DE6915012U

DE6915012U - Kurbelwelle

Info

Publication number: DE6915012U
Application number: DE19696915012
Authority: DE
Original assignee: Karl Schmidt GmbH
Current assignee: Karl Schmidt GmbH
Priority date: 1969-04-14
Filing date: 1969-04-14
Publication date: 1969-08-21

Description

KARL SCHMIDT GMBH Fra. ^furt/M., den 14. April I969 7107 Neckarsulm DrQ/HGa
Christian-Schmidt-Str. 10

prov. Nr. 6136 KS

Kurbelwelle

Die Neuerung betrifft eine Kurbelwelle, deren Wangenkanten abgerundet oder angefast sind.

Kurbelwellen sind aus ihrer funktionsbedingten Formgebung heraus ungleichmäßig beanspruchte Maschinenelemente, da der Werkstoff nicht an jeder Stelle gleichmäßig an der Kraftübertragung beteiligt ist und die Kräfte selbst nach Größe und Richtung zeitlich veränderlich sind. Da die Gestaltfestigkeit einer Kurbelwelle von einer möglichst störungsfreien Führung des Kraftflusses abhängt, muß man besonders in der Kleinformgebung sehr sorgfältig konstruieren. So sind vor allem scharfe Querschnittsübergänge zu vermeiden und mit möglichst großen Ausrundungen, am besten mit sanft verlaufender veränderlicher Krümmung, zu versehen, die als sogenannte Entlastungsübergänge eine Überleitung des Kraftflusses vom stärkeren zum schwächeren Querschnitt ohne Spannungserhöhung ermöglichen (Dubbels Taschenbuch für den Maschinenbau, 12. Auflage, Berlin I966, Band 1, Seite 509).

Bekannt ist es auch, anstelle einer Ausrundung zwischen Hauptzapfen und Kurbelwange eine Hohlkehle anzubringen, um die Kerbwirkung des Übergangs klein zu halten und dadurch die Spannungsspitzen zu vermindern (A. Th. Wuppermann et a.¹..: Untersuchung des Einflusses von Oberflächenfehlern auf die Dauerhaltbarkeit von Kurbelwellen, Düsseldorf 1958, Seite 36, Bild 81).

Eine ausgesprochen günstige Spannungsverteilung am Zapfen-Übergang der Kurbelwelle entsteht durch tonnenförmige Aushöhlungen der Zapfen mit sanft wulstförmig verdickten Übergängen zu den Wangen und durch nierenförmige Entlastungsmulden auf der Wangenfläche (Karl Schmidt GmbH, Technisches Handbuch, Neckarsulm 1967, Seite 261).

Trotz dieser bekannten Maßnahme zur störungsfreien Führung des Kraftflusses in der Kurbelwelle sind in den Hauptbelastungsbereichen der Wangen immer wieder Dauerbrüche festgestellt worden, die darauf zurückzuführen waren, daß die Kanten der Wangen in den Hauptbelastungsbereichen nach der Bearbeitung, d. h. nach dem Entfernen der axialen und radialen Bearbeitungszugaben, vergleichsweise scharf ausgebildet waren. Zur Beseitigung der daraus beim Betrieb der Kurbelwelle resultierenden Spannungsspitzen ist deshalb vorgeschlagen worden, die Wangenkanten der Kurbelwelle leicht abzurunden oder anzufasen. Der mit dieser Maßna ie erzielte Abbau der Spannungsspitzen in den gefährdeten Bereichen der Wangen einer Kurbelwelle war jedoch vergleichsweise gering.

Es wurde nun gefunden, daß die in den Kurbelwellenwangen auftretenden Spannungsspitzen weitgehend abgebaut und dadurch ein störungsfreier Kraftlinienfluß erzeugt werden kann, wenn gemäß der Neuerung die Wangenkanten in ihrem Hauptbelastungsbereich einen vergleichsweise größeren Abrundungsradius oder eine breitere Anfasungsfläche aufweisen als dies in den übrigen Bereichen der Wangenkanten der Fall ist.

Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn der größere Abrundungsradius etwa das Zwei- bis Vierfache des Abrundungsradius der Kanten in den übrigen Bereichen der Wange beträgt.

Für den Fall, daß die Wangenkanten mit einer Fase ver- '^M sehen sind, ist die Fläche der breiteren Anfasung in den Hauptbelastungsbereichen etwa zwei- bis fünfmal so breit wie auf den übrigen Wangenkanten ausgebildet.

Bei Kurbelwellen, die einer normalen Belastung unterliegen, ist es angebracht, wenn der größere Abrundungsradius oder die breitere Anfasungsfläche im Bereich zwischen der Haupt- und Hubzapfenmitte angebracht ist.

Bei manchen Kurbelwellenkonstruktionen ist es angebracht, wenn sich der größere Abrundungsradius oder die größere Anfasungsfläche von der Hauptzapfenmitte bis zum hubzapf enseitigen Ende der jeweiligen Wange erstreckt.

Selbstverständlich ist es für bestimmte Zwecke ausreichend, ' wenn die Wangen der Kurbelwelle nach dem Entfernen der axialen und radialen Bearbeitungszugabe nur auf den Kanten der Hauptbelastungsbereiche mit dem größeren Abrundungsradius bzw. mit der breiteren Anfasungsfläche versehen werden.

Die Neuerung ist in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Kurbelwelle, bei der auf den Kanten der Wange 4 eine Anfasung 5 angebracht ist, deren Abschrägungsfläche 3 im Bereich zwischen der Mitte des Hubzapfens 1 und der Mitte des Hauptzapfens 2 etwa dreimal so breit ist, wie auf den übrigen Kanten der Wange 4.

Fig. 2 eine Seitenansicht der Kurbelwelle gemäß Fig. 1. Fig. 3 einen Horizontallängsschnitt entlang der Schnittlinie I - I der Fig. 1

Fig. 4 eine Seitenansicht einer Kurbelwelle, deren Wange 4 mit einer Anfasung 5 versehen ist, wobei die Anfasungsfläche im Bereich zwischen der Mitte des Hauptzapfens 2 und dem hubzapfenseitigen Ende der Wange 4 etwa dopp#elt so breit ist wie auf den übrigen Kanten der Wange 4.

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Kurbelwelle, bei der die Kanten der Wange 4 mit einer Abrundung 7 versehen sind, deren Radius im Bereich 6 zwischen der Mitte des Hubzapfens 1 und der Mitte des Hauptzapfens 2 etwa dreimal so groß ist wie auf den übrigen Wangenkanten.

Fig. 6 einen Horizontallängsschnitt entlang· der Schnittlinie II - II der Fig. 5.

- 5 Schutzansprüche

Claims

Schutzansprüche

1. Kurbelwelle, deren Wangenkanten abgerundet oder angefast sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Abrundungsradius oder die Anfasung in den Hauptbelastungsbereichen (3) der Wangen (4) größer bzw. breiter als in den übrigen Wangenbereichen (5) ausgebildet sind.

2. Kurbelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abrundungsradius in den Hauptbelastungsbereichen (3) der Wangen (4) zwei- bis viermal so groß als in den übrigen Wangenbereichen (5) ausgebildet ist.

3. Kurbelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfasung in den Hauptbelastungsbereichen (3) der Wangen (4) zwei- bis fünfmal so breit als in den übrigen Wangenbereichen (5) ausgebildet ist.

4. Kurbelwelle nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der größere Abrundungsradius oder die breitere Anfasung im Bereich (3) zwischen der Mitte des Hauptzapfens (2) und der Mitte des Hubzapfens (1) angeordnet ist.

5. Kurbelwelle nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn-, zeichnet, daß sich der größere Abrundungsradius oder die breitere Anfasung von der Mitte des Hauptzapfens (2) zum hubzapfenseitigen Ende der Wange (4) erstreckt.