EP1043486B1

EP1043486B1 - Kurbelwelle eines Motors

Info

Publication number: EP1043486B1
Application number: EP00105797A
Authority: EP
Inventors: Ulrich Dr.-Ing. Rohs
Original assignee: GIF Gesellschaft fuer Industrieforschung mbH
Current assignee: Atesteo GmbH and Co KG
Priority date: 1999-04-07
Filing date: 2000-03-18
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2020-03-18
Also published as: JP2000316255A; EP1043486A3; DE50009753D1; DE19915508A1; ES2239952T3; US20020178860A1; EP1043486A2; US6439080B1; US6532844B2

Description

Die Erfindung betrifft die Kurbelwelle eines Motors mit zumindest zwei Abtrieben, die auf einem gemeinsamen Wellenabschnitt mittels einer im wesentlichen axial gerichteten Spannkraft gegeneinander verspannt sind. Insbesondere betrifft die Erfindung in diesem Zusammenhang Kurbelwellen mit einer Riemenscheibe und einem Kettenrad als Abtrieb, wie diese zum Betrieb von Ölpumpen, Nockenwellen, Lichtmaschinen und ähnlichem bei Kraftfahrzeugen Verwendung finden.

Bei derartigen Anordnungen, insbesondere bei Kettenrädern, die eine Nockenwelle und ähnliches antreiben, ist die Relativposition der Abtriebe auf der Kurbelwelle von entscheidender Bedeutung. Einerseits muss diese Relativposition in geeigneter Weise festgelegt sein, damit die Nockenbewegung mit der übrigen Motorbewegung hinreichend in Phase verläuft. Insbesondere dürfen während des Motorbetriebes sich diese Einstellungen auch bei größeren Belastungen nicht verändern. Aus diesem Grunde wurden bis dato derartige Abtriebe mittels Formschlusses an der Kurbelwelle befestigt.

Andererseits sollte auch eine Justiermöglichkeit bestehen, insbesondere um ein Spiel oder Montageungenauigkeiten ausgleichen zu können. Bei einem Formschluss zwischen Welle und Abtrieben ist dieses nur mit sehr großem Aufwand möglich.

Um die Montage zu erleichtern, ist es bekannt, ein Kettenrad sowie eine Riemenscheibe mittels einer Spannmutter gegen eine Wellenschulter zu verspannen (siehe Figur 3). Während eine derartige Verspannung ausreicht, die Abtriebe auf der Kurbelwelle während des Normalbetriebes des Motors zu fixieren, können Drehmomentspitzen dazu führen, daß die Abtriebe gegenüber der Kurbelwelle in Umfangsrichtung verlagert werden. Hierdurch gelangen Kurbelwelle und Abtrieb außer Phase, was zu einer Zerstörung des entsprechenden Motors führen kann.

Zum radialen Verspannen eines Abtriebs schlägt die GB 2 013 835 A vor, innerhalb einer zur Kurbelwelle liegenden Aussparung des Abtriebs Keilringpaare vorzusehen, die beim axialen Verspannen zweier Abtriebe gegeneinander zu einer radialen Verkeilung eines Abtriebsrades führen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Anordnung bereitzustellen, welche mit einfachen mechanischen Mitteln eine besonders sichere Verspannung mehrerer Abtriebe auf variable Weise ermöglicht.

Als Lösung schlägt die Erfindung eine Kurbelwelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor.

Durch die Umlenkmittel wirken auf die Abtriebe sowie auf die Welle Radialkräfte, die eine wesentlich höhere Verspannung dieser beiden Baugruppen bedingen. Hierdurch können wesentlich höhere Drehmomente ausgeübt werden, sodass diese Anordnung auch bei einem Auftreten von Drehmomentspitzen die beiden Baugruppen ausreichend miteinander fixiert.

Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Spannkraft mit ihrer radialen Komponente sowohl auf einen der Abtriebe als auch auf die Kurbelwelle selbst wirkt. Hierdurch wird dessen Fixierung in Umfangsrichtung weiter erhöht.

Vorteilhafterweise sind das Spannelement bzw. die Umlenkmittel zwischen den beiden Abtrieben angeordnet, sodass durch eine einzige zusätzliche Baugruppe der erwünschte Effekt erreicht werden kann. Dies ermöglicht eine verhältnismäßig kostengünstige Realisierung der Erfindung.

Darüber hinaus können die Umlenkmittel bzw. das Spannelement einstückig mit einem der Abtriebe verbunden und mit dem konusförmigen Bereich in einer entsprechenden Ausnehmung des anderen Abtriebs angeordnet sein. Hierdurch kann auf eine zusätzliche, separate Baugruppe zu Gänze verzichtet werden. Die Umlenkmittel bzw. das Spannelement werden an dem jeweiligen Abtrieb lediglich geeignet ausgeformt. Dieses trägt zu einer weiteren Kostenreduktion einerseits bei der Herstellung und andererseits bei der Montage bei.

Darüber hinaus kann einer der Abtriebe an seiner den Umlenkmitteln bzw. dem Spannelement abgewandten Seite an einer Wellenschulter anliegen. Hierdurch ist eine genaue axiale Positionierung dieses Abtriebes bezüglich der Kurbelwelle gewährleistet. Letztere Anordnung eignet sich insbesondere für Kettenräder, die in axialer Richtung genau positioniert sein sollten, um einen runden Lauf der Ketten zu gewährleisten. Eine neben einem Kettenrad angeordnete Riemenscheibe hingegen kann auf einen konusartigen Bereich eines Spannelementes aufgleiten, da bei einer Riemenscheibe eine exakte axiale Positionierung nicht zwingend erforderlich ist. Es versteht sich, dass die Verwendung einer derartigen Wellenschulter nicht zwingend auf die vorbeschriebenen Baugruppen bzw. die vorbeschriebene Anordnung beschränkt ist. Vielmehr kann diese auch für andere Arten von Abtrieben Verwendung finden.

Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung anliegender Zeichnung erläutert, in welcher beispielhaft zwei erfindungsgemäße Kurbelwellen dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1: eine erste erfindungsgemäße Kurbelwelle im Schnitt,
Figur 2: eine zweite erfindungsgemäße Kurbelwelle im Schnitt und
Figur 3: eine Kurbelwelle nach dem Stand der Technik im Schnitt.

Bei den in den Figuren dargestellten Kurbelwellen sind zwei Abtriebe, nämlich Kettenräder 2, 2', 2" und Riemenscheiben 3, 3'' auf einem Wellenzapfen einer Kurbelwelle 1 mittels einer Spannschraube 4 und einer Unterlegscheibe 5 gegen eine Wellenschulter 6 verspannt.

Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Kettenrad 2 und der Riemenscheibe 3 als Spannelement ein Spannring 7 angeordnet. Dieser weist zwei konusförmige bzw. kegelartige Bereiche auf, die in entsprechenden Ausnehmungen des Kettenrades 2 bzw. der Riemenscheibe 3 angeordnet sind.

Um ein Aufbringen der radialen Spannkräfte zu erleichtern, ist bei den hier vorliegenden Ausführungsbeispielen der Spannring mit Mitteln versehen, die ein radiales Verlagern der konusförmigen Bereiche ermöglichen.

Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird dieses dadurch realisiert, dass der Spannring 7 geschlitzt ausgebildet ist. Wird bei dieser Anordnung die Spannschraube 4 angezogen, so laufen sowohl das Kettenrad 2 als auch die Riemenscheibe 3 auf dem Spannring 7 auf und dieser wird komprimiert. Hierdurch werden Spannkräfte mit einer radialen Komponente bereitgestellt.

Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind an dem Kettenrad 2' Spannlippen 7' mit konusförmigen Bereichen vorgesehen, die in die entsprechende Ausnehmung der Riemenscheibe 3 hineinkragen. Dadurch, dass die Spannlippen 7' voneinander getrennt sind, können auch diese in gewissen Grenzen radial auf die Welle 1 hinbewegt werden. Hierdurch wird eine radiale Verspannung ermöglicht.

Die Verspannung erfolgt bei diesen Ausführungsbeispielen sowohl hinsichtlich der Kurbelwelle 1 als auch hinsichtlich der Abtriebe 2, 2', 3, wodurch eine besonders hohe Fixierung gewährleistet ist.

Bei den in den Figuren 1 und 2 dargestellten, erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen betragen die Winkel der Spannelemente 7, 7' bzw. der entsprechenden Ausnehmungen vorzugsweise zwischen 15° und 30°.

Durch diese Anordnungen lassen sich Drehmomente zu 2000 Nm übertragen, während bei einer vergleichbaren Anordnung nach dem Stand der Technik (siehe Figur 3), bei welcher die Spannschraube 4 gleichermaßen angespannt ist jedoch nur axiale Spannkräfte auftreten, die Drehmomentübertragung auf 400 Nm beschränkt ist.

Claims

Kurbelwelle (1) eines Motors mit zumindest einem ersten (2, 2', 3) und einem zweiten (3, 2, 2') Abtrieb, die auf einem gemeinsamen zylindrischen Wellenabschnitt mittels einer im Wesentlichen axial gerichteten Spannkraft gegeneinander verspannt sind, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten (2, 2', 3) und am zweiten (3, 2, 2') Abtrieb je ein konus- bzw. kegelförmiger Bereich (7') ausgebildet ist, über welche Bereiche (7') die axial gerichtete Spannkraft in Spannkräfte mit einer radialen Komponente umgelenkt wird, welche auf den ersten (2, 2', 3) bzw. den zweiten (3, 2, 2') Abtrieb wirken.
Kurbelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abtrieb (2, 2', 3) und der zweite (3, 2, 2') Abtrieb jeweils eine konus- bzw. kegelförmige Ausnehmung aufweisen und ein Spannelement (7, 7') mit zwei konus- bzw. kegelartigen Bereichen vorgesehen ist, die in den Ausnehmungen der beiden Abtriebe (2, 2', 3) angeordnet sind.
Kurbelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abtrieb (2, 2', 3) Spannlippen (7') mit konus- bzw. kegelförmigen Bereichen aufweist und die Spannlippen (7') in einer konus- bzw. kegelförmigen Ausnehmung des zweiten Abtriebs (3, 2, 2') angeordnet sind.