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Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung mit mindestens einem Zylinder, einer Kurbelwelle, auf der ein erstes Antriebsrad vorgesehen ist, mindestens einer Nockenwelle, auf der ein zweites Antriebsrad vorgesehen ist, einem Antriebsglied, das das erste Antriebsrad und das zweite Antriebsrad umschlingt, sowie mit mindestens einer Massenausgleichswelle, die über ein weiteres Antriebsrad mit dem Antriebsglied zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle in Eingriff steht und auf diese Weise angetrieben ist.
In vielen Anwendungen sind die Baugrösse und das Gewicht einer Brennkraftmaschine kritische Grössen, die so gering als möglich gehalten werden müssen. Weitere Anforderungen sind in vielen Fällen ein einfacher Aufbau eine kostengünstige Herstellbarkeit. Dies trifft insbesondere auf kleine Brennkraftmaschinen zu, wie sie in Arbeitsgeräten, wie etwa Rasenmähern oder Kettensägen oder Motorrädern eingebaut sind. Da diese kleinen Brennkraftmaschinen in sinnvoller Weise nur als Einzylinder-Brennkraftmaschinen realisierbar sind, ist es vielfach notwendig, ein Massenausgleichswelle vorzusehen, um vor allem die freien Kräfte erster Ordnung zu kompensieren. Eine solche Massenausgleichswelle führt naturgemäss zu einem komplexeren Aufbau und vergrössert Bauvolumen und Gewicht der Brennkraftmaschine.
Eine Aufgabe ist es dabei, eine Lösung zu finden, bei der der zusätzliche Aufwand minimiert wird und sowohl das Bauvolumen als auch das Gewicht in geringen Grenzen gehalten werden können.
Aus der US 4,644,916 A und der US 5,564,380 A sind Brennkraftmaschinen mit einer Massenausgleichswelle bekannt, bei denen die Massenausgleichswelle platzsparend im V-Raum zwischen zwei Zylinderbänken angeordnet ist. Eine solche Lösung ist für grossvolumige Brennkraftmaschinen sinnvoll realisierbar, kann jedoch nicht auf kleine Brennkraftmaschinen, insbesondere auf Einzylinder-Brennkraftmaschinen, angewendet werden.
Aus der FR 2 757 239 A ist eine Ausgleichseinrichtung für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der eine Spannwelle für einen Zahnriemen ein Ausgleichsgewicht aufweist. Eine ähnliche Lösung ist in der FR 2 328 842 A beschrieben. Beiden Lösungen ist gemeinsam, dass die Spannung des Antriebsgliedes durch die Kräfte überlagert wird, die den Massenausgleich bewirken. Es wird dadurch auf das Antriebsglied eine zusätzliche periodische Kraft ausgeübt, die zu einer unerwünschten Belastung des Antriebsgliedes und anderer Bauteile der Brennkraftmaschine führt. Bei weiteren bekannten Lösungen wird das Antriebsglied durch zusätzliche Räder gespannt, die quer zu ihrer Achse verschiebbar gelagert sind. Solche Lösungen sind beispielsweise in der DE 28 29 042 A, der DE 26 49 467 A oder der JP 62-188835 A beschrieben.
Bei solchen Lösungen muss der Verstellweg der Spanneinrichtung relativ gross sein, um einerseits den kurzfristigen z. B. thermisch bedingten Längenänderungen des Antriebsgliedes Rechnung tragen zu können und um andererseits die längerfristigen Längenänderungen beispielsweise durch Verschleiss und Dehnung aufnehmen zu können. Dadurch ändert sich im Zuge der Verstellung die Phasenlage der einzelnen Räder relativ stark zueinander, was beispielsweise den Massenausgleich in ungünstiger Weise beeinflusst.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Lösung anzugeben, die sowohl kurzfristige als auch längerfristige Längenänderungen des Antriebsmittels gleicherma- #en ohne Nachteile ausgleichen kann.
Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass das Antriebsglied als Kette ausgebildet ist und dass die Spannvorrichtung als Spannschiene ausgebildet ist, die an dem der Massenausgleichswelle gegenüberliegenden Abschnitt der Kette vorgesehen ist.
Eine besonders begünstigte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass das Antriebsglied als Kette ausgebildet ist und dass die Antriebsräder Kettenräder sind. Diese Ausführungsvariante ist besonders begünstigt, da die Kette innerhalb des Kurbelgehäuses umläuft und daher die Massenausgleichswelle sehr knapp am Kurbeltrieb angeordnet werden kann, ohne
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Wellenabdichtungen vornehmen zu müssen.
In einer alternativen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Antriebsglied als Zahnriemen ausgebildet ist und dass die Antriebsräder Riemenscheiben sind.
Zahnriemen haben sich als problemloses Antriebsmittel für Nockenwellen von Brennkraftmaschinen weithin bewährt. Wenn die Nockenwelle von einem Zahnriemen angetrieben wird, kann die Massenausgleichswelle sowie der Zahnriemen vollständig ausserhalb des Kurbelgehäuses liegen, oder es kann zwischen der Riemenscheibe der Massenausgleichswelle und der Massenausgleichswelle selbst ein Wellendichtring vorgesehen sein, um die Massenausgleichswelle innerhalb des Kurbelgehäuses anordnen zu könne.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das weitere Antriebsrad von aussen in das Antriebsglied eingreift. Durch diese Massnahme werden verschiedenen Vorteile erreicht. Zum einen wird dadurch sichergestellt, dass sich die Massenausgleichswelle gegenläufig zur Kurbelwelle dreht.
Darüber hinaus wird durch diese Massnahme der Umschlingungswinkel des Antriebesmittels um das erste und das zweite Antriebsrad erhöht, so dass die Kraftübertragung wesentlich verbessert wird und die Gefahr minimiert wird, dass bei stossartigen Belastungen ein Überspringen der Kette bzw. des Zahnriemens stattfindet. Besonders bevorzugt ist es in diesem Zusammenhang, wenn das weitere Antriebsrad den einen Abschnitt des Antriebsgliedes so weit nach innen drückt, dass dieser in die Nähe des anderen Abschnittes des Antriebsgliedes kommt. Auf diese Weise können Umschlingungswinkel von 180 und mehr realisiert werden. In dem Fall einer Antriebskette ist eine solche Ausführungsvariante ohne besondere Massnahmen realisierbar.
Im Fall eines Zahnriemens muss sowohl auf der Innenseite als auch auf der Aussenseite des Riemens eine Verzahnung vorgesehen sein, um die korrekte Phasenlage der Massenausgleichswelle sicherzustellen.
Im Hinblick auf die mechanisch Belastungen der Brennkraftmaschine um im Hinblick auf andere bauliche Aspekte hat es sich als besonders günstig herausgestellt, wenn die Massenausgleichswelle näher bei der Kurbelwelle liegt als bei der Nockenwelle.
Im Hinblick auf möglichst kompakte Aussenabmessungen hat es sich weiter als besonders begünstigt herausgestellt, wenn die Massenausgleichswelle im Kurbelgehäuse angeordnet ist, wenn die Achse der Massenausgleichswelle durch den vom Pleuel der Brennkraftmaschine überstrichenen Bereichen durchgeht und wenn sie unmittelbar neben dem vom Pleuel überstrichenen Bereich liegt. Durch den Versatz der Massenausgleichswelle in Axialrichtung der Kurbelwelle werden bei dieser Lösung zwar unausgeglichene Momente erster Ordnung hervorgerufen, die jedoch aufgrund des geringen Hebelarmes relativ gering sind. Positiv bei dieser Lösung ist jedoch, dass durch die Massenausgleichswelle praktisch keinerlei bauliche Vergrösserung der Brennkraftmaschine resultiert.
Eine weitere Vereinfachung und Erhöhung der Integrationsdichte kann erreicht werden, wenn die Brennkraftmaschine als Einzylinder-Viertakt-Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Dies ist insbesondere auf die Konkurrenzfähigkeit von kleinen Viertakt-Brennkraftmaschinen in Bezug auf Zweitakt-Brennkraftmaschinen von wesentlicher Bedeutung.
Weiters betrifft die vorliegende Erfindung eine Kettensäge mit einer Brennkraftmaschine der oben beschriebenen Art.
In der Folge wird die Erfindung anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen die Fig. 1 eine seitliche Ansicht der wesentlichen Teile einer erfindungsgemässen Brennkraftmaschine, Fig. 2 eine Darstellung der Ausführungsvariante von Fig. 1 von der gegenüberliegenden Seite und Fig. 3 eine weitere Ansicht des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 und 2.
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Die Brennkraftmaschine der Fig. 1 bis 3 besitzt eine Kurbelwelle 1, an der über ein Pleuel 2 ein Kolben 3 angelenkt ist. Die Kurbelwelle 1 ist fest mit einem ersten Antriebsrad 4 verbunden, während die oben liegende Nockenwelle 7 fest mit einem zweiten Antriebsrad 5 verbunden ist.
Die beiden Antriebsräder 4,5 sind durch ein Antriebsglied 6 in Form einer Kette 6 in Wirkverbindung, die diese umschlingt. Ein weiteres Antriebsrad 10 greift aussen in das Antriebsglied 6 ein, um so eine Massenausgleichswelle 8 mit einem Ausgleichsgewicht 9 mit Kurbelwellendrehzahl gegenläufig zu dieser anzutreiben. Da das Antriebsglied 6 auf diese Weise nach innen gedrückt wird, wird erreicht, dass der Umschlingungswinkel a des Antriebsglied 6 um das erste Antriebsrad 4 und der Umschlingungswinkel # um das zweite Antriebsrad 5 grösser als 180 sind und in dem Bereich von etwa 200 liegen. Auf diese Weise wird eine grössere Anzahl von Zähnen an den Antriebsrädern 4 und 5 gleichzeitig in Eingriff gebracht, was die Sicherheit der Übertragung wesentlich verbessert.
Eine Spannschiene 11 greift auf dem dem weiteren Antriebsrad 10 gegenüberliegenden Kettentrum an, und drückt dieses nach aussen. Dadurch wird zusätzlich Platz für das weitere Antriebsrad 10 geschaffen, so dass dessen Achse 8a unwesentlich neben einer Ebene liegt, die von der Achse 1 a der Kurbelwelle 1 und der Achse 7a der Nockenwelle 7 aufgespannt ist.
Dadurch kann ein optimaler Massenausgleich erreicht werden.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, eine Brennkraftmaschine, die insbesondere für einen Antrieb einer Kettensäge geeignet ist, mit einem Massenausgleich auszustatten, ohne wesentlichen baulichen Zusatzsaufwand zu verursachen.
Patentansprüche: 1. Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung mit mindestens einem Zylinder, einer Kur- belwelle (1), auf der ein erstes Antriebsrad (4) vorgesehen ist, mindestens einer Nocken- welle (7), auf der ein zweites Antriebsrad (5) vorgesehen ist, einem Antriebsglied (6), das das erste Antriebsrad (4) und das zweite Antriebsrad (5) umschlingt, sowie mit mindestens einer Massenausgleichswelle (8), die über ein weiteres Antriebsrad (10) mit dem Antriebs- glied (6) zwischen der Kurbelwelle (1) und der Nockenwelle (7) in Eingriff steht und auf die- se Weise angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsglied (6) als Kette ausgebildet ist und dass die Spannvorrichtung als Spannschiene (11) ausgebildet ist, die an dem der Massenausgleichswelle (8) gegenüberliegenden Abschnitt der Kette vorgese- hen ist.