Zurück zur gebauten Kurbelwelle?

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Damit den Pleuellagern trotz geteilter Hubzapfen eine durchgängige Lagerfläche zur Verfügung steht, wird auf jedem Hubzapfen eine Hubzapfenhülse mit 1,5mm Wandstärke aufgepresst. Diese Passhülse wird über eine Positionierungslasche, die in eine Positionierungsnut geschoben wird, unter einem definierten Winkel ausgerichtet, so dass die in ihr integrierte Öldurchtrittsbohrung kongruent über dem Ölaustrittskanal liegt.

Darüber hinaus dichtet die Hubzapfenhülse die Hirthverzahnung in radialer Richtung ab, damit der Hubzapfenhohlraum gegen den hydrodynamischen Druck des Gleitlagers abgeschlossen ist.

Die Festigkeitsbewertung zeigt gute Ergebnisse

Zur Bewertung der Dauerfestigkeit der Kurbelwelle wurde eine FE-Analyse an der höchst belasteten Einzelkröpfung durchgeführt. Die in Bild 4 sichtbaren Sicherheitsfaktoren zeigen, dass die bereits erläuterte Pleuellagerölversorgung sowie die Positionierungsnut (nicht dargestellt) der Hubzapfenhülse als unkritisch zu bewerten sind, da dort keine niedrigen Werte (gelbe und rote Färbungen) zu sehen sind.

Die asymmetrische Verteilung der Sicherheitsfaktoren über den Umfang der Hirthverzahnung sowie im Bereich der Wangenanbindung sind eine Folge des wirkenden Biegemoments und ebenfalls als unkritisch einzustufen.

Überlegenswerter Ansatz: die gebaute Kurbelwelle

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass eine gebaute Kurbelwelle unter den hier betrachteten Randbedingungen selbst an aufgeladenen PKW-Ottomotoren realisierbar ist.

Wegen des erheblichen Arbeits- und Kostenaufwands für Entwicklung, Fertigung und Montage einer solchen Kurbelwelle erscheint der Einsatz an einem konventionellen Kurbeltrieb allerdings nicht sinnvoll.

In Kombination mit neuen Kurbeltriebstechnologien, die zu Funktions- oder Verbrauchsvorteilen führen, ist die gebaute Kurbelwelle aber durchaus einen überlegenswerter Ansatz.

Quellen:

[1] Angeli, Daniel; Mulmann, Mathieu; Uzlik, Vaclav: Festigkeitsanalyse einer gebauten Kurbelwelle. AUDI AG, Ingolstadt, Interner Ergebnisbericht vom 19.03.2010.

Audi AG Tel. +49(0)

*Dipl.-Ing. Matthias Brendel und Dr.-Ing. Stefan Dengler arbeiten in der Vorentwicklung Ottomotoren Konstruktion/Mechanik bei der Audi AG, Ingolstadt.

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