-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft Massenausgleichsvorrichtungen für Verbrennungsmotoren und
insbesondere Massenausgleichsvorrichtungen, bei denen das Ausgleichsgewicht
aus zwei Teilen besteht, wobei der erste Teil durch ein erstes Ausgleichsgewicht
gebildet wird, das zwischen zwei Ausgleichswellenlagern angeordnet
ist, und der zweite Teil durch ein zweites Ausgleichsgewicht gebildet wird,
das an einer Position, die dem ersten Ausgleichsgewicht gegenüberliegt,
entweder freitragend ist oder hervorsteht, wobei ein Ausgleichswellenlager zwischen
dem ersten und dem zweiten Teil der Ausgleichsgewichte angeordnet
ist.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
In
Verbrennungsmotoren, wie zum Beispiel einem Vierzylinder-Viertakt-Verbrennungsmotor,
entsteht am Masseschwerpunkt des Kolben-Pleuel-Systems eine sekundäre Trägheitskraft.
-
Unter
Berücksichtigung
dessen sind einige Verbrennungsmotoren mit einer Massenausgleichsvorrichtung
versehen, bei der sich die Ausgleichswelle doppelt so schnell wie
der Verbrennungsmotor dreht, nun die sekundäre Trägheitskraft auszugleichen.
-
Des
Weiteren ist die Massenausgleichsvorrichtung unter Berücksichtigung
des Zusammenbaus oder des Schmiersystems manchmal direkt unter einem
Kurbelgehäuse
angeordnet.
-
Es
ist des Weiteren bekannt, dass, um die Massenausgleichsvorrichtung
zu verkleinern, das Ausgleichsgewicht aus zwei Teilen gebildet sein kann,
wobei der erste Teil durch ein erstes Ausgleichsgewicht gebildet
wird, das zwischen zwei Ausgleichswellenlagern angeordnet ist, und
der zweite Teil durch ein zweites Ausgleichsgewicht gebildet wird,
das an einer Position, die dem ersten Ausgleichsgewicht gegenüberliegt,
freitragend ist oder hervorsteht, wobei ein Ausgleichswellenlager
zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgleichsgewicht angeordnet
ist.
-
STAND DER TECHNIK
-
Die
folgenden Dokumente 1 und 2 stellen den Stand der Technik für die vorliegende
Patentanmeldung dar:
- Dokument 1: Japanische Patentanmeldung, veröffentlicht
unter der Nr. S57-44863
- Dokument 2: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift,
veröffentlicht
unter der. Nr. H05-172187
-
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
-
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
-
Bei
herkömmlichen
Massenausgleichsvorrichtungen, wie zum Beispiel in 6 gezeigt,
enthält eine
Ausgleichswelle 119 an einem Ende (linke Seite in 6)
ein Element 126 mit großem Durchmesser für den Anschluss
an eine Ölpumpe,
und in Richtung des anderen Endes in Bezug auf dieses Element 126 mit
großem
Durchmesser zweite Wellenelemente 128, 131 für die Ausgleichswellenlager.
-
Dieses
Ausgleichsgewicht besteht aus zwei Teilen. Der erste Teil, der aus
dem Ausgleichsgewicht 133 besteht, ist zwischen den zwei
Ausgleichswellenlagern, d. h. dem ersten und dem zweiten Wellenabschnitt 128 und 131,
angeordnet. Der zweite Teil, der aus dem Ausgleichsgewicht 134 besteht,
ist an einer Position gegenüber
dem ersten Ausgleichsgewicht 133 angeordnet, wobei das
andere Ausgleichswellenlager, d. h. der zweite Wellenabschnitt 131, zwischen
diesen Ausgleichsgewichten 133 und 134 angeordnet
ist.
-
Bis
heute sind das erste und das zweite Ausgleichsgewicht 133 und 134 identisch,
wenn das Ausgleichsgewicht aus zwei Teilen besteht.
-
Das
zweite Ausgleichsgewicht 134 ist freitragend, wenn die
Ausgleichswelle 119 montiert ist.
-
Bei
dieser herkömmlichen
Ausgleichswelle 119 sind die Distanz L1' und die Distanz L2' identisch. Die Distanz L1' ist die Länge zwischen
einem Schnittpunkt Y' und
dem Masseschwerpunkt G1 des ersten Ausgleichsgewichts 133,
wobei sich dieser Schnittpunkt Y' an
einer Kreuzung einer Ebene X' (die
durch den Masseschwerpunkt des Kolben-Pleuel-Systems verläuft) und
einer Wellenachse C' der
Ausgleichswelle 119 befindet. Die Distanz L2' entspricht der Länge zwischen
dem Schnittpunkt Y und dem Masseschwerpunkt G2' des zweiten Ausgleichsgewichts 134.
-
Dieses
Konfiguration gestattet es, das Moment F1'XL1' und
das Moment F2'XL2' auszugleichen oder
zu kompensieren. Das Moment F1'XL1' ist das Moment,
das am Schnittpunkt Y' durch
die Trägheitskraft
F1' des ersten Ausgleichsgewichts 133 entsteht.
Das Moment F2'XL2' ist das Moment,
das am Schnittpunkt Y' durch
die Trägheitskraft
F2' des zweiten
Ausgleichsgewichts 134 entsteht.
-
Jedoch
ist eine Massenausgleichsvorrichtung mit einer solchen Konfiguration
insofern nachteilig, als das freitragende zweite Ausgleichsgewicht eine
Last auf das Ausgleichswellenlager ausübt, wodurch die Grenznutzungsdauer
des Ausgleichswellenlagers verkürzt
wird.
-
Da
des Weiteren bei einem frontgetriebenen Fahrzeug oft ein Abgasrohr
unter der Ölwanne
entlang verläuft,
schafft diese Position des Abgasrohres Probleme bei der Positionierung
des zweiten Ausgleichsgewichts.
-
Eine
erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
einer Massenausgleichsvorrichtung, bei der:
- – eine Ausgleichswelle
drehbar unter einer Kurbelwelle mittels Ausgleichswellenlagern gelagert wird,
- – ein
erstes Ausgleichsgewicht zwischen den Ausgleichswellenlagern angeordnet
ist,
- – und
ein zweites Ausgleichsgewicht an einer Position gegenüber dem
ersten Ausgleichsgewicht freitragend ist, wobei das andere Ausgleichswellenlager
zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgleichsgewicht angeordnet
ist,
wobei die Massenausgleichsvorrichtung die Last, die durch
das freitragende zweite Ausgleichsgewicht auf das Ausgleichswellenlager
ausgeübt
wird, reduziert und die Trägheitskraft,
die durch die Ausgleichsgewichte erzeugt wird, mit dem Masseschwerpunkt
der Kolben-Pleuel-Systeme ausgleicht oder kompensiert.
-
Eine
zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines Raumes zum Anordnen der Teile neben dem Ausgleichsgewicht,
was durch effektives Montieren des Ausgleichsgewichts erreicht wird.
-
MITTEL ZUR LÖSUNG DER PROBLEME
-
Um
die oben angesprochenen Nachteile zu beseitigen, stellt die vorliegende
Erfindung eine Massenausgleichsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor bereit,
die Folgendes umfasst:
- – eine Kurbelwelle, die drehbar
in einem Kurbelgehäuse
gelagert ist,
- – zwei
Ausgleichswellen, die unter der Kurbelwelle angeordnet sind und
deren Achsen parallel zu der Kurbelwelle verlaufen, wobei diese
Ausgleichswellen durch mindestens zwei Ausgleichswellenlager drehbar
gelagert werden und entsprechend der axialen Richtung der Ausgleichswelle angeordnet
sind,
- – ein
erstes Ausgleichsgewicht, das auf der Ausgleichswelle zwischen den
Ausgleichswellenlagern angeordnet ist,
- – ein
zweites Ausgleichsgewicht. das an einer Position gegenüber dem
ersten Ausgleichsgewicht freitragend ist, wobei das andere Ausgleichswellenlager
zwischen den Ausgleichsgewichten angeordnet ist,
wobei
die Massenausgleichsvorrichtung es ermöglicht, die durch das erste
und das zweite Ausgleichsgewicht erzeugten Trägheitskräfte am Masseschwerpunkt des
Kolben-Pleuel-Systems wirken zu lassen, um die durch den Verbrennungsmotor
erzeugte sekundäre
Trägheitskraft
zu kompensieren.
-
Bei
einer solchen Massenausgleichsvorrichtung ist das Ausgleichswellenlager
zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgleichsgewicht in Richtung
des zweiten Ausgleichsgewichts entsprechend der axialen Richtung
der Ausgleichswelle um eine festgelegte Distanz vom Schnittpunkt
Y der Achse der Ausgleichswelle mit einer Ebene, die durch den Masseschwerpunkt
Gp des Kolben-Pleuel-Systems verläuft, so verschoben oder versetzt,
dass die Distanz L2 zwischen dem Schnittpunkt Y und dem Masseschwerpunkt
G2 des zweiten Ausgleichsgewichts länger ist als die Distanz L1
zwischen dem Schnittpunkt Y und dem Masseschwerpunkt G1 des ersten Ausgleichsgewichts,
und so, dass das Moment, das an dem Schnittpunkt Y durch die Trägheitskraft
F1 des ersten Ausgleichsgewichts erzeugt wird, und das Moment, das
an dem Schnittpunkt Y durch die Trägheitskraft F2 des zweiten
Ausgleichsgewichts erzeugt wird, ausgeglichen oder kompensiert werden.
-
AUSWIRKUNGEN DER ERFINDUNG
-
Wie
also beschrieben, und gemäß der vorliegenden
Erfindung,
- – ist die Kurbelwelle drehbar
in einem Kurbelgehäuse
gelagert,
- – sind
die zwei Ausgleichswellen unter der Kurbelwelle angeordnet, und
ihre Achsen erstrecken sich in einer Richtung parallel zu der Kurbelwelle, wobei
diese Ausgleichswellen durch mindestens zwei Ausgleichswellenlager
drehbar gelagert werden und entsprechend der axialen Richtung der Ausgleichswelle
angeordnet sind,
- – ist
das erste Ausgleichsgewicht auf der Ausgleichswelle zwischen den
Ausgleichswellenlagern angeordnet,
- – ist
das zweite Ausgleichsgewicht an der Position gegenüber dem
ersten Ausgleichsgewicht freitragend, wobei das andere Ausgleichswellenlager zwischen
den Ausgleichsgewichtenangeordnet ist,
- – und
gestattet es die Massenausgleichsvorrichtung, dass die durch das
erste und das zweite Ausgleichsgewicht erzeugten Trägheitskräfte am Masseschwerpunkt
des Kolben-Pleuel-System wirken, um die durch den Verbrennungsmotor
erzeugte sekundäre
Trägheitskraft
zu kompensieren.
-
Bei
einer solchen Massenausgleichsvorrichtung ist das zwischen dem ersten
und dem zweiten Ausgleichsgewicht angeordnete Ausgleichswellenlager
in Richtung des zweiten Ausgleichsgewichts entlang einer axialen
Richtung der Ausgleichswelle um eine festgelegte Distanz in Bezug
auf den Schnittpunkt Y der Achse der Ausgleichswelle mit der Ebene,
die durch den Masseschwerpunkt Gp des Kolben-Pleuel-Systems verläuft, so verschoben, dass die
Distanz L2 zwischen dem Schnittpunkt Y und dem Masseschwerpunkt
G2 des zweiten Ausgleichsgewichts länger ist als die Distanz L1
zwischen dem Schnittpunkt Y und dem Masseschwerpunkt G1 des ersten
Ausgleichsgewichts, und so, dass das Moment, das an dem Schnittpunkt
Y durch die Trägheitskraft
F1 des ersten Ausgleichsgewichts erzeugt wird, und das Moment, das
an dem Schnittpunkt Y durch die Trägheitskraft F2 des zweiten
Ausgleichsgewichts erzeugt wird, ausgeglichen werden.
-
Dementsprechend
wirkt die durch das erste und das zweite Ausgleichsgewicht erzeugte
Trägheitskraft
am Masseschwerpunkt Gp des Kolben-Pleuel-Systems, um die durch den
Verbrennungsmotor erzeugte Trägheitskraft
effektiv zu kompensieren.
-
Des
Weiteren kann das zweite Ausgleichsgewicht Leichter sein als bei
den herkömmlichen Systemen,
wobei das Ausgleichswellenlager zwischen dem ersten und dem zweiten
Ausgleichsgewicht an dem Schnittpunkt der Achse der Ausgleichswelle
mit der Ebene, die durch den Masseschwerpunkt des Kolben-Pleuel-Systems verläuft, angeordnet
ist.
-
Dies
verlängert
die Grenznutzungsdauer des Ausgleichswellenlagers durch Reduzieren
der Last, die das freitragende zweite Ausgleichsgewicht darauf ausübt.
-
BESTE ART DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
-
Entsprechend
der aus der vorliegenden Erfindung resultierenden Konfiguration
ist das Ausgleichswellenlager zwischen dem ersten und dem zweiten
Ausgleichsgewicht in Richtung des zweiten Ausgleichsgewichts entlang
der axialen Richtung der Ausgleichswelle um eine bestimmte Distanz
vom Schnittpunkt Y der Achse der Ausgleichswelle mit der Ebene,
die durch den Masseschwerpunkt Gp des Kolben-Pleuel-Systems verläuft, so
verschoben, dass die Distanz L2 zwischen dem Schnittpunkt Y und
dem Masseschwerpunkt G2 des zweiten Ausgleichsgewichts länger ist
als die Distanz L1 zwischen dem Schnittpunkt Y und dem Masseschwerpunkt
G1 des ersten Ausgleichsgewichts, und so, dass das Moment, das an
dem Schnittpunkt Y durch die Trägheitskraft
F1 des ersten Ausgleichsgewichts erzeugt wird, und das Moment, das
an dem Schnittpunkt Y durch die Trägheitskraft F2 des zweiten
Ausgleichsgewichts erzeugt wird, ausgeglichen werden. Dementsprechend
wirkt die durch das erste und das zweite Ausgleichsgewicht erzeugte
Trägheitskraft
am Masseschwerpunkt Gp des Kolben-Pleuel-Systems, um die durch den
Verbrennungsmotor erzeugte Trägheitskraft
effektiv zu kompensieren.
-
Des
Weiteren kann im Vergleich zum herkömmlichen System das zweite
Ausgleichsgewicht leichter sein, weil das Ausgleichswellenlager
zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgleichsgewicht an dem Schnittpunkt
der Achse der Ausgleichswelle mit der Ebene, die durch den Masseschwerpunkt
des Kolben-Pleuel-Systems
verläuft,
angeordnet ist.
-
Dies
verlängert
die Grenznutzungsdauer des Ausgleichswellenlagers durch Reduzieren
der Last, die das freitragende zweite Ausgleichsgewicht darauf ausübt.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine schematische Querschnittsansicht eines Verbrennungsmotors gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
2 ist
eine perspektivische Ansicht des Verbrennungsmotors mit einer Massenausgleichsvorrichtung,
schräg
von unten betrachtet.
-
3 ist
eine perspektivische Ansicht der Massenausgleichsvorrichtung, die
auf den Kopf gestellt ist und von hinten betrachtet wird.
-
4 ist
ein Blick von unten auf die Massenausgleichsvorrichtung ohne ein
Ausgleichsvorrichtungsgehäuse.
-
5 ist
eine vergrößerte schematische Darstellung
einer Ausgleichswelle.
-
6 ist
eine vergrößerte schematische Darstellung
einer herkömmlichen
Ausgleichswelle.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
DER ERFINDUNG
-
Im
Folgenden wird eine Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung detailliert anhand der angehängten Figuren
erläutert.
-
1 zeigt
einen Vierzylinder-Verbrennungsmotor (im Weiteren als "Verbrennungsmotor" bezeichnet) 1 und
eine Massenausgleichsvorrichtung 2 des Verbrennungsmotors 1.
-
Wie
in 1 zu sehen, hat der Verbrennungsmotor 1 einen
Zylinderblock 3, ein unteres Zylindergehäuse 4,
das an eine Unterseite des Zylinderblocks 3 angepasst ist,
und eine Ölwanne 5,
die an die Unterseite des unteren Zylindergehäuses 4 angepasst ist.
-
Der
Zylinderblock 3 enthält
vier Kolben, d. h. erste bis vierte Kolben 6a, 6b, 6c, 6d.
-
Der
Zylinderblock 3 und das untere Zylinderblockgehäuse 4 bilden
das Kurbelgehäuse 7.
In dem Kurbelgehäuse 7 ist
zwischen dem Zylinderblock 3 und dem unteren Zylinderblockgehäuse 4 eine
Kurbelwelle 8 angeordnet.
-
In 1 ist
die Kurbelwelle 8 drehbar in fünf Kurbelellenlagern, d. h.
ersten bis fünften
Kurbelwellenlagern 9, 10, 11, 12, 13,
gelagert, die jeweils nacheinander entlang der axialen Richtung
der Kurbelwelle 8 jeweils zwischen zwei der ersten bis
vierten Kolben 6a, 6b, 6c, 6d angeordnet
sind.
-
Die
Kurbelwelle 8 ist mit den ersten bis vierten Kolben 6a, 6b, 6c, 6d jeweils
durch erste bis vierte Pleuel 14a, 14b, 14c, 14d verbunden.
-
Des
Weiteren ist an einem Ende der Kurbelwelle 8 ein Kurbelwellenritzel 15 an
der Innenfläche eines
ersten Kurbelwellenlagers 9 zum Stützen der Kurbelwelle 8 angebracht.
-
Das
Kurbelwellenritzel 15 dient dem Übertragen des durch die Kurbelwelle 8 erzeugten
Drehmoments zur Massenausgleichsvorrichtung 2.
-
Die
Massenausgleichsvorrichtung 2 ist unter dem unteren Zylinderblockgehäuse 4 und
in der Ölwanne 5 angeordnet.
-
Die
Massenausgleichsvorrichtung 2 enthält, wie in den 1–4 gezeigt,
ein Ausgleichsvorrichtungsgehäuse 18,
das durch ein oberes und ein unteres Ausgleichsvorrichtungsgehäuse 16, 17 gebildet
wird, und zwei Ausgleichswellen, d. h. eine erste Ausgleichswelle 19 auf
einer ersten Seite und eine zweite Ausgleichswelle 20 auf
einer zweiten Seite, die in dem Ausgleichsvorrichtungsgehäuse 18 untergebracht
sind.
-
Wie
in 4 zu sehen, sind die erste und die zweite Ausgleichswelle 19, 20 so
unter der Kurbelwelle 8 angeordnet, dass ihre Achsen C1,
C2 parallel zur Kurbelwelle 8 verlaufen.
-
Nebenbei
bemerkt, sind die erste und die zweite Ausgleichswelle 19, 20 so
angeordnet, dass sie parallel zur Kreuzungslinie des unteren Zylinderblocksgehäuses 4 und
der Ölwanne 5 verlaufen,
wie in den 1–4 gezeigt.
-
Wenden
wir uns nun den 1, 3 und 4 zu.
Die erste Ausgleichswelle 19 ist auf derselben Seite drehbar
durch zum Beispiel zwei Ausgleichswellenlager, d. h. ein erstes
und ein zweites Ausgleichswellenlager 21, 22,
gelagert, die auf derselben Seite entlang der Richtung der Achse
C1 angeordnet sind. Die zweite Ausgleichswelle 20 ist auf der
anderen Seite drehbar durch zum Beispiel zwei Ausgleichswellenlager,
d. h. ein erstes und ein zweites Ausgleichswellenlager 23, 24,
gelagert, die auf derselben anderen zweiten Seite entlang der Richtung
der Achse C2 angeordnet sind.
-
Wie
in den 3–5 zu
sehen, hat die erste Ausgleichswelle 19 einerseits an einem äußeren Ende
(linke Seite in den 4–5) ein Element 26 mit
großem
Durchmesser auf einer ersten Seite zum Anschließen einer Ölpumpe 25. An diesem äußeren Ende
des Elements 26 mit großem Durchmesser ist ein Ausgleichsvorrichtungsritzel 27 angebracht.
In Richtung des anderen Endes der ersten Ausgleichswelle 19 (rechte
Seite in den 4–5) in Bezug
auf das Element 26 mit großem Durchmesser befinden sich
auf der ersten Seite ein erster Wellenabschnitt 28 für das erste
Ausgleichswellenlager 21, ein erster Ausgleichsvorrichtungszahnradmontageabschnitt 30 zum
Anbringen des ersten Ausgleichsvorrichtungszahnrades 29 und ein
zweiter Wellenabschnitt 31 für das zweite Ausgleichswellenlager 22.
-
Das
erste Ausgleichsvorrichtungszahnrad 29 auf der ersten Seite
ist ein schrägverzahntes
Zahnrad.
-
Unter
diesen Umständen
wirkt das Ausgleichsvorrichtungsritzel 27 mit dem Kurbelwellenritzel 15 der
Kurbelwelle 8 mit dem Ausgleichsvorrichtungsritzel 27 der
Massenausgleichsvorrichtung 2 über eine Ausgleichsvorrichtungskette 32 zusammen,
die folglich das Drehmoment der Kurbelwelle 8 über das
Kurbelwellenritzel 15 und die Ausgleichsvorrichtungskette 32 überträgt.
-
Des
Weiteren enthält
die erste Ausgleichswelle 19 auf der ersten Seite ein erstes
Ausgleichsgewicht 33 auf der ersten Seite zwischen dem
ersten und dem zweiten Ausgleichswellenlager 21, 22,
dass heißt,
zwischen dem ersten Ausgleichsvorrichtungszahnradmontageabschnitt 30 und
dem zweiten Wellenabschnitt 31. Die erste Ausgleichswelle 19 enthält des Weiteren
ein zweites Ausgleichsgewicht 34, das an einer Position
freitragend ist oder hervorsteht, die dem ersten Ausgleichsgewicht 33 gegenüberliegt, wobei
das andere Ausgleichswellenlager, d. h. der zweite Wellenabschnitt 31,
dazwischen liegt.
-
Ähnlich der
ersten Ausgleichswelle 19 auf der ersten Seite, wie in
den 3–5 gezeigt,
hat die zweite Ausgleichswelle 20 der zweiten Seite an einem äußeren Ende
(linke Seite in den 4–5) eine
Element 35 mit großem
Durchmesser auf der zweiten Seite zum Anschließen einer Ölpumpe 25. In Richtung
des anderen Endes der zweiten Ausgleichswelle 20 (rechte
Seite in den 4–5) in Bezug
auf das Element 35 mit großem Durchmesser auf der zweiten
Seite sind auf der zweiten Seite ein erster Wellenabschnitt 36 für das erste
Ausgleichswellenlager 23, ein zweiter Ausgleichsvorrichtungszahnradmontage-abschnitt 38 zum
Anbringen eines zweiten Ausgleichsvorrichtungszahnrades 37 und
ein zweiter Wellenabschnitt 39 für das zweite Ausgleichswellenlager 24 angeordnet.
-
Das
zweite Ausgleichsvorrichtungszahnrad 37 auf der zweiten
Seite ist ein symmetrisches schrägverzahntes
Zahnrad, das in das erste Ausgleichsvorrichtungszahnrad 29 auf
der ersten Seite eingreift. Das zweite Ausgleichsvorrichtungszahnrad 37 gestattet
eine sanfte Drehbewegung und die Übertragung eines höheren Drehmoments
durch eine höhere
Verzahnungsrate im Vergleich zu stirnverzahnten Rädern bei
gleichzeitiger Verringerung von Vibrationen und Laufgeräuschen.
-
Die
zweite Ausgleichswelle 20 enthält auf einer zweiten Seite
das erste Ausgleichsgewicht 40 zwischen dem ersten und
dem zweiten Ausgleichswellenlager 23, 24, das
heißt,
zwischen dem zweiten Ausgleichsvorrichtungszahnradmontageabschnitt 38 und
dem zweiten Wellenabschnitt 39. Die zweite Ausgleichswelle 20 enthält außerdem ein
zweites Ausgleichsgewicht 41, das an einer Position gegenüber dem
ersten Ausgleichsgewicht 40 freitragend ist, wobei das
andere Ausgleichswellenlager, d. h. der zweite Wellenabschnitt 39,
dazwischen liegt.
-
Hier,
wie in den 3–4 gezeigt,
greifen das erste Ausgleichsvorrichtungszahnrad 29 der
ersten Ausgleichswelle 19 auf der ersten Seite und das zweite
Ausgleichsvorrichtungszahnrad 37 der zweiten Ausgleichswelle 20 auf
der zweiten Seite ineinander, um das Drehmoment von der ersten Ausgleichswelle 19 zu
der zweiten Ausgleichswelle 20 zu übertragen.
-
Die
erste und die zweite Ausgleichswelle 19, 20 drehen
sich zweimal schneller als der Verbrennungsmotor 1 und
lassen die Trägheitskräfte F1,
F2, die durch die ersten und zweiten Ausgleichsgewichte 33, 34, 40, 41 erzeugt
werden, am Masseschwerpunkt Gp des Kolben-Pleuel-Systems wirken,
um die sekundäre
Trägheitskraft
Fp, die durch den Verbrennungsmotor 1 erzeugt wird, zu
kompensieren.
-
Des
Weiteren sind die zweiten Ausgleichswellenlager 22, 24,
die zwischen den ersten Ausgleichsgewichten 33, 40 und
den zweiten Ausgleichsgewichten 34, 41 auf der
ersten bzw. der zweiten Seite angeordnet sind, in Richtung der zweiten Ausgleichsgewichte 34, 41 um
eine bestimmte Distanz t in einer Richtung der Achsen C1, C2 der
ersten und der zweiten Ausgleichswelle 19, 20 von
einem Schnittpunkt Y, der sich an der Kreuzung der Achsen C1, C2
befindet, und einer Ebene X, die durch den Masseschwerpunkt Gp des
Kolben-Pleuel-Systems verläuft,
verschoben.
-
Außerdem ist
die Distanz L2 zwischen dem Schnittpunkt Y und dem Masseschwerpunkt
G2 der zweiten Ausgleichsgewichte 34, 41 länger eingestellt als
die Distanz L1 zwischen dem Schnittpunkt Y und dem Masseschwerpunkt
G1 der ersten Ausgleichsgewichte 33, 40. Das Moment,
das an dem Schnittpunkt Y durch die Trägheitskraft F1 der ersten Ausgleichsgewichte 33, 40 erzeugt
wird, und das Moment, das an dem Schnittpunkt Y durch die Trägheitskraft
F2 der zweiten Ausgleichsgewichte 34, 41 erzeugt
wird, sind so eingestellt, dass sie ausgeglichen sind.
-
Insbesondere
sind – wie
aus 5 und aus 6, die den
Stand der Technik zeigt, ersichtlich ist – die zweiten Ausgleichswellenlager 22, 24 auf
der ersten und der zweiten Seite so angeordnet, dass die Ebene X
durch den Masseschwerpunkt Gp des Kolben-Pleuel-Systems verläuft und
die Achsen C1, C2 der ersten und der zweiten Ausgleichswelle 19, 20 schneidet.
Die zweiten Ausgleichswellenlager 22, 24 auf der
ersten und der zweiten Seite sind an einer Position angeordnet,
die um die bestimmte Distanz t vom Schnittpunkt Y mit der Ebene
X in Richtung der zweiten Ausgleichsgewichte 34, 41,
d. h. in Richtung der rechten Seite in 5, versetzt
ist.
-
Hier
ist die Distanz zwischen einem Punkt, der um eine Distanz t vom
Schnittpunkt Y und dem Masseschwerpunkt G2 der zweiten Ausgleichsgewichte 34, 41 versetzt
ist, als eine Länge
LA bezeichnet.
-
Die
Distanz L2 zwischen dem Schnittpunkt Y und dem Masseschwerpunkt
G2 der zweiten Ausgleichsgewichte 34, 41 ist länger als
die Distanz L1 zwischen dem Schnittpunkt Y und dem Masseschwerpunkt
G1 der ersten Ausgleichsgewichte 33, 40, um das
Moment F1XL1, das an dem Schnittpunkt Y durch die Trägheitskraft
F1 der ersten Ausgleichsgewichte 33, 40 erzeugt
wird, und das Moment F2XL2, das an dem Schnittpunkt Y durch die
Trägheitskraft
F2 der zweiten Ausgleichsgewichte 34, 41 erzeugt
wird, auszugleichen (d. h. F1XL1 = F2XL2).
-
Dadurch
wirken die Trägheitskräfte F1,
F2, die durch die ersten und zweiten Ausgleichsgewichte 33, 34, 40, 41 erzeugt
werden, am Masseschwerpunkt Gp des Kolben-Pleuel-Systems, um die
sekundäre
Trägheitskraft
Fp, die durch die Verbrennungsmotor 1 erzeugt wird, effektiv
zu kompensieren.
-
Außerdem können die
zweiten Ausgleichsgewichte 34, 41 leichter sein
als bei dem herkömmlichen
System, das in 6 offenbart ist. Dies verlängert die
Grenznutzungsdauer der zweiten Ausgleichswellenlager 22, 24 durch
Reduzieren der Last, die durch die freitragenden zweiten Ausgleichswellenlager 22, 24 einwirkt.
-
Außerdem sind
die zweiten Ausgleichsgewichte 34, 41 auf der
ersten und der zweiten Seite so ausgebildet, dass ihre Durchmesser
auf die Achsen C1, C2 der ersten und der zweiten Ausgleichswelle 19, 20 zentriert
sind und in Richtung der äußeren Enden
der ersten und der zweiten Ausgleichswelle 19, 20 allmählich kleiner
werden.
-
Genauer
gesagt, sind – wie
in 5 gezeigt – die
zweiten Ausgleichsgewichte 34, 41 verjüngt. Die äußere Abmessung
oder der Durchmesser der zweiten Ausgleichsgewichte 34, 41,
deren Achsen C1, C2 zentriert sind, werden von einem Ende (linke Seite
in 5) zum anderen Ende (rechte Seite in 5)
allmählich
kleiner.
-
Dementsprechend
kann der Masseschwerpunkt G2 der zweiten Ausgleichsgewichte 34, 41 näher bei
den zweiten Ausgleichswellenlagern 22, 24 liegen,
was die Last auf die zweiten Ausgleichswellenlager 22, 24 reduziert
und somit zur Verlängerung der
Grenznutzungsdauer der zweiten Ausgleichswellenlager 22, 24 beiträgt.
-
Des
Weiteren ist die Massenausgleichsvorrichtung 2 unter der
Unterseite des unteren Zylinderblocksgehäuses 4 und in der Ölwanne 5 angeordnet, so
dass die zweiten Ausgleichsgewichte 34, 41 in
der Ölwanne 5 angeordnet
werden können,
die an den unteren Teil des Kurbelgehäuses 7 angepasst ist. Wie
in 1 gezeigt, bildet die Unterseite der Ölwanne 5 eine
geneigte Fläche 42 nahe
den Oberflächen der
zweiten Ausgleichsgewichte 34, 41. Außerdem ist
ein Abgasrohr 43 unter der geneigten Fläche 42 angeordnet.
-
Eine
geneigte Fläche 44 auf
einer Gehäuseseite
ist ebenfalls in dem unteren Ausgleichsvorrichtungsgehäuse 17 des
Ausgleichsvorrichtungsgehäuses 18 für die Massenausgleichsvorrichtung 2 entsprechend
der Form der verjüngten
zweiten Ausgleichsgewichte 34, 41 ausgebildet.
Die geneigte Fläche 42 ist
in der Ölwanne 5 an
einer Position gegenüber
der geneigten Fläche 44 auf
der Gehäuseseite
ausgebildet.
-
Dadurch
kann die Ölwanne 5,
die den unteren Teil der zweiten Ausgleichsgewichte 34, 41 bedeckt,
so verkleinert werden, dass ein Raum 45 unter der Ölwanne 5 zum
Anordnen des Abgasrohres 43 gebildet wird, das einen größeren Querschnitt
haben kann.
-
Darüber hinaus
sind die erste und die zweite Ausgleichswelle 19, 20 in
dem Ausgleichsvorrichtungsgehäuse 18 untergebracht,
das durch das obere und das untere Ausgleichsvorrichtungsgehäuse 16, 17 gebildet
wird.
-
Des
Weiteren ist das Ausgleichsvorrichtungsgehäuse 18 mit einem ersten
Ausgleichswellenlageraufnahmeabschnitt 46 in Richtung des
einen Endes in Bezug auf die ersten Ausgleichsgewichte 33, 40 zum
Aufnehmen der ersten Ausgleichswellenlager 21, 23,
und mit einem zweiten Ausgleichswellenlageraufnahmeabschnitt 47 zwischen
den ersten Ausgleichsgewichten 33, 40 und den
zweiten Ausgleichsgewichten 34, 41 zum Aufnehmen
der zweiten Ausgleichswellenlager 22, 24 versehen.
-
Wie
ebenfalls in 1 zu sehen, enthält der untere
Teil des unteren Zylindergehäuses 4 erste
bis fünfte
Kurbelesellenlageraufnahmeabschnitte 48, 49, 50, 51, 52,
die den ersten bis fünften
Kurbelwellenlagern 9, 10, 11, 12, 13 entsprechen.
-
Das
Ausgleichsvorrichtungsgehäuse 18 ist mit
einer ersten Montageschelle 53 zum Verbinden des ersten
Ausgleichswellenlageraufnahmeabschnitts 46 und des zweiten
Kurbelwellenlageraufnahmeabschnitts 49 und mit einer zweiten
Montageschelle 54 zum Verbinden des zweiten Ausgleichswellenlageraufnahme abschnitts 47 und
eines dritten Kurbelwellenlageraufnahmeabschnitts 50 – neben dem
Masseschwerpunkt Gp des Kolben-Pleuel-Systems – versehen.
-
Die
Endflächen
der ersten Ausgleichsgewichte 33, 40, die den
zweiten Ausgleichsgewichten 34, 41 zugewandt sind,
sind so ausgebildet, dass sie geschrägte Flächen 55, 56 auf
einer ersten und auf einer zweiten Seite bilden, die in Richtung
des Außendurchmessers
von den Enden der zweiten Ausgleichsgewichte 34, 41 weg
geschrägt
sind. Die zweite Montageschelle 54 weist eine Schräge in der
Nähe der
geschrägten
Flächen 55, 56 auf,
die so geformt ist, dass die zweite Montageschelle 54 den
zweiten Ausgleichswellenlageraufnahmeabschnitt 47 mit dem
dritten Kurbelwellenlageraufnahmeabschnitt 50 in einer
Linie verbindet.
-
Genauer
gesagt, sind die geschrägten
Flächen 55, 56 auf
der ersten und der zweiten Seite so verjüngt, dass sie einen Winkel θ1 bilden,
der von den Enden der zweiten Ausgleichsgewichte 34, 41 ausgeht,
wie in 4 gezeigt.
-
Die
zweite Montageschelle 54 ist ebenfalls in einem Winkel θ2 geschrägt, der
dem Winkel entspricht, der durch die geschrägten Flächen 55, 56 gebildet
wird.
-
Oder
anders ausgedrückt:
In der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind die zweiten Ausgleichswellenlager 22, 24 zwischen
den ersten Ausgleichsgewichten 33, 40 und den
zweiten Ausgleichsgewichten 34, 41 der ersten
und der zweiten Seite um eine bestimmte Distanz t in Richtung der zweiten
Ausgleichsgewichte 34, 41 verschoben oder versetzt.
Die zweite Montageschelle 54 ist darum so verlängert, dass
die Trägheitskräfte der
ersten Ausgleichsgewichte 33, 40 und der zweiten
Ausgleichsgewichte 34, 41 praktisch nicht zum
Masseschwerpunkt des Kolben-Kurbel-Systems übertragen werden. Jedoch ist
die zweite Montageschelle 54 entsprechend den geschrägten Flächen 55, 56 geschrägt. Aufgrund
der zweiten Montageschelle 54 kann der Abschnitt zwischen
dem zweiten Ausgleichswellenlageraufnahmeabschnitt 47 und dem
dritten Kurbelwellenlageraufnahmeabschnitt 50 eine Form
bilden, die in der Lage ist, eine geradlinige Verbindung herzustellen.
-
Dementsprechend
können
die Trägheitskräfte, die
durch die ersten Ausgleichsgewichte 33, 40 und
die zweiten Ausgleichsgewichte 34, 41 erzeugt werden,
effektiv zu dem dritten Kurbelwellenlageraufnahmeabschnitt 50 übertragen
werden, der unter dem Masseschwerpunkt Gp des Kolben-Pleuel-Systems
angeordnet ist.
-
Die
Bezugszahl 57 bezeichnet eine Montageschraube zum Anbringen
des Ausgleichsvorrichtungsritzels 27 an dem einen Ende
der ersten Ausgleichswelle 19.
-
Als
nächstes
wird im Weiteren die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung erläutert.
-
Wenn
der Verbrennungsmotor 1 angetrieben wird, um die Kurbelwelle 8 zu
drehen, so überträgt das Kurbelwellenritzel 15 an
einem Ende der Kurbelwelle 8 das Drehmoment zu der ersten
Ausgleichswelle 19 auf der ersten Seite der Massenausgleichsvorrichtung 2 über die
Ausgleichsvorrichtungskette 32 und das Ausgleichsvorrichtungsritzel 27.
-
Dann
wird das Drehmoment, das zu der ersten Ausgleichswelle 19 auf
der ersten Seite übertragen
wird, zu der zweiten Ausgleichswelle 19 auf der zweiten
Seite über
das erste Ausgleichsvorrichtungszahnrad 29 und das zweite
Ausgleichsvorrichtungszahnrad 37 übertragen, dergestalt, dass
es effizient mit dem ersten Ausgleichsvorrichtungszahnrad 29 zusammenwirkt.
-
In
diesem Moment drehen sich die erste und die zweite Ausgleichswelle 19, 20 zweimal
so schnell wie der Verbrennungsmotors 1, um die Trägheitskräfte F1,
F2, die durch die ersten und die zweiten Ausgleichsgewichte 33, 34, 40, 41 erzeugt
werden, am Masseschwerpunkt Gp des Kolben-Pleuel-Systems wirken
zu lassen, um die durch den Verbrennungsmotor 1 erzeugte
sekundäre
Trägheitskraft
Fp zu kompensieren.
-
Dadurch
werden in der Massenausgleichsvorrichtung 2 des Verbrennungsmotors 1 die
zweiten Ausgleichswellenlager 22, 24, die zwischen
den ersten Ausgleichsgewichten 33, 40 und den
zweiten Ausgleichsgewichten 34, 41 angeordnet
sind, um die festgelegte Distanz t in der Richtung der Achsen C1, C2
der ersten und der zweiten Ausgleichswelle 19, 20 in
Richtung der zweiten Ausgleichsgewichte 34, 41 von
einem Schnittpunkt Y, der sich an der Kreuzung der Achsen C1, C2
und der Ebene X, die durch den Masseschwerpunkt Gp des Kolben-Pleuel-Systems verläuft, befindet,
so verschoben, dass die Distanz L2 zwischen dem Schnittpunkt Y und
dem Masseschwerpunkt G2 der zweiten Ausgleichsgewichte 34, 41 länger ist
als die Distanz L1 zwischen dem Schnittpunkt Y und dem Masseschwerpunkt
G1 der ersten Ausgleichsgewichte 33, 40, und so,
dass das Moment, das an dem Schnittpunkt Y durch die Trägheitskraft
F1 der ersten Ausgleichsgewichte 33, 40 erzeugt
wird, und das Moment, das an dem Schnittpunkt Y durch die Trägheitskraft
F2 der zweiten Ausgleichsgewichte 34, 41 erzeugt
wird, ausgeglichen werden.
-
Folglich
wirken die Trägheitskräfte F1,
F2, die durch die ersten Ausgleichsgewichte 33, 40 und die
zweiten Ausgleichsgewichte 34, 41 erzeugt werden,
am Masseschwerpunkt Gp des Kolben-Pleuel-Systems, um die durch den
Verbrennungsmotor erzeugte Trägheitskraft
zu kompensieren.
-
Außerdem kann
das zweite Ausgleichsgewicht leichter sein als bei dem herkömmlichen
System, wobei das Ausgleichswellenlager zwischen dem ersten und dem
zweiten Ausgleichsgewicht an dem Schnittpunkt der Achse der Ausgleichswelle
mit der Ebene, die durch den Masseschwerpunkt des Kolben-Pleuel-Systems
verläuft,
angeordnet ist.
-
Dies
verlängert
die Grenznutzungsdauer des Ausgleichswellenlagers durch Reduzieren
der Last, die das freitragende zweite Ausgleichsgewicht darauf ausübt.
-
Die
zweiten Ausgleichsgewichte 34, 41 sind verjüngt. Die äußere Abmessung
oder der Durchmesser der zweiten Ausgleichsgewichte 34, 41,
deren Achsen C1, C2 sich in der Mitte befinden, wird von einem Ende
zum anderen Ende der Ausgleichswellen 19, 20 allmählich kleiner.
-
Folglich
kann der Masseschwerpunkt G2 der zweiten Ausgleichsgewichte 34, 41 näher an dem zweiten
Ausgleichswellenlager 22, 24 liegen, was die Last
auf die zweiten Ausgleichswellenlager 22, 24 reduziert
und darum zur Verlängerung
der Grenznutzungsdauer der zweiten Ausgleichswellenlager 22, 24 beiträgt.
-
Des
Weiteren sind die Ausgleichsgewichte 34, 41 in
der Ölwanne 5,
die an den unteren Teil des Kurbelgehäuses 7 angepasst ist,
angeordnet, und die Ölwanne 5 weist
eine Unterseite auf, die mit der geneigten Fläche 42 entlang Flächen der
zweiten Ausgleichsgewichte 34, 41 ausgebildet
ist. Des Weiteren ist ein Abgasrohr 43 unter der geneigten
Fläche 42 angeordnet.
-
Folglich
kann die Ölwanne 5,
die den unteren Teil der zweiten Ausgleichsgewichte 34, 41 bedeckt, so
verkleinert werden, dass der Raum 45 unter der Ölwanne 5 gebildet
wird, um das Abgasrohr 43 mit dem größeren Querschnitt anzuordnen.
-
Des
Weiteren sind die Ausgleichswellen 19, 20 in dem
Ausgleichsvorrichtungsgehäuse 18 untergebracht,
und das Ausgleichsvorrichtungsgehäuse 18 ist mit der
zweiten Montageschelle 54 versehen, um den zweiten Ausgleichswellenlageraufnahmeabschnitt 47,
der sich zwischen den ersten und den zweiten Ausgleichsgewichten 33, 40, 34, 41 befindet, zum
Beispiel mit dem dritten Kurbelwellenlageraufnahmeabschnitt 50 neben
dem Masseschwerpunkt Gp des Kolben-Pleuel-Systems zu verbinden.
Des Weiteren sind die Endflächen
der ersten Ausgleichsgewichte 33, 40, die den
zweiten Ausgleichsgewichten 34, 41 zugewandt sind,
so ausgebildet, dass sie die geschrägten Flächen 55, 56 einer
ersten und einer zweiten Seite aufweisen, die in Richtung des Außendurchmessers
von den Enden der zweiten Ausgleichsgewichte 34, 41 weg
geschrägt
sind. Die zweite Montageschelle 54 ist entlang der geschrägten Flächen 55, 56 in
einer solchen Form geschrägt, dass
die zweite Montageschelle 54 den zweiten Ausgleichswellenlageraufnahmeabschnitt 47 mit dem
dritten Kurbelwellenlageraufnahmeabschnitt 50 in einer
Linie verbindet.
-
Folglich
können
die Trägheitskräfte, die durch
die ersten Ausgleichsgewichte 33, 40 und die zweiten
Ausgleichsgewichte 34, 41 erzeugt werden, effektiv
zu dem dritten Kurbelwellenlageraufnahmeabschnitt 50 übertragen
werden, der unter dem Masseschwerpunkt Gp des Kolben-Pleuel-Systems
angeordnet ist.
-
- 1
- Vierzylinder-Verbrennungsmotor
(einfach als Verbrennungsmotor bezeichnet);
- 2
- Massenausgleichsvorrichtung;
- 3
- Zylinderblock;
- 4
- unteres
Zylinderblockgehäuse;
- 5
- Ölwanne;
- 6a
- erster
Kolben;
- 6b
- zweiter
Kolben;
- 6c
- dritter
Kolben;
- 6d
- vierter
Kolben;
- 7
- Kurbelgehäuse;
- 8
- Kurbelwelle;
- 9
- erstes
Kurbelwellenlager
- 10
- zweites
Kurbelwellenlager
- 11
- drittes
Kurbelwellenlager
- 12
- viertes
Kurbelwellenlager
- 13
- fünftes Kurbelwellenlager;
- 14a
- erstes
Pleuel
- 14b
- zweites
Pleuel
- 14c
- drittes
Pleuel
- 14d
- viertes
Pleuel;
- 15
- Kurbelwellenritzel;
- 16
- oberes
Ausgleichsvorrichtungsgehäuse;
- 17
- unteres
Ausgleichsvorrichtungsgehäuse;
- 18
- Ausgleichsvorrichtungsgehäuse;
- 19
- erste
Ausgleichswelle auf einer ersten Seite;
- 20
- zweite
Ausgleichswelle auf einer zweiten Seite;
- 21
- erste
Ausgleichswellenlager auf der ersten Seite;
- 22
- zweite
Ausgleichswellenlager auf der ersten Seite;
- 23
- erstes
Ausgleichswellenlager auf der zweiten Seite;
- 24
- zweites
Ausgleichswellenlager auf der zweiten Seite;
- 25
- Ölpumpe
- 26
- Abschnitt
mit großem
Durchmesser auf der ersten Seite;
- 27
- Ausgleichsvorrichtungsritzel;
- 28
- erster
Wellenabschnitt auf der ersten Seite;
- 29
- erstes
Ausgleichsvorrichtungszahnrad auf der ersten Seite;
- 30
- erster
Ausgleichsvorrichtungszahnradmontageabschnitt auf der ersten Seite;
- 31
- zweiter
Wellenabschnitt auf der ersten Seite;
- 32
- Ausgleichsvorrichtungskette;
- 33
- erstes
Ausgleichsgewicht auf der ersten Seite;
- 34
- zweites
Ausgleichsgewicht auf der ersten Seite;
- 35
- Abschnitt
mit großem
Durchmesser auf der zweiten Seite;
- 36
- erster
Wellenabschnitt auf der zweiten Seite;
- 37
- zweites
Ausgleichsvorrichtungszahnrad auf der zweiten Seite;
- 38
- zweiter
Ausgleichsvorrichtungszahnradmontageabschnitt auf der zweiten Seite;
- 39
- zweiter
Wellenabschnitt auf der zweiten Seite;
- 40
- erstes
Ausgleichsgewicht auf der zweiten Seite;
- 41
- zweites
Ausgleichsgewicht auf der zweiten Seite;
- 42
- geneigte
Fläche;
- 43
- Abgasrohr;
- 44
- geneigte
Fläche
auf einer Gehäuseseite;
- 45
- Raum;
- 46
- erster
Ausgleichswellenlageraufnahmeabschnitt;
- 47
- zweiter
Ausgleichswellenlageraufnahmeabschnitt;
- 48
- erster
Kurbelwellenlageraufnahmeabschnitt;
- 49
- zweiter
Kurbelwellenlageraufnahmeabschnitt;,
- 50
- dritter
Kurbelwellenlageraufnahmeabschnitt;
- 51
- vierter
Kurbelwellenlageraufnahmeabschnitt;
- 52
- fünfter Kurbelwellenlageraufnahmeabschnitt;
- 53
- erste
Montageschelle;
- 54
- zweite
Montageschelle;
- 55
- geschrägte Fläche auf
der ersten Seite;
- 56
- geschrägte Fläche auf
der zweiten Seite;
und
- 57
- Montageschraube.