DE3137933A1 - Arrangement for mass balancing in a reciprocating-piston crankshaft engine - Google Patents

Arrangement for mass balancing in a reciprocating-piston crankshaft engine

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Abstract

The invention relates to an arrangement for mass balancing in a reciprocating-piston crankshaft engine with at least one balance weight, which is driven in phase opposition to the working pistons by the crankshaft via a balancing connecting rod and is guided by means of a rocker held pivotably on the engine housing so as to perform an oscillating motion on an essentially linear path. In order to avoid an inherent increase in the overall width of the crankshaft engine, the rocker is, according to the invention, to be arranged essentially parallel to the axis of the crankshaft. In order to make this possible, the articulation of the rocker on the balancing connecting rod and the articulation of the connecting rod on the crankshaft or that of the rocker on the fixed housing must be designed in such a way that pivoting movements about two mutually perpendicular axes are possible. <IMAGE>

Description

Anordnung zum Massenausgleich bei einer Arrangement for mass balancing in a

Hubkolben-Kurbelwellenmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Massenausgleich bei einer Hubkolben-Kurbelwellenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 Massenausgleichseinrichtungen dieser Bauart sind an sich bereits bekannt (zu vergleichen DE-OS 24 23 134 und 30 33 803). Bei diesen Anordnungen erfolgt die Führung der von der Kurbelwelle über ein Pleuel angetriebenen Ausgleichsmasse mittels einer Schwinge, die an dem Maschinengehäuse schwenkbar gehalten ist und im wesentlichen senkrecht zur Kurbelwellenachse angeordnet ist. Ein Nachteil dieser Anordnung besteht jedoch darin, daß eine mit einer derartigen Massenausgleichseinrichtung ausgerüstete Brennkraftmaschine einen relativ großen Bauraum senkrecht zur Kurbelwellenachse ("Breitenrichtung") benötigt, insbesondere dann, wenn die die Ausgleichsmasse führende Schwinge relativ lang ausgelegt wird, um so eine möglichst geradlinige Ausgleichsmassenbewegung zu erreichen. The invention relates to a reciprocating crankshaft machine Arrangement for mass balancing in a reciprocating crankshaft machine according to the The preamble of claim 1 are mass balancing devices of this type already known per se (compare DE-OS 24 23 134 and 30 33 803). With these Arrangements are carried out the guidance of the driven by the crankshaft via a connecting rod Balancing mass by means of a rocker arm, which is held pivotably on the machine housing and is arranged substantially perpendicular to the crankshaft axis. A disadvantage However, this arrangement is that one with such a mass balancer equipped internal combustion engine a relatively large space perpendicular to the crankshaft axis ("Width direction") is required, especially when the balancing mass leading Swing arm is designed to be relatively long, in order to achieve the most straight-line movement of the balancing masses to reach.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, die Nachteile der bekannten Massenausgleichseinrichtungen zu vermeiden und insbesondere eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs zu schaffen, bei der die Baubreite wesentlich reduziert werden kann.The object underlying the invention is now that Avoid disadvantages of the known mass balancing devices and in particular to create an arrangement according to the preamble of claim, in which the The overall width can be significantly reduced.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Durch Anordnung der Schwinge parallel zur Kurbelwellenachse wird erreicht, daß die Baubreite einer mit einer derartigen Massenausgleichseinrichtungen ausgerüsteten Kurbelwellenmaschine nicht größer ist als ohne eine solche Ausgleichseinrichtung. Auf diese Weise lassen sich größere Schwingenlängen verwirklichen, ohne die Grundabmessungen der Maschine,besonders in Breitenrichtung, wesentlich verändern zu müssen.This problem is solved in accordance with the characterizing part of the patent claim 1. By arranging the rocker arm parallel to the crankshaft axis it is achieved that the overall width of one equipped with such a mass balancing device Crankshaft machine is no larger than without such a compensating device. In this way, longer arm lengths can be achieved without the basic dimensions the machine, especially in the width direction, to have to change significantly.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich gemäß den kennzeichnenden Merkmalen der Unteransprüche.Appropriate further developments of the invention emerge according to the characterizing Features of the subclaims.

In der Zeichnung ist in schematischer Darstellungsweise ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das im folgenden näher beschrieben wird. In der Zeichnung ist mit 1 die Kurbelwelle einer zweizylindrigen Hubkolben-Kurbelwellenmaschine, beispielsweise einer Zweizylinder-Viertakt-Brennkraftmaschine, gezeigt, die über an Kurbelwellenzapfen 5 angelenkten Pleueln 4 mit in Arbeitszylindern 3 oszillierend gleitenden Arbeitskolben 2 verbunden ist. Zum Ausgleich der bei dieser Maschinenart auftretenden Massenkräfte ist eine Ausgleichsmasse 9 vorgesehen, die über ein Ausgleichspleuel 8 von einem den Hubzapfen 5 der Arbeitskolben 2 gegenüberliegenden Hubzapfen 7 der Kurbelwelle 1 in Gegenphase zu den Arbeitskolben 2 angetrieben wird. Dabei ist die Ausgleichsmasse im wesentlichen an einem Lenker oder einer Schwinge 10 angelenkt, die ihrerseits am Gehäuse 16 gehalten ist und für eine im wesentlichen oszillierende Bewegung der Ausgleichsmasse 9 auf einer im wesentlichen geradlinigen Bahn sorgen soll.The drawing shows an exemplary embodiment in a schematic representation of the invention shown, which is described in more detail below. In the drawing 1 is the crankshaft of a two-cylinder reciprocating crankshaft machine, for example, a two-cylinder four-stroke internal combustion engine, shown that over Connecting rods 4 articulated on crankshaft journal 5 with oscillating in working cylinders 3 sliding working piston 2 is connected. To compensate for this type of machine occurring inertia forces a balancing mass 9 is provided, which is via a compensating connecting rod 8 from a crank pin 5 of the working piston 2 opposite the crank pin 7 of the Crankshaft 1 is driven in phase opposition to the working piston 2. Here is the Balancing mass is essentially articulated on a handlebar or a rocker arm 10, which in turn is held on the housing 16 and for a substantially oscillating Ensure movement of the balancing mass 9 on a substantially rectilinear path target.

Mit 15 ist die Achse der in Hauptlagern 6 gelagerten Kurbelwelle 1 angegeben, während mit dem strichpunktierten Linienzug 14 die Bahn der Ausgleichsmasse 9 angedeutet ist.15 is the axis of the crankshaft 1, which is supported in main bearings 6 indicated, while with the dash-dotted line 14 the path of the leveling compound 9 is indicated.

Erfindungsgemäß ist nun die Schwinge 10 nicht, wie dies bei bekannten Massenausgleichseinrichtungen dieser Art der Fall ist, senkrecht, sondern im wesentlichen parallel zur Kurbelwellenachse 15 angeordnet.According to the invention, the rocker 10 is not, as is the case with known ones Mass balancing devices of this type are the case, perpendicular, but arranged essentially parallel to the crankshaft axis 15.

Wie sich aus der Zeichnung ergibt, steht die Schwinge 10 allerdings nur in einer mittleren Stellung wirklich parallel zur Kurbelwellenachse 15, während sie in der unteren und oberen Totpunktlage der Arbeitskolben 2 gegenüber dieser Lage um einen Winkel geneigt ist, der im wesentlichen abhängt von der Länge der Schwinge 10 und dem Radius des Kurbelzapfens 7, an dem das Ausgleichspleuel 8 angelenkt ist.As can be seen from the drawing, however, the rocker arm 10 is standing only in a middle position really parallel to the crankshaft axis 15, while they in the lower and upper dead center position of the working piston 2 with respect to this Location is inclined at an angle which depends essentially on the length of the Rocker 10 and the radius of the crank pin 7 on which the compensating connecting rod 8 is hinged is.

Damit nun die Ausgleichsmasse 9, die sich durch entsprechende Konzentrierung der Masse des Ausgleichspleuels 8 und der Schwinge 10 an ihrem gemeinsamen Anlenkpunkt ergibt, die in der Zeichnung mit 14 angedeutete kreisbogenförmige Bahn ausführen kann, muß die Anlenkung der Schwinge 10 an dem Ausgleichspleuel 8 mit einer derartigen Gelenkverbindung 12 erfolgen, daß Schwenkbewegungen um zwei senkrecht zueinander stehende Achsen möglich sind. So muß die Schwinge 10 gegenüber dem Ausgleichspleuel 8 nicht nur um eine senkrecht zur Zeichnungsebene durch das Gelenk 12 gehende Achse schwenken können, sondern auch um die Schwingenlängs achse.So that now the balancing compound 9, which is due to appropriate concentration the mass of the compensating rod 8 and the rocker arm 10 at their common point of articulation results, run the arc-shaped path indicated in the drawing with 14 can, the articulation of the rocker 10 on the compensating rod 8 with such Articulated connection 12 take place that pivoting movements by two perpendicular to each other standing axes are possible. So the rocker 10 must opposite the compensating rod 8 not only about an axis passing through the joint 12 perpendicular to the plane of the drawing can pivot, but also around the longitudinal axis of the swing arm.

Während bei dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel für die Anlenkung der Schwinge 10 an dem Maschinengehäuse 16 im Punkt 11 lediglich eine Verschwenkung um eine Achse senkrecht zur Zeichnungsebene erforderlich ist, muß auch die Anlenkung des Ausgleichspleuels 8 an dem Kurbelzapfen 7 der Kurbelwelle 1 eine Verschwenkung um zwei senkrecht zueinander stehende Achsen ermöglichen. Auch dort ist also eine Gelenkverbindung 13 erforderlich, die eine Verschwenkung des Ausgleichspleuels 8 nicht nur um den Kurbelzapfen 7, also um eine parallel zur Kurbelwellenachse 15 verlaufende Achse, ermöglicht, sondern darüberhinaus auch um eine senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufende Achse, damit die am Ende des Ausgleichspleuels 8 konzentrierte Ausgleichsmasse 9 die von der Schwinge 10 bestimmte Kurvenbahn 14 ausführen kann.While in the embodiment shown in the drawing for the articulation of the rocker 10 on the machine housing 16 at point 11 is only one Pivoting about an axis perpendicular to the plane of the drawing is required also the articulation of the compensating connecting rod 8 on the crank pin 7 of the crankshaft 1 allow pivoting about two mutually perpendicular axes. Even So there is an articulated connection 13 is required that a pivoting of the Compensating rod 8 not only around the crank pin 7, that is, around a parallel to the crankshaft axis 15 running axis, but also around a perpendicular to the Axis running through the plane of the drawing, so that the one at the end of the compensating connecting rod 8 is concentrated Balancing mass 9 can execute the curved path 14 determined by the rocker arm 10.

Bei dieser Kurvenbahn entsteht nun neben der im wesentlichen vertikal, also senkrecht zur Eurbelwellenachse gerichteten Ausgleichskraft auch eine Komponente in Querrichtung dazu, das heißt also in Richtung der Kurbeiwellenachse 15. Diese bei Anordnung nur einer Ausgleichsschwinge auftretende Zentrifugalkraft könnte aber auch ausgeglichen werden, indem an dem Kurbelzapfen 7 eine zweite, gleichartige Ausgleiohsmasse angelenkt wird, wobei deren Ausgleichsschwinge dann spiegelbildlich zur Kurbelwellenmitte nach der anderen Seite hin ausgerichtet ist und die beiden Ausgleichspleuel in einer senkrecht zur Kurbelwellenachse verlaufende Ebene nebeneinanderliegend angelenkt sind. In diesem Fall würden sich natürlich die Ausgleichsmassen je zur Hälfte auf die beiden Anordnungen verteilen.In this curved path, in addition to the essentially vertical, thus a balancing force directed perpendicular to the Eurbel wave axis is also a component in the transverse direction to it, that is to say in the direction of the crankshaft axis 15. This however, centrifugal force occurring with the arrangement of only one compensating rocker could can also be compensated by adding a second, similar one to the crank pin 7 Ausgleiohsmasse is articulated, with its balance arm then mirror image is aligned towards the center of the crankshaft on the other side and the two Compensating connecting rods lying next to one another in a plane running perpendicular to the crankshaft axis are hinged. In this case, of course, the balancing masses would each Divide half between the two arrangements.

Anstelle der in der Zeichnung angedeuteten Äusführung, bei der das Ausgleichspleuel 8 an dem Kurbelzapfen 7 der Kurbelwelle 1 um mehrere Achsen schwenkbar angeordnet ist, kann gemäß einer anderen Ausführungsmöglichkeit, die hier jedoch nicht gezeigt ist, auf diese Mehrgelenkigkeit der Ausgleichspleuelanlenkung verzichtet werden und dafür-die Anlenkung der Schwinge 10 an dem Maschinengehäuse 16 so ausgebildet werden, daß sie eine Verschwenkung nicht nur um die senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufende Achse, sondern auch um eine in der Zeichnungsebene liegende Achse senkrecht zur Kurbelwellenachse 15 ermöglicht.Instead of the design indicated in the drawing, in which the Compensating connecting rod 8 on the crank pin 7 of the crankshaft 1 can be pivoted about several axes is arranged, according to another possible embodiment, which is here, however is not shown, this multi-articulation of the compensating connecting rod is dispensed with are and therefore-the articulation of the rocker 10 on the machine housing 16 is formed be that they pivot not only about the perpendicular to the plane of the drawing extending axis, but also perpendicular to an axis lying in the plane of the drawing to the crankshaft axis 15 allows.

In diesem Fall würde das Ausgleichspleuel 8 während des Betriebs der Maschine also nur eine Verschwenkung um den Kurbelzapfen 7, das heißt also in einer Ebene senkrecht zur Zeichnungsebene, ausführen, wobei das Ausgleichspleuel 8 im wesentlichen senkrecht nach unten ausgerichtet bleibt, so daß die Ausgleichsmasse 9 eine Kreisbewegung eben in der Ebene senkrecht zur Zeichnungsebene ausführt. Die Bahn der Schwinge 10 stellt dann die Umhüllende eines Kegels dar. Hier treten jedoch aufgrund der seitlichen Auslenkungen der Ausgleichsmasse auch Kräfte senkrecht zur Kurbelwellenachse auf.In this case, the compensating rod 8 would during operation of the Machine so only one pivoting around the crank pin 7, that is, in one Plane perpendicular to the plane of the drawing, with the compensating rod 8 in remains aligned essentially vertically downwards, so that the leveling mass 9 executes a circular movement in the plane perpendicular to the plane of the drawing. the The path of the rocker 10 then represents the envelope of a cone. Here, however, occur due to the lateral deflections of the balancing mass, also forces perpendicular to the Crankshaft axis.

Insgesamt kann sich jedoch durch die erfindungsgemäße Anordnung eine insbesondere vom Bauraum her günstigere Unterbringung der Massenausgleichseinrichtung ergeben bei der die Baubreite der Kurbelwellenmaschine vom Prinzip her nicht vergrößert zu werden braucht und bei der auch die Baulänge im wesentlichen erhalten bleiben kann.Overall, however, by the arrangement according to the invention a In particular, more favorable accommodation in terms of installation space the mass balancing device result in which the overall width of the crankshaft machine is not increased in principle needs to be and in which the overall length is essentially retained can.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims (5)

A N S P R Ü C H E 1. Anordnung zum Massenausgleich bei einer Hubkolben-Kurbelwellenmaschine mit wenigstens einer von der Kurbelwelle über ein Ausgleichspleuel in Gegenphase zu den Arbeitskolben angetriebenen Ausgleichsmasse, die mittels einer am Maschinengehäuse schwenkbar gehaltenen Schwinge zur oszillierenden Bewegung auf einer im wesentlichen geradlinigen Bahn geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwinge (10) im wesentlichen parallel zur Kurbelwellenachse (15) angeordnet ist. A N S P R Ü C H E 1. Arrangement for mass balancing in a reciprocating crankshaft machine with at least one of the crankshaft via a compensating connecting rod in antiphase to the working piston driven balancing mass, which by means of a on the machine housing pivotally held rocker for oscillating movement on a substantially rectilinear path is guided, characterized in that the rocker (10) in is arranged essentially parallel to the crankshaft axis (15). 2. Anordnung nach Anspruch 1 für eine ein- oder mehrzylindrige Hubkolben-Kurbelwellenmaschine in Reihenbauart, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwinge (10) im wesentlichen in der durch die Achse (15) der Kurbelwelle (1) und die Achsen der Arbeitszylinder (3) aufgespannten Ebene auf der den Arbeitskolben (2) gegenüberliegenden Seite der Kurbelwelle (i) angeordnet ist. 2. Arrangement according to claim 1 for a single or multi-cylinder reciprocating crankshaft machine in series design, characterized in that the rocker (10) is essentially in through the axis (15) of the crankshaft (1) and the axes of the working cylinder (3) spanned plane on the opposite side of the working piston (2) Crankshaft (i) is arranged. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlenkung (12) der Schwinge (10) an der Ausgleichsmasse (9) zur Ermöglichung von Schwenkbewegungen um zwei senkrecht zueinander stehende Achsen ausgebildet ist. 3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the articulation (12) of the rocker (10) on the balancing mass (9) to enable is formed by pivoting movements about two mutually perpendicular axes. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichspleuel (8) in der Weise an einem Kurbelzapfen (7) der Kurbelwelle (1) angelenkt ist, daß es neben einer Verschwenkung um eine parallel zur Kurbelwellenachse (15) verlaufende Achse auch eine Verschwenkung um eine senkrecht zur Kurbelwellen- und zur Ausgleichspleuelachse verlaufende Achse ermöglicht.4. Arrangement according to claim 3, characterized in that the compensating connecting rod (8) is articulated on a crank pin (7) of the crankshaft (1) in such a way that it in addition to a pivoting about a parallel to the crankshaft axis (15) Axis also swivels around a perpendicular to the crankshaft and the compensating connecting rod axis running axis allows. 5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsschwinge (10) in der Weise an dem Maschinengehäuse (16) angelenkt ist, daß es neben einer Schwenkbewegung um eine senkrecht zur Kurbelwellen- und zur Schwingenlängsachse verlaufende Achse auch eine Verschwenkung um eine senkrecht dazu stehende Achse ermöglicht.5. Arrangement according to claim 3, characterized in that the compensating rocker (10) is hinged to the machine housing (16) in such a way that it is next to a Pivoting movement around a longitudinal axis perpendicular to the crankshaft and to the rocker arm extending axis also a pivoting about an axis perpendicular to it enables.
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8120 Willingness to grant licences paragraph 23
8127 New person/name/address of the applicant

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