DE689835C

DE689835C - Device for suppressing torsional vibrations in waves

Info

Publication number: DE689835C
Application number: DE1936R0097319
Authority: DE
Original assignee: REED PROPELLER CO Inc
Current assignee: REED PROPELLER CO Inc
Priority date: 1935-09-21
Filing date: 1936-09-13
Publication date: 1940-04-08
Also published as: GB478286A; FR812425A

Description

R97319R97319

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Unterdrückung von Drehschwingungen bestimmter Schwingungszahl in Wellen, insbesondere Kurbelwellen von Brennkraftmaschinen, die auf einem Ansatz der Welle eine bewegliche Masse besitzt, welche mit gleicher Schwingungszahl, jedoch außer Tritt mit den auf die Welle ausgeübten Stößen bzw. Drehschwingungen in Schwingung gerät, indem die bewegliche Masse und der Ansatz der Kurbelwelle mit zueinander gekrümmten Flächen zusammenarbeiten, die zwischen sich eine Schwenkberührung zulassen. Diese Schwenkberührung zwischen den zusammenwirkenden Flächen ist dabei so zu verstehen, daß sich die Masse im Falle einer winkligen Verstellung gegenüber dem Ansatz der Welle ohne zu gleiten auf diesem abwälzt.The invention relates to a device for suppressing torsional vibrations certain number of vibrations in shafts, especially crankshafts of internal combustion engines, which has a movable mass on one approach of the shaft, which has the same number of vibrations, but out of step vibrates with the impacts or torsional vibrations exerted on the shaft by the moving mass and the approach of the crankshaft with mutually curved surfaces work together that allow a pivoting contact between them. This pivoting touch between the interacting surfaces is to be understood in such a way that the mass is in the case of an angular adjustment against the approach of the shaft without sliding on this rolls.

Bekanntlich treten in Kurbelwellen vonAs is known, occur in crankshafts from

ao Kraftmaschinen o. dgl. unter dem 'Einflüsse der auf sie ausgeübten Kraftstöße' hochfrequente Drehschwingungen auf. So weist beispielsweise die wichtigste Drehmomentenänderung bei einem Neunzylinder-Viertaktflugmotor mit radialen Zylindern eine Schwingungszahl von 4,5 je Umdrehung auf. Befinden sich diese Schwingungen mit der natürlichen Schwingungszahl der Welle in Resonanz, so treten in der Welle so hohe Beanspruchungen auf,- daß sie unter Umständen 3« zerstört werden könnte. Es ist ferner auch bekannt, daß im Falle der Verwendung einer pendelnd bewegten Masse zwecks Stabilisierens der Welle durch Fliehkraft und ohne eine reibende Dämpfung die natürliche Schwingungszahl der pendelnden Masse mit wachsender Drehgeschwindigkeit zunimmt. Mit anderen Worten: eine pendelnde Masse mit einer gegebenen wirksamen Pendellänge wird ungeachtet der Drehgeschwindigkeit der Welle eine gleichbleibende Anzahl von Schwingungen je Umdrehung ausführen. Läuft beispielsweise die Welle des weiter oben erwähnten Flugmotors mit 1000 Umdrehungen je Minute um, so muß die bewegliehe Pendelmasse zur Erzielung einer Dämpfung der hierbei auftretenden Drehschwingungen je Minute 45oomal schwingen. Um solche hochfrequente Drehschwingungea durch bewegliche Massen noch wirkungsvoller dämpfen zu können, muß zur Erzielung der gewünschten Schwingungsgleichheit mit den ausgeübten Drehstößen ihre wirksame Pendellänge sehr klein gehalten werden. Ist die gegenseitige Krümmung zwischen -den zusammenwirkenden Flächen der Masse und des Ansatzes der Welle dabei nur klein, so lassen sich die gewünschten hohen Schwin-ao power machines or the like under the 'Influences the impulses exerted on them 'high-frequency torsional vibrations. So shows for example the most important change in torque in a nine-cylinder four-stroke aircraft engine with radial cylinders a number of vibrations of 4.5 per revolution. Are located these vibrations are in resonance with the natural number of vibrations of the wave, so high loads occur in the shaft - that under certain circumstances they are 3 " could be destroyed. It is also known that in the case of using a oscillating moving mass for the purpose of stabilizing the shaft by centrifugal force and without a friction damping the natural number of oscillations of the pendulum mass with increasing Rotation speed increases. In other words: a pendulum mass with a given effective pendulum length becomes Perform a constant number of oscillations per revolution regardless of the rotational speed of the shaft. For example, if the shaft of the aircraft engine mentioned above runs at 1000 revolutions per minute, the moving pendulum mass must be used to achieve a Damping of the torsional vibrations occurring in this case oscillate 45oom times per minute. To such high-frequency torsional vibrations a through moving masses even more effective To be able to dampen, must also be used to achieve the desired oscillation equality The effective pendulum length can be kept very small due to the torsional jolts exerted. is the mutual curvature between the interacting surfaces of the mass and the approach of the shaft is only small, so the desired high vibration

gungszahlen tatsächlich erreichen. Dies setzjedoch verhältnismäßig große Massen voraus, da sich bei der Heftigkeit der ausgeübten Stöße nur auf diese Weise eine geringe Schwingungsweite erzielen läßt.actually achieve numbers. However, this presupposes relatively large masses since the severity of the impacts exerted only in this way a slight Can achieve oscillation.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist bereits vorgeschlagen worden, die Masse kuglig auszubilden und sie mit einer Hohlzylinder-■ fläche des Ansatzes der Welle zusammenwirken zu lassen, deren Durchmesser etwas größer ist als derjenige der kugligen Masse. Auf diese Weise läßt sich jedoch unter den angegebenen Umständen keine befriedigende Dämpfungswirkung erreichen. •5 Die Hauptschwierigkeit besteht hierbei in der Schaffung einer Pendelmasse mit einem großen Polarmoment und einer hohen Schwingungszahl des Pendels, d.h. einer kurzen, wirksamen Pendellänge. Zur Erfüllung dieser Bedingung sollen erfindungsgemäß die Berührungsflächen der Pendelmasse und des Ansatzes der Welle so zueinander gekrümmt sein, daß zumindest der Krümmungsmittelpunkt der einen Fläche außerhalb der Umrisse der Masse liegt und bei einer Verschwenkung der Masse der Weg des Berührungspunktes zwischen den Flächen erheblich größer ist als die Bewegung jedes Massenpunktes. Hierdurch ist einerseits eine kleine polare Bewegung und andererseits eine große Ausgleichwirkung der Masse erreicht. Während also bei den älteren Einrichtungen die Krümmungsmittelpunkte der zusammenwirkenden Flächen innerhalb der Masse liegen und damit die Verschiebung des Berührungspunktes zwischen den Flächen im Vergleich zu der Bewegung der einzelnen Massenpunkte nur klein ist, läßt sich erfindungsgemäß, verglichen mit dem Weg der einzelnen Massenpunkte, eine große Bewegung des Berührungspunktes zwischen den zusammenwirkenden Flächen erreichen. Hierdurch ist die gewünschte Dämpf wirkung schon bei einer verhältnismäßig kleinen Schwingungsweite von Massen der üblichen Größe erreicht. Die normale Schwingungszahl der Masse auf dem Ansatz der Welle läßt sich dabei durch eine bloße Änderung des Krümmungsradius der Schwingfläche der Masse oder des Ansatzes bzw. beider zusammen beliebig verstellen.To avoid these disadvantages, it has already been proposed that the mass be spherical train and they cooperate with a hollow cylinder ■ surface of the approach of the shaft to leave, the diameter of which is slightly larger than that of the spherical mass. In this way, however, no satisfactory one can be obtained under the specified circumstances Achieve damping effect. • 5 The main difficulty here is the creation of a pendulum mass with a large polar moment and a high number of oscillations of the pendulum, i.e. one short, effective pendulum length. To meet this condition you want according to the invention, the contact surfaces of the pendulum mass and the approach of the shaft so be curved to each other that at least the center of curvature of one surface lies outside the outline of the mass and the path when the mass is pivoted the point of contact between the surfaces is considerably larger than the movement of each Mass point. As a result, on the one hand, there is a small polar movement and, on the other hand, a great balancing effect of the mass achieved. So while with the older facilities the centers of curvature of the interacting surfaces lie within the mass and thus the displacement of the point of contact between the surfaces is only small compared to the movement of the individual mass points, according to the invention it can be compared to the path of the individual mass points, a large movement of the point of contact between the achieve interacting surfaces. This already has the desired damping effect with a relatively small oscillation amplitude of masses of the usual size achieved. The normal number of vibrations of the mass on the base of the shaft can be by simply changing the radius of curvature of the oscillating surface of the mass or the attachment or both together adjust as required.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen der Erfindung zum Zwecke der Erläuterung dargestellt.In the drawing are some embodiments of the invention for the purpose of explanation shown.

Fig. ι ist eine axiale Stirnansicht einer mit der Tragvorrichtung nach der Erfindung versehenen Maschinenkurbelwelle.Fig. Ι is an axial end view of a provided with the support device according to the invention Engine crankshaft.

Fig. 2 zeigt eine teilweise längs der Linie 2-2 der Fig. 1 geschnittene Seitenansicht. Fig. 3 ist eine Teilansicht nach der Linie 3-3 der Fig. 1.FIG. 2 shows a side view partially cut along line 2-2 of FIG. 1. FIG. 3 is a fragmentary view taken along line 3-3 of FIG. 1.

Fig. 4 ist eine teilweise längs der Linie 4-4 der Fig. 5 geschnittene Stirnansicht einer Abänderungsform. Figure 4 is an end view, partially cut along line 4-4 of Figure 5, of one form of modification.

Fig. 5 ist ein axialer Teilschnitt längs der Linie 5-5 der Fig. 4,Fig. 5 is a partial axial section taken along line 5-5 of Fig. 4;

. Fig. 6 ist eine teilweise geschnittene Stirnansicht einer mit einer weiteren Abänderungsform der Vorrichtung nach der Erfindung versehenen Maschinenkurbelwelle.. Fig. 6 is a partially sectioned end view one with a further modification of the device according to the invention provided engine crankshaft.

Fig. 7 ist ein bruchstückartiger Axialschnitt durch einen Teil der in Fig. 6 veranschaulichten Kurbelwelle.7 is a fragmentary axial section through part of that illustrated in FIG. 6 Crankshaft.

Fig. 8 ist ein durch die Linie 8-8 der Fig. 6 gelegter Teilschnitt.FIG. 8 is a partial section taken through line 8-8 of FIG.

In den Fig. 1 bis 3 ist eine Kurbelwelle eines Sternmotors dargestellt, der aus einem D rehzapf en teil io, einem Kurbelzapfen 12 und über die Welle vorstehenden Kurbelwangen 14 bis 16 besteht. An der Wange 14 ist mit Hilfe der üblichen Befestigungsmittel eines der gebräuchlichen Gegengewichte 18 starr befestigt. Das hintere Gegengewicht 20 ist dagegen verschwenkbar auf der hinteren Wange 16 angeordnet und ferner mit einem gemäß der Erfindung ausgebildeten dynamischen Gegengewicht versehen. Es besteht dabei aus zwei Hälften 20 und 20^a, welche die Verlängerung 22 der Kurbel wange 16 umschließen und durch Schrauben 24 miteinander verbunden sind. Das Gegengewicht als Ganzes kann in der Ebene der Fig. 1 begrenzte Schwingbewegungen ausführen. Die Verlängerung 22 ist mit seitlichen Widerlagern 25 versehen, gegen die sich gehärtete Schwinghebelplatten 26 anlegen, auf welchen das Gegengewicht 20, 20^a, wie aus Fig. 1 deutlich zu erkennen ist, schwenkbar zur Anlage kommt. Wie aus Fig. 1 noch weiter hervorgeht, ist hier das Gegengewicht mit einer ebenen Fläche 28 dargestellt, während die mit dem Gegengewicht zusammenwirkende Seitenfläche 30 der Schwinghebelplatten zur Bildung des Schwingungspunktes konvex ausgebildet ist. Die gekrümmte Fläche kann natürlich ebensogut auf dem Gegengewicht vorgesehen werden, wobei die Seitenfläche der Schwinghebelplatte 26 eben auszubilden wäre. Schließlich könnten diese Glieder auch noch beide mit entsprechend der no gewünschten Schwingungszahl gekrümmten Flächen versehen werden.1 to 3, a crankshaft of a radial engine is shown, which consists of a rotary pin part io, a crank pin 12 and crank webs 14 to 16 protruding over the shaft. One of the conventional counterweights 18 is rigidly attached to the cheek 14 with the aid of the usual fastening means. The rear counterweight 20, on the other hand, is arranged pivotably on the rear cheek 16 and is furthermore provided with a dynamic counterweight designed according to the invention. It consists of two halves 20 and 20 ^a , which enclose the extension 22 of the crank cheek 16 and are connected by screws 24 together. The counterweight as a whole can execute limited oscillating movements in the plane of FIG. The extension 22 is provided with lateral abutments 25 against which hardened rocking lever plates 26 rest, on which the counterweight 20, 20 ^a , as can be clearly seen from FIG. 1, comes to rest in a pivotable manner. As can also be seen from FIG. 1, the counterweight is shown here with a flat surface 28, while the side surface 30 of the rocking lever plates which interacts with the counterweight is convex to form the point of oscillation. The curved surface can of course just as well be provided on the counterweight, with the side surface of the rocker arm plate 26 being designed to be flat. Finally, both of these links could be provided with curved surfaces corresponding to the desired number of vibrations.

Wie aus den Fig. 1 und 3 noch weiter zu erkennen ist, weist die Kurbelverlängerung 22As can be further recognized from FIGS. 1 and 3, the crank extension 22 has

ekrümmte Seitenflächen 32 auf, an welchen die inneren Flächen 34 des Gegengewichtes anliegen, um dieses gegen gradlinige Bewegungen zu sichern; bei 36 ist dagegen ein ewisser Spielraum vorgesehen, um das Gewicht, z. B. beim Anlassen der Maschine, beim Zurückschlagen der Flamme in das Ansaugrohr oder anderen unregelmäßigen Stößenecurved side surfaces 32 on which the inner surfaces 34 of the counterweight to secure this against straight movements; at 36, on the other hand, is a A certain amount of leeway is provided to accommodate the weight, e.g. B. when starting the machine, when the flame flashes back into the suction pipe or other irregular bumps

an einer übermäßigen Schwingbewegung zu hindern.to prevent excessive swinging movement.

Während des Betriebes ist der Winkel der Schwingbewegung des Gegengewichtes von der Masse des Gewichts, dem Radius der Kreisbewegung in Abhängigkeit von der Größe der auf die Welle ausgeübten Zugkraftänderungen sowie der gegenseitigen Stellung der Schwingungsflächen und dem Schwerkraftmittelpunkt 'des Gewichtes abhängig. Unter den in der Zeichnung dargestellten Verhältnissen beträgt der Schwingungswinkel nur einige wenige Grade. Bei der in der Zeichnung veranschaulichten besonderen Kurbelwelle für eine Neunzylindermaschine beträgt der zur Erzielung von 4V2 Schwingungen je Umdrehung erforderliche Radius der Schwingungsfläche 30 ungefähr 2,54 m (100 Zoll). Wie leicht zu erkennen ist, hat dieser große Durchmesser bei einer verhältnismäßig geringen winkligen Verschiebung des Gewichtes eine entsprechend rasche Verschiebung des Schwingungspunktes auf die Enden der Fläche 30 zur Folge. Ferner ist die von dem Gewicht auf die Welle ausgeübte höchste Ausgleichszugkraft von der Fliehkraft des Gewichtes und der Strecke abhängig, um welche sich der Schwingungspunkt von der Mittellinie 2, 2 wegbewegt. During operation, the angle of the swinging movement of the counterweight is from the mass of the weight, the radius of the circular motion as a function of the magnitude of the changes in tensile force exerted on the shaft as well as the mutual position of the vibration surfaces and the center of gravity 'depends on the weight. Among those shown in the drawing The angle of oscillation is only a few degrees. With the particular one illustrated in the drawing The crankshaft for a nine-cylinder engine is the one required to achieve 4V2 vibrations The radius of the oscillation surface 30 required per revolution is approximately 2.54 m (100 inches). As can easily be seen, this large diameter is relatively large slight angular displacement of the weight a correspondingly rapid displacement of the point of oscillation on the ends of the surface 30 result. Further is that of the weight exerted on the shaft highest compensation tensile force depending on the centrifugal force of the weight and the distance, around which the point of oscillation moves away from the center line 2, 2.

Wird nun die Kurbelwelle während ihrer Drehung im Uhrzeigersinne plötzlich um i° beschleunigt, so folgt das Gegengewicht infolge seines großen Polarmomentes, wie leicht ersichtlich ist, dieser Verschiebung nicht sofort. Der Berührungspunkt zwischen den Flächen 30 und 28 wird dabei infolge der gegenseitigen Bewegungen dieser Flächen nach links verschoben, so daß die Fliehkraft des Gewichtes in einem von der Linie 2, 2 versetzten Punkt angreift und auf diese Weise auf die Welle ein entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn gerichtetes Drehmoment ausübt. Wird der Radius der Fläche 30 entsprechend gewählt, um die Schwingungszahl des Gewichtes mit den auf die Welle ausgeübten " Stoßen in Übereinstimmung jzu bringen, so schwingt das Gewicht von selbst so, daß die Ausgleichzugkraft gegenüber den auf die Welle ausgeübten Stoßen um i8o° versetzt ist.If the crankshaft suddenly changes by i ° during its clockwise rotation accelerated, the counterweight follows due to its large polar moment, as it is easy to see this shift not immediately. The point of contact between the surfaces 30 and 28 is due to the mutual movements of these surfaces shifted to the left, so that the centrifugal force of the weight in one of the line 2, 2 Attacking offset point and in this way on the shaft a counterclockwise direction exerts directional torque. If the radius of the surface 30 is chosen accordingly to the number of vibrations of the weight with the "thrusts exerted on the shaft" so the weight oscillates by itself so that the compensation tensile force compared to the The impact of the shaft is offset by 180 ° is.

Im Falle von MehrzyUndermaschinen muß' der Schwingungsfläche ein hinsichtlich der Abmessungen der Pendelmasse verhältnismäßig großer Radius gegeben, werden, damit sich die erforderlichen hohen Schwingungszahlen erreichen lassen. Der Krümmungsmittelpunkt der Schwingungsfläche befindet sich dabei gewöhnlich, d. h. in allen denjenigen Fällen, in welchen je Umdrehung mehrere Schwingungen erreicht werden sollen, außerhalb der Außenlinie der Masse.In the case of multi-cylinder machines, the vibration surface must be a factor in terms of the Dimensions of the pendulum mass are given a relatively large radius, so that the required high number of vibrations can be achieved. The center of curvature of the vibrating surface is located usually, d. H. in all those cases in which per revolution several vibrations are to be achieved, outside the outline of the mass.

Falls die Erfindung auf Maschinen angewendet werden soll, deren Zylinder in Reihe angeordnet sind und die ferner mit langen Kurbelwellen versehen sind, welche mehrere im Abstand voneinander liegende Kurbelzapfenmassen aufweisen, kann die Kurbelwellenanordnung mehr als ' eine Synchronschwingungszahl haben. In diesem Falle werden am besten gemäß einer in den Fig. 4 und 5 veranschaulichten abgeänderten Ausführungsform der Erfindung ausgebildete Massen mit übereinstimmend •unterschiedlichen Schwingungszahlen verwendet.If the invention is to be applied to machines, the cylinders of which are in series are arranged and which are also provided with long crankshafts, which several The crankshaft arrangement can have crank pin masses lying at a distance from one another have more than one synchronous oscillation number. In this case, it is best to use one shown in FIG 5 and 5 illustrate alternate embodiment of the invention formed masses with correspondingly different ones Frequency numbers used.

Auf die in den Fig. 4 und 5 dargestellte' Kurbelwelle 100 sind sich gegenüberliegende gleiche Tragglieder 102 aufgekeilt, die mit nach innen ragenden flächenförmigen Widerlagern 104 versehen sind, gegen welche sich mit ihnen zusammenwirkende Widerlager 106 der Schwingmassen 107 . verschwenkbar an- , legen. Um bei stillstehender Welle zwischen den Schwingungsflächen eine anfängliche Berührung aufrechtzuerhalten, können leichte Federn 108 vorgesehen werden. Eine Bewegung der Gewichte in Richtung der Umfläche ist durch Stirnflächen 109 verhindert, die mit Halteplatten 110 in Berührung stehen. Die Halteplatten 110 sind z. B. mit Schrauben 112 an den Traggliedern 102 befestigt. Um einen Zwischenraum aufrechterhalten zu können, befinden sich die Widerlager 106 in der Mitte der radialen Ausdehnung der Massen 107. Die äußeren" Kanten der Massen und der Tragglieder 102 liegen daher, wie in Fig. 5 gezeigt, in der gleichen Ebene.The crankshaft 100 shown in FIGS. 4 and 5 are located opposite one another the same support members 102 are wedged on with inwardly projecting sheet-like abutments 104 are provided against which abutments 106 cooperating with them of oscillating masses 107. pivotable to, put on. In order to switch between Maintaining initial contact with the vibrating surfaces can be easy Springs 108 are provided. A movement of the weights in the direction of the surrounding area is prevented by end faces 109 which are in contact with holding plates 110. the Retaining plates 110 are, for. B. with screws 112 attached to the support members 102. In order to be able to maintain a gap, the abutments 106 are located in the middle of the radial extent of the masses 107. The outer “edges of the masses and the support members 102 are therefore as in FIG. 5 shown in the same plane.

Im Falle der auf Sternmotoren anwendbaren, in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung weisen die einzelnen Gegengewichte und die Kurbelwellen-Verlängerungen eine 'genügende Masse auf, um den Kurbelzapfen 12 und die, wie bei Sternmotoren üblich, mit diesem verbundenen Massen im Gleichgewicht halten zu können. Falls die Erfindung an Maschinen mit in Reihe liegenden Zylindern nach den Fig. 4 und 5 angewendet werden soll, so ist die Zahl der verwendeten Schwinggewichte in gleichmäßigen Abständen längs der Umfläche zu verteilen. Ferner sind die Massen einander gleichzumachen, um die Achsanordnung hinsichtlich Drehbewegungen im Gleichgewicht halten zu können. Die Wirkungsweise jedes der Gewichte zum Abgleichen der mit ihrer Schwingungszahl übereinstimmenden Schwin--115 gungszahl der Achsanordnung ist dagegen in allen Fällen die gleiche.In the case of the embodiment shown in FIGS. 1 to 3 applicable to radial engines of the invention have the individual counterweights and the crankshaft extensions a 'sufficient mass to the crank pin 12 and the, as in It is common for radial engines to be able to keep these connected masses in equilibrium. If the invention is applied to machines with cylinders in line according to FIGS and 5 is to be applied, the number of oscillating weights used is uniform To distribute distances along the surrounding area. Furthermore, the masses are to be made equal to one another in order to achieve the axis arrangement To be able to keep rotational movements in balance. The operation of each of the weights for balancing the with theirs Number of vibrations matching number of vibrations - 115 number of the axis arrangement is in contrast the same in all cases.

Bei Schwingungsdämpfvorrichtungen der vorstehend erläuterten Art wirkerf auf die Masse Kräfte ein. Diese Kräfte sind 1. auf iao winklige Beschleunigungen der Welle zurückzuführen, wobei das Gewicht infolge seinesIn the case of vibration damping devices of the type explained above, act on the Mass forces one. These powers are 1. on iao due to angular accelerations of the shaft, the weight being due to its

polaren Trägheitsmomentes im Sinne der Drehrichtung- zurückbleibt, und 2. auf Beschleunigungen der Masse in Richtung ihre Umfläche. Die Bewegung der Masse in Abhängigkeit von dieser letzteren Kraft allein hängt von der Stellung der den Schwingungspunkt bildenden Flächen gegenüber dem Schwerkraftmittelpunkt der Masse ab.polar moment of inertia in the sense of Direction of rotation - remains behind, and 2. on accelerations of the mass in the direction of their Surrounding area. The movement of the mass as a function of this latter force alone depends on the position of the surfaces forming the point of oscillation in relation to the Center of gravity of the mass.

Wie in den Fig. 1 bis 5 dargestellt ist, ίο ragen die Schwingungsflächen in radialer Richtung über 'den Schwerkraftmittelpunkt der Masse hinaus. Unter diesen Umständen versuchen die vorstehend unter 2 aufgeführten Kräfte die Masse in der gleichen Richtung zu drehen, in der die Welle umläuft. Diese letzteren Kräfte sind jedoch weniger groß als die unter 1 erwähnten. Die infolge von Beschleunigungen der Welle auf die Masse einwirkende tatsächliche Kraft versucht somit das Gewicht wie gewünscht in einer der Drehrichtung der Welle entgegengesetzten Richtung zu bewegen und den auf die Welle ausgeübten Drehstößen entgegenzuwirken.As shown in FIGS. 1 to 5, the vibration surfaces protrude in a radial direction Direction beyond the center of gravity of the mass. Under these circumstances try the forces listed above under 2 to the mass in the same direction turn in which the shaft rotates. However, these latter forces are less than that mentioned under 1. The mass acting on the mass as a result of accelerations of the shaft actual force thus tries the weight as desired in one of the direction of rotation the opposite direction of the shaft and the direction exerted on the shaft Counteract torsional jolts.

In den Fig. 6 bis 8 ist eine abgeänderte Ächsanordnung dargestellt, bei der die den Schwingungspunkt bildenden Flächen auf der gegen den Wellenmittelpunkt zu liegenden Seite des Schwerkraftmittelpunkts der Masse angeordnet sein können. In diesem Falle wirken beide der vorstehend unter 1 und 2 aufgeführten Kräfte in der gleichen Richtung, um eine gegenüber der Welle zurückbleibende Bewegung der Masse zu erzielen. Die Anordnung nach den Fig. 6 bis 8 bildet die in physikalischer Hinsicht günstigste Ausführungsform der Erfindung. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß diese Ausrichtung in jeder der beiden Stellungen der Schwingungsflächen gegenüber dem Schwerkraftmittelpunkt der Masse in der angegebenen Weise wirkt.6 to 8, a modified Ächsanordnung is shown in which the Vibration point forming surfaces on the opposite to the center of the shaft Side of the center of gravity of the mass can be arranged. In this case work both of the forces listed above under 1 and 2 in the same direction, in order to achieve a movement of the mass that remains behind the shaft. The order according to FIGS. 6 to 8 forms the most favorable embodiment from a physical point of view the invention. It should be noted, however, that this orientation in each of the two positions of the oscillation surfaces relative to the center of gravity the mass acts in the specified manner.

Die vorstehenden Ausführungen treffen in einem Sonderfalle nicht zu. Befinden sich die den Schwingungspunkt bildenden Flächen im Stoßmittelpunkt der Masse, so sind die vorstehend unter 1 und 2 aufgeführten Kräfte gleich groß und entgegengesetzt zueinander gerichtet. Die Masse bleibt daher, wenn Drehbeschleunigungen auf sie ausgeübt werden, gegenüber der Welle weder zurück, noch eilt sie ihr vor. Da auf die Masse, falls ihr in einer solchen Stellung der den Schwingungspunkt bildenden Flächen Drehstöße erteilt werden, keine dynamische Wirkung ausgeübt wird, sollte diese Stellung der Schwingungsflächen vermieden werden. The above statements do not apply in a special case. Are the The surfaces forming the point of oscillation in the center of impact of the mass are the Forces listed above under 1 and 2 are equal and opposite to one another directed. The mass therefore remains when rotational accelerations are exerted on it, towards the wave neither backwards nor rushes ahead of it. Because on the crowd, if you are in given such a position of the surfaces forming the point of oscillation torsional shocks If no dynamic effect is exerted, this position of the vibration surfaces should be avoided.

In den Fig. 6 bis 8 besteht das Gegengewicht 220 aus gleichen Hälften 222-222, von denen jede eine kreisförmige Vertiefung 224 aufweist, so daß das Gegengewicht 220 die Verlängerung 218 umgibt, und sich ferner die Verlängerung 218 der Kurbelwange in den Vertiefungen 224 befindet, wenn die Hälften des Gegengewichtes durch Schrauben 226 miteinander verbunden werden. In der„Ver- 6g Iängerung2i8 ist eine Öffnung 228 vorgesehen, die in ihrem äußeren Teil mit V-förmigen Seiten 230 versehen ist, während ihr innerer Teil einen im wesentlichen halbkreisförmigen Öffnungsquerschnitt 232 aufweist. In dem Gegengewicht 220 sind gleiche, jedoch entgegengesetzt zu den ersteren angeordnete öffnungen vorgesehen, die V-förmige Seiten 234 und einen Öffnungsquerschnitt 236 aufweisen. Die Blöcke 238 und 240 weisen beide V-förmige Flächen auf, die mit den V-förmigen Seiten 230, 234 der öffnungen der Verlängerung und des Gegengewichtes entsprechend in Berührung kommen, wobei die V-förmigen Seiten die Öffnungsquerschnitte 236, 232 jeweils freigeben. Die sich gegenüberliegenden Seiten der Blöcke weisen sich berührende und entsprechend konvex ausgebildete Schwingungsflächen 242, 244 auf. Die Flächen 242 und 244 sind vorzugsweise beide gebogen, wobei sie beide zwei verschiedene Krümmungsradien aufweisen, deren Mittelpunkte außerhalb der Masse liegen; diese Mittelpunkte befinden sich dabei gegenüber dem Mittelpunkt der Welle vorzugsweise radial außerhalb der Masse. Der Berührungspunkt der beiden Schwingungsflächen kann sich somit auf den Flächen abrollen, wenn sich das Gegengewicht gegenüber der Verlängerung 218 bewegt. Die Schwingungszahl der Masse ist von dem gegenseitigen Krümmungsverhältnis der Flächen 242 und ■ 244 abhängig.In FIGS. 6 to 8, the counterweight 220 consists of equal halves 222-222, each of which has a circular recess 224 so that the counterweight 220 the extension 218 surrounds, and also the extension 218 of the crank web in the recesses 224 when the halves of the counterweight are secured by screws 226 be connected to each other. An opening 228 is provided in the "extension2i8" which is provided in its outer part with V-shaped sides 230, while its inner part is substantially semicircular Has opening cross-section 232. In the counterweight 220 are arranged like but opposite to the former openings are provided which have V-shaped sides 234 and an opening cross section 236. Blocks 238 and 240 both have V-shaped faces that coincide with the V-shaped Pages 230, 234 of the openings of the extension and the counterweight accordingly come into contact, the V-shaped sides exposing the opening cross-sections 236, 232, respectively. The opposite Sides of the blocks have touching and correspondingly convex shapes Oscillating surfaces 242, 244. Surfaces 242 and 244 are preferably both curved, both of which have two different radii of curvature with centers outside of mass; these Central points are preferably located with respect to the center point of the shaft radially outside the mass. The point of contact of the two vibration surfaces can therefore roll on the surfaces when the counterweight is opposite the Extension 218 moved. The number of vibrations of the mass is mutual Curvature ratio of the surfaces 242 and ■ 244 dependent.

Die zur Aufhängung der Masse 230 dienenden Blöcke 238, 240 bilden eine Tragvorrichtung, die den Fliehkräften einen großen Widerstand entgegensetzt. Die Flächen 242, 244 werden dabei durch die Fliehkraft in. Berührung miteinander gehalten. Dadurch, daß die Flächen 242, 244 Bogen bilden, die um radial außerhalb der Masse liegende Mittelpunkte geschlagen sind, lassen sich die zwischen der Masse und der Verlängerung auftretenden seitlichen Kräfte, welche ein gegenseitiges Gleiten der Fläche 242, 244 zur Folge haben, vermindern. Eine solche Gleitbewegung würde einen richtigen Betrieb der Vorrichtung unmöglich machen.The blocks 238, 240 used to suspend the mass 230 form a supporting device, which opposes the centrifugal forces a great resistance. The surfaces 242, 244 are kept in contact with one another by centrifugal force. As a result of that surfaces 242, 244 form arcs around centers radially outward of the mass are beaten, the occurring between the mass and the extension can be lateral forces which result in the surfaces 242, 244 sliding against one another have, diminish. Such sliding movement would allow proper operation of the device to make impossible.

Die Blöcke 238, 240 sind im wesentlichen genau so lang wie die Masse des Gegengewich- «15 tes dick ist. Dabei kann der Berührungslinie des Schwingungspunktes eine der Dicke des Gegengewichtes nahezu entsprechende Länge gegeben und damit die Stärke des Druckes zwischen den Schwingungsflächen erheblich vermindert werden.The blocks 238, 240 are essentially exactly as long as the mass of the counterweight 15 tes is thick. The line of contact of the point of oscillation can be one of the thickness of the Counterweight given almost the corresponding length and thus the strength of the pressure between the oscillation surfaces can be significantly reduced.

Um die Blöcke 238, 240 bei zusammen-To get blocks 238, 240 together

gefügter Einrichtung in ihren axialen Stellungen festhalten zu können, ist der Block 240 mit einer Schulter 246 versehen, die sich von den V-förmigen Seiten der Flächen 234 nach innen zu in den Öffnungsquerschnitt 228 der öffnung der Verlängerung 218 der Welle erstreckt. Diese Schulter 246 befindet sich jedoch im Abstand von der Verlängerung 218. Der Block 238 wird gegenüber dem Block 240 in axialer Richtung durch die auf dem Block 240 vorgesehenen Endschultern 248 festgehalten. Die Schultern 248 überdecken die Enden des Blocks 238, um ihn gegen irgendwelche Verschiebungen zu sichern. Die Vor-To be able to hold the joined device in its axial positions is the block 240 provided with a shoulder 246 extending from the V-shaped sides of the surfaces 234 to extends inside to in the opening cross section 228 of the opening of the extension 218 of the shaft. However, this shoulder 246 is at a distance from the extension 218. The block 238 is opposite the block 240 in the axial direction by the on the block 240 provided end shoulders 248 held. The shoulders 248 cover the ends of block 238 to secure it against any shifts. The pre

<5 richtung wird zusammengefügt, indem die Blöcke 238 und 240 in die richtige Beziehung zueinander gebracht werden. Daraufhin können die Hälften 222 des Gegengewichtes um die Verlängerung 218 herum aufeinandergelegt und mit den Schrauben 226 zusammengezogen werden.<5 direction is merged by placing blocks 238 and 240 in the correct relationship be brought to each other. Then the halves 222 of the counterweight placed one on top of the other around the extension 218 and pulled together with the screws 226 will.

Die Anordnung ist dabei so, daß die Schwingungsflächen leicht auf die gegen den Mittelpunkt der Kurbelwelle zu liegende Seite des Schwerkraftmittelpunktes des Gewichtes gebracht werden können; auf diese Weise lassen sich leicht die. vorstehend erörterten Vorteile erzielen.The arrangement is such that the vibrating surfaces slightly on the against Center of the crankshaft to be located side of the center of gravity of the weight can be brought; in this way, the. discussed above Achieve advantages.

Da die das Gegengewicht in ihrer richtigen Stellung haltende Stabilisierungswirkung der Fliehkraft, falls die Vorrichtung stillsteht, ' angelassen oder angehalten wird, nicht vorhanden ist, ist es zweckmäßig, Mittel vorzu- ■ sehen, um unter diesen Umständen ein gegenseitiges Gleiten der Schwingungsfläche 242, 244 zu verhindern. Die Verlängerung.218 der Kurbelwelle ist daher mit parallelen Lagerflächen 250 versehen. Ferner sind zwischen diesen Flächen und dem kreisförmigen Rand der Vertiefungen 224 segmentförmige Halteblöcke 252 lose eingefügt. ' Die Halteblöcke 252 weisen bogenförmige Verlängerungen 254 auf, die mit ihren Enden an einer Verlängerung 256 des Teils 218 zur Anlage kommen. Die Verlängerung 256 ist mit einem Spielraum in eine Nut 258 eingepaßt, die in dem Gegengewicht 220 ausgespart ist. Die Nut 258 und das Glied 256 begrenzen die während der Handhabung, des Zusammenbaues und des Anlassens oder Anhaltens der Maschine auftretenden äußerst großen Schwingungen des Gegengewichtes. Die bei normalem Betrieb auftretenden, winkligen Schwingungen des Gegengewichtes reichen dagegen zur Erzielung einer Berührung zwischen de'm Glied 256 und dem Gegengewicht bei 258 nicht aus. Ferner ist auch noch darauf hinzuweisen, daß die Halteblöcke 252 an der dynamischen Wirkung des Gegengewichtes keinen Anteil haben. Sie bilden somit ein bloßes Halteglied, das ein Gleiten der einen der Schwingungsflächen auf der anderein, 242, ' 244, verhindert. Wie leicht zu erkennen ist, kann das Gegengewicht infolge der kreisförmigen Berührung zwischen ihm und den Blöcken 252 gegenüber den letzteren frei schwingen. Die Blöcke 252 können sich in radialer Richtung ebenfalls frei auf den zueinander parallelen Lagerflächen 250 der Verlängerung 218 bewegen. Diese letzere Bewegung ist deshalb nötig, weil das Gegengewicht um eine sehr geringe Strecke auf den Mittelpunkt der Kurbelwelle, zu angehoben wird, wenn sich der Berührungspunkt zwischen den Schwingungsflächen 242 und 244 von dem ⁷^ Mittelpunkte wegbewegt. Der Mittelpunkt der oberen Schwingungsfläche 244 beschreibt dabei eine tatsächliche .Evolventenkurve. Beträgt der maximale S chwingungswinkel etwa t°, so beträgt die senkrechte Bewegung des Mittelpunktes der Schwingungsfläche 244 nur einen sehr geringen Bruchteil eines Zoll. Sie kann daher in der Praxis von einer durch den Mittelpunkt der Fläche 244 hindurchgelegten senkrechten Linie nicht unterschieden werden. Die seitliche Verschiebung des Mittelpunktes der Schwingungsfläche 242 von dem Mittelpunkt der Fläche 244 ist dabei erheblich geringer als 0,025 mm (0,001 Zoll). Dieser Wert wird schon von dem normalen, für eine Drehbewegung erforderlichen Spielraum zwischen den Blöcken 252 und den benachbarten Lagerflächen überschritten. Die Blöcke 252 üben daher ihrem Wesen nach keine dynamische Wirkung aus und kommen während des Betriebes mit den von. ihnen zusammenwirkenden Gliedern auch nicht unter Druck in Berührung. Ihre Wirkung besteht vielmehr darin, eine Verschiebung des Gegengewichtes gegenüber der Verlängerung 218 zu verhindern, wenn auf das Gegengewicht keine Fliehkraft ausgeübt wird.Since the stabilizing effect of the centrifugal force, which holds the counterweight in its correct position, does not exist if the device is at a standstill, started or stopped, it is advisable to provide means for the oscillating surfaces 242, 244 to slide against one another under these circumstances to prevent. The extension. 218 of the crankshaft is therefore provided with parallel bearing surfaces 250. Furthermore, segment-shaped holding blocks 252 are loosely inserted between these surfaces and the circular edge of the depressions 224. The holding blocks 252 have arcuate extensions 254, the ends of which come to rest against an extension 256 of the part 218. The extension 256 is fitted with a clearance in a groove 258 which is recessed in the counterweight 220. The groove 258 and the member 256 limit the extremely large vibrations of the counterweight that occur during handling, assembly, and starting or stopping the machine. On the other hand, the angular oscillations of the counterweight that occur during normal operation are insufficient to achieve contact between the link 256 and the counterweight at 258. It should also be pointed out that the holding blocks 252 have no part in the dynamic effect of the counterweight. They thus form a mere holding member that prevents one of the oscillation surfaces from sliding on the other, 242, 244. As can be easily seen, the circular contact between it and the blocks 252 allows the counterweight to oscillate freely relative to the latter. The blocks 252 can also move freely in the radial direction on the mutually parallel bearing surfaces 250 of the extension 218. This latter movement is necessary because the counterweight is raised a very small distance to the center of the crankshaft, when the contact point between the oscillation areas 242 and 244 are moved away from the ⁷ ^ midpoints. The center of the upper oscillation surface 244 describes an actual .Evolventenkurve. If the maximum oscillation angle is approximately t °, the vertical movement of the center point of the oscillation surface 244 is only a very small fraction of an inch. In practice, therefore, it cannot be distinguished from a vertical line passing through the center of the surface 244. The lateral displacement of the center of the vibrating surface 242 from the center of the surface 244 is significantly less than 0.025 mm (0.001 inches). This value is already exceeded by the normal clearance required for a rotary movement between the blocks 252 and the adjacent bearing surfaces. The blocks 252 therefore have no dynamic effect by their nature and come during operation with those of. their cooperating members are not in contact even under pressure. Rather, their effect is to prevent a displacement of the counterweight relative to the extension 218 when no centrifugal force is exerted on the counterweight.

Die tatsächliche Schwingungszahl einer nach der Erfindung abgestützten Masse mit einem einer Fliehkraft ausgesetzten Schwinggiied ändert sich mit der Quadratwurzel des Radius von dem Drehmittelpunkt zu dem Schwerkraftmittelpunkt der Masse und umgekehrt zum Radius der Kreisbewegung der Masse. Falls sich der Mittelpunkt der Schwerkraft nicht auf der Schwingungsfläche befindet, ist eine weitere Zahl A in die nachstehend aufgeführte Formel aufzunehmen:The actual number of vibrations of a mass supported according to the invention with a vibrating member exposed to centrifugal force changes with the square root of the radius from the center of rotation to the center of gravity of the mass and vice versa to the radius of the circular movement of the mass. If the center of gravity is not on the vibration surface, add another number A to the formula below:

Schwingungen je Umdrehung —Vibrations per revolution -

L — Radius zum Schwerkraftmittelpunkt der Masse, L - radius to the center of gravity of the mass,

R = Radius der Schwingungsfläche,
A = Entfernung von' der Schwingung^- R = radius of the vibration surface,
A = distance from 'the oscillation ^ -

fläche zum Schwerkraftmittelpunkt,'
G = Radius der Kreisbewegung.area to the center of gravity, '
G = radius of circular motion.

Die vorstehende Formel betrifft den Sonderfall, daß eine der Schwingungsflächen eben ist. Eine ähnliche Konvexbeziehung und Schwingungszahl läßt sich erreichen, in· dem man beide Schwingungsflächen um entsprechend unterschiedliche Radien krümmt. Es hat sich gezeigt, daß die vorerwähnte Formel für geringe Schwingungsweiten mit der Schwingungszahlbemessung von tatsächlichen ίο Schwingungsmassen gut übereinstimmt. Die Formel ist jedoch nicht zur Beschränkung der Erfindung auf irgendein besonderes Verfahren zur Erreichung der richtigen Ab- ^messungen des Schwingungsgliedes, sondern zur vollständigen Offenbarung der Erfindung aufgeführt. Die Aufhängungsmittel haben sehr großen Fliehkräften zu widerstehen. Bei dem Flugmotor, auf den die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen gerichtet sind, beträgt die Fliehkraft z. B. ungefähr 10 t. Bei voller Maschinengeschwindigkeit führt das Pendel etwa 9000 volle Schwingbewegungen pro Minute aus. Es ist daher wichtig, daß in der Aufhängevorrichtung für das Gegengewicht nur eine^ganz geringe Reibdämpfung auftritt. Die erforderliche polare Bewegung des Gegengewichtes ist gering. Bei den veranschaulichten besonderen Ausführungsformen beträgt sie weniger als ungefähr i°. Dabei sind die Abmessungen jedoch so, daß selbst diese geringe winklige Bewegung des Gegengewichtes ausreicht, um den Berührungspunkt der Schwingungsflächen zur Erzielung eines großen Auf richtmomentes verhältnismäßig stark zu verschieben.The above formula concerns the special case that one of the oscillation surfaces is even. A similar convex relation and number of vibrations can be achieved in by curving both oscillation surfaces by correspondingly different radii. It has been shown that the aforementioned formula for small oscillation amplitudes with the Vibration number measurement of actual ίο vibration masses corresponds well. the However, formula is not to limit the invention to any particular method to achieve the correct dimensions of the vibrating member, but rather listed for the full disclosure of the invention. The suspension means have a lot to withstand large centrifugal forces. With the aircraft engine on which the in the drawings illustrated embodiments are directed, the centrifugal force z. B. approximately 10 t. At full machine speed, the pendulum performs around 9,000 full oscillating movements per minute. It is therefore important that in the suspension device for the counterweight only a very low frictional damping occurs. The required polar movement of the counterweight is small. In the particular embodiments illustrated it is less than about i °. Here, however, are the dimensions so that even this slight angular movement of the counterweight is sufficient to reach the point of contact of the vibrating surfaces to move relatively strong to achieve a large erecting moment.

Claims

Patent claims:

i. Device for suppressing torsional vibrations in shafts, in particular in crankshafts of internal combustion engines, with a mass for the execution of torsional vibrations, the one Has surface with which it is in pivoting contact with a cooperating surface of a shoulder of the shaft stands, the two surfaces being curved towards each other, characterized in that that the two faces so

are curved to each other that at least the center of curvature of the an area lies outside the outline of the mass and when the mass is pivoted, the path of the point of contact between the surfaces is considerable is greater than the motion of any mass point.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the mass is the Approach of the shaft with the mediation of a slotted or forked surrounding member surrounds or vice versa.

3. Device according to claims ι or 2, characterized in that the mass and the approach of the shaft in the longitudinal direction of the contact surfaces by a pin-groove connection, interposed toothed segments o. The like. Are prevented from mutual displacement.

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the contact surfaces are located on special oscillating links (238, 240), which can be removed for oscillating movements have a fixed connection with the mass or the extension of the shaft.

5. Apparatus according to claim 3, characterized in that the oscillating members (238, 240) in approximately coaxial openings (236 and 228, respectively) in the mass and the extension link for the shaft are arranged so that the oscillating surfaces are in pivotal contact with one another come.

6. Device according to one of claims ι to S, characterized in that the surfaces standing in pivot contact with one another on the directed towards the center of the shaft. Side _{go of} the center of gravity of the mass lie.

7. Device according to one of claims ι to 6, characterized in that that the mass also has the opposite forms weight for the shaft.

For this purpose 2 "sheets of drawings