DE767632C - Crankshaft with two cranks - 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.Twelve cranked crankshaft During the balancing of the inertia forces is generally very good at the two-stroke crank engine, the balance makes up the overturning moments of the inertia forces due to the lack of longitudinal symmetry great difficulties. Longitudinal symmetry means that every two cranks on the shaft have the same direction to have. It. is not a crank arrangement for multi-cranked cranks for two-stroke internal combustion engines known through which the inertia forces and moments of inertia influencing the smoothness first and second order only perfect through a special arrangement of the forces are balanced: and the evenly distributed - single ignitions result. By Do not use double ignitions or accept unequal ignition intervals in some cases more favorable moment ratios can be achieved, but worsened one thereby the degree of irregularity of the machine. In; some special cases can, by applying special counterweights, the free moment can be made zero.

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.It is the object of the invention. well, just by arranging the cramps of the shaft with evenly distributed ignition intervals of the associated engine. complete Balance of the inertial forces up to the tenth order and the moments up to and including the second order, and that also the first moment Order at .der position of the middle bearing is zero. These conditions are met a crankshaft made up of six pairs of crankings, through which two identical shaft sections are formed. The first offset of one shaft section is against the first Cuff of the other shaft section offset by go =. Every pair of crankings ordered from two cranks offset by 18J`` ''. The first crank of the first. Offset pair is against the first offset of the second. Pair around i20 ° and against the first crank of the third pair is offset by a further i = o`.

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.To protect the basic bearings from the high inertia forces at high speeds to be relieved equally, are twelve or sixteen, depending on the design Counterweights attached to the shaft, which result in neither free forces nor moments. Two particularly convenient arrangements of these counterweights are as follows Description set out in detail.

In der Zeichnung ist die Erfindung näher erläutert. Und zwar zeigt die Fig. i das Schema einer Welle nach der Erfindung.The invention is explained in more detail in the drawing. And that shows Fig. i shows the diagram of a shaft according to the invention.

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.FIG. 2 the corresponding crank and counterweight star, FIG. 3 the crank star according to the shaft according to FIG. D. and Fig..I the scheme of a further embodiment of the shaft: according to Fig. K3 K4, K5 Ko, Ii- Ks, Kg Klo and Q h11 l # - The cranks of each pair are offset by iso ° next to each other. The offset of the offset plane of the first offset pair K, K., compared to that of the second K3 K4 is 12o 'and compared to that of the third pair K5 Ks a further i20'''. The three pairs K-, Ks, K9 Klo and K11 Ii12 are arranged one below the other in exactly the same way as the three preceding pairs, but the pair K7 Ks is offset by go ° with respect to the pair K, K_. Taking this offset by goa into account, two identical shaft sections can be seen on the crankshaft. In. the embodiment of Fig. d. The crankshaft consists of the following six pairs of crankings: K, K4, K2 K5, h3 ILS, h7 Klo, K, 3 Kll and K, K12. As in the exemplary embodiment according to FIG.

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.The cranking plane of the first pair hl K4 eats against the cranking plane of the second pair KK5 by '120 ° and against that of the third pair K3 ho by a further 120'. The offset of the offset plane of the I first pair K, K4 with respect to that of the fourth pair K7 Klo is go '. Otherwise, the position of the pairs K7 Klo, Ks K11 # ho Klz to one another corresponds to that of the first three pairs, so that in this exemplary embodiment the crankshaft is also formed from two identical shaft sections.

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.This arrangement of the cranks results in one for both waveforms practically complete compensation of the letting forces and compensation of the moments first and second order achieved. It is very advantageous that the first order moment, that tries to bend the shaft and, beyond the base bearings, also the housing, at the point of the middle bearing is zero, while here the moment of the second order only takes on small values. The crankcase is therefore only subjected to little bending stress.

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,.The crank stars according to Figures 2 and 3 show that the requirement is fulfilled after an evenly distributed firing order. The firing order corresponds the position of the cranks in. Crank star. And follow the example of the wave after. Fig. 2 on the crank hl ini counterclockwise the cranks K11, K4, K8, 1'5, K9, K. "KI" K3, K7, K6, loo. The wave runs in the opposite direction. For the example of the shaft according to Fig. q. the firing sequence Kl, ha applies according to FIG. 3, ho, loo, 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.The waves described above are not only for the i2-cylinder in-line engine suitable, but also come for the 24-cylinder V-engine, the 36-cylinder-W-engine as well as the in-line radial engine with any number of rows of cylinders in question.

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°. In order to obtain evenly distributed individual ignitions, the angle a between two successive rows of cylinders must satisfy the formula a: a = 3 - 30 - c, where i i is the number of rows of cylinders and c is o, 1, -2, 3. . . is. So one gets z_. B. for the 2d: -cylinder V-ll engine the following V-angles resulting in the same ignition intervals: 15, 45, 75, 105, 135 and i63 °, and for the W-engine: 10, .I0,; o, 100, 130 and 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.In order to relieve the main bearings from the high inertia forces at high speeds, counterweights are attached to the cranks as shown in FIGS. 1 and 4. The front views of these Gegen.gewicbtsanormen are shown with the corresponding crank stars in FIGS. For the offset arrangement of FIG. I there are twelve, for the one according to FIG. Sixteen counterweights of equal size are provided, which do not result in free forces or moments. -If you laugh at these counterweights big enough, you can completely relieve the main bearings of the forces of the rotating masses of the crankshaft and connecting rod. Front. The twelve counterweights G, G12 bit by the shaft. According to Fig. i, one sits on each of the foremost and rearmost crank arms. Cranking pair, namely in the respective cranking level. The counterweights G to Glo required in the shaft according to FIG. 4, however, are distributed on the crankshaft as follows: The first counterweight G or Glo, the third G3 or respectively. G14, the fornfite; G5 or G12 and the seventh G7 or GI () in the offset plane of the first crank K1 or K12. The second counterweight G2 or G15, the fourth G4 or G13, the sixth G6 or respectively. G11, and the eighth G8 or G9 is in the offset plane of the third crank K3 or Klo. And that is on everyone, crank. K, up. Kl2 a counterweight G, attached to Glo. the third crank K3 or K14 and on, the sixth crank K6 or: K 7 of each shaft section @ are; however @derwn two. A complete equalization of the inertia forces and equalization of the moments of the first and second order with evenly distributed ignition intervals only occurs. Crankshafts with the offset arrangements described above, apart from the crank spars that are symmetrical in plan view.

Claims (7)

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. PATENT CLAIMS: i. Twelve-point crankshaft for two-stroke internal combustion engines, characterized by six of two crankshafts offset from one another by 180 ° existing cranking pairs, through which two identical shaft sections are formed with the first crank of the one Wel'lenabschnntts. against the: first crank the other shaft section by 90 °; the first crank of the first crank pair against the first crank of the second pair by 120 ° and against the first crank of the third pair is offset by a further i2d ° '. 2. Kurbelwelle nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, d'aß die Kurbeln eines: Kröpfungspaares- unmittelbar, nebeneinander liegen:. 2. crankshaft according to claim i, characterized by the fact that the cranks of a: offset pair - directly, lying next to each other :. 3. Kurbelwelle nach Anspruch i, dadurch -gekennzeichnet, d'aß die Kurbeln eines Kröpfunigspaares durch zwei weitere Kröpfungen voneinander getrennt sind. 3. crankshaft according to claim i, characterized -characterized, d'ass the cranks of a Kröpfunig couple by two further cranks from each other are separated. 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). 4. crankshaft according to claim i and; 2, characterized in that sichi for the associated in-line engine the series ignition sequence i, 11, 4, 8, 5, 9, 2, 12, 3, 7, 6, 1o, i gives (Fig. 2). 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). 5. crankshaft according to claim i and 3, characterized marked that the Reihenzüri.dfo: l @ ge i, 8, 6, i o, 2, 9, 4, 11, 3, 7, 5, 12, 1 results (Fig. 3). 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). 6. crankshaft after the Claims i, 2 and 4, characterized by. Arrangement of twelve counterweights, of, each serve one on each crank on the extension of the crank arm in the Offset plane lies (Fig. I). 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.7. Crankshaft according to claims i, 3 and 5, characterized by the arrangement of sixteen counterweights, wherein in each shaft section the first, third, fifth and seventh counterweight in the offset plane of the first crank (Ki, K12), the second, fourth, The sixth and eighth counterweight is in the cranking plane of the third crank (K3, Klo) in such a way that a counterweight is attached to each crank, but two counterweights are attached to the third and sixth cranks of each shaft section (Fig. 6). B. Anwen.dun@g a crankshaft according to claims i to 7 on V, W and inline star engines with twelve cylinders per row and evenly distributed individual ignitions, characterized geken @ nzeich net that the cylinder axis angle between two adjacent rows of cylinders is calculated from where i equals the number of the cylinder rows and c equals o, i, 2, 3. . . is.