DE8808726U1 - Kurbelgetriebe für Kolbenmaschinen - Google Patents

Description

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Kurbelgetriebe für Eolbenmaschinen

Die Erfindung betrifft ein Kurbelgetriebe für Kolbemaascliinen, besonders für Brennkraftmaschinen, deren Zylinder in einer oder mehreren Reihen angeordnet sind.

Bei derartigen Brennkraftmaschinen ist ein Kurbelgetriebe erforderlich., um die geradlienig oszillierende Bewegung der Kolben in den Zylinderlaufbannen in rotierende Bewegung einer Welle umzuwandeln.

Es ist bekannt, zur Erfüllung dieser Erfordernis eine Kurbelwelle zu verwenden, an deren Kurbelzapfen die einzelnen Kolben mittels Pleuelstangen gekoppelt sind.

Bei der Gestaltung der Kurbelwelle macht die vorgegebene Anzahl der Zylinder mit Kolben naturgemäß diö gleiche Anzahl von Kröpfungen (=» Kurbelzapfen) erforderlich. Da bei Umformung von Bewegung im Kurbelgetriebe zwangsläufig auch Kraft übertragen

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wird« wirken an allen Kurbelzapfen pulsierende Teilkräfte, die über die Kurbelwangen als Teildrehmomente von der Kurbelwelle^ an die Verbraucherseite abgegeben werden* Dabei führt der Weg des pulsierenden Kraftflusses durch vielteüige Formungen des mäanderartigen Gebildes. Es entstehen gleichzeitig Beanspruchungen auf SiegüBg, Drehung und Schub. Sie zusammengesetzten Beanspruchungen belasten den Werkstoff erheblich, vorallem bei den Übergängen von den Kurbelwangen zu Haupt- und Kurbelzapfen. Zudem i3t ein derart verwickeltes Maschinenteil wie die Kurbelwelle schon an sich in besonderem Maße eigenschiringungsempfindlich. Zusätzliche Schwingungsbelasjtung bringen noch die gekoppelten oszillierenden Maschinenteile. Dem Schttingungsproblea wird durch Gegengewichte und leistungsverzehrende Schwingungsdämpfer, gegebennenfalls manchmal durch Ausgleichswellen begegnet. Wenn auch durch geeignete Formgebung gefährliche Spannungsspitzen abgebaut werden können, so ist doch In allen Bereichen der Kurbelwelle reichliche Dimensiöniefüng angebracht* Somit ist die Kurbeiwelle offensichtlich das gewichtigste von den bewegten Teilen der Brennkraftmaschine&diams; Aber auch die Fertigung der Kurbelwelle bedingt erheblichen technischen Aufwand; sei es daß sie im Gesenk

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geschmiedet, im Sonderverfahren gegossen öder im Schrumpf verfahr en aus einzelteilen zusammengesetzt *ird. Stets ist überdies notwendig j die Oberflächen von Kurbel- und Hauptzapfen zu härten, zu schleifen und zu polieren, um den hohen Anforderungen auf Verschleißfestigkeit, Schwingungsfestigkeit und Genauigkeit zu gsaügsn. Als weiterer Nachteil der Kurbelwelle ist anzusehen, daß bei herkömmlichen Ausführungen keine Wälzlager verwendet werden können. Insgesamt muß gesagt werden, daß die Kurbelwelle nur mit technisch hohem Aufwand gefertigt werden kann, daß die festigkeitsmäßig bedingte reichliche Verwendung von Werkstoff dem Bestreben nach Leichtbau entgegensteht und daß schließlich die Lagerung nur mit Gleitlagern möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim Kurbelgetriebe das Gewicht zu vermindern, die Herstellung au vereinfachen, das Schwingungsverhalten zu verbessern und die Verwendung von Wälzlagern zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kolben nicht mit einer gemeinsamen Kurbelwelle sondern mit Einzelkurbeltrieben gekoppelt sind,

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wobei die Kurbelzapfen in koaxial stehenden Zahnradpaaren beidendig eingespannt sind, und daß die Zahnradpaare in Ritzel greifen, die auf einer gemeinsamen Abtriebswelle festsitzen« Eine weitere Lösung der Aufgabe besteht darin, daß anstelle der Zähnradtriebe auch Ketten- oder Zahnriementriebe verwendet werden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen vorallem darin, daßanstatt der bekannt komplizierten, echwergewichtigen, aufwendig herzustellenden und echwingungsproblematischen Kurbelwelle hier die einzelnen Kurbeltriebe leichtgewichtig ausgelegt werden können. Dank der tangentialen Leistungsableitung unmittelbar von jedem der Kurbelräder fallen nämlich bei Kurbelzapfen und Kurbelradachsen die Drehbeanspruchungen fort. Und wegen der kurzen Bauweise der einzelnen Kurbeltriebe werden die Biegungsmomente klein gehalten. Ebenso dürften nennenswerte Schwingungsstörungen nicht zu erwarten sein. Offensichtlich werden die beidendig eingespannten Kurbelzapfen kaum stärker belastet als die Kolbenbolzen. Wenn daraufhin die Kurbelzapfen auf Querschaittsgr-öße der Kolbenbolzen "abgemagert" werden können, besteht Aussicht auf Gewichtsabnahme von möglicherweise 80 Prozent gegenüber den Kurbelzapfen einer entsprechenden Kurbelwelle.

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Eine derart aparsaiöe Auslegung der Kurbelzapfen

&bull;ich zweifellos für den Leichtbau bei den Pleuelstaagsn

günstig auswirken« Weniger Gewicht an Pleuelstangen und

Kurbelzapfen erfordern natürlich wesentlich geringere

0, Gegengewichte als bei eine:? entsprechenden Kurbelwelle«

Ebenso wird sich bei den Kurbelrädern Gewicht einsparen

§ lassen, weil die Gestaltfestigkeit der Scheibenform

üben weitaus vorteilhafter ist als diejenige bei den herkömmlichen Kurbelwangen, die ja ohnehin hoch beansprucht sind. Allerdings steht der erwartungsgemäßen Gewichtseinsparung ein GewichtsZuwachs durch die vorgelegte Abtriebswelle mit ihren Ritzeln entgegen. Jedoch werden Maßnahmen wie biegungsst-eif &bgr; Hohlwelle und/oder Drehzahlerhöhung durch geeignetes Übersetzungsverhältnis den Gewichtszuwachs in tragbaren Grenzen halten, so daS insgesamt dennoch mit einer nennenswerten Gewichtsverminderung zu rechnen ist. übrigens sind Fälle bekannt, in denen als Ausweg, um mit dem Scbwingungsproblem fertig zu werden,eine Ausgleichswalle angewendet wird. Für solche Fälle braucht in der Kützlichskeitsbetrachtung der oben erwähnte Gewichtszuwachs dureh die Antriebswelle nicht in Rechnung gestellt zu werden, weil davon ausgegangen werden darf, daß der Einsatz der erfindungsgemäßen Abtrieb3welle mit Übernahme der Ausgleichsfunktion den Fortfall ■*· Ausgleichswelle bewirkt und daß beide Wellen Vergleichs-

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weise etwa gleich, schwer sind. - Neben der Gewichtsersparnis gestattet das erfindungsgemäße Kurbelgetriebe die Anwendung von Wälzlagern bei der Pleuelstangenlagerung und der Lagerung der Kurbelräder.- Durch Fortfall der herkömmljenen Kurbelwelle entfallen aufwendige Fertigungsabläufe. Es darf angenommen werden, daß bei Herstellung des erfindungsgemäßen Kurbelgetriebes wegen im Grunde ei &pgr;fächer Gestalt der Einzelteile sowohl bei Werkstoffeinsatz, Energieverbrauch, und Arbeitszeitbedarf als auch vermutlich, bei Neueinrichtungen von Fertigungsanlagen verminderter Aufwand arforderlich sein wird.

Ein Ausführungsbeiapiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Darin sind vier Kxirfceltriebe, die untereinander axial nicht zusammenhängen, über Zahnräder mittels einer achsparallel vorgelegten Abtriebsiwelle miteinander kraftschlüssig verbunden. Das Kurbelgetriebe funktioniert wie folgt 5 Oszillierende Kolben (1) übertragen durch Koppelung mittels Pleuelstangen (2) die Arbeit über Kurbelzapfen (3) auf Zahnradpaare (A-). Diese greifen in Ritzel (5)» die auf der Abtriebswelle (6) festsitzen. Auf diese Weise nimmt die Abtriebswelle (6) von den einzelnen Kurbeltrieben die Teildrohmomente auf und gibt sie als GeSämtdrehmoment an den Verbraucher ab.

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Claims (2)

Siegfried Witt· Kurbalgefcrijbq-fp; jCo^tjenji«,3Cblnjm' G 88 08 726.3 Schubzansprüche

1. Kurtelgetriebe für Kolbenmaschinen, besonders für Brennkraftmaschinen, deren Zylinder in einer oder mehreren Reihen angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (1) nicht

mit einer gemeinsamen Kurbelwelle sondern mit Einzeli
kurbjltrieben gekoppelt sind, wobei die Kurbelzapfen

(3) ia koarial stehenden Zahnradpaaren (4) beidendig eingespannt sind,

und daß die Zahnradpaare (4) in Ritzel (5) greifen, die auf einer gemeinsamen Autrieböwelle (6) festsitzen.

2. Kurbelgetriebe nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Zahnradtriebe auch Ketten- oder Zahnriementriebe verwendet werden.