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Patent Searching and Data


Title:
CRANKSHAFT HAVING AN OIL GROOVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/029018
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a crankshaft (1) having a rotational axis (3), about which the crankshaft (1) can be rotated, a crankpin journal (4) for mounting a connecting rod eye of a connecting rod, wherein a groove (7) which runs in the circumferential direction of the crankpin journal (4) is provided for the supply of lubricating oil in an outer surface of the crankpin journal (4), which groove (7) extends only over a defined part length of the circumference of the crankpin journal (4). Moreover, the invention relates to a crank arrangement having a crankshaft (1) of this type and a bearing shell (6) which engages around the crankpin journal (4).

Inventors:
GUTZER, Ulrich (Bernaysstr.13, Muenchen, 80937, DE)
Application Number:
EP2016/065891
Publication Date:
February 23, 2017
Filing Date:
July 06, 2016
Export Citation:
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Assignee:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AKTIENGESELLSCHAFT (Petuelring 130, München, 80809, DE)
International Classes:
F16C3/14
Foreign References:
JPH07145811A1995-06-06
JP2007009960A2007-01-18
GB189028A1922-11-23
US1500355A1924-07-08
EP0184042A21986-06-11
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Claims:
Ansprüche

1. Kurbelwelle (1) mit

einer Drehachse (3), um die die Kurbelwelle (1) drehbar ist, einem Hubzapfen (4) zur Lagerung eines Pleuelauges eines Pleuels, dadurch gekennzeichnet, dass

in einer Außenfläche des Hubzapfens (4) eine in Umfangsrichtung des Hubzapfens (4) verlaufende Nut (7) zur Schmierölversorgung vorgesehen ist, die sich nur über eine bestimmte Teillänge des Umfangs des Hubzapfens (4) erstreckt.

2. Kurbelwelle (1) gemäß Anspruch 1 , ferner aufweisend

einen Wellenzapfen (2), durch den die Drehachse (3) der Kurbelwelle (1 ) verläuft;

eine Kurbelwange (5), die den Wellenzapfen (2) mit dem Hubzapfen (4) verbindet, und

einen ölzuführkanal (8), der sich durch den Wellenzapfen (2), die Kurbelwange (5) und den Hubzapfen (4) erstreckt und in die Nut (7) mündet.

3. Kurbelwelle (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine imaginäre Ebene (11 ), welche die Drehachse (3) und eine Mittellinie (10) des Hubzapfens (4), um die die Außenfläche des Hubzapfens (4) verläuft, enthält,

wobei die imaginäre Ebene (11) die von der Drehachse (3)

abgewandte Außenfläche des Hubzapfens (4) entlang einer OT-Linie (12) schneidet,

wobei ein größerer Teil der Nut (7) auf derjenigen Seite (15) der OT- Linie (12) liegt, die im Betrieb der Kurbelwelle (1) vorauseilt.

4. Kurbelwelle (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, femer aufweisend eine imaginäre Ebene (11), welche die Drehachse (3) und eine Mittellinie (10) des Hubzapfens (4), um die die Außenfläche des Hubzapfens (4) verläuft, enthält,

wobei die imaginäre Ebene (11) die von der Drehachse (3) abgewandte Außenfläche des Hubzapfens (4) entlang einer OT-Linie (12) schneidet,

wobei die Nut (7) vollständig nur innerhalb einem Umfangsabschnitt der Außenfläche des Hubzapfens (4) angeordnet ist, der sich 180° um die Mittellinie (10) weg von der OT-Linie (12) auf die im Betrieb vorauseilende Seite (15) erstreckt und 10° um die Mittellinie (10) weg von der OT-Linie (12) in die entgegengesetzte Richtung (16) erstreckt.

5. Kurbelanordnung mit einer Kurbelwelle (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und einer Lagerschale (6), die den Hubzapfen (4) umgreift.

6. Kurbelanordnung gemäß Anspruch 5, wobei eine Außenfläche der Lagerschale (6) exzentrisch zu einer auf dem Hubzapfen (4) gleitenden Innenfläche der Lagerschale (6) ist.

7. Kurbelanordnung gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei sich ölkanäle (9) von einer Innenfläche der Lagerschale (6) zu einer Außenfläche der Lagerschale (6) erstrecken.

8. Kurbelanordnung gemäß Anspruch 7, wobei sich die überwiegende Anzahl an Ölkanälen (9) einer Lagerschale (6) in einer Richtung erstrecken, die nicht parallel zu einer Radialrichtung bzgl. einer Innenfläche der

Lagerschale (6) ist.

9. Fahrzeug mit einer Kurbelwelle (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 oder einer Kurbelanordnung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8.

Description:
Kurbelwelle mit Ölnut

Die Erfindung betrifft eine Kurbelwelle gemäß dem Oberbegriff von Anspruch

1 sowie eine Kurbelanordnung mit solch einer Kurbelwelle.

Eine Kurbelwelle hat üblicherweise Wellenzapfen, die entlang einer

Drehachse der Kurbelwelle angeordnet sind. Versetzt davon sind Hubzapfen vorgesehen, die über Kurbelwangen mit den Wellenzapfen verbunden sind. Die Hubzapfen lagern jeweils ein Pleuelauge eines Pleuels. Ferner ist bekannt, zwischen Pleuelauge und Hubzapfen eine exzentrische, rotierende Lagerschale anzuordnen, um eine Verdichtung eines Verbrennungsmotors, z.B. über eine Einstellung des Phasenwinkels der exzentrischen

Lagerschale, veränderbar zu machen. Eine solche Kurbelanordnung ist beispielsweise aus der EP 0 184 042 A2 bekannt.

Im Fall einer solchen rotierenden Lagerschale muss sowohl die

hubzapfenseitige Gleitfläche als auch die pleuelseitige Gleitfläche mit Schmieröl versorgt werden. Dies erfolgt durch radiale Bohrungen durch die Lagerschale, wobei in der Lagerschale hupzapfenseitig eine umlaufende Nut in Umfangsrichtung vorzusehen ist, damit die Radialbohrungen für alle Phasenwinkel der exzentrischen Lagerschale eine kontinuierliche

Ölversorgung aus der Kurbelwelle erhalten.

Diese Nut schwächt im Fall einer drehbaren Lagerschale die Tragfähigkeit des kurbelwellenseitigen Pleuellagers. Es ist eine Aufgabe der Erfindung dieses Problem zumindest teilweise zu lösen. Diese Aufgabe wird durch eine Kurbelwelle gemäß Anspruch 1 und eine Kurbelanordnung gemäß Anspruch 5 gelöst Vorteilhafte

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Kurbelwelle bereitgestellt, mit einer Drehachse, um die die Kurbelwelle drehbar ist, einem Hubzapfen zur Lagerung eines Pleuelauges eines Pleuels, wobei in einer Außenfläche des Hubzapfens eine in Umfangsrichtung des Hubzapfens verlaufende Nut zur Schmierölversorgung vorgesehen ist, die sich nur über eine bestimmte Teillänge des Umfangs des Hubzapfens erstreckt. Diese Ausführung hat deutliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Da sich der Hubzapfen selbst nicht um seine eigene Mittellinie verdreht, kann die Nut gezielt an einer Stelle bezüglich des oberen Totpunktes angebracht werden, die aus Belastungssicht günstig ist. Wird eine Ölnut in der

Lagerschale angebracht, dann ist dies nicht möglich, denn aufgrund der Drehbarkeit der Lagerschale müsste die Nut den Umfang der Lagerschale vollständig umgeben, was die Festigkeit der Lagerschale und damit des Lagers verringert.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die

Kurbelwelle ferner einen Wellenzapfen, durch den die Drehachse der Kurbelwelle verläuft; eine Kurbelwange, die den Wellenzapfen mit dem Hubzapfen verbindet, und einen ölzuführkanal, der sich durch den

Wellenzapfen, die Kurbelwange und den Hubzapfen erstreckt und in die Nut mündet. Ober den Ölzuführkanal wird die Nut zur Schmierölversorgung von den Wellenzapfen mit öl versorgt, die wiederum wie üblich über die

Lagerung des Wellenzapfens aus dem Kurbelgehäuse versorgt werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die

Kurbelwelle ferner eine imaginäre Ebene, welche die Drehachse und eine Mittellinie des Hubzapfens, um die die Außenfläche des Hubzapfens verläuft, enthält, wobei die imaginäre Ebene die von der Drehachse abgewandte Außenfläche des Hubzapfens entlang einer OT-Linie schneidet, wobei ein größerer Teil der Nut auf derjenigen Seite der OT-Linie liegt, die im Betrieb der Kurbelwelle vorauseilt.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die

Kurbelwelle ferner eine imaginäre Ebene, welche die Drehachse und eine Mittellinie des Hubzapfens, um die die Außenfläche des Hubzapfens verläuft, enthält, wobei die imaginäre Ebene die von der Drehachse abgewandte Außenfläche des Hubzapfens entlang einer OT-Linie schneidet, wobei die Nut vollständig nur innerhalb einem Umfangsabschnitt der Außenfläche des Hubzapfens angeordnet ist, der sich 180° um die Mittellinie weg von der OT- Linie auf die im Betrieb vorauseilende Seite erstreckt und 10° um die

Mittellinie weg von der OT-Linie in die entgegengesetzte Richtung erstreckt.

Noch mehr bevorzugt erstreckt sich der Umfangsabschnitt 120° um die Mittellinie weg von der OT-Linie auf die im Betrieb vorauseilende Seite und 5° um die Mittellinie weg von der OT-Linie in die entgegengesetzte Richtung.

Noch mehr bevorzugt erstreckt sich der Umfangsabschnitt 90° um die Mittellinie weg von der OT-Linie auf die im Betrieb vorauseilende Seite und 5° um die Mittellinie weg von der OT-Linie in die entgegengesetzte Richtung.

Noch mehr bevorzugt erstreckt sich der Umfangsabschnitt von der OT-Linie bis 90° um die Mittellinie weg von der OT-Linie auf die im Betrieb

vorauseilende Seite.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Kurbelanordnung mit einer Kurbelwelle gemäß einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele und einer Lagerschale, die den Hubzapfen umgreift. Mit diesem Ausführungsbeispiel lassen sich die gleichen Vorteile erreichen, wie sie im

Zusammenhang mit der Kurbelwelle beschrieben wurden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Außenfläche der Lagerschale exzentrisch zu einer auf dem Hubzapfen gleitenden Innenfläche der Lagerschale.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung erstrecken sich Ölkanäle von einer Innenfläche der Lagerschale zu einer Außenfläche der Lagerschale.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung erstreckt sich die überwiegende Anzahl an ölkanälen einer Lagerschale in einer Richtung, die nicht parallel zu einer Radialrichtung bzgl. einer Innenfläche der Lagerschale ist.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit solch einer

Kurbelwelle oder solch einer Kurbelanordnung.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:

Figur 1 ist eine schematische Vorderansicht eines Teils einer

Kurbelwelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und

Figur 2 ist eine schematische Seitenansicht einer Kurbelanordnung mit der Kurbelwelle aus Figur 1.

Figur 1 ist eine schematische Vorderansicht eines Teils einer Kurbelwelle 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Kurbelwelle umfasst Wellenzapfen 2 die zylinderförmig sind und deren Mittelachse auf einer Drehachse 3 der Kurbelwelle 1 liegt. Im eingebauten Zustand ist die

Kurbelwelle 1 so gelagert, dass sie um die Drehachse 3 drehbar ist. Versetzt von den Wellenzapfen 2 sind Hubzapfen 4 vorgesehen, die über

Kurbelwangen 5 mit den Wellenzapfen 2 verbunden sind. Die Hubzapfen 4 sind zylinderförmig, wobei deren Mittelachsen 10 parallel zur Drehachse 3 verlaufen. In Figur 1 sind nur zwei Wellenzapfen 2 und nur ein Hubzapfen 4 dargestellt, jedoch versteht sich von selbst, dass eine Kurbelwelle 1 in der Regel mehrere Wellenzapfen 2 und mehrere Hubzapfen 4 aufweist. Dabei entspricht die Anzahl an Hubzapfen 4 der Anzahl an Zylindern die mit der Kurbelwelle 1 zusammenwirken.

Figur 2 ist eine schematische Seitenansicht einer Kurbelanordnung mit der Kurbelwelle 1 aus Figur 1. Figur 2 zeigt zusätzlich eine Lagerschale 6, die den Hubzapfen 4 umgreift. Dabei gleitet eine Innenfläche (d.h. die radial nach innen zur Mittellinie 10 des Hubzapfens weisende Fläche) der

Lagerschale 6 auf einer Außenfläche des Hubzapfens 4 und bildet ein hubzapfenseitiges Lager. Eine Außenfläche (d.h. die radial nach außen weg von der Mittellinie des Hubzapfens weisende Fläche) der Lagerschale 4 gleitet auf einer Innenfläche eines Pleuelauges eines nicht dargestellten Pleuels und bildet ein pleuelseitiges Lager. Die Lagerschale 6 ist exzentrisch ausgebildet, d.h. eine Mittelachse der Innenfläche ist versetzt zu einer Mittelachse der Außenfläche. Durch diese exzentrische Lagerschale 6 kann die Verdichtung des Verbrennungsmotors variiert werden, wie aus dem Stand der Technik bekannt.

Erfindungsgemäß ist eine Nut 7 zur Versorgung des pleuelseitigen Lagers und des hubzapfenseitigen Lagers mit Schmieröl vorgesehen. Über die Nut 7 wird die Lagerschale 6 immer vor Erreichen des oberen Totpunkts (OT), an dem die Zündung des zugeordneten Zylinders stattfindet, optimal beölt. Genauer wird über einen Ölzuführkanal 8, der sich durch den Wellenzapfen 2, die Kurbelwange 5 und den Hubzapfen 4 erstreckt Öl von der

wellenzapfenseitigen Öffnung des ölzuführkanals 8 durch die Drehung der Kurbelwelle 1 zur Nut 7 gefördert. Von der Nut 7 verteilt sich das Öl entlang des hubzapfenseitigen Lagers (also zwischen Hupzapfen und Lagerschale) und entlang des pleuelseitigen Lagers (also zwischen Pleuel (genauer Pleuelaugeninnenseite) und Lagerschale. Von der Innenseite der

Lagerschale 6 wird öl über ölkanäle 9 zur Außenseite gefördert.

Erfindungsgemäß ist die Nut 7 in die Außenfläche des Hubzapfens 4 eingebracht. Sie verläuft in Umfangsrichtung (um die Mittellinie des

Hubzapfens), insbesondere auf einer Kreisbahn um die Mittellinie des Hubzapfens 4. Dabei beschreibt die Nut 7 keinen Vollkreis, d.h. sie erstreckt sich nicht über den gesamten Umfang, sondern nur über eine Teillänge des Umfangs des Hubzapfens 4. Dies hat den Vorteil, dass der Hubzapfen 4 so wenig wie möglich geschwächt wird und das Öl zur Schmierung gezielt an eine optimale Stelle transportiert wird. Die Nut liegt an einer Stelle mit geringerer Belastung des Lagers, da sie bei Erreichen des maximalen Zylinderdrucks schon aus der Lastrichtung weggedreht ist.

Im Betrieb dreht die Kurbelwelle um die Drehachse 3 in einer mit dem Pfeil 13 gekennzeichneten Richtung. Dabei dreht der Hubzapfen 4 ebenfalls um die Drehachse 3 in gleicher Richtung. Die Lagerschale 6 dreht um die Mittellinie 10 beispielsweise mit halber Geschwindigkeit wie die Kurbelweile 1 um die Drehachse 3, wobei die Drehung über Zahnradmechanismen verwirklicht wird, die nicht dargestellt sind und nicht Gegenstand dieser Erfindung sind. Die Relativbewegung zwischen Lagerschale 6 und

Hubzapfen 4 führt dazu, dass das Öl von der Nut 7 ausgehend in Figur 2 in die entgegengesetzte Richtung verteilt wird, wie die Drehrichtung 13. Somit ist das Lager bei Erreichen des oberen Totpunktes 14 optimal geölt. Um dies zu realisieren, ist die Nut 7 folgendermaßen angeordnet. In Figur 2 ist eine imaginäre Ebene 11 eingezeichnet, welche die Drehachse 3 und eine Mittellinie 10 enthält. Diese Ebene 1 1 schneidet die von der Drehachse 3 abgewandte Außenfläche des Hubzapfens entlang einer OT- Linie 12. Vorzugsweise befindet sich die Nut 7 vollständig innerhalb einem Umfangsabschnitt, d.h. die Nut 7 erstreckt sich nicht außerhalb dieses Umfangsabschnitts.

Der Umfangsabschnitt erstreckt sich vorzugsweise einerseits 180° um die Mittellinie 10 weg von der OT-Linie 12 auf die im Betrieb vorauseilende Seite 15 der Außenfläche und andererseits 10° um die Mittellinie 10 weg von der OT-Linie in die entgegengesetzte Richtung 16.

Noch mehr bevorzugt erstreckt sich der Umfangsabschnitt 120° um die Mittellinie 10 weg von der OT-Linie 12 auf die im Betrieb vorauseilende Seite 15 und 5° um die Mittellinie 10 weg von der OT-Linie 12 in die

entgegengesetzte Richtung 16.

Noch mehr bevorzugt erstreckt sich der Umfangsabschnitt 90° um die Mittellinie 10 weg von der OT-Linie 12 auf die im Betrieb vorauseilende Seite 15 und 5° um die Mittellinie 10 weg von der OT-Linie 12 in die

entgegengesetzte Richtung 16.

Noch mehr bevorzugt erstreckt sich der Umfangsabschnitt von der OT-Linie 12 bis 90° um die Mittellinie 10 weg von der OT-Linie auf die im Betrieb vorauseilende Seite 15.

Während die Erfindung detailliert in den Zeichnungen und der

vorangehenden Beschreibung veranschaulicht und beschrieben wurde, ist diese Veranschaulichung und Beschreibung als veranschaulichend oder beispielhaft und nicht als beschränkend zu verstehen und es ist nicht beabsichtigt die Erfindung auf die offenbarten Ausführungsbeispieie zu beschränken. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in verschiedenen abhängigen Ansprüchen genannt sind, soll nicht andeuten, dass eine Kombination dieser Merkmale nicht auch vorteilhaft genutzt werden könnte.