-
Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Kurbelwelle für ein Fahrzeug aufweisend eine Mehrzahl von Wellenzapfen, die eine Drehachse der Kurbelwelle definieren, und eine Mehrzahl von Hubzapfen, wobei die Mehrzahl von Hubzapfen zwei äußere Hubzapfen umfasst, zwischen welchen entlang der Drehachse der übrige Hubzapfen oder die übrigen Hubzapfen angeordnet sind, wobei die Kurbelwelle ferner genau zwei Ausgleichsmassenanordnungen zum Auswuchten der Kurbelwelle aufweist und wobei die beiden Ausgleichsmassenanordnungen jeweils im Bereich der äußeren Hubzapfen angeordnet sind.
-
Solche Kurbelwellen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise offenbart die Druckschrift
EP 1 923 600 A1 eine Gegengewichtsanordnung für eine Kurbelwelle mit wenigstens zwei Gegengewichten, von denen jedes jeweils einer der beiden äußeren Kurbelkröpfungen zugeordnet ist.
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Kurbelwelle gemäß der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche mittels Ausgleichsmassen ausgewuchtet ist, wobei trotz der Ausgleichsmassen ein reduziertes Gewicht und geringere Panschverluste im Ölbad ermöglicht werden.
-
Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Kurbelwelle für ein Fahrzeug aufweisend eine Mehrzahl von Wellenzapfen, die eine Drehachse der Kurbelwelle definieren, und eine Mehrzahl von Hubzapfen, wobei die Mehrzahl von Hubzapfen zwei äußere Hubzapfen umfasst, zwischen welchen entlang der Drehachse der übrige Hubzapfen oder die übrigen Hubzapfen angeordnet sind, wobei die Kurbelwelle ferner genau zwei Ausgleichsmassenanordnungen zum Auswuchten der Kurbelwelle aufweist, wobei die beiden Ausgleichsmassenanordnungen jeweils im Bereich der äußeren Hubzapfen angeordnet sind und wobei ferner jede der beiden Ausgleichsmassenanordnungen eine asymmetrische Massenverteilung bezüglich einer mittig durch die jeweilige Ausgleichsmassenanordnung verlaufenden und zur Drehachse senkrechten Symmetrieebene aufweist.
-
Die erfindungsgemäße Kurbelwelle hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass die beiden Ausgleichsmassenanordnungen nur auf den beiden äußeren Hubzapfen angeordnet sind. Die Zentrierung der Ausgleichsmassen auf den äußeren Hubzapfen hat den Vorteil, dass die Panschverluste im Ölbad niedriger ausfallen, da die Anzahl der Ausgleichsmassen, die sich bei einer Drehung der Kurbelwelle durch das Ölbad bewegen, geringer ausfällt. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass sich die Panschverluste vorteilhafterweise weiter reduzieren lassen, indem die Ausgleichsmassenanordnungen auf jeder Seite der Kurbelwelle, d.h. an den beiden äußeren Hubzapfen, jeweils asymmetrisch ausgebildet sind. Jede der beiden Ausgleichsmassenanordnungen wird insbesondere durch die Verwendung zweier unterschiedlich großer Ausgleichsmassen entlang des betreffenden äußeren Hubzapfens asymmetrisch ausgebildet. Die Verwendung unterschiedlich großer Ausgleichsmassen führt zu einer strömungstechnisch günstigeren Umströmung der Ausgleichsmassen im Ölbad, wenn sich die Kurbelwelle dreht, weil im Ölbad von den Ausgleichsmassen in dieser Anordnung weniger Reibung induziert wird. Ferner hat sich gezeigt, dass sich durch die asymmetrische Massenverteilung der Ausgleichsmassenanordnung auf jeder Seite der Kurbelwelle auch ein geringeres Gesamtgewicht der Kurbelwelle realisieren lässt.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die beiden Ausgleichsmassenanordnungen jeweils eine erste Ausgleichsmasse und eine zweite Ausgleichsmasse umfassen, wobei die Masse der zweiten Ausgleichsmasse größer als die Masse der ersten Ausgleichsmasse ist. Es wurde bereits erwähnt, dass durch die Realisierung jeder der beiden Ausgleichsmassenanordnungen durch zwei unterschiedlich große Ausgleichsmassen, jeweils die erste und die zweite Ausgleichsmasse, die Panschverluste minimiert werden. Die erste und die zweite Ausgleichsmasse sind dabei insbesondre jeweils um einen bestimmten Winkel um die Drehachse zueinander verschränkt, um Unwuchten der Kurbelwelle bzw. des Motors und daraus resultierende Kräfte und Momente erster und zweiter Ordnung zu kompensieren.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die beiden äußeren Hubzapfen jeweils eine äußere Kurbelwange, welche den äußeren Kurbelzapfen mit dem auf Seiten eines benachbarten Hauptlagers angeordneten Wellenzapfen verbindet, und eine innere Kurbelwange, welche den äußeren Kurbelzapfen mit dem auf Seiten des übrigen Hubzapfens oder der übrigen Hubzapfen angeordneten Wellenzapfen verbindet, aufweist. Vorzugsweise sind entlang der Drehachse bei beiden Ausgleichsmassenanordnungen die erste Ausgleichsmasse auf der Höhe der inneren Kurbelwange und die zweite Ausgleichsmasse auf der Höhe der äußeren Kurbelwange angeordnet. Mit anderen Worten: Die beiden äußeren Ausgleichsmassen an der äußeren Kurbelwange sind größer als die beiden inneren Ausgleichsmassen an der inneren Kurbelwange. Durch diese Massenaufteilung werden zwar die beiden äußeren Hauptlager der Kurbelwelle stärker belastet, aber Reibung der Ausgleichmassenanordnungen im Ölbad lassen sich reduzieren. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Reduktion der Panschverluste die stärkere Belastung der Hauptlager überkompensiert, so dass insgesamt ein effizienterer Betrieb der Kurbelwelle realisierbar ist.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Ausgleichsmasse jeweils in Verlängerung des äußeren Kurbelzapfens über die Drehachse hinaus ausgebildet ist oder wobei die erste Ausgleichsmasse jeweils in Verlängerung des inneren Kurbelzapfens über die Drehachse hinaus ausgebildet ist. In vorteilhafter Weise lässt sich somit die Kurbelwelle möglichst einfach und kostengünstig realisieren.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Massen der beiden Ausgleichmasseanordnungen gleich groß sind. In vorteilhafter Weise sind die beiden Ausgleichsmassenanordnungen bezüglich ihrer Massen symmetrisch. Vorzugsweise ist die Massenverteilung der einen ersten Ausgleichsmasse durch Drehspiegelung an der Drehachse und einer senkrecht zur Drehachse verlaufenden und mittig zwischen den beiden ersten Ausgleichsmassen angeordneten Spiegelebene in die Massenverteilung der anderen ersten Ausgleichsmasse überführbar und/oder die Massenverteilung der einen zweiten Ausgleichsmasse durch Drehspiegelung an der Drehachse und einer senkrecht zur Drehachse verlaufenden und mittig zwischen den beiden zweiten Ausgleichsmassen angeordneten Spiegelebene in die Massenverteilung der anderen zweiten Ausgleichsmasse überführbar ist. Es wird somit ein möglichst symmetrischer Aufbau der beiden Ausgleichsmassenanordnung relativ zueinander erzielt, obwohl jede der beiden Ausgleichsmassenanordnungen selbst asymmetrisch aufgebaut ist.
-
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verbrennungsmotor für ein Fahrzeug aufweisend eine Mehrzahl von Verbrennungsräumen, wobei in jedem Verbrennungsraum ein Kolben bewegbar gelagert ist, wobei der Verbrennungsmotor die erfindungsgemäße Kurbelwelle aufweist, wobei jeder Kolben des Verbrennungsmotors über eine Pleuelstange mit einem Hubzapfen der Kurbelwelle verbunden ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Verbrennungsmotor um einen Verbrennungsmotor mit drei Zylinder, wobei jeder der drei Zylinder über eine Pleuelstange mit einem von drei Hubzapfen der Kurbelwelle verbunden ist. Die Kurbelwelle umfasst somit zwei äußere Hubzapfen, an welchen die beiden Ausgleichsmassenanordnungen angeordnet sind, und einem zwischen den beiden äußeren Hubzapfen angeordneten übrigen oder mittleren Hubzapfen, an welchem keine Ausgleichsmassen angeordnet sind. Jede der beiden Ausgleichsmassenanordnungen umfassen dabei eine äußere Ausgleichsmasse am äußeren Kurbelzapfen des äußeren Hubzapfens und eine innere Ausgleichsmasse am inneren Kurbelzapfen des äußeren Hubzapfens, wobei die beiden äußeren Ausgleichsmassen am äußeren Hubzapfen größer als die beiden inneren Ausgleichsmassen am äußeren Hubzapfen.
-
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken.
-
1 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Kurbelwelle gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
In 1 ist eine schematische Perspektivansicht einer Kurbelwelle 1 für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.
-
Die Kurbelwelle 1 ist um eine Drehachse 2 drehbar und umfasst hierfür eine Mehrzahl von Wellenzapfen 3. Im vorliegenden Beispiel umfasst die Kurbelwelle 1 genau vier Wellenzapfen 3, wobei die beiden äußeren Wellenzapfen 3‘ jeweils in einem nicht dargestellten Hauptlager für die Kurbelwelle 1 drehbar gelagert sind.
-
Die Kurbelwelle 1 umfasst ferner eine Mehrzahl von Hubzapfen 4, wobei immer genau ein Hubzapfen 4 entlang der Drehachse 2 zwischen zwei Wellenzapfen 3 angeordnet sind. Die Hubzapfen 4 sind bezüglich der Drehachse 2 radial versetzt gegenüber den Wellenzapfen 3 sowie gegeneinander um einen bestimmten Winkel um die Drehachse 2 verschränkt angeordnet. Jeder Wellenzapfen 3 ist mittels zweier Kurbelwangen 5 mit den benachbarten Wellenzapfen 3 drehfest verbunden.
-
Im vorliegenden Beispiel umfasst die Kurbelwelle 1 genau drei Hubzapfen 4, zwei äußere Hubzapfen 4‘ und einen entlang der Drehachse 2 zwischen den beiden äußeren Hubzapfen 4‘ angeordneten übrigen Hubzapfen 4‘‘. Die beiden äußeren Hubzapfen 4‘ umfassen jeweils eine äußere Kurbelwange 5‘, sowie eine innere Kurbelwange 5‘‘. Die Kurbelwelle 1 ist damit für einen Verbrennungsmotor mit drei Zylinder vorgesehen, wobei jeder der drei Zylinder mittels einer nicht dargestellten Pleuelstange mit einem der drei Hubzapfen 4 koppelbar ist.
-
Zum Auswuchten der Kurbelwelle 1, d.h. zur Kompensation von Unwuchten der Kurbelwelle 1 und daraus resultierenden Kräfte und Momenten erster und zweiter Ordnung weist die Kurbelwelle 1 zwei Ausgleichsmassenanordnungen 6 auf. Jede der beiden Ausgleichsmassenanordnungen 6 umfasst eine erste Ausgleichsmasse 7 und eine zweite Ausgleichsmasse 8. Die zweite Ausgleichsmasse 8 weist jeweils eine höhere Masse als die erste Ausgleichsmasse 7 auf. Die beiden ersten Ausgleichsmassen 7 der beiden Ausgleichsmassenanordnungen 6 weisen die gleiche Masse auf. Analog weisen auch die beiden zweiten Ausgleichsmassen 8 der beiden Ausgleichsmassenanordnungen 6 die gleiche Masse auf. Ferner sind die beiden resultierenden Gesamtmassen beider Ausgleichsmassenanordnungen 6 identisch. Die beiden ersten Ausgleichsmassen 7 und die beiden zweiten Ausgleichsmassen 8 sind jeweils um die Drehachse 2 gegeneinander verschränkt.
-
Die beiden Ausgleichsmassenanordnungen 6 sind ferner derart ausgebildet, dass jede Ausgleichsmassenanordnung 6 eine asymmetrische Massenverteilung bezüglich einer mittig durch die jeweilige Ausgleichsmassenanordnung 6 verlaufende und zur Drehachse 2 senkrechte Symmetrieebene aufweist. Im vorliegenden Beispiel wird die asymmetrische Massenverteilung jeder der beiden Ausgleichsmassenanordnung 6 dadurch erzielt, dass die erste und die zweite Ausgleichsmasse 7, 8 jeweils unterschiedlich groß sind. Die beiden ersten Ausgleichsmassen 7 sind jeweils im Bereich der inneren Kurbelwangen 5‘‘ angeordnet, während die beiden zweiten Ausgleichsmassen 8 jeweils im Bereich der äußeren Kurbelwangen 5‘ angeordnet sind. Das größere Gewicht ist somit näher an den äußeren Hauptlagern der Kurbelwelle 1 konzentriert. Die äußeren Hauptlager werden hierdurch zwar stärker beansprucht, aber dieser Effekt wird durch eine Reduktion der durch die Ausgleichsmassen 7, 8 im Motoröl hervorgerufenen Panschverluste überkompensiert. Zudem wird durch den hinsichtlich der Massen symmetrische Aufbau beider Ausgleichsmassenanordnungen 6 eine gewichtsoptimierte Kurbelwelle 1 realisiert.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
