DE10243018A1

DE10243018A1 - Kurbelwelle für eine Hubkolbenmaschine

Info

Publication number: DE10243018A1
Application number: DE2002143018
Authority: DE
Inventors: Christian Puchas
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2004-03-25

Abstract

Mit zwei kleineren Ausgleichsmassen, die außerhalb des Kurbelraumes beispielsweise im Schwungrad und in der Riemenscheibe angeordnet werden, wird eine deutlich leichtere und verbilligte Kurbelwelle geschaffen.

Description

Die Erfindung betrifft die Kurbelwelle für eine mehrzylindrige Hubkolbenmaschine, insbesondere für einen V8-90°-Antriebsmotor von Kraftfahrzeugen.

Moderne Kurbelwellen von V8-90°-Motoren besitzen vier Kurbelkröpfungen mit je einem gemeinsamen Hubzapfen für je einen Zylinder aus beiden Zylinderreihen, sind in fünf Kurbelwellenlagern gelagert und weisen sechs Ausgleichsgewichte zum Ausgleich des rotierenden Momentes sowie des oszillierenden Momentes 1.Ordnung von der Größe (3,162F₁.a) auf.

Die sechs Ausgleichsgewichte erzeugen unterschiedliche Ausgleichskräfte. Die beiden äußeren Ausgleichsgewichte sind gegenüber den vier inneren etwa um den 1,6-fachen Wert breiter ausgeführt und bilden mit ihren zugehörigen Hubzapfen einen Winkel von 180°, während die vier inneren Ausgleichsgewichte annähernd eine Ausgleichsebene bilden und aus ihrer diametralen Lage zu den zugehörigen Hubzapfen herausgedreht sind.

Auch in dieser modernen Konzeption mit sechs Ausgleichsgewichten bleibt die V8-Kurbelwelle ein sehr aufwendig zu fertigendes, sehr teures und schweres Bauteil.

Der mögliche Radius der Ausgleichsgewichte wird von der Pleuellänge und dem Hub bestimmt. Da beide Werte auch die Motorbauhöhe beeinflussen, ergibt der gefundene Kompromiß einen sehr bescheidenen Radius für die Ausgleichsgewichte, der wiederum für die Erzeugung der erforderlichen Ausgleichskräfte sehr große Ausgleichsmassen in den Ausgleichsgewichten ererforderlich macht, wodurch der Materialeinsatz und das Gewicht der Kurbelwelle ansteigen.

Die breiteren äußeren Ausgleichsgewichte erfordern zudem einen größeren Lagerabstand der äußeren Kurbelwellenlager, wodurch die Motorbaulänge vergrößert wird.

Außerdem erschwert die ungleichmäßige Masseverteilung in der Kurbelwelle durch die ungleich großen Ausgleichsgewichte den Schmiedevorgang.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, für eine V8-Kurbelwelle eine Anordnung der Ausgleichsmassen anzugeben, die bei gleichbleibender Laufkultur des Motors zu einer deutlichen Reduzierung der erforderlichen Ausgleichsmassen führt und über das Mindergewicht und eine vereinfachte Formgebung der Kurbelwelle zu geringeren Herstellkosten der Kurbelwelle führt.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere Merkmale und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 5, aus den Zeichnungen und den zugehörigen Figurenbeschreibungen.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel schematisch in der Zeichnung dargestellt:
(1) zeigt in vereinfachter räumlicher Darstellung die erfindungsgemäße VS-Kurbelwelle (1) mit der bekannten Anordnung der Kurbelkröpfungen (11 bis 14), mit vier Ausgleichsgewichten (16 bis 19) an den Kurbelwellenlagern (5, 7) sowie die extern im Schwungrad (2) und in der Riemenscheibe (3) nach dem Anspruch 1 angeordneten Ausgleichsmassen (9, 10).
(2) zeigt in der Längsansicht der Kurbelwelle (1) die Ausgleichsmasse (10) mit ihren wirksamen Hebelarmen (b, d) nach den Ansprüchen 2 bis 4 und die im Schwungrad (2) durch diametralen Masseabtrag gebildete Ausgleichsmasse (9) nach dem Anspruch 5 mit den Hebelarmen (b, c).
Bei der Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird von der Überlegung ausgegangen, daß die zwei in serienmäßigen V8-Kurbelwellen an den äußeren Kurbelwellenlagern (4, 8) in zwei Ausgleichsgewichten vorhandenen internen, da innerhalb der Kurbelwellenlager (4 und 8) angeordneten Ausgleichsmassen ausgleichsneutral ersetzt werden können durch zwei kleinere, dafür mit größerem Hebelarm (b) wirkende Ausgleichsmassen (9, 10), die extern außerhalb der Kurbelwellenlager (4 bis 8) beispielsweise im Schwungrad (2) und in der Riemenscheibe (3) angeordnet werden.
Wurden bisher alle zum Ausgleich der Massenmomente erforderlichen Ausgleichsmassen aus Kurbelwellenmaterial gebildet und die Kurbelwelle für sich mit Mastergewichten ausgewuchtet und später mit einem separat gewuchteten Schwungrad (2) und gewuchteter Riemenscheibe (3) komplettiert, ist mit der erfindungsgemäßen Kurbelwelle (1) nur ein gemeinsamer Wuchtvorgang für Kurbelwelle (1) mit Mastergewichten, Schwungrad (2) und Riemenscheibe (3) notwendig.
Mußten bisher Motor-Mindergewichte beispielsweise über lackierte Magnesiumteile teuer erkauft werden, wird erfindungsgemäß durch den Enfall der bisherigen beiden äußeren Ausgleichsgewichte an den äußeren Kurbelwellenlagern (4, 8) der erforderliche Materialeinsatz für die Kurbelwelle (1) reduziert und der Schmiedevorgang vereinfacht. Beides führt zu geringeren Herstellkosten der Kurbelwelle (1) und zu einer Gewichtseinsparung, da die externen Ersatz-Ausgleichsmassen (9, 10) mit ihren Hebelarmen (b, c, d) wesentlich kleiner sind und beispielsweise durch diametralen Materialabtrag im Schwungrad (2) erst gar nicht hinzugefügt werden müssen.
Es versteht sich, daß der erfindungsgemäße Momentenausgleich mit internen Ausgleichsmassen in den Ausgleichsgewichten (16 bis 19) und extern angeordneten Ausgleichsmassen (9, 10) nach den Ansprüchen 1 bis 5 nicht nur für die VS-Kurbelwelle (1) Gültigkeit besitzt, sondern vorteilhaft beispielsweise auch für Kurbelwellen von V6-90°-, V6-60°- oder V6-54°-Motoren anwendbar ist.

1: Kurbelwelle
2: Schwungrad
3: Riemenscheibe/Drehschwingungsdämpfer
4 bis 8: Kurbelwellenlager
9, 10: Ausgleichsmassen
11 bis 14: Kurbelkröpfungen
15: Kurbelwellenmitte
16 bis 19: Ausgleichsgewichte
20: Drehachse der Kurbelwelle 1
a: Zylinderabstand
b: Abstand der Ausgleichsmassen 9, 10 zur Kurbelwellenmitte 15
c, d: Abstände der Ausgleichsmassen 9, 10 zur Drehachse 20

Claims

1). Kurbelwelle für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere für einen V8-Motor mit einem V-Winkel von 90° und vier Kurbelkröpfungen mit darin enthaltenen Hubzapfen für je einen Zylinder aus beiden Zylinderreihen sowie mit fünf Kurbelwellenlagern und innerhalb der Kurbelwellenlager angeordneten Ausgleichsgewichten, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleich des rotierenden Momentes sowie des oszillierenden Momentes 1.Ordnung des Triebwerkes durch auf die Kurbelwelle (1) einwirkende interne und externe Ausgleichskräfte erfolgt, wobei die internen, von den Ausgleichsgewichten (16 bis 19) innerhalb der Kurbelwellenlager (4 bis 8) erzeugten Ausgleichskräfte einen Teilausgleich bewirken und die externen, außerhalb der Kurbelwellenlager (4 bis 8) in den Bauteilen (2, 3) angeordneten und mit der Kurbelwelle (1) drehfest verbundenen Ausgleichsmassen (9, 10) die restlichen Ausgleichskräfte zum Vollausgleich der Massenmomente erzeugen.

Kurbelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Ausgleichsmassen (9, 10) erzeugten Ausgleichsmomente gleich groß sind und zur Kurbelwellenmitte (15) die Abstände (b₁, b₂) aufweisen.

Kurbelwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei unterschiedlichen Abständen (c, d) der Ausgleichsmassen (9, 10) zur Drehachse (20) der Kurbelwelle (1) die Ausgleichsmassen (9, 10) von unterschiedlicher Größe sind.

Kurbelwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsmassen (9, 10) aus Unwuchtmassen des Schwungrades (2) und der Riemenscheibe (3) bzw. des Drehschwingungsdämpfers (3) gebildet werden.

Kurbelwelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung der Unwuchtmasse als Ausgleichsmasse (9, 10) durch diametralen Masseabtrag im Schwungrad (2) bzw. in der Riemenscheibe (3) oder im Drehschwingungsdämpfer (3) erfolgt.