DE767632C - Zwoelffach gekroepfte Kurbelwelle - Google Patents

Description

• Zwölffach gekröpfte Kurbelwelle Während der Ausgleich der Massenkräfte bei dem Zweitaktkurbelltriebwerk im allgemeinen sehr gut ist, macht der Ausgleich der Kippmomente der Massenkräfte infolge Fehlens der Längssymmetrie große Schwierigkeiten. Längssymmetrie bedeutet, daß jeweils zwei Kröpfungen der Welle die gleiche Richtung haben. Es. ist keine Kurbelanordnung bei mehrfach gekröpften Kurbeln für Zweitaktbrennkraftmaschinen bekannt, durch welche die die Laufruhe beeinflussenden Massenkräfte und Massenkraftmomente erster und zweiter Ordnung lediglich durch besondere Anordnung der Kräpfungen vollkommen ausgeglichen sind: und die gleichmäßig verteilt-- Einzelzündungen ergibt. Durch Anwendung von Doppelzündungen, oder Inkaufnahme von ungleichen Zündabständen lassen sich in manchen Fällen günstigere Momentenverhältnisse erreichen, doch verschlechtert man dadurch den Ungleichförmigkeitsgrad der Maschine. In; einigen besonderen Fällen kann, man durch Aübringung besonderer Gegengewichte das freie Moment zu Null machen.
• Aufgabe der Erfindung ist es. nun, allein durch Anordnung der Kräpfungen der Welle bei gleichmäßig verteilten Zündabständen des zugehörigen Motors. vollständigen Ausgleich der Massenkräfte bis, zur zehnten Ordnung und der Momente bis zur zweiten Ordnung einschließlich zu bewirken, und daß ferner das Moment erster Ordnung an .der Stelle des mittleren Lagers Null ist. Diese Bedingungen -erfüllt eine Kurbelwelle aus sechs Kröpfungspaaren, durch die zwei in sich gleiche Wellenabschnitte gebildet werden. Die erste Kröpfung des einen Wellenabschnitts ist gegen die erste Kräpfung des anderen Wellenabschnitts um go= versetzt. Jedes Kröpfungspaar bestellt aus zwei um 18J`' gegeneinander versetzten Kurbeln. Die erste Kröpfung des ersten. Kröpfungspaares ist gegen die erste Kröpfung des zweiten. Paares um i20° und gegen die erste Kröpfung des dritten Paares um weitere i=o` versetzt.
• Um die Grundlager von den bei großen Drehzahlen hohen Massenkräften gleichmäßig zu entlasten, sind je nach der Ausführungsweise zwölf bzw. sechzehn Gegengewichte an der Welle angebracht, die weder freie Kräfte noch Momente ergeben. Zwei besonders zweckmäßige Anordnungen dieser Gegengewichte sind in der folgenden Beschreibung im einzelnen dargelegt.
• In der Zeichnung ist die Erfindung näher erläutert. Und zwar zeigt die Fig. i das Schema einer Welle nach der Erfindung.
• Fig.2 den entsprechenden Kurbel- und Gegengewichtss.tern, Fig.3 den Kurbelstern gemäß der Welle nach Fig. d. und Fig..I das Schema einer weiteren Ausführungsform der Welle: ach Fig. i besteht die Welle aus den sechs Kröpfungspaareni# K, K,. K3 K4, K5 Ko, Ii- Ks, Kg Klo und Q h11 l#- Die Kurbeln jedes Paares liegen um iso° versetzt nebeneinander. Die Versetzung der Kröpfungsebene des ersten Kröpfungspaares K, K., gegenüber der des zweiten K3 K4 beträgt 12o' und gegenüber der des dritten Paares K5 Ks weitere i20'''. Die drei Paare K-, Ks, K9 Klo und K11 Ii12 sind untereinander genau so angeordnet wie die drei vorhergehenden Paare, wobei aber das Paar K7 Ks gegenüber dem Paar K, K_ um go° versetzt ist. Unter Berücksichtigung dieser Versetzung um goa sind also an der Kurbelwelle zwei in sich gleiche Wellenabschnitte erkennbar. In. dem Ausführungsbeispiel nach Fig. d. setzt sich die Kurbelwelle aus folgenden sechs KröpfungSpaaren zusammen: K, K4, K2 K5, h3 ILS, h7 Klo, K,3 Kll und K, K12. Wie in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i sind' auch hier die Kurbeln jedes Paares um isi gegeneinander versetzt.
• Die Kröpfun.gsebene des ersten Paares hl K4 isst gegen die Kröpfungsebene des zweiten Paares KK5 um '120° und gegen die des E dritten Paares K3 ho um -weitere 120' versetzt. Die Versetzung der Kröpfungsebene des I ersten Paares K, K4 gegenüber der des vierten Paares K7 Klo beträgt go'. Im übrigen entspricht die Stellung der Paare K7 Klo, Ks K11# ho Klz zueinander derjenigen der drei ersten Paare, so daß auch in diesem Ausführungsbeispiel die Kurbelwelle aus zwei in sich gleichen Wellenabschnitten gebildet ist.
• Durch diese Anordnung der Kröpfungen wird für beide Wellenformen ein praktisch vollständiger Ausgleich der llassenkriifte und Ausgleich der Momente erster und zweiter Ordnung erzielt. Sehr vorteilhaft ist, daß das Moment erster Ordnung, das die Welle und, über die Grundlager hinweg, auch das Gehäuse zu verbiegen sucht, an der Stelle des mittleren Lagers Null ist, während hier das Moment zweiter Ordnung nur kleine Werte annimmt. Das Kurbelgehäuse wird also nur wenig auf Biegung beansprucht.
• Die Kurbelsterne nach den Fig.2 und 3 zeigen, daß auch die Forderung nach einer gleichmäßig verteilten Zündfolge erfüllt ist. Die Zündfolge entspricht der Stellung der Kurbeln im. Kurbelstern. Und zwar folgen für das Beispiel der Welle nach. Fig.2 auf die Kurbel hl ini Gegensinne des Uhrzeigers die Kurbeln K11, K4, K8, 1'5, K9, K." KI" K3, K7, K6, Klo. Die Welle läuft im umgekehrten Sinne um. Für das Beispiel der Welle nach Fig. q. gilt entsprechend Fig. 3 die Zündfolge Kl, ha, ho, Klo, K,., K9, K4, K11, K3, K7, K5, K1,.
• Die vorstehend beschriebenen Wellen sind aber nicht nur für den i2-Zylinder-Einreihenmotor geeignet, sondern kommen ebenso für den 24-Zylinder-V-Motor, den 36-Zylinder-W-Motor sowie den Reihensternmotor mit beliebiger Anzahl von Zylinderreihen in Frage.
• Um gleichmäßig verteilte Einzelzündungen zu erhalten, muß der Winkel a zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zylinderreihen der a Formel genügen: a = 3 - 30 - c, worin i i gleich der Zahl der Zylinderreihen und c gleich o, 1, -2, 3 . . . ist. So erhält man z_. B. für den 2d:-Zylinder-V-llotor folgende gleiche Zündabstände ergebende V-Winkel: 15, 45, 75, 105, 135 und i63°, und für den W-Motor: 10, .I0, ;o, 100, 130 und 16o°.
• Um die Grundlager von den bei großen Drehzahlen hohen Massenkräften zu entlasten, werden entsprechend den Fig. i und .4 an den Kurbeln Gegengewichte angebracht. Die Stirnansichten dieser Gegen.gewicbtsanordnungen sind mit den entsprechenden Kurbelsternen in den Fig.2 und 3 wiedergegeben. Für die Kröpfungsanordnung der Fig. i sind zwölf, für die nach Fig. d. sechzehn gleich große Gegengewichte vorgesehen, die weder freie Kräfte noch Momente ergeben. -lacht man diese Gegengewichte genügend groß, so kann man die Grundlager volllständig von den Kräften der rotierenden Massen von Kurbelwelle und Pleuel entlasten. Vorn. den zwölf Gegengewichsten G, biss G12 bei der Welle . nach Fig. i sitzt je eines an dem vordersten und hintersten Kröpfungsarm jedes. Kröpfungspaares, und zwar in der jeweilligen Kröpfungsebene. Die bei der Welle nach Fig. 4 erforderlichen Gegengewichte G, bis Glo verteilen sich dagegen wie folgt an der Kurbelwelle: In jedem Wellenabschnitt liegt das, erste Gegengewicht G, bzw. Glo, das dritte G3 bezw. G14, das fürnfite; G5 bzw. G12 und das, siebente G7 bzw. GI() in der Kröpfungsebene der ersten Kurbel K1 bzw. K12. Das, zweite Gegengewicht G2 bzw. G15, das vierte G4 bzw. G13, das sechste G6 bz.w. G11, und das, achte G8 bzw. G9 liegt in der Kröpfungsebene der dritten Kurbel K3 bzw. Klo. Und zwar ist an jeder, Kurbel. K, bis. Kl2 eine Gegengewicht G, bis Glo angebracht, an. der dritten Kurbel K3 bzw. K14 und an, der sechsten Kurbel K6 bzw: K7 jedes Wellenabschnitts@ sind es; jedoch @derwn zwei. Ein vollständiger Ausgleich der Massenkräfte und Ausgleich der Momente erster und zweiter Ordnung bei gleichmäßig verteilten Zündabständen tritt nur bei. Kurbelwellen mit den vorstehend geschilderten Kröpfungsanordnungen ein, abgesehen von den in der Draufsicht spiegelbildlich symmetrischen Kurbelsternen.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Zwölffach gekröpfte Kurbelwelle für Zweitaktbrennkraftmaschinen, gekennzeichnet durch sechs aus je zwei um i8o° gegeneinander versetzten Kurbeinf bestehende Kröpfungspaare, durch die zwei in sich gleiche Wellenabschnitte gebildet werden, wobei die erste Kröpfung des einen Wel'lenabschnntts. gegen die: erste Kröpfung des anderen Wellenabschnitts um 9o'°; die erste Kröpfung des, ersten Kröpfungspaares gegen die erste Kröpfung des zweiten Paares um i2o°' und ,gen die erste Kröpfung des. dritten Paares um weitere i2d°' versetzt ist.
2. 2. Kurbelwelle nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, d'aß die Kurbeln eines: Kröpfungspaares- unmittelbar, nebeneinander liegen:.
3. 3. Kurbelwelle nach Anspruch i, dadurch -gekennzeichnet, d'aß die Kurbeln eines Kröpfunigspaares durch zwei weitere Kröpfungen voneinander getrennt sind.
4. 4. Kurbelwelle nach Anspruch i und; 2, dadurch gekennzeichnet, daß sichi für den zugehörigen Reihenmotor die Reihenzündfolige i, 11, 4, 8, 5, 9, 2, 12, 3, 7, 6, 1o, i ergibt (Fig. 2).
5. 5. Kurbelwelle nach Anspruch i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich für den zugehörigen Reihenmotor die Reihenzüri.dfo:l@ge i, 8, 6, i o, 2, 9, 4, 11, 3, 7, 5, 12, 1 ergibt (Fig. 3).
6. 6. Kurbelwelle nach den Ansprüchen i, 2 und 4, gekennzeichnet durch. Anordnung von zwölf Gegengewichten, von, dienen je eines an jeder Kurbel an der Verlängerung des Kurbelarmes in der Kröpfungsebene liegt (Fig. i).
7. 7. Kurbelwelle nach den Ansprüchen i, 3 und 5, gekennzeichnet durch Anordnung von sechzehn Gegengewichten, wobei in jedem Wellenabschnitt das erste, dritte, fünfte und siebente Gegengewicht in der Kröpfungsebene der ersten Kurbel (Ki, K12), das, zweite, vierte, sechste und achte Gegengewicht in der Kröpfungsebene der dritten Kurbel' (K3, Klo) liegt, derart, daß an jeder Kurbel ein Gegengewicht, an der dritten und sechsten Kurbel jedes Wellen.-abschnitts, jedoch zwei Gegengewichte angebracht sind (Fig.6). B. Anwen.dun@g einer Kurbelwelle nach den Ansprüchen i bis 7 auf V-, W- und Reihensternmotoren mit zwölf Zylindern pro Reihe und gleichmäßig verteilten Einzelzündungen, dadurch geken@nzeich net, daß sich der Zylinderachsenwinkel zwischen zwei benachbarten Zylinderreihen errechnet aus wobei i gleich der Zahl der Zylinderreihen und c gleich o, i, 2, 3 . . . ist.