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FR2470284A1 - SYMMETRICAL SEWING CRANKSHAFT - Google Patents

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FR2470284A1
FR2470284A1 FR8024730A FR8024730A FR2470284A1 FR 2470284 A1 FR2470284 A1 FR 2470284A1 FR 8024730 A FR8024730 A FR 8024730A FR 8024730 A FR8024730 A FR 8024730A FR 2470284 A1 FR2470284 A1 FR 2470284A1
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FR
France
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passage
radius
crankshaft
crankpin
journal
Prior art date
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Granted
Application number
FR8024730A
Other languages
French (fr)
Other versions
FR2470284B1 (en
Inventor
Gerhard Deschler
Hans Gebhardt
Dieter Wittmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAN AG
Original Assignee
MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG filed Critical MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Publication of FR2470284A1 publication Critical patent/FR2470284A1/en
Application granted granted Critical
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Granted legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/04Crankshafts, eccentric-shafts; Cranks, eccentrics
    • F16C3/06Crankshafts

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

LE VILEBREQUIN COMPORTANT DES TOURILLONS 1 ET DES MANETONS 2 AVEC DES RAYONS DE PASSAGE, ET DES FLASQUES 3, DONT LA FORME EST DETERMINEE PAR UNE REPARTITION OPTIMISEE DES TENSIONS, EN DONNANT UNE RELATION INVARIABLE AUX RAYONS DE PASSAGE DU MANETON ET DU TOURILLON PAR RAPPORT A L'EPAISSEUR DU FLASQUE, POUVANT ETRE REPRESENTEE PAR UNE FONCTION QUI EST PROPORTIONNELLE A LA CONTRAINTE DANS LE RAYON DE PASSAGE DU MANETON, LE RAPPORT ENTRE LE RECOUVREMENT S DES MANETONS ET LEUR DIAMETRE D DEVANT SATISFAIRE 0,14SD0,26.THE CRANKSHAFT INCLUDES 1 TENSIONERS AND 2 CRANKSHAFTS WITH PASSAGE RADIUS, AND 3 FLANGES, THE SHAPE OF WHICH IS DETERMINED BY AN OPTIMIZED TENSION DISTRIBUTION, GIVING AN INVARIABLE RELATIONSHIP TO THE PASSAGE RADIUS OF THE CRANKSHAFT AND OF THE journal WITH RESPECT TO THE THICKNESS OF THE FLANGE, WHICH CAN BE REPRESENTED BY A FUNCTION WHICH IS PROPORTIONAL TO THE STRAIN IN THE CRANK PASSAGE RADIUS, THE RATIO BETWEEN THE COVER S OF THE CRANKSHAFTS AND THEIR DIAMETER D TO MEET 0.14SD0.26.

Description

L'invention se rapporte à un vilebrequin à coudure symétrique, comprenantThe invention relates to a symmetrically bent crankshaft, comprising

des tourillons, des manetons et desjournals, crankpins and

flasques de vilebrequin, dans lequel les passages des tou-  crankshaft flanges, in which the passages of the

rillons et manetons vers les flasques sont formés avec des rayons de passage, et o la distance d'un centre de touril-  crickets and crankpins towards the flanges are formed with passage radii, and where the distance from a center of touril-

lon à un autre est déterminée par des raisons de construc-  to another is determined by construction reasons

tion, et les largeurs des tourillons et manetons sont déter- tion, and the widths of the pins and crankpins are deter-

minées par des raisons de sollicitation de paliers, la confi- undermined by reasons for bearing demands, the

guration du vilebrequin étant déterminée en fonction d'une  guration of the crankshaft being determined according to a

répartition optimisée des contraintes.  optimized distribution of constraints.

Le dimensionnement d'un vilebrequin implique aussi des connaissances en matière de répartition des contraintes dans les coudures et permet, en liaison avec la résistance aux efforts alternés en fonction du matériau, de la qrandeur The dimensioning of a crankshaft also implies knowledge in terms of stress distribution in the bends and allows, in connection with the resistance to alternating forces depending on the material, the size

et de l'influence technologique, un jugement sur la sécuri- and technological influence, a judgment on safety

té contre la rupture par fatigue. La résistance aux efforts alternés est définie par le choix du matériau, le type de forgeage et la grandeur de la construction projetée. Il en est par contre autrement avec la répartition des contraintes, laquelle peut être sensiblement Influencée par les différents  tee against fatigue rupture. Resistance to alternating forces is defined by the choice of material, the type of forging and the size of the projected construction. It is however different with the distribution of the constraints, which can be significantly influenced by the different

paramètres de coudure, tels que le recouvrement des touril- bend parameters, such as lap overlap

lons avec les manetons, l'épaisseur et la largeur des flas-  with the crank pins, the thickness and the width of the flas-

ques, ainsi que les rayons de passage des tourillons et ma- ques, as well as the radii of passage of the trunnions and ma-

netons vers les flasques.netons towards the flanges.

Pour la détermination des pointes de contraintes se formant dans les rayons de passage cités, on connalt maintenant plusieurs méthodes d'approximation, déterminées de façon empirique. Il est fait référence dans ce contexte en particulier au MTZ 23 (1962) 12, au MTZ 29 (1968) 3, à la brochure 49/1965 de l'Association pour la Recherche sur les moteurs à combustion interne (Forschungsvereiniqunq Verbrennunqskraftmaschinen), et au rapport de recherche de  For the determination of the stress peaks forming in the cited passage radii, we now know several approximation methods, determined empirically. Reference is made in this context in particular to MTZ 23 (1962) 12, to MTZ 29 (1968) 3, to brochure 49/1965 of the Association for Research on Internal Combustion Engines (Forschungsvereiniqunq Verbrennunqskraftmaschinen), and to the research report of

cette association, brochure 130 (1972).  this association, brochure 130 (1972).

Tous les procédés qui y sont décrits sont basés sur la détermination des facteurs de forme pour la flexion et  All the processes described there are based on the determination of the form factors for bending and

la torsion comme expression pour le rapport entre contrain-  torsion as an expression for the relationship between stress-

te de pointe et contrainte nominale, soit a max/ anominal, peak te and nominal stress, ie a max / anominal,

respectivement a max/ a nominal. En fonction de chaque pro- respectively a max / a nominal. Depending on each pro-

cédé, la sollicitation nominale est rapportée soit au ma- assigned, the nominal load is reported either to the ma-

neton, soit a la section de flasque. Conformément au pro-  neton, or in the flange section. In accordance with the pro-

cédé décrit dans le rapport de recherche - brochure 130 -,  sold described in the research report - brochure 130 -,

la répartition de contraintes dans des coudures de vile-  stress distribution in city bends-

brequin de moteurs rapides, caractérisée par des flasques de faible épaisseur, de petites courses de piston et par  brequin of fast motors, characterized by thin flanges, small piston strokes and by

suite par de grands recouvrements de manetons a été exami- following by large crankpins overlaps was examined

née sur un grand nombre de modèles. On a également déter-  born on a large number of models. We also determined-

miné entre autres l'influence des alésages pour le touril- undermined inter alia the influence of bores for the turret-

lon et le maneton, ainsi que l'influence du biais des flas-  lon and the crankpin, as well as the influence of the bias of the flas-

ques, sur les pointes de contraintes. Ce procédé tient aussi ques, on the stress peaks. This process also

pour la première fois compte des contraintes dans les passa- for the first time takes into account the constraints in the

ges des tourillons, de même que des types de contraintes, tels que flexion pure, flexion avec force transversale et torsion. Le résultat de la recherche représente l'état le trunnions, as well as types of stresses, such as pure bending, bending with transverse force and torsion. The search result represents the state on

plus actuel de la technique au point de vue de la détermi- more current technique in terms of determination

nation des contraintes dans les coudures de vilebrequins et,  stress nation in crankshaft bends and,

pour cette raison, servira de base a la présente invention. for this reason, will serve as a basis for the present invention.

Comme paramètres d'influence, on a tenu compte du diamètre de maneton, du recouvrement des manetons, de la largeur et de l'épaisseur du flasque du vilebrequin ainsi que des rayons de passage entre tourillon ou maneton et flasque. Les indices de forme se déterminent à l'aide d'un enchaînement multiplicatif de fonctions de ces paramètres rapportés au diamètre de maneton, la contrainte nominale,  As influence parameters, account was taken of the crankpin diameter, the crankpin overlap, the width and thickness of the crankshaft flange as well as the radii of passage between pin or crankpin and flange. The shape indices are determined using a multiplicative sequence of functions of these parameters related to the crank pin diameter, the nominal stress,

elle, étant rapportée à la section du flasque de vilebre-  it, being related to the section of the crankshaft flange-

quin.quin.

Lors du dimensionnement d'un vilebrequin, l'écar- When sizing a crankshaft, the gap

tement des cylindres est déterminé par les fûts et la course  the cylinder size is determined by the barrels and the stroke

des pistons, qui sont déterminants pour la puissance réali-  pistons, which are decisive for the real power

sable du moteur. De plus, la largeur nécessaire du maneton engine sand. In addition, the necessary width of the crankpin

bp et la largeur du tourillon b G résultent de la sollici- bp and the width of the journal b G result from the stress

tation calculée des paliers. Enfin les collerettes de butée ap et aG au maneton et au tourillon sont déterminées en calculated level of bearings. Finally the abutment flanges ap and aG with the crank pin and the pin are determined by

fonction de l'état d'usinage désiré pour le flasque du vile-  depending on the desired machining status for the flange of the vile-

brequin. L'ingénieur d'études dispose donc des paramètres brequin. The design engineer therefore has the parameters

d'influence cités. Indépendamment de l'écartement des cylin-  of influence cited. Regardless of the spacing of the cylinders

24702S424702S4

dres, on peut alors encore choisir le diamètre du mane-  dres, we can then still choose the diameter of the handle-

ton dp, le recouvrement s des manetons et la largeur du flasque b étant entendu qu'une augmentation de ces valeurs  ton dp, the overlap s of the crankpins and the width of the flange b it being understood that an increase in these values

engendre toujours une diminution des contraintes absolues.  always generates a reduction in absolute constraints.

Il faut encore signaler que la grandeur du diamètre de ma- neton dp est limitée par l'exigence de la possibilité de  It should also be pointed out that the size of the diameter of the handle dp is limited by the requirement of the possibility of

mise en place de la bielle à travers le fût de cylindre.  placing the connecting rod through the cylinder barrel.

Contrairement aux trois valeurs dp, s et b, les paramètres restants, à savoir les rayons de passage rp au  Unlike the three values dp, s and b, the remaining parameters, namely the passage radii rp at

maneton, les rayons de passage rG au tourillon et l'épais- crankpin, the spokes of passage rG to the trunnion and the thick-

seur de flasque w, sont dépendants de l'écartement prédéter- s flange w, are dependent on the predeter spacing-

miné des cylindres respectivement de la longueur 1, allant d'un centre de tourillon à l'autre, ainsi que des largeurs déterminées bp et bG. Il reste donc une longueur k = 1 - bG - bp - 2 (aG + ap). En même temps la longueur mined cylinders respectively of length 1, going from one trunnion center to the other, as well as determined widths bp and bG. There remains therefore a length k = 1 - bG - bp - 2 (aG + ap). At the same time the length

se calcule k = 2 (w + rp + r).is calculated k = 2 (w + rp + r).

A l'aide des fonctions connues pour la détermina- Using known functions for determining

tion de l'indice de forme et de la contrainte, on reconnait qu'à chaque fois ce n'est qu'une augmentation des rayons de passage rp et rG ainsi que de l'épaisseur du flasque w qui entraîne une régression des pointes de contrainte. Etant donné cependant que les trois paramètres sont solidement  tion of the shape index and the stress, it is recognized that each time it is only an increase in the radii of passage rp and rG as well as the thickness of the flange w which results in a regression of the points of constraint. Given however that the three parameters are solidly

rattachés l'un à l'autre par la longueur k, une augmenta-  attached to each other by the length k, an increase

tion de l'un de ces paramètres signifie en même temps une  tion of one of these parameters means at the same time

diminution des autres. C'est pour cette raison que la dé- decrease of others. It is for this reason that the de-

termination des trois grandeurs sous l'aspect de la minimi- termination of the three quantities under the aspect of minimization

sation des contraintes ne peut se faire sur la base de l'é- constraints cannot be done on the basis of the

tat connu de la technique.state of the art.

Le but de l'invention dans la conception d'un vile-  The object of the invention in the design of a city

brequin du type défini au début et indépendamment des autres paramètres, est d'obtenir une minimisation des contraintes dans les coudures uniquement grâce au choix correspondant de l'épaisseur du flasque de vilebrequin et des rayons de brequin of the type defined at the beginning and independently of the other parameters, is to obtain a minimization of the stresses in the bends only thanks to the corresponding choice of the thickness of the crankshaft flange and the radii of

passage au maneton et au tourillon.switch to crankpin and journal.

Conformément à la présente invention, ce résultat In accordance with the present invention, this result

est obtenu par le fait qu'on détermine une relation invaria- is obtained by the fact that we determine an invaria-

ble entre les rayons de passage du maneton et du tourillon d'une part, et l'épaisseur de flasque de l'autre, pouvant être représentée par une fonction issue des grandeurs rp, rG et w, proportionnelle à la contrainte dans le rayon de passage du maneton, le rapport entre le recouvrement des manetons et leur diamètre devant être supérieur ou au plus égal à 0,15 et inférieur ou au plus égal à 0,26. Conformément à l'invention, la fonction résultant des trois grandeurs: épaisseur de flasque, rayon de passage du maneton et rayon de passage du tourillon s'écrit f (w, rp, rG) ={ w 1'2829(bG/2 + rG) + 0,5231, ble between the radii of passage of the crank pin and the trunnion on the one hand, and the flange thickness on the other, which can be represented by a function derived from the magnitudes rp, rG and w, proportional to the stress in the radius of passage of the crank pin, the ratio between the overlap of the crank pins and their diameter having to be greater than or at most equal to 0.15 and less than or at most equal to 0.26. According to the invention, the function resulting from the three quantities: flange thickness, radius of passage of the crank pin and radius of passage of the journal is written f (w, rp, rG) = {w 1'2829 (bG / 2 + rG) + 0.5231,

bG étant la largeur de portée du tourillon.  bG being the span width of the journal.

Comme les sollicitations de torsion dans l'attelage mobile ne sont pas encore exactement décelables au moment de la conception et qu'elles peuvent être influencées par des amortisseurs de vibrations torsionnelles, l'invention  As the torsional stresses in the mobile coupling are not yet detectable at the time of design and can be influenced by torsional vibration dampers, the invention

se limite à la sollicitation de flexion, tout en tenant comp-  is limited to bending stress, while taking into account

te cependant dans un moteur en fonctionnement du cas de te however in an engine running the case of

charge "sollicitation de flexion et force transversale". Cet- load "bending stress and transverse force". This-

te façon de procéder semble raisonnable, vu que les incidents de vilebrequins, comme l'expérience l'a montré, proviennent the way you do it seems reasonable, since crankshaft incidents, as experience has shown, come from

en majeure partie de ruptures dues à la flexion.  mostly from fractures due to bending.

Une répartition optimale des contraintes est déjà Optimal stress distribution is already

importante pour la seule raison que dans les moteurs de vé- important for the sole reason that in vehicle engines

hicules actuels à rendement élevé, le type de construction légère et par là de petits dimensionnements se trouvent au current high-performance vehicles, the type of lightweight construction and therefore small dimensions

premier plan. Il y est primordial de rendre les trois para- foreground. It is essential to make the three para-

mètres cités rp, rG et w indépendants des autres paramètres, meters cited rp, rG and w independent of the other parameters,

étant donné que leur influence sur l'apparition de contrain-  since their influence on the appearance of stress-

tes est indéniable.your is undeniable.

Comme on peut le voir à partir des fonctions connues, As we can see from the known functions,

il n'y a aucune relation entre la largeur du flasque de vile- there is no relation between the width of the city flange-

brequin b et les trois grandeurs à optimiser. A l'inverse, il y a pourtant une dépendance entre l'épaisseur du flasque w et le recouvrement des manetons s, étant donné que les deux apparaissent comme grandeurs rapportées w'*= w/d et s*= s/de p  brequin b and the three sizes to be optimized. Conversely, however, there is a dependence between the thickness of the flange w and the overlap of the crank pins s, since the two appear as reported quantities w '* = w / d and s * = s / de p

dans une double fonction f (s*, w*). Pour maintenir l'in- in a double function f (s *, w *). To maintain the

fluence de l'épaisseur du flasque w sur la double fonction f (s, w') aussi minime que possible, srespectivement s/de sont limités comme déjà mentionné. Du reste, on détermine la contrainte a p dans le rayon de passage rp de maneton  fluence of the thickness of the flange w on the double function f (s, w ') as minimal as possible, respectively s / de are limited as already mentioned. Moreover, we determine the stress a p in the radius of passage rp of crankpin

pour cette raison que c'est là o les contraintes de trac-  for this reason that this is where the constraints of trac-

tion sont les plus élevées.tion are the highest.

Pour la minimisation décrite de la contrainte ap, il faut en plus avoir le rapport suivant: rp/rG = c rp est, comme déjà indiqué, le rayon de passage au maneton, et rG le rayon de passage au tourillon. c représente une For the described minimization of the constraint ap, it is also necessary to have the following ratio: rp / rG = c rp is, as already indicated, the radius of passage in the crank pin, and rG the radius of passage in the journal. c represents a

grandeur pouvant être librement choisie dans certaines li- size can be freely chosen in certain li-

mites et se situe à peu près entre 1,0 et 1,9. Elle permet une pondération entre la contrainte maximale de traction mites and is roughly between 1.0 and 1.9. It allows a weighting between the maximum tensile stress

dans le rayon de passage du maneton d'une part, et la con-  on the one hand, and the con

trainte maximale de compression dans le rayon de passage du maximum compression strap in the passage radius of the

tourillon d'autre part.pin on the other hand.

De plus, à partir de la longueur k définie ci-des-  In addition, from the length k defined above

sus, on obtient la relation suivante, relative à l'épaisseur du flasque w: k w = k rp (1 + l/c) On peut ainsi déterminer pour chaque grandeur c  above, we obtain the following relation, relating to the thickness of the flange w: k w = k rp (1 + l / c) We can thus determine for each quantity c

choisie, le rayon de passage optimal rp au maneton en fonc-  selected, the optimal passage radius rp with the crankpin in function

tion de la longueur k. Grâce aux relations énoncées ci-des- tion of the length k. Thanks to the relationships set out above

sus, l'épaisseur du flasque w et le rayon de passage rG au  sus, the thickness of the flange w and the passage radius rG at

tourillon sont également déterminés.  journal are also determined.

Si l'on substitue w et rG et qu'on prend la déri-  If we substitute w and rG and take the deri-

vée sur rp, on obtient toujours de cette façon une réparti- vee on rp, we always obtain in this way a distribution

tion optimale des contraintes, et les trois grandeurs peu-  optimal constraints, and the three quantities can-

vent être déterminées à partir de l'équation de rp. can be determined from the equation of rp.

Dans le but d'une simplification, on admettra trois facteurs a1, a2 et a3: al. r t+ rpt + a2+ a3 = 0 Popt 2 3pp a1 = 0,403 ( 2 - 1) c k 1 a = 1, 4145. k + 0,66455 x kr 0,903. bG (1 +) 2 c c a3= -0,26155. bG. k - 0, 26155. k2 Lorsque c = 1, on obtient comme solution: rpopt = -3 a2 Lorsque c est supérieur à 1, on obtient un rayon de passage optimal au maneton de r = -0,5 a- _ 4 a 3a rpopt = 0, a3 a1 L'invention est expliquée ci-après plus en détail en regard des dessins ci-joints qui montrent: Fig. 1 - une partie d'un vilebrequin, vu de côté Fig. 2 - une coupe suivant la ligne II-II à tra- vers le vilebrequin de la fig. 1, Fig. 3 et 4 - des diagrammes sur le changement des rapports de contrainte, For the sake of simplification, we will admit three factors a1, a2 and a3: al. r t + rpt + a2 + a3 = 0 Popt 2 3pp a1 = 0.403 (2 - 1) c k 1 a = 1, 4145. k + 0.66455 x kr 0.903. bG (1 +) 2 c c a3 = -0.26155. bG. k - 0, 26155. k2 When c = 1, we obtain as solution: rpopt = -3 a2 When c is greater than 1, we obtain an optimal radius of passage at the crankpin of r = -0.5 a- _ 4 a 3a rpopt = 0, a3 a1 The invention is explained below in more detail with reference to the attached drawings which show: FIG. 1 - part of a crankshaft, seen from the side Fig. 2 - a section along line II-II through the crankshaft of fig. 1, Fig. 3 and 4 - diagrams on the change of stress ratios,

Fig. 5 et 6 - des diagrammes sur des rayons de pas- Fig. 5 and 6 - diagrams on step radii -

sage optimaux de manetons, à une grandeur c déterminée.  wise of crankpins, to a size c determined.

La Fig. 1 permet avant tout d'expliquer les dési- Fig. 1 allows above all to explain the desi-

gnations utilisées pour les dimensions du vilebrequin. La  gnations used for the dimensions of the crankshaft. The

partie du vilebrequin représentée consiste en deux demi-  part of the crankshaft shown consists of two half

tourillons 1, en un maneton 2 et en deux flasques 3 de vile-  pins 1, in a crank pin 2 and in two flanges 3 of vile-

brequin. Les tourillons 1 présentent un diamètre dG et des rayons de passage rG, qui débouchent sur des collerettes de butée 4, d'une épaisseur aG prévues sur les flasques 3. La largeur de portée du tourillon 1 est désignée par bG. De son côté, le maneton 2 a un diamètre dp et ses extrémités brequin. The pins 1 have a diameter dG and passage radii rG, which open onto stop flanges 4, of a thickness aG provided on the flanges 3. The span width of the pin 1 is designated by bG. For its part, the crank pin 2 has a diameter dp and its ends

débouchent également par l'intermédiaire de rayons de pas- also emerge via pas-

sage rp sur des collerettes de butée 5, prévues sur les sage rp on stop flanges 5, provided on the

flasques 3 et présentant une largeur ap. La largeur de por-  flanges 3 and having a width ap. The width of door

tée du maneton 2 est désignée par bp. L'écart entre le centre pin 2 is designated by bp. The gap between the center

d'un tourillon 1 et le centre du tourillon adjacent est dé-  of a pin 1 and the center of the adjacent pin is de-

signé par 1.signed by 1.

Dans le cadre de la présente invention, l'on pose pour la longueur k non mentionnée sur la fig. 1:  In the context of the present invention, one poses for the length k not mentioned in FIG. 1:

k = 1b - bG bp - 2 (aG + ap) = 2 (w + rp + rG), w signi-  k = 1b - bG bp - 2 (aG + ap) = 2 (w + rp + rG), w signi-

fiant l'épaisseur du flasque. Finalement k se calcule aussi trusting the thickness of the flange. Finally k is also calculated

à partir de k = 2 (w r + rp + rG).from k = 2 (w r + rp + rG).

Selon la fig. 2, la largeur du flasque est désignée  According to fig. 2, the width of the flange is designated

par b.by b.

Le diagramme de la fig. 3 montre le rapport de con-  The diagram in fig. 3 shows the con-

trainte entre le passage de tourillon et le passage de maneton. drag between the journal passage and the crankpin passage.

En abscisse 6 est portée la grandeur c, pouvant être choisie librement, et constituée par le rapport "rayon de passage du maneton/rayon de passaae du tourillon". En ordonnée 7 se 247c2_4 trouve représenté le rapport "contrainte de compression  On the abscissa 6 is the magnitude c, which can be freely chosen, and constituted by the ratio "radius of passage of the crank pin / radius of passaae of the journal". In ordinate 7 is 247c2_4 is represented the report "compression stress

dans le rayon de passage du tourillon/contrainte de trac- within the radius of passage of the journal / draw constraint

tion dans le rayon de passage du maneton", donc -aG: aP. tion in the radius of passage of the crankpin ", therefore -aG: aP.

On peut reconnaltre sur la ligne 8 que le rapport -aG lap augmente en fonction du choix élevé de la valeur. La fig. 4 représente la diminution de contrainte  We can recognize on line 8 that the ratio -aG lap increases according to the high choice of the value. Fig. 4 represents the reduction in stress

dans le rayon de passage rp du maneton 2, en portant à nou-  in the radius of passage rp of the crankpin 2, bringing again

veau en abscisse 9 la valeur c, et en ordonnée 10 la diminu-  calf on the abscissa 9 the value c, and on the ordinate 10 the diminu-

tion de contrainte a p dans le rayon de passage rp en pourcent.  constraint tion a p in the passage radius rp in percent.

Il en résulte une courbe 11. Les figures démontrent claire-  This results in a curve 11. The figures clearly demonstrate

ment que 1a contrainte de traction ap dans le rayon de pas- ment that the tensile stress ap in the pass radius-

sage rp du maneton 2, à valeur c croissante, diminue en dé- sage rp of crankpin 2, with increasing value c, decreases in

faveur de la contrainte de compression -a G dans le rayon de  favor of the compressive stress -a G in the radius of

passage rG du tourillon.passage rG of the journal.

A partir de la longueur k déjà citée, on obtient la relation suivante: w = k/2 - rp x (1 + 1/c)  From the length k already mentioned, we obtain the following relation: w = k / 2 - rp x (1 + 1 / c)

On peut ainsi déterminer, à partir de chaque va- We can thus determine, from each value

leur c choisie le rayon optimal de passage rp du maneton 2 en fonction de la longueur k. Ces rapports permettent alors their c chooses the optimal radius of passage rp of the crankpin 2 as a function of the length k. These reports then allow

de déterminer également l'épaisseur du flasque w et le ra-  also determine the thickness of the flange w and the

yon de passage rG du tourillon 1.yon of passage rG of journal 1.

Les fig. 5 et 6 montrent à titre d'exemple des rayons optimaux de passage rp de manetons 2, à savoir sur la fig. 5 en choisissant la valeur c = 1,0 et sur la fig. 6 avec une valeur c = 1,1. En abscisse 12 se trouve dans les deux cas portée la longueur k an mm, et en ordonnée 13 le rayon de passage rp également en mm. Sur les deux figures les lignes supérieures 14, 14' représentent le rayon optimal Figs. 5 and 6 show by way of example the optimal radii of passage rp of crank pins 2, namely in FIG. 5 by choosing the value c = 1.0 and in fig. 6 with a value c = 1.1. On the abscissa 12 is the length k an mm in both cases, and on the ordinate 13 the passage radius rp also in mm. In the two figures the upper lines 14, 14 ′ represent the optimal radius

de passage rp, alors que les lignes inférieures 15,15' mon- passage rp, while the lower lines 15.15 'mon-

trent les rayons mini de passage r. Le champ entre les deux Lignes 14, 15 et 14', 15' donne à l'ingénieur d'études la  trent the minimum passage radii r. The field between the two Lines 14, 15 and 14 ', 15' gives the design engineer the

possibilité, à accroissement maxi de contrainte de 2% seu-  possibility, at maximum stress increase of only 2%

lement par rapport à l'optimum, d'atteindre une diminution compared to the optimum, to achieve a decrease

de contrainte du palier principal en raison d'une plus pe-  stress of the main bearing due to a lower

tite largeur de maneton, constituée par bp + 2 rp, c'est-à- all crankpin width, consisting of bp + 2 rp, that is

dire il en résulte une diminution des masses en rotation.  say this results in a decrease in the rotating masses.

Avec le choix des grandeurs w, rpet r., on assure  With the choice of sizes w, rpet r., We ensure

2470234!2470234!

donc une répartition optimale des contraintes. Pour obte-  therefore an optimal stress distribution. To get

nir la sécurité nécessaire quant à la rupture par fatigue, provide the necessary safety with regard to fatigue failure,

le niveau absolu de contrainte peut être facilement influ-  the absolute level of stress can be easily influenced

encé avec les paramètres restants, tels que les diamètres du tourillon et du maneton dp, dG, le recouvrement de mane- ton s et la laraeur de flasque b. Ainsi la voie est tracée inked with the remaining parameters, such as the journal and crankpin diameters dp, dG, crankpin overlap s and flange width b. So the way is set

pour viser à une configuration distincte de l'attelage mo-  to aim for a separate configuration of the

bile, à l'état des études, dans un contexte de construction légère. bile, as studied, in a context of light construction.

Il reste à signaler que les rayons optimaux de pas-  It remains to point out that the optimal pas-

sage, tels que représentés sur'les figures 5 et 6, peuvent naturellement être déterminés de la même manière pour toutes  wise, as shown in Figures 5 and 6, can of course be determined in the same way for all

les valeurs "c" choisies, donc jusqu'aux environs de c=l,9.  the "c" values chosen, therefore up to around c = l, 9.

2470ú2 42470ú2 4

Claims (6)

REVENDICATIONS 1. Vilebrequin à coudure symétrique, comportant  1. Crankshaft with symmetric bend, comprising des tourillons, des manetons et des flasques, o les pas-  trunnions, crankpins and flanges, where the steps sages des tourillons et des manetons vers les flasques sont formés avec des rayons de passage, et o la distance d'un  wise of the journals and the crankpins towards the flanges are formed with passage radii, and where the distance of a centre de tourillon a l'autre est déterminée par des rai-  journal center to center is determined by rai- sons de construction, tandis que les largeurs des touril-  construction sounds, while the widths of the turrets lons et manetons le sont pour des raisons de sollicitation de palier, la configuration du vilebrequin étant déterminée par une répartition optimisée des contraintes, vilebrequin  lons and crankpins are for reasons of bearing stress, the crankshaft configuration being determined by an optimized distribution of stresses, crankshaft caractérisé par le fait qu'on donne une relation invaria-  characterized by the fact that we give an invaria- ble aux rayons de passage (rp) du maneton et (rG) du tou- ble to the radii of passage (rp) of the crankpin and (rG) of the rillon par rapport à l'épaisseur du flasque (w), pouvant être représentée par une fonction (f) des grandeurs rprG et w, qui est proportionnelle à la contrainte dans le rayon -de passage du maneton, le rapport entre le recouvrement (s) des manetons et leur diamètre (d%) devant être supérieur ou tout au plus égal à 0,15, et inférieur ou tout au plus égal rillon with respect to the thickness of the flange (w), which can be represented by a function (f) of the quantities rprG and w, which is proportional to the stress in the radius of the crankpin, the ratio between the overlap (s ) crankpins and their diameter (d%) must be greater than or at most equal to 0.15, and less than or at most equal à 0,26 (0,14 e s/dp 0,26).at 0.26 (0.14 e s / dp 0.26). 2. Vilebrequin selon la revendication 1, caracté-  2. Crankshaft according to claim 1, character- risé par le fait que la fonction (f) des trois grandeurs: épaisseur de flasque (w), rayon de passage (rp) du maneton (2) et rayon de passage (rG) du tourillon (1) est donnée par: f (w, rp, rG) = {w-1'2829(bG/2 + rG) + 0,5 w-0,2829} rp -0,5231  laughed at by the fact that the function (f) of the three quantities: flange thickness (w), radius of passage (rp) of the crank pin (2) and radius of passage (rG) of the journal (1) is given by: f ( w, rp, rG) = {w-1'2829 (bG / 2 + rG) + 0.5 w-0.2829} rp -0.5231 (bG) représentant la largeur de portée du tourillon (1). (bG) representing the span width of the pin (1). 3. Vilebrequin selon une des revendications 1 ou 2,  3. Crankshaft according to one of claims 1 or 2, caractérisé par le fait qu'une grandeur (c) pouvant être li-  characterized by the fact that a quantity (c) which can be bound brement choisie dans une certaine limite et représentant le rapport entre le rayon de passage (rp) du maneton (2) et le rayon de passage (rG) du tourillon (1), permet la pondération entre les contraintes dans le rayon de passage (rp) et le rayon de passage (rG), et par là la détermination d'un petit brely chosen within a certain limit and representing the ratio between the radius of passage (rp) of the crank pin (2) and the radius of passage (rG) of the journal (1), allows the weighting between the constraints in the radius of passage (rp ) and the radius of passage (rG), and thereby the determination of a small diamètre de maneton (dp), (c = rp/rG).  crankpin diameter (dp), (c = rp / rG). 4. Vilebrequin selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le rapport (c) entre le rayon de passage (rp) du maneton (2) et le rayon de passage (rG) du tourillon (1)  4. Crankshaft according to claim 3, characterized in that the ratio (c) between the passage radius (rp) of the crank pin (2) and the passage radius (rG) of the journal (1) 2470240'2470240 ' se situe entre 1,0 et 1,9.is between 1.0 and 1.9. 5. Vilebrequin selon une des revendications 1 à 4,  5. Crankshaft according to one of claims 1 to 4, caractérisé par le fait qu'à chaque rapport (c), les trois grandeurs nécessaires à l'optimisation des contraintes, soit rayon de passage (rp) du maneton (2), rayon de passage (rG) du tourillon (1) ou épaisseur du flasque (w) peuvent être  characterized by the fact that at each gear (c), the three quantities necessary for the optimization of the constraints, either radius of passage (rp) of the crank pin (2), radius of passage (rG) of the journal (1) or thickness flange (w) can be déterminées exactement en prenant la dérivée selon (rp). determined exactly by taking the derivative according to (rp). 6. Vilebrequin selon une des revendications 1 à 5, 6. Crankshaft according to one of claims 1 to 5, dans lequel on cherche à diminuer la largeur du maneton pour diminuer les masses en rotation et par là, décharger les paliers principaux, caractérisé par le fait que la largeur  in which one seeks to decrease the width of the crankpin to decrease the masses in rotation and thereby discharge the main bearings, characterized in that the width de champ du rayon de passage (rp) du maneton (2) est déter-  of field of the radius of passage (rp) of the crankpin (2) is deter- pp minée de façon à pouvoir admettre une surélévation de con-  mined so as to be able to admit an elevation of con- traintes que de 2% seulement dans le rayon de passage (rp) traces of only 2% in the passage radius (rp) du maneton (2).crankpin (2).
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