DE1188364B

DE1188364B - Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Massenausgleich zweiter Ordnung durch Gegengewichtspaare

Info

Publication number: DE1188364B
Application number: DEK47370A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Medenus
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1962-07-28
Filing date: 1962-07-28
Publication date: 1965-03-04
Also published as: GB972544A

Description

Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Massenausgleich zweiter Ordnung durch Gegengewichtspaare Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Massenausgleich zweiter Ordnung durch Gegengewichtspaare im Bereich jeden Endes beiderseits der Kurbelwelle, die mit doppelter Kurbelwellendrehzahl gegensinnig umlaufen.
Hubkolbenbrennkraftmaschinen der vorstehend näher beschriebenen Art sind bekannt. Mit den bisher bekanntgewordenen Anordnungen von Gegengewichten zum Massenausgleich zweiter Ordnung ist es jedoch noch nicht möglich, z. B. bei einem 8-Zylinder-V-Motor mit einem V-Winkel von 90°, die bei diesem Motor freien Massenkräfte zweiter Ordnung auszugleichen, die in einer Querebene zur Längsmittelebene des Motors auf den Motor einwirken.
Der Ausgleich auch dieser freien Massenkräfte ist Aufgabe der Erfindung.
Die Erfindung besteht darin, daß die jeweils auf einer Seite der Kurbelwelle liegenden Gegengewichte der beiden Gegengewichtspaare gegenläufigen Drehsinn haben und bei rechtwinklig zur Mittellängsebene des Motors gerichteten Fliehkraftvektoren phasengleich sind.
Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung sollen die Gegengewichte in bekannter Weise in der durch die Längsachse der Kurbelwelle verlaufenden waagerechten Ebene angeordnet sein.
Es sind Anordnungen bekanntgeworden, bei denen mit zwei Gegengewichtspaaren, die gegensinnig mit doppelter Kurbelwellendrehzahl umlaufen, ein Massenausgleich zweiter Ordnung erzielt werden soll, indem zwei gegenläufige Hilfswellen parallel zur Kurbelwelle angeordnet werden, an deren Enden sich die Gegengewichte befinden.
Mit einer solchen Anordnung ist wohl der Ausgleich der Massenkräfte zweiter Ordnung unter gewissen Voraussetzungen möglich. Der Ausgleich der Momente der Massenkräfte zweiter Ordnung um die Kurbelwellenachse gelingt aber auf diese Weise nicht.
Dazu wäre es nämlich erforderlich, in jeder Zylinderquerebene, d. h. in jeder Wirkungsebene freier Massenkräfte zweiter Ordnung, Gegengewichtspaare phasen- und lagerichtig anzuordnen.
Wegen des damit verbundenen Aufwandes an Raum, Gewicht und Kosten kommt diese Lösung für gedrängt gebaute Hochleistungsmotoren nicht in Frage.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird dagegen beispielsweise bei symmetrischen Kurbelwellen von V-Motoren, insbesondere solchen mit größerer Zylinderzahl, ein vollkommener Momentenausgleich der freien Massenkräfte zweiter Ordnung dadurch erzielt, daß die beiderseits der Kurbelwelle befindlichen, mit doppelter Kurbelwellendrehzahl umlaufenden Gegengewichte, z. B. mittels an beiden Motorenden angeordneter Zahnradsätze, so angetrieben werden, daß nicht nur die Drehrichtung der Gegengewichte jedes in einer Querebene zur Längsachse in Nähe der Kurbelwellenenden umlaufenden Gegengewichtspaares gegensinnig ist, sondern daß auch die Drehrichtung der jeweils auf einer Seite der Mittellängsebene des Motors, an den entgegengesetzten Kurbelwellenenden befindlichen Gegengewichte der beiden Gegengewichtspaare gegensinnig ist.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Ausgleichsgewichte wird erreicht, daß die Fliehkräfte der Ausgleichsgewichte kein zusätzliches Wechseldrehmoment um die Kurbelwellenachse erzeugen.
Außer dem vollkommenen Ausgleich der freien Massenkräfte und deren Momente bietet der Fortfall von Hilfswellen, die sich über die ganze Kurbelgehäuselänge erstrecken, bedeutende Vorteile. Durch die Anordnung der Antriebsräder für die Gegengewichte werden die äußeren Abmessungen des Motors nicht vergrößert; denn in der Wirkungsebene der Gegengewichtspaare ist ungenutzter Raum im Kurbelgehäuse verfügbar.
Besonders vorteilhaft wirkt sich der Fortfall der Hilfswellen dadurch aus, daß der Raum über der Kurbelwelle frei bleibt für die Anordnung der Nokkenwelle und der Ventilstößel.
Wenn auch in erster Linie daran gedacht ist, die Mittelachsen der Gegengewichte in bekannter Weise in Höhe der Kurbelwellenmitte anzuordnen, so kann doch eine Höhenversetzung der Gegengewichtsachsen z. B. aus konstruktiven Gründen und auch aus physikalischen Gründen vorteilhaft sein.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt. Die Abb. 1 zeigt einen senkrechten Querschnitt durch eine achtzylindrige Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Anordnung von zwei Zylinderreihen ip V-Form unter einem V-Winkel von 90°.
Die A b b. 2 zeigt schematisch in perspektivisciie"r Darstellung die Anordnung von Gegengewichten zum Massenausgleich zweiter Ordnung an der Hubkolbenbrennkraftmaschine nach A b b. 1..
Die Hubkolbenbrennkraftmaschine hat zwei Reihen von Arbeitszylindern 1 und 2. In jeder Reihe sind vier Arbeitszylinder hintereinander angeordnet, so daß die Hubkolbenbrennkraftmaschine insgesamt acht Arbeitszylinder hat. Die beiden Reihen von Arbeitszylindern sind unter einem V-Winkel von 90° zueinander angeordnet, und zwar symmetrisch zur senkrechten Längsmittelachse der Maschine. Der Querschnitt in A b b. 1 ist so gelegt, daß die Triebwerke von zwei gegenüberliegenden Arbeitszylindern zu erkennen sind. So sind also die Arbeitskolben 3 und die Pleuelstangen 4 zu erkennen. Die Kurbelwelle 5 der Maschine ist so ausgebildet, daß jeweils zwei gegenüberliegende Arbeitszylinder auf einen Kurbelzapfen der Kurbelwelle wirken. Die Kurbelzapfen 6 der Kurbelwelle sind so breit, daß die Pleuelstangen 4 von gegenüberliegenden Arbeitszylindern nebeneinanderliegend an einem Kurbelzapfen 6 angreifen. Dementsprechend sind also die Zylinderreihen 1 und 2 in Längsrichtung der Maschine gesehen gegeneinander verschoben.
Das Gestell der Maschine besteht aus dem Kurbelgehäuseoberteil 7, das mit den Zylinderreihen 1 und 2 aus einem Stück gegossen ist. Das Kurbelgehäuseoberteil 7 ist unten durch eine abnehmbare Kurbelwanne 8 verschlossen. Die Zylinderköpfe 9 der einzelnen Arbeitszylinder sind von je einer Haube 10 überdeckt.
Die dargestellte Hubkolbenbrennkraftmaschine ist eine Viertaktbrennkraftmaschine. Sie wird durch eine in der senkrechten Längsmittelebene der Maschine im V-Winkel liegende Nockenwelle 11 und Stoßstangen 12 gesteuert. Die Sammelleitungen 13 für den Auslaß liegen außerhalb und die Sammelleitungen 14 für den Einlaß innerhalb des V-Raumes der Maschine.
Aus der A b b. 2 ist zu erkennen, daß die vier Kurbeln 6 der Kurbelwelle 5 in einer Ebene liegen. Infolgedessen hat die Maschine freie Massenkräfte zweiter Ordnung in einer Ebene, die senkrecht zur senkrechten Länasmittelebene verläuft. Diese freien Massenkräfte und auch alle übrigen Massenkräfte und Massenmomente zweiter Ordnune werden aufgehoben durch zwei Gegengewichtspaare, von denen eines im Bereich des vorderen und das andere im Bereich des hinteren Endes der Kurbelwelle angeordnet ist. Die Gegengewichte der Gegena,ewichtspaare haben gegenläufigen Drehsinn und werden mit doppelter Drehzahl der Kurbelwelle 5 angetrieben. Hierzu sind auf der Kurbelwelle Antriebszahnräder 15 vorhanden. Die Gegengewichte der Gegengewichtspaare sind mit 16 bezeichnet. Die Gegenläufigkeit eines der Gegengewichte wird jeweils durch ein Zwischenzahnrad 18 erzielt.
Die Gegengewichtsanordnung weist nun gemäß der Erfindung die Besonderheit auf, daß die auf einer Seite der Kurbelwelle 5 liegenden Gegengewichte 16 gegenläufigen Drehsinn haben.

Claims

Patentansprüche: 1. Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Massenausgleich zweiter Ordnung durch Gegengewichtspaare im Bereich jeden Endes beiderseits der Kurbelwelle, die mit doppelter Kurbelwellendrehzahl gegensinnig umlaufen, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß die jeweils auf einer Seite der Kurbelwelle liegenden Gegengewichte der beiden Gegengewichtspaare gegenläufigen Drehsinn haben und bei rechtwinklig zur Mittellängsebene des Motors gerichteten Fliehkraftvektoren phasengleich sind.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegengewichte in der durch die Längsachse der Kurbelwelle verlaufenden waagerechten Ebene angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 819 193; britische Patentschrift Nr. 403 223; Zeitschrift »Motorwagen« aus dem Jahr 1929, S. 311 bis 317; Zeitschrift des VDI aus dem Jahr 1937, S. 1221 und 1226.