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Motor mit radial, insbesondere sternförmig angeordneten Zylindern.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Motor mit radial, insbesondere sternförmig angeordneten Zylindern, dessen Schubstangensystem bzw. Schubstangensysteme aus Haupt-und Nebenschubstangen bestehen. Bei einem solchen Schubstangensystem ist von den Kolben, die in den in einer gemeinsamen Radialebene angeordneten Zylindern arbeiten, immer nur ein Kolben durch die Hauptschubstange unmittelbar an die zugehörige Kurbel der Kurbelwelle angeschlossen, während die übrigen Kolben durch Hilfsschubstangen mit der Hauptschubstange verbunden sind, u. zw. fallen die Achsen, in denen die Hilfsschubstangen an der Hauptschubstange angelenkt sind, nicht mit der Achse des Kurbelzapfens, an dem die Hauptschubstange angreift, zusammen.
Maschinen mit einem solchen Schubstangensystem sind besonders stark störenden Vibrationen ausgesetzt. Diese Vibrationen beruhen, wie sich bei den Vorarbeiten zu der vorliegenden Erfindung ergeben hat, unter anderem auf einem Drehmoment, das von einer tangential zum Kurbelkreis des Kurbelzapfens gerichteten Trägheitskraft herrührt und das im Motorgestell ein Reaktionsmoment hervorruft.
Gemäss der Erfindung wird dieses Reaktionsmoment ausgeglichen, u. zw. geschieht dies dadurch, dass mittels schwingender oder drehender Massen in mindestens einer Ebene senkrecht zur Kurbelwellenachse ein Gegendrehmoment erzeugt wird, welches in den Augenblick, in denen der mit der Hauptschubstange verbundene Kolben durch seinen oberen und unteren Totpunkt hindurchgeht, null ist und bei jeder vollen Kurbelumdrehung mindestens zwei Grösstwerte von entgegengesetztem Vorzeichen hat. Die Frequenz des Ausgleichsdrehmomentes hängt von der jeweiligen Maschinenbauart ab.
Bei Sternmotoren ist die Frequenz des Ausgleichsdrehmomentes gleich der Drehzahl der Kurbelwelle, so dass in diesem Fall das Drehmoment für jede volle Kurbelumdrehung etwa in der Mitte zwischen den beiden Totpunktstellungen des mit der Hauptschubstange verbundenen Kolbens zwei Grösstwerte von entgegengesetztem Vorzeichen hat.
Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele veranschaulicht, u. zw. stellt Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung dar, bei der das Ausgleichsdrehmoment durch die Schwingbewegungen eines Gewichtshebels hervorgerufen wird. In den Fig. 2 und 3 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der die Ausgleichsmassen auf Drehachsen angeordnet sind, die quer zur Kurbelwellenachse gerichtet sind. Die Fig. 4 und 5 zeigen eine dritte Ausführungsform der Erfindung, bei der die Ausgleichsmassen auf Wellen parallel zur Kurbelwellenachse angeordnet sind. Fig. 6 schliesslich stellt im teilweisen Radialschnitt und im grösseren Massstab einen Doppelsternmotor dar, der mit einer Ausgleichsvorrichtung der in Fig. 4 und 5 veranschaulichten Art ausgerüstet ist.
Bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen handelt es sich um den Ausgleich eines Sternmotors, dessen Welle mit der Geschwindigkeit N umläuft und bei dem der Zylinderstern bzw. jeder Zylinderstern mit einem Schubstangensystem versehen ist, das aus einer Hauptschubstange, deren Kopf den zugehörigen Kurbelzapfen umschliesst, und aus Nebenschubstangen besteht, die an dem genannten Kopf der Hauptschubstange in mit der Achse des Kurbelzapfens nicht zusammenfallenden Achsen angelenkt sind. Bei einem solchen Sternmotor muss also auch das Ausgleichsmoment die Frequenz N haben.
Gemäss der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform der Erfindung ist an einer beliebigen Stelle des Gehäuses 1 der Brennkraftmaschine ein Schwinghebel 2 um eine Achse, die parallel zur
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Motorwelle verläuft, drehbar gelagert. Dieser Schwinghebel 2 besitzt ein bestimmtes, gewünschtes Trägheitsmoment. Der Schwinghebel ist durch einen Lenker 3 und eine Kurbel 4 oder durch einen sonstigen gleichwertigen Mechanismus mit einer Welle 5 verbunden, die von dem Motor mit einer Geschwindigkeit angetrieben wird, die gleich der Frequenz des auszugleichenden Vibrationsmomentes ist.
Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung, die in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, sind an dem Motorgehäuse 1 zwei Wellen 6 und 7 gelagert, die untereinander und zu der Ebene des auszugleichenden Vibrationsmomentes parallel sind. Die Wellen 6,7 werden durch den Motor im entgegengesetzten Sinne angetrieben, jedoch haben beide die gleiche Geschwindigkeit, u. zw. entspricht ihre Geschwindigkeit der Frequenz des auszugleichenden Momentes.
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erzeugen, addieren, wie dies aus Fig. 3 hervorgeht, in der die horizontal gestrichelten Massen am hinteren Ende und die senkrecht gestrichelten Massen am vorderen Ende der beiden Wellen 6,7 liegen.
Dadurch jedoch, dass sich die Wellen 6,7 entgegengesetzt drehen, heben sich diejenigen Drehmomente, die in der durch die beiden Wellen 6,7 gemeinsam gehenden, parallel zur Kurbelwelle verlaufenden Ebene liegen, gegenseitig auf, so dass also nur die in senkrechten Ebenen verlaufenden Drehmomente übrigbleiben, die gemeinsam die auf das Maschinengestell wirkende Reaktion des aus den unausgeglichenen Trägheitskräften des Schubstangentriebes herrührenden Drehmomentes ausgleichen.
Eine Kraft wird durch die Exzentermasse 8 nicht erzeugt, da die von den Exzentermassen entwickelte Zentrifugalkräfte ständig gleich gross und entgegengesetzt gerichtet sind.
Eine besonders zweckmässige Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 4-6 dargestellt.
Bei dieser Ausführungsform sind in dem Gehäuse 1 zwei Wellen 9, 10 gelagert, die parallel zueinander und parallel zur Kurbelwellenachse angeordnet sind. Die Wellen 9, 10 werden durch den Motor in dem gleichen Richtungssinn wie die Motorwelle selbst angetrieben, u. zw. mit einer Geschwindigkeit gleich der Drehzahl der Kurbelwelle.
Auf jeder der Wellen 9, 10 ist mindestens eine exzentrische Masse 11 aufgekeilt. Die beiden Massen beider Wellen sind derart auf jeder Welle angeordnet, dass sie gegeneinander um 180 versetzt sind, während in demjenigen Augenblick, in dem das Vibrationsmoment durch seinen grössten Wert hindurchgeht, die parallelen Ebenen A und B, welche die Achse jeder Welle 9 bzw. 10 mit dem Schwerpunkt der zugehörigen Masse verbinden, senkrecht zu der Ebene C stehen, welche die Achsen der Wellen 9 und 10 verbindet. Wenn dagegen das Vibrationsmoment durch seinen Nullwert hindurchgeht, fallen die Ebenen A, Bund 0 zusammen.
Die Lage der Ebene 0 ist an sich beliebig. Es empfiehlt sich bei Sternmotoren jedoch, die Ebene C rechtwinklig zur Achse des Zylinders X anzuordnen, in welchem der mit der Hauptsehub- stange verbundene Kolben arbeitet.
Die Ebenen A und B liegen dann sowohl bei einfachen als auch bei Doppelsternmotoren senkrecht zu der Ebene der Kurbelkröpfung der Motorwelle. In allen Fällen, gleichgültig welches die Lage der Ebene a ist, müssen die Ebenen A und B zusammenfallen und die exzentrischen Massen aufeinander zugerichtet sein, wenn sich der zu der Hauptschubstange gehörende Kolben in seinem oberen Totpunkt befindet.
Es werden die Schwerpunkte der beiden Ausgleichsmassen in einer Ebene angeordnet, die parallel zur Ebene des auszugleichenden Momentes liegt.
Der Antrieb der Wellen 9 und 10 kann in allen Fällen mit Hilfe beliebiger Mittel bewerkstelligt werden. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, den Antrieb der Wellen von der Steuervorrichtung des Motors abzuleiten, u. zw. insbesondere dann, wenn es sich um einen Sternmotor handelt.
Bekanntlich weist die Steuervorrichtung eines Sternmotors im allgemeinen eine Nockenplatte 12 (Fig. 6) auf, die mit der Motorwelle gleichachsig ist und durch ein Zahngetriebe mit einer zweckentsprechenden Geschwindigkeit angetrieben wird. Bei manchen Sternmotoren besteht dieser Zahnradantrieb aus einem Zahnrad 13, das durch die Motorwelle in Drehung versetzt wird, ferner aus Zwischenrädern 14, die um Achsen 15 drehbar sind, welche an dem Motorgehäuse 16 befestigt sind, und schliesslich aus einer Innenverzahnung 19, die zu der Nockenplatte 12 gehört. Bei einer solchen Steuervorrichtung ist es ohne weiteres möglich, die Wellen 9 und 10 von den Zwischenrädern 14 antreiben zu lassen.
Diese brauchen hiezu nur mit Zahnrädern 18 geeigneter Grösse und Zähnezahl, die von den Wellen 9 und 10 getragen werden, im Eingriff zu stehen. Die Wellen 9 und 10 werden zweckmässigerweise auf Achsen 20 drehbar gelagert, welch letztere ähnlich wie die Achsen 15 ausgebildet sind und auch von dem Motorgehäuse getragen werden.
Wenn es sich um Motoren mit in zwei Reihen sternförmig angeordneten Zylindern (Doppelsternmotoren) handelt, die vorne und hinten die gleichen Steuervorrichtungen aufweisen, so kann man die Wellen 9 und 10 entweder nur auf der einen Seite des Motors oder auf beiden Seiten vorsehen.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen und Anwendungsarten beschränkt, vielmehr sind zahlreiche Abänderungen möglich, ohne dass hiedurch
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der Bereich der Erfindung verlassen wird. So kann beispielsweise ein und derselbe Motor mit mehreren Ausgleichsvorrichtungen der vorstehend beschriebenen Art versehen sein, wenn es sich darum handelt, mehrere Vibrationsmomente von verschiedener Periodenzahl auszugleichen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Motor mit radial, insbesondere sternförmig angeordneten Zylindern, bei dem einer der Kolben mit der zugehörigen Kurbelkröpfung durch eine Hauptschubstange verbunden ist, während Hilfs- schubstangen, von denen jede mit ihrem einen Ende an einem der übrigen Kolben angreift, mit ihrem andern Ende in Achsen, die nicht mit der Achse des Kurbelzapfens zusammenfallen, an der Haupt- schubstange angelenkt sind, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausgleich der auf das Maschinengestell wirkenden Reaktion des Drehmomentes, das durch die mit der genannten Schubstangenanordnung verbundenen Trägheitskräfte hervorgerufen wird, mittels schwingender oder drehender Massen, die an dem Maschinengestell gelagert sind, in mindestens einer senkrecht zur Kurbelwellenachse stehenden Ebene ein Gegendrehmoment erzeugt wird, das in dem Augenblick,
in dem der mit der Hauptschubstange verbundene Kolben durch seinen oberen oder unteren Totpunkt hindurchgeht, null ist und bei jeder vollen Umdrehung der Kurbelwelle zwischen den beiden Totpunkten mindestens zwei entgegengesetzt gerichtete Grösstwerte aufweist.