DE102013221763A1 - crankshaft - Google Patents

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Gilles Depailler
Gerhard Schanzer
Franz Kreil
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Bayerische Motoren Werke AG
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/04—Crankshafts, eccentric-shafts; Cranks, eccentrics
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kurbelwelle für einen Hubkolbenmotor mit mindestens zwei symmetrisch zu einer Drehachse der Kurbelwelle angeordneten Hauptlagern (2), mindestens einem Pleuellager (3) sowie mit das Hauptlager (2) und das Pleuellager (3) verbindenden Kurbelwangen (4), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kurbelwange (4) einen an das Hauptlager (2) angrenzenden, im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse verlaufenden Abschnitt (6) aufweist, der nur in einem Teilbereich eine ebene, senkrecht zur Drehachse verlaufende Spiegelfläche (7) aufweist.The present invention relates to a crankshaft for a reciprocating engine having at least two symmetrically arranged to a rotational axis of the crankshaft main bearings (2), at least one connecting rod bearing (3) and to the main bearing (2) and the connecting rod bearing (3) connecting the crank webs (4) in that at least one crankshaft web (4) has a section (6) which adjoins the main bearing (2) and is substantially perpendicular to the axis of rotation and which has a plane mirror surface (7) extending perpendicular to the axis of rotation only in a partial region.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kurbelwelle für einen Hubkolbenmotor mit mindestens zwei symmetrisch zu einer Drehachse der Kurbelwelle angeordneten Hauptlagern, mindestens einem Pleuellager sowie mit das Hauptlager und das Pleuellager verbindenden Kurbelwangen.The invention relates to a crankshaft for a reciprocating engine with at least two symmetrically arranged to a rotational axis of the crankshaft main bearings, at least one connecting rod bearing and with the main bearing and the connecting rod bearing connecting crank arms.

Bei Kurbelwellen werden in der Regel nur die funktionsrelevanten Flächen bearbeitet. Eine Bearbeitung zur Festigkeitssteigerung ist nicht üblich.For crankshafts, only the functionally relevant surfaces are usually processed. Machining to increase the strength is not common.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kurbelweile für einen Hubkolbenmotor mit mindestens zwei symmetrisch zu einer Drehachse der Kurbelwelle angeordneten Hauptlagern, mindestens einem Pleuellager sowie mit das Hauptlager und das Pleuellager verbindenden Kurbelwangen zu schaffen, bei der mit einfachen Mitteln eine Festigkeitssteigerung erreicht werden kann.It is therefore an object of the present invention to provide a crank case for a reciprocating engine with at least two symmetrically arranged to a rotational axis of the crankshaft main bearings, at least one connecting rod bearing and connecting the main bearing and the connecting rod crank webs, in which a simple means of increasing the strength can be achieved ,

Diese Aufgabe wird bei einer Kurbelwelle für einen Hubkolbenmotor mit mindestens zwei symmetrisch zu einer Drehachse der Kurbelwelle angeordneten Hauptlagern, mindestens einem Pleuellager sowie mit das Hauptlager und das Pleuellager verbindenden Kurbelwangen erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens eine Kurbelwange einen an das Hauptlager angrenzenden, im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse verlaufenden Abschnitt aufweist, der nur in einem Teilbereich eine ebene, senkrecht zur Drehachse verlaufende Spiegelfläche aufweist.This object is achieved in a crankshaft for a reciprocating engine with at least two symmetrically arranged to a rotational axis of the crankshaft main bearings, at least one connecting rod bearing and connecting the main bearing and the connecting rod crank webs according to the invention that at least one crank arm adjacent to the main bearing, substantially perpendicular to the axis of rotation extending portion which has only in a partial region a flat, perpendicular to the axis of rotation mirror surface.

Eine derartige Kurbelwelle hat gegenüber bekannten Kurbelwellen den Vorteil, dass die an das Hauptlager anschließende Kurbelwange eine größere Biegesteifigkeit aufweist und Spannungen in diesem Bereich auf ein erträgliches Maß reduziert werden. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine hohe Biegesteifigkeit einhergehend mit einer ausreichenden Dauerfestigkeit insbesondere im Bereich der Kröpfung bei relativ kompaktem Aufbau, niedrigem Gewicht und preisgünstiger Herstellung der Kurbelwelle erreicht werden.Such a crankshaft has the advantage over known crankshafts that the crank web which adjoins the main bearing has a greater flexural rigidity and stresses in this range are reduced to an acceptable level. The inventive design, a high bending stiffness can be achieved in conjunction with a sufficient fatigue strength in particular in the range of cranking with a relatively compact design, low weight and low-cost production of the crankshaft.

Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung.The dependent claims contain advantageous developments and refinements of the invention.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Spiegelfläche mit radialem Abstand von dem Hauptlager angeordnet.According to an advantageous development, the mirror surface is arranged at a radial distance from the main bearing.

Vorteilhafterweise schließt sich an den an das Hauptlager angrenzenden, im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse verlaufenden Abschnitt ein geneigter Abschnitt an, wobei die Spiegelfläche am Übergang des senkrecht zur Drehachse verlaufenden Abschnitts in den geneigten Abschnitt endet.Advantageously, an inclined section adjoins the section which adjoins the main bearing and is substantially perpendicular to the axis of rotation, wherein the mirror surface ends at the transition of the section extending perpendicular to the axis of rotation into the inclined section.

Eine alternative Lösung der gleichen Aufgabe sieht vor, dass mindestens eine Kurbelwange einen an das Pleuellager angrenzenden, im Wesentlichen senkrecht zur Pleuellagerachse verlaufenden Abschnitt aufweist, der nur in einem Teilbereich eine ebene, senkrecht zur Pleuellagerachse verlaufende Spiegelfläche aufweist.An alternative solution to the same problem provides that at least one crank arm has an adjacent to the connecting rod bearing, extending substantially perpendicular to the connecting rod bearing axis portion which has only in a partial region a flat, perpendicular to the connecting rod bearing axis mirror surface.

Auch bei dieser Ausführungsform stellen sich die bereits im Zusammenhang mit dem Anspruch 1 genannten Vorteile ein.Also in this embodiment, the already mentioned in connection with claim 1 advantages.

Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung.The dependent claims contain advantageous developments and refinements of the invention.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Spiegelfläche mit radialem Abstand von dem Pleuellager angeordnet.According to a preferred embodiment, the mirror surface is arranged at a radial distance from the connecting rod bearing.

Vorteilhafterweise schließt sich an den an das Pleuellager angrenzenden, im Wesentlichen senkrecht zur Pleuellagerachse verlaufenden Abschnitt ein geneigter Abschnitt an, wobei die Spiegelfläche am Übergang des senkrecht zur Pleuellagerachse verlaufenden Abschnitts in den geneigten Abschnitt endet.Advantageously, adjoining the conrod bearing, extending substantially perpendicular to the connecting rod bearing axis portion an inclined portion, wherein the mirror surface ends at the transition of the perpendicular to the connecting rod bearing axis extending portion in the inclined portion.

Bei beiden Ausführungsformen wird die Spiegelfläche gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung von zwei im Wesentlichen bogenförmigen Linien begrenzt. Die Spiegelfläche hat somit eine im Wesentlichen sichelförmige Gestaltung.In both embodiments, according to a preferred embodiment, the mirror surface is bounded by two substantially arcuate lines. The mirror surface thus has a substantially sickle-shaped design.

Bevorzugt verlaufen die beiden bogenförmigen Linien im Wesentlichen parallel zueinander.Preferably, the two arcuate lines are substantially parallel to each other.

Sie können nach einer vorteilhaften Ausgestaltung auch konzentrisch zur Drehachse bzw. zur Pleuellagerachse angeordnet sein.You can also be arranged concentrically to the axis of rotation or the connecting rod bearing axis according to an advantageous embodiment.

Vorteilhafterweise wird die Spiegelfläche durch mechanische Bearbeitung erzeugt. Dabei werden bevorzugt die gleichen Werkzeuge verwendet, die auch an den anderen Lagerstellen (Hauptlager, Pleuellager) zum Einsatz kommen.Advantageously, the mirror surface is produced by mechanical processing. In this case, the same tools are preferably used, which are also used at the other bearings (main bearings, connecting rod bearings).

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand de r Zeichnung. Es zeigt:Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description with reference to de r drawing. It shows:

1 eine Ausführungsform der Erfindung. 1 an embodiment of the invention.

1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kurbelwelle 1. Dabei ist die Kurbelwelle 1 nur im hier interessierenden Bereich dargestellt. 1 shows an embodiment of an inventively designed crankshaft 1 , Here is the crankshaft 1 only shown in the area of interest here.

Die Kurbelwelle 1 weist mindestens zwei Hauptlager 2 auf, von denen in 1 nur eins dargestellt ist, mindestens ein Pleuellager 3 sowie Kurbelwangen 4 auf, welche Hauptlager 2 und Pleuellager 3 miteinander verbinden.The crankshaft 1 has at least two main bearings 2 on, of which in 1 only one is shown, at least one connecting rod bearing 3 as well as crank webs 4 on which main camp 2 and connecting rod bearings 3 connect with each other.

Den Kurbelwangen 4 gegenüberliegend sind Gegengewichte 5 angeordnet. Diese sind in bekannter Weise T-förmig ausgebildet und umfassen einen schmalen, sich von der Drehachse des zugehörigen Hauptlagers 2 erstreckenden Mittelteil 5a und einen sich an den Mittelteil 5a anschließenden, von dem Hauptlager 2 beabstandeten breiteren Querteil 5b.The crank webs 4 Opposite are counterweights 5 arranged. These are T-shaped in a known manner and comprise a narrow, from the axis of rotation of the associated main bearing 2 extending middle part 5a and one to the middle part 5a subsequent, from the main camp 2 spaced wider transverse part 5b ,

Die Kurbelwange 4 hat auf der an das Hauptlager 2 angrenzenden Seite einen im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse verlaufenden Abschnitt 6, der in einem Teilbereich eine ebene, senkrecht zur Drehachse verlaufende Spiegelfläche 7 aufweist.The crank arm 4 has on the main camp 2 adjacent side extending substantially perpendicular to the axis of rotation section 6 in a partial area a plane, perpendicular to the axis of rotation mirror surface 7 having.

Die Spiegelfläche 7 schließt sich nicht direkt an das Hauptlager 2 an, sondern ist – wie aus 1 erkennbar – mit radialem Abstand von dem Hauptlager 2 angeordnet. Sie erstreckt sich bis zu einem Übergang, an dem der an das Hauptlager 2 angrenzende, im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse verlaufende Abschnitt 6 in einen geneigten Abschnitt 8 übergeht.The mirror surface 7 does not close directly to the main warehouse 2 on, but is - like out 1 recognizable - with radial distance from the main bearing 2 arranged. It extends to a transition, at which the main camp 2 adjacent, substantially perpendicular to the axis of rotation section 6 in a sloping section 8th passes.

Die Spiegelfläche 7 ist durch eine mechanische Bearbeitung erzeugt, bei welcher die gleichen Werkzeuge verwendet werden, die auch an den anderen Lagerstellen (Hauptlager 2, Pleuellager 3) zum Einsatz kommen.The mirror surface 7 is produced by a mechanical machining, in which the same tools are used, which also at the other bearings (main bearing 2 , Connecting rod bearings 3 ) are used.

Die Spiegelfläche 7 ist von zwei im Wesentlichen bogenförmigen Linien 7a begrenzt, die im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen und konzentrisch zur Drehachse angeordnet sein können.The mirror surface 7 is of two substantially arcuate lines 7a limited, which are substantially parallel to each other and may be arranged concentrically to the axis of rotation.

Alternativ oder zusätzlich kann die Spiegelfläche 7 auch im Bereich des Pleuellagers 3 angeordnet sein. Die Kurbelwange 4 hat – ähnlich wie im Bereich des Hauptlagers 2 – ebenfalls einen an das Pleuellager 3 angrenzenden, im Wesentlichen senkrecht zur Pleuellagerachse verlaufenden Abschnitt 6, der nur in einem Teilbereich die ebene, senkrecht zur Pleuellagerachse verlaufende Spiegelfläche 7 aufweist.Alternatively or additionally, the mirror surface 7 also in the area of the connecting rod bearing 3 be arranged. The crank arm 4 has - similar to the area of the main camp 2 - also one to the connecting rod bearing 3 adjacent, substantially perpendicular to the connecting rod bearing axis section 6 , which only in a partial area the plane, perpendicular to the connecting rod bearing axis extending mirror surface 7 having.

Diese Spiegelfläche 7 ist ebenfalls mit radialem Abstand von dem Pleuellager 3 angeordnet und erstreckt sich bis zu einem Übergang, an dem der an das Pleuellager 3 angrenzende, im Wesentlichen senkrecht zur Pleuellagerachse verlaufende Abschnitt 6 in den geneigten Abschnitt 8 übergeht.This mirror surface 7 is also at a radial distance from the connecting rod bearing 3 arranged and extends to a transition at which the to the connecting rod bearing 3 adjacent, substantially perpendicular to the connecting rod bearing axis section 6 in the inclined section 8th passes.

Auch diese Spiegelfläche 7 ist durch eine mechanische Bearbeitung erzeugt, bei welcher die gleichen Werkzeuge verwendet werden, die auch an den anderen Lagerstellen (Hauptlager 2, Pleuellager 3) zum Einsatz kommen. Sie wird ebenfalls von zwei im Wesentlichen bogenförmigen Linien 7a begrenzt, die im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen und konzentrisch zur Pleuellagerachse angeordnet sein können.Also this mirror surface 7 is produced by a mechanical machining, in which the same tools are used, which also at the other bearings (main bearing 2 , Connecting rod bearings 3 ) are used. It is also characterized by two substantially arcuate lines 7a limited, which are substantially parallel to each other and can be arranged concentrically to the connecting rod bearing axis.

Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.The foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only, and not for the purpose of limiting the invention. Various changes and modifications are possible within the scope of the invention without departing from the scope of the invention and its equivalents.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Kurbelwellecrankshaft
22
Hauptlagermain bearing
33
Pleuellagerconnecting rod bearing
44
Kurbelwangecrank web
55
Gegengewichtcounterweight
5a5a
Mittelteilmidsection
5b5b
Querteilcross section
66
Abschnittsection
77
Spiegelflächemirror surface
7a7a
Linieline
88th
geneigter Abschnittinclined section

Claims (11)

Kurbelwelle für einen Hubkolbenmotor mit mindestens zwei symmetrisch zu einer Drehachse der Kurbelwelle angeordneten Hauptlagern (2), mindestens einem Pleuellager (3) sowie mit das Hauptlager (2) und das Pleuellager (3) verbindenden Kurbelwangen (4), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kurbelwange (4) einen an das Hauptlager (2) angrenzenden, im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse verlaufenden Abschnitt (6) aufweist, der nur in einem Teilbereich eine ebene, senkrecht zur Drehachse verlaufende Spiegelfläche (7) aufweist.Crankshaft for a reciprocating engine having at least two symmetrically arranged to a rotational axis of the crankshaft main bearings ( 2 ), at least one connecting rod bearing ( 3 ) as well as the main warehouse ( 2 ) and the connecting rod bearing ( 3 ) connecting crank webs ( 4 ), characterized in that at least one crank arm ( 4 ) one to the main warehouse ( 2 ) adjacent, extending substantially perpendicular to the axis of rotation section ( 6 ), which only in a partial region a plane, perpendicular to the axis of rotation mirror surface ( 7 ) having. Kurbelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelfläche (7) mit radialem Abstand von dem Hauptlager (2) angeordnet ist.Crankshaft according to claim 1, characterized in that the mirror surface ( 7 ) at a radial distance from the main bearing ( 2 ) is arranged. Kurbelwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den an das Hauptlager (2) angrenzenden, im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse verlaufenden Abschnitt (6) ein geneigter Abschnitt (8) anschließt, und dass die Spiegelfläche (7) am Übergang des senkrecht zur Drehachse verlaufenden Abschnitts (6) in den geneigten Abschnitt (8) endet.Crankshaft according to one of the preceding claims, characterized in that to the main bearing ( 2 ) adjacent, extending substantially perpendicular to the axis of rotation section ( 6 ) an inclined section ( 8th ) and that the mirror surface ( 7 ) at the transition of the perpendicular to the axis of rotation extending portion ( 6 ) in the inclined section ( 8th ) ends. Kurbelwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kurbelwange (4) einen an das Pleuellager (3) angrenzenden, im Wesentlichen senkrecht zur Pleuellagerachse verlaufenden Abschnitt (6) aufweist, der nur in einem Teilbereich eine ebene, senkrecht zur Pleuellagerachse verlaufende Spiegelfläche (7) aufweist.Crankshaft according to one of the preceding claims or according to the preamble of claim 1, characterized in that at least one crank arm ( 4 ) one to the connecting rod bearing ( 3 ) adjacent, substantially perpendicular to the connecting rod bearing axis section ( 6 ), which only in a partial area a plane, perpendicular to the connecting rod bearing axis extending mirror surface ( 7 ) having. Kurbelwelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelfläche (7) mit radialem Abstand von dem Pleuellager (3) angeordnet ist.Crankshaft according to claim 4, characterized in that the mirror surface ( 7 ) at a radial distance from the connecting rod bearing ( 3 ) is arranged. Kurbelwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den an das Pleuellager (3) angrenzenden, im Wesentlichen senkrecht zur Pleuellagerachse verlaufenden Abschnitt (6) ein geneigter Abschnitt (8) anschließt, und dass die Spiegelfläche (7) am Übergang des senkrecht zur Pleuellagerachse verlaufenden Abschnitts (6) in den geneigten Abschnitt (8) endet.Crankshaft according to one of the preceding claims, characterized in that at the to the connecting rod bearing ( 3 ) adjacent, substantially perpendicular to the connecting rod bearing axis section ( 6 ) an inclined section ( 8th ) and that the mirror surface ( 7 ) at the transition of the perpendicular to the connecting rod bearing axis section ( 6 ) in the inclined section ( 8th ) ends. Kurbelwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelfläche (7) von zwei im Wesentlichen bogenförmigen Linien (7a) begrenzt ist.Crankshaft according to one of the preceding claims, characterized in that the mirror surface ( 7 ) of two substantially arcuate lines ( 7a ) is limited. Kurbelwelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden bogenförmigen Linien (7a) im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen.Crankshaft according to claim 7, characterized in that the two arcuate lines ( 7a ) are substantially parallel to each other. Kurbelwelle nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die bogenförmigen Linien (7a) konzentrisch zur Drehachse bzw. zur Pleuellagerachse angeordnet sind.Crankshaft according to claim 7 or 8, characterized in that the arcuate lines ( 7a ) are arranged concentrically to the axis of rotation or the connecting rod bearing axis. Kurbelwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelfläche (7) durch mechanische Bearbeitung erzeugt ist.Crankshaft according to one of the preceding claims, characterized in that the mirror surface ( 7 ) is produced by mechanical processing. Kurbelwelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Bearbeitung mittels der gleichen Werkzeuge erfolgt, die auch an den anderen Lagerstellen (2, 3) zum Einsatz kommen.Crankshaft according to claim 10, characterized in that the mechanical processing is carried out by means of the same tools, which also at the other bearing points ( 2 . 3 ) are used.
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