AT501134B1 - Triebwerk für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Description

österreichisches Patentamt AT 501 134 B1 2009-11-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Triebwerk für eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinder, in welchem jeweils ein hin- und hergehender Kolben angeordnet ist, welcher über eine Pleuelstange auf eine Kurbelwelle einwirkt, wobei die Kurbelwelle über ein erstes Zahnradgetriebe, eine Ausgleichswelle antreibt und wobei die Ausgleichswelle über ein zweites Zahnradgetriebe einen Antriebsstrang antreibt, und wobei die Ausgleichswelle zumindest teilweise als Torsionsstab ausgebildet ist.

[0002] Aus der JP 4-228950 A ist eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern und einer Kurbelwelle bekannt, wobei die Kurbelwelle über ein Zahnradgetriebe zwei Ausgleichswellen antreibt. Eine der beiden Ausgleichswellen treibt über ein zweites Zahnradgetriebe eine Ausgangswelle an. Das erste Zahnradgetriebe ist dabei zwischen dem ersten und dem zweiten Zylinder angeordnet. Um Schwingungen zu dämpfen, weist die Ausgleichswelle einen elastischen Stangenteil auf. Weiters ist zwischen dem Antriebsstrang und der Kurbelwelle ein Dämpfungselement vorgesehen. Da der Torsionsstab der Ausgleichswelle sich nicht über die gesamte Motorlänge erstreckt, ist die Dämpfungswirkung unzureichend. Das Dämpfungselement zwischen Ausgangswelle und Kurbelwelle hat den Nachteil, dass die Baulänge der Brennkraftmaschine erhöht wird.

[0003] Die US 3,402,707 A offenbart eine Brennkraftmaschine, bei der ein Zahnradgetriebe für den Antrieb einer Ausgleichswelle im Endbereich der Kurbelwelle zwischen einem Kurbelwellenendzapfen und einer Pleuelstange des ersten Zylinders angeordnet ist. Eine Ausgleichswelle erstreckt sich in einer Ausführungsvariante über alle Zylinder. Die Ausgleichsgewichte sind an den Enden der Ausgleichswelle angeordnet.

[0004] Auch die GB 2 104 970 A zeigt die Verwendung einer Ausgleichswelle für eine Brennkraftmaschine mit Zylinder, Pleuelstange und Kolben, wobei Ausgleichsgewichte an den Enden der Ausgleichswelle angeordnet sind.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden und bei einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art auf möglichst einfache und platzsparende Weise Antriebsschwingungen zu verringern.

[0006] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass das erste Zahnradgetriebe im Endbereich der Kurbelwelle, vorzugsweise zwischen Kurbelwellenendzapfen und Pleuelstange des ersten Zylinders, angeordnet ist, und dass zumindest ein Ausgleichsgewicht in der Zahnradscheibe der Ausgleichswelle des ersten und/oder zweiten Zahnradgetriebes angeordnet ist.

[0007] Dadurch, dass sich der Torsionsstab im Wesentlichen über die volle Länge der Brennkraftmaschine, also über alle Zylinder hinweg erstreckt, können Antriebsstrangsschwingungen optimal ausgeglichen werden.

[0008] Zum Ausgleich von Massenmomenten und/oder -kräften erster Ordnung ist an jedem Ende der Ausgleichswelle ein Ausgleichsgewicht angeordnet.

[0009] Die Baulänge kann weiters dadurch eingespart werden, dass eine Kurbelwange des ersten Zylinders als Antriebszahnrad des ersten Zahnradgetriebes ausgebildet ist.

[0010] Zur Verminderung der Geräuschentwicklung und der Schallabstrahlung ist es vorteilhaft, wenn die Zahnräder des ersten und/oder zweiten Zahnradgetriebes hochverzahnt, verspannt und/oder schrägverzahnt sind.

[0011] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Torsionsstab aus einem Werkstoff besteht, dessen Elastizitätsmodul geringer ist als der Elastizitätsmodul von Eisenwerkstoffen.

[0012] Die Ausgleichswelle kann direkt oder indirekt über ein zweites Zahnradgetriebe auf eine Antriebswelle einwirken. Bei Luft- oder Wasserfahrzeugen kann die Antriebswelle einen Propeller antreiben, wobei vorzugsweise das zweite Zahnradgetriebe als Untersetzungsgetriebe aus-

Claims (8)

1. österreichisches Patentamt AT 501 134 B1 2009-11-15 gebildet ist. Für den Antrieb von landgebundenen Fahrzeugen ist es vorteilhaft, wenn der Antriebsstrang eine Kupplung aufweist. [0013] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. [0014] Es zeigen Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Triebwerk in einer ersten Ausführungsvariante in einer Schrägansicht von der Ausgangsseite her betrachtet, Fig. 2 das Triebwerk in einer Seitenansicht, Fig. 3 das Triebwerk in einer weiteren seitlichen Schrägansicht und Fig. 4 ein erfindungsgemäßes Triebwerk in einer zweiten Ausführungsvariante in einer Schrägansicht. [0015] Funktionsgleiche Teile sind in den Ausführungsvarianten mit gleichen Bezugszeichen versehen. [0016] Das Triebwerk 2 der Brennkraftmaschine 1 weist mehrere in jeweils einem nicht weiter dargestellten Zylinder sich oszillierend bewegende Kolben 3 auf, welche jeweils über eine Pleuelstange 4 mit einer Kurbelwelle 5 verbunden sind. Die Kurbelwelle 5 treibt über ein erstes Zahnradgetriebe 6 eine Ausgleichswelle 7 an, welche ihrerseits über ein zweites Zahnradgetriebe 8 einen Antriebsstrang 9 antreibt, in welchem eine Kupplung 30 angeordnet ist. Das erste Zahnradgetriebe 6 ist in einem Endbereich 10 der Kurbelwelle 5, und zwar zwischen dem Kurbelwellenendzapfen 11 und der Pleuelstange 4 des ersten Zylinders angeordnet. [0017] Zwischen der Zahnradscheibe 13 des ersten Zahnradgetriebes 6 und der Zahnradscheibe 14 des zweiten Zahnradgetriebes 8 ist die Ausgleichswelle 7 als Torsionsstab 15 ausgebildet. Der Torsionsstab 15 erstreckt sich somit über die gesamte Länge des Triebwerkes 2, wodurch eine bestmögliche Dämpfung von Torsionsschwingungen realisiert werden kann. [0018] Zur Reduzierung der Baulänge und zur Einsparung von Bauteilen sind beispielsweise durch Schwermetalleinsätze gebildete Ausgleichsgewichte 16, 17 in die Zahnradscheiben 13, 14 integriert. Die Ausgleichsgewichte 16, 17 ermöglichen einen vollkommenen Massenausgleich erster Ordnung. Der Torsionsstab 15 erstreckt sich somit über die volle Länge zwischen den Ausgleichsgewichten 16,17. [0019] Um Baulänge zu sparen, kann das Antriebszahnrad 18 des ersten Zahnradgetriebes 6 in die Kurbelwange 19 des ersten Zylinders integriert werden. [0020] Zur Geräuschverminderung ist es vorteilhaft, wenn die Zahnräder 18, 13, 14, 20 des ersten und/oder zweiten Zahnradgetriebes 6, 8 hoch- und/oder schrägverzahnt sind. Zumindest das erste Zahnradgetriebe 6 kann ein verspanntes Zahnrad 18 aufweisen. [0021] Fig. 4 zeigt ein Triebwerk 2 einer Brennkraftmaschine 1 für ein Luftfahrzeug, bei der die Ausgleichswelle 7 als Antriebswelle für ein durch einen Propeller 31 gebildetes Antriebsmittel ausgebildet ist. Die Ausgleichswelle 7 treibt somit direkt den Propeller 31 an. Patentansprüche 1. Triebwerk (2) für eine Brennkraftmaschine (1) mit zumindest einem Zylinder, in welchem jeweils ein hin- und hergehender Kolben (3) angeordnet ist, welcher über eine Pleuelstange (4) auf eine Kurbelwelle (5) einwirkt, wobei die Kurbelwelle (5) über ein erstes Zahnradgetriebe (6) eine Ausgleichswelle (7) antreibt und wobei die Ausgleichswelle (7) zumindest teilweise als Torsionsstab (15) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zahnradgetriebe (6) im Endbereich der Kurbelwelle (5), vorzugsweise zwischen Kurbelwellenendzapfen (11) und Pleuelstange (4) des ersten Zylinders, angeordnet ist, und dass zumindest ein Ausgleichsgewicht (16,17) in der Zahnradscheibe (13,14) der Ausgleichswelle (7) des ersten und/oder zweiten Zahnradgetriebes (6,8) angeordnet ist.
2. 2. Triebwerk (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Torsionsstab (15) im Wesentlichen über alle Zylinder erstreckt.
3. 3. Triebwerk (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Ende der Ausgleichswelle (7) ein Ausgleichsgewicht (16,17) angeordnet ist.
4. 4. Triebwerk (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine 2/6 österreichisches Patentamt AT 501 134 B1 2009-11-15 Kurbelwange (19) des ersten Zylinders als Antriebszahnrad (18) des ersten Zahnradgetriebes (6) ausgebildet ist.
5. 5. Triebwerk (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnräder (13, 14,18, 20) des ersten und/oder zweiten Zahnradgetriebes (6, 8) hochverzahnt, verspannt und/oder schrägverzahnt sind.
6. 6. Triebwerk (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsstab (15) aus einem Werkstoff besteht, dessen Elastizitätsmodul geringer ist als der Elastizitätsmodul von Eisen Werkstoffen.
7. 7. Triebwerk (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichswelle (7) direkt oder indirekt auf einen, vorzugsweise eine Kupplung (30) aufweisenden Antriebsstrang (9) oder auf ein Antriebsmittel, vorzugsweise einen Propeller (31), einwirkt.
8. 8. Triebwerk (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichswelle (7) über ein zweites Zahnradgetriebe (8) den Antriebsstrang (9) antreibt, wobei vorzugsweise das zweite Zahnradgetriebe (8) als Untersetzungsgetriebe ausgebildet ist. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 3/6