Massenmoment zweiter Ordnung

Abb.2: Lanchester-Ausgleich

Der Lanchester-Ausgleich dient dazu, die freien Massenkräfte zweiter Ordnung zu beseitigen, die bei Reihenvierzylinder-Viertakt-Hubkolbenmotoren auftreten. Er besteht aus zwei Ausgleichswellen.

Diese Motoren werden meist so gebaut, dass die inneren Kolben gegenphasig zu den äußeren laufen. Wenn die äußeren (Zylinder 1 und 4) im oberen Totpunkt sind, dann sind die inneren (Zylinder 2 und 3) im unteren Totpunkt und umgekehrt. Dadurch sind die Massenkräfte erster Ordnung ausgeglichen, und die Zylinder zünden in gleichmäßigen Abständen (180° Kurbelwinkel).

Die Massenkräfte zweiter Ordnung entstehen dadurch, dass die Pleuel bei der Bewegung des Kurbeltriebs gegenüber der Zylinderachse gekippt werden. Bei gekippten Pleueln ist der parallel zur Zylinderachse gemessene Abstand des Kolbens vom Hubzapfen geringer. Wenn die Kolben in ihren Totpunkten sind, dann stehen die Pleuel senkrecht. Wenn die Kurbelwelle demgegenüber um 90° gedreht ist, stehen alle Pleuel schräg, und der gemeinsame Schwerpunkt aller Kolben ist dadurch weiter unten als in den Totpunkten. Dieser gemeinsame Schwerpunkt bewegt sich also ständig auf und ab, und zwar bei jeder halben Kurbelwellenumdrehung.

Der Lanchester-Ausgleich besteht aus zwei Ausgleichswellen, die gegenläufig und mit doppelter Kurbelwellendrehzahl rotieren. An ihnen ist je ein Gegengewicht (Unwucht) angebracht, deren gemeinsamer Schwerpunkt sich gegenphasig zum Schwerpunkt der Kolben auf und ab bewegt. Die Ausgleichswellen müssen so angeordnet sein, dass die Schwerpunkte von Kolben und Gegengewichten auf einer Linie parallel zu den Zylinderachsen liegen (Strichpunktlinie im Bild). Der gemeinsame Schwerpunkt aller Teile (Kolben und Gegengewichte) bewegt sich dann praktisch nicht mehr, bis auf die Anteile höherer Ordnung, die aber sehr schwach sind.