DE2739404C2

DE2739404C2 - Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2739404C2
Application number: DE19772739404
Authority: DE
Inventors: Johann Dipl.-Ing. 5060 Bensberg Keylwert
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1977-09-01
Filing date: 1977-09-01
Publication date: 1986-07-03
Also published as: DE2739404A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, deren Lagerzapfen, insbesondere die Kurbelzapfen, für die Schmierölversorgung zumindest eine radiale Bohrung aufweisen, die am Umfang des Lagerzapfens in eine Ausnehmung mündet.

Bei einer bekannten Kurbelwelle der im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgeführten Gattung (DE-OS 46 424), ist an der Mündung der für die Schmierölversorgung dienenden radialen Bohrung eine Ausnehmung vorgesehen, die, als Schrägschliff ausgeführt, in Zapfendrehrichtung hinter der Bohrungsmündung ausläuft. Diese Ausnehmung mit axialer Erstreckung in Zapfenlängsrichtung soll die Schmierölverteilung an der Gleitfläche zwischen dem Zapfen und der Lagerschale verbessern. Entsprechende Ausnehmungen sollten jedoch flächenmäßig so klein wie möglich ausgeführt sein, da sie als Störstelle die tragende Gleitfläche unterbrechen. Weiterhin tritt bei instationär belasteten Lagern häufig das Problem auf, daß trotz ausreichender Schmierung örtliche Zerstörungen an der Lagerschale hervorgerufen werden, die zum Teil die scharf begrenzten Konturen der Bohrungsmündung aufweisen. In besonderem Maße tritt dieser Nachteil in dem Bereich der Bohrung in Erscheinung, der außerhalb der Ausnehmung der Lagerzapfenoberfläche mündet. Derartige Zerstörungen sind auf die Zermürbung der Laufschicht der Lagerschale durch Oberflächenspannungen zurückzuführen, die sich als Folge hoher Druckbelastungen mit steilen Druckabfallfronten, insbesondere in dem Bereich der Bohrungsmündung, in dem, in Drehrichtung der bewegten Last gesehen, die Druckentlastung zuerst beginnt, bilden. Dies tritt besonders stark auf, wenn es Lastzustände gibt, die Umfangslastbereiche für den Lagerzapfen mit relativ hoher Belastung in Richtung der Bohrung aufweisen.
Ähnliche Probleme treten bei einer Lagerzapfenausbildung nach der DE-AS 18 17 616 auf, der zufolge ebenfalls eine Ausnehmung als Schrägschliff hergestellt sein soll, wobei allerdings die radiale Bohrung etwa zentral in die Ausnehmung einmündet Auch diese Ausnehmung unterbricht die tragende Gleitfläche des Lagerzapfens in unerwünschtem Maße und aufgrund der Ausbildung der Ausnehmung tritt der Druckabfall zur radialen Bohrung hin mit einem unerwünscht steilen Druckverlauf auf.
Nach der DE-GMS 18 05 393 sind die Ränder einer um den Mündungsrand der radialen Bohrung herum angeordneten Schmiertasche abgerundet Derartige Obergänge der radialen Bohrung in die Lagerzapfenoberfläche führen aber aufgrund hoher Oberflächenspannungen zur Zerstörung der Laufschicht der Lagerschale im Bohrungsmündungsbereich.

Die der Erfindun ■ zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten zu vermeiden und somit bei einer günstigen Schmierölverteilung örtliche Oberflächenspannungen in bestimmten Bereichen der Bohrungsmündung zu verringern.

Diese Aufgabe wird bei Kurbelwellen der in Rede stehenden Gattung durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Bei der Kurbelwelle gemäß der Erfindung kann daher erreicht werden, daß sich an der sich in Tiefe und Breite verjüngenden Nut ein Druckabfall einstellt, dessen Maß zur Bohrungsmündung hin dadurch aihnählich abnimmt, da bei relativ zur Bohrung bewegter Last der für den Druckabfall wirksam werdende Nutquerschnitt bei gleichem Umfangsweg nur allmählich aufgesteuert wird. Demnach wird der an dem Kraterrand der Bohrungsmündung auf der Wellenoberfläche entstehende in Umfangsrichtung besonders hohe Druckgradient soweit gemildert, daß die daraus entstehenden Oberflächenspannungen abgebaut werden und eine örtliche Zerstörung der Lagerschale nicht mehr eintritt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ausgeführt Eine besonders günstige Druckverteilung an der Mündung der Bohrung läßt sich mit einer Nut erreichen, die in ihrem Nutgrund einen allmählich in den Zapfenradius auslaufenden Radius aufweist. Zum Zwecke der Fertigungsvereinfachung kann gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Nutgrund im Bereich der Bohrung das Maß des Ausrundungsradius haben und anschließend mit einem Radius, welcher größer ist als der Zapfenradius, an der Oberfläche des Lagerzapfens auslaufen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der ein Ausführungsbeispiel vereinfacht dargestellt ist. Es zeigt

F i g. 1 einen Abschnitt eines Lagerzapfens mit einem Teillängsschnitt durch die radiale Bohrung und einen in Zapfenlängsrichtung angeordneten ölkanal,

F i g. 2 einen Querschnitt durch den Lagerzapfen gemäß Linie H-Il in Fig. 1,

Fig.3 einen Teillängsschnitt durch den Lagerzapfen im Bereich der Nut gemäß Linie HI-III in Fig. 2,

F i g. 4 einen Teillängsschnitt durch den Lagerzapfen im Bereich der Nut gemäß Linie IV-IV in F i g. 2,

F i g. 5 eine Draufsicht auf einen Abschnitt des Lagerzapfens im Bereich der radialen Bohrung,

F i g. 6 einen Teilquerschnitt durch den Lagerzapfen im Bereich des Ausrundungsradius gemäß Linie VI-VI in F i g. 5,

F i g. 7 einen Teilquerschnitt durch den Lagerzapfen im Bereich der Nut gemäß Linie VII-VII in F i g. 5 und

F i g. 8 einen Teilquerschnitt durch den Lagerzapfen im Bereich der Nut gemäß Linie VIII-VIII in F i g. 5.

In den Fig. 1 bis 8 ist, soweit dargestellt, mit 1 ein Lagerzapfen einer Kurbelwelle bezeichnet, der zur Schmierölversorgung seiner als Lauffläche mit einer nicht dargestellten Lagerschale zusammenwirkenden Oberfläche 2 bzw. zur Weiterleitung des Schmiermittels zu weiteren Verbrauchern, wie z. B. dem Kolbenbolzen, den Kühlräumen des Kolbens usw., eine radiale Bohrung 3 aufweist Dabei gelangt das Schmiermittel über einen Längskanal 4 des Lagerzapfens 1 in die radiale Bohrung 3. Die Bohrung 3 weist weiterhin an ihren in Längsrichtung des Lagerzapfens 1 weisenden Mündungsrändern einen Ausrundungsradius 5 auf, der in Umfangsrichtung des Lagerzapfens beidseitig in eine Nut 6 übergeht Diese Nut 6 verjüngt sich in Tiefe und Breite von den Mündungsrändern her, bis sie ohne Ansatz in die Oberfläche 2 des Lagerzapfens 1 übergeht

Wie weiterhin den F i g. 2 bis 8 entnommen werden kann, ist der Nutgrund der Nut 6 sowohl im Längsschnitt als auch im Querschnitt gesehen gekrümmt und hat im Bereich der Mündung der Bohrung 3 das Maß des Ausrundungsradius 5; nimmt sodann aber in Umfangsrichtung in seinem Radius langsam zu, bis das Maß des Zapfenradius erreicht ist. Im Querschnitt gesehen, verringert sich der Krümmungsradius des Nutgrundes der Nut 6 in Umfangsrichtung.

Darüberhinaus besteht die Möglichkeit, die Nut 6 so zu gestalten, daß an den Mündungsrändern in Umfangsrichtung der normale Ausrundungsradius 5 vorhanden ist, an den sich ein Radius für den Nutgrund der Nut 6 anschließt, der größer als der Zapfenradius ist Durch die besondere Gestaltung des Übergangsverlaufs an der Verschneidungskante zwischen der Oberfläche 2 des Lagerzapfens 1 und der Bohrung 3 in Form einer in Umfangsrichtung wirksam werdenden gekrümmten Nut werden Druckspitzen an dem Mündungsrand vermieden. Die Folge ist, daß der in Umfangsrichtung besonders hohe Druckgradient soweit gemildert wird, daß die daraus resultierenden Oberflächenspannungen erheblich reduziert werden können und folglich eine Zerstörung der Lagerschale vermieden wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Ö5

Claims

Patentansprüche:

1. Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, deren Lagerzapfen, insbesondere die Kurbelzapfen, für die Schmierölversorgung zumindest eine radiale Bohrung aufweisen, die am Umfang des Lagerzapfens in eine Ausnehmung mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (3) an ihren in Zapfenlängsrichtung weisenden Mündungsrändern konvex ausgerundet ist und daß die Ausnehmung durch sich in Umfangsrichtung des Lagerzapfens (1) beidseitig an die konvexe Ausrundung (5) anschließende, sich in Tiefe und Breite verjüngende Nuten (6) gebildet wird, die in Zapfenumfangsrichtung an der zylindrisch gekrümmten Zapfenoberfläche auslaufen.

2. Kurbelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in Zapfenumfangsrichtung verlaufende Nutgreud der Nuten (6) konvex gekrümmt ist, wobei der Krümmungsradius im Bereich des Mündungsrandes der Bohrung (3) gleich dem Radius der konvexen Ausrundung (5) ist und daran anschließend zum Nutende hin langsam bis zum Maß des Zapfenradius zunimmt

3. Kurbelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in Zapfenumfangsrichtung verlaufende Nutgrund der Nuten (6) konvex gekrümmt ist, wobei der Krümmungsradius im Bereich des Mündungsrandes der Bohrung (3) gleich dem Radius der konvexen Auimndung (5) ist und daran anschließend bis zum Nutende hin konstant, insbesondere größer als derZapfenraaius ist

4. Kurbelwelle nach einem-der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wüten (6), in ihren Querschnitten gesehen, sich von der Bohrung (3) aus in Umfangsrichtung des Lagerzapfens (1) verringernde Krümmungsradien des Nutgrundes haben.