DE714558C - Mit Hohlraeumen versehene Kurbelwelle - Google Patents

Description

• Mit Hohlräumen versehene Kurbelwelle Die Erfindung betrifft eine mit Hohlräumen versehene Kurbelwelle, insbesondere- eine solche gegossene Kurbelwelle, bei der die in den einzelnen Teilen (Zapfen und Wangen) angeordneten Hohlräume in sich geschlossen ausgebildet sind und die zwischen diesen Hohlräumen stehenbleibenden Wände und Wandübergänge in ihrer Form annähernd eine Funktion der Biegungs- und Torsionsbeanspruchungen sind.
• Bei Kurbelwellen sind bekanntlich der Übergang der Zapfen in die Kurbelwange und die Kurbelwange selbst die meist gefährdeten Stellen. Dies ist - in besonders hohem Mäße bei den jetzigen Dieselwellen der Fall, bei denen die Kurbelwangen verhältnismäßig schmal sind. Um die Haltbarkeit der Kröpfung, insbesondere unter Wechselbeanspruchungen, zu erhöhen, wird vorgeschlagen, die zwei Zapfen miteinander verbindende Kurbelwange mit einem im Längsschnitt etwa Z-förmigen Querschnitt auszubilden.
• Da die kappenartigen Teile die Verwindungsmomente und der Steg die Biegungsmomente in besonders günstiger Weise aufnehmen, fallen sowohl der Anschluß der Zapfen als ,auch die Kurbelwange selbst bei geringstem Werkstoffaufwand und kleinstem Massenmoment besonders biegungs- und verwindungssteif .aus. Die Kröpfung kann den in den Zapfen eintretenden und durch die Kurbelwange weiterfließenden Biegungs- und Verwindungskräften durch elastische Dehnungsfähigkeit im Steg und Flansch des etwa Z-förmigen Querschnittes so folgen, daß Spannungsanhäufungen, die durch Dehnungshemmung ausgelöst werden, sich nicht einstellen. Die infolge der kappenartigen Ausbildung der Wange gebildeten Öffnungen bewirken ferner, daß in den Steg keine Verwindungsbeanspruchungen hineinfließen können. Die kappen- oder winkelartigen Teile können die gleiche Stärke wie die Kurbelwangen besitzen oder diese überragen.
• Mit besonderem Vorteil. werden die an die Zapfen anschließenden Wände der Kurbelwange durch einen im Längsschnitt der Welle von zwei parabelförmigen, nach einer Seilkurve verlaufenden Linien begrenzten Steg verbunden und an jede Wand ein auf halbem Umfang der vorzugsweise als runde oder elliptische Scheibe ausgebildeten Kurbelwange verlaufender Winkel angeschlossen. Die durch die Parabelform bedingte verschiedenartige Krümmung an den Kurbelzapfenanschlüssen . und innerhalb des Verlaufes der Parabel selbst gestattet eine besonders günstige überführung der Kräfte von dem einen in den anderen Kurbelzapfen.
• Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Kurbelwelle nach der Erfindung wird der Durchhang der Seilkurve so gelegt, daß die Seilkurve am Zapfen parallel zur Wellenachse und gegen die als Anschluß dienende Wand der Kurbelwange ,am Gegenzapfen unter einem flachen Winkel einläuft. Das parallele Auslaufen der Seilkurve am Gegenzapfen hat den Vorteil, daß der Spannungsfluß vom Zapfen in den Steg nahezu in Richtung einer Zugspannung verläuft, während das Einlaufen der Seilkurve in die Wand am Gegenzapfen unter einem flachen Winkel aus gießtechnischen Gründen besonders zweckmäßig ist.
• Weiterhin wird vorgeschlagen, daß das zur Wellenachse parallele Einlaufen etwa im unteren Drittel der Breite des Anlaufbundes erfolgt. Hierdurch wird die Spannungsspitze die sich bei Ausbildung der Hohlkehlen als Viertelkreis ergibt, wesentlich herabgemindert.
• Nach einem weiteren Erfindungsgedanken sind die Seilkurven die Erzeugenden von Rotationsflächen um die Achse der Zapfen, in deren Hohlkehle sie einlaufen.
• Um die Gefahr eines Herabsetzens der Steifigkeit gegen Biegung auszuschließen, sind erfindungsgemäß die in den Zapfen angeordneten, z. B. kugelförmigen Hohlräume mit Abstand von den Seitenwänden der Kurbelstangen angeordnet.
• Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen Fig. i den Aufbau der Grundform der Kröpfung einer Kurbelwelle in schematischer Darstellung, Fig. a die Seitenansicht einer Kröpfung einer gegossenen Kurbehwelle, teilweise im Längsschnitt, Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Zapfen und eine Draufsicht auf die Kurbelwange gemäß Fig.2. Fig. 4 einen Quershnitt durch die Kurbelwange und eine Draufsicht auf die Kurbelwange mit einer über die Kurbelwange überstehenden Kappe gemäß Fig.2.
• Die Kröpfung besteht aus den Zapfen a,, a, und der Kurbelwange b. Mit cl, c2 sind die Hohlräume in den Zapfen a1, a., mit d,, d., die Anschlußwände der Zapfen a,, a, an die Kurbelwange b bezeichnet. Die Begrenzungslinien e1, e2 der Hohlräume cl. c2 der Zapfen a1,, a2 besitzen von den Wänden d,, d, den Abstand.x. Mit f1, f2 sind die Seilkurven bezeichnet, die in der Fig. i zur Veranschaulichung als Seile mit Durchhang eingezeichnet sind. Die Seilkurven fl, f2 stellen die Begrenzungslinien des Steges o dar, der die Wände d1,d2 verbindet. Die Seilkurven f,, f, gehen von den als Aufhängungspunkt zu denkenden Außenseiten der Wände d,, d. unter einem flachen Winkel gegen die Wände d,. d aus und laufen in die Hohlkehle- h. bzw. h1, der Zapfen a, bzw. a1 parallel zur Wellenachse ein, und zwar im unteren Drittel, der Breite des Anlaufbundes der Zapfen a2 bzw. a,. Die Seilkurven f,, f2 sind die Erzeugenden -zweier Rotationsflächen um die Achsen der Zapfen :a2 bzw. :a1.
• An die Wände d,, d2 sind die Kappen bzw. Winkel i,, i2 angeschlossen, die bei dem Ausführungsbeispiel. gemäß den Fig. 2 bis q. nicht scharfkantig, sondern gewölbt ausgebildet sind, um die Schwungmasse herabzusetzen. Die Winkel il, i2 erstrecken sich auf den halben Umfang der bei dem Ausführungsbeispiel als runde Scheibe ausgebildeten Kurbehvange b. Die Winkel il, i2 besitzen in dem linken Teil der Kurbelwange gemäß Fig.2 die gleiche Stärke wie die Kurbelwange b, während in dem rechten Teil die Winkel i, i; über die Kurbelwange überstehend dargestellt sind. Innerhalb ein und derselben Kurbelwange werden jedoch vorzugsweise nur Winkel von einheitlicher Stärke in der Kröpfung angewendet.
• Zwecks Herstellung der Hohlräume c,, c, in den Zapfen a,, ia. sind die üffnungen k,, k= in den Wänden dl, d2 in der Achse der Zapfen a,, .a. vorgesehen. Die durch die Winkel i,, i2 - entstehenden öffnungen m.,, nz in der Vorderwand der Kurbelwange b dienen zum Herstellen der voneinander getrennten Hohlräume u., der Kurbelwange b.
• Die Kröpfung ist sowohl bei gegossenen als auch geschmiedeten Kurbelwellen anwendbar.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Mit Hohlräumen versehene Kurbelwelle, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Zapfen miteinander verbindende Kurbelwange im Längsschnitt einen etwa Z-förmigen Querschnitt aufweist.
2. 2. Kurbelwelle nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Zapfen anschließenden Wände der Kurbelwange durch einen -im Längsschnitt der Welle von zwei parabielförmigen, nach :einer Seilkurve verlaufenden Linien begrenzten Steg verbunden werden und an jede Wand ein auf halbem Umfang der vorzugsweise als runde oderelliptische Scheibe ausgebildeten Kurbelwange verlaufender Winkel bzw. Kappe ,angeschlossen ist.
3. 3. Kurbelwelle nach den Ansprüchen i und - 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seilkurve am Zäpfen parallel zur Wellenachse und gegen die als Anschluß dienende Wand der Kurbelwange ,am Gegenzapfen unter einem flachen Winkel einläuft. q..
4. Kurbelwelle nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Wellenachse parallele Einlaufen der Seilkurve (f i, J2) im unteren Drittel der Breite des Anlaufbundes (121,1z2) erfolgt.
5. 5. Kurbelwelle nach den-Ansprüchen i bis ¢ oder einem dieser Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seilkurve die Erzeugende :einer Rotationsfläche um die Achse des Zapfens ist, in dessen Hohlkehle sie einläuft.
6. 6. Kurbelwelle nach Anspruch i bis 5 oder einem dieser Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume der Zapfen mit Abstand von den Kurbelwangenwänden angeordnet sind.