicates with the oil pocket (12; 13) in an angular range (γ) minimum bearing load is arranged and that the angle (α) between first and second radial bore (8, 9) different from the angle (β) between the two cylinders ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Kurbelwelle für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine, mit zumindest zwei unter einem Neigungswinkel zueinander geneigten Zylindern oder Zylinderreihen, mit mindestens einem Hauptlager mit einem Hauptlagerzapfen und mindestens einem Pleuellager mit einem Pleuellagerzapfen, welche miteinander über eine Schrägbohrung innerhalb der Kurbelwelle strömungsverbunden sind, wobei die Schrägbohrung von einer Versorgungsbohrungsanordnung mit zumindest einer den Hauptlagerzapfen diametral durchsetzenden ersten Radialbohrung ausgeht.The The invention relates to a crankshaft for a reciprocating engine, in particular Internal combustion engine, with at least two at a tilt angle mutually inclined cylinders or cylinder rows, with at least a main bearing with a main journal and at least one connecting rod bearing with a connecting rod journal, which together via an oblique bore fluidly connected within the crankshaft are, with the oblique bore from a supply bore arrangement with at least one of the main journals diametrically passing through the first radial bore.

Die Versorgungsbohrungsanordnung von herkömmlichen Kurbelwellen kommuniziert üblicherweise mit einer ringförmig im Hauptlager angeordneten Ölnut. Dies hat allerdings den Nachteil, dass es im Bereich der Ölnut in der Tragzone, insbesondere im hochbeanspruchten Bereich einer durch die Zylinderachse und die Kurbelwellenachse aufgespannten Motorlängsebene, zu einem drastischen Druckabfall des tragenden Öles kommt. Dies vermindert die Tragfähigkeit des Hauptlagers wesentlich. Werden statt umlaufenden Ölnuten nur Öltaschen in niederbeanspruchten Bereichen vorgesehen, so wäre andererseits die kontinuierliche Schmierölversorgung des Pleuellagers gefährdet. Eine Kurbelwelle dies genannten Art ist etwa aus der US 5,730,097 A bekannt.The supply bore arrangement of conventional crankshafts typically communicates with an annular oil groove in the main bearing. However, this has the disadvantage that in the region of the oil groove in the support zone, in particular in the highly stressed region of a motor longitudinal plane spanned by the cylinder axis and the crankshaft axis, a drastic pressure drop of the carrying oil occurs. This significantly reduces the bearing capacity of the main bearing. If only oil pockets are provided in low-stressed areas instead of circumferential oil grooves, then the continuous supply of lubricating oil of the connecting rod bearing would be endangered. A crankshaft of this kind is about from the US 5,730,097 A known.

Die DE 35 44 199 A1 beschreibt eine Schmiermittel-Zuführvorrichtung für ein Kurbelwellenlager einer Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderreihen. Im Bereich des Hauptlagers und jedes Pleuellagers sind Versorgungsbohrungsanordnungen vorgesehen, wobei die Versorgungsbohrungsanordnungen des Hauptlagers und des Pleuellagers durch eine Schrägbohrung innerhalb der Kurbelwelle miteinander strömungsverbunden sind. Die Versorgungsbohrungsanordnung wird jeweils durch eine den Hauptlagerzapfen, bzw. den Pleuellagerzapfen diametral durchsetzende Radialbohrung gebildet.The DE 35 44 199 A1 describes a lubricant supply device for a crankshaft bearing of an internal combustion engine with two rows of cylinders. Supply bore arrangements are provided in the region of the main bearing and each connecting rod bearing, wherein the supply bore arrangements of the main bearing and the connecting rod bearing are flow-connected to one another through an oblique bore within the crankshaft. The supply bore arrangement is formed in each case by a radial bore extending diametrically through the main journal or the conrod journal.

Aus der JP 62-151617 A ist eine Einrichtung zur Schmierung des Hauptlagers einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei die Versorgungsbohrungsanordnungen des Pleuellagerzapfens und des Hauptlagerzapfens durch eine Schrägbohrung innerhalb der Kurbelwelle miteinander verbunden sind. Die Versorgungsbohrungsanordnung wird dabei jeweils durch zwei die Kurbelwelle diametral durchsetzende Radialbohrungen gebildet, wobei die beiden Radialbohrungen einander kreuzen und die Kreuzung im. Bereich der Kurbelwellenachse liegt. Diese für eine Brennkraftmaschine mit in Reihe angeordneten Zylindern konzipierte Lösung ist nicht ohne weiters auf Brennkraftmaschinen mit V-förmig angeordneten Zylindern zu übertragen, bei welchen eine besonders kritische Situation hinsichtlich der Schmierölversorgung hinsichtlich der Schmierölversorgung des Pleuellagers vorliegt.Out JP 62-151617 A is a device for lubricating the main bearing a crankshaft of an internal combustion engine, wherein the supply bore arrangements of the connecting rod journal and the main journal through an oblique hole are interconnected within the crankshaft. The supply hole arrangement becomes in each case by two crankshaft diametrically interspersed Radial bores formed, wherein the two radial bores each other cross and the intersection in. Range of the crankshaft axis is located. This for an internal combustion engine designed with cylinders arranged in series solution is not without further arranged on internal combustion engines with V-shaped To transfer cylinders, in which a particularly critical situation with regard to the supply of lubricating oil regarding the lubricating oil supply of the connecting rod bearing is present.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden und bei einer Kurbelwelle der eingangs genannten Art die Tragfähigkeit des Hauptlagers zu erhöhen, ohne die Schmierölversorgung des Pleuellagers zu gefährden.It The object of the invention to avoid these disadvantages and in a crankshaft of the type mentioned in the load capacity to raise the main camp, without the lubricating oil supply of the Endanger rod bearings.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Versorgungsbohrungsanordnung zumindest eine zweite, den Hauptlagerzapfen diametral durchsetzende Radialbohrung aufweist, welche bezüglich der ersten Radialbohrung unter einem Winkel größer 0° geneigt ist, und dass die Versorgungsbohrungsanordnung in vorbestimmten Drehwinkelbereichen mit zumindest einer Öltasche des Hauptlagers kommuniziert, wobei die Öltasche in einem Winkelbereich minimaler Lagerbelastung angeordnet ist und dass der Winkel zwischen erster und zweiter Radialbohrung unterschiedlich zum Winkel zwischen den zwei Zylindern oder Zylinderreihen ist. Dabei kann der Winkel zwischen den beiden Radialbohrungen entweder kleiner oder größer als der Winkel zwischen zwei Zylindern bzw. Zylinderreihen sein.According to the invention this is achieved in that the supply bore arrangement at least one second, the main journal diametrically penetrating radial bore having, with respect to the first radial bore inclined at an angle greater than 0 °, and that the supply bore arrangement in predetermined rotational angle ranges with at least one oil pocket the main bearing communicates with the oil pocket in an angular range minimum bearing load is arranged and that the angle between first and second radial bore different to the angle between which is two cylinders or rows of cylinders. The angle between the two radial bores either smaller or larger than be the angle between two cylinders or rows of cylinders.

Zahl und Anordnung der Radialbohrungen und der Öltaschen werden so aufeinander abgestimmt, dass die Versorgungsbohrungsanordnung in jeder Stellung der Kurbelwelle mit einer Öltasche kommuniziert. Dies stellt eine kontinuierliche Schmierölversorgung des Pleuellagers sicher. Durch die Anordnung der Öltaschen in niederbelasteten Bereichen des Hauptlagers wird dessen Tragfähigkeit nicht beeinträchtigt.number and arrangement of the radial bores and the oil pockets are so on each other Voted that the supply hole arrangement in each position the crankshaft communicates with an oil pocket. This provides a continuous lubricating oil supply to the connecting rod bearing for sure. By the arrangement of the oil pockets in low-load areas of the main bearing whose carrying capacity is not impaired.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die zweite Radialbohrung die erste Radialbohrung kreuzt, wobei vorzugsweise die Kreuzung im Bereich der Kurbelwellenachse liegt.Preferably it is provided that the second radial bore the first radial bore preferably crossing at the crankshaft axis lies.

Insbesondere bei Zylindern oder Zylinderreihen, welche zueinander einen Winkel von 180° einschließen, ist es vorteilhaft, wenn die erste und die zweite Radialbohrung zueinander unter einem Winkel von etwa 90° geneigt sind. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Öltaschen beidseits einer Normalebene auf die Zylinderachse in einem Winkelbereich von etwa 0° ± 60° bezüglich der Normalebene im Hauptlager angeordnet sind. Somit kann auch bei Boxermotoren eine ausreichende und kontinuierliche Schmierölversorgung der Pleuellager sichergestellt werden, ohne die Tragfähigkeit der Hauptlager zu vermindern.Especially in cylinders or rows of cylinders which are at an angle to each other of 180 ° is it is advantageous if the first and the second radial bore to each other inclined at an angle of about 90 ° are. It is preferably provided that the oil pockets on both sides of a normal plane to the cylinder axis in an angular range from about 0 ° ± 60 ° with respect to Normal level are arranged in the main bearing. Thus can also with boxer engines a sufficient and continuous lubricating oil supply of the connecting rod bearings be ensured without reducing the load bearing capacity of the main bearings.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigenThe The invention will be explained in more detail below with reference to FIGS. Show it

1 eine Schrägansicht einer erfindungsgemäßen Kurbelwelle in einem Schnitt gemäß der Linie III-III in 2, 1 an oblique view of a crankshaft according to the invention in a section along the line III-III in 2 .

2 die Kurbelwelle in einer Seitenansicht, 2 the crankshaft in a side view,

3 die Kurbelwelle in einem Schnitt gemäß der Linie III-III in 2 und 3 the crankshaft in a section along the line III-III in 2 and

4 die Kurbelwelle in einem Schnitt gemäß der Linie IV-IV in 3. 4 the crankshaft in a section along the line IV-IV in 3 ,

Die Kurbelwelle 1 weist Pleuellagerzapfen 2 für ein nicht weiter dargestelltes Pleuellager auf, welche über in der Kurbelwelle 1 angeordnete Schrägbohrungen 3 mit einem benachbarten Hauptlager 4 strömungsverbunden sind. Vom Hauptlager 4 sind in den Figuren nur die Lagerschalen 4a und 4b dargestellt. Die Schrägbohrung 3 durchsetzt dabei eine zwischen dem Pleuellagerzapfen 2 und dem benachbarten Hauptlagerzapfen 5 liegende Kurbelwange 6.The crankshaft 1 has connecting rod journal 2 for a not further shown conrod bearing, which in about the crankshaft 1 arranged oblique holes 3 with a neighboring main camp 4 are fluidly connected. From the main camp 4 are in the figures only the bearing shells 4a and 4b shown. The oblique hole 3 penetrates one between the connecting rod journal 2 and the adjacent main journal 5 lying crank arm 6 ,

Die Schrägbohrung 3 geht von einer Versorgungsbohrungsanordnung 7 des Hauptlagerzapfens 5 aus, welche eine erste Radialbohrung 8 und eine zweite Ra dialbohrung 9 aufweist. Erste und zweite Radialbohrung 8, 9 durchsetzen den Hauptlagerzapfen 5 diametral und kreuzen sich. Die Kreuzung 10 der ersten Radialbohrung 8 und der zweiten Radialbohrung 9 liegt im Bereich der Kurbelwellenachse 11. Auch die Schrägbohrung 3 mündet in die Versorgungsbohrungsanordnung 7 im Bereich der Kreuzung 10 ein.The oblique hole 3 comes from a supply drilling arrangement 7 of the main journal 5 out, which is a first radial bore 8th and a second ra dialbohrung 9 having. First and second radial drilling 8th . 9 enforce the main journal 5 diametrically and intersect. The crossroad 10 the first radial bore 8th and the second radial bore 9 lies in the range of the crankshaft axis 11 , Also the oblique bore 3 flows into the supply drilling arrangement 7 in the area of the intersection 10 one.

Die Lagerschalen 4a, 4b des Hauptlagers 4 weisen in einem wenig belasteten Bereich Öltaschen 12, 13 auf, welche im Ausführungsbeispiel diametral zueinander bezüglich der Kurbelwellenachse 11 angeordnet sind. Im Bereich der Öltaschen 12 und 13 ist auch die Teilung der Lagerschalen 4a, 4b vorgenommen. In die Öltaschen 12, 13 münden radiale Ölbohrungen 12a, 12b und 13a, 13b zur Schmierölversorgung ein, welche mit einer mit Bezugszeichen 17 angedeuteten Ölzuführung im Hauptlagerstuhl verbunden sind.The bearing shells 4a . 4b of the main camp 4 have oil pockets in a little polluted area 12 . 13 on, which in the embodiment diametrically to each other with respect to the crankshaft axis 11 are arranged. In the field of oil bags 12 and 13 is also the division of the bearing shells 4a . 4b performed. In the oil pockets 12 . 13 open radial oil wells 12a . 12b and 13a . 13b for lubricating oil supply, which with a reference numeral 17 indicated oil supply are connected in the main bearing block.

Die erste Radialbohrung 8 schließt mit der zweiten Radialbohrung 9 einen Winkel α ein, welcher unterschiedlich ist zum Neigungswinkel β von gegenüberliegend angeordneten Zylindern oder Zylinderreihen. Im Ausführungsbeispiel ist die Kurbelwelle 1 eines Boxermotors dargestellt, so dass der Neigungswinkel β zwischen zwei Zylinderachsen 14, 15 180° beträgt. In diesem Falle ist der Winkel α zwischen erster Radialbohrung 8 und zweiter Radialbohrung 9 kleiner als der Neigungswinkel β, nämlich etwa 90°. Bei V-Motoren mit einem Neigungswinkel β der Zylinderachsen 14, 15 kleiner als 180° ist aber auch denkbar, dass der Winkel α zwischen erster und zweiter Radialbohrung 8, 9 größer ausgebildet ist, als der Neigungswinkel β. Die Pfeile 14a und 15a weisen in Richtung der gegenüberliegenden Zylinder oder Zylinderreihen.The first radial bore 8th closes with the second radial bore 9 an angle α, which is different from the inclination angle β of oppositely arranged cylinders or cylinder rows. In the embodiment, the crankshaft 1 a boxer engine, so that the inclination angle β between two cylinder axes 14 . 15 180 °. In this case, the angle α between the first radial bore 8th and second radial bore 9 smaller than the inclination angle β, namely about 90 °. For V-engines with an inclination angle β of the cylinder axes 14 . 15 less than 180 ° but is also conceivable that the angle α between the first and second radial bore 8th . 9 is formed larger than the inclination angle β. The arrows 14a and 15a point in the direction of the opposite cylinders or cylinder rows.

Im Ausführungsbeispiel sind die Öltaschen 12, 13 im Bereich einer Normalebene 16 auf die Zylinderachsen 14, 15 angeordnet, wobei die Öltaschen 12, 13 sich beidseits der Normalebene 16 um einen Winkelbereich γ von beispielsweise ± 60° erstrecken können.In the embodiment, the oil pockets 12 . 13 in the range of a normal level 16 on the cylinder axes 14 . 15 arranged, with the oil pockets 12 . 13 on both sides of the normal plane 16 can extend through an angular range γ of, for example ± 60 °.

Durch die beschriebene Kurbelwelle wird einerseits eine kontinuierliche Versorgung der Pleuellager sichergestellt und andererseits eine höchstmögliche Tragfähigkeit der Hauptlager erreicht.By the crankshaft described is on the one hand a continuous Ensured supply of the connecting rod bearing and on the other hand a highest possible load capacity reached the main camp.

Claims (6)

Kurbelwelle (1) für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine, mit zumindest zwei unter einem Neigungswinkel (β) zueinander geneigten Zylindern oder Zylinderreihen, mit mindestens einem Hauptlager (4) mit einem Hauptlagerzapfen (5) und mindestens einem Pleuellager mit einem Pleuellagerzapfen (2), welche miteinander über eine Schrägbohrung (3) innerhalb der Kurbelwelle (1) strömungsverbunden sind, wobei die Schrägbohrung (3) von einer Versorgungsbohrungsanordnung (7) mit zumindest einer den Hauptlagerzapfen (5) diametral durchsetzenden ersten Radialbohrung (8) ausgeht, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsbohrungsanordnung (7) zumindest eine zweite, den Hauptlagerzapfen (5) diametral durchsetzende Radialbohrung (9) aufweist, welche bezüglich der ersten Radialbohrung (8) unter einem Winkel (α) größer 0° geneigt ist, und dass die Versorgungsbohrungsanordnung (7) in vorbestimmten Drehwinkelbereichen mit zumindest einer Öltasche (12, 13) des Hauptlagers (4) kommuniziert, wobei die Öltasche (12; 13) in einem Winkelbereich (γ) minimaler Lagerbelastung angeordnet ist und dass der Winkel (α) zwischen erster und zweiter Radialbohrung (8, 9) unterschiedlich zum Winkel (β) zwischen den zwei Zylindern oder Zylinderreihen ist.Crankshaft ( 1 ) for a reciprocating piston engine, in particular an internal combustion engine, with at least two cylinders or cylinder rows inclined to one another at an angle of inclination (β) with at least one main bearing ( 4 ) with a main journal ( 5 ) and at least one connecting rod bearing with a connecting rod journal ( 2 ), which together via an oblique bore ( 3 ) within the crankshaft ( 1 ) are flow-connected, wherein the oblique bore ( 3 ) from a supply drilling arrangement ( 7 ) with at least one main bearing journal ( 5 diametrically penetrating first radial bore ( 8th ), characterized in that the supply bore arrangement ( 7 ) at least a second, the main journal ( 5 diametrically penetrating radial bore ( 9 ), which with respect to the first radial bore ( 8th ) is inclined at an angle (α) greater than 0 °, and that the supply bore arrangement ( 7 ) in predetermined rotational angle ranges with at least one oil pocket ( 12 . 13 ) of the main warehouse ( 4 ) communicates with the oil bag ( 12 ; 13 ) is arranged in an angular range (γ) minimum bearing load and that the angle (α) between the first and second radial bores ( 8th . 9 ) is different from the angle (β) between the two cylinders or rows of cylinders. Kurbelwelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Radialbohrung (9) die erste Radialbohrung (8) kreuzt, wobei vorzugsweise die Kreuzung (10) im Bereich der Kurbelwellenachse (11) liegt.Crankshaft ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the second radial bore ( 9 ) the first radial bore ( 8th ), preferably the crossing ( 10 ) in the region of the crankshaft axis ( 11 ) lies. Kurbelwelle (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) zwischen erster und zweiter Radialbohrung (8, 9) kleiner als der Neigungswinkel (β) zwischen den beiden Zylindern oder Zylinderreihen ist.Crankshaft ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the angle (α) between the first and second radial bores ( 8th . 9 ) smaller than the inclination angle (β) between the two cylin or rows of cylinders. Kurbelwelle (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) zwischen erster und zweiter Radialbohrung (8, 9) größer als der Neigungswinkel (β) zwischen den zwei Zylindern oder Zylinderreihen ist.Crankshaft ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the angle (α) between the first and second radial bores ( 8th . 9 ) is greater than the angle of inclination (β) between the two cylinders or rows of cylinders. Kurbelwelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Zylinderachsen (14, 15) von Zylindern oder Zylinderreihen miteinander einen Neigungswinkel (β) von 180° aufspannen, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Radialbohrung (8, 9) zueinander unter einem Winkel (α) von etwa 90° geneigt sind.Crankshaft ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, wherein the cylinder axes ( 14 . 15 ) of cylinders or cylinder rows with each other an inclination angle (β) of 180 ° span, characterized in that the first and the second radial bore ( 8th . 9 ) are inclined to each other at an angle (α) of about 90 °. Kurbelwelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Öltaschen (12, 13) beidseits einer Normalebene (16) auf die Zylinderachse (14, 15) in einem Winkelbereich (γ) von etwa 0° ± 60° bezüglich der Normalebene (16) im Hauptlager (4) angeordnet sind.Crankshaft ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the oil pockets ( 12 . 13 ) on both sides of a normal plane ( 16 ) on the cylinder axis ( 14 . 15 ) in an angular range (γ) of about 0 ° ± 60 ° with respect to the normal plane ( 16 ) in the main warehouse ( 4 ) are arranged.
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