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Anordnung an Kettenribersetzuiigen, insbesondere flir Brennkraftmasehinen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung an Kettenübersetzungen, insbesondere für Brennkraftmaschine, zur Übertragung von Arbeit von einer Welle auf eine andere, von denen die treibende, z. B. die Hauptwelle der Brennkraftmaschine, sich mit einer gewissen Ungleichförmigkeit dreht, während die getriebene Welle mit frei sich drehenden Massen, wie z. B. Rotoren von Gebläsen oder elektrischen Maschinen, verbunden ist.
Die genannte Ungleichförmigkeit der Umdrehung bewirkt, dass teils in der Kette Zusatzspannungen entstehen, teils die von der Kette gezogenen Massen wegen der von der Ungleichförmigkeit herrührenden Impulse in Torsionsschwingungen versetzt werden können, wodurch die betreffenden Massen eine schädliche Einwirkung auf die Kette selbst ausüben können.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, durch die die Kette von den genannten Einflüssen geschont wird, welche Vorrichtung darin besteht, dass in der Ketteniibersetzung ein federndes Glied zum Schutz der Kette gegen die schädliche Wirkung von Torsionsschwingungen in der getriebenen Welle eingeschaltet ist.
Die Verwendung federnder Kettenräder u. dgl. federnden Vorrichtungen in Verbindung mit Kraft- übertragungen zwischen Wellen ist zwar schon bekannt, nämlich z. B. in Verbindung mit den Wellen in Kraftfahrrädern u. dgl. Fahrzeugen. Auf diesem Verwendungsgebiet sind die federnden Kettenräder jedoch insbesondere dazu bestimmt, solche Stösse abzudämpfen, die von Ungleichförmigkeiten der Fahrbahn oder einem plötzlichen Anlassen der Maschine herrühren.
Gemäss der Erfindung wird ein federndes Glied in Verbindung mit einer Kettenübersetzung für Brennkraftmaschinen od. dgl. verwendet, wo keine zufälligen Stösse eintreffen, und die Wirkung der Federung ist von ganz anderer Art als bei den bekannten Kettenübersetzungen.
Im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen schützt das federnde Glied nach der Erfindung die Kette gegen eine Wirkung, welche bisher nicht genügend berücksichtigt worden ist, und welche einen besonders schädlichen Einfluss auf eine Kette haben kann, durch die z. B. eine elektrische Maschine oder ein Gebläse von der Hauptwelle einer Brennkraftmaschine aus getrieben wird, u. zw., weil solche getriebene Maschinen umlaufende Massen (die Rotoren) besitzen, die durch keinen wesentlichen Widerstand gehindert sind, in Torsionssehwingungen zu geraten, da der elastische Luft-bzw.
Magnetfeldwiderstand in dieser Beziehung ohne Bedeutung ist, wogegen bei den Wellen eines Kraftfahrzeuges der Widerstand der Fahrbahn einen wesentlichen, das Entstehen von Torsionsschwingungen hindernden Widerstand darstellt.
Durch eingehende Versuche sowie Studien der Sehwingungsprobleme ist es durch die Erfindung gelungen, das Entstehen schädlicher Torsionsschwingungen in Kettenübersetzungen der vorliegenden Art mittels des Einschalten eines federnden Gliedes zu vermeiden.
Betrachtet man die gespannte Kette während der Kraftübertragung, so ist es klar, dass sie eine gewisse Verlängerung über ihre gewöhnliche Länge hinaus durch den Einfluss des zur Übertragung der Arbeit nötigen Zuges erfahren hat. Wenn nun das treibende Kettenrad sich mit einer gewissen Ungleichförmigkeit dreht, muss die Längung der Kette wechseln, indem sie wechselweise grösser oder kleiner als die dem mittleren Werte des Drehmomentes entsprechende Längung ist. Es können nun zwei verschiedene Fälle eintreten.
Der eine Fall ist, dass die Bewegung der Kette hauptsächlich der Bewegung des treibenden Kettenrades entspricht, so dass die Bewegung der Kette sozusagen ohne Eigenschwingungen erfolgt. Die Bewegung kann dann berechnet werden, wenn man den Ungleiehförmigkeitsgrad, die Drehzahl und den Durchmesser des Kettenrades kennt, und es ist oft möglich, die Kette so zu bemessen, dass sie die Spannungen
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freien Kettenteil auf, so dass dieser wechselweise verlängert und verkürzt wird, und wenn die von der Ungleichförmigkeit herrührenden Impulse eine Periodenzahl haben, die mit der Eigenschwingungszahl der Kette in Resonanz ist, kann die Dehnung der Kette das zulässige Mass übersehreiten.
Bei einer Brennkraftmaschine kann es, weil ihre Drehzahl oft innerhalb weiter Grenzen wechseln muss, nicht vermieden werden, dass starke Schwingungen in einer von der Kurbelwelle getriebenen Kette auftreten, wenn nicht zur Verhinderung der Schwingungen besondere Massnahmen getroffen werden.
Wie aus dem Obigen klar ist, rufen die Vibrationen Zusatzbewegungen hervor, die grösser für das getriebene Rad als für das treibende Rad sind, so dass eine drehende oder windende Bewegung zwischen der treibenden und der getriebenen Welle verursacht wird. Es geht hieraus hervor, dass die in der Längsrichtung vibrierenden oder schwingenden Kettenteile, vom dynamischen Gesichtspunkt aus gesehen, durch eine ideale oder angenommene Welle solcher Länge ersetzt werden können, dass diese Welle unter Beeinflussung eines bestimmten Drehmomentes sich um einen Winkel drehen wird, welcher der Verschiebung in der Längsrichtung der Kette entspricht.
Die Länge dieser angenommenen Welle ermöglicht, die Steifigkeit der Kette mit der Steifigkeit anderer Teile des Systems zu vergleichen, nämlich dadurch, dass man auch die Steifigkeit der anderen Teile des Systems durch bestimmte Wellenlängen ausdrückt, wobei derselbe Wellendurchmesser wie für die obengenannte angenommene Welle benutzt wird. Die Länge der angenommenen Welle, die z. B. der straffen Kettenstreeke mit Rücksieht auf die Längsschwingungen entspricht, kann als die"umgerechnete Länge"der Kette bezeichnet werden, und in entsprechender Weise kann die Länge jedes angenommenen Wellenstücke, welches jeden der anderen Teile des Systems repräsentiert, als die umgerechnete Länge" des betreffenden Teils bezeichnet werden.
Betrachtet man nun ein Wellenstüek, welchem an dem einen Ende eine Bewegung aufgezwungen wird, die eine gewisse Ungleichförmigkeit besitzt, und an dessen anderem Ende eine Masse mit dem Trägheitsmoment I angebracht ist, so bewirkt diese Masse am erstgenannten Ende eine Reaktion, die hauptsächlich proportional mit der Steifigkeit des Wellenstücke (vierter Potenz des Durchmessers) und umgekehrt proportional mit der Länge desselben ist. Die Reaktion wird also klein, wenn die Länge des Btellenstüekes gross wird, und ein langes Wellenstück bewirkt also-dynamisch gesehen-eine Trennung zwischen der Masse und der Stelle, wo dem Wellenstück die Bewegung aufgezwungen wird.
Gemäss der Erfindung wird ein federnder oder elastischer Kupplungsteil verwendet, welcher in Reihe mit der Kette eingeschaltet ist, und welcher eine grosse umgerechnet Länge in Verhältnis zu der umgerechneten Länge der Kette hat und daher imstande ist, die Übertragung der Torsionsschwingungen vom Rotor der getriebenen Maschine an die Kette zu hindern, so dass die Kette gegen die schädliche Einwirkung der Torsionsschwingungen geschützt ist.
Falls z. B. das federnde Kupplungsglied in der getriebenen Welle eingeschaltet ist, so entspricht das obenerwähnte Trägheitsmoment I dem Trägheitsmoment der von der Kette getriebenen Massen, so dass es erzielt wird, dass die Kette (dynamisch gesehen) von den umdrehenden Massen getrennt wird, welche schädliche Rückwirkungen auf die Kette bewirken können, wenn sie in Schwingungen versetzt werden.
In Verbindung mit dem obenerwähnten federnden Teil in der Übersetzung wird zweckmässig ausserdem eine Reibungskupplung benutzt, welche an sich bekannter Art sein kann, und deren zusammenwirkende Kupplungsflächen so zusammengespannt sind, dass Gleiten zwischen ihnen eintritt, wenn die Kraft oder das Drehmoment einen gewissen Wert übersteigt, so dass die Kette hiedureh weiter gegen unzulässige Einflüsse geschützt ist.
Das federnde Kupplungsglied wird so abgepasst, dass die Eigenschwingungszahl des Systems so niedrig wird, dass Torsionsschwingungen in der Kette bei den Umlaufzahlen, bei welchen der Motor arbeiten soll, nicht entstehen können. Beim Anlassen werden jedoch auch solche Umlaufzahlen passiert, bei welchen Resonanz zwischen den Impulsen und der Eigenschwingungszahl des Systems vorhanden ist, und mit Rücksicht hierauf wird die erwähnte Reibungskupplung zweckmässig eingeschaltet, welche dann gleiten wird, falls das Anlassen so langsam vor sieh geht, dass die Beanspruchungen die gewöhnlichen übersteigen.
Die Erfindung ist auf der Zeichnung veranschaulicht, u. zw. zeigt Fig. 1 eine Ansieht einer Viertakt-Brennkraftmaschine, die mit Überladung mittels eines Gebläses arbeitet, das durch eine Ketten- übersetzung gemäss der Erfindung getrieben wird, Fig. 2 eine Seitenansicht eines Teiles derselben, Fig. 3 im grösseren Massstabe und im Schnitt die in Fig. 2 gezeigte Kupplung und Fig. 4 die letztere in Seitenansieht, teilweise im Schnitt.
In den Fig. 1 und 2 bezeichnen 2 und 3 zwei am Gestell 1 der Brennkraftmaschine aufgehängte Zahnradgebläse, die von der Hauptwelle der Brennkraftmaschine mittels einer Kette 4 getrieben werden, die über eine Spannrolle 6 und eine'Leitrolle 7 läuft. Die beiden Gebläse 2,. 3 haben eine gemeinsame
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Welle 8 mit einem Kettenrad 9, um das die Kette 4 gelegt ist. Auf jedem Ende der kurzen gemeinsamen Welle 8 ist eine federnde Kupplung 10 bzw. 11 angebracht, die beim Gebläse 2 im Schnitt dargestellt ist, während die Kupplung 11 des Gebläses 3 nur durch punktierte Linien angedeutet ist, die den Umfang zeigen.
Die ganz gleich gebauten Kupplungen 10, 11 bestehen teils aus Federn 14, teils aus einer Reibungskupplung mit doppelkegelförmigen Kupplungsteilen 12, 13, die gegenseitig so zusammengespannt sind, dass das zum Betriebe der Gebläse nötige Drehmoment über die zusammenarbeitenden Kupplungsflächen übertragen werden kann.
Die Federn 14 sind erfindungsgemäss so abgepasst, dass ihre umgerechnet Länge im Verhältnis zur umgerechneten Länge der Kette gross ist. Weiter ist zweckmässig eine solche Anordnung getroffen, dass die Eigenschwingungszahl des gesamten Systems (Kurbelwelle, Kette, Gebläsewellen und damit verbundener Massen) nicht mit den schwingungserzeugenden Antrieben in der Brennkraftmaschine in Resonanz ist, und weiter so, dass auch nicht zwischen den genannten Antrieben und der Eigenschwingungszahl für die Kettenübersetzung 4, Welle 8 und umdrehenden Teile der Gebläse 2, 3 Resonanz vorhanden ist, indem es sich so verhält, dass Schwingungen sehr wohl in den letzterwähnten Teilen allein eintreten können, ohne dass darum Drehschwingungen in der Kurbelwelle aufzutreten brauchen.
Der Zusammenspannungsdruck zwischen den zusammenarbeitenden Flächen der Kupplungsteile 12, 13 ist nicht grösser, als dass Gleiten zwischen ihnen eintreten kann, wenn das Drehmoment einen im Hinblick auf die Stärke der Kupplungsteile im voraus festgesetzten Wert übersteigt, was etwa dann eintreten kann, wenn die Brennkraftmaschine mit einer Drehzahl arbeitet, die von der gewöhnlichen abweicht, indem in diesem Fall eine Möglichkeit für Resonanz zwischen den sehwingungserzeugenden Antrieben und der Eigenschwingungszahl des Systems vorliegen kann.
Die Brennkraftmaschine ist so eingerichtet, dass die Gebläse 2,3 Luft durch Saugkörbe 15, 16 einsaugen und die Druckluft durch Zweigröhre 17, 18 an eine lotrechte Sammelleitung 19 drücken, die oben in eine waagrechte Sammelleitung 20 mündet, von der Zweigleitungen21 an die Luftzufuhrventile 22 der einzelnen Zylinder führen. Ein Teil der Luftladung wird unmittelbar in die Zylinder durch einen Saugkorb 23 eingesogen, dagegen die Druckluft nur zum Spülen der Zylinder und zu deren Überladung am Schlusse des Saughubes benutzt, wodurch es möglich wird, mit einem Gebläse weit geringerer Abmessungen auszukommen, als es sonst nötig sein würde.
Die Erfindung ist nicht an die dargestellten und beschriebenen Bauarten gebunden, indem diese nur als Beispiele angeführt sind.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anordnung an Kettenübersetzungen, insbesondere für Brennkraftmaschinen, zur Übertragung der Arbeit von einer Welle auf eine andere, von denen die treibende, z. B. die Hauptwelle der Brennkraftmaschine, sich mit einer gewissen Ungleichförmigkeit dreht, während die getriebene Welle mit frei sich drehenden Massen solcher Art (wie z. B. Rotoren von Gebläsen oder elektrischen Maschinen) verbunden ist, wo kein wesentlicher Widerstand zum Hindern des Entstehens von Torsionsschwingungen vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kettenübersetzung ein federndes Glied zum Schutz der Kette gegen das Entstehen schädlicher Längsschwingungen in der Kette zufolge Torsionsschwingungen in der getriebenen Welle eingeschaltet ist.