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Die
Erfindung betrifft einen Drehmoment-Ausgleichsmechanismus, mit dem
sich die Rollschwingungen eines Motors dämpfen lassen.
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Aus 8 ist
ein herkömmlicher
Drehmoment-Ausgleichsmechanismus für einen Motor ersichtlich,
bei dem ein Schwungrad 201 sowie eine Kurbelwelle des Motors
ein Gegendrehmoment –T auf
ein Motorgehäuse
aufbringen, so daß dieses
mit einem resultierenden Moment rollt. Dies wird durch Vorsehen
eines sich entgegengesetzt zur Kurbelwelle drehenden zusätzlichen
Schwungrads 203 mit einem Gegenmoment +T ausgeglichen,
das ein entgegengesetztes Rollmoment aufbringt, so daß die Stärke der
Rollschwingungen des Motors gedämpft
wird.
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Aus 9 ist
ein herkömmlicher
Drehmoment-Ausgleichsmechanismus für einen V-Motor ersichtlich,
bei dem zwei Kurbelwellen 205 und 207 in einem
Winkel 2α angeordnet
sind und jeweils ein an einem Kurbelzapfen 209, 211 vorgesehenes
Ausgleichsgewicht 213, 215 aufweisen. Die Winkelpositionen
der Ausgleichsgewichte 213 und 215 sind jeweils
um einen Winkel α in
entgegengesetzter Drehrichtung zueinander versetzt, d.h. sie sind
um diesen Winkel unsymmetrisch angeordnet, so daß die Rollschwingungen des
Motors gedämpft
werden.
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Bei
dem aus 8 ersichtlichen Drehmoment-Ausgleichsmechanismus
wird das von dem Schwungrad 201 und der Kurbelwelle erzeugte
Gegendrehmoment –T
von dem zusätzlichen
Schwungrad 203 ausgeglichen, das eine entsprechend große Trägheitsmasse
als Teil der Masse des Motors aufweist. Die erhöhte Masse des Motors führt dazu,
daß dessen
Beschleunigungsleistung geringer ist.
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Bei
jedem der Drehmoment-Ausgleichsmechanismen nach 8 und 9 sind
ein zusätzliches
Schwungrad 203 oder Ausgleichsgewichte 213, 215 im
Hauptantriebsstrang angeordnet. Aufgrund dieser Anordnung sind die
Anpassungsmöglichkeiten zum
Verringern der Rollschwingungen begrenzt, so daß sich ein wirksamer Ausgleich
der Rollmomente schwer realisieren läßt.
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Darüber hinaus
wirken die Gegenmomente der um einen Winkel α zueinander versetzten Ausgleichsgewichte 213 und 215 in
dem Drehmoment-Ausgleichsmechanismus nach 9 in entgegengesetzten
Richtungen, so daß der
Effekt der Rollschwingungs-Dämpfung
geringer ist.
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Es
ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Drehmoment-Ausgleichsmechanismus
zu schaffen, mit dem sich die Rollschwingungen eines Motors wirksam
dämpfen
und gleichzeitig eine Zunahme der Trägheitsmasse auf Seiten des
Motors sowie eine Abnahme des Beschleunigungs-Wirkungsgrads verhindern
lassen.
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Dazu
wird nach einem ersten Aspekt der Erfindung ein Drehmoment-Ausgleichsmechanismus geschaffen
mit einem Getriebe zum Übertragen
einer Rotations-Antriebsleistung, so daß eine Drehrichtungsumkehr
erfolgt, einer Umkehrwelle, die über das
Getriebe mit einem Ende einer Kurbelwelle verbunden und so ausgelegt
ist, daß sie
sich in entgegengesetzter Richtung zur Kurbelwelle dreht, und einer
an der Umkehrwelle festgelegten Schwungmasse, wobei ein Motorgehäuse infolge
der Trägheitsmomente
der Umkehrwelle und der Schwungmasse mit einem Gegendrehmoment beaufschlagt
wird, das in entgegengesetzter Richtung zu dem Gegendrehmoment eines
Glieds eines Antriebsstrangs zum Übertragen der Antriebsleistung
eines Motors wirkt, so daß dadurch
die Rollschwingungen des Motors gedämpft werden.
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Nach
dem ersten Aspekt der Erfindung wird das Motorgehäuse während der
Drehung des Motors mit einem in eine Richtung wirkenden Rollmoment beaufschlagt,
das auf das Gegendrehmoment eines Schwungrads und einer Kurbelwelle
zurückzuführen ist,
sowie gleichzeitig mit einem in entgegengesetzter Richtung wirkenden
Rollmoment, das auf das Gegendrehmoment einer Umkehrwelle und einer Schwungmasse
zurückzuführen ist,
die sich in umgekehrter Richtung zur Kurbelwelle drehen, so daß sich die
Rollmomente gegenseitig aufheben und die Rollschwingungen des Motors
gedämpft
werden.
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Die
Umkehrwelle und die Schwungmasse sind über ein Getriebe zur Drehrichtungsumkehr
mit einem Kurbelwellen-Ende verbunden und daher außerhalb
des Haupt-Antriebsstrangs des Motors angeordnet.
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Dementsprechend
unterliegt der Drehmoment-Ausgleichsmechanismus keiner der bei der herkömmlichen
Anordnung im Haupt-Antriebsstrang vorhandenen
Beschränkungen,
und es wird eine wirksamere Dämpfung
der Rollschwingungen ermöglicht.
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Darüber hinaus
wirken die Gegendrehmomente der Umkehrwelle und der Schwungmasse
in ein und diesselbe Richtung, so daß im Gegensatz zu der aus 9 ersichtlichen
herkömmlichen
Vorrichtung mit den in zwei Richtungen wirkenden Gegendrehmomenten
eine wirksamere Dämpfung
der Rollschwingungen ermöglicht
wird.
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Nach
einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Drehmoment-Ausgleichsmechanismus
geschaffen mit einem Getriebe zum Übertragen einer Rotations-Antriebsleistung,
so daß eine
Drehrichtungsumkehr erfolgt, einer Umkehrwelle, die über das
Getriebe mit einem Ende einer Kurbelwelle verbunden und so ausgelegt
ist, daß sie
sich in entgegengesetzter Richtung zur Kurbelwelle dreht, einer an
der Umkehrwelle festgelegten Antriebsscheibe für eine Zusatzmaschine, und
einer über
die Scheibe angetriebenen Zusatzmaschine, wobei ein Motorgehäuse infolge
der Trägheitsmomente
der Umkehrwelle, der Scheibe und der Zusatzmaschine mit einem Gegendrehmoment
beaufschlagt wird, das in entgegengesetzter Richtung zu dem Gegendrehmoment eines
Glieds eines Antriebsstrangs zum Übertragen der Antriebsleistung
eines Motors wirkt, so daß die Rollschwingungen
des Motors gedämpft
werden.
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Nach
dem zweiten Aspekt der Erfindung wird das Motorgehäuse mit
einem vom Schwungrad und der Kurbelwelle erzeugten Rollmoment beaufschlagt, sowie
gleichzeitig mit in entgegengesetzter Richtung wirkenden und dieses
Rollmoment aufhebenden Rollmomenten, die von der Umkehrwelle, der
Antriebsscheibe der Zusatzmaschine und der Zusatzmaschine erzeugt
werden, so daß die
Rollschwingungen des Motors gedämpft
werden.
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Eine
vorhandene Zusatzmaschinen-Antriebsscheibe und Zusatzmaschine dienen
als eine Rotationsmasse zum Dämpfen
der Rollschwingungen, so daß die
Motormasse nicht erhöht
werden muß und
eine verbesserte Fahrzeugbeschleunigung ermöglicht wird.
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Darüber hinaus
werden mit dem zweiten Aspekt der Erfindung die gleichen Effekte
wie mit dem ersten Aspekt erzielt.
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Nach
einem dritten Aspekt der Erfindung weist die Zusatzmaschine vorzugsweise
einen Wechselstromgenerator auf. Der Wechselstromgenerator kann
vorzugsweise einen Elektromotor aufweisen, dessen Anzahl der Umdrehungen
pro Zeiteinheit – nachfolgend
einfach als "Drehzahl" bezeichnet – steuerbar
ist, so daß eine
Rotations-Trägheitsmasse
zum Dämpfen
der Rollschwingungen steuerbar ist, wobei sich die Rotationsmasse
in einem großen
Bereich präzise
steuern läßt, z.B.
als Variable einer von diversen Bedingungen wie der Drehzahl des Verbrennungsmotors,
so daß dessen
Schwingungen noch wirksamer gedämpft
werden.
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Nach
einem vierten Aspekt der Erfindung weist die Zusatzmaschine vorzugsweise
eine Ölpumpe
auf, die den Motor mit Kraftstoff oder Schmiermittel versorgt.
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Nach
einem fünften
Aspekt der Erfindung weist der Drehmoment-Ausgleichsmechanismus
ferner eine Vorrichtung zum Erhöhen
der Drehzahl auf, mit der sich die Drehzahl eines Rotationsglieds
auf Seiten einer Umkehrwelle erhöhen
läßt.
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Nach
dem fünften
Aspekt wird eine auf Seiten der Umkehrwelle zur Rollschwingungs-Dämpfung vorgesehene
Rotations-Trägheitsmasse
mit einer hohen Drehzahl gedreht, da eine Vorrichtung zum Erhöhen der
Drehzahl vorgesehen ist. Auf diese Weise werden Masseschwankungen
verringert, und es wird eine stabile Dämpfung der Rollschwingungen ermöglicht.
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Nach
einem sechsten Aspekt der Erfindung weist der Drehmoment-Ausgleichsmechanismus
ferner eine Motor-Nockenwelle auf, die von der Umkehrwelle angetrieben
wird.
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Nach
dem sechsten Aspekt wird eine Nockenwelle als Rotationsmasse zur
Rollschwingungs-Dämpfung
verwendet und eine stärkere Dämpfung der
Rollschwingungen bewirkt, ohne daß dazu die Masse des Motors
erhöht
werden muß.
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Nach
einem siebten Aspekt der Erfindung weist der Drehmoment-Ausgleichsmechanismus
vorzugsweise ein Lager auf, in dem die Umkehrwelle auf einer Frontabdeckung
des Motors abgestützt
ist.
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Nach
einem achten Aspekt der Erfindung ist vorzugsweise eine auf einer
Frontabdeckung des Motors abgestützte
Zwischenwelle zwischen der Kurbelwelle und der Umkehrwelle angeordnet,
und das Getriebe ist zwischen der Kurbelwelle und der Zwischenwelle
oder zwischen der Zwischenwelle und der Umkehrwelle angeordnet.
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Bei
Anordnung eines Umkehrgetriebes zwischen der Kurbel welle und der
Zwischenwelle lassen sich die Zwischenwelle und die Umkehrwelle
so miteinander verbinden, daß sie
sich in ein und dieselbe Richtung drehen.
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Bei
Anordnung eines Umkehrgetriebes zwischen der Kurbelwelle und der
Umkehrwelle lassen sich die Zwischenwelle und die Kurbelwelle so
miteinander verbinden, daß sie
sich in ein und dieselbe Richtung drehen.
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Im
ersten Fall bildet die Zwischenwelle eine Rotationsmasse zur Rollschwingungs-Dämpfung, und
es wird eine stärkere
Dämpfung
bewirkt.
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Nach
einem neunten Aspekt der Erfindung weist das Getriebe ein Zahnrad-Getriebe
mit einem verspannten Zahnrad auf.
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Nach
dem neunten Aspekt wird ein Getriebe mit verspanntem Zahnrad als
Umkehrgetriebe verwendet, bei dem der Schlupf zwischen den Zahnrädern geringer
ist, so daß das
Rollmoment bzw. Gegenmoment einer über das Zahnrad-Getriebe gedrehten
Rotationsmasse geringere Schwankungen aufweist, wodurch eine stabile
Rollschwingungs-Dämpfung
ermöglicht
wird.
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Da
der Schlupf zwischen den Zahnrädern von
den verspannten Zahnrädern
aufgenommen wird, sind die Eingriffsgeräusche des Zahnradgetriebes
geringer und es hat eine längere
Lebensdauer, was auch die Lebensdauer des Drehmoment-Ausgleichsmechanismus
erhöht.
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Die
Erfindung wird nun anhand bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugnahme
auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
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1 einen
Drehmoment-Ausgleichsmechanismus nach einer ersten Ausführungsform
der Erfindung, im Schnitt,
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2 einen
mit dem Drehmoment-Ausgleichsmechanismus nach 1 versehenen
Motor, in Vorderansicht,
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3 einen
Drehmoment-Ausgleichsmechanismus nach einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung, im Schnitt,
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4 einen
Drehmoment-Ausgleichsmechanismus nach einer dritten Ausführungsform
der Erfindung, im Schnitt,
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5 einen
Drehmoment-Ausgleichsmechanismus nach einer vierten Ausführungsform
der Erfindung, im Schnitt,
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6 einen
Drehmoment-Ausgleichsmechanismus nach einer fünften Ausführungsform der Erfindung, im
Schnitt,
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7 einen
Drehmoment-Ausgleichsmechanismus nach einer sechsten Ausführungsform der
Erfindung, im Schnitt,
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8 einen
herkömmlichen
Drehmoment-Ausgleichsmechanismus, schematisch in Vorderansicht,
und
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9 einen
anderen herkömmlichen
Drehmoment-Ausgleichsmechanismus, schematisch.
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In
der Zeichnung sind jeweils gleiche Teile auch mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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Ein
aus 1 und 2 ersichtlicher Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 1 nach
einer ersten Ausführungsform
der Erfindung weist die Merkmale des ersten, fünften und siebten Aspekts der
Erfindung auf. Der aus 2 ersichtliche mit dem Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 1 versehene
Motor ist ein Dieselmotor 3.
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Ein
Gehäuse
des Motors 3 weist an seiner Vorderseite eine Motor-Frontabdeckung 27 auf,
die an dem Gehäuse
festgelegt ist, eine durch die Frontabdeckung 27 hindurch
vorgesehene Kurbelwelle 5, eine außerhalb der Abdeckung 27 vorgesehene
Abtriebsscheibe 7 für
eine von der Kurbelwelle 5 angetriebene Zusatzmaschine,
eine Antriebsscheibe 9 für eine Servopumpe zum Übertragen
einer Antriebsleistung auf diese, eine weitere Antriebsscheibe 11 für einen
elektrischen Wechselstromgenerator zum Übertragen einer Antriebsleistung
auf diesen, einen Doppelriemen 13, der über die drei Scheiben 7, 9 und 11 gelegt
ist, eine Spannrolle 15, die den Doppelriemen 13 ausreichend
spannt, und einen wesentlichen Teil des Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 1.
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Die
Abtriebsscheibe 7 ist mit einer Kombination aus einer Scheibenfeder 17,
einer Spannschraube 19 und einer Unterlegscheibe 21 an
der Kurbelwelle 5 festgelegt, wie aus 1 ersichtlich
ist.
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Die
Abtriebsscheibe 7 ist ein separates Bauteil aus einem Hohlwellen-Abschnitt 7a,
der auf ein vorspringendes Ende 5a der Kurbelwelle 5 aufgepaßt ist,
einem an dem Wellenabschnitt 7a ausgebildeten inneren Scheibenabschnitt 25 mit
kleinerem Außendurchmesser,
und einem angrenzend an den inneren Scheibenabschnitt 25 ausgebildeten äußeren Scheibenabschnitt 23 mit
größerem Außendurchmesser. Der äußere Scheibenabschnitt 23 weist
eine felgenartige Umfangsfläche 23a zum
Aufnehmen des Doppel riemens 13 auf, und der innere Scheibenabschnitt 25 eine
felgenartige Umfangsfläche 25a zum
Aufnehmen eines weiteren Riemens für den Riementrieb einer weiteren
Zusatzmaschine.
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Eine Öldichtung 29 ist
zwischen dem Wellenabschnitt 7a der Abtriebsscheibe 7 und
dem Rand einer Öffnung 27a der
Frontabdeckung 27 angebracht, durch welche das vorstehende
Ende 5a der Kurbelwelle 5 verläuft.
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Wie
aus 2 ersichtlich ist, werden die Scheibe 9 zum
Antreiben der Servopumpe und die Scheibe 11 zum Antreiben
des Wechselstromgenerators bezüglich
der einstückig
mit der Kurbelwelle 5, d.h. in der gleichen Richtung wie
der äußere Scheibenabschnitt 23 und
der innere Scheibenabschnitt 25 gedrehten Abtriebsscheibe 7 in
ein und dieselbe Richtung gedreht. Eine Antriebsscheibe für eine weitere
Zusatzmaschine, die von dem inneren Scheibenabschnitt 25 angetrieben
wird, wird ebenfalls in die gleiche Richtung gedreht.
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Wie
aus 1 ersichtlich ist, weist der Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 1 ein
zur Drehzahlerhöhung
dienendes Zahnradgetriebe 33 auf mit einem Antriebsrad 41 mit
großem
Durchmesser und einem Abtriebsrad 43 mit kleinem Durchmesser,
eine einstückig
mit dem kleinen Zahnrad 43 ausgebildete Umkehrwelle 31 und
eine auf die Umkehrwelle 31 aufgekeilte Schwungmasse 35.
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Das
Zahnradgetriebe 33 überträgt die Rotations-Antriebsleistung
von der Kurbelwelle 5 so, daß eine Drehrichtungsumkehr
erfolgt. Das große
Zahnrad 41 ist in der Frontabdeckung 27 vorgesehen
und weist einen Hohlwellen-Abschnitt 41a auf, der zusammen
mit dem Hohlwellen-Abschnitt 7a der Abtriebsscheibe 7 mittels
einer weiteren Kombination aus Scheibenfeder 17, Spannschraube 19 und
Unterlegscheibe 21 an dem vorstehenden Ende 5a der Kurbelwelle 5 festgelegt
ist. An den Wellenabschnitt 41a des großen Zahnrads 41 ist
ein Kettenrad 45 angeschweißt, das Teil eines Kettengetriebes
zum Antreiben der Nockenwelle des Motors 3 ist. Das kleine Zahnrad 43 ist
zwischen der Frontabdeckung 27 und einem inneren Halteaufsatz 27b dieser
angeordnet und als ein verzahnter Umfangsabschnitt der Umkehrwelle 31 ausgebildet.
Die Antriebsleistung der Kurbelwelle 5, die sich mit einer
Drehzahl in eine Drehrichtung dreht, wird von dem Zahn radgetriebe 33 auf
die Umkehrwelle 31 übertragen,
so daß sich diese
mit einer höheren
Drehzahl in die jeweils umgekehrte Drehrichtung dreht.
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Die
Umkehrwelle 31 weist einen Abtriebsabschnitt 31a auf,
der in einem äußeren und
einem inneren Lager 37 bzw. 39 abgestützt ist,
die jeweils in die Frontabdeckung 27 bzw. den Innenaufsatz 27b eingepaßt sind,
sowie einen axial vorstehenden Abschnitt 31b, der durch
eine weitere Öffnung 27c der Frontabdeckung 27 und
eine Öffnung 27d eines
zur Schmiereinrichtung zeigenden äußeren Aufsatzes 27e der
Frontabdeckung 27 verläuft.
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Die
Schwungmasse 35 weist ein Flanschteil 51 mit einem
Wellenabschnitt 51a auf, der in die Öffnungen 27c, 27d eingepaßt, auf
den vorstehenden Abschnitt 31b der Umkehrwelle 31 aufgekeilt
und mittels einer Schraube 53 und einer Unterlegscheibe 55 festgelegt
ist, sowie ein mit Schrauben 47 an einem axial und radial
nach außen
verlaufenden Flanschabschnitt 51b des Flanschteils 51 festgelegtes Schwungrad 49.
Das Schwungrad 49 ist auf einer geringeren Höhe angeordnet
als das vorstehende Ende 5a der Kurbelwelle 5,
und verläuft
radial in Schwerkraftrichtung vor der Frontabdeckung 27 des
Motors 3. Eine Öldichtung 57 ist
zwischen dem Flanschteil 51 und dem äußeren Aufsatz 27e der
Frontabdeckung 27 eingepaßt.
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Beim
Betrieb, d.h. der Drehung des Motors 3 wird das Motorgehäuse infolge
der Gegenmomente der Kurbelwelle 5 und des Schwungrads
des Motors 3 mit in einer Richtung wirkenden Rollmomenten
beaufschlagt. Die Umkehrwelle 33 und die Schwungmasse 35 werden
jedoch einer Richtung 61 gedreht, die der Drehrichtung 59 der
Kurbelwelle 5 entgegengesetzt ist, wie aus 2 ersichtlich
ist, und das daraus resultierende Gegenmoment liefert Rollmomente,
die in entgegengesetzter Richtung auf das Motorgehäuse wirken,
so daß sich
die Rollmomente gegenseitig aufheben und die Rollschwingungen des Motors 3 gedämpft werden.
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Die
Rotationsmassen der Umkehrwelle 31 und der Schwungmasse 35 sind über das
Zahnradgetriebe 33 mit der Kurbelwelle 5 verbunden,
und der Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 1 ist außerhalb
des von dem Motor 3 ausgehenden Haupt-Antriebsstrangs angeordnet.
Damit unterscheidet sich der Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 1 nach dieser
Ausführungsform
von einem im Haupt- Antriebsstrang
angeordneten herkömmlichen
Mechanismus und unterliegt nicht dessen Beschränkungen, so daß eine bessere
Rollschwingungs-Dämpfung
ermöglicht
wird.
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Gegenüber der
aus 9 ersichtlichen herkömmlichen Anordnung, bei der
die Gegenmomente zum Antriebsmoment in zwei Richtungen wirken, erzeugen
die Umkehrwelle 31 und die Schwungmasse 35 der
Ausführungsform
nach 1 Gegenmomente, die in ein und dieselbe Richtung
wirken, so daß eine
wirksamere Rollschwingungs-Dämpfung
ermöglicht
wird.
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Darüber hinaus
hat die zur Rollschwingungs-Dämpfung
dienende Rotationsmasse des Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 1 eine
höhere
Drehzahl, da ein drehzahlerhöhend
wirkendes Zahnradgetriebe 33 verwendet wird. Dadurch werden
die Dämpfungswirkung
für Rollschwingungen verbessert
und Schwankungen der Rotations-Trägheitsmasse verringert, so
daß eine
stabilere Rollschwingungs-Dämpfung
erzielt wird.
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Die
Schwungmasse 35 ist auf der Umkehrwelle 31 vor
dem Motor 3 angeordnet, und in Schwerkraftrichtung gesehen
unter der Kurbelwelle 5. Diese Anordnung des Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 1 ermöglicht eine
Rollschwingungs-Dämpfung, ohne
daß auf
die Anordnung von Zusatzeinrichtungen wie Servopumpe oder Wechselstromgenerator bzw.
den für
diese benötigten
Einbauraum oder auf die Anordnung von karosserieseitigen Zusatzgeräten wie
einem Kühler
Rücksicht
genommen werden muß.
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Aus 3 ist
ein Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 63 nach einer zweiten
Ausführungsform
der Erfindung ersichtlich, der Merkmale des ersten, zweiten, dritten,
sechsten, siebten und neunten Aspekts der Erfindung aufweist.
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Wie
aus 3 ersichtlich ist, weist der Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 63 folgendes
auf: ein Zahnradgetriebe 67, das in einer Frontabdeckung 27 eines
Motors 3 vorgesehen und mit einer Kurbelwelle 5 verbunden
ist, so daß ein
Antriebsmoment von dieser übertragen
und dabei die Drehrichtung umgekehrt wird, eine Umkehrwelle 65,
die mit dem Zahnradgetriebe 67 verbunden und durch die Frontabdeckung 27 hindurch
angeordnet ist, eine Abtriebsscheibe 71, die außerhalb
der Abdeckung 27 angeordnet und auf die Umkehrwelle 65 aufgekeilt ist,
so daß sie
zum Antreiben zusätzlicher
Maschinen gedreht wird, und eine an der Abtriebsscheibe 71 befestigte
Schwungmasse 69.
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Das
Zahnradgetriebe 67 ist vom Typ eines Getriebes mit verspanntem
Zahnrad und weist ein verspanntes Zahnrad 83 auf, das als
Antriebsrad dient und auf einem vorstehenden Ende 5a der
Kurbelwelle 5 festgelegt ist, sowie ein Abtriebsrad 81, das
auf einen Abtriebsabschnitt 65a der Umkehrwelle 65 aufgekeilt
und im Eingriff mit dem verspannten Zahnrad 83 ist. Das
verspannte Zahnrad 83 weist ein Metall-Zahnrad 85 als
eine Zahnrad-Hauptkomponente auf, das auf das vorstehende Ende 5a der
Kurbelwelle 5 aufgekeilt und von der Außenseite der Frontabdeckung 27 her
mit einer Schraube 89 und einer Unterlegscheibe 91 an
diesem festgelegt ist, sowie ein Kunstharz-Zahnrad 87 in
Form einer Anordnung von Sekundär-Zahnkomponenten 87a,
die jeweils an einem Aussparungsabschnitt 97 am proximalen
Ende eines entsprechenden Zahnabschnitts 85a des Metallzahnrads 85 befestigt
und auf einem von dem Zahnabschnitt 85a vorstehenden Drehzapfen 93 schwenkbar
sind, zwischen einer Buchse 95 und einem Haltering 99.
Die Zähne
des Metall- und des Kunstharz-Zahnrads 85 bzw. 87 greifen
nacheinander in die Zähne
des Abtriebsrads 81 ein, wenn sie in einer Richtung umlaufen.
Da die Zahnkomponenten 87a jeweils flexibel sind, wird
der Schlupf zwischen dem Antriebs- und dem Abtriebsrad 81 bzw. 83 von
dem Kunstharz-Zahnrad 87 aufgenommen und das Spiel zwischen
diesen verringert, und das Schlaggeräusch aufeinandertreffender
Zähne wird wirksam
verringert. Das Abtriebsrad 81 ist mit Hilfe einer Scheibenfeder 17 am
Abtriebsabschnitt 65a der Umkehrwelle 65 befestigt.
Die Antriebsleistung der Kurbelwelle 5, die sich in eine
Drehrichtung dreht, wird von dem Zahnradgetriebe 67 auf
die Umkehrwelle 65 übertragen,
so daß diese
in der jeweils entgegengesetzten Drehrichtung gedreht wird.
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Der
Abtriebsabschnitt 65a der Umkehrwelle 65 ist an
seiner Außenseite
in einem in die Frontabdeckung 27 eingepaßten Lager 73 abgestützt, und
an seinem Innenende in einem Lager 75, das in einen Aufsatz 27f der
Abdeckung 27 eingepaßt
ist. Ferner weist er ein einstückig
daran ausgebildetes Kettenrad 77 auf, das als ein Antriebselement
für einen
Kettentrieb zum Antreiben der Nockenwelle des Motors 3 dient.
Die Umkehrwelle 65 weist einen axial vorstehenden Abschnitt 65b auf,
der durch eine Öffnung 27g der
Frontabdeckung 27 angeordnet ist, und eine Öldichtung 79,
die zwischen dem Vorsprungsabschnitt 65b und der Frontabdeckung 27 eingepaßt ist.
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Die
Abtriebsscheibe 71 ist mittels einer Kombination aus einer
weiteren Scheibenfeder 17, einer Spannschraube 103 und
einer Unterlegscheibe 105 an dem Vorsprungsabschnitt 65b der
Umkehrwelle 65 festgelegt. Die Abtriebsscheibe 71 ist
ein separates Bauteil aus einem Hohlwellen-Abschnitt 71a,
der auf den Vorsprungsabschnitt 65a der Umkehrwelle 65 aufgekeilt
ist, einem an dem Wellenabschnitt 71a ausgebildeten äußeren Scheibenabschnitt 107 mit großem Außendurchmesser,
und einem angrenzend an den äußeren Scheibenabschnitt 107 ausgebildeten
inneren Scheibenabschnitt 109 mit kleinerem Außendurchmesser.
Der äußere Scheibenabschnitt 107 weist
eine felgenartige Umfangsfläche 107a zum Aufnehmen
eines Riemens zum Antreiben eines Wechselstromgenerators auf, und
der innere Scheibenabschnitt 109 eine felgenartige Umfangsfläche 109a zum
Aufnehmen eines weiteren Riemens zum Antreiben einer weiteren Zusatzmaschine.
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Die
Schwungmasse 69 weist eine separate, flache Scheibe auf,
die mit Schrauben 101 koaxial an einer Stirnfläche des äußeren Scheibenabschnitts 107 befestigt
ist.
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Beim
Betrieb, d.h. der Drehung des Motors 3 wird das Motorgehäuse infolge
der Gegenmomente der Kurbelwelle 5 und des Schwungrads
des Motors 3 mit in einer Richtung wirkenden Rollmomenten
beaufschlagt. Die Umkehrwelle 65 und die Nockenwelle mit
ihrem zugehörigen
Kettentrieb sowie die Abtriebsscheibe 71, der Wechselstromgenerator
mit zugehörigem
Riementrieb, die weitere Zusatzmaschine mit zugehörigem Riementrieb
und die Schwungmasse 69 werden jedoch in umgekehrter Drehrichtung zur
Kurbelwelle 5 gedreht, und das resultierende Gegenmoment
erzeugt entgegengesetzt gerichtete Rollmomente auf das Motorgehäuse, so
daß sich
die Rollmomente gegenseitig aufheben und die Rollschwingungen des
Motors 3 gedämpft
werden.
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Der
Wechselstromgenerator kann vorzugsweise einen drehzahlgesteuerten
Elektromotor aufweisen, so daß die
Rotations-Trägheitsmasse
zum Dämpfen
der Rollschwingungen steuerbar ist, wobei sich die Rotationsmasse
in einem großen
Bereich präzise
steuern läßt, z.B.
als Variable einer von diversen Bedingungen wie der Drehzahl des
Verbrennungsmotors, so daß dessen
Schwingungen noch wirksamer gedämpft
werden.
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Da
der Wechselstromgenerator das Steuern der Rotations-Trägheitsmasse
zur Rollschwingungs-Dämpfung
ermöglicht,
läßt sich
die Dämpfung wirksam
steuern, z.B. in Abhängigkeit
von einer Änderung
der Drehzahl des Verbrennungsmotors.
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Die
Rotationsmassen der Umkehrwelle 65 und der Abtriebsscheibe 71 mit
den zugehörigen
Antrieben, sowie der Schwungmasse 69 sind über das Zahnradgetriebe 67 mit
der Kurbelwelle 5 verbunden, und der Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 63 ist außerhalb
des von dem Motor 3 ausgehenden Haupt-Antriebsstrangs angeordnet.
Damit unterscheidet sich der Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 63 nach
dieser Ausführungsform
von einem im Haupt-Antriebsstrang
angeordneten herkömmlichen Mechanismus
und unterliegt nicht dessen Beschränkungen, so daß eine bessere
Rollschwingungs-Dämpfung
ermöglicht
wird.
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Im
Gegensatz zu der aus 9 ersichtlichen herkömmlichen
Anordnung, bei der die Gegenmomente zum Antriebsmoment in zwei Richtungen
wirken, wirken die Gegenmomente des Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 63 der
Ausführungsform
nach 3 in ein und dieselbe Richtung, so daß eine wirksamere
Rollschwingungs-Dämpfung ermöglicht wird.
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Neben
der Schwungmasse 69 werden noch andere Massen wie die des
Wechselstromgenerators, der anderen Zusatzmaschine und der Nockenwelle
als Rotationsmassen zur Rollschwingungs-Dämpfung verwendet, so daß eine ausreichend
große
Masse zur Verfügung
steht, um die Rollschwingungen wirksam und besser zu dämpfen, ohne
daß die
Masse des Motors selbst erhöht
und Abstriche beim Beschleunigungsverhalten des Fahrzeugs gemacht
werden müssen.
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Das
Getriebe 67 mit verspanntem Zahnrad nimmt den Schlupf zwischen
dem Antriebs- und dem Abtriebsrad 81 bzw. 83 auf
und verringert das Spiel zwischen diesen, so daß vom Schlupf des Zahnradgetriebes 67 verursachte
Schwankungen des Gegenmoments und des Rollmoments vermindert werden
und die Rollschwingungs-Dämpfung stabiler
erfolgt.
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Außerdem sind
die Schlaggeräusche
der Zahnräder 81 und 83 geringer,
so daß eine
längere Lebensdauer
des Zahnradgetriebes 67 und des Drehmoment-Ausgleichsmechanismus
ermöglicht wird.
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Einer
oder mehrere der Riementriebe zwischen der Abtriebsscheibe 71 und
den zugeordneten Zusatzmaschinen, z.B. dem Wechselstromgenerator und/oder
der anderen Zusatzmaschine, können
jeweils vorzugsweise eine Drehzahlerhöhungs-Funktion aufweisen, so
daß die
betreffende Zusatzmaschine mit höherer
Drehzahl betreibbar ist, wodurch die Rollschwingungs-Dämpfung verbessert
wird und weniger Trägheitsschwankungen
auftreten, was den Dämpfungsbetrieb
stabiler macht.
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Aus 4 ist
ein Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 111 nach einer dritten
Ausführungsform
der Erfindung ersichtlich, der Merkmale des zweiten, dritten, sechsten,
siebten und neunten Aspekts der Erfindung aufweist.
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Der
Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 111 entspricht dem Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 63 nach
der zweiten Ausführungsform,
jedoch ohne die Schwungmasse 69, und weist ein Zahnradgetriebe 67 mit
verspanntem Zahnrad, eine Umkehrwelle 65 und eine Abtriebsscheibe 71 zum Antreiben
zusätzlicher
Maschinen auf.
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Der
Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 111 hat dementsprechend
die gleiche Wirkung wie der Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 63,
ausgenommen die Funktionen der Schwungmasse 69.
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Aus 5 ist
ein Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 113 nach einer vierten
Ausführungsform
der Erfindung ersichtlich, der Merkmale des ersten, zweiten, fünften, siebten,
achten und neunten Aspekts der Erfindung aufweist.
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Der
Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 113 wird mit einer Zwischenwelle 117 betrieben,
die durch eine Frontabdeckung 27 eines Motors 3 hindurch
angeordnet und über
einen Kettentrieb von der Kurbelwelle 5 des Motors 3 angetrieben
wird, und die ihrerseits eine untere Abtriebsscheibe 139 antreibt, die
außerhalb
der Frontabdeckung 27 angeordnet und auf der Zwischenwelle 117 festgelegt
ist. Der Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 113 weist ein Zahnradgetriebe 119 mit
verspanntem Zahnrad auf, das in der Frontabdeckung 27 vorgesehen
ist und das Antriebsmoment auf die Zwischenwelle 117 überträgt, so daß die Drehzahl
erhöht
und die Drehrichtung umgekehrt wird, eine Umkehrwelle 115,
die durch die Frontabdeckung 27 hindurch angeordnet ist
und von dem Zahnradgetriebe 117 angetrieben wird, eine
obere Abtriebsscheibe 123, die außerhalb der Abdeckung 27 angeordnet
und auf der Umkehrwelle 115 festgelegt ist, und eine einstückig an
der oberen Abtriebsscheibe 123 ausgebildete Schwungmasse 121.
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Die
Zwischenwelle 117 weist einen Hauptabschnitt 117a auf,
der in Lagern in der Frontabdeckung 27 abgestützt ist,
und einen vorstehenden Abschnitt 117b, der durch eine Öffnung 27h der
Frontabdeckung 27 verläuft.
An einem proximalen Ende des vorstehenden Abschnitts 117b ist
ein rohrförmiges Teil 124 mittels
einer Scheibenfeder 17 befestigt. An dem Rohrteil 124 ist
ein Kettenrad 125 einstückig ausgebildet,
das von einem Kettentrieb angetrieben wird, dessen Kette um ein
einstückig
an der Kurbelwelle 5 ausgebildetes Antriebs-Kettenrad angeordnet ist.
Die Zwischenwelle 117 wird somit in die gleiche Richtung
wie die Kurbelwelle 5 gedreht. An dem Rohrteil 124 ist
ferner ein Antriebselement 124a zum Antreiben eines zugeordneten
Mechanismus angeschweißt.
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Die
untere Abtriebsscheibe 139 weist einen Hohlwellen-Abschnitt 139a auf,
der mittels einer Kombination aus einer weiteren Scheibenfeder 17, einer
Spannschraube 135 und einer Unterlegscheibe 137 an
einem distalen Ende des vorspringenden Abschnitts 117b der
Zwischenwelle 117 festgelegt ist, sowie einen Scheibenabschnitt 139b mit
einer felgenartigen Umfangsfläche 139c zum
Aufnehmen eines Riemens, der eine Zusatzmaschine antreibt.
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Das
Zahnradgetriebe 119 weist ein verspanntes Zahnrad 129 mit
größerem Durchmesser auf,
das als Antriebsrad dient und mittels einer weiteren Scheibenfeder 17 an
einem axial mittleren Abschnitt des vorstehenden Abschnitts 117b der
Zwischenwelle 117 festgelegt ist, sowie ein Abtriebsrad 127 mit
kleinerem Durchmesser, das einstückig
an einem Abtriebsabschnitt 115a der Umkehrwelle 115 ausgebildet
und im Eingriff mit dem verspannten Zahnrad 129 ist. Das
verspannte Zahnrad 129 weist ein Metall-Zahnrad 131 als
eine Zahnrad-Hauptkomponente auf, das auf den vorstehende Abschnitt 117b aufgekeilt
ist, sowie ein Kunstharz-Zahnrad 133 in Form einer Anordnung
von Sekundär-Zahnkomponenten 133a,
die jeweils an einem Aussparungsabschnitt 145 am proximalen
Ende eines entsprechenden Zahnabschnitts 131a des Metallzahnrads 131 befestigt
und auf einem von dem Zahnabschnitt 131a vorstehenden Drehzapfen 141 schwenkbar
sind, zwischen einer Buchse 143 und einem Haltering 147. Die
Zähne des
Metall- und des Kunstharz-Zahnrads 131 bzw. 133 greifen
nacheinander in die Zähne
des Abtriebsrads 127 ein, wenn sie in einer Richtung umlaufen.
Da die Zahnkomponenten 133a jeweils flexibel sind, wird
der Schlupf zwischen dem Antriebs- und dem Abtriebsrad 129 bzw. 127 von
dem Kunstharz-Zahnrad 133 aufgenommen und das Spiel zwischen
diesen verringert, und das Schlaggeräusch aufeinandertreffender
Zähne wird
wirksam verringert. Die Antriebsleistung der Zwischenwelle 117,
die sich mit einer Drehzahl in eine Drehrichtung dreht, wird von
dem Zahnradgetriebe 119 auf die Umkehrwelle 115 übertragen,
so daß diese
mit höherer
Drehzahl und in der jeweils entgegengesetzten Drehrichtung gedreht
wird.
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Der
Abtriebsabschnitt 115a der Umkehrwelle 115 ist
an seiner Außenseite
in einem in die Frontabdeckung 27 eingepaßten Lager 73 abgestützt, und
an seinem Innenende in einem Lager 75, das in einen Aufsatz 27i der
Abdeckung 27 eingepaßt
ist. Ferner weist die Umkehrwelle 115 einen axial vorstehenden Abschnitt 115b auf,
der durch eine Öffnung 27j der Frontabdeckung 27 angeordnet
ist.
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Die
obere Abtriebsscheibe 123 ist mittels einer Kombination
aus einer weiteren Scheibenfeder 17, einer Spannschraube 149 und
einer Unterlegscheibe 151 an dem Vorsprungsabschnitt 115b der Umkehrwelle 115 festgelegt.
Die Abtriebsscheibe 123 weist einen Hohlwellen-Abschnitt 123a auf,
der auf den Vorsprungsabschnitt 115b aufgekeilt ist, einen
an dem Wellenabschnitt 123a ausgebildeten Scheibenabschnitt 123b mit
einer felgenartigen Umfangsfläche 123c zum
Aufnehmen eines Riemens zum Antreiben einer Zusatzmaschine, sowie
einen verdickten, scheibenartigen Körper, der als Schwungmasse 121 dient
und einstückig
an einer Seite des Scheibenabschnitts 123b ausgebildet
ist.
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Beim
Betrieb, d.h. der Drehung des Motors 3 wird das Motorgehäuse infolge
der Gegenmomente der Kurbelwelle 5 und des Schwungrads
des Motors 3 mit in einer Richtung wirkenden Rollmomenten
beaufschlagt. Die Umkehrwelle 115 und die obere Ab triebsscheibe 123 mit
der Schwungmasse 121 und dem Riementrieb sowie der zugehörigen Zusatzmaschine
werden jedoch in umgekehrter Drehrichtung zur Kurbelwelle 5 gedreht,
und das resultierende Gegenmoment erzeugt entgegengesetzt gerichtete Rollmomente
auf das Motorgehäuse,
so daß sich
die Rollmomente gegenseitig aufheben und die Rollschwingungen des
Motors 3 gedämpft
werden.
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Bei
dem Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 113 wird die Zwischenwelle 117 in
die gleiche Richtung wie die Kurbelwelle 5 gedreht, und
das Zahnradgetriebe 119, welches die Zwischenwelle 117 mit
der Umkehrwelle 115 verbindet, treibt die Umkehrwelle 115 in
umgekehrter Drehrichtung zur Kurbelwelle 5 an, so daß die Rollschwingungen
des Motors 3 gedämpft
werden.
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Das
Zahnradgetriebe 118 weist ein größeres Antriebsrad 129 und
ein kleineres Abtriebsrad 127 auf, so daß beim Betrieb
eine Drehzahlerhöhung
bewirkt und dadurch eine zur Rollschwingungs-Dämpfung
dienende Rotationsmasse mit höherer
Drehzahl gedreht wird. Damit ermöglicht
der Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 113 eine verbesserte Rollschwingungs-Dämpfung bei
geringerer Schwankung der Rotations-Trägheitsmasse und damit eine höhere Stabilität der Dämpfungsfunktion.
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Die
Abtriebsscheibe 123 ist einstückig mit der Schwungmasse 121 ausgebildet,
so daß die
Anzahl der Einzelteile nicht erhöht
wird.
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Der
Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 113 hat die gleichen Effekte
wie der Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 63 der zweiten
Ausführungsform.
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Aus 6 ist
ein Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 153 nach einer fünften Ausführungsform
der Erfindung ersichtlich, der Merkmale des zweiten, fünften, siebten,
achten und neunten Aspekts der Erfindung aufweist.
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Der
Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 153 entspricht dem Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 113 nach
der vierten Ausführungsform,
jedoch ohne die Schwungmasse 121, wird mit einer Zwischenwelle 117 betrieben
und weist ein Zahnradgetriebe 119 mit verspanntem Zahnrad,
eine Umkehrwelle 115 und eine obere Abtriebsscheibe 123 zum
Antreiben zusätzlicher
Maschinen auf.
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Der
Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 153 hat dement sprechend
die gleiche Wirkung wie der Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 113,
bis auf die Funktionen der Schwungmasse 121.
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Aus 7 ist
ein Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 155 nach einer sechsten
Ausführungsform
der Erfindung ersichtlich, der Merkmale des zweiten, vierten, fünften und
siebten Aspekts der Erfindung aufweist.
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Der
Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 155 ist an einer Frontabdeckung 167 eines
Vierzylinder-Dieselmotors 157 angeordnet und weist ein
erstes Zahnradgetriebe 161 zum Übertragen der Antriebsleistung
einer Kurbelwelle 173 auf, so daß eine Drehzahlerhöhung und
Drehrichtungsumkehr erfolgt, eine Umkehrwelle 159, die
in Lagern an der Frontabdeckung 167 abgestützt ist
und von dem ersten Zahnradgetriebe 161 angetrieben wird,
ein zweites Zahnradgetriebe 163 zum Übertragen der Antriebsleistung
von dem ersten Zahnradgetriebe 161, und eine Einzylinder-Tauchkolbenpumpe 165 als
Zusatzmaschine, die von dem zweiten Zahnradgetriebe 163 angetrieben
wird und den Motor 157 über
eine Kraftstoffleitung 179 mit Kraftstoff versorgt.
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Das
erste Zahnradgetriebe 161 weist ein Antriebsrad 169 mit
größerem Durchmesser
auf, das auf der Kurbelwelle 173 festgelegt ist, und ein
Abtriebsrad 171 mit kleinerem Durchmesser, das auf der
Umkehrwelle 159 festgelegt oder an dieser ausgebildet ist
und im Eingriff mit dem Antriebsrad 169 steht.
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Die
Umkehrwelle 159 wird in jeweils entgegengesetzter Drehrichtung
zur Kurbelwelle 173 gedreht.
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Das
zweite Zahnradgetriebe 163 weist ein freilaufendes Rad 175 auf,
das im Eingriff mit dem Abtriebsrad 171 des ersten Zahnradgetriebes 161 steht,
und ein Abtriebsrad 177, das auf einer Antriebswelle der
Tauchkolbenpumpe 165 festgelegt ist und im Eingriff mit
dem freilaufenden Rad 175 steht. Wie anhand der Pfeile
in 7 ersichtlich ist, wird die Tauchkolbenpumpe 165 in
die gleiche Richtung gedreht wie die Umkehrwelle 159, d.h.
in jeweils umgekehrter Drehrichtung zur Kurbelwelle 173 bzw.
dem Motor 157.
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Beim
Betrieb, d.h. der Drehung des Motors 157 wird das Motorgehäuse infolge
der Gegenmomente der Kurbelwelle 173 und eines Schwungrads des
Motors 157 mit in einer Richtung wirkenden Rollmomenten
beaufschlagt. Die Umkehrwelle 159 und das zweite Zahnradgetriebe 163 sowie
die Tauchkolbenpumpe 165 werden jedoch in umgekehrter Drehrichtung
zur Kurbelwelle 173 gedreht, und das resultierende Gegenmoment
erzeugt Rollmomente, die in entgegengesetzter Richtung auf das Motorgehäuse wirken,
so daß sich
die Rollmomente gegenseitig aufheben und die Rollschwingungen des
Motors 157 gedämpft
werden.
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Bei
dem Vierzylinder-Dieselmotor 4 treten starke Rollschwingungen
auf. Da der Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 155 jedoch
eine in entgegengesetzter Richtung zum Motor 157 rotierende
Einzylinder-Tauchkolbenpumpe 165 aufweist, werden diese
Rollschwingungen des Motors 157 wirksam gedämpft.
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Das
erste Zahnradgetriebe 161 dient der Drehzahlerhöhung, so
daß die
Tauchkolbenpumpe 165 als Rotationsmasse zum Dämpfen der
Rollschwingungen mit höherer
Drehzahl betrieben wird. Damit ermöglicht der Drehmoment-Ausgleichsmechanismus 155 eine
verbesserte Rollschwingungs-Dämpfung
bei geringerer Schwankung der Rotations-Trägheitsmasse und damit größerer Stabilität der Dämpfungsfunktion.
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In
den beschriebenen Ausführungsformen läßt sich
das Zahnradgetriebe zum Übertragen
des Antriebsmoments mit Drehrichtungsumkehr vorzugsweise auch durch
einen anderen geeigneten Mechanismus ersetzen, z.B. durch einen
Riementrieb, bei dem eine Scheibe mit einer Vorderseite eines zweiseitigen
Antriebsriemens angetrieben wird, und eine gegenüberliegende Scheibe mit einer
Rückseite
des Antriebsriemens. Darüber
hinaus kann die als Rotationsmasse dienende Zusatzmaschine anstelle
des Wechselstromgenerators oder der Ölpumpe vorzugsweise auch eine
andere Maschine sein, z.B. ein Kompressor.