DE102009058090A1 - Reciprocating internal combustion engine i.e. 1-cylinder reciprocating internal combustion engine, has balancing shafts driven with same speed, where phase position of imbalance mass is determined from absolute position of shafts - Google Patents

Reciprocating internal combustion engine i.e. 1-cylinder reciprocating internal combustion engine, has balancing shafts driven with same speed, where phase position of imbalance mass is determined from absolute position of shafts Download PDF

Info

Publication number
DE102009058090A1
DE102009058090A1 DE200910058090 DE102009058090A DE102009058090A1 DE 102009058090 A1 DE102009058090 A1 DE 102009058090A1 DE 200910058090 DE200910058090 DE 200910058090 DE 102009058090 A DE102009058090 A DE 102009058090A DE 102009058090 A1 DE102009058090 A1 DE 102009058090A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
mass
crankshaft
internal combustion
combustion engine
reciprocating internal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE200910058090
Other languages
German (de)
Inventor
Juergen Dr. Buck
Thomas Scheuer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE200910058090 priority Critical patent/DE102009058090A1/en
Publication of DE102009058090A1 publication Critical patent/DE102009058090A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/22Compensation of inertia forces
    • F16F15/26Compensation of inertia forces of crankshaft systems using solid masses, other than the ordinary pistons, moving with the system, i.e. masses connected through a kinematic mechanism or gear system
    • F16F15/264Rotating balancer shafts
    • F16F15/265Arrangement of two or more balancer shafts

Abstract

The engine has a crankshaft (2) with rotation axes, and two balancing shafts (3, 4), which are driven with same speed. The rotation axes of the crankshaft and rotation axes of the balancing shafts are aligned parallel together. A spatial position of the two balancing shafts is selected in a free manner. A phase position of a contra-rotating imbalance mass (3') is determined from a crank drive (1). A phase position of a co-rotating imbalance mass (4') is determined from mass of the former imbalance mass, the phase position of the former imbalance mass and an absolute position of the shafts.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem Ausgleich für freie Massenkräfte und -momente mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a reciprocating internal combustion engine with a compensation for free inertial forces and moments with the features of the preamble of claim 1.

Massenausgleichssysteme für Hubkolben-Brennkraftmaschinen bestehen im allgemeinen aus einer oder mehreren (häufig zwei) Ausgleichswellen zum Ausgleich freier Massenwirkungen (freie Massenkräfte oder freie Massenmomente) erster oder höherer Ordnung.Mass balance systems for reciprocating internal combustion engines generally consist of one or more (often two) balance shafts to compensate for free mass effects (free mass forces or free mass moments) of first or higher order.

Werden zum Ausgleich der freien Massenwirkungen mehrere (häufig zwei) Ausgleichswellen mit gleichem Drehsinn verwendet, so sind die einzelnen Ausgleichswellen bezüglich ihrer freien Massenwirkungen symmetrisch ausgestaltet, d. h. die einzelnen Ausgleichswellen erzeugen identische Massenkraftwirkungen. Sie werden in der Regel symmetrisch zur Kurbelwelle positioniert um kein zusätzliches freies Moment um die Kurbelwellendrehachse zu erzeugen.If several (often two) balance shafts with the same direction of rotation are used to compensate for the free mass effects, the individual balance shafts are designed to be symmetrical with respect to their free mass effects, ie. H. the individual balance shafts generate identical mass force effects. They are usually positioned symmetrically to the crankshaft to generate no additional free moment about the crankshaft axis of rotation.

Zum Ausgleich umlaufender Massenkräfte und -momente (beispielsweise bei 1-Zylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschinen, bei 2-Zylinder-Reihen-Hubkolben-Brennkraftmaschinen mit 360° Kröpfungsversatz (Zündabstände 360° und 360° Kurbelwinkel), bei 2-Zylinder-Reihen-Hubkolben-Brennkraftmaschinen mit 90° Kröpfungsversatz (Zündabstände 450° und 270° Kurbelwinkel usw.) werden häufig zwei gleichläufige Ausgleichswellen verwendet, die beide eine umlaufende Kraft gleicher Größe (gleicher Betrag und bezüglich der Kurbelwelle gleiche Phasenlage) erzeugen. Die Verwendung zweier bezüglich ihrer Kraftwirkung identischen Ausgleichswellen erfolgt bei diesen Brennkraftmaschinenbauformen, um kein unerwünschtes Massenmoment bezüglich der Kurbelwellenachse zu erhalten.To compensate for circumferential mass forces and moments (for example, in 1-cylinder reciprocating internal combustion engines, in 2-cylinder in-line reciprocating internal combustion engines with 360 ° Kröpfungsversatz (ignition intervals 360 ° and 360 ° crank angle), in 2-cylinder inline reciprocating Internal combustion engines with 90 ° offset (ignition intervals 450 ° and 270 ° crank angle, etc.) often use two corotating shafts, both generating a rotating force of the same magnitude (same amount and phase relation with respect to the crankshaft) Balancer shafts take place in these engine designs to receive no undesirable mass torque with respect to the crankshaft axis.

Beispielsweise werden bei den o. g. Hubkolben-Brennkraftmaschinen-Bauformen die beiden Ausgleichswellen häufig symmetrisch zur Ebene der Zylinderachsen angeordnet, um kein unerwünschtes Massenmoment um die Drehachse der Kurbelwelle zu erzeugen. Soll hingegen ein bestimmtes Massenmoment erzeugt werden, erfolgt dies über eine Variation der geometrischen Anordnung der Ausgleichswellen, wie beispielsweise Höhenversatz, seitlicher Versatz usw..For example, in the o. G. Reciprocating internal combustion engine designs, the two balance shafts often arranged symmetrically to the plane of the cylinder axes in order not to produce undesirable mass moment about the axis of rotation of the crankshaft. If, on the other hand, a specific mass momentum is to be generated, this takes place via a variation of the geometric arrangement of the balance shafts, such as height offset, lateral offset, etc.

Dies schränkt in nachteiliger Weise die zur Verfügung stehenden, konstruktiven Lösungsmöglichkeiten für den Massenausgleich und das Brennkraftmaschinenpackage stark ein. Der umsetzbare Grad des Massenausgleichs kann damit ebenfalls eingeschränkt werden.This severely restricts the available, constructive solution options for mass balance and the internal combustion engine package. The achievable degree of mass balance can thus also be limited.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die o. g. Nachteile zu vermeiden.The present invention is therefore based on the object o. G. To avoid disadvantages.

Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the feature in the characterizing part of patent claim 1.

Die erfindungsgemäße Gestaltung des Ausgleichswellensystems mit einer mit der Kurbelwelle gegensinnig und einer mit der Kurbelwelle gleichsinnig drehenden Ausgleichswelle erlaubt größere Freiheiten bezüglich der konstruktiven Gestaltung und des Brennkraftmaschinenpackages. Die geometrische Anordnung der Ausgleichswellen muss gemäß der Unteransprüche nicht mehr symmetrisch zur Kurbelwellendrehachse oder zur Ebene der Zylinderachsen erfolgen, sondern kann (innerhalb gewisser, durch konstruktive und funktionale Randbedingungen vorgegebener Grenzen) in vorteilhafter Weise frei gewählt werden.The inventive design of the balance shaft system with a crankshaft in opposite directions and one with the crankshaft in the same direction rotating balance shaft allows greater freedom in terms of structural design and the engine package. According to the subclaims, the geometric arrangement of the balance shafts no longer has to be symmetrical with respect to the crankshaft rotational axis or the plane of the cylinder axes, but can be chosen freely (within certain limits given by design and functional boundary conditions).

Beispielsweise kann eine entgegen der Drehrichtung der Kurbelwelle drehende Ausgleichswelle zum Ausgleich der durch die bewegten Massen des Kurbeltriebs entstehenden freien Kräfte in Richtung der Brennkraftmaschinenquer- und Brennkraftmaschinenhochachse und Momente um die Brennkraftmaschinenquer- und Brennkraftmaschinenhochachse im Rahmen konstruktiver und funktionaler Randbedingungen frei positioniert werden. Eine weitere mit der Drehrichtung der Kurbelwelle drehende zweite Ausgleichswelle kann dann (hinsichtlich ihrer Funktion des Ausgleichs des freien Momentes um die Drehachse der Kurbelwelle) frei positioniert werden, um das durch die erste Ausgleichswelle entstehende freie Moment um die Drehachse der Kurbelwelle zu kompensieren bzw. zu beeinflussen. Die freien Massenwirkungen der zweiten Ausgleichswelle (diejenige Ausgleichswelle, die in Drehrichtung der Kurbelwelle dreht) können über eine Anpassung der Massenaufteilung an der Kurbelwelle vollständig oder zu einem beliebigen Grad ausgeglichen werden.For example, a counter to the direction of rotation of the crankshaft rotating balancing shaft to compensate for the resulting by the moving masses of the crank mechanism free forces in the direction of Brennkraftmaschinenquer- and engine high axis and moments around the engine cross and engine high axis are freely positioned within constructive and functional constraints. Another rotating with the direction of rotation of the crankshaft second balance shaft can then be freely positioned (in terms of their function of the compensation of the free moment about the axis of rotation of the crankshaft) to compensate for the resulting by the first balance shaft free moment about the axis of rotation of the crankshaft or to influence. The free mass effects of the second balancer shaft (the balancer shaft which rotates in the direction of rotation of the crankshaft) can be compensated completely or to an arbitrary degree via an adaptation of the mass distribution on the crankshaft.

Eine Kurbeltriebsschränkung lässt sich bei diesen Hubkolben-Brennkraftmaschinenvarianten leichter umsetzen, da die geometrische Anordnung der Ausgleichswellen – zur Kompensation des Massenmoments um die Kurbelwellenachse – nicht symmetrisch zur Ebene der Zylinderachsen erfolgen muss. Eine Schränkung des Kurbeltriebs bedeutet, dass die Achse der Kurbelwelle keine Zylinderachse schneidet.A crank drive restriction can be implemented more easily in these reciprocating piston engine variants, since the geometric arrangement of the balance shafts - to compensate for the mass moment about the crankshaft axis - does not have to be symmetrical to the plane of the cylinder axes. A restriction of the crank mechanism means that the axis of the crankshaft does not intersect a cylinder axis.

Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem Ausgleich für freie Massenkräfte und -momente.The dependent claims form advantageous developments of the inventive design of the reciprocating internal combustion engine with a balance for free inertial forces and moments.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand von zwei schematischen Darstellungen in zwei Figuren näher erläutert.In the following the invention is explained in more detail with reference to two schematic representations in two figures.

1 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Ausgleich für freie Massenkräfte und -momente beispielhaft für eine 1-Zylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine 1 schematically shows an inventive compensation for free inertial forces and moments, for example, for a 1-cylinder reciprocating internal combustion engine

2 zeigt symbolisch die Vorgehensweise bei der Auslegung eines erfindungsgemäßen Ausgleichs für freie Massenkräfte und -momente. 2 symbolically shows the procedure in the interpretation of an inventive compensation for free inertial forces and moments.

1 zeigt schematisch einen Massenausgleich für einen Kurbeltrieb 1 beispielhaft für eine 1-Zylinder-Brennnkraftmaschine mit einer Schränkung, wobei in dem Ausführungsbeispiel nur oszillierende Massen von Kolben und Pleuel und deren Ausgleich dargestellt sind. Der Kurbeltrieb besteht im Wesentlichen aus einer Kurbelwelle 2, einem Pleuel 5 und einem Kolben 6. Der Ausgleich für freie Massenkräfte und -momente 1. Ordnung besteht aus einer ersten, gegenläufig zur Kurbelwelle 2 drehenden und einer zweiten, gleichsinnig mit der Kurbelwelle 2 drehenden Ausgleichswelle 3, 4 (AGW) mit jeweils einer resultierenden Unwuchtmasse 3', 4'. 1 schematically shows a mass balance for a crank mechanism 1 by way of example for a 1-cylinder internal combustion engine with a setting, wherein in the exemplary embodiment only oscillating masses of piston and connecting rod and their compensation are shown. The crank mechanism consists essentially of a crankshaft 2 a connecting rod 5 and a piston 6 , The compensation for free mass forces and moments of 1st order consists of a first, opposite to the crankshaft 2 rotating and a second, in the same direction with the crankshaft 2 rotating balance shaft 3 . 4 (AGW), each with a resulting imbalance mass 3 ' . 4 ' ,

Erfindungsgemäß sind die Positionen der ersten Ausgleichswelle 3 und der zweiten Ausgleichswelle 4 innerhalb der konstruktiven Grenzen frei wählbar, wobei eine Phasenlage der gegenläufigen Unwuchtmasse 3' vom Kurbeltrieb 1 und eine Phasenlage der gleichläufigen Unwuchtmasse 4' von einer Phasenlage der Unwuchtmasse 3' und der absoluten Lage der ersten und der zweiten Ausgleichswelle 3, 4 bezüglich des Kurbeltriebs 1 bestimmt ist. Selbstverständlich funktioniert der Massenausgleich für freie Massenkräfte und -momente 1. Ordnung auch für Mehrzylinder-Reihen-Hubkolbenbrennkraftmaschinen. Die für den Ausgleich erforderliche Massenwirkung auf der Kurbelwelle 2 kann bei gleicher Wirkung auf unterschiedliche Wangen der Kurbelwelle 2 verteilt sein.According to the invention, the positions of the first balance shaft 3 and the second balance shaft 4 within the design limits freely selectable, with a phase angle of the opposing imbalance mass 3 ' from the crank mechanism 1 and a phase angle of the synchronous unbalanced mass 4 ' from a phase angle of the imbalance mass 3 ' and the absolute position of the first and the second balance shaft 3 . 4 with respect to the crank mechanism 1 is determined. Of course, the mass balance for free mass forces and moments 1st order also works for multi-cylinder inline reciprocating internal combustion engines. The mass action required on the crankshaft for balancing 2 can with the same effect on different cheeks of the crankshaft 2 be distributed.

In 1 gelten für die Beschriftungen:

Schränkung a:
Schränkungsmaß a.
d1:
Abstand Drehachse der ersten Ausgleichswelle 3 von der Drehachse des Kurbeltriebs 1.
d2:
Abstand Drehachse der zweiten Ausgleichswelle 4 von der Drehachse des Kurbeltriebs 1.
α1:
Laufwinkel der ersten Ausgleichswelle 3.
α2:
Laufwinkel der zweiten Ausgleichswelle 4.
α3:
Laufwinkel der Kurbelwelle 2
FAGWgegenläufig:
Massenkraft der ersten Ausgleichswelle 3 aufgrund ihrer resultierenden Unwuchtmasse 3'.
FAGWgleichläufig:
Massenkraft der zweiten Ausgleichswelle 4 aufgrund ihrer resultierenden Unwuchtmasse 4'.
FOSZ:
Maximale oszillierende Massenkraft des Kurbeltriebs 1.
In 1 apply to the labels:
Setting a:
Setting dimension a.
d1:
Distance of rotation axis of the first balance shaft 3 from the axis of rotation of the crank mechanism 1 ,
d2:
Distance of rotation axis of the second balance shaft 4 from the axis of rotation of the crank mechanism 1 ,
α1:
Running angle of the first balance shaft 3 ,
α2:
Running angle of the second balance shaft 4 ,
α3:
Angle of the crankshaft 2
F AGW counter :
Mass force of the first balance shaft 3 due to their resulting imbalance mass 3 ' ,
F AGWgleichgleich :
Mass force of the second balance shaft 4 due to their resulting imbalance mass 4 ' ,
F OSZ :
Maximum oscillating mass force of the crank mechanism 1 ,

Die Drehrichtungen der zwei Ausgleichswellen 3, 4 und der Kurbelwelle 2 und die Laufwinkel α1, α2, α3 der zwei Ausgleichswellen 3, 4 und der Kurbelwelle 2 sind durch dünne halbkreisförmige Pfeile jeweils um die Drehachsen symbolisch dargestellt.The directions of rotation of the two balance shafts 3 . 4 and the crankshaft 2 and the running angles α1, α2, α3 of the two balance shafts 3 . 4 and the crankshaft 2 are symbolically represented by thin semi-circular arrows each about the axes of rotation.

Die Auslegung der Ausgleichswelle 1 erfolgt derart, dass die gesamten Massenkraftwirkungen in Richtung der Brennkraftmaschinenquer- und der Brennkraftmaschinenhochachse und die Massenmomentwirkungen um die Brennkraftmaschinenquer- und die Brennkraftmaschinenhochachse durch das Zusammenwirken der Massenkraftwirkungen von Pleuel 5, Kolben 6, Kurbelwelle 2 und der ersten Ausgleichswelle 3 zunächst auf ein gewünschtes Maß eingestellt werden. Diese Auslegung ist im Maschinenbau allgemein bekannt.The design of the balancer shaft 1 such that the total mass force effects in the direction of Brennkraftmaschinenquer- and the engine high axis and the mass moment effects around the engine cross and the engine high axis by the interaction of the inertial forces of the connecting rod 5 , Piston 6 , Crankshaft 2 and the first balance shaft 3 initially set to a desired level. This design is well known in mechanical engineering.

Die Auslegung der zweiten Ausgleichswelle 4 erfolgt derart, dass das Massenmoment um die Drehachse der Kurbelwelle 2 auf ein gewünschtes Maß eingestellt wird. Dafür werden die Unwuchtkraft und die Phasenlage der resultierenden Unwuchtmasse der zweiten Ausgleichswelle 4 derart eingestellt, dass für das verbleibende Moment gilt: FOSZ·a – FAGWgegenläufig·sin(α1)·d1 + FAGWgleichläufig·sin(α2)·d2 = gewünschter Wert, bei vollständigem Ausgleich z. B. Null The design of the second balance shaft 4 occurs such that the mass moment about the axis of rotation of the crankshaft 2 is set to a desired level. For the unbalance force and the phase position of the resulting imbalance mass of the second balance shaft 4 set such that the following applies for the remaining moment: F OSZ · a - F AGW Opposite · sin (α1) · d1 + F AGWsimilar · sin (α2) · d2 = desired value, with complete compensation z. B. zero

Die durch die zweite Ausgleichswelle 4 in das System (Hubkolben-Brennkraftmaschine) eingebrachten Kräfte in Richtung der Brennkraftmaschinenquer- und Brennkraftmaschinenhochachse bzw. die dadurch entstehenden Momente um die Brennkraftmaschinenquer- und Brennkraftmaschinenhochachse müssen zusätzlich ausgeglichen werden. In der Brennkraftmaschinenlängsachse sind die Zylinder angeordnet. Da die Kurbelwelle 2 und die zweite Ausgleichswelle 4 die gleiche Drehrichtung besitzen, ist eine Einführung einer weiteren Ausgleichswelle in das System nicht notwendig. Dieser Ausgleich kann über eine Massenanpassung an der Kurbelwelle 2 erfolgen.The through the second balance shaft 4 in the system (reciprocating internal combustion engine) introduced forces in the direction of Brennkraftmaschinenquer- and engine high axis or the resulting moments around the engine cross and engine high axis must be compensated in addition. In the engine longitudinal axis, the cylinders are arranged. Because the crankshaft 2 and the second balance shaft 4 have the same direction of rotation, an introduction of another balance shaft in the system is not necessary. This compensation can be done via a mass adjustment on the crankshaft 2 respectively.

Zusammenfassung des Ausführungsbeispiels: Summary of the embodiment:

Zur Kompensation eines bestehenden freien Massenmoments oder zur Erzeugung eines bestimmten freien Massenmoments um die Kurbelwellendrehachse mit Hilfe von zwei Ausgleichswellen 3, 4 mit zueinander verschiedenem Drehsinn und mit Kurbelwellendrehzahl wird daher erfindungsgemäß ein im Folgenden beschriebenes Ausgleichswellensystem vorgeschlagen:
Die erste Ausgleichswelle 3 (Drehrichtung entgegen der Kurbelwellendrehrichtung) kann im Rahmen konstruktiver und funktionaler Randbedingungen frei positioniert werden und dient primär zum Ausgleich der durch den Kurbeltrieb verursachten gegen die Kurbelwellendrehrichtung umlaufenden freien Massenmomente um die Brennkraftmaschinenquer- und Brennkraftmaschinenhochachse und zum Ausgleich von gegensinnig zur Kurbelwellendrehrichtung umlaufenden Massenkräften. Die vorhandenen bzw. durch die erste Ausgleichswelle 3 zusätzlich entstehenden freien Massenmomente um die Drehachse der Kurbelwelle 2 werden durch die, aus Sicht des Massenausgleichs frei positionierbare zweite Ausgleichswelle 4 (Drehrichtung gleich zur Kurbelwellendrehrichtung) beeinflusst (z. B.: ausgeglichen). D. h. die zweite Ausgleichswelle 4 dient primär zum Ausgleich des Massenmomentes um die Drehachse der Kurbelwelle 2. Die Beschreibung der primären Ausgleichsfunktionen der zwei Ausgleichswellen 3, 4 sind beispielhaft und sollen keine Beschränkung der Erfindung darstellen. Natürlich kann, falls funktional möglich, auch die erste Ausgleichswelle 3 zum Ausgleich des Massenmomentes um die Drehachse der Kurbelwelle 2 beitragen, ebenso wie die zweite Ausgleichswelle 4 zum Ausgleich der freien Massenkräfte in Richtung der Brennkraftmaschinenquer- und Brennkraftmaschinenhochachse und der freien Massenmomente um die Brennkraftmaschinenquer- und Brennkraftmaschinenhochachse beitragen kann. Ein wesentliches Merkmal ist, dass zum Ausgleich der durch die zweite Ausgleichswelle 4 zusätzlich in das System eingebrachten Kräfte keine weitere Ausgleichswelle notwendig ist. Diese Ausgleichsfunktion übernimmt die Kurbelwelle 2, deren Massen zur Erfüllung des gewünschten Massenausgleichs entsprechend angepasst werden können.
To compensate for an existing free mass moment or to generate a certain free mass moment around the crankshaft axis of rotation with the help of two balance shafts 3 . 4 with mutually different directions of rotation and with crankshaft speed, a balance shaft system described below is therefore proposed according to the invention:
The first balance shaft 3 (Direction of rotation opposite to the crankshaft rotation direction) can be freely positioned within the framework of constructive and functional constraints and serves primarily to compensate for the caused by the crank gear against the crankshaft rotation circumferential free mass moments around the engine cross and engine high axis and to compensate for opposing the crankshaft rotation rotating mass forces. The existing or through the first balance shaft 3 additionally resulting free mass moments around the axis of rotation of the crankshaft 2 be by the, from the perspective of the mass balance freely positionable second balancer shaft 4 (Direction of rotation equal to crankshaft rotation direction) (eg: balanced). Ie. the second balance shaft 4 Primarily used to compensate for the mass moment around the axis of rotation of the crankshaft 2 , The description of the primary balancing functions of the two balance shafts 3 . 4 are exemplary and are not intended to be limiting of the invention. Of course, if functionally possible, also the first balance shaft 3 to compensate for the mass moment about the axis of rotation of the crankshaft 2 contribute as well as the second balance shaft 4 to compensate for the free mass forces in the direction of Brennkraftmaschinenquer- and engine high axis and the free mass moments around the engine transverse and engine high axis can contribute. An essential feature is that to compensate for the second balance shaft 4 additionally introduced into the system forces no further balance shaft is necessary. This compensation function takes over the crankshaft 2 , whose masses can be adjusted to meet the desired mass balance accordingly.

Der Massenausgleich kann für Kurbeltriebe mit Schränkung oder für Kurbeltriebe ohne Schränkung dargestellt werden. Selbstverständlich funktioniert der Massenausgleich für freie Massenkräfte und -momente 1. Ordnung auch für Mehrzylinder-Reihen-Hubkolbenbrennkraftmaschinen.The mass balance can be displayed for crank mechanisms with a pitch or for crank mechanisms without a pitch. Of course, the mass balance for free mass forces and moments 1st order also works for multi-cylinder inline reciprocating internal combustion engines.

Zusammengefasst ergeben sich durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung folgende Vorteile:
Die Einführung der bezüglich der Kurbelwelle 2 gleichsinnig umlaufenden zweiten Ausgleichswelle 4 erlaubt größere Freiheiten bezüglich der konstruktiven Gestaltung und des Brennkraftmaschinenpackages. Die geometrische Anordnung der ersten Ausgleichswelle 3 und der zweiten Ausgleichswelle 4 muss nicht mehr symmetrisch zur Kurbelwellenachse oder zur Ebene der Zylinderachsen erfolgen, sondern kann (in gewissen Grenzen) frei gewählt werden.
In summary, the following advantages result from the embodiment according to the invention:
Introduction of crankshaft 2 in the same direction revolving second balance shaft 4 allows greater freedom with respect to the structural design and the engine package. The geometric arrangement of the first balance shaft 3 and the second balance shaft 4 no longer has to be symmetrical to the crankshaft axis or to the plane of the cylinder axes, but can (within certain limits) be chosen freely.

Eine Kurbeltriebsschränkung lässt sich bei diesen Brennkraftmaschinenvarianten leichter umsetzen, da die geometrische Anordnung der zwei Ausgleichswellen 3, 4 – zur Kompensation eines Massenmoments um die Kurbelwellenachse – nicht symmetrisch zur Ebene der Zylinderachsen erfolgen muss (1).A crank drive restriction can be implemented more easily in these engine variants, since the geometric arrangement of the two balance shafts 3 . 4 - to compensate for a mass moment about the crankshaft axis - does not have to be symmetrical to the plane of the cylinder axes ( 1 ).

Die in 1 gezeigte Anordnung eines geschränkten 1-Zylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschinen-Kurbeltriebs ohne Desachsierung stellt nur eine beispielhafte Ausführung dar und begrenzt die Anwendung der Erfindung nicht. Vielmehr ist es möglich, auch für Kurbeltriebe mit Desachsierung und beziehungsweise oder ohne Schränkung das verbleibende Moment 1. Ordnung um die Kurbelwellendrehachse erfindungsgemäß zu beeinflussen beziehungsweise zu kompensieren.In the 1 1-cylinder reciprocating internal combustion engine crank mechanism without dislocation shown is only an exemplary embodiment and does not limit the application of the invention. Rather, it is possible, according to the invention to influence or compensate for the remaining moment 1st order to the crankshaft rotation axis also for crank mechanisms with desalination and or without restriction.

2 zeigt symbolisch die Vorgehensweise bei der Auslegung eines erfindungsgemäßen Ausgleichs für freie Massenkräfte und -momente in drei Schritten, dargestellt für vier Kurbelwinkel φ der Kurbelwelle 2:
bei 0°, 90°, 180° und 270°.
2 shows symbolically the procedure in the interpretation of an inventive compensation for free mass forces and moments in three steps, shown for four crank angle φ of the crankshaft 2 :
at 0 °, 90 °, 180 ° and 270 °.

Schritt 1 entspricht hierbei der Auslegung der gegenläufigen Ausgleichswelle 3. Betrachtung über den Kurbelwinkel von oben nach unten.Step 1 corresponds to the design of the counterbalancing balance shaft 3 , Considering the crank angle from top to bottom.

Schritt 2 entspricht hierbei der Auslegung der gleichläufigen Ausgleichswelle 4. Betrachtung über den Kurbelwinkel von oben nach unten.Step 2 corresponds to the interpretation of the corotating balance shaft 4 , Considering the crank angle from top to bottom.

Schritt 3 (gestrichelt umrandet, mit zugehörigen schwarzen Pfeilen) entspricht hierbei der Anpassung der Unwucht der Kurbelwelle 2 aufgrund der in Schritt 2 entstandenen umlaufenden Kraft aufgrund der gleichläufigen Ausgleichswelle 4. Betrachtung über den Kurbelwinkel von oben nach unten.Step 3 (dashed lines, with associated black arrows) corresponds to the adjustment of the unbalance of the crankshaft 2 due to the circumferential force created in step 2 due to the corotating balance shaft 4 , Considering the crank angle from top to bottom.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Kurbeltriebcrankshaft
22
Kurbelwellecrankshaft
33
erste Ausgleichswellefirst balance shaft
3'3 '
Unwuchtmasse erste AusgleichswelleImbalance mass first balance shaft
44
zweite Ausgleichswellesecond balance shaft
4'4 '
Unwuchtmasse zweite AusgleichswelleUnbalance mass second balance shaft
55
Pleuelpleuel
66
Kolbenpiston

Claims (4)

Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem Ausgleich für freie Massenkräfte und -momente, bestehend aus einem Kurbeltrieb (1) und einer ersten, vom Kurbeltrieb (1) gegensinnig zu einer Kurbelwelle (2) des Kurbeltriebs (1) mit gleicher Drehzahl antreibbaren Ausgleichswelle (3) und einer zweiten vom Kurbeltrieb (1) gleichsinnig zur Kurbelwelle (2) des Kurbeltriebs (1) mit gleicher Drehzahl antreibbaren Ausgleichswelle (4) mit jeweils zumindest einer Unwuchtmasse (3', 4'), wobei Drehachsen von Kurbelwelle (2), erster und zweiter Ausgleichswelle (3, 4) parallel zueinander ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Lage (Brennkraftmaschinenhochachse und -querachse) der ersten und der zweiten Ausgleichswelle (3, 4) frei wählbar ist, wobei eine Phasenlage der gegenläufigen Unwuchtmasse (3') vom Kurbeltrieb (1) bestimmt ist und eine Phasenlage der gleichläufigen Unwuchtmasse (4') von einer Masse der Unwuchtmasse (3') und deren Phasenlage und der absoluten Lage der ersten und der zweiten Ausgleichswelle (3, 4) bestimmt ist.Reciprocating internal combustion engine with compensation for free mass forces and moments, consisting of a crank mechanism ( 1 ) and a first, from the crank mechanism ( 1 ) in the opposite direction to a crankshaft ( 2 ) of the crank mechanism ( 1 ) with the same speed driven balancer shaft ( 3 ) and a second one from the crank drive ( 1 ) in the same direction as the crankshaft ( 2 ) of the crank mechanism ( 1 ) with the same speed driven balancer shaft ( 4 ) each having at least one imbalance mass ( 3 ' . 4 ' ), where axes of rotation of crankshaft ( 2 ), first and second balancing shafts ( 3 . 4 ) are aligned parallel to each other, characterized in that the spatial position (engine vertical axis and transverse axis) of the first and the second balancer shaft ( 3 . 4 ) is freely selectable, wherein a phase angle of the opposing imbalance mass ( 3 ' ) from the crank mechanism ( 1 ) is determined and a phase angle of the synchronous unbalanced mass ( 4 ' ) of a mass of imbalance mass ( 3 ' ) and their phase position and the absolute position of the first and the second balance shaft ( 3 . 4 ) is determined. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein um die Drehachse der Kurbelwelle (2) des Kurbeltriebs (1) vorhandenes Massenmoment erster Ordnung durch die zweite Ausgleichswelle (4) ausgleichbar oder zu einem beliebigen Grad beeinflussbar ist.Reciprocating internal combustion engine according to claim 1, characterized in that one about the axis of rotation of the crankshaft ( 2 ) of the crank mechanism ( 1 ) existing first order mass moment by the second balance shaft ( 4 ) compensable or can be influenced to any degree. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Summe der umlaufenden Massenkraftwirkung der ersten und der zweiten Ausgleichswelle (3, 4) gleich oder ungleich groß ist wie die auszugleichende umlaufende freie Massenkraft des Kurbeltriebs (1).Reciprocating internal combustion engine according to one of the claims 1 or 2, characterized in that a sum of the circulating mass force effect of the first and the second balance shaft ( 3 . 4 ) is the same or unequal size as the circulating free mass force of the crank mechanism ( 1 ). Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Summe der umlaufenden Massenmomentenwirkung der ersten und der zweiten Ausgleichswelle (3, 4) gleich oder ungleich groß ist wie das auszugleichende umlaufende freie Massenmoment des Kurbeltriebs (1).Reciprocating internal combustion engine according to one of the claims 1 to 3, characterized in that a sum of the circulating mass moment effect of the first and the second balance shaft ( 3 . 4 ) is the same or unequal size as the circulating free mass moment of the crank mechanism ( 1 ).
DE200910058090 2009-12-12 2009-12-12 Reciprocating internal combustion engine i.e. 1-cylinder reciprocating internal combustion engine, has balancing shafts driven with same speed, where phase position of imbalance mass is determined from absolute position of shafts Withdrawn DE102009058090A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200910058090 DE102009058090A1 (en) 2009-12-12 2009-12-12 Reciprocating internal combustion engine i.e. 1-cylinder reciprocating internal combustion engine, has balancing shafts driven with same speed, where phase position of imbalance mass is determined from absolute position of shafts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200910058090 DE102009058090A1 (en) 2009-12-12 2009-12-12 Reciprocating internal combustion engine i.e. 1-cylinder reciprocating internal combustion engine, has balancing shafts driven with same speed, where phase position of imbalance mass is determined from absolute position of shafts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009058090A1 true DE102009058090A1 (en) 2011-06-16

Family

ID=43992859

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200910058090 Withdrawn DE102009058090A1 (en) 2009-12-12 2009-12-12 Reciprocating internal combustion engine i.e. 1-cylinder reciprocating internal combustion engine, has balancing shafts driven with same speed, where phase position of imbalance mass is determined from absolute position of shafts

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102009058090A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10041563B2 (en) 2016-03-23 2018-08-07 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha In-line four cylinder engine

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04157238A (en) * 1990-10-18 1992-05-29 Honda Motor Co Ltd Balancer for engine

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04157238A (en) * 1990-10-18 1992-05-29 Honda Motor Co Ltd Balancer for engine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10041563B2 (en) 2016-03-23 2018-08-07 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha In-line four cylinder engine
EP3225878B1 (en) * 2016-03-23 2019-06-05 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha In-line four cylinder engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0462411B1 (en) Balancing of the second order couple of a 5 cylinder in-line combustion engine
DE102013204544B4 (en) Double crankshaft engine
DE3541831A1 (en) ENGINE TRAINING WITH LOW VIBRATION
DE102013203560A1 (en) Internal combustion engine with arranged on the crankshaft and serving as an imbalance balance weight and method for producing the crankshaft
DE102010004588B4 (en) Internal combustion engine with extended expansion stroke and balance weights on the eccentric shaft
DE2037513B2 (en) Drive for a rotating work system with a compensation system
DE2047180B2 (en) Piston engine
DE3336444A1 (en) CRANKSHAFT FOR A V-COMBUSTION ENGINE
DE102009058090A1 (en) Reciprocating internal combustion engine i.e. 1-cylinder reciprocating internal combustion engine, has balancing shafts driven with same speed, where phase position of imbalance mass is determined from absolute position of shafts
DE102005054761A1 (en) Internal combustion engine
EP2539606B1 (en) Mass balancing device for an internal combustion engine
DE2344529B2 (en) ARRANGEMENT FOR DYNAMIC BALANCING OF A HIGH SPEED PRESS
EP1130281A2 (en) Balance shaft for combustion engine
DE2904066A1 (en) IC engine layout using uneven number of cylinders - has two crankpins carrying different number of connecting rod assemblies
DE3218956C2 (en)
DE2829042C2 (en) Device for balancing the inertia forces of reciprocating crankshaft machines
DE102009051296A1 (en) Reciprocating piston-internal combustion engine i.e. one-cylinder reciprocating piston-internal combustion engine, has balancing shaft, where distance of axis of shaft to axis of crankshaft is in determined relation to offset of crank drive
DE3842366A1 (en) Mass balance device
DE3840307C2 (en) Device for balancing mass forces and alternating torques
DE2126059A1 (en) Crankshaft with connecting rod bearings for reciprocating engines
DE102010055584A1 (en) Device for balancing idle mass force of lifting cylinder crankshaft machine, has anti-parallel crankshaft-and-connecting-rod drive element to drive balancer shaft which is connected firmly to coupling element through eccentric cam
AT395204B (en) CRANKSHAFT
EP1080315A1 (en) Coupling element for connecting two shafts which are parallel to an axis and arranged behind each other on the same axis with a cross-distance therebetween
DE10207077A1 (en) Crankshaft with four six and eight cylinder engines has V-angle of 75 degrees, and V-6 engine and V-8 engine each have crank offset of crank pins in crank throws uniformly equalling 30 degrees
DE636814C (en) Two-stroke internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination