PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10297740T5 02.03.2006
Titel Kurbelwelle, insbesondere für einen Kompressor
Anmelder Embraco Europe S.r.l., Turin/Torino, IT
Erfinder Bianchi, Vittorio, Ferrera di Varese, IT
Vertreter BEETZ & PARTNER Patentanwälte, 80538 München
DE-Aktenzeichen 10297740
Vertragsstaaten AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, BZ, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EC, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, OM, PH, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZM, ZW, AP, EA, EP, OA
WO-Anmeldetag 17.05.2002
PCT-Aktenzeichen PCT/IT02/00323
WO-Veröffentlichungsnummer 0003098044
WO-Veröffentlichungsdatum 27.11.2003
Date of publication of WO application in German translation 02.03.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.03.2006
IPC-Hauptklasse F04B 35/04(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse F04B 39/00(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kurbelwelle, insbesondere für einen Kompressor.

Genauer umfaßt die Kurbelwelle zumindest einen im wesentlichen zylindrischen Hauptachszapfen, eine Kurbelwange und einen im wesentlichen zylindrischen Kurbelstift. Typischer Weise wird der Hauptachszapfen im Betriebszustand von zwei Hauptlagern drehbar gehalten, der Kurbelstift ist mit dem Pleuelstangenfuß eines Verbindungsstabs verbunden, und zwischen den mechanischen Teilen, die in Kontakt stehen, befindet sich ein Schmierfluid zur Verringerung der durch ihre relative Drehung erzeugten Reibung.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Kurbelwelle, deren geometrischer Aufbau eine weitere Verringerung der durch Drehung verursachten Reibung gestattet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mittels einer Kurbelwelle mit den in der Einleitung der vorliegenden Beschreibung genannten Merkmalen gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie auf ihrer Außenfläche mindestens eine an einer axial in der Nähe der Kurbelwange angeordneten und in Umfangsrichtung der Position des Kurbelstifts entsprechenden ersten Position auf dem Hauptachszapfen oder an einer der ersten Position in Umfangsrichtung gegenüberliegenden zweiten Position auf dem Kurbelstift angeordnete Auskehlung aufweist.

Die Auskehlung bzw. die Auskehlungen der erfindungsgemäßen Kurbelwelle sind innerhalb des Umfangsbogens ausgebildet, der im kritischsten Stadium der Drehung einer mechanischen Belastung ausgesetzt ist, die im Prinzip die geringste unter den auf die verschiedenen Bögen des jeweiligen kreisförmigen Abschnitts einwirkenden ist. Sie haben daher nicht die nachteilige Wirkung, den Druck der in den kritischen Bereichen, die den größten mechanischen Belastungen ausgesetzt sind, vorhandenen Schmierfluidschicht zu verringern. Gleichzeitig verkleinern sie jedoch die relative Gleitfläche zwischen der Kurbelwelle und den jeweiligen Lagern und verringern dementsprechend die Reibung, die im wesentlichen proportional zu den Abmessungen dieser Oberfläche ist.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden genauen Beschreibung anhand eines nicht einschränkenden Beispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen hervor. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Kurbelwelle, die mit einem Verbindungsstab verbunden ist;

2 eine perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten Elemente in auseinandergenommenem Zustand;

3 eine Schnittansicht entlang der Linie III – III in 1;

4 eine vergrößerte Ansicht eines Details von 3; und

5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie V – V in 3.

Eine Kurbelwelle, insbesondere für einen Kompressor, umfaßt mindestens einen im wesentlichen zylindrischen Hauptachszapfen 10, eine Kurbelwange 12 und einen im wesentlichen zylindrischen Kurbelstift 14.

Auf der äußeren Oberfläche des Hauptachszapfens 10 ist an einer axial in der Nähe der Kurbelwange 12 angeordneten und in Umfangsrichtung der Position des Kurbelstifts 14 entsprechenden ersten Position, d.h. auf der gleichen Seite einer zur Medianebene des Kurbelstifts 14 senkrechten Ebene, die sich durch die Längsachse 18 des Hauptachszapfens 10 erstreckt (und damit gemäß 5 quer zur Ebene des Blatts), eine erste Auskehlung 16a ausgebildet.

Auf der äußeren Oberfläche des Kurbelstifts 14 ist an einer der ersten Position in Umfangsrichtung gegenüberliegenden zweiten Position eine zweite Auskehlung 16b ausgebildet.

Auf der äußeren Oberfläche des Hauptachszapfens 10 ist an einer in bezug auf die Kurbelwange 12 axial versetzten und der ersten Position in Umfangsrichtung gegenüberliegenden dritten Position, d.h. auf der gegenüberliegenden Seite einer zur Medianebene senkrechten (und damit gemäß 5 zur Ebene des Blatts senkrechten) Ebene des Kurbelstifts 14, die sich durch die Längsachse 18 des Achszapfens 10 erstreckt, eine dritte Auskehlung 16c ausgebildet.

Die Auskehlungen 16a, 16b, 16c weisen eine im wesentlichen rechteckige Form mit abgerundeten Ecken auf und erstrecken sich in Umfangsrichtung über einen Winkel von ca. 120°.

Bei nicht dargestellten Varianten der Erfindung können sich die Auskehlungen 16a, 16b, 16c in der Umfangsrichtung unabhängig voneinander über unterschiedliche Winkel erstrecken, beispielsweise in einem Bereich von 60° bis 180° und vorzugsweise von 90° bis 150°.

Die Auskehlungen 16a, 16b, 16c weisen vorzugsweise eine wahlweise einstellbare Tiefe zwischen 40 und 300 &mgr;m auf.

Die Kurbelwange 12 ist in der herkömmlichen Weise als Platte mit Gegengewicht zum Ausgleichen der Zentrifugalkräfte aufgrund der Trägheit ausgebildet. Ebenso weisen die äußeren Oberflächen des Hauptachszapfens 10 und des Kurbelstifts 14 in der herkömmlichen Weise spiralförmige Nuten 20 auf, die zur Verteilung des von einer im Inneren der Kurbelwelle angeordneten und in den Zeichnungen nicht sichtbaren Pumpe zugeführten Schmierfluids verwendet werden.

Der Hauptachszapfen 10 ist drehbar in einer Halterung 22 mit einem Hauptlager 24 und einem sekundären Lager 26 montiert, die den axialen Abschnitten des Achszapfens 10 mit der ersten und der dritten Auskehlung 16a, 16c auf ihren jeweiligen äußeren Oberflächen gegenüberliegen (5).

Der Kurbelstift 14 ist drehbar in einem kreisförmigen Pleuelstangenfuß 28 eines Verbindungsstabs 30 montiert, wobei der Pleuelstangenfuß 28 als Lager dient. In bekannter Weise erstreckt sich eine an ihrem entgegengesetzten Ende gelenkig mit einem verschiebbar in einem Zylinder 36 des Kompressors montierten Kolben 34 verbundene Welle 32 vom Pleuelstangenfuß 28 des Verbindungsstabs 30 (1).

Beim Betrieb wird die Kurbelwelle mechanischen Belastungen ausgesetzt, die sich abhängig vom Drehwinkel um die Längsachse 18 verändern. Diese Belastungen sind insbesondere dann am größten, wenn sich der Kolben 34 am oberen Totpunkt befindet (1), der der maximalen Komprimierung des Gases im Zylinder 36 entspricht und damit das kritischste Stadium bei der Entwicklung der auf die Kurbelwelle einwirkenden Reibungskräfte darstellt. In diesem Stadium weist der Kurbelstift 14 die größte Exzentrizität in bezug auf die Bohrung 38 im Pleuelstangenfuß 28 des Verbindungsstabs 30 auf (siehe 4, in der das Phänomen aus Gründen einer klareren Darstellung im Vergleich zur Wirklichkeit hervorgehoben ist) und ist zum Bogen des Pleuelstangenfußes 28 versetzt, an dem die Welle 32 befestigt ist. Die zwischen diesem Bogen und dem Kurbelstift 14 befindliche Schicht 40 aus Schmierfluid ist daher dem größten Druck ausgesetzt und kann ihre tragende Wirkung auf die Kurbelwelle ausüben. Der diametral gegenüberliegende (d.h. von der Welle 32 abgewandte) Abschnitt des Kurbelstifts 14 und die daneben liegende Schicht aus Schmierfluid 42 werden dagegen weniger belastet. Der diametral gegenüberliegende Abschnitt des Kurbelstifts 14 ist der Abschnitt, auf dem die zweite Auskehlung 16b ausgebildet ist. Die Auskehlung 16b führt so zu einer Verkleinerung der relativen Gleitfläche zwischen dem Kurbelstift 14 und dem Pleuelstangenfuß 28 des Verbindungsstabs 30 und dementsprechend zu einer Verringerung der relativen Reibung, wobei sie nicht die nachteilige Wirkung einer Verringerung des Drucks der in den höheren Belastungen ausgesetzten Bereichen befindlichen Schicht 40 aus Schmierfluid hat.

Im wesentlichen ähnliche Phänomene treten in den Bereichen des Hauptachszapfens 10 mit der ersten Auskehlung 16a und der dritten Auskehlung 16c auf, die jeweils dem Hauptlager 24 und dem sekundären Lager 26 gegenüberliegen. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß die dritte Auskehlung 16c in einer ähnlichen Winkelposition wie die zweite Auskehlung angeordnet ist, obwohl die erste Auskehlung 16a in bezug auf die zweite Auskehlung 16b um 180° gedreht ist. In jedem Fall liegen die erste und die dritte Auskehlung 16a, 16c auch an den am wenigsten belasteten Bereichen des Schmierfluids in den jeweiligen kreisförmigen Abschnitten. Sie haben daher ebenfalls die Wirkung der Verringerung der Reibung, ohne eine nachteilige Wirkung auf das in den einer höheren Belastung ausgesetzten Bereichen vorhandene Schmierfluid zu haben.

Selbstverständlich können die Einzelheiten der Konstruktion und der Formen der Ausführungsform in bezug auf die ausschließlich beispielhaft beschriebenen unter Beibehaltung des Prinzips der Erfindung erheblich verändert werden, ohne daß dadurch von ihrem Rahmen abgewichen würde. Insbesondere können die verschiedenen Auskehlungen unabhängig voneinander im wesentlichen jede Form, einschließlich asymmetrischer Formen, aufweisen. Überdies können die Ränder der Auskehlungen abgefast oder abgerundet sein.

ZUSAMMENFASSUNG

Kurbelwelle, insbesondere für einen Kompressor Eine Kurbelwelle, insbesondere für einen Kompressor, umfaßt mindestens einen im wesentlichen zylindrischen Hauptachszapfen (10), eine Kurbelwange (12) und einen im wesentlichen zylindrischen Kurbelstift (14). Sie weist auf ihrer äußeren Oberfläche auch mindestens eine an einer axial in der Nähe der Kurbelwange (12) angeordneten und in Umfangsrichtung der Position des Kurbelstifts (14) entsprechenden ersten Position auf dem Hauptachszapfen (10) oder an einer der ersten Position in Umfangsrichtung gegenüberliegenden zweiten Position auf dem Kurbelstift (14) angeordnete Auskehlung (16a, 16b) auf.


Anspruch[de]
  1. Kurbelwelle, insbesondere für einen Kompressor, mit mindestens einem im wesentlichen zylindrischen Hauptachszapfen (10), einer Kurbelwange (12) und einem im wesentlichen zylindrischen Kurbelstift (14), wobei die Kurbelwelle dadurch gekennzeichnet ist, daß sie auf ihrer äußeren Oberfläche mindestens eine an einer axial in der Nähe der Kurbelwange (12) angeordneten und in Umfangsrichtung der Position des Kurbelstifts (14) entsprechenden ersten Position auf dem Hauptachszapfen (10) oder an einer der ersten Position in Umfangsrichtung gegenüberliegenden zweiten Position auf dem Kurbelstift (14) angeordnete Auskehlung (16a, 16b) aufweist.
  2. Kurbelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine an der axial in der Nähe der Kurbelwange (12) angeordneten und in Umfangsrichtung der Position des Kurbelstifts (14) entsprechenden ersten Position auf dem Hauptachszapfen (10) angeordnete erste Auskehlung (16a) und eine an der der ersten Position in Umfangsrichtung gegenüberliegenden zweiten Position auf dem Kurbelstift (14) angeordnete zweite Auskehlung (16b) aufweist.
  3. Kurbelwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Auskehlung (16a, 16b) eine im wesentlichen rechteckige Form mit abgerundeten Ecken aufweist.
  4. Kurbelwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Auskehlung (16a, 16b) in Umfangsrichtung Winkelabmessungen zwischen 60° und 180° und vorzugsweise zwischen 90° und 150° aufweist.
  5. Kurbelwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Auskehlung (16a, 16b) eine Tiefe zwischen 40 &mgr;m und 300 &mgr;m aufweist.
  6. Kurbelwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie auch eine an einer in bezug auf die Kurbelwange (12) axial versetzten und der ersten Position in Umfangsrichtung gegenüberliegenden dritten Position auf dem Hauptachszapfen (10) angeordnete dritte Auskehlung (16c) aufweist.
  7. Kurbelwelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Auskehlung (16c) eine Tiefe zwischen 40 &mgr;m und 300 &mgr;m aufweist.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com