DE1525268B1 - Kurbelwelle mit Entlastungsvertiefungen - Google Patents

Kurbelwelle mit Entlastungsvertiefungen

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DE1525268B1
DE1525268B1 DE19651525268D DE1525268DA DE1525268B1 DE 1525268 B1 DE1525268 B1 DE 1525268B1 DE 19651525268 D DE19651525268 D DE 19651525268D DE 1525268D A DE1525268D A DE 1525268DA DE 1525268 B1 DE1525268 B1 DE 1525268B1
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DE
Germany
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crankshaft
relief
cast
cheek
troughs
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Pending
Application number
DE19651525268D
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English (en)
Inventor
Roland Scheufler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Karl Schmidt GmbH
Original Assignee
Karl Schmidt GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Karl Schmidt GmbH filed Critical Karl Schmidt GmbH
Publication of DE1525268B1 publication Critical patent/DE1525268B1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/04Crankshafts, eccentric-shafts; Cranks, eccentrics
    • F16C3/06Crankshafts
    • F16C3/08Crankshafts made in one piece

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine gegossene Kurbelwelle, insbesondere für Verbrennungskraftmaschinen, auf deren den Kurbel- und Wellenzapfen zugewandten Wangenflächen Entlastungsmulden angeordnet sind.
  • Im Maschinen- und Motorenbau, insbesondere beim Bau von Verbrennungskraftmaschinen, finden gegossene Kurbelwellen eine ständig zunehmende Verwendung, da das Gußverfahren eine größere Freizügigkeit in der Gestaltung und eine bessere Formgenauigkeit als der Schmiedeprozeß fär die Kurbelwelle ermöglicht. Dadurch ist der Aufwand für die Herstellung der gegossenen Kurbelwelle gegenüber dem der geschmiedeten, Kurbelwelle wesentlich geringer. Ferner lassen sich Gegengewichte leicht angießen und können zusätzlich, weil-Zapfen und Wangen der Kurbelwelle zur Erzielung einer bedeutenden Gewichtserspamis oft hohl gegossen werden, kleiner als jene einer geschmiedeten Kurbelwelle -gehalten werden. Wie die Praxis gezeigt hat, lassen sich insbesondere Kurbelwellen aÜs'Kugelär'aphitguß in Otto- wie auch in Dieselmotoren betriebssicher verwenden. Bei der Gestaltung von Kurbelwellen aus Kugelgraphitguß muß darauf geachtet werden, daß das vergossene Material im Inneren einer Werkstoffanhäufung nach dem Gießen länger flüssig bleibt als in den benachbarten dünnwandigeren Stellen, damit keine Lunker oder schwammig poröse Stellen entstehen, die die Festigkeit der Kurbelwelle erheblich herabsetzen können. Die Lunkerbildung kann unterbunden werden, indem die Zapfen hohl gegossen, die Kurbelwelle mit Kühleisen gekühlt oder ölkanäle in Form von Rohren in die Kurbelwelle eingebaut werden. Abgesehen davoiä,--däß diese Maßnahmen mit einem bedeutenden Aufwand verknüpft sind, besteht ein weiterer wesentlicher Nachteil der gegossenen Kurbelwelle darin, daß im Betrieb Spannungsspitzen an den übergangsstellen zwischen Wangen und Lagerzapfen entstehen.
  • Diese Spannungsspitzen können teilweise dadurch abgebaut werden, daß an den Zapfenübergängen große Radien vorgesehen sind.
  • Bekannt ist auch (deutsche Patentschrift 143 574), den Kraftfluß an den übergangsstellen zwischen Wangen und Lagerzapfen in einem großen Bogen herumzuleiten, indem nierenförmige Entlastungsmulden auf den Wangenflächen angebracht werden, die zu einem gleichmäßigen Spannungsverlauf führen und dadurch die Torsions- und Biegefestigkeit der Kurbelwelle, stark verbessern. Derartige Vertiefungen können aber bei gegossenen Kurbelwellen nur durch Keine oder Losteile, die in die Moä#llform eingelegt werden, erzeugt werden, was nicht unwesentlich zu einer Erhöhung der Herstellungskosten beiträgt.
  • Ferner ist eine Kurbelwelle vorgeschlagen worden. (deutsche Auslegeschrift 1078 819), bei der an ded übergängen zwischen Lagerzapfen und Kurbelwangen zur Vergleichmäßigung des Spannungsverlaufs D quer zur Kröpfungsebene voll durchsetzende Einbauchungen angebracht sind. Dadurch wird jedoch der Kraftflußverlauf negativ beeinflußt, da sich die Linien für die mittlere Lagerung mit den inneren Kanten der jeweiligen Einbauchungen schneiden. Die Herstellung derartiger Einbauchungen bei gegossenen Kurbelwellen ist nur mit Hilfe von Kernen oder Losteilen möglich, um den für die Bewegung des Pleuelstangenkopfes um den Kurbelzapfen notwendigen Abstand zwischen den Kurbelzapfen und den Einbauchungen auf den den Kurbelzapfen zugewandten Wangenflächen zu erzeugen.
  • In der schweizerischen Patentschrift - 383 083 ist eine Kurbelwelle mit hohlem Zapfen dargestellt, bei der zylindrische Einbuchtungen auf der dem Nellenzapfen zugekehrten Wangenfläche angebracht sind. Bei gegossenen Kurbelwellen sind derartige Einbuchtungen nur unter Verwendung vor Kernen und Losteilen herstellbar, da die Wangenform bzw. die Form der Kurbelwelle eine Modellteilung in Zünddruckrichtung bedingt.
  • Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, die Gestaltfestigkeit von gegossenen Kurbelwellen durch kernlos auf den Wangenflächen angebrachte Entlastungsmulden in einfacher und wirtschaftlicher Weise zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß- die Entlastungmulden zur entsprechenden Ebene des jeweiligen Wangenblattes geneigt längsmittig von den Zapfenübergängen mit ständig zunehmender Breite bis zu den Wangenblattenden verlaufen.
  • Durch die Erfindung wird es ermöglicht, Kurbelwellen ohne Keine oder andere Losteile zu gießen. Gleichzeitig werden Lunkerbildungen in den kritischen Wellenbereichen vermieden, da durch die Form der Entlastungsmulden die übergänge von den Zapfen zu den Wangenblättern sanfter ausgebildet-werden können, bzw. die Länge der einzelnen Wellenzapfen um die Tiefe dieser Mulden verkürzt ausgeführt werden kann.
  • Durch die Erfindung wird die Torsions- und Biegefestigkeit an den Kurbelwellenkröpfungen in einfacher Weise verbessert. Die Torsions- und Biegekräfte werden im wesentlichen durch die seitlich der erfindungsgemäßen Entlastungsmulden stehengebliebenen Stege übertragen. Die Ausbildung der Kröpfungen entspricht im Querschnitt einem U- bzw. Doppel-T-Profil, das gegenüber anderen Lösungen nicht nur ein geringeres Gewicht aufweist, sondern sich auch leichter und einfacher gießen läßt.
  • Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft darge,stgllt und wird im folgenden näher erläutert. Die F i g. 1, 3 und 5 sind Längsschnitte durch jeweils eine Kurbelwelle mit den erfindungsgemäßen Entlastungsmulden; die Fig. 2, 4 und 6 stellen die entsprechenden Querschnitte dar, um zu veranschaulichen, wie die Entlastungsmulden in der Breite verlaufen.
  • Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Kurbelwelle, deren Kröpfungen mit den Entlastungsmulden 1, 2 an den Außenseiten und 3, 4 an den Innenseiten versehen sind. Der Schnitt c-c gemäß der F i g. 2 läßt die Ansicht auf die erfindungsgemäße Entlastungsmulde 4 erkennen und gibt Aufschluß über deren Breitenverlauf. Beiderseits der Entlastungsmulde 4, 2 a und 2 befinden sich die Stege 5 und 6, so daß sich im Querschnitt ein Doppel-T-Profil ergiebt. Die F ig. 1 ist der Schnitt e-e gemäß der F i g. 2.
  • Die F i g. 3 zeigt ebenfalls einen Längsschnitt durch eine Kurbelwelle mit den erfindungsgemäßen Entlastungsmulden 7, 8, 9, 10, 11 in den Kurbelwangen. Das Besondere an dieser Ausführung ist eine geradlinige Ausbildung des Steges. Die F i g. 3 A zeigt eine vergrößerte Darstellung der Entlastungsmulde 9, die hier um den Betrag x in den Zapfen 14 hereingeführt ist, was praktisch einem Einstich entspricht. Ein solcher Einstich kann z. B. vorgesehen werden, wenn der Zapfen 14 noch nicht fertig bearbeitet ist, so daß der Betragx dann einer Bearbeitungszugabe entspricht. Die F i g. 3 B zeigt den Längsschnitt einer Kurbelwelle, bei der die erfindungsgemäßen Entlastungsmulden 15 und 16 in der Mitte der Kurbelwange in Verbindung stehen.
  • Die F i g. 4 zeigt in Stimansicht eine Kurbelwelle mit insgesamt drei um jeweils 1201 versetzte Kurbelzapfen mit den erfindungsgemäßen Entlastungsmulden 17, 18, und 19 in den Kurbelwangen. Ein weiteres Ausführungsbeispiel im Rahmen der Erfindung ist in den F i g. 5 und 6 veranschaulicht. Die F i g. 5 ist der Schnitt f-f gemäß der F i g. 6. Das Besondere dieser Lösung ist darin zu sehen, daß sich die erfindungsgemäßen Entlastungsmulden 20,21 in Längsrichtung überschneiden. ..j-

Claims (1)

  1. Patentanspruch: Gegossene Kurbelwelle vorzugsweise für Verbrennungskraftmaschinen, auf deren den Kurbel-und Wellenzapfen zugewandten Wangenflächen Entlastungsmulden angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsmulden zur entsprechenden Ebene des jeweiligen Wangenblattes geneigt längsmittig von den Zapfenübergängen mit ständig zunehmender Breite bis zu den Wangenblattenden verlaufen.
DE19651525268D 1965-05-11 1965-05-11 Kurbelwelle mit Entlastungsvertiefungen Pending DE1525268B1 (de)

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DESC097033 1965-05-11

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3171045A4 (de) * 2014-07-16 2018-05-23 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Kurbelwelle für hubkolbenmotor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT182907B (de) * 1952-11-17 1955-08-25 Fiat Spa Kurbelwelle für Zweizylindermotoren mit koaxial zueinander angeordneten Kurbelzapfen
DE1078819B (de) * 1958-04-24 1960-03-31 Daimler Benz Ag Geschmiedete Kurbelwelle, insbesondere mehrfach gekroepfte Kurbelwelle fuer Brennkraftmaschinen
CH383083A (de) * 1960-03-14 1964-10-15 Schweizerische Lokomotiv Kurbelwelle

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