DE2126059A1 - Crankshaft with connecting rod bearings for reciprocating engines - Google Patents

Crankshaft with connecting rod bearings for reciprocating engines

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DE2126059A1 DE19712126059 DE2126059A DE2126059A1 DE 2126059 A1 DE2126059 A1 DE 2126059A1 DE 19712126059 DE19712126059 DE 19712126059 DE 2126059 A DE2126059 A DE 2126059A DE 2126059 A1 DE2126059 A1 DE 2126059A1
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crankshaft
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/04Crankshafts, eccentric-shafts; Cranks, eccentrics
    • F16C3/18Eccentric-shafts
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    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/22Compensation of inertia forces
    • F16F15/24Compensation of inertia forces of crankshaft systems by particular disposition of cranks, pistons, or the like

Description

DORNIER SYSTEM GMBHDORNIER SYSTEM GMBH

Reg. S 122Reg. S 122

Kurbelwelle «it Pleuellägern für HubkolbenmaschinenCrankshaft «with connecting rod bearings for reciprocating piston engines

Die Erfindung befaßt sich «it einer Kurbelwelle für Hubkolben«« sch inen. Herkömmliche Kurbelwellen sind je nach der Anzahl der Zylinder bzw. Kolben und de« Kolbenhub entsprechend abgekröpft und weisen an ihren abgekröpften Stellen Pleuelzapfen zur Lagerung der den Kolben tragenden Pleuelstange auf. Dadurch ist allen ein wesentliches Proble« geaeinsa«, nlMlich ihre koaplizierte Erzeugung mit einer Vielzahl von aufeinander folgenden Arbeitsgängen. Außerdem bereitet die geforderte Genauigkeit bei der Kurbelwellenherstellung betriebtliebe Schwierigkeiten. Das größte Problem stellt die Erzeugung von Lagerzapfen, und zwar besondere der Hauptlagerzapf en, dar. Diese sollen unter keinen Umständen gegenüber der idealen Mittellinie der Kurtelwelle exzentrisch sein. Haben die Hauptlagerzapfen untereinander exzentrische Abweichungen, so ist es nicht möglich, diese Kurbelwelle in einem sehr feinen Wahlpassungssystem exakt zentrisch in einem Kurbelwellengehäuse au lagern. Diese Hauptschwierigkeit bei den Kurtelwellen bedeutet erzeugungs«äQig sehr hohe Ausgaben für die Bearbeitungemaschinen und bringt außerdem noch den Nachteil von verhältnismäßig viel Ausschußware mit sich. Die Kurtelwellenherstellung wird dadurch sehr teuer.The invention is concerned with producing a crankshaft for reciprocating pistons. Conventional crankshafts are different depending on the number the cylinder or piston and the piston stroke are correspondingly cranked and have connecting rod journals at their cranked points for mounting the connecting rod carrying the piston. As a result, they all have an essential problem in common, namely their joint problem Generation with a large number of successive operations. In addition, the required accuracy prepares the crankshaft manufacture were operating difficulties. That The greatest problem is the production of bearing journals, namely in particular the main bearing journals. Under no circumstances should these be eccentric with respect to the ideal center line of the flange shaft be. Have the main journals eccentric to one another Deviations, it is not possible for this crankshaft in a very fine system of selection of fit exactly centrally in a crankshaft housing. This major difficulty In the case of the kink waves, the production equation means very high Expenditures for the processing machines and also brings with it the disadvantage of a relatively large amount of rejects. This makes the production of the flute shaft very expensive.

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Bine andere Schwierigkeit bei der Kurbelwellenherstellung liegt bei den Pleuellagern. Da ihr Durchmesser üblicherweise kleiner ist als der Durchmesser der Hauptlager, werden sie viel früher beschädigt oder zerstört. Aus diesem Grunde hat man auch schon ihre Durchmesser gleich denen der Hauptlager gemacht. Auch diese-Ausbildung hat noch zu keinem befriedigenden Ergebnis geführt. Ein weiterer Nachteil der Pleuellagerzapfen besteht darin, daß sie meist verschieden großen Hub aufweisen und außerdem auch noch untereinander einen Winkelversatz haben. Ungleicher Hub und Winkelversatz bedeuten aber im Betrieb eine wesentliche Verschlechterung des heute bei Verbrennungsmotoren meist üblichen Quetschkopfsystems. Sine serienmäßige Produktion von extrem kleinen Quetschkopfspalten wird aus diesen Gründen unmöglich.Another difficulty in making crankshafts lies with the connecting rod bearings. Since their diameter is usually smaller than the diameter of the main bearings, they become large damaged or destroyed earlier. For this reason, their diameters have already been made the same as those of the main bearings. Even this training has not yet led to a satisfactory result. Another disadvantage of the connecting rod journals is that they usually have different stroke sizes and also still have an angular offset from one another. However, unequal stroke and angular misalignment mean a significant deterioration in operation the squeeze head system most commonly used in combustion engines today. Sine mass production of extreme small squeeze head gaps becomes impossible for these reasons.

Als weiterer schwerwiegender Nachteil kommt hinzu, daß in der Kurbelwelle von Zylinder zu Zylinder ein unterbrochener Kraftfluß vorhanden ist. Auch die Torsionssteifigkeit der Kurbelwelle läßt zu wünschen übrig, da üblicherweise durch das Motordrehmoment Verdrehungen in der Kurbelwelle immerhin um einige Winkelgrade vorkommen. Auch dadurch wird ein Winkelversatz der Pleullagerzapfen hervorgerufen und die oben genannten Nachteile verstärken sich.Another serious disadvantage is that in the crankshaft from cylinder to cylinder is an interrupted power flow. Also the torsional stiffness of the crankshaft leaves a lot to be desired, as usually due to the engine torque Twists in the crankshaft at least a few degrees occur. This also causes an angular offset of the Caused connecting rod journals and the above disadvantages are exacerbated.

Hinzu kommen noch die Schwingungsprobleme, da Drehschwingungen der Kurbelwelle nicht oder nur ungenügend zu beherrschen sind. Als weiterer Nachteil sind die schlechten Schmier-In addition, there are vibration problems because of torsional vibrations the crankshaft cannot be controlled or only insufficiently. Another disadvantage is the poor lubrication

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Verhältnisse der Haupt- und Pleuellager zu erwähnen. Der Schmiermitteltransport muß nämlich entgegen der Zentrifugalkraft innerhalb der abgekröpften Kurbelwelle erfolgen.Mention should be made of the proportions of the main and connecting rod bearings. The lubricant transport must namely take place against the centrifugal force inside the cranked crankshaft.

Eine besondere Ausbildungsart der Kurbelwelle ist durch die sogenannte Scheibenkurbelwelle bekannt geworden. Diese Ausbildungsform weist keine Abkröpfungen auf,vielmehr sind bei ihr die Hauptlager im Durchmesser Über den Kurbelradius hinaus erweitert und zu Scheiben ausgebildet. Die Pleuelzapfen sind zwischen zwei benachbarten Scheiben eingesetzt. Auf diese Weise erhält man zwar große Hauptlagerdurchmeeser und kann dort Rollenlagerung vorsehen und die gesamte Kurbelwelle von der Seite her in das Haschinengehäuse einschieben. Rs bleiben aber sämtliche oben genannten Nachteile der bekannten Kurbelwelle auch bei dieser Scheiben-Kurbelwelle bestehen. Darttberhinaus bringt die Scheibenkurbelwelle eine ganz erhebliche Verteuerung der Herstellung mit sich.A special type of crankshaft design is known from the so-called disc crankshaft. This form of training does not show any crookedness, rather are with her the diameter of the main bearings expanded beyond the crank radius and formed into disks. The connecting rod pins are between two adjacent discs used. In this way, large main bearing diameters are obtained and roller bearings can be used there and insert the entire crankshaft from the side into the machine housing. But all remain Rs The above-mentioned disadvantages of the known crankshaft also exist in this disc crankshaft. Darttber brings the Disc crankshaft a very considerable increase in the cost of manufacture with it.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden und eine neue Form einer Kurbelwelle zu schaffen, die eine sehr genaue, aber trotzdem einfache Herstellung erlaubt, also wenig Ausschuß bringt und daher billig in der Fertigung ist. Diese neue Kurbelwelle soll vor allem eine genaue zentrische Anordnung der Hauptlagerzapfen ermöglichen, möglichst torsionssteif sein und damit Drehschwingungen vermeiden. Außerdem soll die Ausbildung sehr gute Schmiermöglichkeiten bieten,The invention was based on the stated disadvantages to avoid and to create a new shape of a crankshaft, which allows a very precise, but nevertheless simple manufacture, thus brings little scrap and is therefore cheap to manufacture. The main aim of this new crankshaft is to have an exact centric one Allow arrangement of the main bearing journals, if possible be torsionally stiff and thus avoid torsional vibrations. In addition, the training should offer very good lubrication options,

so daß auch bei Uberbeanspruchung eine Beschädigung der Pleuellager nicht mehr möglich ist. Das Ziel wird erfindungsgemäß erreicht durch Ausbildung der Kurbelwelle als durchgehende, gerade und im Motorgehäuse gelagerte Welle mit fest darauf angeordneten Exzenterscheiben als Träger der Pleuellager, wobei nach einer ersten Auswuchtbedingung die Masse eines jeden Kolbens um den zugehörigen Kolbenbolzen, nach einer zweiten Auswuchtbedingung die Summe der Massen von Kolben und Kolbenbolzen und Pleuellager mit Pleuelstange mit einem zugeordneten Gegengewicht um die Exzentermitte und nach einer dritten Auswuchtbedingung die Gesamtmasse der nach den beiden vorstehenden Bedingungen ausgewuchteten Massen einschließlich der Exzenterscheibe und einer weiteren Gegenmasse um die Achse der durchgehenden Welle statisch und dynamisch ausgewuchtet sind.so that the connecting rod bearings are damaged even if they are overstrained is no longer possible. The goal is achieved according to the invention by designing the crankshaft as a continuous, straight one and a shaft mounted in the motor housing with eccentric disks fixed thereon as a carrier for the connecting rod bearings, wherein according to a first balancing condition, the mass of each piston around the associated piston pin, according to a second balancing condition the sum of the masses of piston and piston pin and connecting rod bearing with connecting rod with an assigned counterweight around the center of the eccentric and, according to a third balancing condition, the total mass of the two preceding conditions balanced masses including the eccentric disk and a further counter mass around the axis of the continuous Shaft are statically and dynamically balanced.

Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung kann die durchgehende Welle vorteilhafterweise als Hohlwelle ausgebildet sein. Zusätzlich kann im Inneren der Hohlwelle noch ein an sich bekanntes Dämpfungsglied, z.B. ein Weicheisenrohr, vorgesehen werden, um evtl. doch auftretende, störende Drehschwingungen vollständig beherrschen zu können.According to a further embodiment of the invention, the through shaft can advantageously be designed as a hollow shaft. In addition, a known damping element, e.g. a soft iron tube, can be provided inside the hollow shaft in order to be able to completely control any interfering torsional vibrations that may occur.

Unabhängig davon, ob eine Rohrwelle oder Massivwelle verwendet wird, bietet eine derartige Ausbildung der Kurbelwelle als Exzenterwelle die größte Genauigkeit für die Herstellung der Hauptlagerzapfen und ihre genaue zentrische Anordnung bei der Lagerung im Motorgehäuse. Auch die Pleuelzapfen lassen sich mit höchster Genauigkeit fertigen. Die er-Regardless of whether a tubular shaft or solid shaft is used, such a design of the crankshaft offers as an eccentric shaft, the greatest accuracy for the manufacture of the main bearing journals and their exact centric arrangement when stored in the motor housing. The connecting rod journals can also be manufactured with the greatest possible precision. Which he-

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findungsgemäße Kurbelwelle läßt sich außerdem sehr einfach herstellen, denn auf einen durchgehenden Wellenstück, das - wie erwähnt - eine Hohl- oder Massivwelle sein kann, werden die einzelnen Exzenter aufgeschoben und in ihrer richtigen Winkel» lage fixiert, so daß die Lagersteilen der Hauptlager dieser Kurbelwelle unter allen Umständen genau zentrisch sind, da sie ja auf einer durchgehenden Welle liegen. Der zweite große Vorteil dieser Kxzenterwellenausbildung ist die mögliche Präzision der einzelnen Lagerzapfen. Während bei der herkömmlichen Kurbelwelle die Pleuelzapfen jeweils exakt angeschliffen werden mußten hat man es bei der erfindungsgemäßen Exzenterwelle mit gleich großen kreisrunden Scheiben zu tun , die untereinander mit einer sehr kleinen Fertigungstoleranz versehen und nur exzentrisch angebohrt sind. Diese exzentrische Anbohrung ist vom Mittelpunkt der Exzenterscheibe mit einer sehr kleinen Toleranz fertigungsmäßig gunstig angeordnet und dient als Aufnahme für die durchgehende Grundwelle der Exzenterwelle, so daß sowohl die Hauptlagerzapfen als auch die Pleuellagerzapfen mit einer sehr hohen Erzeugungsgenauigkeit unter Einsatz billiger Mittel gefertigt werden können. Ausschußware wird dadurch praktisch vermieden. Die Herstellungskosten für eine Exzenterwelle liegen höchstens bei einem Fünftel bis einem Viertel des Preises, der für eine herkömmliche Kurbelwelle aufgewandt werden muß, die dabei auch noch mit allen oben genannten Ungenauigkeiten behaftet ist.crankshaft according to the invention is also very easy to manufacture, because on a continuous piece of shaft that - how mentioned - a hollow or solid shaft, the individual eccentrics are pushed on and at their correct angle » position so that the bearing parts of the main bearings of this crankshaft are exactly centric under all circumstances, since they lie on a continuous shaft. The second big advantage this Kxzenterwellenausbildung is the possible precision of the individual bearing journals. While with the conventional crankshaft the connecting rod journals had to be ground exactly one has to do with the eccentric shaft according to the invention with circular disks of the same size, which one with the other with a very small manufacturing tolerance and are only drilled eccentrically. This eccentric drilling is from the center the eccentric disk with a very small tolerance in terms of production Favorably arranged and serves as a receptacle for the continuous basic shaft of the eccentric shaft, so that both the main bearing journals as well as the connecting rod journals are manufactured with a very high level of production accuracy using inexpensive means can be. This practically avoids rejects. The manufacturing costs for an eccentric shaft are at most At a fifth to a quarter of the price that would have to be paid for a conventional crankshaft, that too is still fraught with all of the above inaccuracies.

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Darüber hinaus bieten Exzentenrellen den großen Vorteil, daß sie einen durchgehenden Kraftfluß aufweisen und torsionssteif sind. Da eine sehr weit gehende Auftwuchtung möglich ist, werden Drehschwingungen auf einen Bruchteil der bisher auftretenden Drehschwingungen reduziert. Bei den Auswucht bedingungen kann man gegebenenfalls bei Boxermotoren mit 4 oder mehr Zylindern mit einer sehr einfachen Anordnung auskommen, da dort die durch die dritte Auswuchtbedingung verlangte Gegenmasse durch die paarweise Anordnung der Gegenkolben ersetzbar ist. Ein weiterer Vorteil der Exzenterwelle besteht darin, daß die Pleuellager selbst ungeteilt ausgebildet sein können. Es ist daher möglich, sie von der Seite her auf die zugeordneten Exzenterscheiben aufzuschieben. Auch die Schmierverhältnisse werden ganz wesentlich verbessert, da nämlich das Schmiermittel axial durch die zentrale Welle zugeführt werden kann und von dort aus durch die eigene Zentrifugalkraft über durchgehende Radialbohrungen durch die Exzenterscheibe bis zur Kolbenbolzenbohrung der Pleuelstange geleitet werden kann. Kräftemäßig ergibt sich bei der Exzenterwelle der Vorteil, daß die Explosionskraft der Gase und damit der Gasdruck vom Kolben über den Kolbenbolzen und die Pleuelstange nicht mehr auf ein spezifisch schmales, also mit einem kleinen Durchmesser versehenes Lager übertragen wird, sondern auf eine Exzenterseheibe mit großem Durchmesser, wodurch der Ölflächendruck gegenüber den bisher üblichen Pleuellagern um das entsprechende Durchmesserverhältnis kleiner ist.In addition, eccentric wheels offer the great advantage that they have a continuous flow of force and are torsionally stiff. Since a very extensive uplift is possible, torsional vibrations are reduced to a fraction of the previously occurring torsional vibrations. With the balancing conditions you can possibly get by with a very simple arrangement in boxer engines with 4 or more cylinders, because there the counterweight required by the third balancing condition can be replaced by the paired arrangement of the opposing pistons. Another advantage of the eccentric shaft is that the connecting rod bearings themselves can be designed to be undivided. It is therefore possible to push them onto the associated eccentric disks from the side. The lubrication ratios are also significantly improved, since the lubricant can be supplied axially through the central shaft and from there by its own centrifugal force via continuous radial bores through the eccentric disk to the piston pin bore the connecting rod can be guided. In terms of force, the eccentric shaft has the advantage that the explosive force of the Gases and thus the gas pressure from the piston via the piston pin and the connecting rod are no longer limited to a specifically narrow one, i.e. with a small diameter bearing is transferred, but to an eccentric disk with a large diameter, whereby the oil surface pressure compared to the previously common connecting rod bearings is smaller by the corresponding diameter ratio.

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"· 7 —"· 7 -

Dadurch erfolgt eine wesentliche Schonung der Pleuellager, dieThis results in a significant protection of the connecting rod bearings, the

infolgedessen eine beträchtliche Erhöhung ihrer Lebensdauer erhalten. consequently obtain a considerable increase in their service life.

Sin Ausführungsbeispiel der Erfindung sei nachstehendAn exemplary embodiment of the invention is as follows

an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:explained on the basis of the drawings. Show it:

Fig. 1 das Prinzip der Exzenterwelle stark vereinfacht dargestellt, Fig. 1 shows the principle of the eccentric shaft greatly simplified,

Fig. 2 schematisch die Exzenterwelle mit der Exzenterscheibe in axialer Sicht,Fig. 2 schematically shows the eccentric shaft with the eccentric disk in axial view,

Fig. 3 die Seitenansicht zur Fig. 2,3 shows the side view of FIG. 2,

Fig. 4 schematisch die Stellung der Exzenterscheiben und Kolben bei eines Vier-Zylinder-Reihen-Motor,4 schematically shows the position of the eccentric disks and pistons with a four-cylinder in-line engine,

Fig. 5a schematisch die Stellung der Exzenterscheiben und Kolben bei einem Vier-Zylinder-Boxer-Motor in axialer Sicht, .Fig. 5a schematically shows the position of the eccentric disks and pistons in a four-cylinder boxer engine in an axial direction View, .

Fig. 5b die Seitenansicht zur Fig. 5a ,FIG. 5b shows the side view of FIG. 5a,

Fig. 6a schematisch die Stellung der einzelnen Exzenterscheiben bei einem Vier-Zylinder-Reihen-Motor mit 45° V-Stellung,6a schematically shows the position of the individual eccentric disks in a four-cylinder in-line engine with a 45 ° V position,

Fig. 6b die Überlagerung der Einzeldarstellung von Fig. 6a in axialer Sicht,FIG. 6b shows the superimposition of the individual representation from FIG. 6a in FIG axial view,

Fig. 6c die Seitenansicht zur Fig. 6bFIG. 6c shows the side view of FIG. 6b Fig. 7a schematisch die Stellung der einzelnen Exzenterscheiben7a schematically shows the position of the individual eccentric disks

fur einen Vier-Zylinder-Reiheη-Motor mit 30° V-Stellung,for a four-cylinder in-line engine with 30 ° V position,

Fig. 7b die Überlagerung der Einzeldarstellung von Fig. 7a,FIG. 7b shows the superimposition of the individual representation from FIG. 7a, Fig. 7c die Seitenansicht von Fig. 7b .FIG. 7c shows the side view of FIG. 7b.

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In der Fig. 1 1st die zentrale, durchgehende Welle mit 1 bezeichnet. Die Achse der Welle trägt das Bezugszeichen D. Senkrecht auf der durchgehenden Welle 1 ist strichpunktiert die Zylinderachse Z angedeutet. Auf der durchgehenden Welle 1 ist eine Exzenterscheibe 2 befestigt. Diese Exzenterscheibe trägt das Pleuellager 3. Vom Pleuellager aus führt die Pleuelstange 4 zumIn Fig. 1 is the central, continuous shaft with 1 designated. The axis of the shaft bears the reference symbol D. The cylinder axis is perpendicular to the continuous shaft 1 in dash-dotted lines Z indicated. An eccentric disk 2 is attached to the continuous shaft 1. This eccentric disc carries that Connecting rod bearing 3. From the connecting rod bearing, the connecting rod 4 leads to

| Kolbenbolzen 5, der den Kolben β trägt. Die durchgehende, zentrale Welle 1 und ihre Lagerung im Motorgehäuse wird später noch beschrieben.| Piston pin 5, which carries the piston β. The continuous, central one Shaft 1 and its bearing in the motor housing will be described later.

Um die Auswichtbedingungen zu erfüllen, muß zunächst der Kolben 6 um den Kolbenbolzen 5 ausgewuchtet werden. Der Schwerpunkt Sg liegt dabei im Kolbenbolzen 5. Sodann wird die im Schwerpunkt S_ vereinigt gedachte Masse von Kolben und Kolbenbolzen zusammen mit den Massen von Pleuellager 3 und Pleuelstange 4 um die Bxzentermitte S_ mit einer Gegenmasse 7 ausgewuchtet. Im Schwerpunkt G der Gegenmasse 7 ist die gleich großeIn order to meet the avoidance conditions, you must first the piston 6 must be balanced around the piston pin 5. Of the The center of gravity Sg is in the piston pin 5. Then the in the center of gravity S_ combines the imaginary mass of piston and piston pin balanced together with the masses of the connecting rod bearing 3 and connecting rod 4 around the center S_ with a counter mass 7. In the center of gravity G of the counterweight 7 is the same

" Masse wie die Summe der Massen von Kolben, Kolbenbolzen, Pleuellager und Pleuelstange angeordnet. In der Mitte der Bxzenterscheibe 2 kann die Gesamtmasse von Kolben,; Pleuelstange, Pleuellager, Gegenmasse 7 und Exzenterscheibe 2 im Schwerpunkt Sx vereinigt gedacht werden. Die Gesamtmasse des im Exzenterschwerpunktes 8χ vereinigt gedachten und nach den ersten beiden Auswuchtbedingungen ausgewuchteten Systems ist Ihrerseits nach der dritten Auswuchtbedingung um die Achse D der durchgehenden Welle"Mass arranged like the sum of the masses of piston, piston pin, connecting rod bearing and connecting rod. In the middle of the eccentric disk 2, the total mass of piston; connecting rod, connecting rod bearing, counter mass 7 and eccentric disk 2 can be thought of as being combined in the center of gravity S x In the eccentric center of gravity 8 χ , the system that is imagined and balanced according to the first two balancing conditions is on your part about the axis D of the continuous shaft according to the third balancing condition

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statisch und dynamisch auszuwuchten· Zu diese« Zweck wird eine der Ilasse Sx entsprechende Gegenmasse 8 mit Schwerpunkt S„ angeordnet. Durch die drei zusammenwirkenden Auswuchtbedingungen erhält man ein einwandfrei ausgewuchtetes Gesamtsystem, das keine oeziliierenden Bewegungen mehr aufweist.to balance statically and dynamically · For this purpose, a counterweight 8 corresponding to Ilasse S x with a center of gravity S is arranged. The three interacting balancing conditions result in a perfectly balanced overall system that no longer exhibits any oezilizing movements.

Die Figuren.2 und 3 zeigen eine vereinfachte konstruktive Ausführungsform der Exzenterwelle. Ss sind für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwandt. Es ist leicht die durchgehende Hauptwelle 1 zu erkennen, die in den Lagern 9 im Motorgehäuse gelagert ist. Auf beiden Seiten der Exzenterscheibe 2 sind jeweils im Abstand a die Gegenmassen zur Gesamtmasse S~ auf zwei gleich große Gegengewichte 8 mit Schwerpunkt S.. aufgeteilt angeordnet. Die beiden gleich groden Teilmassen 8 sitz·* fest auf der durchgehenden Welle 1. Nach der dritten Auswuchtbedingung müssen die Schwerpunkte S„ und S„ beide den gleichen Abstand r von der Achse D der durchgehenden Welle 1 haben.Figures 2 and 3 show a simplified design Embodiment of the eccentric shaft. Ss are for same Parts have the same reference numerals as in FIG. 1. It is easy to see the continuous main shaft 1, which is in the Bearings 9 is stored in the motor housing. On both sides of the eccentric disk 2, the counterweights are each at a distance a to the total mass S ~ on two equally large counterweights 8 with Focus S .. arranged divided. The two groden the same Partial masses 8 sit · * firmly on the continuous shaft 1. After the third balancing condition must focus on S "and S" both have the same distance r from the axis D of the through shaft 1.

In der durchgehenden Welle 1, die hier als Hohlwelle dargestellt ist, ist als Dämpfungsglied noch ein Weicheisenrohr 13 angeordnet. Das benötigte Schmiermittel wird in axialer Richtung in die durchgehende Well· 1 eingeführt. Von dort aus gelangt es durch Radialbohrungen 10' durch die Wand der Welle 1 hindurch in einen Kanal 10, der durch die Exzenterscheibe 2In the through shaft 1, which is shown here as a hollow shaft, there is also a soft iron tube 13 as a damping element arranged. The required lubricant is introduced into the continuous shaft x 1 in the axial direction. Got from there it through radial bores 10 'through the wall of the shaft 1 through into a channel 10 which passes through the eccentric 2

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hindurchfuhrt. Dieser Schniermittelkana1 10 mündet in eine Nut im Pleuellager 3. Von dort aus wird der Lagerspalt 3* des Plöuellagers geschmiert. Weiterhin führt von der Nut 11 eine Bohrung 12 durch die Pleuelstange 4 hindurch bis zur Kolbenbolzenbohrung 5* der Pleuelstange. Der Öltransport erfolgt nur in flichtung der Zentrifugalkraft und nicht mehr ihr entgegengefc setzt. Infolgedessen ist die Schmierung wesentlich vereinfacht und verbessert.passes through. This Schniermittelkana1 10 opens into a groove in the connecting rod bearing 3. From there the bearing gap 3 * of the connecting rod bearing is lubricated. Furthermore, one leads from the groove 11 Hole 12 through the connecting rod 4 to the piston pin hole 5 * of the connecting rod. The oil is only transported in the direction of centrifugal force and no longer opposed to it. As a result, lubrication is much easier and improved.

Wie die Zeichnung weiterhin erkennen läßt, kann man ungeteilte Pleuellager 3 verwenden 'und das gesarate Pleuellager von der Seite her auf den Exzenter 2 aufschieben. Der Zusammenbau von Exzenterwelle und Pleuel mit Kolben wird dadurch wesentlich vereinfacht.As the drawing also shows, one can undivided Use connecting rod bearing 3 'and the entire connecting rod bearing from Slide the side onto the eccentric 2. This makes the assembly of the eccentric shaft and the connecting rod with the piston essential simplified.

In der Fig. 4 sind seitlich nebeneinander herausgezeichnet die vier Zylinder I - IV eines Vier-Zylinder-Reihen-Motors. Die durchgehende Welle ist wieder mit 1 angedeutet, ebenso strichpunktiert die jeweilige Zylinderachse Z. Die Exzenterscheibe 2 und ihr Schwerpunkt Sx sowie die Gegenmasse 8 mit Schwerpunkt Sj. sind eingezeichnet; ebenso die Pleuelstange 4. Die vier Stellungen der vier Kolben I - IV lassen erkennen, daß eine einwandfreie Auswuchtung des gesamten Systems möglich ist. Die einzelnen Kolben sind jeweils in einer Stellung von etwa 45°gegenüber ihrer OT- bzw. UT-Lage eingezeichnet. Jeder Kolben und jede Exzenterscheibe ist für sich nach den oben beschriebenen Auswuchtbedingungen ausgewuchtet. Somit ist auch jedem Kolben eine eigene Gege nm aase 81 zugeordnet.In FIG. 4, the four cylinders I-IV of a four-cylinder in-line engine are drawn out side by side. The continuous shaft is again indicated by 1, as is the respective cylinder axis Z with dash-dotted lines. The eccentric disk 2 and its center of gravity S x and the counterweight 8 with its center of gravity Sj. are shown; likewise the connecting rod 4. The four positions of the four pistons I - IV show that a perfect balancing of the entire system is possible. The individual pistons are each drawn in a position of approximately 45 ° with respect to their TDC or BDC position. Each piston and each eccentric disk is individually balanced according to the balancing conditions described above. Thus, each piston is also assigned its own counterpart 81.

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In den Figuren 5a und 5b sind die vereinfachten Verhältnisse für einen Vier-Zylinder-Boxer-Motor dargestellt. Dabei sind zweizylinderpaare nebeneinander herausgezeichnet. Auch hier" sind die ExzenterweIlen bzw. Kolben um 45° gegenüber OT-Özw. UT-Lage versetzt eingezeichnet. Die Seitenansicht der Fig. 5b läßt deutlich die durchgehende Hauptwelle 1 erkennen sowie die darauf angeordneten Exzenterscheiben 2. Die durchgehende Welle ist in den Hauptlagern 9a,9b,9c gelagert. Wie oben schon erwähnt, wird auf diese Weise eine genaue Zentrierung der Hauptwellenlager erreicht. Durch die Boxeranordnung der Kolben ist in diesem speziellen Ausführungsbeispiel keine Gegenmasse 8 an den einzelnen Kolben erforderlich, vielmehr dienen zum Massenausgleich die beiden einander zugeordneten Kolben, Die gleiche vereinfachte Ausbildung ist natürlich auch bei einem Sechs-Zylinder oder Acht-Zylinder-Boxer-Motor möglich, oder aber bei Reihen-Motoren mit mehr als acht Zylindern. Eine Anwendung der vollständigen Auswuchtbedingungen gemäß Fig. 1 ist aber gegebenenfalls auch bei Boxermotoren nicht ausgeschlossen.The simplified relationships for a four-cylinder boxer engine are shown in FIGS. 5a and 5b. Included two cylinder pairs are drawn out side by side. Here too, the eccentric shafts or pistons are at 45 ° compared to OT-Özw. UT position shown offset. The side view of Fig. 5b clearly shows the continuous main shaft 1 as well as the eccentric disks 2 arranged on it. The continuous shaft is stored in the main bearings 9a, 9b, 9c. As mentioned above, in this way an exact centering of the main shaft bearings is achieved. Due to the boxer arrangement the piston is In this special embodiment, no counterweight 8 is required on the individual pistons, but rather serve to balance the masses the two pistons assigned to one another. The same simplified design is of course also available for a six-cylinder or eight-cylinder boxer engine possible, or with in-line engines with more than eight cylinders. An application of the However, complete balancing conditions according to FIG. 1 may not be ruled out even in the case of boxer engines.

Die Figuren 6a bis 6c zeigen einen Vier-Zylinder-Reihen-Motor, dessen vier Zylinder I - IV in 45° V-Stellung liegen. Hier sind die einzelnen Kolben in ihrer OT-bzw. UT-Lage eingezeichnet. Die Auswuchtung erfolgt hier nach dem Vorbild der Fig. mit einer gesonderten Gegenmasse 8 für jeden Kolben bzw. mit zwei aufgeteilten Teilmassen 8.Figures 6a to 6c show a four-cylinder in-line engine, whose four cylinders I - IV are in a 45 ° V position. Here are the individual pistons in their TDC or. UT position shown. The balancing takes place here according to the example in Fig. with a separate counterweight 8 for each piston or with two divided partial weights 8.

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In den Figuren 7a bis 7c ist wieder ein Vier-Zylinder-Reihen-Motor mit 30° V-Stellung eingezeichnet. Bei der hier gewählten Darstellung sind die Kolben etwa 15° gegenüber der OT- bzw. UT-Lage versetzt. Auch hier ist jedem einzelnen Kolben bzw. Jeder einzelnen Exzenterscheibe eine Gegenmasse 8 zugeordnet,, wobei die Gegenmasse wieder in zwei Teile aufgeteilt ist.In FIGS. 7a to 7c there is again a four-cylinder in-line engine marked with a 30 ° V position. With this one The pistons are about 15 ° compared to the selected representation OT or UT position offset. Again, every single piston is there or each individual eccentric disk is assigned a counterweight 8, whereby the counter mass is again divided into two parts.

. Die durchgehende Welle 1 alt den Hauptlagern 9a,9b,9c ist zu erkennen.. The through shaft 1 old the main bearings 9a, 9b, 9c is closed recognize.

Die erfindungsgemäOe Exzenterwelle hat gegenüber den bisherigen Kurbelwellen nicht nur den Vorteil einer größeren Genauigkeit und einer besseren Auewuchtmöglichkeit, sondern vor allen Dingen den Vorteil, daß für ihren Xrzeugungsgang keine Transferstraßen und komplizierten Bearbeitungsmaschinen erforderlich sind, sondern es genügen wenige Werkzeugmaschinen, wobei als Endergebnis eine Erzeugungsgenauigkeit erreicht wird, wie sie bisher bei Kurbelwellen nur mit sehr großem Aufwand mög-The inventive eccentric shaft has compared to the previous crankshafts not only have the advantage of greater accuracy and better balancing options, but also before all things have the advantage that no transfer lines and complicated processing machines are required for their generation process are, but a few machine tools are sufficient, whereby the end result is a generation accuracy, as was previously possible with crankshafts only with a great deal of effort.

w lieh war. Die hier vorgeschlagene Exzenterwelle stellt also gegenüber der bisherigen Kurbelwelle in erzeugungsmäßiger und in funktlonelier Hinsicht einen wesentlichen Fortschritt dar. w was borrowed. The eccentric shaft proposed here represents a significant advance in terms of production and functionality compared to the previous crankshaft.

2 9. Mär ζ 1971
KTlO/Bau/mo.
2 Mar 9, 1971
KTlO / construction / mo.

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Claims (1)

Reg. S 122Reg. S 122 PatentansprücheClaims Kurbelwelle mit Pleuellagern für Hubkolbenmaschinen, gekennzeichnet durch ihre Ausbildung als durchgehende, gerade und im Motorgehäuse gelagerte Welle (1), mit fest darauf angeordneten Exzenterscheiben (2) als Träger der Pleuellager (3),Crankshaft with connecting rod bearings for reciprocating piston engines, marked due to their design as a continuous, straight shaft (1) mounted in the motor housing, with a fixed shaft Eccentric disks (2) as carriers of the connecting rod bearings (3), wobei nach einer ersten Auswuchtbedingung die Masse eines Jeden Kolbens (6) um den zugehörigen Kolbenbolzens (5),wherein, according to a first balancing condition, the mass of a Each piston (6) around the associated piston pin (5), nach einer zweiten Auswuchtbedingung die Summe der Massen von Kolben (6), Kolbenbolzen (5) und Pleuellager (3) mit Pleuelstange (4) mit einem zugeordneten Gegengewicht (7) um die Exzenter sehe ibenmit te (S3.)according to a second balancing condition, the sum of the masses of piston (6), piston pin (5) and connecting rod bearing (3) with connecting rod (4) with an assigned counterweight (7) around the eccentric see ibenmit te (S 3. ) und nach einer dritten Auewuchtbedingung die Gesamtmasse der nach den beiden vorstehenden Bedingungen ausgewuchteten Massen (3,4,5,6,7) einschließlich der Exzenterscheibe (2) und einer weiteren Gegenmasse (8) um die Achse (D) der durchgehenden Welle (1) statisch und dynamisch ausgewuchtet sind.and according to a third unbalance condition, the total mass of those balanced according to the two above conditions Masses (3,4,5,6,7) including the eccentric disc (2) and a further counterweight (8) are statically and dynamically balanced around the axis (D) of the through shaft (1). 2. Kurbelwelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Ausbildung der durchgehenden Welle (1) als rohrförmige Hohlwelle.2. Crankshaft according to claim 1, characterized by training the through shaft (1) as a tubular hollow shaft. 209851/0196209851/0196 3. Kurbelwelle nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein im Inneren der Hohlwelle (1) angeordnetes, an sich bekanntes Dämpfungsglied für Drehschwingungen(z.B. Weicheisenrohr 13).3. Crankshaft according to claim 2, characterized by an im Known damper for torsional vibrations (e.g. soft iron tube 13) arranged inside the hollow shaft (1). 4. Kurbelwelle nach einen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenmasse (8) der dritten Auswuchtbedingung aus zwei in gleichem Abstand (a) vor und hinter der Exzenterscheibe (2) angeordneten gleichen Teilmassen zusammengesetzt ist.4. Crankshaft according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the counter mass (8) of the third balancing condition from two equidistant (a) in front of and behind the eccentric disk (2) arranged equal partial masses is composed. 5. Kurbelwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3 für Boxermotoren mit vier oder mehr Zylindern, dadurch gekennzeichnet, daß bei der dritten Auewuchtbedingung die Gegenmasse (8) durch die paarweise Anordnung der Gegenkolben (I, II bcw. Ill, IV in Flg. 5) ersetzfaoüi let.5. Crankshaft according to one of claims 1 to 3 for boxer engines with four or more cylinders, characterized in that in the third balancing condition the counterweight (8) by the Pairs of opposed pistons (I, II and Ill, IV in Flg. 5) ersetzfaoüi let. β. Kurbelwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch durchgehend· Radial-Schmiermittelbohrungen (10*, 10,12) von der Volle (1) durch die Kxzenterscheibe (2) zur Kolbenbolzenbohrung (5*) der Pleuelstange (4).β. Crankshaft according to one of Claims 1 to 5, characterized through continuous radial lubricant bores (10 *, 10,12) from the full one (1) through the cam disk (2) to the piston pin bore (5 *) of the connecting rod (4). 7. Kurbelwelle nach Anspruch β, gekennzeichnet durch eine von der Radialbohrung (12) in der Pleuelstange (4) ausgehende und sich zumindest über einen Teil de* Pleuellagers (3) erstreckende Nut (11).7. Crankshaft according to claim β, characterized by one of the Radial bore (12) in the connecting rod (4) outgoing and extending at least over part of the connecting rod bearing (3) Groove (11). 209851/019G - 3 -209851 / 019G - 3 - 8. Kurbelwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ungeteilte Pleuellager.8. Crankshaft according to one of claims 1 to 7, characterized through undivided connecting rod bearings. 29. M&rz 1971
ET lO/Bau/i
March 29, 1971
ET lO / construction / i
209851/0196209851/0196 LeerseiteBlank page
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