DE2160586C3 - Kernlos gegossene Kurbelwelle - Google Patents
Kernlos gegossene KurbelwelleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine kernlos gegossene Kurbelwelle mit einer oder mehreren in einer linearen Modellteilungsebene
quer zur Beanspruchungsrichtung liegenden Kröpfungen mit in den durch Dauerbrüche gefährdeten
Übergangsbereichen zwischen den Zapfen in den Kurbelwangen angebrachten Entlastungsmulden.
Im Maschinen- und Motorenbau bedingt der Verwendungszweck
für Kurbelwellen eine Gestalt, bei der scharfe Umlenkungen der Hauptspannungslinien nicht
zu vermeiden sind. Im Bereich des Übergangs von den Zapfen in die Kurbelwangen werden die Spannungslinien
stark zusammengedrängt, was auf große Spannungskonzentrationen in diesem Bereich schließen läßt.
Derartige Spannungskonzentrationen verursachen Dauerbrüche, die praktisch immer an den Übergängen
zwischen Zapfen und Kurbelwangen beginnen und im Falle der Biegebeanspruchung in die Kurbelwangen
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hineinlaufen. Bei Verdrehung nehmen die Dauerbrüche ihren Fortlauf in den Zapfen.
Solche Spannungskonzentrationen können teilweise durch Ausrundungen mit einem mehr oder weniger
großen Radius an den Übergängen vor, den Zapfen zu den Kurbelwangen abgebaut werden.
Bekannt ist auch, den Verlauf der Spannungslinien an
den Übergangsstellen zwischen Kurbelwangen und L-gerzapfen in einem großen Bogen herumzuleiten, indem
nierenförmige Entlastungsmulden auf den Kurbelwangenflächen angebracht werden, die zu einem
gleichmäßigen Spannungsverlauf führen und damit die Torsions- und Biegefestigkeit der Kurbelwelle stark
verbessern sollen. Derartige Vertiefungen können aber bei gegossenen Kurbelwellen nur durch Kerne oder
Losteile, die in die Modellform eingelegt sind, erzeugt werden was einen nicht unbeachtlichen besonderen
Aufwand erfordert (DT-PS 1 43 574).
Ferner ist eine geschmiedete Kurbelwelle vorgeschlagen
worden, bei der an den Übergängen zwischen Lagerzapfen und Kurbelwangen zur Vergleichmäßigung
des Spannungsverlaufs quer zur Kröpfungsebene voll durchsetzende Einbauchungen angebracht sind. Bei
dieser Kurbelwelle müssen bestimmte Kurbelwangendicken vorliegen, da die Kurbelwangen auf der Seite
ihrer Ausbauchungen spanend bearbeitet werden müssen Eine spanende Bearbeitung bewirkt aber eine Störung
d"s Faserverlaufs (DT-AS 10 78 819).
Schließlich ist in der CH-PS 3 83 083 eine geschmiedete Kurbelwelle mit hohlem Zapfen dargestellt, bei
der zylindrische Einbauchungen auf den dem Wellenzapfen zugekehrten Wangenflächen angebracht sind.
Bei gegossenen Kurbelwellen sind derartige Einbauchungen nur unter Verwendung von Kernen und Losteilen
herstellbar, da die Wangenform bzw. die Form der Kurbelwelle eine Modellteilung in der Beanspruchungsrichtung
bewirkt.
Bekannt ist auch eine kernlos gegossene Kurbelwelle, auf deren dem Kurbel- und Wellenzapfen zugewandten
Wangenflächen Entlastungsmulden angebracht sind, die zur entsprechenden Ebene des jeweiligen
Wangenblattes geneigt längsmittig von den Zapfenübergängen mit ständig zunehmender Breite bis zu
den Blattenden verlaufen (DT-AS 15 25 268).
Der Nachteil dieser Kurbelwelle besteht darin, daß die Modellteilungsebene abgesetzt ist und nur bestimmte
Kurbelwellenformen kenlos gegossen werden können.
Bei allen diesen zum Stand der Technik zählenden Kurbelwellen ist jedoch eine optimale Gestaltfestigkeit,
insbesondere in den durch Dauerbrüche gefährdeten Übergangsbereichen von den Zapfen zu den Kurbelwangen
nicht gewährleistet, da bisher nicht in allen Fällen der Einfluß der Querschnittsform der Kurbelwangen
in den bruchgefährdeten Bereichen auf die Gestaltfestigkeit der Kurbelwellen berücksichtigt worden ist.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, bei Kurbelwellen die in den durch Dauerbrüche gefährdeten Übergangsbereichen
zwischen den Zapfen in den Kurbelwangen angebrachten Entlastungsmulden so zu gestalten,
daß nicht nur die Kurbelwelle kernlos herstellbar ist, sondern auch eine optimale Gestaltfestigkeit der
gefährdeten Bereiche gegenüber Biege- und Torsionsbeanspruchungen erzielt wird.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kurbelwangen in den dauerbruchgefährdeten
Bereichen einen asymmetrisch zur Modellteilungsebene liegenden Querschnitt aufweisen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Querschnitt einer Kurbelwange gegenüber dein Querschnitt
der unmittelbar benachbarten Kurbelwange, bezogen auf eine senkrecht zur Modellieilungsebene gelegie
Symmetrieebene, wechselsymmeirisch angeordnet.
Bei Kurbelwellen mit mehreren Kröpfungen sind die
Querschnitte der Kurbelwangen einer Kröpfung spiegelsymmetrisch zu einer entsprechenden senkrecht zur
Modellteilungsebene gelegten Symm-;trieeb?ne und ge- ίο
genüber den Querschnitten der Kurbelwangen der unmittelbar benachbarten Kröpfung wechselsymmetrisch
zu einer senkrecht zur Modeliteilungsebene zwischen den Kröpfungen liegenden Symmetrieebene angeordnet.
Durch die besondere Gestaltung der Querschnittsform
der Kurbelwangen in den dauerbruchgefährdeten Bereichen und die Anordnung der Querschnitte zueinander,
wird die Beanspruchung der Kurbelwelle jeweils diagonal auf die schwächeren bzw. .stärkeren Bereiche
der Wangen übertragen, so daQ schließlich die asymmetrische Anordnung der Querschnitte symmetriscn
wird, weil beide Übergänge von den Wangen zu den Zapfen gleich belaste! werden. Dadurch wird die
Festigkeit gegenüber Dauerbrüchen erheblich erhöht und ein sehr gleichmäßiger Kraftlinienverlauf über den
Querschnitt erzielt.
Als besonders zweckmäßig hat sich eine Querschnittsform der Kurbelwangen erwiesen, deren neutrale
Faser, quer zur Modellteilungsebene gesehen, ^o Ί-förmig oder L-förmig gestaltet ist.
Bei Kurbelwellen, bei denen sich die Zapfen überdekken,
ist es angebracht, die Kurbelwangen nur im Überdeckungsbereich zwischen den Zapfen mit der erfindungsgemäßen
Querschnittsform zu versehen, weil dadurch optimale Gegengewichte geschaffen werden.
Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung verlaufen die in den Kurbelwangen auf der Seite der Kurbelzapfen
quer zur Belastungsrichtung liegenden Entlastungsmulden durchgehend bis zu den Kurbelwangenenden.
Durch die Erfindung werden in vorteilhafter Weise Kurbel- und Wellenzapfen um den Betrag der Muldenhöhe
verlängert und gleichzeitig die dauerbruchgefährdeten Bereiche mit einem größeren Radius als im übrigen
Bereich ausgebildet, so daß sich eine gleichmäßige Spannungsverteilung in den Kurbelwangen in den
dauerbruchgefährdeten Übcrgangsbereichen zwischen den Zapfen ergibt.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielnaft dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es
zeigt
F i g. 1 die Seitenansicht einer Kröpfung einer gegossenen Kurbelwelle mit in den dauerbruchgefährdeten
Übergangsbereichen zwischen dem Kuibeizapfen 1 und dem Wellenzapfen 2 in den mit Gegengewichten 3
versehenen Kurbelwangen 4 auf Grund der erfindungsgeiTiäßen
Querschnittsform der Kurbelwangen 4 angebrachten wechselsymmetrisch liegenden Entlastungsmulden 5.
F i g. 2 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie .4-ßder Fig. 1.
F i g. 3 einen Horizontalschnitt entlang der abgesetzten senkrech1 zur Modellteilungsebene 6 verlaufenden
Schnittlinie C-D der F i g. 2 durch den dauerbruchgefährdeien
Bereich der Kurbelwange 4,
F i g. 4 eine Seitenansicht einer Kurbelwelle mit zwei Kröpfungen, wobei die in den dauerbruchgefährdeten
Bereichen zwischen den Zapfen 7, 8 in den Kurbelwangen 9 auf Grund der erfindungsgemäßen Querschnittsform der Kurbelwangen angeordneten Entlastungsmulden
10 bei den Kurbelwangen 9 einer Kröpfung spiegelsymmetrisch und gegenüber den Kurbelwangen 9
der unmittelbar benachbarten Kröpfung wechselsymmetrisch angeordnet sind,
F i g. 5 eine Seitenansicht einer Kurbelwelle mit einer Kröpfung, wobei nur in den dem Kurbelzapfen 11
zugewandten Seiten der Kurbelwange 12 auf Grund des asymmetrischen Kurbelwangenquerschnitts wechselsymmetrisch
liegende Entlastungsmulden 13 angeordnet sind,
F i g. 6 eine Seitenansicht einer Kurbelwellenkröpfung, bei der im dauerbruchgefährdeten Bereich zwischen
dem Wellenzapfen 14 und dem Kurbelzapfen 15 auf der dem Kurbelzapfen 15 zugewandten Seite der
Kurbelwange 16 eine Entlastungsmulde 17 angeordnet ist. Die Kurbelwange 18 zwischen dem Kurbelzapfen
i5 und dem Kurbelzapfen 19 ist über ihre ganze Länge mit Entlastungsmulden 20 versehen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Kernlos gegossene Kurbelwelle mit einer oder mehreren in einer vorzugsweise linearen Modellteilungsebene
quer zur Beanspruchungsrichtung liegenden Kröpfungen mit in den durch Dauerbniche
gefährdeten Übergangsbereichen zwischen den Zapfen in den Kurbelwangen angebrachten Entlastungsmulden,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwangen in den gefährdeten Übergangsbereichen
einen asymmetrisch zur Modellteilungsebene
liegenden Querschnitt auf .veisen.
2. Kurbelwelle nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt einer Kurbelwange
gegenüber dem Querschnitt der unmittelbar benachbarten Kurbelwange, bezogen auf eine senkrecht
zur Modellieilungsebene entsprechend liegende
Symmetrieebene, wechselsymmetrisch angeordnet ist.
3. Kurbetwelle nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß bei Kurbelwellen mit mehreren Kröpfungen
die Querschnitte der Kurbelwangen einer Kröpfung spiegelsymmetrisch zu einer senkrecht
zur Modellteilungsebene entsprechend gelegten Symmetrieebene und gegenüber den Querschnitten
der Kurbelwangen der unmittelbar benachbarten Kröpfung wechselsymmetrisch zu einer senkrecht
zur Modellteilungsebene zwischen den Kröpfungen entsprechend liegenden Symmetrieebene angeordnet
sind.
4. Kurbelwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
neutrale Faser der asymmetrisch zur Modeliteilungsebene liegenden Querschnitte der Kurbeiwangen1!-
oder L-förmig gestaltet ist.
5. Kurbelwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei
einer Kurbelwelle mit sich überdeckenden Zapfen die Kurbelwangen nur im Überdeckungsbereich
einen zur Modellteilungsebene asymmetrischen Querschnitt aufweisen.
6. Kurbelwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
asymmetrisch zur Modellteslungsebene liegende Querschnitt sich durchgehend bis zu den Enden der
Kurbelwangen erstreckt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712160586 DE2160586C3 (de) | 1971-12-07 | Kernlos gegossene Kurbelwelle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712160586 DE2160586C3 (de) | 1971-12-07 | Kernlos gegossene Kurbelwelle |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2160586A1 DE2160586A1 (de) | 1973-06-14 |
DE2160586B2 DE2160586B2 (de) | 1975-10-02 |
DE2160586C3 true DE2160586C3 (de) | 1976-05-20 |
Family
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