DE102012105666B4 - Ausgleichswellenmodul eines Motors - Google Patents
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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,
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, 421b, 421c) haben.
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,
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, 421b, 421c) haben.
Description
- Für die Anmeldung wird die Priorität der am 16. November 2011 eingereichten koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2011-0119425 (Veröffentlicht als
KR 10 2013 0 053 785 A - 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 einem 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.
- Die
US 5 657 728 A ,US 7 017 545 B2 undDE 10 2008 036 758 A1 beschreiben jeweils ein Ausgleichswellenmodul eines Motors, aufweisend ein Kurbelwellenkettenantriebsrad, ein Kurbelwellenkettenabtriebsrad sowie eine erste und eine zweite Ausgleichswelle. - Mit der Erfindung wird ein Ausgleichswellenmodul eines Motors geschaffen, welches das Volumen einer Ausgleichswelle eines Achtzylinder-V-Motors minimieren kann.
- Dies wird gemäß der Erfindung durch ein Ausgleichswellenmodul eines Motors nach den Merkmalen aus dem Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
- 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 und4B 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 und3 gezeigt, weist ein Ausgleichswellenmodul eines Motors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ein Kurbelwellenkettenantriebsrad10 , ein Kurbelwellenkettenabtriebsrad30 , eine erste Ausgleichswelle41 und eine zweite Ausgleichswelle42 auf. Das Kurbelwellenkettenantriebsrad10 nimmt die Leistung des Motors auf. Das Kurbelwellenkettenabtriebsrad30 nimmt die Leistung des Kurbelwellenkettenantriebsrades10 über ein Kettenelement20 auf. Die erste Ausgleichswelle41 ist an derselben Achse wie das Kurbelwellenkettenabtriebsrad30 angeordnet und nimmt die Leistung auf. Die zweite Ausgleichswelle42 ist derart angeordnet, dass sie die Leistung der ersten Ausgleichswelle41 aufnimmt. - Das Kurbelwellenkettenantriebsrad
10 ist derart installiert, dass es direkt die Motorleistung aufnimmt, die von einer Kurbelwelle des Motors abgegeben wird. Das Kettenelement20 ist derart angeordnet, dass es den Außenumfang des Kurbelwellenkettenabtriebsrades30 umgibt und die Leistung überträgt, und die Leistung des Kurbelwellenkettenantriebsrades10 wird über das Kettenelement20 an das Kurbelwellenkettenabtriebsrad30 und dann an die erste Ausgleichswelle41 übertragen, wie später beschrieben wird. - Die erste Ausgleichswelle
41 weist ein an ihrem Außenumfang ausgebildetes erstes Ausgleichsgewicht411 mit einer Mehrzahl von ersten Ausgleichsgewichtselementen411a ,411b und411c auf. Die zweite Ausgleichswelle42 weist ein an ihrem Außenumfang ausgebildetes zweites Ausgleichsgewicht421 mit einer Mehrzahl von zweiten Ausgleichsgewichtselementen421a ,421b und421c auf. - Ein erstes Antriebsrad
31 ist an derselben Achse wie das Kurbelwellenkettenabtriebsrad30 angeordnet, und die erste Ausgleichswelle41 und das Kurbelwellenkettenabtriebsrad30 werden als eine Einheit mit dem ersten Antriebsrad31 gedreht. - Ein zweites Antriebsrad
32 ist derart vorgesehen, dass es mit dem ersten Antriebsrad31 in Eingriff steht. Gleichermaßen ist das zweite Antriebsrad32 an derselben Achse wie die zweite Ausgleichswelle42 angeordnet und überträgt die Leistung des ersten Antriebsrades31 über das zweite Antriebsrad32 an die zweite Ausgleichswelle42 . - Das erste und das zweite Antriebsrad
31 und32 haben eine Übersetzung, die zweimal höher als die Drehzahl des Kurbelwellenkettenantriebsrades10 ist. Das heißt, wenn das Kurbelwellenkettenantriebsrad10 gedreht wird, wird die erste Ausgleichswelle41 zweimal in derselben Richtung wie das Kurbelwellenkettenantriebsrad10 gedreht, und die zweite Ausgleichswelle42 wird zweimal in der Gegenrichtung der ersten Ausgleichswelle41 gedreht. Außerdem bilden virtuelle Verbindungslinien zwischen den Drehmittelpunkten der ersten Ausgleichswelle41 , der zweiten Ausgleichswelle42 und dem Kurbelwellenkettenantriebsrad10 ein gleichschenkliges Dreieck. - Das heißt, ein Abstand d1 zwischen dem Kurbelwellenkettenantriebsrad
10 und der ersten Ausgleichswelle41 ist gleich einem Abstand d2 zwischen dem Kurbelwellenkettenantriebsrad10 und der zweiten Ausgleichswelle42 , und ein Abstand d3 zwischen der ersten und der zweiten Ausgleichswelle41 und42 ist kleiner als die Abstände d1 und d2. - Wie in den
4A und4B gezeigt, werden, wenn die erste Ausgleichswelle41 gedreht wird, eine Umwuchtkraft F und ein Unwuchtmoment M durch das erste Ausgleichsgewicht411 mit dem ersten, dem zweiten und dem dritten Gewichtselement411a ,411b und411c erzeugt, die an dem Außenumfang der ersten Ausgleichswelle41 vorgesehen sind. Gleichermaßen werden eine Umwuchtkraft F und ein Unwuchtmoment M durch das zweite Ausgleichsgewicht421 mit dem vierten, dem fünften und dem sechsten Gewichtselement421a ,421b und421c an der zweiten Ausgleichswelle42 erzeugt, die gleichzeitig in der Gegenrichtung der ersten Ausgleichswelle41 gedreht wird, wenn die erste Ausgleichswelle41 gedreht wird. - In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung haben das erste, das zweite und das dritte Gewichtselement
411a ,411b und411c nacheinander eine Phasendifferenz von 90°. - In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung haben das vierte, das fünfte und das sechste Gewichtselement
421a ,421b und421c nacheinander eine Phasendifferenz von 90°. - Ein Vorgang des Ausgleichs von Unwuchtkräften F und Unwuchtmomenten M zwischen den ersten Ausgleichsgewichtselementen
411a ,411b und411c der ersten Ausgleichswelle41 und den zweiten Ausgleichsgewichtselementen421a ,421b und421c der zweiten Ausgleichswelle42 kann mittels der Unwuchtkräfte F und der Unwuchtmomente M durchgeführt werden. - Das heißt, wie in
2 gezeigt, werden die erste und die zweite Ausgleichswelle41 und42 durch die Drehung des Kurbelwellenkettenantriebsrades10 gleichzeitig gedreht. Die ersten Ausgleichsgewichtselemente411a ,411b und411c sind an der entgegengesetzten Seite der zweiten Ausgleichsgewichtselemente421a ,421b und421c positioniert, während das Kurbelwellenkettenantriebsrad10 gedreht wird. Dementsprechend können die Unwuchtkräfte F und die Unwuchtmomente M, die an der ersten und der zweiten Ausgleichswelle41 und42 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 Ausgleichsgewichtselemente411a ,411b und411c und der zweiten Ausgleichsgewichtselemente421a ,421b und421c erzeugt wird. Hier können die erste und die zweite Ausgleichswelle41 und42 mit einer Drehzahl gedreht werden, die zweimal höher als die des Kurbelwellenkettenantriebsrades10 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 wird. Ferner kann die Ölpumpe derart modularisiert werden, dass sie angetrieben wird, während sie mit dem ersten Antriebsrad31 und dem zweiten Antriebsrad32 in Eingriff steht. Ein solcher Rotor steht mit dem ersten oder dem zweiten Antriebsrad31 oder32 in Eingriff, so dass die Ölpumpe die Funktion des Pumpens durchführt.
Claims (9)
- 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, 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, 421b, 421c) haben.
- 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 das erste, das zweite und das dritte Gewichtselement (411a, 411b, 411c) nacheinander eine Phasendifferenz von 90° haben. - Ausgleichswellenmodul nach
Anspruch 1 , 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.
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