DE19519296A1 - Einrichtung zum Ausgleich von Wechselmomenten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus DE-37 20 559 A1 ist ein auch in einem konstanten, mittleren Drehzahlbereich wirksamer Wechselmomentenausgleich mit einer auf einer Nebenwelle angeordneten, zusätzlichen Ausgleichsmasse bekannt, wobei das zwischen der Kurbelwelle und der Nebenwelle herrschende Übersetzungsverhältnis bei der Auslegung der Träg­ heitsmomente berücksichtigt wird.

Solche Anordnungen sind bei gewichts- und reibleistungsopti­ mierten und/oder bei kleinvolumigen Brennkraftmaschinen, z. B. mit weniger als vier Zylindern, aufgrund des erforderlichen Bauteile- und Gewichtsaufwandes unrentabel.

In DE-27 13 403 C2 wird vorgeschlagen, die Schaltkupplung als Ausgleichsmasse zur Kompensation von Gegendrehmomenten bei Drehzahländerungen, d. h. beim Beschleunigen heranzuziehen. Hierfür ist die Schaltkupplung auf einer gegenüber der Kurbel­ welle entgegengesetzt mit identischer Drehzahl laufenden Zwi­ schenwelle angeordnet. Zusätzlich trägt diese Zwischenwelle exzentrisch angeordnete Zusatzmassen und ist an einer Stirn­ seite aus dem Kurbelgehäuse herausgeführt. Auf diesem Teil ist in Kraftfluß- bzw. Momentenflußrichtung gesehen unmittelbar hinter dem Antrieb der Zwischenwelle die Schaltkupplung angeordnet, deren Abtriebsseite dann ein Getriebe treibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Ausgleich von durch Gas- oder Massenkräfte erzeugten Wechsel­ momenten zu schaffen. Dabei soll das Gesamtgewicht und der Bau­ teilaufwand möglichst gering bleiben.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den Merkmalen des Patent­ anspruchs 1.

Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen benannt.

Wenn in einer gattungsgemäßen Einrichtung die Nebenwelle mit einer höheren Drehzahl als die Kurbelwelle läuft und diese Nebenwelle zwischen ihrem Antrieb und der Schaltkupplung eine rotationssymmetrische Ausgleichsmasse trägt, so ist bei geeig­ neter Wahl des Drehzahlverhältnisses zwischen Kurbelwelle und Nebenwelle ein weitgehender Wechselmomentenausgleich erzielbar. Vorteilhafterweise kann die Ausgleichsmasse dabei durch ein der Hubkolbenbrennkraftmaschine zugeordnetes Schwungrad, oder einen Anlasserzahnkranz oder einer Kombination hieraus gebildet sein. Somit wird die Ausgleichsmasse durch ohnehin notwendige Bautei­ le gebildet, das heißt es sind keine Zusatzmassen erforderlich und das Gesamtgewicht sowie der Bauteilaufwand bleiben gering. Die höhere Drehzahl der Nebenwelle gegenüber der gegenläufigen Kurbelwelle begrenzt hierbei das Gewicht der Ausgleichsmassen, da das an sich geringere Trägheitsmoment der Ausgleichsmasse gegenüber dem Trägheitsmoment der auf der Kurbelwelle konzen­ trierten Schwungmassen durch die erhöhte Drehzahl kompensiert wird.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung läßt sich ein geringer Bauteileaufwand und kompakter Aufbau dadurch erzielen, daß die Nebenwelle koaxial fluchtend eine Eingangswelle eines Getriebes antreibt, welches unmittelbar an die Brennkraftmaschine ange­ flanscht ist. Aufgrund der erhöhten Drehzahl im Getriebe können dessen Bauteile für geringere Momente ausgelegt werden, was zur Gewichtsreduktion beiträgt.

In einfacher Weise läßt sich die Nebenwelle unmittelbar von der Kurbelwelle antreiben, indem ein auf eine Kurbelwange der Kur­ belwelle geschnittenes antreibendes Zahnrad in ein getriebenes Zahnrad auf der Nebenwelle spielfrei eingreift.

Die Nebenwelle läßt sich zudem zum Antrieb von beispielsweise Nebenaggregaten der Brennkraftmaschine nutzen, wobei sie auf der der einen gegenüberliegenden Stirnseite aus dem Kurbel­ gehäuse heraus geführt ist und ein dementsprechendes Antriebs­ rad trägt.

Die Rückübersetzung der höheren Drehzahl, welche mittels der Nebenwelle in das Getriebe eingeleitet wird, kann über eine abtriebsseitig im Getriebe angeordnete Rückübersetzungsstufe, an einem den angetriebenen Rädern eines mit diesem Antriebs­ strang versehenen Kraftfahrzeugs zugeordneten Differential oder mit einem Vorgelegegetriebe realisiert werden. Das Trägheits­ moment der Ausgleichsmasse multipliziert mit dem umgekehrten, zwischen der Kurbelwelle und der Nebenwelle vorliegenden Über­ setzungsverhältnis, entspricht dem auf der Kurbelwelle ange­ ordneten Trägheitsmoment der dortigen Schwungmassen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine mehrzylindrige Hubkol­ benbrennkraftmaschine mit angeflanschtem Getriebe und

Fig. 2 eine Seitenansicht von Fig. 1.

Der Antriebsstrang eines nicht gezeigten Kraftfahrzeuges weist eine Brennkraftmaschine 1 mit einem angeflanschten Getriebe 2 auf. Auf einem einen Kurbeltrieb aufweisenden Kurbelgehäuse 3 der Brennkraftmaschine 1 ist ein Zylinderkopf 4 mit einer Nockenwelle 5 angeordnet.

Der Kurbeltrieb besteht aus einer mit Kröpfungen 6 und Kurbel­ wangen 7 versehenen Kurbelwelle 8, welche über ein Umschlin­ gungsgetriebe 9 die Nockenwelle 5 treibt, sowie aus mit den Kröpfungen 6 verbundenen Pleueln 10 von Kolben 11.

Die einer Kröpfung 6 benachbarten Kurbelwangen 7 eines der Zylinder sind mit Zahnrädern 12 versehen, welche mit korrespon­ dierenden, auf einer Nebenwelle 13 angeordneten angetriebenen Zahnrädern 14 spielfrei kämmen.

Die Nebenwelle 13 erstreckt sich über die Längserstreckung der Brennkraftmaschine 1 hinaus, wobei ein über eine Stirnseite 15 der Brennkraftmaschine hinausragender Teil 16 dieser Nebenwelle 13 eine Ausgleichsmasse 17 trägt. Ein Stumpf 18 der Nebenwelle 13 erstreckt sich außerhalb einer gegenüberliegenden Stirnseite 19 und trägt ein Antriebsrad 20 für nicht gezeigte Nebenaggre­ gate.

Auf dem Teil 16 ist als Ausgleichsmasse 17 ein Schwungrad 21 der Hubkolbenbrennkraftmaschine 1 angeordnet, wobei die Neben­ welle 13 koaxial fluchtend eine Eingangswelle 23 des Getriebes 2 antreibt.

Das Getriebe 2 ist mit seinem Getriebegehäuse 24 unmittelbar an die Stirnseite 15 des Kurbelgehäuses 3 angeflanscht und nimmt den die Ausgleichsmasse 17 und die Schaltkupplung 22 tragenden Teil 16 der Nebenwelle 13 auf. Das Schwungrad 21 trägt auf sei­ nem äußeren Umfang einen die Ausgleichsmasse 17 vergrößernden Anlasserzahnkranz 25, in welchen beim Anlaßvorgang der Brenn­ kraftmaschine 1 ein Anlasser 26 eingreift. Abtriebsseitig weist das Getriebe 2 eine Getriebeausgangwelle 27 auf, welche mittels einer drehzahlabsenkenden Rückübertragungsstufe 28 von der Ein­ gangswelle 23 angetrieben wird.

Im Betrieb der Brennkraftmaschine ist diese Wechselmomenten ausgesetzt, welche durch die zeitlich veränderlichen Gasmomente einerseits und die auf der Kurbelwelle 8 konzentrierten Schwungmassen, gebildet aus Kolben 11 und Pleuel 10, anderer­ seits, verursacht werden. Das Trägheitsmoment der auf der Nebenwelle 13 angeordneten Ausgleichsmassen 17 und der Schalt­ kupplung 22, multipliziert mit dem umgekehrten, zwischen Kurbelwelle 8 und Nebenwelle 13 vorliegenden Übersetzungs­ verhältnis entspricht dabei dem auf die Kurbelwelle 8 wir­ kenden Trägheitsmoment der Schwungmassen.

Claims (9)

1. Einrichtung zum Ausgleich von Wechselmomenten einer Hub­ kolbenbrennkraftmaschine, mit einer in einem Kurbelgehäuse gelagerten Kurbelwelle und einer von dieser gegensinnig angetriebenen Nebenwelle, welche eine zur Kompensation der von der Brennkraftmaschine um ihre Längsachse erzeugten Wechselmomente beitragende Schaltkupplung trägt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Nebenwelle (13) mit einer höheren Drehzahl läuft als die Kurbelwelle (8),
und diese Nebenwelle (13) zwischen ihrem Antrieb und der Schaltkupplung (22) eine rotationssymmetrische Ausgleichs­ masse (17) trägt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsmasse (17) durch das Schwungrad (21) der Brenn­ kraftmaschine (1) gebildet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenwelle (13) sich mit einem Teil (16) außerhalb zumindest einer Stirnseite (15) des Kurbelgehäuses (3) erstreckt und zumindest die Schaltkupplung (22) auf diesem Teil (16) angeordnet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenwelle (13) koaxial fluchtend eine Eingangswelle (23) eines Getriebes (2) antreibt.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenwelle (13) mindestens ein angetriebenes Zahnrad (14) trägt, welches mit einem auf einer Kurbelwange (7) der Kurbelwelle (8) ausgebildeten, antreibenden Zahnrad (12) kämmt.

6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Stumpf (18) der Nebenwelle (13) auf der der einen (15) gegenüberliegenden Stirnseite (19) außerhalb des Kurbelgehäuses (3) erstreckt und auf diesem Stumpf (19) ein Antriebsrad (20) angeordnet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsmasse (17) auf dem Teil (16) der Nebenwelle (13) innerhalb eines Getriebegehäuses (24) angeordnet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (2) abtriebsseitig eine Rückübertragungsstufe (28) zur Herabsetzung der höheren Drehzahl aufweist.

9. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägheitsmoment der auf der Nebenwelle (13) angeordneten Ausgleichsmasse (17) und der Schaltkupplung (22), multipliziert mit dem um­ gekehrten, zwischen Kurbelwelle (8) und Nebenwelle (13) vor­ liegenden Übersetzungsverhältnis, dem auf die Kurbelwelle (8) wirkenden Trägheitsmoment entspricht.