DE7208889U - Lager zwischen einer Kurbelstange und einer Kurbelwelle - Google Patents

Description

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Patentanwälte Dipl.-Ing. R Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. R AAVeickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 S20

MDHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

<983921/22>

Slcil (Nederland) 'ti.Y.

Koni.jnenberg 60, Box 267
Breda, Niederlande

Lager zwischen einer Kurbelstange und einer Kurbelwelle

Die Neuerung betrifft ein Lager zwischen einer Kurbelstange und einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine. Die Neuerung ist insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit geringem Gewicht und geringen Kosten, beispielsweise bei Benzinmotoren für angetriebene Werkzeuge verwendbar.

Bekanntlich muß bei einer in großem Umfang benutzten Lagerverbindung zv/ischen einer Kurbelwelle und einer Kurbelstange die letztere in zwei Stücken hergestellt werden, wobei ein Stück C-1'örmig ausgebildet ist und mit der Kurbelstange durch Bolzen verbunden wird, nachdem die Lagerelemente in ihrer Stellung zwischen der Kurbelwelle und der Kurbelstange angeordnet sind. Diese Konstruktion wird in hochentwickelten und teuren Brennkraftmaschinen, beispielsweise in Motoren für Automobile und andere 3'ah.rseuge, verwendet. Diese Lagereinrichtung ist recht teuer, da unter anderem nachbearbeitete Flächen für eine richtige Einpassung des C-l'örmigen Teiles mit der Kurbelstange benötigt v/erder.. »Sie eignet sich daher nicht besonders gut für die Konstruktion einfacher und billiger Brennkraftmaschinen.

Bei einer anderen bekannten Konstruktion des Lagers zwischen der Kurbelwelle und der Kurbelstange kann die letztere aus einem Stück sein. Nach der iorm der Lagerkonstruktion wird die Kurbelwelle durch die Öffnung in einem Ende der Kurbex- stange eingesetzt, und diese beiden Teile werden so manipuliert, daß die inneren und äußeren Lagerflächen auf der Kurbelwelle und der Kurbelstange resp. so angeordnet sind, daß sie einen Kingraum zur Aufnahme der einzelnen Lagerelemente, beispielsweise Lagerrollen, bilden. Eine Bohrung ist in der Kurbelwelle ausgebildet, die mit dem Ringraum in Verbindung steht. Die Lagerelemente werden dann einzeln durch diese Bohrung geschickt und über den Raum verteilt, der durch die inneren und äußeren, ringförmigen Lagerflächen gebildet wird.

Dieses bekannte Lager hat, obwohl es einige Vorteile bringt, auch verschiedene Nachteile. Erstens ist die Installation der Lagerelemente langsam und etwas schwierig. Zweitens wird durch die Bohrung durch die Kurbelwelle die Stärke der letzteren reduziert. Drittens muß diese Bohrung nach dm Einsetzen der Lagerelemente mit einem Stopfen verschlossen werden, wodurch ein weiterer Arbeitsschritt notwendig wird, der verhältnismäßig zeitraubend ist.

Der Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine billige Lagerkonstruktion zu schaffen, die es ermöglicht, daß die Kurbelstange ein einfaches einteiliges Glied ist und dazu führt, daß die verschiedenen Teile leicht zusammengesetzt werden können, ohne die oben erwähnten Vorteile opfern zu müssen.

Eine spezielle Ausführungsform der Neuerung kann wie folgt zusammengefaßt werden. Die Kurbelwelle weist zwei Schenkel auf, die durch einen zylindrischen Abschnitt miteinander verbunden sind, der eine <■: innere ringförmige Lagerfläche bildet. Ein Schenkel ist mit einer einstückigen Kurbelwelle verbunden und bildet einen Teil derselben«. In diesem Schenkel ist eine Ausnehmung vorgesehen. Die Kurbelstange hat eine zylindrische öffnung, die eine äußere ringförmige Lagerfläche bildet. Die Kurbelwelle und die Kurbelstange werden so manipuliert, daß

die Kurbelwelle durch die zylindrische Öffnung hindurch bewegt wird, und ein Teil der Kurbelwelle wird in der genannten Ausnehmung aufgenommen, so daß die inneren und äußeren ringförmigen Lagerflächen nebeneinander, jedoch versetzt zu einander angeordnet sein können, so daß die innere,ringförmige Lagerfläche freiliegt. Rollenlagerelemente werden um die innere Lagerfläche herum angeordnet, wobei die entgegengesetzten Enden jeder Rolle an Rin^'schultern anstoßen, die einstückig mit der Kurbelwelle ausgebildet sind. Die Kurbelwelle und die Kurbelstange werden erneut manipuliert, um die äußere ringförmige Lagerfläche über die Lagerelemente gleitend zu schieben, so daß die letzteren zwischen den inneren und äußeren Lagerflächen und den Ringschultern eingeschlossen werden.

Die Neuerung hat den Vorteil, daß die Kurbelstange einstückig, beispielsweise als Metallstanzling,ausgebildet werden kann. Die Lagerelemente werden während des Zusammensetzens in ihrer Stelle eingeschlossen und durch Verwendung solcher Mittel, mit denen die Kurbelwelle in dem Kurbelwellenkasten angeordnet sind, und der Mittel gehalten, die die Kurbelstange auf dem zughörigen Kolben befestigen.

Ausführungsbeispiele der Neuerung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Pig. 1 eine isometrische Darstellung der Kurbelwelle und der Kurbelstange, wobei die relativen Lager dieser Teile bei einem ersten Schritt bei der Zusammensetzung des Lagers dargestellt sind;

Fig. 2 einen Schnitt durch den zylindrischen Abschnitt, der einen Teil des Kurbelabschnittes der Kurbelvrelle bildet ;

Fig. 3 eine isometrische Darstellung, die die relativen Stellungen der Kurbelwelle und der Kurbelstange zum Anordnen der verschiedenen Lagerelemente in ihren Stellungen zeigt; und

Fig. 4 einen Schnitt durch eine Brennkraftmaschine, in der das neuerungsgemäße Lager zwischen der Kurbelstange und der Kurbelwelle vorgesehen ist.

Die neuerungsgemäße Kurbelwelle 10 (Fig.1) weist einen ersten zylindrischen Lagerabschnitt 11, und einen zweiten koaxialen Lagerabschnitt 12 auf. Diese Lagerabschnitte sind durch einen einstückigen Kurbelabschnitt miteinander verbunden, der einen zylindrischen Formabschnitt 14 und Schenkel 15 und 16 aufweist. Der zylindrische Formabschnitt 14, der eine innere, ringförmige Lagerfläche bildet, grenzt an ßingschultcrn 18 und 19 an seinen gegenüberliegenden hnder: an, wobei die Schultern dieselbe &röße und einen größeren Durchmesser als der Durchmesser des zylindrischen Formabschnittes 14 aufweisen. Der Schenkel 15 ist mit einem einstückigen Gegengewicht 20 verbunden und bildet einen Teil desselben. Das Gegengewicht 20 hat eine ^usneInnung 21 oder einen ausgeschnittenen Teil, dessen Zweck noch beschrieben wird. Es ist zu beachten, daß die Kurbelwelle 10 als einstückiger Teil, beispielsweise als Schmiedestück ausgebildet sein kann.

Die Kurbelstange 23 hat eine zylindrische Öffnung 24 in einem ihrer Enden, wobei die Öffnung eine äußere, ringförmige Lagerfläche 25 bildet. Das andere Ende der Kurbelstange wird durch eine Öffnung 26 zur Aufnahme des üblichen Kolbenzapfens definiert, der zur Befestigung der Kurbelstange an den Kolben dient. Es ist zu beachten, daß die Kurbelstange einstückig ausgebildet ist. Die Kurbelstange kann aus einem Metallstanzling hergestellt werden, was in Gegensatz zu der Herstellung als Schmiedeteil steht, wie es bisher üblich war.

Das neuerungsgemäße Lager wird dadurch zusammengebaut, daß das Ende der Kurbelwelle neben dem Lagerabschnitt 12 durch die öffnung 24 in der Kurbelstange eingesetzt wird. Die Größe dieser Öffnung ist so bemessen, daß die Kurbelstange und die Kurbelwelle gegeneinander bewegt werden können, wie es durch die unterbrochenen Linien in Fig.1 gezeigt ist, um den Schenkel 16 und den zylindrischen Formabschnitt 14 durch die Öffnung 24 hindurchxubewegen. Die Kurbelstange wird dann über d-s-en

zylindrischen Formabschnitt 14 liinaus geschoben, und ein Teil derselben wird in der Ausnehmung 21 (Fig. 3) aufgenommen. Diese Ausnehmung ermöglicht es, daß die Kurbelstange so bewegt werden kann, daß die inneren und äußeren ringförmigen Lagerflächen 14 bzw. 25 nebeneinander jedoch versetzt zueinander angeordnet werden können, wobei ihre Mittelachsen im wesentlichen parallel zueinander liegen. Diese relative Anordnung der Kurbelstange und der Kurbelwelle legt die innere ringförmige Lagerfläche frei, so daß sie die notwendige Zahl an sy.·.-lindrischen Rollenlagerelementen 28 aufnehmen kann.

Jedes Lagerelement wird gegen die innere ringförmige Lagerfläche 14 gelegt, wobei die entgegengesetzten Enden jeder Rolle an den entsprechenden Ringschultern 18 und 19 anliegen. Vorzugsweise wird auf die innere Legerfläche 14 vor dem Einsetzen der Lagerelemente 28 Jett aufgebracht. Das Fett gibt einen Klebeeffekt, um die Lagerelemente während des Zusamnensetzens an der inneren Lagerfläche zu halten. Nachdem alle Lagerelemente 28 an ihrem Platz angeordnet sind, wird die Kurbelwelle 10 gegenüber der Kurbelstange 23 bewegt, so daß die äußere,ringförmige Lagerfläche 25 über die Lagerelemente 28 gleitend aufgeschoben wird, wobei die letzteren zwischen der inneren und der äußeren Lagerfläche und den Schultern 18 und 19 eingeschlossen werden. Die Flächen und die Schultern bilden einen Käfig für die Lagerelemente.

Das Lager oder die Verbindung zwischen der Kurbelwelle und der Kurbelstange ist nun fertig und wird in diesem Zustand so lange gehalten, wie eine Axialbewegung zwischen der inneren und der äußeren, ringförmigen Lagerfläche 14 bzw. 25 verhindert wird. Beim Zusammensetzen des neuerungsgemäßen Lagers wird vorzugsweise der Kolben zuerst an der Kurbelstange montiert und dann wird die Kurbelwelle 10 mit der Kurbelstange 23 durch das Lager zusammengefügt, wie es oben beschrieben wurde. Sodann wird ein nur zeitweilig vorgesehener Keil (nicht gezeigt) auf jeder Seite der Kurbelstange 23 zwischen den Schenkeln 15 und 16 eingesetzt, um eine Axialverschiebung

zwischen der inneren und äußeren, ringförmigen Lagerflache zu verhindern.

In Pig.4 ist gezeigt, wie die Kurbelwelle 10 und die Kurbelstange 23 beispielsweise in einer Zweitakt-Brennkraftmaschine angeordnet sein können, die einen Zylinder JO und einen Kurbelkasten 31 aufweist. Der Kurbelkasten hat miteinander fluchtende öffnungen, die Rollenlager 32, 33 aufnehmen, wobei die Rollenlager an den Lagerabschnitten 11 bzw. 12 der Kurbelwelle 10 angreifen, wodurch die letztere in ihrer Stelle gelagert ist. Die Mittel für die drehbare Lagerung der Kurbelwelle sind so ausgeführt, daß eine axiale Bewegung der Kurbelwelle in dem Kurbelkasten verhindert wird.

Mehrere Rollen-Lager 34 sind in bekannter Weise zwischen der Öffnung 26 in der Kurbelstange und dem Kolbenzapfen 35 vorgesehen. Die Kurbelstange ist in einer schlitzförmigen öffnung 36 aufgenommen, die in dem Kolben 37 ausgeformt ist. Es ist zu ersehen, daß zwischen der Kurbelstange und dem Kolben nur eine Schwenkbewegung nöglich ist, d.h. daß die Kurbelstange sich nicht axial gegenüber dem Kolbenzapfen 35 bewegen kann.

Nach der Montage der Kurbelwelle in dem Kurbelkasten und nach der Montage des Kolbens 37 in dem Zylinder werden die oben erwähnten Eeile aus" dem Raum zwischen der Kurbelstange und den Schenkeln 15 und 16 der Kurbelwelle entfernt. Es ist jedoch zu ersehen, daß die Rollenlagerelemente 28 nun an ihrer Stelle bleiben, da eine axiale Bewegung zwischen der inneren und der äußeren, ringformigen Lagerfläche 14 bzw. 25 wegen der Anordnung dei' Kurbelwelle und der Kurbelstange an dem Kurbelkasten bzw. dem Kolben verhindert wird.

Die Verwendung der zeitweise eingesetzten Keile ist für die Ausführung der Neuerung nicht wesentlich. Nach dem Einsetzen der Lagereimente 28 kann beispielsweise der Arbeiter lediglich die Kurbelwelle und die Kurbelstange festhalten, um ein Herausrutschen der Rollenlagerelemente zu verhindern, bis die Kurbelwelle in dem Kurbelkasten und der Kolben in dem Zylinder aufgenommen ist.

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Bei dem gezeigten Au β führung s"b ei spiel der Neuerung sind beide Ringschultern, die an den Enden der Lagerelemente angreifen, auf dem Kurbelabschnitt der Kurbelweile ausgebildet. Es liegt jedoch im Rahmen der Neuerung, eine dieser Schultern auf dem Kurbelabschnitt und die andere auf der Kurbelstange neben dem einen Ende der darin vorgesehenen öffnung 24 anzubringen. Beispielsweise kann diese Schulter auf der Kolbenstange an dem unteren Ende der ringförmigen Lagerfläche 25 (Fig.5) ausgebildet sein. Wenn diese Schulter jedoch an der Kurbelwelle angeordnet ist, ergibt sich eine Verminderung des wirksamen Durchmessers der öffnung 24, so daß die Manipulierbarkeit der Kurbelstange 25 gegenüber der Kurbelwelle beim Einsetzen des

16 Lagerabschnittes 12 und des Schenkels durch die öffnung 24 herabgesetzt wird.

Claims (6)

Schut zansprüche

1. Lager zwischen einer Kurbelstange und einer Kurbelwelle gekennzeichnet durch}

a) eine Kurbelwelle (10) mit einem Kurbelabschnitt, der einen zylindrischen, eine innere, ringförmige Lagerfläche (14) bildenden Formabschnitt aufweist;

b) eine Kurbelstange (23) mit einem einstückigen Endabschnitt, der eine zylindrische, eine äußere, ringförmige Lagerfläche (25) bildende öffnung (24) aufweist;

c) mehrere Lagerelemente (28) zwischen der inneren und der äußeren, ringförmigen Lagerfläche, die an den Lagerflächen angreifen und dadurch eine Lagerverbindung zwischen der Kurbelstange und der Kurbelwelle bilden;

d) Einrichtungen (18, 19) bei den Enden der inneren und äußeren, ringförmigen Lagerfläche, die an den Lagerelementen (28) angreifen und mit den ringförmigen Lagerflächen zusammenwirken, um die Lagerelemente dazwischen in Stellung zu halten;

e) weitere Einrichtungen (35)» die das andere Ende der Kurbelstange (23) mit einem Kolben (37) verbinden, so daß zwischen der Kurbelstan_oe und dem Kolben lediglich eine Schwenkbewegung möglich ist; und

f) eine Aussparung (31) an dem Kurbelabschnitt neben dem einen Ende der inneren, ringförmigen Lagerfläche, wodurch eine axiale, Relativbewegung zwischen der inneren und der äußeren, ringförmigen Lagerfläche möglich ist, um die innere, ringförmige Lagerfläche zur Aufnahme der Lagerelemente (28) vor der Fertigstellung der Lagerverbindung durch Angriff an der äußeren, ringförmigen Lagerfläche an den Lagerelementen (28) freizulegen.

2. Lager nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelstange (23) aus einem einstückigen Preßling geformt ist.

3· Lager nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die unter (d) genannten Einrichtungen zwei Ringschultern (18, 19) auf dem Kurbelabschnitt neben den entsprechenden, entgegengesetzten Enden des zylindrischen Formabschnittes sind.

^. Lager nach Anspruch. 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerelemente (28) zylindrische Rollen sind, deren Drehachsen parallel zu der Mittelachse des z;ylindriscnen Pormabschnittes liegen.

5· Lager nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Kurbelabschnitt zwei Schenkel (15> 16) aufweist, die einstückig in die entsprechenden, gegenüberliegenden Enden des zylindrischen Formabschnittes übergehen, wobei der eine Schenkel (15) die Form eines Gegengewichtes (20) hat und die Ausnehmung (21) in dem Gegengewicht (20) ausgebildet ist.

6. Lager nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle (10) einen einzigen Kurbelabschnitt (14, 15, 16) hat.

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