Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum reziproken Antrieb einer
im wesentlichen linear beweglichen Vorrichtungskomponente der tabakverarbeitenden
Industrie, insbesondere einer Strangführungskomponente oder eines
Messers zum Schneiden eines Stranges, mit einem Kurbeltrieb, der
eine um eine Kurbeldrehachse umlaufende Kurbel mit einem in einem
radialen Abstand zur Kurbeldrehachse angeordneten Anlenkungspunkt
und eine Kurbelstange aufweist, deren eines Ende am Anlenkungspunkt
der Kurbel gelenkig und somit exzentrisch zur Kurbeldrehachse gelagert
und deren anderes Ende mit der beweglichen Vorrichtungskomponente
verbunden ist, und mit mindestens einer ersten Ausgleichsmasse,
die um eine in einem Abstand zur Kurbeldrehachse angeordnete erste
Drehachse umläuft.The
The invention relates to a device for reciprocally driving a
essentially linearly movable device component of the tobacco processing
Industry, in particular a strand guiding component or a
Knife for cutting a strand, with a crank mechanism, the
a crank revolving around a crank axis crank with a in one
Radial distance to the crank axis of rotation arranged articulation point
and a connecting rod, one end of which at the point of articulation
the crank articulated and thus mounted eccentrically to the crank axis of rotation
and the other end with the movable device component
is connected, and with at least a first balancing mass,
the one about a spaced from the crank axis of rotation first
Rotates the rotation axis.
Unter
den Begriff „Strang" fallen im Sinne
der Erfindung strang- und auch stabförmige Artikel, bei denen es
sich zum einen um Zwischenprodukte, wie Tabakstränge und Filterstäbe oder
-hülsen,
zur Herstellung von Rauchartikeln als auch um die fertig produzierten
Rauchartikel selbst, wie Zigaretten, Zigarillos und Zigarren, handeln
kann. Ferner sei in diesem Zusammenhang betont, dass der hier verwendete Begriff „Strang" außerdem keine
Längenbegrenzung zum
Ausdruck bringen soll, so dass unter diesen Begriff sowohl Endlosstränge als
auch relativ kurze Stäbe
fallen.Under
The term "strand" in the sense
the invention strand and rod-shaped articles in which there
on the one hand to intermediates, such as tobacco rods and filter rods or
Sleeves,
for the manufacture of smoking articles as well as the finished produced
Smoking articles themselves, such as cigarettes, cigarillos and cigars, act
can. It should also be emphasized in this context that the term "strand" as used here also does not mean
Length limitation to
Expression, so that under this term both endless strands as
also relatively short bars
fall.
Vorrichtungen
der eingangs genannten Art werden vorzugsweise zum Antrieb einer
Strangführung
für eine
Schneidevorrichtung einer Strangmaschine, welche einen kontinuierlich
zugeführten,
endlosen Strang in stabförmige
Einzelartikel zertrennt, verwendet. Bei einer solchen Anwendung
wird die eingangs genannten linear bewegliche Vorrichtungskomponente
von der Strangführung
gebildet. Die Schneidevorrichtung weist gewöhnlich mindestens ein rotierend
gelagertes, umlaufendes Messer auf. Synchron zu dem umlaufenden
Messer wird die Strangführung
oszillierend angetrieben und in Förderrichtung des Stranges reziprok
bewegt. Dabei stützt
die Strangführung
den Strang und führt
ihn im Bereich der Schneidevorrichtung. Ferner ist die Strangführung vorzugsweise
im Bereich der Schneidstelle als Gegenmesser oder Schneidgegenkante
für das
umlaufende Messer ausgebildet. Da sich der Strang während des
Schnittes weiterbewegt, und zwar bei modernen Strangmaschinen, die
heutzutage bis zu zwanzigtausend Zigaretten pro Minute und auch
mehr herstellen können,
mit einer sehr hohen Vorschubgeschwindigkeit von mehreren hundert Metern
pro Minute, muss die Schneidstelle während des Schnittes mit dem
Strang unter derselben Geschwin digkeit wie dieser bewegt werden,
um den Schnitt genau senkrecht zur Strangrichtung vorzunehmen. Diese
Bewegung in Förderrichtung
findet über
eine begrenzte Distanz statt, die in Abhängigkeit von der für den Schnitt
benötigten
Zeitdauer bemessen ist. Nach Beendigung des Schneidevorganges wird
die Bewegung der Strangführung
umgekehrt, damit diese zu ihrem Ausgangspunkt für den darauffolgenden Schneidevorgang
zurückkehren
kann. Während
dieser Rückwärtsbewegung
entsteht zwischen der Strangführung
und dem Strang eine Relativgeschwindigkeit. Aus diesem Grund ist
diese Strangführung
in Strang- bzw.
Förderrichtung
reziprok bewegbar gelagert und wird von einem Kurbeltrieb der eingangs
genannten Vorrichtung angetrieben, da ein Kurbeltrieb für die Erzeugung
einer reziproken, oszillierenden Bewegung besonders geeignet ist.
Dabei wird die Strangführung über eine
Kurbelstange von dem Kurbeltrieb synchron mit dem Messer angetrieben.devices
The type mentioned above are preferably for driving a
strand guide
for one
Cutting device of a stranding machine, which is a continuous
supplied,
endless strand in rod-shaped
Single item is severed, used. In such an application
becomes the aforementioned linearly movable device component
from the strand guide
educated. The cutting device usually has at least one rotating
stored, rotating knife on. Synchronous to the circulating
Knife becomes the strand guide
driven oscillating and reciprocating in the conveying direction of the strand
emotional. It supports
the strand guide
the strand and leads
him in the area of the cutting device. Furthermore, the strand guide is preferred
in the area of the cutting point as a counter knife or edge of the cutting edge
for the
formed rotating knives. As the strand during the
Schnittes moved, and that in modern extrusion machines, the
nowadays up to twenty thousand cigarettes a minute and also
can produce more,
with a very high feed rate of several hundred meters
per minute, the cutting point must be during the cut with the
Strand at the same speed as this one,
to make the cut exactly perpendicular to the strand direction. These
Movement in conveying direction
finds over
a limited distance, which depends on the cut
required
Duration is measured. After completion of the cutting process is
the movement of the strand guide
vice versa, so that these become their starting point for the subsequent cutting process
to return
can. While
this backward movement
arises between the strand guide
and the strand a relative speed. That's why
this strand guide
in strand or
conveying direction
reciprocally movably mounted and is by a crank mechanism of the beginning
driven device, as a crank mechanism for the generation
a reciprocating, oscillating motion is particularly suitable.
The strand guide is over a
Connecting rod driven by the crank mechanism synchronously with the knife.
Die
relativ großen
Massen und die relativ hohen Drehzahlen dieser Antriebsart haben
relativ große
Kräfte
zur Folge, die sich zum Beispiel als Fußbodenschwingungen und verstärkter Körperschall
bemerkbar machen, was nicht nur zu einer erhöhten Lärmbelastung führt, sondern
auch die Funktion der Schneidevorrichtung sowie benachbarter Anlagenkomponenten
negativ beeinträchtigen
kann. Erschwerend kommt noch hinzu, dass die Kurbeldrehachse, um
die die Kurbelstange antreibende Kurbel umläuft, in der Regel nicht in
der Hauptbewegungsebene der Strangführung liegt und aus konstruktiven und
schnitttechnischen Gründen
dort nicht liegen kann und soll.The
relatively large
Mass and have the relatively high speeds of this type of drive
relatively large
personnel
As a result, for example, as floor vibrations and increased structure-borne noise
noticeable, which not only leads to increased noise pollution, but
also the function of the cutting device and adjacent system components
adversely affect
can. To make matters worse, that the crank axis to
the crankshaft driving crank, usually not in
the main movement level of the strand guide lies and constructive and
for technical reasons
can not and should not be there.
Die
Schwingungen resultieren aus Unwuchten, welche zum einen von rotierenden
Massen und zum anderen von oszillierenden Massen erzeugt werden.
Um die zumindest von den oszillierenden Massen hervorgerufenen Unwuchten
mindestens teilweise auszugleichen, ist mindestens eine erste Ausgleichsmasse
vorgesehen, die um eine in einem Abstand zur Kurbeldrehachse angeordnete
erste Drehachse umläuft.The
Vibrations result from imbalances, which on the one hand of rotating
Masses and on the other produced by oscillating masses.
To the at least caused by the oscillating mass imbalances
at least partially offset, is at least a first balancing mass
provided which is arranged at a distance from the crank axis of rotation
first axis of rotation rotates.
Vorrichtungen
der eingangs genannten Art zur Verwendung als Strangführungsantrieb
für eine Schneidevorrichtung
sind beispielsweise in der EP
1 108 367 A2 und der DE 31 44 054 A1 beschrieben.Devices of the type mentioned for use as a strand guide drive for a cutting device are for example in the EP 1 108 367 A2 and the DE 31 44 054 A1 described.
Die
Erfindung schlägt
nur vor, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art die erste
Ausgleichsmasse in radialer Richtung in Bezug auf deren Drehachse
verstellbar anzuordnen.The
Invention proposes
only before, in a device of the type mentioned the first
Balancing mass in the radial direction with respect to its axis of rotation
adjustable to arrange.
Mit
der erfindungsgemäß verstellbaren
Lagerung der ersten Ausgleichsmasse lässt sich die Kompensation der
Unwucht gezielt an die jeweils herrschenden Betriebsbedingungen
anpassen. Natürlich
ließe
sich eine solche gezielte Auswuchtwirkung auch durch eine entsprechend
abgestimmte Dimensionierung der Masse bzw. des Gewichtes der ersten
Ausgleichsmasse realisieren, indem beispielsweise durch Austausch
von Ausgleichsgewichten bzw. -elementen oder durch selektives Hinzufügen oder
Entfernen von zusätzlichen
Ausgleichsgewichten bzw. -elementen die Masse bzw. das Gewicht der Ausgleichsmasse
an den jeweiligen Betriebszustand angepasst wird. Allerdings lässt sich
mit einer solchen Maßnahme
eine kontinuierliche sowie automatische Anpassung der Auswuchtwirkung
nicht oder nur mit unverhältnismäßig hohem
Aufwand erzielen, wenn sich während
des laufenden Betriebes aufgrund von Änderungen der Betriebsbedingungen
die Unwucht des Kurbeltriebes ändert.
Letzteres ist beispielsweise bei einer flexiblen Formatverstellung durch
Verstellung des Kurbeltrieb-Hubes der Fall. Der Erfindung liegt
der Gedanke zugrunde, dieselbe Wirkung einer an unterschiedliche
Betriebsbedingungen angepassten Auswuchtung dadurch zu erzielen, dass
der radiale Abstand der Ausgleichsmasse zu ihrer Drehachse verändert wird,
während
die Masse bzw. das Gewicht der Ausgleichsmasse im wesentlichen unverändert bleibt.
Eine solche radiale Verstellung erlaubt eine kontinuierliche und
ständige
Anpassung der Auswuchtwirkung an sich verändernde Betriebsbedingungen
und somit eine flexible Auswuchtung. Dies ist insbesondere von Vorteil,
wenn sich die Betriebsbedingungen während des Betriebes der Anlage
verändern,
was beispielsweise bei einer Formatverstellung der Fall ist. Somit
ermöglicht
die Erfindung nicht nur eine flexible Auswuchtung, sondern als weiteren
Vorteil auch eine automatische Anpassung an die jeweils herrschenden
Betriebsbedingungen. Insbesondere bei einem Formatwechsel müssen an
der Kurbelwelle keine Gewichte mehr getauscht werden und sind ferner
auch keine Formatgewichte erforderlich.With the inventively adjustable storage of the first balancing mass, the compensation of the imbalance can be specifically adapted to the prevailing operating conditions. Of course, such a targeted balancing effect could also be achieved by a suitably coordinated dimensioning of the mass or the weight of the realize first balance mass, for example, by replacing balancing weights or elements or by selectively adding or removing additional balancing weights or elements, the mass or the weight of the balancing mass is adapted to the respective operating condition. However, with such a measure a continuous and automatic adjustment of the balancing effect can not be achieved or only with disproportionately high outlay, if the unbalance of the crank mechanism changes during operation due to changes in the operating conditions. The latter is the case, for example, with a flexible format adjustment by adjusting the crank drive stroke. The invention is based on the idea of achieving the same effect of balancing adapted to different operating conditions in that the radial distance of the balancing mass from its axis of rotation is changed while the mass or the weight of the balancing mass remains substantially unchanged. Such a radial adjustment allows a continuous and constant adjustment of the balancing effect to changing operating conditions and thus a flexible balancing. This is particularly advantageous when the operating conditions change during operation of the system, which is the case for example in a format adjustment. Thus, the invention not only allows a flexible balancing, but as an additional advantage also an automatic adaptation to the prevailing operating conditions. In particular, in a format change no weights must be replaced on the crankshaft and also no format weights are required.
Für eine noch
effektivere Beseitigung der Unwucht sollte eine zweite Ausgleichmasse
vorgesehen sein, die um eine in einem Abstand zur Kurbeldrehachse
sowie zur ersten Drehachse der ersten Ausgleichsmasse angeordnete
zweite Drehachse gegenläufig
zur ersten Ausgleichsmasse umläuft.
Die eine der ersten und zweiten Ausgleichsmasse sollte im wesentlichen
synchron zur Kurbel umlaufen, während
die andere der ersten und zweiten Ausgleichsmassen entspre chend
gegenläufig
rotiert, so dass vorzugsweise die Rotationsgeschwindigkeiten der ersten
und zweiten Ausgleichsmassen und die der Kurbel gleich sind.For one more
More effective elimination of imbalance should be a second balancing mass
be provided, which is one at a distance from the crank axis of rotation
and arranged to the first axis of rotation of the first balancing mass
second axis of rotation in opposite directions
circulates to the first balancing mass.
One of the first and second balancing mass should be substantially
rotate in sync with the crank while
the other of the first and second balancing weights accordingly
opposite
rotates, so that preferably the rotational speeds of the first
and second balancing weights and that of the crank are the same.
Vorzugsweise
sollte die erste Drehachse der ersten Ausgleichmasse in einem Abstand
von der einen Seite einer durch die Bewegungsrichtung der Vorrichtungskomponente
definierten Bewegungslinie und die zweite Drehachse der zweiten
Ausgleichsmasse in einem Abstand von der anderen Seite der Bewegungslinie
angeordnet sein, so dass die Bewegungslinie zwischen den beiden
Ausgleichsmassen verläuft
und somit beide Ausgleichsmassen beiderseits dieser Bewegungslinie
liegen. Bei einer Weiterbildung dieser Ausführung sind die Abstände der
ersten und zweiten Drehachse von der Bewegungslinie unterschiedlich,
wobei sich in Bezug auf die Bewegungslinie eine asymmetrische Anordnung
der beiden Ausgleichsmassen ergibt. Eine solche Anordnung ist besonders
vorteilhaft, um zum einen die drehfrequenten Massenkräfte aufgrund
sowohl der oszillierenden als auch der rotierenden Massen und zum
anderen die drehfrequenten Anteile des Massenmomentes noch wirksamer
und ggf. nahezu vollständig
zu eliminieren.Preferably
should the first axis of rotation of the first balancing mass at a distance
from the one side of one through the direction of movement of the device component
defined movement line and the second axis of rotation of the second
Balancing mass at a distance from the other side of the line of motion
be arranged so that the line of movement between the two
Compensation masses runs
and thus both balancing weights on both sides of this line of motion
lie. In one embodiment of this embodiment, the distances of the
first and second axes of rotation are different from the line of movement,
wherein with respect to the line of movement an asymmetrical arrangement
the two balancing weights results. Such an arrangement is special
advantageous, on the one hand due to the rotational frequency forces
both the oscillating and the rotating masses and the
other the rotational frequency components of the mass moment even more effective
and possibly almost completely
to eliminate.
Eine
weitere Weiterbildung der zuvor genannten Ausführung zeichnet sich dadurch
aus, dass die erste und zweite Ausgleichsmasse zu jedem Zeitpunkt
ihrer Rotation jeweils eine augenblickliche Winkelstellung gegenüber einer
in Bezug auf die erste und zweite Drehachse gebildeten Symmetrielinie derart
einnehmen, dass sich deren durch ihren Schwerpunkt und die erste
bzw. zweite Drehachse laufende Mittelachsen stets in der Symmetrielinie schneiden.A
Further development of the aforementioned embodiment is characterized
from that the first and second balancing weights at any time
Their rotation in each case an instantaneous angular position relative to a
in relation to the first and second axes of rotation formed symmetry line such
assume that by their center of gravity and the first
or second axis of rotation running average axes always intersect in the symmetry line.
Ferner
sollten die erste und zweite Drehachse so angeordnet sein, dass
in jeder Bewegungsstellung der Vorrichtungskomponente der Abstand
der zweiten Drehachse von der Vorrichtungskomponente größer als
der Abstand der ersten Drehachse von der Vorrichtungskomponente
ist.Further
the first and second axes of rotation should be arranged so that
in every movement position of the device component the distance
the second axis of rotation of the device component is greater than
the distance of the first axis of rotation from the device component
is.
Zweckmäßigerweise
sollte ähnlich
wie die erste Ausgleichsmasse auch die zweite Ausgleichmasse in
radialer Richtung in Bezug auf deren zugehörige zweite Drehachse verstellbar
sein, um auch hinsichtlich der Anpassung der zweiten Ausgleichsmasse
an die jeweils herrschenden Betriebsbedingungen die gleichen Vorteile
wie bei der ersten Ausgleichsmasse zu erzielen.Conveniently,
should be similar
like the first balancing mass also the second balancing mass in
radial direction with respect to their associated second axis of rotation adjustable
be, also with regard to the adaptation of the second balancing mass
to the prevailing operating conditions, the same benefits
as with the first balancing mass to achieve.
Eine
weitere bevorzugte Ausführung
zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens eine der ersten und zweiten
Ausgleichsmassen ein erstes Ausgleichselement, das in einer ersten
Ebene umläuft, die
sich im wesentlichen parallel und in einem ersten Abstand zu einer
durch die Bewegungsrichtung der Vorrichtungskomponente definierten
Bewegungslinie erstreckt, und ein mit dem ersten Ausgleichselement drehfest
gekoppeltes zweites Ausgleichselement aufweist, das um dieselbe
Drehachse wie das erste Ausgleichselement umläuft, in einer im wesentlichen um
180° gegenüber dem
ersten Ausgleichselement versetzten Winkelstellung angeordnet ist
und in einer zweiten Ebene umläuft,
die sich parallel zur ersten Ebene und in einem zweiten Abstand
von der Bewegungslinie erstreckt, wobei der erste und zweite Abstand
unterschiedlich sind. Dabei sollten diese Ausgleichselemente unterschiedliche
Masse besitzen. Durch eine solche Aufteilung einer Ausgleichsmasse in
zwei voneinander beabstandete Ausgleichselemente werden diejenigen
Momente eliminiert, die durch den Versatz in der Tiefe zwischen
der Bewegungsebene der oszillierenden Vorrichtungskomponente und
der Umlaufebene der Ausgleichsmasse entstehen.A further preferred embodiment is characterized in that at least one of the first and second balancing masses, a first compensation element which rotates in a first plane which extends substantially parallel and at a first distance to a defined by the direction of movement of the device component movement line, and a rotatably coupled to the first compensating element second compensating element, which rotates about the same axis of rotation as the first compensating element, is arranged in a substantially offset by 180 ° relative to the first compensating element angular position and rotates in a second plane which is parallel to the first plane and extends at a second distance from the line of movement, wherein the first and second distances are different. These compensating elements should have different mass. By such a division of a balancing mass into two spaced Ausgleichsele The moments are eliminated which result from the offset in the depth between the plane of movement of the oscillating device component and the orbital plane of the balancing mass.
An
dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alternativ zu der zuvor
erwähnten
Bewegungslinie auch eine Bewegungsebene definiert werden kann, in
der die Bewegungslinie liegt.At
It should be noted that as an alternative to the above
mentioned
Motion line also a movement plane can be defined in
which lies the line of movement.
Eine
konstruktiv besonders einfache radiale Verstellbarkeit der mindestens
einen Ausgleichsmasse lässt
sich dadurch erzielen, dass die Ausgleichsmasse mindestens ein Ausgleichselement
aufweist, das gegen eine gekrümmte
Innenwandung eines synchron mit dem Ausgleichselement umlaufenden Gehäuses federnd
vorgespannt ist, wobei die Innenwandung in einem sich verändernden
radialen Abstand von der Drehachse diese umgibt und zur Einstellung
des radialen Abstandes des Ausgleichselementes von der Drehachse
die Winkelstellung des Gehäuses
gegenüber
dem Ausgleichselement verstellbar ist. Vorzugsweise hat die Innenwandung
den Verlauf einer enger werdenden Teilspirale mit einer sog. Unstetigkeitsstelle,
die den zur Drehachse näher
gelegenen einen Abschnitt mit dem benachbarten, von der Drehachse
entfernter beabstandeten anderen Abschnitt der Innenwandung verbindet.
Bei dieser Ausführung
wird die Ausgleichsmasse von dem mindestens einen Ausgleichselement
und dem Gehäuse
gebildet. Durch Verdrehen des Ausgleichselementes gegenüber dem
Gehäuse
lässt sich
der radiale Abstand des Ausgleichselementes von der Drehachse verändern, da
die Innenwandung, an der das Ausgleichselement aufgrund einer Federwirkung anliegt,
so ausgebildet ist, dass sich ihr radialer Abstand von der Drehachse
in peripherer Richtung ändert.
Insoweit wirkt demnach die Innenwandung des Gehäuses als eine Art Nockenfläche.A
structurally particularly simple radial adjustability of at least
leaves a balancing mass
be achieved in that the balancing mass at least one compensation element
which is against a curved
Inner wall of a synchronous with the compensating element encircling housing resilient
is biased, with the inner wall in a changing
Radial distance from the axis of rotation surrounds them and for adjustment
the radial distance of the compensating element from the axis of rotation
the angular position of the housing
across from
the compensation element is adjustable. Preferably, the inner wall
the course of a narrowing sub-spiral with a so-called discontinuity point,
the closer to the axis of rotation
located one section with the adjacent, from the axis of rotation
more distantly spaced other portion of the inner wall connects.
In this version
is the balancing mass of the at least one compensation element
and the housing
educated. By turning the compensation element against the
casing
let yourself
the radial distance of the compensating element from the axis of rotation change because
the inner wall, on which the compensating element bears due to a spring action,
is formed so that its radial distance from the axis of rotation
changes in the peripheral direction.
In that regard, therefore, the inner wall of the housing acts as a kind of cam surface.
Zweckmäßigerweise
sollten zumindest einige, vorzugsweise sämtliche Drehachse im wesentlichen
parallel zueinander verlaufen.Conveniently,
should at least some, preferably all axis of rotation substantially
parallel to each other.
Zu
Einstellungszwecken, insbesondere anlässlich einer Formatverstellung,
kann der Anlenkungspunkt der Kurbelstange an der Kurbel in seinem
radialen Abstand zur Kurbeldrehachse verstellbar sein.To
Adjustment purposes, in particular on the occasion of a format adjustment,
can the articulation point of the connecting rod to the crank in his
Radial distance to the crank axis be adjustable.
Für einen
weiteren Massenausgleich insbesondere der rotierenden Massen kann
der Kurbeltrieb eine erste Kurbelausgleichsmasse aufweisen, die
drehfest mit der Kurbel gekoppelt ist und somit synchron zu dieser
um die Kurbeldrehachse umläuft.For one
further mass balance especially the rotating masses can
the crank mechanism having a first cranking compound, the
rotatably coupled to the crank and thus synchronous to this
revolves around the crank axis.
Gewöhnlich wird
der Anlenkungspunkt auf der Kurbel von einem Kurbelstangenlager
wie beispielsweise einem Kurbelzapfen, dessen Mittelachse den Anlenkungspunkt
enthält
und somit eine sog. Anlenkungsachse darstellt, gebildet, wobei bei
einer Weiterbildung der beiden zuvor genannten Ausführungen
gemeinsam mit der radialen Verstellung des Anlenkungspunktes die
Position der ersten Kurbelausgleichsmasse relativ zur Kurbeldrehachse
derart veränderbar
ist, dass die Position des Massenschwerpunktes der von der Kurbel,
dem Kurbelstangenlager und der ersten Kurbelausgleichsmasse gebildeten
Anordnung relativ zur Kurbeldrehachse unverändert bleibt. Diese Ausführung hat
den Vorteil, dass sich die radiale Position des Anlenkungspunktes
in Bezug auf die Kurbeldrehachse auf die konstruktiven Gegebenheiten
einstellen lässt,
ohne dass sich die Schwerpunktlage der Kurbel in Bezug auf die Kurbeldrehachse ändert, um
die Entstehung weiterer Unwuchten zu verhindern. Da nämlich die
erste Kurbelausgleichsmasse um den gleichen Winkel wie der Anlenkungspunkt
verstellt wird, sind bei Verstellung des Hubes der Kurbelstange
und somit der linear beweglichen Vorrichtungskomponente keine zusätzlichen
Masseausgleichsmaßnahmen
erforderlich.Usually will
the articulation point on the crank of a crank rod bearing
such as a crank pin whose central axis is the point of articulation
contains
and thus a so-called Anlenkungsachse, formed, wherein at
a development of the two aforementioned embodiments
together with the radial adjustment of the articulation point the
Position of the first counterbalancing mass relative to the crank axis of rotation
so changeable
is that the position of the center of gravity of the crank,
the crank rod bearing and the first cranking compound formed
Arrangement remains unchanged relative to the crank axis of rotation. This version has
the advantage that the radial position of the articulation point
with respect to the crank axis of rotation on the structural conditions
lets set,
without the center of gravity of the crank varying with respect to the crank axis of rotation
prevent the formation of further imbalances. Because namely the
first counterbalancing mass by the same angle as the articulation point
is adjusted when adjusting the stroke of the connecting rod
and thus the linearly movable device component no additional
Mass balancing measures
required.
Eine
Weiterbildung der zuvor genannten Ausführung zeichnet sich dadurch
aus, dass die Kurbel eine kreisförmige
Scheibe aufweist, die um ihren Mittelpunkt verdrehbar und exzentrisch
zur Kurbeldrehachse angeordnet ist, so dass sich ihr Mittelpunkt
in einem radialen Abstand zur Kurbeldrehachse befindet, wobei das
Kurbelstangenlager und die erste Kurbelausgleichsmasse an der Scheibe
so angeordnet sind, dass der von diesen gemeinsam gebildete Massenschwerpunkt
stets mit dem Mittelpunkt der Scheibe zusammenfällt. Diese Weiterbildung bietet
eine konstruktive besonders einfache Möglichkeit der radialen Verstellung
des Anlenkungspunktes, indem die Scheibe zur Verstellung des Hubes
der Kurbelstange und somit der Vorrichtungskomponente durch Verdrehen
in eine beliebige Winkelstellung gebracht werden kann, ohne dass
sich deren Schwerpunktlage ändert
und zusätzliche
Massenausgleichsmaßnahmen
erforderlich sind, da die Kurbelausgleichsmasse um den gleichen
Winkel wie der Anlenkungspunkt verstellt wird.A
Further development of the aforementioned embodiment is characterized
from that the crank is a circular
Washer, which is rotatable about its center and eccentric
is arranged to the crank axis of rotation, so that its center
is at a radial distance to the crank axis of rotation, the
The crank rod bearing and the first counterbalancing mass on the disc
are arranged so that the mass center formed by them together
always coincides with the center of the disc. This training offers
a structurally particularly simple way of radial adjustment
of the articulation point, by the disc for adjusting the stroke
the crank rod and thus the device component by twisting
can be brought into any angular position without that
their center of gravity changes
and additional
Mass balancing measures
are necessary, since the crankcase balance by the same
Angle as the articulation point is adjusted.
Zur
Beseitigung eventuell auftretender weiterer Unwuchtmomente aufgrund
rotierender Masseanteile sollte der Kurbeltrieb eine zweite Kurbelausgleichsmasse
aufweisen, die in einem radialen Abstand um die Kurbeldrehachse
umläuft und
mit der ersten Kurbelausgleichsmasse drehfest gekoppelt, jedoch
in einem axialen Abstand zu dieser und außerdem in einer im wesentlichen
um 180° gegenüber dieser
versetzten Winkelstellung angeordnet ist. Dabei sollten gemeinsam
mit der radialen Verstellung des Anlenkungspunktes die Positionen
der ersten und zweiten Kurbelausgleichsmassen relativ zur Kurbeldrehachse
derart veränderbar
sein, dass die Position des Massenschwerpunktes der von der Kurbel, dem
Kurbelstangenlager und den ersten und zweiten Kurbelausgleichsmassen
gebildeten Anordnung relativ zur Kurbeldrehachse unverändert bleibt.
Dadurch sind bei Verstellung des Hubes der Kurbelstange und somit
der linearbeweglichen Vorrichtungskomponente auch bei dieser Weiterbildung
keine zusätzlichen Masseausgleichsmaßnahmen
erforderlich, da die ersten und zweiten Kurbelausgleichsmassen gleichzeitig
um den gleichen Winkel wie der Ablenkungspunkt verstellt werden.
Auch bei dieser Ausführung ist
von Vorteil, das Kurbelstangenlager und die ersten und zweiten Kurbelausgleichsmassen
an einer Scheibe so anzuordnen, dass der von diesen gemeinsam gebildete
Massenschwerpunkt stets mit der Rotationsachse der Scheibe zusammenfällt, so
dass die Scheibe in eine beliebige Winkelstellung gebracht werden
kann, ohne dass sich deren Schwerpunktlage ändert und zusätzliche
Massenausgleichsmaßnahmen
erforderlich sind.To eliminate any further unbalance moments due to rotating mass fractions, the crank mechanism should have a second crank balance mass, which rotates at a radial distance about the crank axis and rotatably coupled to the first crank balance mass, but at an axial distance to this and also in a substantially 180 ° is arranged opposite this offset angular position. In this case, should be variable relative to the crank axis of rotation together with the radial adjustment of the articulation point, the positions of the first and second balance compensation such that the position of the center of gravity of the crank, the crank rod bearing and the first and second Cranking masses formed arrangement remains unchanged relative to the crank axis of rotation. As a result, in adjusting the stroke of the connecting rod and thus of the linearly movable device component, additional mass compensation measures are not required in this development, since the first and second counterbalancing masses are simultaneously adjusted by the same angle as the deflection point. Also in this embodiment, it is advantageous to arrange the crank rod bearing and the first and second counterbalance masses on a disc so that the mass center of mass formed by them always coincides with the axis of rotation of the disc, so that the disc can be brought into any angular position, without their center of gravity changes and additional mass balancing measures are required.
Eine
weitere Auswuchtmaßnahme
kann vorzugsweise dadurch erzielt werden, dass der Kurbeltrieb eine
dritte Kurbelausgleichsmasse aufweist, die drehfest mit der Kurbel
gekoppelt und somit synchron zu dieser um die Kurbeldrehachse umläuft. Dabei sollten
zweckmäßigerweise
die erste und/oder dritte Kurbelausgleichsmasse in ihrer Relativposition
zueinander verstellbar angeordnet sein. Bei einer Weiterbildung
dieser Ausführung
weist der Kurbeltrieb einen um die Kurbeldrehachse drehbar gelagerten Drehkörper auf,
an dem die zuvor erwähnte
Scheibe und die dritte Kurbelausgleichsmasse befestigt sind. Vorzugsweise
hat der Drehkörper
die Form einer Scheibe, deren Mittelachse eine Rotationsachse bildet
und gleichzeitig mit der Kurbeldrehachse zusammenfällt, wodurch
verhindert wird, dass der Drehkörper
als gemeinsamer Träger
für die
Scheibe und für die
dritte Kurbelausgleichsmasse eine unerwünschte weitere Unwucht in Bezug
auf die mit deren Rotationsachse zusammenfallende Kurbeldrehachse
erzeugt.A
further balancing measure
can preferably be achieved in that the crank mechanism a
Having third crankcase mass, the rotation with the crank
coupled and thus rotates synchronously to this about the crank axis of rotation. It should
expediently
the first and / or third crankcases in their relative position
be arranged adjustable to each other. In a further education
this version
the crank mechanism has a rotary body rotatably mounted about the crank axis of rotation,
where the previously mentioned
Washer and the third crankcage are attached. Preferably
has the rotating body
the shape of a disc whose central axis forms an axis of rotation
and at the same time coincides with the crank rotation axis, whereby
prevents the rotating body
as a common carrier
for the
Disc and for the
third crankcase compound an undesirable further imbalance in terms
on the coincident with the axis of rotation crank axis of rotation
generated.
Um
eventuell auftretende weitere Momente zu beseitigen, die durch einen
Versatz in der Tiefe zwischen der Bewegungsebene der oszillierenden Masse
und der Umlaufebene der Masse entstehen, kann vorzugsweise der Kurbeltrieb
eine vierte Kurbelausgleichsmasse aufweisen, die in einem radialen Abstand
um die Kurbeldrehachse umläuft
und mit der dritten Kurbelausgleichsmasse drehfest gekoppelt, jedoch
in einem axialen Abstand zu dieser und außerdem in einer im wesentlichen
um 180° gegenüber dieser
versetzten Winkelstellung angeordnet ist.Around
to eliminate any further moments that may occur
Offset in the depth between the plane of motion of the oscillating mass
and the orbital plane of the mass arise, preferably the crank mechanism
have a fourth crankcaster compound, which in a radial distance
revolves around the crank axis
and rotatably coupled to the third crank-balancing mass, however
at an axial distance to this and also in a substantially
180 ° opposite this
offset angular position is arranged.
Ferner
sollte die Massenverteilung des Kurbeltriebes derart sein, dass
der Gesamtschwerpunkt unter zusätzlicher
Berücksichtigung
der Masse der Kurbelstange im wesentlichen in der Kurbeldrehachse
liegt, um weitere unerwünschte
Unwuchten zu vermeiden.Further
the mass distribution of the crank mechanism should be such that
the overall focus under additional
consideration
the mass of the connecting rod substantially in the crank axis of rotation
lies around more unwanted
To avoid imbalances.
Schließlich sollte
eine Antriebseinrichtung vorgesehen sein, die gemeinsam die Kurbel
und die im Abstand von dieser gelagerte mindestens eine Ausgleichsmasse
drehbar antreibt. Alternativ ist es aber auch denkbar, getrennte
An triebseinrichtungen vorzusehen, von denen die eine die Kurbel
und die andere die mindestens eine Ausgleichsmasse drehbar antreibt.Finally, should
a drive device may be provided which together the crank
and at least one compensating mass mounted at a distance therefrom
rotatably drives. Alternatively, it is also conceivable to separate
To provide drive devices, one of which is the crank
and the other rotatably drives the at least one balancing mass.
Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:following
become preferred embodiments
of the invention explained in more detail with reference to the accompanying drawings. It
demonstrate:
1 eine
schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführung einer Vorrichtung zum
reziproken Antrieb einer linear beweglichen Vorrichtungskomponente
mit einem Kurbeltrieb und zwei beabstandet von diesem drehbar gelagerten
Ausgleichswellen; 1 a schematic representation of a preferred embodiment of an apparatus for reciprocally driving a linearly movable device component with a crank mechanism and two spaced from this rotatably mounted balance shafts;
2 eine
konkretere Darstellung der in 1 gezeigten
Komponenten, wobei zusätzlich schematisch
eine Antriebseinrichtung dargestellt ist, die gemeinsam den Kurbeltrieb
und die beiden Ausgleichswellen in Rotation versetzt; 2 a more concrete representation of in 1 shown components, wherein additionally schematically a drive device is shown, which jointly sets the crank mechanism and the two balance shafts in rotation;
3 die
gleiche Darstellung der Komponenten wie 2, wobei
die beiden Ausgleichswellen zwar gemeinsam, jedoch getrennt vom
Kurbeltrieb angetrieben sind; 3 the same representation of the components as 2 wherein the two balance shafts are indeed driven together, but separately from the crank mechanism;
4a schematisch im Längsschnitt eine Skizze für eine prinzipielle
Ausführung
einer Ausgleichswelle mit zwei um 180° zueinander versetzt angeordneten
und axial voneinander beabstandeten Ausgleichselementen; 4a schematically in longitudinal section a sketch for a basic version of a balance shaft with two offset by 180 ° to each other and arranged axially spaced compensation elements;
4b schematisch im Querschnitt eine von zwei
Topfscheiben, die Bestandteil der in 4a gezeigten
Anordnung sind; 4b schematically in cross-section one of two cup wheels, which are part of in 4a shown arrangement;
4c schematisch im Querschnitt eine vereinfachte
Ansicht der Prinzipskizze von 4a als Z-förmige Massenausgleichsanordnung
mit Hohlwelle und zwei Ausgleichselementen; 4c schematically in cross section a simplified view of the schematic diagram of 4a as a Z-shaped mass balancing arrangement with hollow shaft and two compensation elements;
5a im Längsschnitt eine konkrete bevorzugte
Ausführung
einer Ausgleichswelle mit zwei um 180° zueinander versetzt angeordneten
und axial voneinander beabstandeten Ausgleichselementen; 5a in longitudinal section a concrete preferred embodiment of a balance shaft with two offset by 180 ° to each other and arranged axially spaced compensation elements;
5b im Querschnitt eine von zwei Topfscheiben,
die Bestandteil der in 5a gezeigten Ausgleichswelle
sind; 5b in cross-section one of two cup wheels, which are part of in 5a shown balance shaft are;
6 eine
gegenüber
der Ansicht von 1 um 90° gedrehte skizzenhafte Darstellung
des Kurbeltriebes und von zwei Z-förmigen Massenausgleichsanordnungen
der in den 4 und 5 gezeigten
Art entsprechend den beiden Ausgleichswellen von 1 in
Draufsicht; 6 one opposite the view of 1 rotated by 90 ° sketchy representation of the crank mechanism and two Z-shaped mass balancing assemblies in the 4 and 5 shown type according to the two Ausgleichswel from 1 in plan view;
7 eine
konkrete Darstellung einer bevorzugten Ausführung einer eine Kurbelscheibe
tragenden Trägerscheibe
in Draufsicht (a) und in gegenüber der
Draufsicht um 90° gedrehter,
teilweise geschnittener Seitenansicht (b); 7 a concrete representation of a preferred embodiment of a support plate carrying a crank disc in plan view (a) and in relation to the plan view rotated by 90 °, partially sectioned side view (b);
8 eine
Einzeldarstellung der Kurbelscheibe von 7 in teilweise
geschnittener Draufsicht (a) und in gegenüber der Draufsicht um 90° gedrehter,
teilweise geschnittener Seitenansicht (b); und 8th a detailed view of the crank disc of 7 in a partially sectioned plan view (a) and in relation to the plan view rotated by 90 °, partially sectioned side view (b); and
9 eine
skizzenhafte perspektivische Darstellung von sämtlichen auf die Kurbelwelle
wirkenden Massen des Kurbeltriebes. 9 a sketchy perspective view of all the forces acting on the crankshaft masses of the crank mechanism.
1 zeigt
schematisch eine bevorzugte Ausführung
einer Vorrichtung zum reziproken Antrieb einer linear beweglichen
Vorrichtungskomponente, die durch einen Kurbeltrieb angetrieben
wird, wobei zum Ausgleich von entstehenden Massenkräften bzw.
Unwuchten zusätzlich
zwei drehbar gelagerte Ausgleichwellen vorgesehen sind, die im Abstand voneinander
sowie im Abstand vom Kurbeltrieb angeordnet sind. 1 schematically shows a preferred embodiment of an apparatus for reciprocally driving a linearly movable device component, which is driven by a crank mechanism, to compensate for emerging mass forces or imbalances in addition two rotatably mounted balancing shafts are provided, which are arranged at a distance from each other and at a distance from the crank mechanism ,
Der
Kurbeltrieb ist mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet und
weist eine Trägerscheibe 4 auf,
die um ihren Mittelpunkt drehbar gelagert ist. Das Bezugszeichen 6 kennzeichnet
sowohl den Mittelpunkt der Trägerscheibe 4 als
auch die Rotationsachse, um die die Trägerscheibe 4 rotiert.The crank mechanism is denoted by the reference numeral 2 denotes and has a carrier disk 4 on, which is rotatably mounted about its center. The reference number 6 indicates both the center of the carrier disk 4 as well as the axis of rotation around which the carrier disk 4 rotates.
Auf
der Trägerscheibe 4 sitzt
eine Kurbelscheibe 8, die exzentrisch zur Rotationsachse 6 der Trägerscheibe 4 angeordnet
ist. Auf der Kurbelscheibe 8 ist exzentrisch zum Mittelpunkt
der Kurbelscheibe 8 ein Anlenkungspunkt 10 angeordnet,
der auf der parallel zur Rotationsachse 6 der Trägerscheibe 4 verlaufenden
Mittelachse eines Kurbelzapfens 12 liegt, welcher somit
achsparallel zur Rotationsachse 6 und exzentrisch auf der
Kurbelscheibe 8 befestigt ist. Über den Anlenkungspunkt 10 bzw.
Kurbelzapfen 12 an der Kurbelscheibe 8 angelenkt
ist ein Pleuel oder eine Kurbelstange 14, von der in 1 nur
eine gerade Linie bzw. deren Mittelachse schematisch dargestellt
ist. Der radiale Abstand des Anlenkungspunktes 10 von der
Rotationsachse 6 der Trägerscheibe 4 bildet
die eigentliche Kurbel und ist in 1 als radiale
Linie 16 gekennzeichnet, deren Länge somit den effektiven Kurbelradius
bzw. die effektive Kurbellänge
angibt, wobei die Rotationsachse 6 der Trägerscheibe 4 als
Kurbeldrehachse wirkt.On the carrier disk 4 sits a crank disc 8th that are eccentric to the axis of rotation 6 the carrier disk 4 is arranged. On the crank disc 8th is eccentric to the center of the crank disc 8th a point of articulation 10 arranged on the parallel to the axis of rotation 6 the carrier disk 4 extending center axis of a crank pin 12 which is thus axially parallel to the axis of rotation 6 and eccentric on the crank disc 8th is attached. About the articulation point 10 or crank pin 12 on the crank disc 8th hinged is a connecting rod or a connecting rod 14 from the in 1 only a straight line or the center axis is shown schematically. The radial distance of the articulation point 10 from the axis of rotation 6 the carrier disk 4 forms the actual crank and is in 1 as a radial line 16 whose length thus indicates the effective crank radius or the effective crank length, wherein the axis of rotation 6 the carrier disk 4 acts as a crank axis.
An
ihrem vom Kurbelzapfen 12 entfernt gelegenen Ende ist die
Kurbelstange 14 über
ein Gelenk 18 mit einem oszillierenden Körper 20 gelenkig
verbunden, wobei die Scharnierachse des Gelenkes 18 parallel
zur Rotationsachse 6 der Trägerscheibe 4 verläuft. Der
oszillierende Körper 20 ist
linear beweglich gelagert, was in 1 schematisch
durch eine geradlinige, kanalartige Führung 22 angedeutet
ist, in der der Körper 20 aufgenommen
ist. Bei Rotation der Trägerscheibe 4 um
deren Rotationsachse 6 führt die Kolbenstange 14 eine
reziproke Hubbewegung aus, wodurch der Körper 20 zwischen einer
proximalen Totpunktstellung und einer distalen Totpunktstellung hin
und her läuft.
In 1 sind die Totpunktstellungen durch gestrichelte
Linien angedeutet, wobei die proximale Totpunktstellung mit dem
Bezugszeichen 24 und die distale Totpunktstellung mit dem
Bezugszeichen 26 gekennzeichnet ist. Durch die lineare
Bewegung des Körpers 20 wird
eine Bewegungslinie definiert, die in 1 als strichpunktierte
Linie dargestellt ist und in einer rechtwinklig zur Bildebene von 1 aufgespannten
ersten Bewegungsebene 28 liegt.At her from the crank pin 12 remote end is the connecting rod 14 about a joint 18 with an oscillating body 20 articulated, the hinge axis of the joint 18 parallel to the axis of rotation 6 the carrier disk 4 runs. The oscillating body 20 is mounted linearly movable, which is in 1 schematically by a straight, channel-like leadership 22 is implied in the body 20 is included. Upon rotation of the carrier disk 4 around its axis of rotation 6 leads the piston rod 14 a reciprocal lifting movement, causing the body 20 between a proximal dead center position and a distal dead center position reciprocates. In 1 the dead center positions are indicated by dashed lines, wherein the proximal dead center position with the reference numeral 24 and the distal dead center position with the reference numeral 26 is marked. Through the linear movement of the body 20 a movement line is defined that is in 1 is shown as a dotted line and at a right angle to the image plane of 1 spanned first movement plane 28 lies.
Bei
einem linear oszillierenden Körper 20 handelt
es sich um eine Vorrichtungskomponente einer Anlage der tabakverarbeitenden
Industrie. Dies kann bei spielsweise eine Strangführung sein, wie in der EP 1 108 367 A2 und
der DE 31 44 054 A1 beschrieben.In a linearly oscillating body 20 it is a device component of a plant of the tobacco processing industry. This may be, for example, a strand guide, as in the EP 1 108 367 A2 and the DE 31 44 054 A1 described.
Aufgrund
der zum einen rotierenden Massen und zum anderen oszillierenden
Massen erzeugt der Kurbeltrieb 2 gemäß der zuvor beschriebenen Anordnung
große
Massenkräfte,
die durch Verwendung von zusätzlichen
Massen auszugleichen sind.Due to the one hand rotating masses and the other oscillating masses produced by the crank mechanism 2 According to the arrangement described above, large mass forces to be compensated by using additional masses.
Zum
besseren Verständnis
des Wirkprinzips eines derartigen Massenausgleiches wird für eine vereinfachte
Betrachtungsweise angenommen, dass die Masse der Kurbelstange 14 sich
anteilig zum einen in der Mitte des Kurbelzapfens 12 und
somit im Anlenkungspunkt 10 und zum anderen in der Mitte des
Gelenkes 18 und somit gemäß 1 in dessen Scharnierachse
konzentriert und demnach nur die effektiv um die Rotationsachse 6 rotierende
Masse berücksichtigt.
Diese rotierenden Masse setzt sich demnach aus dem rotierenden Masseanteil
der Kurbelstange 14, der Masse des Kurbelzapfens 12 und der
Masse der Kurbelscheibe 8 zusammen.For a better understanding of the principle of effect of such mass balance, it is assumed for a simplified view that the mass of the connecting rod 14 proportionately on the one hand in the middle of the crank pin 12 and thus in the point of articulation 10 and secondly in the middle of the joint 18 and thus according to 1 concentrated in the hinge axis and therefore only the effective about the axis of rotation 6 considered rotating mass. Accordingly, this rotating mass is composed of the rotating mass fraction of the connecting rod 14 , the mass of the crankpin 12 and the mass of the crank disc 8th together.
Für den Massenausgleich
des rotierenden Masseanteils der Kurbelstange 14 und der
Masse des Kurbelzapfens 12 wird eine erste Kurbelausgleichsmasse 30 verwendet,
die exzentrisch auf der Kurbelscheibe 8 und dabei in einem
Abstand sowohl von der Rotationsachse 6 der Trägerscheibe 4 als auch
vom Anlenkungspunkt 10 und somit vom Kurbelzapfen 12 sowie
ferner von dem (in 1 nicht näher gekennzeichneten) Mittelpunkt
der Kurbelscheibe 8 befestigt ist. Diese erste Kurbelausgleichsmasse 30 ist
so bemessen, dass der Gesamtschwerpunkt der rotierenden Masse, die
somit von dem rotierenden Masseteil der Kurbelstange 14,
der Masse des Kurbelzapfens 12 und der ersten Kurbelausgleichsmasse
gemeinsam gebildet wird, im (in 1 nicht
näher gekennzeichneten)
Mittelpunkt der Kurbelscheibe 8 liegt.For the mass balance of the rotating mass portion of the connecting rod 14 and the mass of the crankpin 12 becomes a first counterbalancing mass 30 used that eccentrically on the crank disc 8th and at a distance from both the axis of rotation 6 the carrier disk 4 as well as from the point of articulation 10 and thus from the crankpin 12 and further from (in 1 unspecified) center of the crank disc 8th is attached. This first counterbalancing mass 30 is such that the total center of gravity of the rotating mass, that is thus of the rotating mass portion of the connecting rod 14 , the mass of the crankpin 12 and the first crank equal mass is formed together, im (in 1 unspecified) center of the crank disc 8th lies.
Diese
Masse ist konstant und hängt
nicht vom Hub der Kurbelstange 14 und auch nicht von der Länge des
Kurbelradius 16 ab, erzeugt jedoch in der Trägerscheibe 4 eine
Unwucht, die es ebenfalls zu kompensieren gilt. Hierfür wird eine
zweite Kurbelausgleichsmasse 32 verwendet, die in Bezug
auf die Rotationsachse 6 exzentrisch und dabei außerhalb der
Kurbelscheibe 8 an der Trägerscheibe 4 befestigt ist,
wie 1 ebenfalls erkennen lässt. Dabei ist diese zweite
Kurbelausgleichsmasse 32 auf der Trägerscheibe 4 derart
positioniert und bemessen, dass der Gesamtschwerpunkt derjenigen
Masse, die nun von dem rotierenden Masseanteil der Kurbelstange 14, der
Masse des Kurbelzapfens 12, der Masse der Kurbelscheibe 8,
der ersten Kurbelausgleichsmasse 30 sowie der zweiten Kurbelausgleichsmasse 32 gemeinsam
gebildet wird, in der Rotationsachse 6 der Trägerscheibe 4 liegt.
An dieser Stelle sei ergänzend noch
darauf hingewiesen, dass die Trägerscheibe 4 aufgrund
ihrer in Bezug auf deren Rotationsachse 6 rotationssymmetrischen
Form keine weiteren Unwuchten hervorruft. Durch diese Anordnung
und Bemessung der Massen wird sicher gestellt, dass der gemeinsame
Schwerpunkt der Masse des Kurbelzapfens 12 und der ersten
und zweiten Kurbelausgleichsmassen 30 und 32 in
der Rotationsachse 6 liegt.This mass is constant and does not depend on the stroke of the connecting rod 14 and not on the length of the crank radius 16 but generated in the carrier disk 4 an imbalance, which also has to be compensated. For this purpose, a second crankcaster is used 32 used in relation to the axis of rotation 6 eccentric while outside the crank disc 8th at the carrier disk 4 is attached, how 1 also shows. In this case, this second crankcaster is 32 on the carrier disk 4 positioned and dimensioned so that the overall center of gravity of that mass, which is now the rotating mass fraction of the connecting rod 14 , the mass of the crankpin 12 , the mass of the crank disc 8th , the first counterbalancing mass 30 as well as the second counterbalancing mass 32 is formed together, in the axis of rotation 6 the carrier disk 4 lies. At this point, it should also be noted that the carrier disk 4 because of their relative to their axis of rotation 6 rotationally symmetrical shape causes no further imbalance. By this arrangement and dimensioning of the masses it is ensured that the common center of gravity of the mass of the crank pin 12 and the first and second counterbalancing masses 30 and 32 in the axis of rotation 6 lies.
Ferner
ist es erforderlich, die durch die oszillierenden Massen erzeugte
Unwucht zu beseitigen. Die oszillierenden Massen bestehen im wesentlichen aus
dem oszillierenden Masseanteil der Kurbelstange 14 und
der Masse des linear rezip rok bewegten Körpers 20. Für den Massenausgleich
dieser oszillierenden Massen werden im dargestellten Ausführungsbeispiel
zwei gegenläufig
rotierende Ausgleichsmassen verwendet, die in einem Abstand voneinander
sowie vom Kurbeltrieb 2 angeordnet sind.Furthermore, it is necessary to eliminate the imbalance generated by the oscillating masses. The oscillating masses consist essentially of the oscillating mass fraction of the connecting rod 14 and the mass of the linearly reciprocal moving body 20 , For the mass balance of these oscillating masses two counter-rotating balancing weights are used in the illustrated embodiment, which at a distance from each other and the crank mechanism 2 are arranged.
Wie 1 erkennen
lässt,
ist hierfür
eine erste Ausgleichswelle 34 um eine erste Drehachse 36 drehbar
gelagert und weist eine erste Ausgleichsmasse 38 auf, die
mit ihrem Schwerpunkt 38a in Bezug auf die erste Drehachse 36 exzentrisch
angeordnet ist. Ferner ist eine zweite Ausgleichswelle 40 vorgesehen,
die um eine zweite Drehachse 42 drehbar gelagert ist und
eine zweite Ausgleichsmasse 44 aufweist, die mit ihrem
Schwerpunkt 44a in Bezug auf die zweite Drehachse 42 exzentrisch
gelagert ist. Wie ferner 1 erkennen lässt, sind die ersten und zweiten
Ausgleichswellen 34 und 40 im Abstand voneinander
sowie in einem Abstand vom Kurbeltrieb 2 angeordnet. Die
ersten und zweiten Drehachsen 36 und 42 der ersten
und zweiten Ausgleichswellen 34 und 40 verlaufen
im dargestellten Ausführungsbeispiel
parallel zur Rotationsachse 6 der Trägerscheibe 4. Die
ersten und zweiten Ausgleichsmassen 38 und 44 sind
so bemessen, dass im wesentlichen sämtliche mit der der Kurbelwellendrehzahl
entsprechenden Drehzahl der Trägerscheibe 4 veränderlichen Massenkraftanteile
beseitigt werden.As 1 can be seen, this is a first balance shaft 34 around a first axis of rotation 36 rotatably mounted and has a first balancing mass 38 on that with their focus 38a in relation to the first axis of rotation 36 is arranged eccentrically. Further, a second balance shaft 40 provided, which is about a second axis of rotation 42 is rotatably mounted and a second balancing weight 44 that has with their focus 44a with respect to the second axis of rotation 42 is mounted eccentrically. How further 1 can be seen, are the first and second balance shafts 34 and 40 at a distance from each other and at a distance from the crank mechanism 2 arranged. The first and second axes of rotation 36 and 42 the first and second balance shafts 34 and 40 run in the illustrated embodiment, parallel to the axis of rotation 6 the carrier disk 4 , The first and second balancing weights 38 and 44 are dimensioned such that substantially all corresponding to the crankshaft speed of the carrier disk 4 variable mass shares are eliminated.
Wie
bereits zuvor erwähnt
und in 1 durch neben den Ausgleichswellen 34, 40 gezeigte, jedoch
nicht näher
bezeichnete Pfeile angedeutet, rotieren die ersten und zweiten Ausgleichwellen 34 und 40 gegenläufig, jedoch
hinsichtlich ihrer Winkelgeschwindigkeit synchron zueinander. Dabei
nehmen im dargestellten Ausführungsbeispiel
die beiden Ausgleichsmassen 38, 44 zu jedem Zeitpunkt
ihrer Rotation jeweils korrespondierende Winkelstellungen in Bezug
auf die Winkelstellung der Trägerscheibe 4 bzw.
der Kurbelscheibe 8 und somit des Kurbelzapfens 12 gegenüber der
Rotationsachse 6 ein. Die augenblickliche Winkelstellung
der Ausgleichsmasse 38 bzw. 44 gegenüber einem
von der Drehachse 36 bzw. 42 ausgehenden und zur
ersten Bewegungsebene 28 parallelen Bezugsstrahl wird dabei
durch einen Kurbelwinkel φ,
der die Winkelstellung des Anlenkungspunktes 10 in der
Mitte des Kurbelzapfens 12 und somit des Kurbelradius 16 gegenüber einem von
der Rotationsachse 6 der Trägerscheibe 4 ausgehenden
und zur ersten Bewegungsebene 28 parallelen Bezugsstrahl
ausdrückt,
und einen zusätzlichen Differenzwinkel γ1 bzw. γ2 beschrieben,
wie in 1 gezeigt ist. Ferner ist dabei die relative Winkelstellung
der beiden Ausgleichsmassen 38 und 44 zueinander
derart, dass sich deren Mittelachsen 38b bzw. 44b,
die sowohl durch deren Schwerpunkt 38a bzw. 44a als
auch durch die erste bzw. zweite Drehachse 36 bzw. 42 laufen,
in jeder Rotationsstellung der beiden Ausgleichsmassen 38, 44 stets
auf einer Symmetrieebene 29 schneiden, die zur ersten Bewegungsebene 28 parallel
und in Bezug auf die beiden Drehachsen 36, 42 symmetrisch
verläuft.
Demnach kann die augenblickliche Winkelstellung der beiden Ausgleichsmassen 38, 44 auch
durch einen augenblicklichen Winkel α bzw. β zwischen deren Mittelachse 38b bzw. 44b und
der Symmetrieebene 29 definiert werden, wobei die Beziehung
zwischen diesen beiden Winkeln α und β durch die
Gleichung α = β + γ2 – γ1 bestimmt
ist. Schließlich
findet auch die Rotation der Trägerscheibe 4 synchron
zu den beiden Ausgleichsmassen 38, 44 statt.As previously mentioned and in 1 by next to the balance shafts 34 . 40 shown, but unspecified arrows indicated, rotate the first and second balancing shafts 34 and 40 in opposite directions, but in terms of their angular velocity synchronously. Take in the illustrated embodiment, the two balancing weights 38 . 44 Corresponding angular positions with respect to the angular position of the support disk at each time of their rotation 4 or the crank disc 8th and thus the crankpin 12 opposite the axis of rotation 6 one. The instantaneous angular position of the balancing mass 38 respectively. 44 opposite one of the axis of rotation 36 respectively. 42 outgoing and to the first movement level 28 parallel reference beam is thereby by a crank angle φ, which is the angular position of the articulation point 10 in the middle of the crankpin 12 and thus the crank radius 16 opposite one of the axis of rotation 6 the carrier disk 4 outgoing and to the first movement level 28 parallel reference beam is expressed, and an additional difference angle γ 1 or γ 2 described, as in 1 is shown. Furthermore, while the relative angular position of the two balancing weights 38 and 44 to each other such that their central axes 38b respectively. 44b , both by their emphasis 38a respectively. 44a as well as by the first and second axis of rotation 36 respectively. 42 run, in any rotational position of the two balancing weights 38 . 44 always on a symmetry plane 29 cut that to the first movement plane 28 parallel and in relation to the two axes of rotation 36 . 42 runs symmetrically. Accordingly, the instantaneous angular position of the two balancing weights 38 . 44 also by an instantaneous angle α or β between the central axis 38b respectively. 44b and the plane of symmetry 29 and the relationship between these two angles α and β is determined by the equation α = β + γ 2 -γ 1 . Finally, the rotation of the carrier disc also takes place 4 synchronous to the two balancing weights 38 . 44 instead of.
Hierzu
ist eine entsprechende Antriebseinrichtung vorgesehen, die in einer
ersten Ausführung schematisch
in 2 gezeigt ist. Im übrigen enthält 2 eine gegenüber der
eher skizzenhaften Darstellung von 1 konkretere
Abbildung der bevorzugten Ausführung
des Kurbeltriebes 2 und der beiden Ausgleichswellen 34 und 40,
wobei in Bezug auf 1 die gleichen Bezugszeichen
für die
gleichen Bauteile verwendet sind. Die in 2 zusätzlich schematisch
gezeigte Antriebseinrichtung weist eine Zahnriemenscheibe 46 auf,
die von einem nicht dargestellten Motor in Rotation versetzt wird.
Die Drehachse dieser Zahnriemenscheibe 46 verläuft parallel zu
der Rotationsachse 6 der Trägerscheibe 4 und den
ersten und zweiten Drehachsen 36 und 42 der ersten
und zweiten Ausgleichswellen 34 und 40. Ein Zahnriemen 48 umschlingt
die angetriebene Zahnriemenscheibe 46 und einen in den
Figuren nicht dargestellten, auf der zweiten Ausgleichswelle 40 ausgebildeten
Zahnkranz und befindet sich ferner in Eingriff mit einem ebenfalls
in den Figuren nicht dargestellten, auf der ersten Ausgleichswelle 34 ausgebildeten Zahnkranz
und mit einer ebenfalls in den Figuren nicht dargestellten, koaxial
und drehfest zur Trägerscheibe 4 angeordneten
weiteren Zahnriemenscheibe. Anstelle der zuvor beschriebenen Zahnkränze können auch
entsprechende Zahnriemenscheiben vorgesehen werden, von denen jeweils
eine koaxial und drehfest zu einer der beiden Ausgleichswellen 34, 40 gelagert
ist. Somit werden bei dieser Ausführung mit Hilfe eines einzigen
Antriebes über
den Zahnriemen 48 sowohl die Trägerscheibe 4 und somit
der Kurbeltrieb 2 als auch die beiden Ausgleichswellen 34 und 40 rotierend
angetrieben. Alternativ ist es aber auch denkbar, die Ausgleichswellen 34 und 40 jeweils
durch einen eigenen Antrieb in Rotation zu versetzen.For this purpose, a corresponding drive means is provided which in a first embodiment schematically in 2 is shown. Otherwise it contains 2 one opposite the rather sketchy representation of 1 more concrete illustration of the preferred embodiment of the crank mechanism 2 and the two balance shafts 34 and 40 , with respect to 1 the same reference numerals are used for the same components. In the 2 additionally schematically shown drive device has a toothed belt pulley 46 on that does not represent one motor is set in rotation. The axis of rotation of this toothed belt pulley 46 runs parallel to the axis of rotation 6 the carrier disk 4 and the first and second axes of rotation 36 and 42 the first and second balance shafts 34 and 40 , A toothed belt 48 wraps around the driven pulley 46 and one, not shown in the figures, on the second balance shaft 40 trained ring gear and is also in engagement with a likewise not shown in the figures, on the first balance shaft 34 trained sprocket and with a likewise not shown in the figures, coaxial and rotationally fixed to the carrier disk 4 arranged further toothed belt pulley. Instead of the sprockets described above, it is also possible to provide corresponding toothed belt pulleys, of which in each case one coaxial and rotationally fixed to one of the two balance shafts 34 . 40 is stored. Thus, in this embodiment with the aid of a single drive on the timing belt 48 both the carrier disk 4 and thus the crank drive 2 as well as the two balance shafts 34 and 40 driven in rotation. Alternatively, it is also conceivable, the balance shafts 34 and 40 each by its own drive in rotation.
Wie 2 ferner
erkennen lässt,
ist die Führung
des Zahnriemens 48 an den Ausgleichswellen 34, 40 entgegengesetzt,
wodurch sich die gewünschte
gegenläufige
Rotation der beiden Ausgleichswellen 34, 40 zueinander
ergibt. Ferner soll die Drehzahl der Trägerscheibe 4 des Kurbeltriebes 2 und
der beiden Ausgleichswellen 34, 40 gleich sein,
so dass insoweit eine synchrone Rotation stattfindet. Deshalb soll
der Durchmesser der Zahnkränze
und Zahnriemenscheiben an dem Kurbeltrieb 2 und den Ausgleichswellen 34, 40 ebenfalls
gleich sein.As 2 can also be seen, is the leadership of the belt 48 at the balance shafts 34 . 40 opposite, resulting in the desired opposite rotation of the two balance shafts 34 . 40 gives each other. Furthermore, the speed of the carrier disk should 4 of the crank mechanism 2 and the two balance shafts 34 . 40 be the same, so that in this respect takes place a synchronous rotation. Therefore, the diameter of the sprockets and pulleys on the crank mechanism 2 and the balance shafts 34 . 40 also be the same.
3 enthält die gleiche
Darstellung wie 2, allerdings mit dem Unterschied,
dass die Zahnriemenscheibe 46 fehlt und der Zahnriemen 48 nicht
den Kurbeltrieb 2 antreibt, sondern kreuzweise nur zwischen
den beiden Ausgleichswelle 34, 40 geführt ist.
Somit zeigt 3 eine Ausführung, die gegenüber der
Ausführung
von 2 insoweit modifiziert ist, als dass der Kurbeltrieb
einerseits und die beiden Ausgleichswellen 34, 40 andererseits
getrennten Antrieben zugeordnet sind, deren Darstellung in 3 jedoch
weggelassen ist. Die kreuzweise Führung des Zahnriemens 48 gemäß 3 führt ebenfalls
zu einer gegenläufigen
Rotation der Ausgleichswellen 34, 40. Wie 3 ferner
erkennen lässt,
ist die Trägerscheibe 4 des
Kurbeltriebes 2 an ihrem Umfang mit einem Zahnkranz 4a versehen.
In diesen Zahnkranz 4a greift beispielsweise ein in den Figuren
ebenfalls nicht dargestelltes Zahnrad oder Ritzel ein, das von einem
ebenfalls nicht dargestellten Antrieb angetrieben wird, um die Trägerscheibe 4 in
Rotation zu versetzen. Auch bei der gegenüber 2 modifizierten
Ausführung
von 3 sollten die Antriebe so ausgebildet sein, dass
die Drehzahl der Trägerscheibe 4 und
der Ausgleichswellen 34, 40 gleich sind und insoweit
die Trägerscheibe 4 und
die Ausgleichswellen 34, 40 synchron zueinander
rotieren. 3 contains the same representation as 2 , but with the difference that the timing belt pulley 46 missing and the timing belt 48 not the crank drive 2 drives, but only crosswise between the two balance shaft 34 . 40 is guided. Thus shows 3 a version that is opposite to the execution of 2 insofar modified as that of the crank mechanism on the one hand and the two balance shafts 34 . 40 On the other hand, separate drives are assigned, whose representation in 3 however omitted. The crosswise guidance of the toothed belt 48 according to 3 also leads to an opposite rotation of the balance shafts 34 . 40 , As 3 can also be seen, is the carrier disk 4 of the crank mechanism 2 on its circumference with a sprocket 4a Mistake. In this sprocket 4a For example, engages in the figures also not shown gear or pinion, which is driven by a drive, also not shown, to the carrier disk 4 to set in rotation. Even with the opposite 2 modified version of 3 the drives should be designed so that the speed of the carrier disc 4 and the balance shafts 34 . 40 are the same and so far the carrier disk 4 and the balance shafts 34 . 40 rotate synchronously to each other.
Die
Kurbelstange 14 erzeugt ein Massenmoment bezüglich der
Rotationsachse 6. Dieses Massenmoment ist im wesentlichen
harmonisch mit der Drehzahl der Trägerscheibe 4, welche
der Kurbeldrehzahl entspricht. Um den drehfrequenten Anteil dieses
Massenmomentes zumindest im wesentlichen zu beseitigen, wird für die Ausgleichswellen 34, 40 eine
sog. asymmetrische Anordnung gewählt,
die nachfolgend anhand der 1 bis 3 näher erläutert wird.The connecting rod 14 generates a mass moment with respect to the axis of rotation 6 , This mass moment is substantially harmonious with the speed of the carrier disk 4 , which corresponds to the crank speed. To at least substantially eliminate the rotational frequency component of this mass moment, is for the balance shafts 34 . 40 a so-called. Asymmetrical arrangement selected, the below with reference to 1 to 3 is explained in more detail.
Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
liegt die Symmetrieebene 29 zwischen den beiden Ausgleichswellen 34, 40 gemäß 1 um
ein Maß b/2 unter
der ersten Bewegungsebene 28. Der Abstand zwischen den
ersten und zweiten Drehachsen 36, 42 der Ausgleichswellen 34, 40 beträgt 2a+b,
wobei a den Abstand der ersten Drehachse 36 von der ersten Bewegungsebene 28 bezeichnet.
Somit beträgt
der Abstand der Symmetrieebene 29 jeweils von der ersten
Drehachse 36 und der zweiten Drehachse 42 a + b/2.
Ferner ist die zweite Drehachse 42 der zweiten Ausgleichswelle 40,
in Bewegungsrichtung des oszillierenden Körpers 20 und somit
in Erstreckungsrichtung der ersten Bewegungsebene 28 betrachtet,
um ein Maß c
gegenüber
der ersten Drehachse 36 der ersten Ausgleichswelle 34 derart
versetzt angeordnet, dass der Abstand der zweiten Drehachse 42 der zweiten
Ausgleichswelle 40 vom Kurbeltrieb 2 und somit
vom oszillierenden Körper 20 entsprechend größer als
der Abstand der ersten Drehachse 36 der ersten Ausgleichswelle 34 ist.
Die Maße
a und b werden so bemessen, dass die Massenkräfte an den beiden Ausgleichsmassen 38 und 44 ein
Moment bewirken, welches das Umlaufmoment der Kolbenstange 14 zumindest
im wesentlichen kompensiert. Das Maß a kann grundsätzlich frei
gewählt
werden; gleiches gilt auch für
den Abstand e (siehe 1) zwischen der ersten Drehachse 36 der ersten
Ausgleichswelle 34 und der Rotationsachse 6 der
Trägerscheibe 4.
Entscheidend ist nämlich
die „Störung" der geometrischen
Symmetrie, welche durch die Maße
b und c bestimmt wird.In the illustrated embodiment, the plane of symmetry is located 29 between the two balance shafts 34 . 40 according to 1 by a measure b / 2 below the first movement plane 28 , The distance between the first and second axes of rotation 36 . 42 the balance shafts 34 . 40 is 2a + b, where a is the distance of the first axis of rotation 36 from the first movement plane 28 designated. Thus, the distance is the plane of symmetry 29 each from the first axis of rotation 36 and the second axis of rotation 42 a + b / 2. Furthermore, the second axis of rotation 42 the second balance shaft 40 , in the direction of movement of the oscillating body 20 and thus in the extension direction of the first movement plane 28 considered to be a measure c relative to the first axis of rotation 36 the first balance shaft 34 arranged offset so that the distance of the second axis of rotation 42 the second balance shaft 40 from the crank mechanism 2 and thus of the oscillating body 20 correspondingly larger than the distance of the first axis of rotation 36 the first balance shaft 34 is. The dimensions a and b are calculated so that the mass forces on the two balancing weights 38 and 44 cause a moment which the orbital moment of the piston rod 14 at least substantially compensated. The measure a can basically be chosen freely; The same applies to the distance e (see 1 ) between the first axis of rotation 36 the first balance shaft 34 and the rotation axis 6 the carrier disk 4 , The decisive factor is the "disturbance" of the geometric symmetry, which is determined by the dimensions b and c.
Die
erste und zweite Ausgleichsmasse 38, 44 sind in
Bezug auf ihre zugehörige
Drehachse 36 bzw. 42 in radialer Richtung verstellbar
gelagert. Dies führt
zu einem einfach verstellbaren Ausgleich der Massenkräfte, der
bei einer Verstellbarkeit des von der Kolbenstange 14 erzeugten
Hubes entsprechend angepasst werden kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
lässt sich
nämlich
der Hub verstellen, was jedoch an einer späteren Stelle der Beschreibung
noch näher
erläutert
wird. Wenn der Hub verstellt wird, wodurch sich der Abstand zwischen
den beiden Totpunktstellungen 24, 26 entsprechend ändert, muss
der Massenausgleich möglichst
unverzüglich
entsprechend angepasst und somit verstellt werden, ohne dass beispielsweise
die Ausgleichsmassen ausgewechselt werden müssen. Dies ist insbesondere
bei einer Formatverstellung von Vorteil, wodurch sich eine formatflexible
Auswuchtung realisieren lässt.The first and second balancing weights 38 . 44 are in relation to their associated axis of rotation 36 respectively. 42 mounted adjustable in the radial direction. This leads to an easily adjustable compensation of the mass forces, with an adjustability of the piston rod 14 generated Hubes can be adjusted accordingly. Namely, in the illustrated embodiment, the stroke can be adjusted, but at a later point the Desrei will be explained in more detail. When the stroke is adjusted, which increases the distance between the two dead center positions 24 . 26 changes accordingly, the mass balance must be adjusted as soon as possible accordingly and thus adjusted without, for example, the balancing weights must be replaced. This is particularly advantageous in the case of a format adjustment, as a result of which a format-flexible balancing can be realized.
Wie
sich eine solche Verstellung der Auswuchtwirkung der Ausgleichsmassen 38, 44 realisieren
lässt,
wird nachfolgend anhand der 4 bis 6 näher erläutert, die
jeweils eine Massenausgleichsanordnung zeigen, in der jede der in
den 1 bis 3 gezeigten Ausgleichswellen 34 und 40 ausgeführt sein
können.
Dabei enthält 4 eine schematische
Prinzipskizze der Anordnung, welche hauptsächlich einem besseren Verständnis für deren Konstruktion
und Funktion dienen soll, und 5 die Darstellung
einer bevorzugt zu realisierenden konkreten Ausführung der Anordnung, während es
sich bei der 6 um eine prinzip skizzenhafte
Darstellung der Relativposition von zwei Massenausgleichsanordnungen
der in den 4 und 5 gezeigten
Art gegenüber
dem Kurbeltrieb handelt.How such an adjustment of the balancing effect of the balancing weights 38 . 44 is realized below using the 4 to 6 explained in more detail, each showing a mass balancing arrangement in which each of the in the 1 to 3 shown balance shafts 34 and 40 can be executed. It contains 4 a schematic schematic diagram of the arrangement, which should serve mainly a better understanding of their design and function, and 5 the representation of a preferred to be implemented concrete embodiment of the arrangement, while it is in the 6 to a principle sketchy representation of the relative position of two mass balancing arrangements in the 4 and 5 shown type compared to the crank mechanism.
Wie
insbesondere 4a erkennen lässt, weist
die dort dargestellte Anordnung eine Hohlwelle 50 auf,
die in Lagerelementen 52 drehbar gelagert ist. Wie aus
der nachfolgenden Beschreibung noch deutlich wird, entspricht die
Hohlwelle 50 konkret der in den 1 bis 3 dargestellten
Ausgleichswelle 34 bzw. 40. An dem einen (gemäß 4a rechten) Ende der Hohlwelle 50 ist
ein erster Flansch 54 angeordnet, an dem eine erste Topfscheibe 56 mit
Hilfe von Schraubverbindungen 58 befestigt ist und der
die erste Topfscheibe 56 entsprechend verschließt. Die erste
Topfscheibe 56 umschließt zusammen mit dem Flansch 54 einen
ersten Hohlraum 57 und bildet zusammen mit dem Flansch 54 hinsichtlich
der zylindrischen Außenkontur 60 einen
Rotationskörper,
der bei Rotation der Hohlwelle 50 mit dieser rotiert.In particular 4a can recognize, the arrangement shown there has a hollow shaft 50 on that in bearing elements 52 is rotatably mounted. As will be apparent from the following description, corresponds to the hollow shaft 50 specifically in the 1 to 3 illustrated balance shaft 34 respectively. 40 , On the one (according to 4a right) end of the hollow shaft 50 is a first flange 54 arranged on which a first cup wheel 56 with the help of screw connections 58 is attached and the first cup wheel 56 closes accordingly. The first cup wheel 56 encloses together with the flange 54 a first cavity 57 and forms together with the flange 54 with regard to the cylindrical outer contour 60 a rotation body, the rotation of the hollow shaft 50 rotated with this.
4b zeigt im Querschnitt die erste Topfscheibe 56 und
lässt erkennen,
dass die erste Topfscheibe 56 eine zylindrische Mantelfläche 60 aufweist.
Im Inneren der ersten Topfscheibe 56 wird der Hohlraum 57 von
einer gekrümmten
Innenwandung 62 begrenzt, die nach Art einer enger werdenden Teilspirale
geformt ist, die an einem in Bezug auf eine Mittelachse 64 distalen
Ende 62a beginnt und unter stetiger Verringerung ihres
radialen Abstandes von der in 4b mit
dem Bezugszeichen 64 gekennzeichneten Mittelachse an einem
in Bezug auf die Mittelachse 64 proximalen Ende 62b endet.
Das distale Ende 62a und das proximale Ende 62b der
Innenwandung 62 sind über
einen Absatz 62c miteinander verbunden, der eine sog. Unstetigkeitsstelle bildet.
Die mit dem Bezugszeichen 64 gekennzeichnete Mittelachse,
die in 4a erkennbar dargestellt und
rechtwinklig zur Bildebene von 4b gerichtet ist,
bildet gleichzeitig die Drehachse der Hohlwelle 50 und
entspricht der in den 1 bis 3 gezeigten Drehachse 36 bzw. 42. 4b shows in cross section the first cup wheel 56 and lets recognize that the first cup wheel 56 a cylindrical surface 60 having. Inside the first cup wheel 56 becomes the cavity 57 from a curved inner wall 62 limited, which is formed in the manner of a narrowing sub-spiral, which at one with respect to a central axis 64 distal end 62a begins and constantly reducing its radial distance from the in 4b with the reference number 64 marked center axis at one with respect to the central axis 64 proximal end 62b ends. The distal end 62a and the proximal end 62b the inner wall 62 are about a paragraph 62c connected to each other, which forms a so-called discontinuity point. The with the reference number 64 characterized center axis, which in 4a recognizable represented and at right angles to the image plane of 4b is directed, at the same time forms the axis of rotation of the hollow shaft 50 and corresponds to the in the 1 to 3 shown axis of rotation 36 respectively. 42 ,
An
dem (gemäß 4a linken) gegenüberliegenden Ende der Hohlwelle 50 ist
ein zweiter Flansch 66 angeordnet, der die offene Seite
einer zweiten Topfscheibe 68 überdeckt, welche ebenfalls eine
zylindrische Mantelfläche 70 aufweist.
Die zweite Topfscheibe 68 besitzt im wesentlichen den gleichen
Aufbau wie die erste Topfscheibe 56 und weist eine Innenwandung 72 auf,
die in gleicher Weise wie die Innenwandung 62 der ersten
Topfscheibe 56 gemäß 4b ausgebildet ist. Im Gegensatz zur ersten Topfscheibe 56 hat
die zweite Topfscheibe 68, wie 4a erkennen
lässt,
geringere Abmessungen und ist außerdem gegenüber der
ersten Topfscheibe 56 um 180° versetzt angeordnet.On the (according to 4a left) opposite end of the hollow shaft 50 is a second flange 66 arranged, the open side of a second cup wheel 68 covered, which also has a cylindrical outer surface 70 having. The second cup wheel 68 has essentially the same structure as the first cup wheel 56 and has an inner wall 72 on, in the same way as the inner wall 62 the first cup wheel 56 according to 4b is trained. In contrast to the first cup wheel 56 has the second cup wheel 68 , as 4a recognizes smaller dimensions and is also compared to the first cup wheel 56 arranged offset by 180 °.
Innerhalb
der Hohlwelle 50 ist koaxial zu dieser eine sog. Verbindungsachse 74 drehbar
gelagert, die im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Vollwelle
besteht. Aus Gründen
der Übersichtlichkeit ist
die Darstellung von Lagerelementen für die drehbare Lagerung der
Verbindungsachse 74 weggelassen. Wegen der koaxialen Anordnung
ist die Verbindungsachse 74 um dieselbe Drehachse 64 drehbar gelagert
wie die sie umgebende Hohlwelle 50. An dem einen (gemäß 4a rechten) Ende der Verbindungsachse 74 ist
die erste Topfscheibe 56 und an dem gegenüberliegenden
(gemäß 4a linken) Ende der Verbindungsachse 74 die
zweite Topfscheibe 68 drehfest befestigt.Inside the hollow shaft 50 is coaxial with this a so-called. Connection axis 74 rotatably mounted, which consists of a solid shaft in the illustrated embodiment. For reasons of clarity, the representation of bearing elements for the rotatable mounting of the connection axis 74 omitted. Because of the coaxial arrangement is the connection axis 74 around the same axis of rotation 64 rotatably mounted as the surrounding hollow shaft 50 , On the one (according to 4a right) end of the connection axis 74 is the first cup wheel 56 and at the opposite (according to 4a left) end of the connection axis 74 the second cup wheel 68 secured against rotation.
Gemäß der schematischen
Darstellung von 4a ist an dem einen
(gemäß 4a rechten) Ende der Hohlwelle 50 ein
erster Lagerzapfen 76 radial befestigt, der innerhalb des
Hohlraumes 57 der ersten Topfscheibe 56 positioniert
ist. Auf den ersten Lagerzapfen 76 ist in der schematischen
Darstellung von 4a ein erstes Ausgleichselement 78 gesteckt,
das insoweit radial zur Verbindungsachse 74 bewegbar ist.
Mit Hilfe einer ersten Andruckfeder 80 wird das radial
verstellbare erste Ausgleichselement 78 gegen die Innenwandung 62 der
Topfscheibe 56 federnd vorgespannt, wodurch das erste Ausgleichselement 78 stets
an der Innenwandung 62 der ersten Topfscheibe 56 anliegt.
Die Andruckfeder 80 ist gemäß der schematischen Darstellung
von 4a als Spiralfeder ausgebildet,
die den ersten Lagerzapfen 76 umgibt, und wirkt somit als
Kompressionsfeder.According to the schematic representation of 4a is on the one (according to 4a right) end of the hollow shaft 50 a first journal 76 attached radially, inside the cavity 57 the first cup wheel 56 is positioned. On the first journal 76 is in the schematic representation of 4a a first compensation element 78 plugged, the extent radial to the connection axis 74 is movable. With the help of a first pressure spring 80 becomes the radially adjustable first compensating element 78 against the inner wall 62 the cup wheel 56 resiliently biased, whereby the first compensation element 78 always on the inner wall 62 the first cup wheel 56 is applied. The pressure spring 80 is according to the schematic representation of 4a formed as a spiral spring, the first bearing pin 76 surrounds, and thus acts as a compression spring.
Die
veränderliche
Einstellung des radialen Abstandes des ersten Ausgleichselementes 78 gegenüber der
Verbindungsachse 74 und somit auch der Drehachse 64 erfolgt
durch Verdrehen der ersten Topfscheibe 56 gegenüber der
Hohlwelle 50 und somit dem an dieser angeordneten ersten
Flansch 54, wozu die Schraubverbindungen 58 temporär zu lösen sind.
Während
des Verdrehens wandert das erste Ausgleichselement 78 entlang
der Innenwandung 62 der ersten Topfscheibe 56,
deren teilspiralförmige Kontur
(4b) den radialen Abstand des ersten Ausgleichselementes 78 zur
Drehachse 64 bestimmt. Für die radiale Verstellung des
ersten Ausgleichselementes 78 ist es demnach wichtig, dass
die erste Topfscheibe 56 und die Hohlwelle 50 relativ
zueinander verdrehbar sind. Nachdem durch entsprechendes Verdrehen
der ersten Topfscheibe 56 das erste Ausgleichselement 58 seine
gewünschte
radiale Stellung eingenommen hat, müssen die Schraubverbindungen 58 wieder
festgezogen werden, wodurch für
den normalen Rotationsbetrieb die erste Topfscheibe 56 eine
drehfeste Verbindung mit dem Flansch 54 und somit mit der
Hohlwelle 50 eingeht und gemeinsam mit dieser und der Verbindungsachse 74 eine
rotierende starre Einheit bildet.The variable adjustment of the radial distance of the first compensating element 78 opposite the connection axis 74 and thus also the axis of rotation 64 done by turning the first cup wheel 56 opposite the hollow shaft 50 and so with the arranged on this first flange 54 what the screw connections 58 are to be solved temporarily. During twisting, the first compensating element moves 78 along the inner wall 62 the first cup wheel 56 whose part-spiral contour ( 4b ) the radial distance of the first compensating element 78 to the axis of rotation 64 certainly. For the radial adjustment of the first compensation element 78 It is therefore important that the first cup wheel 56 and the hollow shaft 50 are rotatable relative to each other. After by appropriately turning the first cup wheel 56 the first compensation element 58 has taken its desired radial position, the screw must 58 be tightened again, whereby for the normal rotation operation, the first cup wheel 56 a non-rotatable connection with the flange 54 and thus with the hollow shaft 50 enters and together with this and the connection axis 74 forms a rotating rigid unit.
Das
Verdrehen der ersten Topfscheibe 56 für die radiale Verstellung des
ersten Ausgleichselementes 78 kann manuell erfolgen, wozu
die Schraubverbindungen 58 temporär zu lösen sind, was gewöhnlich auch
manuell durchgeführt
wird. Vorteilhafter ist es aber, die radiale Verstellung des ersten
Ausgleichselementes 78 während des Rotationsbetriebes
automatisch vorzunehmen. Hierzu könnte bevorzugt ein (in den
Figuren nicht dargestellter) Servomotor verwendet werden, der die
relative Drehbewegung zwischen der ersten Topfscheibe 56 und
der Hohlwelle 50 bewirkt und nach Beendigung des Verstellvorganges
für eine
drehfeste Arretierung der ersten Topfscheibe 56 mit der
Hohlwelle 50 sorgt, während die
Schraubverbindungen 58 entfallen können.The twisting of the first cup wheel 56 for the radial adjustment of the first compensation element 78 can be done manually, including the screw 58 are temporarily solved, which is usually done manually. It is more advantageous, however, the radial displacement of the first compensating element 78 automatically during rotation. For this purpose, a (not shown in the figures) servo motor could be preferably used, the relative rotational movement between the first cup wheel 56 and the hollow shaft 50 causes and after completion of the adjustment for a rotationally fixed locking the first cup wheel 56 with the hollow shaft 50 ensures while the screw connections 58 can be omitted.
Am
gegenüberliegenden
(gemäß 4a linken) Ende
der Hohlwelle 50 ist ein sich radial erstreckender zweiter
Lagerzapfen 82 befestigt, dessen Ausrichtung allerdings
um 180° gegenüber dem
ersten Lagerzapfen 76 versetzt ist. Dieser zweite Lagerzapfen 82 befindet
sich innerhalb des Hohlraumes 69 der zweiten Topfscheibe 68 und
trägt ein
zweites Ausgleichselement 84, das durch eine zweite Andruckfeder 86 gegen
die Innenwandung 72 der zweiten Topfscheibe 68 federnd
vorgespannt ist. Wie 4a erkennen lässt, entsprechen
die Anordnung und Funktion des zweiten Ausgleichselementes 84 und
der zweiten Topfscheibe 68 denen des ersten Ausgleichselementes 78 und
der ersten Topfscheibe 56, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen
auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Allerdings besitzt
das zweite Ausgleichselement 84 eine geringere Masse als
das erste Ausgleichselement 78. Ergänzend sei an dieser Stelle
noch hinzugefügt,
dass sichergestellt sein muss, dass das zweite Ausgleichselement 84 konstant
eine um 180° verdrehte
Winkelstellung gegenüber
dem ersten Ausgleichselement 78 einnehmen muss, damit das
zweite Ausgleichselement 84 stets gemeinsam mit dem ersten
Ausgleichselement 78, jedoch in entgegengesetzter Richtung
zu letzterem verstellbar ist. Um dies zu gewährleisten, muss die Relativposition
der zweiten Topfscheibe 68 gegenüber der ersten Topfscheibe 56 stets
konstant bleiben und darf sich nicht verändern. Dies lässt sich
am einfachsten dadurch realisieren, dass auch die zweite Topfscheibe 68 am
zugehörigen
(gemäß 4a linken) Ende der Verbindungsachse 74 drehfest
befestigt und somit über
die Verbindungsachse 74 beide Topfscheiben 56, 68 drehfest
miteinander verbunden sind.At the opposite (according to 4a left) end of the hollow shaft 50 is a radially extending second journal 82 attached, however, its orientation by 180 ° relative to the first journal 76 is offset. This second journal 82 is inside the cavity 69 the second cup wheel 68 and carries a second compensation element 84 that by a second pressure spring 86 against the inner wall 72 the second cup wheel 68 is resiliently biased. As 4a can recognize, correspond to the arrangement and function of the second compensation element 84 and the second cup wheel 68 those of the first compensation element 78 and the first cup wheel 56 , so that reference is made to avoid repetition to the preceding description. However, the second compensation element has 84 a lower mass than the first compensating element 78 , In addition, it should be added at this point that it must be ensured that the second compensation element 84 constant an angular position rotated by 180 ° with respect to the first compensating element 78 must take, so the second compensation element 84 always together with the first compensation element 78 but is adjustable in the opposite direction to the latter. To ensure this, the relative position of the second cup wheel must be 68 opposite the first cup wheel 56 always remain constant and may not change. This is most easily realized by the fact that the second cup wheel 68 on the associated (according to 4a left) end of the connection axis 74 secured against rotation and thus over the connection axis 74 both cup wheels 56 . 68 rotatably connected to each other.
Das
zuvor beschriebene Wirkprinzip des Momentenausgleiches lässt sich
auch ergänzend
der vereinfachten Darstellung von 4c entnehmen,
in der schematisch nur die Hohlwelle 50 mit dem ersten Lagerzapfen 76 und
dem darauf beweglich angeordneten ersten Ausgleichselement 78 sowie
dem zweiten Lagerzapfen 82 mit dem darauf beweglichen zweiten
Ausgleichselement 84 gezeigt ist. Wie 4c erkennen
lässt,
beruht das zuvor beschriebene Wirkprinzip des Momentenausgleiches
darauf, die in 4c ergänzend eingezeichneten
radialen Abstände
R1 und R2 der ersten und zweiten Ausgleichselemente 78 und 84 zur
Drehachse 64 der Hohlwelle 50 derart einzustellen,
dass ein Massenmoment erzeugt wird, welches den Massenmomenten des Kurbeltriebes 2 entgegen
wirkt.The action principle of the torque compensation described above can also be supplemented the simplified representation of 4c take in the schematic only the hollow shaft 50 with the first journal 76 and the first compensating element movably mounted thereon 78 and the second journal 82 with the second compensation element movable thereon 84 is shown. As 4c can be seen, based on the previously described active principle of torque compensation on it, the in 4c additionally drawn radial distances R1 and R2 of the first and second compensation elements 78 and 84 to the axis of rotation 64 the hollow shaft 50 to set such that a mass moment is generated which the mass moments of the crank mechanism 2 counteracts.
In 5 ist
beispielhaft eine konkrete Ausführung
der in 4 gezeigten prinzipiellen Anordnung dargestellt,
wobei gleiche Komponente mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet
sind und sich die Ansichten der 4a und 5a bzw. der 4b und 5b etwa entsprechen. Gegenüber der
schematischen Darstellung der Anordnung von 4 unterscheidet
sich die konkrete Ausführung
von 5 hauptsächlich
in der Art der Lagerung der Ausgleichselemente 78 und 84.
Wie nämlich 5 erkennen lässt, sind
bei der dort dargestellten konkreteren Ausführung die Ausgleichselemente 78 und 84 nicht
auf einen radialen Zapfen gesteckt, der auf der Hohlwelle 50 sitzt.
Stattdessen ist in jedem der beiden Ausgleichselemente 78, 84 eine
sich diametral erstreckende, längliche
Aussparung ausgebildet, mit der das Ausgleichselement auf ein Ende
der Verbindungsachse 74 gesteckt ist. Aufgrund der länglichen Formgebung
der sich diametral erstreckenden Aussparung ist das Ausgleichselement
gegenüber
der Verbindungsachse 74 radial beweglich, wobei in der Aussparung
zusätzlich
die Andruckfeder enthalten ist, die sich auf der Verbindungsachse 74 abstützt. Außerdem sitzt
jedes der beiden Ausgleichselemente in einer am jeweiligen Ende
der Hohlwelle 50 ausgebildeten Ausnehmung, die in diametraler
Richtung verläuft
und an zwei gegenüberliegenden
Seitenabschnitten des Umfanges der Hohlwelle 50 offen ist und
auch zum stirnseitigen Ende der Hohlwelle 50 hin geöffnet sein
kann. Außerdem
hat diese Ausnehmung eine in diametraler Richtung längliche
Form, mit der die Formgebung der beiden Seiten des von der Ausnehmung
aufgenommen Ausgleichselementes 78 bzw. 84 korrespondiert.
Schließlich
stimmen die längliche
Aussparung in den Ausgleichselementen und die Aussparung in den
Enden der Hohlwelle hinsichtlich ihrer diametralen Ausrichtung überein. Somit
bleibt die radiale Beweglichkeit der Ausgleichselemente gegenüber der
Verbindungsachse zwar erhalten, jedoch sorgt die die Ausgleichselemente aufnehmenden
Ausnehmungen in der Hohlwelle für eine
drehfeste Anordnung und Ausrichtung der Ausgleichselemente gegenüber der
Hohlwelle 50.In 5 is an example of a concrete embodiment of in 4 shown in the basic arrangement shown, wherein the same component are identified by the same reference numerals and the views of the 4a and 5a or the 4b and 5b about correspond. Compared to the schematic representation of the arrangement of 4 differs the concrete execution of 5 mainly in the way of storage of compensation elements 78 and 84 , How, namely 5 can recognize, are in the more concrete embodiment shown there the compensation elements 78 and 84 not put on a radial pin, on the hollow shaft 50 sitting. Instead, in each of the two compensation elements 78 . 84 formed a diametrically extending, elongated recess with which the compensation element on one end of the connecting axis 74 is plugged. Due to the elongated shape of the diametrically extending recess is the compensation element with respect to the connection axis 74 radially movable, wherein in the recess in addition the pressure spring is included, located on the connection axis 74 supported. In addition, each of the two compensation elements sits in one at the respective end of the hollow shaft 50 formed recess extending in the diametrical direction and on two opposite side portions of the circumference of the hollow shaft 50 is open and also to the front end of the hollow shaft 50 can be opened. In addition, this Ausneh tion in a diametrical elongated shape, with the shape of the two sides of the compensating element received by the recess 78 respectively. 84 corresponds. Finally, the elongated recess in the compensating elements and the recess in the ends of the hollow shaft coincide with respect to their diametrical orientation. Thus, although the radial mobility of the compensation elements with respect to the connection axis is maintained, but the compensation elements receiving recesses in the hollow shaft provides for a rotationally fixed arrangement and alignment of the compensation elements relative to the hollow shaft 50 ,
Eine
genaue Darstellung dieser Konstruktion findet sich anhand des ersten
Ausgleichselementes 78 in 5b.
Wie 5b erkennen lässt, ist das Ausgleichselement 78 mit
einer länglichen
Aussparung 79 versehen, die in Achsrichtung der Verbindungsachse 74 durchgängig ist
und sich quer zu dieser diametral erstreckt, wobei ihre längliche
Form in diametraler Richtung ausgebildet ist. Gemäß dem in 5b dargestellten Ausführungsbeispiel greift nun die
Verbindungsachse 74 mit ihrem Ende, das beispielsweise
als koaxialer Endzapfen ausgebildet sein kann, lose in die Aussparung 79 des
Ausgleichselementes 78 ein. Wie 5b ferner
erkennen lässt,
ist die Länge
der Aussparung 79 in diametraler Richtung größer als
der Durchmesser des Endes der Verbindungsachse 74, wodurch
die diametrale Aussparung 79 als Langloch wirkt und die
radiale Beweglichkeit des Ausgleichselementes 78 gegenüber der
Verbindungsachse 74 ermöglicht
wird. Die Andruckfeder 80 sitzt gemäß dem Ausführungsbeispiel von 5b in einem nicht näher bezeichneten Fortsatz der
Aussparung 79 und stützt
sich mit ihrem einen Ende radial auf dem Ende der Verbindungsachse 74 ab
und liegt mit ihrem anderen Ende an einem in 5 ebenfalls
nicht näher
bezeichneten distalen Ende des Fortsatzes der Aussparung 79 an
und befindet sich somit in Eingriff mit dem Ausgleichselement 78. Auf
diese Weise wird gewährleistet,
dass das Ausgleichselement 78 mit seiner benachbart zur
Andruck feder 80 liegenden Stirnfläche stets an der Innenwandung 62 der
Topfscheibe 56 anliegt.An exact representation of this construction can be found on the basis of the first compensation element 78 in 5b , As 5b is the compensation element 78 with an elongated recess 79 provided in the axial direction of the connection axis 74 is continuous and extends transversely to this diametrically, with their elongated shape is formed in the diametrical direction. According to the in 5b illustrated embodiment now uses the connection axis 74 with its end, which may be formed for example as a coaxial end pin, loose in the recess 79 of the compensating element 78 one. As 5b can also be seen, is the length of the recess 79 diametrically larger than the diameter of the end of the connecting axis 74 , creating the diametrical recess 79 acts as a slot and the radial mobility of the compensation element 78 opposite the connection axis 74 is possible. The pressure spring 80 sits according to the embodiment of 5b in an unspecified extension of the recess 79 and supports with its one end radially on the end of the connecting axis 74 and lies with its other end on a in 5 also unspecified distal end of the extension of the recess 79 and is thus in engagement with the compensation element 78 , In this way it is ensured that the compensation element 78 with its adjacent to the pressure spring 80 lying face always on the inner wall 62 the cup wheel 56 is applied.
Ferner
lässt 5b erkennen, dass das Ausgleichselement 78 im
Querschnitt eine längliche Form
mit zwei abgeflachten, ebenen und parallel zueinander verlaufenden
Seitenflächen 78a besitzt. Diese
beiden Seitenflächen 78a erstrecken
sich in gleicher Richtung wie die im Querschnitt längliche Aussparung 79 und
somit parallel zu dieser. An seinen Seitenflächen 78a ist das Ausgleichselement 78 beiderseits
von einem Backen 50a an einem Ende der der Hohlwelle 50 eingefasst.
Bei den beiden Backen 50a handelt es sich diametral um
voneinander beabstandete und im Querschnitt segmentförmige Abschnitte,
deren gekrümmte
Außenfläche mit
der Mantelfläche
der Hohlwelle 50 fluchtet und die am Ende der Hohlwelle 50 angeordnet
sind und zwischen sich eine in 5 nicht
näher bezeichnete Ausnehmung
zur losen Aufnahme des Ausgleichselementes 78 bilden. Hierzu
ist der Abstand zwischen den ebenen Innenflächen der im Querschnitt segmentförmigen Backen 50a der
Hohlwelle 50 geringfügig
größer als
der die ,Dicke' bestimmende
Abstand zwischen den beiden Seitenflächen 78a des Ausgleichselementes 78.
Damit sich das Ausgleichselemente 78 in der zuvor beschriebenen
Weise radial gegenüber
der Verbindungsachse 74 bewegen kann, ist die zwischen
den beiden Backen 50a der Hohlwelle 50 gebildete
Ausnehmung an zwei diametral gegenüber liegenden Stellen am Umfang
der Hohlwelle 50 offen. Dies wird dadurch erreicht, dass
stirnseitig am Ende der Hohlwelle 50 lediglich die beiden
Backen 50a ausgebildet sind. So entsteht eine in diametraler
Richtung der Hohlwelle 50 offene Ausnehmung, in der sich
in diametraler Richtung das Ausgleichselement 78 frei bewegen
kann. Allerdings sorgt die längliche
Formgebung der Ausnehmung zwischen den beiden Backen 50a für eine drehfeste Anordnung
und Ausführung
des Ausgleichselementes 78 gegenüber der Hohlwelle 50.
letzteres hat zur Folge, dass bei Rotation der Hohlwelle 50 die
Backen 50a das zwischen diesen liegende Ausgleichselement 78 mitnehmen.Further leaves 5b realize that the compensation element 78 in cross-section an elongated shape with two flattened, flat and mutually parallel side surfaces 78a has. These two side surfaces 78a extend in the same direction as the cross-section elongated recess 79 and thus parallel to this. On its side surfaces 78a is the compensation element 78 on both sides of a baking 50a at one end of the hollow shaft 50 edged. With the two cheeks 50a it is diametrically spaced apart and segmentally segmental sections whose curved outer surface with the lateral surface of the hollow shaft 50 Aligns and the end of the hollow shaft 50 are arranged and between them an in 5 unspecified recess for loose receiving the compensation element 78 form. For this purpose, the distance between the flat inner surfaces of the segmental jaws in cross section 50a the hollow shaft 50 slightly larger than the 'thickness' determining distance between the two side surfaces 78a of the compensating element 78 , So that the compensation elements 78 in the manner described above radially with respect to the connection axis 74 can move, that is between the two jaws 50a the hollow shaft 50 formed recess at two diametrically opposite locations on the circumference of the hollow shaft 50 open. This is achieved by the front side at the end of the hollow shaft 50 only the two cheeks 50a are formed. This creates a diametrical direction of the hollow shaft 50 open recess in which diametrically the compensation element 78 can move freely. However, the elongated shape of the recess between the two jaws 50a for a rotationally fixed arrangement and execution of the compensation element 78 opposite the hollow shaft 50 , the latter has the consequence that during rotation of the hollow shaft 50 the cheeks 50a the compensating element lying between them 78 take.
Damit
bei der Ausführung
gemäß 5 das Ausgleichselement 78 seine
Massenausgleichswirkung in der zuvor anhand von 4 beschriebenen Weise
entfalten kann, muss es so bemessen sein, dass es in jeder radialen
Stellung eine zur Drehachse 64 exzentrische Massenverteilung
aufweist.So in the execution according to 5 the compensation element 78 its mass balance effect in the before by means of 4 must be designed so that it in each radial position one to the axis of rotation 64 having eccentric mass distribution.
Die
zuvor anhand von 5b beschriebene Konstruktion
des ersten Ausgleichselementes 78 gilt entsprechend auch
für das
zweite Ausgleichselement 84 und die zweite Andruckfeder 86.The previously based on 5b described construction of the first compensation element 78 applies accordingly also for the second compensation element 84 and the second pressure spring 86 ,
Schließlich ist
im Gegensatz zu 4 in 5 noch eine
Zahnriemenscheibe 92 dargestellt, die koaxial und drehfest
auf der Hohlwelle 50 sitzt. Ferner ist schematisch ein
Abschnitt eines Zahnriemens 94 gezeigt, der um die Zahnriemenscheibe 92 umläuft und
von einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung angetrieben wird,
um die Gesamtanordnung für
den Massenausgleichsbetrieb in Rotation zu versetzen.Finally, in contrast to 4 in 5 another toothed belt pulley 92 shown coaxial and rotationally fixed on the hollow shaft 50 sitting. Furthermore, schematically is a portion of a toothed belt 94 shown around the timing belt pulley 92 rotates and is driven by a drive device, not shown, to set the overall arrangement for the mass balancing operation in rotation.
Aufgrund
der zuvor anhand der 4 und 5 beschriebenen
Konstruktion entsteht eine Z-förmige
Massenausgleichsanordnung, die im wesentlichen durch die Hohlwelle 50 und
die beiden Ausgleichselemente 78 und 84 gebildet
wird. Wie bereits weiter oben erwähnt, entspricht die Hohlwelle 50 der
in den 1 bis 3 dargestellten Ausgleichswelle 34 bzw. 40;
allerdings kann hinsichtlich ihrer Wirkungsweise auch die gesamte
Z-förmige
Anordnung oder sogar die gesamte in den 4 und 5 dargestellte
Konstruktion mit der in den 1 bis 3 dargestellten
Ausgleichswelle 34 bzw. 40 konstruktiv gleichgesetzt
werden. Während
in den 1 bis 3 jeder der Ausgleichswellen 34, 40 nur
eine einzige Ausgleichsmasse 38 bzw. 44 zugeordnet
ist, ist diese Ausgleichsmasse bei der Anordnung gemäß den 4 und 5 in
die beiden Ausgleichselemente 78 und 84 unterteilt,
die aufgrund der zuvor beschriebenen Konstruktion gemeinsam, jedoch
in entgegengesetzter Richtung radial verstellbar sind.Because of the previously based on the 4 and 5 described construction results in a Z-shaped mass balancing arrangement, which is essentially through the hollow shaft 50 and the two compensation elements 78 and 84 is formed. As already mentioned above, the hollow shaft corresponds 50 in the 1 to 3 illustrated balance shaft 34 respectively. 40 ; However, in terms of their mode of action, the entire Z-shaped arrangement or even the entire in the 4 and 5 shown construction with in the 1 to 3 illustrated balance shaft 34 respectively. 40 be equated constructively. While in the 1 to 3 each of the balance shafts 34 . 40 only a single balancing mass 38 respectively. 44 is assigned, this balancing mass in the arrangement according to the 4 and 5 in the two compensation elements 78 and 84 divided, which are common due to the construction described above, but radially adjustable in the opposite direction.
6 zeigt
skizzenhaft in Draufsicht den Kurbeltrieb 2 sowie zwei
nebeneinander liegende Z-förmige
Massenausgleichsanordnungen A und B der zuvor anhand der 4 und 5 beschriebenen
Art und lässt
ferner die Relativposition dieser beiden Z-förmigen Massenausgleichsanordnungen
A und B zueinander sowie gegenüber
dem Kurbeltrieb 2 erkennen. Für jede der beiden Z-förmigen Massenausgleichsanordnungen
A und B ist aus Gründen
der Einfachheit eine 4c entsprechende
schematische Darstellung gewählt,
wobei für
die dort nur schematisch dargestellten Komponenten die gleichen
Bezugszeichen wie in 4c verwendet
sind, welche allerdings für
eine bessere Zuordnung zu der jeweiligen Massenausgleichsanordnung
mit dem Zusatz „A" bzw. „B" versehen sind. Erstmals
in 6 erkennbar dargestellt ist die Kurbelwelle 7,
die einen Teil des Kurbeltriebes 2 bildet und an der die
Trägerscheibe 4 koaxial
befestigt ist. Somit bildet die Mittelachse der Kurbelwelle 7 die
Rotationsachse 6 gemäß 1.
Hierbei rotieren die Kurbelwelle 7 und mindestens eine
der beiden Z-förmigen Massenausgleichsanordnungen
A, B gegensinnig zueinander, wobei der Drehsinn der Rotation in 6 vereinfacht
nur durch Doppelpfeile angedeutet ist. 6 shows sketchy in plan view the crank mechanism 2 and two adjacent Z-shaped mass balancing assemblies A and B previously described with reference to 4 and 5 described type and also leaves the relative position of these two Z-shaped mass balancing assemblies A and B to each other and to the crank mechanism 2 detect. For each of the two Z-shaped mass balancing assemblies A and B, for simplicity, one 4c selected corresponding schematic representation, wherein for the components shown there only schematically, the same reference numerals as in 4c are used, however, which are provided for better allocation to the respective mass balance arrangement with the addition "A" or "B". First time in 6 The crankshaft is shown as recognizable 7 that are part of the crank mechanism 2 forms and at the carrier disk 4 coaxially attached. Thus, the central axis of the crankshaft 7 the axis of rotation 6 according to 1 , Here, the crankshaft rotate 7 and at least one of the two Z-shaped mass balancing assemblies A, B in opposite directions to each other, wherein the direction of rotation of the rotation in 6 simplified only indicated by double arrows.
Ferner
lässt 6 erkennen,
dass die beiden Z-förmigen
Massenausgieichsanordnungen A und B gegenüber einer zweiten Bewegungsebene 95 versetzt
angeordnet sind, welche sich rechtwinklig zu der in 1 gezeigten
ersten Bewegungsebene 28 sowie rechtwinklig zur Bildebene
von 6 erstreckt und in 6 als strichpunktierte
Linie dargestellt ist. Die zweite Bewegungsebene 95 ist
so definiert, dass sie durch die Bewegung der Kurbelstange 14 aufgespannt
wird, indem die Mittelachse der Kurbelstange 14 unabhängig von
deren Stellung stets in der zweiten Bewegungsebene 95 liegt.
Durch die versetzte Positionierung der beiden Z-förmigen Massenausgleichsanordnungen
A und B gegenüber
der zweiten Bewegungsebene 95 entsteht ein Abstand v zwischen
den (in 6 nicht gekennzeichneten) Schwerpunkten
der ersten Ausgleichselemente 78A und 78B und
der zweiten Bewegungsebene 95, wobei dieser Abstand v einen
Versatz bildet. Aufgrund dieses Versatzes entstehen zusätzliche
Unwuchtmomente, die durch die Z-förmigen Massenausgleichsanordnungen
beseitigt werden. Insbesondere lassen sich hierbei die Ausgleichselemente 78A und 84A sowie 78B und 84B und
deren radiale Abstände
in Bezug auf die Drehachse 64 der Hohlwellen 50A und 50B so
bemessen, dass die resultierenden Umwuchtkräfte und -momente in der Summe
im wesentlichen verschwinden.Further leaves 6 recognize that the two Z-shaped Massenausgleichichanordnungen A and B with respect to a second plane of movement 95 are arranged offset, which is perpendicular to the in 1 shown first movement plane 28 as well as at right angles to the image plane of 6 extends and in 6 is shown as a dash-dotted line. The second movement plane 95 is defined by the movement of the connecting rod 14 is clamped by the central axis of the connecting rod 14 regardless of their position always in the second movement plane 95 lies. Due to the offset positioning of the two Z-shaped mass balancing assemblies A and B relative to the second plane of movement 95 creates a distance v between the (in 6 not marked) focal points of the first compensation elements 78A and 78B and the second movement plane 95 , where this distance v forms an offset. Due to this offset, additional imbalance moments are created which are eliminated by the Z-shaped mass balance arrangements. In particular, this can be the compensation elements 78A and 84A such as 78B and 84B and their radial distances with respect to the axis of rotation 64 the hollow shafts 50A and 50B so that the resulting balancing forces and moments in the sum essentially disappear.
In
diesem Zusammenhang sei ergänzend noch
angemerkt, dass in 6 im wesentlichen die gleiche
Anordnung wie in 1 dargestellt ist, wobei 6 gegenüber 1 eine
Draufsicht zeigt, indem die Bildebene von 6 parallel zu
der (rechtwinklig zur Bildebene von 1 verlaufenden)
ersten Bewegungsebene 28 liegt. Die eine Z-förmige Massenausgleichsanordnung
A entspricht dabei der ersten Ausgleichswelle 34 mit der
ersten Ausgleichsmasse 38 und die zweite Z-förmige Massenausgleichsanordnung
B der zweiten Ausgleichswelle 40 mit der zweiten Ausgleichsmasse 44.
Konkret entspricht die Hohlwelle 50A der ersten Ausgleichswelle 34 von 1 und
die Hohlwelle 50B der zweiten Ausgleichswelle 40 von 1,
wobei sich der Abstand zwischen Drehachsen 64 der Hohlwellen 50A und 50B von dem
in 1 dargestellten entsprechendem Maß c und
der Abstand der Drehachse 64 der Hohlwelle 50A von
der Rotationsachse 6 der Trägerscheibe 44 bzw.
der Kurbelwelle 7 von dem in 1 dargestellten
entsprechenden Abstandsmaß e
zeichnungsbedingt unterscheidet. Ferner ist, wie bereits zuvor erwähnt, die
in 1 gezeigte erste Ausgleichsmasse 38 in 6 in
zwei Ausgleichselemente 78A und 84A und die in 1 gezeigte
zweite Ausgleichsmasse 44 in die beiden Ausgleichselemente 78B und 84b unterteilt.In this context, it should be added that in 6 essentially the same arrangement as in 1 is shown, wherein 6 across from 1 a plan view shows the image plane of 6 parallel to (at right angles to the image plane of 1 extending) first movement plane 28 lies. The one Z-shaped mass balance assembly A corresponds to the first balance shaft 34 with the first leveling compound 38 and the second Z-shaped mass balance assembly B of the second balance shaft 40 with the second balancing mass 44 , Concretely, the hollow shaft corresponds 50A the first balance shaft 34 from 1 and the hollow shaft 50B the second balance shaft 40 from 1 , where the distance between axes of rotation 64 the hollow shafts 50A and 50B from the in 1 shown corresponding dimension c and the distance of the axis of rotation 64 the hollow shaft 50A from the axis of rotation 6 the carrier disk 44 or the crankshaft 7 from the in 1 shown corresponding distance measure e drawing due difference. Furthermore, as already mentioned, the in 1 shown first balancing mass 38 in 6 in two compensation elements 78A and 84A and the in 1 shown second balancing mass 44 in the two compensation elements 78B and 84b divided.
In 7 ist
in vergrößerter Einzelansicht
die die Kurbelscheibe 8 tragende Trägerscheibe 4 der in den 2 und 3 gezeigten
Ausführung
dargestellt, und zwar in Draufsicht (a) und in gegenüber der Draufsicht
um 90° gedrehter,
teilweise geschnittener Seitensicht (b). Für die gleichen Komponenten
sind in 7 die gleichen Bezugszeichen
angegeben, wie sie auch bereits in den 1 bis 3 verwendet wurden.
Zur Vermeidung von Wiederholungen wird hinsichtlich jener Komponenten
auf die zuvor getroffene Beschreibung verwiesen.In 7 is in an enlarged single view of the crank disc 8th supporting carrier disk 4 in the 2 and 3 shown embodiment, in plan view (a) and in relation to the plan view rotated by 90 °, partially cut side view (b). For the same components are in 7 the same reference numerals as already stated in the 1 to 3 were used. To avoid repetition, reference is made to the above description with regard to those components.
7 lässt besonders
deutlich die von der zweiten Kurbelausgleichsmasse 32 um
die Rotationsachse 6 beschriebene und als strichpunktierte
Linie dargestellte kreisförmige
Bahn 96 sowie die exzentrische Anordnung der Kurbelscheibe 8 an
der Trägerscheibe 4 erkennen.
Demnach ist die Mittelachse 98 der Kurbelscheibe 8 gegenüber der
Rotationsachse 6 der Trägerscheibe 4 versetzt.
Für den laufenden
Betrieb ist die Kurbelscheibe 8 an der Trägerscheibe 4 fixiert.
Dies erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel durch in den
Figuren nicht gezeigte Schrauben. Hierzu ist die Kurbelscheibe 8 mit
entlang einer kreisförmigen
Linie 100 voneinander beabstandet angeordneten Langlöchern 102 versehen, durch
die die zuvor erwähnten
Schrauben für
die Fixierung der Kurbelscheibe 8 an der Trägerscheibe 4 gesteckt
sind und sich in Schraubeingriff mit in den Figuren ebenfalls nicht
dargestellten Gewindebohrungen in der Trägerscheibe 4 befinden. 7 makes it particularly clear that of the second crankcase balance 32 around the axis of rotation 6 described and shown as a dotted line circular path 96 as well as the eccentric arrangement of the crank disc 8th at the carrier disk 4 detect. Accordingly, the central axis 98 the crank disc 8th opposite the axis of rotation 6 the carrier disk 4 added. For the current operation is the crank disc 8th at the carrier disk 4 fixed. This is done in the illustrated embodiment by screws not shown in the figures. This is the crank disk 8th along with a circular line 100 spaced apart slots 102 Mistake, through the aforementioned screws for the fixation of the crank disc 8th at the carrier disk 4 are plugged and in screw engagement with in the figures also not shown threaded holes in the carrier disk 4 are located.
Allerdings
erfolgt die Befestigung der Kurbelscheibe 8 an der Trägerscheibe 4 derart,
dass die Kurbelscheibe 8 in nahezu jeder beliebigen Winkelstellung
in Bezug auf deren Mittelachse 98 fixiert werden kann.
Dies ist bereits mit Hilfe der Langlöcher 102 möglich, die
allerdings nur eine Verdrehung um einen begrenzten Winkelabstand
gestatten. Für
die Änderung
der Winkelstellung der Kurbelscheibe 8 über einen größeren Winkelbereich
müssen
die erwähnten
Schrauben vollständig
gelöst
und nach Verdrehung der Kurbelscheibe 8 durch andere Langlöcher 102 gesteckt
werden. Durch eine solche Änderung
der Winkelstellung der Kurbelscheibe 8 lässt sich
der die effektive Kurbellänge
bildende Abstand 16 (1) zwischen
der Rotationsachse 6 der Trägerscheibe 4 und der
Mittelachse 104 des Kurbelzapfens 12 bzw. dem
auf dieser Mittelachse 104 liegenden Anlenkungspunkt 10 auf
das gewünschte
Maß einstellen.
Bei der in 7 ge zeigten Stellung nimmt der
Anlenkungspunkt den größten Abstand
zur Rotationsachse 6 ein, wodurch sich hier die größte effektive
Kurbellänge
bzw. der längste
effektive Kurbelradius ergibt. Da, wie bereits zuvor beschrieben,
der Schwerpunkt der gesamten Masse der Kurbelscheibe 8 mit
deren Mittelachse 98 zusammenfällt, bleibt bei einer Änderung
der Winkelstellung der Kurbelscheibe 8 deren Schwerpunktlage
unberührt.However, the attachment of the crank disc takes place 8th at the carrier disk 4 such that the crank disc 8th in almost any angular position with respect to its central axis 98 can be fixed. This is already with the help of the slots 102 possible, however, allow only a twist by a limited angular distance. For changing the angular position of the crank pulley 8th Over a larger angular range, the mentioned screws must be completely released and after rotation of the crank disc 8th through other slots 102 be plugged. By such a change in the angular position of the crank disc 8th can be the effective crank length forming distance 16 ( 1 ) between the axis of rotation 6 the carrier disk 4 and the central axis 104 of the crankpin 12 or on this central axis 104 lying articulation point 10 set to the desired size. At the in 7 ge showed position takes the point of articulation the greatest distance from the axis of rotation 6 This results in the largest effective crank length or the longest effective crank radius. Since, as previously described, the center of gravity of the entire mass of the crank disc 8th with its central axis 98 coincides, remains at a change in the angular position of the crank disk 8th their center of gravity is unaffected.
8 enthält eine
Einzeldarstellung der Kurbelscheibe 8 gemäß der in
den 2, 3 und 7 gezeigten
Ausführung
in teilweise geschnittener Draufsicht (a) und in gegenüber der
Draufsicht um 90° gedrehter,
teilweise geschnittener Seitenansicht (b). Auch hier sind deshalb
für die
gleichen Komponenten die gleichen Bezugszeichen angegeben, wie sie
auch bereits in den 1 bis 3 und 7 verwendet
sind. Hinsichtlich dieser Komponenten wird deshalb zur Vermeidung
von Wiederholungen auf die zuvor entsprechend gegebene Beschreibung
verwiesen. 8th contains a detail of the crank disc 8th according to the in 2 . 3 and 7 shown embodiment in a partially sectioned plan view (a) and in relation to the plan view rotated by 90 °, partially sectioned side view (b). Again, therefore, the same reference numerals are given for the same components as they already in the 1 to 3 and 7 are used. With regard to these components, reference is therefore made to avoid repetition to the description given above accordingly.
Ferner
lässt 8 erkennen,
dass ein segmentförmiger
Abschnitt 8a der Kurbelscheibe 8 beiderseits der
ersten Kurbelausgleichsmasse 30 als Gegengewicht gegenüber dem
Kurbelzapfen 12 ausgebildet ist. Ferner in 8b eine
dritte Kurbelausgleichsmasse 106 erkennbar dargestellt,
die im Bereich des Kurbelzapfens 12 in der von dieser gegenüberliegenden
Seite der Kurbelscheibe 8 eingesetzt ist. Die dritte Kurbelausgleichsmasse 106 ist
für eine dynamische
Auswuchtung erforderlich. Die auf der Kurbelscheibe 8 angeordneten
erste Kurbelausgleichsmasse 30 und dritte Kurbelausgleichsmasse 106 sind
im dargestellten Ausführungsbeispiel
als Zylinder ausgebildet und können
vorzugsweise aus Wolfram hergestellt sein.Further leaves 8th recognize that a segmental section 8a the crank disc 8th on both sides of the first counterbalancing mass 30 as a counterweight to the crankpin 12 is trained. Further in 8b a third crankshaft balance 106 recognizable represented in the area of the crank pin 12 in the opposite side of the crank disc 8th is used. The third crankshaft balance 106 is required for dynamic balancing. The on the crank disc 8th arranged first cranking compound 30 and third crankshaft balance 106 are formed in the illustrated embodiment as a cylinder and may preferably be made of tungsten.
Schließlich gibt 9 zum
besseren Verständnis
eine skizzenhafte perspektivische Darstellung von sämtlichen
auf die Kurbelwelle 7 wirkenden Massen des Kurbeltriebes 2,
wobei für
gleiche Komponenten auch hier wieder die gleichen Bezugszeichen
angegeben sind, wie sie bereits in den 1 bis 3, 7 und 8 verwendet
sind. Mit dem Bezugszeichen 108 ist schematisch die umlaufende Pleuel-
bzw. Kurbelstangenmasse bezeichnet, welche bereits an früherer Stelle
in der Beschreibung erläutert
wurde. Die schematisch dargestellte Masse 110 steht für die Masse
der Kurbelscheibe 8. Die Anordnung der ersten Kurbelausgleichsmasse 30 und die
in Bezug auf die Mittelachse 98 der Kurbelscheibe 8 um
180° versetzte
und zusätzlich
noch in axialer Richtung der Mittelachse 38 versetzte Anordnung
der dritten Kurbelausgleichsmasse 106 hat zur Folge, dass
die Hauptachse des Trägheitstensors
in die in 9 angezeigte x-Richtung weist.
Schließlich
ist in 9 noch eine vierte Kurbelausgleichsmasse 112 erkennbar,
die in einem axialen Abstand von der Kurbelscheibe 8 und
in einem radialen Abstand von der Kurbelwelle 7 an dieser
drehfest befestigt ist. Diese vierte Kurbelausgleichsmasse 112 soll
diejenigen Momente kompensieren, die bei Rotation der Kurbelwelle 7 durch
Fliehkräfte
entstehen, die aus dem längsaxialen
Versatz der auf der Trägerscheibe 4 angeordneten
zweiten Kurbelausgleichsmasse 32 gegenüber der Masse 110 der
Kurbelscheibe 8 entstehen.Finally there 9 for a better understanding a sketchy perspective view of all on the crankshaft 7 acting masses of the crank mechanism 2 , wherein for the same components here again the same reference numerals are given, as they are already in the 1 to 3 . 7 and 8th are used. With the reference number 108 is schematically referred to the circumferential connecting rod or crank rod mass, which has already been explained earlier in the description. The mass shown schematically 110 stands for the mass of the crank disc 8th , The arrangement of the first counterbalancing mass 30 and those in relation to the central axis 98 the crank disc 8th offset by 180 ° and additionally in the axial direction of the central axis 38 staggered arrangement of the third crankcase compound 106 As a result, the main axis of the inertial tensor is in the in 9 indicated x direction points. Finally, in 9 still a fourth cranking compound 112 recognizable, at an axial distance from the crank disc 8th and at a radial distance from the crankshaft 7 attached to this rotation. This fourth crankshaft balance 112 should compensate for those moments when the crankshaft is rotating 7 due to centrifugal forces arising from the longitudinal axial offset of the carrier disc 4 arranged second crank-balancing mass 32 opposite to the mass 110 the crank disc 8th arise.