DE102008031993A1

DE102008031993A1 - Crankshaft, particularly split-pin crankshaft, for internal combustion engine, has two cheeks at distance from each other, where two stroke pivots are arranged between both cheeks

Info

Publication number: DE102008031993A1
Application number: DE102008031993A
Authority: DE
Inventors: Andreas Misala
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2010-01-21
Anticipated expiration: 2028-07-08
Also published as: DE102008031993B4

Abstract

The crankshaft (1) has two cheeks (4,5) at a distance from each other. The two stroke pivots (6,7) are arranged between both the cheeks and directly abut each other, which contain the longitudinal central axes offset against each other, where a transition radius (R1) is larger than another transition radius (R2). An independent claim is included for a method for the interpretation of V-engines.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kurbelwelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Auslegung einer Familie von V-Motoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.The The invention relates to a crankshaft according to the preamble of the claim 1, and a method for designing a family of V-engines according to the generic term of claim 5.

Bei V-Motoren sind die Zylinder stets in zwei in Bezug zueinander geneigten Reihen angeordnet, die jeweils eine Zylinderbank bilden. Die in den Zylindern der beiden Zylinderbänke auf und ab beweglichen Kolben sind jeweils über ein Pleuel mit einer gemeinsamen Kurbelwelle verbunden, die entlang ihrer Länge gewöhnlich mehrere zur Lagerung der Kurbelwelle dienende und zu deren Drehachse koaxiale Wellenzapfen, mehrere zu den Wellenzapfen parallele Hubzapfen zur schwenkbaren Lagerung der Pleuel, sowie mehrere einzeln oder paarweise zwischen den Hubzapfen und den benachbarten Wellenzapfen angeordnete, als Ausgleichsmassen dienende Wangen aufweist. Die Zylinder in den beiden Zylinderbänken sind in axialer Richtung häufig soweit gegeneinander versetzt, dass die Pleuel von zwei im Wesentlichen gegenüberliegenden Zylindern jeder Zylinderbank auf zwei unmittelbar aneinandergrenzenden Hubzapfen montiert werden können. Die beiden aneinandergrenzenden Hubzapfen können entweder fluchtende Längsmittelachsen aufweisen, so dass ein gemeinsamer Zapfen (Common Pin) gebildet wird, weshalb Kurbelwellen mit derartigen Zapfen gewöhnlich als Common-Pin-Kurbelwellen bezeichnet werden. Alternativ können die beiden aneinandergrenzenden Hubzapfen jedoch auch gegeneinander versetzte Längsmittelachsen aufweisen, wodurch ein zweigeteilter Zapfen (Split Pin) gebildet wird. Kurbelwellen mit derartigen Zapfen werden gewöhnlich als Split-Pin-Kurbelwellen bezeichnet und bevorzugt dann eingesetzt, wenn für gleichmäßige Zündabstände zwischen den Zylindern der beiden Zylinderbänke gesorgt werden soll.at V-engines, the cylinders are always in two inclined relative to each other Arranged rows, each forming a cylinder bank. In the the cylinders of the two cylinder banks movable up and down Pistons are each over a connecting rod connected to a common crankshaft running along their length usually several serving for the storage of the crankshaft and its axis of rotation Coaxial shaft journal, several parallel to the shaft journal Hubzapfen for pivotal storage of the connecting rods, as well as several individually or arranged in pairs between the crank pin and the adjacent shaft journal, having balancing masses serving cheeks. The cylinders in the two cylinder banks are common in the axial direction as far as offset from each other, that the connecting rods of two essentially opposite Cylinders of each cylinder bank on two directly adjacent crank pin can be mounted. The two adjoining crank pins can either be aligned longitudinal central axes have, so that a common pin is formed, why crankshafts with such spigots are commonly referred to as common-pin crankshafts. Alternatively you can However, the two adjacent crankpin also offset against each other Longitudinal central axis have, whereby a two-part pin (split pin) formed becomes. Crankshafts with such spigots are commonly called split-pin crankshafts designated and preferably used when for uniform firing intervals between the cylinders the two cylinder banks taken care of shall be.

Bei bekannten Split-Pin-Kurbelwellen ist zwischen den beiden Hubzapfen ebenso wie zwischen jedem Hubzapfen und der dazu benachbarten Wange eine Hohlkehle mit einem Übergangsradius vorgesehen, um die Dauerfestigkeit der Kurbelwelle an diesen stark beanspruchten Stellen zu erhöhen. Dabei ist es üblich, dass die Übergangsradien der Hohlkehlen zwischen den beiden Hubzapfen und die Übergangsradien der Hohlkehlen zwischen den Hubzapfen und den Wangen aus fertigungstechnischen Gründen dieselbe Größe aufweisen.at known split-pin crankshafts is between the two crank pins as well as between each crankpin and the adjacent cheek a groove with a transition radius provided the fatigue strength of the crankshaft to this strong increase stressed areas. It is customary that the transition radii the grooves between the two crank pins and the transition radii the flutes between the crank pin and the cheeks for manufacturing reasons the same Have size.

Anders als bei den Hohlkehlen zwischen den Hubzapfen und einer benachbarten Wange handelt es sich jedoch bei der Hohlkehle zwischen den beiden Hubzapfen nicht um eine durchgehende Hohlkehle, die mit einem gleichbleibenden Querschnitt um den gesamten Umfang der Kurbelwelle umläuft, sondern um zwei Hohlkehlenabschnitte, die sich jeweils in Form eines Kreisbogens entlang von demjenigen Teil des Umfangsrandes eines Hubzapfens erstrecken, der gegen eine Stirnfläche des jeweils anderen Hubzapfens anliegt. Die beiden kreisbogenförmigen Hohlkehlenabschnitte treffen dabei an zwei als ”Split-Pin-Zwickel” bezeichneten Stellen aufeinander, die für die Festigkeit der Kurbelwelle besonders kritisch sind, weshalb die Hohlkehle zwischen den beiden Hubzapfen einen bestimmten Mindestübergangsradius aufweisen muss, um im Bereich der beiden ”Split-Pin-Zwickel” eine übermäßige Kerbwirkung zu vermeiden.Different as in the fillets between the crank pin and an adjacent The cheek, however, is at the groove between the two Crankpin does not have a continuous groove, with a consistent Cross section around the entire circumference of the crankshaft rotates, but by two flute sections, each in the form of a circular arc extend along that part of the peripheral edge of a crank pin, the against a face the other of the other journal is applied. The two circular arc groove sections meet at two called "split pin gusset" Make each other for the strength of the crankshaft are particularly critical, which is why the groove between the two crank pins a certain minimum transition radius must be in order to avoid excessive notch effect in the area of the two "split-pin gusset".

Wenn die Übergangsradien der Hohlkehlen zwischen den Hubzapfen und den Wangen aus fertigungstechnischen Gründen dieselbe Größe wie die Übergangsradien der Hohlkehlen zwischen den beiden Hubzapfen aufweisen, sind die zuerst genannten bergangsradien jedoch im Vergleich zu den zuletzt genannten Übergangsradien überdimensioniert. Dies wiederum hat zur Folge, dass die Baulänge der Kurbelwelle über das notwendige Maß hinaus vergrößert wird.If the transition radii the fillets between the crank pin and the cheeks from production engineering establish the same size as the transition radii have the grooves between the two crank pins are the However, first-mentioned transitional radii oversized compared to the last-mentioned transition radii. This in turn has the consequence that the length of the crankshaft over the necessary level is enlarged.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kurbelwelle der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die Baulänge ohne Beeinträchtigung der Festigkeit verkleinert werden kann.outgoing This is the object of the invention, a crankshaft of the type mentioned above to improve that the length without impairment the strength can be reduced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der erste Übergangsradius, d. h. der Übergangsradius R1 der Hohlkehle zwischen zwei aneinandergrenzenden Hubzapfen, größer ist als der zweite Übergangsradius R2, d. h. der Übergangsradius der Hohlkehle zwischen einem Hubzapfen und einer benachbarten Wange.These Task is inventively characterized solved, that the first transition radius, d. H. the transition radius R1 of the groove between two adjacent crankpins, is greater than the second transition radius R2, d. H. the transition radius the groove between a crank pin and an adjacent cheek.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der erste Übergangsradius R1 zweckmäßig um mindestens 40% größer, bevorzugter um mindestens 60% größer und am besten um mindestens 80% größer als der zweite Übergangsradius R2 ist.A advantageous embodiment of the invention provides that the first transition radius R1 expediently at least 40% larger, more preferred at least 60% larger and best at least 80% greater than the second transition radius R2 is.

Da bei gleicher Breite der Hubzapfen bei einer Split-Pin-Kurbelwelle im Vergleich zu einer Common-Pin-Kurbelwelle der Abstand von gegenüberliegenden Stirnflächen der beiderseits der Hubzapfen angeordneten Wangen unterschiedlich bemessen werden muss, wird weiter ein Verfahren zur Auslegung einer Familie von V-Motoren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei dem ein Bankversatz e der Zylinderbänke er findungsgemäß für die V-Motoren mit der Split-Pin-Kurbelwelle festgelegt und dann bei den V-Motoren mit der Common-Pin-Kurbelwelle übernommen wird.There at the same width of the crank pin in a split-pin crankshaft compared to a common-pin crankshaft the distance from opposite faces the sides of the crank pin arranged cheeks different must be further dimensioned a procedure for the interpretation of a Proposed family of V-engines of the type mentioned, in which a bank offset e of the cylinder banks he inventively for the V-engines fixed with the split-pin crankshaft and then with the V-engines adopted with the common-pin crankshaft becomes.

Diesem Auslegungsverfahren liegt der Gedanke zugrunde, dass bei der Split-Pin-Kurbelwelle bei gleicher Breite der Hubzapfen der Abstand von gegenüberliegenden Stirnflächen der beiderseits der Hubzapfen angeordneten Wangen etwas größer sein muss als bei einer für den Einbau in denselben V-Motorentyp vorgesehenen Common-Pin-Kurbelwelle. Durch die erfindungsgemäße Merkmalskombination können beide Kurbelwellentypen in derselben Motorenfamilie eingesetzt werden, ohne dass Modifikationen am Zylinderkurbelgehäuse erforderlich sind.This design method is based on the idea that in the split-pin crankshaft for the same width of the crank pin, the distance from opposite end faces of the cheeks arranged on both sides of the crank pin must be somewhat greater than in the case of a common pin crankshaft provided for installation in the same V engine type. Due to the feature combination according to the invention, both types of crankshaft can be used in the same engine family, without modifications to the cylinder crankcase are required.

Bei dem erfindungsgemäßen Auslegungsverfahren bezeichnet der Bankversatz e wie üblich den Versatz der Längsmittelachsen von zwei im Wesentlichen gegenüberliegenden Zylindern der beiden Zylinderbänke in axialer Richtung der Kurbelwelle, wobei dieser Bankversatz dem Abstand der senkrecht zur Drehachse der Kurbelwelle ausgerichteten Längsmittelebenen von zylindrischen Umfangsflächen der beiden aneinandergrenzenden Hubzapfen entspricht.at the design method according to the invention Bank offset e, as usual, denotes the offset of the longitudinal center axes of two essentially opposite Cylinders of the two cylinder banks in the axial direction of the crankshaft, said bank offset the Distance of the aligned perpendicular to the axis of rotation of the crankshaft longitudinal central planes of cylindrical peripheral surfaces corresponds to the two adjacent crankpin.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Bankversatz e der Zylinder der beiden Zylinderbänke bei den V-Motoren mit der Split-Pin-Kurbelwelle e = R1 + 2b1 + c beträgt, wobei R1 der Übergangsradius der Hohlkehle zwischen den beiden aneinandergrenzenden Hubzapfen, b1 ein Bearbeitungsfreigang beiderseits dieser Hohlkehle und c die Breite jedes einzelnen Hubzapfens ist.A preferred embodiment of the invention provides that the bank offset e the cylinder of the two cylinder banks on the V-engines with the split-pin crankshaft e = R1 + 2b1 + c, where R1 is the transition radius the groove between the two adjoining crank pins, b1 a processing clearance on both sides of this groove and c the Width of each individual crankpin is.

Dieser Bankversatz e ist um die Breite a = R1 + 2b1 größer als der Bankversatz e, der sich bei einer ausschließlich mit Common-Pin-Kurbelwellen ausgestatteten V-Motorenfamilie ergeben würde, nämlich e = c.This Bank offset e is greater than the bank offset e by the width a = R1 + 2b1 which is at one exclusively with common-pin crankshaft-equipped V-engine family, namely e = c.

Um diese zusätzlich vorhandene Breite a besser auszunutzen, sind verschiedene Gestaltungsvarianten denkbar. Eine erste besonders vorteilhafte Variante sieht vor, dass bei den V-Motoren mit der Common-Pin-Kurbelwelle die Breite f einer Lagerschale eines auf jedem Hubzapfen montierten Pleuels so festgelegt wird, dass sie etwas größer als die Breite c des Hubzapfens ist, d. h. f > c. Wenn in diesem Fall zwischen jedem Hubzapfen und der zum Hubzapfen benachbarten Wange ein Übergangsradius R2 vorgesehen wird, muss jedoch die Lagerschale in Bezug zur Zylinderachse asymmetrisch angeordnet werden, indem man einen axialen Versatz g zwischen der Längsmittelebene der Lagerschale und der Längsmittelachse der zugehörigen Zylinderbohrung vorsieht. Dieser Versatz g beträgt vorzugsweise (f – c)/2, wobei f die Breite der Lagerschale und c die Breite jedes einzelnen Hubzapfens ist, wie oben bereits angegeben.Around this in addition Existing width a better exploit, are different design variants conceivable. A first particularly advantageous variant provides that For the V-engines with the common-pin crankshaft, the width f Bearing shell of a mounted on each crank pin connecting rod so determined Will that be something bigger than you the width c of the crank pin is d. H. f> c. If in this case between each Hubzapfen and the crank pin adjacent cheek a transition radius R2 is provided, however, the bearing shell must be in relation to the cylinder axis be arranged asymmetrically by giving an axial offset g between the longitudinal center plane the bearing shell and the longitudinal center axis the associated Cylinder bore provides. This offset g is preferably (f - c) / 2, where f is the width of the bearing shell and c is the width of each one Hubzapfens is, as already stated above.

Um eine asymmetrische Anordnung der Pleuellagerschale zu vermeiden, kann der Übergangsradius R2 zwischen jedem Hubzapfen und der dazu benachbarten Wange alternativ jedoch auch in einer Freilegung oder einem Freistich zwischen jedem Hubzapfen und der zum Hubzapfen benachbarten Wange angeordnet werden.Around to avoid an asymmetrical arrangement of the connecting rod bearing shell, can the transition radius R2 between each crank pin and the adjacent cheek alternatively but also in an exposure or an undercut between each Hubzapfen and the crank pin adjacent cheek be arranged.

Eine weitere alternative Variante sieht vor, dass bei den Common-Pin-Kurbelwellen eine gemeinsame Breite d der beiden Hubzapfen vergrößert wird, vorzugsweise um das Maß R1 + 2b1, das der Summe aus dem Übergangsradius R1 und den beiden Bearbeitungsfreigängen b1 beiderseits dieses Übergangsradius R1 entspricht.A Another alternative variant is that common-pin crankshafts a common width d of the two crank pins is increased, preferably by the measure R1 + 2b1, which is the sum of the transition radius R1 and the two processing releases b1 on both sides of this transition radius R1 corresponds.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:in the The following is the invention with reference to an illustrated in the drawing embodiment explained in more detail. It demonstrate:

1 eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts einer erfindungsgemäßen Split-Pin-Kurbelwelle eines V-Motors einer Motorenfamilie; 1 a perspective view of a portion of a split-pin crankshaft according to the invention of a V-engine of an engine family;

2 eine vergrößerte Seitenansicht eines Teils des Split-Pin-Kurbelwellenabschnitts aus 1; 2 an enlarged side view of a portion of the split-pin crankshaft section 1 ;

3 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teilbereichs einer Common-Pin-Kurbelwelle eines V-Motors derselben Motorenfamilie zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Auslegungsverfahrens; 3 an enlarged sectional view of a portion of a common-pin crankshaft of a V engine of the same engine family for explaining the inventive design method;

4 einen vergrößerten Ausschnitt aus 3, der eine Modifikation der Common-Pin-Kurbelwelle zeigt. 4 an enlarged section 3 showing a modification of the common pin crankshaft.

Der in 1 dargestellte Abschnitt einer Split-Pin-Kurbelwelle 1 eines V-Motors umfasst zwei zur Lagerung der Kurbelwelle 1 dienende, in Längsrichtung der Kurbelwelle 1 im Abstand voneinander angeordnete und zur Drehachse der Kurbelwelle 1 koaxiale Wellenzapfen 2, 3, zwei zwischen den Wellenzapfen 2, 3 angeordnete, jeweils an einen der Wellenzapfen 2, 3 angrenzende Wangen 4, 5, sowie zwei zwischen den beiden Wangen 4, 5 angeordnete, unmittelbar an diese und aneinander angrenzende Hubzapfen 6, 7, deren Längsmittelachsen in Bezug zu einer Drehachse 8 der Kurbelwelle 1 einen radialen Versatz und in Drehrichtung der Kurbelwelle einen Winkelversatz aufweisen, um für gleichmäßige Zündabstände zwischen den Zylindern von zwei Zylinderbänken des V-Motors zu sorgen.The in 1 illustrated portion of a split-pin crankshaft 1 of a V-type engine includes two for supporting the crankshaft 1 serving, in the longitudinal direction of the crankshaft 1 spaced apart and to the axis of rotation of the crankshaft 1 coaxial shaft journal 2 . 3 , two between the shaft journals 2 . 3 arranged, in each case to one of the shaft journal 2 . 3 adjacent cheeks 4 . 5 , as well as two between the two cheeks 4 . 5 arranged, directly to this and adjacent crank pin 6 . 7 whose longitudinal center axes are related to a rotation axis 8th the crankshaft 1 have a radial offset and an angular offset in the direction of rotation of the crankshaft to provide uniform firing intervals between the cylinders of two cylinder banks of the V-engine.

Wie am besten in 1 und 2 dargestellt, ist am Übergang zwischen jedem der beiden Hubzapfen 6, 7 und der zum Hubzapfen 6 bzw. 7 benachbarten Wange 4 bzw. 5, d. h. zwischen einer zylindrischen Umfangsfläche 9 jedes Hubzapfens 6, 7 und einer daran angrenzenden ebenen Stirnfläche 10 der Wange 4, 5 eine um den Hubzapfen 6, 7 umlaufende Hohlkehle 11, 12 angeordnet, um an diesen stark beanspruchten Stellen Spannungsspitzen zu vermeiden und dadurch die Dauerfestigkeit der Kurbelwelle 1 zu erhöhen. Wie am besten in 2 dargestellt, besitzen die Hohlkehlen 11, 12 jeweils einen Krümmungsradius R2 und sind durch einen Bearbeitungsfreigang b2 von der Stirnfläche 10 der benachbarten Wange 4, 5 getrennt.How best in 1 and 2 is shown at the transition between each of the two crank pins 6 . 7 and the to the crankpin 6 respectively. 7 adjacent cheek 4 respectively. 5 ie between a cylindrical peripheral surface 9 each crankpin 6 . 7 and an adjacent flat end face 10 the cheek 4 . 5 one around the crankpin 6 . 7 circumferential groove 11 . 12 arranged to avoid voltage peaks in these heavily used areas and thus the fatigue strength of the crankshaft 1 to increase. How best in 2 is put, possess the flutes 11 . 12 each have a radius of curvature R2 and are by a processing release b2 of the end face 10 the adjacent cheek 4 . 5 separated.

Eine weitere Hohlkehle 13 ist zwischen den beiden aneinandergrenzenden Hubzapfen 6, 7 vorgesehen, wobei sich diese Hohlkehle 13 aus zwei kreisbogenförmigen Hohlkehlenabschnitten (in 1 und 2 nur einer sichtbar) zusammensetzt, die an zwei Schnittpunkten der Kreisbögen unter einem spitzen Winkel zusammentreffen und dort einen sogenannten Split-Pin-Zwickel 14 bilden. Wie am besten in 2 dargestellt, besitzt die Hohlkehle 13 einen Krümmungsradius R1 und ist jeweils durch einen Bearbeitungsfreigang b1 von einer Stirnfläche 15 des benachbarten Hubzapfens 6, 7 getrennt.Another groove 13 is between the two adjacent crankpins 6 . 7 provided, with this groove 13 from two circular arc chamfer sections (in 1 and 2 only one visible), which meet at two points of intersection of the circular arcs at an acute angle and there a so-called split-pin gusset 14 form. How best in 2 shown, has the groove 13 a radius of curvature R1 and R1, respectively, by a machining clearance b1 from an end face 15 of the adjacent crankpin 6 . 7 separated.

Die beiden Abschnitte der Hohlkehle 13 erstrecken sich jeweils entlang der beiden in entgegengesetzte Richtungen weisenden Stirnflächen 15 der beiden Hubzapfen 6, 7, wobei ihre in die Stirnflächen 15 übergehenden Schenkel in axialer Richtung der Kurbelwelle 1 um den Krümmungsradius R1 der Hohlkehle 13 gegeneinander versetzt sind, so dass die beiden Abschnitte der Hohlkehle 13 im Bereich des Split-Pin-Zwickels 14 ineinander übergehen.The two sections of the groove 13 each extend along the two pointing in opposite directions faces 15 the two crank pins 6 . 7 , with their in the faces 15 passing leg in the axial direction of the crankshaft 1 around the radius of curvature R1 of the groove 13 offset from each other so that the two sections of the groove 13 in the area of the split-pin gusset 14 merge.

Um eine möglichst kurze Baulänge der Kurbelwelle 1 zu erhalten, ohne dass deren Festigkeit im Bereich der Übergänge zwischen den Hubzapfen 6, 7 und den Wangen 4, 5 sowie im Bereich des Übergangs zwischen den beiden Hubzapfen 6, 7 beeinträchtigt wird, ist der Krümmungsradius R2 der beiden Hohlkehlen 11 und 12 kleiner als der Krümmungsradius R1 der beiden Abschnitte der Hohlkehle 13 und beträgt im vorliegenden Fall zwischen 50 und 60% des Krümmungsradius R1.To have the shortest possible length of the crankshaft 1 without losing their strength in the area of the transitions between the crank pin 6 . 7 and the cheeks 4 . 5 as well as in the area of the transition between the two crank pins 6 . 7 is affected, the radius of curvature R2 of the two flutes 11 and 12 smaller than the radius of curvature R1 of the two sections of the groove 13 and in the present case is between 50 and 60% of the radius of curvature R1.

Durch den im Verhältnis zum Krümmungsradius R2 relativ großen Krümmungsradius R1 kann die Festigkeit der Kurbelwelle 1 vor allem an den Split-Pin-Zwickeln 14, d. h. an den beiden Übergängen zwischen den entgegengesetzten kreisbogenförmigen Abschnitten der Hohlkehle 13 verbessert werden, wodurch sich diese kritischen Bereiche entschärfen lassen. Gleichzeitig wird im Bereich der Hohlkehlen 11, 12 und der beiden Abschnitte der Hohlkehle 13 eine gleichmäßigere Belastung der Kurbelwelle 1 gewährleistet, was in Verbindung mit einer kompakten Bauweise durch eine möglichst kleine Baulänge ebenfalls zu einer Steigerung der Festigkeit beiträgt.Due to the relative to the radius of curvature R2 relatively large radius of curvature R1, the strength of the crankshaft 1 especially at the split pin gussets 14 , ie at the two transitions between the opposite arcuate sections of the groove 13 be improved, which can defuse these critical areas. At the same time, in the area of the fillets 11 . 12 and the two sections of the groove 13 a more even load on the crankshaft 1 ensures what, in conjunction with a compact design by a small overall length also contributes to an increase in strength.

Wegen der zwischen den beiden Hubzapfen 6, 7 angeordneten Hohlkehle 13 ist bei einer Split-Pin-Kurbelwelle 1 der Abstand d (2) zwischen den gegenüberliegenden Stirnflächen 10 der beiden beiderseits der Hubzapfen 6, 7 angeordneten Wangen 4, 5 bzw. zwischen den an die Wangen 4, 5 angrenzenden Bearbeitungsfreigängen b2 größer als der entsprechende Abstand d (3) bei einer Common-Pin-Kurbelwelle 15 in derselben V-Motorenfamilie, innerhalb derer die zylindrischen Umfangsflächen 9 der Hubzapfen 6, 7 dieselbe Breite c (2) besitzen. Wie sich aus 2 entnehmen lässt, beträgt die durch die Hohlkehle 13 verursachte Abstandsvergrößerung a = R1 + 2b1.Because of the between the two crank pins 6 . 7 arranged groove 13 is at a split-pin crankshaft 1 the distance d ( 2 ) between the opposite end faces 10 the two on both sides of the crank pin 6 . 7 arranged cheeks 4 . 5 or between the cheeks 4 . 5 adjacent processing releases b2 greater than the corresponding distance d ( 3 ) at a common pin crankshaft 15 in the same V-engine family, within which the cylindrical peripheral surfaces 9 the crankpin 6 . 7 the same width c ( 2 ). As it turned out 2 can be seen that is through the groove 13 caused increase in distance a = R1 + 2b1.

Aus diesem Grund werden die V-Motoren der Familie zweckmäßig so ausgelegt, dass ein Bankversatz e (2) der Zylinderbänke für die V-Motoren mit der Split-Pin-Kurbelwelle 1 festgelegt und dann bei den V-Motoren mit der Common-Pin-Kurbelwelle 15 übernommen wird. Wie bereits eingangs angegeben, wird unter dem Bankversatz e der Versatz der Längsmittelachsen von zwei im Wesentlichen gegenüberliegenden Zylindern der beiden Zylinderbänke in axialer Richtung der Kurbelwelle 1 verstanden, der dem Abstand der senkrecht zur Drehachse der Kurbelwelle ausgerichteten Mittelebenen 16, 17 der beiden aneinandergrenzenden Hubzapfen 6, 7 bzw. von deren zylindrischen Umfangsflächen 9 entspricht, wie in 2 und 3 dargestellt.For this reason, the V-motors of the family are expediently designed so that a bank offset e ( 2 ) of the cylinder banks for the V-engines with the split pin crankshaft 1 set and then at the V-engines with the common-pin crankshaft 15 is taken over. As already stated, under the bank offset e, the offset of the longitudinal center axes of two substantially opposite cylinders of the two cylinder banks in the axial direction of the crankshaft 1 understood, the distance of the aligned perpendicular to the axis of rotation of the crankshaft center planes 16 . 17 the two adjacent crankpin 6 . 7 or from their cylindrical peripheral surfaces 9 corresponds, as in 2 and 3 shown.

Wie sich ebenfalls aus 2 entnehmen lässt, beträgt der für die V-Motoren mit der Split-Pin-Kurbelwelle 1 festgelegte und bei den V-Motoren mit der Common-Pin-Kurbelwelle 15 übernommene Bankversatz e = R1 + 2b1 + c. Dieser Bankversatz e ist um das Maß a = R1 + 2b1 größer als der Bankversatz e, der sich bei einer V-Motorenfamilie ohne V-Motoren mit Split-Pin-Kurbelwelle ergeben würde, nämlich e = C.As is also apparent 2 is the one for the V-engines with the split-pin crankshaft 1 fixed and in the V-engines with the common-pin crankshaft 15 assumed bank offset e = R1 + 2b1 + c. This bank offset e is greater than the bank offset e by the dimension a = R1 + 2b1, which would result in a V-engine family without split-pin crankshaft V-engines, namely e = C.

Um dieses zusätzliche Maß a auszunutzen, kann bei den V-Motoren mit der Common-Pin-Kurbelwelle 15 die Breite f (3) einer Lagerschale 18 eines auf jedem Hubzapfen 6, 7 montierten Pleuels (nicht dargestellt) so festgelegt werden, dass sie etwas größer als die Breite c des Hubzapfens 6, 7 ist, wie in 3 am Beispiel des Hubzapfens 7 dargestellt. Wenn, wie ebenfalls in 3 dargestellt, zwischen jedem Hubzapfen 6, 7 und der zum Hubzapfen 6, 7 benachbarten Wange 4, 5 der Übergangsradius R2 vorgesehen wird, müssen jedoch die Lagerschalen 18 in Bezug zu den Mittelebenen 16, 17 und den in diesen Ebenen liegenden Längsmittelachsen der Zylinderbohrungen asymmetrisch angeordnet werden. Zu diesem Zweck wird zwischen den Mittelebenen 16, 17 der Lagerschalen 18 und der Längsmittelachse der zugehörigen Zylinderbohrung ein axialer Versatz g (3) vorgesehen, der g = f – c/2 beträgt, wenn die Lagerschale eine Breite f besitzt.To take advantage of this additional measure, a can be used with the V-engines with the common-pin crankshaft 15 the width f ( 3 ) of a bearing shell 18 one on each crankpin 6 . 7 mounted connecting rod (not shown) are set so that they are slightly larger than the width c of the crank pin 6 . 7 is how in 3 the example of the journal 7 shown. If, as well as in 3 shown between each crankpin 6 . 7 and the to the crankpin 6 . 7 adjacent cheek 4 . 5 the transition radius R2 is provided, however, the bearing shells 18 in relation to the middle planes 16 . 17 and the longitudinal center axes of the cylinder bores lying in these planes are arranged asymmetrically. For this purpose will be between the middle planes 16 . 17 the bearing shells 18 and the longitudinal center axis of the associated cylinder bore has an axial offset g (FIG. 3 ), which is g = f - c / 2, when the bearing shell has a width f.

Um eine asymmetrische Anordnung der Pleuellagerschalen 18 zu vermeiden, kann alternativ der Übergangsradius R2 zwischen jedem Hubzapfen 6, 7 und der dazu benachbarten Wange 4, 5 in einer Freilegung 19 oder einem Freistich zwischen der Umfangsfläche 9 der beiden fluchtenden Hubzapfen 6, 7 und der angrenzenden Stirnfläche 10 der benachbarten Wange 4, 5 angeordnet werden, wie in 4 dargestellt.To an asymmetric arrangement of the connecting rod bearing shells 18 Alternatively, the transition radius R2 between each crankpin can be avoided 6 . 7 and the adjacent cheek 4 . 5 in an exposure 19 or an undercut between the order circumferential surface 9 the two aligned crank pins 6 . 7 and the adjacent face 10 the adjacent cheek 4 . 5 be arranged as in 4 shown.

11: Kurbelwellecrankshaft
22: Wellenzapfenshaft journal
33: Wellenzapfenshaft journal
44: Wangecheek
55: Wangecheek
66: Hubzapfencrank pins
77: Hubzapfencrank pins
88th: Drehachse Kurbelwelleaxis of rotation crankshaft
99: Umfangsfläche HubzapfenCircumference Hubpins
1010: Stirnfläche WangeFace cheek
1111: Hohlkehle Hubzapfen/Wangefillet Crank pins / cheek
1212: Hohlkehle Hubzapfen/Wangefillet Crank pins / cheek
1313: Hohlkehle Hubzapfen/Hubzapfenfillet Crank pin / crank pins
1414: Split-Pin-ZwickelSplit pin Zwickel
1515: Stirnfläche HubzapfenEnd face crankpin
1616: Längsmittelebene Umfangsfläche HubzapfenLongitudinal center plane peripheral surface crank pins
1717: Längsmittelebene Umfangsfläche HubzapfenLongitudinal center plane peripheral surface crank pins
1818: Lagerschalebearing shell
1919: Freilegungexposure
aa: zusätzliche Breiteadditional width
b1b1: BearbeitungsfreigangMachining clearance
b2b2: BearbeitungsfreigangMachining clearance
cc: HubzapfenbreiteHubzapfenbreite
dd: Abstand Wangenstirnflächen bzw. Bearbeitungsfreigänge b2distance Cheeks faces or processing releases b2
ee: BankversatzBank offset
ff: Breite Lagerschalewidth bearing shell
gG: Versatzoffset

Claims

Crankshaft for an internal combustion engine, with two spaced apart cheeks and two disposed between the two cheeks, immediately adjacent Hubzapfen having staggered longitudinal center axes, wherein between the two Hubzapfen a groove with a first transition radius and between each Hubzapfen and adjacent to the crank pin Wange a groove is provided with a second transition radius, characterized in that the first transition radius (R1) is greater than the second transition radius (R2).

Crankshaft according to claim 1, characterized in that that the first transition radius (R1) at least 40% greater than the second transition radius (R2) is.

Crankshaft according to claim 1, characterized in that that the first transition radius (R1) at least 60% greater than the second transition radius (R2) is.

Crankshaft according to claim 1, characterized in that that the first transition radius (R1) at least 80% greater than the second transition radius (R2) is.

A method of designing a family of V-type engines to be equipped with crankshafts with two spaced cheeks and two directly adjacent crankpins between the two cheeks, the crankshaft being split at a portion of the family V-engines. Pin crankshaft is, in which the two crank pins have mutually offset longitudinal center axes, and wherein the crankshaft in a part of the family V-engines is a common-pin crankshaft, in which the two crank pins have aligned longitudinal central axes, characterized in that a Bank offset (s) of the cylinder banks for the V-engines with the split-pin crankshaft ( 1 ) and in the V-engines with the common-pin crankshaft ( 15 ) is taken over.

A method according to claim 5, characterized in that the bank offset (e) of the cylinder banks in the V-engines with the split-pin crankshaft ( 1 ) is determined according to the relationship e = R1 + 2b1 + c, where R1 is a transition radius of a groove ( 13 ) between the two adjoining crank pins ( 6 . 7 ), b1 a processing release on both sides of the groove ( 13 ) and c the width of each individual crankpin ( 6 . 7 ).

A method according to claim 5 or 6, characterized in that in the V-engines with the common-pin crankshaft ( 15 ) the width (f) of a bearing shell ( 18 ) one on each crankpin ( 6 . 7 ) is set to be greater than the width (c) of the crank pin ( 6 . 7 ).

Method according to claim 7, characterized in that between each crankpin ( 6 . 7 ) and the to the crankpin ( 6 . 7 ) adjacent cheek ( 4 . 5 ) a groove ( 11 . 12 ) is provided with a transition radius (R2) and that a center plane of the bearing shell is axially offset with respect to a longitudinal center axis of an associated cylinder bore.

A method according to claim 8, characterized in that the offset (g) between the center plane of the bearing shell and the longitudinal center axis of the associated cylinder bore is determined according to the relationship g = (f - c) / 2, where f is the width of the bearing shell and c is the width each individual crankpin ( 6 . 7 )

Method according to claim 7, characterized in that between each crankpin ( 6 . 7 ) and the to the crankpin ( 6 . 7 ) a chamfer ( 11 . 12 ) with a transition radius (R2) is provided and that the transition radius (R2) in an exposure ( 19 ) is arranged.

A method according to claim 10, characterized in that the transition radius (R2) of the groove ( 11 . 12 ) smaller than the transition radius (R1) of the groove ( 13 ) between the two adjoining crank pins ( 6 . 7 ).

A method according to claim 5 or 6, characterized in that a common width (d) of the two crank pins ( 6 . 7 ) is increased.

A method according to claim 12, characterized in that a common width (d) of the two crank pins ( 6 . 7 ) is increased by the dimension a = R1 + 2b1, where R1 is a transition radius of a groove ( 13 ) between the two adjoining crank pins ( 6 . 7 ) and b1 a processing clearance on both sides of the groove ( 13 ).