Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kurbelwelle für eine Brennkraftmaschine, umfassend mindestens einen Hubzapfen, der zwischen zwei Wangen angeordnet ist, die jeweils mit einem Wellenzapfen verbunden sind sowie eine Brennkraftmaschine mit einer derartigen Kurbelwelle.

Kurbelwellen sind üblicherweise derart gelagert, dass sowohl der oder die Wellenzapfen als auch der oder die Hubzapfen mit Gleitlagern gelagert sind. Derartige Gleitlager benötigen eine ausreichende Schmierölversorgung, so dass das Gleitlager einen ausreichenden Öldruck aufbauen kann. Üblicherweise werden die Wellenzapfenlager extern mit Schmieröl versorgt, das durch ei¬ ne Druckölpumpe bereitgestellt wird und durch den Schmieröl¬ druck in dem Wellenzapfenlager über eine durch die Kurbelwelle und dort insbesondere durch eine Wange der Kurbelwelle gebohr¬ te Förderbohrung, die im Hubzapfen endet, dem Hubzapfenlager Öl zugeführt wird.

Probleme des Standes der Technik

Nachteilig an bekannten Kurbelwellen mit derartigen Ölförder- bohrungen ist insbesondere, dass aufgrund der geometrischen Anordnung von Hubzapfen und Wellenzapfen eine Bohrung durch Bereiche der Wange geführt werden muss, die eine wesentliche Übertragungsfunktion für die auftretenden statischen und dyna¬ mischen Kräfte darstellt. Durch bekannte Bohrungen zur Ölför- derung wird die Kurbelwelle daher■ insgesamt in ihrer Belas¬ tungsfähigkeit geschwächt.. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Kurbel¬ welle bereitzustellen, bei der eine Schmierung insbesondere des Hubzapfenlagers ohne Schwächung der statischen und dynami¬ schen Belastbarkeit der Kurbelwelle gewahrleistet werden kann.

Vorteile der Erfindung

Dieses Problem wird durch eine Kurbelwelle sowie eine Brenn¬ kraftmaschine nach den unabhängigen Ansprüchen gelost. Das Problem wird insbesondere gelost durch eine Kurbelwelle für eine Brennkraftmaschine, umfassend mindestens einen Hubzapfen, der zwischen zwei Wangen angeordnet ist, die jeweils mit einem Wellenzapfen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass so¬ wohl der Hubzapfen als auch mindestens einer der Wellenzapfen Hohlräume aufweisen, wobei die Hohlräume mittels einer Rohr¬ leitung, die im wesentlichen außerhalb der Wangen verlauft, miteinander verbunden sind. Die Hohlräume sowohl des Kurbel¬ zapfens als auch des Wellenzapfens sind z.B. zunächst im Rah¬ men des Schmiedevorgangs der Einzelteile eingebrachte Vertie¬ fungen, die danach mit spanenden Bearbeitungsschritten weiter umgeformt werden. Sowohl Kurbelzapfen als auch Wellenzapfen sind somit im Wesentlichen hohlzylinderformig ausgestaltet, wobei zur Erreichung einer möglichst großen mechanischen Be¬ lastbarkeit Übergänge bekannter Art und Weise, nämlich mög¬ lichst ohne Kanten und ohne große Querschnittsanderungen aus¬ geführt sein sollten. Die Rohrleitungen sind nachtraglich an¬ gebrachte dünne, z.B. metallene oder auch aus Kunststoff gear¬ beitete, vorzugsweise biegsame Rohrleitungen, die die Hohlräu¬ me des Kurbelzapfens sowie des Wellenzapfens miteinander ver¬ binden. Die Rohrleitungen werden dazu eingeklemmt, einge¬ schweißt eingeklebt oder mit bekannten Befestigungsmitteln, wie z.B. Schraubbefestigungen, an oder in den Bohrungen fest¬ gelegt. Abgesehen von den Verbindungsbohrungen mit den Hohl¬ räumen des Kurbelzapfens sowie des Wellenzapfens verlaufen die Rohrleitungen im Wesentlichen außerhalb der Kurbelwelle, ins¬ besondere außerhalb der Wangen, so dass keine Bohrungen durch die Wangen in der Form zu legen sind, dass diese die Hohlräume des Wellenzapfens sowie des Kurbelzapfens unmittelbar als durchgehende gradlinige Bohrungen, oder durch mehrere Boh¬ rungszüge, die in einem Winkel zueinander verlaufen, miteinan¬ der verbinden. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass die Wangen als solche insbesondere auf einer Verbindungslinie zwi¬ schen den Mittellinien des Wellenzapfens und des Kurbelzap¬ fens, auf der ein wesentlicher Teil der Kraftübertragung zwi¬ schen beiden erfolgt, nicht geschwächt werden.

In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass diese mehrere Kröpfungen mit jeweils einer Wange, einem Hubzapfen sowie ei¬ ner weiteren Wange umfasst, wobei die Kröpfungen jeweils mit¬ einander verschraubt sind und wobei jeder Hohlraum eines Hub¬ zapfens mittels einer Rohrleitung mit einem Hohlraum eines Wellenzapfens verbunden ist. Es handelt sich hier um eine mehrteilige Kurbelwelle für mehrere Zylinder, wobei jeweils unter einer Kröpfung die Folge Wange-Hubzapfen-Wange verstan¬ den wird und wobei jeder Hubzapfen mit einem Pleuel oder z.B. bei einem V-Motor mit mehreren Pleueln für jeweils einen Kol¬ ben eines Zylinders verbunden ist. Die Kröpfungen können so als Einzelteile hergestellt werden und erst im Nachhinein mit¬ einander verbunden werden. Dabei ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Kröpfungen jeweils einen Wellenzapfenanschluss umfas¬ sen, wobei Bereiche des Wellenzapfenanschluss mit zueinander korrespondierenden Verzahnungen versehen sind und andere Be¬ reiche des Wellenzapfenanschlusses verzahnungsfrei sind, so- dass die Verzahnungsfreien Bereiche Durchgänge zwischen Hohl¬ räumen der Wellenzapfen und den Außenflächen der Wellenzapfen bilden. Die Verzahnungen sind dabei so ausgelegt, dass diese unter verschiedenen Winkeln (bezüglich der Drehachse der Kur¬ belwelle) miteinander verschraubt werden können. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass sich die Verzahnungen nur unter ei- nein bestimmten Winkel miteinander verbinden lassen, so dass eine Fehlmontage der Kurbelwelle vermieden werden kann. Die verzahnungsfreien Abschnitte des Wellenzapfenanschlusses bil¬ den Durchgänge, die Schmieröl von dem Gleitlager des jeweili¬ gen Wellenzapfens in den zugehörigen Hohlraum und weiter über die Rohrleitungen zu dem zugeordneten Kurbelzapfen fördern können.

In einer Weiterbildung der Kurbelwelle ist vorgesehen, dass die Kröpfungen mit einem Gewindebolzen, der auf einer axialen Seite ein rechts- und auf der anderen Seite ein Linksgewinde aufweist, miteinander verbunden sind. Durch die Verwendung ei¬ nes Bolzens mit einem Rechts- und einem Linksgewinde kann der Bolzen von einer Seite eingeschraubt werden und presst dabei gleichzeitig die miteinander zu verbindenden Teile aufeinan¬ der. Vorteilhaft ist dabei, wenn zumindest eines der Gewinde des Gewindebolzens selbsthemmend ist. Die Selbsthemmung ist dabei so ausgelegt, dass auch unter Einfluss eines Schmieröls der selbsthemmende Charakter erhalten bleibt, so dass auf wei¬ tere Sicherungsmittel verzichtet werden kann. Alternativ kann der Bolzen auch zum Beispiel durch eine Verkörnung, eine Ver¬ schweißung oder ähnliche Maßnahmen festgelegt werden.

In einer bevorzugten alternativen Ausgestaltung ist vorgese¬ hen, dass die Kröpfungen mit einem Gewindebolzen, der auf bei¬ den Seiten jeweils rechts- oder linksgängige Gewinde unter¬ schiedlicher Steigung aufweist, miteinander verbunden sind. Die gesamte Steigung beim Zusammenschrauben ergibt sich dann als Differenz beider Gewindesteigungen. Hat beispielsweise ei¬ ne Seite eine Steigung von 1,5 mm, die andere eine Steigung von 1,0 mm, so ist die effektive Steigung, mithin die Strecke, die beide zusammen zu schraubenden Teile bei einer Bolzenum¬ drehung aufeinander zu bewegt werden, 0,5 mm. Für die Selbst¬ hemmung ist die effektive Steigung als Differenz der Steigun¬ gen der beiden Gewinde maßgebend. In einer Weiterbildung der Kurbelwelle ist vorgesehen, dass die Rohrleitung außerhalb des Kraftflusses der Wangen in den Wellenzapfen mündet. Damit ist insbesondere gemeint, dass eine Anschlussbohrung, mit der die Rohrleitung mit dem Hohlraum des Wellenzapfens verbunden wird, nicht in Bereichen einer Wange geführt wird, die im Bereich des Kraftflusses zwischen Zapfen und Kurbelzapfen liegt, beispielsweise also auf einer direkten Verbindungslinie oder in einem Bereich parallel zu einer di¬ rekten Verbindungslinie zwischen beiden.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Rohrleitung außerhalb einer Fläche, die die Schnittmenge zweier Kreise um die Dreh¬ achsen von Kurbel- und Wellenzapfen mit dem Radius des Abstan¬ des zwischen beiden Achsen darstellt, in den Kurbelzapfen mün¬ det. Die Rohrleitungen münden jeweils außerhalb dieser Fläche in den die Wangen bzw. Kurbelzapfen.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Rohrleitung in eine Dichtungskappe des Kurbelzapfens mündet. Die Dichtungskappe kann beispielsweise aus einem Kunststoff oder einem Blech her¬ gestellt sein und wird selbst nicht an der Kraftübertragung beteiligt.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Rohrleitung mit mindes¬ tens einer Halterung an einer Wange festgelegt ist. Die Halte- rung kann zum Beispiel als Klemmhalterung, als Schraubhalte- rung oder dergleichen ausgelegt sein und verhindert im Betrieb der Kurbelwelle, wenn die Kurbelwelle sich also (schnell) dreht, dass die Rohrleitung übermäßig verformt wird. Zudem können damit (Eigen-) Schwingungen der Rohrleitung gezielt un¬ terdrückt werden, sodass diese in den Betriebsdrehzahlen der Kurbelwelle unterdrückt bzw. (stark) gedämpft werden. Alternativ oder zusätzlich zur Verschraubung kann vorgesehen sein, dass die Kröpfungen miteinander verschweisst oder ander¬ weitig stöffschlüssig verbunden sind, z.B. verlötet oder ver¬ klebt sind. Dadurch kann auf einen Bolzen zur Verbindung der Wangen verzichtet werden und so eine weitere Gewichtseinspa¬ rung erzielt werden.

Statt einer Rohrleitung, die im wesentlichen außerhalb der Wangen verläuft, kann vorgesehen sein dass eine Bohrung von dem Hohlraum mittig durch die Wange in den Hubzapfenhohlraum geführt ist. Die Bohrung liegt damit in einem Bereich, der durch sie nur gering geschwächt wird, da das Widerstandsmoment durch die Bohrung nur unwesentlich verringert wird. Die Boh¬ rung liegt im Wesentlichen in einer bezüglich der Biegebelas¬ tung der Kurbelwelle neutralen Zone.

Das eingangs genannte Problem wird auch durch eine Brennkraft¬ maschine mit einer Kurbelwelle nach einem auf eine Kurbelwelle gerichteten Ansprüche der vorliegenden Erfindung gelöst.

Zeichnungen

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er¬ findung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine räumliche Darstellung einer Kurbelwelle; Fig. 2 eine räumliche Darstellung einer Kröpfung; Fig. 3 die Darstellung der Fig. 2 aus einer anderen Perspek¬ tive; Fig. 4 einen Teil- Längsschnitt durch eine Kurbelwelle mit außenliegender Rohrleitung; Fig. 5 einen Teil- Längsschnitt durch eine Kurbelwelle mit Bohrung durch die Wangen; Fig. 6 eine räumliche darstellung einer Wange gemäß der Aus¬ führungsform nach Fig. 5.

Fig. 1 zeigt eine dreidimensionale Darstellung einer Kurbel¬ welle für einen Achtzylindermotor. Die Kurbelwelle 1 umfasst insgesamt fünf Wellenzapfen 2a bis 2e, mit denen die Kurbel¬ welle 1 mit nicht dargestellten Gleitlagern in einem ebenfalls nicht dargestellten Motorblock gelagert ist. Zwischen den Wel¬ lenzapfen 2 sind jeweils Wangen 3a bis 3h angeordnet, zwischen denen jeweils Hubzapfen 4a bis 4d angeordnet sind. Die Hubzap¬ fen 4 sind jeweils verbunden mit hier nicht dargestellten Pleuellagern, die üblicherweise ebenfalls geteilte Gleitlager sind.

Die Kurbelwelle 1 ist entlang der Wellenzapfen 2 jeweils ge¬ teilt in Wangensegmente 5, eines davon ist in Fig. 2 darge¬ stellt. Jedes der Wangensegmente 5 umfasst jeweils zwei Wan¬ gen, diese sind in Figur 2 mit 3.1 und 3.2 bezeichnet, zwi¬ schen denen ein Hubzapfen 4 angeordnet ist. Der Hubzapfen 4 ist im Wesentlichen hohlzylinderförmig gestaltet und kann mit den Wangen 3.1 und 3.2 verschweißt, verschraubt oder verpresst sein. An ihren axialen Enden umfasst jedes Wangensegment 5 ei¬ nen Wellenzapfenanschluss 6.1, 6.2, die jeweils Verzahnungen 7 aufweisen. Die Verzahnungen 7 weisen jeweils eine solche Tei¬ lung auf, dass die Wellenzapfenanschlüsse 6.1, 6.2 wechselwei¬ se zusammenpassen, so dass mehrere Wangensegmente 5 in von der Teilung der Verzahnungen 7 abhängigen Relativwinkeln zueinan¬ der zu einer vollständigen Kurbelwelle gemäß Figur 1 zusammen¬ gesetzt werden können. Fig. 3 zeigt die Darstellung der Fig. 2 in räumlich gedrehter Ansicht, so dass der Wellenzapfenan¬ schluss 6.1 etwa in der Draufsicht dargestellt ist. Zu erken¬ nen ist zum einen die Verzahnung 7, zum anderen eine Gewinde- bohrung 8. Die Verzahnungen 7 sind konzentrisch zur Drehachse der Kurbelwelle 1, die durch die Wellenzapfen 2a bis 2e be¬ stimmt wird, angeordnet. Die Gewindebohrung 8 der Wellenzap¬ fenanschlüsse 6.1 und 6.2 weisen jeweils unterschiedlich ori¬ entierte Gewinde auf, eines der Gewinde ist linksgängig, das andere Gewinde rechtsgängig. Auf diese Weise können jeweils zwei Wangen 3.1,3.2, wie in Fig. 4 dargestellt, mittels eines Gewindebolzens 9 miteinander verbunden werden. Jeder der Ge¬ windebolzen 9 kann mit Ansetzen eines Wangensegmentes an ein anderes Wangensegment eingeschraubt werden, wobei durch das einmal links- und einmal rechtsgängige Gewinde beide Wangen¬ segmente 5 aufeinandergepresst werden. Die Gewindepaarungen des Gewindebolzens 9 mit den Gewindebohrungen 8 sind dabei je¬ weils selbsthemmend ausgelegt, so dass keine weiteren Siche¬ rungsmittel für den Gewindebolzen 9 vorzusehen sind. Dabei reicht es aus, wenn eine der Gewindepaarungen, die links- oder rechtsgängige, selbsthemmend ist.

Alternativ können die Kröpfungen mit einem Gewindebolzen 9, der auf beiden Seiten jeweils rechts- oder linksgängige Gewin¬ de unterschiedlicher Steigung aufweist, miteinander verbunden sein. Die gesamte Steigung dieses „Differentialgewindes" beim Zusammenschrauben ergibt sich dann als Differenz beider Gewin¬ desteigungen. Hat beispielsweise eine Seite eine Steigung von 1,5 mm, die andere eine Steigung von 1,0 mm, so ist die effek¬ tive Steigung, mithin die Strecke, die beide zusammen zu schraubenden Teile bei einer Bolzenumdrehung aufeinander zu bewegt werden, 0,5 mm.

In einer weiteren Alternative können die Kröpfungen miteinan¬ der verschweisst sein. Alternativ können die Kröpfungen ander¬ weitig stoffschlüssig miteinander verbunden sein, z.B. durch löten oder kleben. Dabei kann die Verzahnung zumindest teil¬ weise als Montagehilfe zur Definition geeigneter Winkelstel¬ lungen der Kröpfungen zueinander vorhanden sein. Alternativ kann auf die Verzahnung vollständig verzichtet werden. Ggf. kann ein Bolzen ähnlich der Gewindebolzen 9 (z. B. ohne Gewin¬ de oder mit gleichen Gewinden auf beiden Seiten) als Montage¬ hilfe zur Zentrierung verwendet werden. Die Kröpfungen werden dann zunächst mit dem Gewindebolzen 9 montiert, danach ver- schweisstr danach werden die Gewindebolzen entfernt.

Die Verzahnungen 7 bestehen, wie in Fig. 2 erkennbar ist, je¬ weils aus verzahnten Bereichen 7.1 und zahnlosen Bereichen 7.2. Durch geeignete Anordnung der nicht verzahnten Bereiche werden in den Wellenzapfen 2 Öl-Zufuhröffnungen 10 in Form von radialen Durchgängen gebildet, so dass Öl aus dem Gleitlager, mit dem der Wellenzapfen 2 gelagert ist, in einen Hohlraum 11, der durch die hohlzylinderförmige Struktur des Wellenzapfens gebildet wird, eindringen kann.

Die Hohlräume 11 sind nun jeweils mit einer Rohrleitung 12 mit einem zugeordneten Hubzapfen 4 verbunden. Wie in Fig. 1 darge¬ stellt, ist beispielsweise der Wellenzapfen 2a mit einer Rohr¬ leitung 12a mit dem Hubzapfen 4a, der Wellenzapfen 2b mit ei¬ ner Rohrleitung 12b mit dem Hubzapfen 4b usw. verbunden. Die Hubzapfen 4 sind dazu, wie beispielsweise aus Fig. 4 ersicht¬ lich ist, mit einem Hohlraum 11 versehen, z.B. hohl gebohrt, und weisen an beiden axialen Enden Dichtungskappen 13a, 13b auf, wobei die Dichtungskappe 13a im Wesentlichen becherförmig geschlossen ist und die Dichtungskappe 13b eine Bohrung 14 zur Aufnahme der Rohrleitung 12 aufweist. Die Hubzapfen 4 umfas¬ sen, wie beispielsweise aus den Fig. 2 und 4 ersichtlich ist, in an sich bekannter Art und Weise mehrere Radialbohrungen 15, die einen Hubzapfenhohlraum 16, der gebildet wird durch die im Wesentlichen hohlzylinderförmigen Hubzapfen 4 sowie die Dich¬ tungskappen 13, mit dem Gleitlager zwischen Hubzapfen 4 und dem nicht dargestellten Pleuel verbinden. In Fig. 2 und 4 sind jeweils zwei Radialbohrungen 15 in den Hubzapfen 4 einge- bracht, da jeweils zwei Pleuel an jedem Hubzapfen angreifen (Achtzylindermotor, Kurbelwelle mit vier Kröpfungen) .

Wie beispielsweise aus Fig. 2 ersichtlich ist, könnten die Rohrleitungen 12 nahezu beliebig in den Hohlraum 11 münden. Vorzugsweise ist eine Einmündung 17 in den Hohlraum 11 so an¬ geordnet, dass diese außerhalb von Bereichen der Wangen 3 lie¬ gen, die im Kraftfluss zwischen Hubzapfen 4 und Wellenzapfen 2 liegen. Die Einmündung 17, die, wie beispielsweise aus Fig. 4 zu entnehmen ist, als Durchgangsbohrung 18 in die Wangen 3 eingebracht ist, schwächt die Kurbelwelle daher nicht.

Alternativ kann eine Bohrung 19 gemäß Fig. 5 und Fig. 6 von dem Hohlraum 11 durch die Wange, hier beispielsweise die Wange 3.2, in den Hubzapfenhohlraum 16 geführt sein. Wie Fig. 6 zu entnehmen ist liegt die Bohrung mittig in dem Querschnitt. Dies ist möglich, da die Bohrung vor der Montage der einzelnen Wangensegmente 5 eingebracht werden. Bei Bvohrungen nach Stand der technik müssen diese so angeordnet sein, dass zumindest das Einbohrloch von außen zugänglich ist. Sollen Ein- und Aus¬ bohrloch entgratet werden, so müssen beide zugänglich sein. Bei Kurbelwellen nach Stand der Technik liegen die Bohrungen 19 daher außermittig, wie dies in Fig. 6 als Bohrung 19.1 mit den Abständen a' und b' von den Außenkanten 20 und 21 darge¬ stellt ist. Das Wiederstandmoment gegen Biegung wird durch ei¬ ne Bohrung nahe des oberen oder unteren Bereiches des Quer¬ schnittes geschwächt. Daher ist eine Bohrung in der Mitte am ungefährlichsten. Bei der erfindungsgemäß verschraubten oder verschweissten Kurbelwelle sind die Bohrungen 19 vorzugsweise mittig angeordnet, die Abstände a und b gemessen auf einer ra¬ dialen Schnittfläche sind also gleich. Da die Bohrung 19 vor der Montage der Wangen eingebracht wird kann diese problemlos entgratet werden, da sie weitgehend frei zugänglich ist. Bezugszeichenliste

I Kurbelwelle 2a-2e Wellenzapfen 3a-3h Wangen 4a-4d Hubzapfen 5 Wangensegment 6.1 Wellenzapfenanschluss 6.2 7 Verzahnung 7.1 Verzahnter bereich 7.2 Nicht verzahnter Bereich 8 Gewindebohrung 9 Gewindebolzen 10 Öl-Zufuhröffnung II Hohlraum 12a- Rohrleitungen 12d 13a, Dichtungskappe 13b 4 Bohrung zur Aufnahme der Rohrleitung 5 Radialbohrung 6 Hubzapfenhohlraum 7 Einmündung in Hohlraum 11 8 Durchgangsbohrung 9 Bohrung zur Verbindung Hohlraum 11 mit Hubzapfenhohl¬ raum 16