DE696560C - Kurbelwelle - Google Patents

Description

M Ϊ41347

Kurbelwelle

Es sind verschiedene Methoden bekannt, um geschmiedete Kurbelwellen herzustellen. Man geht beispielsweise so vor, daß man aus dem Schmiedeblock das Kurbelmaul herausschneidet 'und dann das Stück vollends fertigstellt. Das hat den Nachteil, daß die Faserstruktur ungünstig verläuft, so daß ζ. Β. in der Kurbelwange die Faserrichtung quer zur Beanspruchung liegt. Dieser Nachteil wird vermieden bei einem .anderen gleichfalls 'bekannten Verfahren, bei welchem man zwei Kurbeln aus einem Stück dadurch herstellt, daß man aus einem Block nach dem Herausschneiden der Steigerungszone einen ovalen Ring schmiedet, der dann senkrecht zu seiner großen Achse geteilt wird, und daß man dann' jede der beiden Hälften derart weiter bearbeitet, daß sie zwei Arme und den Kurbelzapfen ergibt. Dabei müssen aus einem Rohblock je zwei gleiche Kurbeln herausgearbeitet werden, so daß man sehr schwere Blöcke benötigt. Demgegenüber bietet die mehrteilige Kurbelwelle die Möglichkeit, verhältnismäßig kleine Rohblöcke zu verwenden und diese so anzuordnen, daß ihre Fasern in die für die Beanspruchungen günstigen Widerstandsrichtungen zu liegen kommen. Mehrteilige Kurbelwellen werden in der Regel mit in Bohrungen der Kurbelarme eingeführten Zapfen hergestellt, welche mit Schrumpfsitz in den Kurbelarmen festsitzen und dort während des Betriebes an allen Umfangsteilen ihrer Sitzfläche beansprucht werden, so daß die Kurbelarme, insbesondere die am meisten gefährdeten mittleren Teile, einer Reihe von ständig auch dem Vorzeichen nach wechselnden Spannungen ■unterliegen. Ist dieser mittlere Teil sehr

schmal, was bei geringem Abstand der Zapfenachsen und großem Zapfendurchmesser (eintritt, so ergeben sich weitere Schwierigkeiten, weil die Beanspruchung zu groß wird und eine richtige rechnungsmäßige Erfassung dieser Beanspruchung praktisch nicht möglich ist.

Die Erfindung zeigt einen Weg zur Vermeidung dieser Nachteile bei einer mehrteiligen ίο Kurbelwelle, bei welcher die Zapfen an den Übergängen in die dazu senkrechte Wangenrichtung Zusatzmaterial besitzen. Bei der erfindungsgemäßen Kurbelwelle sind die Kurbelwangenspannungen infolge einer Vorspannung nicht mehr einem ständigen Richtungswechsel unterworfen und der Rechnung auch dann gut zugänglich, wenn der Abstand der Zapfen am Kurbelarm verhältnismäßig klein ist. Schließlich ermöglicht diese Verbindung auch eine Verringerung des Abstandes der Zapfenachsen auf und unter den Summenwert der beiden Zapfenhalbmesser.

Erfindungsgemäß ist der Kurbelzapfen und der Wellenzapfen mit je einem Kopf versehen, die mit Paßflächen gegeneinanderliegen und durch einen um sie gelegten geschlossenen Schrumpfring zusammengepreßt werden. Mit dieser Bauart wird erreicht, daß der Kurbelzapfen im Wangenteil am stärksten ausgebildet werden kann.

- Die Grundform der Erfindung ist in den Abb. ι und 1 a dargestellt. Die Wellenteile a und b, welche die Hauptlagerzapfen sein können, tragen an ihrem Ende je einen .Kopfe, während der Kurbelzapfend auf beiden Seiten mit einem Kopf/ versehen ist. Die Köpfe c timid / sind mit ebenen Paßflächen versehen, mit denen sie aneinander anliegen, und erhalten einen sie umschließenden kräftigen Schrumpfring g, der sie fest gegeneinanderpreßt. Der Schrumpf ring g· wirddurch Ausschmieden eines Stahlblockstückes hergestellt, aus welchem die Seigerungszone vorher entfernt wurde, wobei die Ausgangsquerschnitte so bemessen werden, daß der fertige Schrumpfring eine genügende Verschmiedung erhält. Auf diese Weise wird die Kurbelwelle aus Einzelteilen zusammengesetzt, so daß nur verhältnismäßig kleine Rohblöcke zur Anfertigung notwendig sind, * die so gewählt werden können, daß ihre Fasern in einer für die Beanspruchungen günstigen Richtung liegen. Die im Schrumpfring g vorhandene Spannung ist so-groß, daß im Be^- triebe an den Paßflächen zwischen den Köpfen nur Druckbeanspruchungen, im Schrumpfring nur Zugbeanspruchungen auftreten. Dadurch, daß man die vom Schrumpfring umschlossenen Köpfe der Zapfen stärker als die Zapfen selbst bemißt, vermeidet man, daß Anrisse an den Stellen antreten, die vom Kurbelarm umschlossen sind und deshalb nicht auf später 'eintretende Schaden nachgeprüft werden können.

Der Erfrndungsgedanke kann noch in einer Reihe anderer Ausführungsformen verwirklicht werden, von denen einige in den Abb. 2 bis 10 in Seitenansicht dargestellt sind. Die zugehörigen Vorderansichten sind den Abb. 2a bis 7a und ioa zu entnehmen. So erhalten 7η beispielsweise die Berührungsflächen der beiden Kopf teile c und /_ Paßstifte, welche nach Abb. 2 parallel zur Wellenachse eingesetzt sind, während die Ausführungsform nach Abb. 5 eine achssenkrechte Anordnung dieser Stifte zeigt, die auch den Schrumpfring g beiderseitig durchsetzen. Die Abb. 3 bis 6 zeigen abgestufte Paßflächen in Form von achsparallelen Nuten, in welche vorstehende Längsansätze des anderen Kopfteiles verwindungssichernd eingreifen. Die Ausführung nach Abb. 4 hat den Vorteil einer einfachen Bearbeitung, weil ihre Köpfe c und /an ihrem Umfang Drehkörperform besitzen. Ähnliche Vorteile bietet auch die Ausführung nach Abb. 7, bei welcher ineinandergreifende Drehkörper -verwendet werden, so daß auch deren Paßflächen, welche rundkeilartig ineinandergreifen, durch Dreharbeit hergestellt werden können. Abb. 6 zeigt eine Ausführung für Stirnkurbeln, bei denen der Kopf d nur auf einer Seite des Kurbelzapfens angeordnet ist. Abb. 8 zeigt die zweckmäßige Anordnung eines Gegengewichtes h zum Ausgleich der Massenkräfte von Kurbelzapfen und Treibstangenköpfen in Anwendung auf die Ausführung nach Abb. 7. Das Gegengewicht/z ist hier auf dem Schrumpfung / aufgesetzt und umgreift diesen mit achsparallelen Ansätzen, welche mit dem Schrumpf- 10c ring in geeigneter Weise verkeilt sind. Bei der Abb. 9 ist der Schrumpfring mit dem Gegengewicht zu einem einzigen Stück vereinigt. Die Abb. 10 und ioa zeigen eine Ausführungsform, bei welcher der Kurbelkreishalbmesser kleiner ist als die Summe der Halbmesser der beiden durch den Kurbelarm verbundenen Zapfen, so daß die Querschnitte des Kurbelzapfens und des Hauptlagerzapfens sich überschneiden und die Zap- no f enköpfe ineinandergreifen müssen. Jeder die- ~ ser Köpfe erhält daher eine Ausnehmung k bzw. /, in welche der vorstehende Teil des anderen Kopfes genau hineinpaßt und durch zu den Wangenebenen parallele Paßflächen fest eingespannt wird.

Claims (7)

1. Patentansprüche·.

   i. Kurbelwelle, die aus mehreren Teilen durch Aufschrumpfen hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurbelzapfen (d) ebenso wie der Wellenzapfen

   (a, b) mit einem Kopf versehen ist, daß die Köpfe mit Paßflächen gegeneinanderliegen und durch einen um sie gelegten geschlossenen Schrumpfring (g) zusammengepreßt werden.
2. 2. Kurbelwelle nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Köpfe (c, f) den Schrumpfring (g) nur in Zylinderflächen berühren.
3. 3. Kurbelwelle nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrumpfring (g) eine zusätzliche Masse enthält, die als Gegengewicht wirkt.
4. 4. Kurbelwelle nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfenköpfe (c, /) mit gegenseitig ineinandergreifenden Nuten und Vorspriingen versehen sind, deren Flächen zur Entlastung des Schrumpfringes (g) von Verwindungsbeanspruchungen dienen und zur Verbindungsebene der Zapfenachsen parallel oder senkrecht stehen.
5. 5. Kurbelwelle nach den Ansprüchen 1, 2 ■ -oder 3, gekennzeichnet durch Ruindkeile, die parallel zu den Zapfenachsen in der ' Teilungsfuge der Zapfenköpfe (c, f) liegen.
6. 6. Kurbelwelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zapfenköpfe (c, f) rundkeilartig ineinandergreifen (Abb. 7, 8).
7. 7. Kurbelwelle nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinanderstoßenden Zapfenköpfe (c, /) mit Absätzen (/, k) versehen sind, die übereinanöergreifen und im Bereiche der sich in der Projektion überschneidenden Zapfenquerschnitte Hegen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen