DD257952A3 - COUNTER ASSEMBLY AND SIZES ON CRANK SHAFTS - Google Patents

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DD257952A3
DD257952A3 DD28693686A DD28693686A DD257952A3 DD 257952 A3 DD257952 A3 DD 257952A3 DD 28693686 A DD28693686 A DD 28693686A DD 28693686 A DD28693686 A DD 28693686A DD 257952 A3 DD257952 A3 DD 257952A3
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DD28693686A
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Frank Schwobe
Heinz Glaeser
Original Assignee
Zwickau Ing Hochschule
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  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gegenmassenanordnung und -groessen fuer Kurbelwellen von Kraft- und Arbeitsmaschinen, mit der in Verbindung mit entsprechend dimensionierten Gegenmassen optimale Betriebsbedingungen fuer die Kurbelwellengrundlager geschaffen werden. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils an einer Kurbelwellenkroepfung angeordneten Gegenmassen unterschiedlich gross, wobei beide Gegenmassen ungleich Null sind, ausgefuehrt sind, wobei die Schwerpunkte der Gegenmassen gegenueber den Kurbelwangen derart axial verschoben sind, dass das Verhaeltnis vom Abstand zwischen eingezogener Gegenmasse und Lagermitte zum Abstand zwischen den eingezogenen Gegenmassen a/b je Kroepfung zwischen 0,6 und 1 betraegt. Fig. 1The invention relates to an opposing mass arrangement and sizes for crankshafts of power and working machines, with the optimum operating conditions for the crankshaft bearings are created in conjunction with appropriately sized countermeasures. The invention is characterized in that each arranged on a crankshaft countermeasures of different sizes, both counterweights are not equal to zero, are executed, the centers of gravity of the countermeasures are axially displaced relative to the crank webs such that the ratio of the distance between retracted counterweight and bearing center to the distance between the drawn countermeasures a / b per Kroepfung between 0.6 and 1 entrains. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Gegenmassenanordnung und -großen für Kurbelwellen von Kraft- und Arbeitsmaschinen, mit der in Verbindung mit entsprechend dimensionierten Gegenmassen optimale Betriebsbedingungen für die Kurbelwellengrundlager geschaffen werden.The invention relates to an opposing mass arrangement and sizes for crankshafts of power and working machines, with the optimum operating conditions for the crankshaft bearings are created in conjunction with appropriately sized countermeasures.

Die Gegenmassen dienen dabei dem Massenkraftausgleich und bei bestimmten Zylinderzahlen zusätzlich zum Momentenausgleich.The countermeasures serve the mass balance and for certain cylinder numbers in addition to torque compensation.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Bekannt ist aus der DE-OS 3151091 eine Anordnung von Gegenmassen bei einer Kurbelwelle für einen Verbrennungsmotor mit 12 Zylindern in V-Anordnung, bei der die Gegenmassen in einer solchen Radialrichtung an der Kurbelwelle angeordnet sind, daß jedes die auf jedes Lager wirkenden Trägheitskräfte auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden, wodurch verhindert wird, daß die auf die Lager wirkende Last übermäßig groß wird und somit die Möglichkeit geschaffen wird, Ölfilme geeigneter Stärke auf den Lagerflächen aufrecht zu erhalten.It is known from DE-OS 3151091 an arrangement of countermeasures in a crankshaft for an internal combustion engine with 12 cylinders in V-arrangement, in which the counter-masses are arranged in such a radial direction on the crankshaft, that each of the forces acting on each bearing inertial forces on a Minimized, thereby preventing the load acting on the bearings is excessively large, thus creating the opportunity to maintain oil films of suitable strength on the bearing surfaces.

Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß sie nur für 12 Zylinder V-Motoren angewendet werden kann. Weiterhin gestattet diese Lösung nicht, für jedes einzelne Kurbelwellengrundlager einen optimalen Lagerkraftverlauf zu gewährleisten. Weiterhin liegt aus der DE-OS 2522591 eine Maschinenkurbelwelle mit verbessertem dynamischem Auswuchtgrad mit mehreren gekröpften Kurbelarmen vor, bei der ein oder mehrere dieser Kurbelarme individuell um einen verhältnismäßig kleinen Winkel in einer derartigen Drehrichtung und um einen derartigen Betrag gegenüber den Winkelstellungen, die sie bei einer Ausführung mit gleichen Winkelabständen in der orthogonalen Projektion auf eine Ebene quer zur geometrischen Drehachse der Welle einnehmen würden, versetzt sind, daß dadurch der Auswuchtgräd verbessert wird. Nachteilig an dieser Lösung ist, daß nicht die Betriebsbedingungen der Gleitlager verbessert werden, sondern nur die äußeren Massenkraftwirkungen und sie nur angewendet werden kann an Kurbelwellen, die ein freies Massenmoment besitzen (ab 5 Zylindern).The disadvantage of this solution is that it can only be used for 12-cylinder V engines. Furthermore, this solution does not allow to ensure an optimal bearing force curve for each individual crankshaft base stock. Furthermore, from DE-OS 2522591 a machine crankshaft with improved dynamic balance with multiple cranked crank arms, in which one or more of these crank arms individually by a relatively small angle in such a direction and by such an amount relative to the angular positions that they at a Equation with equal angular intervals in the orthogonal projection would take on a plane transverse to the geometric axis of rotation of the shaft, are offset, thereby the Auswuchtgräd is improved. A disadvantage of this solution is that not the operating conditions of the sliding bearings are improved, but only the external mass force effects and they can only be applied to crankshafts, which have a free moment of inertia (from 5 cylinders).

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, für eine Kurbelwelle eine Gegenmassenanordnung und -großen zu schaffen, mit deren Hilfe für die gesamte Grundlagerung, mindestens aber für das am höchsten beanspruchte Grundlager der Kurbelwelle, optimale Betriebsbedingungen geschaffen werden.The aim of the invention is to provide for a crankshaft counter-mass arrangement and size, with the help of the entire basic storage, but at least for the most highly stressed base camp of the crankshaft, optimal operating conditions are created.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es(eine Gegenmassenanordnung und -großen an Kurbelwellen zu schaffen, mit der für die gesamteThe object of the invention is ( an opposing mass arrangement and large to create crankshafts, with the for the entire

Kurbelwellenlagerung die bestmögliche Betr stenicnerheit, realisiert durch die Schmierschichtdicke, den -druck und die tribotechnisch günstigste Form der Wellenveriagerungsbahn des am meisten gefährdeten Grundlagers, erreicht wird, wobei das Schwingungsverhalten der Kurbelwelle und damit des Motors beibehalten oder verbessert wird.Crankshaft bearing the best Betr stenicnerheit, realized by the lubricating layer thickness, the pressure and the tribotechnisch most favorable form of Wellenveriagerungsbahn the most vulnerable base camp is achieved, the vibration behavior of the crankshaft and thus the engine is maintained or improved.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die jeweils an einer Kurbelwellenkröpfung angeordneten Gegenmassen unterschiedlich groß, wobei beide Gegenmassen ungleich Null sind, ausgeführt und bei unsymmetrischen Kurbelwellen eine zur Kurbelwellenschwereebene die Gegenmassen unsymmetrisch, bei symmetrischen Kurbelwellen bei Gegenmassen symmetrisch angeordnet sind, wobei die Schwerpunkte der Gegenmassen gegenüber den Kurbelwangen derart axial verschoben sind, daß das Verhältnis vom Abstand zwischen eingezogener Gegenmasse und Lagermitte zum Abstand zwischen den eingezogenen Gegenmassen a/b je Kröpfung zwischen 0,6 und 1 beträgt.According to the invention, this object is achieved in that each arranged on a crankshaft counterweights of different sizes, both counterweights are not equal to zero executed and unsymmetrical crankshaft symmetrically to the crankshaft plane counterweights symmetrically, symmetrical crankshaft counterweights are arranged, the focus of the Countermeasures against the crank webs are axially displaced so that the ratio of the distance between retracted counterweight and bearing center to the distance between the retracted countermeasures a / b per crank is between 0.6 and 1.

Die Gegenmassen der Kurbelwelle sind jeweils über die linke bzw. rechte Hubzapfenebene bis an das Pleuel eingezogen, wobei der freie Durchlauf des Pleuels gewährleistet ist.The countermeasures of the crankshaft are fed in each case via the left or right Hubzapfenebene up to the connecting rod, the free passage of the connecting rod is ensured.

Die gesamte Grundlagerung weist die größtmögliche Betriebssicherheit, realisiert durch die Schmierschichtdicke, den -druck und die tribotechnisch günstigste Form der Wellenverlagerungsbahn des am meisten gefährdeten Grundlagers auf, die GrößeThe entire basic storage has the greatest possible operational reliability, realized by the lubricating layer thickness, the pressure and the tribotechnisch most favorable form of the wave displacement of the most vulnerable base camp, the size

der Gegenmassen sind an den beiden Kurbelwangen einer Kröpfung für verschiedene Zylinderzahlen undZündfolgen unterschiedlich und die Schwerpunkte der Gegenmassen gegenüber den Kurbelwangen axial verschoben. Bei Kraft- und Arbeitsmaschinen mit ungerader Zylinderzahl liegt eine zur Schwereebene des Motors unsymmetrische Gegenmassenanordnung hinsichtlich der Größe und Schwerpunktlage vor.the countermeasures are different at the two crank webs of a crank for different numbers of cylinders and ignition sequences and the centers of gravity of the counter masses against the crank webs axially displaced. In engines and engines with odd cylinder number is an asymmetric to the heavy plane of the engine counterweight arrangement with respect to the size and center of gravity.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. Show it:

Figur 1: Gegenmassenanordnung für eine Kurbelwelle für einen Verbrennungsmotor mit der Zündfolge 1 -2-3 Figur 2: Gegenmassenanordnung bei einer Zündfolge 1-3-2Figure 1: counter mass arrangement for a crankshaft for an internal combustion engine with the ignition sequence 1 -2-3 Figure 2: counter mass arrangement with a firing order 1-3-2

Ausgehend von den üblichen Gegenmassenanordnungen und -größen wird sowohl die Gegenmassengröße als auch deren Lage so verändert, daß sich unter Beachtung der unterschiedlichen Belastungscharakteristika der einzelnen Kurbelwellengrundlager bestmögliche Betriebsbedingungen für die einzelnen Gleitlager ergeben.Starting from the usual countermeasure arrangements and sizes, both the countermass size and its position are changed so that, taking into account the different load characteristics of the individual crankshaft bearings best possible operating conditions for each slide bearing arise.

Als Beurteilungskriterien werden die hydrodynamischen Größen verwendet, die Aussagen zu Verschleiß und Werkstoffermüdung gestatten.The evaluation criteria used are the hydrodynamic variables which allow statements on wear and material fatigue.

Der Vorteil gegenüber bisherigen Lösungen ist der für jedes Kurbelwellengrundlager günstig gestaltete Lagerkraftverlauf. Dies äußert sich besonders in den im Vergleich zu bisher bekannten Lösungen größeren erreichbaren Schmierspaltwerten bzw. Schmierschichtdicken und günstigeren Formen der Wellenverlagerungsbahnen, einschließlich besserer Möglichkeiten, die Ölzu- und Ölweiterleitungsbohrungen anzuordnen.The advantage over previous solutions is the bearing force curve designed for each crankshaft base bearing. This manifests itself particularly in the larger achievable lubrication gap values or layer thicknesses and more favorable shapes of the shaft displacement paths compared to previously known solutions, including better possibilities of arranging the oil supply and oil forwarding bores.

Die Kurbelwelle besitzt 6 Gegenmassen, die jeweils paarweise und um 180° versetzt zu den Hubzapfen angebracht sind. Die Gegenmassen sind gegenüber der linken bzw. rechten Hubzapfenlagerebene bis an das Pleuel eingezogen, ohne aber den freien Durchlauf des Pleuels zu gefährden.The crankshaft has 6 counterweights, which are mounted in pairs and offset by 180 ° to the crank pin. The countermeasures are drawn in relation to the left or right Hubzapfenlagerebene up to the connecting rod, but without jeopardizing the free passage of the connecting rod.

In Figur 1 und 2 sind die Gegenmassenanordnungen für die Zuendfolgen 1-2-3 und 1-3-2 bei einem Zuendabstand von 2400KW dargestellt.In Figures 1 and 2, the counter-mass arrangements for the Zuendfolgen 1-2-3 and 1-3-2 are shown at a Zuendabstand of 240 0 KW.

Mit den in der Tafel aufgeführten Gegenmassengrößen ergibt sich ein Momentausgleichsgrad (Ausgleich des Kippmomentes um die Y-Achse) von 20%. Dieser Momentenausgleichsgrad führt in Verbindung mit einer angepaßten Motoraufhängung auch zu einem günstigen Schwingungsverhalten des Triebwerkes.The countermass sizes listed in the table result in a degree of balance (compensation for the tilting moment around the Y-axis) of 20%. This degree of torque compensation, in conjunction with a matched engine mount also leads to a favorable vibration behavior of the engine.

Zündfolge Gegenmassengröße 1-2-3 1-3-2 Ignition sequence Countermass size 1-2-3 1-3-2

m m 0,44 m +0,17 mm 0.44 m +0.17 m

m32 m11 0,56mrot + 0,08mosz m 32 m 11 0.56 m red + 0.08 m osz

m31 m12 0,50mrot + 0,16mosz m 31 m 12 0,50m red + 0,16m osz

m22 m21 0,50 mrot +0,09 mosz m 22 m 21 0.50 m red +0.09 m osz

m21 m22 0,56 mrot + 0,10mosz m 21 m 22 0.56 m red + 0.10 m osz

m12 m31 0,44 mrot +0,07 mosz m 12 m 31 0.44 m red +0.07 m osz

11 32 rot osz11 32 red osz

Claims (1)

Gegenmassenanordnung und -großen an Kurbelwellen mit mindestens zwei Hubzapfen bzw. Kurbelarmen für Kraft- und Arbeitsmaschinen mit zur Richtung der Hubzapfen bzw. Kurbelarme versetzt angebrachten Gegenmassen jeweils über die linke bzw. rechte Hubzapfenlagerebene bis an die Grenze des freien Pleueldurchlaufes eingezogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils an einer Kurbelwellenkröpfung angeordneten Gegenmassen unterschiedlich groß, wobei beide Gegenmassen ungleich Null sind, ausgeführt sind, wobei die Schwerpunkte der Gegenmassen gegenüber den Kurbelwangen derart axial verschoben sind, daß das Verhältnis vom Abstand zwischen eingezogener Gegenmasse und Lagermitte zum Abstand zwischen den eingezogenen Gegenmassen a/b je Kröpfung zwischen 0,6 und 1 beträgt.Counter mass arrangement and size of crankshafts with at least two crank pins or crank arms for power and working machines offset with the direction of the crank pins or crank arms mounted countermeasures each drawn on the left or right Hubzapfenlagerebene to the limit of the free Pleueldunlaufes, characterized that each arranged on a crankshaft counterweights of different sizes, both counterweights are not equal to zero, are executed, the centers of gravity of the counterweights to the crank webs are axially displaced so that the ratio of the distance between retracted counterweight and bearing center to the distance between the countermeasures retracted a / b per crank is between 0.6 and 1. Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017222468B3 (en) 2017-12-12 2018-12-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Reciprocating engine and motor vehicle

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102017222468B3 (en) 2017-12-12 2018-12-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Reciprocating engine and motor vehicle

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