DE102008029272A1

DE102008029272A1 - Crankshaft for reciprocating piston engine i.e. internal-combustion engine, has joint formed between crank cheek and bearing elements, where joint is formed outside transient area of cylindrical lateral contour of bearing elements

Info

Publication number: DE102008029272A1
Application number: DE102008029272A
Authority: DE
Inventors: Ben Auer; Klaus Schmeckenbecher; Bernd Dr. Hommel; Uwe Demmler; Carsten Hochmuth; Verena Dr. Kräusel; Lutz Dr. Lachmann; Jens Gentzen; Erik Dr. Schneider; Hans Schlickum
Original assignee: SITEC INDUSTRIETECHN GmbH; SITEC INDUSTRIETECHNOLOGIE GmbH; Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Volkswagen AG; IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr; FSG Automotive GmbH
Current assignee: SITEC INDUSTRIETECHN GmbH; SITEC INDUSTRIETECHNOLOGIE GmbH; Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Volkswagen AG; IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr; FSG Automotive GmbH
Priority date: 2008-06-19
Filing date: 2008-06-19
Publication date: 2009-12-24

Abstract

The crankshaft has a stroke bearing element (2) for supporting a connecting rod. A crank cheek (3) connects a crank bearing element (1) to the stroke bearing element. A joint (4) between the crank cheek and the bearing elements is formed outside a transient area (5) of a cylindrical lateral contour of the bearing elements and an outer contour of the crank cheek running angularly to the lateral contour. A circulating bar (6) is formed at the crank bearing element and/or stroke bearing element, where axial width of the circulating bar is larger than cross-section of the crank cheek.

Description

Die Erfindung betrifft eine gebaute Kurbelwelle für eine Kolbenhubmaschine, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit zumindest einem Kurbellagerelement zur Lagerung der Kurbelwelle, mit zumindest einem Hublagerelement zur Lagerung einer Pleuelstange und mit zumindest einer Kurbelwange, welche das Kurbellagerelement mit dem Hublagerelement verbindet.The The invention relates to a built-up crankshaft for a piston-lifting machine, in particular for an internal combustion engine, with at least a crank bearing member for supporting the crankshaft, with at least a stroke bearing element for supporting a connecting rod and with at least a crank arm, which the crank bearing element with the stroke bearing element combines.

Für Kolbenhubmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen, sind verschiedenartige Ausführungen von einteiligen, geschmiedeten und gegossenen Kurbelwellen bekannt. Solche Kurbelwellen weisen eine hohe Festigkeit auf. Allerdings sind für das Schmieden bzw. Gießen kostenaufwendige Werkzeuge notwendig. Ferner wird die Form der Kurbelwelle weitgehend durch das jeweilige Schmiede- oder Gießverfahren bestimmt, so dass oftmals Nachbearbeitungen (z. B. eine spanende Bearbeitung) erfolgen, die jedoch einen zusätzlichen Zeit- und Kostenaufwand verursachen.For Piston lifting machines, in particular internal combustion engines, are diverse Designs of one-piece, forged and cast Crankshafts known. Such crankshafts have a high strength on. However, for the forging or casting costly tools necessary. Further, the shape of the crankshaft largely by the respective forging or casting process determined, so that often post-processing (eg Processing), but with an additional time and cost.

Alternativ zur Fertigung von einteiligen Kurbelwellen können Abschnitte der Kurbelwelle zunächst als separate Baugruppen gefertigt und danach zur eigentlichen Kurbelwelle zusammen „gebaut” werden. Hierbei werden die Einzelteile der Kurbelwelle ebenfalls geschmiedet oder gegossen. Diese Einzelteile sind überwiegend einfacher gestaltet als eine komplett zu schmiedende bzw. zu gießende Kurbelwelle, so dass mit gebauten Kurbelwellen neben geringeren Werkzeugkosten eine Optimierung bezüglich Geometrie und Masse erreichbar ist. Weiterhin können funktionelle Vorteile erzielt werden, indem beispielsweise ungeteilte Pleuelstangen mit einem geschlossenen Pleuelauge verwendet, einteilige Hublager auf der Kurbelwelle abgestützt oder ungeteilte Lagerschalen montiert werden.alternative for the production of one-piece crankshafts can sections the crankshaft initially manufactured as separate assemblies and then "built" together to the actual crankshaft. Here are the items of the crankshaft also forged or poured. These items are mostly simpler designed as a crankshaft to be completely forged or cast, so with built-in crankshafts besides lower tooling costs an optimization regarding geometry and mass achievable is. Furthermore, functional advantages can be achieved For example, by undivided connecting rods with a closed Connecting rod eye used, one-piece stroke bearings supported on the crankshaft or undivided bearing shells are mounted.

In DE 37 38 717 A1 wird eine gebaute Kurbelwelle beschrieben, bei der jeweils ein Kurbelzapfen und ein Gegengewicht auf zwei gegenüberliegenden Auflageflächen einer Kurbelwange angeordnet und mit dieser durch eine Schraubverbindung zu einer gemeinsamen Baugruppe zusammengefügt sind.In DE 37 38 717 A1 is a built crankshaft described in each case a crank pin and a counterweight are arranged on two opposite bearing surfaces of a crank arm and joined together by a screw to a common assembly.

Aus US 4 342 236 ist eine gebaute Kurbelwelle bekannt, bei der die Kurbellager- und Hublagerzapfen in Kurbelwangen abgestützt sind, die jeweils mehrere plattenförmige Segmente aufweisen. In diesen Segmenten sind Vorsprünge, Aussparungen und ähnliche Nebenformelemente ausgestaltet, die ein lagefixiertes Fügen und Verpressen der einzelnen Segmente zu einer kompakten Kurbelwange ermöglichen.Out US 4,342,236 is a built-crankshaft known in which the crank bearing and crankpins are supported in crank webs, each having a plurality of plate-shaped segments. In these segments projections, recesses and similar secondary features are designed to allow a fixed position joining and pressing the individual segments to a compact crank arm.

Eine ähnliche Konstruktion ist Gegenstand von US 5 899 120 , wobei die plattenförmigen Segmente hier durch Nietverbindungen zu einer Kurbelwange zusammengefügt werden.A similar construction is the subject of US 5,899,120 , wherein the plate-shaped segments are joined together here by riveting to a crank arm.

In DE 38 30 432 A1 wird eine gebaute Kurbelwelle beschrieben, deren Einzelteile jeweils eine Kurbelwange und einen Teil eines Kurbellager- und eines Hublagerzapfens umfassen. Die Einzelteile werden zunächst unter Presspassung zusammengefügt und nachfolgend durch Löten dauerhaft miteinander verbunden.In DE 38 30 432 A1 is a built crankshaft described, the items each comprise a crank arm and a part of a crank bearing and a journal bearing pin. The items are first assembled under interference fit and subsequently connected by soldering permanently.

Aus FR 651 503 und DE 920 281 sind weitere gebaute Kurbelwellen bekannt, deren Einzelteile jeweils eine Kurbelwange mit einem Abschnitt von Kurbellager- und Hublagerzapfen umfassen, die hier mittels Schweißen zur Kurbelwelle zusammengefügt werden.Out FR 651 503 and DE 920 281 are more built crankshafts are known, the individual parts each comprise a crank arm with a portion of crank bearing and crankpins, which are assembled here by welding to the crankshaft.

Durch eine derartige bauliche Zusammenfassung von Teilen der Kurbellagerzapfen, Hublagerzapfen und Kurbelwangen entstehen Einzelteile mit teilweise anspruchsvollen geometrischen Konturen, die aufwendige Werkzeuge erfordern. Folglich werden die mit dem Prinzip der gebauten Kurbelwelle an sich möglichen Vorteile beeinträchtigt. Deshalb werden für gebaute Kurbelwellen primär Konstruktionen mit geometrisch einfach gestalteten Einzelteilen angestrebt.By Such a structural summary of parts of the crank journal, Pivot journals and crank webs arise with parts partially sophisticated geometric contours, the elaborate tools require. Consequently, those with the principle of the built crankshaft potential benefits are compromised. That's why for built crankshafts primarily constructions sought with geometrically simple designed items.

Eine solche Variante einer gebauten Kurbelwelle mit geometrisch einfachen Segmenten ist Gegenstand von FR 2 645 604 . Hierbei ist zwischen zwei Kurbelwangen ein Hublagerzapfen eingeschweißt.Such a variant of a built crankshaft with geometrically simple segments is the subject of FR 2 645 604 , In this case, a pin bearing journal is welded between two crank webs.

EP 1 431 594 A2 beschreibt eine gebaute Kurbelwelle für eine Kolbenhubmaschine, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit zumindest einem Kurbellagerelement zur Lagerung der Kurbelwelle, zumindest einem Hublagerelement zur Lagerung einer Pleuelstange und zumindest einer Kurbelwange, welche das Kurbellagerelement mit dem Hublagerelement verbindet. Das Kurbellagerelement und das Hublagerelement werden durch zylinderförmige Hülsenelemente gebildet, die jeweils in einer Öffnung der Kurbelwange befestigt sind. EP 1 431 594 A2 describes a built crankshaft for a Kolbenhubmaschine, in particular for an internal combustion engine, with at least one crank bearing element for supporting the crankshaft, at least one stroke bearing element for supporting a connecting rod and at least one crank arm, which connects the crank bearing element with the stroke bearing element. The crank bearing element and the stroke bearing element are formed by cylindrical sleeve elements which are each secured in an opening of the crank arm.

Aus DE 34 46 262 A1 ist eine weitere Kurbelwelle bekannt, bei der in Öffnungen einer Kurbelwange ein Kurbellagerelement und ein Hublagerelement abgestützt sind, wobei diese Lagerelemente jeweils als Drehzapfen ausgestaltet sind. Für die Montage werden die mit Bohrungen ausgestatteten Kurbelwangen erhitzt und die in diese Bohrungen einzusetzenden Kurbellager- und Hublagerelemente gekühlt, so dass die Einzelteile in der Folge durch Schrumpfen zueinander lagefixiert und miteinander verbunden werden. Nach Beendigung des Schrumpfvorganges werden die Einzelteile, also die Kurbelwange mit dem Kurbellagerelement und dem Hublagerelement, zusätzlich verschweißt, so dass eine stabile und unlösbare Bauteilverbindung erzielt wird. Nachteilig ist allerdings, dass die Fügestelle direkt an der Stelle mit der höchsten Belastung liegt. Dadurch werden die Bauteilfestigkeit und die Steifigkeit der gesamten Kurbelwelle beeinträchtigt.Out DE 34 46 262 A1 Another crankshaft is known in which in openings of a crank arm, a crank bearing element and a stroke bearing element are supported, wherein these bearing elements are each designed as a pivot. For mounting the equipped with holes crank webs are heated and cooled to be used in these holes crank bearing and stroke bearing elements, so that the items are fixed in position by shrinkage to each other and connected together. After completion of the shrinking process, the items, so the crank arm with the crank bearing element and the stroke bearing element, additionally welded, so that a stable and permanent component connection is achieved. The disadvantage, however, is that the joint is located directly at the point with the highest load. This affects the component strength and rigidity of the entire crankshaft.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gebaute Kurbelwelle zu schaffen, bei der durch eine konstruktive Änderung der Verbindung von Kurbelwange und Lagerelementen eine verbesserte Festigkeit und Biegedauerbelastbarkeit erzielt sowie eine wirtschaftlichere Herstellung ermöglicht wird.task The invention is to provide a built crankshaft at by a constructive change of the connection of Crank and bearing elements improved strength and Biegedauererbelastbarkeit achieved and enables a more economical production becomes.

Diese Aufgabe wird gelöst, indem die Fügestelle zwischen der Kurbelwange und dem Kurbellagerelement und/oder dem Hublagerelement außerhalb vom Übergangsbereich der zylinderförmigen Mantelkontur der Lagerelemente und der hierzu winklig, beispielsweise rechtwinklig verlaufenden Außenkontur der Kurbelwange angeordnet ist. Somit wird die Fügestelle geometrisch von der Stelle getrennt, die im Betrieb der Kurbelwelle am höchsten belastet wird. Dadurch wird eine großformatige Trennung der mechanischen von der thermischen Fuge erreicht. Die Gefahr einer Rissbildung beim Schweißen oder bei Belastung wird erheblich reduziert. Die Trennung von Fügestelle und Höchstbelastungsstelle kann mit zwei grundsätzlichen Varianten erreicht werden:
Gemäß einer ersten Variante wird das zu fügende Lager beidseitig radial mit einem Steg versehen, der umformtechnisch bzw. spanend hergestellt werden kann. Durch diesen Steg wird der Fügedurchmesser größer als der Lagerdurchmesser und die Fügestelle ist in einem definierten Abstand von der Stelle mit der höchsten Belastung entfernt.This object is achieved by the joint between the crank arm and the crank bearing element and / or the stroke bearing element outside the transition region of the cylindrical shell contour of the bearing elements and the angle thereto, for example, perpendicular extending outer contour of the crank arm is arranged. Thus, the joint is geometrically separated from the point that is subjected to the highest load during operation of the crankshaft. This achieves a large-scale separation of the mechanical from the thermal joint. The risk of cracking during welding or under load is considerably reduced. The separation of joint and maximum load point can be achieved with two basic variants:
According to a first variant, the bearing to be joined is provided on both sides radially with a web which can be produced by forming or machining. Through this bridge the joint diameter is larger than the bearing diameter and the joint is removed at a defined distance from the point with the highest load.

Bei derart gefügten Kurbelwellen mit feingeschnittenen Kurbelwangen werden die Hublagerwangen aus technologischen Gründen auch auf der dem Gegengewicht gegenüber liegenden Seite mit einer relativ großen Breite ausgeführt. Da die Kurbelwange in diesem Bereich jedoch nur unwesentlich belastet wird, ist das hier eingesetzte Material für den späteren Betrieb der Kurbelwelle an sich nicht erforderlich und stellt überflüssige Masse dar. Um einen derartigen Massenachteil zu vermeiden, kann die Pleuellagerwange im genannten Bereich offen ausgestaltet werden. Damit sind erhebliche Masseeinsparungen realisierbar, da die hier eingesparte Masse auch am Gegengewicht entfällt. Außerdem lässt sich damit das Streifenbild beim Feinschneiden optimieren, so dass der Materialeinsatz und folglich auch die Kosten reduziert werden können.at such fitted crankshafts with fine cut crank arms The stroke bearing cheeks for technological reasons are also on the side opposite the counterweight a relatively large width. Because the However, crankshaft is only insignificantly loaded in this area, is the material used here for later operation the crankshaft itself is not required and is superfluous Mass. To avoid such a mass disadvantage, can the connecting rod bearing cheek be designed open in said area. Thus, substantial mass savings are feasible, since the here Saved mass also eliminates the counterweight. Furthermore can be used to optimize the strip pattern during fineblanking, so that the use of materials and consequently the costs are reduced can be.

Zum Herstellen der Welle-Nabe-Verbindung zwischen der Kurbelwange und dem Kurbellagerelement und/oder Hublagerelement werden ein Fügespalt bzw. ein Übermaß derart ausgelegt, dass bei nicht durchgeschweißter I-Naht ein ausreichendes Übermaß außerhalb der Zone des Stoffschlusses bestehen bleibt. Weiterhin ist vorgesehen, dass zur Einstellung eines optimalen Gefüges und zur Reduzierung der Härte der Wärmeflusszone bzw. der Schweißnaht der hochdynamisch beanspruchten Fügestelle vor und/oder während und/oder nach dem Schweißvorgang eine Wärmebehandlung durchgeführt wird.To the Make the shaft-hub connection between the crank arm and the crank bearing element and / or stroke bearing element become a joint gap or an oversize designed such that when not Welded I-seam sufficient oversize outside the zone of the material bond persists. Furthermore, it is envisaged that for setting an optimal structure and reducing the hardness of the heat flow zone or the weld the highly dynamically stressed joint before and / or during and / or after the welding process one Heat treatment is performed.

Gemäß einer zweiten Variante wird die Fügestelle geometrisch von der Stelle getrennt, die im Betrieb der Kurbelwelle am höchsten belastet wird, indem die Kurbelwangen jeweils mit einem angeformten Lagerabschnitt ausgestaltet werden. Dies kann umformtechnisch durch Kragenziehen, Durchsetzen bzw. als Blechdurchzug in einer oder mehreren Stufen erfolgen.According to one second variant, the joint is geometrically from the Place separated, the highest in the operation of the crankshaft is loaded by the crank webs each with a molded Be configured bearing section. This can be transformed by Collar pulling, enforcing or as a sheet metal passage in one or more Stages take place.

Die Fügeverbindung zwischen den Lagerzapfen und der Kurbelwange erfolgt stumpf, beispielsweise durch Stumpfschweißen. Diese Variante erfordert weniger Bauteile als eine Welle-Nabe-Verbindung zwischen Lagerzapfen und Kurbelwange, weil hier keine separaten Lager benötigt werden. Der angeformte Lagerabschnitt kann alternativ so dimensioniert werden, dass zwischen den benachbarten Wangenformelementen noch ein Lagerring einzubringen ist. Auch hier erfolgt ein Verbund stumpf an den Planflächen, ebenfalls beispielsweise durch Stumpfschweißen.The Joint connection between the journals and the crank arm is blunt, for example by butt welding. These Variant requires fewer components than a shaft-hub connection between journals and crank arm, because here no separate Bearings are needed. The molded bearing section can Alternatively, be dimensioned so that between the adjacent Wangenformelementen is still a bearing ring to bring. Here too a composite dull on the plane surfaces, also for example by butt welding.

Die Kurbelwangen können unabhängig von ihrer jeweils konkreten Ausgestaltung vor dem Fügeprozess fixiert werden, beispielsweise unter Nutzung von umformtechnisch herstellbaren Nebenformelementen, wie z. B. Durchsetzungen.The Crank cheeks can be independent of their respective fixed concrete design before the joining process, for example, by using forming elements that can be produced by forming technology, such as B. Enforcement.

Die Gestaltung der Kurbelwangen kann als Lamellenpaket erfolgen, das umformtechnisch durch Feinschneiden herstellbar ist. Aufgrund der unterschiedlichen Gestaltungsmöglichkeiten der einzelnen Lamellen wird die Herstellung geometrieflexibler Kurbelwangen in verschiedenen Blechdicken ermöglicht. Die Lamellen können geklebt bzw. gelötet bzw. nach dem Pakettieren durch Fügeelemente wie z. B. Bolzen, Nieten oder Schrauben verbunden werden.The Design of the crank webs can be done as a plate pack, the forming technology can be produced by fine blanking. Due to the different design options of the individual Lamellae is the production of geometrically flexible crank webs in different thicknesses possible. The slats can glued or soldered or after the packetization by joining elements such as B. bolts, rivets or screws are connected.

Schließlich können die Wangen auch mit einer Einfädelschräge versehen werden, z. B. durch einen Prägevorgang im Schneidwerkzeug. Diese Einfädelschräge dient als Montagehilfe der Kurbelwange zum Fügen über Längs- oder Querpressen. Neben einer Erleichterung des Fügevorgangs und somit einer wirtschaftlichen Fertigung entsteht die Möglichkeit für eine Kaltverfestigung in diesem Bereich, was sich vorteilhaft auf die Ausbildung von Druckspannungen auswirkt. Außerdem können dadurch geometrische Anpassungen der Schnittflächen, die beim Feinschneiden mit üblichen Formabweichungen behaftet sind, vorgenommen werden.Finally, the cheeks can also be provided with a Einfädelschräge, z. B. by an embossing process in the cutting tool. This threading slope serves as an assembly aid for the crank web for joining via longitudinal or transverse presses. In addition to a simplification of the joining process and thus an economical production, the possibility arises for a work hardening in this area, which has an advantageous effect on the formation of compressive stresses. In addition, this geometrical adjustments of the cut surfaces, the be in fine cutting with conventional form deviations be are liable to be made.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand weiterer abhängiger Ansprüche, deren technische Merkmale und Wirkungen im Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden.Further advantageous embodiments are the subject of further dependent Claims, their technical features and effects in the embodiment be described in more detail.

Mit der erfindungsgemäßen Konstruktion wird eine gebaute Kurbelwelle geschaffen, bei der durch konstruktive Änderung und optimierte Dimensionierung der Verbindung von Kurbelwange und Lagerelementen sowohl die Bauteilfestigkeit als auch die Steifigkeit der gesamten Kurbelwelle verbessert wird. Somit wird die Anwendung von gebauten Kurbelwellen auch für solche Brennkraftmaschinen möglich, bei denen wegen starker Belastung bisher geschmiedete Kurbelwellen eingesetzt worden sind. Als weitere Vorteile sind insbesondere kürzere Fertigungszeiten, geringere Werkzeugkosten und eine verminderte Bauteilmasse zu nennen.With the construction of the invention is a built Crankshaft created by the constructive change and optimized dimensioning of the connection of crank arm and Bearing elements both the component strength and rigidity the entire crankshaft is improved. Thus, the application becomes from built crankshafts also for such internal combustion engines possible, where previously forged because of heavy load Crankshafts have been used. As further advantages are in particular shorter production times, lower tooling costs and to name a reduced component mass.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen:One Embodiment of the invention is in the drawing and will be described below. Show it:

1 den grundsätzlichen Aufbau einer ersten Ausführung einer erfindungsgemäßen Kurbelwelle; 1 the basic structure of a first embodiment of a crankshaft according to the invention;

2 eine Variante der Ausführung gemäß 1 mit offener Wangengestaltung; 2 a variant of the embodiment according to 1 with open cheek design;

3 den grundsätzlichen Aufbau einer zweiten Ausführung einer erfindungsgemäßen Kurbelwelle; 3 the basic structure of a second embodiment of a crankshaft according to the invention;

4 eine erste Variante der Ausführung gemäß 3; 4 a first variant of the embodiment according to 3 ;

5 eine zweite Variante der Ausführung gemäß 3; 5 a second variant of the embodiment according to 3 ;

6 Details einer ersten Ausführung einer Kurbelwange; 6 Details of a first embodiment of a crank arm;

7 Details einer zweiten Ausführung einer Kurbelwange; 7 Details of a second embodiment of a crank arm;

8 Details einer dritten Ausführung einer Kurbelwange; und 8th Details of a third embodiment of a crank arm; and

9 Details einer vierten Ausführung einer Kurbelwange. 9 Details of a fourth embodiment of a crank arm.

In der Zeichnung sind Details einer gebauten Kurbelwelle für eine Kolbenhubmaschine, insbesondere für eine Brennkraftmaschine dargestellt. Die Kurbelwelle weist mindestens ein Lagerelement, beispielsweise Kurbellagerelement 1 zur Lagerung der Kurbelwelle und/oder ein Hublagerelement 2 zur Lagerung einer Pleuelstange sowie zumindest eine Kurbelwange 3 auf. In der Zeichnung sind die Kurbelwelle und die Pleuelstange nicht näher dargestellt und es ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur ein Lagerelement gezeigt. Die Kurbelwange 3 verbindet das Kurbellagerelement 1 mit dem Hublagerelement 2. Ein derartiger Aufbau ist an sich bekannt, so dass diesbezüglich auf weitere Darlegungen verzichtet werden kann.In the drawing, details of a built crankshaft for a Kolbenhubmaschine, in particular for an internal combustion engine are shown. The crankshaft has at least one bearing element, for example a crank bearing element 1 for supporting the crankshaft and / or a stroke bearing element 2 for supporting a connecting rod and at least one crank arm 3 on. In the drawing, the crankshaft and the connecting rod are not shown in detail and it is shown for reasons of clarity, only one bearing element. The crank arm 3 connects the crank bearing element 1 with the stroke bearing element 2 , Such a construction is known per se, so that in this regard can be dispensed with further explanations.

Wesentlich im vorliegenden Sachverhalt ist jedoch, dass die Fügestelle 4 zwischen der Kurbelwange 3 und dem Kurbellagerelement 1 und/oder Hublagerelement 2 außerhalb vom Übergangsbereich 5 der zylinderförmigen Mantelkontur der Lagerelemente 1 bzw. 2 und der hierzu rechtwinklig verlaufenden Außenkontur der Kurbelwange 3 angeordnet ist.Essential in the present situation, however, is that the joint 4 between the crank arm 3 and the crank bearing element 1 and / or stroke bearing element 2 outside the transition area 5 the cylindrical shell contour of the bearing elements 1 respectively. 2 and this purpose perpendicular extending outer contour of the crank arm 3 is arranged.

Gemäß 1 ist am Kurbellagerelement 1 und/oder Hublagerelement 2 an den mit der Kurbelwange 3 in Wirkverbindung stehenden stirnseitigen Endabschnitten jeweils ein umlaufender Steg 6 ausgestaltet, dessen radiale Höhe ”X” größer ist als der Radius ”R” des Lagersitzes.According to 1 is on the crank bearing element 1 and / or stroke bearing element 2 to the with the crank arm 3 operatively connected end-side end portions each have a circumferential ridge 6 configured, the radial height "X" is greater than the radius "R" of the bearing seat.

Der umlaufende Steg 6 kann umformtechnisch oder spanend hergestellt werden und weist vorzugsweise eine axiale Breite auf, die mindestens so groß ist wie der Querschnitt der Kurbelwange 3 in diesem Bereich.The surrounding jetty 6 can be produced by forming or machining and preferably has an axial width which is at least as large as the cross section of the crank arm 3 in this area.

Die Verbindung zwischen der Kurbelwange 3 und dem Kurbellagerelement 1 und/oder Hublagerelement 2 erfolgt vorzugsweise durch Schweißen. Zum Herstellen der Welle-Nabe-Verbindung zwischen Kurbelwange 3 und Kurbellagerelement 1 und/oder Hublagerelement 2 werden der Fügespalt bzw. das Übermaß derart ausgelegt, dass bei nicht durchgeschweißter I-Naht ein ausreichendes Übermaß außerhalb der Zone des Stoffschlusses bestehen bleibt. In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass vor und/oder während und/oder nach dem Schweißvorgang eine Wärmebehandlung durchgeführt wird.The connection between the crank arm 3 and the crank bearing element 1 and / or stroke bearing element 2 is preferably done by welding. For making the shaft-hub connection between crank arm 3 and crank bearing element 1 and / or stroke bearing element 2 the joint gap or the oversize are designed such that, if the I-weld is not welded through, a sufficient excess remains outside the zone of the material bond. In a further embodiment it is provided that before and / or during and / or after the welding process, a heat treatment is performed.

2 zeigt eine Variante, bei welcher die Kurbelwange 3 im Bereich des Hublagerelementes 2 offen ausgestaltet ist. 2 shows a variant in which the crank arm 3 in the area of the stroke bearing element 2 is designed open.

Gemäß 3 ist an der Kurbelwange 3 ein Abschnitt des Kurbellagerelementes 1 und/oder Hublagerelementes 2 angeformt. Diese Abschnitte können durch Kragenziehen ausgestaltet werden.According to 3 is on the crank arm 3 a portion of the crank bearing element 1 and / or stroke bearing element 2 formed. These sections can be configured by collar pulling.

4 zeigt eine Variante, bei welcher die Abschnitte des Kurbellagerelementes 1 und/oder Hublagerelementes 2 eine solche Kontur und Länge aufweisen, dass durch eine Verbindung von zwei benachbart angeordneten Kurbelwangen 3 der gesamte Lagersitz des jeweiligen Kurbellagerelementes 1 bzw. Hublagerelementes 2 ausgebildet wird. Dabei können die benachbart angeordneten Kurbelwangen 3 an den Planflächen der jeweils einander zugeordneten Kurbellagerelemente 1 und/oder Hublagerelemente 2 stumpf miteinander verbunden werden. Diese Verbindung erfolgt vorzugsweise durch Stumpfschweißen. In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass vor und/oder während und/oder nach dem Schweißvorgang eine Wärmebehandlung durchgeführt wird. 4 shows a variant in which the portions of the crank bearing element 1 and / or stroke bearing element 2 have such a contour and length that by a connection of two adjacently arranged crank webs 3 the total te bearing seat of the respective crank bearing element 1 or stroke bearing element 2 is trained. In this case, the adjacently arranged crank webs 3 on the plane surfaces of the respectively associated crank bearing elements 1 and / or stroke bearing elements 2 dull connected. This connection is preferably done by butt welding. In a further embodiment it is provided that before and / or during and / or after the welding process, a heat treatment is performed.

5 zeigt eine Variante, bei welcher die Abschnitte des Kurbellagerelementes 1 und/oder Hublagerelementes 2 eine solche Kontur und Länge aufweisen, dass durch eine Verbindung von zwei benachbart angeordneten Kurbelwangen 3 unter Zuordnung eines zusätzlichen Lagerrings 7 der gesamte Lagersitz des jeweiligen Kurbellagerelementes 1 und/oder Hublagerelementes 2 ausgebildet wird. Dabei wird der zusätzliche Lagerring 7 zwischen den zueinander kongruenten Stirnseiten der beiden Kurbellager- 1 und/oder Hublagerelemente 2 angeordnet. Die benachbart angeordneten Kurbelwangen 3 und der zusätzliche Lagerring 7 werden an den Planflächen der jeweils zugeordneten Kurbellagerelemente 1 und/oder Hublagerelemente 2 sowie des Lagerrings 7 stumpf miteinander verbunden. Diese Verbindung erfolgt vorzugsweise durch Stumpfschweißen. In weiterer Ausgestaltung ist auch bei dieser Variante vorgesehen, dass vor und/oder während und/oder nach dem Schweißvorgang eine Wärmebehandlung durchgeführt wird. 5 shows a variant in which the portions of the crank bearing element 1 and / or stroke bearing element 2 have such a contour and length that by a connection of two adjacently arranged crank webs 3 under assignment of an additional bearing ring 7 the entire bearing seat of the respective crank bearing element 1 and / or stroke bearing element 2 is trained. This is the additional bearing ring 7 between the mutually congruent end faces of the two crank bearing 1 and / or stroke bearing elements 2 arranged. The adjacently arranged crank webs 3 and the additional bearing ring 7 be on the plane surfaces of the respective associated crank bearing elements 1 and / or stroke bearing elements 2 and the bearing ring 7 dull connected. This connection is preferably done by butt welding. In a further embodiment, it is also provided in this variant that before and / or during and / or after the welding process, a heat treatment is performed.

6 zeigt eine Kurbelwange 3 in einer Ausführung mit umformtechnisch herstellbaren Nebenformelementen 8, die beispielsweise als Durchsetzungen ausgestaltet sind. Bei der hier dargestellten Variante werden zwei separate Kurbelwangensegmente 3' und 3'' unter Nutzung der Nebenformelemente 8 zu einer Kurbelwange 3 zusammengefügt. 6 shows a crank arm 3 in an embodiment with forming elements can be produced by forming technology 8th , which are designed as enforcements, for example. In the variant shown here, two separate crank web segments 3 ' and 3 '' using the minor features 8th to a crank arm 3 together.

7 zeigt eine Kurbelwange 3 in einer Ausführung als Lamellenpaket 9, wobei die einzelnen Lamellen der Kurbelwange 3 geklebt und/oder gelötet und/oder durch Fügeelemente verbunden sind. 7 shows a crank arm 3 in one embodiment as a plate pack 9 , wherein the individual lamellae of the crank arm 3 glued and / or soldered and / or connected by joining elements.

8 und 9 zeigen weitere Details einer Kurbelwange 3, wobei aus 8 ein Aufbau beim Durchsetzen und aus 9 eine Kontur beim Kragenziehen ersichtlich ist. 8th and 9 show more details of a crank arm 3 , being out 8th a build in asserting and off 9 a contour when collaring is visible.

Neben derartigen Varianten kann die Kurbelwange 3 weiter modifiziert werden, z. B. mit einer Einfädelschräge 10, die aus 4, 5 und 9 ersichtlich ist.In addition to such variants, the crank arm 3 be further modified, for. B. with a Einfädelschräge 10 , from 4 . 5 and 9 is apparent.

11: KurbellagerelementCrank bearing element
22: Hublagerelementstroke bearing
33: Kurbelwangecrank web
44: Fügestellejoint
55: Übergangsbereich Lagerkontur/KurbelwangeTransition area Bearing contour / crank web
66: Steg am Lagerelementweb on the bearing element
77: Lagerringbearing ring
88th: NebenformelementIn addition to mold member
99: Lamellenpaketdisk pack
1010: EinfädelschrägeEinfädelschräge
RR: Radius Lagersitzradius bearing seat
XX: Höhe Stegheight web

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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US 4342236 [0005]
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FR 2645604 [0010]
- EP 1431594 A2 [0011]
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Claims

Crankshaft for a piston lifting machine, in particular for an internal combustion engine, with at least one crank bearing element for supporting the crankshaft, with at least one stroke bearing element for supporting a connecting rod and with at least one crankshaft web connecting the crank bearing element to the stroke bearing element, characterized in that the joint ( 4 ) between the crank arm ( 3 ) and the crank bearing element ( 1 ) and / or stroke bearing element ( 2 ) outside the transition area ( 5 ) of the cylindrical shell contour of the bearing elements ( 1 ; 2 ) and the angular contour extending outer contour of the crank arm ( 3 ) is arranged.

Crankshaft according to claim 1, characterized in that on the crank bearing element ( 1 ) and / or stroke bearing element ( 2 ) to the with the crank cheek ( 3 ) in operative connection end face end sections in each case a circumferential web ( 6 ) is configured, whose radial height (X) is greater than the radius (R) of the bearing seat.

Crankshaft according to claim 2, characterized in that the circumferential web ( 6 ) has an axial width which is at least as large as the cross section of the crank arm ( 3 ) in this area.

Crankshaft according to claim 2, characterized in that the circumferential web ( 6 ) is produced by forming technology.

Crankshaft according to claim 2, characterized in that the circumferential web ( 6 ) is produced by machining.

Crankshaft according to claim 2, characterized in that the crank arm ( 3 ) in the region of the stroke bearing element ( 2 ) is designed open.

Crankshaft according to claim 2, characterized in that the connection between the crank arm ( 3 ) and the crank bearing element ( 1 ) and / or stroke bearing element ( 2 ) by welding.

Crankshaft according to claim 7, characterized in that for producing a shaft-hub connection between the crank arm ( 3 ) and the crank bearing element ( 1 ) and / or stroke bearing element ( 2 ) a joint gap or an oversize is designed such that in non-welded through I-seam sufficient oversize remains outside the zone of the fabric bond.

Crankshaft according to claim 7, characterized that before and / or during and / or after the welding process a heat treatment is performed.

Crankshaft according to claim 1, characterized in that on the crank cheek ( 3 ) a portion of the crank bearing element ( 1 ) and / or stroke bearing element ( 2 ) is formed.

Crankshaft according to claim 10, characterized in that the portions of the crank bearing element ( 1 ) and / or stroke bearing element ( 2 ) are configured by collar pulling.

Crankshaft according to claim 10, characterized in that the portions of the crank bearing element ( 1 ) and / or stroke bearing element ( 2 ) have such a contour and length that by a connection of two adjacently arranged crank webs ( 3 ) the entire bearing seat of the respective crank bearing element ( 1 ) and / or stroke bearing element ( 2 ) is formed.

Crankshaft according to claim 12, characterized in that the adjacently arranged crank webs ( 3 ) on the plane surfaces of the respectively associated crank bearing elements ( 1 ) and / or stroke bearing elements ( 2 ) butt-joined together.

Crankshaft according to claim 13, characterized in that the connection between the crank webs ( 3 ) is done by butt welding.

Crankshaft according to claim 14, characterized in that that before and / or during and / or after the welding process a heat treatment is performed.

Crankshaft according to claim 10, characterized in that the portions of the crank bearing element ( 1 ) and / or stroke bearing element ( 2 ) have such a contour and length that by a connection of two adjacently arranged crank webs ( 3 ) with assignment of an additional bearing ring ( 7 ) the entire bearing seat of the respective crank bearing element ( 1 ) and / or stroke bearing element ( 2 ) is formed.

Crankshaft according to claim 16, characterized in that the additional bearing ring ( 7 ) between the mutually congruent end faces of the two crank bearing elements ( 1 ) and / or stroke bearing elements ( 2 ) is arranged.

Crankshaft according to claim 17, characterized in that the adjacently arranged crank webs ( 3 ) and the additional bearing ring ( 7 ) on the plane surfaces of the respective associated crank bearing elements ( 1 ) and / or stroke bearing elements ( 2 ) as well as the bearing ring ( 7 ) dull together to become.

Crankshaft according to claim 18, characterized in that the connection between the crank webs ( 3 ) and the additional bearing ring ( 7 ) is done by butt welding.

Crankshaft according to claim 19, characterized that before and / or during and / or after the welding process a heat treatment is performed.

Crankshaft according to claim 1, characterized in that the crank webs ( 3 ) can be produced by forming technology auxiliary elements ( 8th ) exhibit.

Crankshaft according to claim 1, characterized in that the crank webs ( 3 ) as a plate pack ( 9 ) are configured

Crankshaft according to claim 22, characterized in that as a disc pack ( 9 ) crank webs ( 3 ) are glued and / or soldered and / or connected by joining elements.

Crankshaft according to claim 1, characterized in that the crank webs ( 3 ) with a threading slope ( 10 ) are configured