DE1048075B

DE1048075B - Massenausgleich fuer eine Zweitaktbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE1048075B
Application number: DER14962A
Authority: DE
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 1953-11-20
Filing date: 1954-09-02
Publication date: 1958-12-31

Description

Massenausgleich für eine Zweitaktbrennkraftmaschine Es ist bekannt, daß sich bei kleinen, für Kraftfahrzeugzwecke geeigneten Viertaktbrennkraftmaschinen mit zwei einander gegenüberliegenden Zylindern ein vorzüglicher Massenausgleich erzielen läßt, weil man die Kurbelzapfen um 180° gegeneinander versetzen und die Kolben eine symmetrische Bewegung machen lassen kann, bei der, wenn sich die Kolben gleichzeitig dem Mittelpunkt nähern, der eine sich in der Expansionsperiode und der andere in der Ansaugperiode befindet.
Stellt man in gleicher Weise zwei Kolben eines Zweitaktmotors einander gegenüber (d. h., läßt man sie an zwei um 180° gegeneinander versetzten Kurbelzapfen angreifen), so erzielt man denselben Ausgleich, gewinnt aber kein regelmäßigeres Drehmoment als bei einem einzylindrigen Motor, da die beiden Kolben zusammen die Expansionsperiode durchlaufen. Setzt man dagegen die beiden Pleuelstangen am gleichen Kurbelzapfen an, so werden die beiden Kolben nicht mehr symmetrische Bewegungen ausführen, sondern augenscheinlich die gleichen. Das Drehmoment wird regelmäßiger, da ja der eine Kolben die Expansionsperiode und der andere die Kompressionsperiode durchläuft, aber der Ausgleich ist ganz gestört, weil die Trägheitskräfte der beweglichen Teile sich addieren, statt sich aufzuheben.
Das Ziel der Erfindung ist nun, eine Zweitaktbrennkraftmaschine mit gegenüberliegenden Zylindern zu schaffen, die mit einem ebenso gleichmäßigen Drehmoment arbeitet, wie z. B. eine Viertaktbrennkraftmaschine mit vier Zylindern. Hierzu wird ein an sich bekannter Weg eingeschlagen, indem von einer Zweitaktbrennkraftmaschi.ne mit zwei einander gegenüberliegenden Zylindern und an demselben Kurbelzapfen angreifenden Pleuelstangen ausgegangen wird, bei der die rotierenden und ein Teil der hin- und hergehenden Massen durch eine an der Kurbelwelle angebrachte Gegenmasse ausgeglichen sind und die beim Ausgleich der hin- und hergehenden Masse übrigbleibende freie Massenkraft mit möglichst einfachen Mitteln ebenfalls zum Ausgleich kommt. Massenausgleiche dieser Art sind schon vorgeschlagen worden, haben sich aber teils wegen komplizierter Bauart und teils wegen nicht vollständiger Ausgleichsmöglichkeit für die übrigbleibende Massenkraft nicht durchsetzen können. Dieser Mangel kann dadurch beseitigt werden, daß hierzu zwei symmetrisch zu einer durch die Kurbelwellenachse und senkrecht zur Maschinenlängsachse gelegten Ebene angeordnete Massen, von denen eine von der Kurbelwelle her angetrieben wird, gegenläufig und mit der Drehzahl der Kurbelwelle rotieren, als Ausgleich benutzt werden. Das ist an sich (bei Brennkraftmaschinen anderer Bauart) auch schon versucht worden, doch lassen die bekanntgewordenen Ausgleichskonstruktionen mit solchen Rotoren wieder an Einfachheit und Raumsparsamkeit zu wünschen übrig; außerdem verursachen sie wegen der Notwendigkeit zusätzlicher, eben nur für den Ausgleich dieser freibleibenden Massenkraft herangezogener Konstruktionsteile zu hohe Herstellungskosten.
Gemäß der Erfindung werden diese Schwierigkeiten dadurch überwunden, daß die zum Ausgleich der freien Massenkraft dienenden Massen in einem in an sich bekannter Weise die Spülung der Zylinder der Zweitaktbrennkraftmaschine übernehmenden dreischaufeligen Rootsgebläse derart untergebracht sind, daß an einem Rotor des Gebläses nur eine Schaufel voll ausgebildet ist, während die zwei anderen Schaufeln Höhlungen besitzen, und an dem anderen Rotor zwei volle und eine leere Schaufel vorhanden sind. Durch diese Ausnutzung des Spülkompressors der Brennkraftmaschine als Ausgleicher für die freie Restmassenkraft kommt man zu einer einfachen und wohlfeilen Konstruktion, die gleichwohl alle Bedingungen eines dynamischen Ausgleiches erfüllt.
In den Fig. 1 und 2 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung einer zweizylindrigen Zweitaktbrennkraftmaschine mit erfindungsmäßigem Ausgleichssystem, Fig. 2 einen Querschnitt durch eine nach dem Schema der Fig. 1 konstruierte Brennkraftmaschine in ihren wesentlichen Teilen. Die Kolben 1 und 2 sind durch Pleuelstangen 3 und 4 mit dem Kurbelbolzens verbunden. Die Masse 6 liegt dem Bolzen 5 gegenüber, wie es üblich ist. Die in der Fig. 2 dargestellte Masse 7 enthält zunächst die Masse, die zum Ausgleich der Fliehkräfte nötig ist, zuzüglich der eben erwähnten Masse 6. Die Masse 6 gleicht in der Achse y-y' die wechselnden Trägheitskräfte aus. Sie erzeugt in der Achse z-z' ein System von wechselnden Kräften in gleichen Phasen und in gleicher Intensität.
In der Achse z-z' und über dem Motor befindet sich der Spülkompressor. In der Fig. 1 sind die zwei Schaufelräder des Kompressors durch 8 und 9 dargestellt und die Gleichheit der Umlaufgeschwindigkeit mit jener der Kurbelwelle durch eine Synchronisierungstransmission 10 symbolisiert. Die Massen 11 und 12 sind gleich; sie liegen beide in einer Entfernung r vom Umlaufzentrum und im gleichen Winkel a zur Achse x-x' wie das Gegengewicht 6 zur Achse y-y'. Man sieht, daß in jedem Augenblick die Trägheitskräfte in der Achse x-x zum Verschwinden gebracht sind und in der Achse z-z' die Trägheitskräfte der beiden Massen 11 und 12 ganz durch die Trägheitskräfte der Masse 6 ausgeglichen werden können; vorausgesetzt, daß die Massen, 11 und 12 den geeigneten Wert aufweisen.
Es ist natürlich schwierig, zwei symmetrische Massen 11, 12 in einem Kompressor unterzubringen, der nur eine geringe Schaufelzahl haben soll. Eine Beispielslösung ist in Fig. 2 wiedergegeben, wo die Masse 11 in eine Schaufel eines dreischaufeligen Rotors gelegt ist, während die zwei anderen Schaufeln entsprechende Hohlräume aufweisen. Der mit dem erstgenannten Rotor zusammenarbeitende komplementäre Rotor besitzt, im Gegensatz hierzu, zwei volle Schaufeln und eine ausgehöhlte. In diesem Rotor (dem rechten in Fig. 2) ist es leicht zu erzielen, daß die Komponente der beiden Massen, von denen jede gleich der Masse 11 ist, den gleichen Effekt wie die Masse 12 erzielt, die in Fig. 1 dargestellt ist.
Das Spülverfahren in der Brennkraftmaschine kann beliebiger Art sein. Im dargestellten Beispiel hat die Brennkraftmaschine Luftkühlung; sie könnte aber auch mit Flüssigkeitskühlung arbeiten. Ferner ist zu bemerken, daß die Anordnung eines dreischaufeligen Kompressors zu weiten, im Stauchwege leicht herstellbaren Muldenformen der Schaufeln führt, die sich gut kombinieren lassen mit einer Flachzwillinganordnung.
Selbstverständlich ist die Ausführungsform nach der Zeichnung in Einzelheiten abänderbar, und alle diese Varianten überschreiten nicht den Rahmen der Erfindung, soweit sie dem nachfolgenden Anspruch entsprechen.

Claims

PATENTANSPRUCH: Massenausgleich für eine Zweitaktbrennkraftmaschine mit zwei einander gegenüberliegenden Zylindern und an demselben Kurbelzapfen angreifenden Pleuelstangen, bei der die rotierenden und ein Teil der hin- und hergehenden Massen durch eine an der Kurbelwelle angebrachte Gegenmass:e ausgeglichen sind und die beim Ausgleich der hin- und hergehenden Masse übrigbleibende freie Massenkraft dadurch ausgeglichen wird, daß zwei symmetrisch zu einer durch die Kurbelwellenachse und senkrecht zur Maschinenlängsachse gelegten Ebene angeordnete Massen, vom denen eine von der Kurbelwelle her angetrieben wird, gegenläufig und mit der Drehzahl der Kurbelwelle rotieren, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Ausgleich der freien Massenkraft dienenden Massen in einem in an sich bekannter Weise die Spülung der Zylinder der Zweitaktbrennkraftmaschine übernehmenden dreischaufeligen Rootsgebläse derart untergebracht sind, daß an einem Rotor des Gebläses nur eine Schaufel voll ausgebildet ist, während die zwei anderen Höhlungen besitzen und an dem anderen Rotor zwei volle und eine leere Schaufel vorhanden sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 695 757, 344 080; österreichische Patentschrift Nr. 163 920; britische Patentschrift Nr. 420155; Biezeno und Grammel, »Technische Dynamik«, Berlin, 1939, S. 873, 880; Neugebauer, »Kräfte in Triebwerken schnelllaufender Kolbenkraftmaschinen«,
2. Auflage, 1952, S. 72, 92, 93.