DE495674C

DE495674C - Kurbelwelle fuer Vierzylindermaschinen

Info

Publication number: DE495674C
Application number: DEW72870D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1926-06-11
Filing date: 1926-06-16
Publication date: 1930-04-10
Also published as: FR617797A; GB272678A

Description

Kurbelwelle für Vierzylinderinaschinen Die Erfindung bezieht sich auf Kurbelwellen für Vierzylindermaschinen von vertikaler oder liegender Bauart.
Der Zweck der Erfindung ist, eine Kurbelwelle zu schaffen, welche einen Teil der Schwingungen bei einer gebräuchlichen Art von Vierzylindermotoren beseitigt, bei denen sich- die Kurbeln in einer, axialen Ebene und symmetrisch auf jeder Hälfte der Welle befinden, wobei unter axialer Ebene diejenige Ebene der Kurbel zu verstehen ist, die durch die Achse des Kurbelzapfens und der Kurbelwelle geht. Bei den gewöhnlichen Kurbelwellen mit Kröpfungen in @ciner axialen Ebene ist bekanntlich das Gleichgewicht der hin und her gehenden Massen, oder kurz das sekundäre Gleichgewicht genannt, sehr gering, so daß erhebliche Schwingungen bei hohen Maschmengeschwindigkeiten eintreten. Die durch die Beschleunigung der Kolben hervorgerufenen und durch die Bewegung der Pleuelstangen beeinflußten sekundären Kräfte rufen Schwingungen im Motor von einer Frequenz hervor, die doppelt so groß ist als die Frequenz der Schwingungen aus den primären Kräften, d. h. der Kräfte, die aus falschem Massenausgleich der mit der Kurbelwelle mitlaufenden Teile entstehen.
Gemäß der Erfindung werden nun die Kurbelwinkel so angeordnet, daß die sekundären Kräfte mit einer Phasenverschiebung von 120` wirken, wodurch die sekundären Schwingungen bis auf eine zu vernachlässigende Größe ausgeglichen werden. Zu diesem Zweck werden die Endkurbieln (mit i und 4 bezeichnet) parallel zueinander gelegt. Die beiden mittleren Kurbeln 2 und 3 dagegen werden unter 12o° zueinander und zu den äußeren Kurbeln i und ¢ versetzt.
Weiter werden gemäß der Erfindung die Gewichte der hin und her gehenden Massen der äußeren Kurbelteile so bemessen, daß sie zusammen gleich sind dem Gewicht der hin und her gehenden Massen der inneren Kurbeltriebe. Schließlich wird die Kurbelwelle mit Gegengewichten versehen, so daß sie sich auch im statischen und dynamischen Gleichgewicht befindet.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist auf der Zeichnung dargestellt.
Abb. i zeigt eine Ansicht einer Kurbelwelle gemäß der Erfindung, Abb.2 eine schaubildliche Ansieht derselben, Ab-b.3 eine Stirnansicht.
Abb. 4 bis 7 stellen Diagramme dar, - die die Berechnung der Stellung und Größe der Gegengewichte zeigen.
Die Kurbelwelle besitzt die vier Kröpfungen i, 2, 3 und 4. Die Kröpfungen i und liegen an den Enden der Welle und parallel zueinander, während die mittleren Kröpfungen 2 und 3 unter 120° zueinander und um i20° von den Kröpfungen i und 4 liegen. Geeignete Lager L, M und N sind, wie dargestellt, vorgesehen. Die Gewichte, um die Welle sowohl statisch als auch dynamisch auszubalancieren, sind mit H und 9 bezeichnet. Da die Kurbeln i und 4 parallel sind, sind ihre sekundären Kräfte zu gleichen Zeiten gleich groß und gleichgerichtet und in Phase um. 12o° zu den sekundären Kräften der Kurb:el2 und 3 verschoben. Um ein möglichst gutes sekundäres Gleichgewicht zu erhalten, werden die Gewichte der hin und her gehenden Teile der Kurbeltriebe i und 4 zusammen gleich dem Gewicht der entsprechenden Teile der Kurbeltriebe 2 und 3 gemacht.
Bei der Kurbelanordnung ohne Gegengewichte würde das primäre Gleichgewicht unvollkommen und die Welle nicht statisch durch die vertikalen Komponenten der Kurbeln 2 und 3 ausbalanciert sein. Dies geht aus den Diagrammen der Abb. 4 bis 7 hervor, in denen W das Gewicht der Kurhehl oder .exzentrischen Massen und-R den Radius des Mittelpunktes dieser Massen bedeutet. L stellt die Entfernung dieser Massen von der mittleren Querebene 0-O der Welle dar. Wie in Abb. 6 und 7 gezeigt, entsprechen die Zentrifugalkräfte der Kurbeln Produkten aus W und R, von denen jedes mit 5,118 Einheiten angenommen. sei; hierbei sind die Vertikalkomponenten von 2 und 3 entgegengesetzt zu den Kräften von i und 4. Diese Komponenten sind jede gleich 5,118 mal cos 6o° oder 256 Einheiten. Daraus geht hervor, daß die Vertikalkomponenten der Kräfte der Gegengewichte ein WR-Produkt von je 2,56 haben müssen, um die Welle in das statische Gleichgewicht zu bringen. Hiermit sind die Vertikalkomponenten der erforderlichen Geg engewichtskräfte bestimmt.
Die Zentrifugalkräfte der Kurbeln 2 und 3 haben entgegengesetzte Horizontalkomponenten, die von der mittleren Ebene 0-0 um die Längen L2 und Ls entfernt sind. Bei einer bestimmten Annahme dieser Längen wird das WRL-Produkt oder das Biegungsmoment der Kurbeln2 und 3 jedes 14,377 sein und ihre Horizontalkomponenten 14,377 mal MG 30°, d. h. 12,451, wirkend an den Punkten 2 und 3 in entgegengesetzten Richtungen. Ein gleiches und entgegengesetzt wirkendes Moment muß durch die horizontalen Komponenten der Kräfte der Gegengewichte hervorgebracht werden, welche an den äußeren Enden der Welle liegen, so da.ß ihre WRL-Produkte die gleichen Werte erreichen.
In ähnlicher Weise wie die Horizontalkomponente ist, wie Abb. q. und 5 zeigen, die vertikale Komponente des WRL-Produktes der Gegengewichte bestimmt. So wird 2,56 mal LH oder Lrt, d.h. 2o,16, der Be. trag, und die Winkelstellung jedes Gegengewichtes wird dann gefunden durch Bestimmung der Resultanten der horizontalen Komponente des WRL-Produktes einer Kurbel e oder 3, in diesem Falle 12,454 und der vertikalen Komponente von H oder I(, die 2o,16 beträgt. Die Resultante ist in den Diagrammen (Abb. 5) gezeigt und ist hier gleich 23,75 und liegt unter einem Winkel von 3 ü/2° von der axialen Ebene der Kurbeln i und 4, welche die Halbierungslinie des Winkels zwischen den Kurbeln 2 und 3 bildet.
Wenn man das WRL-Pro,dukt jedes Gegengewichtes kennt, wird dieses durch LH und LK geteilt, wodurch sich das Produkt des Gegengewichtes mal dem Radius seines Massenzentrums ergibt. Die Masse des Gegengewichtes kann dann entsprechend der gewählten Form und Abmessung bestimmt werden. Seine Winkelstellung ist bereits aus dem Diagramm nach Abb. s bekannt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Kurbelwelle für Vierzylindermaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Kurbeln (44) in der gleichen Richtung und die beiden inneren (2,3) unter i20° hierzu und zueinander liegen und beide' primäre und sekundäre Kräfte soweit als möglich dadurch ausgeglichen sind, daß die Gewichte der hin und her gehenden Massen der äußeren Kurbeltriebe zusammen gleich sind dem Gewicht eines der hin und her gehenden Masse eines der inneren Kurbeltriebe.
2. Kurbelwelle nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jede der äußeren Kurbeln. (1, 4) mit einem Gegen-, gewicht (H bzw. I() versehen ist und der Schwerpunkt jedes Gegengewichtes innerhalb des spitzen Winkels zwischen den axialen Ebenen der Kurbeln i und: 3 oder 2 und 4 gegenüber dien Kurbeln 1 und 4 liegt.