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Massenausgleichseinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung
zum Ausgleich der Massenkräfte II. Ordnung von 4 Zylinder-Reihen-Kurbelwellenmaschinen
mit zwei symmetrisch zur Längsmitte der Maschine angeordneten, über Kurbeltriebe
angetriebenen Ausgleichsmassen.
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Bei einer bekannten Ausgleichseinrichtung dieser Bauart (G3-PS 909
435) sind die die Ausgleichsmassen bildenden Pleuel auf einer gemeinsamen Kurbel'xröpfung.der
Kurbelwelle angeordnet, so daß die von diesen Ausgleichsmassen hervorgerufenen Massenkräfte
I. Ordnung durch besondere Gegengewichte ausgeglichen werden müssen.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist daher darin zu sehen,
die Nassenausgleichseinrichtung der eingangs genannten Bauart weiter zu vereinfachen,
so daß mit möglichst wenig Bufwand ein Ausgleich der Massenkräfte II. Ordnung einer
4 Zylinder-Viertakt-Reihen-Kurbelwellenmaschine, erreichbar ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß
die Ausgleichsmassen im wesentlichen parallel zu den Kolben
der
Kurbelwellenmaschine geführt sind und daß die Kurbelkröpfungen der Ausgleichskurbeltriebe
einander gegenüberstehend und jeweils einen Winkel von 900 gegenüber den Kurbelkröpfungen
des Haupt-Kurbeltriebs bildend angeordnet sind. Dadurch, daß gemaß der Erfindung
die Kurbelkröpfungen des Ausgleichs triebs einander gegenüberliegend angeordnet
sind, ergibt sich automatisch ein Ausgleich der von diesen erzeugten Massenkräfte
I. Ordnung, Erst bei den Massenkräften II. Ordnung, die mit dem doppelten Kurbelwinkel
umlaufen, ergibt sich eine Summierung. Die Resultierende der von den Ausgleichsmassen
hervorgerufenen Nassenkräfte II. Ordnung ist jedoch aufgrund der 90°-Verdrehung
der Ausgleichskurbelkröpfungengegenüber den Kurbelkröpfungen des Hauptkurbeltriebs
gerade der Resultierenden der Massenkräfte II. Ordnung des Hauptkurbeltriebs entgegengerichtet.
Bei entsprechender Größe der Ausgleichsmassen kann dann der gewünschte Ausgleich
der Massenkräfte II. Ordnung erzielt werden.
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Um zu erreichen, daß die von den Massenkräften I. Ordnung der Ausgleichsmasse
hervorgerufenen freien Momente möglichst klein bleiben, sollen die Ausgleichs-Kurbeltriebe
beidseitig unmittelbar neben dem mittleren Eurbelwellenhauptlager angeordnet sein.
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Dabei können die dem Eurbelwellenhauptlager benachbarten Kurbelwangen
des Hauptkurbeltriebs als die Kurbelkröpfungen des Ausgleichskurbeltriebs bildende
Exzenterscheiben ausgebildet sein.
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Zweckmäßigerweise soll jede Ausgleichsmasse aus einem von dem Ausgleichs-Kurbeltriebangetriebenen
Pleuel bestehen, dessen freies Ende von einem an dem Kurbelmaschinengehäuse angelenkten
Hebel geführt ist. Um dabei möglichst große Massenkräfte zu erreichen, ist es vorteilhaft,
wenn das Pleuel mit möglichst kurzer Länge und mit im wesentlichen am freien Ende
konzentrierter Nasse ausgeführt ist. Damit die am freien Ende des Pleuels konzentrierte
Ausgleichsmasse auf einer möglichst geraden Bahn geführt ist, soll der Führungshebel
möglichst lang
ausgeführt sein, so daß sich nur eine schwach gekrümmte
Bahn für die Führung der Ausgleichsmasse ergibt. Die anlenkung der den beiden Pleuel
zugeordneten Fuhrungshebel kann entweder auf einer Seite des Kurbelmaschinengehäuses
erfolgen oder aber gemäß einer bevorzugten Ausführungsform auf einander gegenüberliegenden
Seiten des Gehäuses.
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Weitere Vorteile und die wesentlichen Merkmale der Erfindung sind
in der nachfolgenden Beschreibung enthalten, die das in der Zeichnung gezeigte Ausführungsbeispiel
der Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in teils schematischer Darstellungsweise
in Figur 1 ein Schemabild einer mit der erfindungsgemäßen Massenausgleichseinrichtung
ausgerüsteten 4 Zylinder-Viertakt-Reihen-Kurbelwellenmaschine, Figur 2 in ebenfalls
schematischer Darstellung eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Massenausgleichseinrichtung,
Figur 3 einen Längsschnitt durch den Zylinderblock und das Kurbelgehäuse einer 4
Zylinder-Viertakt-Reihen-Maschine, bei der die dem mittleren Eurbelwellenhauptlager
benachbarten Kurbelwangen als Sxzenterscheiben zum Antrieb der erfindungsgemäßen
Massenausgleichseinrichtung ausgebildet sind und Figur 4 eine seitliche Draufsicht
auf eine dieser Kurbelwangen gemäß den Schnittlinien IV-IV nach Figur 3.
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In der Figur 1 ist mit 1 eine Kurbelwelle einer 4 Zylinder-Viertakt-Rei
hen-Erennkraftmaschine bezeichnet, deren Hauptkurbelkröpfungen 5a bis 5d zum Antrieb
der mit den Kolben 3 verbundenen Pleuel 2 in der bei diesen Maschinentypen üblichen
und güntigsten Weise angeordnet sind. So entsprechen sich die beiden äußeren Kurbelkröpfungen
5a und 51 ebenso wie die
beiden inneren Kurbelkröpfungen 5b und
5c hinsichtlich ihrer Winkelstellung. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß keine
unausgeglichenen Momente an dem Kurbeltrieb entstehen.
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Die Kurbelwelle 1 ist in fünf Lagern 4 gelagert, wobei das mittlere
Kurbelwellenhauptlager mit 4m bezeichnet ist. Diesem mittleren Kurbelwellenhauptlager
4m zu beiden Seiten benachbart sind die Ausgleichs-Kurbeltriebe angeordnet, wobei
mit 6a und 6b die bezogen auf die Kurbelwellenmitte einander gegenüberstehenden
Kurbelkröpfungen bezeichnet sind, die gegenüber den Eurbelkröpfungen 5a bis 5d des
Rauptkurbeltriebs jeweils einen Winkel von 900 bilden. Mit 7 sind die von den Kurbelkröpfungen
6 angetriebenen Pleuel und mit 8 die an den freien Sonden der Pleuel konzentrierten
Ausgleichsmassen bezeichnet.
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Wie aus der Figur 2 näher hervorgeht, dient zur Fuhrung der Ausan
gleichsmasse 8 ein Führungshebel 9, der einerseits an der Ausgleichsmasse 8 und
andererseits an dem Kurbelmaschinengehäuse 15 angelenkt ist. Die Führung der Ausgleichsmasse
erfolgt also niEt exakt auf einer Vertikalen, sondern auf einem Kreisbogen, dessen
ErALnmDngvon der Länge des Führungshebels 9 abhängt. Um dabei eine möglichst schwache
Krümmung zu ersielen, ist es vorteilhaft, wenn der Führungshebel 9 möglichst lang
ausgefuhrt ist.
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Um die bei der bogenartigen Führung der beiden Ausgleithsmaasen 8a
und 8b entstehenden Querkräfte gegeneinander auszugleichen, wäre es zweckmäßig die
Führungshebel 9a bzw. 9b der beiden Ausgleichsmassen 8a und 8b auf einander gegenüberliegenden
Seiten des Kurbelmaschinengehäuses anzulenken. Dementsprechend ist in der Figur
2 die Lage des zweiten FührungshebeLs 9b mit unterbrochenen Linien angedeutet.
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Die Figur 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine 4 Zylinder Viertakt-Reihenmaschine,
bei der die erfindungsgemäße Massenausgleichseinrichtung zum Ausgleich der Nassenkräfte
II. Ordnung
eingebaut ist. Die die Ausgleichsmassen antreibenden
Kurbelkröpfungen werden dabei durch als Exzenterscheiben ausgebildete Kurbelwangen
gebildet, und zwar durch die beiden dem- mittleren Kurbelwellenhauptlager 4m benachbarten
Kurbelwangen 11.
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Die beiden Exzenterscheiben sind dabei bezogen auf die Eurbelwellenachse
mit einander gegenüberliegenden Exzentrizitäten angeordnet, und zwar -so, daß diese
Exzentrizitäten gegenüber den Kurbelkröpfungen 5 der Kurbelwelle einen Winkel von
900 bilden. An der Exzenterscheibe greift dann ein sehr kurzes Pleuel 12 an, das
in seinem freien Ende mittels eines Bolzens 14 mit einem an dem Kurbelmaschinengehäuse
angelenkten Furungshebel 13 gelenkig verbunden ist.
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Die Ausgleichsmasse wird demnach durch einen Teil der Pleuelmasse
und einem Teil des Prrungshebels 13 gebildet und ist im wesentlichen am freien Ende
des Pleuels 12 konzentriert.
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BeimUmlauf der Kurbelwelle 1 ergibt sich dann eine auf einer schwach
gekrümmten Bahn erfolgende oszi1sende Bewegung der Ausgleichsmasse, wodurch Massenkräfte
undMassenmomente entstehen. Da die Exzenterscheiben 11 bezogen auf die Eurbelwellenachse
einander gegenüberliegend angordnet sind, sind die Massenkräfte I. Ordnung ständig
ausgeglichen. Die von diesen Nassenkräften verursachten Mas-senmomente um die Maschinenmitte
sind, da nur extrem kleine Hebelarme vorhanden sind, relativ niedrig. Die von den
Ausgleichsmassen hervorgerufenen Massenkräfte II. Ordnung addieren sich und wirken,
da die Exzenterscheiben gegenüber den Kurbelkröpfungen der Kurbelwelle um 900 versetzt
sind, den freien Massenkräften II. Ordnung des Haupteurbeltriebs entgegen, so daß
bei entsprechender Bemessung der Ausgleichsmassen ein Ausgleich dieser Kräfte erreicht
wird.