DE102015219883A1

DE102015219883A1 - crankshaft

Info

Publication number: DE102015219883A1
Application number: DE102015219883.9A
Authority: DE
Inventors: Bidan Dong-Dietsche
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-10-14
Filing date: 2015-10-14
Publication date: 2017-04-20

Abstract

Kurbelwelle für eine Brennkraftmaschine aus einem metallischen Werkstoff mit zumindest einem Lagerabschnitt, zu dem benachbart einstückig und materialeinheitlich eine Kurbelwange angeordnet ist, wobei der Übergang vom Lagerabschnitt zur Kurbelwange zumindest einen ersten und einen zweiten Übergangsradius aufweist, wobei der erste und der zweite Übergangsradius spanend hergestellt sind und unstetig, mit einer zwischen dem Lagerabschnitt und der Kurbelwange radial außen umlaufenden Spitze ineinander übergehen, wobei Mittelpunkte des ersten und des zweiten Übergangsradius nicht in einer Ebene senkrecht zu einer Kurbelwellendrehachse liegen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird die Hauptnormalspannung der Kurbelwelle unter hohen statischen und/oder dynamischen Biege- und/oder Torsionsbelastungen im Übergangsbereich vom Lagerabschnitt zur Kurbelwange deutlich reduziert.Crankshaft for an internal combustion engine made of a metallic material having at least one bearing portion to which a crank arm is arranged integrally and integrally adjacent, wherein the transition from the bearing portion to the crank arm has at least a first and a second transition radius, wherein the first and the second transition radius are made by machining and discontinuous, merge into one another with a radially outwardly rotating between the bearing portion and the crank arm tip, wherein centers of the first and the second transition radius are not in a plane perpendicular to a crankshaft axis of rotation. Due to the inventive design, the main normal stress of the crankshaft is significantly reduced under high static and / or dynamic bending and / or torsional loads in the transition region from the bearing section to the crank arm.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kurbelwelle mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a crankshaft having the features of the preamble of patent claim 1.

Gattungsgemäße Kurbelwellen sind wie Zahnräder, Turbinenräder, Flansche usw.. drehbeweglich in einem Lager gelagert. Kurbelwellen sind beim Betrieb pulsierenden und/oder statischen Belastungen ausgesetzt. Hierbei ergibt sich am Übergangsbereich von einer Kurbelwange zu dem korrespondierenden Lagerzapfenabschnitt bei hoher statischer und/oder dynamischer Biege- und/oder Torsionsbelastung eine große Hauptnormalspannung. Dies gilt auch für die weiteren genannten Bauelemente. Generic crankshafts such as gears, turbine wheels, flanges etc .. rotatably mounted in a warehouse. Crankshafts are exposed to pulsating and / or static loads during operation. This results in the transition region from a crank arm to the corresponding journal section at high static and / or dynamic bending and / or torsional stress a large main normal voltage. This also applies to the other components mentioned.

Spannung ist die Kraft pro Flächeneinheit. Spannungen wirken in einem Festkörper, der einer Kraft ausgesetzt ist. Die in einem Körper wirkende Spannung kann einen materialspezifischen maximalen Grenzwert nicht überschreiten, der als Festigkeit bezeichnet wird. Bei Überschreiten der Festigkeit erfolgt ein Spannungsabfall, der mit mechanischem Versagen, wie einem Bruch und irreversibler Verformung verbunden ist. Beim Kraftansatz an einer Fläche eines Körpers wirken zwei Spannungskomponenten: die Normalspannung (σ_n) normal zur Fläche und die Scherspannung (τ) parallel zur Fläche. Stress is the force per unit area. Stress acts in a solid that is exposed to a force. The stress acting in a body can not exceed a material-specific maximum limit, which is referred to as strength. When the strength is exceeded, a voltage drop occurs, which is associated with mechanical failure, such as breakage and irreversible deformation. In the force application on a surface of a body, two stress components act: the normal stress (σ _n ) normal to the surface and the shear stress (τ) parallel to the surface.

Normalspannungen können als positive Druckspannung (Kompression) oder negative Zugspannung (Tension) auftreten. Für jeden Punkt innerhalb eines Körpers kann man sich eine unendliche Zahl von Flächenlagen vorstellen. Bei einer Kraft von außen wirken entlang jeder dieser Flächen Normal- und Scherspannungen. Die Gesamtheit dieser Spannungen an einem Punkt bezeichnet man als den Spannungszustand an diesem Punkt. Der Spannungszustand für ein infinitesimal kleines Körperelement lässt sich mathematisch als dreidimensionaler Spannungstensor mit drei Normal- und sechs Scherspannungskomponenten darstellen. Es gibt allerdings eine einzige räumliche Orientierung des infinitesimal kleinen Kubus, bei welcher die Scherspannungen gleich Null sind. In diesem Fall wird der Spannungstensor allein durch die drei Normalspannungen definiert, die als Hauptnormalspannungen σ₁ > σ₂ >σ₃ bezeichnet werden. Graphisch wird der Spannungstensor als Spannungsellipsoid dargestellt, also durch Größe und Orientierung der Ellipsoidachsen σ₁, σ₂ und σ₃. Normal stresses can occur as positive compressive stress (compression) or negative tensile stress (tension). For every point within a body, you can imagine an infinite number of surface layers. In the case of an external force, normal and shear stresses act along each of these surfaces. The totality of these stresses at one point is called the stress state at that point. The stress state for an infinitesimal small body element can be represented mathematically as a three-dimensional stress tensor with three normal and six shear stress components. However, there is a single spatial orientation of the infinitesimal cube, where the shear stresses are zero. In this case, the stress tensor is defined solely by the three normal stresses, which are called main normal stresses σ ₁ > σ ₂ > σ ₃ . Graphically, the stress tensor is represented as a stress ellipsoid, that is to say by the size and orientation of the ellipsoid axes σ ₁ , σ ₂ and σ ₃ .

So ist beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung EP 1 452 272 A1 ein Verfahren zum Festwalzen von Übergängen zwischen den Lagerzapfen und Wangen von Kurbelwellen bekannt. Es ist ein Verfahren zum Festwalzen von Radien oder Einstichen am Übergang zwischen den Lagerzapfen und der angrenzenden Wange einer Lagerstelle einer Kurbelwelle mit Hilfe von Festwalzrollen. Die Festwalzrollen werden unter Drehung der Kurbelwelle mit einer Festwalzkraft bis zu einer vorgegebenen Einwalztiefe in den Radius des Übergangs gedrückt. Der Übergang wird zunächst mit einer ersten Festwalzrolle, die einen Radius zum Radius des Übergangs ein Schmiegungsverhältnis zwischen 1 und 0,85 mm hat und mit einer ersten Festwalzkraft festgewalzt, die im Übergang eine maximale Druckeigenspannung in einer Tiefe zwischen 1 und 2 mm unterhalb der festgewalzten Oberfläche hervorruft und sodann mit einer zweiten Festwalzrolle, die einen kleineren Radius hat als die erste Festwalzrolle, die an Größe so bemessen ist, dass die zweite Festwalzrolle gegenüber der mit der ersten Festwalzrolle erzielten eine weitergehende plastische Verformung auf der festgewalzten Oberfläche des Übergangs hervorruft.For example, from the European patent application EP 1 452 272 A1 a method for deep rolling transitions between the journals and cheeks of crankshafts known. It is a method for deep rolling of radii or punctures at the transition between the journals and the adjacent cheek of a bearing of a crankshaft by means of fixed rollers. The deep rolling rollers are pressed with rotation of the crankshaft with a deep rolling force up to a predetermined Einwalztiefe in the radius of the transition. The transition is first rolled with a first deep rolling roller having a radius to the radius of the transition a Schmiegungsverhältnis between 1 and 0.85 mm and with a first deep rolling force, the transition in the maximum compressive residual stress at a depth between 1 and 2 mm below the solid Surface and then with a second deep rolling roller, which has a smaller radius than the first deep rolling roller, which is sized so that the second deep rolling against the one obtained with the first deep rolling roller causes further plastic deformation on the solid surface of the transition.

Nachteilig an dieser bekannten Methode ist die sehr aufwendige Fertigung, die zum Festwalzen von Übergängen zwischen den Lagerzapfen und Wangen von Kurbelwellen benötigt wird. Weiter wird in nachteiliger Weise bei einem weiteren Härtevorgang die durch das Walzen erzeugte Kaltverfestigung des Materials wieder zunichte gemacht. A disadvantage of this known method is the very complex production, which is needed for deep rolling transitions between the journals and cheeks of crankshafts. Furthermore, in a further hardening process, the cold work hardening of the material produced by rolling is disadvantageously canceled out again.

Weiter wird in der europäischen Patentanmeldung EP 1 870 605 A1 ein Werkstück, insbesondere eine Kurbelwelle, mit erhöhter dynamischer Festigkeit vorgeschlagen. Die Kurbelwelle umfasst mindestens einen Wellenzapfen, mindestens eine im Wesentlichen senkrecht dazu verlaufend ausgebildete Kurbelwange und einen zwischen den Wellenzapfen und der Kurbelwange ausgebildeten Übergangsbereich, wobei der Übergangsbereich mindestens zwei unterschiedliche Krümmungen aufweist, wobei zumindest zwischen den zwei Krümmungen eine Übergangsgerade angeordnet ist. Further, in the European patent application EP 1 870 605 A1 a workpiece, in particular a crankshaft, proposed with increased dynamic strength. The crankshaft comprises at least one shaft journal, at least one crank arm extending substantially perpendicularly thereto, and a transitional region formed between the journal and the crank arm, wherein the transition region has at least two different curvatures, wherein at least between the two curvatures a transitional straight line is arranged.

Auch wenn mit diesem Werkstück, insbesondere eine Kurbelwelle mit erhöhter dynamischer Festigkeit dargestellt ist, ist die Minimierung der Hauptnormalspannung für viele Fälle im Übergangsbereich zwischen Kurbelwange und Lagerzapfen nicht ausreichend. Although with this workpiece, in particular a crankshaft with increased dynamic strength is shown, the minimization of the main normal voltage for many cases in the transition region between the crank arm and journal is not sufficient.

Ferner ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2009 006 790 A1 ein Verfahren bekannt zur Herstellung von Kurbelwellen bekannt. Beim Oberflächenhärten des Kurbelzapfens mit einer Härteschicht wird auch der Übergangsradius zur Steigerung der Dauerfestigkeit mitgehärtet. Ein abschließendes Schleifen und Polieren des Kurbelzapfens, das zu einer Verschneidungskante führt, ist wegen dem Abtrag der Härterandzone in dem dabei entstehendem Radius mit einem Festigkeitsabfall verbunden. Erfindungsgemäß wird durch entsprechende Formgebung die Verschneidungskante so gelegt, dass sie keinen Einfluss auf die Gestaltfestigkeit der Kurbelwelle ausübt. Furthermore, from the German Offenlegungsschrift DE 10 2009 006 790 A1 a method known for the production of crankshafts known. During surface hardening of the crank pin with a hardening layer, the transition radius is also hardened to increase the fatigue strength. A final grinding and polishing of the crank pin, which leads to an intersecting edge, is associated with a decrease in strength due to the removal of the hardening sand zone in the resulting radius. According to the invention, the intersection edge is laid by appropriate shaping, that it exerts no influence on the structural strength of the crankshaft.

Nachteilig an diesem Verfahren ist es, dass hiermit keine Reduzierung der Hauptnormalspannung möglich ist, da die Verschneidungskante so gelegt wird, dass sie keinen Einfluss auf die Gestaltfestigkeit der Kurbelwelle ausübt. A disadvantage of this method is that hereby no reduction of the main normal voltage is possible because the intersection edge is placed so that it exerts no influence on the structural strength of the crankshaft.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ausgestaltung für ein gattungsgemäßes Kurbelwelle aufzuzeigen, bei dem die Hauptnormalspannung unter hohen statischen und/oder dynamischen Biege- und/oder Torsionsbelastungen im Übergangsbereich vom Lagerabschnitt, beispielsweise einem zylindrischen Abschnitt, zur Kurbelwange deutlich reduziert ist. Object of the present invention is to show an embodiment of a generic crankshaft, in which the main normal stress under high static and / or dynamic bending and / or torsional loads in the transition region from the bearing portion, for example, a cylindrical portion to the crank arm is significantly reduced.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird die Hauptnormalspannung der Kurbelwelle unter hohen statischen und/oder dynamischen Biege- und/oder Torsionsbelastungen im Übergangsbereich vom Lagerabschnitt zur Kurbelwange deutlich reduziert. Gleichzeitig ist die spanende Bearbeitung deutlich einfacher und kostengünstiger als beispielsweise das Walzen, wobei eine anschließende Härtung, beispielsweise durch Induktionshärtung oder Gasnitrieren der Doppelkerben in vorteilhafter Weise gleichzeitig mit der Lagerabschnittshärtung möglich ist. Neben Kurbelwellen können auch Zahnräder, Turbinenräder, Flansche usw. erfindungsgemäß bearbeitet werden. Bei Turbinenrädern handelt es sich hierbei um den Übergang vom Schaufelblatt zum Schaufelfuß. Diese erfindungsgemäße Art von Übergang kann für Gas- oder Dampfturbinenschaufeln oder auch in Triebwerken zum Einsatz kommen. This object is solved by the features in the characterizing part of patent claim 1. Due to the inventive design, the main normal stress of the crankshaft is significantly reduced under high static and / or dynamic bending and / or torsional loads in the transition region from the bearing section to the crank arm. At the same time, the machining is much easier and less expensive than, for example, rolling, wherein a subsequent hardening, for example by induction hardening or gas nitriding of the double notches, is advantageously possible simultaneously with the bearing section hardening. In addition to crankshafts and gears, turbine wheels, flanges, etc. can be processed according to the invention. Turbine wheels are the transition from the blade to the blade root. This type of transition according to the invention can be used for gas or steam turbine blades or in engines.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Advantageous developments of the invention are described in the subclaims.

So ist mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 eine weitere Feinoptimierung zur Reduzierung der Hauptnormalspannung im kritischen Übergangbereich vom Lagerabschnitt zur Kurbelwange möglich. Thus, with the embodiment according to claim 2, a further fine optimization for reducing the main normal voltage in the critical transition region from the bearing section to the crank arm is possible.

In vorteilhafter Weise ist die Kurbelwelle gemäß Patentanspruch 3 nach der spanenden Bearbeitung in einem einzigen Härtvorgang, beispielsweise durch induktives Härten oder Gasnitrieren, härtbar. Advantageously, the crankshaft according to claim 3 after the machining in a single curing, for example, by inductive hardening or gas nitriding, curable.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles und anhand des Standes der Technik in fünf Figuren näher erläutert. In the following the invention with reference to an embodiment and with reference to the prior art in five figures is explained in more detail.

1 zeigt eine Aufsicht auf einen Abschnitt einer erfindungsgemäß hergestellten Kurbelwelle. 1 shows a plan view of a portion of a crankshaft made according to the invention.

2 zeigt eine Detailvergrößerung aus 1. 2 shows an enlarged detail 1 ,

3 zeigt in einer Tabelle eine Größenvariation der Übergangsradien mit resultierender Hauptnormalspannung. 3 shows in a table a size variation of the transition radii with resulting main normal stress.

4 zeigt die grafisch eine Hauptnormalspannung für eine erfindungsgemäße Kurbelwelle. 4 Graphically shows a main normal voltage for a crankshaft according to the invention.

5 zeigt grafisch eine Hauptnormalspannung für eine Kurbelwelle aus dem Stand der Technik. 5 Graphically shows a main normal voltage for a crankshaft from the prior art.

1 zeigt eine Aufsicht auf einen Abschnitt einer erfindungsgemäß hergestellten Kurbelwelle 1 für eine Brennkraftmaschine aus einem metallischen Werkstoff. Die Kurbelwelle 1 weist drei zylindrische Abschnitte, Lagerabschnitte 2, ein Hublager und zwei Grundlager, auf. Die Grundlager dienen der Lagerung der Kurbelwelle 1 in einem nicht dargestellten Kurbelwellenlager und das Hublager dient der Lagerung eines nicht dargestellten Pleuels. Die Lagerabschnitte 2 sind durch Kurbelwangen 3 miteinander verbunden. 1 shows a plan view of a portion of a crankshaft made according to the invention 1 for an internal combustion engine made of a metallic material. The crankshaft 1 has three cylindrical sections, bearing sections 2 , a lift bearing and two basic bearings, on. The basic bearings serve to support the crankshaft 1 in a crankshaft bearing, not shown, and the stroke bearing is used for storage of a connecting rod, not shown. The storage sections 2 are by crank arms 3 connected with each other.

Die erfindungsgemäße Kurbelwelle 1 weist im Übergang Lagerabschnitt 2 zur Kurbelwange 3 einen ersten und einen zweiten Übergangsradius 4, 5 auf, deren Mittelpunkte nicht in einer Ebene senkrecht zu einer Kurbelwellendrehachse liegen. Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung wird die Hauptnormalspannung der Kurbelwelle 1 unter hohen statischen und/oder dynamischen Biege- und/oder Torsionsbelastungen im Übergangsbereich vom Lagerabschnitt 2 zur Kurbelwange 3 deutlich reduziert. The crankshaft according to the invention 1 points in the transition bearing section 2 to the crank arm 3 a first and a second transition radius 4 . 5 on whose centers are not in a plane perpendicular to a crankshaft axis of rotation. By this embodiment of the invention, the main normal voltage of the crankshaft 1 under high static and / or dynamic bending and / or torsional loads in the transition region from the bearing section 2 to the crank arm 3 significantly reduced.

Der erste und der zweite Übergangsradius 4, 5 sind spanend hergestellt und gehen unstetig mit einer zwischen dem Lagerabschnitt 2 und der Kurbelwange 3 radial außen umlaufenden Spitze 6 ineinander über (erkennbar in 2). Praktisch handelt es sich bei der Spitze 6 um eine umlaufende schneidenförmige Spitze 6, die sich zwischen dem Lagerabschnitt 2 und der Kurbelwange 3 und zwischen dem ersten und zweiten Übergangsradius 4, 5 erstreckt. The first and second transition radius 4 . 5 are made by machining and go unsteadily with one between the bearing section 2 and the crank arm 3 radially outer circumferential tip 6 into each other (recognizable in 2 ). In practice, it is the top 6 around a circumferential blade-shaped tip 6 extending between the storage section 2 and the crank arm 3 and between the first and second transition radius 4 . 5 extends.

Unter Übergangsradius 4, 5 werden nicht nur mathematisch definierte Radien verstanden, es können auch elliptische oder allgemein stetig verlaufende Verrundungen sein, die durch die unstetige, schneidenförmige Spitze 6 voneinander getrennt sind. Auch mit diesen Geometrien werden wirksame Resultate, sprich eine Reduzierung der Normalhauptspannung, erhalten. Under transition radius 4 . 5 Not only mathematically defined radii are understood, it can also elliptical or generally continuous rounding be that caused by the discontinuous, blade-shaped tip 6 are separated from each other. Even with these geometries, effective results, ie a reduction of the normal main voltage, are obtained.

Unter metallischen Werkstoffen werden alle metallischen Werkstoffe wie z. B. Stahl, Gusseisen, Leichtmetalle oder metallische Legierungen verstanden, die vorzugsweise härtbar sind. Under metallic materials, all metallic materials such. Steel, cast iron, Understood light metals or metallic alloys, which are preferably curable.

Folgend sind mögliche Fertigungsschritte zur Herstellung einer Kurbelwelle 1 im Bereich des Übergangs zum Anlaufbund dargestellt:

– Lagerabschnittbreite, Lagerabschnittdurchmesser und den ersten Übergangsradius 4 mit Aufmaß fertigen;
– Induktivhärten;
– Anlassen;
– Den ersten Übergangsradius 4 auf Nennmaß mit der vorgesehenen Oberflächenrauigkeit schleifen, wobei der Materialabtrag kleiner sein muss als die Dicke der Härteschicht;
– Fertigschleifen des zweiten Übergangsradius 5, inklusiv der fertigen Lagergeometrie.

Following are possible manufacturing steps for making a crankshaft 1 in the area of the transition to the start-up association:

- Bearing section width, bearing section diameter and the first transition radius 4 finished with oversize;
- inductive hardening;
- starting;
- The first transition radius 4 grind to nominal size with the intended surface roughness, the material removal must be smaller than the thickness of the hardening layer;
- finish grinding of the second transition radius 5 , including the finished bearing geometry.

In einem weiteren Optimierungsschritt, wie in 2 erkennbar, sind die Übergangsradien 4, 5 ungleich groß. Bevorzugt beträgt der Radius des kleineren Übergangsradius zwischen 10% und 90 % des größeren Übergangsradius, besonders bevorzugt zwischen 50 % und 80%. Bevorzugt weist der Radius der Übergangsradien 4, 5 1% bis 30 % des Außendurchmessers des Lagerabschnitts 2 auf. In another optimization step, as in 2 recognizable, are the transition radii 4 . 5 unequal size. Preferably, the radius of the smaller transition radius is between 10% and 90% of the larger transition radius, more preferably between 50% and 80%. Preferably, the radius of the transition radii 4 . 5 1% to 30% of the outer diameter of the bearing section 2 on.

In vorteilhafter Weise ist die Kurbelwelle 1 nach der spanenden Bearbeitung, beispielsweise durch Drehen oder Schleifen, in einem einzigen Härtvorgang, beispielsweise durch induktives Härten oder Gasnitrieren, härtbar. Advantageously, the crankshaft 1 after machining, for example by turning or grinding, in a single curing, for example, by inductive hardening or gas nitriding, curable.

Wie bereits erwähnt, eignet sich die erfindungsgemäße Ausgestaltung bei Werkstücken mit hohen statischen und/oder dynamischen Biege- und Torsionsbelastungen für:

– Kurbelwellen,
– Turbinenschaufelfüße, z. B. Gasturbinen- und Dampfturbinenschaufelfüße,
– Allgemeine Flanschübergänge usw..

As already mentioned, the design according to the invention is suitable for workpieces with high static and / or dynamic bending and torsional loads for:

- Crankshafts,
- Turbine blade feet, z. Gas turbine and steam turbine blade feet,
- General flange transitions etc ..

2 zeigt nochmals eine Detailvergrößerung aus 1, in der die erfindungsgemäße Ausgestaltung besser erkennbar ist. 2 again shows an enlarged detail 1 in which the inventive design is better recognizable.

3 zeigt in einer Tabelle eine Größenvariation der Übergangsradien 4, 5 mit daraus resultierender Hauptnormalspannung. In Zeile eins der Tabelle ist zum Vergleich eine konventionell hergestellte Kurbelwelle mit nur einem Übergangsradius dargestellt. 3 shows in a table a size variation of the transition radii 4 . 5 with resulting main normal stress. In line one of the table is shown for comparison, a conventionally produced crankshaft with only one transition radius.

4 zeigt grafisch eine Hauptnormalspannung für eine erfindungsgemäße Kurbelwelle 1 mit einer Doppelkerbe am Übergang vom Lagerabschnitt 2 zur Kurbelwange 3, wobei der erste Übergangsradius 4 (R1) 1,6 mm und der zweite Übergangsradius 5 (R2) 1,45 × R1 beträgt. Eine numerische Berechnung zeigt, dass für die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Kurbelwelle 1 die Hauptnormalspannung 835 MPa (Megapascal) bei einer definierten Biegebelastung beträgt. 4 Graphically shows a main normal voltage for a crankshaft according to the invention 1 with a double notch at the transition from the bearing section 2 to the crank arm 3 , where the first transition radius 4 (R1) 1.6 mm and the second transition radius 5 (R2) is 1.45 x R1. A numerical calculation shows that for the inventive design of the crankshaft 1 the main normal stress is 835 MPa (megapascals) at a defined bending load.

5 zeigt in einer gleichen Darstellung wie 4 nochmals eine serienmäßige Kurbelwelle, mit einem einzigen Übergangsradius (R1) mit der Größe 1,6 mm. Gegenüber der erfindungsgemäßen Ausgestaltung beträgt die Hauptnormalspannung für die serienmäßige Kurbelwelle 890 MPa bei der gleichen definierten Biegebelastung, d. h. sie ist deutlich höher. 5 shows in a same illustration as 4 again a standard crankshaft, with a single transition radius (R1) with the size of 1.6 mm. Compared with the embodiment according to the invention, the main normal voltage for the standard crankshaft is 890 MPa at the same defined bending load, ie it is significantly higher.

Somit ist durch eine numerische Berechnung gezeigt, dass durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung die Hauptnormalspannung der Kurbelwelle 1 unter hohen statischen und/oder dynamischen Biege- und/oder Torsionsbelastungen im Übergangsbereich vom Lagerabschnitt 2 zur Kurbelwange 3 in vorteilhafter Weise deutlich reduziert ist. Thus, it is shown by a numerical calculation that the embodiment of the invention, the main normal voltage of the crankshaft 1 under high static and / or dynamic bending and / or torsional loads in the transition region from the bearing section 2 to the crank arm 3 is significantly reduced in an advantageous manner.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Kurbelwelle crankshaft
2 2: Lagerabschnitt bearing section
3 3: Kurbelwange crank web
4 4: erster Übergangsradius first transition radius
5 5: zweiter Übergangsradius second transition radius
6 6: Spitze top

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1452272 A1 [0005]
EP 1870605 A1 [0007]
DE 102009006790 A1 [0009]

Claims

Crankshaft ( 1 ) for an internal combustion engine made of a metallic material with at least one bearing section ( 2 ), to the adjacent one piece and the same material a crank arm ( 3 ), wherein the transition from the bearing section ( 2 ) to the crank web ( 3 ) at least a first and a second transition radius ( 4 . 5 ), wherein the first and the second transition radius ( 4 . 5 ) are made by machining and unsteady, with one between the bearing section ( 2 ) and the crank arm ( 3 ) radially outward circumferential tip ( 6 ) merge into each other, characterized in that centers of the first and the second transition radius ( 4 . 5 ) are not in a plane perpendicular to a crankshaft axis of rotation.

Crankshaft according to claim 1, characterized in that the two transition radii ( 4 . 5 ) are unequal size.

Crankshaft according to one of the claims 1 or 2, characterized in that the crankshaft ( 1 ) is hardenable after machining.