DE102012018330A1 - Crankshaft for use in crankcase of internal combustion engine e.g. in-line engine, for vehicle, has roller bearing comprising ring molded in crankshaft and provided for supporting crankshaft, where crankshaft is made from cast material - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Kurbelwelle zur Anordnung in einem Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors, die mittels Wälzlager drehbar gelagert ist, wobei die Wälzlager jeweils zumindest einen Innenring aufweisen.The invention relates to a crankshaft for arrangement in a crankcase of an internal combustion engine, which is rotatably mounted by means of rolling bearings, wherein the rolling bearings each have at least one inner ring.
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Kurbelwelle zur Anordnung in einem Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Kurbelwelle anzugeben.The invention has for its object to provide a comparison with the prior art improved crankshaft for arrangement in a crankcase of an internal combustion engine and a method for producing such a crankshaft.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich der Kurbelwelle durch die in Anspruch 1 und hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung durch die in Anspruch 7 angegebenen Merkmale gelöst.The object is achieved with respect to the crankshaft by the in claim 1 and in terms of the method for production by the features specified in claim 7.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Eine Kurbelwelle zur Anordnung in einem Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors ist mittels einer unterschiedlichen Anzahl Wälzlager drehbar gelagert, wobei die Wälzlager jeweils zumindest einen Innenring aufweisen. Erfindungsgemäß ist die Kurbelwelle aus einem Gussmaterial gebildet und die Innenringe der Wälzlager sind in die Kurbelwelle eingegossen.A crankshaft for arrangement in a crankcase of an internal combustion engine is rotatably supported by means of a different number of rolling bearings, wherein the rolling bearings each have at least one inner ring. According to the invention, the crankshaft is formed from a cast material and the inner rings of the rolling bearings are cast into the crankshaft.
Da die Kurbelwelle aus einem Gussmaterial, insbesondere Gusseisenstahl gebildet ist und die Innenringe zumindest der Wälzlager in die Kurbelwelle eingegossen sind, ist in vorteilhafter Weise eine kostengünstige Lösung zur Herstellung einer solchen Kurbelwelle angegeben. Dadurch ist es wiederum möglich, einen vergleichweise kostengünstigen Motor für ein Fahrzeug herzustellen. Somit ist es weiterhin möglich, niedrigere Kosten bei einem derartigen Motorkonzept zu realisieren.Since the crankshaft is formed from a casting material, in particular cast iron steel, and the inner rings of at least the roller bearings are cast into the crankshaft, a cost-effective solution for producing such a crankshaft is advantageously provided. This in turn makes it possible to produce a comparatively inexpensive engine for a vehicle. Thus, it is still possible to realize lower costs in such an engine concept.
Zudem ist die Kurbelwelle im Vergleich zu einer ausschließlich aus Gussmaterial gebildeten Kurbelwelle beständiger ausgebildet, da durch die eingegossenen Innenringe aus Wälzlagerstahl in die Kurbelwelle eine geringere Abnutzung derselben auftritt bzw. den Betrieb mit Wälzlagern erst ermöglicht.In addition, the crankshaft is more resistant compared to a crankshaft formed entirely of cast material, since the cast-in inner rings made of bearing steel into the crankshaft, the same less wear occurs or allows operation with bearings only.
Bei Gleitlagern tritt während des Betriebs eine Flüssigkeitsreibung auf. Die Flüssigkeitsreibung tritt dann auf, wenn sich zwischen den Gleitflächen ein permanenter Schmierfilm, beispielsweise aus Öl, bildet. Bei geringen Drehzahlen treten in Gleitlagern erhebliche Reibungsverluste durch so genannte Mischreibung auf. Die Mischreibung kann bei unzureichender Schmierung oder zu Beginn der Bewegung zweier Reibpartner mit Schmierung auftreten. Dabei berühren sich die Gleitflächen punktuell. Der Verschleiß ist höher als bei reiner Flüssigkeitsreibung.Bearings experience fluid friction during operation. Fluid friction occurs when a permanent lubricating film, such as oil, forms between the sliding surfaces. At low speeds occur in plain bearings considerable friction losses due to so-called mixed friction. The mixed friction can occur with insufficient lubrication or at the beginning of the movement of two friction partners with lubrication. The sliding surfaces touch at points. The wear is higher than with pure liquid friction.
Wälzlager verursachen im Vergleich zu Gleitlagern weniger Reibleistungsverluste, da die Flüssigkeitsreibung durch eine Rollreibung substituiert ist. Die Lebensdauer des Wälzlagers kann durch eine Beaufschlagung mit Schmieröl verlängert und die auftretende Rollreibung im Wälzlager kann dadurch weiter verringert werden. Im Vergleich zum Gleitlager ist die benötigte Schmierölmenge geringer. Somit muss in einer Ölpumpe weniger Öl bewegt werden und der Energiebedarf der Ölpumpe ist reduziert. Durch den Einsatz von zwei Wälzlagern am vorderen und hinteren Ende liegt die Kurbelwelle in der Ruheposition im Gegensatz zu einer herkömmlichen, vollständig gleitgelagerten Kurbelwelle nicht mehr in den Gleitlagern auf. Dadurch ist das sogenannte Losbrechmoment einer solchen Kurbelwelle gegenüber herkömmlichen, vollständig gleitgelagerten Kurbelwellen verringert.Rolling bearings cause less frictional losses in comparison to slide bearings, since the fluid friction is substituted by a rolling friction. The life of the bearing can be extended by applying lubricating oil and the rolling friction occurring in the bearing can be further reduced. Compared to the plain bearing, the required amount of lubricating oil is lower. Thus, less oil must be moved in an oil pump and the energy requirement of the oil pump is reduced. Through the use of two bearings at the front and rear end, the crankshaft is no longer in the rest position in contrast to a conventional, fully sliding bearing crankshaft in the bearings. As a result, the so-called breakaway torque of such a crankshaft is reduced compared to conventional, fully slide-mounted crankshafts.
Somit ist auch in der Startphase des Verbrennungsmotors ein reibungsarmer Betrieb ermöglicht.Thus, a low-friction operation is also possible in the starting phase of the internal combustion engine.
Der aus der verringerten Reibung resultierende geringere Energiebedarf bei Startvorgängen von Verbrennungsmotoren kann eine Schadstoff- und/oder die CO2-Emission bei so genannten Start/Stoppsystemen, welche den Verbrennungsmotor bei einem Halt des Fahrzeugs stoppen, verringern. Zudem kann ein durch zahlreiche Start/Stopp-Vorgänge üblicherweise bewirkter hoher Verschleiß deutlich reduziert werden.The resulting from the reduced friction lower energy consumption during starting processes of internal combustion engines can reduce pollutant and / or CO 2 emissions in so-called start / stop systems, which stop the engine at a stop of the vehicle. In addition, a high wear caused by numerous start / stop operations can be significantly reduced.
Die Innenringe des jeweiligen Wälzlagers sind eingegossen, wodurch in vorteilhafter Weise geringere Wälzlagerdurchmesser und damit geringere Reibungsverluste ermöglicht sind. Dadurch werden auch Konzepte in beschränkter Bauraumumgebung ermöglicht.The inner rings of the respective rolling bearing are cast, whereby advantageously lower rolling bearing diameter and thus lower friction losses are possible. As a result, concepts are also possible in a limited space environment.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Kurbelwelle.Furthermore, the invention relates to a method for producing such a crankshaft.
Bevorzugt werden kostengünstige Gusseisenstähle als Kurbelwellenmaterial verwendet, wobei für funktionsbedingt relevante Stellen der Kurbelwelle hochwertigerer Stahl verwendet wird und für Nichtfunktionsflächen weniger hochwertiger Gusseisenstahl verwendet wird.Preferably, cost-effective cast iron steels are used as the crankshaft material, higher quality steel being used for functionally relevant points of the crankshaft, and less high-grade cast iron steel being used for non-functional surfaces.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.
Dabei zeigen:Showing:
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.
Die Kurbelwelle
In der Ruheposition wird der Verbrennungsmotor von der Ölpumpe nicht mit Öl beaufschlagt und somit werden die Gleitlager nicht mit Öl versorgt. Die Kurbelwelle
Die Kurbelwelle
Vorzugsweise sind der Kurbelwellenflansch
Um eine verhältnismäßig kostengünstige Lösung zur Herstellung einer Kurbelwelle
Die Kurbelwelle
Die Pleuellager
Zur verhältnismäßig kostengünstigen Herstellung der Kurbelwelle
Die Kurbelwelle
Der jeweilige Außenring
Die entlang der Kurbelwelle
Weiterhin kann eine Balligkeit der Wälzkörper
Die Wälzlager
Dadurch, dass die Kurbelwelle
Eine derartig ausgebildete Kurbelwelle
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kurbelwellecrankshaft
- 22
- Pleuellagerconnecting rod bearing
- 33
- Kurbelwellenflanschcrankshaft
- 44
- Abtriebsradoutput gear
- 55
- Wälzlagerroller bearing
- 5.15.1
- Innenringinner ring
- 5.25.2
- Außenringouter ring
- 5.35.3
- Wälzkörperrolling elements
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102009041978 A1 [0002] DE 102009041978 A1 [0002]
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