DE19821170A1 - Vorrichtung mit um die Kurbelwellenachse rotierenden Ausgleichsmassen für Kolbenmaschinen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit um die Kurbelwellenachse rotierenden Ausgleichsmassen für Kolbenmaschinen, wobei zusätzliche Ausgleichsmassen um die Kurbelwellenachse gleich oder gegenläufig zur Kurbelwelle rotieren und über eine Getriebeanordnung mit Nebenwellen an die Kurbelwelle gekoppelt sind. DOLLAR A Es wird die Aufgabe gelöst, die zusätzlichen Ausgleichsmassen raumsparend im Bereich um die Kurbelwelle einzuordnen und eigenständig zu lagern. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die zusätzlichen Ausgleichsmassen (1) gleichachsig zur Kurbelwelle (2) am Kurbelgehäuse (3) gelagert sind (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit um die Kurbelwellenachse rotierenden Aus­ gleichsmassen für Kolbenmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Vorbekannt ist durch die Schrift DE 44 27 286 A1 eine gattungsgemäße Vorrichtung mit ei­ ner um die Kurbelwellenachse rotierenden Ausgleichsmasse für einen Zweizylinder- Verbrennungsmotor, der für beide Kolben eine gleichachsige Kurbelkröpfung aufweist. Diese Ausführung bedingt, daß sich jeweils beide Kurbeltriebe und Kolben gleichsinnig bewegen, wobei freie Massenkräfte 1. Ordnung auftreten.

Mittig, zwischen beiden Kurbelkröpfungen der Zylinder, ist auf der Kurbelwelle eine entge­ gengesetzt der Kurbelwellendrehung umlaufende exzentrisch angeordnete Aus­ gleichsmasse gelagert.

Die Ausgleichsmasse ist als Zahn- oder Kettenrad ausgebildet und steht mit einem Zahnrad der Nebenwelle oder unter Zwischenschaltung einer Kette mit einem Kettenrad einer Ne­ benwelle im Eingriff. Die Nebenwelle wird über einen Antriebsstrang von der Kurbelwelle angetrieben, der je nach Drehrichtung gleich- oder gegenläufig zur Kurbelwelle als Ketten- oder Zahnradtrieb ausgebildet ist.

Bei der vorbeschriebenen Ausführung muß einerseits die Lagerung der Ausgleichsmasse auf der Kurbelwelle wegen deren Drehung entgegen-gesetzt der Kurbelwellendrehrichtung für eine hohe Relativgeschwindigkeit ausgelegt sein und andererseits wird axialer Bauraum unmittelbar auf der Kurbelwelle beansprucht.

Vorbekannt ist es, bei V4-Verbrennungsmotoren mit 60° V-Winkel und einer Zündfolge - Zy­ linder 1, 2,4, 3-, für den Massenausgleich 1. Ordnung einerseits Ausgleichsmassen auf der Kurbelwelle direkt zu befestigen und andererseits an jeder Seite einer gegenläufigen Ne­ benwelle weitere Massen, diese jedoch um 180° versetzt, vorzusehen, siehe DE-Buch: H.Maas/ H.Klier; Kräfte, Momente und deren Ausgleich in der Verbrennungskraft­ maschine; Wien, New York, Springer Verlag 1981, aus der Reihe - Die Verbrennungskraft­ maschine, hrsg von H.List und A.Pichinger; S. 151, Abb. 5.37 u. 5.38. Dieses Buch wird bei folgenden Zitaten mit - B - bezeichnet.

Der Antrieb von der Kurbelwelle zu einer der mit Ausgleichsmassen versehenen Ne­ benwellen kann in vorbekannter Weise jeweils endseitig der Kurbelwelle außerhalb des Bereiches der Zylinder - B; S. 160, Abb. 5.48 - oder auch unter den Zylindern - B; S. 161, Abb. 5.51 - im Zylinderblock angeordnet sein.

Aus DE 25 08 325 A1 ist es bekannt, Nebenaggregate vorzugsweise eine Ölpumpe, über die mit den Ausgleichsmassen versehenen Nebenwellen anzutreiben. Gemäß der Schrift US 5.535.643 ist der Zahnradtrieb zwischen der von der Kurbelwelle direkt angetriebenen und einer parallel angeordneten, entgegenge-setzt laufenden Nebenwelle als außenachsige Zahnradpumpe gestaltet.

Vorbekannt ist ein Einzylindermotor mit einem Massenausgleich 1. und 2. Ordnung, dessen Ausgleichsanordnung mit 3 Nebenwellen in - B; S. 136, Abb. 5.5 - in verschiedenen Kurbel­ wellenstellungen gezeigt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit um die Kurbelwellenachse rotierenden Ausgleichsmassen so zu gestalten, daß die vorbe­ schriebenen Nachteile behoben werden und eine raumsparende Anordnung der rotierenden Ausgleichsmassen erzielt wird.

Weiterhin sollen auch Nebenaggregate über den von der Kurbelwelle zur Nebenwelle füh­ renden Antriebsstrang angetrieben werden.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Patentanspruches 1 erreicht. Diese Lösung ist einerseits raumsparend, andererseits werden die Ausgleichskräfte direkt auf das Kurbelgehäuse im Bereich der Kurbelwelle übertragen.

Im Zusammenwirken mit den für Massenausgleichsanordnungen bekannten Nebenwellen können Nebenaggregate angetrieben oder ein zusätzlicher Massenausgleich 2. Ordnung realisiert werden.

Die Merkmale der Unteransprüche werden im Zusammenhang mit ihren Wirkungen in der Beschreibung erläutert.

Anhand einer Zeichnung werden Ausführungen der Erfindung nachfolgend beispielhaft be­ schrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus dem Bereich der Kurbelwelle mit konzentrisch zur Kurbelwelle am Kurbelgehäuse gelagerter Ausgleichsmasse, einschließlich deren Antrieb in schematisierter Darstellung und

Fig. 2 eine perspektivische schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrich­ tung mit zusätzlichen konzentrisch zur Kurbelwelle am Kurbelgehäuse gelagerten Ausgleichsmassen sowie Ausgleichsmassen an gegenläufigen Nebenwellen.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit zusätzlicher Ausgleichsmasse bzw. zu­ sätzlichen Ausgleichsmassen 1, die gleichachsig zu einer Kurbelwelle 2 an einem Kurbelge­ häuse 3 im Bereich einer äußeren Kurbelwellenlagerung 31 gelagert sind.

Die Ausgleichsmassen 1 überdecken den Bereich der vorderen und/oder hinteren Kur­ belwange 21 der Kurbelwelle 2. Sie füllt dabei den Raum um die jeweilige äußere Kur­ belkröpfung 21K aus.

Die Lagerung für die zusätzliche Ausgleichsmasse 1 bildet jeweils ein konzentrisch zur Kur­ belwelle 2 am Kurbelgehäuse 3 geführter und befestigter Lagerflansch 4. Die Aus­ gleichsmasse 1 kann als Zahn- oder Kettenrad ausgebildet sein und steht mit einem Zahn- bzw. Kettenrad 5 auf einer Nebenwelle 6 direkt oder unter Zwischenschaltung einer Kette - nicht dargestellt - im Eingriff.

Die Nebenwelle 6 ist im Kurbelgehäuse 3 oder einer an diesem befestigten Lagerung 32 gelagert und wird über einen Trieb 7 von der Kurbelwelle 2 angetrieben. Der Trieb 7 kann je nach gewünschter Drehrichtung, gleich- oder gegenläufig zur Kurbelwelle 2, als Kettentrieb mit einer Kette 8 und Kettenrädern 9; 9' oder als Zahnradtrieb - nicht dargestellt - ausgebil­ det sein.

Bei der gezeigten Ausführung ist die Ausgleichsmasse 1 als Zahnrad ausgebildet und steht mit einem Zahnrad 5 der Nebenwelle 6 direkt im Eingriff. Die Nebenwelle 6 wird von der Kurbelwelle 2 mittels eines Kettentriebes 7 getrieben.

Die Gesamtübersetzung des Triebes zwischen Ausgleichsmasse 1 und Kurbelwelle 2 über die Nebenwelle 6 beträgt 1 : 1, jedoch mit Drehrichtungsumkehr für die Ausgleichsmasse 1 gegenüber der Kurbelwelle 2.

Der Antriebsstrang 8 zwischen Nebenwelle 6 und Kurbelwelle 2 kann im mittigen Bereich oder endseitig an der Kurbelwelle 2 angeordnet sein.

Bei Ausgleichsanordnungen für Massenkräfte 1. Ordnung laufen die zusätzlichen Aus­ gleichsmassen entgegen der Drehrichtung der Kurbelwelle 2, jedoch mit gleicher Drehzahl wie diese um.

Bei Ausgleichsanordnungen für Massenkräfte 2. Ordnung laufen zusätzliche Ausgleichs­ massen mit doppelter Drehzahl der Kurbelwelle in und entgegen der Drehrichtung der Kur­ belwelle um.

In Fig. 2 ist schematisiert ein Einzylindermotor mit einem Massenausgleich 1. und 2. Ord­ nung gezeigt wie er in B; S. 136, Abb. 5.5 prinzipiell dargestellt ist, er ist jedoch mit einem erfindungsgemäßen Massenausgleich 1. Ordnung ausgestattet.

Die notwendige Nebenwelle 6 zum Antrieb der Ausgleichsmassen 1 wird für den Mas­ senausgleich 2. Ordnung zusammen mit einer weiteren Nebenwelle 16 in bekannter Anord­ nung genutzt. Beide Nebenwellen 6; 16 laufen mit doppelter Drehzahl gegenüber der Kur­ belwelle 2 um.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit zusätzlicher Ausgleichsmasse bzw. zusätzlichen Ausgleichsmassen 1 ist gleichachsig zur Kurbelwelle 2 axial außen am Kurbelgehäuse 3 - dies ist nicht dargestellt - gelagert. Der am Kurbelgehäuse 3 geführte und befestigte Lager­ flansch 4 ist schematisiert dargestellt.

Die Ausgleichsmasse 1 ist jeweils als Zahnrad ausgebildet und steht mit einem Zahnrad 5 auf der Nebenwelle 6 direkt im Eingriff. Die Nebenwelle 6 wird von einer Kurbelwelle 2 mit­ tels eines Kettentriebes 7 mit doppelter Drehzahl der Kurbelwelle 2 angetrieben.

Die Gesamtübersetzung zwischen den zusätzlichen Ausgleichsmassen 1 und Kurbelwelle 2 über die Nebenwelle 6 beträgt 1 : 1, jedoch mit umgekehrter Drehrichtung gegenüber der Kurbelwelle 2. Über den Eingriff eines weiteren Zahnrades 15 in das Zahnrad 5 der ersten Nebenwelle 6 wird eine zweite Nebenwelle 16 mit entgegengesetzter Drehrichtung wie die Kurbelwelle 2, aber mit doppelter Drehzahl angetrieben. Beide Nebenwellen 6; 16 weisen in bekannter Art angeordnete Ausgleichsmassen 17 auf.

Im Sinne der vorbeschriebenen Gestaltungsvarianten kann bei einer Reihe von Mo­ torenbauarten konstruktiv vorteilhaft ein Massenausgleich 1. Ordnung realisiert und ggf. zusätzlich mit einer Vorrichtung für den Massenausgleich 2. Ordnung kombiniert wer­ den. Zwischen den Lagern L1 und L2 läuft jeweils die entsprechende Kurbelwelle, wobei die Ausgleichsmassen 1, 11 sowie 17 gemäß der Motorbauart anforderungsgerecht in ihrer Lage zueinander auszuführen sind.

Praktisch wäre die Anordnung gemäß Fig. 1 beispielsweise für einen 6-Zylinder-60°V-Motor mit gleichem Zündabstand einsetzbar, um einen Massenausgleich 2. Ordnung zu erzielen. Die Ausgleichsmassen 1 überdecken dabei erfindungsgemäß den Bereich der vorderen und hinteren Kurbelwange 21 der Kurbelwelle 2, ähnlich wie in Fig. 1 dargestellt, jedoch beträgt die Gesamtübersetzung 1 : 2 zwischen Kurbelwelle 2 und Ausgleichsmassen 1, über den Gesamttrieb mit den Elementen 1; 5; 8; 9; sowie die Nebenwelle 6, jedoch mit Drehrich­ tungsumkehr für die Ausgleichsmasse 1 gegenüber der Kurbelwelle 2 gemäß B; S. 151, Abb. 5.39 und entsprechender Anordnung der Ausgleichsmassen 1 in ihrer Lage zueinan­ der.

Claims (8)

1. Vorrichtung mit um die Kurbelwellenachse rotierenden Ausgleichsmassen für Kolben­ maschinen, wobei eine zusätzliche Ausgleichsmasse bzw. zusätzliche Ausgleichsma­ ssen um die Kurbelwellenachse gleich oder gegenläufig zur Kurbelwelle rotieren und über eine Getriebeanordnung mit Nebenwelle an die Kurbelwelle gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Ausgleichsmassen (1) gleichachsig zur Kurbelwelle (2) am Kur­ belgehäuse (3) gelagert sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Ausgleichsmassen (1) auf am Kurbelgehäuse (3) geführten und befestigten Lagerflanschen (4) konzentrisch zur Kurbelwelle (2) gelagert sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Ausgleichsmassen (1) im Bereich der vorderen und/oder hinteren Kurbelwange (21) der Kurbelwelle (2), vorzugsweise diese teilweise überdeckend, am Kurbelgehäuse (3) gelagert sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Ausgleichsmassen (1) entgegen der Drehrichtung der Kurbelwelle (2), jedoch mit gleicher Drehzahl (nKW) wie diese umlaufen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Ausgleichsmassen (1) in und entgegen der Drehrichtung der Kurbel­ welle (2) mit doppelter Drehzahl (2 × nKW) um laufen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenwelle (6) Bestandteil einer Massenausgleichsanordnung (6; 11; 16; 17) mit gegenläufigen Ausgleichswellen (6; 16) ist, die mit doppelter Drehzahl (2 × nKW) gegenüber der Kurbelwelle (2) umlaufen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenwelle (6) über einen Trieb (7) im mittigen Bereich der Kurbelwelle (2) angetrieben ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Ausgleichsmassen (1) außerhalb oder an den axialen Außensei­ ten des Kurbelgehäuses (3) angeordnet sind.