DE1951097A1 - Zusammengesetzte Kurbelwelle mit einem Antriebszahnrad,fuer mehrzylindrige Kolbenmaschinen,insbesondere Brennkraftmaschinen - Google Patents

Zusammengesetzte Kurbelwelle mit einem Antriebszahnrad,fuer mehrzylindrige Kolbenmaschinen,insbesondere Brennkraftmaschinen

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DE1951097A1
DE1951097A1 DE19691951097 DE1951097A DE1951097A1 DE 1951097 A1 DE1951097 A1 DE 1951097A1 DE 19691951097 DE19691951097 DE 19691951097 DE 1951097 A DE1951097 A DE 1951097A DE 1951097 A1 DE1951097 A1 DE 1951097A1
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Fritz Kaeumle
Erich Strehler
Rolf Dipl-Ing Weber
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Dr Ing HCF Porsche AG
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Dr Ing HCF Porsche AG
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    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/04—Crankshafts, eccentric-shafts; Cranks, eccentrics
    • F16C3/06—Crankshafts
    • F16C3/10—Crankshafts assembled of several parts, e.g. by welding by crimping
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  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

Dr.-lng. h. c. F. PORSCHE KG · 7 STUTTGART-ZUFFENHAUSEN · PORSCHESTRASSE 42
• 0 6j
Zusammengesetzte Kurbelwelle mit einem Antriebszahnrad, für mehrzylindrige Kolbenmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen .
Die Erfindung bezieht sich auf eine zusammengesetzte Kurbelwelle, mit einem Antriebszahnrad, für mehrzylindrige Kolbenmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen, die im Bereich von Kurbelzapfen geteilt und unter Bildung einer Stoßfuge zusammengefügt ist, wobei die in der Ebene von einem oder mehreren Wellenzapfen senkrecht geteilte Kurbelwelle an den Stoßfugen benachbarter Wellenzapfen ringförmige Stirnflächen besitzt, die gegeneinander gerichtet unter Bildung eines entlüftbaren Hohlraumes durch Elektronenstrahlschweißen miteinander verbunden sind, nach Patent (Patentanmeldung P 19 22 488.5).
Zweck der Erfindung ist die einfache Befestigung eines Antriebszahnrades auf einem durch das Elektronenstrahlschweißverfahren verbundenen Wellenzapfen einer zusammengesetzten Kurbelwelle.
Die in dem Hauptpatent beschriebene Kurbelwelle besitzt einen oder mehrere Wellenzapfen, die in der Ebene senkrecht geteilt sind und einen entlüftbaren Hohlraum aufweisen. Zwischen den Wellenzapfen ist ein Antriebszahnrad eingesetzt. Das Antriebszahnrad besitzt beidseitig seiner Stirnflächen je einen Zentrierbund zur Zentrierung in den Wellenzapfen und wird unter Vermittlung von in der Schweißzone eingelegten Folien durch Elektronenstrahlschweißen mit den Wellenzapfen verbunden. Diese Ausführung hat sich zwar in der Praxis bewährt und ergibt auch eine sichere und elastische .Schweißverbindung, jedoch ist der Aufwand bei verschiedenen Werkstoffpaarungen zwischen dem Antriebszahnrad und den Wellenzapfen der Kurbelwelle durch Einlegen von Folien zeitraubend und auf v/endig. Außerdem ist das nachträgliche Überschleifen
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/,Il Il Il / '/./H/l VIi'' · III /Uli ι Mill '.Al-I
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der Schweißnaht kostspielig und erfordert einen weiteren Arbeitsgang.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die Wellenzapfen einer zusammengesetzten Kurbelwelle so auszubilden, daß eine einwandfreie, sichere und schweißlose Befestigung eines Antriebszahnrades auf dem Wellenzapfen ohne zusätzliche Nacharbeiten gewährleistet wird.
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß in den Ebenen der Stirnflächen die Wellenzapfen radiale Bunde aufweisen, von denen mindestens1 einer zur Befestigung des vor dem Schweißen auf einen der Wellenzapfen aufgelegten AntriebsZahnrades dient. Vorteilhaft, ist, daß einer der Wellenzapfen einen sich von der Stirnfläche aus erstreckenden Zentrieränsatz besitzt, welcher sich in eine Passbohrung des Hohlraumes des benachbarten Wellenzapfens erstreckt. Vorzüglich sind die Wellenzapfen im Bereich der Stirnflächen mit einer radial verlaufenden Entlüftungsnut versehen. Von besonderem Vorteil ist, daß einer der Wellenzapfen mit einer oder mehreren am Umfang gleichmäßig verteilt angeordneten .Entlüftungsbohrungen versehen ist, die die Entlüftungsnut mit dem Hohlraum der Wellenzapfen verbindet. Ein weiterer Vorteil ist. daß die Bunde der Wellenzapfen unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Vorzüglich weist das Antriebszahnrad an seiner Innenseite eine zahnartige Oberfläche auf, die zur festhaftenden Verbindung mit dem Bund eines Wellenzapfens dient.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Ausführung der Wellenzapfen jeweils mit einem radialen Bund eine besonders günstige Lagerstelle für das Antriebszahnrad erzielt wird, so daß auch AntriebsZahnräder aus einem für das Elektronenstrahlschvvreißen ungeeigneten Werkstoff verwendet werden können. Dadurch wird eine einfache und sichere Schweißverbindung der Wellenzapfen ohne Zusatzmittel ermöglicht. Durch die Anordnung eines Zentrieransatzes bei einem der Wellenzapfen wird eine genaue Zentrierung der beiden Zapfen zueinander erreicht und eine Erhöhung der Biegefestigkeit im Bereich der Schwoißzone erzielt. Durch die Anordnung der im Γ-ereieh der
Stirnflächen der Wellenzapfen radial verlaufenden Entliiftun^s-.v-,;:·: :.\-, 109817/0 885
BAD OfIiGJNAi.
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nut wird eine gute Sehweißverbindung der Wellenzapfen erzielt. Dadurch. daS einer der Wellenzapfen mit Entlüftungsbohrungen versehen ist, die die Entlüftungsnut mit dem Hohlraum der Wellenzapfen verbinden, wird gewährleistet- daß der gesamte Schweißbereich sicher unter dem für das Elektronenstrahlschweißen benötigte Vakuum gehalten wird. Damit wird eine wesentliche Erleichterung für die Schweißverbindung erzielt. Die Ausbildung
der Bunde der Wellenzapfen mit unterschiedlichem Durchmesser
ermöglicht ein einfaches Auflegen des Antriebszahnrades auf die Wellenzapfen vor der Schweißverbindung. Desweiteren wird durch diese Maßnahme eine vorstehende Schweißnaht vermieden, so daß
der für die Aufnahme des Antriebszahnrades vorgesehene Bund des Wellenzapfens vor dem Schweißen fertig bearbeitet werden kann. Die riffelartige Oberfläche der Innenseite des AntriebsZahnrades ergibt mit einfachen Mitteln eine sichere, drehfeste und einfache Befestigung auf dem Wellenzapfen der Kurbelwelle.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der
Erfindung anhand einer Seitenansicht der erfindungsgemäßen Befestigung eines AntriebsZahnrades auf einem durch das Elektronenstrahlschweißen, verbundenen Wellenzapfen einer zusammengesetzten Kurbelwelle- teilweise im Schnitt, gezeigt.
Die Kurbelwelle 1 besteht aus Kurbelteilen 2, 3.· die Wellenzapfen 4. 5 aufweisen, die durch Elektronenstrahlschweißen unmittelbar miteinander verbunden sind. Die Wellenzapfen 4« 5
sind jeweils mit einem radialen Bund 6, J versehen, der im Bereich der Stirnflächen 8. 3' angeordnet ist. Der Bund 6 des
Wellenzapfens 4 besitzt einen kleineren Außendurchmesser als
der Bund 7 und ist mit einem von der Stirnfläche 8 ausgehenden Zentriersatz 9 versehen. Der Bund 7 dient zur Aufnahme und Befestigung eines Antriebszahnrades 10 und besitzt eine dem Antriebszahnrad 10 entsprechende breite Lagerbasis 11. Die Wellenzapfen 4j 5 sind mit einem Hohlraum 12 versehen, der über eine in das Kurbelteil j5 eingebrachte Entlüftungsbohrung Ip mit der zum Elektronenstrahlschweißen benötigten Atmosphäre der Schweißkammer verbunden ist. Zum Verschluß der Entlüftungsbohrung"I^
ist ein Stopfen 14 vorgesehen. Ein. Teil des Hohlraumes 12 ist
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in dem Wellenzapfen 5 als Passbohrung 15 ausgebildet, die zur Aufnahme des Zentrieransatzes 9 des Wellenzapfens 4 dient.
Die Stirnflächen 8, 8' der Bunde 6, 7 sind im Übergangsbereieh zum Zentrieransatz 9 bzw. zur Passbohrung .15 mit einer radial verlaufenden Entlüftungsnut 16 versehen, die über mehrere Ent- < lüftungsbohrungen 17 des Wellenzapfens 5 mit dem Hohlraum der Wellenzapfen 4, 5 in Verbindung stehen. Die Entlüftungsbohrungen
17 sind gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnet und erstrecken sich annähernd parallel zur Drehachse X-X der Wellenzapfen 4, 5· Das Antriebszahnrad 10 besitzt an seiner Innenseite 18 eine riffelartige Oberfläche.
Zum Verbinden der Wellenzapfen 4, 5 der beiden Kurbelteile 2, j5 und zur Befestigung des AntriebsZahnrades 10 auf dem Bund 7 wird zunächst das Antriebszahnrad 10 über den im Durchmesser kleineren Bund β aufgeschoben und auf dem Wellenzapfen 4 abgelegt. Danach wird der Wellenzapfen 5 des Kurbelteiles J5 mit seiner Passbohrung 15 über den Zentrieransatz 9 des Wellenzapfens 4 aufgesetzt bis die Stirnflächen 8, 8' gegeneinander zur Anlage kommen. Die so vormontierte Kurbelwelle 1 kommt nun in eine nicht dargestellte Schweißkammer eines Elektronenstrahlschweißgerates, in dem ein Vakuum der Größenordnung 10"^ Hg erzeugt wird. Durch die Entlüftungsbohrung IJ, 17 und die Entlüftungsnut 16 wird gewährleistet, daß auch innerhalb der Wellenzapfen 4, 5 und besonders an der innenliegenden Schweißzone der Stirnflächen 8, 8f das geforderte Vakuum entsteht, wodurch eine sichere Schweißverbindung erzielt wird. Nach beendigtem Schweißvorgang wird die so zusammengesetzte Kurbelwelle 1 in eine nicht gezeigte Aufnahmevorrichtung eingelegt. Nun wird das Antriebszahnrad 10 von dem Wellenzapfen 4 auf dem Bund 7 des Wellenzapfens 5 aufgepresst. Hierbei drückt sich die riffelartige Oberfläche der Innenseite
18 des AntriebsZahnrades 10 in die Oberfläche des Bundes 7 ein. wodurch eine dreh- und verschiebesichere Befestigung des Antriebszahnrades 10 erzielt wird. Anschließend wird die Entlüftungsbohrung 13 des Hohlraumes 12 durch den Stopfen 14 verschlossen.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann die Innenseite 18 des Antriebszahnrades 10 anstatt einer riffelartigen Oberfläche eine glatte Oberfläche aufweisen und durch Kleben mit einem geeigneten Klebemittel auf dem Bund 7 des Wellenzapfens 5 befestigt werden.
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-G-

Claims (1)

  1. j O 67
    Schutzrechtsansprüche
    Iy Zusammengesetzte Kurbelwelle mit einem Antriebszahnrad, für mehrzylindrige Kolbenmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen, die im Bereich von Kurbelzapfen geteilt und unter Bildung einer Stoßfuge zusammengefügt ist, wobei die Stoßfugen benachbarter Wellenzapfen ringförmige Stirnflächen besitzen, die gegeneinander gerichtet unter Bildung eines entlüftbaren Hohlraumes durch Elektronenstrahlschweißen miteinander verbunden sind, nach Patent (Patentanmeldung P I9 22 488.5), dadurch gekennzeichnet, daß in den Ebenen der Stirnflächen (8, 8') die Wellenzapfen (4, 5) radiale Bunde (6,7) aufweisen, von denen mindestens einer zur Befestigung des vor dem Schweißen auf einen der Wellenzapfen (4) aufgelegten Antriebszahnrades (lO)dient.
    2, Zusammengesetzte Kurbelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Wellenzapfen (4) einen sich von der Stirnfläche (8) aus erstreckenden Zentrieransatz (9) besitzt, welcher sich in eine Passbohrung (15) des Hohlraumes (12) des benachbarten Wellenzapfens (5) erstreckt.
    J. Zusammengesetzte Kurbelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenzapfen (4, 5) im Bereich der Stirnflächen (8, 8') mit einer radial verlaufenden Fntlüftungsnut (16) versehen sind.
    4. Zusammengesetzte Kurbelwelle nach Anspruch 1 bis "5, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Wellenzapfen (4). mit einer oder mehreren gleichmäßig am Umfang verteilt angeordneten Entlüftungsbohrungen (17) versehen ist, die die Entlüftungsnut' (16) mit dem Hohlraum (12) der Wellenzapfen (4, 5) verbinden.
    5· Zusammengesetzte Kurbelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bunde (6, 7) der Wellenzapfen (4, 5) unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
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    —7 —
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    6. Zusammengesetzte Kurbelwelle nach Anspruch I3 dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebszahnrad (10) an seiner Innenseite (18) eine riffelartige Oberfläche aufweist, die zur festhaftenden Verbindung mit dem Bund (7) eines Wellenzapfens (5) dient.
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    Leerseife
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