DE10302002A1

DE10302002A1 - Kurbelwellenanordnung für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE10302002A1
Application number: DE2003102002
Authority: DE
Inventors: Markus Schwaderlapp; Markus Düsmann; Karsten Wittek; Jürgen Dohmen
Original assignee: FEV Motorentechnik GmbH and Co KG
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 2003-01-21
Filing date: 2003-01-21
Publication date: 2004-07-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kurbelwellenanordnung für einen Verbrennungsmotor mit einer einteiligen Kurbelwelle, die Lagerungen aus Käfige aufweisenden Wälzlagern umfaßt, wobei die Käfige aus zwei derart fest miteinander verbundenen Käfighälften (1) bestehen, daß die auf die Käfighälften (1) einwirkenden Fliehkräfte ohne Klaffen aufgenommen werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kurbelwellenanordnung für einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus DE 43 23 278 C2 ist eine Kurbelwellenanordnung bekannt, deren Kurbelwelle über Wälzlager gelagert sind, die aus Montagegründen einen geteilten Käfig zur Aufnahme der Wälzkörper aufweisen, der in einer äußeren Lagerschale angeordnet ist, die in zwei Lagerschalenhälften geteilt ausgeführt ist, wobei die beiden Lagerschalenhälften über Verbindungsglieder miteinander verbunden sind. Hierdurch wird das Wälzlager bei der Montage der Kurbelwelle zusammengehalten.

Bei einem derartigen Aufbau wirken jedoch im Betrieb Fliehkräfte auf die jeweils äußere Käfighälfte ein, vgl. die schematische Darstellung von 17, gemäß der sich ein Hubzapfen H mit seiner Achse B um die Achse A einer Kurbelwelle etwa in Pfeilrichtung C dreht. Der Hubzapfen H ist durch einen Wälzkörper W aufnehmenden, in zwei Käfighälften K1, K2 geteilten Käfig mit einem nicht dargestellten Pleuelauge verbunden. Maximale Fliehkraft wirkt in der dargestellten Position auf die momentan äußere Käfighälfte K2. Hierdurch wird bewirkt, daß die momentan äußere Käfighälfte K2 an der (nicht dargestellten) äußeren Lagerschale schabt. Dies führt zu einer entsprechend hohen Lageneibung.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kurbelwellenanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die tribologisch günstig ist.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Aus tribologischer Sicht ist es vorteilhaft, daß die Käfige der Wälzlager aus zwei derart fest miteinander verbundenen Käfighälften bestehen, daß die auf die Käfighälften einwirkenden Fliehkräfte ohne Klaffen aufgenommen werden. Hierdurch kann verhindert werden, daß die momentan äußere Käfighälfte an der äußeren Lagerschale schabt. Die Folge ist eine Verringerung der Lagerreibung. Auch am Grundlager für den jeweiligen Wellenzapfen der Kurbelwelle ist es vorteilhaft, wenn die Käfige derart ausgeführt sind, da sich die Fliehkräfte, die auf die Käfighälften einwirken, gegenseitig aufheben, so daß keine Fliehkraft über die Wälzkörper übertragen werden muß. Auch dort wird somit eine verminderte Lageneibung erzielt. In beiden Fällen ist es erforderlich, die beiden Käfighälften so leicht wie möglich, als auch so biegesteif wie möglich auszuführen, während die Verbindung der beiden Käfighälften genügend kräftig dimensioniert ist, um die beim betrieb auftretenden Fliehkräfte ohne Klaffen aufzunehmen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
1 zeigt in Seitenansicht eine Ausführungsform eines Käfigs eines Wälzlagers als Hauptlager für eine Kurbelwelle.
2 zeigt eine Hälfte des Käfigs von 1 in Frontansicht.
3 bis 5 zeigen schematisch und perspektivisch weitere Ausführungsformen eines Käfigs.
6 zeigt eine Kurbelwelle mit einem Käfig des Wälzlagers der Ausführungsform von 5.
7 bis 16 zeigen schematisch und perspektivisch weitere Ausführungsformen eines Käfigs.
17 zeigt eine schematische Darstellung einer Kurbelwellenlagerung mit geteiltem Wälzlagerkäfig.
Bei einer Kurbelwellenanordnung eines Verbrennungsmotors mit einer einteiligen Kurbelwelle, die Käfige aufweisende Wälzlager aufweist, sind aus zwei Käfighälften 1 bestehende Käfige vorgesehen, die fest miteinander verbindbar sind.
Bei der in 1 und 2 dargestellten Ausführungsform eines Käfigs ist dieser auf seinem Außenumfang mit einer Vielzahl von Ausnehmungen 2 zur Aufnahme von Wälzkörpern versehen. Die beiden Käfighälften 1 sind über eine Schwalbenschwanzverbindung 3 miteinander verbunden. Letztere ist im dargestellten Ausführungsbeispiel hinterschnitten ausgebildet, so daß die Käfighälften 1 durch entsprechendes Ineinanderschieben fest, aber lösbar miteinander verbunden werden. Eine Vormontage ist hierbei nicht möglich, aber die Käfighälften 1 sind gleich. Eine entsprechende axiale Zugänglichkeit ist bei dieser Ausführungsform notwendig. Gegebenenfalls kann diese auch dadurch gemildert werden, daß anstelle der beiden Käfighälften 1 drei Teile, die sich jeweils über 120° erstrecken, verwendet werden.
Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform besitzen die beiden Käfighälften 1 benachbart zu ihren Enden innenseitig jeweils eine Axialnut 4 sowie an den einander zugekehrten Flächen einen Zapfen 5 und eine Bohrung 6 zur Aufnahme des Zapfens 5 der jeweiligen anderen Käfighälfte 1, so daß zunächst durch Zusammenstecken die beiden Käfighälften 1 aneinander arretiert werden. Danach wird in zwei benachbarte Axialnuten 4 eine erste U-förmige Klammer 7 eingeschoben, die innenseitig bündig mit dem Innenumfang der beiden zusammengesteckten Käfighälften 1 ist. Die Klammer 7 besitzt im mittleren Bereich zwei Blechlaschen 8, die zunächst in Richtung zum Außenumfang und dann nochmals um weitere 90° nach außen umgebogen werden, wodurch die nach außen gerichteten, zur Klammer 7 parallelen Schenkel 9 der Blechlaschen 8 auf versenkt angeordneten Schultern 10 benachbart zum Zapfen 5 bzw. der Bohrung 6 zur Anlage kommen, um die Klammer 7 zu befestigen. Eine ungewollte radiale oder axiale Verschiebung der Klammer 7 wird dadurch verhindert. Danach wird an der der Klammer 7 gegenüberliegenden Seite eine weitere U-förmige Klammer 7 entsprechend angebracht. Auch hier sind die Käfighälften 1 gleich.
Bei der in 4 dargestellten Ausführungsform sind zwei gleiche Käfighälften 1 vorhanden, die benachbart zu ihrer Teilungsebene jeweils mit einer Axialbohrung 11 versehen sind. Außerdem ist benachbart zu ihrer Teilungsebene eine Ausnehmung 12 angeordnet, wobei die beiden einander gegenüberliegenden Ausnehmungen 12 der beiden Käfighälften 1 ein Verbindungsstück 13 aufnehmen, das mit zwei mit den Axialbohrungen 11 fluchtenden Bohrungen 14 versehen ist. Die Verbindung erfolgt an jeder Seite durch zwei Splinte 15, die durch die Axialbohrungen 11 und die Bohrungen 14 gesteckt werden. Der Käfig kann bezüglich einer Verbindung vormontiert werden.
Bei der in 5 dargestellten Ausführungsform sind gegenüber derjenigen von 4 die Verbindungsstücke 13 mit jeweils einer Käfighälfte 1 einstöckig verbunden, so daß eine Axialbohrung 11 und eine Bohrunng 14 entfällt und eine scharnierartige Verbindung gebildet wird. Um eine einfache Montage zu ermöglichen, ist es hierbei zweckmäßig, die Kurbelwangen 16 der Kurbelwelle 17 benachbart zum Kurbelzapfen mit einer Abflachung 18 bzw. mit einer entsprechenden Kerbe zu versehen, um den Splint 15 ein- und austreiben zu können, vgl. 6, und dadurch das Wälzlager um den Kurbelzapfen montieren zu können.
Bei der in 7, 8 dargestellten Ausführungsform ist ebenfalls eine gelenkige Verbindung zwischen den beiden Käfighälften 1 vorgesehen. Während eine Käfighälfte 1 an einem Ende zwei sich in Umfangsnchtung erstreckende Schlitze 19 aufweist, besitzt die andere Käfighälfte 1 zwei von den Schlitzen 19 aufnehmbare Augen 20, wobei die Verbindung über den Splint 15 bzw. über zwei Stifte 21 erfolgt, die zwischen sich eine Schraubenfeder 22 aufnehmen und selbst verstemmt werden, um ein Herausrutschen zu verhindern. Hier sind wiederum beide Käfighälften 1 gleich.
Bei der in 9 dargestellten Ausführungsform sind die beiden Käfighälften 1 an einer Trennfläche scharnierartig verbunden, während sie an der gegenüberliegenden Seite benachbart zu ihrer Trennfläche beidseitig jeweils eine Ausnehmung 23 besitzen, in die jeweils ein axialer Stift 24 ragt. Ein Verbindungsstück 25 mit Bohrungen 26 ist auf die jeweils benachbarten beiden Stifte 24 schiebbar. Hierbei ist keine axiale Zugänglichkeit erforderlich.
Bei der in 10 bis 12 dargestellten Ausführungsform sind wiederum die beiden Käfighälften 1 an einer Trennfläche scharnierartig verbunden, während an der gegenüberliegenden Seite eine Käfighälfte 1 eine mittlere, zur anderen Käfighälfte 1 offene Ausnehmung 27 aufweist, die ein Verschlußelement 28 verschwenkbar aufnimmt, das über einen Stift 29, aufgenommen von einer Axialbohrung 30, gehalten wird. An der dem Verschlußelement 28 gegenüberliegenden Seite ist die andere Käfighälfte 1 mit einer Ausnehmung 31 unter Belassung eines axialen Stegs 32 versehen, der von einer entsprechenden Nut 33 des Verschlußelements 28 aufgenommen wird. Außerdem ist eine Blechlasche 34 vorgesehen, die in Richtung auf das Verschlußelement 28 gebogen und dort von einer Ausnehmung 35 aufgenommen wird, um ein ungewolltes Öffnen zu verhindern. Hierbei ist ebenfalls keine axiale Zugänglichkeit erforderlich und eine Demontage einfach.
Bei der in 13 dargestellten Ausführungsform sind wiederum die beiden Käfighälften 1 an einer Trennfläche scharnierartig verbunden, während an der gegenüberliegenden Seite die Käfighälften 1 mit hinterschnittenen Axialnuten 36 versehen sind, die eine eingepreßte Klammer 37 aufnehmen. Hierbei ist auch keine axiale Zugänglichkeit erforderlich.
Bei der in 14, 15 dargestellten Ausführungsform sind wiederum die beiden Käfighälften 1 an einer Trennfläche scharnierartig verbunden, während an der gegenüberliegenden Seite die Käfighälften 1 über einen Drehriegel 38 verbunden sind, der eine Scheibe 39 umfaßt, die einen sich über einen Großteil des Umfangs hochgestellten Rand 40 und ferner eine zur Scheibe 39 beabstandet angeordnete kleinere Scheibe 41 mit einem Betätigungsschlitz 42 zum Drehen des Drehriegels 38 aufweist, so daß durch entsprechendes Drehen des Drehriegels 38 der hochgestellte Rand 40 hinter einem Vorsprung 43 in einer Ausnehmung 44 der jeweiligen Käfighälfte 1 zum Eingriff gelangt. Die Scheibe 41 stützt sich dabei in einer nach außen offenen Ausnehmung 45 der Käfighälften 1 ab. Hierbei ist ebenfalls keine axiale Zugänglichkeit erforderlich und eine Demontage einfach.
Bei der in 16 dargestellten Ausführungsform sind die beiden, an seiner Seite scharnierartig verbundenen Käfighälften 1 mit zwei umlaufenden Nuten 46 auf ihrer Außenseite versehen, die jeweils ein Spannband 47 aufnehmen. Die Spannbänder 47 sind mit einem Ende angenietet oder angeschweißt und besitzt am anderen Ende einen Haken 48, der mit einer entsprechenden Ausnehmung 49 benachbart zur Trennebene der Käfighälften 1 in Eingriff gebracht wird. Hierbei ist auch keine axiale Zugänglichkeit erforderlich.

Claims

Kurbelwellenanordnung für einen Verbrennungsmotor mit einer einteiligen Kurbelwelle, die Lagerungen aus Käfige aufweisenden Wälzlagern umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfige der Wälzlager aus zwei derart fest miteinander verbundenen Käfighälften (1) bestehen, daß die auf die jeweils äußere Käfighälfte (1) einwirkende Fliehkraft auf die jeweils innere Käfighälfte (1) ohne Klaffen übertragbar ist.
Kurbelwellenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfighälften (1) durch axialen Eingriff miteinander verbunden sind.
Kurbelwellenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfighälften (1) über Schwalbenschwanznuten (3) miteinander in Eingriff stehen. 4. Kurbelwellenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfighälften (1) über mindestens eine axial aufschiebbare Klammer (7) miteinander in Eingriff stehen.
Kurbelwellenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klammer (7) verriegelbar ist.
Kurbelwellenanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfighälften (1) über im Bereich der Trennfuge zwischen den Käfighälften (1) angeordnete Zapfen (5) miteinander in Eingriff bringbar sind.
Kurbelwellenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfighälften (1) über eine Gelenkverbindung miteinander in Eingriff stehen.
Kurbelwellenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwangen (16) der Kurbelwelle (17) benachbart zu einem Kurbelzapfen mit einer Abflachung (18) oder einer Kerbe versehen sind, die das axiale Einsetzen eines Splintes (15) ermöglicht.
Kurbelwellenanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkverbindung ein separates oder mit einer Käfighälfte (1) einstöckig ausgebildetes Verbindungsstück (13) umfaßt, das eine Bohrung (14) zur Aufnahme eines Splintes (15) besitzt.
Kurbelwellenanordnung nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfighälften (1) über zwei Gelenkverbindungen miteinander verbunden sind.
Kurbelwellenanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung der Käfighälften (1) über verstemmte Stifte (21), die zwischen sich eine Schraubenfeder (22) aufnehmen, gebildet ist.
Kurbelwellenanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung der Käfighälften (1) über wenigstens ein Verbindungsstück (25) gebildet ist, das auf zwei benachbarte axiale Stifte (24) der beiden Käfighälften (1) geschoben ist.
Kurbelwellenanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung der Käfighälften (1) über ein an einer Käfighälfte (1) schwenkbar angebrachtes und an der anderen Käfighälfte (1) arretierbares Verschlußelement (28) gebildet ist.
Kurbelwellenanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement (28) verriegelbar ist.
Kurbelwellenanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung der Käfighälften (1) durch einen Drehriegel (38) gebildet ist.
Kurbelwellenanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung der Käfighälften (1) über wenigstens ein von Nuten (36, 46) aufgenommenes Verspannelement (37, 47) gebildet ist.
Kurbelwellenanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Verspannelement (37) von sich axial erstreckenden Nuten (36) der Käfighälften (1) aufgenommen ist.
Kurbelwellenanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Verspannelement (37) eine verformbare Klammer ist.
Kurbelwellenanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Verspannelement (47) von sieh in Umfangsrichtung erstreckenden Nuten (46) der Käfighälften (1) aufgenommen ist.
Kurbelwellenanordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Verspannelement (47) ein einhakbares Spannband ist.
Kurbelwellenanordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannband (47) mit einem Ende an einer Käfighälfte (1) befestigt ist.