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Die
Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß den Merkmalen
der Oberbegriffe der Ansprüche
1 und 4.
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Beispiele
von Ausgleichsvorrichtungen zur Minderung durch den Antriebsmotor
verursachter Vibrationen sind beispielsweise aus der JP 60-155033 AA und der
JP 50-132309 A1 bekannt.
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Bei
der Ausgleichsvorrichtung der erstgenannten Patentanmeldung ist
an parallel zur Kurbelwelle angeordneten Ausgleichswellen jeweils
ein Paar Ausgleichsgewichte befestigt. Sekundäre Vibrationen des Motors werden
durch gegenläufige
Drehung von Gegengewichten jeder Ausgleichseinrichtung mit der doppelten
Drehzahl der Kurbelwelle gedämpft.
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Bei
Einzylindermotoren sind die Wirkungen der primären Vibrationen besonders schwerwiegend. Deswegen
muss man nicht nur die sekundären,
sondern auch die primären,
durch den Motor verursachten Vibrationen dämpfen.
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Wenn
bei einem Einzylindermotor derartige Ausgleicheinrichtungen für primäre Vibrationen
vorhanden sind, muss man separat von der Ausgleichseinrichtung für sekundäre Vibration
ein Paar Ausgleichswellen vorsehen und die zweiten Ausgleichswellen
mit der selben Drehzahl wie die Kurbelwel le und in der selben Richtung
drehen. Weil man für
die sekundäre
Ausgleichseinrichtung einen besonderen Raum vorsehen muß, führt diese
Konstruktion zu vielerlei Problemen, wie etwa der Komplexität der zur Übertragung
der Drehkräfte
notwendigen Mechanismen und einem allgemeinen Freiheitsverlust der Konstruktionsmöglichkeiten.
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Gemäß der zweitgenannten
Patentanmeldung ist parallel zur Kurbelwelle des Motors ein Paar Ausgleichswellen
angeordnet. An jeder der Ausgleichswellen sind Ausgleichsgewichte
befestigt. Jedes der Ausgleichsgewichte ist in einem vorgegebenen
Koordinatenbereich der Kurbelwelle angeordnet.
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Bei
dieser Anordnung werden die Ausgleichsgewichte des Paars Ausgleichswellen
mit der doppelten Drehzahl und der Kurbelwelle und einander gegenläufig gedreht,
um die Sekundärvibrationen des
Motors zu dämpfen.
Durch Anordnung der Ausgleichsgewichte innerhalb eines bestimmten
Bereichs der Kurbelwelle werden die durch die Kopf- und Zylinderabschnitte
des Motors erzeugten Vibrationsmomente gleichzeitig gedämpft.
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Diese
Technik hat folgende Nachteile. Weil die Ausgleichswellen in einem
vorbestimmten Bereich relativ zur Kurbelwelle angeordnet sein müssen, geht
bei der Motorenauslegung Konstruktionsfreiheit verloren.
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Wenn
weiter das Motorenvolumen geändert werden
soll, müssen
die Ausgleichswellen neu angeordnet werden, weil sich die Vibrationsmomente
der Kopf- und Zylinderabschnitte durch Änderungen des Motorenvolumens
ebenfalls ändern.
Somit geht die erwünschte
Grundstruktur des Motors verloren. Darüberhinaus gibt es folgende
allgemeine Probleme herkömmlicher
Motorausgleichstechnik. Bei Einzylindermotoren soll das Trägheitsmoment
ausreichend hoch sein, um durch geringe Vibrationen einen ruhigen
Fahrbetrieb zu erreichen.
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Um
das Trägheitsmoment
der Kurbelwelle zu erhöhen,
ist allgemein folgendes erwünscht:
- 1. Erhöhung
des Außendurchmessers
eines an der Kurbelwelle angebrachten Paars Ausgleichsgewichtabschnitte
- 2. Erhöhung
der Dicke des Paars Ausgleichsgewichte in Axialrichtung der Kurbelwelle;
- 3. Vergrößerung des
an der Kurbelwelle angebrachten Schwungrads.
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Wenn
man jedoch dem ersten Ziel nachgeht, muss der Achsabstand zwischen
der Kurbelwelle und der Getriebehauptwelle vergrößert werden, um eine gegenseitige
mechanische Beeinflussung mit der Kurbelwelle und den Ausgleichsgewichtabschnitten
zu vermeiden. Dies aber führt
zu dem unerwünschten
Ergebnis, dass die Größe und das
Gewicht des Motors ansteigen. Eine Erhöhung des Trägheitsmoments der Kurbelwelle
kann weiter dadurch erreicht werden, dass man die Ausgleichsmasse
von der axialen Mitte der Kurbelwelle weiter entfernt anbringt.
Wenn man aber dem zweiten Ziel nachgeht, so wird die Erhöhung des
Trägheitsmoments
im Vergleich zur benötigten
Gewichtserhöhung
der Kurbewelle relativ gering, weil der Aussendurchmesser der Ausgleichsgewichtabschnitte
gering gehalten wird. Geht man dem dritten Ziel nach, so führt dies
zu Vibrationsproblemen, verursacht durch Verdrehungs- oder Biegekräfte an der
Kurbelwelle. Eine Versteifung der Kurbelwelle durch Vergrößerung führt zu unerwünschter
Gewichtserhöhung.
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Aus
der FR-2633995 A1 ist eine Ausgleichsvorrichtung nach dem Oberbegriff
von Anspruch 1 und 4 bekannt. Dort ist das Kraftübertragungssystem für die primären Ausgleichsgewichte
in einer ersten Ebene angeordnet, während jeweilige Kraftübertragungssysteme
für die
beiden sekundären
Ausgleichsgewichte in zwei weiteren Ebenen angeordnet sind. Ferner
trägt das
zweite getriebene Zahnrad, das mit dem sekundären Ausgleichsgewicht einstückig ist,
keinen weiteren Momentenausgleicher.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, mit geringem Aufwand, insbesondere bei Einzylindermotoren
einen ruhigen Motorlauf zu erreichen.
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Die
Aufgabe wird durch eine Ausgleichsvorrichtung gelöst, die
dynamische Vibrationen in einem Kraftfahrzeug mit einem Motor, einer
Kurbelwelle und einem Getriebe durch eine Ausgleichseinrichtung dämpft. Die
Ausgleichsvorrichtung umfasst gemäß Anspruch 1:
(a) ein
Paar mit der selben Drehzahl der Kurbelwelle drehende primäre Ausgleichsgewichte
und ein Paar mit doppelter Drehzahl der Kurbelwelle drehende sekundäre Ausgleichsgewichte,
(b) eine erste Ausgleichswelle und eine zweite Ausgleichswelle,
die beide nahe und parallel zu der Kurbelwelle angeordnet sind,
wobei die erste und die zweite Ausgleichswelle von der Kurbelwelle
mittels Zahnrädern
angetrieben werden, wobei an der ersten Ausgleichswelle zwei Ausgleichsgewichte
angeordnet sind, nämlich jeweils
eines der Paare primärer
und sekundärer Ausgleichsgewichte,
und wobei das eine verbleibende Ausgleichsgewicht des Paars primärer Ausgleichsgewichte
auf der zweiten Ausgleichswelle angeordnet ist, und (c) eine nahe
und parallel zu der zweiten Ausgleichswelle angeordnete, von der
zweiten Ausgleichswelle über
Zahnräder
angetriebene dritte Ausgleichswelle, wobei das verbleibende Ausgleichsgewicht
des Paars sekundärer
Ausgleichsgewichte auf der dritten Ausgleichswelle angeordnet ist, wobei
die Lagebeziehungen der Komponenten zueinander sind: L1
: L2 : L3 = 1,5 : 1,5 : 1wobei die Symbole L1, L2 und L3 die
Abstände
zwischen den Komponenten wie folgt bezeichnen: L1 den Achsabstand
zwischen der ersten Ausgleichswelle und der Kurbelwelle, L2 den
Achsabstand zwischen der Kurbelwelle und der zweiten Ausgleichswelle
und den Achsabstand zwischen der zweiten Ausgleichswelle und der
dritten Ausgleichswelle, dadurch gekennzeichnet, dass jeweilige
Kraftübertragungssysteme
für die
primären
und sekundären
Ausgleichsgewichte in jeweils einer gemeinsamen Ebene angeordnet
sind.
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Durch
die obige Wahl der Achsabstände
zwischen der Kurbelwelle und den Ausgleichswellen wird erfindungsgemäß folgendes
erreicht:
Durch Anordnung eines der primären Ausgleichsgewichte und
eines der sekundären
Ausgleichsgewichte, die zueinander unterschiedliche Drehzahlen haben,
auf der selben Achse wird wenigstens eine Welle zwischen den primären und
sekundären
Ausgleichsgewichtabschnitt eingespart. Dies führt zu einer Minderung des
Platzbedarfs.
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Weiter
wird bei Anordnung des Kraftübertragungssystems
der primären
und sekundären
Ausgleichseinrichtungen in einer Ebene eine zu komplexe Motorstruktur
verhindert, wodurch die Abmessungen des Kraftübertragungswegs von der Kurbelwelle auf
die Ausgleichswellen minimiert werden.
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Die
Erfindung betrifft weiter eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
mit einem Motor, einer Kurbelwelle und einem Getriebe. Die Antriebsvorrichtung
umfasst gemäß Anspruch
4:
- (a) eine nahe und parallel zu der Kurbelwelle
angeordnete Ausgleichswelle mit einem damit einstückigen ersten
getriebenen Zahnrad und einem um die Ausgleichswelle drehbaren zweiten
getriebenen Zahnrad,
- (b) ein primäres
Zahnrad und ein Antriebsrad, die auf der Kurbelwelle angeordnet
sind, wobei das primäre
Zahnrad zur Übertragung
von Antriebskraft auf die Ausgleichswelle, mit dem ersten getriebenen
Zahnrad, und das Antriebsrad mit dem zweiten getriebenen Zahnrad
in Eingriff steht,
- (c) ein auf der Ausgleichswelle angeordnetes, bei Rotation Motorvibrationen
dämpfendes
primäres Ausgleichsgewicht,
und
- (d) ein mit dem zweiten getriebenen Zahnrad einstückiges,
bei Rotation Motorvibrationen dämpfendes
sekundäres
Ausgleichsgewicht,
dadurch gekennzeichnet, dass die Masse
des zweiten getriebenen Zahnrads in radialer Richtung so verteilt
ist, dass es einen Momentenausgleicher zur Dämpfung von Motorvibrationen
bildet, wobei der Momentenausgleicher integral mit dem getriebenen Zahnrad
derart ausgebildet ist, dass der Momentenausgleicher von dem getriebenen
Zahnrad in dessen axialer Richtung vorsteht.
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Gemäß diesem
Aspekt der Erfindung werden Motorvibrationen noch wirksamer dadurch
gedämpft,
dass man eine des Paars Momentenausgleichseinrichtungen auf der
selben Achse wie das der Ausgleichsgewichte anordnet, um die sekundäre Komponente
auf Null zu bringen. Die sekundäre Komponente
erreicht ihren Spitzenwert während
des durch den Verbrennungsprozess erzeugten Vibrationsmoments.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis
auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt
eine Schnittansicht der linken Seite eines Motors;
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2 zeigt
eine teilweise geschnittene Ansicht der rechten Seite des Motors
nach 1;
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3 zeigt
eine Schnittansicht in einer Ebene nach III-III in 1;
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4 zeigt
eine Schnittansicht in einer Ebene nach IV-IV in 2;
und
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5 zeigt
eine Schnittansicht in einer Ebene nach V-V in 4.
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Ein
Motor 1, beispielsweise ein Einzylinder-Viertaktmotor,
umfasst ein Kurbelgehäuse 2,
einen Zylinderblock 3, einen auf dem Zylinderblock 3 befestigten
Zylinderkopf 4, einen auf dem Zylinderkopf 4 befestigten
Kopfdeckel 5 sowie einen an dem Zylinderkopf 4 befestigten
und über
einen Durchgang mit dem Kopf in Verbindung stehenden Vergaser 6.
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In
dem Kurbelgehäuse
ist eine Ausgleichseinrichtung 7 aufgenommen. Etwa in der
Mitte des Kurbelgehäuses 2 ist,
wie in 3 dargestellt, eine Kurbelwelle 8 über ein
Paar Lager 99 und 10 an dem Kurbelgehäuse 2 frei
drehbar gehalten. Die Kurbelwelle 8 hat einen Kurbelzapfen 8a,
der über
eine Verbindungsstange 12 mit einen gleitbeweglichen Kolben 11 verbunden
ist.
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An
dem durch das Lager 9 aus dem Kurbelgehäuse 2 hervorstehenden
Ende der Kurbelwelle 8 ist ein Rotor 13a eines
Generators 13 befestigt. In dem Rotor 13a ist
ein Stator 13b angeordnet, die zusammen mit einem an der
Außenfläche des
Kurbelgehäuses 2 anzubringenden
Generatordeckel 14 den Generator 13 bilden.
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Wie
in den 1 und 3 dargestellt, ist an dem durch
das andere Lager 10 aus dem Kurbelgehäuse 2 durch vorstehenden
gegenüberliegenden Ende
der Kurbelwelle 8 ein primäres Zahnrad 19 befestigt,
das sowohl eine erste Ausgleichswelle 15 als auch ein äußeres Kupplungsteil 18 einer
auf einer Hauptwelle 16 angebrachten Kupplung 17 drehend antreibt.
Die Hauptwelle 16 dient gleichzeitig als eine zweite Ausgleichswelle.
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Die
erste Ausgleichswelle 15 ist parallel zur Kurbelwelle 18 angeordnet
und, wie in 3 dargestellt, durch ein Paar
Lager 20, 21 in dem Kurbelgehäuse 2 frei drehbar
gehalten. Beide Enden der Ausgleichswelle 15 stehen aus
dem Kurbelgehäuse 2 vor.
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An
einem Ende der ersten Ausgleichswelle 15 ist in Axialrichtung
der Welle 15 eine Längsverzahnung 15a vorgesehen.
Diese Längsverzahnung 15a verhindert
eine relative Drehung 1 eine ersten primären Ausgleichsgewichts 22 eines
Paars primärer
Ausgleichsgewichte, das an der ersten Ausgleichswelle 15 mittels
einer auf das eine Ende der ersten Ausgleichswelle 15 aufgeschraubten
Mutter 23 befestigt ist. Das erste primäre Ausgleichgewicht 22 ist
daher außerhalb
des Lagers 20 und des Kurbelgehäuses 2 angeordnet.
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An
dem aus dem Kurbelgehäuse 2 vorstehenden
gegenüberliegenden
Ende der ersten Ausgleichswelle 15 ist ein Kragen 24 mittels
einer Mutter 25 befestigt. An dem Kragen 24 ist
ein getriebenes Zahnrad 26 befestigt, dessen Zähne mit
dem primären
Zahnrad 19 der Kurbelwelle 8 in Eingriff stehen.
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Durch
diese Anordnung wird die Drehung der Kurbelwelle 8 über das
primäre
Zahnrad 19 und das getriebene Zahnrad 26 auf die
erste Ausgleichswelle 15 übertragen, wodurch das erste
Ausgleichsgewicht 22 in der gleichen Drehrichtung der Kurbelwelle 8 gedreht
wird.
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Die
Hauptwelle 16 ist, wie in 1 und 3 dargestellt,
parallel zu der Kurbelwelle 8 und an der ersten Ausgleichswelle 15 gegenüberliegenden
Seite der Kurbelwelle angeordnet. Die Hauptwelle 16 ist
in dem Kurbelgehäuse 2 über ein
Paar Lager 27, 28 frei drehbar gehalten. Das eine
Ende der Hauptwelle 16 ist innerhalb des Kurbelgehäuses 2 angeordnet,
während
ihr gegenüberliegendes
Ende durch das Lager 28 aus dem Kurbelgehäuse 2 vorsteht,
wie dies in 3 zu sehen ist.
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An
dem vorstehenden Ende der Hauptwelle 16 ist ein inneres
Kupplungsteil 29 der Kupplung 17 mittels einer
Längsverzahnung
und einer Mutter 30 befestigt, um eine relative Drehung
des inneren Kupplungsteils 29 zur Hauptwelle 16 zu
verhindern.
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Das äußere Kupplungsteil 18 umgibt
weitgehend das innere Kupplungsteil 29 und ist an dem Außenumfang
des vorstehenden Endes der Hauptwelle 16 frei drehbar befestigt.
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Zwischen
dem inneren Kupplungsteil 29 und dem äußeren Kupplungsteil 18 sind
in Axialrichtung der Hauptwelle 16 hintereinander mehrere
ringförmige
Kupplungsplatten 31 angeordnet. Diese Kupplungsplatten 31 können mit
den inneren und äußeren Kupplungsteilen 29 und 18 jeweils
in Umfangsrichtung wechselseitig in Eingriff gebracht werden.
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Zwischen
dem äußeren Kupplungsteil 18 und
dem inneren Kupplungsteil 29 ist eine längs der Hauptwelle 16 in
Achs richtung frei gleitbewegliche Druckplatte 32 angeordnet,
um hierdurch mittels Kupplungsfedern 33 erzeugter Vorspannkräfte die Kupplungplatten 31 in
das innere Kupplungsteil 29 zu drücken.
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Wie
in 3 dargestellt, ist an der Kurbelgehäuseseite
des äußeren Kupplungsteils 18 ein
getriebenes Zahnrad 34 befestigt, das mit dem primären Rad 19 in
Engriff steht und auf der Hauptwelle 16 frei drehbar gelagert
ist. Das getriebene Zahnrad 34, das äußere Kupplungsteil 18 und
das zwischen diese beiden eingepaßte zweite primäre Ausgleichsgewicht 35 sind
zu gemeinsamer Drehung um die Hauptwelle 16 miteinander
verbunden.
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Daher
ist dieses zweite primäre
Ausgleichsgewicht 35 außerhalb des Kurbelgehäuses 2 und dem
ersten primären
Ausgleichsgewicht 22 gegenüberliegend angeordnet und wird
durch die Kurbelwelle 8 in entgegengesetzter Richtung Drehrichtung
der Kurbelwelle 8 gedreht.
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Die
Kurbelwelle 8, die erste Ausgleichswelle 15 und
die Hauptwelle 16 sind relativ zueinander so angeordnet,
daß der
Achsabstand L1 zwischen der Kurbelwelle 8 und der ersten
Ausgleichswelle 15 gleich dem Achsabstand L2 zwischen der
Kurbelwelle 8 und der Hauptwelle 16 ist.
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Die
Anzahl der Zähne
des primären
Zahnrads 19 und beider getriebener Zahnräder 26, 34 sind gleich,
wodurch die primären
Ausgleichsgewichte 22 und 35 mit der selben Drehzahl
wie die Kurbelwelle 8, jedoch in zu ihr entgegengesetzter
Richtung drehen.
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Der
Motor 1 ist mit einem Getriebe 36 versehen, welches
die Hauptwelle 16 als strukturelles Element enthält.
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Das
Getriebe 36 ist innerhalb des Kurbelgehäuses 2 angeordnet
und versehen mit: einer parallel zu der Hauptwelle 16 angeordneten
Gegenwelle 37, die als eine dritte Ausgleichswelle dient,
einem Satz zwischen der Hauptwelle 16 und der Gegenwelle 37 angeordnete
Gangwechselräder 38,
eine Mehrzahl zur selektiven Betätigung
der Gangwechselräder 38 betätigbare
Schaltgabeln 39, eine die Schaltgabeln 39 beweglich
führende
Führungswelle 40,
eine mit jeder Schaltgabel 39 zu deren Schaltung verbundene Schalttrommel 41 und
eine die Schalttrommel 41 drehend antreibende Schaltwelle 42.
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Weiter
ist dem Kurbelgehäuse 2 die
erste Ausgleichswelle 15 umlaufend sowie an der Gegenwelle 37 eine
sekundäre
Ausgleichseinrichtung 43 untergebracht.
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Die
sekundäre
Ausgleichseinrichtung 43 hat folgende Komponenten: ein
erstes sekundäres
Ausgleichsgewicht 44 eines Paars sekundärer Ausgleichsgewichte, das
am Umfang der ersten Ausgleichswelle 15 frei drehbar befestigt
ist, ein mit dem ersten sekundären
Ausgleichsgewicht 44 einstückiges getriebenes Zahnrad 45,
ein mit der Kurbelwelle 8 fest verbundenes Antriebszahnrad 46,
ein zweites sekundäres
Ausgleichsgewicht 47 des Paars sekundärer Ausgleichsgewichte, das
an dem Umfang des einen, innerhalb des Kurbelgehäuses 2 angeordneten
Endes der Gegenwelle 37 frei drehbar angebracht ist, ein
mit dem zweiten sekundären
Ausgleichsgewicht 47 einstückiges getriebenes Zahnrad 48 und
ein Zwischenrad 49, das sowohl mit dem an der Kurbelwelle 8 befestigten
Antriebsrad 46 als auch mit dem getriebenen Zahnrad 48 des
zweiten sekundären
Ausgleichsgewichts 47 in Eingriff steht.
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Ein
Achsabstand zwischen der Hauptwelle 16 und der Gegenwelle 37 und
ein Achsabstand L1 zwischen der Kurbelwelle 8 und der ersten
Ausgleichswelle 15 stehen in der Beziehung L1 = 1,5·L3. Die
Zahnzahl der getriebenen Räder 45, 48 ist
die gleiche wie die des Zwischenrads 49, während das Antriebsrad 46 die
doppelte Zahnzahl der getriebenen Räder 45, 48 und
des Zwischenrads 49 hat.
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Wenn
sich die Kurbelwelle 8 dreht, drehen sich die sekundären Ausgleichsgewichte 44, 47 mit der
doppelten Drehzahl der Kurbelwelle 8. Dabei dreht sich
das zweite sekundäre
Ausgleichsgewicht 47 in der selben Richtung wie die Kurbelwelle 8,
während
sich das erste sekundäre
Ausgleichsgewicht 44 entgegen der Kurbelwelle 8 dreht.
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Der
Durchmesser des das zweite sekundäre Ausgleichsgewicht 47 aufnehmenden
Bereichs der Gegenwelle 37 ist größer als der Durchmesser ihres Verzahnungsbereichs,
an dem der Satz Gangwechselräder 38 angebracht
ist.
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Der
Grund für
diesen Durchmesserunterschied ist, daß der Bereich der Gegenwelle 37,
der einer durch Drehung des zweiten sekundären Ausgleichgewichts 47 bewirkten
und ein Biegemoment ausübenden
Zentrifugalkraft unterworfen ist, verstärkt wird und man eine Minderung
des wirksamen Durchmessers der Gegenwelle 37 erreicht.
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Wie
in den 1 und 3 gezeigt, ist an dem an der
ersten Ausgleichswelle 15 drehbar angebrachten getriebenen
Rad 45 ein erster Momentenausgleicher 50 eines
Paars Momentenausgleicher 50, 51 einstückig angeformt.
Daher läuft
der erste Momentenausgleicher 50 auf der selben Achse wie das
erste sekundäre
Ausgleichsgewicht 44.
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Wie
in den 1 und 3 gezeigt, ist an dem auf der
Hauptwelle 16 frei drehbaren Zwischenrad 49 ein
zweiter Momentenausgleicher 51 des Paars Momentenausgleicher 50, 51 einstückig angeformt.
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In
dem Satz Gangwechselräder 38 sind
Getriebezüge
G1–G5
für fünf Gänge gebildet,
zusammengesetzt aus auf der Hauptwelle 16 angeordneten Rädern 52 bis 56,
wobei das Rad 52 des Getriebezugs G1 für den ersten Gang den kleinsten
Durchmesser und dieser Getriebezug G1 das größte Drehzahluntersetzungsverhältnis hat.
Ein rechter Ausgleichsgewichtabschnitt 58 eines Paars linker
und rechter Ausgleichsgewichtabschnitte 57, 58 der
Kurbelwelle 8 ist mit nur geringem Abstand gegenüber dem
Rad 52 kleinsten Durchmessers des Getriebszugs G1 für den ersten
Gang angeordnet. Der linke Ausgleichsgewichtabschnitt 57 ist
mit nur geringem Abstand gegenüber
dem Umfangsbereich der Räder 54, 55 größeren Durchmessers
der Getriebezüge
G3 und G4 angeordnet. Der Außendurchmesser
des rechten Ausgleichsgewichtsabschnitts 58 größer als der
des linken Ausgleichsgewichtabschnitts 57 und der rechte
Ausgleichsgewichtabschnitt 58 dünner als der linke Ausgleichsgewichtabschnitt 57.
Durch Erhöhung
des Außendurchmessers
und Minderung der Dicke des rechten Ausgleichsgewichtsabschnitts 58 kann
man das Trägheitsmoment,
das sich proportional zur zweiten Potenz des Radius ändert, vergrößern, selbst
wenn die Gewichte der beiden Ausgleichgewichtabschnitte 57, 58 gleich
bleiben.
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Das
rechte Ende der ersten Ausgleichswelle 15 ist mit einer
Wasserpumpenwelle 59 verbunden, die einen Teil einer Wasserpumpe 60 zur
Umwälzung von
Wasser bildet.
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An
dem oberen Abschnitt des Zylinderblocks 3 ist ein Zylinderkopf 9 angebracht,
der eine Brennkammer 100 bildet und ein Einlaßöffnung 101 und eine
Auslaßöffnung 102 enthält, denen
jeweils Einlaß-
und Auslaßventile 103 und 104 zugeordnet
sind. An dem oberen Bereich des Kurbelgehäuses 2 ist ein Anlassermotor 105 angebracht.
Die rechte Seite des Kurbelgehäuses 2 ist
durch einen abnehmbaren Kurbelgehäusedeckel 112 verschlossen,
von dem kleiner Teil durch einen kleinen Seitendeckel 113 verschlossen
ist.
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Wie
oben bereits beschrieben, ist die durch das Lagerpaar 9 und 10 in
dem Kurbelgehäuse 2 gehaltene
Kurbelwelle 8 in ihrem Mittelbereich mit dem Paar Ausgleichgewichtabschnitte 157, 158 versehen. Das
Paar Ausgleichgewichtabschnitte 157, 158 ist durch
einen Kurbelzapfen 8a verbunden, an dem über ein
Nadellager 120 der größere Endabschnitt der
Verbindungsstange 12 angeschlossen ist. An dem linken Ende.
der Kurbelwelle 8 ist der Generator 13 angebracht,
der auch als Schwungrad dient und an dessen axialer Innenseite ein
Ringrad 122 angebracht ist, das wiederum durch den Anlassermotor 105 zum
Anlassen des Motors 1 antreibbar ist. Das primäre Zahnrad 19 ist
fest mit der rechten Seite der Kurbelwelle 8 verbunden,
um die Drehkraft über
die Kupplung 17 auf das Getriebe zu übertragen. Eine mit dem rechten
Bereich der Kurbelwelle 8 verbundene Pumpenantriebswelle 124 (4)
ist an einem eine Öffnung
des Kurbelgehäuses 2 abdeckenden Kurbelgehäusedeckel 112 frei
drehbar gehalten. Die Pumpenantriebsachse 124 trägt eine
Trochoid-Ölrückförderpumpe 125 und
eine Ölförderpumpe 126.
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Die
strukturellen Merkmale der Ölrückförderpumpe 125 werden
bezüglich
der 4 und 5 erläutert. An der Innenfläche des
Kurbelgehäusedeckels 112 ist
eine ringförmige,
zur Antriebsachse 124 exzentrische Ausnehmung 127 als
Teil des Pumpengehäuses
ausgebildet. Die ringförmige
Ausnehmung 127 trägt
frei drehbar einen Außenrotor 128 mit
Innenzähnen,
die mit Außenzähnen eines
Innenmotors 129 in Eingriff stehen. Der Innenrotor 129 ist
mit der Pumpenantriebsachse 124 fest verbunden. Die der Kurbelwelle 8 zugewandte
Seitenfläche
der zwei Rotoren ist mit einer Seitenplatte 130 abgedeckt.
Zwischen dem Innenrotor 129 und dem Außenrotor 128 liegen
mehrere Betriebskammern 131, die ihr Volumen bei Drehung
der Antriebsachse 124 ändern
können.
An der Innenseite des Kurbelgehäusedeckels 112 ist
eine Einlaßöffnung 132,
die der Volumenexpansionsseite der Kammern 131 gegenübersteht, und
eine Auslaßöffnung 133,
die der Volumenkontraktionsseite der Kammern 131 gegenübersteht,
angeordnet. Unten im Kurbelgehäuse 2 ist
ein Ölreservoir 135 mit
einem Siebfilter 134 angeordnet. Das Ölreservoir steht mit der Einlaßöffnung 132 über eine an
der Innenseite des Kurbelgehäusedeckel 112 gebildete Ölpassage 136 in
Verbindung. Die Aulaßöffnung 133 ist über eine Ölpassage 137 und
ein an der Innenseite des Kurbelgehäusedeckels 112 angebrachtes
Anschlußstück 138 mit
einem Öltank 139 verbunden.
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Die
strukturellen Merkmale der Förderpumpe 126 werden
bezüglich
der 2 und 4 erläutert. Die Förderpumpe 126 ist
im wesentlichen genauso aufgebaut wie die Ölrückförderpumpe 125. An
der Außenfläche des
Kurbelgehäusedeckels 112 ist
eine Ausnehmung 140 als Teil des Pumpengehäuses vorgesehen.
Die Ausnehmung 140 trägt
frei drehbar einen Außenrotor 141 und
einen Innenrotor 142. Der Innenrotor ist mit der Pumpenantriebsachse 124 fest verbunden
und steht mit dem Außenmotor 141 in
Eingriff. Die Außenflächen des
Außenrotors 141 und
des Innenrotors 142 sind mit einem Seitendeckel 113 abgedeckt.
An der Innenseite des Seitendeckels 113 sind eine Einlaßöffnung 144 und
eine Auslaßöffnung 145 angeordnet,
die einer Betriebskammer 145 der Förderpumpe 126 gegenüberstehen.
Die Einlaßöffnung 144 ist
durch eine Ölpassage 146 und
ein an dem Seitendeckel 113 angebrachtes Anschlußstück 147 mit
dem Öltank 139 verbunden.
Die Ausgangsöffnung 145 steht über eine
an der Innenseite des Seitendeckels 113 ausgebildete Ölpassage 148 mit einer
in dem Kurbelgehäusedeckel 112 ausgebildeten Überschußaufnahmekammer 149 in
Verbindung.
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Ein
an der Aufnahmekammer 149 angeordnetes Entlastungsventil 150 verhindert,
daß bei
stillstehendem Motor 1 Öl
aus dem Öltank 139 leckt.
Im Inneren des Kurbelgehäusedeckels 112 ist
eine Filterkammer 152 mit einem Filter 151 darin
vorgesehen. Der Seitendeckel 113 bedeckt die Filtereinsetzöffnung.
Die Filterkammer 152 und die Aufnahmekammer 149 sind
durch eine Öffnung 153 miteinander
verbunden. Der Mittelbereich der Filterkammer 152 ist über eine Öffnung 154 mit
einer im Inneren des Seitendeckels 113 ausgebildete Ölpassage 155 verbunden.
Das untere Ende der Ölpassage 155 ist mit
dem Außenumfang
des Kurbelzapfens 8a über eine Ölpassage 124,
welche durch die Mitte der Pumpenantriebswelle 124 verläuft, und
eine Ölpassage 8b,
die durch das Innere der Kurbelwelle 8 verläuft, verbunden.
Das obere Ende der Ölpassage 155 ist mit
dem Außenumfang
einer Nockenwelle 161 über Ölpassagen 156, 157 in
dem Kurbelgehäuses 2,
eine um den Umfang eines den Zylinderblock 3 und den Zylinderkopf 4 an
dem Kurbelgehäuse 2 befestigenden
Bolzen 158 herum gebildete Ölpassage 159 und durch
eine im Inneren des Zylinderkopfs 4 gebildete Ölpassage 160 verbunden.
Die an dem Kurbelgehäuse 2 ausgebildete Ölpassage 157 steht über Ölpassagen 162 und 163 mit
dem Umfang der Gegenwelle 37 des Getriebes 36 in
Verbindung.
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Die
oben beschriebene Ausgleichseinrichtung 7 arbeitet folgendermaßen. Wenn
sich die Kurbelwelle 8 dreht, treibt das primäre Zahnrad 19 das Paar
primärer
Ausgleichsgewichte 22, 35 mit der selben Drehzahl,
jedoch in entgegengesetzter Richtung zu der Kurbelwelle 8 an.
Das Paar sekundärer
Ausgleichsgewichte 44, 47 ist über das Antriebszahnrad 46 und
das Zwischenrad 49 derart angetrieben, daß beide
sekundären
Ausgleichsgewichte 44, 47 mit der doppelten Drehzahl
der Kurbelwelle 8 gedreht werden, wobei das erste sekundäre Ausgleichsgewicht 44 des
Paars in zur Kurbelwelle 8 entgegengesetzter Richtung gedreht
wird, während
das zweite sekundäre
Ausgleichsgewicht 47 in der gleichen Richtung der Kurbelwelle 8 gedreht
wird. Darüberhinaus
wird das Paar Momentenausgleicher 50, 51 über das
Antriebsrad 46 mit der doppelten Drehzahl und in entgegengesetzter
Richtung der Kurbelwelle 8 angetrieben.
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Das
Ergebnis dieser Dämpfungseinrichtung ist
ein ruhigerer Motorlauf. Die Dämpfung
der primären
Vibrationen des Motors werden durch das Paar primärer Ausgleichsgewichte 22, 35 und
die sekundären
Vibrationen des Motors werden durch das Paar sekundärer Ausgleichsgewichte 44, 47 gedämpft.
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Die
obigen Komponenten zur Vibrationsdämpfung sind in den mechanischen
Komponenten des Motors 1 dicht gepackt angeordnet, und
zwar durch folgende geometrische Beziehungen zwischen den Achabständen L1,
L2 und L3 jeweils zwischen der Kurbelwelle 8 und der ersten
ersten Ausgleichswelle 15, zwischen der Kurbelwelle 8 und
der Hauptwelle 16 und zwischen der Hauptwelle 16 und
der Gegenwelle 37 als: L1 : L2 : L3
= 1,5 : 1,5 : 1
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Man
erreicht dadurch folgendes: einen kurzen Kraftübertragungsweg, Anordnung sämtlicher Antriebskomponenten
in einer Ebene und kompakte Abmessungen der Vorrichtung, wobei die
Betriebserfordernisse der beiden Paare primärer Ausgleichsgewichte 22, 35 und
sekundärer
Ausgleichsgewichte 44, 47 bezüglich des Betriebs der Kurbelwelle
erfüllt werden.
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Wie
aus 1 ersichtlich (gestrichelter Kreis X), kann man
durch Anordnung der ersten Ausgleichswelle 15 im vorderen
Abschnitt des Kurbelgehäuses 2 relativ
zur Zylinderachse oberhalb der Gegenwelle 37 des Getriebes 36 im
hinteren Abschnitt des Kurbelgehäuses 2 und
durch Anordnung der Hauptwelle 16 des Getriebes 36 oberhalb
der Kurbelwlle 8 und der Gegenwelle 37 die Position
des unteren Bereichs der Kurbelwelle 2 absenken. Die Verwendung
eines derartigen Einzylindermotors bei einem Motorrad ergibt nicht
nur eine leichtere Fahrt über
Hindernisse, sondern auch durch Tieferlegen des Schwerpunkts sichere
Fahrzeugeigenschaften, weil der Motor 1 in dem Motorrad
niedriger angeordnet werden kann.
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Wenn
sich die Kurbelwelle 8 dreht, bewirkt die Trägheit der
Ausgleichsgewichtabschnitte 57, 58 einen Schwungradeffekt.
Hierbei bewegt sich der rechte Ausgleichgewichtsabschnitt 58 gegenüber dem
Rad 52 kleinsten Durchmessers an der Hauptwelle 16 des
Getriebes 36, so daß das
Trägheitsmoment
der Kurbelwelle 8 wegen vergrößertem Durchmessers und der
dadurch vergrößerten Masse
des rechtsseitigen Ausgleichsgewichtsabschnitts 58 erhöht ist.
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Die
Wirkung der Momentenausgleicher 50, 51 dämpft darüberhinaus
dasjenige Vibrationsmoment, das durch den Trägheitseffekt der Verbrennung
und der hin- und herbeweglichen Teile des Motors 1 erzeugt
wird. Die Vibration des Motors 1 wird noch wirksamer gedämpft dadurch,
daß einer 50 des Paars
Momentenausgleicher 50, 51 auf der selben Achse
wie das Ausgleichsgewicht 44 anordnet ist, um die sekundäre Komponente,
die ihren Spitzenwert durch Wirkung des während des Verbrennungsprozesses
erzeugten Vibrationsmoments erreicht, auf Null zu bringen.
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Weil
darüberhinaus
die Momentenausgleicher 50, 51 von der sekundären Ausgleichseinrichtung 43, 44, 47 getrennt
sind, braucht man die relativen Positionen der Momentenausgleicher 50, 51 innerhalb
eines bestimmten Bogenwinkels der Kurbelwelle 8 nicht festlegen,
wodurch sich für
den Motor 1 freiere Gestaltungsmöglichkeiten ergeben.
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Weiter
dient die zweite Ausgleichswelle auch als Hauptwelle 16.
Die zweite Ausgleichswelle 16 und die dritte Ausgleichswelle 37 fallen
jeweils mit der Hauptwelle 16 und der Gegenwelle 37 des
Getriebes 36 zusammen. Darüberhinaus sind die Momentenausgleicher 50, 51 auf
der ersten Ausgleichswelle 15 bzw. der Hauptwelle 16 angeordnet.
Durch diese Konstruktionsmerkmale brauchen keine zusätzlichen
Wellen vorgesehen werden, auch wenn zusätzlich zu den primären 22, 35 und
sekundären 44, 47 Ausgleichseinrichtungen
Momentenausgleicher 50, 51 vorgesehen sind, wodurch
die Motorkonstruktion vereinfacht wird.
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Durch
die oben beschriebenen Achsabstände
L1, L2, L3 können
die drei Zahnräder
für die
Kraftübertragung
der sekundären
Ausgleichseinrichtung sowie die Konstruktions bedingungen für das getriebene
Rad 45, das Zwischenrad 49 und das getriebene
Rad 48, alle systematisiert werden, wodurch die Produktivität verbessert
wird.
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Weil
das Paar primärer
Ausgleichsgewichte 22, 35 außenhalb des Kurbelgehäuses 2 angeordnet ist,
kann man ihre Anordnung in dem Kurbelgehäuse leichter festlegen und
die punktsymmetrische Anordnung relativ zum Zentrum des Kurbelgehäuses 2 auswählen, wodurch
die durch das erste primäre Ausgleichsgewicht 22 erzeugte
Kraft mittels einer Gegenkraft des zweiten primären Ausgleichgewichts 35 aufgehoben
werden kann.
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Die
erfindungsgemäße Ausbildung
erlaubt daher die Dämpfung
der Primärvibrationen
des Motors 1.
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Nachfolgend
wird der Betrieb der Ölpumpe beschrieben.
Wenn die Kurbelwelle 8 gedreht wird, wird die an dem einen
Ende der Kurbelwelle 8 befestigte Antriebswelle 124 gedreht
und durch sie sowohl die Ölrückförderpumpe 125 als
auch die Ölförderpumpe 126 angetrieben.
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Durch
Drehung des Außenrotors 128 und des
Innenrotors 129 der Ölrückförderpumpe 124 wird das Öl durch
den Siebfilter 134 gefiltert und in das Ölreservoir 135 gesaugt.
Das Öl
läuft dann
durch die Ölpassage 136 in
dem Kurbelgehäusedeckel 121 und
durch die Einlaßöffnung 132 in
die Betriebskammer 131 der Ölförderpumpe 125, von
der es durch die Auslaßöffnung 133 ausgeworfen
wird, wonach es durch die Ölpassage 137 und
das Anschlußstück 138 in
den gesonderten Öltank 139 zurückfließt.
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Unterdessen
wird durch Wirkung des Außenrotors 141 und
des Innenrotors 142 der Förderpumpe 126 das Öl aus dem
gesonderten Öltank 139 abgesaugt,
fließt
durch das Anschlußstück 147,
die Ölpassage 146 und
durch die Einlaßöffnung 144 in
die Betriebskammer 143, von wo aus das Öl durch die Auslaßöffnung 145 in
die Ölpassage 148 in
dem Seitendeckel 113 ausgeworfen wird. Das Öl tritt
dann in die Aufnahmekammer 149 des Entlastungsventils 150 ein,
wo sein Druck eingestellt wird. Dann tritt es durch die Öffnung 153 in
die Filterkammer 152 des zylindrischen Filters 151 ein, wo
es in Flußrichtung
des Filters von außen
nach innen gefiltert wird. Das gefilterte Öl läuft dann durch eine Öffnung 154 in
die Ölpassage 155 in
dem Seitendeckel 113. Ein Teil des Öls wird nach Passieren der
Passage 124a in der Pumpenantriebsachse 124 und
der Ölpassage 8b in
der Kurbelwelle 8 dem Umfang des Kurbelzapfens 8a zugeführt. Das
in der Ölpassage 155 in
dem Seitendeckel 113 verbleibende Öl fließt durch die Ölpassagen 156, 157, 162, 163 in
dem Kurbelgehäuse 2,
um die Gegenwelle 37 des Getriebes 36 zu schmieren.
Dabei wird ein Teil des Öls
von der Ölpassage 157 nach oben
abgezweigt, um nach Passieren der Ölpassage 159 um den
Umfang des Bolzens 158 und der Ölpassage 160 in dem
Zylinderkopf 4 die Nockenwelle 161 zu schmieren.
Das Öl,
das die Teile des Motors 1 geschmiert hat, wird am Boden
des Bodengehäuses 2 gesammelt
und mittels der Ölrückförderpumpe 125 in den Öltank 139 zurückgeführt.
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Der
Filter kann leicht gewechselt werden, weil er nach Entfernung des
an dem Kurbelgehäusedeckel 112 angebrachten
Seitendeckels 113 durch die Filtereinsatzöffnung 151 zugänglich ist.
Das an dem Ölreservoir 135 des
Kurbelgehäuses 2 vorgesehene
Filtersieb 134 kann nach Entfernung des Kurbelgehäusedeckels 112 von
dem, Kurbelgehäuse 2 gewechselt
werden.
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Die
bei der bevorzugten Ausführung
gezeigten Dimensionen und Anordungen sind nur Beispiele. Es sind
zahlreiche Varianten in Abhängigkeit
vom Motortyp und anderen Konstruktionserfordernissen möglich.
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Beispielsweise
kann der linksseitige Ausgleichsgewichtsabschnitt 57 dicker
als der rechte Ausgleichsgewichtabschnitt 58 ausgebildet
werden. Die Dicke beider Gewichte kann auch gleich sein.
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Die Ölrückförderpumpe 125 ist
an der Innenfläche
des Kurbelgehäusedeckels 112 und
die Föderpumpe 126 an
seiner Außenseite
angeordnet. Jedoch kann die Anordnung dieser beiden Pumpen 125 und 126 auch
umgekehrt sein. Die Pumpen 125 und 126 sind in
den dargestellten Beispielen Trochiodpumpen. Jedoch können auch
andere Pumpentypen, wie etwa Innenzahnradpumpen mit unterteilten
Zwischenräumen
zwischen inneren und äußeren Zähnen oder
Außenzahnradpumpen
mit zwei kombinierten Rädern
mit Außenzähnen angewandt
werden.
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Die
Erfindung betrifft ein verbessertes System zum dynamischen Ausgleich
mit der Verbrennung und Trägheitsmomenteffekten
assoziierter primärer
und sekundärer
Vibrationen insbesondere von Einzylindermotoren. Durch erste und
zweite Ausgleichswellen werden beste Ausgleichseffekte bei geringem
Raumbedarf erreicht, und zwar durch Kombination von Kraftübertragungs-
und dynamischen Ausgleichsfunktionen der Wellen, durch Anordnung der
ersten und zweiten Ausgleichswellen nahe und parallel zu der Kurbelwelle
und durch eine wohlüberlegte
Wahl der Achsabstände,
wodurch an den Ausgleichsteilen größtmögliche Momentenausgleichsgewichte
angebracht werden können.