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Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung einer Kurbelwelle an einem Kurbelgehäuse einer Verbrennungskraftmaschine nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 3.
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Die
DE 10 2008 059 621 A1 offenbart eine Lageranordnung für eine Kurbelwelle eines Vier-Zylinder-Reihenmotors in einem Kurbelgehäuse, wobei die Lageranordnung fünf Hauptlager umfasst. Die Hauptlager sind teilweise als Gleitlager und teilweise als Wälzlager ausgebildet. Dabei ist vorgesehen, dass eines der fünf Hauptlager als Gleitlager und die übrigen als Wälzlager ausgebildet sind. Dabei kann vorgesehen sein, dass sämtliche Pleuellager der Kurbelwelle als Gleitlager ausgebildet sind, wobei die Ölversorgung sämtlicher Pleuellager über das als Gleitlager ausgebildete Hauptlager erfolgt.
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Der
DE 101 53 018 A1 ist eine Lagerung einer Kurbelwelle in einem Triebwerksgehäuse einer mehrzylindrischen Brennkraftmaschine als bekannt zu entnehmen. Die Kurbelwelle ist dabei in mehreren, voneinander beabstandeten Grundlagern gehalten. Die äußeren, gegenüberliegenden Grundlager sind als Wälzlager ausgebildet, während die zwischen beiden Wälzlagern liegenden inneren Grundlager als Gleitlager ausgebildet sind.
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Aus der
DE 567 870 ist eine Kurbelwelle für Brennkraftmaschinen bekannt, die von einer ungeraden Zahl von mindestens fünf Lagern abgestützt ist. An ihren Enden ist die Kurbelwelle durch Wälzlager und dazwischen durch Gleitlager abgestützt. Dabei ist vorgesehen, dass der mittlere Teil der Kurbelwelle durch Kugel- oder Rollenlager getragen wird, die den größten Teil der Belastung aufnehmen, während die beiderseitigen Gleitlager hauptsächlich zur Zuführung des Schmieröls nach den hohlen Kurbelzapfen dienen.
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Diese bekannten Lagerungen der Kurbelwellen sind insbesondere hinsichtlich ihrer jeweiligen Reibleistung während des Betriebs verbesserungswürdig.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lageranordnung einer Kurbelwelle an einem Kurbelgehäuse einer Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, bei welcher die Kurbelwelle besonders reibungsarm gelagert ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Lageranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Lageranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 3 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Der erste Aspekt der Erfindung betrifft eine Lageranordnung einer Kurbelwelle an einem Kurbelgehäuse einer Verbrennungskraftmaschine, bei welcher auf einer Endseite der Kurbelwelle ein Drehmoment von der Kurbelwelle abführbar ist. Ferner ist bei der Lageranordnung die Kurbelwelle an wenigstens einer Wälzlagerstelle über ein zugeordnetes Wälzlager und an wenigstens einer Gleitlagerstelle über ein zugeordnetes Gleitlager an dem Kurbelgehäuse gelagert.
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Zur Darstellung einer besonders reibungsarmen Lagerung der Kurbelwelle an dem Kurbelgehäuse ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die zu der Endseite in Längserstreckungsrichtung der Kurbelwelle am nächsten angeordnete Lagerstelle die wenigstens eine Gleitlagerstelle ist. Infolge dieser nur sehr reibungsarmen Lagerung der Kurbelwelle kann die Reibleistung der Verbrennungskraftmaschine gering gehalten werden, was mit einem besonders geringen Kraftstoffverbrauch und mit geringen CO2-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine einhergeht.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eine Pleuellagerstelle der Kurbelwelle über die mit einem Schmiermittel, insbesondere Schmieröl, versorgbare, wenigstens eine Gleitlagerstelle mit dem Schmiermittel versorgbar ist. Mit anderen Worten kann das der wenigstens eine Gleitlagerstelle zugeführte Schmiermittel mittels wenigstens eines Schmiermittelkanals von der wenigstens einen Gleitlagerstelle abgezweigt und zu der wenigstens einen Pleuellagerstelle geführt werden, so dass dadurch die Pleuellagerstelle mit dem abgezweigten Schmiermittel geschmiert werden kann. Dies hält die Reibung der erfindungsgemäßen Lageranordnung besonders gering.
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Vorzugsweise ist die Pleuellagerstelle als Gleitlagerstelle ausgebildet. Dies führt zu einer besonders geringen Reibung, zu einem geringen Gewicht sowie zu geringen Kosten der Lageranordnung.
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Die Lagerung der Kurbelwelle mittels des wenigstens einen Wälzlagers birgt die Vorteile eines sehr geringen Anlaufmoments beim Aktivieren der Verbrennungskraftmaschine und somit bei Beginn einer Drehung der Kurbelwelle sowie eines nur sehr geringen Lagerverschleißes. Das geringe Anlaufmoment ist insbesondere beim Durchführen einer sogenannten Stopp-Start-Automatik vorteilhaft. Im Rahmen der Stopp-Start-Automatik wird die Verbrennungskraftmaschine automatisch deaktiviert, wenn ein Kraftwagen mit der Verbrennungskraftmaschine abgebremst wird. Wird ein Wunsch des Fahrers zur Weiterfahrt erfasst, so wird die Verbrennungskraftmaschine wieder aktiviert. Infolge des nur geringen Anlaufmoments der erfindungsgemäßen Lageranordnung kann die erneute Aktivierung der Verbrennungskraftmaschine mit einem nur geringen Energieaufwand durchgeführt werden, was den Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emissionen gering hält.
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Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft eine Lageranordnung einer eine Längserstreckungsrichtung aufweisenden Kurbelwelle an einem Kurbelgehäuse einer Verbrennungskraftmaschine, bei welcher auf einer Endseite der Kurbelwelle ein Drehmoment von der Kurbelwelle abführbar ist und bei welcher die Kurbelwelle an jeweiligen Lagerstellen mittels wenigstens eines Wälzlagers und mittels wenigstens eines Gleitlagers an dem Kurbelgehäuse gelagert ist.
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Zur Realisierung einer besonders reibungsarmen Lagerung der Kurbelwelle an dem Kurbelgehäuse ist vorgesehen, dass die Kurbelwelle an wenigstens sieben Lagerstellen gelagert ist. Dabei ist in einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, dass, ausgehend von einer der Endseite in Längserstreckungsrichtung gegenüberliegenden Steuerseite der Kurbelwelle in Längserstreckungsrichtung hin zur Endseite, die erste, die zweite, die vierte, die sechste und die siebte Lagerstelle ein jeweiliges Wälzlager zum Lagern der Kurbelwelle an dem Kurbelgehäuse und die dritte und die fünfte Lagerstelle ein jeweiliges Gleitlager zum Lagern der Kurbelwelle an dem Kurbelgehäuse umfassen.
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Alternativ ist vorgesehen, dass die erste, die zweite, die dritte, die fünfte, die sechste und die siebte Lagerstelle ein jeweiliges Wälzlager und die vierte Lagerstelle ein Gleitlager zum Lagern der Kurbelwelle an dem Kurbelgehäuse umfassen. Auch dies hält die Reibleistung und somit den Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine gering.
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Bei einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfassen die erste und die siebte Lagerstelle ein jeweiliges Wälzlager und die zweite, die dritte, die vierte, die fünfte und die sechste Lagerstelle ein jeweiliges Gleitlager zum Lagern der Kurbelwelle an dem Kurbelgehäuse. Dadurch können die Reibung und somit die Reibleistung der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden.
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Eine reibungsarme und somit einem niedrigen Kraftstoffverbrauch und niedrigen CO2-Emissionen zuträgliche Lagerung der Kurbelwelle an dem Kurbelgehäuse ist auch bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung realisiert, bei welcher die erste Lagerstelle ein Wälzlager und die zweite, die dritte, die vierte, die fünfte, die sechste und die siebte Lagerstelle ein jeweiliges Gleitlager zum Lagern der Kurbelwelle an dem Kurbelgehäuse umfassen. Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
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In vorteilhafter Ausgestaltung des zweiten Aspekts der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eine insbesondere als Gleitlagerstelle ausgebildete Pleuellagerstelle zum Lagern eines Pleuels an der Kurbelwelle über wenigstens eine der eines der Gleitlager umfassenden und mit einem Schmiermittel, insbesondere Schmieröl, versorgbaren Lagerstellen mit dem Schmiermittel versorgbar ist. Dazu Ist beispielsweise wenigstens ein Schmiermittelkanal vorgesehen, über welchen Schmiermittel, mit welchem die korrespondierende und das entsprechende Gleitlager umfassende Lagerstelle mit Schmiermittel zu versorgen ist, abzweigbar und zu der Pleuellagerstelle führbar ist. Dadurch ist auch eine reibungsarme Lagerung des Pleuels an der Kurbelwelle realisiert. Ferner stellt dies eine einfache und kostengünstige Lösung dar, die Pleuellagerstelle mit Schmiermittel zu versorgen. Zusätzliche Schmiermittelversorgungseinrichtungen zum Versorgen der Pleuellagerstelle mit Schmiermittel können vermieden werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist eine Mehrzahl von Pleuellagerstellen der Kurbelwelle über lediglich eine der eines der Gleitlager umfassenden und mit einem Schmiermittel, insbesondere Schmieröl, versorgbaren Lagerstellen mit dem Schmiermittel versorgbar. Dies bedeutet, dass von lediglich einer der ein entsprechend zugeordnetes Gleitlager umfassenden Lagerstellen Schmiermittel abzweigbar und beispielsweise über jeweilige Schmiermittelkanäle zu wenigstens zwei Pleuellagerstellen führbar ist. Dadurch können die wenigstens zwei Pleuellagerstellen über die lediglich eine Lagerstelle mit dem Schmiermittel versorgt werden, was den Aufwand zur Versorgung der Pleuellagerstellen mit dem Schmiermittel gering hält.
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Die erfindungsgemäße Lageranordnung des zweiten Aspekts der Erfindung kann insbesondere für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, mit sechs Brennräumen, insbesondere Zylindern, verwendet werden, wobei die Kurbelwelle zwischen ihren jeweiligen Hubzapfen sowie auf ihrer Steuerseite und auf ihrer Abtriebsseite besonders reibungsarm gelagert ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1a–c jeweils eine schematische Seitenansicht einer Lageranordnung einer Kurbelwelle, welche über sieben Lagerstellen an einem Kurbelgehäuse einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine zu lagern ist, wobei die Lagerstellen teilweise als Wälzlagerstellen und teilweise als Gleitlagerstellen ausgebildet sind und wobei jeweilige Pleuellager der Kurbelwelle über die Gleitlagerstellen mit Schmieröl zu versorgen sind; und
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2a–b jeweils eine schematische Seitenansicht einer Lageranordnung einer Kurbelwelle gemäß den 1a–c.
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1a zeigt eine Lageranordnung 10 einer Kurbelwelle 12 an einem nicht dargestellten Kurbelgehäuse einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen. Die Kurbelwelle 12 ist an sieben Hauptlagerstellen 14a–g am Kurbelgehäuse um eine Drehachse relativ zu dem Kurbelgehäuse drehbar gelagert. Auf einer Abtriebsseite 16 der Kurbelwelle 12 ist ein Drehmoment von der Kurbelwelle abführbar. Dazu wird beispielsweise eine Getriebeeingangswelle eines Getriebes des Kraftwagens an die Kurbelwelle 12 angeflanscht. In Linkserstreckungsrichtung der Kurbelwelle 12 gegenüber der Endseite 16 weist die Kurbelwelle 12 eine Steuerseite 18 auf, auf welcher die Kurbelwelle 12 mit einem Steuertrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine gekoppelt ist. Mittels des Steuertriebs kann die Kurbelwelle 12 beispielsweise Nockenwellen zur Betätigung von Gaswechselventilen der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine antreiben.
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Wie 1a zu entnehmen ist, umfassen die erste Hauptlagerstelle 14a, die zweite Hauptlagerstelle 14b, die vierte Hauptlagerstelle 14d, die sechste Hauptlagerstelle 14f und die siebte Hauptlagerstelle 14g ein jeweiliges Wälzlager 20 zum Lagern der Kurbelwelle an dem Kurbelgehäuse. Die Wälzlager 20 können als Kugellager, Kegelrollenlager, Zylinderrollenlager oder als anderweitiges Wälzlager ausgebildet sein. Die Wälzlager 20 gewährleisten eine besonders reibungsarme Lagerung der Kurbelwelle 12, woraus ein geringer Kraftstoffverbrauch resultiert. Zum Schmieren und Kühlen der Wälzlager 20 sind diese mit Schmieröl aus einem Schmierölkreislauf der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine zu versorgen.
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Die dritte Hauptlagerstelle 14c und die fünfte Hauptlagerstelle 14e umfassen dabei jeweils ein Gleitlager 22 zum Lagern der Kurbelwelle 12 am Kurbelgehäuse. Zum Kühlen und Schmieren der Gleitlager 22 werden auch diese mit Schmieröl aus dem Schmierölkreislauf der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine versorgt. Die Verwendung der Gleitlager 22 zum Lagern der Kurbelwelle 12 hält die Kosten, das Gewicht und den Bauraumbedarf der Lageranordnung 10 gering. Ferner können die Gleitlager 22 zur einfachen Schmierölversorgung von Pleuellagerstellen 24a–f verwendet werden.
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Die Pleuellagerstellen 24a–f sind an jeweiligen Hubzapfen 26a–f der Kurbelwelle vorgesehen und dienen zur Lagerung eines jeweiligen Pleuels. Über die Pleuel können jeweilige Kolben der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine gelenkig mit der Kurbelwelle 12 gekoppelt werden, so dass die in jeweiligen Zylindern der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine aufgenommenen und sich translatorisch in den Zylindern bewegenden Kolben die Kurbelwelle 12 um die Drehachse antreiben können.
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Die Pleuellagerstellen 24a–f umfassen zum Lagern der jeweiligen Pleuel ein jeweiliges Gleitlager 28a–f. Zum Schmieren und Kühlen der Gleitlager 28a–f bzw. der Pleuellagerstellen 24a–f sind zwei in 1a sehr schematisch dargestellte Schmierökanäle 30a und 30b vorgesehen. Der Schmierökanal 30a verbindet das Gleitlager 22 der dritten Hauptlagerstelle 14c fluidisch mit den Gleitlagern 28a–c der Pleuellagerstellen 24a–c. Mit anderen Worten kann Schmieröl von der mit dem Schmieröl versorgten Hauptlagerstelle 14c mittels des Schmierölkanals 30a abgezweigt und zu den Pleuellagerstellen 24a–c geführt werden. Dadurch ist eine besonders einfache und kostengünstige Schmierölversorgung der Pleuellagerstellen 24a–c realisiert.
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Analog dazu verbindet der Schmierölkanal 30b die Gleitlager 28d–f der Pleuellagerstellen 24d–f mit dem Gleitlager 22 der fünften Hauptlagerstelle 14e. So kann Schmieröl von der mit dem Schmieröl versorgten Hauptlagerstelle 14e abgezweigt und zu den Gleitlagern 28d–f bzw. den Pleuellagerstellen 24d–f geführt werden. Auch dadurch ist eine besonders einfache und kostengünstige Schmierölversorgung der Pleuellagerstellen 24d–f realisiert. Die Lageranordnung 10 gemäß 1 ermöglicht somit eine besonders reibungsarme Lagerung der Kurbelwelle 12 am Kurbelgehäuse.
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1b zeigt eine alternative Ausführungsform der Lageranordnung 10 gemäß 1a, wobei die erste Hauptlagerstelle 14a, die zweite Hauptlagerstelle 14b, die dritte Hauptlagerstelle 14c, die fünfte Hauptlagerstelle 14e, die sechste Hauptlagerstelle 14f und die siebte Hauptlagerstelle 14g ein jeweiliges Wälzlager 20 zum Lagern der Kurbelwelle an dem Kurbelgehäuse umfassen. Die vierte Hauptlagerstelle 14d umfasst ein Gleitlager 22 zum Lagern der Kurbelwelle 12 am Kurbelgehäuse. Ferner ist lediglich ein in 1b sehr schematisch dargestellter Schmierälkanal 30c vorgesehen, welcher die Gleitlager 28a–f der Pleuellagerstellen 24a–f mit dem Gleitlager 22 der Hauptlagerstelle 14d verbindet. Dadurch kann Schmieröl von der mit dem Schmieröl versorgten Hauptlagerstelle 14d abgezweigt und zu jedem der Gleitlager 28a–f der Pleuellagerstellen 24a–f geführt werden. Somit ist die Kurbelwelle 12 besonders reibungsarm gelagert. Ferner ist die Schmierölversorgung der Pleuellagerstellen 24a–f auf besonders einfache Weise realisiert.
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Wie in 1c dargestellt ist, umfassen die erste Hauptlagerstelle 14a, die dritte Hauptlagerstelle 14c, die fünfte Hauptlagerstelle 14e und die siebte Hauptlagerstelle 14g ein jeweiliges Wälzlager 22 zum Lagern der Kurbelwelle 12 am Kurbelgehäuse. Die zweite Hauptlagerstelle 14b, die vierte Hauptlagerstelle 14d und die sechste Hauptlagerstelle 14f umfassen ein jeweiliges Gleitlager 22. Vorliegend sind in 1c sehr schematisch dargestellte Schmierölkanäle 30d–f vorgesehen, um die Gleitlager 28a–f der Pleuellagerstellen 24a–f mit Schmieröl zu versorgen. Der Schmierölkanal 30d verbindet die Gleitlager 28a und 28b der Pleuellagerstellen 24a und 24b mit dem Gleitlager 22 der zweiten Hauptlagerstelle 14b, so dass Schmieröl von der zweiten Hauptlagerstelle 14b abgezweigt und zu den Pleuellagerstellen 24a und 24b geführt werden kann. Der Schmierölkanal 30e verbindet die Pleuellagerstellen 24c und 24d bzw. die jeweiligen Gleitlager 28c und 28d mit der vierten Hauptlagerstelle 14d bzw. deren Gleitlager 22, so dass Schmieröl vom Gleitlager 22 der Hauptlagerstelle 14d zu den Gleitlagern 28c und 28d der Pleuellagerstellen 24c und 24d geführt werden kann. Ebenso verbindet der Schmierölkanal 30f die Gleitlager 28e und 28f der Pleuellagerstellen 24e und 24f mit dem Gleitlager 22 der sechsten Hauptlagerstelle 14f, so dass auch die Gleitlager 28e und 28f mit Schmieröl versorgt werden können.
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2a zeigt eine weitere Ausführungsform der Lageranordnung 10, wobei lediglich die erste Hauptlagerstelle 14a und die siebte Hauptlagerstelle 14g ein jeweiliges Wälzlager 20 zum Lagern der Kurbelwelle 12 am Kurbelgehäuse umfassen. Die restlichen Hauptlagerstellen 14b–f umfassen ein jeweiliges Gleitlager 22. Die Kurbelwelle 12 ist somit besonders reibungsarm und auf kostengünstige Weise gelagert. Ferner kann so die Versorgung der Gleitlager 28a–f der Pleuellagerstellen 24a–f auf einfache Weise sichergestellt werden.
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Die Lageranordnung 10 gemäß 2b ist derart ausgebildet, dass lediglich die erste Hauptlagerstelle 14a ein Wälzlager 20 umfasst. Die übrigen Hauptlagerstellen 14b–g umfassen ein jeweiliges Gleitlager 22. Wie der 2b zu entnehmen ist, ist das einzige Wälzlager 20 auf der Steuerseite 18 angeordnet, während die Kurbelwelle 12 auf ihrer Endseite 16 nicht wälzgelagert, sondern mittels des Gleitlagers 22 der siebten Hauptlagerstelle 14g am Kurbelgehäuse gelagert ist. Die Vorteile der Lageranordnung 10 gemäß den 2a und 2b liegen insbesondere darin, dass einteilige Lager verwendet werden können.
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Vorzugsweise umfassen die Wälzlager 20 einen jeweiligen Innenlagerring und einen jeweiligen Außenlagerring. Dies bedeutet, dass jeweilige Wälzkörper der jeweiligen Wälzlager 20 an den Innenlagerringen und den Außenlagerringen und nicht etwa direkt an der Kurbelwelle 12 und am Kurbelgehäuse abwälzen. So können wälzfeste Werkstoffe für die Kurbelwelle 12 und das Kurbelgehäuse vermieden werden, was die Kosten gering hält. Insbesondere die Lageranordnungen 10 gemäß den 2a und 2b ermöglichen zudem eine besonders kostengünstige und gleichzeitig reibungsarme Lagerung der Kurbelwelle 12 am Kurbelgehäuse.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Lageranordnung
- 12
- Kurbelwelle
- 14a–g
- Hauptlagerstelle
- 16
- Endseite
- 18
- Steuerseite
- 20
- Wälzlager
- 22
- Gleitlager
- 24a–f
- Pleuellagerstelle
- 26a–f
- Hubzapfen
- 28a–f
- Gleitlager
- 30a–f
- Schmierölkanal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008059621 A1 [0002]
- DE 10153018 A1 [0003]
- DE 567870 [0004]
