DE4229907B4 - Reciprocating internal combustion engine with two balancing shafts - Google Patents

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Abstract

Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle und zwei parallel zu dieser verlaufenden, gegensinnig rotierenden Ausgleichswellen, von denen eine über einen Trieb nach Art eines Kettentriebs an der Kurbelwelle angetrieben ist, während die andere Ausgleichswelle über einen Zahnradtrieb angetrieben ist, wobei Kettentrieb und Zahnradtrieb in unterschiedlichen Querebenen der Maschine liegen, dadurch gekennzeichnet, dass auch der Zahnradtrieb (10, 11) an der Kurbelwelle (5) angreift und sich die beiden Ausgleichswellen (6, 7) in unterschiedlichen axialen Bereichen der Maschine (1) erstrecken.Reciprocating internal combustion engine with a crankshaft and two parallel to this, in opposite directions rotating balancing shafts, one of which is about a shoot like a Chain drive is driven on the crankshaft while the other balance shaft over a gear drive is driven, wherein chain drive and gear drive lie in different transverse planes of the machine, characterized in that that the gear drive (10, 11) on the crankshaft (5) attacks and the two balance shafts (6, 7) in different axial Extend areas of the machine (1).

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Description

Die Erfindung betrifft eine Hubkolben-Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige mit unsymmetrischen Ausgleichsmassen bestückte Ausgleichswellen dienen insbesondere dem Ausgleich der oszillierenden Massen der Brennkraftmaschine. Bei einer Vierzylinder-Reihen-Maschine werden derartige Ausgleichswellenanordnungen insbesondere zum Ausgleich der Massenkräfte zweiter Ordnung eingesetzt; bei Einzylindermaschinen lassen sich auf diese Weise die Massenkräfte erster Ordnung ausgleichen.The The invention relates to a reciprocating internal combustion engine according to the preamble of Claim 1. Such with asymmetrical balancing weights stocked Balancing shafts are used in particular to compensate for the oscillating Masses of the internal combustion engine. In a four-cylinder inline engine Such balance shaft arrangements are in particular to compensate the mass forces second order used; in single-cylinder engines can be in this way the mass forces balance first order.

Aus der DE 32 11 655 A1 ist eine Vierzylinder-Reihen-Brennkraftmaschine bekannt, bei der der Kettentrieb und der durch zwei Zahnräder gebildete Zahntrieb praktisch in einer Querebene der Maschine angeordnet sind; die beiden Ausgleichswellen liegen auf unterschiedlichen Seiten der Maschine und in unterschiedlichen Höhen. Gegenüber der üblichen Antriebsweise der Ausgleichswellen so, dass eine Ausgleichswelle direkt über ein Zahnradpaar von der Kurbelwelle angetrieben wird, während die zweite Ausgleichswelle ebenfalls über einen Zahnradantrieb von der erstgenannten Ausgleichswelle her angetrieben wird, besitzt die bekannte Konstruktion den Vorteil, dass ein doppelter Zahneingriff und damit eine Zahnklappergefahr vermieden ist. Den selben Vorteil würde die Verwendung eines einzigen Umschlingungstriebs zum Antrieb beider Ausgleichswellen bieten, wobei dieser Umschlingungstrieb Antriebsräder beider Ausgleichswellen mit unterschiedlichen Seiten kraftbeaufschlagend berührt, jedoch können hier Schwierigkeiten bei der Führung des Umschlingungstriebs auftreten.From the DE 32 11 655 A1 a four-cylinder in-line internal combustion engine is known in which the chain drive and the toothed drive formed by two gears are arranged practically in a transverse plane of the machine; the two balance shafts lie on different sides of the machine and at different heights. Compared to the usual drive mode of the balance shafts so that a balancer shaft is driven directly via a pair of gears from the crankshaft, while the second balancer shaft is also driven by a gear drive of the former balancer shaft ago, the known construction has the advantage that a double tooth engagement and thus a Zahnklappergefahr is avoided. The same advantage would be the use of a single belt drive to drive both balancer shafts, this belt drive drive wheels of both balancer shafts with different sides kraftbeaufschlagend, but difficulties in the leadership of the belt drive can occur here.

Eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine beschreibt die DE 28 22 589 A1 . Über einen Zahnriementrieb, der mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in direkter Drehverbindung steht, wird eine innere Ausgleichswelle angetrieben, die ihrerseits im Bereich ihres dem Zahnriementrieb abgekehrten Endes über einen Zahnradtrieb in Drehverbindung mit einer äußeren, sie konzentrisch umgebenden hohl ausgeführten Antriebswelle steht. Von Nachteil ist der lange Weg für die Antriebsmomente von dem Zahnriementrieb über die innere Ausgleichswelle und den Zahnradtrieb in die hohle äußere Ausgleichswelle.A generic internal combustion engine describes the DE 28 22 589 A1 , Via a toothed belt drive, which is in direct rotational connection with the crankshaft of the internal combustion engine, an inner balancer shaft is driven, which in turn is in rotational connection with an outer, concentrically surrounding, hollow drive shaft in the region of its end remote from the toothed belt drive. A disadvantage is the long way for the drive torques of the toothed belt drive on the inner balance shaft and the gear drive in the hollow outer balancer shaft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Hubkolben-Brennkraftmaschine unter Wahrung ihrer Vorteile, insbesondere der Minimierung des Raumbedarfs, zu schaffen, die zur Vermeidung von Vibrationen durch Elastizitäten der verschiedenen Bauteile zugleich eine Minimierung des Wegs der Antriebsmomente für die Ausgleichswellen sicherstellt.Of the Invention is based on the object, a generic reciprocating internal combustion engine while preserving its benefits, in particular minimizing space requirements, to create, to avoid vibrations due to elasticities of different Components at the same time minimizing the path of the drive torques for the Ensures balance shafts.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.The inventive solution this The object is the characterizing features of the main claim, advantageous embodiments of the invention describe the dependent claims.

In Abweichung von dem zitierten Stand der Technik werden der Kettentrieb und die Zahnräder also an axial voneinander entfernten Stellen der Maschine untergebracht, wodurch die Möglichkeit gegeben wird, auch die Ausgleichswellen sich über unterschiedliche axiale Bereiche der Maschine erstrecken zu lassen. Besonders vorteilhaft ist die im Anspruch 2 angegebene fluchtende Anordnung der Ausgleichswellen, beispielsweise unterhalb der Kurbelwelle, wodurch eine besonders schmalbauende Maschine erzielt wird.In Deviation from the cited prior art become the chain drive and the gears so housed at axially spaced locations of the machine, thus the possibility is given, even the balance shafts over different axial To extend areas of the machine. Especially advantageous is the specified in claim 2 aligned arrangement of the balance shafts, for example, below the crankshaft, creating a special narrow-building machine is achieved.

Eine insbesondere bei zum Quereinbau in Kraftfahrzeuge unerwünschte Verlängerung der Maschine durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen kann dadurch vermieden werden, dass gemäß Anspruch 5 die Antriebe für die beiden Ausgleichswellen an Kurbelwangen der Kurbelwelle angeordnet werden, insbesondere durch Integration in die Kurbelwangen.A especially when transverse installation in motor vehicles unwanted extension the machine by the measures according to the invention can be avoided be that according to claim 5 the drives for arranged the two balance shafts on crank webs of the crankshaft be, especially by integration into the crank webs.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, deren 1 und 2 eine Stirnansicht und einen Längsschnitt bei einer Vierzylinder-Reihen-Maschine und deren 3 und 4 einen Längsschnitt und eine Stirnansicht bei einer Einzylinder-Maschine wiedergeben.Two embodiments of the invention will be explained below with reference to the drawing, whose 1 and 2 an end view and a longitudinal section in a four-cylinder inline engine and their 3 and 4 a longitudinal section and an end view in a single-cylinder machine play.

Betrachtet man zunächst die 1 und 2, so ist von der eigentlichen Brennkraftmaschine 1 nur ein Zylinder 2 mit dem Hubkolben 3 und dem zugeordneten Pleuel 4 zwecks Verbindung des Kolbens 3 mit der Kurbelwelle 5 dargestellt. Zum Ausgleich der oszillierenden Massenkräfte zweiter Ordnung verlaufen parallel zur Achse der Kurbelwelle 5 und in fluchtender Anordnung die beiden Ausgleichswellen 6 und 7, die mit exzentrischen, bei 8 und 9 angedeuteten Ausgleichsmassen bestückt sind. Beide Ausgleichswellen 6 und 7 werden mit doppelter Drehzahl, jedoch gegenläufig, von der Kurbelwelle 5 her angetrieben. Zu diesem Zweck dienen bezüglich der Ausgleichswelle 6 die beiden miteinander kämmenden Zahnräder 10 11, von denen das erstgenannte an der Kurbelwange 12 befestigt ist bzw. mit ihr einstückig ausgebildet ist, während das zweite Zahnrad 11 drehfest mit der Ausgleichswelle 6 verbunden ist. Diese rotiert also gegensinnig zur Kurbelwelle 5.Looking first at the 1 and 2 so is from the actual internal combustion engine 1 only one cylinder 2 with the reciprocating piston 3 and the associated connecting rod 4 for connection of the piston 3 with the crankshaft 5 shown. To compensate for the oscillating mass forces of second order parallel to the axis of the crankshaft 5 and in alignment the two balance shafts 6 and 7 that with eccentric, at 8th and 9 indicated balancing weights are equipped. Both balance shafts 6 and 7 are at twice the speed, but in opposite directions, from the crankshaft 5 driven. Serve for this purpose with respect to the balance shaft 6 the two meshing gears 10 11 , of which the former on the crank arm 12 is attached or formed integrally with it, while the second gear 11 rotatably with the balance shaft 6 connected is. This therefore rotates in the opposite direction to the crankshaft 5 ,

Demgegenüber rotiert die Ausgleichswelle 7 im selben Drehsinne wie die Kurbelwelle 5, da sie über den Kettenbetrieb 13, bestehend aus den beiden Kettenrädern 14 und 15 sowie der diese drehfest verbindenden Kette 16, angetrieben wird. Dabei ist das antreibende Kettenrad 14 wiederum drehfest mit einer Kurbelwange 17 verbunden bzw. in diese integriert.In contrast, the balance shaft rotates 7 in the same sense as the crankshaft 5 because they are about chain operation 13 , consisting of the two sprockets 14 and 15 as well as this non-rotatably connecting chain 16 , is driven. Here is the driving sprocket 14 again rotatably with a crank arm 17 connected or integrated into this.

Die beiden fluchtenden Ausgleichswellen sind unterhalb der Kurbelwelle der Maschine angeordnet. Das gilt auch für die beiden hohl ausgeführten Ausgleichswellen 20 und 21 der Einzylinder-Maschine gemäß den 3 und 4. Die beiden Ausgleichswellen 20 und 21, die wiederum mit exzentrischen Ausgleichsmassen 22 und 23 bestückt sind, laufen auf der gemeinsamen Welle 24, die bei 25 und 26 im Bereich von Lagern der Kurbelwelle 27 der Maschine im Maschinengehäuse gelagert ist. Zum Antrieb der Ausgleichswelle 20 dient wiederum ein zwei Zahnräder 28 und 29 enthaltender Trieb, während der Antrieb der Ausgleichswelle 21 durch den Kettentrieb 30 mit den Kettenrädern 31 und 32 und einer sie verbindenden Kette gebildet ist. In diesem Falle dienen die Ausgleichswellen 20 und 21 zum Massenkraft-Ausgleich erster Ordnung.The two aligned balance shafts are arranged below the crankshaft of the machine. This also applies to the two hollow balance shafts 20 and 21 the single-cylinder machine according to the 3 and 4 , The two balance shafts 20 and 21 , in turn, with eccentric balancing weights 22 and 23 equipped, run on the common shaft 24 that at 25 and 26 in the range of bearings of the crankshaft 27 the machine is stored in the machine housing. To drive the balance shaft 20 in turn serves a two gears 28 and 29 containing drive while driving the balance shaft 21 through the chain drive 30 with the sprockets 31 and 32 and a chain connecting them is formed. In this case, the balance shafts serve 20 and 21 to the mass-force balance of first order.

Mit der Erfindung ist demgemäß eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine geschaffen, die mit minimalem Bauraum zur Unterbringung der beiden Ausgleichswellen auskommt.With The invention is accordingly a generic internal combustion engine created with minimal space to accommodate the two Balancing shafts gets by.

Claims (5)

Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle und zwei parallel zu dieser verlaufenden, gegensinnig rotierenden Ausgleichswellen, von denen eine über einen Trieb nach Art eines Kettentriebs an der Kurbelwelle angetrieben ist, während die andere Ausgleichswelle über einen Zahnradtrieb angetrieben ist, wobei Kettentrieb und Zahnradtrieb in unterschiedlichen Querebenen der Maschine liegen, dadurch gekennzeichnet, dass auch der Zahnradtrieb (10, 11) an der Kurbelwelle (5) angreift und sich die beiden Ausgleichswellen (6, 7) in unterschiedlichen axialen Bereichen der Maschine (1) erstrecken.Reciprocating internal combustion engine with a crankshaft and two parallel to this running, counter-rotating balancing shafts, one of which is driven via a drive like a chain drive on the crankshaft, while the other balancer shaft is driven by a gear drive, wherein chain drive and gear drive in different transverse planes lie of the machine, characterized in that the gear drive ( 10 . 11 ) on the crankshaft ( 5 ) and the two balance shafts ( 6 . 7 ) in different axial areas of the machine ( 1 ). Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch fluchtende Anordnung der Ausgleichswellen (6, 7).Internal combustion engine according to claim 1, characterized by aligned arrangement of the balance shafts ( 6 . 7 ). Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichswellen (6, 7) unterhalb der Kurbelwelle (5) angeordnet sind.Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the balance shafts ( 6 . 7 ) below the crankshaft ( 5 ) are arranged. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichswellen (20, 21) als Hohlwellen auf einer gemeinsamen Achse (24) laufen.Internal combustion engine according to claim 2 or 3, characterized in that the balance shafts ( 20 . 21 ) as hollow shafts on a common axis ( 24 ) to run. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kettentrieb (13) und die Zahnräder (11, 12) antriebsseitig an Kurbelwangen (12, 17) der Kurbelwelle (5) angeordnet sind.Internal combustion engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the chain drive ( 13 ) and the gears ( 11 . 12 ) on the drive side on crank webs ( 12 . 17 ) of the crankshaft ( 5 ) are arranged.
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DE3211655A1 (en) * 1982-03-30 1983-10-13 Ford-Werke AG, 5000 Köln Internal combustion engine with a mass balance of second order

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