DE3151091A1

DE3151091A1 - "anordnung von gegengewichten bei einer kurbelwelle"

Info

Publication number: DE3151091A1
Application number: DE19813151091
Authority: DE
Inventors: Hideo Oyama Tochigi Furukawa; Kazuyoshi Tochigi Shinbori
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1980-12-23
Filing date: 1981-12-23
Publication date: 1982-06-24
Also published as: JPS57107453A; GB2092235A

Description

K.K. Komatsu Seisakusho

B e s c h r ei b u η g :

Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Gegengewichten bei einer Kurbelwelle, insbesondere einer Kurbelwelle für einen Verbrennungsmotor mit zwölf Zylindern in V-Anordnung.

Bei der bisher üblichen Anordnung von Gegengewichten an einer Kurbelwelle können die auf die Lager wirkenden Trägheitskräfte der Gegengewichte nicht in ausreichendem Maße die Trägheitskräfte der sich drehenden Teile (Kurbelzapfen und Kopfabschnitte der Pleuelstange^ ausgleichen, und deshalb besteht eine Tendenz, daß die auf die Hauptlager wirkenden Belastungen Übermäßig werden, wodurch es schwierig wird, einen Ölfilm von ausreichender Stärke in den Lagern aufrecht zu erhalten. ·

Die Erfindung ist im Hinblick auf diese Verhältnisse entstanden und verfolgt die Aufgabe, die Gegengewichte so an der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors anzuordnen, daß die Trägheitskraft, die auf jeden Lagerabschnitt wirkt, minimiert wird, um eine übermäßige Belastung der Hauptlager zu vermeiden, so daß Ölfilme von geeigneter Stärke leicht auf den Lagerflächen gehalten werden können.

Dabei geht die Erfindung von einer Kurbelwelle mit sechs sich drehenden Teilen aus, wobei ein erstes sich drehendes Teil am einen Ende der Kurbelwelle und ein sechstes sich drehendes Teil am anderen Ende der Kurbelwelle in gleicher radialer Ausrichtung angeordnet sind, wobei zweite und fünfte sich drehende Teile in gleicher radialer Ausrichtung angeordnet sind und wobei dritte und vierte sich drehende Teile, die einander benachbart sind, in gleicher radialer Ausrichtung angeordnet sind, wobei das aus dem ersten und dem sechsten sich drehenden Teil gebildete Paar, das aus dem zweiten und fünften sich drehenden Teil gebildete Paar und das aus dem

dritten und vierten sich drehenden Teil gebildete Paar jeweils unter einem Winkel von 120 zueinander phasenversetzt sind, wobei ein erstes Paar von Gegengewichten, die jeweils auf einem Paar von Kurbelarmen, die zwischen sich das erste sich drehende Teil halten, ein zweites Paar von Gegengewichten, die jeweils auf einem Paar von Kurbelarmen, die zwischen sich das dritte sich drehende Teil halten, ein drittes Paar von Gegengewichten, die jeweils an einem Paar Kurbelarme, die zwischen sich das vierte sich drehende Teil hftlten, und ein viertes Paar von Gegengewichten vorgesehen sind, die jeweils auf einem Paar von Kurbelarmen angeordnet sind, die zwischen sich das sechste sich drehende Teil halten.

Die vorgenannte Aufgabe wird bei einer solchen Anordnung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die äußeren Gegengewichte des ersten und vierten Gegengewichtspaars unter einem Winkel von 180 entgegengesetzt zu den ersten und sechsten sich drehenden Teilen angeordnet sind, daß die inneren Gegengewichte des sich benachbarten zweiten und dritten Gegengewichtspaars unter einem Winkel von 180 entgegengesetzt zu den drit.ten und vierten sich drehenden Teilen angeordnet sind, daß die beiden Sätze von Gegengewichten eines jeden Gegengewichtspaars unter einem Winkel von OC= 60 ± 15' zueinander versetzt längs der Seiten eLnes schmalen Winkels angeordnet sind, daß die inneren Gegengewichte des ersten und vierten Gegengewichtspaars in der gleichen Richtung wie die dritten und vierten sich drehenden Teile angeordnet sind und daß die äußeren Gegengewichte des zweiten und dritten Gegengewichtspaars in der gleichen Richtung wie die ersten und sechsten sich drehenden Teile angeordnet sind.

Nachfolgend wird zunächst die bisher übliche bekannte Ausbildung und dann ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die bekannte Anordnung von Gegengewichten an einer Kurbelwelle;

Fig. 2 eine Darstellung der Phasenwinkel bei der bekannten Gegengewichtsanordnung nach Fig. 1;

Figuren 3 (l) bis 3 (iv) Vektordiagramme zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen den auf jedes Lager ausgeübten Trägheitskräften der sich drehenden Teile und de Trägheitskräften der Gegengewichte in bekannter Anordnung gemäß Fig. 1 und 2;

Fig. 4 die erfindungsgemäße Anordnung der Gegengewichte;

Fig. 5 eine Darstellung der Phasenwinkel bei der Gegengewichtsanordnung gemäß Fig. k;

Figuren 6 (i) bis 6 (iV) Vektordiagramme unter Veranschaulichung der Beziehung zwischen den auf jedes Lager einer Kurbelwelle wirkenden Trägheitskräften der sich drehenden Teile und den Trägheitskräften der erfindungsgemäß angeordneten Gegengewichte und

Fig. 7 eine Darstellung der Mindeststärke des Ölfilms in den Lagern.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird zunächst die übliche Anordnung von Gegengewichten unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 beschrieben.

Eine Kurbelwelle eines üblichen Verbrennungsmotors mit 12 Zylindern in V-Anordnung weist gemäß Fig. 1 vier Paare oder insgesamt acht Sätze von Gegengewichten 1F, 1R, 3F» 3R_f ^F, 4r, 6f und 6r auf. Die betreffenden zwei Gegengewichte des ersten Gegengewichtspaars 1F, 1R₁ des zweiten Gegengewichtspaars 3F,3Ri

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des dritten Gegengewichtspaars 4f, Ur und des vierten Gegengewichtspaars 6f, OR sind jeweils in der gleichen radialen Ausrichtung angeordnet. Ferner sind die Gegengewichte des ersten Gegengewichtspaars IF, IR und des vierten Gegenge— wichtspaars 6f, 6r in der gleichen Richtung angeordnet, während die Gegengewichte des zweiten Gegengewichtspaars 3F, 3R und des dritten Gegengewichtspaars kF, kR unter einem Winkel von 180 gegenüber dem ersten Gegengewichtspaar 1F, IR und dem vierten Gegengewichtspaar 6f, 6r phäsenversetzt sind. Daher ergeben sich Beziehungen zwischen den Vektoren V1·, V2¹ , V3^f und Vh¹ der Trägheitskräfte der die Kurbelzapfen und Pleuelstangenköpfe umfassenden sich, drehenden Teile BI, B2, B3 und Bk, die auf ein erstes Lager J1, ein zweites Lager J2, ein drittes Lager J3 und ein viertes Lager Jk der Kurbelwelle einwirken, und der Vektoren V der Trägheitskraft der Gegengewichte, wie sie in den Figuren 3 (i), 3 (il) , 3 (ill) und 3 (iv) dargestellt sind.

Aue diesem Grunde ist die Wirkung der Trägheitskräfte der Gegengewichte beim Ausgleich der Trägheitskräfte der sich drehenden Teile gering, und dementsprechend wird die Belastung der Hauptlager übermäßig, wodurch es schwierig wird, einen Ölfilm von ausreichender Stärke auf d»*n Lagerflächen zu erhalten.

Die Mindeststärke des Ölfilms eines jeden Lagers bei der bekannten Anordnung ist in Fig. 7 mittels einer unterbrochenen Linie dargestellt.

Nunmehr wird die erfindungsgemäße Anordnung der Gegengewichte anhand von Fig. k bis 6 beschrieben.

Gemäß Fig. k ist eine Kurbelwelle 1 mit einem Schwungrad 2 versehen.

Bei der Kurbelwelle 1 bezeichnen die Zeichen JI, J2, J3, J^, J5, J6 und J7 erste, zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste

und siebte Lager, und die Zeichen B1 , B2, B3, Β²*, B5 und Bö bezeichnen erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste sich drehende Teile mit umlaufenden Massen.

An den Kurbelarmen C1 und DI, die das erste sich drehende Teil B1 der Kurbelwelle 1 zwischen sich halten, sind das erste Paar von Gegengewichten 1F und 1R angeordnet, und ah den Kurbelarmen C3 und D3, die das dritte sich drehende Teil B3 der Kurbelwelle 1 zwischen sich halten, sind das zweite Paar von Gegengewichten JT und 3R angeordnet. An den Kurbelarmen Ck und Ok, die das vierte sich drehende Teil Bk der Kurbelwelle zwischen sich halten, sind das dritte Paar von Gegengewichten ^F und ^R angeordnet. Ferner sind in entsprechender Weise an den Kurbelarmen C6 und Do, die das sechste, sich drehende Teil B6 zwischen sich halten, das vierte.Paar von Gegengewichten 6f und 6R angeordnet.

Das äußere Gegengewicht IF des ersten Gegengewichtspaars 1F, 1R und das äußere Gegengewicht 6r des vierten Gegengewichtspaars OF, 6r sind unter einem Winkel von 180 entgegengesetzt zu den Kurbelarmen C1 bzw. d6 angeordnet, die den gleichen Phasenwinkel aufweisen, während die inneren Gegengewichte 1R und 6t des ersten und vierten Gegengewichtspaars unter einem Phasenwinkel von OC= 60° ±15 im Gegenuhrzeigersinn zum Schwungrad 2 gegenüber dem Gegengewicht 1F des ersten Gegengewichtspaars und dem Gegengewicht 6r des vierten Gegengewichtspaars versetzt angeordnet sind.·

Das innere Gegengewicht JR des zweiten Gegengewichtspaars und das innere Gegengewicht ^F des dritten Gegengewichtspaars, die einander benachbart sind, sind unter einem Winkel von 180° versetzt zu den Kurbelarmen D3 und Gk angeordnet, die zwischen sich das vierte Lager Jk halten und den gleichen Phasenwinkel aufweisen. Somit sind die Gegengewichte JR und kF um 18O° phasenversetzt zum Gegengewicht IR des ersten

Gegengewichtspaars angeordnet. Ferner sind das äußere Gegengewicht 3F des zweiten Gegengewichtspaars und das äußere Ge-■gengewicht kR des dritten Gegengewichtspaars unter einem Phasenwinkel von oc = 60 + 15 im Uhrzeigersinn zum Schwungrad gegenüber dem Gegengewicht 3R des zweiten Gegengewichtspaars und dem Gegengewicht ^F des dritten Gegengewichtspaars sowie ebenfalls unter einem Phasenwinkel von 18O gegenüber dem Gegengewicht 1F des ersten Gegengewichtspaars versetzt.

Dementsprechend ergeben sich Beziehungen zwischen den Vektoren V1·, V2¹ , V3¹ und Vl·¹ der Trägheitskräfte der ersten, zweiten, dritten und vierten sich drehenden Teile B1, B2, B3 und B^, die auf das erste, zweite, dritte und vierte Lager J1, JZ, J3 und Jh der Kurbelwelle 1 wirken, und den Vektoren V der Trägheitskräfte der Gegengewichte, wie sie in den Figuren 6 (i), 6 (IX), 6 (ill) und 6 (iv) dargestellt sind.

Aus den Figuren 6 (l) bis 6 (iv) ist zu entnehmen, daß die Gegengewichtspaare 1F, 1R; 3F, 3R; ^F, ^R und 6f, 6r so angeordnet sind, daß die Trägheitskräfte der sich drehenden Teile, die auf die Lager J1 bzw. J2 bzw. J3 bzw. J^ wirken, auf ein Mindestmaß zurückgeführt werden.

Ferner ist die Mindeststärke des Ölfilms, der auf den Lagerflächen gehalten wird, in Fig. 7 mit einer durchgezogenen Linie dargestellt. Dieser Ölfilm ist dicker als der Ölfilm bei der bekannten Anordnung (gestrichelte Linie), so daß die Aufrechterhaltung von Ölfilmen einer angemessenen Stärke in den Hauptlagern gewährleistet werden kann.

Wie vorstehend im einzelnen beschrieben zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß ein erstes Paar von Gegengewichten 1F und 1R auf einem Paar von Kurbelarmen vorgesehen ist, die das erste sich drehende Teil B1 der Kurbelwelle T zwischen sich halten, daß ein zweites Paar von Gegengewichten

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3F und JR an den Kurbelarmen vorgesehen ist, die das dritte sich drehende Teil BJ der Kurbelwelle 1 zwischen sich halten, daß ein drittes Paar von Gegengewichten kF und kR an den Kurbelarmen vorgesehen ist, die das vierte sich drehende Teil B** zwischen sich halten, und daß ein viertes Paar von Gegengewichten 6f und 6r an den Kurbelarmen vorgesehen ist, die das sechste sich drehende Teil Bö zwischen sich halten, daß ein Paar von Gegengewichten 1F und 6r unter einem Winkel von 180° phasenversetzt zu den sich drehenden Teilen B1 bzw. BÖ angeordnet ist, daß ein Paar von Gegengewichten 3R und ^F unter 180 phasenversetzt zu den sich drehenden Teilen B3 bzw. Bk angeordnet ist, daß jeweils zwei Gegengewichte in jedem Paar, nämlich 1F und 1R, 3F und 3R» ^F und kR sowie 6f und 6r unter einem Winkel von «C = 60 ±15 zueinander phasenversetzt sind, daß die Gegengewichte 1F₁ 1R des ersten Gegengewichtspaars und die Gegengewichte 6r, 6f des vierten Gegengewichtspaars paarweise (1F, OR und 1R, 6f) in' der gleichen Radialrichtung angeordnet sind, daß die Gegengewichte 3F, 3R des zweiten Gegengewichtspaars und die Gegengewichte kR, kT des dritten Gegengewichtspaars jeweils paarweise (3F, ^R und 3R> ^F) in der gleichen Richtung angeordnet sind, und daß die Gegengewichte 1F, 1R des ersten Gegengewichtspaars und die Gegengewichte 6r, 6t des vierten Gegengewichtspaars entgegengesetzt zu den Gegengewichten 3F, 3R des zweiten Gegengewichtspaars und den Gegengewichten ^R, ^F des dritten Gegengewichtspaars angeordnet sind.

Dementsprechend sind die Gegengewichte 1F, 1R, 3F, 3R, kF, kR, 6f,und 6r so an der Kurbelwelle befestigt, daß die Trägheitskräfte der sich drehenden Teile, die auf die Hauptlager wirken, auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden, wodurch verhindert wird, daß die Belastungen der Hauptlager über einen zulässigen Grenzwert ansteigen, und die Möglichkeit geschaffen wird, Ölfilme von ausreichender Stärke in einfacher Weise auf den Lagerflächen aufrecht zu erhalten.

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Claims

RASPER--&*-SANDMANN .

Patentanwälte

Dr. phil. nat. J. Rasper Dr. jur J. Sandmann

Diplomchemiker Diplomingenieur

BierstadterJ3ph&22 Hirtenstraße 19

WIESBADEN: ■· 8012 OTTOBRUNNb. München

Tel. 06121/562842 Tel. 089/6013894

Telex 418 792-0 smz rasper Telex 5215935 bobs sandmann

Amtl. Aktenz.: Neuanmeldung Mein Zeichen: ROM **8

Anmelder: Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho, Tokyo/Japan

Anordnung von Gegengewichten bei einer Kurbelwelle

Anspruch:

Anordnung von Gegengewichten bei einer Kurbelwelle mit sechs sich drehenden Teilen» bei der ein erstes sich drehendes Teil an einem Ende der Kurbelwelle und ein sechstes sich drehendes Teil am anderen Ende, ein zweites und fünftes sich drehendes Teil sowie ein drittes und viertes sich drehendes Teil, die einander benachbart sind, jeweils in der gleichen radialen Richtung angeordnet sind und wobei die Paare von erstem und sechstem sich drehenden Teil, von zweitem und fünftem sich drehenden Teil sowie von drittem und viertem sich drehenden Teil zueinander phasenversetzt unter einem Winkel Von 120 angeordnet sind und wobei ein erstes Paar von Gegengewichten, die auf einem Paar das erste sich drehende Teil zwischen sich haltenden Kurbelarmen angeordnet sind, ein zweites Paar von Gegengewichten, die auf einem Paar das dritte sich drehende Teil zwischen sich haltenden Kurbelarmen angeordnet sind, ein drittes Paar von Gegengewichten, die auf einem Paar das

vierte sich drehende Teil zwischen sich haltenden Kurbelarmen angeordnet sind, und ein viertes Paar von Gegengewichten vorgesehen sind, die auf einem Paar das sechste sich drehende Teil zwischen sich haltenden Kurbelarmen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , daß die äußeren Gegengewichte (1F und 6 R) des ersten Gegengewichtspaars (1F, IR) und des vierten Gegengewichtspaars (6f, 6r) unter einem Winkel von 180 entgegengesetzt zum ersten sich drehenden Teil (Bi) und dem sechsten sich drehenden Teil (b6) angeordnet sind, daß die inneren Gegengewichte (3R und 4f) des zweiten Gegengewichtspaars (3F, 3*0 und des dritten Gegengewichtpaars (^F, ^R), die einander benachbart sind, unter 180 entgegengesetzt zum dritten sich drehenden Bauteil (B3) und vierten sich drehenden Bauteil (b4) angeordnet sind, daß jeweils die zwei Gegengewichte (1F, 1R; 3F, 3R; 4f, toi; 6f, 6r) eines jeden Paars von Gegengewichten unter einem Phasenwinkel von oC = 60 i 15° zueinander innerhalb eines spitzwinkligen Bereichs zueinander versetzt sind, daß die inneren Gegengewichte (1R und 6f) des ersten Gegengewichtspaars (1F, 1R) und des vierten Gegengewichtspaars (6f, 6r) in der gleichen radialen Richtung wie das dritte sich drehende Teil (-B3) und das vierte sich drehende Teil (b4) angeordnet sind und daß die äußeren Gegengewichte (3F und hu) dee zweiten Gegengewichtspaars (3F, 3R) und des dritten Gegengewichtspaars (^tF, 4r) in der gleichen radialen Richtung wie das erste sich drehende Teil (Bi) und das sechste sich drehende Teil(B6) angeordnet sind.