DE4206899C1 - Four-cylinder piston IC engine - has intermediate gear, meshing with one on crankshaft, mounted laterally below crankshaft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubkolben-Brennkraftmaschine, insbesondere eine Vier-Zylinder-Reihenmaschine mit einem Massenausgleich zweiter Ordnung mit zwei zueinander hö­ henversetzt angeordneten, zueinander gegensinnig und mit doppelter Kurbelwellendrehzahl umlaufenden, mit Aus­ gleichsmassen versehenen Ausgleichswellen, für deren An­ trieb ein Zahnradgetriebe und ein endloses Zugmittel­ getriebe vorgesehen sind.

Bekannt ist eine derartige Brennkraftmaschine aus der DE 29 35 384. Bei dieser bekannten Konstruktion wurde versucht, die beiden Ausgleichswellen im unteren Bereich des Brennkraftmaschinen-Kurbelgehäuses anzuordnen, um eine kompakte, gedrängte Bauart zu erzielen. In dieser Richtung soll die vorliegende Erfindung noch weitere Ver­ besserungen aufzeigen.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Antrieb für die Ausgleichswellen kompakt und gedrängt auszubilden.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß ein mit einem an der Kurbel­ welle befestigten Zahnrad kammendes Zwischenrad seitlich unterhalb der Kurbelwelle vorgesehen ist, das seinerseits mit einem Antriebszahnrad der ersten Ausgleichswelle kämmt, und daß die zweite Ausgleichswelle über das endlos Zug­ mittelgetriebe vom Zwischenrad aus angetrieben wird. Vor­ teilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Inhalt der Unteransprüche.

Das seitlich unterhalb der Kurbelwelle liegende Zwischen­ rad ermöglicht es, beide Ausgleichswellen, zumindest im wesentlichen, im Kurbelraum, bzw. unterhalb desselben an­ zuordnen, so daß keine Verbreiterung des Kurbelgehäuses gegenüber einem Brennkraftmaschinen-Kurbelgehäuse ohne Ausgleichswellen erforderlich ist. Vorteilhafterweise er­ möglicht es das Zwischenrad darüberhinaus, ein gegenüber dem bekannten Stand der Technik deutlich verkürztes Zug­ mittelgetriebe einzusetzen, wobei gleichzeitig - wie er­ forderlich - die beiden Ausgleichswellen gleich weit von der Brennkraftmaschinen-Mittenebene entfernt und höhen­ versetzt zueinander angeordnet werden können. Besonders vorteilhaft ist ein erfindungsgemäß gestalteter Massen­ ausgleich, der im übrigen auch als Lancester-Ausgleich bezeichnet wird, in solchen Fällen, in denen die Brenn­ kraftmaschine mit ihren Zylinder-Längsachsen gegenüber der Vertikalen geneigt, beispielsweise in ein Kraftfahr­ zeug, eingebaut wird. Dann werden bevorzugt das Zwischen­ rad sowie die erste Ausgleichswelle auf derjenigen Seite der Brennkraftmaschine angeordnet, mit welcher diese ge­ genüber der Vertikalen geneigt ist, wobei die erste Aus­ gleichswelle wiederum geringfügig seitlich über das Zwi­ schenrad gelegt wird, während die zweite Ausgleichswelle auf der der Neigungsrichtung abgewandten Seite der Brenn­ kraftmaschine angeordnet wird. Dadurch läßt sich auf be­ sonders elegante Weise der erforderliche Höhenversatz zwischen den beiden Ausgleichswellen herstellen, ohne daß hierzu große Bauraumerweiterungen erforderlich wären.

Die Ausgleichswellen sowie das Zwischenrad, das bevorzugt ein weiteres Antriebsrad für das endlose Zugmittel­ getriebe trägt, können in einem gemeinsamen Lagergehäuse gelagert werden. Dieses Lagergehäuse ermöglicht nicht nur eine einfache Montage sowie eine kompakte Anordnung, son­ dern kann darüberhinaus auch eine tragende, bzw. das Kur­ belgehäuse versteifende Funktion übernehmen, wenn dieses Lagergehäuse mit den beiden Kurbelgehäuse-Seitenwänden verbunden, beispielsweise verschraubt, ist. Da die Aus­ gleichswellen, bzw. -gewichte, in Brennkraftmaschinen- Längsrichtung betrachtet näherungsweise mittig beidseitig der Brennkraftmaschinen-Mittenebene angeordnet sein sol­ len, sind auch die Antriebselemente dieser Ausgleichswel­ len und somit auch das Lagergehäuse in Brennkraft­ maschinen-Längsrichtung betrachtet näherungsweise mittig angeordnet, um zur Gewichtsreduzierung den Einsatz mög­ lichst kurzer Ausgleichswellen ermöglichen zu können. Da­ bei kann dieses Lagergehäuse nicht nur der zusätzlichen Versteifung des Kurbelgehäuses dienen, sondern darüber­ hinaus auch die Funktion eines Ölhobels bezüglich der un­ terhalb des Kurbelgehäuses angeordneten Ölwanne über­ nehmen.

Eine zusätzliche Funktion kann auch das Zwischenrad oder ein weiteres mit den Ausgleichswellen in Verbindung ste­ hendes Antriebsrad übernehmen, wenn über dieses das An­ lassen/Anwerfen der Brennkraftmaschine erfolgt. Hierzu kann dieses Zwischenrad oder Antriebsrad beispielsweise wie bekannt fliehkraftgesteuert schaltbar mit dem An­ triebsritzel eines üblichen Vorgelege-Anlassers kämmen. Besonders raumsparend kann dieser Anlasser dabei unter­ halb der Kurbelwelle und benachbart zu den Ausgleichswel­ len angeordnet sein.

Wie bereits erläutert, kann mit der erfindungsgemäßen An­ ordnung für einen Massenausgleich das endlose Zugmittel­ getriebe, das im übrigen bevorzugt als Kettentrieb ausge­ bildet ist, so kurz gestaltet werden, daß gegebenenfalls überhaupt keine Spannvorrichtung erforderlich ist. Sollte jedoch eine Spannvorrichtung vonnöten sein, so kann diese in besonders vorteilhafter Weise ebenfalls am Lager­ gehäuse für die Ausgleichswellen befestigt sein. Da eine fliegende Lagerung oftmals problematisch ist, sollten nicht nur für jede der Ausgleichswellen, sondern auch für das Zwischenrad zwei Lagerstellen vorgesehen sein, wobei zur Montageerleichterung dann das einzige Lagergehäuse bevorzugt mehrteilig, d. h. mit einer Trennebene im Be­ reich der Lagerstellen, ausgebildet ist. Dies sowie wei­ tere Vorteile der Erfindung werden auch aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles er­ sichtlich.

Die Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Kurbel­ gehäuse-Unterteil einer erfindungsgemäßen Hubkolben- Brennkraftmaschine, in etwa in der Mitte in Brennkraft­ maschinen-Längsrichtung betrachtet,

Fig. 2 zeigt einen dazu versetzten Querschnitt im Be­ reich des Ausgleichswellen-Antriebes,

Fig. 3 zeigt den Schnitt C-C aus Fig. 1 und

Fig. 4 zeigt den Schnitt D-D aus Fig. 1.

Im Kurbelgehäuse 1 einer vierzylindrigen Reihen-Hub­ kolben-Brennkraftmaschine ist, wie bekannt, eine Kurbel­ welle 2 gelagert, von der u. a. die Kurbelwangen 2a dar­ gestellt sind. In bekannter Weise schließt sich an das nach unten hin offene Kurbelgehäuse 1 eine Ölwanne 3 an.

Dabei zeigt Fig. 2 die Brennkraftmaschine in Einbaulage, d. h. die Zylinder-Längsachsen 4 sind gegenüber der Ver­ tikalen geneigt, während die Unterkante 3a der Ölwanne 3 im wesentlichen horizontal verläuft.

Vorgesehen ist ein Massenausgleich zweiter Ordnung in Form des sog. Lancester-Ausgleiches. Hierzu sind zwei mit Ausgleichsmassen 5 versehene Ausgleichswellen 6a, 6b vor­ gesehen (die Ausgleichsmassen 5 sind nur für die Aus­ gleichswelle 6a dargestellt, vgl. Fig. 3), die beidseitig der durch die Zylinder-Längsache 4 beschriebenen Brenn­ kraftmaschinen-Mittenebene zueinander höhenversetzt ange­ ordnet sind. Dabei sind die beiden Ausgleichswellen 6a, 6b von der Brennkraftmaschinen-Mittenebene, bzw. von der Zylinder-Längsachse 4, gleich weit entfernt (Abstand x) und um die Strecke y - gemessen in Richtung der Zylinder- Längsachse 4 - zueinander höhenversetzt. Die beiden Aus­ gleichswellen 6a, 6b sollen dabei mit doppelter Kurbel­ wellendrehzahl gegensinnig zueinander rotieren.

Angetrieben werden die beiden Ausgleichswellen 6a, 6b von der Kurbelwelle 2 unter Zwischenschaltung eines Zwischen­ rades 7. Dieses Zwischenrad 7 kämmt mit einem an der Kur­ belwelle befestigten, bzw. aus einer Kurbelwange 2a her­ ausgearbeiteten Zahnrad 8, und ist seitlich unterhalb der Kurbelwelle 2 angeordnet. Aufgrund der unterschiedlichen Durchmesser von Zahnrad 8 und Zwischenrad 7 erfolgt in dieser Getriebestufe bereits die Übersetzung zur doppel­ ten Kurbelwellen-Drehzahl. Das Zwischenrad 7 seinerseits kämmt mit einem Antriebszahnrad 9 der ersten Ausgleichs­ welle 6a. In dieser Getriebestufe vom Zwischenrad 7 zum Antriebszahnrad 9 ist keine weitere Übersetzung einge­ baut, so daß die erste Ausgleichswelle 6a in der gleichen Drehrichtung wie die Kurbelwelle 2 rotiert, jedoch mit doppelter Kurbelwellendrehzahl.

Wie insbesondere Fig. 4 zeigt, ist das Zwischenrad 7 auf einer Zwischenradwelle 7a befestigt, die darüberhinaus ein Antriebsrad 10a eines endlosen Zugmittelgetriebes 10 trägt. Das Abtriebsrad 10b dieses endlosen Zugmittelge­ triebes 10 ist auf der zweiten Ausgleichswelle 6b befe­ stigt, so daß diese zweite Ausgleichswelle 6b über dieses endlose Zugmittelgetriebe 10 vom Zwischenrad 7 aus ange­ trieben wird. Auch hierbei ist keine weitere Getriebe­ übersetzung vorgesehen, zusätzlich erfolgt über das end­ lose Zugmittelgetriebe 10 keine Drehrichtungsumkehr, so daß die zweite Ausgleichswelle 6b letztendlich gegensin­ nig zur Kurbelwelle 2 mit doppelter Kurbelwellendrehzahl rotiert.

Wie die Fig. 1, 2 zeigen, ist die erste Ausgleichs­ welle 6a seitlich oberhalb des Zwischenrades 7 und die zweite Ausgleichswelle 6b auf der anderen Seite unterhalb des Zwischenrades 7 angeordnet. Da zudem das Zwischenrad 7 sowie die erste Ausgleichswelle 6a auf derjenigen Seite der Brennkraftmaschine angeordnet sind, mit der die Zy­ linder-Längsachsen 4 gegenüber der Vertikalen in Ein­ baulage geneigt sind, während die zweite Ausgleichswelle 6b auf der anderen Seite der Brennkraftmaschinen-Mitten­ ebene liegt, ist es möglich, den erforderlichen Höhenver­ satz y zwischen den beiden Ausgleichswellen 6a, 6b zu re­ alisieren, ohne hierfür großen Bauraum zu benötigen. Ins­ besondere kann die erste Ausgleichswelle 6a in etwa in die Unterkante 1a des Kurbelgehäuses 1 gelegt werden, während die zweite Ausgleichswelle 6b in der Ölwanne 3 angeordnet werden kann. Insbesondere ist es mit dieser Anordnung auch möglich, nicht nur - wie erforderlich - die Ausgleichsmassen 5, sondern auch die Ausgleichswellen 6a, 6b, inkl. dem Antrieb für diese Ausgleichswellen 6a, 6b in Form des Zwischenrades 7 sowie des endlosen Zugmit­ telgetriebes 10 in Brennkraftmaschinen Längsrichtung be­ trachtet in etwa in der Mitte der Brennkraftmaschine an­ zuordnen. Dies wird auch aus Fig. 3 ersichtlich, in der die Mitte des Kurbelgehäuses durch die Symmetrie-Linie 11 dargestellt ist.

Gelagert sind die Ausgleichswellen 6a, 6b sowie die Zwi­ schenradwelle 7a in einem in seiner Gesamtheit mit 12 be­ zeichneten Lagergehäuse. Dieses Lagergehäuse ist mehrtei­ lig ausgebildet, um die einzelnen Wellen einfach montie­ ren zu können und besteht im wesentlichen aus einem La­ gerstuhl 12a sowie zwei Lagerdeckeln 12b, 12c. Der Lager­ stuhl 12a nimmt sämtliche der genannten Wellen 6a, 6b, 7a auf, der Lagerdeckel 12b vervollständigt die Lager für die Zwischenradwelle 7a sowie die Ausgleichswelle 6b und der Lagerdeckel 12c vervollständigt - wie aus Fig. 1 und 3 ersichtlich - die Lagerung der Ausgleichswelle 6a. In das Lagergehäuse 12 eingesetzt sind dabei selbstverständ­ lich nicht näher bezeichnete Lagerbuchsen.

Das Lagergehäuse 12 ist über Schrauben 13 mit den beiden Seitenwänden 1b, 1c des Kurbelgehäuses 1 verschraubt. Hierdurch verleiht das Lagergehäuse 12 dem Kurbelgehäuse 1 eine erhöhte Steifigkeit. Indem das Lagergehäuse 12 zu­ sätzlich im wesentlichen zwischen dem Kurbelgehäuse 1 so­ wie der Ölwanne 3 angeordnet ist, dient es gleichzeitig als sog. Ölhobel. Zusätzlich kann das Lagergehäuse eine Spannvorrichtung für das als Kettentrieb ausgebildete Zugmittelgetriebe 10 tragen (nicht gezeigt) und/oder einen Anlasser 14, der unter Zwischenschaltung eines Ge­ triebes 15 sowie einer Freilaufkupplung 16 die Zwischen­ radwelle 7a antreiben kann. Dieses sowie weitere kon­ struktive Details können jedoch durchaus abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims (4)

1. Hubkolben-Brennkraftmaschine, insbesondere Vier-Zy­ linder-Reihenmaschine, mit einem Massenausgleich zweiter Ordnung, mit zwei zueinander höhenversetzt (Höhenversatz y) angeordneten, zueinander gegen­ sinnig und mit doppelter Kurbelwellendrehzahl um­ laufenden, mit Ausgleichsmassen (5) versehenen Aus­ gleichswellen (6a, 6b) für deren Antrieb ein Zahn­ radgetriebe und ein endloses Zugmittelgetriebe (10) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einem an der Kurbelwelle (2) befestigten Zahnrad (8) kämmendes Zwischenrad (7) seitlich unterhalb der Kurbelwelle (2) vorgesehen ist, das seinerseits mit einem An­ triebszahnrad (9) der ersten Ausgleichswelle (6a) kämmt, und daß die zweite Ausgleichswelle (6b) über das endlose Zugmittelgetriebe (10) vom Zwischenrad (7) aus angetrieben wird.

2. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein im wesentlichen unterhalb der Kurbelwelle (2) in Brennkraftmaschinen-Längs­ richtung näherungsweise mittig angeordnetes, mit den beiden Brennkraftmaschinen-Kurbelgehäuse-Sei­ tenwänden (1b, 1c) verbundenes gemeinsames La­ gergehäuse (12) für die beiden Ausgleichswellen (6a, 6b) sowie das Zwischenrad (7) mit Zugmittel­ getriebe (10).

3. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mehrteilig ausge­ bildete Lagergehäuse (12) gleichzeitig eine Spann­ vorrichtung für das als Kettentrieb ausgebildete Zugmittelgetriebe (10) trägt.

4. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprü­ che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenrad (7) oder ein weiteres mit den Ausgleichswellen (6a, 6b) in Verbindung stehendes Antriebsrad schaltbar mit einem Antriebsritzel eines Brennkraftmaschinen-Anlassers (14) verbunden ist.