DE3607785A1 - Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit einer auf der Kurbelwelle angeordneten Vorrichtung zum Mindern von in axialer Richtung der Kurbelwelle wirkenden Schwingungen, welche mit von der Ölpumpe der Brennkraftmaschine gefördertes Öl arbeitet.

Kurbelwellen verdrehen sich, biegen sich durch und ver­ kürzen bzw. längen sich entsprechend ihrer Beanspruchung. Diese Effekte erfolgen meist im Takt der Zündfrequenz oder ihrem rationellen Vielfachen. Besonders störend treten die Schwingungen und Geräusche der zweiten Ordnung (= Zündfrequenz) hervor und sind vor allem bei Personen­ kraftwagen akustisch lästig. Besonders ausgeprägt sind solche Schwingungen bei gegossenen Kurbelwellen, die je­ doch aus wirtschaftlichen Gründen häufig geschmiedeten Kurbelwellen vorgezogen werden.

Zur Vermeidung der Drehschwingungen setzt man Kurbelwellen- Drehschwingungstilger ein, welche eine auf die Torsionseigen­ schaften der Kurbelwelle abgestimmte Tilgerwirkung haben.

Die GB-PS 863,752 zeigt auch schon einen Schwingungs­ dämpfer, der auf das freie Ende der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine aufgesetzt ist und axiale Schwingungen dämpfen soll. Zu diesem Zweck sitzt auf der Kurbelwelle ein Dämpferkolben, der in einem zylindrischen Dämpfer­ raum axial bewegbar ist. Dieser Dämpferraum ist mit Öl gefüllt. Bei Bewegung des Dämpferkolbens muß sich das Öl durch enge Spalten von einer Seite des Dämpferkolbens zur anderen bewegen.

Mit einem solchen Dämpfer lassen sich axiale Schwingungen nur in einem in den meisten Fällen nicht ausreichenden Maße dämpfen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zum Mindern der in axialer Richtung wirkenden Schwingungen zu schaffen, die einfach aufgebaut ist, jedoch Schwingungen möglichst vollständig beseitigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung als auf das freie Ende der Kurbelwelle aufgesetzter Schwingungstilger ausgebildet ist, welcher an der der Brennkraftmaschine abgewandten Seite eine gegen Federkraft axial verschiebbare Schwungmasse hat und bei dem zwischen Schwungmasse und einer mit der Kurbelwelle verbundenen, motorseitigen Halteplatte zur Veränderung des gegenseitigen Abstandes zwischen Schwung­ masse und Halteplatte ein im Rhythmus der Kurbelwellen­ umdrehungen druckbeaufschlagter Druckraum vorgesehen ist.

Durch diese Gestaltung ist ein Schwingungstilger geschaffen, der durch eine pulsierende Druckölbeaufschlagung und der Trägheit der Schwungmasse in axialer Richtung eine axiale Kraftwirkung auf die Kurbelwelle auszuüben vermag und damit die Kurbelwelle an axialen Bewegungen zu hindern vermag.

Der erfindungsgemäße Schwingungstilger vermag Kurbel­ wellenschwingungen aktiv entgegenzuwirken und damit die Schwingungen im besonders hohen Maße zu tilgen.

Eine besonders gute Abstimmung des Schwingungstilgers auf die Schwingungseigenschaften der Kurbelwelle ist möglich, wenn die Halteplatte durch einen in axialer Richtung wirkenden Federblock mit der Schwungmasse ver­ bunden ist. Bei dieser Ausführungsform kann die Wirkung des axialen Schwingungstilgers durch Verändern der Masse der Schwungmasse oder der Federrate des Federblocks an die unterschiedlichen Motorvarianten, wie Diesel- oder Ottomotor oder Motoren mit unterschiedlichem Hubraum, angepaßt werden.

Konstruktiv besonders einfach gestaltet sich der er­ findungsgemäße Schwingungstilger, wenn der Federblock aus Gummi oder Stahl besteht und zugleich die radiale Be­ grenzung des Druckraumes zwischen Schwungmasse und Halte­ platte bildet.

Eine optimale Druckbeaufschlagung des Schwingungstilgers ist möglich, wenn die Druckbeaufschlagung des Druckraumes mittels einer von der Kurbelwelle durchdrungenen Steuer­ scheibe erfolgt, durch welche im Rhythmus der Kurbelwellen­ umdrehungen die Druckkammer abwechselnd mit der Ölpumpe oder der Ölwanne der Brennkraftmaschine Verbindung hat. Durch diese Gestaltung erfolgt die Druckänderung im Druck­ raum genau im Rhythmus der Entstehung der Längsschwingungen und damit synchron. Die Steuerscheibe erlaubt es auf ein­ fache Weise, Maxima und Minima zu optimieren.

Die Druckzufuhr und Druckabfuhr kann auch bei hohen Dreh­ zahlen mit der erforderlichen Schnelligkeit erfolgen, wenn die Kurbelwelle im Bereich der Steuerscheibe einen zum Druckraum des Schwungrades führenden, axialen Ölkanal und eine diese durchdringende radiale Durchgangsbohrung hat und wenn an zwei gegenüberliegenden Stellen Anschlüsse für die Ölpumpe und an zwei anderen gegenüberliegenden Stellen zur Ölwanne führende Anschlüsse vorgesehen sind.

Die Steuerscheibe ist dabei drehfest z.B. am Motorblock befestigt. Der Federblock kann insgesamt entweder z.B. als Gummifeder oder als Stahlfeder ausgebildet sein.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon ist in der Zeichnung dargestellt und wird nach­ folgend beschrieben. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungs­ gemäß gestaltete Brennkraftmaschine,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Steuerung der Druckbeaufschlagung des Schwingungstilgers nach der Erfindung, in einer ersten Stellung,

Fig. 3 die Anordnung nach Fig. 2 in einer zweiten Stellung.

Die Schnittdarstellung gemäß Fig. 1 zeigt insgesamt eine vierzylindrische Brennkraftmaschine. Zu erkennen sind eine Kurbelwelle 1, vier mit ihr durch Pleuelstangen verbundene Kolben 2, 3, 4, 5, eine obenliegende Nockenwelle 6 und ein Ölsumpf 22 sowie zahlreiche andere, übliche Einzelheiten, die jedoch nicht positioniert wurden.

Wichtig für die Erfindung ist ein axialer Schwingungstilger 7, der auf das freie Ende der Kurbelwelle 1 aufgesetzt ist. Dieser Schwingungstilger 7 hat eine fest mit der Kurbelwelle 1 verbundene Halteplatte 8 und eine Schwungmasse 9, die mittels eines Federblocks 10 mit der Halteplatte 8 verbunden ist. An der Oberseite des Schwingungstilgers ist der Federblock 10 als Gummifeder und an der Unterseite als Stahlfeder 10′ dargestellt. Zwischen der Halteplatte 8 und der Schwung­ masse 9 ist ein Druckraum 11 vorgesehen, der radial nach außen durch den als Gummifeder oder Stahlfeder ausgebil­ deten Federblock 10, 10′ begrenzt wird. Die Druckbeauf­ schlagung des Druckraumes 11 erfolgt über einen axialen Ölkanal 12 in der Kurbelwelle 1, der bis zu einer Steuer­ scheibe 13 im Motorblock führt.

Die genaue Gestaltung der Steuerscheibe 13 ergibt sich aus den Fig. 2 und 3. Zu erkennen ist jeweils die Kurbelwelle 1 mit ihrem axialen Ölkanal 12, der zum in Fig. 1 gezeigten Druckraum 11 des Schwingungstilgers 7 führt. Die Kurbelwelle 1 hat im Bereich der Steuerscheibe 13 eine den Ölkanal 12 durchdringende, radiale Durch­ gangsbohrung 14. In der in Fig. 2 dargestellten Stellung gelangt Öl von einer Ölpumpe 15 über Leitungen 16, 17 zu gegenüberliegenden Anschlüssen 18, 19 der Steuerscheibe 13 und von dort durch die Durchgangsbohrung 14 von zwei Seiten her in den Ölkanal 12. Der Druckraum 11 des Schwingungs­ tilgers 7 wird somit mit Drucköl beaufschlagt.

Dreht sich die Kurbelwelle 1 weiter, so wird die Verbindung des Ölkanals 12 mit der Ölpumpe 15 zunächst unterbrochen. Anschließend gelangt die Durchgangsbohrung 14 mit An­ schlüssen 20, 21 in Überdeckung, an die zu einem Ölsumpf 22 führende Leitungen 23, 24 angeschlossen sind. Der Druck im Schwingungstilger 7 kann sich dann zum Ölsumpf 22 hin abbauen.

Claims (5)

1. Brennkraftmaschine mit einer auf der Kurbelwelle angeordneten Vorrichtung zum Mindern von in axialer Richtung der Kurbelwelle wirkenden Schwingungen, welche mit von der Ölpumpe der Brennkraftmaschine gefördertes Öl arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung als auf das freie Ende der Kurbelwelle (1) aufgesetzter Schwingungstilger (7) ausgebildet ist, welcher an der der Brennkraftmaschine abgewandten Seite eine gegen Federkraft axial verschiebbare Schwungmasse (9) hat und bei dem zwischen Schwungmasse (9) und einer mit der Kurbelwelle (1) verbundenen, motorseitigen Halteplatte (8) zur Veränderung des gegenseitigen Abstandes zwischen Schwungmasse (9) und Halteplatte (8) ein im Rhythmus der Kurbelwellenumdrehungen druckbeaufschlagter Druckraum (11) vorgesehen ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteplatte (8) durch einen in axialer Richtung wirkenden Federblock (10, 10′) mit der Schwungmasse (9) verbunden ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Federblock (10, 10′) aus Gummi oder Stahl besteht und zugleich die radiale Begrenzung des Druckraumes (11) zwischen Schwungmasse (9) und Halteplatte (8) bildet.

4. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbeaufschlagung des Druckraumes (11) mittels einer von der Kurbelwelle (1) durchdrungenen Steuerscheibe (13) erfolgt, durch welche im Rhythmus der Kurbelwellen­ umdrehungen der Druckraum (11) abwechselnd mit der Öl­ pumpe (15) oder der Ölwanne (22) der Brennkraftmaschine Verbindung hat.

5. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle (1) im Bereich der Steuerscheibe (13) einen zum Druckraum (11) des Schwingungstilgers (7) führenden, axialen Ölkanal (12) und eine diesen durchdringende radiale Durchgangsbohrung (14) hat und daß an zwei gegenüberliegenden Stellen Anschlüsse (18, 19) für die Ölpumpe (15) und an zwei anderen, gegenüber­ liegenden Stellen zur Ölwanne (22) führende Anschlüsse (20, 21) vorgesehen sind.