DE10258884A1 - Kurbelwellenanordnung - Google Patents

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DE10258884A1
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DE10258884A
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Stefan Prof. Dr.-Ing. Pischinger
Markus Dipl.-Ing. Duesmann
Karsten Dipl.-Ing. Wittek
Jürgen Dipl.-Ing. Dohmen
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FEV Europe GmbH
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FEV Motorentechnik GmbH and Co KG
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C9/00—Bearings for crankshafts or connecting-rods; Attachment of connecting-rods
    • F16C9/02—Crankshaft bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
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    • F16C19/26—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for radial load mainly with a single row of rollers
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    • F16C23/06—Ball or roller bearings
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    • F16C23/082—Ball or roller bearings self-adjusting by means of at least one substantially spherical surface
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kurbelwellenanordnung für einen Verbrennungsmotor mit einer Kurbelwelle (1), die mindestens an einem Ende einen von einem Lager (5) aufgenommenen, zylindrischen Lagerzapfen (2) aufweist, wobei das Lager (5) von einem Lagerstuhl (6) aufgenommen und ein Pendellager ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kurbelwellenanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Kurbelwellen von Verbrennungsmotoren besitzen im allgemeinen an beiden Enden einen zylindrischen Lagerzapfen, der von einem ebenfalls zylindrischen, von einem Lagerstuhl aufgenommenen Lager gelagert wird. Hierdurch wird eine kinematische Unverträglichkeit hervorgerufen, die einen Geräuschentstehungsmechanismus bei Verbrennungsmotoren bildet, da diese Struktur einerseits aufgrund der Gaskraft beim Zünden des Gasgemisches im Zylinder und andererseits aufgrund der auftretenden Massenkraft, die einander entgegen gerichtet sind, mit einem Verschwenken der Lagerstühle reagiert. Dies äußert sich am Lagerstuhl selbst als Schwingungsanregung in Motorlängsrichtung. Dies tritt bei einer Gleitlagerung, insbesondere aber bei einer Wälzlagerung in Erscheinung, da über die Wälzkörper eine sehr steife Verbindung zwischen Lagerzapfen und Lagerschale hergestellt wird.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kurbelwellenanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei der die Geräuschentwicklung zumindest vermindert ist.
  • Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.
  • Dadurch, daß die Lager als Pendellager ausgebildet sind, wobei es sich um Wälz- oder Pendellagerungen handeln kann, wird die kinematische Verträglichkeit der Konstruktion gefördert bzw. gewährleistet, wodurch die Geräuschentstehung infolge Schwingungsanregung in Motorlängsrichtung stark vermindert bzw. eliminiert wird. Darüber hinaus wird durch eine derartige Lagerung ein Kantentragen vermieden, so daß neben einem verminderten Verschleiß auch geringere relative Lagerspiele zulässig sind. Dies macht sich wiederum im Falle einer Gleitlagerung in einem niedrigeren Öldurchsatz bemerkbar.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
    •
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • 1 zeigt eine Kurbelwellenanordnung teilweise im Axialschnitt.
  • 2 zeigt eine Stirnansicht von 1.
  • 3 und 4 zeigen schematisch die auftretenden Kräfte bei einer Kurbelwellenanordnung.
  • Die in den 1 und 2 dargestellte Kurbelwellenanordnung umfaßt eine Kurbelwelle 1 mit endseitigen, zylindrischen Lagerzapfen 2 und zwischen Kurbelwangen 3 angeordneten Kurbelzapfen 4, die exzentrisch zu den Lagerzapfen 2 angeordnet sind (nur eine Anordnung von Kurbelwangen 3 und Kurbelzapfen 4 ist dargestellt).
  • Die Lagerzapfen 2 sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel in Wälzlagern 5 als Hauptlager gelagert, die von in 1, 2 nicht dargestellten Lagerstühlen 6 aufgenommen werden. Die Wälzlager 5 sind als Pendelrollenlager ausgeführt.
  • Wie in 3 schematisch dargestellt ist, führt die Gaskraft während der Expansionsphase, bewirkt durch Zünden und Expansion eines Gasgemisches eines entsprechenden Zylinders, zu einer Verformung der Kurbelwelle 1, die durch den fetten Linienzug in 3 schematisch wiedergegeben ist, während der schwächere Linienzug den neutralen Ausgangszustand darstellt. Diese Verformung führt zu entsprechenden Zugspannungen (als "+" ausgewiesen) im Bereich der Kurbelzapfen 4/Kurbelwangen 3 und zu entsprechenden Druckspannungen (als "–" ausgewiesen) im Bereich der Kurbelwangen 3/Lagerzapfen 2.
  • Wie aus 4 ersichtlich, führt die auf die Kurbelwelle 1 beim Ladungswechsel einwirkende Massenkraft zu einer Verformung, die derjenigen durch die Gaskraft entgegen gerichtet ist. Hierdurch ergeben sich entsprechende Druckspannungen (als "–" ausgewiesen) im Bereich der Kurbelwangen 3/Lagerzapfen 2 und entsprechende Zugspannungen (als "+" ausgewiesen) im Bereich der Kurbelwangen 3/Lagerzapfen 2.
  • Wie 3 und 4 verdeutlichen, läßt sich durch Verwendung von Pendellagern, die bewirken, daß die Bewegungen der Lagerzapfen 2 im wesentlichen aufgenommen und kompensiert werden, eine Schwingungsanregung in Motorlängsrichtung vermeiden, da hierdurch auch kein entsprechendes Verschwenken der Lagerstühle 6 durch Einwirkung der Gas- bzw. Massenkraft bewirkt wird, so daß die Geräuschentwicklung durch zumindest weitgehendes Vermeiden dieses Effektes zumindest wesentlich verringert oder eliminiert werden kann.

Claims (3)

  1. Kurbelwellenanordnung für einen Verbrennungsmotor mit einer Kurbelwelle (1), die mindestens an einem Ende einen von einem Lager (5) aufgenommenen, zylindrischen Lagerzapfen (2) aufweist, wobei das Lager (5) von einem Lagerstuhl (6) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (5) ein Pendellager ist.
  2. Kurbelwellenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pendellager ein Pendelrollenlager ist.
  3. Kurbelwellenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pendellager ein Pendelgleitlager ist.
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