DE19745586A1

DE19745586A1 - Internal combustion engine crankshaft counter-balance

Info

Publication number: DE19745586A1
Application number: DE1997145586
Authority: DE
Inventors: Hanns-Peter Dipl Ing Dr Huebl; Georg Dipl Ing Tzivanopoulos
Original assignee: AVL List GmbH
Current assignee: AVL List GmbH
Priority date: 1996-10-16
Filing date: 1997-10-15
Publication date: 1998-04-23
Also published as: AT1738U1

Abstract

The crankshaft (1) for an IC engine has a crank web close to a crank pin. The crank web (4) incorporates a counter-balancing weight (7) which is fixed in a groove (6) on the side (4a) away from the crank pin (5). The groove cross-section is hammer-headed, mushroom-shaped or swallow-tail shaped (6a) and is located on the outside of the crank-web (4) and matches the inner face of the counter-balancing weight to which it is anchored (6b).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kurbelwelle für Hubkolbenmaschinen, insbesondere Brennkraft maschinen, mit zumindest einer an einen Hubzapfen grenzenden Kurbelwange, die als mit zumindest einem Zusatzgewicht versehenes Gegengewicht ausgebildet ist.The invention relates to a crankshaft for reciprocating engines, in particular internal combustion machines, with at least one crank arm bordering on a crank pin, which as with counterweight provided with at least one additional weight.

Aus der EP 0 345 424 A1 ist eine Kurbelwelle der eingangs genannten Art bekannt, bei der die Zusatzgewichte als von der Wange umgebene Kerne ausgebildet sind, die sich über einen wesentlichen Bereich der Gegengewichte erstrecken. Der Kern wird durch einen Hohlkörper gebildet, der mit einem Schwermetalleinsatz, wie Blei, Wismut od. dgl. gefüllt ist. Dadurch kann der Massenausgleich der Brennkraftmaschine bedarfsgerecht definiert werden. Da der Kern rundum vom Wangenmaterial umgeben sein muß, sind aus gußtechnischen und Festig keits-Gründen der Reduzierung der Kurbelwangenabmessungen Grenzen gesetzt.EP 0 345 424 A1 discloses a crankshaft of the type mentioned at the beginning, in which the additional weights are designed as cores surrounded by the cheek, which overlap one another essential area of the counterweights. The core is made by a hollow body formed, which is filled with a heavy metal insert, such as lead, bismuth or the like. Thereby the mass balance of the internal combustion engine can be defined as required. Since the The core must be surrounded by the cheek material, are made of casting and strength Limits due to reasons of reducing the crank arm dimensions.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine kompaktere Bauweise für eine Kurbelwelle mit ausreichendem Ausgleichgrad zu ermöglichen.The object of the invention is to avoid these disadvantages and a more compact design for a crankshaft with a sufficient degree of compensation.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zur Befestigung des Zusatzgewichtes die Kurbelwange an der dem Hubzapfen abgewandten Seite eine Nutverbindung aufweist. Die Nutverbindung bildet eine formschlüssige Befestigung für das Zusatzgewicht und ermöglicht höhere Haltekräfte als beispielsweise eine Schraubverbindung.According to the invention this is achieved in that the fastening of the additional weight Crank cheek has a groove connection on the side facing away from the crank pin. The Groove connection forms a form-fitting attachment for the additional weight and enables higher holding forces than, for example, a screw connection.

Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß die Nutverbindung aus zumindest einer im Quer schnitt hammerkopf-, pilz- oder schwalbenschwanzförmigen Nut an der Außenseite der Kur belwange und/oder an der Innenseite des Zusatzgewichtes einerseits, und zumindest einem in die Nut eingreifenden, zu dieser im wesentlichen komplementär geformten, mit dem jeweili gen anderen Teil aus der Gruppe Kurbelwange und Zusatzgewicht fest verbundenen Ankerteil besteht. Das Zusatzgewicht steht nur im inneren Mantelbereich mit der Kurbelwange in Ver bindung und muß durch die Nutverbindung nicht mehr von dieser umgeben sein. Dies ermög licht es einerseits, die Breite der Kurbelwange gegenüber bekannten Kurbelwellen zu ver mindern und andererseits den Außenradius der Wange samt Gegengewicht bei ausreichendem Ausgleichgrad zu verkleinern, da der Anteil des Schwermetalles am Gegengewicht erhöht werden kann. Gleichzeitig ist gewährleistet, daß das Gegengewicht sicher mit der restlichen Kurbelwange verbunden ist.It is preferably provided that the groove connection consists of at least one in the cross cut hammer head, mushroom or dovetail-shaped groove on the outside of the cure belwange and / or on the inside of the additional weight on the one hand, and at least one in the groove engaging, to this essentially complementarily shaped, with the respective other part from the group crank arm and additional weight fixed anchor part consists. The additional weight is only available in the inner jacket area with the crank arm binding and no longer has to be surrounded by the groove connection. This enables on the one hand, it ver ver the width of the crank arm compared to known crankshafts reduce and on the other hand the outer radius of the cheek including counterweight if sufficient To reduce the degree of balancing, since the proportion of heavy metal in the counterweight increases can be. At the same time it is ensured that the counterweight is safe with the rest Crank cheek is connected.

Dabei kann vorgesehen sein, daß der Ankerteil durch eine separate Feder gebildet ist. In dieser Ausführung weisen sowohl die Kurbelwange als auch das Zusatzgewicht zumindest eine Nut auf, die mit dem Ankerteil zusammenwirkt.It can be provided that the armature part is formed by a separate spring. In this Execution both the crank arm and the additional weight have at least one groove that interacts with the anchor part.

Zur Reduzierung von Einzelteilen kann aber auch vorgesehen sein, daß der Ankerteil ein stückig mit der Kurbelwange und/oder dem Zusatzgewicht ausgebildet ist. To reduce individual parts, it can also be provided that the anchor part is integrally formed with the crank web and / or the additional weight.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die die Verschieberichtung defi nierende Nutlängsachse der Nutverbindung im wesentlichen in einer Normalebene auf die Kurbelwellenachse und vorzugsweise kreisbogenförmig und im wesentlichen in Umfangs richtung der Kurbelwelle ausgebildet ist, wobei der Mittelpunkt des Kreisbogens besonders vorzugsweise zwischen der Kurbelwellenachse und der Hubzapfenachse liegt. Bei der Mon tage wird das Zusatzgewicht in Umfangsrichtung auf die Kurbelwange aufgeschoben. Eine andere sehr vorteilhafte Ausführungsvariante sieht vor, daß die Nutlängsachse in Richtung der Kurbelwellenachse verläuft. Die Nutverbindung wird dabei durch mehrere parallel verlau fende Nuten in Kurbelwellenachsrichtung gebildet.In a preferred embodiment it is provided that the direction of displacement is defi Nating longitudinal axis of the groove connection in a normal plane to the Crankshaft axis and preferably in the form of a circular arc and essentially in circumference Direction of the crankshaft is formed, with the center of the circular arc particularly is preferably between the crankshaft axis and the crank pin axis. At the Mon days, the additional weight is pushed circumferentially onto the crank arm. A Another very advantageous embodiment variant provides that the longitudinal axis of the groove in the direction of Crankshaft axis runs. The groove connection is left in parallel by several fenden grooves in the crankshaft axial direction.

Zur Verhinderung von Verschiebebewegungen zwischen der Kurbelwange und dem Zusatz gewicht ist eine Verschiebesicherung vorgesehen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Verschie besicherung durch zumindest einen formschlüssigen Sicherungsteil im Bereich des Berüh rungsflächen zwischen Kurbelwange und Zusatzgewicht, vorzugsweise durch einen Stift oder eine Schraube, gebildet ist. Zusätzlich oder an Stelle der Verschiebesicherung ist es besonders vorteilhaft, wenn die Nutverbindung als Preßsitz ausgebildet ist.To prevent sliding movements between the crank arm and the add-on weight is provided to prevent movement. It is advantageous if the diff secured by at least one positive locking part in the area of the touch tion surfaces between the crank web and additional weight, preferably by a pin or a screw is formed. It is special in addition to or instead of the anti-displacement device advantageous if the groove connection is designed as a press fit.

Die Nutverbindung stellt gewisse Anforderungen an die Festigkeit des Zusatzgewichtes. Diese können beispielsweise dadurch erfüllt werden, wenn als Material des Zusatzgewichtes Wolfram od. dgl. gewählt wird.The groove connection places certain demands on the strength of the additional weight. This can be fulfilled, for example, if as the material of the additional weight Tungsten or the like is selected.

Die Erfindung wird anhand der Fig. näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail with reference to the figure . Show it:

Fig. 1 eine Teilansicht, teilweise im Schnitt, einer erfindungsgemäßen Kurbel welle für eine Hubkolbenmaschine, Fig. 1 is a partial view, partially in section, of a crank shaft according to the invention for a reciprocating piston machine,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 2 shows a section along the line II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Nutverbindung in einer anderen Ausführungsvariante, Fig. 3 is a groove joint in another embodiment,

Fig. 4 eine Nutverbindung in einer weiteren Ausführungsvariante, Fig. 4 is a groove joint in a further embodiment,

Fig. 5 eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen Kurbelwelle in einer weiteren Ausführungsvariante, Fig. 5 is a partial view of a crankshaft according to the invention in a further embodiment,

Fig. 6a und 6b Ansichten von Ausführungsvarianten gemäß dem Pfeil VI in Fig. 5. Figs. 6a and 6b are views of embodiments according to the arrow VI in Fig. 5.

Die Kurbelwelle 1 umfaßt einen sich entlang der Kurbelwellenachse 2 erstreckenden Lager zapfen 3, an den die Kurbelwange 4 und der Hubzapfen 5 anschließt.The crankshaft 1 comprises a portion extending along the crankshaft axis 2 trunnion 3, connects to the crank arm 4 and the crank pin. 5

An der dem Kurbelzapfen 5 abgewandten Seite 4a der Kurbelwange 4 ist eine Nutverbin dung 6 zur Befestigung des Zusatzgewichtes 7 an der Kurbelwange 4 vorgesehen. Die Nutver bindung besteht aus zumindest einer Nut 6a und einem Ankerteil 6b.On the side facing away from the crank pin 5 4 a of the crank arm 4 , a Nutverbin extension 6 is provided for fastening the additional weight 7 on the crank arm 4 . The Nutver bond consists of at least one groove 6 a and an anchor part 6 b.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsvariante gezeigt, bei der die Nut 6a in das Zusatzgewicht 7 ein geformt ist. Die Nut 6a ist dabei kreisbogenförmig ausgebildet und liegt in einer Normal ebene 2a auf die Kurbelwellenachse 2, wobei der Mittelpunkt M des Kreisbogens zwischen der Kurbelwellenachse 2 und der Hubzapfenachse 5' liegt, wie in Fig. 2 ersichtlich ist.In Fig. 1, an embodiment is shown in which the groove 6 a in the additional weight 7 is formed. The groove 6 a is formed in the shape of a circular arc and lies in a normal plane 2 a on the crankshaft axis 2 , the center M of the circular arc lying between the crankshaft axis 2 and the crank pin axis 5 ', as can be seen in FIG. 2.

Der Ankerteil 6b wird in Fig. 1 durch die Kurbelwelle 4 gebildet. Genauso ist es möglich, die Nut 6a in die Kurbelwange 4 einzuformen und den Ankerteil 6b einstückig mit dem Zusatz gewicht 7 zu gestalten, wie in Fig. 3 gezeigt ist.The armature part 6 b is formed in Fig. 1 by the crankshaft 4 . It is also possible to form the groove 6 a in the crank web 4 and to design the anchor part 6 b in one piece with the additional weight 7 , as shown in FIG. 3.

Fig. 4 zeigt wiederum eine Ausführungsform, bei der sowohl die Kurbelwange 4 als auch das Zusatzgewicht 7 eine Nut 6a aufweisen. In jede Nut 6a ist dazu ein komplementär hammer förmig geformter separater als Feder 8 ausgebildeter Ankerteil eingeschoben. Fig. 4 again shows an embodiment in which both the crank arm 4 and the additional weight 7 have a groove 6 a. In each groove 6 a a complementary hammer-shaped separate as a spring 8 anchor part is inserted.

Die Fig. 5, 6a und 6b zeigen eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung, bei der die die Verschieberichtung definierende Nutlängsachse 6' in Richtung der Kurbelwellenachse 2 verläuft. Die Nutverbindung 6 wird dabei durch mehrere Längsnuten 6a im Bereich der Mantelfläche 7a des Zusatzgewichtes 7 gebildet. Figs. 5, 6a and 6b show a further embodiment of the invention, which runs in the displacement direction defining Nutlängsachse 6 'in the direction of the crankshaft axis 2. The groove connection 6 is formed by a plurality of longitudinal grooves 6 a in the area of the lateral surface 7 a of the additional weight 7 .

Sehr vorteilhaft ist es, wenn sowohl die Kurbelwange 4 als auch das Zusatzgewicht 7 Nu ten 6a als auch Ankerteile 6b mit gleichen Abmessungen aufweist, wodurch für die Herstel lung der Nuten 6a bzw. Ankerteile 6b das gleiche Werkzeug eingesetzt werden kann, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Neben der Hammerkopfform des Nutquerschnittes ist auch eine pilzför mige- oder schwalbenschwanzförmige Gestaltung möglich.It is very advantageous if both the crank cheek 4 and the additional weight 7 nu ten 6 a and anchor parts 6 b have the same dimensions, whereby the same tool can be used for the production of the grooves 6 a or anchor parts 6 b, as shown in Fig. 6. In addition to the hammer head shape of the groove cross section, a mushroom-shaped or dovetail-shaped design is also possible.

Claims

1. crankshaft for reciprocating engines, in particular internal combustion engines, with at least at least one crank pin ( 5 ) bordering crank web ( 4 ), which is designed as a counterweight provided with at least one additional weight ( 7 ), characterized in that for fastening the additional weight ( 7 ) the crank arm (4) at the crank pin (5) side facing away from (4a) has a groove joint (6).

2. Crankshaft according to claim 1, characterized in that the groove connection ( 6 ) from at least one cross-section hammer head, mushroom or dovetail-shaped groove ( 6 a) on the outside ( 4 b) of the crank arm ( 4 ) and / or on the Inside ( 7 a) of the additional weight ( 7 ) on the one hand, and at least one engaging in the groove, essentially complementarily shaped, with the other part from the group crank arm ( 4 ) and additional weight ( 7 ) firmly connected anchor part ( 6 b ) consists.

3. Crankshaft according to claim 1 or 2, characterized in that the armature part ( 6 b) is formed by a separate spring ( 8 ).

4. Crankshaft according to claim 1 or 2, characterized in that the armature part ( 6 b) is integrally formed with the crank arm ( 4 ) and / or the additional weight ( 7 ).

5. Crankshaft according to one of claims 1 to 4, characterized in that the longitudinal axis of the groove defining the displacement direction ( 6 ') of the groove connection ( 6 ) lies in wesentli chen in a normal plane ( 2 a) on the crankshaft axis ( 2 ) and preferably in the shape of an arc and is essentially formed in the circumferential direction of the crankshaft ( 1 ), the center (M) of the arc being particularly preferably between the crankshaft axis ( 2 ) and the crank pin axis ( 5 ').

6. Crankshaft according to one of claims 1 to 4, characterized in that the groove longitudinal axis ( 6 ') in the direction of the crankshaft axis ( 2 ).

7. Crankshaft according to one of claims 1 to 6, characterized in that the set weight ( 7 ) is formed by a heavy metal, preferably tungsten.

8. Crankshaft according to one of claims 1 to 7, characterized in that in the loading area of the groove connection ( 6 ) a displacement lock ( 9 ) is provided.

9. Crankshaft according to claim 8, characterized in that the Verschiebesiche tion ( 9 ) by at least one form-fitting securing part in the area of the contact surfaces ( 46 , 7 a) between the crank arm ( 4 ) and additional weight ( 7 ), preferably by a pin or a Screw is formed.

10. Crankshaft according to one of claims 1 to 9, characterized in that the groove connection ( 6 ) is designed as a press fit.