DE4010856A1 - Lagerung von ausgleichsmassen - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Lagerung von Ausgleichs
massen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Zum Ausgleich von Massenkräften zweiter Ordnung ist es nach
US-PS 36 67 317 vorbekannt, zwei parallel zur Kurbelwelle
liegende Ausgleichswellen vorzusehen, welche über einen Zahn
kranz von der Kurbelwelle so angetrieben werden, daß sie gegen
läufig sind und die doppelte Kurbelwellendrehzahl aufweisen. Ein
Zahnkranz der Kurbelwelle ist auf eine der Symmetrieebene der
Kurbelwelle benachbarten Kurbelwange aufgezogen und kämmt mit
einem ersten Zahnrad der ersten Ausgleichswelle, während die
zweite Ausgleichswelle von einem mit dem ersten Zahnrad
kämmenden zweiten Zahnrad angetrieben wird. Mit diesen Ausgleichs
wellen sind Ausgleichsmassen drehfest verbunden. Die Ausgleichs
wellen sind zweifach in einem Gehäuse gelagert, welches seiner
seits an ein Kurbelgehäuse angeflanscht ist. Ausgleichswellen,
Zahnräder und Ausgleichsmassen sind zunächst getrennt und werden
erst bei der Montage vereinigt. Daraus entsteht der Nachteil,
daß eine für den vollkommenden Massenausgleich unabdingbare exakte
und dauerhafte Zuordnung der Ausgleichsmassen und der Zahnräder
schwer einzuhalten ist. Durch die beidseitige Lagerung ist der
Massenausgleich auch nicht zwischen zwei benachbarten Zylindern
unterzubringen, da er einerseits nicht zu lang werden darf, um
eine Kollision mit der Ausgleichsmasse auf der Kurbelwange bzw.
mit dem Pleuel zu vermeiden und andererseits der Durchmesser des
mit der Kurbelwange verbundenen Zahnkranzes nicht zu groß gewählt
werden kann, um eine Berührung eines Kolbens in UT-Stellung mit
dem Zahnkranz auszuschließen. Dies heißt, daß die Ausgleichs
welle nicht zu weit von der Kurbelwellenmitte entfernt sein kann
und die Ausgleichsmasse dadurch in ihrer radialen Erstreckung
einer Begrenzung unterworfen ist.
Ausgehend von einem Massenausgleich entsprechend dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
die Lagerung der Ausgleichsmassen konstruktiv so zu gestalten,
daß man unter Berücksichtigung des kleinstmöglichen Pleuel
stangenstichmaßes mit den Drehachsen der Ausgleichsmassen mög
lichst nahe an die Kurbelwellenmitte herangehen kann und die
Ausgleichsmassen trotzdem zwischen zwei benachbarten Zylindern
unterzubringen sind.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des
Patentanspruches 1.
Durch die unmittelbare Lagerung der Ausgleichsmassen ist nur ein
minimaler baulicher Aufwand für den Massenausgleich notwendig.
Die Befestigung der Ausgleichsmassen auf der Ausgleichswelle ent
fällt ebenso, wie die unbedingt winkelgerechte Zuordnung von Aus
gleichsmasse und Zahnrad, da erfindungsgemäß beide Teile eine
stoffliche Einheit bilden. Durch die Anwendung einer Lagerbrille
für die axiale Führung der Ausgleichsmassen erspart man sich die
spanabhebende Bearbeitung der Innenseite des Gehäuses für den
Anschlag der Ausgleichsmassen. Die Ringnut zur axialen Führung
hingegen ist durch Einstich problemlos herstellbar. Durch Ver
zicht der Trennung von Ausgleichswelle und Ausgleichsmasse und
ein separates Lagergehäuse baut die Lagerung der Ausgleichsmassen
kürzer, so daß die Drehachse möglichst nahe an die Mitte der
Kurbelwelle herangerückt werden kann, da das Pleuel nicht mit
dem freien Ende der Ausgleichswelle kollidieren kann.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung bestehen nach den
Unteransprüchen 2 und 3 darin, daß die Einheit von Zahnrad und
Ausgleichsmasse als Schmiede- oder Gußteil hergestellt wird. Da
durch läßt sich die Form der Ausgleichsmasse und die daraus
resultierende Lage des Massenmittelpunktes freizügig wählen und
ohne zusätzlichen Montageaufwand die winkelgerechte Zuordnung
von Ausgleichsmasse und Zahnrad sicher und dauerhaft erzielen.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung können den Unter
ansprüchen 4 und 5 entnommen werden.
Durch die Form der Ausgleichsmassen und die daraus resultierende
Lage der Massenmittelpunkte können entweder die Massenkräfte ohne
Einbringung von Massenmomenten ausgeglichen werden, ohne aber es
wird zusätzlich bewußt ein Ausgleich von Massenmomenten erzielt.
Ein Ausführungsbeispiel für eine Lagerung von Ausgleichsmassen
ist in Zeichnungen dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 einen Schnitt I-I aus Fig. 2 am Beispiel einer
4-Zylinder-Viertakt-Reihenbrennkraftmaschine mit
um 180° versetzten Kurbelkröpfungen,
Fig. 2 einen Schnitt II-II durch eine Lagerung gegen
läufiger Ausgleichsmassen.
Fig. 1 zeigt im Schnitt I-I aus Fig. 2 eine erste Ausgleichs
masse 1a, welche von einer Kurbelwelle 2 über einen Zahnkranz 3
und ein erstes Zahnrad 4 angetrieben wird. Der Zahnkranz 3 ist
dabei auf eine Kurbelwange 6 der Kurbelwelle 2 aufgezogen. Zum
Ausgleich von Massenkräften oder Massenmomenten zweiter Ordnung
beträgt das Verhältnis der Zähnezahlen von Zahnkranz 3 und
erstem Zahnrad 4 2 : 1.
Zur ersten Ausgleichsmasse 1a ist eine gegenläufige zweite Aus
gleichsmasse 1b (Fig. 2) vorgesehen, welche vom ersten Zahn
rad 4 mittels eines zweiten Zahnrades 5 mit gleicher Zähnezahl
angetrieben wird.
Erfindungsgemäß bilden die Zahnräder 4 und 5 und die Ausgleichs
massen 1a und 1b (Fig. 2) eine stoffliche Einheit, welche als
Schmiede- oder Gußteil hergestellt werden kann. Durch diese
stoffliche Einheit wird die bei der Montage umständliche winkel
gerechte Zuordnung der Ausgleichsmassen 1a, 1b und der Zahnräder
4 und 5 vermieden, was bei Serienfertigung zu erheblicher Ein
sparung führt. Die Lagerung der Ausgleichsmassen 1a und 1b sei
am Beispiel der Ausgleichsmasse 1a erläutert.
Die Ausgleichsmasse 1a ist an ihrer Umfangsfläche 7 als Lager
zapfen ausgebildet und unmittelbar mittels einer Lagerschale 8
in einem Gehäuse 9 gelagert. Das Gehäuse 9 wiederum ist mit dem
nicht näher dargestellten Kurbelgehäuse verschraubt.
Zur axialen Führung der Ausgleichsmasse 1a dient eine Lager
brille 10, welche in eine Ringnut 11 der Ausgleichsmasse 1a
eingreift. Die Lagerbrille 10 wird stirnseitig an das Gehäuse 9
angeflanscht. Zur Schmierung der Lagerung ist in der Lager
schale 8 eine Schmierbohrung 12 vorgesehen, welcher das Schmieröl
über eine ringförmig umlaufende Ölnut 13 im Gehäuse 9 zugeführt
werden kann. Eine Unterbrechung der Schmierung durch Verdrehung
der Lagerschale 8 gegenüber dem Gehäuse 9 wird dadurch zuver
lässig vermieden.
Durch die unmittelbare Lagerung der Ausgleichsmasse 1a und die
Einheit von Ausgleichsmasse 1a und erstem Zahnrad 4 wird eine
gedrungene Bauart erzielt, welche im geringstmöglichen Abstand
zur Kurbelwellenmitte angeordnet werden kann und deren Montage
denkbar einfach ist. Die gegenseitige Fixierung von Ausgleichs
welle, Ausgleichsmasse und Zahnrad wie es dem Stand der
Technik entspricht wird vermieden, was sich insbesondere bei
Serienfertigung positiv auswirkt.
Im dargestellten Beispiel eines Ausgleichs an einer 4-Zylinder-
Viertakt-Reihenbrennkraftmaschine erfolgt der Antrieb der Aus
gleichsmassen über den Zahnkranz 3 von der der Motormitte be
nachbarten Kurbelwange 6 aus. Durch die Gestaltung der Aus
gleichsmassen 1a und 1b (Fig. 2) liegen deren Massenmittel
punkte direkt in einer Mittelebene des Motors, so daß durch die
Massenkräfte keinerlei Momente hervorgerufen werden. Für den
Fall, daß auch der Ausgleich von Massenmomenten erwünscht ist
können natürlich die Ausgleichsmassen auch so gestaltet sein,
daß ihre Massenmittelpunkte außerhalb der Symmetrieebene liegen
und Gegenmomente bewirken. Zur Erhöhung der Massenkräfte können
die Ausgleichsmassen 1a, 1b mit Bohrungen 1c versehen werden,
welche mit Schwermetall wie z. B. Blei ausgegossen werden oder
es werden Schwermetallstäbe eingepreßt.
Ein Schnitt II-II im Bereich der gegenläufigen Ausgleichsmassen 1a
und 1b ist aus Fig. 2 zu ersehen. Um die Reibmomente der an ihrem
Umfang gelagerten Ausgleichsmassen zu verringern und ein Fressen
zu vermeiden ist die Schmierung der Ausgleichsmasse 1b über eine
Bohrung 14 in den Schmierkreislauf der Brennkraftmaschine einge
bunden. Das Schmieröl gelangt von einer Schmierbohrung 16 zu der
Bohrung 14 über die Ölnut 13 im Gehäuse 9 der Ausgleichsmasse 1b
und eine Schmierbohrung 12 (Fig. 1) zu dem Schmierspalt zwischen
Ausgleichsmasse 1b und Lagerschale 9. Die Ölnut 13 entspricht der
mit gleichem Bezugszeichen versehenen Ölnut 13 der in Fig. 1 be
schriebenen Ausgleichsmasse 1a. Eine Verbindungsbohrung 15
zwischen den Ölnuten 13 stellt die Verbindung des Schmieröl
kreislaufes von einer Ausgleichsmasse zur anderen her.
Die der axialen Führung dienende Lagerbrille 10 wird stirn
seitig an das Gehäuse 9 angeflanscht und das Gehäuse 9 an das
Kurbelgehäuse mittels Schrauben 17 angeschlossen.
Die unmittelbare Lagerung der Ausgleichsmassen 1a und 1b im
Gehäuse 9 in Verbindung mit der stofflichen Einheit der Aus
gleichsmassen 1a und 1b und der Zahnräder 4 und 5 ermöglicht
einfachste Montage und geringste axiale Erstreckung der
Lagerung im Bereich der Drehachse der Ausgleichsmassen.
Claims (5)
1. Lagerung von Ausgleichsmassen zum Ausgleich von Massenkräften,
bzw. Massenmomenten zweiter Ordnung, bei der die Ausgleichs
massen in einem Gehäuse gelagert sind welches an ein Kurbel
gehäuse angeflanscht ist und der Antrieb der Ausgleichsmassen
durch einen Zahnkranz erfolgt, wobei dieser Zahnkranz mit
einer Kurbelwange verbunden ist, welche einer Symmetrieebene
einer Kurbelwelle benachbart ist und der Zahnkranz mit einem
ersten Zahnrad kämmt, wobei dieses drehfest mit einer ersten
Ausgleichsmasse verbunden ist und das zweite Zahnrad wiederum
mit einem dritten Zahnrad im Eingriff steht, welches dem An
trieb einer zweiten Ausgleichsmasse dient, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Ausgleichsmassen (1a, 1b) selbst an ihrer
Umfangsfläche (11) als Lagerzapfen ausgebildet sind, so daß
die Ausgleichsmassen (1a, 1b) unmittelbar über Lagerschalen
(8) im Gehäuse (9) radial geführt sind und die axiale
Führung von einer Lagerbrille (10) übernommen wird, die an
einer freien Stirnseite des Gehäuses (9) angeschraubt ist und
in Ringnuten (11) der Ausgleichsmassen (1a, 1b) eingreift, daß
die Ausgleichsmassen mit den Zahnrädern (4, 5) eine stoffliche
Einheit bilden, und daß zur Schmierung das die Lagerschalen
(8) umgebende Gehäuse (9) ringförmige Ölnuten (13) aufweist,
welche über eine Bohrung (14) im Gehäuse (9) und einer
Schmierleitung (16) in den Schmierkreislauf eingebunden ist.
2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Herstellung der Einheit von Zahnrädern (4, 5) und Ausgleichs
massen (1a, 1b) das Teil als Schmiedestück gefertigt ist.
3. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Herstellung der Einheit von Zahnrädern (4, 5) und Ausgleichs
massen (1a, 1b) das Teil als Gußteil gefertigt ist.
4. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum
ausschließlichen Ausgleich von Massenkräften die Ausgleichs
massen (1a, 1b) so gestaltet sind, daß ihre Massenmittel
punkte in einer Symmetrieebene einer Kurbelwelle zu liegen
kommen.
5. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum
zusätzlichen Ausgleich von Massenmomenten die Ausgleichs
massen (1a, 1b) so gestaltet sind, daß ihre Massenmittel
punkte um einen solchen Betrag aus der Symmetrieebene her
ausgerückt sind, daß das Produkt aus Massenkraft und dem
Betrag das Massenmoment ganz oder teilweise kompensiert.
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