HU222710B1 - Kiegyenlítżtengely-egység alternáló dugattyús gépekhez - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya kiegyenlítőtengely-egység belső égésű erőgépekhez,amely egy kiegyenlítőházban csapágyazott legalább egykiegyenlítőtengelyből és a kiegyenlítőtengelyen rögzített legalább egykiegyenlítősúlyból (8) áll. A konstrukciót az jellemzi, hogy akiegyenlítősúly (8) lényegében egy hengeres gyűrű, két, a tengelyremerőleges homlokfelülettel (61) és egy kivágással (55) a hossza közepetáján úgy, hogy a kiegyenlítősúly két, a homlokfe- lületek mellettigyűrű alakú részből (59, 60) és egy közöttük levő szegmensrészből (62)áll. ŕ

Description

A találmány tárgya alternáló dugattyús gépekhez készült kiegyenlítőtengely-egység, amely egy kiegyenlítőházban csapágyazott kiegyenlítőtengelyből és a rárögzített legalább egy kiegyenlítősúlyból áll. A kiegyenlítőtengelyek rendeltetése az alternáló dugattyús gépeknél fellépő tömegerők kiegyenlítése. Ezeket az egységeket előnyösen a nagy fordulatszámú könnyű belső égésű motoroknál, különösen a négyhengeres soros motoroknál párosával a másodrendű tömegerők és nyomatékok kiegyensúlyozására alkalmazzák. Az egységeket elsősorban a nagy fordulatszámú könnyű belső égésű erőgépeknél alkalmazzák különösen párosával a négyhengeres soros motorokban a másodrendű tömegerők kiegyenlítésére. Az egységeket rendszerint a forgattyús tengely hajtja meg, a legújabb alkalmazási esetekben kétszeres gyorsítással, vagyis 10 000 fordulatnál magasabb fordulatszámig.

Ez azt jelenti, hogy a pontosság és a csapágyazás iránt különleges követelmények állnak fenn. Ugyanakkor lehetőleg könnyűnek és olcsónak kell lenniük a gyártásban és a felszerelésben, valamint a forgattyúházban a lehető legkevesebb helyet kell elfoglalniuk. Alapjában két építési mód lehetséges: a kiegyenlítőtengely a kiegyenlítősúlyokkal vagy egy darabból készül, vagy a kiegyenlítősúlyokat kész tengelyre rögzítik. Az első építésmód megközelítő leírása a DE 37 05 346 lajstromszámú német, a másodiké az US 4,425,821 lajstromszámú USA szabadalmi leírásban található. Az egy darabból való építésmód igen költséges, igen nagy pontosságot igényel, és a kettőnél több csapággyal ellátott tengelyeknél túl nagy csapágyátmérőt igényel, ami nagy fordulatszámnál kenéstechnikailag nem kezelhető. A gördülőcsapágyak ugyanezen okból nem alkalmazhatók. Az épített kiegyenlítőtengelyek előnye ezzel szemben mindenekelőtt az, hogy kisebb csapágyátmérőt tesznek lehetővé, mindamellett, a tengely megfelelő merevségéről gondoskodni kell, valamint kettőnél több csapágy esetén is egyrészes, körben zárt csapágyhüvelyekkel ellátott ház alkalmazandó. A lehető legmagasabb pontosság, a megbízható rögzítés és a megfelelő aszimmetria korlátozott külső méretek mellett mégis nehezen érhető el. Hasonló megoldás található az US 4,425,821 lajstromszámú USA szabadalmi leírásban levő szorító illesztés esetében, ahol a pontosság, a minimális külső átmérő és a kötés szilárdsága kétséges.

A találmány célkitűzése tehát az épített kiegyenlítőtengely olyan kialakítása, hogy a legnagyobb pontosság, a megbízható rögzítés és a lehető legkisebb külső méretek követelményeit alacsony előállítási költségek mellett kielégítse.

A találmány szerint a kiegyenlítősúly egy hengeres gyűrű, amelynek két, a tengelyre merőleges homlokfelülete van, és egy kivágással van ellátva hosszának mintegy a felénél, úgy, hogy a kiegyenlítősúly két, a homlokfelületek melletti gyűrű alakú részből és egy közöttük levő szegmensrészből áll. Nadrágtartóra emlékeztet. A két szélső zárt gyűrű veszi fel a húzóerőt, pontos illesztésű szilárd kötést nyújt, és a tengelyt a csapágyazás közelében terheli úgy, hogy nem jön létre hajlítóterhelés. A gyűrűket a legegyszerűbb esetben rá lehet zsugorítani a tengelyre. A hossz közepénél levő kivágás - amely gyakorlatilag a kerület feléig terjed nagy tömegexcentricitást tesz lehetővé kis külső átmérő mellett. A szegmensrész a kerület másik felét veszi körül. Ez a rész a hajlításra igénybe vett tengely húzási zónájában van, ezáltal jelentős mértékben növeli annak merevségét. A deformációnak ez az akadályozása a keresztmetszeti tényező megnövelése által, mind a tengely (csökkentett hajlítófeszültség), mind a csapágyak (jobb terhelési profil a csökkentett behajlás miatt) számára kedvező. így kisebb átmérőjű tengelyek készülhetnek.

Ha az ily módon elérhető tömegexcentricitás nem elegendő, az átmérő kismértékű megnövelésével a kiegyenlítősúlynak a kivágással ellentétes oldalán az excentrikus tömeget megnövelő vastagítást lehet alkalmazni (2. igénypont).

A találmány egy előnyös kiviteli alakjában a kiegyenlítősúlynak legalább az egyik homlokfelülete a kiegyenlítőtengely házának megmunkált felületével talpcsapágyat képez (3. igénypont). Ezáltal további alkatrész nélkül talpcsapágy hozható létre, amely biztosítja a pontos tengelyirányú helyzetet.

A találmány terjedelme magában foglalja a könnyűfémből készült egyrészes kiegyenlítőházban csapágyazott kiegyenlítőtengelyt úgy, hogy a siklócsapágyak csapágyfelületei magában a kiegyenlítőházban vannak kialakítva (4. igénypont). így a legkisebb ráfordítással különösen pontos csapágyazás érhető el. A csapágyfelület folyamatos hengerfelület, amelyet a legnagyobb pontossággal közvetlenül a könnyűfém házban munkálnak ki.

Bebizonyosodott, hogy a felületen a tengely kis átmérője miatt tisztán hidrodinamikus kenés áll fenn.

Egy előnyös kiviteli alakban a kiegyenlítősúlyt energiasugárzással létrehozott hegesztési varrattal kötik össze a kivágásban a kiegyenlítőtengellyel, és a varratot mindkét oldalon a kivágás alapjának a kiegyenlítőtengellyel alkotott metsződésében állítják elő (5. igénypont). Különösen gyors és megbízható kötést hoznak létre ily módon, amely a szemben fekvő, előnyösen lézerrel előállított hegesztési varratok mellett teljes mértékben elhúzódásmentes is.

Egy másik előnyös kiviteli alakban a kiegyenlítőtengelynek legalább egy első keresztirányú furata van, amely a kiegyenlítősúly legalább egy második keresztirányú furatával egy vonalba esik, és a két furat egy lényegileg henger alakú összekötő elemet fogad be (6. igénypont), amely egy csavar (7. igénypont), egy illesztőszeg (8. igénypont), egy feszítőhüvely (9. igénypont) vagy egy szegecs (10. igénypont) lehet.

A leírás további részében a találmányt az ábrák alapján ismertetjük és magyarázzuk meg. Az ábrák az alábbiakat mutatják be:

Az 1. ábra egy, a találmány szerinti egység elrendezési sémáját, a 2. ábra a találmány szerinti egység részeként a kiegyenlítőtengely házát felülnézetben axonometrikus ábrázolásban, a 3. ábra a találmány szerinti egység első és második kiviteli alakjának hosszmetszetét,

HU 222 710 Bl a 4. ábra a 3. ábrán megjelölt III—III és IV-IV szerinti keresztmetszetet, az 5. ábra a találmány szerinti egység harmadik és negyedik kiviteli alakjának hosszmetszetét, a 6. ábra az 5. ábrán megjelölt V-V és VI-VI szerinti keresztmetszetet, a 7. ábra a találmány szerinti egység ötödik és hatodik kiviteli alakjának hosszmetszetét, a 8. ábra a 7. ábrán megjelölt VII-VII és VIII-VIII szerinti keresztmetszetet, a 9. ábra a találmány szerinti kiegyenlítősúly axonometrikus képét és a 10. ábra a 2. ábrán megjelölt X-X szerinti keresztmetszetet nagyítva mutatja.

Az 1. ábrán az alternáló dugattyús gépet csak 2 forgattyús tengelye és 3 főcsapágya által jeleztük. A 3 főcsapágyak a teljes motorblokk helyett vannak ábrázolva, amely mind alagút-építésű, mind szabadon álló csapágyhidakkal kivitelezett lehet. A 2 forgattyús tengely alatt a motorblokkhoz rögzített tömegkiegyenlítő készüléket mint egészet 4-gyel jelöljük. A készülék egy 5 kiegyenlítőházból és két, benne egymással szembeforgó, 8 kiegyenlítősúlyokkal ellátott 6, 7 kiegyenlítőtengelyből áll. A 3 főcsapágyakon áthaladó 9 normálsíkokat szaggatott vonallal jelöltük, a 4 tömegkiegyenlítő készülék csapágyai is ezekben fekszenek. A 6, 7 kiegyenlítőtengelyeket egy, a 2 forgattyús tengellyel elfordulásmentesen összekapcsolt 10 fogaskerék egy 11 meghajtó fogaskeréken keresztül hajtja meg, a 12, 13 szinkronkerekek gondoskodnak az egyenlő fordulatszámú szembeforgásról.

A 2. ábra az 5 kiegyenlítőházat mutatja, amely az ábrázolt kiviteli példában könnyűfém öntvény. A ház egy 16 olajlefolyó nyílásokkal ellátott 15 alsó héjból és több 17,18,19 csapágyhídból áll. Minden egyes csapágyhíd mindkét oldalán egy 21 függőleges furattal ellátott 20 felöntés van egy-egy, itt csak jelölt 22 csavar számára, amelyekkel az 5 kiegyenlítőházat a motorblokkra csavarozzák. A 21 furatok környezetében erre a célra 23 talpfelületek vannak kialakítva. A felszerelt 5 kiegyenlítőház e talpfelületeken keresztül a megfelelő helyeken kapcsolódik a motorblokkhoz, amely a 17, 18, 19 csapágyhüvelyekkel közös 9 normálsíkban van. Az itt nem ábrázolt rögzítés vagy a motorblokknak a főcsapágy csapágyszékét alkotó keresztbordáihoz vagy a főcsapágy csapágyhídjaihoz, vagy alagút-konstrukció esetében ez utóbbihoz történik.

A 3. ábra az első 6 kiegyenlítőtengelyen keresztül áthaladó függőleges hosszmetszet, amely a leírt építésmód sajátosságai miatt egy egyszerű, konstans átmérőjű tisztán hengeres tengely lehet. A három 17, 18, 19 csapágyhíd a 6 kiegyenlítőtengely csapágyazásához 30 siklócsapágyakat képez. Sajátos jellemzőjük, hogy az 5 kiegyenlítőház, illetve a csapágyhidak anyagában a radiális csapágyazás céljából 31 csapágy felületek vannak kialakítva, anélkül, hogy tulajdonképpeni csapágyhüvelyre lenne szükség. A 17, 19 külső csapágyhidakon 32 talpcsapágyak vannak kialakítva, amelyekhez szintén az öntvény anyagában finoman megmunkált 33 csapágyfelületeket alakítanak ki.

A 8 kiegyenlítősúlyok különböző módon rögzíthetők a 6, 7 kiegyenlítőtengelyeken. Ebből a célból a 3.,

5. és 7. ábra hosszmetszetein mindig két különböző rögzítési mód látható, és hasonlóképpen a 4., 6. és 8. ábrán a két 6, 7 kiegyenlítőtengely egyike mindig az egyik, másika a másik kiviteli alakhoz tartozik. Magától értetődik azonban, hogy általában egy készülékben a két kiegyenlítőtengelyhez és valamennyi kiegyenlítősúlyhoz ugyanazt a rögzítési módot választják.

A 3. ábra jobb oldalán a 8 kiegyenlítősúly egyszerűen rá van zsugorítva a 6 kiegyenlítőtengelyre (34), bal oldalán a kiegyenlítősúly két szemben elhelyezett hosszirányú 35,35’ lézeres hegesztési varrattal van rögzítve. A hegesztési varratok ilyen elrendezése és erősen fókuszolt nagy energiájú sugár alkalmazása mellett a 6 kiegyenlítőtengely elhúzódásmentes lesz.

Az 5. és a 6. ábra a 6 kiegyenlítőtengely és a 8 kiegyenlítősúly közötti kötés két további módját mutatja be. A bal oldalon a 6 kiegyenlítőtengelyben egy 38 menetes furat és a 8 kiegyenlítősúlyban egy 39 süllyesztéssel ellátott illesztőfurat van kialakítva, amelyen keresztül a 8 kiegyenlítősúly felől egy vagy két 40 illesztőcsavart csavarnak be. A jobb oldalon fordítva: a 6 kiegyenlítőtengelyben levő 41 furaton keresztül csavarják be a 43 illesztőcsavarokat a 8 kiegyenlítősúlyban levő 42 menetes furatba.

A 7. és a 8. ábrán a rögzítés egy, a 6 kiegyenlítőtengelyben levő 45 illesztőfúrattal és egy, a 8 kiegyenlítősúlyban levő, előnyösen lépcsős 46 illesztőfurat által történik, amelybe összeszereléskor legalább egy 47 illesztőszeget (itt kettő van) hajtanak be. A jobb oldalon két azonos átmérőjű 48, 49 illesztőfurat van kialakítva, amelyekbe összeszereléskor két 50 feszítőperselyt illesztenek.

A 9. ábra a 8 kiegyenlítősúlyt részletesen mutatja. A súly alapformája egy hengeres gyűrű, illetve egy vastag falú üreges henger, amelyet szaggatott vonal jelez. Különböző módokon állítható elő, mint például kovácsolással vagy precíziós öntéssel. Az előállítás módjától függetlenül az alak ismertetésénél egy lámpás alakú 55 kivágásról van szó, amely a hossz egy részén és a kerületnek körülbelül a felén van kialakítva. Az 55 kivágást két 56, 57 kivágási sík és 58 oldalsó kivágási felületek határolják. Az 56,57 kivágási síkok akkor lényegesek, ha a tengellyel való kötés lézerhegesztéssel történik, akkor a hegesztési varratnak az 56, 57 kivágási síkoknak a 6 kiegyenlítőtengely hengerfelületével való metszésvonalába kell kerülnie. Az 55 kivágás két oldalán két 59, 60 gyűrűrész marad, ezek zárt gyűrűk, és felveszik a centrifugális erőt, és zsugorított kötés esetén a zsugorítási feszültségből eredő kerületi erőket. Az 59,60 gyűrűrészek külső oldalán 61 homlokfelület van, amely a 17 csapágyhíd 33 csapágyfelületével együtt 32 talpcsapágyat alkot. Az 55 kivágás körülbelül egy félkömyire terjed ki, a megmaradt félkörben egy 62 szegmens van, ez alkotja az excentrikus tömeget. Azáltal, hogy az 55 kivágás oldalán az 59, 60 gyűrűrészek között egyáltalán nincs anyag, a 62 szegmensrész csekély vastagsága mellett is nagy excentricitás érhető el. Ha ez nem elegendő, kiegészítésképpen egy 63 vastagítás alakítható ki.

HU 222 710 Β1

A 10. ábra főképpen az olajellátást mutatja. A 3 főcsapágy és vele együtt a teljes motorblokk csak jelölve van. Maga a főcsapágy az ábrán kívül van, és már nem látható. Az 5 kiegyenlítőházat is csak részlegesen ábrázoltuk, és a 22 csavarokat, amelyekkel a házat a motorblokkhoz, illetve a 3 főcsapágyhoz csavarozzák, csak pontvonallal jelöljük. A metszet síkja a 19 csapágyhídban (2. ábra) halad át. Az 5 kiegyenlítőházban egy 70 első függőleges kenőcsatoma van, amely párhuzamos a 21 menetes furatokkal (2. ábra), és ezekkel egy befogásban fúrható ki. A 3 főcsapágyban, illetve a motorblokkban egy 71 második függőleges kenőcsatoma van kialakítva, amely az elsővel egy vonalba esik, de egy kis 72 térközzel végződik. Ezáltal a hőtágulás okozta eltolódásokat úgy lehet felfogni, hogy nem okoznak feszültséget az 5 kiegyenlítőházban. A 70, 71 két kenőcsatomát egy beillesztett 73 hüvely köti össze. A 70 első függőleges kenőcsatoma zsákfúratként van kialakítva, amely azonban a 6, 7 kiegyenlítőtengelyek síkja alá vezet. A 30 csapágyakkal a felfelé irányuló 74, 75 átvezetőfúratok nyújtanak összeköttetést. Keresztezik a 70 kenőcsatomát és az 5 kiegyenlítőházba alulról fúrhatok be. Kifelé a 76 besajtolt golyókkal záródnak, és a 30 siklócsapágy 77 olajelosztó hornyába vezetnek.

Claims (10)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Kiegyenlítőtengely-egység belső égésű erőgépekhez, amely egy kiegyenlítőházban (5) csapágyazott legalább egy kiegyenlítőtengelyből (6, 7) és a kiegyenlítőtengelyen rögzített legalább egy kiegyenlítősúlyból (8) áll, azzal jellemezve, hogy a kiegyenlítősúly (8) lényegében egy hengeres gyűrű, két, a tengelyre merőleges homlokfelülettel (61) és egy kivágással (55) a hossza közepe táján úgy, hogy a kiegyenlítősúly két, a homlokfelületek melletti gyűrű alakú részből (60, 61) és egy közöttük levő szegmensrészből (62) áll.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti kiegyenlítőtengelyegység, azzal jellemezve, hogy a kiegyenlítősúlynak (8) a kivágással (55) ellentétes oldalon az excentrikus tömeget megnövelő vastagítása (63) van.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti kiegyenlítőtengelyegység, amely a kiegyenlítőházban (5) siklócsapágyakkal (30) van csapágyazva, azzal jellemezve, hogy a kiegyenlítősúly (8) legalább egyik homlokfelülete (61) a kiegyenlítőház (5) egyik megmunkált felületével (33) együtt talpcsapágyat (32) alkot.
4. 4. A 3. igénypont szerinti kiegyenlítőtengely-egység, amelyben a kiegyenlitőtengely könnyűfém kiegyenlítőházban (5) van csapágyazva, azzal jellemezve, hogy a siklócsapágy (31) csapágyfelületei magában a kiegyenlítőházban (5) vannak kialakítva.
5. 5. Az 1. igénypont szerinti kiegyenlítőtengelyegység, azzal jellemezve, hogy a kiegyenlítősúly (8) a kiegyenlítőtengellyel (6, 7) a kivágásban (55) levő nagy energiájú sugárral hegesztett varrattal (35,35’) van összekötve, amely a kivágás síkjának (56, 57) a kiegyenlítőtengellyel (6, 7) alkotott metszésvonalában van kialakítva.
6. 6. Az 1. igénypont szerinti kiegyenlítőtengelyegység, azzal jellemezve, hogy a kiegyenlítőtengelynek legalább egy első keresztirányú furata (38; 41; 45; 48) van, amely a kiegyenlítősúly (8) legalább egy második keresztirányú furatával (39; 42; 46; 49) egy vonalba esik, és a két fúrat egy lényegében hengeres kötőelemet (40; 43; 47; 50) fogad be.
7. 7. A 6. igénypont szerinti kiegyenlítőtengely-egység, azzal jellemezve, hogy a hengeres kötőelem csavar (40).
8. 8. A 6. igénypont szerinti kiegyenlítőtengely-egység, azzal jellemezve, hogy a hengeres kötőelem illesztőcsap (47).
9. 9. A 6. igénypont szerinti kiegyenlítőtengely-egység, azzal jellemezve, hogy a hengeres kötőelem feszítőhüvely (50).
10. 10. A 6. igénypont szerinti kiegyenlítőtengely-egység, azzal jellemezve, hogy a hengeres kötőelem szegecs.