DE2522591B2 - Kurbelwelle mit ungerader Anzahl von gegenüber der Stellung gleicher Winkelteilung versetzten Kurbelkröpfungen - Google Patents

Kurbelwelle mit ungerader Anzahl von gegenüber der Stellung gleicher Winkelteilung versetzten Kurbelkröpfungen

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Description

teilung a.
der Winkel zwischen den Kröpfungen des jeweiligen Paares und der mittleren Kröpfung 4' bei dem ersten Paar um 1,241° vergrößert, bei dem zweiten Paar um 2,147° verkleinert und bei dem dritten Paar um 2,744° vergrößert ist
Die Erfindung betrifft eine Kurbelwelle der im Oberbegriff des Anspruches gen« inten Art
Eine solche Kurbelwelle ist aus der DE-AS 11 42 727 bekannt. Bei dieser Kurbelwelle mit fünf Kröpfungen sind zwei Paare von Kröpfungen symmetrisch zur Mittleren Kröpfung angeordnet, gegenüber der Stellung gleicher Winkelteilung 360°/5 jedoch geringfügig versetzt. Auf diese Weise soll der Ausgleichsgrad verbessert werden, was bei dieser bekannten Konstruktion jedoch nur unter Zuhilfenahme zusätzlicher Ausgleichswellen möglich ist. Ausgleichswellen bewirken jedoch einen erhöhten Konstruktionsaufwand der Maschine.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kurbelwelle der eingangs genannten Art dahingehend auszubilden, da3 bei einfacher Maschinenkonstruktion insbesondere auch der Kurbelwelle ein guter Ausgleichsgrad erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichnungsteiles des Anspruches gelöst
Bei Kurbelwellen mit sieben Kröpfungen, die gemäß dem Stand der Technik mit gleicher Winkelteilung
360°
= 51,4286
angeordnet sind, ergibt sich der folgende Ausglcichsgrad:
Fy =0 M1- 0,267 P, /. ,W1 - 2,524 P · /. I-2 = () M2 = 1,006P2 /. M'2 ^ 0,526P ■ /.
(der Index I bzw. 2 bezeichnet die Ordnung der Fourierzerlegung) wobei Pi und P2 die Träghcitskräfte erster und zweiter Ordnung sind, die von einer vollständigen Koppelung entwickelt werden, L die Entfernung zweier aufeinanderfolgender Kopplungen, F die freie, für die ganze Kurbelwelle resultierende Kraft der von jeder Ankoppelung entwickelten Kräfte, Mais freie resultierende Moment aller Trägheitskräfte bezogen auf die Mitte der Kurbelwelle und M' der maximale Wert des inneren Biegtmomentes entlang der Kurbelwelle. Da dieses maximale Biegemoment im allgemeinen in der Mitte der Kurbelwelle auftritt, wird M' als resultierendes, auf die Mitte der Kurbelwelle bezogenes Moment der Trägheitskräfte definiert, die von einer Hälfte dieser Kurbelwelle entwickelt werden.
Der beschriebene Ausgleichsgrad ergibt sich bei einer Kurbelwelle, bei der die Gegengewichte an allen Kurbeln identisch sind. Eine solche Kurbelwelle läßt sich naturgemäß relativ einfach herstellen.
Bei langsam laufenden Maschinen läßt sich eine solche Kurbelwelle verwenden. Bei schneller laufenden Maschinen kann das freie Moment My derart stören, daß es verringert werden muß. Dies wird nach dem Stand der Technik durch speziell errechnete unterschiedliche Gegengewichte erreicht, die an speziellen Anordnungspunkten der Kurbelarme vorzusehen sind. Dabei läßt sich Mi jedoch ttcir im Falle einer Maschine mit zwei Zylinderreihen restlos kompensieren, die V-förmig im Winkel von 90° zueinander angeordnet sind.
Mit der erfindungsgemäßen Winkelanordnung der
ü) Kröpfungen läßt sich bei Vorsehen identischer Gegengewichte an den Kröpfungen der folgende Ausgleichsgrad erreichen:
F1 = 0 M1 =0 M', = 2,527P1 L
F2=O M2 =0,921 P2 L M'2 = 0,463P2 · L
Trotz Verwendung identischer Ausgleichsgewichte an den einzelnen Kröpfungen und insbesondere ohne Verwendung zusätzlicher Ausgleictiswellen, wie sie die
4(i eingangs genannte bekannte Konstruktion notwendig macht, läßt sich der beschriebene gute Ausgleichsgrad erreichen, bei dem insbesondere My verschwindet. Die geringe Änderung der Winkelstellungen der Kurbelkröpfungen hat keine merkliche Auswirkung auf den
4r> Rundlauf des Motormomentes bzw. auf Torsionsschwingungen der Kurbelwelle. Die Zündanordnung der Zylinder (z. B. 1-3-5-7-6-4-2) kann beibehalten werden. Auch die Gruppierung der Zylinder am Auspuff einer Brennkraftmaschine kann beibehalten werden.
>o Die beanspruchten Werte der Winkelabweichung gegenüber der Stellung gleicher Winktelteile geben den optimalen Wert hinsichtlich des Ausgleichsgrades an. Abweichungen von den beanspruchten Werten sind je nach den im speziellen Fall gestellten Anforderungen an
V) den Ausgleichsgrad möglich.
Die Erfindung läßt sich auf Maschinen aller Art mit Kurbelwellen mit sieben Kröpfungen anwenden. Insbesondere sind dies Brennkraftmaschinen mit einer oder zwei Zylinderreihen, Pumpen u. dgl.
w) In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Diese zeigt die Projektion der sieben Kröpfungen einer Kurbelwelle auf eine Ebenesenkrecht zur Kurbelwcllenachsc.
Osteilt die geometrische Achse der Kurbelwelle dar.
hi Die voll ausgezogenen Linien 01, 06, 03, 04, 05, 02 und 07 stellen die Winkelstelliingen der Kröpfungen einer Kurbelwelle dar. auf der die Kröpfungen nacheinander in der Reihenfolge 1, 2. i. 4, 5.6, 7 angeordnet sind und in
der die Winkelabstände zwischen den Kröpfungen den gleichen Wert
360°
= 51,4286°
haben (übliche Ausführung).
Die erfindungsgemäße Winkelanordnung der Kröpfungen ist in der Zeichnung mit gestrichelten Linien dargestellt. Die Kröpfungsnummern sind mit einem Beistrich versehen. Ferner sind die erfindungsgemäßen Kröpfungen zur besseren Unterscheidung verlängert dargestellt.
Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Konstruktion isi der Zeichnung folgendes zu entnehmen:
Die mittlere Kröpfung 04', die die Symmetrieebene der erfindungsgemäßen Konstruktion festlegt, ist der zeichnerischen Vereinfachung halber auf die mittlere Kröpfung 04 der zum Vergleich dargestellten üblichen Konstruktion gelegt. Die Kröpfungen 05' und 05' des ersten Kröpfungspaares weisen gegenüber der mittleren Kröpfung 04' jeweils einen gegenüber dem Winkel der bekannten Konstruktion geringfügig, und zwar um 1,241° vergrößerten Winkel von nunmehr 52,67° auf. Beim zweiten Kröpfungspaar 02'—06' ist dieser Winkel zur mittleren Kröpfung 04'jeweils um 2,147° verringert, so daß sich zu den Kröpfungen des ersten Paares 05'-03' ein Winkelabstand von jeweils 48,04° ergibt. Der Winkel des dritten Paares 07'—0Γ ist jeweils um 2,744° aufgeweitet, so daß sich zu den Kröpfungen 02' —06' des zweiten Paares ein Winkelabstand von 56,32° und zwischen den Kröpfungen 07' und 01' des dritten Paares ein verbleibender Winkel von 45,94° ergibt. Wie die Darstellung zeigt, sind die Kröpfungspaare somit symmetrisch zur Mettleren Kröpfung 04' angeordnet bzw. gegenüber der üblichen Anordnung mit konstanter Winkelteilung jeweils symmetrisch um die genannten kleinen Winkelbetrf ;,e verschoben.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Kurbelwelle mit einer ungeraden Anzahl von jeweils durch Gegengewichte ausgewuchteten Kurbelkröpfungcn, die paarweise mit symmetrischem Winkelabstand zur mittleren Kröpfung angeordnet sind, wobei die Winkel gegenüber einer Stellung gleicher Winkelteilung versetzt sind, dadurch gekennzeichnet,
    daß bei einer Kurbelwelle mit sieben Kröpfungen, die die fortlaufend numerierte Anordnung V, 2*, 3', 4', 5', 6', T auf der Kurbelwelle haben, die Kröpfungswinkel in Projektion auf eine senkrecht zur Kurbelwelle stehende Ebene (Zeichnungsebene) derart angeordnet sind,
    daß die Kröpfungspaare, die mittlere Kröpfung 4' jeweils als Winkelhalbierende einschließend, in der Reihenfolge wachsenden öffnungswinkels: erstes Paar 5'-3', zweites Paar 2'-6', drittes Paar T-V angeordnet sind und
    daß gegenüber der Winkelstellung gleicher Winkel-
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