DE102013215242B4

DE102013215242B4 - Verbrennungsmotor mit einer kurbelwelle

Info

Publication number: DE102013215242B4
Application number: DE102013215242.6A
Authority: DE
Inventors: Rick L. Williams
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2013-08-02
Publication date: 2022-10-13
Anticipated expiration: 2033-08-03
Also published as: CN103573794A; US9004022B2; US20140041618A1; CN103573794B; DE102013215242A1

Abstract

Vierzylindriger Reihen-Verbrennungsmotor, umfassend:
eine Kurbelwelle (40), die zwei äußere Hauptlagerzapfen (308, 312) und einen einzigen inneren Hauptlagerzapfen (310) aufweist, der zwischen den zwei äußeren Hauptlagerzapfen (308, 312) axial angeordnet ist und
einen ersten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt (314), der zwischen einem der zwei äußeren Hauptlagerzapfen (308, 312) und dem einzigen inneren Hauptlagerzapfen (310) angeordnet ist,
wobei der erste ungestützte axial ausgerichtete Wellenabschnitt (314) eine Mittelachse (350) aufweist, die auf eine Drehachse der Kurbelwelle (40) ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem ersten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt (314) und sowohl dem daran gekoppelten äußeren Hauptlagerzapfen (308) als auch dem daran gekoppelten inneren Hauptlagerzapfen (310) jeweils wenigstens eine weitere Komponente (300, 302) angeordnet ist und
eine Oberfläche (500) des ersten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitts (314) einen runden Querschnitt aufweist.

Description

HINTERGRUND/KURZDARSTELLUNG
Ein Fahrzeugantriebsstrang überträgt eine Antriebskraft von einer Leistungsquelle auf Fahrzeugräder. Ein Motor ist ein Beispiel für eine Leistungsquelle, die eine Kurbelwelle aufweist. Die Kurbelwelle wandelt Verbrennungsenergie von Motorzylindern in Rotationsenergie um. Genauer wird Verbrennungsenergie von den Motorzylindern auf Kolben übertragen, die sich linear hin und her bewegen. Die Kolben übertragen Verbrennungsenergie über Stangen auf eine Kurbelwelle und die Kurbelwelle wandelt die lineare Bewegung in eine Drehbewegung um. Die Kurbelwelle kann auch Hauptlagerzapfen aufweisen, die mit Kurbelwellenlagern in mechanischer Verbindung stehen. Die Kurbelwellenlager sind zwischen einen Motorblock und der Kurbelwelle eingepasst. Ein Schmiermittel fließt von dem Motorblock zu den Lagern und der Motorblock stützt die Lager und die Kurbelwelle. Der Motorblock und die Lager ermöglichen, dass sich die Kurbelwelle und Hauptlagerzapfen in den Lagern drehen. Eine beispielhafte Kurbelwelle ist in der US 2005 / 0 115 524 A1 offenbart, die einen vierzylindrigen Motor mit fünf Hauptlagern darstellt, die mit einer Kurbelwelle in dem Motor drehbar gekoppelt sind. Die Lager lenken die Kurbelwellendrehung und sind mechanisch mit einem Motorblock gekoppelt, der die Kurbelwelle und die Lager stützt.
US 1 494 106 A offenbart eine Kurbelwelle mit Zapfen, die in ortsfesten Lagern montiert werden können, und Kurbelarmen, die Pleuelstangenzapfen tragen, wobei die den erstgenannten Zapfen benachbarten Kurbelarme Teile aufweisen, die sich über die Zapfen hinaus und in eine Linie mit den benachbarten Pleuelstangenzapfen erstrecken, wobei die Teile und die Pleuelstangenzapfen Öffnungen aufweisen, die sich in Längsrichtung der Welle erstrecken, wobei ein Füllstück genau in die Öffnung in jedem Pleuelstangenzapfen passt, und ein Gegengewicht in der Öffnung im verlängerten Teil jedes der Kurbelarme montiert ist. In der gezeichneten Ausführungsform sind drei Lagerzapfen und vier Pleuelstangenzapfen gezeigt.
GB 1 093 010 A zeigt für einen Verbrennungsmotor mit einer Kurbelwelle mit mindestens drei Lagerzapfen, die in mindestens drei Hauptlagern gelagert sind, dass das Klopfen der Lagerzapfen in den Lagern verhindert wird, indem dafür gesorgt wird, dass entweder alle Lagerzapfen ausgerichtet sind und eines der Lager in Bezug auf die anderen Lager fehlausgerichtet ist, oder, wie gezeigt, sind drei Lager ausgerichtet und ein Zapfen ist in Bezug auf die anderen beiden fehlausgerichtet. Im letzteren Fall kann die Kurbelwelle so bearbeitet werden, dass der Zapfen falsch ausgerichtet ist, oder die Fehlausrichtung kann durch Biegen der Kurbelwelle erzeugt werden. In der gezeichneten Ausführungsform sind zudem vier Kolben nebst Pleuelstangen gezeigt.
Ein Luftmotor gemäß GB 2 459 079 A ist durch eine Reihenanordnung von Kolben und Zylindern gekennzeichnet. Druckluft wird durch Ventile eingespritzt und ausgelassen, die von der elektronischen Steuereinheit des Motors gesteuert werden. Luft wird während des Kompressionshubs eingespritzt und abgesperrt, wenn der Kolben am oberen Totpunkt ist, an welchem Punkt die Luft expandiert und den Arbeitshub antreibt. Nach Erreichen des unteren Totpunkts öffnet das Auslassventil, wodurch die expandierte Luft entweichen kann. Das Auslassventil wird abhängig von der Drehzahl des Motors offengehalten. Ebenfalls offenbart ist eine Kurbelwelle mit Kurbeln, die in radialen Abständen von 90 Grad um die Rotationsachse angeordnet sind. In der gezeichneten Ausführungsform sind drei Kurbelwellenlager und vier Kolben nebst Pleuelstangen gezeigt.
Eine Kurbelwelle kann sich biegen, wenn in die Kurbelwelle über Verbindungsstangen ein Drehmoment eingegeben wird. Eine Biegung der Kurbelwelle kann die Motordrehzahl einschränken und die Motorvibration erhöhen. Ein Weg zur Verringerung von Biegen der Kurbelwelle ist die Bereitstellung einer großen Anzahl von Hauptlagerzapfen entlang der Länge einer Kurbelwelle, sodass die Kurbelwelle an vielen Positionen gestützt werden kann. Allerdings sind Motorreibungsverluste proportional zu einer Anzahl von Kurbelwellenlagerzapfen. Daher nehmen Motorreibungsverluste mit jedem Kurbelwellenlagerzapfen, der zu einer Kurbelwelle hinzugefügt wird, zu. Folglich können die Leistungsausgabe und der Kraftstoffverbrauch des Motors mit Zunahme der Anzahl der Lagerzapfen im Wesentlichen gesenkt werden. Darüber hinaus wird das Motorgewicht mit jedem zusätzlichen Kurbelwellenlagerzapfen erhöht. Folglich steigen mit Zunahme der Anzahl der Kurbelwellen-Hauptlagerzapfen die Kosten des Motorblocks.
Um mindestens einigen der oben genannten Aspekte zu begegnen, ist ein vierzylindriger Reihenmotor gemäß Anspruch 1 vorgesehen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der vierzylindrige Reihenmotor umfasst eine Kurbelwelle mit zwei äußeren Hauptlagerzapfen und einem einzigen inneren Hauptlagerzapfen, der axial zwischen den beiden äußeren Hauptlagerzapfen positioniert ist. Somit wird ein vierzylindriger Reihenmotor, der nur drei Hauptlager enthält, bereitgestellt.
Durch Begrenzen einer Anzahl von Hauptlagern eines vierzylindrigen Reihenmotors auf drei anstatt den gewöhnlichen fünf kann es möglich sein, Motorreibung zu reduzieren und die Fahrzeugkraftstoffökonomie zu verbessern. In einem Beispiel enthält der Motor drei Hauptlagersättel mit Lagern, die eine Kurbelwelle mit drei Hauptlagerzapfen führen und stützen. Ein erster Lagerzapfen ist an einer Vorderseite der Kurbelwelle positioniert, ein zweiter Lagerzapfen ist an einer Rückseite der Kurbelwelle positioniert, und ein dritter Lagerzapfen ist nahe einer Mitte der Kurbelwelle positioniert. Auf diese Weise kann die Kurbelwelle ausreichend gestützt werden, während Motorreibung reduziert wird.
Der Motor und die Kurbelwelle, der bzw. die hier beschrieben werden, können Motorkraftstoffverbrauch reduzieren. Des Weiteren können der Motor und die Kurbelwelle weniger vibrieren und/oder sich weniger biegen als andere Ausführungen. Darüber hinaus können der Motor und die Kurbelwelle bei höheren Motordrehzahlen effizient betrieben werden.
Figurenliste
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors mit einer Kurbelwelle;
2 eine andere schematische Darstellung des Verbrennungsmotors und der Kurbelwelle aus 1;
3 ein erstes Beispiel der Kurbelwelle aus 2;
4 ein zweites Beispiel der Kurbelwelle aus 2;
5 eine Seitenansicht des zweiten Beispiels der Kurbelwelle aus 4;
6 das hintere Ende der Kurbelwelle aus 4;
7 bis 13 Querschnittsansichten der Kurbelwelle aus 4;
14 das vordere Ende der Kurbelwelle aus 4; und
15 einen Zylinderblock, der die Kurbelwelle aus 1 bis 14 stützen kann.
2 bis 14 sind ungefähr maßstabsgetreu dargestellt. Allerdings können gegebenenfalls auch andere relative Abmessungen verwendet werden.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Beschreibung betrifft eine Kurbelwelle für einen Verbrennungsmotor. Die Kurbelwelle kann in einem Motorsystem bereitgestellt sein, das in 1 und 2 dargestellt ist. Perspektivische und Seitenansichten einer beispielhaften Kurbelwelle sind in 3 bis 5 dargestellt. Ausschnitte und Frontansichten der beispielhaften Kurbelwelle sind in 6 bis 14 dargestellt. Schließlich zeigt 15 einen beispielhaften Zylinderblock, an den die beispielhafte Kurbelwelle mechanisch gekoppelt sein kann.
Mit Bezug auf 1 wird ein Verbrennungsmotor 10, umfassend mehrere Zylinder, wobei ein Zylinder in 1 dargestellt ist, über die elektronische Motorsteuerung 12 gesteuert. Der Motor kann in einem Fahrzeug enthalten sein. Der Motor 10 weist Zylinder 30 und Zylinderwände 32 mit dem Kolben 36 auf, der darin angeordnet und mit einer Kurbelwelle 40 verbunden ist.
Der Motor 10 weist auch einen Zylinderkopf 90 auf, der mit einem Zylinderblock 91 verbunden ist, um den Zylinder 30 zu bilden. Daher bildet der Zylinderblock 91 einen Abschnitt des Zylinders 30. Der Zylinder 30 ist mit einem Einlasskrümmer 44 und einem Auslasskrümmer 48 über ein entsprechendes Einlassventil 52 und Auslassventil 54 verbunden dargestellt. Jedes Einlass- und Auslassventil kann von einem Einlassnocken 51 und einem Auslassnocken 53 betätigt werden. Auf diese Weise können die Ventile zyklisch betätigt werden, um die Verbrennung in dem Zylinder 30 durchzuführen. Allerdings kann in anderen Beispielen eine elektromagnetische Ventilbetätigung verwendet werden.
Wie dargestellt, ist die Kraftstoffeinspritzdüse 66 derart positioniert, dass sie Kraftstoff direkt in den Zylinder 30 einspritzt, was dem Fachmann als Direkteinspritzung bekannt ist. Außerdem oder alternativ kann Kraftstoff in eine Einlassöffnung eingespritzt werden, was dem Fachmann als Saugrohreinspritzung bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse 66 gibt flüssigen Kraftstoff im Verhältnis zu der Pulsbreite des Signals FPW der Steuerung 12 ab. Kraftstoff wird an die Kraftstoffeinspritzdüse 66 von einem Kraftstoffsystem (nicht dargestellt) abgegeben, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffzuteiler (nicht dargestellt) aufweist. Der Kraftstoffeinspritzdüse 66 wird Betriebsstrom von dem Treiber 68 bereitgestellt, der auf die Steuerung 12 reagiert. Wie dargestellt, ist der Einlasskrümmer 44 außerdem mit einer optionalen elektronischen Drosselklappe 62 verbunden, die eine Position der Drosselscheibe 64 zum Steuern des Luftstroms aus der Einlasskammer 46 einstellt. In anderen Beispielen kann der Motor 10 einen Turbolader mit einem Verdichter, der in dem Induktionssystem angeordnet ist, und einer Turbine, die in dem Ablasssystem angeordnet ist, aufweisen. Die Turbine kann mit dem Verdichter über eine Welle gekoppelt sein. Ein zweistufiges Hochdruck-Kraftstoffsystem kann verwendet werden, um höhere Kraftstoffdrücke an der Einspritzdüse 66 zu erzeugen.
Das verteilerlose Zündsystem 88 stellt dem Zylinder 30 über die Zündkerze 92 als Reaktion auf die Steuerung 12 einen Zündfunken bereit. Allerdings kann das Zündsystem 88 in anderen Beispielen nicht in dem Motor 10 enthalten sein und/oder eine Verdichtungszündung kann benutzt werden. Wie dargestellt, ist der UEGO (Universal Exhaust Gas Oxygen) -Sensor 126 mit dem Auslasskrümmer 48 stromaufwärts des Katalysators 70 verbunden. Alternativ kann der UEGO-Sensor 126 durch einen Abgas-Sauerstoffsensor mit zwei Zuständen ersetzt werden.
Ein Katalysator 70 oder eine andere geeignete Emissionskontrollvorrichtung kann stromabwärts des Auslasskrümmers 48 angeordnet sein. Der Katalysator 70 kann in einem Beispiel mehrere Katalysatorträger („Bricks“) aufweisen. In einem anderen Beispiel können mehrere Emissionskontrollvorrichtungen, die jeweils mehrere Katalysatorträger aufweisen, verwendet werden. Der Katalysator kann in einem Beispiel ein Dreiwegekatalysator sein.
Die Steuerung 12 ist in 1 als ein herkömmlicher Mikrocomputer dargestellt, der Folgendes aufweist: eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 104, einen Nurlesespeicher 106, einen wahlfreien Zugriffsspeicher 108, einen „Keep-Alive“-Speicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus. Die Steuerung 12 kann neben den oben erläuterten Signalen verschiedene Signale von Sensoren empfangen, die mit dem Motor 10 verbunden sind und Folgende einschließen: die Motorkühlmitteltemperatur (ECT) aus dem Temperatursensor 112, der mit der Kühlhülse 114 verbunden ist; einen Positionssensor 134, der mit einem Gaspedal 130 zum Erfassen einer von dem Fuß 132 eingestellten Gaspedalposition verbunden ist; einen Klopfsensor zum Bestimmen der Zündung von Endgasen (nicht dargestellt); eine Messung des Motorkrümmerdrucks (MAP) des Drucksensors 122, der mit dem Einlasskrümmer 44 verbunden ist; einen Motorpositionssensor aus einem Hall-Effektsensor 118, der die Position der Kurbelwelle 40 erfasst; eine Messung der Luftmasse, die in den Motor eintritt, durch den Sensor 120 (z. B. einen Hitzdraht-Luftdurchflussmesser); und eine Messung der Drosselposition des Sensors 58. Ferner kann der Luftdruck (Sensor nicht dargestellt) zur Verarbeitung durch die Steuerung 12 erfasst werden. In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Motorpositionssensor 118 eine vorbestimmte Anzahl von gleichmäßig beabstandeten Pulsen bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle, aus der die Motordrehzahl (U/min) bestimmt werden kann.
In einigen Beispielen kann der Motor mit einem Elektromotor-/Batterie-System in einem Hybridfahrzeug gekoppelt sein. Das Hybridfahrzeug kann eine parallele Konfiguration, eine serielle Konfiguration oder eine Variation oder Kombinationen davon aufweisen. Ferner können in einigen Beispielen andere Motorkonfigurationen eingesetzt werden, zum Beispiel ein Dieselmotor.
Während des Betriebs wird jeder Zylinder in dem Motor 10 typischerweise einem Viertaktzyklus unterzogen: Der Zyklus weist den Einlasstakt, den Verdichtungstakt, den Expansionstakt und den Auslasstakt auf. Während des Einlasstaktes schließt das Auslassventil 54 im Allgemeinen und das Einlassventil 52 öffnet. Luft wird in den Zylinder 30 durch den Einlasskrümmer 44 eingelassen und der Kolben 36 bewegt sich zum Boden des Zylinders, um so das Volumen in dem Zylinder 30 zu erhöhen. Die Position, an welcher sich der Kolben 36 in der Nähe des Bodens des Zylinders und am Ende seines Taktes befindet (z. B. wenn das Volumen des Zylinders 30 am größten ist), wird vom Fachmann typischerweise als unterer Totpunkt (Bottom Dead Center = BDC) bezeichnet. Während des Verdichtungstaktes sind das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich zu dem Zylinderkopf, um so die Luft in dem Zylinder 30 zu verdichten. Der Punkt, an dem sich der Kolben 36 am Ende seines Taktes und am nächsten zu dem Zylinderkopf befindet (z. B. wenn das Volumen des Zylinders 30 am kleinsten ist), wird vom Fachmann typischerweise als oberer Totpunkt (Top Dead Center = TDC) bezeichnet. In einem Prozess, der nachstehend als Einspritzung bezeichnet wird, wird Kraftstoff in die Verbrennungskammer eingeführt. In einem Prozess, der nachstehend als Zündung bezeichnet wird, wird der eingespritzte Kraftstoff durch bekannte Zündungsvorrichtungen wie eine Zündkerze 92 entzündet, was zur Verbrennung führt. Zusätzlich oder alternativ kann die Verdichtung zum Entzünden des Luft-KraftstoffGemisches verwendet werden. Während des Expansionstaktes schieben die expandierenden Gase den Kolben 36 zurück zum unteren Totpunkt. Die Kurbelwelle 40 wandelt die Kolbenbewegung in ein Drehmoment der Drehwelle um. Schließlich öffnet das Auslassventil 54 während des Auslasstaktes, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch an den Auslasskrümmer 48 abzugeben, und der Kolben kehrt zum oberen Totpunkt zurück. Es sei darauf hingewiesen, dass die obige Darstellung nur als Beispiel dienen soll und dass das die Öffnungs- und Schließzeitpunkte des Einlass- und Auslassventils variieren können, um eine positive oder negative Ventilüberschneidung, ein spätes Schließen des Einlassventils oder verschiedene andere Beispiel bereitzustellen.
2 stellt eine beispielhafte schematische Beschreibung des Motors 10 aus 1 dar. Der Motor 10 weist den Kolben 36 und den Zylinder 30 auf. Der Motor 10 weist ferner 3 zusätzliche Zylinder und entsprechende Kolben auf. Daher weist der Motor 10 insgesamt 4 Kolben und 4 Zylinder auf. Allerdings kann die Anzahl der Zylinder in dem Motor in anderen Beispielen verändert werden. Der Kolben 36 und der Zylinder 30 können als der erste Kolben und der erste Zylinder bezeichnet werden. Ein zweiter Kolben 200, ein dritter Kolben 202 und ein vierter Kolben 204 sind ebenfalls dargestellt. Der zweite Kolben 200 ist in einem zweiten Zylinder 206 angeordnet, der dritte Kolben 202 ist in einem dritten Zylinder 208 angeordnet und der vierte Kolben 204 ist in einem vierten Zylinder 210 angeordnet.
Die Zylinder (30, 206, 208 und 210) sind in einer Reihenkonfiguration angeordnet. Das heißt, eine flache Ebene erstreckt sich durch die Mittelachsen 212 aller Zylinder. Wenn die Zylinder auf diese Weise ausgerichtet sind, können der erste und der vierte Zylinder (30 bzw. 210) als äußere Zylinder und der zweite und der dritte Zylinder (206 bzw. 208) als innere Zylinder bezeichnet werden. Darüber hinaus kann der Motor 10 als ein vierzylindriger Reihenmotor bezeichnet werden, wenn die Zylinder auf diese Weise angeordnet sind.
Jeder der Kolben ist mit der Kurbelwelle 40 über eine Kolbenstange verbunden, die durch die Pfeile 214 gekennzeichnet ist. Auf diese Weise kann die in den Zylindern erzeugte Energie drehbar auf die Kurbelwelle übertragen werden. Die Kolbenstangen sind mit Kurbelwellenzapfenstiften in der Kurbelwelle 40 verbunden, die hierin ausführlicher erläutert sind.
Die Kurbelwelle 40 ist allgemein durch ein Rechteck dargestellt. Man wird jedoch zu schätzen wissen, dass die Kurbelwelle noch komplexer ist, wie in 3 bis 14 dargestellt und hierin ausführlicher erläutert. Die Kurbelwelle 40 weist ein vorderes Ende 220 und ein hinteres Ende 222 auf. Ein Schwungrad 224 kann mit dem hinteren Ende 222 verbunden sein. Das hintere Ende 222 kann auch mit einem Getriebe 226 verbunden sein. Der Pfeil 227 zeigt die Kopplung des hinteren Endes 222 mit dem Getriebe 226 an. Das Getriebe 226 kann ein Schaltgetriebe, ein Automatikgetriebe, ein stufenlos verstellbares Getriebe usw. sein.
2 stellt auch 3 Kurbelwellenlager 230 in mechanischer Verbindung mit der Kurbelwelle 40 dar. Jedes der Lager 230 kann eine innere Buchse in Flächenkontakt mit einem Hauptlagerzapfen aufweisen, der in der Kurbelwelle 40 enthalten ist, wie hierin ausführlicher in Bezug auf 3 bis 14 erläutert. Die Lager 230 können auch jeweils eine äußere Buchse aufweisen, die mit einem Zylinderblock mechanisch gekoppelt ist (dargestellt in 15). Die Lager 230 sind derart konfiguriert, dass sie eine Drehung der Kurbelwelle 40 ermöglichen und gleichzeitig die Kurbelwelle stützen. In dem dargestellten Beispiel weist der Motor 10 insgesamt 3 Kurbelwellenlager auf. Diese Anzahl von Lagern kann zur Verringerung der Reibungsverluste verwendet werden, während der Motor in Betrieb ist und sich die Kurbelwelle dreht. Die Verringerung von Reibungsverlusten kann auch die Schleppgrenze in dem Motor verbessern. Der Betrieb des Motors kann in einem Zeitraum stattfinden, wenn die Verbrennung in dem Motor durchgeführt wird und die während der Verbrennung erzeugte Energie auf die Kurbelwelle übertragen wird.
3 stellt ein erstes Beispiel der Kurbelwelle 40 dar. Die Kurbelwelle 40, die in 3 dargestellt ist, weist das vordere Ende 220 und das hintere Ende 222 auf, wie oben in Bezug auf 2 erläutert. Die Kurbelwelle 40 weist einen ersten Zapfenstift 300, einen zweiten Zapfenstift 302, einen dritten Zapfenstift 304 und einen vierten Zapfenstift 306 auf. Die Kurbelwelle weist also insgesamt vier Zapfenstifte auf. Allerdings werden auch Kurbelwellen mit einer anderen Anzahl von Zapfenstiften in Betracht gezogen. Der erste Zapfenstift 300 und der vierte Zapfenstift 306 sind an ähnlichen radialen Positionen in Bezug auf die Drehachse 350 angeordnet. Gleichermaßen sind der zweite Zapfenstift 302 und der dritte Zapfenstift 304 an ähnlichen radialen Positionen in Bezug auf die Drehachse 350 angeordnet. Die Zapfenstiftanordnung aus 3 unterstützt eine Motorzündreihenfolge von 1-3-4-2. Allerdings werden auch andere Zapfenstiftpositionen in Betracht gezogen. Wie oben erläutert, können die Zapfenstifte (300, 302, 304 und 306) mit den Kolbenstangen 214, die in 2 dargestellt sind, mechanisch gekoppelt sein. Man wird zu schätzen wissen, dass sich die Kurbelwelle 40 während des Betriebs um die Drehachse 350 dreht.
Die Kurbelwelle 40 weist ferner einen ersten äußeren Hauptlagerzapfen 308, einen inneren Hauptlagerzapfen 310 und einen zweiten äußeren Hauptlagerzapfen 312 auf. Der innere Hauptlagerzapfen 310 ist der einzige innere Hauptlagerzapfen in dem dargestellten Beispiel. Allerdings werden auch andere Lagerzapfenkonfigurationen in Betracht gezogen. Der innere Hauptlagerzapfen 310 ist zwischen dem ersten äußeren Hauptlagerzapfen 308 und dem zweiten äußeren Hauptlagerzapfen 312 angeordnet. In dem dargestellten Beispiel weist die Kurbelwelle 40 insgesamt 3 Hauptlagerzapfen (308, 310 und 312) auf. Daher weist die Kurbelwelle 40 im Vergleich zu Kurbelwellen des Standes der Technik, die mindestens 5 Hauptlagerzapfen aufweisen, eine verringerte Anzahl von Lagern auf. Folglich kann die Reibung in dem Antriebsstrang reduziert und dadurch die Leistungsausgabe des Motors erhöht werden. Jeder der Hauptlagerzapfen kann mit den Kurbelwellenlagern 230 aus 2 in mechanischer Verbindung stehen. Genauer kann eine äußere Oberfläche jedes Hauptlagerzapfens mit einer inneren Buchse eines Kurbelwellenlagers (z. B. in Flächenkontakt und/oder direktem Kontakt) stehen.
Die Kurbelwelle 40 weist ferner einen ersten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt 314 und einen zweiten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt 316 auf. Der erste ungestützte axial ausgerichtete Wellenabschnitt 314 ist zwischen dem ersten äußeren Hauptlagerzapfen 308 und dem inneren Hauptlagerzapfen 310 angeordnet. Gleichermaßen ist der zweite ungestützte axial ausgerichtete Wellenabschnitt 316 zwischen dem zweiten äußeren Hauptlagerzapfen 312 und dem inneren Hauptlagerzapfen 310 angeordnet. Der erste und der zweite ungestützte axial ausgerichtete Wellenabschnitt ermöglichen die Entkopplung von Abschnitten der Kurbelwelle 40 von dem Kurbelgehäuse. Auf diese Weise sind der erste und der zweite ungestützte axial ausgerichtete Wellenabschnitt (314 und 316) nicht gestützt und ihre Bewegung wird von den daran gekoppelten Lagern nicht direkt gelenkt. Der erste und der zweite ungestützte axial ausgerichtete Wellenabschnitt (314 und 316) können abstandsgleich von dem inneren Hauptlagerzapfen 310 beabstandet sein. Darüber hinaus sind der erste und der zweite ungestützte axial ausgerichtete Wellenabschnitt (314 und 316) nicht direkt mit einem Kurbelwellenlager oder anderen Komponenten außerhalb der Kurbelwelle gekoppelt. Man wird zu schätzen wissen, dass eine direkte Kopplung bedeutet, dass dazwischen keine weiteren Komponenten angeordnet sind.
Die Kurbelwelle 40 weist ferner eine erste Schaufel 318, eine zweite Schaufel 320, eine dritte Schaufel 322 und eine vierte Schaufel 324 auf. Wie dargestellt, weisen die Schaufeln eine konstante axiale Dicke auf. Allerdings werden auch andere Schaufeldicken und -geometrien in Betracht gezogen. Zum Beispiel können die Schaufeln in radialer Richtung verjüngt sein. Die axiale Dicke kann entlang der Drehachse 350 gemessen werden. Darüber hinaus erstrecken sich die erste und die zweite Schaufel 318 und 320 in entgegengesetzten radialen Richtungen. Außerdem erstrecken sich die dritte und die vierte Schaufel (322 und 324) in entgegengesetzten radialen Richtungen. Die erste Schaufel 318 und die zweite Schaufel 320 sind mit dem ersten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt 314 verbunden. Die dritte Schaufel 322 und die vierte Schaufel 324 sind mit dem zweiten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt 316 verbunden. Die Schaufeln sind derart konfiguriert, dass sie die Rotationsmasse in der Kurbelwelle 40 ausgleichen und dadurch die Vibration der Kurbelwelle währen der Drehung reduzieren. Die Schaufeln ermöglichen einen Rotationsmassenausgleich in der Kurbelwelle 40. Man wird jedoch zu schätzen wissen, dass zusätzliche Gegengewichte verwendet werden können, um Schwankungen in der Kurbelwelle 40 zu vermeiden. Daher können zusätzliche Massenausgleichskomponenten in die Kurbelwelle 40 aufgenommen werden, wie Pendelgegengewichte (400 und 402), die in 4 dargestellt und hierin ausführlicher beschrieben sind.
Ein erstes Stiftgegengewicht 326, ein zweites Stiftgegengewicht 328 und ein drittes Stiftgegengewicht 330 sind in 3 ebenfalls dargestellt. Das erste Stiftgegengewicht 326 weist nur eine einzige Ausgleichsmasse 332 auf. Ebenso weist das dritte Stiftgegengewicht 330 nur eine einzige Ausgleichsmasse 334 auf. Allerdings werden auch andere Stiftgegengewichtkonfigurationen in Betracht gezogen. Zum Beispiel können das erste und das dritte Stiftgegengewicht mehrere Ausgleichmassen aufweisen. Die Ausgleichsmasse 332 ist direkt benachbart zu dem ersten äußeren Hauptlagerzapfen 308 angeordnet.
Außerdem ist die Ausgleichsmasse 332 an einer Außenseite des ersten äußeren Zapfenstiftes 300 angeordnet. Darüber hinaus ist die Ausgleichsmasse 334 direkt benachbart des zweiten äußeren Hauptlagerzapfens 312 angeordnet. Das zweite Stiftgegengewicht 328 weist zwei Massen 336 auf, die auf gegenüberliegenden axialen Seiten des inneren Hauptlagerzapfens 310 angeordnet sind. Außerdem weisen die zwei Massen 336 eine ähnliche radiale Position auf. Darüber hinaus weist jede der Massen in den Stiftgegengewichten (326, 328 und 330) die gleiche Geometrie und Größe auf. Allerdings können die Massen, die in den Stiftgegengewichten enthalten sind, in anderen Beispielen eine andere Größe und/oder Geometrie aufweisen. Die Stiftgegengewichte sind derart konfiguriert, dass sie für die Zapfenstifte an der Kurbelwelle 40 als Gegengewicht dienen. Auf diese Weise können Vibrationen während des Kurbelwellenbetriebs verringert werden. Auf diese Weise können Geräusch, Vibration und Rauheit (Noise, Vibration, Harshness = NVH) in dem Motor reduziert werden. Man wird zu schätzen wissen, dass die Kurbelwelle 40 aus 3 ferner Bahnen 338 umfassen kann, die die Zapfenstifte mit den ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitten (314 und 316) und den Hauptlagerzapfen (308, 310 und 312) verbinden.
4 stellt die Kurbelwelle 40 mit zusätzlichen Massenausgleichskomponenten dar. Wie in 4 dargestellt, weist die Kurbelwelle 40 ferner ein erstes Pendelgegengewicht 400, ein zweites Pendelgegengewicht 402, ein drittes Pendelgegengewicht 404 und ein viertes Pendelgegengewicht 406 auf. Wie dargestellt, ist jedes Gegengewicht direkt mit einer Schaufel mechanisch gekoppelt. Jedoch kann in anderen Beispielen eine dazwischen liegende Komponente vorhanden sein, die zwischen den Schaufeln und den Pendelgegengewichten angeordnet ist. Das erste Pendelgegengewicht 400 ist mit der ersten Schaufel 318 mechanisch gekoppelt, die in 3 dargestellt ist, das zweite Pendelgegengewicht 402 ist mit der zweiten Schaufel 320 mechanisch gekoppelt, die in 3 dargestellt ist, das dritte Pendelgegengewicht 404 ist mit der dritten Schaufel 322 mechanisch gekoppelt, die in 3 dargestellt ist, und das vierte Pendelgegengewicht 406 ist mit der vierten Schaufel 324 mechanisch gekoppelt, die in 3 dargestellt ist. Die Pendelgegengewichte können mit den Schaufeln lösbar verbunden sein. Auf diese Weise kann die Kurbelwelle an verschiedene Motoren angepasst werden. Zum Beispiel können die Größe und die Form der Gegengewichte für unterschiedliche Motoren konzipiert sein, um gewünschte Frequenzen zu dämpfen, wobei gegebenenfalls eine einzige Kurbelwellenbasisstruktur für alle Motoren verwendet werden kann. Daher kann die Kurbelwelle in verschiedenen Motoren verwendet werden und die Herstellungskosten können reduziert werden.
Außerdem können Pendelgegengewichte ein Material umfassen, das ein anderes als ein Material der Schaufeln ist.
Das erste und das zweite Pendelgegengewicht (400 bzw. 402) können als ein erstes Paar Pendelgegengewichte bezeichnet werden und das dritte und das vierte Pendelgegengewicht (404 bzw. 406) können als ein zweites Paar Pendelgegengewichte bezeichnet werden. Das erste Paar Pendelgegengewichte (400 und 402) ist mit dem ersten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt 314 mechanisch gekoppelt. Gleichermaßen ist das zweite Paar Pendelgegengewichte (404 und 406) mit dem zweiten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt 316 mechanisch gekoppelt. Die Drehachse 350 der Kurbelwelle 40 ist als Bezugspunkt bereitgestellt. Darüber hinaus erstreckt sich das erste Pendelgegengewicht 400 in einer zu dem zweiten Pendelgegengewicht 402 entgegengesetzten Richtung.
Die erste Schaufel 318, die zweite Schaufel 320, das erste Pendelgegengewicht 400 und das zweite Pendelgegengewicht 402 sind in einem ersten Pendeldämpfer 410 enthalten. Gleichermaßen sind die dritte Schaufel 322, die vierte Schaufel 324, das dritte Pendelgegengewicht 404 und das vierte Pendelgegengewicht 406 in einem zweiten Pendeldämpfer 412 enthalten. Daher kann der erste Pendeldämpfer 410 die erste Schaufel 318, die zweite Schaufel 320, das erste Pendelgegengewicht 400 und das zweite Pendelgegengewicht 402 umfassen. Außerdem kann der zweite Pendeldämpfer die dritte Schaufel 322, die vierte Schaufel 324, das dritte Pendelgegengewicht 404 und das vierte Pendelgegengewicht 406 umfassen. Jeder der Pendeldämpfer ist zwischen einem inneren Zapfenstift und einem äußeren Zapfenstift angeordnet. Die Pendeldämpfer können als interne Pendeldämpfer bezeichnet werden. Die Pendeldämpfer (410 und 412) sind derart konfiguriert, dass sie Vibrationen in der Kurbelwelle 40 dämpfen. Genauer kann der erste Pendeldämpfer 410 zum Dämpfen von Vibrationen in der Kurbelwelle 40 konfiguriert sein, die durch den ersten Zapfenstift 300 und den zweiten Zapfenstift 302 verursacht werden. Gleichermaßen kann der zweite Pendeldämpfer 412 zum Dämpfen von Vibrationen in der Kurbelwelle 40 konfiguriert sein, die durch den dritten Zapfenstift 304 und den vierten Zapfenstift 306 verursacht werden. Auf diese Weise können Geräusche, Vibrationen und Rauheit (Noise, Vibration und Harshness = NVH) in der Kurbelwelle verringert werden. Die Pendeldämpfer können auch die Steifigkeit der Kurbelwelle erhöhen, sodass Biegungen in der Kurbelwelle verringert und die Effizienz der Kurbelwelle während der Drehung erhöht wird sowie Vibrationen verringert werden. Durch Versteifen der Kurbelwelle kann auch die Wahrscheinlichkeit einer Kurbelwellenbeschädigung verringert werden. Die Pendeldämpfer stellen auch eine zusätzliche Entlastung der Trägheitskräfte des Hauptlagers bereit.
Wie dargestellt, ist der erste Pendeldämpfer 410 direkt mit dem ersten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt 314 gekoppelt und der zweite Pendeldämpfer 412 ist mit dem zweiten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt 316 direkt gekoppelt. Allerdings können in anderen Beispielen dazwischen liegende Komponenten zwischen den Pendeldämpfern und den ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitten angeordnet sein.
5 stellt eine Seitenansicht der Kurbelwelle 40 dar, die in 3 dargestellt ist. Wie dargestellt, erstreckt sich der erste Pendeldämpfer 410 von einer äußeren Oberfläche 500 des ersten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitts 314 und ist mit dieser direkt gekoppelt. In ähnlicher Weise erstreckt sich der zweite Pendeldämpfer 412 von einer äußeren Oberfläche 502 des zweiten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitts 316 und ist mit dieser direkt gekoppelt. Die äußeren Oberflächen (500 und 502) weisen eine gleichförmige radiale Krümmung auf. Genauer weist die äußere Oberfläche einen runden Querschnitt auf. Jedoch werden auch andere Oberflächenkonturen in Betracht gezogen. Außerdem durchqueren das erste Pendelgegengewicht 400 und das zweite Pendelgegengewicht 402 die äußere Oberfläche 500 in axialer Richtung vollständig. Die Drehachse 350 der Kurbelwelle 40 ist als Bezugspunkt bereitgestellt. Jedoch können das erste und das zweite Pendelgegengewicht in anderen Beispielen die äußere Oberfläche 500 nur teilweise axial durchqueren. Man wird zu schätzen wissen, dass die Pendelgegengewichte die äußere Oberfläche 500 aufgrund der Entkopplung des ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitts von dem Kurbelgehäuse axial durchqueren können. Wenn die Pendelgegengewichte auf diese Weise angeordnet sind, kann eine größere Dämpfung von Vibrationen in der Kurbelwelle erzielt werden.
In ähnlicher Weise durchquert das dritte Pendelgegengewicht 404 und das vierte Pendelgegengewicht 406 die äußere Oberfläche 502 axial. Die Schnittebenen für 6 bis 13 sind in 5 ebenfalls dargestellt. Die Pfeile zeigen die Betrachtungsrichtung für den Querschnitt der Schnittebene an. Darüber hinaus sind das dritte Pendelgegengewicht 404 und das vierte Pendelgegengewicht 406 auf einer Drehachse der Kurbelwelle in dem dargestellten Beispiel axial versetzt. Allerdings werden auch andere Pendelgegengewichtkonfigurationen in Betracht gezogen.
6 stellt eine Ansicht des hinteren Endes 222 der Kurbelwelle 40 dar. Wie dargestellt, weist das hintere Ende 222 einen Schwungradbefestigungsflansch 600 auf. Das Schwungrad 224, das in 2 dargestellt ist, kann mit dem Befestigungsflansch 600 durch Bolzen, Schrauben und/oder andere geeignete Befestigungsvorrichtungen verbunden sein. Die Drehachse 350 der Kurbelwelle ist dargestellt.
7 stellt eine Querschnittsansicht der Kurbelwelle 40 dar. Die Ausgleichsmasse 334, die in dem dritten Stiftgegengewicht 330 enthalten ist, ist dargestellt. Wie dargestellt, erstreckt sich die Ausgleichsmasse 334 in einer radialen Richtung. Die radiale Abweichung ist durch den Winkel 700 angegeben. Der zweite äußere Hauptlagerzapfen 312 und ein Radius 710 des zweiten äußeren Hauptlagerzapfens 312 sind in 7 dargestellt. Man wird zu schätzen wissen, dass der Radius 710 des zweiten äußeren Hauptlagerzapfens 312 den Radien des inneren Hauptlagerzapfens 310 und des ersten äußeren Hauptlagerzapfens 308 im Wesentlichen entsprechen kann.
8 stellt eine andere Querschnittsansicht der Kurbelwelle 40 dar. Das vierte Pendelgegengewicht 406 ist in 8 dargestellt. Wie dargestellt, erstreckt sich das vierte Pendelgegengewicht 406 radial um den zweiten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt 316 um mehr als 120 Grad in Bezug auf die Drehachse 350 der Kurbelwelle. Die radiale Abweichung ist durch den Winkel 800 angegeben. Jedoch werden auch andere Winkel in Betracht gezogen. Außerdem ist das vierte Pendelgegengewicht 406 um eine Achse symmetrisch. Jedoch werden auch andere Geometrien in Betracht gezogen.
Wie oben erläutert, kann das vierte Pendelgegengewicht 406 mit der vierten Schaufel 324 lösbar gekoppelt sein, wie in 3 dargestellt. Befestigungsvorrichtungen 802 können verwendet werden, um die oben erwähnte Befestigung der Schaufel an dem Gegengewicht zu erzielen. Die Befestigungsvorrichtungen können Stifte 804 und Lagerbuchsen 806 einschließen. Man wird zu schätzen wissen, dass das erste Pendelgegengewicht 400 und das vierte Pendelgegengewicht 406 eine ähnliche Größe, Geometrie und radiale Position aufweisen. Das vierte Pendelgegengewicht 406 ist mit dem dritten Zapfenstift 304 radial ausgerichtet, wie in 10 dargestellt. Das heißt, ein Zentrum des vierten Pendelgegengewichts befindet sich an der gleichen radialen Position wie ein Zentrum des dritten Zapfenstiftes. Die radiale Position wird von der Drehachse 350 gemessen.
9 stellt eine andere Querschnittsansicht der Kurbelwelle 40 dar. Das dritte Pendelgegengewicht 404 ist in 9 dargestellt. Wie dargestellt, erstreckt sich das dritte Pendelgegengewicht 404 radial um den zweiten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt 316 um mehr als 120 Grad in Bezug auf die Drehachse 350 der Kurbelwelle. Die radiale Abweichung ist durch den Winkel 900 angegeben. Man wird zu schätzen wissen, dass die Mittelachse des zweiten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitts 316 die Drehachse 350 ist. In ähnlicher Weise ist die Mittelachse des ersten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitts 314 die Drehachse 350. Auf diese Weise sind die Mittelachsen der ungestützten axial ausgerichteten Wellen und die Drehachse der Kurbelwelle miteinander ausgerichtet. Außerdem kann der Radius 910 des zweiten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitts 316 größer als der Radius 710 des zweiten äußeren Hauptlagerzapfens 312 sein, wie in 7 dargestellt. Man wird zu schätzen wissen, dass der Radius des ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitts 314 aus 3 dem Radius 910 des zweiten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitts 316 im Wesentlichen entsprechen kann.
Das dritte Pendelgegengewicht 404 kann mit der dritten Schaufel 322, dargestellt in 3, ebenfalls lösbar gekoppelt sein.
Befestigungsvorrichtungen 902 können verwendet werden, um die dritte Schaufel 320 an dem dritten Pendelgegengewicht 404 zu befestigen. Die Befestigungsvorrichtungen können Stifte 904 und Lagerbuchsen 906 einschließen. Man wird zu schätzen wissen, dass das zweite Pendelgegengewicht 402 und das dritte Pendelgegengewicht 404 eine ähnliche Größe, Geometrie und radiale Position aufweisen. Außerdem ist das dritte Pendelgegengewicht 404 mit dem vierten Zapfenstift 306 radial ausgerichtet, wie in 8 dargestellt. Das heißt, ein Zentrum des dritten Pendelgegengewichts befindet sich an der gleichen radialen Position wie ein Zentrum des vierten Zapfenstiftes. Die radiale Position wird von der Drehachse 350 gemessen.
10 stellt eine andere Querschnittsansicht der Kurbelwelle 40 dar. Der dritten Zapfenstift 304 ist in 10 dargestellt. Außerdem ist eine der Massen 336, die in dem zweiten Stiftgegengewicht 328 enthalten ist, dargestellt. Der Winkel 1000 der radialen Abweichung der Masse 336 in Bezug auf die Drehachse 350 ist ebenfalls dargestellt. Wie dargestellt, ist der dritte Zapfenstift 304 von dem vierten Zapfenstift 306, der in 8 dargestellt ist, um 180 Grad radial getrennt. Jedoch werden auch andere relative Positionen in Betracht gezogen.
11 stellt eine andere Querschnittsansicht der Kurbelwelle 40 dar. Der innere Hauptlagerzapfen 310 ist in 11 dargestellt. Die Drehachse 350 und eine der zwei Massen 336 ist ebenfalls dargestellt. Man wird zu schätzen wissen, dass die zwei Massen 336 in dem beschriebenen Beispiel eine im Wesentlichen identische Größe, Geometrie und radiale Position aufweisen.
12 stellt eine andere Querschnittansicht der Kurbelwelle 40 dar. Der zweite Zapfenstift 302 ist in 12 dargestellt. Das zweite Pendelgegengewicht 402 ist in 12 dargestellt. Wie oben erläutert, weisen das zweite Pendelgegengewicht 402 und das vierte Pendelgegengewicht 406 im Wesentlichen identische Größen, Geometrien und radiale Positionen auf.
13 stellt eine andere Querschnittsansicht der Kurbelwelle 40 dar. Der erste Zapfenstift 300 und die Masse 332 sind in 13 dargestellt. Man wird zu schätzen wissen, dass die Masse 332 und die Masse 334 eine im Wesentlichen identische Größe, Geometrie und radiale Position aufweisen. 14 stellt eine andere Querschnittsansicht der Kurbelwelle 40 dar. Genauer stellt 14 das vordere Ende 220 der Kurbelwelle 40 dar.
In Bezug auf 15 ist eine Draufsicht eines beispielhaften Zylinderblocks dargestellt, der die Kurbelwelle aus 1 bis 14 stützt. Der Zylinderblock 1500 weist Zylinder 36, 200, 202 und 204 auf. Der zylinderblock 1500 kann in dem in 1 und 2 gezeigten Verbrennungsmotor 10 enthalten sein. Der Zylinderblock 1500 weist auch drei Hauptlagersättel 1502, 1504 und 1506 auf. Die Kurbelwellenlager 230, die in 2 dargestellt sind, werden in Hauptlagersättel 1502, 1504 und 1506 gepresst. Jedes Hauptlager wird mit Schmieröl über Ölanschlüsse 1510 versorgt. Es sind also insgesamt drei Hauptlagersättel für einen vierzylindrigen Motor bereitgestellt. Eine ähnliche Zylinderblockkonfiguration kann für einen Motor bereitgestellt werden, der zusätzliche Zylinder aufweist, wie zum Beispiel einen Motor, der acht Zylinder umfasst.
1 bis 15 stellen eine Kurbelwelle bereit, die einen ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt umfasst, der zwischen einem äußeren Hauptlagerzapfen und einem inneren Hauptlagerzapfen angeordnet ist, wobei der ungestützte axial ausgerichtete Wellenabschnitt eine Mittelachse aufweist, die mit einer Drehachse der Kurbelwelle gekoppelt ist, und einen Pendeldämpfer, der mit dem ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt gekoppelt ist, wobei der Pendeldämpfer eine Schaufel, die sich von dem ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt erstreckt, und ein Pendelgegengewicht umfasst, das mit der Schaufel gekoppelt ist.
1 bis 15 stellen ferner eine Kurbelwelle bereit, wobei das Pendelgegengewicht mit dem ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt über eine Befestigungsvorrichtung lösbar gekoppelt ist. 1 bis 15 stellen ferner eine Kurbelwelle bereit, wobei die Befestigungsvorrichtung Stifte und Lagerbuchsen einschließt. 1 bis 15 stellt ferner eine Kurbelwelle bereit, wobei die Kurbelwelle ferner vier Zapfenstifte umfasst, wobei jeder der vier Zapfenstifte mit einer von vier Kolbenstangen direkt gekoppelt ist. 1 bis 15 stellen ferner eine Kurbelwelle bereit, wobei die vier Kolbenstangen mit Kolben gekoppelt sind, die in Zylindern angeordnet sind, wobei die Zylinder in einer Reihenkonfiguration angeordnet sind, wobei sich eine flache Ebene durch eine Mittelachse der Zylinder erstreckt.
1 bis 15 stellen ferner eine Kurbelwelle bereit, wobei das Gegengewicht um eine Achse symmetrisch ist. 1 bis 15 stellen ferner eine Kurbelwelle bereit, wobei sich das Pendelgegengewicht radial um den ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt um mehr als 120 Grad in Bezug auf die Drehachse der Kurbelwelle erstreckt. 1 bis 15 stellen ferner eine Kurbelwelle bereit, wobei das Pendelgegengewicht ein Material umfasst, das ein anderes als ein Material der Schaufel ist.
1 bis 15 stellen auch eine Kurbelwelle bereit, die insgesamt drei Hauptlagerzapfen, die mit vier Stiften mechanisch gekoppelt sind, die in einer Reihenkonfiguration angeordnet sind, einen ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt, der zwischen zwei der drei Hauptlagerzapfen angeordnet ist, wobei der ungestützte axial ausgerichtete Wellenabschnitt eine Mittelachse aufweist, die mit einer Drehachse der Kurbelwelle ausgerichtet ist, und einen Pendeldämpfer umfasst, der mit dem ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt gekoppelt ist, wobei der Pendeldämpfer eine erste Schaufel und eine zweite Schaufel aufweist, die sich von dem ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt erstrecken, wobei ein erstes Pendelgegengewicht mit der ersten Schaufel verbunden ist und ein zweites Pendelgegengewicht mit der zweiten Schaufel verbunden ist.
1 bis 15 stellen ferner eine Kurbelwelle bereit, wobei die Pendelgegengewichte auf einer Drehachse der Kurbelwelle axial versetzt sind. 1 bis 15 stellen ferner eine Kurbelwelle bereit, wobei das erste und das zweite Pendelgegengewicht ähnliche Geometrien aufweisen. 1 bis 15 stellen ferner eine Kurbelwelle bereit, wobei sich die erste und die zweite Schaufel in entgegengesetzten radialen Richtungen erstrecken. 1 bis 15 stellen ferner eine Kurbelwelle bereit, wobei sich die erste und die zweite Schaufel von einer äußeren Oberfläche des ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitts erstrecken, wobei die äußere Oberfläche eine gleichmäßige radiale Krümmung aufweist. 1 bis 15 stellen ferner eine Kurbelwelle bereit, wobei das erste Pendelgegengewicht mit einem äußeren Zapfenstift radial ausgerichtet ist, wobei das zweite Pendelgegengewicht mit einem inneren Zapfenstift ausgerichtet ist und wobei der innere und der äußere Zapfenstift jeweils mit einer separaten Kolbenstange gekoppelt sind. 1 bis 15 stellen ferner eine Kurbelwelle bereit, wobei der innere und der äußere Zapfenstift um 180 Grad radial getrennt sind.
1 bis 15 stellen auch eine Kurbelwelle bereit, die insgesamt zwei äußere Hauptlagerzapfen und einen inneren Hauptlagerzapfen, einen ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt, der zwischen einem äußeren Hauptlagerzapfen und einem inneren Hauptlagerzapfen angeordnet ist, wobei der ungestützte axial ausgerichtete Wellenabschnitt eine Mittelachse aufweist, die mit einer Drehachse der Kurbelwelle ausgerichtet ist, und einen Pendeldämpfer umfasst, der mit dem ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt gekoppelt ist, wobei der Pendeldämpfer eine erste und eine zweite Schaufel aufweist, die sich von dem ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt erstrecken, wobei ein erstes Pendelgegengewicht mit der ersten Schaufel gekoppelt ist und ein zweite Pendelgegengewicht mit der zweiten Schaufel gekoppelt ist.
1 bis 15 stellen ferner eine Kurbelwelle bereit, die zwei innere und zwei äußere Zapfenstifte umfassen, die mit Kolbenstangen in einem Motor gekoppelt sind, wobei die Kolbenstangen mit separaten Kolben gekoppelt sind, die in Zylindern angeordnet sind, wobei die Zylinder in einer Reihenkonfiguration angeordnet sind, in der sich eine flache Ebene durch eine Achse jedes Zylinders erstreckt. 1 bis 15 stellen ferner eine Kurbelwelle bereit, wobei der Pendeldämpfer zwischen einem inneren Zapfenstift und einem äußeren Zapfenstift angeordnet ist. 1 bis 15 stellen ferner eine Kurbelwelle bereit, wobei sich das erste Pendelgegengewicht in einer von dem zweiten Pendelgegengewicht entgegengesetzten Richtung erstreckt.
1 bis 15 stellen einen vierzylindrigen Reihenmotor bereit, der eine Kurbelwelle umfasst, die zwei äußere Hauptlagerzapfen und einen einzigen inneren Hauptlagerzapfen aufweist, der zwischen den zwei äußeren Hauptlagerzapfen axial angeordnet ist.
1 bis 15 stellen auch einen vierzylindrigen Reihenmotor bereit, der einen ersten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt umfasst, der zwischen einem der zwei äußeren Hauptlagerzapfen und dem einzigen inneren Hauptlagerzapfen angeordnet ist, wobei der erste ungestützte axial ausgerichtete Wellenabschnitt eine Mittelachse aufweist, die mit einer Drehachse der Kurbelwelle ausgerichtet ist. 1 bis 15 stellen auch einen vierzylindrigen Reihenmotor bereit, der einen zweiten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt umfasst, der zwischen einem anderen der zwei äußeren Hauptlagerzapfen und dem einzigen inneren Hauptlagerzapfen angeordnet ist, wobei der zweite ungestützte axial ausgerichtete Wellenabschnitt eine Mittelachse aufweist, die mit einer Drehachse der Kurbelwelle ausgerichtet ist.
1 bis 15 stellen ferner einen vierzylindrigen Reihenmotor bereit, wobei ein Radius des ersten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitts größer als ein Radius des inneren Hauptlagerzapfens ist. 1 bis 15 stellen ferner einen vierzylindrigen Reihenmotor bereit, der Radius des ersten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitts einem Radius eines zweiten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitts entspricht. 1 bis 15 stellen ferner einen vierzylindrigen Reihenmotor bereit, wobei die Radien der zwei äußeren Hauptlagerzapfen jeweils den Radien des inneren Hauptlagerzapfens entsprechen. 1 bis 15 stellen auch einen vierzylindrigen Reihenmotor bereit, der zwei Schaufeln umfasst, die mit dem ersten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt direkt gekoppelt sind.
1 bis 15 stellen auch einen vierzylindrigen Reihenmotor bereit, der insgesamt vier Zapfenstifte umfasst, die zwei äußere Zapfenstifte und zwei innere Zapfenstifte aufweisen. 1 bis 15 stellen ferner einen vierzylindrigen Reihenmotor bereit, wobei die zwei äußeren Zapfenstifte an ähnlichen radialen Positionen angeordnet sind und wobei die zwei inneren Zapfenstifte an ähnlichen radialen Positionen angeordnet sind, wobei die radialen Positionen von der Drehachse der Kurbelwelle gemessen werden. 1 bis 15 stellen ferner einen vierzylindrigen Reihenmotor bereit, wobei die zwei inneren und die zwei äußeren Zapfenstifte um 180 Grad radial getrennt sind. 1 bis 15 stellen ferner einen vierzylindrigen Reihenmotor bereit, wobei jeder der insgesamt vier Zapfenstifte direkt mit einer anderen Kolbenstange gekoppelt ist.
1 bis 15 stellen ferner einen vierzylindrigen Reihenmotor bereit, wobei der erste ungestützte axial ausgerichtete Wellenabschnitt nicht direkt mit einem Lager gekoppelt ist. 1 bis 15 stellen auch einen vierzylindrigen Reihenmotor bereit, der einen Zylinderblock, der nur drei Hauptlagersättel enthält, drei Hauptlager, die in den drei Hauptlagersätteln angeordnet sind, und eine Kurbelwelle umfasst, die in den drei Hauptlagern angeordnet ist, wobei die Kurbelwelle vier Zapfenstifte aufweist, die mit Kolbenstangen gekoppelt sind, wobei die Kolbenstangen mit separaten Kolben gekoppelt sind, die in Motorzylindern angeordnet sind.
1 bis 15 stellen ferner einen vierzylindrigen Reihenmotor bereit, wobei die Kurbelwelle insgesamt zwei äußere Hauptlagerzapfen und einen inneren Hauptlagerzapfen aufweist, wobei jeder der insgesamt zwei äußeren Hauptlagerzapfen und des inneren Hauptlagerzapfens mit einem der drei Hauptlager in mechanischer Verbindung steht und wobei jeder der insgesamt zwei äußeren Hauptlagerzapfen und des inneren Hauptlagerzapfens mit einer inneren Buchse separater Kurbelwellenlager in direktem Kontakt steht.
1 bis 15 stellen auch einen vierzylindrigen Reihenmotor bereit, der ein erstes Stiftgegengewicht umfasst, das eine erste Masse aufweist, die auf einer Außenseite einer der vier Zapfenstifte angeordnet ist. 1 bis 15 stellen auch einen vierzylindrigen Reihenmotor bereit, der einen ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt umfasst, der zwischen einem ersten äußeren Hauptlagerzapfen und dem inneren Hauptlagerzapfen angeordnet ist, wobei der ungestützte axial ausgerichtete Wellenabschnitt eine Mittelachse aufweist, die mit einer Drehachse der Kurbelwelle ausgerichtet ist. 1 bis 15 stellen auch einen vierzylindrigen Reihenmotor bereit, der zwei Schaufeln umfasst, die mit dem ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt direkt gekoppelt sind, wobei die zwei Schaufeln auf radial gegenüberliegenden Seiten des ersten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitts angeordnet sind. 1 bis 15 stellen ferner einen vierzylindrigen Reihenmotor bereit, wobei die drei Hauptlagersättel Ölanschlüsse aufweisen.
1 bis 15 stellen auch einen vierzylindrigen Reihenmotor bereit, der eine Kurbelwelle umfasst, die vier Zapfenstifte aufweist, die mit vier Kolbenstangen in dem vierzylindrigen Reihenmotor gekoppelt sind, wobei die Kurbelwelle zwei äußere Hauptlagerzapfen und einen inneren Hauptlagerzapfen aufweist, wobei die Kurbelwelle auch einen ersten und einen zweiten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt aufweist, wobei der erste und der zweite ungestützte axial ausgerichtete Wellenabschnitt zwischen einem der zwei äußeren Hauptlagerzapfen und des inneren Hauptlagerzapfens axial angeordnet sind, wobei der erste und der zweite ungestützte axial ausgerichtete Wellenabschnitt jeweils eine Mittelachse aufweisen, die mit einer Drehachse der Kurbelwelle ausgerichtet ist.
1 bis 15 stellen ferner einen vierzylindrigen Reihenmotor bereit, wobei die Kurbelwelle zwei äußere Zapfenstifte und zwei innere Zapfenstifte aufweist, wobei die zwei äußeren Zapfenstifte an ähnlichen radialen Positionen angeordnet sind und die zwei inneren Zapfenstifte an ähnlichen radialen Positionen angeordnet sind.
Man wird zu schätzen wissen, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhaften Charakter haben und dass diese spezifischen Beispiele nicht als einschränkend betrachtet werden dürfen, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die oben beschriebene Technologie auf andere Arten von Reihenmotoren, Boxermotoren, V-Motoren usw. angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere hierin offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften ein.

Claims

Vierzylindriger Reihen-Verbrennungsmotor, umfassend: eine Kurbelwelle (40), die zwei äußere Hauptlagerzapfen (308, 312) und einen einzigen inneren Hauptlagerzapfen (310) aufweist, der zwischen den zwei äußeren Hauptlagerzapfen (308, 312) axial angeordnet ist und einen ersten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt (314), der zwischen einem der zwei äußeren Hauptlagerzapfen (308, 312) und dem einzigen inneren Hauptlagerzapfen (310) angeordnet ist, wobei der erste ungestützte axial ausgerichtete Wellenabschnitt (314) eine Mittelachse (350) aufweist, die auf eine Drehachse der Kurbelwelle (40) ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt (314) und sowohl dem daran gekoppelten äußeren Hauptlagerzapfen (308) als auch dem daran gekoppelten inneren Hauptlagerzapfen (310) jeweils wenigstens eine weitere Komponente (300, 302) angeordnet ist und eine Oberfläche (500) des ersten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitts (314) einen runden Querschnitt aufweist.
Vierzylindriger Reihen-Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen zweiten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt (316), der zwischen einem anderen der zwei äußeren Hauptlagerzapfen (312) und dem einzigen inneren Hauptlagerzapfen (310) angeordnet ist, wobei der zweite ungestützte axial ausgerichtete Wellenabschnitt (316) eine Mittelachse (350) aufweist, die auf eine Drehachse der Kurbelwelle (40) ausgerichtet ist.
Vierzylindriger Reihen-Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei ein Radius des ersten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitts (314) größer als ein Radius des einzigen inneren Hauptlagerzapfens (310) ist.
Vierzylindriger Reihen-Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, wobei der Radius des ersten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitts (314) einem Radius eines zweiten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitts (316) entspricht.
Vierzylindriger Reihen-Verbrennungsmotor nach Anspruch 4, wobei die Radien der zwei äußeren Hauptlagerzapfen (308, 312) jeweils dem Radius des einzigen inneren Hauptlagerzapfens (310) entsprechen.
Vierzylindriger Reihen-Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, ferner umfassend zwei Schaufeln (318, 320), die mit dem ersten ungestützten axial ausgerichteten Wellenabschnitt (314) direkt gekoppelt sind.
Vierzylindriger Reihen-Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, ferner umfassend insgesamt vier Zapfenstifte, die zwei äußere Zapfenstifte (300, 306) und zwei innere Zapfenstifte (302, 304) umfassen.
Vierzylindriger Reihen-Verbrennungsmotor nach Anspruch 7, wobei die zwei äußeren Zapfenstifte (300, 306) an ähnlichen radialen Positionen angeordnet sind und wobei die zwei inneren Zapfenstifte (302, 304) an ähnlichen radialen Positionen angeordnet sind, wobei die radialen Positionen von der Drehachse der Kurbelwelle (40) gemessen werden.
Vierzylindriger Reihen-Verbrennungsmotor nach Anspruch 8, wobei die zwei inneren (300, 306) und die zwei äußeren (302, 304) Zapfenstifte um 180 Grad radial getrennt sind.