DE19802593A1 - Kurbelwelle einer Hubkolbenmaschine - Google Patents
Kurbelwelle einer HubkolbenmaschineInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
- F16C3/04—Crankshafts, eccentric-shafts; Cranks, eccentrics
- F16C3/06—Crankshafts
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kurbelwelle einer Hubkolbenmaschine, welche entlang ihrer
axialen Erstreckung zur Anpassung an betriebsbedingte Belastungen zumindest abschnitts
weise inhomogen ausgebildet ist gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 oder 2.
Aus der gattungsbildenden EP 0 372 724 A2 ist es bekannt, eine Kurbelwelle einer hier als
Brennkraftmaschine ausgebildeten Hubkolbenmaschine mit Hauptlagern zur rotatorischen
Abstützung in einem Gestell zu versehen und zwischen diesen Hauptlagern jeweils eine
Kröpfung anzuordnen, welche aus mit den Kolben verbundenen Lagerzapfen und diese mit
den Hauptlagern verbindenden Kurbelwangen gebildet sind. Insofern entspricht diese
Kurbelwelle allen in Brennkraftmaschinen verwendeten Kurbelwellen.
Zur Anpassung an betriebsbedingte Belastungen ist diese bekannte Kurbelwelle entlang
ihrer axialen Erstreckung zumindest abschnittsweise inhomogen ausgebildet. Mittels indivi
dueller Ausgestaltung der Kurbelwangen soll eine maximale Steifigkeit gegenüber Relativ
verdrehungen der Kurbelwelle entlang ihrer Längsachse erzielt werden. Benachbart zum
abtriebsseitigen Ende dieser bekannten Kurbelwelle liegt ein Nulldurchgang dieser Relativ
verdrehungen vor, von welchem aus in Richtung auf das gegenüberliegende Ende durch die
betriebsbedingten Belastungen eine zunehmende Verdrehung vorliegt. Ungefähr propor
tional zu ihrer Entfernung von diesem Nullpunkt ist vorgesehen, die Kurbelwangen bezüglich
ihrer Torsionssteifigkeit und Masse zu reduzieren.
Aussagen zur Biegesteifigkeit dieser Kurbelwelle sind nicht getroffen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Kurbelwelle für eine Hub
kolbenmaschine zu schaffen, welche durch eine erhöhte Steifigkeit zu einer geringeren
Geräuschabstrahlung in das sie tragende Gestell neigt.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 oder 2.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen benannt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß zumindest der in Richtung auf das abtriebsseitige
Ende der Kurbelwelle letzte Lagerzapfen einen gegenüber den übrigen Lagerzapfen ver
größerten Durchmesser aufweist. Diese Durchmesservergrößerung erhöht die Steifigkeit der
Kurbelwelle gegenüber Verdrehungen entlang ihrer Längsachse, welche an einem abtriebs
seitigen Punkt gleich Null sind. Da sich die durch die weiteren Lagerzapfen eingeleiteten
Relativverdrehungen zu der Relativverdrehung des durchmesservergrößerten Lagerzapfens
hinzuaddieren, ist dessen Versteifung besonders wirksam, da somit das Gesamtniveau der
Verdrehungen gering bleibt. Darüber hinaus ist durch den vergrößerten Durchmesser eine
erhöhte Steifigkeit gegenüber Durchbiegungen der Kurbelwelle entlang ihrer Längsachse
gewährleistet. Beide Effekte führen in Kombination zu insgesamt geringeren Verformungen
der Kurbelwelle, was sich wiederum in einer verringerten Schallabstrahlung bzw. Über
tragung dieser Verformungen in das die Kurbelwelle tragende Gestell bemerkbar macht.
Die in Patentanspruch 2 angegebene Lösung bewirkt in zu der oben beschriebenen Lösung
vergleichbarer Weise eine Verringerung der Verdrehung sowie eine Erhöhung der Biege
steifigkeit, was wiederum zu verringerten Geräuschanregungen führt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die beiden zuvorge
nannten Lösungen miteinander kombiniert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß mehrere der
Lagerzapfen und/oder mehrere der Hauptlager einen in Richtung auf das abtriebsseitige
Ende zunehmenden Durchmesser aufweisen, wobei entlang der Längsachse der Kurbel
welle in Richtung auf das abtriebsseitige Ende jeder Lagerzapfen bzw. jedes Hauptlager
zumindest den gleichen Durchmesser aufweist wie ein vor ihm liegender Lagerzapfen bzw.
ein vor ihm liegendes Hauptlager.
Zur weiteren, optimalen Anpassung an vorliegende Betriebsbedingungen, sowie an die An
zahl der Kröpfungen bzw. der Hauptlager kann zusätzlich zur Durchmesservergrößerung die
Breite der Hauptlager und/oder der Lagerzapfen in Richtung auf das abtriebsseitige Ende
zunehmend ausgeführt sein.
Besonders bevorzugt sind sämtliche Hauptlager und Lagerzapfen individuell auf die Hub
kolbenmaschine derart abgestimmt, daß sämtliche Durchmesser und/oder Breiten der
Lagerzapfen und/oder der Hauptlager voneinander verschieden sind.
Zur Erhöhung der Biegesteifigkeit trägt neben der reinen Erhöhung der genannten Durch
messer auch die damit einhergehende Zunahme der Überdeckung zwischen Lagerzapfen
und Hauptlagern bei.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem anhand einer Zeich
nung näher erläuterten Ausführungsbeispiel.
Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Kurbelwelle in Seitenansicht und
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Kurbelwelle gemäß Fig. 1.
Eine Kurbewelle 1 ist in einem nicht gezeigten Gestell einer Hubkolbenmaschine mittels
Hauptlagern 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, rotatorisch abgestützt gelagert.
Zwischen zwei benachbarten Hauptlagern 2 ist jeweils eine Kröpfung 3 angeordnet, welche
aus mit den Hubkolben verbundenen Lagerzapfen 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 sowie diese mit den
Hauptlagern 2 verbindenden Kurbelwangen 5 und 6 gebildet sind.
Die Kurbelwelle 1 weist gemäß der Zeichnung ein links liegendes, freies Ende 7 sowie ein
gegenüberliegendes, abtriebsseitiges Ende 8 mit einem Abtriebsflansch 9 auf.
Die Kurbelwelle 1 ist entlang ihrer Längsachse aufgrund einer individuellen Dimensionierung
der Lagerzapfen 4 sowie der Hauptlager 2 inhomogen ausgebildet. Von dem links liegenden
Ende 7 ausgehend ist in einer Richtung R auf das abtriebsseitige Ende 8 der auf einen
Lagerzapfen 4 folgende, nächste Lagerzapfen 4 mit einem vergrößerten Durchmesser ver
sehen. Die sich dabei einstellenden Durchmesser D41, D42, D43 und D44 sind in dieser
Reihenfolge linear zunehmend ausgebildet.
In analoger Weise sind die Durchmesser der Hauptlager 2 individuell gestaltet, wobei sich
bezüglich der Durchmesser D21, D22, D23, D24 ebenfalls eine lineare Zunahme einstellt,
während zwischen D24 und D25 eine vergrößerte Zunahme vorliegt.
In Folge dieser Ausbildung der Kurbelwelle 1 stellt sich in Richtung R eine zunehmende
Überdeckung H zwischen Hauptlagern und benachbarten Lagerzapfen 4 ein. Die sich hierbei
einstellenden Überdeckungen H1, H2, H3, H4, H5, H6, H7 und H8 nehmen in Richtung R zu.
In Abweichung von der konstanten Breite der Hauptlager 2 sowie der Lagerzapfen 4 gemäß
der Zeichnung kann deren Abmaß ebenfalls individuell ausgebildet sein.
Die erfindungsgemäße Kurbelwelle 1 weist eine an die vorliegenden Belastungsverhältnisse
angepaßte und optimierte Biegesteifigkeit sowie erhöhte Torsionssteifigkeit auf. Dieses führt
zu einer Vermeidung bzw. deutlichen Herabsetzung der Amplitudenmaxima von auftre
tenden Schwingungen. Dieses wiederum führt zu einer verringerten Übertragung dieser
Schwingungen in das Gestell, somit zu einer geringeren Schallabstrahlung der Kurbelwelle
1. Die Gesamtmasse der Kurbelwelle 1 muß gegenüber einer konventionellen Kurbelwelle
nicht vergrößert sein, da die bekannten Kurbelwellen entlang ihrer gesamten Länge auf
maximale Beanspruchung ausgelegt sind, somit in bestimmten Bereichen deutlich über
dimensioniert vorliegen. Es kann beispielsweise angenommen werden, daß das mittige
Hauptlager 2.3 einem bekannten Hauptlager entspricht und die links davon liegenden
Hauptlager 2.1 sowie 2.2 geringer dimensioniert sind als bekannte Hauptlager.
Claims (8)
1. Kurbelwelle (1) einer Hubkolbenmaschine, mit Hauptlagern (2) zu rotatorischen Abstüt
zung der Kurbelwelle (1) in einem Gestell und zwischen diesen Hauptlagern (2) angeord
neten Kröpfungen (3), welche aus mit den Hubkolben verbundenen Lagerzapfen (4) und
diese mit den Hauptlagern (2) verbindenden Kurbelwangen (5, 6) gebildet sind, wobei die
Kurbelwelle (1) entlang ihrer axialen Erstreckung zur Anpassung an betriebsbedingte
Belastungen zumindest abschnittsweise inhomogen ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der in Richtung (R) auf das abtriebsseitige Ende
(8) der Kurbelwelle (1) letzte Lagerzapfen (4.4) einen gegenüber einem oder mehreren
der übrigen Lagerzapfen (4.1, 4.2, 4.3) vergrößerten Durchmesser (D44) aufweist.
2. Kurbelwelle (1) einer Hubkolbenmaschine, mit Hauptlagern (2) zu rotatorischen Abstützung
der Kurbelwelle (1) in einem Gestell und zwischen diesen Hauptlagern (2) angeordneten
Kröpfung (3), welche aus mit den Hubkolben verbundenen Lagerzapfen (4) und diese mit
den Hauptlagern (2) verbindenden Kurbelwangen (5, 6) gebildet sind, wobei die
Kurbelwelle (1) entlang ihrer axialen Erstreckung zur Anpassung an betriebsbedingte
Belastungen zumindest abschnittsweise inhomogen ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das in Richtung auf das abtriebsseitige Ende (8)
der Kurbelwelle (1) letzte Hauptlager (2.5) einen gegenüber einem oder mehreren der
übrigen Hauptlager (2.1, 2.2, 2.3, 2.4) vergrößerten Durchmesser (D25) aufweist.
3. Kurbelwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der Lager
zapfen (4) einen in der Richtung (R) zunehmenden Durchmesser (D41, D42, D43, D44)
aufweisen, wobei ein auf einen Lagerzapfen (4.1) unmittelbar folgender Lagerzapfen (4.2)
zumindest den gleichen Durchmesser (D42) aufweist, wie der eine, vor ihm liegende
Lagerzapfen (4.1).
4. Kurbelwelle nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der Haupt
lager (2) einen in der Richtung (R) zunehmenden Durchmesser (D21 bis D25) aufweisen
wobei ein auf ein Hauptlager (2.1 bis 2.4) unmittelbar folgendes Hauptlager (2.2 bis 2.5)
zumindest den gleichen Durchmesser (D22 bis D25) aufweist, wie das eine, vor ihm
liegende Hauptlager (2.1).
5. Kurbelwelle nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest der in Richtung auf das abtriebsseitige Ende (8) der
Kurbelwelle (1) letzte Lagerzapfen (4.4) eine gegenüber einem oder mehreren der
übrigen Lagerzapfen (4.1, 4.2, 4.3) vergrößerte Breite aufweist.
6. Kurbelwelle nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest das in Richtung (R) auf das abtriebsseitige Ende (8) der
Kurbelwelle (1) letzte Hauptlager (2.5) eine gegenüber einem oder mehreren der übrigen
Hauptlager (2.1 bis 2.4) vergrößerte Breite aufweist.
7. Kurbelwelle nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß alle Durchmesser (D41 bis D44) der Lagerzapfen (4.1 bis 4.4) von
einander verschieden sind.
8. Kurbelwelle nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß alle Durchmesser (D21 bis D25) der Hauptlager (2.1 bis 2.5) von
einander verschieden sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19802593A DE19802593A1 (de) | 1997-01-31 | 1998-01-23 | Kurbelwelle einer Hubkolbenmaschine |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19703509 | 1997-01-31 | ||
DE19802593A DE19802593A1 (de) | 1997-01-31 | 1998-01-23 | Kurbelwelle einer Hubkolbenmaschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19802593A1 true DE19802593A1 (de) | 1998-08-06 |
Family
ID=7818864
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19802593A Ceased DE19802593A1 (de) | 1997-01-31 | 1998-01-23 | Kurbelwelle einer Hubkolbenmaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19802593A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008047186A1 (de) * | 2008-09-15 | 2010-03-25 | Audi Ag | Brennkraftmaschine mit unterschiedlichem Lagerspiel in den Lagern der Kurbelwelle |
DE102015202794A1 (de) * | 2015-02-17 | 2016-08-18 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Kurbelwelle für einen Verbrennungsmotor sowie Kurbelwellenbaugruppe |
DE102015211297A1 (de) * | 2015-06-19 | 2016-12-22 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Kurbelwellenrohling |
-
1998
- 1998-01-23 DE DE19802593A patent/DE19802593A1/de not_active Ceased
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008047186A1 (de) * | 2008-09-15 | 2010-03-25 | Audi Ag | Brennkraftmaschine mit unterschiedlichem Lagerspiel in den Lagern der Kurbelwelle |
DE102008047186B4 (de) * | 2008-09-15 | 2020-08-20 | Audi Ag | Brennkraftmaschine mit unterschiedlichem Lagerspiel in den Lagern der Kurbelwelle |
DE102015202794A1 (de) * | 2015-02-17 | 2016-08-18 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Kurbelwelle für einen Verbrennungsmotor sowie Kurbelwellenbaugruppe |
DE102015211297A1 (de) * | 2015-06-19 | 2016-12-22 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Kurbelwellenrohling |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
8131 | Rejection |