DE102016207001A1

DE102016207001A1 - Kurbelwelle für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102016207001A1
Application number: DE102016207001.0A
Authority: DE
Inventors: Markus Hauser; Leopold Poelzl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-04-26
Filing date: 2016-04-26
Publication date: 2017-10-26

Abstract

Kurbelwelle für einen Kurbeltrieb einer Hubkolben-Brennkraftmaschine, mit einem ersten und einem zweiten Grundlagerabschnitt und zumindest einem zwischen den Grundlagerabschnitten über eine erste und eine zweite Kurbelwange verbundenen Hubzapfen, an den über ein Pleuel ein Kolben hub- und drehbeweglich angeordnet ist, wobei auf einer, zumindest einer Kurbelwange gegenüberliegenden Seite ein Gegengewicht angeordnet ist, wobei eine radiale Außenkontur des Gegengewichts derart ausgeformt ist, dass die Außenkontur im Bereich eines unteren Totpunktes des Kolbens stets äquidistant von dem Kolben beabstandet ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Außenkontur des Gegengewichts wird der gleiche Ausgleichsgrad wie bei einer herkömmlichen Kurbelwelle erzielt, bei gleichzeitig geringerer Masse.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kurbelwelle für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 776 061 , von der die vorliegende Erfindung ausgeht, ist die Gestaltung des Gegengewichts an Kurbelwellen von Kolbenmaschinen zur Vergrößerung einer Ausgleichsmasse bekannt, insbesondere für Einzylinder-Luftpresser, mit durch Normung festgelegten Abmessungen des Kurbelgehäuses, wobei der Zentrumspunkt des das Gegengewicht außen kreisförmig begrenzenden Radius um ein Maß X aus Drehachse der Kurbelwelle in Richtung zum Gegengewicht bewegt ist, wobei die radiale Gesamtausdehnung der Kurbelwelle kleiner ist als der lichte Durchmesser der Gehäuseöffnung.
Das Gegengewicht wird üblicherweise, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, kreisförmig bearbeitet, bzw. geschmiedet oder gegossen. Für den Massenausgleich des Kurbeltriebs einer Hubkolben-Brennkraftmaschine ist es jedoch wichtig, so viel Masse wie möglich in einen größeren Abstand zur Rotationsachse zu bekommen. Bei der üblichen kreisrunden Form bleibt Raum, der durch den sich von der Kurbelwelle wegbewegenden Kolben entsteht, ungenutzt.
Weiter ist aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 40 03 468 A1 ein Pleuel für Hubkolben-Brennkraftmaschinen bekannt mit einem Pleuelauge zur Aufnahme eines Kolbenbolzens, einem Pleuelschaft, der über seine gesamte Länge zwei Kopfseiten aufweist, die gegenüber dem dazwischenliegenden Mittelstück verdickt sind und einem Pleuelkopf. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Pleuel für Hubkolben-Brennkraftmaschinen zu schaffen, welche eine größere Breite der Kurbelwellen-Gegengewichte zulässt und dadurch den erwünschten Massenausgleich möglich macht. Gemäß der Deutschen Offenlegungsschrift DE 40 03 468 A1 wird vorgeschlagen, dass der Pleuelschaft einseitig an den Kopfseiten abgeflacht ist und dadurch einen asymmetrischen Querschnitt aufweist.
Nachteilig an der bekannten Ausgestaltung ist die einseitige Schwächung des Pleuels.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maßnahme aufzuzeigen, wie ein bekannt guter Ausgleichsgrad bei Einsatz von deutlich weniger Masse des Gegengewichts realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird das Gegengewicht so gefertigt, dass die Kontur des Gegengewichts den sich vom Gegengewicht im Bereich des unteren Totpunktes des Kolbens wegbewegenden Kolben folgt. Dadurch bleibt der Abstand zwischen Gegengewicht und Kolben stets gleich (äquidistant). Somit ist in vorteilhafter Weise ein gleicher Ausgleichsgrad mit weniger Masse des Ausgleichsgewichts realisiert.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
So ist der äquidistante Abstand (A) gemäß Patentanspruch 2 besonders bevorzugt.
In bevorzugter Weise wird die Außenkontur (K) gemäß Patentanspruch 3 gefertigt.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in drei Figuren näher erläutert.
1 zeigt eine Stirnansicht eines erfindungsgemäßen Kurbeltriebs für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine für eine erste Winkelstellung, 5° (KW = Kurbelwinkel) vor dem unteren Totpunkt eines Kolbens.
2 zeigt den Kurbeltrieb im unteren Totpunkt des Kolbens.
3 zeigt den Kurbeltrieb 5° (KW) nach dem unteren Totpunkt.
Im Folgenden gelten in den 1 bis 3 für gleiche Bauelemente die gleichen Bezugsziffern.
1 zeigt eine Stirnansicht eines erfindungsgemäßen Kurbeltriebs für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine für eine erste Winkelstellung, 5° (KW = Kurbelwinkel) vor dem unteren Totpunkt eines Kolbens. Im Mittelpunkt der 1 ist eine Kurbelwelle 1 für den Kurbeltrieb der Hubkolben-Brennkraftmaschine dargestellt. Die Kurbelwelle 1 weist zumindest einen ersten und einen zweiten Grundlagerabschnitt auf und zumindest einen, zwischen den Grundlagerabschnitten über eine erste und eine zweite Kurbelwange 2 verbundenen Hubzapfen, an den über ein Pleuel 3 ein Kolben 4 hub- und drehbeweglich angelenkt ist. Der Kolben 4 ist über einen Kolbenbolzen 8 mit dem Pleuel 7 verbunden, und auf der dem Kolben 4 gegenüberliegenden Seite ist das Pleuel mit einem großen Pleuelauge mittels eines Lagerdeckels 7 und zwei Verschraubungen 6 an der Kurbelwelle 1 drehbeweglich gelagert. Auf einer, zumindest einer Kurbelwange 2 gegenüber liegenden Seite ist ein Gegengewicht 5 an die Kurbelwelle 1 angeordnet oder angeformt. Das Gegengewicht 5 weist eine radial außen liegende Außenkontur (K) auf.
1 zeigt den Kolben 4 in einer Stellung 5° (KW) vor einem UT (unterer Totpunkt) des Kolbens 4.
Erfindungsgemäß ist die radiale Außenkontur (K) des Gegengewichts 5 derart ausgeformt, dass die Außenkontur (K) im Bereich des unteren Todpunkts des Kolbens 4 weitgehend äquidistant von dem Kolben 4 beabstandet ist. Der Abstand zwischen dem Gegengewicht 5 und dem Kolben 4 ist mit (A) beschriftet. Eine Drehrichtung der Kurbelwelle 1 ist mit einem Pfeil schematisch dargestellt.
2 zeigt wie 1 die Stirnansicht des Kurbeltriebs für die Hubkolben-Brennkraftmaschine. Gegenüber 1 ist in 2 die Stellung des Kolbens 4 exakt im unteren Totpunkt. Erfindungsgemäß ist die radiale Außenkontur (K) auch in dieser Stellung äquidistant von dem Kolben 4 beabstandet.
3 zeigt den Kurbeltrieb 5° (KW) nach dem unteren Totpunkt. Auch in 3 ist trotz einer Aufbewegung des Kolbens 4, dargestellt durch einen Doppelpfeil neben dem Kolben 4, der Abstand (A) immer noch äquidistant.
Besonders bevorzugt beträgt der äquidistante Abstand (A) der Außenkontur (K) von dem Kolben 4 und dem Gegengewicht 5 zwischen 1 mm und 10 mm. Fertigungstechnisch kann die Außenkontur (K) beispielsweise durch Schmieden oder pulvermetallurgisch und/oder spanend hergestellt werden.
Mit der erfindungsgemäß optimierten Kontur bleibt der Abstand zwischen Gegengewicht 5 und Kolben 4 konstant, trotz einer Auf- und Abbewegung des Kolbens 4 beim Betrieb der Brennkraftmaschine.
Bezugszeichenliste

1: Kurbelwelle
2: Kurbelwange
3: Pleuel
4: Kolben
5: Gegengewicht
6: Verschraubung
7: Pleuel-Lagerdeckel
8: Kolbenbolzen
K: Außenkontur
A: äquidistanter Abstand

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

DE 1776061 A [0002]
DE 4003468 A1 [0004, 0004]

Claims

Kurbelwelle (1) für einen Kurbeltrieb einer Hubkolben-Brennkraftmaschine, mit einem ersten und einem zweiten Grundlagerabschnitt und zumindest einem zwischen den Grundlagerabschnitten über eine erste und eine zweite Kurbelwange (2) verbundenen Hubzapfen, an den über ein Pleuel (3) ein Kolben (4) hub- und drehbeweglich angeordnet ist, wobei auf einer, zumindest einer Kurbelwange (2) gegenüberliegenden Seite ein Gegengewicht (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine radiale Außenkontur (K) des Gegengewichts (5) derart ausgeformt ist, dass die Außenkontur (K) im Bereich eines unteren Totpunktes des Kolbens (4) weitgehend äquidistant von dem Kolben (4) beabstandet (a) ist.
Kurbelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äquidistante Abstand (a) der Außenkontur (K) von dem Kolben (4) zwischen 1 mm und 10 mm beträgt.
Kurbelwelle nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur (K) durch Schmieden oder pulvermetallurgisch und/oder spanend hergestellt ist.