DE957989C - schmenfabnk GmbH Darmstadt J Massenkraftausgleichsvorrichtung msbe sondere fur Kolbenbrennkraftmaschinen - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 14. FEBRUAR 1957

Sch 16223 Ia/40aⁿ

Zahlreiche Massenkraftausgleichsvorrichtungen für Kolbenmaschinen mit Kurbeltrieb sind bereits vorgeschlagen worden. Allgemein werden Gegengewichte verwendet. Keine der bekannten Vorrichtungen vollbringt den Ausgleich erfindungsgemäß dadurch, daß die störenden Massenkräfte der hin- und hergehenden Teile ohne Zusatzmasse lediglich mit Hilfe der Eigenmasse umlaufender Maschinenteile ausgeglichen werden. Hierfür brauchbare Mittel sind an den Lagerstellen der umlaufenden Teile angebrachte Exzenter und von diesen Exzentern in Gleitbahnen des Maschinenrahmens bewegte Gleit-' steine, welche bei vollkommenem Auegleich der rotierenden Massen den umlaufenden Teilen hin- und hergehende Bewegungen vermitteln, die denen der hin- und hergehenden Teile entgegengesetzt gerichtet sind. Bei etwa hälftigem Ausgleich der rotierenden Massen werden an den Lagerstellen der umlaufenden Teile Doppelexzenter und von diesen Exzentern in Gleitbahnen des Maschinenrahmens bewegte Gleitsteine angebracht, wobei die Doppelexzenter jeweils um i8o° zueinander versetzte Exzentrizitäten besitzen und die Gleitsteine sich in unter einem rechten Winkel zueinander stehenden Gleitbahnen bewegen, so daß die umlaufenden Teile kreisförmige, ihrer Umlaufsrichtung entgegengesetzte Bewegungen ausführen.

Zur Erläuterung der Erfindung und ihrer Merkmale wird zunächst eine Lösung der gestellten Aufgabe an Hand des Schemas der Fig. 1 ge-

schildert. Die Massen ι und 8, z. B. kreisscheibenförmige Körper, sind exzentrisch auf den raumfesten Achsen 2 bzw. 9 angebracht und drehen sich durch einen nicht gezeichneten Antrieb im Uhrzeigersinn gemäß den Pfeilen 3 bzw. 10 in den Kulissen 4 bzw. 11, von denen die Kulisse 4 dadurch hin und her, die Kulisse 11 auf und ab bewegt wird. Beide Kulissen führen achsparallele Bewegungen aus. Sie besitzen je einen dem anderen kongruenten Ausschnitt 5 bzw. 12, die sich teilweise überdecken und in dem verbleibenden lichten Raum den kreisscheibenförmigen Körper 6 spielfrei umfassen, der durch einen nicht gezeichneten Antrieb ebenfalls in Rotation um seine zentrische Achse 7 gehalten wird. Die Exzentrizitäten der Scheiben 1 und 8 sind um i8o° zueinander versetzt. Zufolge der angegebenen Kulissenbewegungen muß der Körper 6 eine Bewegung ausführen, bei der er, einerlei, in welcher Richtung er um seine Achse 7 ange-

ao trieben wird, in Pfeilrichtung 15, also in der entgegengesetzten Richtung zu den Pfeilen 3 und 10, kreist. Damit ist bewiesen, daß einer rotierenden Masse durch geeignete Exzentersteuerung zur zentrischen Drehbewegung um ihre Achse eine zusätz-

»5 liehe entgegengesetzt gerichtete Umlaufbewegung aufgezwungen werden kann.

Die Fig. 2 bis 5 stellen als praktisches Ausführungsbeispiel einen Einzylindermotor mit der erfindungsgemäßen Massenausgleichseinrichtung schematisch dar, und zwar zeigt

Fig. 2 einen Achsenlängsschnitt durch eines der Kurbelwellenlager und

Fig. 3, 4 Schnitte nach den Linien 111-1II bzw. IV-IV der Fig. 2, während

Fig. 5 ein Gesamtbild in kleinerem Maßstab vermittelt.

Stellt man sich die Exzenterscheiben 1 und 8 nach Fig. 1 auf die Kurbelwellenzapfen fest aufgesetzt vor, so kommt man zu der in Fig. 2 gezeigten Kurbelwellenlagerung.

Jeder Zapfen 20 der Kurbelwelle 21 (Fig. 5) ist mit einer Paßfeder 22 ausgerüstet, durch die beiderseits je eine Doppelexzenterscheibe 23 bzw. 24 festgehalten wird. Die Exzenterhochpünkte 27 und 28

#S jeder Doppelexzenterscheibe sind um i8o° gegen-•einander versetzt. Nadellager 29 und 30 geben leichte Beweglichkeit. Die Außenringe der Nadellager tragen je ein Element, das man als Kulissenstein 31 bzw. 32 bezeichnen kann. Die Kurbelwelle 21 wird vom Stein 31 in der Kulisse 3I₀ waagerecht und vom Stein 32 in der Kulisse 3 2₀ lotrecht geführt. Exzenterscheiben und Kulissensteine sind zweckmäßigerweise in eine .Flanschbüchse 33 eingesetzt, die mit Schrauben 34 am Kurbelgehäuse 3 5 befestigt ist. 36 ist der Kolben, 37 die Pleuelstange und 38, 39 sind Schwungscheiben auf den Kurbelwellenendzapfen des Einzylindermotors. Beim Betrieb rotiert also die Kurbelwelle mit den Schwungscheiben im Takt der Kolbenhübe, aber in entgegengesetzter Richtung um die geometrische Lagerachsie in einer auf und ab schwingenden Bewegung.

Die erfindungsgemäßen Mittel für die zusätzlichen Bewegungen der rotierenden Massen sind beiderseits in den Lagerungen der Kurbelwelle od. dgl. angeordnet und so zu dimensionieren, daß das Produkt aus Gewicht der hin- und hergehenden Maschinenteile, hier Kolben 36 und Anteil vom Pleuel 37, und ihrem Rotationsachsenabstand, hier Kurbelradius, gleich ist dem Produkt aus dem Gewicht der rotierenden Maschinenteile, hier Kurbelwelle 21 und Schwungscheiben 38, 39 nebst Antriebsteilen dafür, und dem Weg der Bewegungen, hier Exzentrizität der Teile 23 und 24. Wenn die Massen der rotierenden Teile unsymmetrisch verteilt, z. B. die Schwungscheiben 38 und 39 verschieden schwer und/oder unsymmetrisch zur Zylinderlängsachse angeordnet sind, dann läßt man die geschilderten Bewegungen um das Maß verschieden voneinander sein, um welches der Gesamtschwerpunkt der rotierenden Massen aus der Symmetrieachse der hin- und hergehenden Teile verschoben ist.

In den Fällen, wo von den erfindungsgemäß rotierenden Maschinenteilen eine Arbeitsbewegung durch Mittel wie Zahnräder od. dgl. abgeleitet werden soll, verfährt man in einer Weise, für die Fig. 6 ein Beispiel gibt. Die Schmierölpumpe 41 (Fig. 5) wird auf ihrer Antriebswelle 19, die um ihre zentrische Achse 19' umlaufen muß, mit einem exzentrisch aufgesetzten Zahnrad 18 und der Kurbelwellenzapfen 20 mit dem zentrisch aufgesetzten Zahnrad 17 versehen. Beide Zahnräder kämmen miteinander. Wenn sich die Kurbelwelle im Sinne des Pfeiles 20" dreht, läuft auch das Antriebszahnrad 17 so um. Die geometrische Zahnradachse 17' bewegt sich im Sinne des Pfeiles 17" um die Drehachse 20' der Doppelexzenterscheibe 23. Das exzentrische Gegenzahnrad 18 auf der Pumpenachse muß sich gemäß Pfeil 18" drehen und dabei die Antriebswelle 19 der Pumpe im selben Sinne mitnehmen. Die .geometrische Achse 18' des Rades 18 läuft dabei im Sinne des Pfeiles 18" um die Achse 19' um. Die beiden exzentrischen Bewegungen der Räder 17 und 18 gleichen sich aus, d.h. der Antrieb 'einer raumfesten Welle kann ohne weiteres von einer erfindungsgemäß bewegten Welle abgeleitet werden.

Wenn die Kurbelwelle nur lotrecht auf und ab bewegt werden soll, dann führt man den einen Teil jeder Doppelscheibe, z. B. die Scheibe 28, zentrisch zur Wellenmitte und läßt nur die andere Scheibe 27 die Kurberwellenmittelach.se in lotrechter Richtung verschieben.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Ausgleichsvorrichtung für Massenkräfte an Maschinen mit hin- und hergehenden und mit umlaufenden Teilen, insbesondere an Kolbenbrennkraftmaschinen, gekennzeichnet durch Mittel, welche die umlaufenden Teile der Maschine sich zusätzlich so bewegen lassen, daß die von den hin- und hergehenden Teilen hiervorgerufenen Kräfte durch von den Bewegungen der umlaufenden Teile erzeugte Massenkräfte aufgehoben werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch an den Lagerstellen (20) der umlau-

fenden Teile angebrachte Exzenter (23, 24) und von diesen Exzentern in Gleitbahnen des Maschinenrahmens bewegte Gleitsteine (31), welche den umlaufenden Teilen hin- und hergehende Bewegungen vermitteln, die denen der hin- und hergehenden Teile entgegengesetzt gerichtet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch'an den Lagerstellen (20)- der umlaufenden Teile angebrachte Doppelexzenter (23, 24) und von diesen Exzentern in Gleitbahnen des Maschinenrahmens bewegte Gleitsteine (31, 32), wobei die Doppelexzenter jeweils um i8o° zueinander versetzte Exzentrizitäten besitzen und die Gleitsteine (31, 32) sich in unter einem rechten Winkel zueinander stehenden Gleitbahnen (3¹O) 32«) bewegen, so daß die umlaufenden Teile kreisförmige, ihrer Umlaufsrichtung entgegengesetzte Bewegungen ausführen.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für die zusätzlichen Bewegungen der umlaufenden Massen diese Bewegungen an den einzelnen Lagerstellen unterschiedlich, und zwar um das Maß voneinander verschieden sein lassen, um welches der Gesamtschwerpunkt der zusätzlich bewegten Massen gegenüber der Symmetrieachse für die hin- und hergehend bewegten Teile verschoben ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein an einem exzentrisch kreisenden Maschinenteil zentrisch angeordnetes Hilf steil (17), von dem eine umlaufende Antriebsbewegung auf eine raumfeste Welle (19) durch ein entsprechend exzentrisch auf genannter Welle angeordnetes, sich auf dem ersten Hilf steil abwälzendes zweites Hilf steil (18) abgeleitet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr.· 742776, 319003.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

© 609 579/255 8; (609 797 2. 57)