DE3625246A1

DE3625246A1 - Reciprocating-piston V8 internal combustion engine

Info

Publication number: DE3625246A1
Application number: DE19863625246
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Wissler
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1986-07-25
Filing date: 1986-07-25
Publication date: 1988-02-04

Abstract

In a V8 reciprocating-piston internal combustion engine with Lanchester balancing, the two balancing shafts 7 and 8 are arranged to the side of the crankshaft 5, symmetrically with respect to a plane A which passes through the longitudinal axis of the crankshaft 5 and runs perpendicular to the angle bisector B of the cylinder planes 3, 4 of the two banks 1, 2 of cylinders. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hubkolben-Brenn kraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a reciprocating combustion Engine according to the preamble of claim 1.

Eine derartige Brennkraftmaschine ist in der DE-PS 11 88 364 erwähnt. Dabei werden durch die Ausgleichsge wichte freie Momente um die Kurbelwellen-Drehachse er zeugt. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird in der ge nannten Patentschrift vorgeschlagen, vier gleiche, direkt von der Kurbelwelle angetriebene Ausgleichsge wichte vorzusehen, die mit doppelter Kurbelwellendreh zahl umlaufen. An beiden Enden der Kurbelwelle be findet sich jeweils ein Ausgleichsgewicht rechts und links der Kurbelwelle. Sowohl die beiden auf der gleichen Seite der Kurbelwelle liegenden Ausgleichs gewichte als auch die beiden am gleichen Kurbelwellen ende liegenden Ausgleichsgewichte haben gegenläufigen Drehsinn. Die Phasenlage der Ausgleichsgewichte ist so gewählt, daß ihre Fliehkraftvektoren gleichzeitig die rechtwinklig zur Längsmittelebene der Kurbel welle liegende Ebene durchlaufen und in diesem Augen blick in die gleiche Richtung weisen. Dadurch werden die Massenkräfte 2. Ordnung ausgeglichen, ohne daß die Ausgleichsgewichte ihrerseits ein freies Moment um die Kurbelwellen-Drehachse erzeugen, wie dies bei anderen bekannten Anordnungen der Fall ist. Der Einzelantrieb der Ausgleichsgewichte mit unterschiedlichem Dreh sinn erfordert jedoch einen erheblichen baulichen und konstruktiven Aufwand.Such an internal combustion engine is in DE-PS 11 88 364 mentioned. Thereby, through the compensation ge weight free moments around the crankshaft axis of rotation testifies. To avoid this disadvantage, the ge proposed patent specification, four of the same, Compensation ge driven directly from the crankshaft weights to be provided with double crankshaft rotation circulate number. Be on both ends of the crankshaft there is a balance weight on the right and left of the crankshaft. Both the two on the same side of the crankshaft compensation weights as well as the two on the same crankshafts counterweights lying at the end have opposite directions Sense of rotation. The phase position of the counterweights is chosen so that their centrifugal force vectors simultaneously which are perpendicular to the longitudinal median plane of the crank pass through the lying plane and in this eye facing in the same direction. This will the 2nd order mass forces balanced without the Balance weights in turn a free moment around Generate crankshaft axis of rotation like this with others known arrangements is the case. The single drive the counterweights with different rotation However, sense requires a considerable amount of construction and constructive effort.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hub kolben-V8-Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei der ein Ausgleich der Kräfte 2. Ordnung auf einfachere Weise erreicht wird. The invention has for its object a hub piston V8 internal combustion engine according to the preamble of claim 1 to create a compensation of 2nd order forces achieved in a simpler way becomes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kenn zeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the in the Kenn Character of claim 1 specified features solved.

Die beiden Ausgleichswellen können zu beiden Seiten der genannten Ebene angeordnet werden, wobei eine der Wellen mit der Kurbelwelle, vorzugsweise durch ein Zahnriemengetriebe, in formschlüssiger Antriebs verbindung steht, während die andere Welle beispiels weise von der ersten Welle durch Zahnräder oder auch von dem in diesem Fall beidseitig verzahnten Zahn riemen angetrieben wird.The two balancer shafts can be on both sides the said level can be arranged, one of the shafts with the crankshaft, preferably through a toothed belt transmission, in a positive drive connection is made while the other wave, for example wise from the first shaft through gears or of the tooth toothed on both sides in this case belt is driven.

Alternativ können die beiden Ausgleichswellen koaxial ineinander in der genannten Ebene angeordnet sein, wo bei die eine Welle als Hohlwelle ausgebildet ist und die andere Welle durch diese Hohlwelle hindurchge führt ist und beide Wellen durch ein Kegelgetriebe, bestehend aus mit den Wellen verbundenen Kegelrädern und einem mit diesem kämmenden Kegelritzel, mitein ander antriebsmäßig verbunden sind und eine der Wellen oder das Kegelritzel mit der Kurbelwelle in formschlüssiger Antriebsverbindung steht. Dadurch wird ein besonders gedrängter, raumsparender Aufbau erreicht.Alternatively, the two balancer shafts can be coaxial be arranged one inside the other in the named plane, where in which a shaft is designed as a hollow shaft and the other shaft through this hollow shaft leads and both shafts through a bevel gear, consisting of bevel gears connected to the shafts and one with this meshing bevel pinion other are drivingly connected and one of the Shafts or the bevel pinion with the crankshaft in positive drive connection. Thereby becomes a particularly compact, space-saving construction reached.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen be schrieben.Some embodiments of the invention are described in following be with reference to the drawings wrote.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer V8-Hubkolben-Brennkraftmaschine in Front ansicht, Fig. 1 is a schematic view of a V8-reciprocating-piston internal combustion engine in front view,

Fig. 2 zeigt schematisch in perspektivischer Dar stellung die Kurbelwelle und die beiden Ausgleichswellen der Brennkraftmaschine von Fig. 1, Fig. 2 shows schematically in perspective Dar position the crankshaft and the two balancer shafts of the internal combustion engine of Fig. 1,

Fig. 3 zeigt eine Abwandlung der Ausführung von Fig. 2, und Fig. 3 shows a modification of the embodiment of Fig. 2, and

Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführung der beiden Ausgleichswellen in teilweise geschnittener Darstellung. Fig. 4 shows an alternative embodiment of the two balancer shafts in a partially sectioned representation.

In Fig. 1 sind mit 1 und 2 die beiden Zylinderreichen einer V8-Hubkolben-Brennkraftmaschine bezeichnet, deren Zylinderebenen 3, 4 in einem Winkel von 90° zueinander stehen. Die Kurbelwelle 5 weist, wie aus Fig. 2 er sichtlich ist, vier Kröpfungen 6 auf, die in einer gemeinsamen Ebene liegen und jeweils zwei Pleuel tragen.In Fig. 1, 1 and 2 denote the two cylinder ranges of a V8 reciprocating internal combustion engine, the cylinder planes 3 , 4 are at an angle of 90 ° to each other. The crankshaft 5 has, as can be seen from FIG. 2, four crankings 6 which lie in a common plane and each carry two connecting rods.

Zum Ausgleich der Massenkräfte 2. Ordnung sind zwei Ausgleichswellen 7 und 8 vorgesehen, die in nicht dargestellter Weise im Gehäuse der Brennkraftmaschine gelagert sind, sich parallel zur Kurbelwelle 6 er strecken und Ausgleichsgewichte 9 bzw. 10 tragen.To balance the 2nd order mass forces two balancer shafts 7 and 8 are provided, which are mounted in a manner not shown in the housing of the internal combustion engine, he stretch parallel to the crankshaft 6 and carry counterweights 9 and 10 , respectively.

Die Ausgleichswellen 7 und 8 werden von der Kurbel welle 5 über einen Zahnriementrieb angetrieben, der aus einem auf der Kurbelwelle 5 sitzenden Zahnrad 11, einem Zahnriemen 12 mit doppelseitiger Verzahnung, einem auf der Ausgleichswelle 7 sitzenden Zahnrad 13 und einem auf der Ausgleichswelle 8 sitzenden Zahn rad 14 gebildet ist. Das Übersetzungsverhältnis be trägt 1:2, d.h., die Ausgleichswelle 7 dreht sich mit der doppelten Kurbelwellendrehzahl. Das auf der Ausgleichswelle 8 sitzende Zahnrad 14 ist mit dem Zahnrad 13 identisch und wird von der Rückseite des Zahnriemens 12 angetrieben. Dadurch wird die Aus gleichswelle 8 mit der gleichen Drehzahl wie die Ausgleichswelle 7, jedoch im umgekehrten Drehsinn angetrieben. Mit 15 ist ein loses Umlenkrad für den Zahnriemen 12 bezeichnet.The balancer shafts 7 and 8 are driven by the crank shaft 5 via a toothed belt drive, which consists of a gear 11 seated on the crankshaft 5 , a toothed belt 12 with double-sided toothing, a gear 13 seated on the balancer shaft 7 and a tooth seated on the balancer shaft 8 wheel 14 is formed. The transmission ratio be 1: 2, ie, the balancer shaft 7 rotates at twice the crankshaft speed. The gear 14 seated on the balance shaft 8 is identical to the gear 13 and is driven by the rear of the toothed belt 12 . As a result, the balancer shaft 8 is driven at the same speed as the balancer shaft 7 , but in the opposite direction. With 15 a loose deflection wheel for the toothed belt 12 is designated.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind die beiden Aus gleichswellen 7 und 8 seitlich neben der Kurbelwelle 5 symmetrisch zu einer Ebene A angeordnet, die durch die Drehachse D der Kurbelwelle 5 gelegt ist und senkrecht zu der Winkelhalbierenden B der Zylinderebenen 3, 4 der beiden Zylinderreihen 1, 2 verläuft. Symmetrisch bedeutet in diesem Zusammenhang, daß die Ausgleichs wellen 7 und 8 im gleichen Abstand von der Ebene A und ihre Drehachsen in einer zur Ebene A senkrechten Ebene liegen.As can be seen from Fig. 1, the two balancer shafts 7 and 8 are arranged laterally next to the crankshaft 5 symmetrically to a plane A, which is placed through the axis of rotation D of the crankshaft 5 and perpendicular to the bisector B of the cylinder planes 3 , 4 two rows of cylinders 1 , 2 runs. Symmetrical in this context means that the compensating waves 7 and 8 are at the same distance from the plane A and their axes of rotation are in a plane perpendicular to the plane A.

Die Ausgleichsgewichte 9 und 10 sind relativ zueinander so auf ihren Wellen 7 und 8 angeordnet, daß ihre Flieh kraftvektoren E und F (Fig. 1) zum gleichen Zeitpunkt parallel zu der Ebene A liegen und in die gleiche Richtung zeigen. Dadurch wird ein vollständiger Aus gleich der Massenkräfte 2. Ordnung erreicht, deren Resultierende in der Ebene A verläuft. Nach Drehung der Ausgleichswellen um 90° liegen die Fliehkraft vektoren in einer gemeinsamen Wirklinie und sind ein ander entgegengerichtet (siehe E′ und F′ in Fig. 1), so daß sie sich gegenseitig aufheben, ohne daß ein störendes Moment entsteht.The balance weights 9 and 10 are arranged relative to each other on their shafts 7 and 8 that their centrifugal force vectors E and F ( Fig. 1) are parallel to the plane A at the same time and point in the same direction. This results in a complete equalization of the 2nd order mass forces, the resultant of which runs in plane A. After rotation of the balance shafts by 90 °, the centrifugal force vectors are in a common line of action and are opposed to each other (see E ' and F' in Fig. 1), so that they cancel each other out without causing a disturbing moment.

Die Ausgleichswellen 7 und 8 könnten an sich auch in der Ebene B liegen, was jedoch einen zusätzlichen Raumbedarf in dieser Ebene zur Folge hätte, da dann die Ausgleichswellen oberhalb und unterhalb der Kurbelwelle angeordnet werden müßten. Durch die seit liche Verlegung der Ausgleichswellen können diese in dem Knick zwischen der einen Zylinderreihe 2 und dem Zylinderkurbelgehäuse und damit an einer Stelle angeordnet werden, wo sie weniger stören. The balancer shafts 7 and 8 could also be located in plane B , which would however require additional space in this plane, since the balancer shafts would then have to be arranged above and below the crankshaft. By laying the balancer shafts since they can be arranged in the kink between the one row of cylinders 2 and the cylinder crankcase and thus at a location where they are less of a problem.

Die Ausführung gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von derjenigen von Fig. 2 im wesentlichen nur dadurch, daß hier die zweite Ausgleichswelle 8′ von der ersten Aus gleichswelle 7′ über ein Zahnradpaar 16, 17 angetrieben wird und daß die erste Ausgleichswelle 7′ nur ein Aus gleichgewicht 9′ mit doppelter Masse trägt, das symmetrisch zwischen den Ausgleichsgewichten 10′ der zweiten Aus gleichswelle 8′ und in der Quermittelebene der Kurbel welle 5′ angeordnet ist. Dadurch kann der Raumbedarf für die Ausgleichsgewichte auf den mittleren Abschnitt der Kurbelwelle beschränkt werden. Die Anordnung der Ausgleichsgewichte 9′ und 10′ relativ zueinander ist die gleiche wie bei der Ausführung von Fig. 2. Der Antrieb der Welle 7′ erfolgt über den Zahnriementrieb 11′, 12′, 13′.2, the embodiment of FIG. 3 differs from that of FIG. Essentially only in that here the second balance shaft 8 'of the first equalization shaft 7' via a gear wheel pair 16, 17 is driven and the first balancer shaft 7 'only one From balance 9 'carries double mass, which is arranged symmetrically between the counterweights 10 ' of the second balance shaft 8 'and in the transverse median plane of the crank shaft 5 '. As a result, the space required for the counterweights can be limited to the central section of the crankshaft. The arrangement of the counterweights 9 'and 10 ' relative to each other is the same as in the embodiment of Fig. 2. The drive of the shaft 7 'is via the toothed belt drive 11 ', 12 ', 13 '.

Eine besonders raumsparende Anordnung der beiden Aus gleichswellen zeigt Fig. 4. Hierbei ist die Ausgleichs welle 8′′ als Hohlwelle ausgebildet, durch die sich die Ausgleichswelle 7′′ erstreckt. Die koaxialen Drehachsen der Wellen 7′′ und 8′′ liegen in diesem Fall in der Ebene A. Die Wellen 7′′ und 8′′ sind durch ein Kegel radgetriebe 18, bestehend aus einem auf der Aus gleichswelle 7′′ sitzenden Kegelrad 19, einem mit der Ausgleichswelle 8′′ einstückigen Kegelrad 20 und einem im Gehäuse drehbar gelagerten Kegelritzel 21, miteinander in Antriebsverbindung. Die Ausgleichs welle 8′′ trägt ein Ausgleichsgewicht 10′′, während auf der Ausgleichswelle 7′′ zwei Ausgleichsgewichte 9′′ symmetrisch zum Ausgleichsgewicht 10′′ angeordnet sind. Mit 22 sind Lagerstellen der Ausgleichswellen 7′′, 8′′ im Zylinderkurbelgehäuse der Brennkraftmaschine be zeichnet. Durch die Anordnung des Kegelgetriebes 18 zwischen einer Lagerstelle 22 und einem Ausgleichs gewicht 9′′ wird ein besonders gedrängter Aufbau erreicht. A particularly space-saving arrangement of the two balancing shafts is shown in Fig. 4. Here, the balancing shaft 8 '' is designed as a hollow shaft through which the balancing shaft 7 '' extends. The coaxial axes of rotation of the shafts 7 '' and 8 '' lie in the plane A in this case. The shafts 7 '' and 8 '' are by a bevel gear 18 , consisting of a on the balancer shaft 7 '' seated bevel gear 19 , one with the balancer shaft 8 '' one-piece bevel gear 20 and a bevel pinion 21 rotatably mounted in the housing in drive connection. The balance shaft 8 '' carries a balance weight 10 '', while on the balance shaft 7 '' two balance weights 9 '' are arranged symmetrically to the balance weight 10 ''. With 22 bearings of the balance shafts 7 '', 8 '' in the cylinder crankcase of the internal combustion engine be distinguished. By arranging the bevel gear 18 between a bearing 22 and a counterweight 9 '' a particularly compact structure is achieved.

Die Ausgleichswelle 7′′ trägt wie beim zweiten Aus führungsbeispiel ein Zahnrad 13′′, das von der Kurbel welle über einen Zahnriemen angetrieben wird. Alter nativ könnte das Kegelritzel 21 von der Kurbelwelle mit einer Drehzahl angetrieben werden, die unter Be rücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses des Kegelradgetriebes 18 die gewünschte Drehzahl der Ausgleichswellen 7′′ und 8′′ ergibt.The balancer shaft 7 '' carries as in the second exemplary embodiment from a gear 13 '', which is driven by the crank shaft via a toothed belt. Alternatively, the bevel pinion 21 could be driven by the crankshaft at a speed which, taking into account the transmission ratio of the bevel gear 18, gives the desired speed of the balancer shafts 7 '' and 8 ''.

Claims

1. Reciprocating piston V8 internal combustion engine with two rows of cylinders arranged at an angle of 90 °, a crankshaft, the crankings of which lie in a common plane, and two balancer shafts which are driven in opposite directions by the crankshaft and at double crankshaft speed, characterized in that the two balancer shafts ( 7 , 8 ; 7 ', 8'; 7 '', 8 '' ) are arranged symmetrically to a plane (A) placed through the axis of rotation (D) of the crankshaft ( 5 ), bisecting perpendicular to the angle ( B ) of the cylinder planes ( 3 , 4 ) of the two rows of cylinders ( 1 , 2 ).

2. Reciprocating piston V8 internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the two balancer shafts ( 7 , 8 ; 7 ', 8 ') are arranged on both sides of said plane (A) .

3. Reciprocating piston V8 internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the two balancing shafts ( 7 , 8 ; 7 ', 8 ') are arranged laterally next to the crank shaft ( 5 ).

4. Reciprocating piston V8 internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the two balancing shafts ( 7 '', 8 '') are arranged coaxially one inside the other in the named plane (A) , the one shaft ( 8 '') is designed as a hollow shaft and the other shaft ( 7 '') is guided through this hollow shaft that both shafts through a bevel gear ( 18 ), consisting of with the shafts ( 7 '', 8 '') connected bevel gears ( 19 or . 20 ) and a meshing with these bevel pinion ( 21 ) are connected to one another in terms of drive, and that one of the shafts or the bevel pinion ( 21 ) is in positive drive connection with the crankshaft ( 5 ).