DE1022426B

DE1022426B - Cast hollow crankshaft

Info

Publication number: DE1022426B
Application number: DED16846A
Authority: DE
Inventors: Martin Fritz
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1954-01-22
Filing date: 1954-01-22
Publication date: 1958-01-09
Also published as: GB781788A

Description

Gegossene hohle Kurbelwelle Die Erfindung bezieht sich auf eine gegossene hohle Kurbelwelle mit Kurbelschenkeln, welche je zwei Kurbelwellenzapfen miteinander verbinden, von denen mindestens einer ein Hubzapfen ist, und bezweckt insbesondere eine solche Formgebung derselben, daß bei einfacher Herstellungsmöglichkeit ein günstigster Spannungsverlauf innerhalb des Kurbelwellenmaterials und damit eine hohe Festigkeit erzielt wird und trotz Übertragung großer Kräfte eine Welle mit verhältnismäßig geringem Gewicht vorgesehen werden kann.Cast Hollow Crankshaft The invention relates to a cast hollow crankshaft hollow crankshaft with crank legs, which each connect two crankshaft journals connect, at least one of which is a crank pin, and aims in particular such a shape of the same that a simple manufacturing possibility most favorable stress curve within the crankshaft material and thus a high strength is achieved and a shaft with despite the transmission of large forces relatively light weight can be provided.

Es sind hohle gegossene Kurbelwellen bekannt, welche im wesentlichen als einstückig gegossene Körper mit von einem bis zum anderen Ende durchlaufendem kanalförmigem Hohlraum ausgebildet sind. Eine solche Kurbelwelle ist jedoch verhältnismäßig schwierig und umständlich herzustellen und ist nur für verhältnismäßig kleine Kräfte geeignet, sofern nicht große Wandstärken vorgesehen werden; insbesondere sind <auch die scharfen Biegungen des Wandmaterials am Übergang zwischen den Kröpfungen und den Lagerr für die aufzunehmenden Kräfte ungünstig.There are known hollow cast crankshafts which essentially as a one-piece cast body with continuous from one end to the other channel-shaped cavity are formed. However, such a crankshaft is proportionate difficult and awkward to manufacture and is only for relatively small forces suitable unless large wall thicknesses are required; especially are <also the sharp bends in the wall material at the transition between the offsets and the bearing is unfavorable for the forces to be absorbed.

Es sind des weiteren mit Hohlräumen versehene Kurbelwellen bekannt, bei denen die zwei Zapfen miteinander verbindenden Kurbelwangen im Längsschnitt einen etwa Z-förmigen Querschnitt aufweisen. Derartige Kurbelwellen sind zwar für die Aufnahme größerer Kräfte geeignet, doch ist die Formgebung der Kurbelwelle insbesondere auch mit Rücksicht auf die große Anzahl der für die Hohlräume erforderlichen Kerne verhältnismäßig kompliziert, so daß sich eine teure Herstellung der Kurbelwellen ergibt.There are also known crankshafts provided with cavities, in which the two pins connecting crank webs in longitudinal section have an approximately Z-shaped cross section. Such crankshafts are for the absorption of larger forces is suitable, but the shape of the crankshaft is particular also with regard to the large number of cores required for the cavities relatively complicated, so that the crankshafts are expensive to manufacture results.

Die Erfindung vermeidet die Nachteile der bekannten Kurbelwellen, indem sie weitgehend deren Vorteile miteinander vereinigt. Sie besteht im wesentlichen darin, daß der jeweils zwei Kurbelwellenzapfen miteinander verbindende Kurbelschenkel als S-förmiger Teil einen zugleich auch die Kurbelwellenzapfen durchsetzenden Hohlraum aufweist. welcher von den Hohlräumen der den Kurbelwellenzapfen benachbarten und zu diesen Kurbelwellenzapfen radial versetzten Kurbelwellenzapfen durch Hohlraumwandteile getrennt ist, welche die einander benachbarten Kurbelwellenzapfen miteinander verbinden und die jeweils im Bereich des Endes eines Kurbelwellenzapfens in den diesen Zapfen zugekehrten Wandteil des benachbarten Kurbelwellenzapfens übergehen.The invention avoids the disadvantages of the known crankshafts, by largely combining their advantages. It essentially consists in that the two crankshaft journals connecting each other crank legs as an S-shaped part a cavity which also penetrates the crankshaft journals having. which of the cavities of the crankshaft journals adjacent and to these crankshaft journals radially offset crankshaft journals through cavity wall parts is separated, which connect the adjacent crankshaft journals with each other and each in the area of the end of a crankshaft journal in this journal facing wall part of the adjacent crankshaft journal.

Vorzugsweise weisen die Kurbelwellenzapfen, insbesondere Hauptlagerzapfen, die den durch den S-förmigen Kurbelschenkel verbundenen Kurbelwellenzapfen benachbart sind, nur diese Zapfen durchsetzende Hohlräume auf, wobei sowohl diese Hohlräume als auch der den S-förmigen Kurbelschenkel mit den anschließenden Kurbelwellenzapfen, insbesondere Hubzapfen, durchsetzende Hohlraum an ihren Enden nach außen offen sind.The crankshaft journals, in particular main bearing journals, preferably have adjacent to the crankshaft journals connected by the S-shaped crank arm are, only these pegs penetrating cavities, both these cavities as well as the S-shaped crank arm with the adjoining crankshaft journal, in particular crank pin, penetrating cavity are open to the outside at their ends.

Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Verlauf der Wandungsstränge und die Möglichkeit, mit wenigen, geradlinigen oder nur leicht S-förmig gebogenen Hohlräumen auszukommen, kann die Kurbelwelle eine einfache Form erhalten, so daß sie bei hoher Festigkeit leicht und billig hergestellt werden kann.Due to the course of the wall strands provided according to the invention and the option of having a few, straight or only slightly S-shaped curved To get along with cavities, the crankshaft can be given a simple shape so that it can be manufactured easily and cheaply with high strength.

Zweckmäßig weisen die Kurbelarme, insbesondere zwischen zwei um 180° versetzten Pleuellagern, hohlen ovalen Querschnitt mit in Querrichtung (d. h. in Kurbelmitte senkrecht zur Kurbelwellenachse) verlaufendem großem Durchmesser auf.The crank arms expediently point by 180 °, in particular between two offset connecting rod bearings, hollow oval cross-section with transverse direction (i.e. in Crank center perpendicular to the crankshaft axis) running large diameter.

Als Material für die Kurbelwelle wird vorzugsweise Sphäroguß verwendet, welcher bei hoher Festigkeit gleichzeitig relativ elastisch und dehnungsfähig ist.The material used for the crankshaft is preferably nodular cast iron, which is relatively elastic and stretchable at the same time with high strength.

Die Ölleitungen werden zweckmäßig in die Kurbelwelle eingegossen, so daß sich eine besondere Herstellung von Ölbohrungen erübrigt. Die eingegossenen Ölleitungen sind hierbei vorteilhaft aus je zwei beiderseits gegabelten Rohrhälften zusammengesetzt, welche sich z. B. je von einem Hauptlager bis zu einem Pleuellager erstrecken.The oil lines are expediently cast into the crankshaft, so that a special production of oil wells is unnecessary. The poured Oil lines are advantageously made up of two pipe halves that are forked on both sides composed, which z. B. each from a main bearing to a connecting rod bearing extend.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles zu entnehmen. Hierbei zeigt Fig: 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Kurbelwelle, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. 1, Fig. 4 einen Schnitt nach Linie 4-4 der Fig. 1, Fig. 5 eine Draufsicht auf die eingegossenen ölleitungen im Schnitt nach Linie 5-5 der Fig. 1 und Fig. 6 eine Seitenansicht einer der beiden in Fig. 5 dargestellten Ölleitungen. Die in Fig.1 dargestellte Kurbelwelle weist die drei Hauptlager 10, 11 und 12 sowie die vier Pleuellager 13, 14, 15 und 16 auf. Beiderseits des mittleren Hauptlagers 11 sind angegossene Gegengewichte 17 und 18 vorgesehen.Further details and advantages of the invention are as follows Refer to the description of an exemplary embodiment. Here, Fig. 1 shows a Longitudinal section through a crankshaft according to the invention, FIG. 2 shows a section Line 2-2 of FIG. 1, FIG. 3 a section along line 3-3 of FIG. 1, FIG. 4 a Section along line 4-4 of FIG. 1, FIG. 5 shows a plan view of the cast Oil lines in section along line 5-5 of Fig. 1 and Fig. 6 is a side view of a of the two oil lines shown in FIG. The one shown in Fig.1 The crankshaft has the three main bearings 10, 11 and 12 as well as the four connecting rod bearings 13, 14, 15 and 16. On both sides of the central main bearing 11 are cast counterweights 17 and 18 provided.

Die Kurbelwelle ist insgesamt derart geformt, daß sich eine möglichst gleichmäßige Wandstärke bei starken Abrundungen an den Übergangsstellen, insbesondere zwischen den Kurbelarmen 19 und 20 einerseits und den Pleuellagern 13, 14 bzw. 15, 16 andererseits, ergeben. Insgesamt weist die Kurbelwelle fünf Hohlräume 21, 22, 23, 24 und 25 auf, wobei die Hohlräume 22 und 24 sich jeweils S-förmig durch die Kurbelarme 19 bzw. 20 und die anschließenden Pleuellager 13, 14 bzw. 15, 16 erstrecken. Die Hohlräume 21, 23 und 25 durchsetzen dagegen die Hauptlager 10, 11 und 12, wobei sie in den Seitenflächen der diese Hauptlager mit den benachbarten Pleuellagern verbindenden Kurbelarme 26, 27, 28 und 29 ausmünden.The crankshaft is shaped overall in such a way that one as possible Uniform wall thickness with strong roundings at the transition points, in particular between the crank arms 19 and 20 on the one hand and the connecting rod bearings 13, 14 or 15, 16 on the other hand, surrendered. Overall, the crankshaft has five cavities 21, 22, 23, 24 and 25, the cavities 22 and 24 each extending in an S-shape through the Crank arms 19 and 20 and the connecting rod bearings 13, 14 and 15, 16 respectively extend. The cavities 21, 23 and 25, however, penetrate the main bearings 10, 11 and 12, wherein they in the side surfaces of these main bearings with the adjacent connecting rod bearings connecting crank arms 26, 27, 28 and 29 open out.

Durch diese Anordnung der Hohlräume ergibt sich ein besonders zweckmäßiger Verlauf der die Kurbelwelle bildenden Materialwandungen, indem sich z. B. ein zusammenhängender Materialstrang (auf die Zeichnung bezogen) von der Oberseite 10' des Hauptlagers 10 quer über den Kurbelarm 26 auf die Unterseite 13' des Pleuellagers 13 und von dort über die Unterseite des Kurbelarmes 19 bis zur Unterseite 14' des Pleuellagers 14 erstreckt. Ein entsprechender Materialstrang erstreckt sich von der Oberseite 12' des Hauptlagers 12 quer über den Kurbelarm 29, die Unterseite 16' des Pleuellagers 16, die Unterseite des Kurbelarmes 20 bis zur Unterseite 15' des Pleuellagers 15.This arrangement of the cavities results in a particularly expedient one Course of the material walls forming the crankshaft by z. B. a coherent Strand of material (referred to the drawing) from the top 10 'of the main bearing 10 across the crank arm 26 to the underside 13 'of the connecting rod bearing 13 and from there over the underside of the crank arm 19 to the underside 14 'of the connecting rod bearing 14 extends. A corresponding strand of material extends from the top 12 'of the main bearing 12 across the crank arm 29, the underside 16' of the connecting rod bearing 16, the underside of the crank arm 20 to the underside 15 'of the connecting rod bearing 15.

Oberhalb der Hohlräume 22, 24 und unterhalb des Hohlraumes 23 verläuft ferner ein zusammenhängender Materialstrang von der Oberseite 13" des Pleuellagers 13 über die Kurbelwange 19, die Oberseite 14" des Pleuellagers 14, quer über den Kurbelarm 27 zur Unterseite 11" des Hauptlagers 11 und von hier in symmetrischem Verlauf quer über den Kurbelarm 28 zur Oberseite 15" des Pleuellagers 15 und von dort über die Oberseite des Kurbelarmes 24 bis zur Oberseite 16'' des Pleuellagers 16.Above the cavities 22, 24 and below the cavity 23 runs also a continuous strand of material from the top 13 "of the connecting rod bearing 13 over the crank web 19, the top 14 "of the connecting rod bearing 14, across the Crank arm 27 to the underside 11 ″ of the main bearing 11 and from here in a symmetrical manner Course across the crank arm 28 to the top 15 "of the connecting rod bearing 15 and from there over the top of the crank arm 24 to the top 16 ″ of the connecting rod bearing 16.

Eine derart ausgebildete Kurbelwelle kann sich den in dem Gußstück auftretenden Spannungen in besonders geeigneter Weise anpassen.A crankshaft designed in this way can be found in the casting Adapt any voltages that occur in a particularly suitable manner.

Zur Aufnahme großer Drehmomente weisen die Kurbelarme 19 und 20 ovalen Querschnitt auf, wie insbesondere aus Fig.4 hervorgeht, derart, daß der große Durchmesser D des Querschnittes in Umfangsrichtung der Kurbelwelle verläuft.To accommodate large torques, the crank arms 19 and 20 are oval Cross-section, as can be seen in particular from Figure 4, such that the large diameter D of the cross section runs in the circumferential direction of the crankshaft.

Zur Schmierung der Pleuellager dienen eingegossene Rohre 30, 31, 32 und 33, welche, wie insbesondere aus Fig.5 und 6 hervorgeht, an ihren Enden jeweils gegabelt sind, so daß sie auf dem Außendurchmesser der Hauptlager bzw. der Pleuellager ausmünden. Die Rohre bestehen aus je zwei Hälften mit halbkreisförmigem Querschnitt, z. B. 30' und 30", welche vor dem Eingießen zur Erzielung geschlossener Rohre aufeinandergelegt werden. Das Öl fließt z. B. in Pfeilrichtung 34 (Fig. 5) aus den Hauptlagern zu und kann bei 35 in die Pleuellager übertreten.Cast-in tubes 30, 31, 32 are used to lubricate the connecting rod bearings and 33, which, as can be seen in particular from FIGS. 5 and 6, at their ends, respectively are forked so that they are on the outer diameter of the main bearing or the connecting rod bearing flow out. The tubes consist of two halves each with a semicircular cross-section, z. B. 30 'and 30 ", which are placed on top of each other before pouring to achieve closed pipes will. The oil flows z. B. in the direction of arrow 34 (Fig. 5) from the main bearings and can step into the connecting rod bearings at 35.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Cast hollow crankshaft with crank legs which connect two crankshaft journals with each other, at least one of which is a crankpin, characterized in that the crank legs (19) connecting two crankshaft journals (e.g. 13, 14) to one another has as an S-shaped part a cavity (22) which also penetrates the crankshaft journals (13, 14) and which is separated from the cavities (21,23) of the crankshaft journals (10, 11) adjacent to the crankshaft journals (13, 14) and radially offset from these crankshaft journals ) is separated by cavity wall parts which connect the adjacent crankshaft journals (13, 10 or 14, 11) to one another and which (e.g. 13 ') each in the region of the end of a crankshaft journal (13) in this journal (13) facing wall part (10 ') of the adjacent crankshaft journal (10).

2. crankshaft according to claim 1, characterized in that the crankshaft journals (10, 23), in particular main bearing journals, adjacent to the crankshaft journals connected by the S-shaped crank arm are, only have these pegs penetrating cavities (21, 23) and that both these cavities as well as the S-shaped crank arm (19) with the adjoining Crankshaft journals, in particular crank journals (13, 14), penetrating cavity (22) are open to the outside at their ends.

3. Cast crankshaft according to claim 1 and 2, characterized in that the same with a substantially uniform wall thickness and rounded transitions between the crank legs on the one hand and the main bearing and crank pin on the other hand is formed.

4. Cast crankshaft according to claim 1 to 3, characterized in that the crank legs have a hollow oval cross-section have a large diameter running in the transverse direction.

5. Cast crankshaft according to claims 1 to 4, characterized in that the crankshaft is made of nodular cast iron consists.

6. Cast crankshaft according to claim 1 to 5, characterized in that that oil lines (30 to 33) are cast as pipes.

7. Cast crankshaft according to Claim 6, characterized in that the cast-in oil lines are each composed of two pipe halves (30 ', 30 ") forked on both sides, each of which extends, for example, from a main bearing journal to a crankpin Publications: German Patent Specifications No. 729 777, 714 558, 678539.