DE3828240A1

DE3828240A1 - Kurbel

Info

Publication number: DE3828240A1
Application number: DE3828240A
Authority: DE
Inventors: Yasuo Saito; Tadashi Ozaki; Isao Masuda
Original assignee: Kioritz Corp
Current assignee: Kioritz Corp
Priority date: 1987-08-31
Filing date: 1988-08-19
Publication date: 1989-03-16
Also published as: JPH0459487B2; US4838116A; JPS6458808A; SE8803022L; IT8848300A0; SE8803022D0; SE501829C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kurbel, bei der ein Arm mit einem Kurbelzapfen durch Preßsitz verbunden ist.

Es ist bekannt, daß eine Kurbel zur Benutzung in Verbindung mit einer Brennkraftmaschine dadurch erzeugt wird, daß ein Kurbelzapfen im Preßsitz in eine Bohrung des Kurbelarms ein gepreßt wird. Um die zur Verbindung von Kurbelzapfen und Kurbelarm erforderlichen Kräfte zu kompensieren ist es bekannt, einen dünnen Film aus einer Kupferplatierung über jede Preßsitz oberfläche von Kurbelzapfen und Kurbelarm aufzubringen, die miteinander in Berührung gebracht werden, wenn sie im Preßsitz aufeinandergedrückt werden. So wird der Zwischenraum zwischen den Preßsitzoberflächen mit einem solchen dünnen Film ausge füllt, um den Reibungskoeffizienten dazwischen zu verbessern und um die Dichtigkeit des Preßsitzes des Kurbelzapfens gegen über dem Kurbelarm zu erhöhen und um dadurch das Verdrillungs drehmoment zu erhöhen.

Die bekannten Verfahren ergeben jedoch die folgenden Probleme: Obgleich das Verdrillungsdrehmoment durch Vergrößerung der Dichtigkeit des Preßsitzes verbessert werden kann, ergeben sich gewisse Beschränkungen insofern als die Gefahr einer übermäßigen Deformation oder sogar ein Bruch der Teile erfolgen kann. Außerdem ist es beim bekannten Stand der Technik notwendig, jedes Teil mit extrem hoher Präzision zu fertigen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die beschrie benen Probleme in zweckmäßiger Weise zu lösen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin eine Kurbel zu schaffen, die einen einfachen Aufbau besitzt und leicht her gestellt werden kann, und bei der es möglich ist den Reibungs koeffizienten zwischen einem Kurbelarm und einem Kurbelzapfen zu erhöhen, ohne daß es notwendig wäre die Dichtigkeit des Preßsitzes übermäßig zu vergrößern, so daß ein Verdrillungs drehmoment erhöht werden kann.

Der Kurbelzapfen gemäß der Erfindung ist so konstruiert, daß ein dünner Film aus Eisen-(II, III)-Oxid (Magnetit) auf der inneren Oberfläche eines Loches im Kurbelarm und/oder auf einem Ende des Kurbelzapfens aufgetragen wird, wobei das Ende des Kurbelzapfens im Preßsitz in das Loch im Kurbelarm einge drückt ist.

Erfindungsgemäß befindet sich, wenn das Ende des Kurbelzapfens im Preßsitz in das Loch im Kurbelarm eingedrückt ist, der dünne Film aus Eisen (II, III)Oxid zwischen der äußeren Oberfläche des Endes des Kurbelzapfens und der inneren Oberfläche des Loches, um den Reibungskoeffizienten dazwischen zu erhöhen und um das Verdrillungsdrehmoment dadurch ebenfalls zu vergrößern. Hierdurch wird es möglich, eine starre Verbindung zwischen Kurbelzapfen und Kurbelarm herzustellen, ohne daß es notwendig wäre, die Dichtigkeit des Preßsitzes übermäßig zu vergrößern. lm einzelnen wird der Film aus Eisen-(II, III)-Oxid auf wenig stens einer der inneren Oberfläche des Loches im Kurbelarm oder der äußeren Oberfläche des Endes des Kurbelzapfens auf gebracht, und das Ende des Kurbelzapfens wird im Preßsitz in den Kurbelarm eingedrückt. lnfolgedessen befindet sich ein dünner Film aus Eisen-(II, III)-Oxid zwischen der äußeren Oberfläche des Endes des Kurbelzapfens und der inneren Oberfläche des Lochs in der Kurbel, und demgemäß wird der Reibungskoeffizient dazwischen vergrößert und dadurch kann das Verdrillungsdrehmo ment verbessert werden. Es ist demgemäß möglich, starr den Kurbelarm und den Kurbelzapfen miteinander zu verbinden, ohne daß es erforderlich wäre, die Dichtheit des Preßsitzes zu er höhen, wie dies bei bekannten Verfahren erforderlich ist. Wenn der Wert des Verdrillungsdrehmomentes nicht in einem großen Ausmaß erhöht werden muß, dann kann die Dichtigkeit des Preß sitzes im Vergleich mit bekannten Verfahren verringert werden. Demgemäß vereinfachen sich die Konstruktionen, und es kann ein einfacher Zusammenbau erreicht werden und Kurbelzapfen und Kurbelarm können mit hoher Präzision zusammengebaut werden, ohne daß die Gefahr einer Deformation von Kurbelzapfen oder dergleichen besteht.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Teilschnitt einer bevorzugten Ausführungsform einer Kurbel gemäß der Erfindung in einem Zustand, in dem der Kurbelzapfen noch nicht mit dem Kurbelarm durch Preßsitz verbunden ist;

Fig. 2 einen Teilschnitt ähnlich gemäß Fig. 1, wobei jedoch der Kurbelzapfen bereits in den Kurbelarm mit Preßsitz ein getrieben ist.

Fig. 1 veranschaulicht eine Kurbel gemäß der Erfindung mit einem Kurbelarm (1), in dem ein Loch (2) ausgebohrt ist und mit einem Kurbelzapfen (3), der mit einem Ende (4) mit axialem Preßsitz in das Loch (2) des Kurbelarms (1) eingetrie ben wird. Die Oberfläche des Endes (4) des Kurbelzapfens (3) wird einer später zu beschreibenden chemischen Behandlung der art ausgesetzt, daß ein dünner Film (5) aus Eisen-(II, III)-Oxid (Fe₃ O₄) über der Oberfläche des Endes (4) gebildet wird. Dieser Film hat eine Dicke von etwa 1 µm oder weniger (in Fig. 1 ist zur Veranschaulichung der Film 5 übertrieben stark darge stellt). Die chemische Behandlung umfaßt im typischen Fall in einem ersten Schritt eine Entfettung der Oberfläche des Endes (4) des Kurbelzapfens und eine Reinigung der entfetteten Ober fläche mit Wasser. Dann wird die Oberfläche einer Atzbehandlung mit Ätzsoda oder dergleichen ausgesetzt, dann wird die Ober fläche mit Wasser genügend lange gereinigt, und schließlich wird die Oberfläche mit heißem Wasser gewaschen, wobei das heiße Wasser auf einer Temperatur gehalten wird, die hoch genug ist um die feuchte Oberfläche schnell trocknen zu lassen, nach dem das Ende (4) aus dem heißen Wasser herausgezogen ist. Nach Trocknung wird der Kurbelzapfen (3) zusammengebaut oder gelagert, wobei seine Oberfläche mit einem Antikorrosionsöl überzogen wird. Die beschriebene chemische Behandlung selbst stellt eine Anwendung eines bekannten Verfahrens dar, um eine Überzugsschicht aus Eisen-(II, III)-Oxid zu erzeugen.

Auf diese Weise wird der Eisen-(II, III)-Oxid-Überzug (5) auf der Oberfläche des Endes (4) aufgebracht, der im Preßsitz in das Loch (2) des Kurbelarms (1) eingetrieben wird. Danach wird, wie in Fig. 2 dargestellt, das Ende (4) im Preßsitz in das Loch (2) im Kurbelarm (1) eingetrieben, so daß der Kurbelzapfen (3) starr mit dem Kurbelarm (1) verbunden wird.

Die erfindungsgemäße Kurbel, die in der beschriebenen Weise zusammengebaut wurde, ergibt die folgenden Vorteile: da der Kurbelzapfen (2) im Kurbelarm (1) mit einem erhöhten Reibungs koeffizienten sitzt, kann die Verbindungskraft, die erforder lich ist, um den Kurbelzapfen (3) mit dem Kurbelarm (1) zu ver binden, verbessert werden, ohne daß es notwendig wäre die Dichtigkeit des Preßsitzes von Kurbelzapfen (3) gegenüber Kurbelarm (1) übermäßig zu erhöhen, und es kann das Verdril lungsdrehmoment vergrößert werden. Ein solcher Vorteil wurde durch den nachstehend beschriebenen Versuch bestätigt.

Als Ausgangsmaterial wurde SCM 415 H (JIS) gewählt, und es wurde ein Kurbelzapfen mit einem Durchmesser von 12 mm und ein Kurbelarm mit einem äußeren Durchmesser von 25 mm herge stellt. Ein Preßsitzloch mit einer Preßsitztiefe von 10 mm wurde im Kurbelarm ausgebildet. Ein Film mit einer Dicke von etwa 1 µm oder weniger aus Eisen-(II, III)-Oxid wurde über einen Teil der Oberfläche des Kurbelzapfens durch die oben beschrie bene chemische Behandlung aufgebracht und der Oberflächenteil, der mit diesem dünnen Film überzogen war, wurde im Preßsitz in das Loch des Kurbelarms eingetrieben. Die Dichtigkeit des Preß sitzes betrug zu dieser Zeit etwa 70 µm bis 80 µm, und das erlangte Drehmoment betrug 30 kg-m. Aus einer Umkehroperation ergab sich unter Benutzung dieser Werte ein Reibungskoeffizient von 0,4.

Zum Vergleich wurden ein Kurbelzapfen und ein Kurbelarm nach dem bekannten Stand der Technik miteinander im Preßsitz verbun den. Als Ergebnis ergab sich eine Dichtigkeit des Preßsitzes von 80 µm bis etwa 100 µm, d.h. höher als die Dichtigkeit, die bei der Kurbel gemäß der Erfindung erforderlich war. Das erlangte Drehmoment betrug jedoch nur 20 kg-m, d.h. weniger als bei der Kurbel nach der Erfindung. Aus einer Umkehroperation wur de unter Verwendung dieser Werte festgestellt, daß der Reibungs koeffizient etwa 0,2 betrug, d.h. die Hälfte wie bei der vor liegenden Erfindung.

Aus dem oben beschriebenen Versuch ergab sich, daß der Kurbel zapfen gemäß der Erfindung die folgenden Vorteile ergab: obgleich die Dichtigkeit des Preßsitzes von Kurbelzapfen mit Kurbelarm bei der Erfindung geringer war als die Dichtigkeit, die beim Stande der Technik erforderlich war, ergab sich ein sehr hoher Reibungskoeffizient zwischen dem Kurbelzapfen und dem Kurbelarm, und das Drehmoment war ebenfalls sehr groß. Tatsächlich wurde keine wesentliche Deformation des Kurbel zapfens festgestellt und die mechanische Abmessung des Kurbel zapfens wurde mit hoher Präzision aufrechterhalten.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde der dünne Film aus Eisen-(II, III)-Oxid auf dem Ober flächenabschnitt des Kurbelzapfens aufgebracht. Es kann jedoch auch ein dünner Film auf dem inneren Umfang des Preßsitzloches des Kurbelarms oder auf beiden Oberflächen angebracht werden. Es wurde bestätigt, daß auch in diesen Fällen ein Ergebnis gleich dem vorbeschriebenen Versuch erlangt werden konnte.

Der Eisen-(II, III)-Oxid-Überzug ist ein extrem dünner Film. Selbst wenn ein solcher Film über die gesamte Oberfläche des Kurbelzapfens gebildet wird, besteht keine Gefahr einer Be einträchtigung der Lagerung oder einer Bearbeitung.

Claims

1. Kurbel mit einem Kurbelarm (1), der ein Loch (2) aufweist und mit einem Kurbelzapfen (3), der mit einem Ende (4) im Preßsitz in das Loch (2) eingefügt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein dünner Film (5) aus Eisen (II, III)-Oxid auf die innere Oberfläche des Lochs und/oder auf den äußeren Umfang des Zapfenendes (4) aufgebracht ist, und daß die Kurbel derart angeordnet ist, daß das Ende (4) des Kurbelzapfens (3) im Preßsitz in das Loch (2) des Kurbel arms (1) eingedrückt ist.

2. Kurbel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Film (5) eine Dicke unter 1 µm besitzt.