DE1261704B - Crankshaft and connecting rod training in piston engines and machines with plain bearings - Google Patents

Description

Kurbelwellen- und Pleuelstangenausbildung bei Kolbenkraft- und Arbeitsmaschinen mit Gleitlagern Die Erfindung bezieht sich auf die Kurbelwellen-und Pleuelstangenausbildung bei Kolbenkraft- und Arbeitsmaschinen mit Gleitlagern.Crankshaft and connecting rod training in piston engines and machines with plain bearings The invention relates to the design of the crankshaft and connecting rod in piston engines and machines with plain bearings.

Um auf besondere seitliche Fixierungen des Pleuels verzichten zu können, sind Ausführungsformen bekanntgeworden, bei denen :die Lagerflächen der Gleitlager zwischen der Kurbelwelle und den Pleuelstangen doppelkonusförmig ausgebildet sind. Bei diesen Kurbelwellenausführungen sind scharfkantige übergänge von den Lagerflächen zu den Kurbelwangen in Form der üblichen Anlaufbunde vorgesehen, welche die Festigkeit der Kurbelwellen herabsetzen, da sie :durch Kerbspannungen gefährdete Stellen bilden.In order to be able to do without special lateral fixings of the connecting rod, Embodiments have become known in which: the bearing surfaces of the plain bearings are double-cone-shaped between the crankshaft and the connecting rods. With these crankshaft designs, there are sharp-edged transitions from the bearing surfaces to the crank webs in the form of the usual run-up collar, which increases the strength of the crankshafts because they: Form areas at risk from notch stresses.

Bei langsam laufenden Schwungrädern ist es bekanntgeworden; zur Lagerung der Schubstange Torusflächen vorzusehen. Der bei dieser Ausführungsform mit einer Exzenterscheibe verbundene Kurbelzapfen ist an vielen Stellen mit scharfkantigen Absetzungen und Bohrungen versehen, welche die Festigkeit infolge erhöhter Kerbspannungen stark herabsetzen.It has become known for slow-running flywheels; for storage the push rod to provide torus surfaces. In this embodiment with a The crank pin connected to the eccentric disc has sharp edges in many places Deposits and holes provided, which the strength as a result of increased notch stresses greatly reduce.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und die Festigkeit einer Kurbelwelle zu erhöhen und die Massen von Kurbelwelle und Pleuelstangen zu verringern. Die Erfindung besteht darin, daß die Lagerflächen zum Zweck der Erhöhung der Festigkeit der Kurbelwelle und der Verringerung der Massen in an sich bekannter Weise als Teilfläche eines Torus ausgebildet sind und daß ein gleichmäßiger oder stetiger, ohne Anlaufbunde und winklige Absätze gebildeter Übergang von der torusförmigen Lagerfläche zu den Kurbelwangen vorgesehen ist. Die Gesamtbreite der Pleuelstange in Kurbelwellenlängsrichtung braucht dann in vorteilhafter Weise nur der Breite der Lagerfläche zu entsprechen. Der Durchmesser des Kurbelwellenzapfens kann in der Mitte des Lagers 5 bis 7 % geringer sein als der Durchmesser eines entsprechenden herkömmlichen Kurbelwellenzapfens.The invention is based on the object of avoiding these disadvantages and to increase the strength of a crankshaft and the masses of crankshaft and Reduce connecting rods. The invention consists in that the bearing surfaces for Purpose of increasing the strength of the crankshaft and reducing the masses are formed in a manner known per se as a partial surface of a torus and that a Uniform or steady transition with no run-up collars and angled shoulders is provided from the toroidal bearing surface to the crank webs. The overall width the connecting rod then needs in the crankshaft longitudinal direction in an advantageous manner to correspond only to the width of the storage area. The diameter of the crankshaft journal can be 5 to 7% smaller than the diameter of a corresponding one in the center of the bearing conventional crankshaft journal.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können der übergang der Lagerflächen der Kurbelwelle zu den Kurbelwangen, insbesondere die Krümmungen der Oberfläche der Kurbelwangen, im Bereich ihrer Anschlüsse an die Kurbelwellenzapfen entlang von Kreisbögen ausgeführt sein.In a further embodiment of the invention, the transition of the bearing surfaces the crankshaft to the crank webs, especially the curvatures of the surface the crank webs, in the area of their connections along the crankshaft journals be executed by arcs.

In zwei Figuren der Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Eine weitere Figur stellt die bisher allgemein übliche Ausgestaltung einer Pleuellagerflächedar.In two figures of the drawings is an embodiment of the invention shown. Another figure represents the configuration that has hitherto been generally used a connecting rod bearing surface there.

F i g.1 zeigt einen begrenzten Ausschnitt eines axial geschnittenen Pleuellagers gemäß der Erfindung; F i g. 2 zeigt den gleichen begrenzten Ausschnitt eines herkömmlichen Pleuellagers; F i g. 3 zeigt einen Teil einer Kurbelwelle mit der erfindungsgemäßen Lagerausbildung.F i g.1 shows a limited section of an axially cut Connecting rod bearing according to the invention; F i g. 2 shows the same limited section a conventional connecting rod bearing; F i g. 3 shows part of a crankshaft with the bearing training according to the invention.

In den F i g.1 bis 3 sind die Kurbelwellenzapfen mit 1 bezeichnet, der Pleuelfuß mit 2. Der Kurbelwellenzapfen 1 und der Pleuelfuß 2 berühren sich nach den F i g.1 und 3 in einer Fläche 3, die als Teil der Innenfläche eines Torus ausgebildet ist. Ein Torus wird bekanntlich durch einen um eine Achse, hier die Kurbelzapfenachse, rotierenden Kreis erzeugt.In FIGS. 1 to 3, the crankshaft journals are denoted by 1, the connecting rod with 2. The crankshaft journal 1 and the connecting rod 2 touch according to FIGS. 1 and 3 in a surface 3, which is part of the inner surface of a torus is trained. As is well known, a torus is formed by one around an axis, here the Crankpin axis, rotating circle generated.

Nach F i g. 3 schließt sich an die beiden Kurbelwellenzapfen 1 eine Kurbelwellenwange 4 an, die die beiden Kurbelwellenzapfen 1 nach F i g. 3 verbindet. Der übergang der Lagerflächen der Kurbelwellenzapfen 1 zur Kurbelwellenwange 4, insbesondere die Krümmungen der Oberflächen der Kurbelwangen im Bereich ihrer Verbindung mit dem Kurbelwellenzapfen sind entlang von Kreisbögen ausgeführt, die in F i g. 3 beim oberen Kurbelwellenzapfen gestrichelt angedeutet und mit 5 und 6 bezeichnet sind. Die F i g. 3 zeigt an ihren beiden äußeren Enden je ein Grundlager 7, die ebenfalls in erfindungsgemäßer Weise bezüglich ihrer Lagerflächen Torusflächen besitzen können. Eine solche Ausbildung ist in den beiden Grundlagern 7 gemäß F i g. 3 gestrichelt dargestellt.According to FIG. 3 joins the two crankshaft journals 1 one Crankshaft web 4, which the two crankshaft journals 1 according to F i g. 3 connects. The transition of the bearing surfaces of the crankshaft journal 1 to the crankshaft web 4, in particular the curvatures of the surfaces of the crank webs in the area of their connection with the crankshaft journal are executed along circular arcs, which are shown in FIG. 3 indicated by dashed lines at the upper crankshaft journal and denoted by 5 and 6 are. The F i g. 3 shows a base bearing 7 at each of its two outer ends, the also have torus surfaces with respect to their bearing surfaces in accordance with the invention can. Such a design is in the two base bearings 7 according to FIG. 3 dashed shown.

Bei einem Vergleich der beiden Lagerausbildungen nach den F i g.1 und 2 ist festzustellen, :daß der Pleuelfuß nach F i g. 2 breiter ausgebildet sein muß als der erfindungsgemäße Pleuelfuß nach F i g.1. Der Pleuelfuß nach F i g. 2, der in der allgemein bekannten Weise über eine zylinderförmige Lagerfläche S mit dem Kurbelwellenzapfen 1 verbunden ist, überragt die Lagerfläche 3 beidseitig und wird durch den Anlaufbund 9 in seiner Lage fixiert. Ein solcher Anlaufbund ist bei dem erfindungsgemäßen Pleuellager nach F i g.1 nicht nötig, da durch die Formgebung der Lagerfläche 3 die Fixierung des Pleuels schon gewährleistet ist.When comparing the two bearing designs according to FIGS and 2 it is to be noted that: that the connecting rod according to FIG. 2 be made wider must as the connecting rod according to the invention according to F i g.1. The connecting rod according to FIG. 2, in the well-known manner via a cylindrical bearing surface S with the crankshaft journal 1 is connected, the bearing surface 3 protrudes on both sides and is fixed in position by the stop collar 9. A such Thrust collar is not necessary in the connecting rod bearing according to the invention as shown in FIG the shape of the bearing surface 3 already ensures that the connecting rod is fixed is.

In vorteilhafter Weise wird. durch die erfindungsgemäße Ausbildung, der Lagerfläche einmal der Anlaufbund eingespart, zum anderen kann die Breite des Pleuels in Kurbelwellenlängsrichtung schmaler ausgeführt werden, und zwar so schmal wie die Breite der Lage`rfläche.'Auf diese Weise wird bei der Beanspruchung des erfindungsgemäßen Pleuels dessen gesamter Querschnitt ausgenutzt. Durch die torusförmige Ausbildung der Lagerfläche und durch das Fehlen des Anlaufbundes und weiterer Absätze u. dgl. wird ein gleichmäßiger Übergang zu den Kurbelwellenwangen erzielt und die Kerbwirkung insbesondere Isölcher Anlaufbünde und Absätze vermieden oder zumindest: erheblich gemindert. Der Kraftfluß wird gleichmäßig vom Zapfen :in die Wangen und von dort über die Grundlager zur Antriebsseite der Kurbelwelle geführt. Es war bisher üblich, den Kerbfaktor mit verhältnismäßig teuren Mitteln, wie z. B. Härtung der Übergangsradien; oder durch eingefräste Entlastungsnuten herabzusetzen. Die vorliegende ,Methode zur Herabsetzung des Kerbfaktors ist demgegenüber bedeutend billiger. Sie führt außerdem zu Materialeinsparungen, insbesondere hinsichtlich des Pleuels, wodurch die Massenkräfte ebenfalls herabgesetzt werden. Neben einer Verbilligung . der Fertigung wird also auch eine Erhöhung der Lebensdauer der Kurbelwelle erzielt.In an advantageous manner. through the training according to the invention, the storage area once the run-up collar is saved, on the other hand, the width of the Connecting rods are made narrower in the longitudinal direction of the crankshaft, namely so narrow like the width of the bearing surface. In this way, when the The entire cross-section of the connecting rod according to the invention is used. Through the toroidal Formation of the storage area and the lack of the contact collar and other paragraphs and the like. A smooth transition to the crankshaft webs is achieved and the Notch effect in particular Isölcher collar and shoulders avoided or at least: considerably reduced. The power flow is even from the pin: in the cheeks and from there via the base bearings to the drive side of the crankshaft. It was so far It is common to use relatively expensive means, such as. B. Hardening the Transition radii; or reduced by milled relief grooves. The present In contrast, the method for reducing the notch factor is significantly cheaper. she also leads to material savings, in particular with regard to the connecting rod, whereby the inertial forces are also reduced. In addition to a discount. of manufacturing an increase in the service life of the crankshaft is also achieved.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der beschriebenen -Kurbelwellenlager kann natürlich auch auf andere Maschinen, die -an' ihre Lager ähnliche oder gleiche Anforderungen wie im vorliegenden Fall stellen, angewandt werden. .The inventive design of the crankshaft bearings described can of course also be used on other machines that are similar or the same to their bearings Requirements as in the present case are applied. .

Claims (3)

. Patentansprüche: " 1. Kurbelwellen- und Pleuälstängenausbildung bei kolbenkräft und -- -Arbeitsmaschinen -mit Gleitlagern, dadurch gekennzeichnet, da ß 'die Lagerflächen zum Zweck .der Erhöhung der Festigkeit der Kurbelwelle und der Verringerung der Massen in an sich bekannter Weise als Teilflächen eines Torus ausgebildet sind und daß ein gleichmäßiger oder stetiger, ohne Anlaufbunde und winklige Absätze gebildeter Übergang von der torusförmigen- Lagerfläche (3) zu den Kurbelwangen (4) vorgesehen ist. . Claims: "1. crankshaft and Pleuälstängenausbildung kolbenkräft at and - -Arbeitsmaschinen -with sliding bearings, characterized in that ß 'the bearing surfaces for the purpose .the increase in the strength of the crankshaft and the reduction of the masses in a known manner as part faces of a Torus are formed and that a uniform or constant, formed without run-up collars and angular shoulders transition from the toroidal bearing surface (3) to the crank webs (4) is provided. 2. Kurbelwellen- und Pleuelstangenausbildung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Pleuelstange (2), deren. Gesamtbreite in Kurbelwellenlängsrichtung der freite der Lagerfläche (3) entspricht. 2. Crankshaft and connecting rod design according to claim 1, characterized by a connecting rod (2) whose. Total width in the longitudinal direction of the crankshaft corresponds to the free storage area (3). 3. Kurbelwellen- und _Pläuelstangenausbildung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn= zeichnet, daß der Übergang der Lagerflächen (3) der Kurbelwelle. zu den Kurbelwangen (4), insbesondere die Krümmungen (5, 6) an den Oberflachen der Kurbelwangen (4), im Bereich ihrer Anschlüsse an die Kurbelwellenzapfen (1) entlang von Kreisbögen ausgeführt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr: 593 583, 405 948; französische Patentschrift Nr. 936 262; USA.-Patentschriften Nr. 1931231;.1716 062, 1124282.3. Crankshaft and connecting rod training according to claims 1 and 2, characterized in that the transition of the bearing surfaces (3) the crankshaft. to the crank webs (4), especially the curves (5, 6) on the surfaces of the crank webs (4), in the area of their connections to the crankshaft journals (1) are executed along arcs of a circle. Considered publications: German Patent Nos .: 593 583, 405 948; French patent specification No. 936 262; U.S. Patent Nos. 1931231; .1716 062, 1124282.