DE1908416U

DE1908416U - Kolbenbrennkraftmaschine.

Info

Publication number: DE1908416U
Application number: DEK35826U
Authority: DE
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1960-07-13
Filing date: 1960-07-13
Publication date: 1965-01-14

Description

HA.837 983*28.11.64

IS 1; if , äen 29. April 1964 !PP/Ka/B Eeg. D 60/62

Kolbenbrennkraftmaschine

Neuerung betrifft eine hochaufgeladene Kolbenbrennkraftmas chine ,mit einer Kurbelwelle und einer Reihe oder mehreren Reihen von Arbeitszylindern, z.B. V-Motor, insbesondere Dieselmotor. ' , ■

Bei Kolbenbrennkraftmaschinen, die mit Ansaugung der ladung arbeiten, ergibt sich der Abstand der einzelnen'.Zylinder, ifenn diese in einer Reihe oder mehreren Reihen angeordnet sind, allein durch die Abmessungen der Arbeitszylinder und deren Zylinderkopf e. Der Abstand der Arbeitszylinder ist abhängig von der Art der Kühlung der Kolbenbrennkraftmasohine. Bei Wasserkühlung muß zwischen den einzelnen Zylindern Platz für die Kühlmäntel sein. Bei luftgekühlten Kolbenbrennkraftmaschinen muß zwischen den einzelnen Zylindern genügend Querschnitt sein für den Durchsatz der

- . /t, -Kühlluft. Fftr die Bemessung d«r Kurbelwelle einer', ^olchen KoI-

benbrennkraftmaschine bestehen überhaupt keine Schwierigkeiten.

ι.

Die Zylinderabstände reichen immer aus für eine genügende Dinian-

i *'■ sion'ierung der Kurbelwelle, lan kann beobachten, !daß Kolbeabrenn kraftmaschinen der vorbeschriebenen Art Kurbelwellen haben, bei

denen die Durchmesser der Grundlagerzapfen gleich bder nur wenig größer sind als die Durchmesser der Kurbelzapfen. \

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Die konstruktive Gestaltung der Kurbelwelle einer. Kolbenbrennkraftmas chine hängt natürlich auch von der Ausbildung des Kur-

i belgehäuses ab. Meistens.wird das Kurbelgehäuse gebildet von dem Maschinengestell und einer unter demselben angeordneten Kurbelwanne. Bei solchen Kurbelgehäusen findet in d₍er Regel Kurbelwelle Anwendung, deren Lagerzapfen etwa gleichen Dureh

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messer haben. Es sind aber auch sogenannte tunnelförmige Kurbelgehäuse bekannt, die keine Teilfuge haben. Bei ihnen muß die Kurbelwelle für den Ein- und Ausbau axial ein- bzw. ausgeschoben werden. Dies erfordert einen Durchmesser für die G-rundlagerzapfen, deren äußere Ereisabmessung die radiale Erstreckung der Kurbelzapfen in sich einschließt. Die großen Durchmesser der Grundlagerzapfen erfordern wegen der hohen Gleitgesohwindigkeit zur Verringerung der Reibung eine lagerung auf Wälzkörper. Kurbelwellen. für solche Kolbenbrennkraftmaschinen haben keine Kurbelwange. Die Kurbelwange ist als Iagerseheibe ausgebildet, an deren Seiten die Kurbelzapfen herauswachsen, ohne sich radial über die Lagerscheibe au erheben.

Bei hochaufgeladenen Kolbenbrennkraftmaschinen liegen die Verhältnisse in Bezug auf den Abstand der einzelnen. Zylinder ganz anders. Abgesehen von der wesentlich höheren Belastung., welche die Kurbelwelle durch die Hochaufladung erfährt, liegen für die Bemessung der Kurbelwelle Vorschriften, beispielsweise von Schifffahrt ge Seilschaft en vor, nach denen eine bestimmte spezifische Beanspruchung nicht überschritten werden darf, eine weitere Einschränkung liegt darin, daß für bestimmte Abmessungen und Stückzahlen eine im Gesenk geschmiedete Welle nicht wirtschaftlich ist und damit die Möglichkeit wegfällt» höher legierte Werkstoffe zu verwenden, um höhere Materialfestigkeiten auszunutzen. Hieraus ergibt sich, daß der Abstand der einzelnen Zylinder nicht mehr durch die Zylinderkonstruktion sondern durch die Kurbelwellendimensionierung gegeben ist, wenn man die Kurbelwelle nach den bei Kolbenbrennkraftmaschinen mit Ansaugung der ladung üblichen Bauform ausbildet.

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Eine Folge davon ist natürlich eine unerwünschte "Verlängerung der ganzen Kolbenbrennkraftmaschine. Aus Vorstehendem ergabt sieh nunmehr die Aufgabe, eine Kurbelwelle für eine hοchaufgeladene Kolbenbrennkraftmaschine zu schaffen, die es erlaubt, die Arbeitszylinder derselben nur mit dem Abstand voneinander anzuordnen, der durch die Zylinder- und Zylinderkopfkonstruktion bedingt ist. Diese Aufgabe wird gemäß der Feuerung' gelöst durch ein Verhältnis des Durchmessers der Wellengrundlagerzapfen zum Kurbelradius von 1,7 bis 2,6, wobei die Kurbelwelle in Gleitlager gelagert ist und zwischen den sioh durch die vorstehenden Verhältnisse ergebenden schmalen Wellengrundlagerzapfen und den Kurbelzapfen als kurze, d.h. den Durchmesser der Wellengrundlagerzapfea radial nur wenig überragende Arme ausgebildete Kurbelwangen ergeben.

Durch die .-!Teuerung ergibt sich eine Kurbelwelle von großer Biege- und Verdrehfestigkeit. Sie ist auoh als Leichte Kurbelwelle anzusehen, weil die Kurbelwangen im Verhältnis zu anderen !Kurbelwellen, wegen der kurzen Entfernung, die sie zwisdhea Gruadlage: zapfen und Kurbelzapfen überbrücken müssen, klein sind. Die findungsgemäße Vergrößerung des Grundlagerzapfens gibt eine starke Überdeckung, des Kurbel zap fens, wodurch äs möglich ist, den Ver--, bindungsquerschnitt zwischen Grundlagerzapfen und Kurbelzapfen entsprechend den erforderlichen Widerstandsmomenten auszubilden« Der Durchmesser der Grund lager zapfen ist bei der ne'üeEungsge- . mäßen Kurbelwelle noch nicht so groß, daß durch Gleitlager nicht beherrschbare Gleitgeschwindigkeiten auftreten. Bs können daher gemäß der Meuor-^g einfache Gleitlager Anwendung finden, deren Gleitgeschwindigkeit nicht höher als das (1,3-2,0) fache der mittleren Kolberigeschwindigkeit 1st.

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Was die Anordnung der Gegengewichte für den Massenausgleich "bei der _neuer.ungsgemäßen Kurbelwelle angeht, so ist diese sehr einfach. Es ist ohne weiteres möglich, daß in der Betriebaebene der Kurbenwangen an der Innenseite der Wellengrundlagerzapfen Gegengewichte für den Massenausgleich angeordnet sind. Di^se Gegengewichte können beispielsweise in vorteilhafter ?/eise an den Seitenflächen der Wellengrundlagerzapfen befestigt weiden, es ist dies im Rahmen der Neuerung jedoch nicht zwingend^ Es ist auch denkbar, daß die Gegengewichte an der der längsmittelachse zugewandten Seite der Kurbelwangen befestigt werden. In

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allen Fällen können die Gegengewichte auch zur Aufnahme der axia~ len Rihrungskräfte der Kurbelwellen benutzt werden, indem,eine Seite derselben an einer geeigneten Lagerfläche anläuft.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der leueßung beispielsweise dargestellt.

Die Abb. 1 zeigt in schematischer Darstellung, soweit es zur Erläuterung der Ueuer.ung erforderlich ist, den !Beil einer Kolbenbrennkraftmaschine im senkrechten Längsschnitt, der die Lagerung einer Kröpfung der Kurbelwelle im Kurbelgehäuse zeigt, dies für^; eine Kolbenbrennkraftmaschine, bei der an den Kurbelzapfen eine Pleuelstange angreift. Die Abb. 2 zeigt sinngemäß dasselbe wie die Abb. 1, jedoch für eine Kolbenbrennkraftmaschine, bei der an jedem Kurbelzapfen zwei Pleuelstangen angreifen, so wie dies bei einer Kolbenbrennkraftmaschine mitin T-Form angeordneten Zylindern vielfach der Fall ist.

Wach Abb. 1 werden die Kurbelwellenlager 1 duroh das Kurbelgehäuseoberteil'2 und das Kurbelgehäuseunterteil 3 gebildet. Is sind einfache Gleitlager, in denen die Eurbelwellenlagerzapfen. gelagert sind. Die Kurbelzapfen sind mit 5 bezeichnet. Die Kurbel-

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welle weist die Besonderheit auf, daß das Verhältnis des Durchmessers der Wellengrundlagerzapfen zum Kurbelradius "r^w etwa 2,4 beträgt. Das Verhältnis kann im Rahmen der lireuer-ung etwa zwischen 1,7 bis 2,6 schwanken. Zwischen den durch diese Verhältnisse sich ergebenden schmalen Wellengrundlagerzapfen 4 und den Kurbelzapfen 5 sind als kurze Arme (6 ausgebildete Kurbelwangen angeordnet, die den Durohmesser der Wellengrundlagerzapfen radial nur wenig überragen. Das Verhältnis des Durchmessers der Wellengrundlagerzapfen 4 zum Durchmesser der Kurbelzapfen beträgt etwa 2, Es kann bis etwa 1,4 vermindert werden. Durch die besondere Ausbildung der Kurbelwelle ist in vorteilhafter Weise ein Abstand der Arbeitszylinder der Kolbenbrennkraftmaschine von 1,3 bis 1,5 D möglich, wobei D der Durchmesser der Arbeitskolben bedeutet.

Die für den Ausgleich der Massenkräfte an der Kurbelwelle notwendigen Gegengewichte sind mit 7 bezeichnet. Sie liegen in der Betriebsebene der Kurbelwangen β und sind an den seitliches! Stirnflächen der Wellengrundlagerzapfen 4 durch Befestigungselemente z.B. durch Schrauben 8 befestigt. Die Muttergewinde in den Kurbelzajj fen befinden sieh dabei in einem Gebiet, welches praktisch frei ist von Beanspruchungen, die von an der Kurbelwelle angreifenden Dreh- und Biegekräften hervorgerufen werden. Die den Kurbelwellen-

lagern 1 zugekehrten Stirnflächen 13 der Gegengewichte 7 kennen für die Aufnahme der axialen Führungskräfte der Kurbelwelle ausgebildet werden. Die auf den Kurbelzapfen sitzenden Pleuelstangen sind mit 9 bezeichnet.

Die Ausführungsform nach Abb. 2 unterscheidet sich von der nach

Abb. 1 nur dadurch, daß auf dem Kurbelzapfen 10 zwei Pleuelstangen 11 und 12 sitzen, welches die Pleuelstangen von zwei gegenüberliegenden Arbeite zylindern einer V-förmigen Kolbenbrennkraftmaschine sind. -6-

Claims

D 60/62 Weue S c h u t z. ansprüche

1. Hochaufgeladene Kolbenbrennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle und einer Reihe oder mehreren Reihen von Arbeitszylinder^ z.B. V-Motor, insbesondere Dieselmotor, wobei die Kurbelwelle in Gleitlagern gelagert ist und sich zwischen den schmalen Wellen*- grundlagersapfen und den Kurbelzapfen als kurze, d.h. den Durchmesser der Wellengrundlagerzapfen radial nur wenig überragende Arme ausgebildete Kurbelwangen ergeben, gekennzeichnet durjCh die Vereinigung der Kennzeichen

a) daß das Verhältnis des Durchmessers der WellengrunCLagerzapfen (4) zum Kurbelradius (r) 1,7 bis 2,6 und

b) das Verhältnis des Durchmessers der Wellengrundlagerzapfen (4) zum Durchmesser der Kurbelzapfen (5) der Kurbelwelle 1,4 bis 2 beträgt.

2. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Betriebsebene der Kurbelwangen, wie an sich bekannt, Gegengewichte für den Massenausgleich angeordnet sind, die durch Befestigungselemente (8) mit ihren Seiten (13) mit den seitlichen Stirnflächen der Wellengrundlagerzapfen (4) verbunden sind.

3. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegengewichte (7) zur Aufnahme der axialen P&hrungskräfte benutzt werden, indem eine Seite (13) der Gegengewichte (7) an einer geeigneten Lagerflache anläuft.

wo iss i'-i-ie U:i!e?i..;e .'Be^h'^tung und Schufconspt.J is! ö>e 2u!erzl e-tigefeichle. ie *.«>. .-ι." ·ν.ι> -.·. .·»? <ä*f uiii)?Cma'iv.h -■ ·!··.)&'<>>'.■■ en L>n!«f!o*5n ob Die recMiche Bedeuluna der AI.ao^ij-¹-? isi ni-.ii· . «rsi^'-rfsiicfi einov-o.ci'jri ^;j--iiöflogen faei.^»ien sich in den Amlsckfen. Sie könnan jederzeit ohne N .-r<KMIichen inieresses gebührenfrei eingesehen werden. Auf Antrag werden hierton auch fotokopisn o«· ■ teaotiv« zu den üblichen Preisen geliefert, Oeutsches Patentamt, Gebrauchsmuster-. >