DE4329212C2 - Kurbelwelle, insbesondere für Hubkolbenmaschinen - Google Patents
Kurbelwelle, insbesondere für HubkolbenmaschinenInfo
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
- F16C3/04—Crankshafts, eccentric-shafts; Cranks, eccentrics
- F16C3/06—Crankshafts
- F16C3/08—Crankshafts made in one piece
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Description
Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf eine
insbesondere für Hubkolbenmaschinen geeignete Kurbelwelle mit einer den Wel
lenzapfen mit dem Hubzapfen verbindenden Kurbelwange, die in einer dem Wel
lenzapfen abgewandten Seite eine nach Art einer wannenartigen Vertiefung
gestaltete muldenartige Ausnehmung mit stetig ineinander übergehenden Begren
zungen einer räumlich mehrfach gekrümmten Oberfläche aufweist.
In der nicht vorveröffentlichten DE 43 25 722 A1 wurde bereits eine Kurbelwelle,
insbesondere für Hubkolbenmaschinen, vorgeschlagen, bei der eine zur Gewichts
reduzierung vorgesehene wannenartige Mulde bzw. Vertiefung im Hinblick auf
hohe dynamische Steifigkeit in ihren Seitenbegrenzungen besonders gestaltet ist.
Die eine räumlich mehrfach gekrümmte Oberfläche aufweisende wannenartige
Mulde bzw. Vertiefung umfaßt hubzapfenseitig eine nach Art einer Sattelfläche
gestaltete Seitenbegrenzung und diametral gegenüber eine halbkalottenartig ge
staltete Seitenbegrenzung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine gattungsgemäß gestaltete Kur
belwelle eine weitere Gestaltung der Kurbelwangen-Ausnehmung aufzuzeigen, die
der Kurbelwelle ebenfalls trotz Gewichtsreduzierung eine hohe dynamische Stei
figkeit verleiht.
Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 gelöst.
Mit dieser Erfindung ist eine wannenartige Ausnehmung mit einer vorteilhaft ein
fach erzeugten, räumlich mehrfach gekrümmten Oberfläche erzielt, die kosten
günstig in der Fertigung ist.
Gemäß dem Anspruch 2 ist der Radius des hubzapfenseitigen
konvexen Linienzuges in Abhängigkeit einer Überdeckung
der Kurbelzapfen gewählt, womit in Verbindung mit der je
weiligen Überdeckung ein ausreichender Querschnitt für
den Kraftfluß zwischen den Kurbelzapfen sichergestellt
ist. Mit der Wahl des Radius des angepaßt anschließenden
konkaven Linienzuges ist im wesentlichen die angestrebte
Gewichtsreduzierung realisiert.
Mit der im Anspruch 3 beschriebenen räumlichen Lage der
Drehachse der die konvexen und konkaven Begrenzungen be
stimmenden Erzeugenden ist zusätzlich sichergestellt, daß
die Gewichtsreduzierung vorzugsweise im Bereich der Pro
jektion des Wellenzapfens auf der diesem abgewandten
Seite der Kurbelwellenwange erfolgt, wogegen im hub
zapfenseitigen Kraftflußbereich nur eine geringe Mate
rialabtragung beiderseits der Vertikalschnittebene vorge
sehen ist.
Die im Anspruch 4 näher beschriebene Lage der Drehachse
der Erzeugenden bewirkt in vorteilhafter Weise die Belas
sung eines der Wangenkontur folgenden Randes, der zur
Steigerung der Drehsteifigkeit durch eine aufgesetzte
bzw. angeformte Rippe erhöht ist. Diese Rippe kann gemäß
Anspruch 5 ein die Drehachse der Kurbelwelle U-förmig um
fassender Gurt sein, der in weiterer Ausgestaltung nach
Anspruch 6 zur Steigerung der dynamischen Steifigkeit der
Kurbelwelle in der axialen Breite der Kurbelwange gestal
tet sein kann.
Schließlich trägt die hubzapfenseitige Kurbelwangen-Ge
staltung gemäß Anspruch 7 in Verbindung mit der vorbe
schriebenen Wangen-Gestaltung zur weiteren dynamischen
Steifigkeit bei.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung darge
stellten Ausführungsbeispiels beschrieben.
Eine insbesondere für eine nicht gezeigte
Hubkolben-Brennkraftmaschine verwendete Kurbelwelle 1 mit einer den
Wellenzapfen 2 mit dem Hubzapfen 3 verbindenden Kurbel
wange 4 weist die Kurbelwange 4 in einer dem Wellenzapfen
2 abgewandten Seite 5 eine muldenartige Ausnehmung 6 mit
stetig ineinander übergehenden Begrenzungen 7 und 8 auf.
Die Begrenzungen 7 und 8 der zur Gewichtsreduzierung vor
gesehenen Ausnehmung 6 sind mittels einer aus einem hub
zapfenseitigen konvexen Linienzug 9 und einem wellen
zapfenseitig anschließenden konkaven Linienzug 10 - im
Vertikal schnitt der Kurbelwelle 1 gesehen - gestalteten
Erzeugenden 11 mit einer im wesentlichen in der Vertikal
ebene liegenden Drehachse 12 gebildet.
Um einen ausreichenden Querschnitt mit günstiger Umlen
kung des Kraftflusses vom Wellenzapfen 2 zum Hubzapfen 3
sicherzustellen, ist bei einer Zapfenüberdeckung Zü der
Kurbelwelle 1 der Radius R1 des hubzapfenseitigen kon
vexen Linienzuges 9 in Abhängigkeit eines auf den Durch
messer des Wellenzapfens 2 bezogenen Überdeckungsmaßes in
entsprechendem, umgekehrten Verhältnis gewählt, wobei der
entsprechend angepaßte Radius R2 des konkaven Linienzuges
10 maßlich etwa dem Durchmesser des Wellenzapfens 2 ent
spricht. Für einen stetigen Übergang stehen beide Linien
züge 9 und 10 mittels einer Tangente 13 bzw. tangenten
stetig miteinander in Verbindung. Für einen weiteren ste
tigen Übergang ist der konvexe Linienzug 9 hubzapfensei
tig im wesentlichen tangential mit der Stirnseite 5 der
Kurbelwange 1 verbunden. Mit der Wahl des Radius R2 des
angepaßt anschließenden konkaven Linienzuges 10 ist im
wesentlichen die angestrebte Gewichtsreduzierung
realisiert, wogegen die stetigen Übergänge zur Vermeidung
von Spannungsspitzen im höher ausgelasteten Werkstoff der
Kurbelwelle 1 dienen.
Wie aus der einzigen Figur weiter hervorgeht, schließt
die Drehachse 12 der Erzeugenden 11 in der Vertikalebene
mit der Tangente 13 der beiden Linienzüge 9 und 10 einen
hubzapfenseitig spitzen Winkel α ein, wobei die Drehachse
12 im Bereich der an den konvexen Linienzug 9 an
schließenden Tangente 13 etwa um das Maß des Radius R1
dieses Linienzuges 9 beabstandet ist. Mit dieser Maßnahme
ist sichergestellt, daß im hubzapfenseitigen Kraftfluß
bereich nur eine geringe Materialabtragung beiderseits
der Vertikalschnittebene gegeben ist. Weiter ist die Nei
gung der Drehachse 12 zur Tangente 13 so gewählt, daß
mindestens im konkaven Bereich des Linienzuges 10 der
Ausnehmung 6 diese mit der in Kurbelwellen-Längsrichtung
gesehenen Wangenkontur 14 einen Rand 15 begrenzt. Dieser
Rand 15 ist zur Steigerung der Drehsteifigkeit der Kur
belwelle 1 um ihre Drehachse 16 durch eine Rippe 17 er
höht.
Vorzugsweise ist die auf dem Rand 15 angeordnete Rippe 17
als ein in der Wangenkontur 14 verlaufender, die
Drehachse 16 der Kurbelwelle 1 U-förmig umfassender Gurt
18 gestaltet. Bei insbesondere zur Drehachse 16 der Kur
belwelle 1 geneigt verlaufendem Rand 15 ist die Kurbel
wange 4 im Bereich des Gurtes 18 in der im Bereich der
Zapfenüberdeckung Zü gegebenen axialen Breite gestaltet.
Damit wird bei über die Ausnehmung 6 reduziertem Gewicht
der Kurbelwelle 1 deren dynamische Steifigkeit besonders
günstig beeinflußt.
Die dynamische Steifigkeit der Kurbelwelle 1 kann
schließlich weiter dadurch günstig beeinflußt werden, daß
die Kurbelwange 4 hubzapfenseitig kugelabschnittsartig
gestaltet ist mit einem im Durchstoßpunkt der Hubzapfen
achse 19 durch die Ebene der Stirnseite 5 liegenden Ku
gelmittelpunkt 20.
Die vorstehend beschriebene Ausnehmung ist mit einer vor
teilhaft einfach gestalteten Oberfläche ausgebildet, die
kostengünstig in der Fertigung ist.
Claims (8)
1. Kurbelwelle, insbesondere für Hubkolbenmaschinen,
- - mit einer den Wellenzapfen (2) mit dem Hubzapfen (3) verbinden den Kurbelwange (4), die
- - in einer dem Wellenzapfen (2) abgewandten Seite (5) eine nach Art einer wannenartigen Vertiefung gestaltete muldenartige Aus nehmung (6) mit stetig ineinander übergehenden Begrenzungen (7, 8) einer räumlich mehrfach gekrümmten Oberfläche aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Begrenzungen (7, 8) der wannenartigen Ausnehmung (6) mittels einer im Vertikalschnitt der Kurbelwelle (1) gesehenen Er zeugenden (11) mit einer im wesentlichen in der Vertikalebene lie genden Drehachse (12) gebildet sind, wobei
- - die Erzeugende (11) einen hubzapfenseitig konvexen Linienzug (9) und einen wellenzapfenseitig anschließenden konkaven Linienzug (10) zur Oberflächengestaltung der wannenartigen Ausnehmung (6) umfaßt.
2. Kurbelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net,
- - daß bei einer Zapfenüberdeckung (Zü) der Kur belwelle (1) der Radius (R1) des hubzapfensei tigen konvexen Linienzuges (9) in Abhängigkeit eines auf den Durchmesser des Wellenzapfens (2) bezogenen Überdeckungsmaßes in entspre chendem, umgekehrten Verhältnis gewählt ist, und
- - der entsprechend angepaßte Radius (R2) des konkaven Linienzuges (10) maßlich etwa dem Durchmesser des Wellenzapfens (2) entspricht, wobei
- - beide Linienzüge (9, 10) mittels einer Tan gente (13) bzw. tangentenstetig miteinander in Verbindung stehen, und
- - der konvexe Linienzug (9) hubzapfenseitig im wesentlichen tangential mit der Stirnseite (5) der Kurbelwange (4) verbunden ist.
3. Kurbelwelle nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn
zeichnet,
- - daß die Drehachse (12) der Erzeugenden (11) in der Vertikalebene mit der Tangente (13) der beiden Linienzüge (9, 10) einen hubzapfensei tig spitzen Winkel (α) einschließt, und
- - daß die Drehachse (12) im Bereich der an den konvexen Linienzug (9) anschließenden Tangente (13) etwa um das Maß des Radius (R1) dieses Linienzuges (9) beabstandet ist.
4. Kurbelwelle nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet,
- - daß die Neigung der Drehachse (12) zur Tangente (13) ferner so gewählt ist,
- - daß mindestens im Bereich des konkaven Linien zuges (10) der Ausnehmung (6) diese mit der in Kurbelwellen-Längsrichtung gesehenen Kurbel wangen-Kontur (14) einen Rand (15) begrenzt, auf dem
- - eine Rippe (17) angeordnet ist.
5. Kurbelwelle nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Rippe (17) als ein mit der
Wangenkontur (14) verlaufender, die Drehachse (16)
der Kurbelwelle (1) U-förmig umfassender Gurt (18)
gestaltet ist.
6. Kurbelwelle nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kurbelwange (4) im Bereich
des Gurtes (18) bei insbesondere zur Drehachse (16)
der Kurbelwelle (1) geneigt verlaufendem Rand (15)
in der im Bereich der Zapfenüberdeckung (Zü) ge
gebenen axialen Breite gestaltet sein kann.
7. Kurbelwelle nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kurbelwange (4) hubzapfen
seitig kugelabschnittsartig gestaltet ist mit einem
im wesentlichen im Durchstoßpunkt der Hubzapfen
achse (19) durch die Ebene der Kurbelwangen-Stirn
seite (5) liegenden Kugelmittelpunkt (20).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19934329212 DE4329212C2 (de) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | Kurbelwelle, insbesondere für Hubkolbenmaschinen |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4329212A1 DE4329212A1 (de) | 1995-03-02 |
DE4329212C2 true DE4329212C2 (de) | 1997-07-10 |
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DE19934329212 Expired - Fee Related DE4329212C2 (de) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | Kurbelwelle, insbesondere für Hubkolbenmaschinen |
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DE (1) | DE4329212C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010061610A1 (de) | 2010-12-29 | 2012-07-05 | Fev Gmbh | Asymmetrische Kurbelwange |
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1993
- 1993-08-31 DE DE19934329212 patent/DE4329212C2/de not_active Expired - Fee Related
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