DE3232013A1

DE3232013A1 - Gegengewichtsanordnung fuer verbrennungskraftmaschinen mit drei zylindern

Info

Publication number: DE3232013A1
Application number: DE19823232013
Authority: DE
Inventors: Tsunehiko Tokyo Suzuki
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1981-08-31
Filing date: 1982-08-27
Publication date: 1983-03-31
Also published as: GB2104971A; GB2104971B; US4565169A; FR2512110B1; FR2512110A1; JPS5837344A

Description

Gegengewichtsanordnunq für Verbrennunqskraftmaschinen

mit drei Zylindern

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gegengewichtsanordnung für Verbrennungskraftmaschinen mit drei Zylindern und betrifft insbesondere eine Anordnung mit einer Vorgelegewelle, die mit der gleichen Drehzahl umläuft wie die Kurbelwelle der Kraftmaschine bzw. des Motors, jedoch in entgegengesetzter Richtung, um das primäre Trägheitskräftepaar der Kurbelwelle um einen zentralen Punkt auf der Achse des Motors auszugleichen.

Bei einem solchen Motor treten zwei Arten von Trägheitskräften auf, die auf sich hin- und herbewegende Massen bzw. rotierende Massen zurückzuführen sind. Man kann die von umlaufenden Massen herrührenden Trägheitskräfte dadurch ausgleichen, daß man auf der Kurbelwelle jeweils gegenüber einem Kurbelarm ein Gegengewicht anordnet. Die durch die sich hin- und herbewegenden Massen erzeugten Trägheitskräfte können mittels eines Gegengewichts durch eine Hälfte der Trägheitskräfte ausgeglichen werden, während die übrigen Kräfte durch eine Vorgelegewelle ausgeglichen werden können, die entgegen der Dreh— richtung der Kurbelwelle, jedoch mit der gleichen Drehzahl umläuft.

Bei einem Dreizylindermotor wirken die durch den ersten und den dritten Zylinder erzeugten Trägheitskräfte auf die Kurbelwelle symmetrisch um einen in der Mitte zwischen diesen Zylindern liegenden Punkt, der dem zwischen diesen Zylindern angeordneten zweiten Zylinder entspricht, so daß auf die Kurbelwelle ein Trägheitskräftepaar um den genannten Mittelpunkt wirkt. Ein solches Trägheitskräftepaar führt bei dem Motor . zu erheblichen Vibrationen. Selbst wenn die Trägheitskräfte der rotierenden und der hin- und hergehenden Massen ausgeglichen werden und wenn außerdem das um die X-Achse wirkende Trägheitskräftepaar ausgeglichen wird, läßt sich das Auftreten eines Trägheitskräftepaars nicht vermeiden, das um eine zur Achse der Kurbelwelle rechtwinklige Achse wirkt. In der Japanischen Offenlegungsschrift 55-6035 ist eine Gegengewichtsanordnung zum Ausgleichen eines solchen Kräftepaars in Form einer gesonderten Konstruktion beschrieben. In der Japanischen Patentschrift 54 2333 ist eine Vorgelegewelle beschrieben, die ein Trägheitskräftepaar erzeugt, welches die gleiche Größe hat wie das Trägheitsdrehmoment der Kurbelwelle, jedoch in der entgegengesetzten Richtung wirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gegengewichtsanordnung zu schaffen, die es ermöglicht, das Trägheitskräftepaar auszugleichen, das bei einer Verbrennungskraftmaschine um eine zur Kurbelwellenachse rechtwinklige Achse wirkt, und zwar zusätzlich zu den durch die hin- und hergehenden bzw. die rotierenden Massen erzeugten Trägheitskräften.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch die Schaffung einer Gegengewichtsanordnung für einen Verbrennungsmotor mit drei Zylindern, einer Kurbelwelle und einer mit der gleichen Drehzahl wie die Kurbelwelle umlaufenden Vorgelegewelle gelöst, bei der Gegengewichte für den ersten und den dritten Zylinder an der Kurbelwelle befestigt und an beiden Enden des Motors angeordnet sind, wobei die Gegengewichte jeweils gegenüber dem

Kurbelarm des betreffenden Zylinders und im rechten Winkel zu dem Kurbelarm des zweiten Zylinders angeordnet sind, welch letzterer eine Mittellage einnimmt, wobei zwei Ausgleichsbzw. Gegengewichte an den beiden Enden einer Vorgelegewelle befestigt sind und wobei jedes dieser Ausgleichsgewichte gegenüber dem Gegengewicht des betreffenden Zylinders angeordnet ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 6 Darstellungen zur Erläuterung des Grundgedankens der Erfindung;

Fig. 7 eine Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 8 und 9 jeweils in einer Stirnansicht ein Ausführungsbeispiel zur Anwendung bei einem Kraftfahrzeugmotor; und

Fig. 10 bis 14 jeweils eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

Zur Erläuterung einer Gegengewichtsanordnung für nur einen Zylinder ist in Fig. 1 eine Kurbelwelle 1 dargestellt, zu der drei in gleichmäßigen Winkelabständen von 120° verteilte Kurbelarmpaare 2 gehören. Mit jedem Kurbelarmpaar 2 ist durch einen Kurbelzapfen 3 eine Pleuelstange 4 verbunden, deren anderes Ende mit einem Kolben 5 gekuppelt ist. Ein Gegengewicht 6, das an der Kurbelwelle 1 befestigt und auf einer Linie angeordnet ist, die eine Verlängerung des Kurbelarmpaars 2 bildet, liegt dem Kurbelarmpaar gegenüber und dient zum Ausgleichen der gesamten Trägheitskräfte der rotierenden Massen und einer Hälfte der Trägheitskräfte der hin- und hergehenden Massen. Ferner ist eine Vorgelegewelle 7 vorhanden, die drehbar gelagert ist und sich parallel zu der Kurbelwelle 1 erstreckt und mit der gleichen Drehzahl wie die Kurbelwelle

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angetrieben werden kann. An der Vorgelegewelle 7 ist ein Ausgleichsgewicht 8 zum Ausgleichen der verbleibenden Trägheitskräfte der hin- und hergehenden Massen befestigt. Das Ausgleichsgewicht 8 ist so angeordnet, daß der Drehwinkel O des Ausgleichsgewichts gegenüber der Z-Achse der Vorgelegewelle 7 gleich dem Kurbelwinkel θ gegenüber dem oberen Totpunkt ist.

Bezeichnet man die Trägheitsmasse der hin- und hergehenden Teile mit mp und zur leichteren Erläuterung die gleichwertige Trägheitsmasse an dem Kurbelarm 3 der rotierenden Teile mit mc, ergibt sich die Masse des Gegengewichts 6, die erforderlich ist, um bei der Motorbaugruppe nach Fig. 1 das Auftreten von Schwingungen zu verhindern, mit mp/2 + mc, da die Masse des Gegengewichts 6 zum Ausgleichen der Hälfte der hin- und hergehenden Trägheitsmasse mp mit mp/2 gegeben ist, während die Masse zum Ausgleichen der gesamten rotierenden Masse mc mit mc gegeben ist. Andererseits ist die Masse des Ausgleichsgewichts 8, die zum Ausgleichen der übrigen hin- und hergehenden Masse benötigt wird, mit mp/2 gegeben. Somit erfolgt bei dem Motor nach Fig. 1 der Ausgleich durch das Gegengewicht 6 und das Ausgleichsgewicht 8, wobei diese Gewichte jeweils die vorstehend genannte Masse haben. Somit entspricht die gesamte Masse des Gegengewichts 6 bei dem Dreizylindermotor dem Ausdruck 3((mp/2) + mc) und die gesamte Masse des Ausgleichsgewichts 8 dem Ausdruck (3/2) mp.

In Fig. 2, die zur Erläuterung des Ausgleichs der Trägheitskräfte der hin- und hergehenden Masse bei einem Dreizylindermotor dient, sind die einzelnen Zylinder durch die Zusatzbuchstaben a bis c bezeichnet. In Fig. 2 befindet sich der Kolben 5b des zweiten Zylinders im oberen Totpunkt, der Kolben 5a des ersten Zylinders nimmt eine Stellung entsprechend einem Kurbelwinkel von 240 ein, und bei dem Kolben 5c des dritten Zylinders entspricht die Stellung einem Kurbelwinkel von 120°. Bei den verschiedenen Kurbelwinkeln θ treten bei den Zylindern die nachstehend definierten Schwingungskräfte FPl bis FP3 auf:

FPl = mprCJ cos (θ + 240°)

2
FP2 = mpr Cu cos θ

FP3 = mpr O²COS (θ + 120°)
Die gesamte Trägheitskraft beträgt

FPl + FP2 + FP3 = 0
Daher sind die Schwingungskräfte ausgeglichen.

Das Trägheitskräftepaar der Kurbelwelle ist wie folgt gegeben: FPl.S + FP2(S + L) + FP3(S + 2L)

Hierin bezeichnet S den von dem ersten Zylinder aus gemessenen Abstand eines Punktes P auf der X-Achse und L jeweils den Abstand zwischen benachbarten Zylindern (Fig. 2). Die vorstehende Formel läßt sich durch die folgende ersetzen: FPl.S + FP2(S + L) + FP3(S + 2L) = - \fimpr W²L sin θ (1)

Somit wird das Trägheitskräftepaar um die Y-Achse an der Kurbelwelle durch die hin- und hergehenden Massen in der Richtung der Z-Achse erzeugt.

In Fig. 3, die zur Erläuterung des Ausgleichs der Hälfte der Trägheitskräfte der hin— und hergehenden Massen durch die Gegengewichte 6a, 6b und 6c dient, nehmen die Kolben 5a, 5b und 5c die gleichen Stellungen ein wie in Fig. 2, und die Gegengewichte 6a, 6b und 6c sind bei den entsprechenden Kurbelarmen 2a, 2b und 2c jeweils um 180° gegeneinander versetzt.

Die Kräfte Frecl bis Frec3, die durch die Masse der Gegengewichte in der Richtung der Z-Achse bei dem Kurbelwinkel © hervorgerufen werden, sind durch die nachstehenden Gleichungen gegeben:

Frecl = (mp/2)rco²cos (Θ + 240° + 180°) Frec2 = (mp/2)r <^²cos (Θ + 180°)

Frec3 = (mp/2)r«> cos (Θ + 120° + 180°)

Somit gilt für die Trägheitskräfte in der Z-Achsen-Richtung:

Frecl + Frec2 + Prec3 = O
Somit werden die Trägheitskräfte ausgeglichen.

Das Trägheitskräftepaar, das durch die Trägheitskräfte in der Z-Achse um die Y-Achse wirkend hervorgerufen wird, läßt sich wie folgt ausdrucken:

Frecl.S + Frec2(S + L) + Frec3(S + 2L) = ( f3/2)mpr GU²L sin θ (2a)

Somit erzeugen die Massen der Gegengewichte 6a bis 6c ebenfalls ein um die Y-Achse wirkendes Trägheitskräftepaar.

Außerdem weist jede der Trägheitskräfte der Gegengewichte 6a bis 6c eine in der Y-Achsen-Richtung wirkende Komponente auf. Das Trägheitskräftepaar um die Z-Achse ist wie folgt gegeben:

-( vf3/2)mpr o;²L cos θ (2b)

Somit erzeugen die Gagengewichte 6a bis 6c ein Trägheitskräftepaar um die Y-Achse und ein Trägheitskräftepaar um die Z-Achse. Dieses zusammengesetzte Trägheitskräftepaar läßt sich wie folgt darstellen:

( -T3/2)mprco²L sin O - ( \l3/2)mpr uJ²L cos θ = ( /3/2)mpro/²L (sin © - cos 9) (3)

Es sei bemerkt, daß es möglich ist, das Gegengewicht für den zweiten Zylinder zu entfernen und es so zu unterteilen, daß es dem ersten und dem dritten Zylinder zugeordnet ist. Dies wird durch Fig. 4 erläutert, wo die Massen der Gegengewichte 6a¹ und 6c' bei dem ersten und dem dritten Zylinder dem Ausdruck ( v/~3~/2) (mp/2) entsprechen. Das Gegengewicht 6a' des ersten Zylinders ist gegenüber dem Kurbelarmpaar 2a um 180°+ 30^c versetzt, während das Gegengewicht 6c¹ des dritten Zylinders gegenüber dem Kurbelarmpaar 2c um 180° - 30 versetzt ist. Mit anderen Worten, die Gegengewichte 6a¹ und 6c' sind durch

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einen Winkelabstand von 180 getrennt und jeweils im rechten Winkel zu dem Kurbelarmpaar 2b angeordnet.

Die Trägheitskräfte, die bei jedem Zylinder durch das Gegengewicht in der Z-Achsen-Richtung bei einem Kurbelwinkel © erzeugt werden, sind wie folgt gegeben:

Frecl· = ( v/3/2) (mp/2)r<o² cos (Θ + 240° + 180° + 30°) Frec3· = ( n/3/2) (mp/2)rCJ² cos (Θ + 120° + 180° - 30°) '

Für die Trägheitskräfte in der Z-Achsen-Richtung gilt:

Frecl¹ + Frec3' = 0
Somit werden die Trägheitskräfte ausgeglichen.

Das Trägheitskräftepaar der Kräfte in der Z-Achsen-Richtung um die Y-Achse ist wie folgt gegeben: Frecl·.S + Frec3'(S + 2L) = ( /§/2)mpr OJ²L sin θ

Diese Gleichung ist dieselbe wie die Gleichung (2a). Das Trägheitskräftepaar um die Z-Achse entspricht ebenfalls der Gleichung (2b).

Es ist somit ersichtlich, daß man die Trägheitskräfte dadurch ausgleichen kann, daß man Gegengewichte für alle Zylinder oder nur für den ersten und den dritten Zylinder vorsieht, und daß in beiden Fällen die Trägheitskräftepaare die gleiche Größe haben.

Das Ausgleichen des Trägheitskräftepaars um die Y-Achse und die Z-Achse wird im folgenden näher erläutert. Das zusammengesetzte Trägheitskräftepaar nach den Gleichungen (1) und (3) ist wie folgt gegeben:

- /3"mpr co L sin θ + ( \J~3/2)mpr co L(sin θ - cos Θ) - - ( vf3/2)mprco L(sin θ + cos Θ) (4)

Im folgenden wird anhand von Fig. 5 eine Anordnung zum Ausgleichen eines solchen Trägheitskräftepaars mit Hilfe einer

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Vorgelegewelle beschrieben. Ausgleichsgewichte 8a, 8b und 8c dienen zum Ausgleichen einer Hälfte der Tragheitskrafte der hin- und hergehenden Massen, und daher hat jede Masse den Wert mp/2. Gemäß Fig. 5 befindet sich das Ausgleichsgewicht 8b für den zweiten Zylinder 5b in seiner tiefsten Stellung, wenn der Kolben des zweiten Zylinders seine obere Totpunktstellung einnimmt; das Ausgleichsgewicht 8a des ersten Zylinders nimmt eine Stellung ein, in der es gegenüber der höchsten Stellung entgegen dem Uhrzeigersinne um 240° - 180° versetzt ist, und das Ausgleichsgewicht 8c des dritten Zylinders ist um 120° + 180° versetzt.

Daher gelten für die Trägheitskräfte, die durch die Ausgleichsgewichte in der Z-Achsen-Richtung bei dem Kurbelwinkel 9 erzeugt werden, die folgenden Gleichungen: Frecl = (rap/2)ruj cos (Θ + 240° + 180°)

Frec2 = (mp/2)rco²cos (Θ + 180°)

Frec3 = (mp/2)rCj²COS (Θ + 120° + 180°)

Somit werden die Trägheitskräfte in der Z-Achsen-Richtung ausgeglichen.

Das Trägheitskräftepaar um die Y-Achse, das durch die Trägheitskräfte in der Z-Achsen-Richtung erzeugt wird, ist wie folgt gegeben:

( i3/2)mprcu L sin θ (2a¹)

Die Tragheitskrafte in der Y-Achsen-Richtung sind negativ, da sich die Vorgelegewelle in der Gegenrichtung dreht, doch werden die Trägheitskräfte ausgeglichen.

Das durch die in der Y-Achsen-Richtung wirkenden Kräfte hervorgerufene Trägheitskräftepaar um die 2_Achse ist wie folgt gegeben:

( /3/2)mpr co²L cos θ (2b«)

Für das zusammengesetzte Trägheitskräftepaar nach den Gleichungen (2a·) und (2b¹) gilt der nachstehende Ausdruck:

( j3/2)mpr<*;²L(sin ο + cos Θ) (4·)

Vereinigt man die Gleichungen (4») und (4), erhält man: (•s/3/2)mprcu²L(sin θ + cos Θ) - (■/3/2)mprcJL(sin θ + cos ö) =

Somit kann man die Trägheitskräftepaare um eine zur Kurbelwellenachse rechtwinklige Achse mit Hilfe von auf der Vorge~ legewelle angeordneten Ausgleichsgev/ichten ausgleichen.

Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem ähnlich der Anordnung nach Fig. 4 das Ausgleichsgewicht für den zweiten Zylinder fortgelassen ist. Für die Masse des Ausgleichsgewichts 8a¹ für den ersten Zylinder und die Masse des Ausgleichsgewichts 8c¹ für den dritten Zylinder gilt jeweils der Ausdruck (mp/2)( J3/2). Das Ausgleichsgewicht 8a¹ ist gegenüber der Stellung nach Fig. 5 in der Drehrichtung um 30° versetzt, während das Ausgleichsgewicht 8c¹ um 30 entgegen der Drehrichtung versetzt ist. Unter diesen Umständen werden die durch die rotierenden Massen hervorgerufenen Trägheitskräfte ausgeglichen.

Auf das Ausgleichen der durch die rotierenden Teile erzeugten Kräfte wird weiter unten näher eingegangen. Der Aufbau der Ausgleichsanordnung ist der gleiche wie bei derjenigen nach Fig. 2. Die Kräfte FcI, Fc2 und Fc3, die jeweils bei dem Kufbelwinkel θ bei dem ersten bzw. dem zweiten bzw. dem dritten Zylinder auftreten, sind wie folgt gegeben: FcI = mcr <-^u cos(9 + 240°)

ρ
Fc2 = mcr co cos θ

Fc3 = mcrCJ²COs(Q + 120°)

Das durch die rotierenden Massen erzeugte Trägheitskräftepaar um die Y-Achse ist wie folgt gegeben:

* It

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ρ
l sin θ (5a)

Das Trägheitskräftepaar um die Z-Achse hat den Wert:

v/3mcrct/ L cos θ (5b)

Für das zusammengesetzte Trägheitskräftepaar gilt: r- 2

- v/3mcrcu L(sin θ - cos Θ) (6)

Die Ausgleichsanordnung mit den Gegengewichten 6a, 6b und 6c für das durch die rotierenden Massen erzeugte Trägheitskräftepaar wird weiter unten näher beschrieben. Der Aufbau der Anordnung entspricht dem in Fig. 3 dargestellten. Für die durch die Massen der Gegengewichte 6a bis 6c erzeugten Kräfte Frotl , Frot2 und Frot3 gelten die nachstehenden Gleichungen: Frotl = mcrcv²cos(© + 240° + 180°)

Frot2 = mcrcu ²cos(9 + 180°)

Frot3 = mcrcO²COs(G + 120° + 180°)

Das Trägheitskräftepaar um die Y-Achse ist wie folgt gegeben: v/Ümcraj L sin θ (7a)

Für das Drehmomentkräftepaar um die Z-Achse gilt:

- j3mcroü²L cos θ (7b)

Das zusammengesetzte Trägheitskräftepaar ist wie folgt gegeben :

v/Imcrco L(sin θ - cos Θ) (8)

Das zusammengesetzte Trägheitskräftepaar nach der Gleichung (6) wird ebenfalls durch das zusammengesetzte Trägheitskräfte paar nach der Gleichung (8) ausgeglichen.

Die auf die rotierenden Massen zurückzuführenden Kräfte können ferner mittels einer Anordnung ausgeglichen werden, bei

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der die Gegengewichte und die Ausgleichsgewichte für den ersten und den dritten Zylinder gegenüber Fig. 4 und 6 voneinander getrennt sind.

Die Erfindung beruht auf dem vorstehend beschriebenen Grundgedanken. Gemäß Fig. 7 sind ähnlich wie bei der Anordnung nach Fig. 4 Gegengewichte nur bei dem ersten und dem dritten Zylinder, jedoch nicht bei dem zweiten Zylinder vorgesehen. Dem ersten Zylinder sind zwei Kurbelarme 2a-l und 2a-2 zugeordnet, auf denen Gegengewichte 6a'-l und 6a'-2 angeordnet sind. Entsprechend sind dem dritten Zylinder Kurbelarme 2c-l und 2c-2 mit zugehörigen Gegengewichten 6c'-1 und 6c'-2 zugeordnet.

Die Vorgelegewelle 7 ist mit Ausgleichsgewichten 8a¹ und 8c' . versehen, die den Lagern 9a und 9d an beiden Enden der Kurbelwelle zugeordnet sind. Es ist nicht erforderlich, die Gegengewichte 6a'-l bis 6a'-2 miteinander abzugleichen, obwohl die Lage des zusammengesetzten Schwerpunktes variieren kann.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung entspricht die zusammengesetzte Masse des ersten und des dritten Zylinders dem Ausdruck ((mp/2) + mc)( /3/2), und die Phase jedes Gegengewichts ist um 30 verlagert. Wenn die Abstände zwischen den Zylindern jeweils der Strecke L entsprechen, wird das Trägheitskräftepaar ausgeglichen, wenn die nachstehende Bedingung erfüllt ist, ((mp/2) + mc)( /3/2)2L = ( ii/2)mpL +

Bezeichnet man die zusammengesetzte Masse der Gegengewichte 6a'-l und 6a'-2 mit "Mca^T" und die zusammengesetzte Masse der Gegengewichte 6C-1 und 6c'-2 mit "Mcc¹", ist es zum Ausgleichen der auf die Kurbelwelle 1 wirkenden Trägheitskräfte erforderlich, dafür zu sorgen, daß Mca' gleich Mcc¹ ist.

Bezeichnet man ferner die Lage des zusammengesetzten Schwerpunktes der Gegengewichte 6a'—1 und 6a¹—2 mit "L + X" und die Lage des zusammengesetzten Schwerpunktes der Gegengewichte

6c'-l und 6c'-2 mit "L + Y", ist es erforderlich, der nachstehenden Gleichung zu genügen:

Mca'(= McC)(L + X + L + Y) = ( \/3/2)mpL + >/3mcL Daher gilt:

Mca· = McC = (( V3/2)mpL + v/imcL)/(2L + X + Y) (9)

Gilt X=Y=O, d.h. fallen die zusammengesetzten Schwerpunkte der Gegengewichte 6a'-l, 6a'-2 sowie 6c'-l, 6c'-2 mit den Abständen zwischen den Zylindern zusammen, gelten für Mca' und Mcc¹ die Ausdrücke ( \/3/4)mp + ( j3/2)mc. Die Massen Mca¹ und McC verringern sich bei zunehmender Größe von X und Y.

Wie erwähnt, entsprechen die Massen der Ausgleichsgewichte auf der Vorgelegewelle 7 den Massen der hin- und hergehenden Teile des Motors, jede dieser Massen hat den Wert (mp/2)( \/3/2), und die Phase ist um 30 verändert. Hierbei sind die Massen so angeordnet, daß sie ein Trägheitskräftepaar entsprechend dem nachstehenden Ausdruck erzeugen:

(mp/2)( n/3/2) 2L = ( v/3/2)mpL

Unter Berücksichtigung des Ausgleichs der auf die Vorgelegewelle wirkenden Trägheitskräfte ist es erforderlich, dafür zu sorgen, daß Mba¹ = Mbe', wenn Mba¹ die Masse des Ausgleichsgewichts 8a¹ und Mbe¹ die Masse des Ausgleichsgewichts 8c' bezeichnet.

Wenn die Lage der Schwerpunkte der Ausgleichsgewichte 8a· und 8c¹ den Ausdrucken L + X¹ und L + Y' entspricht, müssen die nachstehenden Bedingungen erfüllt sein:

Mba'(= MbC)(L + X' +L-Y') = ( j3/2)mpL

Somit gilt:

Mba· = Mbe« = ( v/3/2 )mpL/(2L + X¹ + Y») (10)

Somit verringern sich die Massen Mba· und Mbe· mit zunehmenden Werten von X¹ und Y'. Somit kann man der Anordnung kleine Abmessungen geben, so daß sich bei einer Verringerung des Gewichts eine Verkleinerung des Raumbedarfs ergibt.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung müssen die Massen der Gegengewichte 6a'-l, 6a^f-2 sowie 6c'-l, 6C-2 der Gleichung (9) entsprechen, die Gegengewichte 6a'-l und 6a¹—2 sind gegenüber den Kurbelzapfen angeordnet und in der Drehrichtung um 30 versetzt, und die Gegengewichte 6c·—1 und 6c¹—2 sind gegenüber den Kurbelzapfen angeordnet, jedoch entgegen der Drehrichtung um 30° versetzt. Andererseits sind die Ausgleichsgewichte 8a¹ und 8c' gegenüber den Lagern 9a und 9d angeordnet, und sie erfüllen die Forderungen der Gleichung (10). Der Schwerpunkt in der Drehrichtung muß bei dem Ausgleichsgewicht 8a¹ der gleiche sein wie bei den Gegengewichten 6c'-1 und 6c'-2, und der Schwerpunkt in der Drehrichtung des Ausgleichsgewichts 8c· muß der gleiche sein wie bei den Gegengewichten 6a'-1 und 6a'-2. Somit werden die primären Trägheitskräfte, das primäre Trägheitskräftepaar der hin- und hergehenden und der rotierenden Teile des Dreizylindermotors und das primäre Trägheitskräftepaar der Kurbelwelle um eine zur Achse der Kurbelwelle rechtwinklige Achse durch Gegengewichte auf der Kurbelwelle und Ausgleichsgewichte auf der Vorgelegewelle ausgeglichen.

Da die Ausgleichsgewichte 8a¹ und 8c' gegenüber den Lagern an beiden Enden der Kurbelwelle angeordnet sind, um nicht mit den Gegengewichten 6a'-l, 6a'-2 bzw. 6c'1, 6c'-2 zusammenzustoßen, kann man die Vorgelegewelle in einem kleinen Abstand von der Kurbelwelle anordnen, so daß der Motor eine größere Starrheit erhält. Da die Gegengewichte für den ersten und den dritten Zylinder in großen Abständen vom zweiten Zylinder angeordnet sind, kann man die Masse der Ausgleichsgewichte verkleinern. Somit kann ein solcher Motor im Vergleich mit einem Motor, bei dem jedem Zylinder Gegengewichte zugeordnet sind, kleinere Abmessungen erhalten.

• W tf # tr *

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Fig. 8 zeigt als Beispiel einen Motor 10, der zum Antreiben der Hinterräder eines Kraftfahrzeugs dient, in dessen Heck er querliegend eingebaut ist. Gemäß Fig. 8 sind ein Luftfilter 11, ein Vergaser 12 und eine Ansaugleitung 13 liegend angeordnet und miteinander verbunden. Ferner sind ein Verdichter 14 für eine Klimaanlage und ein Wechselstromgenerator bzw. eine Lichtmaschine eingebaut. Gemäß der Erfindung ist es möglich, die Vorgelegewelle 7 nahe an die Kurbelwelle 1 heranzurücken, ohne daß die genannten Vorrichtungen, z.B. der Vergaser 12, Hindernisse bilden und ohne daß sie mit dem Öl in der Ölwanne in Berührung kommen.

Fig. 9 zeigt ein weiteres Beispiel, bei dem ein Motor 10 in ein Kraftfahrzeug querliegend im vorderen Teil eingebaut ist, um die Vorderräder anzutreiben. Vor dem Motor sind eine Abgasleitung 16 und ein katalytischer Reaktor 17 für die Abgase untergebracht. In diesem Fall kann man die Vorgelegewelle 7 ebenfalls nahe an die Kurbelwelle 1 heranrücken, ohne daß die genannten Einrichtungen hierbei hinderlich sind.

Fig. 10 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der die Ausgleichsgewichte 8a¹ und 8c¹ als Teile von Lagern für die Vorgelegewelle 7 ausgebildet sind. Das Ausgleichsgewicht 8a· ist mit exzentrischer Form in einem zylindrischen Lager 20 ausgebildet, das gleichachsig mit der Vorgelegewelle 7 ausgebildelfund einen festen Bestandteil derselben bildet. Der Lagerzapfen 20 wird durch ein Lager 21 unterstützt, das in einen Rahmen 22 eingebaut ist, welcher die Kurbelwelle 1 unter Vermittlung durch das Lager 9a unterstützt. Das Ausgleichsgewicht 8c¹ hat die gleiche Form wie das Ausgleichsgewicht 8a¹ und wird durch einen Rahmen 24 unterstützt. Die übrigen Teile sind ebenso ausgebildet wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 7.

Bei dieser Ausführungsform sind keine gesonderten Abschnitte als Lagerungen für die Vorgelegewelle vorgesehen, so daß sich

-17-ein geringer Raumbedarf der Anordnung ergibt.

Bei der in Fig. 11 dargestellten dritten Ausführungsform ist das Ausgleichsgewicht 8a· in zwei Ausgleichsgewichte 8a¹-1 und 8a'-2 unterteilt, während das Ausgleichsgewicht 8c' in zwei Abschnitte 8c'-l und 8c'~2 unterteilt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel muß die zusammengesetzte Masse Mba' der Ausgleichsgewichte 8a'-l und 8a'-2 gleich der zusammengesetzten Masse Mbe» der Ausgleichsgewichte 8c^f-l und 8c'-2 sein. Die an beiden Enden angeordneten Ausgleichsgewichte 8a^f-l und 8c'-2 sind wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel jeweils als Lager 20 ausgebildet und werden durch Gleitlager 21 unterstützt.

Bei dem in Fig. 12 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel sind entsprechend dem Grundgedanken nach Fig. 5 drei Ausgleichsgewichte 8a, 8b und 8c vorhanden. Auch bei dieser Ausführungsform müssen die Ausgleichsgewichte gleich große Massen Mba, Mbb und Mbe haben.

Fig. 13 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem zu der Gegengewichtsanordnung ebenso wie bei dem vierten Ausführungsbeispiel drei Ausgleichsgewichte 8a, 8b und 8c gehören. Die an den Enden der Kurbelwelle angeordneten Ausgleichsgewichte 8a und 8c sind jeweils als Gleitlager 20 ausgebildet; Teile, die in Fig. 11 dargestellten Teilen entsprechen, sind jeweils mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet.

Bei der in Fig. 14 dargestellten sechsten Ausführungsform ist das zentrale Ausgleichsgewicht der fünften Ausführungsform nach Fig. 13 in zwei Ausgleichsgewichte 8b-l und 8b-2 unterteilt, bei denen der Schwerpunkt auf der Mittelachse des zweiten Zylinders liegt. Das Ausgleichsgewicht 8b-l entspricht einem Lager 9b für die Kurbelwelle 1, während das Ausgleichsgewicht 8b-2 einem Lager 9c entspricht. Diese Anordnjung ermöglicht bei dem Motor eine vorteilhafte Raumausnutzung.

-At'

Leerseite

Claims

Ansprüche

1. Gegengewichtsanordnung für eine Verbrennungskraftmaschine mit drei Zylindern, einer Kurbelwelle und einer mit der gleichen Drehzahl wie die Kurbelwelle rotierenden Vorgelegewelle, gekennzeichnet durch an der Kurbelwelle (1) starr befestigte, dem ersten und dem dritten Zylinder zugeordnete, an beiden Enden der Verbrennungskraftmaschine angeordnete Gegengewichte (6a, 6c), von denen jedes gegenüber dem Kurbelarm (2) des betreffenden Zylinders und im rechten Winkel zum Kurbelarm des zwischen den beiden genannten Zylindern angeordneten zweiten Zylinders angeordnet ist, sowie mindestens zwei an beiden Enden der Vorgelegewelle (7) starr befestigte Ausgleichsgewichte (8a, 8c), von denen jedes gegenüber dem Gegengewicht des zugehörigen Zylinders angeordnet ist.

2. Gegengewichtsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsgewichte (8a¹, 8c^ an Punkten angeordnet sind, die Lagern (9a, 9d) für die beiden Enden der Kurbelwelle (1) entsprechen.

—2—

3. Gegengewichtsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem Gegengewicht (6) zwei Gewichte gehören.

4. Gegengewichtsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein auf der Vorgelegewelle (7) angeordnetes zentrales Ausgleichsgewicht (8b), das dem mittleren Zylinder zugeordnet ist.

5. Gegengewichtsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ausgleichsgewicht an den beiden Enden der Kurbelwelle exzentrisch in einem zylindrischen Lager (21) augebildet ist, das mit der Vorgelegewelle (7) zusammenhängt, und daß das zylindrische Lager in einem Rahmen (22, 24) durch ein Gleitlager (20) unterstützt wird.

6. Gegengewichtsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ausgleichsgewicht in zwei Gewichte unterteilt ist*

7. Gegengewichtsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zentral angeordnete Ausgleichsgewicht (8) in zwei Gewichte unterteilt ist.