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Vibrations-oder Schwingungsdämpfer, insbesondere für Schwingungen oder Vibrationen, die beim
Betrieb einer Brennkraftmaschine auftreten.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Dämpfung von wenigstens annähernd linearen Schwingungen oder deren Komponenten, die insbesondere beim Betrieb einer Brennkraft- maschine auftreten.
Zur Dämpfung von Torsionssehwingungen einer umlaufenden Welle ist es bekannt, pendelnde
Massen zu benutzen, die an zwei geführten Stellen mit der Welle freibeweglieh verbunden sind, wobei sich die geführten Stellen auf einer vorgeschriebenen, gekrümmten Bahn bewegen. Die Pendelbewegung der Massen, die bei der Drehung der Welle der Zentrifugalkraft unterworfen werden und daher eine viel grössere Dämpfungswirkung haben, als sie allein durch die Grösse der genannten Massen erzielbar wäre, liegt in Ebenen senkrecht zur Achse der umlaufenden Welle.
Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die vorzugsweise an zwei geführten
Stellen mit einer umlaufenden Welle freibeweglich verbundenen und der Zentrifugalkraft unterworfenen Massen nicht nur zur Dämpfung von Torsionsschwingungen, sondern auch zur Dämpfung von geradlinig hin-und hergehenden Schwingungen geeignet sind. Die geradlinig hin-und hergehenden Schwingungen brauchen hiebei gar nicht von der umlaufenden Welle herzurühren, sondern sie können auch auf die umlaufende Welle derart übertragen werden, dass letztere eine hin-und hergehende Bewegung in Richtung ihrer Achse macht.
Damit die pendelartig aufgehängten und im Zentrifugalkraftfeld der umlaufenden Welle angeordneten Massen in der Lage sind, die linear hin-und hergehenden und axial auf die umlaufende Welle übertragenen Schwingungen zu dämpfen, werden die pendelartigen Massen derart mit der umlaufenden Welle verbunden, dass sie im Gegensatz zu der oben behandelten bekannten Einrichtung frei in Richtung der Wellenachse schwingen können. Auch hiebei ist es besonders vorteilhaft, die Pendelmassen bifilar mit der umlaufenden Welle zu verbinden. Bei Anwendung des Erfindungsgegenstandes ist es möglich, sehr starke hin-und hergehende lineare Schwingungen mit Hilfe kleiner Dämpfungsmassen vollkommen zu dämpfen. Besonders zweckmässig ist der Erfindungsgegenstand zur Dämpfung von Schwingungen von Brennkraftmaschinen.
Zur Erzeugung des Zentrifugalkraftfeldes, in dem die Pendelmassen aufgehängt werden, kann eine beliebige umlaufende Welle dienen.
Besonders zweckmässig ist es jedoch, die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine hiezu zu benutzen.
Fig. 1 der Zeichnung zeigt schematisch im Radialschnitt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäss ausgebildeten Schwingungs- oder Vibrationsdämpfers, Die Fig. 2 und 3 zeigen im radialen Teilschnitt und im Schnitt nach der Linie 777-777 der Fig. 2 eine Vorrichtung zur Vibrationsdämpfung gemäss einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die Fig. 4 und 5 stellen im Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 5 und nach der Linie V-V der Fig. 4 eine ähnliche Dämpfungsvor- richtung gemäss einer dritten Ausführungsform der Erfindung dar. Fig. 6 veranschaulicht im kleineren Massstab eine Einrichtung entsprechend den Fig. 2 und 3 in ihrer Anordnung auf der Zylindergruppe eines Motors mit reihenförmig angeordneten Zylindern.
Fig. 7 zeigt schematisch im senkrechten Schnitt einen Sternmotor mit zwei Zylinderreihen, der mit erfindungsgemäss ausgebildeten Vorrichtungen zur Dämpfung bestimmter Schwingungen oder Vibrationen ausgerüstet ist. Die Fig. 8 und 9 stellen im grösseren Massstab in Seitenansicht und im Schnitt nach der Linie IX-IX der Fig. 8 die Kurbelwelle einer ähnlichen Brennkraftmaschine dar, die ebenfalls erfindungsgemäss mit Einrichtungen zur Dämpfung von Vibrationen ausgerüstet ist. Die Fig. 10 und 11 sind zwei schematische Darstellungen,
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die Abänderungen der den Gegenstand der vorgenannten Figuren bildenden Einrichtungen veranschaulichen. Fig. 12 zeigt ähnlich wie Fig. 8 eine Kurbelwelle, die erfindungsgemäss mit Enrichtungen zur Dämpfung von Schwingungen anderer Art versehen ist.
Die Fig. 13 und 14 schliesslich sind zwei Schemata, die ähnlich wie die Fig. 9 zwei Motorwellen darstellen, die mit ebenfalls erfindungsgemäss ausgebildeten Dämpfungsmitteln für Schwingungen oder Vibrationen ausgerüstet sind.
Im nachstehenden sind verschiedene erfindungsgemäss ausgebildete Dämpfungsvorrichtungen für Vibrationsschwingungen beschrieben, welche als Ganzes an dem vibrierenden und in seinen Vibrationen zu dämpfenden Gegenstand befestigt werden können.
Der ganze Dämpfungsmechanismus kann in einem geeigneten Gestell, beispielsweise in einem Gehäuse 1, untergebracht werden. In dem Gehäuse ist eine Welle 4, die durch irgendwelche geeignete Mittel in Drehung versetzt wird, mit Hilfe von Kugel-oder Rollenlagern gelagert, die derart ausgebildet sind, dass sie eine Ansehlagwirkung haben. Zu diesem Zweck sind die Kugellager 2 beispielsweise mit tiefen Rinnen versehen, oder die Rollenlager 3 weisen konische Rollen auf.
Mit der Welle ist eine Mehrzahl beweglicher Massen verbunden, die ein statisch im Gleichgewicht befindliches Ganzes bilden können. Die Verbindung der Massen 5 mit der Welle 4 ist ähnlich wie die Aufhängung eines Pendels derart beschaffen, dass die Massen so frei wie möglich in Längsrichtung der Welle in dem Felde der Zentrifugalkraft schwingen können. Zur Erleichterung der Schwingbewegung sind vorzugsweise Rollkörper, z. B. Walzen oder Nadeln, zwischengeschaltet.
Die genannte Dämpfungsvorrichtung wird mit ihrem Gestell derart an einem vibrierenden Körper befestigt, dass die Achse der Welle 4 parallel zur Richtung der zu dämpfenden Vibrationen oder parallel zur Richtung von Komponenten dieser Vibrationen verläuft. Wenn die verschiedenen Elemente der
Dämpfungsvorrichtung zweckentsprechend bemessen sind und die Geschwindigkeit, mit der die Welle 4 umläuft, den gewünschten Wert hat, geraten die Pendel in eine solche Schwingbewegung, dass die
Resultierende der auf die Massen 5 wirkenden Kräfte bestrebt ist, die genannten Vibrationen oder
Vibrationskomponenten zu dämpfen.
Je nach dem Einzelfall und vor allem je nach der Frequenz der Vibrationen müssen die von den Massen 5 gebildeten Pendel und ihre Verbindungsmittel mit der Welle 4 als monofilare oder bifilare
Pendel ausgebildet sein.
Wenn es sich um monofilare Pendel handelt, so kann hiebei jede geeignete Ausführungsform angewendet werden. Eine besonders zweckmässige Ausführungsform besteht darin, im Innern eines mit der Welle 4 verkeilten Schwungrades Ausnehmungen vorzusehen, die im Radialschnitt eine kreisförmige Innenfläche haben, gegen die sich unter der Wirkung der Zentrifugalkraft einfache Rollen oder Kugeln, welche die Massen 5 darstellen, legen. Die Rollen oder Kugeln werden auf diese Weise längs kreisförmigen Bahnen geführt, deren Radius gleich der Differenz der Radien der genannten kreisförmigen Flächen einerseits und der Rollen oder Kugeln anderseits ist.
Wenn es sich um eine bifilare Pendel aufhängung handelt, so können beispielsweise die in den Fig. 2 und 3 bzw. 4 und 5 dargestellten Ausführungsformen angewendet werden. Gemäss der ersten, in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsform ist auf die Welle 4 ein hohles Gehäuse 6 aufgekeilt, das an seinem Umfang mit einem Kranz 7 versehen ist. Im Innern dieses Kranzes sind zwei Rinnen 8 vorgesehen, die im wesentlichen ringförmig sind und deren Schnitte in den durch die Achse der Welle 4 gehenden Ebenen Kreisbogen sind, während die Kontur dieser Rinnen in der Projektion auf eine senkrecht zur Wellenaehse stehende Ebene durch ein Vieleck dargestellt wird.
Im Innern des Gehäuses 6 sind bewegliche Massen J angeordnet, deren Querschnitt die Form eines abgestumpften Sektors hat, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Die letztgenannten Massen sind aussen mit Rinnen 9 versehen, deren Querschnitt ähnlich dem der Rinnen 8 ist und die gegenüber den Rinnen 8 zu liegen kommen. Zwischen den Rinnen 8 und 9 sind Rollkörper, beispielsweise zylindrische Walzen 10 vom Radius 1'\ eingeschaltet. Wenn die Massen 5 bei der Drehung des Gehäuses 6 der Zentrifugalkraft ausgesetzt werden, führen die Walzen 10 die Massen in der Art bifilarer Pendel, deren Schwerpunkt immer in derselben radialen Ebene bleibt, die sieh mit der Welle 4 dreht.
Wenn die Rinnen 8 und 9 einen Radius 1. 2 haben, so bewegen sich die Massen 5 unter dem Einfluss der Vibrationen derart, dass alle ihre Punkte mit Bezug auf ein mit der Welle fest verbundenes Bezugssystem Kreisbögen beschreiben, deren Radius gleich 2 ist.
Gemäss der zweiten in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform sind rings um die Welle 4 radiale Platten 11 regelmässig verteilt, welche an zwei Stellen, die zweckmässigerweise den gleichen Abstand von der Drehachse der Welle haben, mit kreisförmigen Ausnehmungen 12 versehen sind. Die Massen 5 erhalten bei dieser Ausführungsform eine solche Gestalt, dass sie zu beiden Seiten jeder Platte 11 über diese mit Ohren hinweggreifen können, welche kreisförmige Ausnehmungen 13-aufweisen, die untereinander den gleichen Abstand haben, wie die obengenannten Ausnehmungen 12. In jeden Satz von Ausnehmungen 12, 13 wird eine Rolle oder Walze 14 eingeführt, deren Durchmesser kleiner ist
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Die beschriebenen Einrichtungen können zur Dämpfung von Schwingungen jeder Art benutzt werden. Wenn es sich z.
B. um die Dämpfung der in Querrichtung verlaufenden Vibrationen des
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Zylinderblocks eines Motors 15 mit in einer Reihe angeordneten Zylindern (s. Fig. 6) handelt, so wird das Gehäuse 1 des Schwingungsdämpfers seitlieh an dem Zylinderblock befestigt. Die Welle 4 wird durch irgendwelche geeignete Mittel, beispielsweise durch eine Zahnradübertragung, die an die Motorwelle selbst angeschlossen ist, in Drehung versetzt.
Wenn es sich darum handelt, die Vibrationen eines vibrierenden Körpers, beispielsweise eines Flugzeugtragflügels, zu dämpfen, wobei die Vibrationen des Flügels durch die Vibrationen des Motors oder durch aerodynamische Erscheinungen hervorgerufen werden können, so wird die Dämpfungsvorrichtung an irgendeinem geeigneten Platz angeordnet, beispielsweise an derjenigen Stelle, an der die Vibrationen die grösste Amplitude haben. In diesem Fall wird die Welle 4 beispielsweise durch einen unabhängigen Motor angetrieben. Ein solcher Motor kann ein elektrischer Motor sein (Fig. 1),
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung besteht die drehbare Welle 4 nicht aus der Welle einer Brennkraftmaschine.
Die Erfindung bezieht sich aber auch auf Einrichtungen zur Dämpfung gewisser Sonderschwingungen, denen manche Maschinenarten, insbesondere Brennkraftmaschinen oder einzelne Teile dieser Maschinen, ausgesetzt sind. Diese Sonderschwingungen kennzeichnen sich mindestens an bestimmten Punkten der Motorwelle durch Bahnen, die von den Kreisbahnen um die theoretische Drehachse der Welle abweichen. Um diese Schwingungen oder Vibrationen zu dämpfen, wird wenigstens ein Pendel an der Motorwelle an einer Stelle angelenkt, die einen gewissen Abstand von der Wellenachse hat, so dass das Pendel in der Längsrichtung der Welle schwingen kann. Dieses Pendel unterliegt während der Drehung der Welle der Zentrifugalkraft. Wenn die Bahn der Anlenkstelle des Pendels an der Welle einem Kreisbogen um die theoretische Drehachse der Welle entspricht, erleidet das Pendel keine Sehwingbewegung.
Wenn jedoch die Anlenkstelle eine Bewegung macht, die eine Komponente parallel zur Drehachse besitzt, tritt das Pendel in eine Schwingbewegung ein und übt einen Dämpfungseinfluss aus.
In der Praxis kann der vorstehend genannte Fall beispielsweise dann eintreten, wenn der Motor
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Lage nicht unveränderlich ist. Dies ist beispielsweise bei Sternmotoren von Luftfahrzeugen der Fall, welche Motoren im vorderen oder hinteren Teil eines Flugzeugrumpfes oder in einer stromlinienförmigen Motorgondel angeordnet sind. Ein anderer Fall ist der, dass die Kurbelwelle des Motors keine ausreichende Starrheit hat.
Wenn man den erstgenannten Fall näher untersucht, so stellt man fest, dass die Drehachse der Motorwelle eine Art Konus beschreibt, der im allgemeinen mehr oder weniger deformiert ist. Diese Erscheinung tritt vor allem dann auf, wenn zwischen dem Motor 6 und seinem Träger 17 elastische Befestigungsmittel eingeschaltet sind. In den genannten Fällen wird der ganze Motor in eine unregelmässige Bewegung in der Art der Bewegung eines tollen Kreisels versetzt. Dies tritt vor allem bei Sternmotoren mit in mehreren Reihen angeordneten Zylindern auf.
Um reiche Bewegungen zu verhindern, genügt es, an der Kurbelwelle 18 des Motors in der oben genannten Weise mindestens ein Pendel 19 anzulenken. Dieses Pendel mildert die unerwünschten Bewegungen in starkem Masse. Gemäss Fig. 7 ist das genannte Pendel in einem gewissen Abstand von der Drehachse an dem Flansch 20 angelenkt, der derjenige Flansch ist, der von der Befestigungsstelle des Motors an dem Träger 17 am weitesten entfernt ist. Das Pendel kann durch seine Msse mindestens teilweise das Ausgleichsgegengewicht ersetzen, das im allgemeinen an dieser Stelle angeordnet wird.
Das Pendel wirkt dann gleichzeitig als Gegengewicht und als Dämpfungsvorrichtung der Vibrationen.
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werden. Beide Pendel sind zu beiden Seiten der Drehachse an den Flansch 21 angelenkt, welcher die beiden Kurbelzapfen der Kurbelwelle miteinander vereinigt. Die Pendel können hiebei in der aus Fig. 9 ersichtlichen Weise ausgebildet werden, d. h. die Pendelmassen haben die Form eines C, das über eines der Enden des Flansches 21 hinweggreift. Jeder der Arme des C-förmigen Pendelkörpers ist durch in einer Linie liegende Achsen 22', 22", die zweckmässig mit Kugel-oder Rollenlagern ausgerüstet sind, an die genannte Kurbelwellenwange angeschlossen.
In allen Fällen wird der gewünschte Dämpfungseffekt erhalten, wenn die Pendel eine geeignete Masse und die gewünschte Schwingungsperiode haben, was in jedem Einzelfall durch den Versuch oder durch Berechnung ermittelt werden kann.
Wenn, was in der Praxis häufig vorkommt, die zu dämpfenden Vibrationen die Frequenz 1 haben, d. h. dass ihre Frequenz gleich der Zahl der Umdrehungen der Motorwelle je Sekunde ist, so müssen die verwendeten Pendel im allgemeinen monofilare Pendel sein. Auf jeden Fall müssen sie aber an Punkten angelenkt sein, die einen Abstand von der Drehachse der Welle haben. Die Anlenkpunkte können mit Bezug auf die Drehachse auf der gleichen Seite liegen, wie das Schwerpunktszentrum des Pendels (Fig. 7-10) oder auf der entgegengesetzten Seite (Fig. 11).
Wenn man den Fall der Dämpfung von Biegungsschwingungen der Kurbelwellen prüft, so stellt man fest, dass es im allgemeinen zweckmässig ist, hiebei bifilare Pendel anzuwenden, welche ebenfalls an den Wangen der Kurbelwelle angelenkt werden. Die bifilaren Pendel können beispielsweise in der an Hand der Fig. 4 und 5 erläuterten Art ausgebildet sein, und je eine Masse 23', 23" (Fig. 12) aufweisen, die mit Durchbrechungen versehen sind, durch welche Rollen 24', 24" mit Spiel hindurchgehen. Diese
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Rollen sind weiterhin ebenfalls mit Spiel durch andere Durchbrechungen hindurehgeführt, welche in mit der Kurbelwelle fest verbundenen Teilen 25', 25"angeordnet sind.
Gleichgültig, ob die verwendeten Pendel monofilar oder bifilar sind, kann es in manchen Fällen zweckmässig sein, Pendel vorzusehen, die in verschiedenen Radialebenen schwingen können. Diese
Radialebenen können beispielsweise gegeneinander um 900 versetzt sein.
In manchen Fällen empfiehlt es sich, auf der gleichen Wange einer Kurbelwelle zwei z. B. bifilare
Pendel 230, 2300 (Fig. 13) derart anzuordnen, dass diese Pendel in radialen Ebenen AO, AOO, die gegen- seitig um 900 versetzt sind, schwingen können. Hiebei ist das Schwerpunktszentrum G der aus den beiden Pendel bestehenden Gesamtheit an der Stelle angeordnet, an der sieh das Schwerpunktszentrum des zu dem betreffenden Kurbelzapfen gehörenden Gegengewichts befinden würde, wenn ein solches
Gegengewicht von der Kurbelwellenwange getragen wurde und die Pendel 23 , 2300 nicht vorhanden wären.
Bei einer andern Ausführungsform sind auf ein und derselben Platte 26, die mit der Welle 18 fest verbunden ist, vier beispielsweise monofilare Pendel angeordnet, die mit einem Abstand von 900 voneinander regelmässig um die Welle verteilt sind (Fig. 14).
Schliesslich kann man auch je nach der Natur der zu dämpfenden Vibrationen jede sonstige An- ordnung der gleichen Art anwenden.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtungen und ihre Vorteile dürften aus der vor- stehenden Beschreibung mit genügender Klarheit hervorgehen, so dass sich ein besonderes Eingehen hierauf erübrigt. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen und Anwendungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst zahlreiche Abänderungen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Dämpfung von wenigstens annähernd linearen Schwingungen oder deren
Komponenten, die insbesondere beim Betrieb einer Brennkraftmaschine auftreten, dadurch gekenn- zeichnet, dass mit einer umlaufenden Welle, die unter dem Einfluss der zu dämpfenden Schwingungen Sehwingbewegungen macht, die mindestens eine in Richtung der Wellenachse verlaufende Komponente haben, Pendelmassen, vorzugsweise mittels einer an sich bekannten bifilaren Aufhängung, frei beweglieh derart verbunden sind, dass sie in dem durch die Wellendrehung erzeugten Zentrifugalkraftfeld in Richtung der Wellenachse schwingbar sind.
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Vibration or vibration damper, especially for oscillations or vibrations that occur during
Operation of an internal combustion engine occur.
The invention relates to a device for damping at least approximately linear vibrations or their components, which occur in particular during the operation of an internal combustion engine.
To dampen torsional vibrations of a rotating wave, it is known to use pendulums
To use masses which are freely connected to the shaft at two guided points, the guided points moving on a prescribed, curved path. The pendulum movement of the masses, which are subjected to centrifugal force when the shaft rotates and therefore have a much greater damping effect than could be achieved solely by the size of the masses mentioned, lies in planes perpendicular to the axis of the rotating shaft.
The present invention is based on the knowledge that the preferably performed on two
Places freely connected to a rotating shaft and subjected to centrifugal force are not only suitable for damping torsional vibrations, but also for damping vibrations going back and forth in a straight line. The oscillations going back and forth in a straight line need not come from the rotating shaft at all, but they can also be transmitted to the rotating shaft in such a way that the latter makes a back and forth movement in the direction of its axis.
So that the pendulum-like suspended masses arranged in the centrifugal force field of the rotating shaft are able to dampen the linearly reciprocating vibrations axially transmitted to the rotating shaft, the pendulum-like masses are connected to the rotating shaft in such a way that, in contrast to the known device discussed above can swing freely in the direction of the shaft axis. Here, too, it is particularly advantageous to connect the pendulum masses bifilarly to the rotating shaft. When using the subject matter of the invention it is possible to completely dampen very strong reciprocating linear vibrations with the aid of small damping masses. The subject of the invention is particularly useful for damping vibrations in internal combustion engines.
Any rotating shaft can be used to generate the centrifugal force field in which the pendulum masses are suspended.
However, it is particularly useful to use the crankshaft of the internal combustion engine for this purpose.
Fig. 1 of the drawing shows schematically in radial section a first embodiment of a vibration damper designed according to the invention, Figs. 2 and 3 show in radial partial section and in section along the line 777-777 of FIG. 2, a device for vibration damping according to a second Embodiment of the invention. 4 and 5 show, in section along the line IV-IV of FIG. 5 and along the line VV of FIG. 4, a similar damping device according to a third embodiment of the invention. FIG. 6 illustrates a device on a smaller scale corresponding to FIGS. 2 and 3 in their arrangement on the cylinder group of an engine with cylinders arranged in a row.
Fig. 7 shows schematically in vertical section a radial engine with two rows of cylinders, which is equipped with devices designed according to the invention for damping certain oscillations or vibrations. 8 and 9 represent, on a larger scale, in side view and in section along the line IX-IX in FIG. 8, the crankshaft of a similar internal combustion engine, which is also equipped according to the invention with devices for damping vibrations. FIGS. 10 and 11 are two schematic representations,
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illustrate the modifications to the devices forming the subject of the aforementioned figures. FIG. 12 shows, similar to FIG. 8, a crankshaft which, according to the invention, is provided with devices for damping vibrations of a different type.
Finally, FIGS. 13 and 14 are two diagrams which, similar to FIG. 9, show two motor shafts which are equipped with damping means for oscillations or vibrations which are also designed according to the invention.
In the following, various damping devices designed according to the invention for vibratory oscillations are described which can be attached as a whole to the vibrating object whose vibrations are to be damped.
The entire damping mechanism can be accommodated in a suitable frame, for example in a housing 1. A shaft 4, which is set in rotation by any suitable means, is mounted in the housing with the aid of ball bearings or roller bearings which are designed in such a way that they have a stop effect. For this purpose, the ball bearings 2 are for example provided with deep grooves, or the roller bearings 3 have conical rollers.
A plurality of movable masses is connected to the shaft, which can form a statically balanced whole. The connection of the masses 5 to the shaft 4 is similar to the suspension of a pendulum in such a way that the masses can swing as freely as possible in the longitudinal direction of the shaft in the field of centrifugal force. To facilitate the oscillating movement, rolling bodies, e.g. B. rollers or needles interposed.
Said damping device is attached to a vibrating body with its frame in such a way that the axis of the shaft 4 runs parallel to the direction of the vibrations to be damped or parallel to the direction of components of these vibrations. When the various elements of the
Damping device are appropriately sized and the speed at which the shaft 4 rotates has the desired value, the pendulums get into such an oscillating movement that the
The resultant of the forces acting on the masses 5 strives to avoid the vibrations mentioned or
To dampen vibration components.
Depending on the individual case and, above all, depending on the frequency of the vibrations, the pendulums formed by the masses 5 and their connecting means with the shaft 4 must be monofilar or bifilar
Pendulum be designed.
If monofilar pendulums are involved, any suitable embodiment can be used. A particularly useful embodiment consists in providing recesses in the interior of a flywheel wedged to the shaft 4, which have a circular inner surface in radial section, against which simple rollers or balls, which represent the masses 5, rest under the effect of centrifugal force. The rollers or balls are guided in this way along circular paths, the radius of which is equal to the difference between the radii of the said circular surfaces on the one hand and the rollers or balls on the other.
If it is a bifilar pendulum suspension, for example, the embodiments shown in FIGS. 2 and 3 or 4 and 5 can be used. According to the first embodiment shown in FIGS. 2 and 3, a hollow housing 6 is keyed onto the shaft 4 and is provided with a ring 7 on its circumference. Inside this ring are two grooves 8 which are essentially ring-shaped and whose sections are circular arcs in the planes passing through the axis of the shaft 4, while the contour of these grooves in the projection onto a plane perpendicular to the shaft axis is represented by a polygon becomes.
Movable masses J, the cross section of which has the shape of a truncated sector, as shown in FIG. 3, are arranged in the interior of the housing 6. The last-mentioned masses are provided with grooves 9 on the outside, the cross-section of which is similar to that of the grooves 8 and which come to lie opposite the grooves 8. Rolling bodies, for example cylindrical rollers 10 with a radius of 1 '', are connected between the grooves 8 and 9. When the masses 5 are subjected to centrifugal force during the rotation of the housing 6, the rollers 10 guide the masses in the manner of bifilar pendulums, the center of gravity of which always remains in the same radial plane that rotates with the shaft 4.
If the channels 8 and 9 have a radius 1.2, the masses 5 move under the influence of the vibrations in such a way that all of their points describe arcs with a reference system firmly connected to the shaft, the radius of which is 2.
According to the second embodiment shown in FIGS. 4 and 5, radial plates 11 are regularly distributed around the shaft 4 and are provided with circular recesses 12 at two points, which are expediently the same distance from the axis of rotation of the shaft. In this embodiment, the masses 5 are given such a shape that they can reach over them on both sides of each plate 11 with ears which have circular recesses 13 which are the same distance from one another as the above recesses 12. In each set of Recesses 12, 13 a roller or roller 14 is introduced, the diameter of which is smaller
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The devices described can be used to dampen vibrations of any kind. If it is z.
B. to dampen the transverse vibrations of the
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Cylinder block of an engine 15 with cylinders arranged in a row (see FIG. 6), the housing 1 of the vibration damper is attached to the side of the cylinder block. The shaft 4 is set in rotation by any suitable means, for example a gear transmission connected to the motor shaft itself.
If it is a question of damping the vibrations of a vibrating body, for example an aircraft wing, which vibrations of the wing can be caused by the vibrations of the engine or by aerodynamic phenomena, the damping device is arranged in any suitable place, for example on that Point where the vibrations have the greatest amplitude. In this case, the shaft 4 is driven, for example, by an independent motor. Such a motor can be an electric motor (Fig. 1),
In the exemplary embodiments of the invention described above, the rotatable shaft 4 does not consist of the shaft of an internal combustion engine.
However, the invention also relates to devices for damping certain special vibrations to which some types of machine, in particular internal combustion engines or individual parts of these machines, are exposed. These special vibrations are characterized at least at certain points on the motor shaft by paths that deviate from the circular paths around the theoretical axis of rotation of the shaft. In order to dampen these oscillations or vibrations, at least one pendulum is articulated on the motor shaft at a point which is a certain distance from the shaft axis, so that the pendulum can swing in the longitudinal direction of the shaft. This pendulum is subject to centrifugal force as the shaft rotates. If the path of the point of articulation of the pendulum on the shaft corresponds to an arc around the theoretical axis of rotation of the shaft, the pendulum does not suffer any visual swinging motion.
However, if the articulation point makes a movement that has a component parallel to the axis of rotation, the pendulum enters into an oscillating movement and exerts a damping effect.
In practice, the above-mentioned case can occur, for example, when the engine
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Location is not immutable. This is the case, for example, with radial engines of aircraft, which engines are arranged in the front or rear part of an aircraft fuselage or in a streamlined engine pod. Another case is that the crankshaft of the engine does not have sufficient rigidity.
If one examines the first case in more detail, one finds that the axis of rotation of the motor shaft describes a kind of cone that is generally more or less deformed. This phenomenon occurs above all when elastic fastening means are connected between the motor 6 and its support 17. In the cases mentioned, the entire motor is set in an irregular movement like the movement of a great top. This occurs particularly in radial engines with cylinders arranged in several rows.
In order to prevent rich movements, it is sufficient to articulate at least one pendulum 19 on the crankshaft 18 of the engine in the above-mentioned manner. This pendulum moderates the unwanted movements to a great extent. According to FIG. 7, the said pendulum is articulated at a certain distance from the axis of rotation on the flange 20, which is the flange which is farthest away from the fastening point of the motor on the carrier 17. The size of the pendulum can at least partially replace the balance counterweight, which is generally arranged at this point.
The pendulum then acts simultaneously as a counterweight and as a vibration damping device.
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will. Both pendulums are articulated on both sides of the axis of rotation to the flange 21, which unites the two crank pins of the crankshaft. The pendulums can be designed in the manner shown in FIG. H. the pendulum masses are in the shape of a C which extends over one of the ends of the flange 21. Each of the arms of the C-shaped pendulum body is connected to said crankshaft cheek by axles 22 ', 22 "which are in a line and which are expediently equipped with ball or roller bearings.
In all cases the desired damping effect is obtained if the pendulums have a suitable mass and the desired oscillation period, which can be determined in each individual case by experiment or calculation.
If, as often happens in practice, the vibrations to be damped have frequency 1, i. H. that their frequency is equal to the number of revolutions of the motor shaft per second, the pendulums used must generally be monofilar pendulums. In any case, they must be articulated at points that are at a distance from the axis of rotation of the shaft. The pivot points can be on the same side with respect to the axis of rotation as the center of gravity of the pendulum (Fig. 7-10) or on the opposite side (Fig. 11).
If one examines the case of the damping of bending vibrations of the crankshafts, one finds that it is generally advisable to use bifilar pendulums, which are also hinged to the cheeks of the crankshaft. The bifilar pendulums can for example be designed in the manner explained with reference to FIGS. 4 and 5, and each have a mass 23 ', 23 "(FIG. 12) which are provided with openings through which rollers 24', 24" go through with game. This
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Rollers are also guided through other openings with play, which are arranged in parts 25 ', 25 "which are firmly connected to the crankshaft.
Regardless of whether the pendulums used are monofilar or bifilar, it can be useful in some cases to provide pendulums that can swing in different radial planes. This
For example, radial planes can be offset from one another by 900.
In some cases it is advisable to place two z. B. bifilar
Arrange pendulums 230, 2300 (FIG. 13) in such a way that these pendulums can swing in radial planes AO, AOO, which are mutually offset by 900. In this case, the center of gravity G of the assembly consisting of the two pendulums is arranged at the point where the center of gravity of the counterweight belonging to the relevant crank pin would be, if such a counterweight
Counterweight was carried by the crankshaft cheek and the pendulums 23, 2300 would not be present.
In another embodiment, four monofilar pendulums, for example, are arranged on one and the same plate 26, which is firmly connected to the shaft 18, and are regularly distributed around the shaft at a distance of 900 from one another (FIG. 14).
Finally, depending on the nature of the vibrations to be damped, any other arrangement of the same type can be used.
The mode of operation of the devices described and their advantages should emerge from the above description with sufficient clarity that it is not necessary to go into them in particular. It goes without saying that the invention is not restricted to the described embodiments and application examples, but rather encompasses numerous modifications.
PATENT CLAIMS:
1. Device for damping at least approximately linear vibrations or their
Components that occur in particular during the operation of an internal combustion engine, characterized in that with a rotating shaft that makes visual oscillations under the influence of the vibrations to be damped, which have at least one component running in the direction of the shaft axis, pendulum masses, preferably by means of a known bifilar suspension, are connected to move freely in such a way that they can be oscillated in the direction of the shaft axis in the centrifugal force field generated by the shaft rotation.