AT4396U1

AT4396U1 - Verbrennungskraftmaschine mit einer ausgleichswelleneinheit für den momentenausgleich zweiter ordnung

Info

Publication number: AT4396U1
Application number: AT0079599U
Authority: AT
Inventors: Ronald Penzinger; Thomas Moser
Original assignee: Steyr Daimler Puch Ag
Priority date: 1999-11-16
Filing date: 1999-11-16
Publication date: 2001-06-25
Also published as: WO2001036839A1

Abstract

Im Motorblock (1) einer Verbrennungskraftmaschine ist eine Ausgleichswelleneinheit für den Momentenausgleich zweiter Ordnung untergebracht. Sie besteht aus einer Antriebseinheit (10) und einer Ausgleichswelle (11) doppelter Kurbelwellendrehzahl. Um sauberen Antrieb und präzise Lagerung bei einfachem Einbau zu erreichen, besteht die Antriebseinheit (10) aus einem Hohlrad (24) und einem in dessen Innerem angeordneten Ritzel (28), wobei das Ritzel (28) Teil der Ausgleichswelle (11) ist. Die Antriebseinheit (10) ist in einem Antriebsgehäuse (21) gelagert, das gemeinsam mit der Ausgleichswelle (11) als vormontierte Baueinheit in den Motorblock (1) einsetzbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Aus- gleichswelleneinheit für den Momentenausgleich zweiter Ordnung, die im Motorblock untergebracht ist und die aus einer Antriebseinheit und einer Ausgleichswelle besteht, die von der Kurbelwelle der Verbrennungskraft- maschine angetrieben ist und mit doppelter Kurbelwellendrehzahl rotiert.

Der Antrieb einer Ausgleichswelle mit doppelter Kurbelwellendrehzahl er- fordert eine Übersetzung die schwer unterzubringen, verzahnungsgeome- trisch ungünstig und mit der Anordnung der Ausgleichswelleneinheit(en) schwer zu vereinbaren ist. Letzteres trifft zu, wenn zwei einzelne Aus- gleichswellen in verschiedenen Abständen von der Kurbelwelle angeord- net sind, oder wenn zum Beispiel in einem V-6 Motor eine einzige Aus- gleichswelle nur zum Ausgleich der Massenmomente zweiter Ordnung vorgesehen ist.

In V-6 Motoren ist die einzige Ausgleichswelle meist über der Kurbelwelle zwischen den beiden Zylinderbänken angeordnet, weshalb sie mit einer Kette - die oft auch die Nockenwellen steuert - angetrieben wird. Das erfordert gewissermassen den Einbau der Ausgleichswelleneinheit in einem Tunnel, der schwer zugänglich ist.

Weiters muss der Drehsinn der Ausgleichswelle dem der Kurbelwelle entgegengesetzt sein, was bei der Führung der Kette zu berücksichtigen ist. Die doppelte Drehzahl erfordert bei Antrieb ohne zwischengeschaltete Übersetzung ein sehr kleines Antriebsritzel an der Ausgleichswelle, was bei einem Kettenantrieb besonders ungünstig ist.

Es ist daher Ziel der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden und eine Konstruktion vorzuschlagen, die bei grosser Freiheit der Anordnung sauberen Antrieb und präzise Lagerung der Ausgleichswelle bei einfachem Einbau ermöglicht.

Erfindungsgemäss wird das dadurch erreicht, dass die Antriebseinheit aus einem Hohlrad und einem in dessen Innerem angeordneten Ritzel besteht, wobei das Hohlrad mit der Kurbelwelle antriebsverbunden ist, und das Ritzel Teil der Ausgleichswelle beziehungsweise mit dieser koachsial und antriebsverbunden ist.

Die Übersetzung mittels Hohlrad und Ritzel verändert den Drehsinn nicht, sodass bei Kettenantrieb die Kette in vorteilhafter Weise unter dem Kettenrad der Antriebsvorrichtung hindurchgeführt werden kann, wobei das Kettenrad nicht den halben Durchmesser des Kettenrades auf der Kurbel-

welle zu haben braucht. Bei Zahnradantrieb von der Kurbelwelle aus kann das Antriebszahnrad der Ausgleichswelleneinheit auch grösser sein, sodass grössere Achsabstände möglich sind.

Der Zahneingriff zwischen Ritzel und Hohlrad ist wegen der grossen Überlappung (es tragen viele Zähne gleichzeitig) für einen gleichförmigen und geräuscharmen Antrieb überaus günstig.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Antriebseinheit in einem Antriebs- gehäuse untergebracht, in dem das Hohlrad mit achsialen und radialen Flä- chen gelagert ist (Anspruch 2). Somit sind für die Hohlradwelle keine se- paraten Lager erforderlich, was eine erhebliche Ersparnis an Bauraum und Kosten bringt.

Besondere Vorteile werden erzielt, wenn das Ritzel auf einem Zapfen der Ausgleichswelle sitzt, wobei das Gehäuse Axiallagerflächen für die Aus- gleichswelle aufweist und wenn am der Antriebseinheit abgewandten Ende der Ausgleichswelle ein Radiallager vorgesehen ist (Anspruch 3). Damit stellt das Antriebsgehäuse das Spurlager für die Ausgleichswelle in beiden Längsrichtungen dar. Die Ausgleichswelle ist so mit dem Antriebsgehäuse vereinigt und kann mit diesem vormontiert werden. Das Radiallager am anderen Ende der Ausgleichswelle kann dann als Loslager und ganz ein- fach aufgebaut sein ; der Montage in dem Tunnel muss die Ausgleichs- welle nur in dieses Loslager eingesteckt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Antriebsgehäuse von ei- ner Ausnehmung an der Stirnseite des Motorblockes aufgenommen (Anspruch 4). Damit ist die ganze Ausgleichswelleneinheit auch gleich ex- akt im Gehäuse positioniert. Mit zum Beispiel drei Gewindebolzen oder Passbolzen durch einen Flansch des Antriebsgehäuses ist die gesamte Ausgleichswelleneinheit festgelegt. Dadurch kann das Antriebsgehäuse mit der Ausgleichswelle gemeinsam als vormontierte Baueinheit in den Motorblock eingesetzt werden (Anspruch 5).

Weiters liegt es im Rahmen der Erfindung, die Zähnezahlen so zu wählen, dass das Hohlrad (24) mit von der Kurbelwellendrehzahl abweichender Drehzahl rotiert, das Ritzel wieder mit doppelter Kurbelwellendrehzahl rotiert (Anspruch 6). Auf diese Weise kann der Einsatz von Zahn- oder Kettenradpaarungen mit doppelter Zähnezahl bei Erweiterung des Gestal- tungsspielraumes vermieden werden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar:
Fig. 1: Eine axonometrische Ansicht eines Motorblockes mit der erfin- dungsgemässen Vorrichtung, Fig. 2 : schematische Stirnansicht nach II in Fig. 1, Fig. 3 : Längsschnitt nach III-III in Fig. 2.

In Fig.list der Motorblock einer Verbrennungskraftmaschine nur in gro- ben Konturen dargestellt und mit 1 bezeichnet. Es handelt sich um einen

V-6-Motor mit zwei Zylinderbänken 2, 3, auf deren einer ein Zylinderkopf 4 angedeutet ist. Der Block wird einserseits, etwa vorne, von einer Stirn- wand 5 und an der anderen Seite von einer Rückwand 6 begrenzt. Eine Kurbelwelle 7 und eine Nockenwelle 8 sind durch ihre Achsen symboli- siert. Zwischen den beiden Zylinderbänken 2,3 ist eine Ausgleichswel- leneinheit 9 vorgesehen. Sie besteht aus einer Antriebseinheit 10 und einer Ausgleichswelle 11und ist m der Fig.l explosionsartig herausgezogen dargestellt.

Fig. 2 zeigt die Antriebsanordnung von vorne schematisch, die Konturen des Motorblockes sind weggelassen. Eine Kette verläuft von einem Ketten- rad 17 auf der Kurbelwelle 7 zu einem Kettenrad 18 auf der Nockenwelle 8, dann zu einem Kettenrad 19 auf der Ausgleichswelle 11, dann über ein weiteres Kettenrad auf der Nockenwelle 8' der zweiten Zylinderbank 3 wieder zurück zum Kettenrad 17 auf der Kurbelwelle. Diese Anordnung würde bei direkt angetriebener Ausgleichswelle bedeuten, dass deren Drehsinn dem der Kurbelwelle 7 entgegengesetzt ist.

Anstelle der Kette könnten auch andere Antriebselemente verwendet wer- den, auch der Antrieb der Nockenwellen ist nur beispielhaft. Die Kette könnte auch anders geführt sein. Es könnten auch andere Antriebsmittel eingesetzt werden, etwa Zahnräder.

In Fig. 3 ist das Kettenrad 19 drehfest mit einer Antriebswelle 20 verbun- den, die in ein Gehäuse 21ragt. Dieses Gehäuse 21besteht aus einer Schale 22 und einem Deckel 23, die miteinander fest verbunden, etwa ver-

schraubt, sind. Im Inneren des Gehäuses 21 befindet sich ein innenver- zahntes Hohlrad 24, das mit der Antriebswelle 20 drehfest verbunden oder einstückig ist. Das Hohlrad 24 besitzt eine erste Axiallagerfläche 25 und eine erste Radiallagerfläche 26, die in einer Lagerschale 27 gleitet. Im In- neren des Hohlrades 24 ist ein Ritzel 28 vorgesehen, das auf einen Zapfen 29 der Ausgleichswelle 11aufgepresst ist. An das Gehäuse 21 anschliessend ist im Motorblock 1 ein vorderes Radiallager 30 für die Ausgleichswelle vorgesehen. Der Zapfen 29 kann in der Schale 22 des Gehäuses 21 zen- triert sein.

Die Schale 22 besitzt weiters eine zweite Axiallagerfläche 31an ihrer In- nenseite und eine dritte Axiallagerfläche 32 an ihrer Aussenseite. Bei der Vormontage der Ausgleichswelleneinheit 9 wird zuerst der Zapfen 29 in die Schale 22 gesteckt, das Ritzel 28 aufgepresst, dann das Hohlrad 24 und das Lager 26 eingesetzt und schliesslich der Deckel 23 auf die Schale 22 des Gehäuses 21 geschraubt. Auf diese Weise erhält man eine vormontier- te und zusammenhängende Ausgleichswelleneinheit 9, die als Einheit in den Motorblock 1 eingebaut werden kann.

Im Idealfall ist die Zähnezahl des Rades 17 auf der Kurbelwelle und des Rades 19 auf der Ausgleichswelle gleich und ist die Zähnezahl des Hohl- rades 24 die doppelte der des Ritzels 28. Günstiger ist es aber, die Zähne- zahlen der Paarungen so zu variieren, dass keine ganzzahligen Vielfachen entstehen. So könnnen zum Beispiel die Räder 17 und 19 als Zahnräder bei einem Modul von 6 die Zähnezahlen 20 und 21 haben, und Hohlrad 24 und Ritzel 28 bei einem Modul von 2 Zähnezahlen von 21 und 10.

Zum Einbau wird die gesamte Ausgleichswelleneinheit 9 von der Stirn- wand 5 in den Motorblock 1 eingesteckt. Dabei wird das der Antriebsein- heit 10 abgewandte Ende 41 der Ausgleichswelle in das Loslager 40 im Motorblock und gleichzeitig das vordere Ende 42 der Ausgleichswelle in das vordere Lager 30 eingsteckt. Dabei wird die Antriebseinheit 10 in einer Ausnehmung 43 (siehe auch Fig.1) versenkt und mit ihren am Deckel 23 vorgesehenen Pratzen 44 mit dem Motorblock 1 verschraubt.

Claims

Ansprüche 1. Verbrennungskraftmaschine mit einer Ausgleichswelleneinheit für den Momentenausgleich zweiter Ordnung, die im Motorblock (1) unterge- bracht ist und die aus einer Antriebseinheit (10) und einer Ausgleichswelle (11) besteht, die von der Kurbelwelle (7) der Verbrennungskraftmaschine angetrieben ist und mit doppelter Kurbelwellendrehzahl rotiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (10) aus einem Hohlrad (24) und einem in dessen Innerem angeordneten Ritzel (28) besteht, wobei das Hohlrad (24) mit der Kurbelwelle (7) antriebsverbunden ist, und das Ritzel (28) Teil der Ausgleichswelle (11) beziehungsweise mit dieser koachsial und antriebsverbunden ist.
2. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass die Antriebseinheit (10) in einem Antriebsgehäuse (21) unterge- bracht ist, in dem das Hohlrad (24) mit achsialen (25) und radialen (26) Flächen (25,26) gelagert ist.
3. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich- net, dass das Ritzel (28) auf einem Zapfen (29) der Ausgleichswelle (11) sitzt, wobei das Gehäuse (21) Axiallagerflächen (31,32) für die Ausglei- chswelle (11) aufweist und dass am der Antriebseinheit (10) abgewandten Ende (41)der Ausgleichswelle (11) ein Radiallager (40) vorgesehen ist. <Desc/Clms Page number 9>
4. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsgehäuse (21) von einer Ausnehmung (43) an der Stirnwand (5) des Motorblockes (1) aufgenommen wird.
5. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsgehäuse (21) mit der Ausgleichswelle (11) gemeinsam als vormontierte Baueinheit in den Motorblock (1) einsetzbar ist.
6. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (24) mit von der Kurbelwellendrehzahl abweichender Drehzahl rotiert, und die Zähnezahlen von Hohlrad (24) und Ritzel (28) so gewählt sind, dass das Ritzel wieder mit doppelter Kurbelwellendrehzahl rotiert.