DE10026597A1 - System for balancing free inertia force or moment for IC engine has balancing masses at either end of engine driven by cogwheels mounted on common camshaft whose axis of rotation is parallel to those of balancing masses - Google Patents
System for balancing free inertia force or moment for IC engine has balancing masses at either end of engine driven by cogwheels mounted on common camshaft whose axis of rotation is parallel to those of balancing massesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausgleich freier Massenkräfte oder Momente nach dem jeweiligen Oberbegriff von Haupt- und Nebenanspruch.The invention relates to a device for balancing free mass forces or moments according to the respective generic term of main and secondary claim.
Vorbekannt ist aus der Schrift PS 1 188 364 eine gattungsgemäße Vorrichtung mit einzeln von der Kurbelwelle angetriebenen, an Zahnrädern befestigten Unwuchtmassen, wobei ein Massenausgleich zweiter Ordnung mit jeweils am Ende der Kurbelwelle angeordneten Gegengewichtspaaren, die mit doppelter Drehzahl der Kurbelwelle umlaufen, dargestellt ist. Die Massenausgleichsgewichte sind axial versetzt an den jeweils von der Kurbelwelle oder einem Zwischenrad getriebenen Zahnrädern angeordnet.A generic device with individual is previously known from the document PS 1 188 364 unbalanced masses driven by the crankshaft and attached to gears, whereby a Second order mass balancing, each arranged at the end of the crankshaft Counterweight pairs that rotate at twice the speed of the crankshaft is shown. The mass balance weights are axially offset from the crankshaft or an intermediate gear driven gears.
Durch die beschriebene Vorrichtung werden nur Massenkräfte zweiter Ordnung ausge glichen. Das am Zahnrad axial versetzt angeordnete Ausgleichsgewicht erzeugt bei einer nur einseitigen Lagerung des Zahnrades ein umlaufendes Moment.With the device described, only second order inertia forces are generated like. The balance weight, which is axially offset on the gearwheel, produces a only one-sided bearing of the gear a rotating moment.
Vorbekannt ist aus der Schrift DE 197 06 947 A1 (Fig. 1) eine Vorrichtung zum Massen ausgleich mit einer in der Ölwanne des Motors angeordneten, durchgängigen Massen ausgleichswelle. Diese wird von einem drehfest mit der Kurbelwelle verbundenen Zahnrad angetrieben. Die Nabe des Zahnrades ist nach außen durch das Motorgehäuse geführt und trägt eine Riemenscheibe für den Antrieb eines Nebenaggregates.It is previously known from the document DE 197 06 947 A1 ( FIG. 1) a device for mass balancing with a continuous mass balancer shaft arranged in the oil pan of the engine. This is driven by a gear wheel connected to the crankshaft in a rotationally fixed manner. The hub of the gear wheel is guided outwards through the motor housing and carries a pulley for driving an auxiliary unit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bauraumsparende Vorrichtung zum Ausgleich freier Massenkräfte und/oder Momente zu schaffen, die gleichzeitig eine günstige Anordnung des Steuertriebes oder des Antriebes von Nebenaggregaten gewährleistet. Weiterhin soll eine Vorrichtung geschaffen werden, die den Ausgleich freier Massen momente erster und zweiter Ordnung ermöglicht, wobei ebenfalls die Möglichkeit der Ankopplung von Steuertrieb und Antriebsmittel für Nebenaggregate besteht.The invention has for its object to provide a space-saving device Balance free mass forces and / or create moments that are also beneficial Arrangement of the control drive or the drive of auxiliary units guaranteed. Furthermore, a device is to be created which balances free masses moments of first and second order possible, with the possibility of Coupling of control drive and drive means for auxiliary units exists.
Diese Aufgabe wird bei Vorrichtungen gemäß dem Oberbegriff des Haupt- und Neben anspruches erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Haupt- und Nebenanspruches gelöst. This task is performed in devices according to the preamble of the main and secondary claim according to the invention by the characterizing features of the main and Secondary claim solved.
Erfindungsgemäß einzeln an beiden Enden der Kurbelwelle angeordnete, über Verzahnungen angetriebene Ausgleichsgewichte ersetzen eine parallel zur Kurbelwellen achse verlaufende Massenausgleichswelle. Der Antrieb für Steuerwellen bzw. Neben aggregate erfolgt erfindungsgemäß vorteilhaft direkt von den zum Massen- bzw. Momenten-ausgleich verwendeten, außenverzahnten Unwuchtmassen. Der Antrieb der Steuerwellen kann ohne zusätzliche Übersetzung erfolgen, da die Kettenräder anforderungsgerecht gestaltet werden können.According to the invention, arranged individually at both ends of the crankshaft Gear-driven counterweights replace one parallel to the crankshafts Axial mass balance shaft. The drive for control shafts or auxiliary According to the invention, aggregates are advantageously carried out directly from those to mass or Torque compensation used, externally toothed unbalanced masses. The drive of the Control shafts can be done without additional gear ratio since the sprockets can be designed according to requirements.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Ausgleichsmassen innerhalb eines Zahnrades hat den Vorteil, dass die Baubreite des Zahnrades gleichzeitig für die Ausgleichsmassen genutzt wird. Die Anordnung der Ausgleichsmassen an den Kurbelwellenenden ist vorteilhaft mit der Folge, dass zum Ausgleich der Kippmomente geringe Ausgleichsmassen mit großem Hebelarm wirksam sind.The inventive design of the balancing masses within a gear has the advantage that the overall width of the gearwheel for the balancing masses is being used. The arrangement of the balancing masses at the crankshaft ends is advantageous with the consequence that small compensating masses to compensate for the tilting moments are effective with a large lever arm.
Erfindungsgemäß vorteilhaft werden beim gleichzeitigen Ausgleich von freien Massen momenten erster und zweiter Ordnung die mit doppelter Kurbelwellendrehzahl umlaufenden, außenverzahnten Unwuchtmassen von den Unwuchtmassen zum Ausgleich der Massenmomente 1. Ordnung angetrieben. Zwischenräder, die nur zur Umkehr der Drehrichtung dienen oder ein zusätzlicher Endlostrieb für den Antrieb der Massenausgleichsgewichte können entfallen.According to the invention, the simultaneous compensation of free mass moments of first and second order, the external toothed unbalanced masses rotating at double crankshaft speed from the unbalanced masses for compensating the mass moments 1 . Order driven. Intermediate wheels that only serve to reverse the direction of rotation or an additional endless drive for driving the mass balance weights can be omitted.
Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben.Details of the invention are shown schematically in the drawing with reference to Described embodiments.
Hierbei zeigt:Here shows:
Fig. 1 eine Anordnung zum Momentenausgleich 1. Ordnung mit zwei außenverzahnten Unwuchtmassen, Fig. 1 shows an arrangement for torque compensation 1. Order with two unbalanced masses with external teeth,
Fig. 2 eine Anordnung zum Momentenausgleich 1. Ordnung, wobei jeweils ein Kettenrad für die Steuerkette neben den außenverzahnten Unwuchtmassen angeordnet ist, Fig. 2 shows an arrangement for torque compensation. 1 Order, whereby a chain wheel for the timing chain is arranged next to the unbalanced masses with external teeth,
Fig. 3 eine Anordnung zum Momentenausgleich 1. Ordnung, wobei einerseits ein Kettenrad für die Steuerketten und andererseits eine Antriebskette für Neben aggregate jeweils neben einem drehfest mit der Kurbelwelle verbundenen Zahnrad angeordnet ist, Fig. 3 shows an arrangement for torque compensation. 1 Order, whereby on the one hand a sprocket for the timing chains and on the other hand a drive chain for auxiliary units are each arranged next to a toothed wheel connected to the crankshaft,
Fig. 4 eine Anordnung zum Momentenausgleich 1. Ordnung, wobei ein Kettenrad für eine Antriebskette für Nebenaggregate zwischen einem geteilten, drehfest mit der Kurbelwelle verbundenen Zahnrad angeordnet ist, Fig. 4 shows an arrangement for torque compensation. 1 Order, wherein a sprocket for a drive chain for auxiliary units is arranged between a split gear connected in a rotationally fixed manner to the crankshaft,
Fig. 5 zeigt eine Anordnung zum Ausgleich von Massenmomenten erster und zweiter Ordnung. Fig. 5 shows an arrangement for the compensation of mass moments of first and second order.
Fig. 1 zeigt eine Anordnung zum Momentenausgleich 1. Ordnung mit zwei von der Kurbelwelle 1 getriebenen, beidseitig dieser angeordneten, außenverzahnten Unwuchtmassen 2a/2b. Fig. 1 shows an arrangement for torque compensation 1. Order with two driven by the crankshaft 1 , arranged on both sides of this, externally toothed unbalanced masses 2 a / 2 b.
Zwei zueinander entgegengesetzt schrägverzahnte Zahnräder 5a/5b sind beidseitig an den Enden einer Kurbelwelle 1 angeordnet und drehfest mit dieser verbunden. Beide stehen mit den im Motorblock gelagerten, außenverzahnten Unwuchtmasse 2a/2b im Eingriff. Die außen schrägverzahnten Unwuchtmassen 2a/2b laufen von der Kurbelwelle 1 getrieben mit deren Drehzahl, jedoch mit gegenläufiger Richtung um. Deren Drehachsen D2a, D2b verlaufen gleichachsig und parallel zur Kurbelwellendrehachse D1. Die jeweilige außen verzahnte Unwuchtmasse 2a/2b wird von einem Zahnrad mit einer nicht zentrischen Masse 13, der eine Aussparung 14 gegenüber liegt, gebildet.Two mutually opposite helical gears 5 a / 5 b are arranged on both sides at the ends of a crankshaft 1 and connected to it in a rotationally fixed manner. Both are in engagement with the externally toothed unbalanced mass 2 a / 2 b in the engine block. The outside helical unbalanced masses 2 a / 2 b run driven by the crankshaft 1 at their speed, but in the opposite direction. Their axes of rotation D2a, D2b run coaxially and parallel to the crankshaft axis of rotation D1. The respective externally toothed unbalanced mass 2 a / 2 b is formed by a gearwheel with a non-central mass 13 , which is opposite a recess 14 .
Die Unwuchtmassen 2a/2b sind zueinander so angeordnet, dass ihre jeweiligen Massen 13 um 180° einander gegenüberliegend versetzt sind und bei ihrem Umlauf ein freies Massen moment erster Ordnung des Motors ausgleichen.The unbalanced masses 2 a / 2 b are arranged with respect to one another in such a way that their respective masses 13 are offset from one another by 180 ° and compensate for a free first-order mass moment of the motor during their rotation.
Fig. 2 zeigt eine Anordnung zum Momentenausgleich 1. Ordnung gemäß der vorbe schriebenen Art, bei dem jeweils ein Antriebstrum 4a/4b für den Steuertrieb neben den außenverzahnten Unwuchtmassen angeordnet ist. An jeder der Unwuchtmasse 2a/2b ist auf der, der Kurbelwelle 1 zugewandten Seite jeweils ein Kettenrad 6 drehfest angeordnet. Es treibt die jeweilige Steuerkette 4a/4b eines V-Motors an. Die von den Steuerketten 4a/4b getriebenen Kettenräder 3 sind drehfest oder über einen Winkelversteller, mit Nockenwellen - nicht dargestellt - verbunden. Die Anordnung der Steuerwellen ermöglicht es, die Steuerketten 4a/4b im Bankversatz des V-Motors zu führen. Fig. 2 shows an arrangement for torque compensation. 1 Order according to the type described above, in each of which a drive strand 4 a / 4 b for the control drive is arranged next to the externally toothed unbalanced masses. On each of the unbalanced mass 2 a / 2 b, a sprocket 6 is rotatably arranged on the side facing the crankshaft 1 . It drives the respective timing chain 4 a / 4 b of a V-engine. The sprockets 3 driven by the control chains 4 a / 4 b are non-rotatably or via an angle adjuster, with camshafts - not shown - connected. The arrangement of the control shafts makes it possible to guide the control chains 4 a / 4 b in the bank offset of the V-engine.
Fig. 3 zeigt eine Anordnung zum Momentenausgleich 1. Ordnung entsprechend Fig. 1 mit einem Aufbau des Nockenwellentriebes, der gegenüber Fig. 2 geändert ist. Fig. 3 shows an arrangement for torque compensation. 1 Order according to Fig. 1 with a structure of the camshaft drive, which is changed compared to Fig. 2.
Ein an der Kurbelwelle 1 angeordnetes, drehfest mit dieser verbundenes Zahnrad 5a trägt ein Kettenrad 7, das eine über zwei Übersetzungsstufen, die in der Darstellung nur durch die Kettenumschlingung angedeutet sind, geführte Antriebskette 9 antreibt. Die Übersetzungs stufen treiben jeweils eine Steuerkette 10a oder 10b zum Antrieb von jeweils zwei Nocken wellen, die ebenfalls in der Darstellung nur durch die Kettenumschlingungen angedeutet sind.A arranged on the crankshaft 1 , rotatably connected to this gear 5 a carries a sprocket 7 , which drives a drive chain 9 guided over two gear ratios, which are only indicated by the chain wrap in the illustration. The translation stages each drive a timing chain 10 a or 10 b for driving two cams each, which are also indicated in the illustration only by the chain wraps.
An der dem Antrieb für die Nockenwellen gegenüberliegenden Seite der Kurbelwelle 1 ist ein weiteres drehfest mit der Kurbelwelle 1 verbundenes Zahnrad 5b angeordnet, das eine außenverzahnte Unwuchtmasse 2a treibt. Die Unwuchtmassen 2a und 2b sind 180° gegeneinander versetzt. Das drehfest mit der Kurbelwelle 1 verbundenen Zahnrad 5b weist ein weiteres Triebrad für ein Antriebstrum auf, das eine nicht dargestelltes Nebenaggregat, z. B. eine Ölpumpe, antreibt.On the opposite the drive for the camshaft side of the crankshaft 1 a further rotatably arranged with the crankshaft 1 b connected gear 5 which drives an externally toothed unbalanced mass 2 a. The unbalanced masses 2 a and 2 b are offset from one another by 180 °. The rotatably connected to the crankshaft 1 gear 5 b has a further drive wheel for a drive section, which has an auxiliary unit, not shown, for. B. drives an oil pump.
Fig. 4 zeigt eine Anordnung zum Momentenausgleich 1. Ordnung mit zwei von der Kurbelwelle 1 getriebenen, beidseitig dieser angeordneten, außenverzahnten Unwuchtmassen 2a/2b. Fig. 4 shows an arrangement for torque compensation. 1 Order with two driven by the crankshaft 1 , arranged on both sides of this, externally toothed unbalanced masses 2 a / 2 b.
Im Gegensatz zu der Anordnung nach Fig. 1 sind die Zahnräder 5a/5b jeweils zweiteilig ausgeführt, wobei zwischen dessen Zahnradhälften je ein Kettenrad 7 für einen Nebentrieb, z B. eine Ölpumpe oder einen Steuertrieb angeordnet ist.In contrast to the arrangement according to FIG. 1, the gear wheels 5 a / 5 b are each made in two parts, with a chain wheel 7 for a secondary drive, for example an oil pump or a control drive, being arranged between each of the gear wheel halves.
Die Zahnradhälften der Zahnräder 5a/5b sind jeweils entgegengesetzt schräg verzahnt. Eine hälftige Teilung weisen auch die Unwuchtmassen 2a/2b auf, wobei deren Hälften ebenfalls, angepaßt an die Verzahnungen der Zahnradhälften der Zahnräder 5a/5b, entgegengesetzt schräg verzahnt sind. Die Zahnräder 5a/5b mit ihren Zahnradhälften und die Kettenräder 7 sind drehfest mit der Kurbelwelle 1 verbunden.The gear wheel halves of the gear wheels 5 a / 5 b are each helically toothed in opposite directions. The unbalanced masses 2 a / 2 b also have a half division, the halves of which are also, in a manner adapted to the toothing of the gear wheel halves of the gear wheels 5 a / 5 b, oppositely helically toothed. The gears 5 a / 5 b with their gear halves and the sprockets 7 are rotatably connected to the crankshaft 1 .
Die Hälften der Unwuchtmassen sind gegeneinander zum Ausgleich des Verdrehflanken spieles verspannbar.The halves of the unbalance masses are against each other to compensate for the twist flanks game braced.
Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Ausgleich der Massenmomente 2. Ordnung. Von drehfest mit einer Kurbelwelle 1 verbundenen, an deren Enden angeordneten Zahnrädern 5a, b werden jeweils außenverzahnte Unwuchtmassen 2a, 2b angetrieben. Die Drehachse der Unwuchtmassen 2a, b verläuft parallel zur Drehachse der Kurbelwellenachse. Die außenverzahnten Unwuchtmassen 2a, b laufen mit der Kurbel wellendrehzahl entgegengesetzt zu deren Drehsinn um. Die Unwuchten der außenverzahnten Unwuchtmassen 2a, b sind zum Ausgleich des Massenmomentes erster Ordnung zueinander um 180° versetzt. Sie stehen mit jeweils einer weiteren außenverzahnten Unwuchtmasse 11a oder 11b im Eingriff, die um eine parallel zur Drehachse der Kurbelwelle 1 verlaufende Drehachse, mit doppelter Kurbelwellendrehzahl umläuft. Fig. 5 shows an apparatus for simultaneously compensating inertia moments. 2 Order. Externally toothed unbalanced masses 2 a, 2 b are driven by gears 5 a, b, which are connected in a rotationally fixed manner to a crankshaft 1 and are arranged at the ends thereof. The axis of rotation of the unbalanced masses 2 a, b runs parallel to the axis of rotation of the crankshaft axis. The externally toothed unbalanced masses 2 a, b rotate with the crankshaft speed in the opposite direction to their direction of rotation. The unbalances of the externally toothed unbalanced masses 2 a, b are offset from one another by 180 ° to compensate for the first order mass moment. They are each in engagement with a further externally toothed unbalanced mass 11 a or 11 b, which revolves around an axis of rotation running parallel to the axis of rotation of the crankshaft 1 at twice the crankshaft speed.
Die Anordnung dieser weiteren mit der Kurbelwelle, mit doppelter Drehzahl umlaufenden Unwuchtmasse ermöglicht den Ausgleich des positiven Massenmoments 2. Ordnung des Motors. Die Unwuchtmassen 11a oder 11b zum Ausgleich des positiven Massenmomentes 2. Ordnung treiben jeweils eine weitere, um eine parallel zur Drehachse der Kurbelwelle 1 verlaufende, mit doppelter Kurbelwellendrehzahl umlaufende Unwuchtmasse 12a oder 12b, welches das negative Massenmoment 2. Ordnung kompensieren. The arrangement of these further unbalanced masses rotating with the crankshaft at double speed enables the positive mass moment 2 to be compensated. Order of the engine. The unbalanced masses 11 a or 11 b to compensate for the positive mass moment 2 . Order each drive a further unbalanced mass 12 a or 12 b, which runs parallel to the axis of rotation of the crankshaft 1 and rotates at twice the crankshaft speed, and which has the negative mass moment 2 . Compensate for order.
11
Kurbelwelle
2a, b Außenverzahnte Unwuchtmasse (Momentenausgleich crankshaft
2a, b unbalanced mass unbalanced mass (torque compensation
11
. Ord.)
, Ord.)
33rd
Kettenrad
4a, b Steuerkette
5a, b Zahnrad (schrägverzahnt)
Sprocket
4a, b timing chain
5a, b gear (helical teeth)
66
Triebrad an außenverzahnter Unwuchtmasse
Driving wheel on externally toothed unbalanced mass
77
Triebrad an der Kurbelwelle
Drive wheel on the crankshaft
88th
Antriebskette für Nebenaggregate
Drive chain for auxiliary units
99
Antriebskette Steuertrieb
10a, b Steuerkette
11a, b außenverzahnte Unwuchtmasse
12a, b außenverzahnte Unwuchtmasse
Drive chain timing drive
10a, b timing chain
11a, b unbalanced mass
12a, b unbalanced mass with external teeth
1313
Massenunwucht
Mass imbalance
1414
Aussparung
D1 Drehachse Kurbelwelle
D2a/D2b Drehachsen der außenverzahnten Unwuchtmassen
Recess
D1 crankshaft axis of rotation
D2a / D2b axes of rotation of the externally toothed unbalanced masses
Claims (7)
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DE2000126597 DE10026597A1 (en) | 2000-05-30 | 2000-05-30 | System for balancing free inertia force or moment for IC engine has balancing masses at either end of engine driven by cogwheels mounted on common camshaft whose axis of rotation is parallel to those of balancing masses |
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DE (1) | DE10026597A1 (en) |
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