DE2157916C3

DE2157916C3 - Kurbelwelle

Info

Publication number: DE2157916C3
Application number: DE19712157916
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Ing. 5000 Koeln Lenze
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1971-11-23
Filing date: 1971-11-23
Publication date: 1982-03-04
Also published as: DE2157916A1; DE2157916B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kurbelwelle, bei der der Kurbelzapfen einen im wesentlichen in Achsrichtung verlaufenden Hohlraum aufweist und ein Schmierölkanal vom Lagerzapfen zum Kurbelzapfen führt, der durch eine Querbohrung mit der Lagerfläche des Kurbelzapfens verbunden ist.

Bei Hubkolbenmaschinen hat die Kurbelwelle zur Verringerung der rotierenden Massen in der Regel einen Kurbelzapfen, der als Hohlwelle ausgebildet ist. Die Herstellung des Hohlraumes im Kurbelzapfen erfolgt in der R<-gel durch mechanische Bearbeitung z. B. Bohren, weil ein solcher Ho? ',raum beim Schmieden nichi oder nur mit große- Schwierigkeit herstellbar ist. Bei gegossenen Kurbelwelle werden solche Hohlräume sehr wirtschaftlich durch eingesetzte Kerne beim Gießen erzeugt. Da zur Schmierung der Kurbelzapfenlager das Schmieröl durch Kanäle gefördert wird, die in die Kurbelwelle gebohrt sind, werden diese Kanäle durch den Hohlraum im Kurbelzapfen unterbrochen. Die Führung des Schmieröles durch den Hohlraum des Kurbelzapfens zu dessen Lagerfläche ist daher nur durch besondere konstruktive Maßnahmen zu erreichen.

Die nachfolgend angegebenen Seitenzahlen sind entnommen:

Dem Buch von A. Scheiterlein »Der Aufbau der raschlaufenden Verbrennungskraftmaschine«. Springer Verlag. Wien 1964.

Danach ist es bekannt (Seite 422. 459. 464), in den iylindrischen Hohlraum des Kurbelzapfens eine Büchse «inzusetzen, die durch Nuten am äußeren Umfang ölkanäle miteinander verbindet, die an verschiedenen Stellen in den Hohlraum des Kurbelzapfens einmünden. Eine ähnliche Lösung zeigt die DT-PS 10 08 527 in Abb. 5. Diese Ausführung mit einem Ringraum, der von der Büchse gebildet wird, führte in der Praxis zu starken Schmutzablagerungen in diesem Ringraum.

Es ist ferner bekannt (S c h e i t e r I e i η . Seite 424 und 482). den Hohlraum im Kurbelzapfen an den Stirnseiten dicht tu versehließen und somit in das Leitungsnetz der Schmierölkanäle einzUbeziehen. Nachteilig ist hierbei, daß beim Start der Maschine zuerst die Verhältnismäßig großen Hohlräume mit Schmieröl aufgefüllt Werden müssen, bevor die Schmierung des Kurbelzapfenlagers einsetzt. Die großen Hohlräume bergen auch die Gefahr in sich, daß sich hier im Laufe der Zeit durch die geringere Durchflußgeschwindigkeit und die Zentrifugalkraft Schmutzablagerungen bilden, die sich im Laufe

der Zeit zum Teil loslösen und als »Schmutzstoß« die nachfolgenden Kanäle verstopfen oder das Lager zerstören. Eine ähnliche Lösung zeigt auch die gegossene Kurbelwelle nach der DE-AS 12 16 030 Abb. 1 bei der nicht nur der Kurbelzapfenhohlraum sondern auch der Hubzapfenhohlraum in den Schmierölkreislauf einbezogen sind. Bis zum Auffüllen dieser Hohlräume mit Schmieröl nach dem Start, kcnmt es zum Trockenlauf, wobei die Lager zerstört werden.

Es ist ferner bekannt (Scheiterlein, Seite514), den Hohlraum im Kurbelzapfen durch eingesetzte Röhrchen zu überbrücken, was jedoch größere Bohrungen in der Kurbelwelle erfordert, durch die die Welle geschwächt wird. Darüber hinaus bereitet das Befestigen der Röhrchen in der Bohrung, die durch die Zentrifugalkraft nach außen gezogen werden, Schwierigkeiten.

Eine ähnliche Lösung findet sich in der DE-AS 12 16 030 Abb J und 4; hier liegt jedoch eine gegossene Kurbelwelle vor, die sich bei Hochleistungsmotoren wegen der geringen Festigkeit nicht einführen konnte. Eine Übertragung dieser Lösung auf geschmiedete Stahlkurbelwellen ist nicht möglich.

Es ist ferner bekannt (FR-PS 12 19 693, Abb. 5 bis 9), bei gegossenen Kurbelwellen mit tonnenförmigen Hohlräumen im Wrllen- und Kurbellagerzapfen im Gußkörper Pfeifen für ölkanäle vorzusehen, die räumlich diagonal durch eine Kröpfung verlaufen und etwa in Höhe der Zapfenmitte seitlich austreten. Die Richtung dieser Bohrungen bildet an der Austrittsstelle mit der zylindrischen Lauffläche einen spitzen Winkel.

Bei der Oberflächenhärtung wird die Mündung der Bohrung im Bereich des spitzen Winkels besonders stark erhitzt, so daß die Härtung unterschiedlich gegenüber der Umgebung ausfällt. Dbses unterschiedliche Härteergebnis und andere nicht erkennbare Ursachen, wie z. B. die größere Rißempfindlichkeit von Stahl im Vergleich zu Guß, führten bei solchen Kurbelwellen nach kurzer Betriebszeit zu Dauerbrüchen, die von dieser Stelle ihren Ausgang nahmen. Gleichartige Ausführungen an Stahlkurbelwellen sind auch bei S c h e i t e r I e i η ,S. 467 und48!.gezeigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Kurbelwelle die Schmierölversorgung des Kurbelzapfenlagers betriebssicher und mit einfachen Mitteln zu gestalten. Dieses wird bei einer Kurbelwelle der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Schmierölkanal vor seiner Mündung im Hohlraum des Kurbelzapfens die Querbohrung schneidet und an seiner Mündung verschlossen ist. Diese Anordnung der Schmierölkanäle kann in einfacher Weise durch Bohren erzeugt werden, wobei der außermittig angeordnete Hohlraum eine günstige Lage der Querbohrung ermöglicht, die nur wenig von der radialen Richtung abweicht. Hierdurch wird die Ausmündung des Ölkanals an der Lagerzapfenfläche unter einem allzu spitzen Winkel vermieden, die besonders bei Obeiflächenhär-•ung der Lagerzapfen eine gefährliche Schwächung der Welle darstellt. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Schmierölkanal in seiner Verlängerung innerhalb der lichten Weite des Hohlraumes des Kurbeizapfens liegt. Damit ergibt sich für den Schmierölkanal, der Vom Lagerzapfen zum Kurbelzapfen führt, eine einfache Fertigungsmöglichkeit, bei der das Werkzeug durch den Hohlraum im Kurbelzapfen geführt Werden kann.

In den Zeichnungen ist ein Ausfühfiihgsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Die Abb.! zeigt die Kröpfung einer Kurbelwelle mit ölkanälen im Längsschnitt.

Die A b b. 2 zeigt die Kröpfung einer Kurbelwelle im Querschnitt entsprechend der Linie Il-Ii in A b b. 1.

In Abb. 1 ist die Kröpfung 1,2,3 einer Kurbelwelle für eine Brennkraftmaschine in V-Bauart mit einer Lagerstelle 4 für zwei nebeneinanderliegende Pleuelstangen im Längsschnitt dargestellt. Der Kurbelzapfen 3 ist im wesentlichen in seiner Längsrichtung durchbohrt, wobei aus fertigungstechnischen Gründen von beiden Kurbelzapfenstirnseiten gebohrt wurde und die Bohrungen zur Zapfenmitte 6 leicht geneigt sind. Diese Neigung ist notwendig, damit das Bohrwerkzeug an anderen Kurbelkröpfungen mit gleicher Winkelstellung vorbeigeführt werden kann. Vom Lagerzapfen 1 führt eine Schmierölkanal 7 durch die Längsmittelebene der Kurbelkröpfung 1,2,3 zum Kurbelzapfen 3 und mündet in dessen gebohrten Hohlraum 8 aus. Die Mündungsstelle ist durch einen Gewindestopfen 9 verschlossen. Erfindungsgemäß ist der Schmierölkanal so gerichtet, daß seine Verlängerung innerhalb der lichten Welle des Hohlraumes 8 liegt, womit die Bohrwerkzeuge zum Bohren des Schmierölkanals 7 durch den Hohlraum 8 geführt werden können.

Eine Querbohrung 10, die von der Lagerfläche 4 des Kurbelzapfens 3 ausgeht, schneidet den Schmierölkanal 7 und verbindet über die Querbohrung 11 im Lagerzapfen 1 das Pleuellager mit dem Schmierölsystem der Maschine, Diese Anordnung der Schmierölzufuhr gestattet eine einfache Fertigung ohne auf die Vorteile der geringen rotierenden Massen durch den Hohlraum im Kurbelzapfen zu verzichten.

In A b b. 2 ist entsprechend der Linie II-II in A b b. 1 die Kurbelkröpfung 1, 2, 3 im Querschnitt dargestellt Die Querbohrung 10, die den Schmierölkanal 7 schneidet, ist in ihrer Lage in Richtung so angeordnet, daß ihre Mündung 12 an der Lagerstelle 4 nur wenig von der radialen Richtung abweicht Hierdurch wird eine gefährliche Schwächung der Kurbelwelle, wie sie mit zunehmender Winkelabweichung der Bohrungsmitte von der radialen Richtung eintritt, vi_< ;nieden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kurbelwelle, bei der der Kurbelzapfen einen im wesentlichen in Achsrichtung verlaufenden Hohlraum aufweist und ein Schmierölkanal vom Lagerzapfen zum Kurbelzapfen führt, der durch eine Querbohrung mit der Lagerfläche des Kurbelzapfens verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmierölkanal (7) vor seiner Mündung im Hohlraum (8) des Kurbelzapfens (3) die Querbohrung (10) schneidet und an seiner Mündung verschlossen ist.

2. Kurbelwelle, nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Schmierölkanal (7) in seiner Verlängerung innerhalb der lichten Weite des Hohlraumes (8) des Kurbelzapfens (3) liegt.