DE19538837C1 - Vibration compensation device in IC engine - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Massenausgleich in Hubkolbenbrennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to a device for mass balance in Reciprocating internal combustion engines according to the preamble of the main claim.
Dem Schwingungsausgleich von Hubkolbenbrennkraftmaschinen kommt in neuerer Zeit steigende Bedeutung zu, da Brennkraftmaschinen mit weniger Zylindern einen geringeren Kraftstoffverbrauch haben als Brennkraftmaschinen gleichen Hubraums mit mehr Zylindern, jedoch hinsichtlich ihres Schwingungsverhaltens schwerer beherrschbar sind.The vibration compensation of reciprocating internal combustion engines has come in recent times increasing importance because internal combustion engines with fewer cylinders have lower fuel consumption than internal combustion engines with the same displacement more cylinders, but heavier in terms of their vibration behavior are manageable.
Aus der DE 41 21 647 C1 ist eine Vorrichtung zum Ausgleich der Massenkräfte zweiter Ordnung bekannt, bei der die Ausgleichswelle über einen Kurbeltrieb eine linear geführte, keulenartige Baueinheit in oszillierende Bewegung versetzt. Eine Eigenart dieser bekannten Vorrichtung zum Ausgleich der Massenkräfte liegt darin, daß die sich oszillierend bewegende, von der Ausgleichswelle angetriebene Masse in ihren jeweiligen Totpunkten die Bewegungsenergie Null hat und zwischen den Totpunkten ihre maximale Energie hat. Über den Antrieb der Ausgleichswelle, im Beispiel der DE 41 21 647 C1 ein über einen Zahnriemen angetriebenes Zahnrad, erfolgt somit ein erheblicher Energieaustausch von der Kurbelwelle zur Massenausgleichsvorrichtung und umgekehrt, was den gesamten Antrieb erheblich belastet und zu Schwingungen führt.DE 41 21 647 C1 describes a device for balancing the mass forces second order known, in which the balance shaft via a crank mechanism linearly guided, club-like assembly set in oscillating motion. A The peculiarity of this known device for balancing the mass forces is that the oscillating mass driven by the balance shaft in their the respective dead points the kinetic energy has zero and between the dead points has its maximum energy. About the drive of the balance shaft, in the example of the DE 41 21 647 C1 a toothed wheel driven by a toothed belt, thus takes place Significant energy exchange from the crankshaft to the mass balancer and vice versa, which puts a considerable strain on the entire drive and causes vibrations leads.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung derart weiterzubilden, daß die geschilderten Probleme weitgehend vermieden werden.The invention has for its object a generic device such to further that the problems described are largely avoided.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.This object is achieved with the features of the main claim.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird erreicht, daß die Gesamtenergie, die die Ausgleichsmasse und die Kompensationsmasse zu jedem Zeitpunkt haben, wesentlich weniger schwankt als bei der vorbekannten Vorrichtung zum Massenausgleich oder sogar völlig konstant ist, so daß Wechselbeanspruchungen im Antrieb der Ausgleichswelle erheblich vermindert oder sogar gänzlich vermieden sind. Der Antrieb der Ausgleichswelle kann somit unmittelbar über Zahnräder erfolgen. Dadurch, daß die Bewegungsebenen der Ausgleichsmasse und der Kompensationsmasse zueinander geneigt sind, bleibt der Ausgleich der Massenkräfte der Hubkolbenbrennkraftmaschine durch die Ausgleichsmasse erhalten. Durch die gezielte Nutzung der Bewegung der Kompensationsmasse zur Kompensation weiterer Ungleichförmigkeiten, beispielsweise Drehschwingungen, ergeben sich zusätzliche Freiheitsgrade und Möglichkeiten, beispielsweise auch zum Ausgleich von Gaskraftschwankungen bzw. -momenten an Dreizylindermotoren.With the device according to the invention it is achieved that the total energy which the Compensating mass and the compensating mass at all times are essential fluctuates less than in the known device for mass balancing or is even completely constant, so that alternating stresses in the drive of the Balance shaft are significantly reduced or even avoided entirely. The drive the balance shaft can thus be done directly via gears. Because the Levels of movement of the balancing mass and the compensating mass to each other are inclined, the balance of the inertial forces of the reciprocating piston engine remains obtained through the balancing mass. Through the targeted use of the movement of the Compensation mass to compensate for further irregularities, for example Torsional vibrations, there are additional degrees of freedom and possibilities for example to compensate for gas force fluctuations or moments Three-cylinder engines.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist für weitgehend alle Arten von Hubkolbenbrenn kraftmaschinen einsetzbar. Besonders große Vorteile ergeben sich durch zweckentsprechende Auswahl der einzelnen Parameter der Massenausgleichsvorrichtung, wie Größe der Massen, Amplituden der Massen, Bewegungsebenen und -richtungen der Massen usw. für Hubkolbenbrennkraftma schinen mit vier oder weniger Zylindern.The device according to the invention is for largely all types of reciprocating piston combustion engines can be used. There are particularly great advantages appropriate selection of the individual parameters of the Mass balancing device, such as size of the masses, amplitudes of the masses, Movement planes and directions of masses etc. for reciprocating piston internal machines with four or fewer cylinders.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 2 wird erreicht, daß von der Bewegung der Kompensationsmassen keine zusätzlichen Kräfte oder Momente ausgehen.With the features of claim 2 is achieved that the movement of the Compensation masses no additional forces or moments.
Die Merkmale der Ansprüche 3 und 4 sind auf Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gerichtet, die zu einer vollständig linearen Bewegung der jeweiligen Massen führen.The features of claims 3 and 4 are based on embodiments of the device directed to a completely linear movement of the respective masses.
Die Ansprüche 5 bis 7 kennzeichnen Ausführungsformen der Vorrichtung, bei denen mit Pleueln arbeitenden Antriebe verwendet werden.Claims 5 to 7 characterize embodiments of the device in which Connecting rod drives are used.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 8 werden durch die Bewegung der Kompensationsmassen Momente erzeugt, die zum Ausgleich von Schwingungen der Brennkraftmaschine genutzt werden können.With the features of claim 8 by the movement of the Compensation masses generated moments that compensate for vibrations of the Internal combustion engine can be used.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sind die durch die Bewegung der Kompensations massen hervorgerufenen Momente an die jeweiligen Betriebsbedingungen anpaßbar.With the features of claim 9 are by the movement of the compensation masses created moments can be adapted to the respective operating conditions.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 10 sind Massenkräfte zweiter Ordnung in vorteilhafter Weise ausgleichbar. With the features of claim 10, second order inertia forces are in advantageously compensable.
Der Anspruch 11 ist auf eine konstruktiv vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gerichtet.The claim 11 is a constructively advantageous embodiments of the device directed.
Die Merkmale der Ansprüche 12 bis 15 kennzeichnen eine Ausführungsform, mit der insbesondere durch Gaskraftmomente bedingte Schwingungen von 3-Zylinder- Viertaktmotoren ausgleichbar sind.The features of claims 12 to 15 characterize an embodiment with which Vibrations of 3-cylinder in particular caused by gas force moments Four-stroke engines can be compensated.
Der Anspruch 16 ist auf einen besonders einfachen Antrieb der Ausgleichswelle gerichtet, der wegen der erfindungsgemäß weitgehend fehlenden Wechselbeanspruchungen geräuscharm arbeitet.The claim 16 is a particularly simple drive of the balance shaft directed, because of the largely missing according to the invention Alternating stresses operate quietly.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.The invention is illustrated below with the aid of schematic drawings and explained in more detail.
Es stellen dar:They represent:
Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht einer Vorrichtung zum Schwingungsausgleich, wobei die in Fig. 1b und 1c dargestellten Bauteile der Übersichtlichkeit halber in Fig. 1a weggelassen sind, Fig. 1 is a schematic overall view of an apparatus for vibration compensation, the components shown in Fig. 1b and 1c are omitted for clarity in Fig. 1a,
Fig. 2-4 weitere Ausführungsformen von Vorrichtungen zum Schwingungsausgleich und Fig. 2-4 further embodiments of devices for vibration compensation and
Fig. 5 eine Vorrichtung zum Schwingungsausgleich an einem 3-Zylinder-Motor. Fig. 5 shows a device for vibration compensation on a 3-cylinder engine.
Gemäß Fig. 1a weist eine Hubkolbenbrennkraftmaschine vier Kolben 2 auf, die über Pleuel 4 mit einer Kurbelwelle 6 verbunden sind. Auf der Kurbelwelle 6 ist drehfest ein Zahnrad 8 angebracht, das mit einem Zahnrad 10 kämmt, das drehfest an einer Ausgleichswelle 12 angebracht ist. Die Zähnezahlen bzw. Durchmesser 8 und 10 sind derart gewählt, daß die Ausgleichswelle 12 mit gegenüber der Kurbelwelle 6 doppelter Drehzahl dreht.According to FIG. 1a, a reciprocating piston internal combustion engine has four pistons 2 , which are connected to a crankshaft 6 via connecting rods 4 . On the crankshaft 6 , a gear 8 is rotatably attached, which meshes with a gear 10 which is rotatably attached to a balancer shaft 12 . The number of teeth or diameter 8 and 10 are chosen such that the balancer shaft 12 rotates at twice the speed of the crankshaft 6 .
Wie aus Fig. 1a weiter ersichtlich, weist die Ausgleichswelle 12 zwei Kröpfungen bzw. Kurbeln 14 und 16 auf, die um 180° versetzt sind und in der gleichen Ebene wie die Kröpfungen bzw. Kurbeln der Kurbelwelle 6 liegen. Die Kurbel 14 durchragt einen Gleitstein 18, der gemäß der Fig. 1a senkrecht innerhalb einer Kompensationsmasse 20 geführt ist, die wiederum an Motorgehäuse-festen Führungen 22 waagrecht beweglich geführt ist.As can also be seen from FIG. 1 a, the balance shaft 12 has two crankings or cranks 14 and 16 which are offset by 180 ° and lie in the same plane as the crankshafts 6 of the crankshaft 6 . The crank 14 projects through a sliding block 18 which , according to FIG. 1 a, is guided vertically within a compensation mass 20 , which in turn is guided horizontally movably on guides 22 fixed to the motor housing.
Die Kurbel 16 durchragt einen der Übersichtlichkeit halber in Fig. 1b dargestellten Gleitstein 24, der senkrecht beweglich innerhalb einer weiteren Kompensationsmasse 26 geführt ist, die wiederum waagrecht beweglich an Motor-festen Führungen 22 beweglich geführt ist.For the sake of clarity, the crank 16 projects through a sliding block 24 , which is shown in FIG. 1 b and is guided such that it can move vertically within a further compensation mass 26 , which in turn is guided horizontally movably on motor-fixed guides 22 .
Gemäß Fig. 1c durchragt die Kurbel 16 einen weiteren Gleitstein 27, der waagrecht in nerhalb einer Ausgleichsmasse 31 geführt ist, die wiederum senkrecht an dem nicht dargestellten Motorgehäuse geführt ist.Referring to FIG. 1c, the crank 16 extends through a further sliding block 27 which horizontally in nerhalb a balancing mass 31 is guided, in turn, is guided vertically on the not-shown motor housing.
Mit der beschriebenen Anordnung wird erreicht, daß die an sich durch die senkrechte oszillierende Bewegung der Ausgleichsmasse 31 hervorgerufenen Wechseldrehmomente an der Ausgleichswelle 12 mit Hilfe der Kompensationsmassen 20 und 26 ausgeglichen werden. Diese Kompensationsmassen 20 und 26 fuhren eine Bewegung senkrecht zur Zylinderebene aus, wobei die Kompensationsmassen 20 und 26 sich in Ruhe befinden, wenn die Ausgleichsmasse 30 ihre maximale Geschwindigkeit hat und umgekehrt. Damit wird erreicht, daß der Zahneingriff zwischen den Zahnrädern 8 und 10 weitgehend frei von Wechselmomenten ist, so daß sich Zahnflankenspiele nicht nachteilig bemerkbar machen und Geräuschprobleme vermieden sind.With the arrangement described it is achieved that the alternating torques on the balancer shaft 12 caused by the vertical oscillating movement of the balancing mass 31 are compensated with the aid of the balancing masses 20 and 26 . These compensating masses 20 and 26 perform a movement perpendicular to the cylinder plane, the compensating masses 20 and 26 being at rest when the compensating mass 30 has its maximum speed and vice versa. This ensures that the tooth engagement between the gears 8 and 10 is largely free of alternating torques, so that tooth flank play is not disadvantageously noticeable and noise problems are avoided.
Die Abstimmung der Massen, die wirksamen Kurbelradien und die Phasenlage der einzelnen Bewegungen können so gewählt werden, daß die Achse der Ausgleichswelle 12 frei von Wechselmomenten ist und keine zusätzlichen freien Massenkräfte auftreten. Die Ausgleichsmasse 31 sollte vorzugsweise zumindest annähernd in der Mitte der Brennkraftmaschine angeordnet sein, damit keine Drehmomente um die Motorquerachse entstehen. Die Antriebsebene der Zahnräder 8 und 10 sollte möglichst nah an einem nicht dargestellten, drehfest mit der Kurbelwelle 6 verbundenen Schwungrad liegen, um Auswirkangen von Drehschwingungen der Kurbelwelle auf den Zahneingriff zu vermindern.The coordination of the masses, the effective crank radii and the phase position of the individual movements can be chosen so that the axis of the balance shaft 12 is free of alternating torques and no additional free mass forces occur. The balancing mass 31 should preferably be arranged at least approximately in the middle of the internal combustion engine, so that no torques arise about the transverse engine axis. The drive level of the gears 8 and 10 should be as close as possible to a flywheel, not shown, connected to the crankshaft 6 in a rotationally fixed manner, in order to reduce the effects of torsional vibrations of the crankshaft on the tooth engagement.
Fig. 2 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Massenausgleichsvorrichtung, die nicht mit Gleitsteinen, sondern mit Pleueln und Anlenkhebeln arbeitet. Fig. 2 shows a modified embodiment of the mass balance device, which does not work with sliding blocks, but with connecting rods and link levers.
An der Kurbel 14 ist ein Pleuel 28 gelagert, das an seinem Ende zu einer Kompensationsmasse 30 verdickt ist. In der Kompensationsmasse 30 ist ein Anlenkhebel 32 gelagert, der wiederum bei 34 motorgehäusefest gelagert ist.A connecting rod 28 is mounted on the crank 14 and is thickened to a compensation mass 30 at its end. A pivot lever 32 is mounted in the compensation mass 30 , which in turn is mounted at 34 fixed to the motor housing.
Die Kurbel 16 trägt ein Pleuel 35, dessen Ende zu einer Kompensationsmasse 36 verdickt ist, die einen weiteren Anlenkhebel 37 trägt, der bei 38 motorgehäusefest gelagert ist.The crank 16 carries a connecting rod 35 , the end of which is thickened to a compensation mass 36 , which carries a further articulation lever 37 , which is mounted at 38 on the motor housing.
Die Ausbildung der beschriebenen Anordnung ist derart, daß sich die Kompensationsmassen 30 und 36 etwa in einer gemeinsamen Ebene gegenläufig zueinander bewegen, d. h. weder Massenkräfte noch Momente entwickeln.The configuration of the arrangement described is such that the compensation masses 30 and 36 move in opposite directions to one another approximately in a common plane, ie neither mass forces nor moments develop.
An der Kurbel 16 ist ein weiteres Pleuel 39 gelagert, das in einer Ausgleichsmasse 41 endet, die einen Anlenkhebel 42 trägt, der bei 44 motorgehäusefest gelagert ist.A further connecting rod 39 is mounted on the crank 16 , which ends in a balancing mass 41 , which carries a link lever 42 , which is mounted on the motor housing at 44 .
Funktional entspricht die beschriebene Ausführungsform gemäß Fig. 2 der der Fig. 1, da die Ausgleichsmasse 41 eine etwa senkrechte oszillierende Bewegung ausführt und die Kompensationsmassen 30 und 36 eine etwa waagrechte, gegenläufige, oszillierende Bewegung ausführen, die in einer gemeinsamen Ebene liegt bzw. weitgehend auf einer gemeinsamen Geraden liegt. Die jeweiligen Bewegungsverläufe können durch zweckentsprechende Wahl der Länge der Pleuel und Anlenkhebel sowie der Größe der Massen bestimmt werden.Functionally, the described embodiment according to FIG. 2 corresponds to that of FIG. 1, since the compensating mass 41 executes an approximately vertical oscillating movement and the compensating masses 30 and 36 execute an approximately horizontal, opposing, oscillating movement which lies or largely in a common plane lies on a common straight line. The respective movements can be determined by appropriate selection of the length of the connecting rods and link levers and the size of the masses.
Fig. 3 zeigt eine gegenüber Fig. 2 abgeänderte Ausführungsform, bei der mit Hilfe der Bewegungen der Kompensationsmassen in ihrer Größe einstellbaren Kippmomente zum Ausgleich von Gaskraftmomenten bzw. Drehschwingungen der Hubkolbenbrennkraftmaschine erzeugt werden können. Ein an der Kurbel 14 gelagertes Pleuel 46 ist an einem Anlenkhebel 48 gelagert, dessen freies Ende in einer Kompensationsmasse 50 endet. Das andere Ende des Anlenkhebels 48 ist mit einem weiteren Anlenkhebel 52 gelenkig verbunden, der bei 53 motorgehäusefest gelagert ist. FIG. 3 shows an embodiment modified compared to FIG. 2, in which tilting moments which are adjustable in size with the aid of the movements of the compensation masses can be generated to compensate for gas force moments or torsional vibrations of the reciprocating piston internal combustion engine. A connecting rod 46 mounted on the crank 14 is mounted on a link lever 48 , the free end of which ends in a compensation mass 50 . The other end of the articulation lever 48 is articulated to a further articulation lever 52 , which is mounted on the motor housing at 53 .
Ganz ähnlich ist an der Kurbel 16 ein Pleuel 54 gelagert, das mit einem Anlenkhebel 55 gelenkig verbunden ist, der in einer Kompensationsmasse 56 endet und dessen von der Kompensationsmasse 56 abgewandtes Ende mit einem Ende eines zweiarmigen Hebels 58 gelenkig verbunden ist, der bei 59 gehäusefest gelagert ist. Der andere Arm des zweiarmigen Hebels 58 ist gelenkig mit einem weiteren Anlenkhebel 62 verbunden, an dem die gelenkige Verbindung zwischen dem Anlenkhebel 48 und dem Anlenkhebel 52 angebracht ist.A connecting rod is quite similar to the crank 16 mounted 54 which is pivotally connected to a linkage lever 55, which ends in a compensating mass 56 and which faces away from the compensating mass 56 end to one end of a two-armed lever is hinged 58 fixed to the housing 59 is stored. The other arm of the two-armed lever 58 is connected in an articulated manner to a further articulation lever 62 , to which the articulated connection between the articulation lever 48 and the articulation lever 52 is attached.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist die gesamte Anordnung derart, daß sich die Kompensationsmassen 50 und 56 bei sich drehender Ausgleichswelle 12 in etwa waagrechter Richtung, aber in von einander entfernten Ebenen bewegen. Durch Verstellen des zweiarmigen Hebels 58 in Richtung des Doppelpfeils kann der Abstand der Bewegungsebenen der Kompensationsmassen 50 und 56 bzw. der Höhenversatz von deren Kraftwirkungslinien vergrößert oder verkleinert werden. Das durch diesen Höhenversatz verursachte Kippmoment kann bei geeigneter Wahl der Phasenlage zwischen den Bewegungen der Kompensationsmassen 50 und 56 zu den Bewegungen der Kolben der Brennkraftmaschine dazu verwendet werden, das durch die Abstützkräfte der Kolben an den Zylinderwandungen verursachte Kippmoment zumindest teilweise zu kompensieren. Da dieses Kippmoment in Abhängigkeit der Motorlast variiert, ist es vorteilhaft, seine Größe durch Verstellung des Hebels 58 an die Last anzupassen, unter der die Brennkraftmaschine läuft. Für die Verstellung des Hebels 58 bzw. des Höhenversatzes der Kraftwirkungslinien der Kompensationsmassen 50 und 56 sind unterschiedlichste Mechanismen denkbar, beispielsweise elektrische Stellantriebe usw . . As can be seen from FIG. 3, the entire arrangement is such that the compensating masses 50 and 56 move in a roughly horizontal direction but when the balance shaft 12 is rotating, but in planes which are at a distance from one another. By adjusting the two-armed lever 58 in the direction of the double arrow, the distance between the planes of movement of the compensation masses 50 and 56 or the height offset of their lines of action of force can be increased or decreased. With a suitable choice of the phase position between the movements of the compensation masses 50 and 56 and the movements of the pistons of the internal combustion engine, the tilting moment caused by this height offset can be used to at least partially compensate for the tilting moment caused by the support forces of the pistons on the cylinder walls. Since this tilting moment varies depending on the engine load, it is advantageous to adjust its size to the load under which the internal combustion engine is running by adjusting the lever 58 . A wide variety of mechanisms are conceivable for adjusting the lever 58 or the height offset of the force action lines of the compensation masses 50 and 56 , for example electric actuators, etc. .
Fig. 4 zeigt eine gegenüber Fig. 2 abgeänderte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung, bei der der Abstand zwischen den Wirklinien bzw. Ebenen, längs derer bzw. in denen sich die Kompensationsmassen 70 und 76 bewegen, einstellbar ist. Dazu weist jede der Kompensationsmassen 70 bzw. 76 eine mit einem Schlitz 78 bzw. 79 versehene Scheibe 80 bzw. 81 auf, die drehbar innerhalb eines am Ende des Pleuels 28 bzw. 35 ausgebildeten Auges gelagert ist. In den Schlitz 78 bzw. 79 greift ein entsprechend geformtes Ende eines Zapfens 82 bzw. 84 ein, der motorgehäusefest gelagert und mittels einer nicht dargestellten Einrichtung im Sinne des Doppelpfeils verdrehbar ist. Die Ausrichtung der Schlitze 78 und 79, die vorteilhafterweise parallel zueinander sind, wird somit durch die voreinstellbare Drehstellung der Zapfen 82 und 82 bestimmt. FIG. 4 shows an embodiment of the arrangement according to the invention modified from FIG. 2, in which the distance between the lines of action or planes, along which or in which the compensation masses 70 and 76 move, can be set. For this purpose, each of the compensation masses 70 and 76 has a disk 80 and 81 provided with a slot 78 and 79 , which is rotatably mounted within an eye formed at the end of the connecting rod 28 and 35 , respectively. A correspondingly shaped end of a pin 82 or 84 engages in the slots 78 or 79 , which is mounted fixed to the motor housing and can be rotated in the sense of the double arrow by means of a device (not shown). The orientation of the slots 78 and 79 , which are advantageously parallel to one another, is thus determined by the presettable rotational position of the pins 82 and 82 .
Wenn die Schlitze 78 und 79 gem. Fig. 4 (der Ausschnitt rechts unten zeigt eine Vergrößerung der Ausgleichsmasse 70) waagerecht ausgerichtet sind, bewegen sich die Kompensationsmassen 70 und 76 gegenläufig in einer gemeinsamen waagerechten Ebene, d. h. ohne Erzeugung einer Drehschwingung. Je stärker die Schlitze 79 und 79 durch Verdrehung der Zapfen 82 und 84 schräggestellt werden, umso weiter entfernen sich die Wirklinien bzw. Bewegungsebenen der Kompensationsmassen 70 und 76 voneinander, so daß durch deren gegenläufige Bewegung ein einstellbares Schwingungsmoment erzeugt wird, das zum Ausgleich entsprechender Momente der Brennkraftmaschine dient. Es versteht sich, daß die Drehstellung der Zapfen 82 und 84 entsprechend dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine verändert werden kann.If the slots 78 and 79 acc. Fig. 4 (the cut-out at the bottom right shows an enlargement of the balancing mass 70) are aligned horizontally, the compensation masses 70 and 76 move in opposite directions in a common horizontal plane, that is without generation of a torsional vibration. The more the slots 79 and 79 are inclined by turning the pins 82 and 84 , the further the lines of action or planes of movement of the compensating masses 70 and 76 move away from each other, so that an opposing movement produces an adjustable oscillation torque that compensates for corresponding moments serves the internal combustion engine. It is understood that the rotational position of the pins 82 and 84 can be changed in accordance with the operating state of the internal combustion engine.
Fig. 5 zeigt eine Anwendung der Erfindung auf einen Dreizylindermotor, dessen Kurbelwelle 6 an drei um je 120° versetzten Kröpfungen mit je einem Kolben 2 zusammenarbeitet. Bei Betrieb als Viertakt-Motor erfolgt jeweils nach 240° Kurbelwellendrehung eine Zündung, was zu erheblichen Drehkraftschwankungen führt. Zum Ausgleich dieser Drehkraftschwankungen wird von der Kurbelwelle 6 über die Zahnräder 8 und 10 die Ausgleichswelle 12 mit 1,5-facher Drehzahl der Kurbelwelle 6 drehangetrieben. Somit führt die Ausgleichswelle je Verbrennungstakt (240° Kurbelwellendrehung) eine volle Umdrehung aus. Fig. 5 shows an application of the invention to a three-cylinder engine, cooperates its crankshaft 6 at three points offset by 120 ° bends, each with a piston 2. When operated as a four-stroke engine, ignition occurs after every 240 ° crankshaft rotation, which leads to considerable fluctuations in torque. To compensate for these fluctuations in torque, the balancer shaft 12 is driven in rotation by the crankshaft 6 via the gears 8 and 10 at 1.5 times the speed of the crankshaft 6 . Thus, the balancer shaft makes one full revolution per combustion cycle (240 ° crankshaft rotation).
Die Ausgleichswelle 12 ist mit zwei Kröpfungs- bzw. Kurbelpaaren 90 und 92 ausgebildet, die um 90° versetzt sind und deren Kurbeln 94 und 95 bzw. 96 und 97 um je 180° versetzt sind. Mit je einer der Kurbeln 94 und 95 arbeitet über ein Pleuel 100 und 102 eine Ausgleichsmasse 111 und 112 zusammen, die über Anlenkhebel 114 und 116 gehäusefest gelagert ist. Mit je einer der anderen Kurbeln 96 und 97 arbeitet ähnlich der Anordnung der Fig. 4 eine Kompensationsmasse 70 und 76 zusammen, deren für die Größe des Schwingungsausgleichs maßgeblicher Wirklinienabstand zweckentsprechend eingestellt wird. Wie ersichtlich, sind bei der Ausführungsform gem. Fig. 5 im Gegensatz zu den anderen Ausführungsformen zwei Ausgleichsmassen 111 und 112 vorgesehen, die sich in einer im wesentlichen waagerechten Ebene gegensinnig bewegen und die zum Energieausgleich mit der jeweiligen Energie der Kompensationsmassen 70 und 76 dienen. Es versteht sich, daß die Erfindung auch zum Schwingungsausgleich an Zweitakt-Motoren einsetzbar ist.The balance shaft 12 is formed with two crank or crank pairs 90 and 92 , which are offset by 90 ° and whose cranks 94 and 95 or 96 and 97 are offset by 180 °. With each of the cranks 94 and 95 , a balancing mass 111 and 112 works together via a connecting rod 100 and 102 , which is mounted fixed to the housing via link levers 114 and 116 . With each of the other cranks 96 and 97 , similar to the arrangement in FIG. 4, a compensating mass 70 and 76 works together, the effective line spacing which is relevant for the size of the vibration compensation being set appropriately. As can be seen, according to the embodiment. Fig. 5 in contrast to the other embodiments, two compensating masses 111 and 112 provided in the opposite direction move in a substantially horizontal plane and serve for the energy balance to the respective energy of the compensation masses 70 and 76. It is understood that the invention can also be used for vibration compensation on two-stroke engines.
Claims (16)
dadurch gekennzeichnet, daß
mit der Ausgleichswelle (12) wenigstens eine Kompensationsmasse (20, 26; 30, 36; 50, 56; 70, 76) verbunden ist, die durch die Drehung der Ausgleichswelle eine im wesentlichen lineare, oszillierende Bewegung ausführt,
wobei eine Ebene, die die Achse der Ausgleichswelle und die Bewegungsbahn der Ausgleichsmasse (31; 41; 111, 112) enthält, zu einer Ebene, die die Achse der Ausgleichswelle und die Bewegungsbahn der Kompensationsmasse enthält, geneigt ist und der Zeitpunkt minimaler Geschwindigkeit der Ausgleichsmasse mit dem Zeitpunkt maximaler Geschwindigkeit der Kompensationsmasse zusammenfällt.1. Device for vibration compensation in reciprocating internal combustion engines, the crankshaft ( 6 ) drives an axis-parallel to the crankshaft balancer shaft ( 12 ) which is connected to at least one balancing mass ( 31 ; 41 ; 111 , 112 ), which is a substantially linear by the rotation of the balance shaft oscillating motion
characterized in that
at least one compensation mass ( 20 , 26 ; 30 , 36 ; 50 , 56 ; 70 , 76 ) is connected to the balance shaft ( 12 ) and performs an essentially linear, oscillating movement due to the rotation of the balance shaft,
wherein a plane containing the axis of the balancer shaft and the trajectory of the balancing mass ( 31 ; 41 ; 111 , 112 ) is inclined to a plane containing the axis of the balancer shaft and the path of movement of the compensating mass and the time of minimum speed of the balancing mass coincides with the maximum speed of the compensation mass.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausgleichswelle (12) auf der von den Kolben (2) abgewandten Seite der Kurbelwelle (6) in der Bewegungsebene der Kolben oder bei zwei V-förmig angeordneten Zylinderreihen in der den Winkel zwischen den Bewegungsebenen der Kolben halbierenden Ebene angeordnet ist,
daß die Ausgleichsmasse (31; 41) sich in der der Kurbelwelle (6) und der Ausgleichswelle (12) gemeinsamen Ebene bewegt und
daß sich die Kompensationsmassen (20, 26; 30, 36; 50, 56) senkrecht zur Ausgleichsmasse bewegen.11. The device according to one of claims 1 to 10 for mass balancing in a reciprocating piston internal combustion engine with at least one row of cylinders arranged one behind the other,
characterized,
that the balance shaft ( 12 ) is arranged on the side of the crankshaft ( 6 ) facing away from the pistons ( 2 ) in the plane of movement of the pistons or, in the case of two rows of cylinders arranged in a V-shape, in the plane bisecting the angle between the planes of movement of the pistons,
that the balancing mass ( 31 ; 41 ) moves in the plane common to the crankshaft ( 6 ) and the balancing shaft ( 12 ) and
that the compensation masses ( 20 , 26 ; 30 , 36 ; 50 , 56 ) move perpendicular to the balancing mass.
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|---|---|---|---|
| DE19538837A DE19538837C1 (en) | 1995-09-21 | 1995-10-18 | Vibration compensation device in IC engine |
| GB9621382A GB2306578B (en) | 1995-10-18 | 1996-10-14 | Arrangement for vibration compensation in a reciprocating-piston internal-combustion engine |
| US08/730,240 US5758615A (en) | 1995-10-18 | 1996-10-15 | Arrangement for vibration compensation in a reciprocating-piston internal-combustion engine |
| JP8272018A JPH09184545A (en) | 1995-10-18 | 1996-10-15 | Vibration reducing device in piston reciprocating internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19535136 | 1995-09-21 | ||
| DE19538837A DE19538837C1 (en) | 1995-09-21 | 1995-10-18 | Vibration compensation device in IC engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19538837C1 true DE19538837C1 (en) | 1997-02-20 |
Family
ID=7772802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19538837A Expired - Fee Related DE19538837C1 (en) | 1995-09-21 | 1995-10-18 | Vibration compensation device in IC engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19538837C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011107225A1 (en) * | 2011-07-13 | 2013-01-17 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Internal combustion engine e.g. diesel engine for motor vehicle, has compressor cylinder that is arranged in series with working cylinders in crankcase |
| DE102015002705A1 (en) * | 2014-11-12 | 2016-05-12 | Meta Motoren- Und Energie-Technik Gmbh | Device for mass balance of a reciprocating internal combustion engine |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4121647C1 (en) * | 1991-06-29 | 1992-04-16 | Mercedes-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De | Mass force compensator for IC piston engines - has guide rod and guide of crank drive forming integral, lobe-shaped unit |
-
1995
- 1995-10-18 DE DE19538837A patent/DE19538837C1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4121647C1 (en) * | 1991-06-29 | 1992-04-16 | Mercedes-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De | Mass force compensator for IC piston engines - has guide rod and guide of crank drive forming integral, lobe-shaped unit |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE102011107225A1 (en) * | 2011-07-13 | 2013-01-17 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Internal combustion engine e.g. diesel engine for motor vehicle, has compressor cylinder that is arranged in series with working cylinders in crankcase |
| DE102015002705A1 (en) * | 2014-11-12 | 2016-05-12 | Meta Motoren- Und Energie-Technik Gmbh | Device for mass balance of a reciprocating internal combustion engine |
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| 8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
| D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
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