DE19807180A1

DE19807180A1 - Vorrichtung zum Massenausgleich an einer Hubkolben-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19807180A1
Application number: DE1998107180
Authority: DE
Inventors: Rudolf Flierl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1998-02-20
Publication date: 1999-08-26

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Massenausgleich an einer Hub kolben-Brennkraftmaschine mit zumindest zwei gegenläufig rotierenden Ausgleichswellen, die mit exzentrisch zur Rotationsachse angeordneten Ausgleichsgewichten versehen und über an den Ausgleichswellen befestigte Zahnräder angetrieben und in Gleitlagern gelagert sind. Zum technischen Umfeld wird neben der DE-OS 19 31 444 auf die DE 196 24 074 A1 verwie sen.

Üblicherweise laufen an einer Hubkolben-Brennkraftmaschine die Aus gleichswellen bspw. für den Lancaster-Ausgleich wie die anderen Wellen der Brennkraftmaschine auch in Gleitlagern. Systembedingt laufen jedoch die Ausgleichswellen aufgrund ihrer Ausgleichsgewichte nicht rund, sondern es läuft die sog. Lagerlast mit dem Gewichtsvektor der Ausgleichsgewichte um. Die Verlagerungsbahn der Ausgleichswellen in deren Gleitlagern ist dabei ein Kreis, dessen Radius gleich der Differenz von (üblicherweise vorhande nem, da erforderlichem) halbem Lagerspiel und Ölfilmdicke im Gleitlager ist, wenn das Lagerspiel auf den Durchmesser des Gleitlagers bezogen wird und sich seinerseits somit aus der Differenz des des Innendurchmessers des Gleitlagers und des Außendurchmessers des darin gelagerten Wellen- Lagerabschnittes ergibt.

Üblicherweise wird die erste Ausgleichswelle über eine Zahnradpaarung von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben und treibt ihrerseits über eine weitere Zahnradpaarung die zweite Ausgleichswelle mit der Über setzung i = 1 im entgegengesetzten Rotationssinn an, so wie dies auch in der o. g. DE-OS 19 31 444 gezeigt ist. Aufgrund der soeben geschilderten Verla gerung der Ausgleichswellen in deren Gleitlagern variiert das Zahnflanken spiel in der genannten Übersetzungsstufe (i = 1) während einer vollständigen Umdrehung der beiden Ausgleichswellen zwischen der doppelten Differenz des Lagerspieles und der Ölfilmdicke einerseits sowie der zweifachen Öl filmdicke (im Gleitlager) andererseits. Dabei stellt sich diese Variation des Zahnflankenspieles allein aufgrund der Gleitlagerung der Ausgleichswellen ein, ohne daß hierbei selbstverständlich vorhandene Toleranzen bspw. be züglich des Achsabstandes der beiden Ausgleichswellen oder bezüglich Verzahnungsfehlern berücksichtigt sind. Daß dieses über einer Umdrehung der Ausgleichswellen variierende Zahnflankenspiel eine unerwünschte Ge räuschentwicklung (Getrieberasseln oder Verzahnungspfeifen) zur Folge hat, liegt auf der Hand.

Eine mögliche Abhilfemaßnahme für diese Problematik ist in der eingangs zweitgenannten DE 196 24 074 A1 gezeigt. Darin beschrieben ist ein Zahn radgetriebe mit exzentrisch gelagerter Welle, bspw. für den Ausgleichswel len-Antrieb einer Brennkraftmaschine. Eine in der Lagerstelle der Welle vor gesehene Exzenterbuchse ist dabei hinsichtlich ihrer Exzentrizität in Abhän gigkeit von aktuellen Randbedingungen laufend einstellbar, um das Zahn flankenspiel so gering als möglich zu halten.

Da diese Lösung jedoch äußerst aufwendig ist, ist es Aufgabe der vorliegen den Erfindung, eine demgegenüber wesentlich einfachere Abhilfemaßnahme für die oben geschilderte Problematik aufzuzeigen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder an den Ausgleichswellen in gleicher Richtung wie die Ausgleichsgewichte geringfügig exzentrisch zu den Rotationsachsen angeordnet sind. Bevorzugt beträgt die Exzentrizität der Zahnrad-Mittelachse gegenüber der Rotati onsachse die Größe des halben Lagerspieles in den Gleitlagern. Dabei kann das Zahnrad auf einen gegenüber der Rotationsachse geringfügig exzen trisch liegenden Wellenzapfen der Ausgleichswelle aufgesetzt sein.

Näher erläutert wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungs beispieles, wobei in der beigefügten Fig. 1 eine erfindungsgemäße Mas senausgleichs-Vorrichtung lediglich prinzipiell und dabei stark vereinfacht dargestellt ist, und von welcher Fig. 2 den vereinfachten Schnitt A-A zeigt.

Mit den Bezugsziffern 1, 2 sind zwei Ausgleichswellen bezeichnet, die in ei ner nicht dargestellten Hubkolben-Brennkraftmaschine in Gleitlagern 3 gela gert sind. Hierzu weisen die beiden Ausgleichswellen 1, 2 jeweils zwei kreis zylindrische Lagerabschnitte 1a bzw. 2a auf, die konzentrisch zur jeweiligen Rotationsachse 1b, 2b der Ausgleichswellen 1, 2 liegen. Auch die Gleitlager 3 sind (zumindest im Konstruktionszustand) konzentrisch zur jeweils zuge ordneten Rotationsachse 1b, 2b, um welche die Ausgleichswellen 1, 2 wie bekannt zur Erfüllung ihrer Funktion in Rotation versetzt werden.

Ebenfalls wie im bekannten Stand der Technik weisen die Ausgleichswellen 1, 2 jeweils zumindest ein Ausgleichsgewicht 1c, 2c auf, welches exzentrisch zur jeweiligen Rotationsachse 1b bzw. 2b angeordnet ist. Diese Ausgleichs gewichte 1b, 2b bewirken, daß - wie in der Beschreibungseinleitung erläutert - die Ausgleichswellen 1, 2 nicht exakt zentrisch in den Gleitlagern 3 rotieren, sondern in diesen einer sog. Verlagerungsbahn folgen, so daß im Betrieb der Brennkraftmaschine die Gleitlager 3 nicht mehr exakt konzentrisch zur jeweiligen Rotationsachse 1b, 2b sind. Ursächlich hierfür ist das bei Gleitla gern erforderliche Lagerspiel s, welches sich - wie bekannt - aus der Diffe renz des Innendurchmessers des Gleitlagers 3 und des Außendurchmessers des darin gelagerten Wellen-Lagerabschnittes 1a bzw. 2a ergibt.

In Rotation versetzt werden die Ausgleichswellen 1, 2 über auf diesen befe stigte Zahnräder 11 bzw. 12, die jeweils auf einem Wellenzapfen 1d bzw. 2d jeder Ausgleichswelle 1, 2 aufgesetzt sind. Dabei kämme bspw. das Zahnrad 11 der ersten Ausgleichswelle 1 mit einem nicht gezeigten Zahnrad, das auf der ebenfalls nicht gezeigten Kurbelwelle der Brennkraftmaschine befestigt ist, so daß die erste Ausgleichswelle 1 direkt von der Brennkraftmaschinen- Kurbelwelle angetrieben wird. Über die Paarung der miteinander kämmen den Zahnräder 11, 12 treibt dann die erste Ausgleichswelle 1 die zweite Ausgleichswelle 2 an, und zwar unter der Übersetzungsverhältnis i = 1 wie gewünscht im entgegengesetzten Rotationssinn.

Die Wellenzapfen 1d, 2d liegen exzentrisch zur Rotationsachse 1b bzw. 2b, wobei die Mittelachse 4 der kreiszylindrischen Wellenzapfen 1d, 2d um das Exzentermaß bzw. die Exzentrizität ε von der jeweiligen Rotationsachse 1b, 2b beabstandet ist und wobei diese Exzentrizität ε gleichgerichtet mit derje nigen der Ausgleichsgewichte 1c bzw. 2c ist. Nachdem aber die Zahnräder 11, 12 auf die Wellenzapfen 1d, 2d aufgesetzt sind, fällt mit der jeweiligen Mittelachse 4 jedes Wellenzapfens 1d, 2d die jeweilige Mittelachse des auf gesetzten Zahnrades 11, 12 zusammen, so daß deren Mittelachsen eben falls die Bezugsziffer 4 tragen und folglich auch die Zahnräder 11 bzw. 12 an den Ausgleichswellen 1 bzw. 2 in gleicher Richtung wie die Ausgleichsge wichte 1c, 2c geringfügig exzentrisch zu den Rotationsachsen 1b, 2b ange ordnet sind, nämlich um die Exzentrizität ε gleichgerichtet mit dem Versatz der Ausgleichsgewichte 1c, 2c gegenüber den Rotationsachsen 1b, 2b ver setzt sind.

Bevorzugt beträgt die geringfügige Exzentrizität ε der Zahnrad-Mittelachse 4 gegenüber der jeweiligen Rotationsachse 1b bzw. 2b die Größe des halben Lagerspieles ε in den Gleitlagern 3. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß das Zahnflankenspiel zwischen den miteinander kämmenden Zahnrädern 11, 12 bei Rotation der Ausgleichswellen 1, 2 - jedenfalls unter Vernachläs sigung von Bauteil-Toleranzen - im wesentlichen gleichbleibt und nicht (wie eingangs erläutert) zwischen der doppelten Differenz des zweifachen Lager spieles s und der Ölfilmdicke einerseits sowie der zweifachen Ölfilmdicke in den Gleitlagern 3 andererseits variiert. Unerwünschtes Getrieberasseln oder Verzahnungspfeifen in der Zahnradpaarung der Zahnräder 11, 12 wird hier durch vermieden.

Nachdem das Maß der Exzentrizität ε relativ klein ist, kann es ausreichend sein, die Wellenzapfen 1d, 2d im Rahmen der Bearbeitung der Ausgleichs wellen 1, 2 exzentrisch zu schleifen, jedoch kann dies sowie eine Vielzahl weiterer Details insbesondere konstruktiver Art durchaus abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentan sprüche zu verlassen.

Bezugszeichenliste

1

(erste) Ausgleichswelle

1

aLagerabschnitt von

1

bRotationsachse von

1

cAusgleichsgewicht von

1

dWellenzapfen von

1

2

(zweite) Ausgleichswelle

2

aLagerabschnitt von

2

bRotationsachse von

2

cAusgleichsgewicht von

2

dWellenzapfen von

2

3

Gleitlager

4

Mittelachse(n) von

1

d und

11

bzw. von

2

d und

12

11

Zahnrad (auf

1

)

12

Zahnrad (auf

2

)
sLagerspiel in

3

εExzentrizität (zwischen

4

und

1

b bzw.

2

b)

Claims

1. Vorrichtung zum Massenausgleich an einer Hubkolben- Brennkraftmaschine mit zumindest zwei gegenläufig rotierenden Aus gleichswellen (1, 2), die mit exzentrisch zur Rotationsachse (1b, 2b) angeordneten Ausgleichsgewichten (1c, 2c) versehen und über an den Ausgleichswellen (1, 2) befestigte Zahnräder (11, 12) angetrieben und in Gleitlagern (3) gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (11, 12) an den Aus gleichswellen (1, 2) in gleicher Richtung wie die Ausgleichsgewichte (1c, 2c) geringfügig exzentrisch zu den Rotationsachsen (1b, 2b) an geordnet sind.

2. Vorrichtung zum Massenausgleich nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzentrizität (ε) der Zahnrad- Mittelachse (4) gegenüber der Rotationsachse (1b, 2b) die Größe des halben Lagerspieles (s) in den Gleitlagern (3) beträgt.

3. Vorrichtung zum Massenausgleich nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (11, 12) auf einen gegen über der Rotationsachse (1b, 2b) geringfügig exzentrisch liegenden Wellenzapfen (1d, 2d) der Ausgleichswelle (1, 2) aufgesetzt ist.