DE102012105666A1

DE102012105666A1 - Ausgleichswellenmodul eines Motors

Info

Publication number: DE102012105666A1
Application number: DE102012105666A
Authority: DE
Inventors: Ahn Lee
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2013-05-16
Anticipated expiration: 2032-06-29
Also published as: DE102012105666B4; CN103115107A; KR20130053785A; US8714127B2; CN103115107B; KR101326946B1; US20130118436A1

Abstract

Ausgleichswellenmodul eines Motors, aufweisend ein Kurbelwellenkettenantriebsrad (10) zum Aufnehmen einer Leistung einer Kurbelwelle des Motors, ein Kurbelwellenkettenabtriebsrad (30), das mit dem Kurbelwellenkettenantriebsrad (10) in Eingriff steht und eine Leistung des Kurbelwellenkettenantriebsrades (10) aufnimmt, eine erste Ausgleichswelle (41), die koaxial zu dem Kurbelwellenkettenabtriebsrad (30) angeordnet ist und ein erstes Antriebsrad (31) aufweist, um eine Leistung von dem Kurbelwellenkettenabtriebsrad (30) aufzunehmen, und eine zweite Ausgleichswelle (42), die eine Leistung über ein zweites Antriebsrad (32) aufnimmt, das mit dem ersten Antriebsrad (31) in Eingriff steht.

Description

Für die Anmeldung wird die Priorität der am 16. November 2011 eingereichten koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2011-0119425 beansprucht, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin einbezogen ist.
Die Erfindung betrifft ein Ausgleichswellenmodul eines Motors, und insbesondere ein Ausgleichswellenmodul eines Motors, das ein Einbauvolumen minimieren kann.
Im Allgemeinen ist die Kurbelwelle eines Motors in einer einzigen Ebene angeordnet, in der acht Kurbelachsen angeordnet sind, wie in 1 gezeigt ist.
Das heißt, im Falle eines V8-Motors mit acht Zylindern in 90°-Anordnung, bei dem die Kurbelwelle in einer einzigen Ebene angeordnet ist, sollten zwei Ausgleichswellen zum Ausgleichen zusätzlicher Unwuchtkräfte und Unwuchtmomente zwischen der Kurbelwellenunterseite und einer Zylinderreihe installiert und mit einer doppelten Drehzahl angetrieben werden.
Die Gestaltung eines Ausgleichs für Unwuchtkräfte und Unwuchtmomente, die durch einen Kolben, der eine Hin- und Herbewegung durchführt, und eine Pleuelstange, die eine Schwenkbewegung durchführt, verursacht werden, ist für den Motor erforderlich.
Im Falle der Pleuelstange wird eine Berechnungsformel zur Betrachtung einer Punktmasse verwendet, um eine hin- und hergehende Masse, die mit dem Kolben verbunden ist, und eine rotierende Masse, die mit einer Kurbelzapfen verbunden ist, zu unterscheiden.
Die hin- und hergehende Masse und die rotierende Masse haben eine Trägheit, die Trägheitskräfte erzeugt, wenn der Motor angetrieben wird.
Die Trägheitskraft, die durch die hin- und hergehende Masse verursacht wird, wirkt in der Richtung der Mittelachse eines Zylinders, und die Trägheitskraft, die durch die rotierende Masse verursacht wird, wirkt in der Richtung eines Kurbelzapfens, die der Radialrichtung der Drehung entspricht.
Die oben beschriebenen Trägheitskräfte werden durch unterschiedliche Umwuchtkomponenten für jeden Motortyp gebildet.
Insbesondere treten, wenn bei einem V8-Motor ein Zylinderreihenwinkel von 90° und eine einzige Kurbelwellenebene angesetzt werden, eine zusätzliche horizontale Erregerkraft und ein zusätzliches Kippmoment auf. Ferner werden eine Ausgleichswelle, die sich mit der doppelten Drehzahl und in derselben Richtung wie die Kurbelwelle dreht, und eine Ausgleichswelle, die sich mit der doppelten Drehzahl und in der Gegenrichtung der Kurbelwelle dreht, an der Unterseite der Kurbelwelle installiert, um die Umwuchtkomponenten auszugleichen.
Jedoch sollten die beiden Ausgleichswellen in derselben senkrechten Ebene wie die Kurbelwelle installiert werden. Ferner ist, da der Abstand zwischen den Kurbelwelleneinbauabschnitten groß ist, die Einbauanordnung der Ausgleichswelle begrenzt, und es ist unmöglich, eine kompakte Konstruktion zu realisieren.
Mit der Erfindung wird ein Ausgleichswellenmodul eines Motors geschaffen, welches das Volumen einer Ausgleichswelle eines Achtzylinder-V--Motors minimieren kann.
Gemäß der Erfindung weist ein Ausgleichswellenmodul eines Motors ein Kurbelwellenkettenantriebsrad zum Aufnehmen einer Leistung einer Kurbelwelle des Motors, ein Kurbelwellenkettenabtriebsrad, das mit dem Kurbelwellenkettenantriebsrad in Eingriff steht und eine Leistung des Kurbelwellenkettenantriebsrades aufnimmt, eine erste Ausgleichswelle, die koaxial zu dem Kurbelwellenkettenabtriebsrad angeordnet ist und ein erstes Antriebsrad aufweist, um eine Leistung von dem Kurbelwellenkettenabtriebsrad aufzunehmen, und eine zweite Ausgleichswelle auf, die eine Leistung über ein zweites Antriebsrad aufnimmt, das mit dem ersten Antriebsrad in Eingriff steht.
Eine Drehzahl des Kurbelwellenkettenantriebsrades kann zweimal höher als die des Kurbelwellenkettenantriebsrades sein.
Virtuelle Verbindungslinien, welche die Drehmittelpunkte der ersten Ausgleichswelle, der zweiten Ausgleichswelle und des Kurbelwellenkettenantriebsrades miteinander verbinden, bilden ein gleichschenkliges Dreieck.
Ein Abstand zwischen den Drehmittelpunkten der ersten Ausgleichswelle und dem Kurbelwellenkettenantriebsrad ist gleich einem Abstand zwischen den Drehmittelpunkten der zweiten Ausgleichswelle und dem Kurbelwellenkettenantriebsrad.
Ein Abstand zwischen den Drehmittelpunkten der ersten Ausgleichswelle und der zweiten Ausgleichswelle ist kürzer als der Abstand zwischen den Drehmittelpunkten der ersten Ausgleichswelle und dem Kurbelwellenkettenantriebsrad.
Ein erstes Ausgleichsgewicht ist an der ersten Ausgleichswelle montiert und kann ein erstes, ein zweites und ein drittes Gewichtselement aufweisen, wobei ein zweites Ausgleichsgewicht an der zweiten Ausgleichswelle montiert ist und ein viertes, ein fünftes und ein sechstes Gewichtselement aufweisen kann, und wobei das erste, das zweite und das dritte Gewichtselement eine Phasendifferenz von jeweils 180° zu dem vierten, dem fünften und dem sechsten Gewichtselement haben können.
Das erste, das zweite und das dritte Gewichtselement können nacheinander eine Phasendifferenz von 90° haben.
Das vierte, das fünfte und das sechste Gewichtselement können nacheinander eine Phasendifferenz von 90° haben.
Die erste und die zweite Ausgleichswelle sind an einer Seitenfläche eines Zylinderblocks angeordnet.
Das Kurbelwellenkettenantriebsrad und das Kurbelwellenkettenabtriebsrad sind über ein Kettenelement oder ein Riemenelement miteinander verbunden.
Gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung kann das Ausgleichswellenmodul des Motors das Volumen einer Ausgleichswelle eines Achtzylinder-V-Motors minimieren und die Struktur vereinfachen.
Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 ein Schema einer einzigen Kurbelwellenebene, die allgemein angewendet wird und in der acht Kurbelachsen angeordnet sind;
2 eine perspektivische Ansicht eines Ausgleichswellenmoduls eines Motors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
3 eine Seitenansicht des Ausgleichswellenmoduls des Motors gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
4A und 4B Ansichten der ersten und der zweiten Ausgleichswelle, die bei dem Ausgleichswellenmodul des Motors gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung verwendet werden; und
5 ein Schema, das den Ausgleich für jeden Drehphasenwinkel zeigt, der von der ersten und der zweiten Ausgleichswelle gebildet wird, die bei dem Ausgleichswellenmodul des Motors gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung verwendet werden.
In den Figuren sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Wie in den 2 und 3 gezeigt, weist ein Ausgleichswellenmodul eines Motors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ein Kurbelwellenkettenantriebsrad 10, ein Kurbelwellenkettenantriebsrad 30, eine erste Ausgleichswelle 41 und eine zweite Ausgleichswelle 42 auf. Das Kurbelwellenkettenantriebsrad 10 nimmt die Leistung des Motors auf. Das Kurbelwellenkettenantriebsrad 30 nimmt die Leistung des Kurbelwellenkettenantriebsrades 10 über ein Kettenelement 20 auf. Die erste Ausgleichswelle 41 ist an derselben Achse wie das Kurbelwellenkettenantriebsrad 30 angeordnet und nimmt die Leistung auf. Die zweite Ausgleichswelle 42 ist derart angeordnet, dass sie die Leistung der ersten Ausgleichswelle 41 aufnimmt.
Das Kurbelwellenkettenantriebsrad 10 ist derart installiert, dass es direkt die Motorleistung aufnimmt, die von einer Kurbelwelle des Motors abgegeben wird. Das Kettenelement 20 ist derart angeordnet, dass es den Außenumfang des Kurbelwellenkettenabtriebsrades 30 umgibt und die Leistung überträgt, und die Leistung des Kurbelwellenkettenantriebsrades 10 wird über das Kettenelement 20 an das Kurbelwellenkettenabtriebsrad 30 und dann an die erste Ausgleichswelle 41 übertragen, wie später beschrieben wird.
Die erste Ausgleichswelle 41 weist ein an ihrem Außenumfang ausgebildetes erstes Ausgleichsgewicht 411 mit einer Mehrzahl von ersten Ausgleichsgewichtselementen 411a, 411b und 411c auf. Die zweite Ausgleichswelle 42 weist ein an ihrem Außenumfang ausgebildetes zweites Ausgleichsgewicht 421 mit einer Mehrzahl von zweiten Ausgleichsgewichtselementen 421a, 421b und 421c auf.
Ein erstes Antriebsrad 31 ist an derselben Achse wie das Kurbelwellenkettenabtriebsrad 30 angeordnet, und die erste Ausgleichswelle 41 und das Kurbelwellenkettenabtriebsrad 30 werden als eine Einheit mit dem ersten Antriebsrad 31 gedreht.
Ein zweites Antriebsrad 32 ist derart vorgesehen, dass es mit dem ersten Antriebsrad 31 in Eingriff steht. Gleichermaßen ist das zweite Antriebsrad 32 an derselben Achse wie die zweite Ausgleichswelle 42 angeordnet und überträgt die Leistung des ersten Antriebsrades 31 über das zweite Antriebsrad 32 an die zweite Ausgleichswelle 42.
Das erste und das zweite Antriebsrad 31 und 32 haben eine Übersetzung, die zweimal höher als die Drehzahl des Kurbelwellenkettenantriebsrades 10 ist. Das heißt, wenn das Kurbelwellenkettenantriebsrad 10 gedreht wird, wird die erste Ausgleichswelle 41 zweimal in derselben Richtung wie das Kurbelwellenkettenantriebsrad 10 gedreht, und die zweite Ausgleichswelle 42 wird zweimal in der Gegenrichtung der ersten Ausgleichswelle 41 gedreht. Außerdem bilden virtuelle Verbindungslinien zwischen den Drehmittelpunkten der ersten Ausgleichswelle 41, der zweiten Ausgleichswelle 42 und dem Kurbelwellenkettenantriebsrad 10 ein gleichschenkliges Dreieck.
Das heißt, ein Abstand d1 zwischen dem Kurbelwellenkettenantriebsrad 10 und der ersten Ausgleichswelle 41 ist gleich einem Abstand d2 zwischen dem Kurbelwellenkettenantriebsrad 10 und der zweiten Ausgleichswelle 42, und ein Abstand d3 zwischen der ersten und der zweiten Ausgleichswelle 41 und 42 ist kleiner als die Abstände d1 und d2.
Wie in den 4A und 4B gezeigt, werden, wenn die erste Ausgleichswelle 41 gedreht wird, eine Umwuchtkraft F und ein Unwuchtmoment M durch das erste Ausgleichsgewicht 411 mit dem ersten, dem zweiten und dem dritten Gewichtselement 411a, 411b und 411c erzeugt, die an dem Außenumfang der ersten Ausgleichswelle 41 vorgesehen sind. Gleichermaßen werden eine Umwuchtkraft F und ein Unwuchtmoment M durch das zweite Ausgleichsgewicht 421 mit dem vierten, dem fünften und dem sechsten Gewichtselement 421a, 421b und 421c an der zweiten Ausgleichswelle 42 erzeugt, die gleichzeitig in der Gegenrichtung der ersten Ausgleichswelle 41 gedreht wird, wenn die erste Ausgleichswelle 41 gedreht wird.
In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung haben das erste, das zweite und das dritte Gewichtselement 411a, 411b und 411c nacheinander eine Phasendifferenz von 90°.
In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung haben das vierte, das fünfte und das sechste Gewichtselement 421a, 421b und 421c nacheinander eine Phasendifferenz von 90°.
Ein Vorgang des Ausgleichs von Unwuchtkräften F und Unwuchtmomenten M zwischen den ersten Ausgleichsgewichtselementen 411a, 411b und 411c der ersten Ausgleichswelle 41 und den zweiten Ausgleichsgewichtselementen 421a, 421b und 421c der zweiten Ausgleichswelle 42 kann mittels der Unwuchtkräfte F und der Unwuchtmomente M durchgeführt werden.
Das heißt, wie in 2 gezeigt, werden die erste und die zweite Ausgleichswelle 41 und 42 durch die Drehung des Kurbelwellenkettenantriebsrades 10 gleichzeitig gedreht. Die ersten Ausgleichsgewichtselemente 411a, 411b und 411c sind an der entgegengesetzten Seite der zweiten Ausgleichsgewichtselemente 421a, 421b und 421c positioniert, während das Kurbelwellenkettenantriebsrad 10 gedreht wird. Dementsprechend können die Unwuchtkräfte F und die Unwuchtmomente M, die an der ersten und der zweiten Ausgleichswelle 41 und 42 erzeugt werden, ausgeglichen werden.
Wie in 5 gezeigt, wird eine Unwuchtkraft F der Kurbelwelle, die entsprechend dem Phasenwinkel auftritt, während die Kurbelwelle gedreht wird, durch ein Ausgleichsmoment ausgeglichen, das von einer resultierenden Kraft erzeugt wird, die entsprechend den Positionen der ersten Ausgleichsgewichtselemente 411a, 411b und 411c und der zweiten Ausgleichsgewichtselemente 421a, 421b und 421c erzeugt wird. Hier können die erste und die zweite Ausgleichswelle 41 und 42 mit einer Drehzahl gedreht werden, die zweimal höher als die des Kurbelwellenkettenantriebsrades 10 ist.
Obwohl nicht gezeigt, kann ferner eine Ölpumpe einbezogen werden. Die Ölpumpe kann koaxial zu der ersten oder der zweiten Ausgleichswelle 41, 42 angeordnet werden und in einem Zustand des Eingriffs mit der ersten und der zweiten Ausgleichswelle gedreht werden. Eine solche Ölpumpe kann einen darin ausgebildeten Rotor aufweisen, der an derselben Achse gedreht. Ferner kann die Ölpumpe derart modularisiert werden, dass sie angetrieben wird, während sie mit dem ersten Antriebsrad 31 und dem zweiten Antriebsrad 32 in Eingriff steht. Ein solcher Rotor steht mit dem ersten oder dem zweiten Antriebsrad 31 oder 32 in Eingriff, so dass die Ölpumpe die Funktion des Pumpens durchführt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 10-2011-0119425 [0001]

Claims

Ausgleichswellenmodul eines Motors, aufweisend: ein Kurbelwellenkettenantriebsrad (10) zum Aufnehmen einer Leistung einer Kurbelwelle des Motors; ein Kurbelwellenkettenabtriebsrad (30), das mit dem Kurbelwellenkettenantriebsrad (10) in Eingriff steht und eine Leistung des Kurbelwellenkettenantriebsrades (10) aufnimmt; eine erste Ausgleichswelle (41), die koaxial zu dem Kurbelwellenkettenabtriebsrad (30) angeordnet ist und ein erstes Antriebsrad (31) aufweist, um eine Leistung von dem Kurbelwellenkettenabtriebsrad (30) aufzunehmen; und eine zweite Ausgleichswelle (42), die eine Leistung über ein zweites Antriebsrad (32) aufnimmt, das mit dem ersten Antriebsrad (31) in Eingriff steht.
Ausgleichswellenmodul nach Anspruch 1, wobei eine Drehzahl des Kurbelwellenkettenabtriebsrades (30) zweimal höher als die des Kurbelwellenkettenantriebsrades (10) ist.
Ausgleichswellenmodul nach Anspruch 2, wobei virtuelle Verbindungslinien, welche die Drehmittelpunkte der ersten Ausgleichswelle (41), der zweiten Ausgleichswelle (42) und des Kurbelwellenkettenantriebsrades (10) miteinander verbinden, ein gleichschenkliges Dreieck bilden.
Ausgleichswellenmodul nach Anspruch 3, wobei ein Abstand (d1) zwischen den Drehmittelpunkten der ersten Ausgleichswelle (41) und dem Kurbelwellenkettenantriebsrad (10) gleich einem Abstand (d2) zwischen den Drehmittelpunkten der zweiten Ausgleichswelle (42) und dem Kurbelwellenkettenantriebsrad (10) ist.
Ausgleichswellenmodul nach Anspruch 4, wobei ein Abstand (d3) zwischen den Drehmittelpunkten der ersten Ausgleichswelle (41) und der zweiten Ausgleichswelle (42) kürzer als der Abstand zwischen den Drehmittelpunkten der ersten Ausgleichswelle (41) und dem Kurbelwellenkettenantriebsrad (10) ist.
Ausgleichswellenmodul nach Anspruch 1, wobei ein erstes Ausgleichsgewicht (411) an der ersten Ausgleichswelle (41) montiert ist und ein erstes, ein zweites und ein drittes Gewichtselement (411a, 411b, 411c) aufweist, wobei ein zweites Ausgleichsgewicht (421) an der zweiten Ausgleichswelle (42) montiert ist und ein viertes, ein fünftes und ein sechstes Gewichtselement (421a, 421b, 421c) aufweist, und wobei das erste, das zweite und das dritte Gewichtselement (411a, 411b, 411c) eine Phasendifferenz von jeweils 180° zu dem vierten, dem fünften und dem sechsten Gewichtselement (421a, 422b, 422c) haben.
Ausgleichswellenmodul nach Anspruch 6, wobei das erste, das zweite und das dritte Gewichtselement (411a, 411b, 411c) nacheinander eine Phasendifferenz von 90° haben.
Ausgleichswellenmodul nach Anspruch 6, wobei das vierte, das fünfte und das sechste Gewichtselement (421a, 421b, 421c) nacheinander eine Phasendifferenz von 90° haben.
Ausgleichswellenmodul nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Ausgleichswelle (41, 42) an einer Seitenfläche eines Zylinderblocks angeordnet sind.
Ausgleichswellenmodul nach Anspruch 1, wobei das Kurbelwellenkettenantriebsrad (10) und das Kurbelwellenkettenabtriebsrad (30) über ein Kettenelement (20) oder ein Riemenelement miteinander verbunden sind.