DE102009046745A1

DE102009046745A1 - Kurbelwelle

Info

Publication number: DE102009046745A1
Application number: DE102009046745A
Authority: DE
Inventors: Gottfried Dr. Braun
Original assignee: MAN Diesel and Turbo SE
Current assignee: MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2009-11-17
Filing date: 2009-11-17
Publication date: 2011-05-19
Also published as: JP2011106668A; JP5363436B2; FI20106108A; FI20106108A0; CN102062141A; KR101255889B1; KR20110055379A; CN102062141B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kurbelwelle (10) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eine Schiffdieselbrennkraftmaschine, mit Wellenzapfen (11) zur Lagerung der Kurbelwelle in einem Kurbelgehäuse, mit Kurbelzapfen zur Aufnahme von Pleuellagern, mit Hubwangen (12) zur Verbindung der Wellenzapfen und Kurbelzapfen, und mit den Hubwangen gegenüberliegend zu den Kurbelzapfen zugeordneten Gegengewichten (13) zur Massenverteilungseinstellung, wobei mindestens ein Gegengewicht (13) an der jeweiligen Hubwange (12) jeweils mit Hilfe mindestens eines biegeelastischen Federelements (14) gelagert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kurbelwelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Der grundsätzliche Aufbau einer Kurbelwelle ist aus der DE 10 2006 009 152 A1 bekannt, wobei dieser Stand der Technik eine gebaute Kurbelwelle betrifft. So umfasst eine Kurbelwelle Wellenzapfen, die der Lagerung der Kurbelwelle in einem Kurbelgehäuse dienen. Ferner verfügt eine Kurbelwelle über Kurbelzapfen zur Aufnahme von Pleuellagern, wobei die Kurbelzapfen auch als Pleuellagerzapfen bezeichnet werden. Die Kurbelzapfen und Wellenzapfen sind über Hubwangen, die auch als Kurbelwangen bezeichnet werden, miteinander verbunden. Den Hubwangen sind gegenüberliegend zu den Kurbelzapfen bzw. Pleuellagerzapfen Gegengewichte zugeordnet, mithilfe derer eine Massenverteilung der Kurbelwelle eingestellt werden kann. In die Wellenzapfen, Kurbelzapfen und Hubwangen sind Ölbohrungen eingebracht, über die Öl in Richtung auf die Pleuellager, die an den Kurbelzapfen aufgenommen sind, gefördert werden kann.
Eine Brennkraftmaschine, in welcher eine solche Kurbelwelle verbaut ist, verfügt typischerweise über einen separaten Drehschwingungsdämpfer, der an einer Seite der Brennkraftmaschine verbaut ist und die Bauform der Brennkraftmaschine verlängert. Dann, wenn eine kürzere Bauform der Brennkraftmaschine gewünscht ist, ist ein solcher Schwingungsdämpfer von Nachteil.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, eine Kurbelwelle zu schaffen, die eine Verkürzung der Motorbaulänge erlaubt. Dieses Problem wird durch eine Kurbelwelle gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist mindestens ein Gegengewicht an der jeweiligen Hubwange jeweils mit Hilfe mindestens eines biegeelastischen Federelements gelagert.
Bei der erfindungsgemäßen Kurbelwelle wird die Schwingungsdämpfungsfunktion von mindestens einem Gegengewicht, welches über mindestens ein biegeelastisches Federelement an der jeweiligen Hubwange gelagert bzw. aufgehängt ist, übernommen. Auf einen separaten Schwingungsdämpfer, der die Bauform von Brennkraftmaschinen verlängert, kann so verzichtet werden. Die Erfindung erlaubt demnach eine Verkürzung von Brennkraftmaschinen.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist jedem biegeelastisch an der jeweiligen Hubwange gelagerten Gegengewicht ein Öldämpfungselement zugeordnet. Über das Öldämpfungselement kann die Schwingungsdämpfung im Bereich des an der jeweiligen Hubwange gelagerten Gegengewichts eingestellt werden.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt
1: einen Ausschnitt aus eine erfindungsgemäßen, teilweise geschnittenen Kurbelwelle, in Seitenansicht;
2: einen Querschnitt durch die Kurbelwelle entlang der Schnittrichtung II-II in 1.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine Kurbelwelle 10 für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für eine Schiffsdieselbrennkraftmaschine. Eine solche Kurbelwelle 10 ist in 1 im Ausschnitt in Seitenansicht gezeigt, wobei 1 weiterhin einen teilweisen Querschnitt durch die dargestellte Kurbelwelle 10 zeigt. Eine Kurbelwelle 10 verfügt über Wellenzapfen 11, mithilfe derer die Kurbelwelle 10 in einem nicht-gezeigten Kurbelgehäuse gelagert werden kann. Zusätzlich zu den Wellenzapfen 11 verfügt die Kurbelwelle über in 1 nicht-sichtbare Kurbelzapfen, die der Aufnahme von Pleuellagern dienen. Darüber hinaus verfügt die Kurbelwelle 10 über Hubwangen 12 zur Verbindung der Wellenzapfen und der Kurbelzapfen, wobei jeder Hubwange 12 ein Gegengewicht 13 zugeordnet ist, über die eine Massenverteilung der Kurbelwelle 10 eingestellt werden kann.
Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass mindestens ein Gegengewicht 13 an der jeweiligen Hubwange 12 jeweils mithilfe mindestens eines biegeelastischen Federelements 14 beweglich gelagert bzw. aufgehängt ist. Hierdurch ist es möglich, eine Drehschwingungsfunktion dem oder jedem Gegengewicht 13 zuzuordnen, welches an der jeweiligen Hubwange 12 mithilfe mindestens eines biegeelastischen Federelements 14 aufgehängt bzw. gelagert ist.
In der gezeigten Ausführungsvariante der 1 ist das gezeigte Gegengewicht 13 über zwei seitliche, biegeelastische Federelemente 14 an der jeweilige Hubwange 12 gelagert. Es sei darauf hingewiesen, dass die bewegliche Lagerung bzw. Aufhängung des Gegengewichts 13 an der Hubwange 12 jedoch auch über ein einziges biegeelastisches Federelement erfolgen kann.
Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung ist es prinzipiell möglich, dass ein einziges Gegengewicht 13 oder alle Gegengewichte 13 an der jeweiligen Hubwange 12 über jeweils mindestens ein biegeelastisches Federelement 14 beweglich gelagert bzw. aufgehängt sind. Bevorzugt ist eine Variante der Erfindung, in welcher jedes zweite Gegengewicht 13 oder jedes dritte Gegengewicht 13 oder jedes vierte Gegengewicht 13 an der jeweiligen Hubwange 12 jeweils mithilfe mindestens eines biegeelastischen Federelements 14 beweglich gelagert bzw. aufgehängt ist.
Die biegeelastischen Federelemente 14 sind vorzugsweise als Biegefedern ausgeführt können aus einem hochfesten Stahl oder aus einer Titan-Aluminium-Legierung gefertigt sein.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der hier vorliegenden Erfindung ist jedem biegeelastisch an der jeweiligen Hubwange 12 gelagerten Gegengewicht 13 ein Öldämpfungselement zugeordnet. Dieses Öldämpfungselement wird von einem Öldämpfungskolben 15, der in einen Öldämpfungsraum 16 hineinragt, gebildet, wobei gemäß 1 der Öldämpfungskolben 15 integraler Bestandteil des Gegengewichts 13 ist, und der Öldämpfungsraum 16 von einem Element 17 gebildet ist, das als separate Baugruppe ausgebildet und mit der Hubwange 12 verschraubt ist. Im Unterschied hierzu ist es auch möglich, dass das den Öldämpfungsraum 16 begrenzende Element 17 integraler Bestandteil der Hubwange 12 ist.
Wie bereits ausgeführt, ragt der dem Gegengewicht 13 zugeordnete Öldämpfungskolben 15 in den Öldämpfungsraum 16 hinein, wobei eine Ölmenge im Öldämpfungsraum 16 über eine Ölleitung 18 einstellbar ist, welche die Hubwange 12 durchdringt. Über die Ölmenge im Öldämpfungsraum 16 der Grad der vom Gegengewicht 13 realisierbaren Drehschwingungsdämpfung eingestellt werden.
Die Ölleitung 18, die der Ölversorgung des jeweiligen Öldämpfungsraums 16 mit Öl dient, zweigt von den Ölbohrungen der Hubwange 12 ab, über die Öl den Kurbelzapfen bzw. den an den Kurbelzapfen angreifenden Pleuellagern zugeführt werden kann.
Die Elemente 17, welche die jeweiligen Öldämpfungsräume 16 definieren, bilden weiterhin einen mechanischen Anschlag für das jeweilige Gegengewicht 13, um dessen Relativbewegung relativ zur Hubwange 12 zu begrenzen. Dieser Anschlag wird gemäß 1 von Seitenwänden 19 gebildet, die von dem Elemente 17 bereitgestellt werden und den Öldämpfungsraum 16 seitlich begrenzen.
Über seitliche Abdichtungselemente 20 (siehe 2) ist der jeweilige Öldämpfungsraum 16 nicht hermetisch abgedichtet.
Bedingt dadurch, dass die Drehschwingungsdämpfungsfunktion von Gegengewichten 13 übernommen wird, kann auf einen separaten Drehschwirgungsdämpfer verzichtet werden. Dadurch ist es möglich, die Bauform von Brennkraftmaschinen zu vierkürzen. Über die Öldämpfung sowie die Wahl der biegeelastischen Federelemente kann die Drehschwingungsdämpfung individuell eingestellt werden.
Bezugszeichenliste

10: Kurbelwelle
11: Wellenzapfen
12: Hubwange
13: Gegengewicht
14: biegeelastisches Federelement
15: Öldämpfungskolben
16: Öldämpfungsraum
17: Element
18: Ölleitung
19: Seitenwand
20: Abdichtelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006009152 A1 [0002]

Claims

Kurbelwelle für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eine Schiffdieselbrennkraftmaschine, mit Wellenzapfen zur Lagerung der Kurbelwelle in einem Kurbelgehäuse, mit Kurbelzapfen zur Aufnahme von Pleuellagern, mit Hubwangen zur Verbindung der Wellenzapfen und Kurbelzapfen, und mit den Hubwangen gegenüberliegend zu den Kurbelzapfen zugeordneten Gegengewichten zur Massenverteilungseinstellung, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Gegengewicht (13) an der jeweiligen Hubwange (12) jeweils mit Hilfe mindestens eines biegeelastischen Federelements (14) gelagert ist.
Kurbelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes biegeelastisch an der jeweiligen Hubwange (12) gelagerte Gegengewicht (13) mit Hilfe von jeweils mindestens zwei Biegefedern (14) an der jeweiligen Hubwange (12) beweglich aufgehängt ist.
Kurbelwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes zweite Gegengewicht (13) an der jeweiligen Hubwange (12) jeweils mit Hilfe mindestens eines biegeelastischen Federelements (14) gelagert ist.
Kurbelwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes vierte Gegengewicht (13) an der jeweiligen Hubwange (12) jeweils mit Hilfe mindestens eines biegeelastischen Federelements (14) gelagert ist.
Kurbelwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Gegengewichte (13) an der jeweiligen Hubwange (12) jeweils mit Hilfe mindestens eines biegeelastischen Federelements (14) gelagert sind.
Kurbelwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedem biegeelastisch an der jeweiligen Hubwange (12) gelagerten Gegengewicht (13) ein Öldämpfungselement zugeordnet ist.
Kurbelwelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Öldämpfungselement von einem Öldämpfungskolben (15) des jeweiligen Gegengewichts (13) und einem Öldämpfungsraum (16) der jeweiligen Hubwange (12) bereitgestellt wird, wobei der Öldämpfungskolben (15) in den jeweiligen Öldämpfungsraum (16) hineinragt, und wobei eine Ölmenge im Öldämpfungsraum (16) über eine die Hubwange (12) durchdringende Ölleitung (18) einstellbar ist.
Kurbelwelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölleitung (18) zur Ölversorgung des jeweiligen Öldämpfungsraums (16) von Ölbohrungen der Hubwange (12), über die Öl den Kurbelzapfen bzw. den an den Kurbelzapfen angreifenden Pleuellagern zuführbar ist, abzweigt.
Kurbelwelle nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass Seitenwände (19) des Öldämpfungsraum (16) weiterhin einen mechanischen Anschlag für das jeweilige Gegengewicht (13) bereitstellen und die Bewegung desselben begrenzen.
Kurbelwelle nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Abdichtelemente (20) der nicht hermetischen Abdichtung des Öldämpfungsraums (16) dienen.