DE19726501A1 - Hubkolbenmaschine mit veränderbar einstellbarem Massenausgleich - Google Patents

Description

Bei Hubkolbenmaschinen insbesondere Kolbenbrennkraftma­ schinen, werden für den Ausgleich von freien Massenkräften Ausgleichsmassen benötigt, die in Form von umlaufenden Unwuchtgewichten ausgestaltet sind und die über Zahnräder angetrieben werden, die mit der Kurbelwelle in Verbindung stehen. Derartige umlaufende Unwuchtgewichte können daher jeweils nur am Ende einer Kurbelwelle am Motorblock ange­ ordnet werden.

In DE-A-44 41 798 ist eine Weiterentwicklung dargestellt und beschrieben, bei der an der Kurbelwelle Kurvenscheiben angeordnet sind, deren Steuerkonturen jeweils auf Ausgleichs­ massen einwirken. Die Ausgleichsmassen sind hierbei schwenk­ armartig ausgebildet, erstrecken sich quer zur Kurbelwellen­ achse und sind unterhalb der Kurbelwelle angeordnet. Das eine Ende der Ausgleichsmasse ist hierbei mit einer Torsions­ feder verbunden, die am Motorblock festgelegt ist, während das andere Ende der Ausgleichsmasse frei hin- und herschwen­ ken kann, wobei die Torsionsfeder die Ausgleichsmasse über ein zwischengeschaltetes Rollelement an der Steuerkontur anliegend hält. Diese vorbekannte Anordnung hat den Vorteil, daß bei mehrzylindrigen Reihen-Hubkolbenmaschinen die Aus­ gleichsmassen noch innerhalb des Kurbelgehäuses jeweils im Bereich der Kurbelwellenenden untergebracht werden können. Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß bei der Verwendung von nur zwei Ausgleichsmassen für die gesamte Hubkolbenmaschine relativ große Ausgleichsmassen eingesetzt werden müssen, denen entsprechend starke Torsionsfedern zuzuordnen sind, so daß sich dementsprechend auch hohe Anpreßkräfte zwischen dem Rollelement der jeweiligen Aus­ gleichsmassen und der zugehörigen Steuerkontur ergeben. Dies ist nicht für alle Einsatzfälle geeignet.

Wegen der erforderlichen Länge der Torsionsfeder ist es nicht möglich, jedem Kolben eine eigene Ausgleichsmasse zuzuordnen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, an einer Hubkolbenmaschine einen Massenausgleich in kompakter Bauform zu schaffen, der es auch bei einer mehrzylindrigen Hubkolben­ maschine gestattet, nach Bedarf einzelnen, ausgewählten oder auch allen Kolben eine "eigene" Ausgleichsmasse zuzuord­ nen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Hub­ kolbenmaschine, insbesondere Kolbenbrennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder, in dem ein Kolben hin- und her­ bewegbar geführt ist, der mit einer Kurbelwelle in Verbindung steht, die mit wenigstens einer, eine Steuerkontur aufweisen­ den, mitdrehenden Steuerscheibe verbunden ist, an der jeweils über einen Rollkörper wenigstens eine quer zur Kurbelwellen­ achse ausgerichtete traversenartige Ausgleichsmasse anliegt, die in der Drehebene der Steuerscheibe bewegbar abgestützt ist, wobei die Abstützungen jeweils an beiden Endbereichen der Ausgleichsmasse angeordnet sind und wenigstens eine Abstützung durch eine Federanordnung gebildet wird und wenigstens eine Abstützung mit einer Einrichtung zur Verände­ rung der Federspannung versehen ist. Diese Anordnung bietet die Möglichkeit, jedem Zylinder unterhalb der Kurbelwelle wenigstens eine Ausgleichsmasse zuzuordnen, wobei durch die endseitige Abstützung der traversenartig ausgebildeten Ausgleichsmasse eine Hebelübersetzung möglich wird, die hohe Kontaktkräfte zwischen dem Rollkörper und der Steuer­ kontur bei geringen Federkräften für große auszugleichende Massenkräfte ermöglicht. Dadurch, daß eine Einrichtung zur Veränderung der Federvorspannung vorhanden ist, kann die Kontaktkraft zwischen Rollkörper und Steuerkontur einge­ stellt werden. Je nach Ausgestaltung der Einrichtung kann diese Verstellung kontinuierlich oder stufenweisen erfolgen, so daß, ausgehend von einer geringen Kontaktkraft bei niedri­ gen Drehzahlen und entsprechend geringen auszugleichenden Massenkräften über eine Erhöhung der Federspannung die Kontaktkraft entsprechend erhöht werden kann, so daß für hohe Drehzahlen auch eine hohe Kontaktkraft eingestellt werden kann. Der Vorteil besteht vor allem darin, daß die für die Reibung verantwortliche Kontaktkraft jeweils nur so hoch eingestellt werden kann, daß bei der jeweils gegebe­ nen Drehzahl die Ausgleichsmasse mit ihrem Rollkörper nicht von der Steuerkontur abhebt. Die Materialbelastung wird daher auch entsprechend geringer. Das bedeutet bei einer Kolbenbrennkraftmaschine auch ein geringeres Anfahrmoment beim Starten des Motors, das durch den Anlasser aufgebracht werden muß, sowie eine günstigere Hauptlagerbelastung und damit eine entsprechend geringere Reibung in allen Lagern des Motors.

Während es grundsätzlich möglich ist, für die Federanordnung mechanische Federelemente der unterschiedlichsten Art, beispielsweise Biegefedern oder Tellerfederpakete vorzusehen, ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Federanordnung jeweils durch wenigstens eine Schraubenfeder gebildet wird. Dies erlaubt es, handels­ übliche Norm-Druckfedern zu verwenden. Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Schraubenfedern, insbesondere Schrauben­ druckfedern, besteht darin, daß ihre Wirkungslinie in der Bewegungsebene der Ausgleichsmasse verläuft, so daß sich ein verhältnismäßig schmalbauendes System ergibt, das prak­ tisch keine Erhöhung der Motorlänge erfordert.

Eine derartige Schraubenfeder kann auch kontinuierlich über die Einrichtung zur Veränderung der Federspannung vorgespannt werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Federanordnung durch wenigstens zwei in Reihe geschaltete Federn, vorzugsweise Schraubenfedern, mit unterschiedlicher Federsteifigkeit gebildet wird, wobei die Federschaltung so getroffen ist, daß in einer ersten Einstellung die weiche Feder wirksam ist und in einer zweiten Einstellung die harte Feder wirksam ist. Die weiche Einstel­ lung überdeckt hierbei einen unteren Drehzahlbereich, während die harte Einstellung den oberen Drehzahlbereich abdeckt. Ein derart zweistufiges System vereinfacht auch die Stellvor­ richtung, mit der die Einrichtung zur Einstellung der Feder­ spannung zu betätigen ist. Innerhalb der durch die Federn vorgegebenen Abstufungen ist dann jeweils auch eine kontinu­ ierliche Verstellung der Federspannung möglich.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Einrichtung zur Veränderung der Federspannung durch eine mit einem Stellantrieb verbundene Abstützung gebildet wird, die in ihrer Höhenlage gegenüber der Kurbelwelle veränderbar ist. Die Höhenveränderung kann hierbei beispielsweise über einen Hydraulikkolben erfolgen, auf dem sich die Traverse und/oder die Federanordnung abstützt. Die Anordnung kann auch so getroffen werden, daß die Abstützung durch einen Exzenter gebildet wird, der über einen Stellantrieb entspre­ chend verdreht wird.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die traversenartige Ausgleichsmasse schwenk­ bar ausgebildet ist, wobei eine Abstützung durch das Schwenk­ lager und die andere Abstützung durch die Federanordnung gebildet wird. Die Einrichtung zur Veränderung der Feder­ spannung kann hierbei entweder in das Schwenklager integriert werden, beispielsweise in Form eines Exzenters und/oder der Federanordnung als Abstützung zugeordnet werden, wobei auch hier wieder die Ausbildung als Exzenter, als Hydraulik­ kolben oder dergl. möglich ist. Durch die schwenkbare Ausbil­ dung der Ausgleichsmasse ergibt sich eine einfach herzustel­ lende, definierte Führung.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die traversenartige Ausgleichsmasse verschiebbar auf einer Führung gelagert und endseitig über Federanordnungen auf einer Stütztraverse abgestützt ist, die auf wenigstens einer Einrichtung zur Veränderung der Federspannung abge­ stützt ist.

Diese Ausgestaltung erlaubt eine streng symmetrische Konzep­ tion für die Ausgleichsmasse, wobei durch die rein translato­ rische Bewegung der Ausgleichsmasse keine Fliehkräfte der Aus­ gleichsmassen selbst in Querrichtung zu berücksichtigen sind. Die Einrichtung zur Veränderung der Federspannung kann entweder unterhalb der Stütztraverse vorgesehen werden oder aber auch an einem oder beiden Enden der Stütztraverse angeordnet werden. Bei der Anordnung von jeweils einer Einrichtung zur Verände­ rung der Federspannung an den beiden Enden der Stütztraversen ist es beispielsweise möglich, durch einen unterschiedlichen Hub auch bei einer Zwei-Punkt-Ansteuerung drei Stellbereiche vorzusehen, wobei für den ersten Stellbereich der Exzenter mit einem Hub h₁, ein zweiter Stellbereich über den anderen Exzenter mit dem Hub h₂ sowie ein dritter Stellbereich mit einem Gesamthub von h = h₁ + h₂ vorgebbar ist. Auch hier ist innerhalb der Abstufungen eine kontinuierliche Änderung der Federspannung möglich.

Während es grundsätzlich möglich ist, bei der Verwendung einer Stütztraverse die Ausgleichsmasse noch durch entspre­ chende Führungen im Motorgehäuse zu führen ist es zweckmäßig, wenn die Führung für die Ausgleichsmasse unmittelbar mit der Stütztraverse verbunden ist, so daß die Stütztraverse mitsamt der Ausgleichsmasse und der Federanordnung ein integriertes Bauteil bildet.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Federanordnung für eine erste, weiche Einstellung, eine Schraubenfeder und für eine zweite, harte Einstellung eine Magnetanordnung aufweist, die durch zwei gleichpolig in Bewegungsrichtung gegeneinander ausgerichtete Magnete gebildet wird, wobei ein Magnet feststehend angeordnet ist und der andere Magnet mit der sich bewegenden traversen­ artigen Ausgleichsmasse in Verbindung steht. Bei diesem System wird die Kraft, mit der die Ausgleichsmasse mit ihrem Rollkörper gegen die Steuerkontur angepreßt wird, über die sogenannte elektromagnetische Spaltsteifigkeit erzeugt. Die Steifigkeit dieses elastischen Systems hängt von der Stärke des Magnetfeldes der beiden gleichpolig gegeneinander gerichteten Magnete ab.

Um hier eine Veränderung der "Federsteifigkeit" des Systems zu bewirken, ist in einer Ausgestaltung der Erfindung vorge­ sehen, daß ein Magnet als Permanentmagnet und der andere Magnet als Elektromagnet ausgebildet ist und mit einer Stromversorgung in Verbindung steht. Da die Spaltsteifigkeit dieser Magnetanordnung von der Größe des durch die Spule des Elektromagneten fließenden Stromes abhängig ist, ist so eine Möglichkeit gegeben, über eine entsprechende Regelung der Stromversorgung die "Federspannung" zu verändern. Die Anordnung kann hierbei so getroffen werden, daß der festste­ hende Magnet als Elektromagnet ausgebildet ist, während der mit der sich hin- und herbewegenden Ausgleichsmasse verbundene Magnet durch den Permanentmagneten gebildet ist. Da der Elektromagnet eine höhere Masse aufweist als der Permanentmagnet, ergibt die Befestigung des Elektro­ magneten an der Ausgleichsmasse den Vorteil, daß die Masse des Elektromagneten noch als "aktive" Masse bei der Auslegung der Ausgleichsmasse berücksichtigt werden kann.

Auch bei der Verwendung derartiger "Magnetfedern" als Feder­ anordnung ist es möglich, nur ein Ende der traversenartig ausgebildeten Ausgleichsmasse mit der Federanordnung ab zu­ stützen, während das andere Ende der Ausgleichsmasse auf einem Schwenklager abgestützt wird. Die Einrichtung zur Änderung der Federspannung ist hierbei in die Federanordnung in Form des in seiner Stärke veränderbaren Elektromagneten integriert. Es ist aber auch möglich, beide Enden der traver­ senartigen Ausgleichsmasse über derartige Magnetfedern abzustützen, so daß wiederum eine rein translatorische Bewegung der Ausgleichsmasse gewährleistet ist.

Während es grundsätzlich möglich ist, nur derartige Magnet­ federn einzusetzen, ist die Kombination von Schraubenfedern und Magnetfedern, insbesondere bei Kolbenverbrennungsmaschi­ nen vorteilhaft, da beim Starten und im unteren Drehzahlbe­ reich die Kontaktkraft ausschließlich über die Schraubenfe­ dern aufgebracht werden kann, also das Bordnetz des Fahrzeugs nicht belastet wird. Erst bei hohen Drehzahlen, wenn dem Bordnetz mehr Strom entnommen werden kann, werden die Magnet­ federn zugeschaltet, wobei bei einer entsprechenden drehzahl­ abhängigen Regelung hier eine kontinuierliche Veränderung der Federspannung möglich ist.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch den Kurbel­ wellenbereich einer Kolbenbrennkraft­ maschine mit schwenkbar ausgebildeter Ausgleichsmasse,

Fig. 2 eine Aufsicht auf die Ausgleichsmasse in Richtung des Pfeiles A in Fig. 1,

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch den Kurbel­ wellenbereich einer Kolbenbrennkraft­ maschine mit translatorisch bewegbarer Ausgleichsmasse,

Fig. 4 eine gegenüber der Fig. 3 abgewandelte Ausführungsform mit Zentralverstellung,

Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch den Kurbel­ wellenbereich einer Kolbenbrennkraft­ maschine mit einer Magnetfederanordnung,

Fig. 6 ein Ausgleichsmassensystem mit hydro­ pneumatischer Federanordnung.

Wie die Schnittdarstellung gem. Fig. 1 erkennen läßt, ist auf einer Kurbelwelle 1 mit Lagerzapfen 2, Kurbelzapfen 3 und Kurbelwange 4 mit Gegengewicht 5 eine Kurvenscheibe 6 angeordnet, die hier beispielsweise eine elliptische Steuerkontur 7 aufweist. Die lange Hauptachse 8 der Steuerkontur liegt hierbei in Richtung des Kurbelarmes, während die kurze Nebenachse 9 der Steuerkontur 7 um 90° hierzu versetzt verläuft. Der Verlauf der Pleuelstange ist durch die strich­ punktierte Linie 10 angedeutet, so daß hierdurch auch die Lage des zugehörigen Kolbens zur Kurbelwelle ersichtlich ist.

In dem vom unteren Teil des Motorgehäuses 11 umschlossenen Kurbelraum 12 ist unterhalb der Kurbelwelle 1 eine Ausgleichs­ masse 13 angeordnet. Die Ausgleichsmasse 13 ist hierbei traversenartig ausgebildet und erstreckt sich, wie auch die Aufsicht gem. Fig. 2 zeigt, quer zur Ausrichtung der Kurbelwellenachse und ist jeweils in ihren beiden Endbereichen abgestützt. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird die eine Abstützung durch ein Schwenklager 14 gebildet, während die andere Abstützung durch eine Federanordnung 15 bewirkt wird. Die traversenartige Ausgleichsmasse 13 ist mit einem Rollkörper 16 versehen, der an der Steuerkontur 7 anliegt und zwar mit einer Anpreßkraft, die durch die Härte der Federanordnung 15 vorgegeben ist.

Während das obere Ende 15.1 der Federanordnung 15 am zuge­ hörigen Ende der Ausgleichsmasse 13 angelenkt ist, ist das untere Ende 15.2 an einem festen Punkt 17.2 am Motor­ gehäuse 11 angelenkt.

Um die Federspannung verändern zu können, ist hierbei die Abstützung 14 als Exzenter ausgebildet, wobei der das Schwenklager der Ausgleichsmasse 13 bildende Lagerzapfen 18 exzentrisch auf einem Lagerkörper 19 angeordnet ist, der drehbar im Motorgehäuse gelagert und mit einer externen Stelleinrichtung verbunden ist. Durch entsprechendes Verdre­ hen des Drehkörpers 19 kann nun die durch den Lagerzapfen 18 definierte Schwenkachse der Ausgleichsmasse 13 in ihrer Höhe gegenüber der Kurbelwelle 1 verändert werden, so daß dementsprechend auch die Vorspannung der Federanordnung 15, die beispielsweise linear oder auch progressiv ausgelegte Schraubenfedern 20 enthalten kann, entsprechend verändert wird. Über die Änderung der Federvorspannung ändert sich dann auch entsprechend die Kontaktkraft, mit der der Roll­ körper 16 an der Steuerkontur 7 anliegt, so daß durch Ver­ drehen des durch den Lagerzapfen 18 und des Drehkörpers 19 gebildeten Exzenters eine "weiche" oder "harte" Grundein­ stellung der Federspannung erzielt werden kann.

Anstatt das Schwenklager 14 über eine Exzenter höheneinstell­ bar auszubilden ist es auch möglich, den feststehenden Anlenkungspunkt 17.2 der Federanordnung 15 auf einem entspre­ chenden Stellexzenter anzuordnen.

Bei einer mehrzylindrigen Reihenmaschine kann nun die Verstel­ lung der Federspannung zentral über einen sich in Längsrich­ tung durch die ganze Maschine erstreckenden Drehkörper 19 erfolgen, an dem in entsprechender Ausrichtung zur Kurbel die als Exzenter dienenden Lagerzapfen 18 der Ausgleichs­ massen 13 oder der festen Abstützung 17.2 der Federanordnungen angeordnet sind, so daß durch eine zentrale Verstellung eine Änderung der Federspannung für alle Zylinder möglich ist.

Wie die Aufsicht gem. Fig. 2 erkennen läßt, weist die traver­ senartig ausgebildete Ausgleichsmasse 13 im mittleren Bereich eine Ausnehmung 21 auf, in der als Rollkörper 16 ein handels­ übliches Wälzlager angeordnet ist. Durch eine entsprechende Bemessung der Größe der Ausnehmung ist es möglich, auch ein Wälzlager mit der für die höchste Drehzahl geforderten Tragzahl einzusetzen. Über die Außenkontur der Ausgleichs­ masse läßt sich deren Größe und damit auch deren wirksame "Wuchtmasse" den jeweiligen Anforderungen anpassen.

Die in Fig. 3 wiederum in einem Vertikalschnitt durch den Kurbelwellenbereich einer Kolbenbrennkraftmaschine darge­ stellte zweite Ausführungsform ist im Grundprinzip in glei­ cher Weise aufgebaut wie die anhand von Fig. 1 und 2 be­ schriebene Ausführungsform, so daß hier für gleiche Bauele­ mente auch gleiche Bezugszeichen verwendet werden und dem­ entsprechend auf die Beschreibung zu Fig. 1 und 2 verwiesen werden kann.

Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform weist eine traver­ senartige Ausgleichsmasse 13 auf, die über zwei stift- oder rohrförmige Führungen 22 auf einer Stütztraverse 23 translatorisch bewegbar geführt ist. Bei diesem Ausführungs­ beispiel sind beide Enden der Ausgleichsmasse 13 über Feder­ anordnungen 15 auf der Stütztraverse 23 abgestützt. Die Stütztraverse ihrerseits ist über ein festes Stützlager 24 an einem Ende und ein Loslager 25 am anderen Ende am Motor­ gehäuse abgestützt. Das Loslager 25 wird hierbei durch ein Gelenk 25.1, einen Lenker 25.2 sowie ein mit dem Motor­ gehäuse 11 verbundenes feststehendes Gelenk 25.3 gebildet.

Zur Änderung der Federspannung können das Gelenk 24 und/oder das Gelenk 25.3, wie anhand von Fig. 1 für das Schwenklager 14 beschrieben, als Exzenter ausgebildet und mit einer entspre­ chenden Stelleinrichtung verbunden sein, so daß durch ein Verdrehen des hier nicht näher dargestellten Exzenters die Höhenlage des Anlenkungspunktes gegenüber der Kurbelwellen­ achse und damit die Federvorspannung verändert werden kann.

Bei der Verwendung nur eines Exzenters, beispielsweise im Gelenk 24 oder im Gelenk 25.3, ist hier eine Verstellung zwischen zwei unterschiedlichen Höhenlagen möglich. Bei der Verwendung von Exzentern im Gelenk 24 und im Gelenk 25.3 ist es möglich, drei verschiedene Höhenlagen vorzugeben, wenn die Exzentrizitäten der den beiden Gelenken 24 und 25.3 zugeordneten Exzenter unterschiedlich sind. Weist beispielsweise der Exzenter des Gelenkes 24 die Exzentrizität h₁ auf, die kleiner ist als die Exzentrizität h₂ des dem Gelenk 25.3 zugeordneten Exzenters, dann kann wahlweise eine Höhenveränderung mit der Größe h₁ oder h₂ oder h = h₁ + h₂ erreicht werden und damit eine entsprechende Ände­ rung der Federvorspannung eingestellt werden.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, daß nur eines der Gelenke mit einem entsprechenden Exzenter versehen ist, während das andere Gelenk lediglich durch einen einfachen feststehenden Gelenk­ zapfen gebildet wird. Die Federanordnung 15 ist hierbei durch zwei Schraubendruckfedern 20.1 und 20.2 gebildet, die in Reihe zueinander geschaltet sind. Die beiden Schrau­ bendruckfedern 20.1 und 20.2 sind durch einen hutförmigen Koppelkörper 26 miteinander verbunden, wobei in der in der Zeichnung dargestellten "tiefen" Höheneinstellung der Stellmittel, beispielsweise der Exzenter am Gelenk 24 oder am Gelenk 25.3, nur die weiche Feder 20.1 wirksam ist. Die bei der Auf- und Abbewegung der Ausgleichsmasse 13 wirkenden Federkräfte werden zwar über den hutförmigen Koppelkörper 26 über die harte Feder 20.2 auf die Stütztra­ verse 23 übertragen. Die Unterschiede in der Federsteifig­ keit beider Federn sind jedoch relativ groß, so daß trotz der Reihenschaltung beider Federn im wesentlichen die weiche Feder 20.1 "arbeitet".

Soll nun bei höheren Drehzahlen das System härter abgestimmt werden, wird über die entsprechenden Stellmittel an den Gelenken 24 und/oder 25.3 die Stütztraverse 23 so weit angehoben, daß die Anschlagfläche 27 des hutförmigen Koppel­ körpers 26 an der Gegenfläche 28 in der entsprechenden Ausnehmung der Ausgleichsmasse 13 zur Anlage kommt, so daß bei der durch die Steuerkontur erzwungene Auf- und Abbewegung der Ausgleichsmasse 13 nur die "harte" Feder 20.2 zwischen der Ausgleichsmasse 13 und der Stütztraverse 23 wirksam ist.

Wie die Schnittdarstellung in Fig. 3 ebenfalls erkennen läßt, ist die Ausgleichsmasse 13 wiederum mit einer Ausneh­ mung 21 versehen, in der ein Rollkörper 16, beispielsweise in Form eines Normwälzlagers angeordnet ist. Da die Ausneh­ mung 21 nach unten geöffnet ist, kann hier der im Kurbelraum ohnehin vorhandene Ölnebel gleichzeitig für eine Schmierung des Rollkörpers 16 sowie für eine Schmierung zwischen der Ausgleichsmasse 13 und ihren Führungen 22 sorgen.

Fig. 4 zeigt eine gegenüber Fig. 3 abgewandelte Ausführungs­ form. Identische Bauelemente sind auch hier mit identischen Bezugszeichen versehen, so daß auf die Beschreibung zu Fig. 3 verwiesen werden kann. Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist die traversenartige Ausgleichsmasse über zwei stift- oder rohrförmige Führungen 22 auf einer Stütztraverse 23 translatorisch bewegbar geführt. Aufbau und Funktion der Federanordnungen 15 entsprechen der Ausfüh­ rungsform gem. Fig. 3, so daß auf die vorstehende Beschrei­ bung verwiesen werden kann.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Stütztraverse 23 über einen zentralen Stellexzenter 23.1 und einen Gleitstein 23.2 abgestützt. Die den einzelnen Ausgleichsmassen zugeordneten Stellexzenter 23.1 sind nun auf einer sich über die gesamte Länge der Hubkolbenmaschine erstreckenden Welle angeordnet, so daß durch eine zentrale Verstellung alle in der Hubkolbenmaschine angeordneten Ausgleichsmassen über einen zentralen Stelleingriff verstellt werden können.

In Fig. 5 ist eine modifizierte Ausführungsform dargestellt, die jedoch in ihrem Grundaufbau den vorbeschriebenen Ausfüh­ rungsformen entspricht, so daß hier gleiche Bauelemente durch gleiche Bezugzeichen gekennzeichnet sind.

Auch bei dieser Ausführungsform ist wieder eine Steuerschei­ be 6 mit einer Steuerkontur 7 vorgesehen, an der über einen Rollkörper 16 eine Ausgleichsmasse 13 anliegt. Die Ausgleichs­ masse 13 ist bei dieser Ausführungsform an ihren beiden Enden jeweils mit einer Schraubendruckfeder 29 versehen, die die Ausgleichsmasse auf einem Stütz- und Führungselement 30 am Motorgehäuse abstützt. Das Stütz- und Führungselement 30 ist über Bolzen 31 am Motorgehäuse gelagert und greift kolbenartig mit seiner Außenfläche 32 in eine entsprechend geformte Ausnehmung 33 an der Ausgleichsmasse 13 ein, so daß hier eine verkantungsfreie Führung gewährleistet ist.

Das Stütz- und Führungselement 30 ist durch die Anordnung einer Spule 34, die mit einer hier nicht näher dargestellten Gleichstromversorgung in Verbindung steht, als Elektromagnet ausgebildet. Diesem Elektromagnet ist in der Ausgleichs­ masse 13 ein ringförmiger Permanentmagnet 35 zugeordnet. Dieser Permanentmagnet kann auch durch mehrere in etwa ringförmig in der Ausgleichsmasse angeordnete Stabmagneten gebildet sein.

Bei einer Anordnung des Permanentmagneten 35 in der darge­ stellten Weise, daß die dem Stütz- und Führungselement zugekehrte Polfläche den Nordpol aufweist, muß die Spule des als Elektromagnet ausgebildeten Stütz- und Führungs­ elementes 30 mit einem Gleichstrom so bestromt werden, daß sich an der Polfläche des Elektromagneten 34 ebenfalls ein Nordpol ausbildet, d. h. also die beiden Magneten ein­ ander abstoßen. Diese Anordnung hat zur Folge, daß einer Bestromung des als Elektromagneten ausgebildeten Stütz- und Führungselementes 30 der Elektromagnet proportional zum eingeleiteten Strom die Ausgleichsmasse über den Roll­ körper 16 an die Steuerkontur 7 federnd andrückt. Die durch die Magnetanordnung gebildete Feder weist aufgrund der sogenannten Spaltsteifigkeit eine stark progressive Kenn­ linie auf, die aber über eine Regelung des die Spule 34 durchfließenden Stromes stufenlos veränderbar ist.

Bei diesem System stellt die Schraubenfeder 29 die "weiche" Feder dar, die in den unteren Drehzahlbereichen wirksam sein soll und dementsprechend die Stromzufuhr zu den Spulen 34 des Elektromagneten abgeschaltet ist. Beim Überschreiten einer vorgegebenen höheren Drehzahlgrenze wird dann die Spule 34 bestromt, wobei die Bestromung in Abhängigkeit von der Drehzahl entsprechend erhöht oder erniedrigt werden kann, so daß hier optimale betriebspunktabhängige Rückführ­ kräfte für die Ausgleichsmasse 13 eingestellt werden können.

Die anhand der verschiedenen Ausführungsbeispiele dargestell­ ten und erläuterten Ausbildungsformen für die nachgiebige Abstützung der Ausgleichsmasse 13 können nun für die unter­ schiedlichen Ausführungsbeispiele in unterschiedlicher Zuordnung verwendet werden. So ist es beispielsweise möglich, die eine Magnetanordnung aufweisende Abstützung nach Fig. 4 auch als Abstützung für die Anordnung der Ausgleichsmasse 13 in Fig. 1 einzusetzen. Hierbei kann dann die beispielsweise als Exzenter ausgebildete Einrichtung zur Veränderung der Höhenlage am Schwenklager 14 entfallen, da die Verstellung der Federvorspannung über die Änderung der Bestromung des Elektromagneten vorgenommen werden kann.

Die anhand von Fig. 3 beschriebene Federschaltung mit zwei Federn mit unterschiedlicher Federcharakteristik kann eben­ so bei der Ausführungsform gem. Fig. 1 eingesetzt werden, wobei hier wiederum über die Änderung der Höhenlage der Abstützung, beispielsweise über einen Exzenter am Schwenk­ lager 14 und/oder am Bolzen 17.2 der anhand von Fig. 3 beschriebene Betrieb bei weicher Feder in den niedrigen Drehzahlbereichen oder harter Feder in den hohen Drehzahlbe­ reichen einstellbar ist.

In gleicher Weise ist es auch möglich, die einfache Feder­ anordnung gem. Fig. 1 bei der Ausführungsform gem. Fig. 3 einzusetzen.

In Fig. 6 ist eine Ausführungsform mit einer hydro-pneumati­ schen Federanordnung dargestellt. Soweit der Grundaufbau mit den zuvor beschriebenen Ausführungsformen übereinstimmt, sind auch hier für gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen verwendet, so daß die vorstehenden Erläuterungen insoweit auch für diese Ausführungsform gelten. Bei dem hier darge­ stellten Ausführungsbeispiel ist die Ausgleichsmasse 13 wiederum über Führungen 22 translatorisch bewegbar geführt und liegt mit ihrem Rollkörper 16 an der Steuerkontur 7 der Steuerscheibe 6 an. Die Abstützung 36 der Ausgleichs­ masse 13 wird bei diesem Ausführungsbeispiel durch eine hydro-pneumatische Federanordnung gebildet. Bei dem darge­ stellten Ausführungsbeispiel besteht diese aus einem Kolben 37, der in einem Zylinder 38 geführt ist. Der Zylinder 38 ist hierbei durch eine Membran 39 in einen Pneumatikraum 40 und einen Hydraulikraum 41 unterteilt. Der Pneumatikraum 40 steht über eine hier nur angedeutete Zuleitung 42 mit einem steuerbaren Druckerzeuger in Verbindung, während der Hydraulikraum 41 über eine Zuleitung 43 mit einem steuer­ baren Druckerzeuger für die Zufuhr des hydraulischen Fluids in Verbindung steht. Über die Beaufschlagung des Pneumatik­ raums wird die jeweils gewünschte Federkraft eingestellt, während das Fluid im Hydraulikraum als Übertragungs- und Kopplungsmittel zwischen dem Kolben 37 und der Membran 39 dient, um hier eine günstigere Belastung der Membran 39 zu erzielen. Der Kolben 37 ist im Zylinder 38 ohne zusätz­ liche Dichtung geführt, so daß geringfügige Verluste an Hydraulikflüssigkeit, hier zweckmäßigerweise Motorenöl, hingenommen werden. Die Leckverluste werden jeweils über die Zuleitung 43 nachgeführt. Über eine entsprechende An­ steuerung des Druckerzeugers für die Hydraulikflüssigkeit und des Druckerzeugers für die Pneumatik, hier Luft, kann nun über die Druckhöhe die "Federsteifigkeit" dieser Feder­ anordnung und damit die Anpreßkraft zwischen dem Rollkörper 16 und der Steuerkontur 7 betriebsabhängig eingestellt werden. Da die Hydraulikflüssigkeit, hier Motorenöl, ledig­ lich als Übertragungs- und Kopplungsmedium zwischen der Membran und dem Kolben 37 dient, herrscht im Pneumatikraum 40 und im Hydraulikraum 41 Gleichheit.

Die vorbeschriebene hydro-pneumatische Federanordnung kann auch in einer Tandemanordnung vorgesehen werden, d. h. die Ausgleichsmasse 13 kann über zwei endseitig angeordnete hydro-pneumatische Federanordnungen der vorstehend be­ schriebenen Art abgestützt werden. Auch eine Abstützung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, kann über eine hydro­ pneumatische Federanordnung vorgenommen werden, wobei es dann nicht mehr erforderlich ist, die schwenkarmartig aus­ gebildete Ausgleichsmasse 13 über einen Exzenter abzustützen.

Hier genügt dann ein einfaches Schwenklager, da die Ein­ richtung zur Änderung der Federspannung über die Steuerung des Drucks in dem Pneumatikraum in die Federanordnung inte­ griert ist.

Claims (12)

1. Hubkolbenmaschine, insbesondere Kolbenbrennkraftmaschine, mit wenigstens einem Zylinder, in dem ein Kolben hin- und herbewegbar geführt ist, der mit einer Kurbelwelle (1) in Verbindung steht, die mit wenigstens einer, eine Steuer­ kontur (7) aufweisenden, mitdrehenden Steuerscheibe (6) verbunden ist, an der jeweils über einen Rollkörper (16) wenigstens eine quer zur Kurbelwellenachse ausgerichtete traversenartige Ausgleichsmasse (13) anliegt, die in der Drehebene der Steuerscheibe (6) bewegbar abgestützt ist, wobei die Abstützungen (14, 15; 24, 25; 30) jeweils an beiden Endbereichen der Ausgleichsmasse (13) angeordnet sind und wenigstens eine Abstützung durch eine Federanord­ nung gebildet wird und wenigstens eine Abstützung mit einer Einrichtung zur Veränderung der Federspannung versehen ist.

2. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung jeweils durch wenigstens ein mecha­ nisches Federelement (20; 29) gebildet wird.

3. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Federanordnung durch wenigstens zwei in Reihe geschaltete Federn (20.1, 20.2), vorzugsweise Schraubenfedern, mit unterschiedlicher Federsteifigkeit gebildet wird, wobei die Federschaltung so getroffen ist, daß in einer ersten Einstellung die weiche Feder wirksam ist und in einer zweiten Einstellung die harte Feder wirk­ sam ist.

4. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Änderung der Federspannung durch eine mit einem Stellantrieb verbun­ denen Abstützung gebildet wird, die in ihrer Höhenlage gegenüber der Kurbelwelle veränderbar ist.

5. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die traversenartige Ausgleichs­ masse (13) schwenkbar ausgebildet ist, wobei eine Abstüt­ zung durch ein Schwenklager (14) und die andere Abstützung durch eine Federanordnung (20) gebildet wird.

6. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die traversenartige Ausgleichs­ masse (13) verschiebbar auf einer Führung (22) gelagert und endseitig über Federanordnungen (15) auf einer Stütz­ traverse (23) abgestützt ist, die wenigstens auf einer Einrichtung zur Veränderung der Federspannung abgestützt ist.

7. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütztraverse (23) mit der Führung (22) für die Ausgleichsmasse (13) versehen ist.

8. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mit einem Ende der Stütztraverse (23) eine Einrichtung zur Veränderung der Federspannung verbunden ist.

9. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung für eine erste weiche Einstellung eine Schraubenfeder (29) und für eine zweite, harte Einstellung eine Magnetanordnung (30) aufweist, die durch zwei gleichpolig in Bewegungsrichtung gegeneinander ausgerichtete Magnete (34, 35) gebildet wird, wobei ein Magnet (34) feststehend angeordnet ist und der andere Magnet mit der sich bewegenden traversenartigen Ausgleichsmasse (13) in Verbindung steht.

10. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnet (35) als Permanent­ magnet und der anderen Magnet (34) als Elektromagnet ausgebil­ det ist und mit einer Stromversorgung in Verbindung steht.

11. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (36) durch eine hydro-pneumatische Federanordnung gebildet wird, die sowohl fluidseitig als auch gasseitig mit einer steuerbaren Druck­ versorgung in Verbindung steht.

12. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die hydro-pneumatische Federan­ ordnung eine Kolben-Zylinder-Einheit aufweist, deren Zylinderraum durch eine Membran (39) in einen Pneumatikraum (40) und einen Hydraulikraum (41) unterteilt ist und daß der Kolben (37) den Hydraulikraum (41) abschließt.