DE3026079A1

DE3026079A1 - Brennkraftmaschine in fuenfzylinder-reihenbauweise mit einer massenausgleichswelle

Info

Publication number: DE3026079A1
Application number: DE19803026079
Authority: DE
Inventors: Reiner 7053 Kernen Bachschmid; Herbert 7057 Leutenbach Klein; Karl 7061 Berglen Zeilinger
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1980-07-10
Filing date: 1980-07-10
Publication date: 1982-02-04
Also published as: JPS5740143A; FR2486588A1; IT8122846A0; ATA292681A; IT1195044B; GB2079375A

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Öaim 12 lll/h

Stuttgart-Untertürkheim 7. Juli I98O

"Brennkraftmaschine in Fünfzylinder-Reihenbauweise mit einer Massenausgleichswelle"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine in Fünfzylinder-Reihenbauweise, deren Kurbelwelle eine einem l-3-5-^-2-Kurbeldiagramm entsprechende Kurbelversetzung hat und die parallel zur Kurbelwelle eine mit deren Drehzahl und entgegen deren Drehsinn umlaufende Massenausgleichswelle aufweist, deren Ausgleichsmassen im Bereich der Endebene der Kurbelwelle angeordnet sind. Bei einer bekannten derartigen Anordnung (DE-PS 1 1^2 727) werden durch die besondere Kurbelversetzung die beim Betrieb der Brennkraftmaschine auftretenden Massenmomente zweiter Ordnung wesentlich herabgesetzt. Es ist dabei möglich, die Massenmomente erster Ordnung durch eine einzige Ausgleichswelle auszugleichen. Die Ausgleichsmassen werden dazu zweckmäßig im Bereich der Endebenen der Kurbelwelle angeordnet. Der große Abstand der Ausgleichsmassen voneinander ergibt ausreichende Ausgleichsmomente auch bei kleinen und damit leichten Ausgleichsmassen. Dagegen erschwert die lange, hohen Biegemomenten ausgesetzte Ausgleichswelle deren Lagerung und erfordert einen besonderen Arbeitsaufwand zur Herstellung genau fluchtender Lager.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Ausgleich der Massenmomente erster Ordnung dienende Ausgleichsmassen bei geringem Gewichtsaufwand möglichst gut zu lagern, so daß diese ihre genaue, zur Kurbelwellenachse parallele Lage bei allen Betriebsbedingungen beibehalten. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Ausgleichsmassen jeweils auf zweifach am oder im Kurbelgehäuse gelagerten koaxialen Wellen befestigt sind, wobei auf einer der beiden Wellen ein Antriebsrad befestigt ist und beide Wellen durch eine Steckwelle drehfest miteinander verbunden sind. Dadurch wird eine besonders starre Lagerung der beiden Ausgleichsmassen auf kurzen voneinander unabhängigen Wellen erzielt. Geringe Abweichungen der an den beiden entgegengesetzten Enden der Brennkraftmaschine gelagerten Wellen von der gemeinsamen Achse, die von Fertigungsungenauigkeiten herrühren oder die im Betrieb der Brennkraftmaschine auftreten, werden durch eine gewisse Winkelbeweglichkeit der Steckwelle ausgeglichen. Daneben können auch axiale Wärmedehnungen durch die Steckwelle ausgeglichen werden. Da die Steckwelle lediglich der Drehmomentübertragung dient, läßt sie sich verhältnismäßig leicht bauen.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Welle, auf der das Antriebsrad befestigt ist, mit der Ausgleichsmasse im Steuergehäuse gelagert. Ein besonderes Gehäuse für diese Bauteile erübrigt sich dadurch. Die Lager der Welle lassen sich in vorteilhafter Weise in gegenüberliegenden Wänden des schmalen Steuergehäuses anordnen. Außerdem kann bei dieser Anordnung der Antrieb der Welle unmittelbar durch die Steuerkette erfolgen.

Erfindungsgemäß kann die Welle, auf der lediglich eine Ausgleichsmasse befestigt ist, in einem Schacht des Kurbel-

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gehäuses gelagert sein, der nach oben durch den Zylinderkopf abgedeckt ist. Dies ermöglicht eine gute Lagerung der kurzen Welle in dicht beieinanderliegenden steifen Schachtwänden. Ein besonderer Deckel entfällt.

Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die beiden Wellen der Ausgleichsmassen jeweils in
einem Lagerdeckel der Kurbelwelle gelagert sein. Diese Anordnung an Querwänden, die der Lagerung der Kurbelwelle
dienen, benötigt keine besonderen Anpassungen des Kurbelgehäuses und ermöglicht auch einen nachträglichen Einbau der Ausgleichsmassen.

Erfindungsgemäß können die Wellen der Ausgleichsmassen und die Steckwelle als Hohlwellen ausgebildet sein. Dies ergibt eine leichte Bauweise und ermöglicht eine einfache Versorgung der Lager der Wellen mit Schmieröl durch das Innere
der Wellen. Durch das Gehäuse führende Kanäle können dadurch eingespart werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, naher erläutert .

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Lagerung und den
Antrieb der Ausgleichsmassen einer Brennkraftmaschine ,

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Fig. 2 eine Ansicht des Steuerungsantriebes dieser Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Lagerung und den Antrieb der Ausgleichsmassen einer weiteren Brennkraftmaschine.

Der in Fig. i dargestelle Massenausgleich einer Brennkraftmaschine in Fünfzylinder-Reihenbauweise, deren.Kurbelwelle eine einem l-3-5-^-2-Kurbeldiagramm entsprechende Kurbelversetzung hat, besteht aus den auf kurzen koaxialen Wellen 11 und 12 drehfest befestigten Ausgleichsmassen 13 bzw. lk, die gegeneinander um l80 versetzt sind. Die beiden Wellen 11 und 12 sind mit ihren Enden am bzw. im Kurbelgehäuse 15 jeweils in zwei Gleitlagern l6 und 17 bzw. 18 und 19 gelagert und durch eine Steckwelle 20 miteinander drehfest verbunden. Zum Antrieb der Ausgleichsmassen 13 und l4 dient ein Kettenrad 21, das neben der Ausgleichsmasse 13 auf der Welle 11 drehfest befestigt ist.

Die Ausgleichsmasse 13 und das Kettenrad 21 sind im Steuergehäuse 22 der Brennkraftmaschine untergebracht, das im Bereich der Ausgleichsmasse I3 durch eine Stirnwand 23 und weitere Wandteile des Kurbelgehäuses 15 und des Zylinderkopfes 2k sowie durch einen Deckel 25 begrenzt wird. Das Gleitlager 17 ist dabei in der Stirnwand 23 und das Gleitlager l6 im Deckel 25 angeordnet. Durch Abnehmen des Deckels 25 kann die Welle 11 mit der Ausgleichsmasse I3 und dem Kettenrad 21 leicht ausgebaut werden.

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Die Ausgleichsmasse l4 ist in einem Schacht 26 an der anderen Stirnwand 27 des Kurbelgehäuses 15 angeordnet. Der Schacht 26 ist nach oben durch einen konkaven Wandteil 28 des Zylinderkopfes 2k abgeschlossen. Die Gleitlager l8 und 19 sind in den Wänden 29 bzw. 30 des Schachtes 26 angeordnet. Das Lagerauge 31 des Gleitlagers 19 ist nach außen durch einen Deckel 32 abgeschlossen.

Durch die Lagerung der beiden Ausgleichsmassen 13 und Ik am bzw. im Kurbelgehäuse 15 werden die dort entstehenden und auf die Gleitlager l6 bis 19 wirkenden Kräfte unmittelbar in das Kurbelgehäuse 15 eingeleitet.

Die Steckwelle 20 ist mit Spiel durch eine Bohrung 33 im Kurbelgehäuse 15 geführt. Sie ist an ihren beiden Enden mit äußeren Kerbverzahnungen Jk versehen, die in entsprechende innere Kerbverzahnungen 35 an den inneren Enden der Wellen 11 und 12 eingreifen. Diese Anordnung ermöglicht eine gewisse Winkelbeweglichkeit der Steckwelle 20, so daß kleinere Abweichungen von der gemeinsamen Mittelachse der beiden Wellen 11 und 12 ausgeglichen werden.

Das Schmieröl für die Gleitlager l6 bis 19 der Wellen 11 und 12 wird unter Druck durch einen Kanal 36 in der Stirnwand 23 zugeführt. Die Innenseite des Gleitlagers 17 steht mit dem Kanal 36 durch eine Bohrung 37 unmittelbar in Verbindung. Zur Versorgung der übrigen Gleitlager l6, l8 und 19 sind die Wellen 11 und 12 sowie die Steckwelle 20 als Hohlwellen mit axialen Kanälen 38 und 39 bzw. 40 ausgebildet. Durch eine Ringnut kl und eine Querbohrung 42 in der Welle 11 gelangt das Schmieröl in deren Kanal 38 und wird von dort durch den Kanal kO in der Steckwelle 20 dem Kanal 39

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in der Welle 12 zugeführt. Querbohrungen 43 in den Wellen 11 und 12 dienen der Schmierölzufuhr zu den Gleitlagern l6, l8 und 19· Die Wellen 11 und 12 sind an ihren äußeren Enden durch Deckel 44 dicht abgeschlossen. In Ringnuten 45 der Steckwelle 20 eingelegte O-Ringe 46 sorgen im Bereich der Kerbverzahnungen 34 und 35 für eine Abdichtung zwischen der Steckwelle 20 und den Wellen 11 und 12.

Wie Fig. 2 zeigt, besteht der im Steuergehäuse 22 der Brennkraftmaschine untergebrachte Steuerungsantrieb im wesentlichen aus einem auf der Kurbelwelle 47 befestigten Kettenrad 48, das mit der Innenseite 49 einer Doppelrollenkette

50 Kettenräder 51 und 52 antreibt, die auf der Nockenwelle 53 bzw. der Welle 54 eines Nebenaggregates, beispielsweise einer Einspritzpumpe, befestigt sind. Die Kette 50 treibt außerdem mit ihrer Außenseite 55 das Kettenrad 21 auf der Welle 11 an, für das sich damit ein gegenüber dem Kettenrad 48 der Kurbelwelle 47 entgegengesetzter Drehsinn ergibt. Der Drehsinn der Kettenräder 48, 51, 52 und 21 ist in der Zeichnung durch Pfeile angedeutet. Die gleiche Drehzahl der Welle 11 und der Kurbelwelle 47 ergibt sich aus dem gleichen Durchmesser der Kettenräder 21 und 48. Die Ausgleichsmassen 13 und 14 auf der Welle 11 bzw. der über die Steckwelle 20 angetriebenen Welle 12 drehen sich daher mit der gleichen Drehzahl wie die Kurbelwelle 47 und entgegen deren Drehsinn. Mit 56 ist eine Spannschiene für die Kette 50 bezeichnet. Statt der in der Zeichnung gezeigten Anordnung des Kettenrades 21 der Welle 11 zwischen den Kettenrädern

51 und 52 läßt sich dieses auch an einer anderen Stelle an der Außenseite 55 der Kette 50 anordnen. Statt eines Kettentriebes kann auch ein Zahnriementrieb zum Antrieb der Wellen 11 und 12 benützt werden.

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Die in Fig. 3 gezeigten, um l80 gegeneinander versetzten Ausgleichsmassen 57 und 58 gleicher Unwucht sind ebenfalls auf kurzen koaxialen Wellen 59 bzw. 6O gelagert, die durch eine beidseits mit Kerbverzahnungen versehene Steckwelle 6l miteinander drehfest verbunden sind. Beide Wellen 59 und sind mit ihren Enden jeweils in Gleitlagern 62 und 63 bzw. 6k und 65 gelagert, die im Gegensatz zum vorangehenden Beispiel im Lagerdeckel 66 bzw. 67 des vorderen Lagers 68 bzw. hinteren Lagers 69 der Kurbelwelle 70 der Brennkraftmaschine angeordnet sind. Hohlräume 71 und 72 in den Lagderdeckeln bzw. 67 ermöglichen die Drehbewegung der Ausgleichsmassen bzw. 58, die jeweils in ihrer unteren Stellung in die Ölwanne der Brennkraftmaschine ragen.

Auf der Welle 59 ist neben der Ausgleichsmasse ein Zahnrad 73 als Antriebsrad befestigt. Im Lagerdeckel 66 ist in einem Gleitlager "lh eine gestufte Welle 75 mit ihrem mittleren Abschnitt 76, der einen größeren Durchmesser als deren äußerer Abschnitt 77 sowie deren innerer Abschnitt 78 aufweist, gelagert. Auf dem inneren, in den Hohlraum 71 ragenden Abschnitt 78 ist ein Zahnrad 79 befestigt, das mit dem gleich großen Zahnrad 73 auf der Welle 59 in Eingriff steht. Auf dem äußeren Abschnitt 77 der Welle 75 ist ein Kettenrad 8O befestigt, das durch einenicht dargestellte Kette mit einem gleich großen Kettenrad, das auf der Kurbelwelle 70 befestigt ist, verbunden ist. Dadurch werden die Ausgleichsmassen 57 und 58 über das Kettenrad 80 und das als Umkehrgetriebe wirkende Zahnradpaar 79/73 mit der gleichen Drehzahl und entgegen dem Drehsinn der Kurbelwelle 70 angetrieben.

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-AO-

Leerseite

Claims

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 12 777/4

Stuttgart-Untertürkheim 7. Juli I98O

Ansprüche

1 )J Brennkraftmaschine in Fünfzylinder-Reihenbauweise, deren Kurbelwelle eine einem l-3-5-4-2-Kurbeldiagramm entsprechende Kurbelversetzung hat und die parallel zur Kurbelwelle eine mit deren Drehzahl und entgegen deren Drehsinn umlaufende Massenausgleichswelle aufweist, deren Ausgleichsmassen im Bereich der Endebenen der Kurbelwelle angeordnet sind, dadurch g e kennzei chnet- daß die Ausgleichsmassen (13) 14) jeweils auf zweifach am oder im Kurbelgehäuse (15) gelagerten koaxialen Wellen (11, 12) befestigt sind, wobei auf einer (11) der beiden Wellen ein Antriebsrad (21) befestigt ist und beide Wellen (ll, 12) durch eine Steckwelle (20) drehfest miteinander verbunden sind.
2) Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (ll), auf der das Antriebsrad (2l) befestigt ist, mit der Ausgleichsmasse (13) im Steuergehäuse (22) gelagert ist.

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3.) Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (12), auf der lediglich eineAusgleichsmasse (lA) befestigt ist, in einem Schacht (26) des Kurbelgehäuses (15) gelagert ist, der nach oben durch den Zylinderkopf (2k) abgedeckt ist.
k) Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chnet, daß die beiden Wellen (591 60) der Ausgleichsmassen (57i 58) jeweils in einem Lagerdeckel (66, 67) der Kurbelwelle (70) gelagert sind.
5) Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen (ll, 12) der Ausgleichsmassen (13, Ik) und die Steckwelle (20) als Hohlwellen ausgebildet sind.

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