DE102017102511A1

DE102017102511A1 - Kurbelwellen-Baugruppe mit Kernstopfen und Verfahren zur Herstellung einer Kurbelwellenbaugruppe

Info

Publication number: DE102017102511A1
Application number: DE102017102511.1A
Authority: DE
Inventors: Dale E. Murrish; John B. Fisher; Scott A. Hucker; Amit Kumar; Balakrishna Chinta; James Dwight Cremonesi
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-02-19
Filing date: 2017-02-08
Publication date: 2017-08-24
Also published as: CN107096865A; US20170241473A1; US9970476B2; CN107096865B

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Kurbelwellenbaugruppe, das die Konfigurierung einer Kurbelwelle mit einem Kurbelzapfen mit einer Kavität beinhaltet, die zumindest teilweise von einer ersten axialen Seite zu einer zweiten axialen Seite des Kurbelzapfens verläuft und sich zumindest an der ersten axialen Seite oder der zweiten axialen Seite öffnet. Das Verfahren beinhaltet die Anordnung eines Kernstopfens in der Kavität. Die Kurbelwelle hat eine erste Dichte, und der Kernstopfen hat eine zweite Dichte, die geringer sein kann als die erste Dichte. Eine Kurbelwellenbaugruppe beinhaltet die Kurbelwelle und den Kernstopfen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Kurbelwellenbaugruppe und ein Verfahren zur Herstellung einer Kurbelwellenbaugruppe.
HINTERGRUND
Eine Kurbelwelle wandelt lineare Bewegung eines Kolbens in Drehbewegung über eine Längsachse um, um das Drehmoment zum Antrieb eines Fahrzeugs bereitzustellen, wie beispielsweise eines Zugs, eines Boots, eines Flugzeugs oder eines Automobils, ohne darauf beschränkt zu sein.
Die Kurbelwelle beinhaltet mindestens einen von der Längsachse versetzten Kurbelzapfen, an den ein wechselseitiger Kolben über eine Pleuelstange befestigt ist. Die Kraft, die vom Kolben auf die Kurbelwelle durch die dazwischenliegende Versatzverbindung ausgeübt wird, erzeugt ein Drehmoment in der Kurbelwelle, das die Kurbelwelle um die Längsachse dreht. Die Kurbelwelle beinhaltet weiterhin mindestens einen konzentrisch angeordneten Hauptlagerzapfen um die Längsachse. Die Kurbelwelle wird an einem Motorblock des Hauptlagerzapfens befestigt. Ein Lager ist über dem Hauptlagerzapfen zwischen der Kurbelwelle und dem Motorblock angeordnet.
Zur Gewichtserleichterung der Kurbelwelle können die Kurbel- und Lagerzapfen hohle Abschnitte aufweisen. Das maximale Volumen der hohlen Abschnitte, und damit der Gewichtsreduzierung der Kurbelwelle, wird durch die Beanspruchungen beschränkt, denen die Kurbelwelle während des Motorbetriebs ausgesetzt ist. Anders ausgedrückt muss die Kurbelwelle eine ausreichende Dicke aufweisen, damit sie der Beanspruchung standhält.
ZUSAMMENFASSUNG
Die Konstruktion der Kurbelwelle beeinflusst die gesamte Motorausführung und damit die Gesamtmasse des Motors. Dementsprechend reduziert die Minimierung der Größe und/oder Masse der Kurbelwelle die Größe und Masse des Motors, was einen Verbundeffekt auf die Baugröße, Masse und Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs hat.
Das hierin beschriebene Verfahren zur Herstellung einer Kurbelwellenbaugruppe beinhaltet die Konfiguration einer Kurbelwelle mit einem Kurbelzapfen mit einer Kavität, die zumindest teilweise zwischen einer ersten axialen Seite und einer zweiten axialen Seite des Kurbelzapfens verläuft und sich zumindest an der ersten oder der zweiten axialen Seite öffnet. Das Verfahren beinhaltet die Anordnung eines Kernstopfens in der Kavität. Die Kurbelwelle hat eine erste Dichte, und der Kernstopfen kann eine zweite Dichte aufweisen, die geringer sein kann als die erste Dichte. Als nicht beschränkendes Beispiel kann die Kurbelwelle zumindest teilweise aus Eisen oder Stahl bestehen, und der Kernstopfen kann zumindest teilweise aus Aluminium, zumindest teilweise aus Titan, Keramik, einer Metallmatrix oder einem Verbundwerkstoff bestehen.
Dementsprechend beinhaltet eine Kurbelwellenbaugruppe eine Kurbelwelle mit einem Kurbelzapfen mit einer Kavität, die zumindest teilweise von einer ersten axialen Seite zu einer zweiten axialen Seite des Kurbelzapfens verläuft. Die Kavität öffnet sich mindestens an der ersten oder der zweiten axialen Seite. Die Kurbelwellenbaugruppe einen Kernstopfen, der sich in der Kavität befindet. Die Kurbelwelle hat eine erste Dichte, und der Kernstopfen kann eine unterschiedliche zweite Dichte aufweisen, die geringer sein kann als die erste Dichte.
Die Kavität mit einem Kernstopfen darin kann größer ausfallen als wenn die Kavität ein Hohlraum wäre, da der Kernstopfen teilweise die Last des Kurbelzapfens trägt. Damit ist weniger von dem dichteren Kurbelwellenmaterial erforderlich. Kurbelzapfen und Kernstopfen haben ein niedrigeres Gesamtgewicht als ein Kurbelzapfen des gleichen Materials, aber mit einer vollständig hohlen Kavität im Kurbelzapfen. Dies ermöglicht eine Reduzierung des Gewichts und/oder der Größe der Gegengewichte, was wiederum eine niedrigere Standfläche des Motors ermöglichen kann, einschließlich der Kurbelbaugruppe.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren Gießen oder Schmieden der Kurbelwelle beinhalten. In einer Ausführungsform kann die Kavität, wenn die Kurbelwelle geschmiedet ist, in die geschmiedete Kurbelwelle gebohrt werden. In einer anderen Ausführungsform kann der Kernstopfen, wenn die Kurbelwelle gegossen ist, in die Kavität gegossen werden, indem er in einer Form positioniert wird, in welcher die Kurbelwelle gegossen wird. Bei einer derartigen Ausführungsform wird die Kurbelwelle um den Kernstopfen herum gegossen und optional um einen temporären Kern, der aus Sand oder Wachs ist. Der Kernstopfen bleibt im Gussteil, während der temporäre Kern entfernt wird. In einer anderen Ausführungsform kann ein temporärer Kern, wie beispielsweise ein Sand- oder Wachskern, in die Form eingesetzt werden, wenn die Kurbelwelle gegossen wird, um die Kavität zu bilden. Nachdem die Kurbelwelle gegossen wurde, wird der Kern entfernt und der Kernstopfen wird danach durch Gießen oder Presspassung in die Kavität eingesetzt.
Der Kernstopfen kann unterschiedliche Formen aufweisen und eine oder mehrere Öffnungen beinhalten, die in den Kernstopfen verlaufen und das Gewicht des Kernstopfens verringern. Bei einigen Ausführungsformen verlaufen die Öffnungen nur durch einen Teil des Kernstopfens, und der Rest des Kernstopfens ist massiv, optional mit einem Flüssigkeitskanal, durch den eine Flüssigkeit, wie beispielsweise Öl, von einem danebenliegenden Hauptlagerzapfen zum Bolzenlager laufen kann. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Kernstopfen ein Einzelgussteil oder ein extrudiertes Einzelteil sein oder aus verschiedenen Teilen bestehen, um die gewünschte Geometrie zu erzielen.
Die vorstehend genannten Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der gegenwärtigen Offenbarung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bestmöglichen praktischen Umsetzung der dargestellten Offenbarung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen hervor.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung in Seitenansicht einer Kurbelwellenbaugruppe, in welcher die Kavitäten in Bolzen- und Hauptlagerzapfen mit verdeckten Linien dargestellt werden.
2 ist ein schematischer Querschnitt und eine teilweise Darstellung einer der Bolzenlagerzapfen von 1.
3 ist ein schematischer Querschnitt und eine teilweise Darstellung des Bolzenlagerzapfens von 2, dargestellt bei Linie 3-3 in 2.
4 ist eine Vorderansicht einer ersten Ausführungsform eines Kernstopfens für den Bolzenlagerzapfen von 2.
5 ist eine Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform eines Kernstopfens für den Bolzenlagerzapfen von 2.
6 ist eine Vorderansicht einer dritten Ausführungsform eines Kernstopfens für den Bolzenlagerzapfen von 2.
7 ist eine Vorderansicht einer vierten Ausführungsform eines Kernstopfens für den Bolzenlagerzapfen von 2.
8 ist eine Vorderansicht einer fünften Ausführungsform eines Kernstopfens für den Bolzenlagerzapfen von 2.
9 ist eine schematische Perspektivdarstellung einer Formhälfte einer Formanordnung zum Gießen der Kurbelwelle von 1, die Kerne in der Formhälfte darstellt.
10 ist eine schematische Querschnittsansicht und Teildarstellung eines der Bolzenlagerzapfen aus 1, die am Kernstopfen verkörnt sind.
11 ist eine schematische Querschnittsansicht und Teildarstellung eines der Bolzenlagerzapfen aus 1 mit einem Becherstopfen, der den Kernstopfen arretiert.
12 ist eine schematische Querschnittsansicht und Teildarstellung eines Bolzenlagerzapfens einer anderen Ausführungsform einer Kurbelwellenbaugruppe mit einer anderen Ausführungsform eines Kernstopfens, der mit Dornen in eine Kavität des Bolzenlagerzapfens eingeführt wird.
13 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Kurbelwellenbaugruppe mit Kavitäten in Bolzenlagerzapfen, und teilweise zusammengebaut mit einem Kernstopfen in einer der Kavitäten.
14 ist eine schematische Querschnittsansicht und Teildarstellung eines Bolzenlagerzapfens einer Ausführungsform einer Kurbelwellenbaugruppe mit einer Ausführungsform eines Kernstopfens, der in eine Kavität des Bolzenlagerzapfens gegossen wird und Matrizenstifte zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass Begriffe, wie „oben”, „unten”, „nach oben”, „unten”, „oben”, „unten” usw., beschreibend für die Figuren verwendet werden und keine Einschränkungen des Umfangs der Erfindung, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert, darstellen.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile in den verschiedenen Ansichten bezeichnen, 1 zeigt eine Kurbelwellenbaugruppe 10, die eine Kurbelwelle 20 und einen oder mehrere Kernstopfen zeigt, beispielsweise Kernstopfen 56A, 56B, wie gezeigt in 2 oder einer beliebigen anderen hierin offenbarten Kernstopfen-Ausführungsformen. Die Kurbelwellenbaugruppe 10 kann für einen Motor konfiguriert werden, wie beispielsweise aber nicht beschränkt auf, einen Ottomotor oder einen Dieselmotor, einen Kompressor oder eine andere ähnliche Vorrichtung. Die Kurbelwelle 20 beinhaltet eine Welle 22, die entlang einer Längsachse 24 verläuft, die eine Vielzahl von Hauptlagerzapfen 26, eine Vielzahl von Armen 27, eine Vielzahl von Bolzenlagerzapfen 28 und mindestens ein Gegengewicht 30 definiert.
Die Hauptlagerzapfen 26 sind konzentrisch um die Längsachse 24 angeordnet. Jeder der Bolzenlagerzapfen 28 ist seitlich von der Längsachse 24 versetzt und mit zwei der Arme 27 am Hauptlagerzapfen 26 befestigt. Jeder der Arme 27 verläuft von einem der Hauptlagerzapfen 26 zu einem der Bolzenlagerzapfen 28 und kann Gegengewichte 30 enthalten, was aber nicht zwingend erforderlich ist. Jedes der Gegengewichte 30 verläuft radial, weg von der Längsachse 24. Jeder der Hauptlagerzapfen 26 trägt ungefähr hier ein Lager (nicht dargestellt) und stellt eine Befestigungsstelle zum Befestigen der Kurbelwelle 20 an einen Motorblock bereit (nicht dargestellt). Jeder der Bolzenlagerzapfen 28 trägt ungefähr hier ein Lager (nicht dargestellt), an dem ein Pleuel befestigt ist (nicht dargestellt). Das Pleuel befestigt einen Kolben (nicht dargestellt) an der Kurbelstange 20. Die Gegengewichte 30 tarieren die wechselseitige Masse der Kolben, Kolbenringe, Kolbenbolzen und Halteklammern, der Pleuelköpfe, der Drehmasse der Pleuelfüße und Lager und der Drehmasse der Kurbelwelle selbst (der Bolzenlagerzapfen 28 und die Arme 27) aus. Die Hauptlagerzapfen 26 befinden sich auf der Längsachse 24 und benötigen keine Gegengewichte. Die Gegengewichte 30 reduzieren die Kräfte, die auf die Hauptlagerzapfen 26 einwirken und verbessern damit die Haltbarkeit der Lager. Die Gegengewichte 30 wuchten die Drehung der Kurbelwelle 20 um die Kurbelwellenachse 24 aus, um die Schwingungen darin zu reduzieren.
Die Ausführungsform der Kurbelwelle 20, dargestellt in 1, ist ein Vier-Zylinder-Reihenmotor mit vier Bolzenlagerzapfen 28, acht Armen 27, fünf Hauptlagerzapfen 26 und vier Gegengewichten 30. Es sollte jedoch klar sein, dass die Kurbelwelle 20 anders gestaltet sein kann als in 1 dargestellt. Als solches kann die Kurbelwelle 20 für jede beliebige Bauart und/oder Konfiguration des Motors ausgelegt werden, einschließlich aber nicht beschränkt auf einen V-Motor (z. B. einen Motor mit zwei Zylinderreihen in V-Form mit einem Abstand dazwischen) mit sechs oder acht Zylindern, oder einen Reihenmotor mit 3, 5, 6 Zylindern oder einer beliebigen anderen Anzahl Zylinder. Die Kurbelwelle kann eine V-Kurbelwelle mit gemeinsamem Bolzen sein, mit zwei Stangen pro Kurbelzapfen wie ein V8- oder V12-Motor. Die Kurbelwelle kann eine V-Kurbelwelle mit einem „fliegenden Arm” zwischen den beiden Stangenzapfen sein. V6-Motoren haben vier Hauptlager und zwei Stangen zwischen jedem Hauptlager. Eine 60-Grad-V6-Kurbelwelle (Reihenwinkel zwischen Zylindern) hat einen dicken fliegenden Arm zwischen den Kurbelbolzen, da ein 60-Grad-Bolzenwinkel besteht, und eine 90-Grad-V6-Kurbelwelle hat einen dünneren fliegenden Arm (nur 30-Grad-Bolzenwinkel in der Endansicht). Ferner, da die Arme 27 Bauteile der Kurbelwelle 20 sind, und die Gegengewichte 30 lediglich dazu da sind, die Kräfte und Schwingungen zu reduzieren, können an der Kurbelwelle 20 eine beliebige Anzahl von Gegengewichten 30 an den verschiedenen Armen 27 einer beliebigen Konfiguration befestigt werden. So kann beispielsweise eine Vierzylinder-Reihen-Kurbelwelle sechs oder acht Gegengewichte beinhalten. Dementsprechend ist die spezielle Kurbelwelle 20, die in 1 dargestellt wird sowie andere Kurbelwellen, die hier gezeigt und beschrieben werden, lediglich als Beispiele zu sehen und sollten nicht als Begrenzung des Umfangs der Ansprüche betrachtet werden.
Mindestens einer der Bolzenlagerzapfen 28 beinhaltet eine Kavität 32, die zumindest teilweise zwischen einer ersten axialen Seite 35 und einer zweiten axialen Seite 37 des Bolzenlagerzapfens 28 verläuft. Mindestens einer der Hauptlagerzapfen 26 kann auch eine Kavität 33 enthalten, die dort hindurch verläuft. Alle Kavitäten 32 in den Bolzenlagerzapfen 28 und die Kavitäten 33 in den Hauptlagerzapfen 26 verlaufen im Allgemeinen entlang der Längsachse 24, wie weiter unten im Detail beschrieben, aber nicht unbedingt parallel zur Längsachse 24. In der gezeigten Ausführungsform ist jede Kavität 32, die durch den jeweiligen Bolzenlagerzapfen 28 verläuft, so geformt, dass sie vollständig durch die jeweiligen Bolzenlagerzapfen 28 verläuft, zwischen der ersten axialen Seite 35 des jeweiligen Bolzenlagerzapfens 28 und der zweiten axialen Seite 37 des jeweiligen Bolzenlagerzapfens 28, entlang der Längsachse 24 der Kurbelwelle 20. Desgleichen wird jede Kavität 33, die durch den jeweiligen Hauptlagerzapfen 26 verläuft, so geformt, dass sie vollständig durch die jeweiligen Hauptlagerzapfen 26 verläuft, zwischen der ersten axialen Seite 39A des jeweiligen Hauptlagerzapfens 26 und der zweiten axialen Seite 39B des jeweiligen Hauptlagerzapfens 26, entlang der Längsachse 24 der Kurbelwelle 20. Die Kavitäten 32, 33 in der Kurbelwelle 20 verringern das Metallvolumen, das für die Herstellung der Kurbelwelle 20 verwendet wird, und damit auch das Gesamtgewicht der Kurbelwelle 20. Durch die Gewichtsreduzierung der Bolzenlagerzapfen 28, die seitlich versetzt von der Längsachse 24 angebracht sind, kann ferner auch die Masse der Gegengewichte 30 um einen entsprechenden Umfang reduziert werden, wodurch auch das Gesamtgewicht der Kurbelwelle 20 reduziert wird.
Das Volumen einer hohlen Kavität in einem Bolzenlagerzapfen ist jedoch beschränkt. Eine hohle Kavität ist eine mit Luft gefüllte, leere Kavität. Wenn ein Bolzenlagerzapfen eine Hohlkavität hat, muss das verbleibende Material der Kurbelwelle ausreichend sein, um hohen Belastungen standzuhalten, die am Bolzenlagerzapfen aufgrund der Belastung der Pleuel entstehen. Mit Bezug auf 2, muss die Kurbelwelle 20 zum Beispiel Belastungen standhalten, sodass die Größe der Belastung an den typischen Hochbelastungsbereichen an den unteren Kehlen 54A und den oberen Kehlen 54B nicht über dem vorbestimmten maximalen Belastungsniveau liegt. Damit eine weitere Reduzierung des Materials der Kurbelwelle 20 mit relativ hoher Dichte möglich ist, werden daher einer oder mehrere Stopfen 56A und 56B in der Kavität 32 von mindestens einem der Bolzenlagerzapfen 28 untergebracht. Die Kernstopfen 56A, 56B können aus einem Material sein, das eine Dichte hat, die geringer ist, als die Dichte des Materials der Kurbelwelle 20, oder es kann aus demselben Material sein wie die Kurbelwelle. Damit wird das Gesamtgewicht der Kurbelwellenbaugruppe 10 reduziert, auch mit dem zusätzlichen Gewicht der Kernstopfen 56A, 56B in der Kavität 32, weil die Kavität 32 im Vergleich zu einer Kurbelwelle mit einer vollständig leeren Kavität 32 größer sein kann.
Die Kurbelwelle 20 ist so konfiguriert, dass die Kavität 32 zwischen der ersten axialen Seite 35 und der zweiten axialen Seite 37 vollständig durch den Bolzenlagerzapfen 28 verläuft und sich jeweils an der ersten axialen Seite 35 und der zweiten axialen Seite 37 an den Öffnungen 41 und 43 öffnet. Die Kernstopfen 56A und 56B werden in einer Kavität 32 angeordnet, indem der erste Kernstopfen 56A an der ersten axialen Seite 35 und der zweite Kernstopfen 56B an der zweiten axialen Seite 37 in die Kavität 32 eingeführt wird, sodass ein mittlerer Teil 57 der Kavität 32 zwischen Kernstopfen 56A und 56B hohl bleibt. Da die Kernstopfen 56A, 56B einen Teil der Last tragen, kann das Volumen der Kavität 32 größer ausgelegt werden als andernfalls. Eine niedrigere Oberfläche 58 des Bolzenlagerzapfens 28 in der Kavität 32 ist beispielsweise niedriger als wenn die Kavität 32 vollständig hohl wäre (d. h. ohne Kernstopfen 56A, 56B). Die Masse der Kurbelwelle 20 ist kleiner, als sie sein müsste, wenn die Kavität 32 hohl wäre. Zudem kann das Gesamtgewicht der Kurbelwelle 20 ohne die Kernstopfen 56A, 56B weiter reduziert werden, weil die Kernstopfen 56A, 56B eine niedrigere zweite Dichte haben können als die Kurbelwelle 20.
Die Kurbelwelle 20 ist ein erstes Material, das eine erste Dichte aufweist, und die Kernstopfen 56A und 56B können ein zweites Material sein, das eine zweite Dichte aufweist, die geringer ist als die erste Dichte. So kann beispielsweise die Kurbelwelle 20 mindestens teilweise aus Eisen oder Stahl bestehen. Die Kernstopfen 56A, 56B können mindestens teilweise aus Eisen oder Stahl sein, wenn sie volumenmäßig kleiner sind als das Volumen der Kavität 32. Die Kernstopfen 56A, 56B können zumindest teilweise aus Aluminium, zumindest teilweise aus Titan, Keramik, einer Metallmatrix oder einem Verbundstoff sein. Wenn der Begriff „Verbundstoff” hierin verwendet wird, um ein Bauteil wie einen Kernstopfen zu beschreiben, dann handelt es sich um ein Material, das ein Verbund aus einem Polymer und einem anderen Material ist. So kann beispielsweise ein Verbundstoff ein glasfaserverstärktes Nylon, ein glasfaserverstärktes Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), ein glasfasergefülltes Duroplast, ein glasfasergefülltes Polybutylenterephthalat (PBT), ein glasfasergefülltes Polyethylentherephthalat (PET) oder ein anderer Polymer-Verbundstoff sein. Andere Materialien können innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Lehren verwendet werden.
Wie in 3 dargestellt, hat der Mittelteil 57 der Kavität 32 eine Querschnittsform, die eine nicht-kreisförmige Form mit einem Querschnitt senkrecht zur Längsachse 24 der Kurbelwelle 20 hat. Die Querschnittsform ist beispielsweise im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Oval. Es sei darauf hingewiesen, dass die Kurbelwelle 20 im Allgemeinen in dem Bereich an den unteren Kehlen 54A dicker ist als in dem Bereich an den oberen Kehlen 54B. Anders ausgedrückt ist der ovale Mittelteil 57 der Kavität 32 näher an den oberen Kehlen 54B als an den unteren Kehlen 54A zentriert. In anderen Ausführungsformen kann die Querschnittsform der Kavität 32 am Mittelteil 57 andere nicht-kreisförmige Formen enthalten, ist aber nicht darauf beschränkt. Wie in 3 dargestellt, beinhaltet die ovale Querschnittsform des Mittelteils 57 eine Hauptachse 62 und eine Nebenachse 64. Die Hauptachse 62 ist größer ist als die Nebenachse 64. Die Seitenabschnitte 66 des Kurbelzapfens 28 außerhalb der Kavität 32 sind schmaler als ein unterer Abschnitt 68 und ein oberer Abschnitt 71. Zudem ist der untere Abschnitt 68 breiter ist als der obere Abschnitt 71. Die elliptische Form der Kavität 32 maximiert die Verringerung des Materials zur Bildung der Kurbelwelle 20, wodurch die Gewichtsreduzierung der Kurbelwelle 20 maximiert wird. Ein gebohrter Fluidkanal 59 verläuft vom Bolzenlagerzapfen 28, um oder über die Kavität 32 und zum Hauptlagerzapfen 26. Eine Öffnung 59A erscheint aufgrund des genommenen Querschnitts.
Die Kernstopfen 56A, 56B selbst können auch konfiguriert werden, um das Gesamtgewicht zu verringern und gleichzeitig Unterstützung bei Belastung zu bieten. So kann beispielsweise einer der Kernstopfen 56A, 56B oder beide mindestens eine Öffnung 60 haben, die längs zumindest teilweise durch den entsprechenden Kernstopfen 56A, 56B verläuft. Die mindestens eine Öffnung 60 ist hohl und reduziert dadurch das Gewicht der Kernstopfen 56A, 56B.
4 ist eine Rückansicht des Kernstopfens 56A. Der Kernstopfen 56A weist zwei Öffnungen 60 auf, einschließlich einer ersten Öffnung 60A und einer zweiten Öffnung 60B, die beide in Längsrichtung und teilweise durch den Kernstopfen 56A verlaufen. Die Öffnungen 60A und 60B sind beide aus einer im Wesentlichen kreisförmigen Querschnittsform an einem Querschnitt, im Allgemeinen senkrecht zu einer Mittelachse 61A, 61B, die in Längsrichtung durch die jeweilige Öffnung 60A, 60B verläuft. Die Öffnungen 60A, 60B öffnen sich nur an der äußeren Seite 70 des jeweiligen Kernstopfens 56A, 56B. Die Öffnungen 60A und 60B sind die einzigen Öffnungen in den Kernstopfen 56A, 56B, sie sind gleich groß und symmetrisch in benachbarten Quadranten des Kernstopfens 56A, 56B positioniert, wie dargestellt bezüglich Kernstopfen 56A in 4. Phantomlinien Q1 und Q2 stellen Begrenzungslinien dar, die den Kernstopfen 56A in Quadranten aufteilen. Um den Verbrennungskräften am besten standzuhalten und die Biege-, Ovalitäts- und Belastungsvorgaben zu erfüllen, werden die Kernstopfen 56A, 56B in der Kavität 32 befestigt, sodass die erste und die zweite Öffnung 60A, 60B in einer Hälfte des Kernstopfens 56A, 56B in der Nähe der oberen Kehlen 54B positioniert werden. In dieser Weise angeordnet, wird die untere Hälfte des Kernstopfens 56A, 56B (unterhalb der Linie Q2 in 4) stark komprimiert, was zu hoher Druckspannung führt, während einer oberer Teil oberhalb der Öffnungen 60A, 60B niedrigeren Zugspannungen standhalten muss. Die Zone unter Kompression fällt hauptsächlich unter die gestrichelte Linie Q2. Die Zone in Spannung fällt hauptsächlich über die gestrichelte Linie Z2. Die Öffnungen 60A, 60B liegen in einer neutralen Zone zwischen den Linien Q2 und Z2, die relativ geringe Beanspruchung im Vergleich zur Zone unter Druckspannung und der Zone unter Zugspannung erfährt. Indem die Öffnungen 60A, 60B zwischen der Druckspannungszone und der Zugspannungszone angeordnet sind, können Gewichtsreduzierung und ein offenes Volumen für mögliche thermische Ausdehnung mit minimaler Einwirkung auf Biegen und Ovalität erreicht werden.
Die optionale Öffnung oder Öffnungen 60 in den Kernstopfen 56A, 56B können eine Vielzahl von anderen Formen aufweisen. 5 zeigt einen alternativen Kernstopfen 156 mit einer einzigen zentralen Öffnung 160, die im Wesentlichen eine kreisförmige Querschnittsform an einem Querschnitt hat, der im Allgemeinen senkrecht zu einer Mittelachse 161A längs durch die Öffnung 160 verläuft. 6 zeigt einen alternativen Kernstopfen 256 mit einer einzigen Öffnung 260, die in Längsrichtung und zumindest teilweise durch den Kernstopfen 256 verläuft. Die Öffnung 260 ist aus einer im Wesentlichen dreieckigen Querschnittsform an einem Querschnitt, der im Allgemeinen senkrecht zu einer Mittelachse 261 verläuft, die in Längsrichtung durch die Öffnung 260 verläuft. Die Öffnung 260 kann als Tri-Lobe-Form bezeichnet werden, da sie drei abgerundete Ecken 274A, 274B, und 274C aufweist. Um am besten den Verbrennungskräften standhalten zu können und Biege-, Ovalitäts- und Spannungsvorgaben einzuhalten, sollte der Kernstopfen 256 so in der Kavität 32 befestigt werden, dass die Öffnung 260 symmetrisch über der gestrichelten Grenze Q1 und senkrecht zur Achse 261 liegt, mit einer ersten der abgerundeten Ecken 274A geschnitten von der Grenze Q1 und positioniert in einer Hälfte des Kernstopfens 256 unter Zugbelastung während der Verbrennung.
7 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Kernstopfens 356, die mehrere Öffnungen 360 aufweist, so dass die Speichen 376A, 376B, 376C, 376D im Kernstopfen 356 gleich voneinander beabstandet sind und von einer Mittelachse 361 nach außen verlaufen. 7 ist ein Querschnitt, der im Allgemeinen senkrecht zur Mittelachse 361 verläuft. Der Kernstopfen 356 wird auch in 12 abgebildet. Jede der Speichen 376A, 376B, 376C, 376D kann an einem äußeren Ende größer sein als an einem inneren Ende, wie dargestellt. Optional können die Speichen 376A, 376B, 376C, 376D so konfiguriert werden, dass zwei der Speichen 376A, 376C, die in der Ansicht von 4 im Allgemeinen vertikal angeordnet sind, dicker sind als die verbleibenden Speichen und an einem äußeren Ende größer als an einem inneren Ende. Ein solcher Kernstopfen 356 widersteht den Kräften während des Betriebs der Kurbelwelle 10 am besten, wenn er in die Kavität 32 eingesetzt ist, sodass sich die Speichen 376A, 376C aufgrund ihrer größeren Breite und ihrer größeren äußeren Enden in einer vertikalen Position befinden.
8 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform eines Kernstopfens 456, der in der Kavität 32 angeordnet sein kann. Der Kernstopfen 456 hat eine zentrische Öffnung 460A und mehrere Öffnungen 460, die üblicherweise wabenförmig angeordnet sind. Die Öffnungen 460 können andere Formen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Lehren aufweisen.
Eine Kurbelwelle mit einer Kavität in einem Kurbelzapfen mit einem darin angeordneten Kernstopfen wie beschrieben kann auf die verschiedensten Arten hergestellt werden. Beispielsweise kann die Kurbelwelle 20 von 1 in einer Kurbelwellenform gegossen werden. Unter Bezugnahme auf 9 wird eine Formhälfte 500 mit einer Formkavität 502 mit der äußeren Form der Kurbelwelle 20 dargestellt. Eine weitere Formhälfte (nicht dargestellt) ist ein Spiegelbild der Formhälfte 500, die verwendet wird, um die gegossene Form der Kurbelwelle 20 zu vervollständigen. Die Formhälften können gebildet werden, indem eine Schablone, die die Hälfte der gewünschten fertigen Außenform der Kurbelwelle 20 definiert, in eine Form aus rohem Sand oder einem anderen geeigneten Medium, gepresst wird, wodurch ein Negativabdruck der Hälfte der Kurbelwelle 20 darin hinterlassen wird. Bei Zusammenfügen der Formhälften zum Bilden der Form vervollständigen die Negativabdrücke darin die Kavität, die die Außenform der Kurbelwelle 20 festlegen. Die Außenform der Kurbelwelle 20 beinhaltet die Außenform der gesamten Außenfläche der Kurbelwelle 20, einschließlich der Außenform der Bolzenlagerzapfen 28, der Arme 27, der Hauptlagerzapfen 26 und der Gegengewichte 30.
Kerne 504, die die Form der Hohlräume 32, und Kerne 506, die die Form der Hohlräume 33 haben, werden in die Kavität 502 eingesetzt, wodurch sichergestellt wird, dass die Kavitäten 32, 33 nicht durch das geschmolzene Metall gefüllt werden, das in die Kavität 502 gegeben wird, wenn die Kurbelwelle 20 gegossen wird. Wenn die andere Formhälfte zusammen mit der Formhälfte 500 geschlossen wird, werden die Kerne 504, 506 von den ineinandergreifenden Formhälften umschlossen. Die Kerne 504, 506 können beispielsweise anhand eines Sandgussverfahrens hergestellt werden, das Fachleuten für die Herstellung von Hohlräumen in Gussstücken vertraut ist.
Sobald die Kerne 504, 506 innerhalb der Kavität 502 positioniert sind, und die Formhälfte 500 im Verhältnis zur anderen Formhälfte gesichert ist, wird das Material der Kurbelwelle 20 in Form von geschmolzenem Metall in die Kavität 502 eingefüllt und umströmt die Kerne 504, 506 zur Bildung der Kurbelwelle 20. Das geschmolzene Metall wird stehengelassen, damit es abkühlt und sich verfestigt. Dann werden die Formhälften getrennt, wodurch die gegossene Kurbelwelle 20 freigelegt wird. Zum Entfernen der Kerne 504, 506 von der Kurbelwelle 20 wird dann das Material, aus dem die Kerne 504, 506 bestehen, weggebrochen, -geschlagen und/oder -gespült, wodurch in der Kurbelwelle 20 hohle Kavitäten 32, 33 verbleiben. In einer weiteren Ausführungsform werden der oder die Kernstopfen und ein partieller, temporärer Kern (wie ein Sandkern) vor Einführen des geschmolzenen Metalls in die Kavität 502 in die Kavität 502 eingesetzt. Nach Abkühlen und Verfestigen des Metalls und Trennung der Formhälften wird der temporäre Kern entfernt, und der Kernstopfen bleibt. Das Entfernen des temporären Kerns erzeugt eine hohle Kavität neben dem Kernstopfen.
Unter Bezugnahme auf 2 wird in einer Ausführungsform, in welcher die Kernstopfen 56A, 56B eingesetzt werden, nachdem die Hohlräume 32, 33 gebildet werden, da die Maßtoleranz einer gegossenen Oberfläche im Allgemeinen zu groß ist, um einen ausreichend festen Sitz der Kernstopfen 56A, 56B in der Kavität 32 zu gewährleisten, die Kavität 32 an den Öffnungen 41, 43 hergestellt, sodass die Öffnungen im Wesentlichen rund sind. Die Abschnitte 80A, 80B des Hohlraums 32 an der ersten und zweiten axialen Seite 35, 37 sind somit jeweils im Wesentlichen kreisförmig im Querschnitt entlang einer jeweiligen Mittelachse 82A, 82B der Endabschnitte 80A, 80B angeordnet. Die Kurbelwelle 20 ist an den Öffnungen 41, 43 maschinell bearbeitet, die Kernstopfen 56A, 56B werden dann in der Kavität 32 durch Einfügen des ersten Kernstopfens 56A in den Endabschnitt 80A der Kavität 32 an der ersten axialen Seite 35 und durch Einfügen des zweiten Kernstopfens 56B in den Endabschnitt 80B der Kavität 32 an der zweiten axialen Seite 37 angeordnet. Jeder der Kernstopfen 56A, 56B hat einen im Wesentlichen kreisförmigen Außenumfang, um eine dichte Presspassung mit der Kurbelwelle 20 zu gewährleisten.
Die Kernstopfen 56A, 56B werden somit in der Kavität 32 aufgrund einer Presspassung zwischen den Kernstopfen 56A, 56B und der bearbeiteten runden Innenfläche der Kavität 32 an den Endabschnitten 80A, 80B gesichert. Zusätzliche Mittel zur weiteren Sicherung der Kernstopfen 56A, 56B in den dargestellten Positionen innerhalb der Kavität 32 können verwendet werden, um den hohen Drehzahlen und Kräften der Kurbelwellenbaugruppe 10 während des Betriebs zu widerstehen. 10 zeigt beispielsweise, dass der Kernstopfen 56A gehalten werden kann durch Verformen der Kurbelwelle 20 an der ersten axialen Öffnung 41 durch Überdrücken des Material einwärts an verschiedenen Stellen am äußersten Umfang der im Allgemeinen runden bearbeiteten Öffnung, um Rungen 84 zu formen. Alternativ können Becherstopfen 86 an den axialen Seiten 35, 37 in die Öffnungen 41, 43 eingeführt werden (ein Becherstopfen 86 wird in Öffnung 41 in 11 dargestellt), außerhalb der Kernstopfen 56A, 56B. Ein identischer Becherstopfen 86 würde in Öffnung 43 eingesetzt. Die Becherstopfen 86 können aus Metall, Gummi oder einem anderen Material sein und in die Öffnungen 41, 43 eingepresst werden.
12 zeigt einen Teil einer weiteren Ausführungsform einer Kurbelwellenbaugruppe 610, die eine Kurbelwelle 620 beinhaltet, die mit einem Kurbelzapfen 628 konfiguriert ist. Nur ein Kurbelzapfen 628 wird in der fragmentarischen Querschnittsansicht von 12 dargestellt. Die Kurbelwelle 620 weist mehrere Kurbelzapfen 628 auf. Die Kurbelzapfen 628 sind breiter als der Kurbelzapfen 28 aus 1, da die Kurbelwelle 620 eine Kurbelwelle mit gemeinsamem Bolzen sein kann, wie für einen V8- oder V12-Motor, in welchem zwei Pleuel an jedem Kurbelzapfen 628 gestützt werden. Der Kurbelzapfen 628 hat eine Kavität 632, die vollständig durch diesen hindurch verläuft, von einer ersten axialen Seite 635 zu einer zweiten axialen Seite 637 des Kurbelzapfens 628. Die Kavität 632 öffnet sich im dargestellten Ausführungsbeispiel sowohl an der ersten axialen Seite 635 als auch an der zweiten axialen Seite 637. Die Kurbelwelle 620 kann durch ein beliebiges der Verfahren geformt werden, die hierin beschrieben werden, wie durch Gießen oder Schmieden. Die Kavität 632 kann durch ein beliebiges der hierin beschriebenen Verfahren gebildet werden, wie durch Gießen und anschließende Bearbeitung der gegossenen Öffnungen der ersten und zweiten axialen Seiten 635, 637, so dass die Öffnungen rund sind, oder durch Bohren der Kavität 632.
Der Kernstopfen 356 von 7 befindet sich in der Kavität 632 an der ersten axialen Seite 635, wie dargestellt in 12. Obwohl nur ein Kernstopfen 356 gezeigt wird, kann ein zweiter Kernstopfen an der zweiten axialen Seite 637 angeordnet werden, der gleich oder anders ist als der erste Kernstopfen 356. Der erste und der zweite Kernstopfen können so konfiguriert werden, dass ein Mittelteil der Kavität 632 zwischen den Kernstopfen 356 hohl bleibt. Wie die Kurbelwellenbaugruppe 10 ist die Kurbelwelle 620 der Kurbelwellenbaugruppe 610 aus einem ersten Material mit einer ersten Dichte, und der Kernstopfen 356 ist aus einem zweiten Material mit einer zweiten Dichte, die geringer ausfallen kann als die erste Dichte.
In der Querschnittsansicht von 12, die entlang einer vertikalen Achse durch die Mittelachse 361 des Kernstopfens 356 verläuft, sind nur zwei der Öffnungen 360 in der Ansicht verdeckt. Die Öffnungen 360 von 7 verlaufen in Längsrichtung nur durch einen ersten Abschnitt 661 des Kernstopfens 356 und enden, ohne in einem zweiten Abschnitt 663 des Kernstopfens 356 zu verlaufen. Zudem erstreckt sich die obere Öffnung 360 weiter als die untere Öffnung 360. Die beiden anderen Öffnungen 360, die in der Querschnittsansicht von 12 nicht dargestellt sind, werden auf dieselbe Weise konfiguriert. Der zweite Abschnitt 663 beinhaltet einen Abschnitt 665 eines Fluidkanals 665, 667. Der Abschnitt 665 des Fluidkanals 665, 667 kann in den Kernstopfen 356 gebohrt oder gegossen werden, bevor der Kernstopfen 356 in der Kavität 632 angeordnet wird, in welchem Fall der Abschnitt 665 des Kanals mit einer Position im Bolzenlagerzapfen 626 ausgerichtet ist, durch welche ein Rest 667 des Fluidkanals gebohrt wird.
Wie in 12 dargestellt, umfasst die Anordnung des Kernstopfens 356 in der Kavität 632 die Positionierung des Kernstopfens 356 auf mindestens einem Dornstift 669, der in mindestens einer Öffnung 360 im Kernstopfen 356 verläuft. Die Anordnung des Kernstopfens 356 in der Kavität 632 beinhaltet auch das Pressen des Kernstopfens 356 in die Kavität 632 durch Führen des mindestens einen Dornstifts 669 mit dem Kernstopfen 356 darauf in die Kavität 632. In der gezeigten Ausführungsform können vier Dornstifte 669 verwendet werden kann, einer in jeder Öffnung 360. Lediglich zwei Dornstifte 669 sind in der Querschnittsansicht von 12 sichtbar. In einer anderen Ausführungsform, wenn beispielsweise der Kernstopfen 56A aus 4 mittels Dornen in die Kavität 632 eingesetzt wird, würden nur zwei Dornen verwendet, da nur zwei Öffnungen 60A, 60B vorhanden sind. Sobald der Kernstopfen 356 an einer gewünschten Position innerhalb der Kavität 632 eingesetzt ist, werden die Dornstifte 669 aus den Öffnungen 360 entfernt. Der Kernstopfen kann aus Aluminium, Titan oder einem anderen Material sein. Lediglich als nicht-beschränkendes Beispiel kann der Kernstopfen 56A von 4 verwendet werden, wenn der Kernstopfen aus Aluminium ist, und der Kernstopfen 356 von 7 kann verwendet werden, wenn die Spannungen gering genug sind für Aluminium oder wenn der Kernstopfen aus Titan ist.
Der Fluidkanal kann dann gebohrt werden, einschließlich der Rest 667 und, falls nicht vorgebohrt, der Abschnitt 665. Wenn der Abschnitt 665 vorgebohrt ist, dann wird der Rest 667 des Fluidkanals 667, der durch die Kurbelwelle 620 gebohrt ist, mit dem Abschnitt des Fluidkanals 665 ausgerichtet, der durch den Kernstopfen 356 verläuft. Zudem kann der Abschnitt 665 einen größeren Durchmesser aufweisen als der Rest 667, so dass der Bohrer leicht durch den Abschnitt 665 fährt, wenn vom Kurbelzapfen 628 zum Kurbelwellenzapfen 626 durchgebohrt wird.
13 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Kurbelwellenbaugruppe 710, die eine Kurbelwelle 720 beinhaltet, die mit Kurbelzapfen 728 und Hauptlagerzapfen 726 konfiguriert ist und mit Armen 727 und Gegengewichten 730, im Betrieb und Position ähnlich wie Arme 27 und Gegengewichte 30 aus 1. In der gezeigten Ausführungsform ist die Kurbelwelle 720 aus geschmiedetem Stahl. Nachdem die Kurbelwelle 720 geschmiedet ist, werden Kavitäten 732 in jeden der Kurbelzapfen 728 gebohrt. Jede Kavität 732 verläuft nur teilweise durch den Kurbelzapfen 728 von einer ersten axialen Seite 735 zu einer zweiten axialen Seite 737 des Kurbelzapfens 728. Jede Kavität 732 öffnet sich im dargestellten Ausführungsbeispiel nur an der ersten axialen Seite 735, und nicht an der zweiten axialen Seite 737. Da die Kavität 732 nur teilweise durch den Kurbelzapfen 728 verläuft, schneidet die Kavität 732 nicht die gebohrten Fluidkanäle 777 oder stört sie anderweitig, die von einem Hauptlagerzapfen 726 zu jedem von zwei benachbarten Bolzenlagerzapfen 728 verlaufen.
Nach dem Bohren der Kavitäten 732 wird ein entsprechender Kernstopfen 756 in jeder Kavität 732 angeordnet. In 13 ist die Kurbelwellenbaugruppe 710 noch nicht vollständig montiert, da nur einer der Hohlräume 732 mit einem Kernstopfen 756 darin gezeigt wird. Ein ähnlicher Kernstopfen 756 wird in jedem der anderen Kavitäten 732 angeordnet. Der Kernstopfen 756 kann massiv sein oder eine oder mehrere Öffnungen aufweisen, die zumindest teilweise dort hindurch verlaufen. So kann beispielsweise der Kernstopfen 756 ähnlich konfiguriert sein wie ein beliebiger Kernstopfen 56A, 156, 256, 356 und 456 und kann in der Kavität 732 durch ein beliebiges der hier besprochenen Verfahren angeordnet und arretiert werden. Einer oder mehrere der Hauptlagerzapfen 726 können auch Kavitäten aufweisen, die gebohrt oder anderweitig darin erzeugt wurden, obwohl diese nicht in 13 dargestellt werden. Die Kavitäten des Hauptlagers (wie die Kavitäten 33 des Hauptlagerzapfens aus 1) in allen hierin besprochenen Kurbelwellenbaugruppen-Konfigurationen können auch Kernstopfen haben.
14 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Kurbelwellenbaugruppe 810 mit einer Kurbelwelle 820 mit einer inneren Kavität 832. Die Kurbelwelle 820 ist gegossen, und die innere Kavität 832 ist wie in Bezug auf die Kavität 32 von 2 beschrieben. Der Kernstopfen 856 jedoch wird dann in der bereits gebildeten Kavität 832 gegossen. Der Kernstopfen 856 ist beispielsweise ein zweites Material mit einer niedrigeren Schmelztemperatur als die Stahlkurbelwelle 820, wie Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, und wird geschmolzen und in die Kavität 832 gegossen. The Stifte 890A und 890B verlaufen in die Kavität 832 hinein, und die Stopfen 892A, 892B schließen vorübergehend die Kavität 832, während das zweite Material kühlt und aushärtet. Die Matrizenstifte 890A, 890B und Stopfen 892A, 892B werden dann entfernt. Der fertig gegossene Kernstopfen 856 hat dadurch zwei Öffnungen, die teilweise dort hindurch verlaufen, wo die Matrizenstifte 890A, 890B entfernt werden. Der Matrizenstift 890A ist optional im Durchmesser größer als der Matrizenstift 890B. Die daraus resultierende kleinere Öffnung, gebildet durch den Matrizenstift 890B, stellt mehr Masse des Kernstopfens 856 näher an der zweiten axialen Seite 837 bereit, die erwünscht sein kann, wenn die zweite axiale Seite 837 näher an einem Schwungrad oder einem Dämpfer ist, um die Trägheits-Auswirkungen des Schwungrads oder Dämpfer auszugleichen. Die erste und zweite Öffnung an der ersten und der zweiten axialen Seite 835, 837 muss nicht bearbeitet werden, da das Gießen des Kernstopfens 856 keine enge Toleranz der Kavität 632 an den Öffnungen erfordert.
Hat das für einen Kernstopfen verwendete Material (d. h. das zweite hier beschriebene Material) eine ausreichend hohe Schmelztemperatur, könnte der Kernstopfen in die Formbaugruppe aus 9 eingesetzt und vor Ort gegossen werden, wenn die Kurbelwelle gegossen wird. Wenn zum Beispiel das zweite Material Titan wäre, das eine relativ hohe Schmelztemperatur hat, könnte ein Titan-Kernstopfen (d. h. ein permanenter Kernstopfen) zusammen mit einem temporären Kern (d. h. einem Sand- oder Wachskern, nicht gezeigt) anstelle des temporären Sand- oder Wachskerns 504 (d. h. anstelle eines vollständig temporären Kerns) verwendet werden und permanent vor Ort bleiben, nachdem das Gussverfahren abgeschlossen ist. In einer Ausführungsform kann ein vor Ort gegossener Kernstopfen (nach Entfernen des temporären Kerns) die Wabenform von 8 aufweisen und eine partielle Tiefe aufweisen wie in 2 oder 12. In einer derartigen Ausführungsform würde der geschmolzene Stahl der gegossenen Kurbelwelle die gleichen Kavität 32 wie zuvor erzeugen, und jede der Öffnungen 460 wäre nach Ausschütteln des Kernsandes mit Luft gefüllt. Das Gesamtgewicht der Kurbelwellenbaugruppe wäre trotzdem geringer als das einer Kurbelwelle aus massivem Stahl, das Titan eine geringere Dichte und eine höhere Belastbarkeit als Stahl hat.
Während die besten Arten zur Durchführung der zahlreichen Aspekte der vorliegenden Offenbarung im Detail geschildert wurden, werden diejenigen, die mit diesen Offenbarungen vertraut sind, verschiedene alternative Aspekte zur Durchführung der gegenwärtigen Offenbarungen erkennen, die innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Patentansprüche liegen.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Kurbelwellenbaugruppe, Folgendes umfassend: Konfigurierung einer Kurbelwelle mit einem Kurbelzapfen mit einer Kavität, die zumindest teilweise von einer ersten axialen Seite zu einer zweiten axialen Seite des Kurbelzapfens verläuft und sich zumindest an der ersten axialen Seite oder der zweiten axialen Seite öffnet; und Anordnung eines Kernstopfens in der Kavität.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die Kurbelwelle eine erste Dichte und der Kernstopfen eine zweite Dichte hat, die geringer ist als die erste Dichte.
Verfahren nach Anspruch 2, worin das besagte Anordnen des Kernstopfens in der Kavität Folgendes beinhaltet: Einsetzen eines Matrizenstifts in der Kavität; Gießen des Kernstopfens in der Kavität um den Matrizenstift herum; und Entfernen des Matrizenstifts, so dass der Kernstopfen einen hohlen Kanal hat, dort, wo der Matrizenstift entfernt wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die Konfigurierung der Kurbelwelle mit dem Kurbelzapfen mit dem Hohlraum erfolgt, indem die Kurbelwelle gegossen wird, und ferner umfassend: vor dem Gießen das Einsetzen eines temporären Kerns in einer Form der Kurbelwelle, so dass der temporäre Kern die Kavität im Kurbelzapfen füllt und erzeugt, wenn die Kurbelwelle gegossen wird; nach besagtem Gießen Entfernen des temporären Kerns, so dass die Kavität hohl ist; und maschinelle Herstellung von im Wesentlichen runden Perforierungen der Kavität an der ersten axialen Seite und der zweiten axialen Seite der Kavität derart, dass Abschnitte der Kavität an der ersten und zweiten axialen Seite im Wesentlichen kreisförmig sind.
Verfahren nach Anspruch 4, worin der Kernstopfen ein erster Kernstopfen ist und das besagte Anordnen des Kernstopfens in der Kavität beinhaltet, dass der erste Kernstopfen in die Kavität bei der ersten axialen Seite des Kurbelzapfens eingesetzt wird; und ferner umfassend: Anordnen eines zweiten Kernstopfens an der zweiten axialen Seite des Kurbelzapfens, so dass ein Mittelteil der Kavität zwischen dem ersten Kernstopfen und dem zweiten Kernstopfen hohl ist.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Aufbringen des Kernstopfens in der Kavität Folgendes beinhaltet: Einführen des Kernstopfens in eine Form der Kurbelwelle; Einführen eines temporären Kerns neben dem Kernstopfen in die Form; Gießen der Kurbelwelle in der Form um den Kernstopfen und den temporären Kern herum; und Entfernen des temporären Kerns, sodass der Kernstopfen einen Teil der Kavität der Kurbelwelle erzeugt und füllt.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die Konfigurierung der Kurbelwelle mit dem Kurbelzapfen mit einer Kavität das Bohren der Kavität beinhaltet; und worin besagtes Anordnen des Kernstopfens in der Kavität beinhaltet, dass der Kernstopfen in die Kavität an der ersten axialen Seite oder der zweiten axialen Seite des Kurbelzapfens eingeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Kurbelzapfen mindestens eine Öffnung hat, die in Längsrichtung zumindest teilweise durch den Kernstopfen verläuft.
Eine Kurbelwellenbaugruppe, Folgendes umfassend: eine Kurbelwelle mit einem Kurbelzapfen mit einer Kavität, die zumindest teilweise von einer ersten axialen Seite zu einer zweiten axialen Seite des Kurbelzapfens verläuft und sich zumindest an der ersten axialen Seite und der zweiten axialen Seite öffnet; und einen Kernstopfen, der in der Kavität angeordnet ist.
Die Kurbelwellenbaugruppe nach Anspruch 9, worin die Kurbelwelle eine erste Dichte und der Kernstopfen eine zweite Dichte hat, die geringer ist als die erste Dichte.