DE102018008240A1

DE102018008240A1 - Anordnung eines Leitungselements an einer Kurbelwelle für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere eines Kraftwagens

Info

Publication number: DE102018008240A1
Application number: DE102018008240.8A
Authority: DE
Inventors: Joerg Horlacher; Frank Liebmann; Helmut Schaefer; Udo Schwerk; Frank Wolf
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2018-10-18
Filing date: 2018-10-18
Publication date: 2020-04-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (10) eines Leitungselements (12) an einer Kurbelwelle (14), bei welcher das von einem Schmiermittel zum Schmieren einer Pleuellagerstelle (26) durchströmbare Leitungselement (12) an der Kurbelwelle (14) gehalten ist, die Kurbelwelle (14) einen in einem Längenbereich (L) hohlen Wellenzapfen (20) aufweist, und der Wellenzapfen (20) einen einenends in den Längenbereich (L) des Wellenzapfens (20) und anderenends in dessen Umgebung (34) mündenden und von dem Schmiermittel durchströmbaren Kanal (32) aufweist, wobei der Wellenzapfen (20) einen einenends in den hohlen Längenbereich (L) und anderenends in die Umgebung (34) mündenden, von dem Schmiermittel durchströmbaren und mit dem Kanal (32) fluchtenden zweiten Kanal (50) aufweist, sodass das Schmiermittel aus der Umgebung (34) in die Kanäle (32, 50) einleitbar ist, wobei das die Kanäle (32, 50) fluidisch verbindende Leitungselement (12) in dem ersten Kanal (32) und in dem zweiten Kanal (50) angeordnet ist und sich durch den hohlen Längenbereich (L) hindurcherstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Leitungselements an einer Kurbelwelle für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere eines Kraftwagens, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Eine solche Anordnung wenigstens eines Leitungselements an einer Kurbelwelle für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere eines Kraftwagens, ist beispielsweise bereits der GB 846 191 A als bekannt zu entnehmen. Bei der Anordnung ist das separat von der Kurbelwelle ausgebildete, von einem Schmiermittel zum Schmieren wenigstens einer Pleuellagerstelle durchströmbare und auch als Verbindungselement bezeichnete Leitungselement an der Kurbelwelle gehalten. Die Kurbelwelle weist dabei einen Wellenzapfen auf, welcher zumindest in einem Längenbereich hohl ist. Über den Wellenzapfen kann die Kurbelwelle an einem Gehäuse der Hubkolbenmaschine drehbar gelagert werden. In drehbar an dem Gehäuse gelagertem Zustand der Kurbelwelle sind der Wellenzapfen und somit die Kurbel insgesamt um eine Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar. Der Wellenzapfen weist wenigstens einen Kanal auf, welcher von dem Schmiermittel zum Schmieren der Pleuellagerstelle durchströmbar ist. Der Kanal mündet dabei einenends in den hohlen Längenbereich des Wellenzapfens und anderenends in dessen Umgebung. Somit kann beispielsweise das auch als Öl bezeichnete oder als Öl ausgebildete Schmiermittel von der Umgebung in den wenigstens einen Kanal einströmen und dann den Kanal durchströmen.
Außerdem offenbart die DE 1 216 030 B eine Kurbelwelle mit Bohrungen und Kanälen zum Führen von Schmiermittel von einer Lagerstelle eines Hauptzapfens zu einer Lagerfläche eines benachbarten Hubzapfens.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass auf besonders gewichtsgünstige Weise eine besonders vorteilhafte Versorgung der Pleuellagerlagerstelle mit einer hinreichenden Menge an Schmiermittel gewährleistet werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um eine Anordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass auf besonders gewichtsgünstige Weise eine besonders vorteilhafte Versorgung der Pleuellagerstelle mit einer hinreichenden Menge an Schmiermittel gewährleistet werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Wellenzapfen wenigstens einen zweiten Kanal aufweist, welcher einenends in den hohlen Längenbereich des Wellenzapfens mündet, in dessen hohlen Längenbereich auch der erste Kanal mündet. Der zweite Kanal mündet anderenends in die Umgebung, insbesondere in dieselbe Umgebung, des Wellenzapfens wie auch der erste Kanal. Außerdem fluchten die Kanäle miteinander Dadurch kann gleichzeitig oder aber zeitlich aufeinanderfolgend sowohl in den ersten Kanal als auch in den zweiten Kanal Schmiermittel, welches auch als Öl bezeichnet wird oder als Öl ausgebildet ist, aus der Umgebung des Wellenzapfens einströmen beziehungsweise eingeleitet werden und in der Folge den jeweiligen Kanal durchströmen. Dabei ist auch der zweite Kanal von dem Schmiermittel zum Schmieren der Pleuellagerstelle durchströmbar, sodass sowohl der erste Kanal als auch der zweite Kanal benutzt werden kann, um das aus der Umgebung des Wellenzapfens kommende Schmiermittel zu der Pleuellagerstelle hinzuführen.
Die Pleuellagerstelle ist eine Lagerstelle, an welcher wenigstens ein Pleuel eines Kurbeltriebs der Hubkolbenmaschine an der Kurbelwelle zu lagern oder gelagert ist. Insbesondere ist das Pleuel an der Pleuellagerstelle drehbar an der Kurbelwelle gelagert oder zu lagern. Die Pleuellagerstelle ist beispielsweise durch die Kurbelwelle, insbesondere durch einen Hubzapfen, der Kurbelwelle gebildet. Alternativ oder zusätzlich weist die Pleuellagerstelle wenigstens eine auch als Lagerfläche bezeichnete Pleuellagerfläche auf, welche beispielsweise durch die Kurbelwelle, insbesondere den Hubzapfen, gebildet ist. An der Pleuellagerfläche ist das Pleuel in radialer Richtung des Hubzapfens zumindest mit und/oder insbesondere direkt, abstützbar oder abgestützt und somit an dem Hubzapfen gelagert oder zu lagern. Insbesondere ist in an dem Hubzapfen gelagertem Zustand des Pleuels zumindest ein Teilbereich der Pleuellagerfläche in Umfangsrichtung des Hubzapfens vollständig umlaufend in einem Pleuelauge des Pleuels aufgenommen, so wird von dem Pleuel vollständig umgeben.
Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kanäle mittels des Leitungselements fluidisch miteinander verbunden sind. Hierzu ist das auch als Verbindungselement bezeichnete Leitungselement teilweise in dem ersten Kanal und teilweise in dem zweiten Kanal angeordnet, sodass beispielsweise das Schmiermittel, welches zunächst in den ersten Kanal einströmt, in das Leitungselement einströmen und durch das Leitungselement hindurchströmen kann. Das das Leitungselement durchströmende Schmiermittel wird mittels des Leitungselements von dem ersten Kanal zu dem und insbesondere in den zweiten Kanal geleitet, sodass das Schmiermittel von oder aus dem ersten Kanal kommend in den zweiten Kanal einströmen und den zweiten Kanal durchströmen kann, insbesondere ohne dass das Schmiermittel in den hohlen Längenbereich eintritt beziehungsweise einströmt. Hierzu ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Leitungselement den hohlen Längenbereich des Wellenzapfens, insbesondere in radialer Richtung des Wellenzapfens, durchdringt, sodass sich das Leitungselement, insbesondere in radialer Richtung des Wellenzapfens, durch den hohlen Längenbereich hindurch erstreckt.
Das Leitungselement weist beispielsweise einen dritten Kanal auf, welcher von einer Wandung des Leitungselements begrenzt und, insbesondere in Längserstreckungsrichtung des Leitungselements, von dem Schmiermittel durchströmbar ist. Die Wandung an sich ist zumindest in dem hohlen Längenbereich, insbesondere vollständig, dicht für das Schmiermittel, sodass das Schmiermittel die Wandungen sich nicht durchdringen und somit beispielsweise nicht in den hohlen Längenbereich eintreten kann.
Beispielsweise von dem zweiten Kanal zweigt ein dritter Kanal ab, welcher zu der Pleuelleiterstelle führt beziehungsweise mittels welchem das Schmiermittel von dem zweiten Kanal weg und zu der Pleuellagerstelle hinführbar ist. In Strömungsrichtung des zunächst den ersten Kanal und dann den zweiten Kanal und den dritten Kanal durchströmenden Schmiermittels ist somit der zweite Kanal stromab des ersten Kanals und stromauf des dritten Kanals angeordnet, sodass der dritte Kanal sowohl stromab des ersten Kanals als auch stromab des zweiten Kanals angeordnet ist. Durch die durch das Leitungselement bewegte fluidische Verbindung des Kanals und des zweiten Kanals miteinander kann sowohl Schmiermittel, welches aus der Umgebung des Wellenzapfens direkt in den zweiten Kanal einströmt und dann von dem zweiten Kanal unter Umgehung des ersten Kanals in den dritten Kanal strömen kann, als auch solches Schmiermittel, welches aus der Umgebung direkt in den ersten Kanal einströmt, zu der Pleuellagerstelle geführt werden, da das aus der Umgebung in den ersten Kanal einströmende Schmiermittel mittels des Leitungselements von dem ersten Kanal in den zweiten Kanal geführt und anschließend weiter in den dritten Kanal strömen und den dritten Kanal durchströmen kann. Dadurch kann beispielsweise eine Versorgung der Pleuellagerstelle mit einer hinreichenden Menge des Schmiermittels über eine vollständige Umdrehung des Wellenzapfens und somit über 360° Kurbelwinkel sichergestellt werden, da beispielsweise in zumindest nahezu jeder Drehstellung des Wellenzapfens Schmiermittel aus der Umgebung des Wellenzapfens im ersten Kanal und/oder in dem zweiten Kanal strömen kann. Mit anderen Worten kann durch die Verwendung des Verbindungselements in zumindest nahezu jeder Drehstellung des Wellenzapfens eine hinreichende Menge an Schmiermittel zu den beziehungsweise in den dritten Kanal gelangen.
Die Versorgung der Pleuellagerstelle mit dem Schmiermittel wird auch als Ölversorgung, Druckölversorgung oder Pleuellagerdruckölversorgung bezeichnet. Unter Druck stehendes Schmiermittel und beispielsweise Drucköl, welches beispielsweise aus der Umgebung direkt in den zweiten Kanal einströmt, kann von dem zweiten Kanal unter Umgehung des ersten Kanals in den dritten Kanal einströmen. Üblicherweise ist im vollständig hergestellten Zustand der Hubkolbenmaschine der Wellenzapfen in einem drucklosen Öl- beziehungsweise Schmiermittelraum angeordnet. Tritt nun beispielsweise Drucköl in den ersten Kanal ein, und strömt das Drucköl in den hohlen Längenbereich, so resultiert daraus ein Druckverlust des Drucköls, und eine Druckölversorgung der Pleuellagerstelle kann nicht sichergestellt werden. Dies kann nun vermieden werden, da der erste Kanal mittels des Leitungselements fluidisch mit dem zweiten Kanal verbunden ist. Das Drucköl kann somit aus der Umgebung des Wellenzapfens direkt in den ersten Kanal einströmen und über das Leitungselement zumindest nahezu ohne Druckverlust in den zweiten Kanal strömen. Der erste Kanal und das Leitungselement können somit eine zusätzlich zu dem ersten Kanal vorgesehene, zusätzlich Druckölversorgung der Pleuellagerstelle ermöglichen, wobei durch die Verwendung des ersten Kanals, des zweiten Kanals und des Leitungselements eine Druckölversorgung der Pleuellagerstelle über 360° Kurbelwinkel des Wellenzapfens sichergestellt werden kann.
Der hohle Längenbereich ist beispielsweise durch eine Bohrung gebildet, welche beispielsweise eine Gewichtserleichterungsbohrung darstellt. Dadurch kann das Gewicht der Kurbelwelle besonders gering gehalten werden. Über die Gewichterleichterungsbohrung sind die Kanäle voneinander beabstandet, wobei die Gewichterleichterungsbohrung zu einem übermäßigen Druckverlust des Schmiermittels führen würde, insbesondere derart, dass über den ersten Kanal an sich, das heißt ohne fluidische Verbindung der Kanäle eine hinreichende Druckölversorgung der Pleuellagerstelle nicht gewährleistet werden kann. Dies kann nun jedoch durch die Verwendung des Leitungselements auf gewichtsgünstige Weise dargestellt werden.
Der erste Kanal und der zweite Kanal sind beispielsweise jeweilige Bohrungen, insbesondere jeweilige Querbohrungen, wobei sich der erste Kanal und/oder der zweite Kanal in radialer Richtung des Wellenzapfens erstrecken kann. Der erste Kanal ist somit beispielsweise eine zusätzlich zu dem zweiten Kanal vorgesehene Querbohrung. Das Leitungselement stellt dabei eine hinreichende Druckölversorgung der Pleuellagerstelle über die örtliche Gewichtserleichterungsbohrung hinweg sicher.
Das Leitungselement ist vorzugsweise eigensteif beziehungsweise formstabil und kann insbesondere als Röhrchen ausgebildet sein, sodass eine vorteilhafte Druckölversorgung der Pleuellagerstelle über 360° Kurbelwinkel des Wellenzapfens hinweg auf gewichtsgünstige Weise gewährleistet werden kann.
Die Gewichtserleichterungsbohrung ist vorzugsweise eine Zentralbohrung, da sie sich in der Mitte des Wellenzapfens befindet. Die Erfindung ermöglicht somit die Beibehaltung der Gewichtseinsparung, welche durch die Gewichtserleichterungsbohrung realisiert ist, bei gleichzeitiger, hinreichender Druckölversorgung der Pleuellagerstelle. Dadurch, dass die Pleuellagerstelle mit einer hinreichenden Menge an Schmiermittel, insbesondere Drucköl, versorgt werden kann, kann ein besonders Reibleistungs- und Kraftstoffverbrauchsarmer Betrieb der vorzugsweise als Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Hubkolbenmaschine gewährleistet werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:

1 ausschnittsweise eine schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung wenigstens eines Leitungselements an einer Kurbelwelle für eine Hubkolbenmaschine;
2 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht der Kurbelwelle; und
3 eine schematische Querschnittsansicht der Kurbelwelle entlang einer in 2 gezeigten Schnittlinie A1-A1

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Querschnittsansicht eine Anordnung 10 wenigstens eines auch als Verbindungselement bezeichneten Leitungselements 12 an einer besonders gut aus 2 ausschnittsweise erkennbaren Kurbelwelle 14 einer als Verbrennungskraftmaschine, insbesondere als Hubkolben Verbindungskraftmaschine, ausgebildeten Hubkolbenmaschine eines Kraftwagens. Der beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildete Kraftwagen ist mittels der Hubkolbenmaschine antreibbar. Die Hubkolbenmaschine weist ein Kurbelgehäuse 16 auf, an welchem die Kurbelwelle 14 drehbar gelagert ist. Hierzu weist die Kurbelwelle 14 mehrere, in axialer Richtung der Kurbelwelle 14 aufeinanderfolgend angeordnete und auch als Hauptzapfen oder Kurbelwellenzapfen bezeichnete Wellenzapfen 18 und 20 auf, von denen in 1 der Wellenzapfen 20 gezeigt ist. Über den jeweiligen Wellenzapfen 18 beziehungsweise 20 ist die Kurbelwelle 14 drehbar an dem Kurbelgehäuse 16 gelagert. In axialer Richtung der Kurbelwelle 14 ist zwischen den Wellenzapfen 18 und 20 ein Hubzapfen 22 der Kurbelwelle 14 angeordnet, wobei der Hubzapfen exzentrisch zu den Wellenzapfen 18 und 20 angeordnet ist. Der Hubzapfen 22 ist über jeweilige Kurbelwangen 24 an die Wellenzapfen 18 und 20 angebunden.
Der Hubzapfen 22 bildet zumindest ein Teil einer einfach auch als Lagerstelle bezeichneten Pleuellagerstelle 26. Insbesondere bildet der Hubzapfen 22 eine einfach auch als Lagerfläche bezeichnete Pleuellagerfläche 28, welche eine Außenumfangsseitige Mantelfläche des Hubzapfens 22 ist. In vollständig hergestelltem Zustand des Kraftwagens und somit der Hubkolbenmaschine ist wenigstens oder genau ein in den Figuren nicht dargestelltes Pleuel drehbar und zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an dem Hubzapfen 22, insbesondere an der Pleuellagerfläche 28, gelagert, sodass das Pleuel über die an der Pleuellagerstelle 26 drehbar an dem Hubzapfen 22 und somit an der Kurbelwelle 14 insgesamt gelagert ist. Die Pleuellagerstelle 26 umfasst somit zumindest die Pleuellagerfläche 28.
Besonders gut aus 1 ist erkennbar, dass das auch als Rohr oder Röhrchen bezeichnete, vorzugsweise eigensteif und somit formstabile Leitungselement 12 separat von der Kurbelwelle 14 ausgebildet und an der Kurbelwelle 14, insbesondere an dem Wellenzapfen 20, gehalten ist. Somit ist das Leitungselement 12 mit der Kurbelwelle 14 relativ zu dem Kurbelgehäuse 16 mitdrehbar. Außerdem ist das Leitungselement 12 von einem beispielsweise als Öl, insbesondere Drucköl, ausgebildeten Schmiermittel durchströmbar, mittels welchem die Pleuellagerstelle 26, insbesondere die Pleuellagerfläche 28, zu schmieren ist. Mit anderen Worten, während eines Betriebs der Hubkolbenmaschine wird das Leitungselement 12 von dem zuvor genannten Schmiermittel durchströmt, mittels welchem die Pleuellagerstelle 26 geschmiert wird. Somit wird die Pleuellagerstelle 26 über das Leitungselement 12 mit dem Schmiermittel zum Schmieren der Pleuellagerstelle 26 versorgt.
Des Weiteren ist besonders gut aus 1 erkennbar, dass der Wellenzapfen 20 zumindest in einem Längenbereich L hohl ist. Der hohle Längenbereich L ist beispielsweise durch eine Bohrung B gebildet, welche als Gewichterleichterungsbohrung fungiert. Hierdurch kann das Gewicht der Kurbelwelle 14 besonders gering gehalten werden. Die Bohrung B ist eine Zentralbohrung, da sie sich, insbesondere in radialer Richtung des Wellenzapfens 20, in dessen Mitte befindet. Vorzugsweise erstreckt sich die Bohrung B zumindest über die überwiegend, insbesondere über die vollständige, in axialer Richtung des Wellenzapfens 20 verlaufende Länge des Wellenzapfens.
Insgesamt ist erkennbar, dass das Kurbelgehäuse 16 ein Gehäuse ist, an welchem die Kurbelwelle 14 drehbar gelagert beziehungsweise zu lagern ist. Dabei veranschaulicht in 3 ein Pfeil 30 eine Drehrichtung, in welche sich die Kurbelwelle 14 und somit der Wellenzapfen 20 während eines Betriebs der Hubkolbenmaschine relativ zu dem Gehäuse (Kurbelgehäuse 16) drehen. Eine vollständige Umdrehung des Wellenzapfens 20 umfasst dabei genau 360° Kurbelwinkel der Kurbelwelle 14.
Wie besonders gut aus einer Zusammenschau von 1 und 3 erkennbar ist, weist der Wellenzapfen 20 einen ersten Kanal 32 auf, welcher von dem Schmiermittel, mittels welchen die Pleuellagerstelle 26 geschmiert wird, durchströmbar ist beziehungsweise während des Betriebs der Hubkolbenmaschine durchströmt wird. Insbesondere strömt das Schmiermittel, mittels welchem die Pleuellagerstelle 26 versorgt und somit geschmiert wird, während des Betriebs in eine Strömungsrichtung durch den Kanal 32. Der Kanal 32 mündet einenends in den hohlen Längenbereich L und somit in die Bohrung B. Anderenends mündet der Kanal 32 in eine Umgebung 34 des Wellenzapfens 20. Besonders gut aus 2 ist erkennbar, dass der Kanal 32 anderenends, insbesondere bezogen auf die radiale Richtung des Wellenzapfens 20, auf Höhe einer Lagerfläche 36 des Wellenzapfens 20 in die Umgebung 34 mündet. Die Lagerfläche 36 ist eine außenumfangsseitige Mantelfläche des Wellenzapfens 20, welche über die Lagerfläche 36 drehbar an dem Kurbelgehäuse 16 zu lagern beziehungsweise gelagert ist.
Aus 1 ist erkennbar, dass der Wellenzapfen 20 unter Vermittlung eines beispielsweise als Gleitlager ausgebildeten Lagerelements 38 in radialer Richtung an einem Kurbelgehäuse 16 abstützbar oder abgestützt und somit drehbar an dem Kurbelgehäuse 16 gelagert beziehungsweise zu lagern ist. Das Lagerelement 38 umfasst beispielsweise eine erste Lagerschale in Form einer oberen Lagerschale 40 und eine zweite Lagerschale in Form einer unteren Lagerschale 42. Außerdem ist in 1 ausschnittsweise ein sich innerhalb des Kurbelgehäuses 16 beziehungsweise in dem Kurbelgehäuse 16 erstreckender Schmiermittelkanal 44 erkennbar, der von dem Schmiermittel zum Schmieren der Pleuellagerstelle 26 durchströmt wird beziehungsweise durchströmbar ist. Außerdem weist die obere Lagerschale 40 eine auch als Ölnut bezeichnete Nut 46 auf, in welche beispielsweise das Schmiermittel aus dem Schmiermittelkanal 44 einströmen kann. Mit anderen Worten kann das auch als Öl bezeichnete oder als Öl ausgebildete Schmiermittel aus dem Schmiermittelkanal 44 in die Nut 46 eingeleitet und beispielsweise in der Nut 46 gesammelt werden. In vollständig hergestelltem Zustand der Hubkolbenmaschine befindet sich die Nut 46 in der Umgebung 34 des Wellenzapfens 20. Somit kann das Schmiermittel (Öl) aus der Nut 46 beispielsweise dann direkt in den ersten Kanal 32 einströmen beziehungsweise eingeleitet werden, wenn die Kurbelwelle 14 und somit der Wellenzapfen 20 eine solche Drehstellung relativ zu dem Lagerelement 38 und relativ zu dem Kurbelgehäuse 16 einnehmen, dass der Kanal 32 anderenends in die Nut 46 mündet und somit mit der Nut 46 fluidisch verbunden ist.
Von dem Kanal 32 zweigt wenigstens oder genau ein Versorgungskanal 48 ab, welcher fluidisch mit dem Kanal 32 verbunden ist. Das den Kanal 32 durchströmende Schmiermittel zum Schmieren der Pleuellagerstelle 26 kann somit von dem Kanal 32 in den Versorgungskanal 48 einströmen und den Versorgungskanal 48 durchströmen. Mittels des Versorgungskanals 48 wird das den Versorgungskanal 48 durchströmende Schmiermittel zu der Pleuellagerstelle 26 geführt, womit über den Versorgungskanal 48 mit dem Schmiermittel zum Schmieren der Pleuellagerstelle 26 versorgt werden kann. Besonders gut aus 2 ist erkennbar, dass der einenends mit dem Kanal 32 fluidisch verbundene und beispielsweise in den Kanal 32 mündende Versorgungskanal 48 anderenends, insbesondere bezogen auf die radiale Richtung des Hubzapfens 22, auf Höhe der Pleuellagerfläche 28 in deren Umgebung 34 mündet. Insbesondere ist so erkennbar, dass der Versorgungskanal 48 anderenends in die Umgebung 34 mündet und somit aus der Kurbelwelle 14 an sich austritt. Dementsprechend mündet der Kanal 32 anderenends in die Umgebung 34 und tritt somit anderenends aus Kurbelwelle 14 an sich aus.
Um nun auf besonders gewichtsgünstige Weise eine hinreichende Versorgung der Pleuellagerstelle 26 mit Öl, insbesondere mit Drucköl, gewährleisten zu können, weist der Wellenzapfen 20 einen einenends in den hohlen Längenbereich L und anderenends in die Umgebung 34 mündenden, von dem Schmiermittel zum Schmieren der Pleuellagerstelle 26 durchströmbaren und mit dem ersten Kanal 32 fluchtenden zweiten Kanal 50 auf, sodass das Schmiermittel zum Schmieren der Pleuellagerstelle 26 aus der Umgebung 34 sowohl in den Kanal 32 als auch in den Kanal 50 eingeleitet werden kann.
Dies bedeutet, dass auch der Kanal 50 anderenends in die Umgebung 34 mündet und somit beispielsweise an der aus der Kurbelwelle 14 an sich austritt. Wie der Kanal 32 mündet auch der Kanal 50 in radialer Richtung des Wellenzapfens 20 auf Höhe der Lagerfläche 36, sodass beispielsweise dann, wenn die Kurbelwelle 14 und somit der Wellenzapfen 20 eine solche Drehstellung relativ zu dem Lagerelement 38 und relativ zu der Kurbelwelle 14 einnehmen, dass der Kanal 50 in die Nut 46 mündet und somit fluidisch mit der Nut 46 verbunden ist, das Schmiermittel (Öl) aus der Nut 46 in den Kanal 50 einströmen kann. Das in den Kanal 32 beziehungsweise 50 eingeströmte Öl kann dann den Kanal 32 beziehungsweise 50 durchströmen.
Um das Öl, welches in den Kanal 50 eingeströmt ist, ohne übermäßigen Druckverlust zu dem Kanal 32 und schließlich zu dem und in den Versorgungskanal 48 zu führen, ist das Leitungselement 12 teilweise in dem Kanal 32 und teilweise in dem Kanal 50 angeordnet, sodass die Kanäle 32 und 50 mittels des Leitungselements 12 beziehungsweise über das Leitungselement 12 fluidisch miteinander verbunden sind. Das Leitungselement 12 erstreckt sich dabei beispielsweise ausgehend von dem Kanal 50 durchgängig und somit unterbrechungsfrei durch die Bohrung B hindurch bis zu dem Kanal 32 und in den Kanal 32, sodass das Leitungselement 12 teilweise in dem Kanal 50, teilweise in dem Kanal 32 und teilweise in dem hohlen Längenbereich L angeordnet ist. Mit anderen Worten erstreckt sich das Leitungselement durch den hohlen Längenbereich L hindurch, insbesondere in radialer Richtung des Wellenzapfens 20. Hierdurch kann über eine vollständige Umdrehung des Wellenzapfens hinweg und somit über 360° Kurbelwinkel eine hinreichende Druckölversorgung der Pleuellagerstelle 26 gewährleistet werden, wobei gleichzeitig die Gewichtserleichterungsbohrung (B) beibehalten werden kann. Dadurch kann das Gewicht der Kurbelwelle 14 in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden.
Das Leitungselement 12 weist einen geraden beziehungsweise geradlinigen Verlauf auf, insbesondere über seine vollständige Erstreckung, da die Kanäle 32 und 50, welche beispielsweise als Bohrungen ausgebildet sind, miteinander fluchten und somit koaxial zueinander angeordnet sind. Somit strömt beispielsweise das Schmiermittel auf seinem Weg von der Nut 46 zu der Pleuellagerstelle 26 in die erste Strömungsrichtung durch den Kanal 32, in die erste Strömungsrichtung durch den Kanal 50 und in die erste Strömungsrichtung durch das Leitungselement 12. Bezogen auf diese Strömungsrichtung ist der Kanal 32 stromab des Kanals 50 angeordnet, und der Versorgungskanal 48 stromab des Kanals 32 angeordnet, sodass der Kanal 32 stromab des Kanals 50 und stromauf des Versorgungskanals 48 angeordnet ist. Die genannte Strömungsrichtung verläuft beispielsweise von einer in 1 mit A bezeichneten Stelle hin zu einer in 1 mit C bezeichneten Stelle.
Je nach Position der auch als Kurbelwellenlagerbohrung bezeichneten Bohrung B relativ zu der auch als Ölnut bezeichneten Nut 46 in der auch als Oberhauptlagerschale bezeichneten oberen Lagerschale 40 erfolgt eine Versorgung der Pleuellagerstelle 26 mit Drucköl aus der Nut 46 über die auch als Punkt A bezeichnete Stelle A zu der auch als Punkt B bezeichneten Stelle C. Eine Druckölführung von Punkt A nach Punkt B wird durch das als Verbindungselement fungierende Leitungselement 12 durch den an sich drucklosen hohlen Längenbereich L sichergestellt. Mit anderen Worten ist die Bohrung B an sich drucklos beziehungsweise ein druckloser Ölraum, welcher durch das Leitungselement 12 überbrückt wird.
Insgesamt ist erkennbar, dass eine doppelte Versorgung der Pleuellagerstelle 26 mit Drucköl gewährleistet werden kann, da die Pleuellagerstelle 26 sowohl über den Kanal 32 als auch über den zusätzlichen Kanal 50 mit Drucköl versorgt werden kann. Mit anderen Worten kann eine hinreichende Versorgung der Pleuellagerstelle 26 umlaufen, das heißt um zumindest nahe 360° Kurbelwinkel gewährleistet werden.
Vorzugsweise ist das Leitungselement 12 aus einem metallischen Werkstoff und somit als ein metallischer Körper ausgebildet. Vorzugsweise weist das Leitungselement 12 einen Kreisringquerschnitt auf. Daher ist es denkbar, dass das Leitungselement 12 aus einem nicht-metallischen Werkstoff und somit als ein nicht-metallischer Körper ausgebildet ist. Beispielsweise kann das Leitungselement 12 aus einem Elastomer oder Kunststoff gebildet sein.
Vorzugsweise wird das Leitungselement 12, welches auch als Verbindungselement bezeichnet wird, durch Rundkneten hergestellt. Hierbei werden präzise Oberflächen- und enge Toleranzanforderungen kostengünstig hergestellt. Während der Umformung durch das Rundkneten wird ein Innendorn mit einem Drallkanal verwendet. Dieser Drallkanal auf dem Innendorn ist mehrspurig umlaufend gewendelt. Analog der Herstellung eines Gewehrlaufes wird durch die äußere Umformung die Innenkontur in Form eines eigentlich verbleibenden Drallkanals in dem Verbindungselement erzeugt. Hierbei wird der verwendete gewendelte Drallkanalinnendorn nach Abschluss der Fertigung der Außenbaufläche mittels Rundkneten drehend aus dem Verbindungselement entfernt. Optional wird durch den Drallkanal im Verbindungselement die Druckölführung zur Lagerstelle durch den überlagerten Drall in der Ölzuführung zur Lagerschale begünstigt für eine effektive Durchströmung des Lagerspalts.
Beispielsweise weist das Verbindungselement von dem Punkt A kommend einen größeren Bohrungsdurchmesser als auf der gegenüberliegenden Seite bei dem Punkt B auf. Dies bewerkstelligt eine Verwechslungssicherheit beziehungsweise eine Montagesicherheit und stellt sicher, dass der vorauseilende dünnere Durchmesser durch den größeren Durchmesser nicht übermontiert wird. Dauerhafte Dichtheit und Verliersicherung über Einmalverpressungen Zusammenbau der Kurbelwelle können damit gewährleistet werden. Die gerichtete Montagerichtung und die Parameter mit einer Begrenzung der oberen und/oder unteren maximalen beziehungsweise minimalen Anpresskräfte sowie der maximalen und minimalen Montagegeschwindigkeit für die Großserienüberwachung werden in Kennfeldern maschinentechnisch hinterlegt. Das Verbindungselement erhält im Ein- und Austrittsbereich eine Innenphase zur Durchflussmaximierung bezüglich einer strömungstechnischen Optimierung. Das Verbindungselement erhält im Ein- und Austrittsbereich eine Stufenbohrung zur Durchflussmaximierung bezüglich einer strömungstechnischen Optimierung. Das Verbindungselement erhält im Eintrittsbereich eine Innenphase und im Austrittsbereich eine Stufenbohrung beispielsweise in Form einer Öldurchführungsbohrung in der Kurbelwelle 14 zur Durchflussmaximierung bezüglich einer strömungstechnischen Optimierung.
Das Verbindungselement kann in die Kurbelwelle 14 eingeklebt und/oder eingeschraubt werden, vorzugsweise wird das Verbindungselement eingepresst. Das Verbindungselement kann vorzugsweise mit Stickstoff unterkühlt und eingefügt werden. Dabei entfällt ein Einpressvorgang samt Überwachung der Prozessparameter. Das Verbindungselement kann ohne Stickstoffunterkühlung durch beidseitige Verpressung der Innenphasen erzeugt werden. Es entsteht ein Presssitz im Bereich der Innenphasen am Außenrohr. Hierbei ist das Presswerkzeug jeweils kegelförmig (strömungsgünstig) ausgebildet, mit einem feststehenden und beweglichen Pressdorn.
Vorrichtungstechnisch über beidseitige Pressstempel werden die strömungsoptimierten Innenphasen umformtechnisch kostenlos erzeugt. Dies ermöglicht eine Verwendung eines sehr dünnwandigen, kostengünstigen Stahlrohres als das Verbindungselement. Beim Bohren der Ölversorgungsbohrung von Punkt A nach Punkt B kann eine kegelförmig gestufte Innenkontur an der Druckölbohrung kostengünstig erzeugt werden. Das dünnwandige Stahlrohr wird zuerst gefügt und dann mittels Anpresskegeldornen gebördelt.
Durch eine gezielte zentrische Anordnung des Verbindungselements bezüglich des Massenschwerpunkts werden die Fliehkräfte idealerweise zu 0. Somit werden Maßnahmen zur Sicherung gegen Lösen minimiert beziehungsweise nicht erforderlich. Eine gezielte Desachsierung der Anordnung des Verbindungselements zum Gesamtmassenschwerpunkt in der Kurbelwelle 14, zum Beispiel durch Anliegen einer Stufenbohrung, sicher das Lösen gegen die Drehbewegung der Kurbelwelle 14 im Motorbetrieb. Dies gilt für die erheblich schwankende Drehzahlbeschleunigung der Kurbelwelle 14 im Motorbetrieb.
Bezugszeichenliste

10: Anordnung
12: Leitungselement
14: Kurbelwelle
16: Kurbelgehäuse
18: Wellenzapfen
20: Wellenzapfen
22: Hubzapfen
24: Kurbelwange
26: Pleuellagerstelle
28: Pleuellagerfläche
30: Pfeil
32: erster Kanal
34: Umgebung
36: Lagerfläche
38: Lagerelement
40: obere Lagerschale
42: untere Lagerschale
44: Schmiermittelkanal
46: Nut
48: Versorgungskanal
50: zweiter Kanal
A: Stelle
B: Bohrung
C: Stelle
L: Längenbereich

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

GB 846191 A [0002]
DE 1216030 B [0003]

Claims

Anordnung (10) wenigstens eines Leitungselements (12) an einer Kurbelwelle (14) für eine Hubkolbenmaschine, bei welcher: - das separat von der Kurbelwelle (14) ausgebildete und von einem Schmiermittel zum Schmieren wenigstens einer Pleuellagerstelle (26) durchströmbare Leitungselement (12) an der Kurbelwelle (14) gehalten ist; - die Kurbelwelle (14) wenigstens einen zumindest in einem Längenbereich (L) hohlen Wellenzapfen (20) aufweist, über welchen die Kurbelwelle (14) an einem Gehäuse (16) der Hubkolbenmaschine drehbar zu lagern ist; und - der Wellenzapfen (20) wenigstens einen einenends in den hohlen Längenbereich (L) des Wellenzapfens (20) und anderenends in dessen Umgebung (34) mündenden und von dem Schmiermittel zum Schmieren der Pleuellagerstelle (26) durchströmbaren Kanal (32) aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenzapfen (20) wenigstens einen, einenends in den hohlen Längenbereich (L) des Wellenzapfens (20) und anderenends in dessen Umgebung (34) mündenden, von dem Schmiermittel zum Schmieren der Pleuellagerstelle (26) durchströmbaren und mit dem Kanal (32) fluchtenden zweiten Kanal (50) aufweist, sodass das Schmiermittel aus der Umgebung (34) in die Kanäle (32, 50) einleitbar ist, wobei das die Kanäle (32, 50) fluidisch verbindende Leitungselement (12) teilweise in dem ersten Kanal (32) und teilweise in dem zweiten Kanal (50) angeordnet ist und sich durch den hohlen Längenbereich (L) hindurcherstreckt.
Anordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungselement (12) aus einem metallischen Werkstoff oder aus einem Kunststoff gebildet ist.
Anordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungselement (12) durch Rundkneten hergestellt ist.
Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Außenumfang des Leitungselements (12) in Längserstreckungsrichtung des Leitungselements (12) verjüngt.
Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (32, 50) andernends jeweils auf Höhe einer Lagerfläche (36) des Wellenzapfens (20) in dessen Umgebung (34) münden, wobei an der Lagerfläche (36) ein Lagerelement (38) zum Lagern der Kurbelwelle (14) direkt abstützbar ist.
Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungselement (12) mit der Kurbelwelle (14) verklebt und/oder verschraubt und/oder verpresst ist.