DE4436603A1

DE4436603A1 - IC piston engine with crankshaft-driven balancing shafts

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Publication number: DE4436603A1
Application number: DE19944436603
Authority: DE
Inventors: Gerd Schuesler; Juergen Dr Lindner; Ulrich Ohnemus; Michael Dr Maurer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1994-10-13
Filing date: 1994-10-13
Publication date: 1996-04-18

Abstract

The magnetic drive (5) is located between the crankshaft (2) and the differential shaft system (4) and transmits the torque from the 4-cylinder in line engine (1). Facilities are provided, which substantially exclude a phase displacement between the first and second magnet wheels (5a,5b). Gear wheels (7a,7b) are provided next to the two magnet wheels (5a,5b) which in operation mesh with each other. The magnetic drive (5) is designed as a spur gear drive, and the circumferential surfaces of the magnet wheels (5a,5b). With the magnetic working surface sections (10) provided on the magnetic wheels facing each other.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle sowie zumindest einer von dieser angetriebenen Ausgleichswelle oder Ausgleichswellen-An ordnung. Derartige Ausgleichswellen-Anordnungen dienen dazu, beispielsweise bei vierzylindrigen Reihen-Brenn kraftmaschinen einen verbesserten Massenausgleich zu schaffen und dadurch die Laufruhe der Brennkraftmaschine deutlich zu steigern. Neben dem Massenkräfteausgleich können mit Ausgleichswellen-Anordnungen auch freie Mo mente ausgeglichen werden, selbstverständlich auch an an deren Maschinen als vierzylindrigen Reihenmaschinen, so beispielsweise solchen der V6-Bauart. Angetrieben werden die bevorzugt zwei Ausgleichswellen beispielsweise eines sogenannten Lancaster-Ausgleichs von der Kurbelwelle, wo bei entweder ein Direktantrieb mittels Zahnrädern oder auch über eine Kette oder ein anderes Zugmittelgetriebe vorgesehen sein kann. Diese bekannten Antriebe sind je doch geräuschintensiv, d. h. zur Erzielung einer mög lichst großen akustischen Laufruhe sind unverhältnismäßig kleine Toleranzen an den einzelnen Bauteilen, insbeson dere Verzahnungen erforderlich. The invention relates to a reciprocating internal combustion engine with a crankshaft and at least one of them driven balancer shaft or balancer shaft on order. Such balancer shaft arrangements are used in addition, for example with four-cylinder in-line burning improved mass balance create and thereby the smooth running of the internal combustion engine to increase significantly. In addition to balancing mass forces can with free balance shaft arrangements also Mo elements are balanced, of course also on their machines as four-cylinder in-line machines, so for example those of the V6 type. Are driven preferably two balancing shafts, for example one so-called Lancaster compensation from the crankshaft, where with either a direct drive using gears or also via a chain or another traction mechanism can be provided. These known drives are ever but noisy, d. H. to achieve a possible The greatest possible acoustic smoothness is disproportionate small tolerances on the individual components, in particular other gears required.

Einen demgegenüber vereinfachten Antrieb für die Aus gleichswellen-Anordnung einer Brennkraftmaschine aufzu zeigen, der bekanntermaßen lediglich relativ niedrige Drehmomente zu übertragen in der Lage sein muß, ist Auf gabe der vorliegenden Erfindung.In contrast, a simplified drive for the Aus same shaft arrangement of an internal combustion engine show, which is known to be only relatively low Torques must be able to transmit the present invention.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die Kurbel welle ein erstes Magnetrad eines Magnetgetriebes und die Ausgleichswellen-Anordnung das zweite Magnetrad des die Drehmomentübertragung zwischen der Kurbelwelle und der Ausgleichswellen-Anordnung bewerkstelligenden Magnetge triebes trägt und daß Maßnahmen vorgesehen sind, die einen Phasenversatz zwischen den beiden Magneträdern weitgehend ausschließen. Vorteilhafte Aus- und Weiterbil dungen sind Inhalt der Unteransprüche.To solve this problem it is provided that the crank wave a first magnetic wheel of a magnetic gear and the Balance shaft arrangement the second magnetic wheel of the Torque transmission between the crankshaft and the Balance shaft arrangement producing Magnetge drives and that measures are provided that a phase shift between the two magnetic wheels largely exclude. Advantageous training and further education are contents of the subclaims.

Erfindungsgemäß wird die Ausgleichswelle bzw. die Aus gleichswellen-Anordnung mittels eines Magnetgetriebes von der Kurbelwelle aus angetrieben. Derartige Magnetgetriebe sind an sich im Stand der Technik bekannt. Verwiesen wird hierzu beispielsweise auf die deutschen Offenlegungs schriften 42 23 814, 42 23 815, 42 23 826, 42 23 827. Diese Magnetgetriebe zeichnen sich insbesondere durch den Vorteil der berührungslosen Drehmomentübertragung aus, so daß irgendwelche Geräusche durch diese Magnetgetriebe nicht erzeugt werden können. Dabei können die bevorzugt beiden Magneträder des Magnetgetriebes auch kostengünstig gefertigt werden. Jedoch sind erfindungsgemäße Maßnahmen vorzusehen, die verhindern, daß zwischen den beiden Magneträdern des Magnetgetriebes, von denen eines mit der Kurbelwelle und das andere mit der Ausgleichswellen-An ordnung verbunden ist, ein Phasenversatz auftritt. Her vorgerufen werden kann dieser Phasenversatz beispiels weise durch schlagartige Drehmomentstöße, die zu übertra gen ein günstig dimensioniertes Magnetgetriebe nicht in der Lage ist. Würden somit die Ausgleichswellen einer Brennkraftmaschine allein über ein Magnetgetriebe ange trieben, ohne das Maßnahmen vorgesehen sind, die einen Phasenversatz zwischen den Magneträdern ausschließen, so könnte bei Auftreten eines plötzlichen Drehmomentstoßes und eines darauf folgenden Außertaktgeratens der beiden Magneträder die Ausgleichswellen phasenversetzt zu der Kurbelwelle drehen, was die Funktion des Massenausglei ches stören würde. Schlimmstenfalls könnte sich bei ex tremen Phasenversatz die Unwucht der Ausgleichswellen zur der Unwucht des Kurbeltriebes addieren, so daß die Aus gleichswellen sogar eine schädliche Wirkung zeigen wür den. Erfindungsgemäß sind daher an einer Brennkraft maschine mit einer Ausgleichswellen-Anordnung, die mit tels eines Magnetgetriebes von der Kurbelwelle aus ange trieben wird, Maßnahmen vorgesehen, die einen Phasenver satz zwischen den beiden Magneträdern des Magnetgetriebes weitestgehend ausschließen.According to the balance shaft or the off same shaft arrangement by means of a magnetic gear from driven from the crankshaft. Such a magnetic gear are known per se in the prior art. Is referred see, for example, the German disclosure publications 42 23 814, 42 23 815, 42 23 826, 42 23 827. These magnetic gears are characterized in particular by the Advantage of non-contact torque transmission, so that any noise from this magnetic gear cannot be generated. They can be preferred two magnetic wheels of the magnetic gear also inexpensive are manufactured. However, measures are according to the invention to provide that prevent between the two Magnetic gear magnetic wheels, one of which with the Crankshaft and the other with the balance shaft on order is connected, a phase shift occurs. Forth This phase shift can be called, for example as a result of sudden torque surges to be transmitted not a cheaply dimensioned magnetic gearbox able. Would the balancing shafts be one Internal combustion engine alone via a magnetic gearbox drove, without the measures are provided, the one Exclude phase shift between the magnetic wheels, see above could occur if a sudden torque surge occurs and a subsequent out of cycle device of the two Magnetic wheels offset the balance shafts to the Crankshaft rotate what the function of mass balancing would bother me. In the worst case, ex phase offset the unbalance of the balance shafts add the unbalance of the crank mechanism so that the off same waves would even have a harmful effect the. According to the invention are therefore at an internal combustion engine machine with a balance shaft arrangement that with means of a magnetic transmission from the crankshaft is driven, measures provided that a phase shift set between the two magnetic wheels of the magnetic gear exclude as much as possible.

Eine bevorzugte Maßnahme ist ein sogenanntes Überlast- Zahnradpaar. Demzufolge sind neben den beiden Magnet rädern Zahnräder vorgesehen, die unter Spiel miteinander kämmen. Analog dem ersten Magnetrad steht das erste Zahn rad mit der Kurbelwelle in Verbindung, während analog dem zweiten Magnetrad das zweite Zahnrad mit der Ausgleichs wellen-Anordnung verbunden ist. Beide Zahnräder sind der art ausgelegt und bemessen, daß im Rahmen einer üblichen Drehmomentübertragung diese Zahnräder miteinander kämmen, ohne sich dabei zu berühren. Wird somit zwischen der Kur belwelle und der Ausgleichswellen-Anordnung das Drehmo ment allein durch das Magnetgetriebe übertragen, so lau fen diese überlast-Zahnräder unter einem derart großen Spiel, daß sich die Zahnflanken der beiden Zahnräder nicht berühren, so daß auch keine Geräuscherzeugung mög lich ist. Lediglich in extremen Ausnahmesituationen, in denen ein hoher Drehmomentstoß auftritt, der vom Magnet getriebe nicht vollständig übertragen werden kann, so daß die Magneträder unter Schlupf bildlich gesprochen "durchrutschen" würden, kommen die eben miteinander käm menden Zahnflanken der beiden Überlast-Zahnräder in Ein griff, so daß dann die Drehmomentübertragung über diese Zahnräder erfolgt. Nach Übertragung dieses hohen Drehmo mentstoßes ist wiederum das Magnetgetriebe in der Lage, das erforderliche Drehmoment zu übertragen, so daß dann die Zahnräder wieder außer Eingriff kommen und die Dreh momentübertragung wiederum berührungslos erfolgt. Eine Geräuschemission tritt somit nur unter Spitzenbelastung auf, die jedoch äußerst selten ist. Bei Normalbetrieb er folgt die Drehmomentübertragung geräuscharm stets über das Magnetgetriebe. So ist auch bei Spitzenbelastung auf grund der zusätzlichen Zahnräder das Entstehen eines Phasenversatzes zwischen den beiden Magneträdern ausge schlossen.A preferred measure is a so-called overload Gear pair. As a result, next to the two magnet wheels gears provided that play with each other comb. The first tooth is analogous to the first magnetic wheel rad with the crankshaft in connection, while analog second magnetic wheel the second gear with the balancing waves arrangement is connected. Both gears are the one designed and dimensioned that within the scope of a usual Torque transmission mesh these gears together without touching it. Is thus between the cure belwelle and the balance shaft arrangement the torque transmitted by the magnetic gear alone, so lukewarm fen these overload gears under such a large one Match that the tooth flanks of the two gears do not touch, so that no noise is possible is. Only in extreme exceptional situations, in where a high torque shock occurs, that of the magnet gear can not be completely transferred, so that the magnetic wheels under slip figuratively speaking "would slip", they just come together the tooth flanks of the two overload gears in one gripped so that then the torque transmission through this Gears. After transferring this high torque the magnetic transmission is in turn able to to transmit the required torque, so that then the gears come out of engagement again and the rotation Torque transmission again takes place without contact. A Noise emission therefore only occurs under peak loads which is extremely rare. During normal operation the torque transmission always follows quietly the magnetic gear. So is even at peak loads the emergence of a due to the additional gears Phase offset between the two magnetic wheels out closed.

Das Magnetgetriebe kann als Stirnradgetriebe ausgebildet sein. Hierbei sind bevorzugt an den Umfangsflächen der Magneträder magnetische Wirkflächen-Abschnitte vorgese hen, die einander zugewandt sind. Gestaltet sein können diese Magneträder dabei wie die üblichen, im Stand der Technik bekannten Magneträder, d. h. es können über den Umfang verteilt eine Vielzahl von gleichsinnig gepolten Magneten vorgesehen sein, wobei die Zwischenbereiche zwi schen diesen magnetischen Wirkflächen-Abschnitten von den Magneten selbst polarisiert werden. Es können jedoch in den Zwischenflächen zwischen den gleichsinnig gepolten Magnetflächen-Abschnitten weitere Magnetflächen-Ab schnitte von gegensinniger Polung vorgesehen sein. Auch in der weiteren Auslegung können die Magneträder wie üb lich gestaltet sein, d. h. der Grundkörper kann aus einer Vielzahl von aufeinander gestapelten Blechen bestehen, um Wirbelstromverluste zu vermeiden.The magnetic gear can be designed as a spur gear his. Here are preferred on the peripheral surfaces Magnetic wheels magnetic active surface sections vorese hen facing each other. Can be designed these magnetic wheels like the usual ones in the state of the art Technology known magnetic wheels, d. H. it can over the A large number of poles of the same polarity are distributed around the circumference Magnets may be provided, the intermediate areas between between these magnetic active surface sections Magnets themselves are polarized. However, in the interfaces between the same polarity Magnetic surface sections further magnetic surface sections cuts of opposite polarity may be provided. Also In the further interpretation, the magnetic wheels can be used as usual be designed, d. H. the basic body can be made from a A large number of sheets stacked on top of one another exist Avoid eddy current losses.

Die magnetischen Wirkflächen-Abschnitte können aber auch an den Zahnflanken der ein Stirnradgetriebe bildenden Überlast-Zahnräder vorgesehen sein. Auch dann erfolgt bei entsprechender Auslegung der Polung die Drehmomentüber tragung üblicherweise auf magnetischem Wege, so daß sich die Zahnflanken der beiden Zahnräder nicht berühren. Le diglich bei extrem hohen Drehmomentstößen können die Zahnflanken aneinander zum Anliegen kommen. Dann übertra gen die Zahnräder auf mechanischem Wege das Drehmoment, so daß wie gewünscht ein Phasenversatz zwischen den bei den Magneträdern bzw. Zahnrädern ausgeschlossen ist. Sind die magnetischen Wirkflächen an den Zahnflanken der Zahn räder vorgesehen, so bildet jedes Magnetrad mit seinem zugeordneten Zahnrad eine Baueinheit, d. h. es ist ledig lich ein einziges Rad erforderlich, welches die beiden Funktionen, nämlich die des Magnetrades sowie die des Zahnrades übernimmt.The magnetic active surface sections can also on the tooth flanks of a spur gear Overload gears can be provided. Then also at appropriate polarity design the torque over usually by magnetic means, so that do not touch the tooth flanks of the two gears. Le only with extremely high torque surges Tooth flanks come into contact with each other. Then transfer the gears counteract the torque mechanically, so that a phase shift between the at the magnetic wheels or gears is excluded. are the magnetic active surfaces on the tooth flanks of the tooth wheels provided, so each magnetic wheel forms with its assigned gear a unit, d. H. it is single Lich a single wheel required, which the two Functions, namely that of the magnetic wheel and that of Gear takes over.

Vorteilhafterweise sollte das Zahnrad aus einem nicht magnetisierbaren Werkstoff bestehen. Hierzu kann das Zahnrad beispielsweise in einem Kunststoff oder einem austenitischen Stahl ausgeführt sein. Verbunden sein kann dabei das Magnetrad mit dem zugeordneten Zahnrad bzw. der zugeordneten Welle (Ausgleichswellen-Anordnung bzw. Kur belwelle) elastisch oder starr. Die jeweils günstigste Verbindungsanordnung kann in Abhängigkeit von der jewei ligen Gestaltung bzw. Dimensionierung der einzelnen Bau teile den jeweiligen Anforderungen entsprechend festge legt werden.Advantageously, the gear should not be one magnetizable material exist. For this, the Gear, for example in a plastic or austenitic steel. Can be connected the magnetic wheel with the assigned gear or assigned shaft (balance shaft arrangement or cure belwelle) elastic or rigid. The cheapest Connection arrangement can depend on the respective current design or dimensioning of the individual construction parts according to the respective requirements be placed.

Ist das Magnetgetriebe im wesentlichen als Stirnradge triebe ausgebildet, so können die Magneträder zylindrisch oder kegelförmig gestaltet sein. Daneben kann das Magnet getriebe aber auch als Scheibengetriebe ausgebildet sein, wobei die Magneträder an den Seitenflanken einander zuge wandte magnetische Wirkflächen aufweisen. The magnetic gearbox is essentially a spur gear Drives formed, the magnetic wheels can be cylindrical or be conical. In addition, the magnet but also be designed as a disk gear, the magnetic wheels on the side flanks towards each other have facing magnetic active surfaces.

Ein weitere Maßnahme, mit Hilfe derer ein Phasenversatz zwischen den beiden Magneträdern des Magnetgetriebes wei testgehend ausgeschlossen werden kann, liegt in einer un gleichmäßigen Polteilung der Magneträder. Dies bedeutet, daß die magnetischen Wirkflächen an den beiden Magneträdern ungleichmäßig angeordnet sind und dabei insbesondere unterschiedlich große Wirkflächen-Abschnitte beschreiben. Dabei ist jedoch dafür Sorge getragen, daß bei den beiden Magneträdern stets einander entsprechende Wirkflächen-Ab schnitte einander gegenüberliegen können. Auf diese Weise werden sich die beiden Magneträder stets derart einstel len, daß entsprechend zueinander passende magnetische Wirkflächen-Abschnitte nebeneinander zu liegen kommen, wodurch eine exakte Phasenlage zwischen den beiden Mag neträdern des Magnetgetriebes definiert ist. Sollten nun diese Magneträder durch Auftreten eines plötzlichen Dreh momentstoßes außer Tritt kommen, so wird nach einigen Um drehungen der beiden Magneträder die Originalposition selbsttätig wieder erreicht.Another measure by means of which a phase shift between the two magnetic wheels of the magnetic gearbox white can be excluded from testing, lies in a un even pole pitch of the magnetic wheels. This means, that the magnetic active surfaces on the two magnetic wheels are arranged unevenly and in particular describe sections of different effective area. However, care is taken that the two Magnetic wheels always corresponding effective area-Ab cuts can face each other. In this way the two magnetic wheels will always adjust in this way len that corresponding magnetic matching Active surface sections come to lie side by side, whereby an exact phase position between the two mag gear wheels of the magnetic transmission is defined. Should now these magnetic wheels due to a sudden spin momentary shock, after a few um rotations of the two magnetic wheels the original position automatically reached again.

Näher erläutert wird die Erfindung anhand einiger in Prinzipskizzen dargestellter bevorzugter Ausfüh rungsbeispiele. Es zeigtThe invention is explained in more detail with reference to some in Schematic diagrams of preferred embodiment shown examples. It shows

Fig. 1 eine aufgebrochene Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einer Ausgleichswellen-Anordnung, die über ein als Stirnradgetriebe ausgebildetes Magnet getriebe angetrieben wird, Fig. 1 is a broken reciprocating piston internal combustion engine with a balancer shaft arrangement is designed as a spur gear transmission driven magnet,

Fig. 2a, 2b zwei perspektivische Ansichten dieses Stirnrad- Magnetgetriebes, FIGS. 2a, 2b show two perspective views of this helical magnetic transmission,

Fig. 3 die Brennkraftmaschine mit einem Kegelrad- Magnetgetriebe, Fig. 3, the internal combustion engine with a bevel gear magnet,

Fig. 4 die Brennkraftmaschine mit einem Scheibenrad- Magnetgetriebe, Fig. 4, the internal combustion engine with a Scheibenrad- magnet gear,

Fig. 5 die perspektivische Darstellung eines anders gestalteten Magnetgetriebes sowie Fig. 5 is a perspective view of a differently designed magnetic gear and

Fig. 6 in einer Prinzipdarstellung ein Magnetgetriebe mit ungleichmäßiger Polteilung. Fig. 6 in a schematic representation of a magnetic gear with uneven pole pitch.

Eine vierzylindrige Reihen-Hubkolben-Brennkraftmaschine 1 besitzt wie üblich eine lediglich schematisch darge stellte Kurbelwelle 2, deren Rotationsbewegung über ein an der Brennkraftmaschine 1 angeflanschtes Getriebe 3 beispielsweise zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges genutzt wird. Die Brennkraftmaschine 1 weist eine Ausgleichswel len-Anordnung 4 auf, die beispielsweise nach dem soge nannten Lancaster-Ausgleich arbeiten kann. Demzufolge be steht die Ausgleichswellen-Anordnung 4 aus zwei Aus gleichswellen 4a, 4b mit geeignet dimensionierten sowie angeordneten Ausgleichsgewichten 4c, 4d. Wie bekannt, ro tieren dabei die beiden Ausgleichswellen 4a, 4b zuein ander gegensinnig mit doppelter Kurbelwellen-Drehzahl. Hierzu wird die Ausgleichswellen-Anordnung 4 von der Kur belwelle 2 angetrieben.A four-cylinder in-line reciprocating piston internal combustion engine 1 has, as usual, a crankshaft 2 which is only shown schematically, the rotational movement of which is used, for example, to drive a motor vehicle via a gear 3 flanged to the internal combustion engine 1 . The internal combustion engine 1 has a compensation arrangement 4 which can work, for example, according to the so-called Lancaster compensation. Accordingly, the balancer shaft arrangement 4 consists of two balancer shafts 4 a, 4 b with suitably dimensioned and arranged counterweights 4 c, 4 d. As is known, the two balancer shafts 4 a, 4 b ro mutually in opposite directions at twice the crankshaft speed. For this purpose, the balancer shaft arrangement 4 is driven by the cure belwelle 2 .

Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen erfolgt der Antrieb der Ausgleichswellen-Anordnung 4 von der Kurbelwelle 2 aus über ein in seiner Gesamtheit mit 5 bezeichnetes Magnetgetriebe. Ein erstes Magnetrad 5a ist auf der Kur belwelle 2 angeordnet, während ein zweites Magnetrad 5b drehfest mit der Ausgleichswelle 4a verbunden ist. Die Drehmomentübertragung von der Kurbelwelle 2 auf die Aus gleichswelle 4a erfolgt somit durch Übertragung des Dreh momentes des ersten Magnetrads 5a auf das zweite Magnet rad Sb. Die zweite Ausgleichswelle 4b wird von der Aus gleichswelle 4a über ein übliches Zahnradgetriebe 6 ange trieben, jedoch kann auch an dieser Stelle ein Magnetge triebe vorgesehen sein.In all of the exemplary embodiments, the balancer shaft arrangement 4 is driven from the crankshaft 2 by way of a magnetic gearbox designated 5 in its entirety. A first magnetic wheel 5 a is arranged on the cure belwelle 2 , while a second magnetic wheel 5 b is rotatably connected to the balance shaft 4 a. The torque transmission from the crankshaft 2 to the balancer shaft 4 a is thus carried out by transmitting the torque of the first magnetic wheel 5 a to the second magnetic wheel Sb. The second balancer shaft 4 b is driven by the balancer shaft 4 a via a conventional gear transmission 6 , however, a Magnetge gear can also be provided at this point.

Es können Drehmomentstöße auftreten, die zu übertragen das Magnetgetriebe 5 nicht in der Lage ist. Hierbei könn ten dann die beiden Magneträder 5a, 5b außer Tritt kom men, d. h. aufgrund eines Schlupfes zwischen den beiden Magneträdern 5a, 5b könnten diese Räder dann pha senversetzt zueinander laufen, so daß auch die Kurbel welle 2 sowie die Ausgleichswellen-Anordnung 4 phasenver setzt zueinander rotieren würden. Dies gilt es unter al len Umständen zu vermeiden, da sonst ein wirkungsvoller Massenausgleich nicht erzielt werden kann. Bei den Aus führungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 5 ist daher eine (erste) Maßnahme vorgesehen, die einen Phasenversatz zwischen den beiden Magneträdern 5a, 5b ausschließt. Die Maßnahme besteht in einem Überlast-Zahnradgetriebe 7, das dem Magnetgetriebe 5 parallel geschaltet ist. Bestand teile diese Zahnradgetriebes 7 sind zwei Zahnräder 7a, 7b, die bevorzugt jeweils neben dem zugeordneten Magnet rad 5a bzw. 5b angeordnet sind. Die Zahnräder 7a, 7b käm men dabei mit einem derart großen Spiel, daß sich die Zahnflanken der Zahnräder üblicherweise nicht berühren. Üblicherweise wird somit das Drehmoment über das Magnet getriebe 5 übertragen, während die beiden Zahnräder 7a, 7b sozusagen leer mitlaufen. Lediglich dann, wenn das Magnetgetriebe 5 einen Drehmomentstoß oder dergleichen nicht übertragen kann, kommen die Zahnflanken der beiden Zahnräder 7a, 7b miteinander in Eingriff, so daß dann dieser hohe Drehmomentstoß über das Zahnradgetriebe 7 übertragen wird. Fällt anschließend wieder ein niedri geres Drehmoment an, so kann dann die Übertragung wieder über das Magnetgetriebe 5 erfolgen, so daß die beiden Zahnräder 7a, 7b wieder berührungslos miteinander kämmen. Torque surges can occur which the magnetic transmission 5 is unable to transmit. In this case, the two magnetic wheels 5 a, 5 b could then come out of step, ie, due to slippage between the two magnetic wheels 5 a, 5 b, these wheels could then run out of phase with one another, so that the crankshaft 2 and the balancer shaft Arrangement 4 phasenver sets would rotate to each other. This is to be avoided under all circumstances, otherwise an effective mass balance cannot be achieved. In the exemplary embodiments from FIGS. 1 to 5, a (first) measure is therefore provided which excludes a phase shift between the two magnetic wheels 5 a, 5 b. The measure consists of an overload gear transmission 7 which is connected in parallel with the magnetic transmission 5 . Parts of this gear 7 are two gears 7 a, 7 b, which are each preferably arranged next to the associated magnet wheel 5 a or 5 b. The gears 7 a, 7 b comb with such a large game that the tooth flanks of the gears usually do not touch. Usually, the torque is thus transmitted via the magnetic gear 5 , while the two gears 7 a, 7 b run idle, so to speak. Only when the magnetic gear 5 can not transmit a torque shock or the like, the tooth flanks of the two gears 7 a, 7 b come into engagement with one another, so that this high torque shock is then transmitted via the gear transmission 7 . Then there is a low torque again, so the transmission can then take place again via the magnetic gear 5 , so that the two gears 7 a, 7 b mesh again without contact.

Die Fig. 2a, 2b zeigen zwei verschiedene Perspektivan sichten einer Baugruppe, die jeweils aus den beiden Magneträdern 5a, 5b sowie den beiden Zahnrädern 7a, 7b besteht. Wie ersichtlich, sind die jeweiligen Zahnräder 7a bzw. 7b neben den jeweiligen Magneträdern 5a, 5b ange ordnet und mit diesen beispielsweise starr verbunden, es ist jedoch auch eine elastische Verbindung zwischen den jeweiligen Zahnrädern und Magneträdern möglich. Aus die sen Fig. 2a, 2b erkennt man auch den prinzipiellen Aufbau der Magneträder 5a, 5b. In segmentförmige Ausspa rungen eines Grundkörpers 8 sind voneinander beabstandet, jedoch aufeinander folgend eine Vielzahl von Magneten 9 eingesetzt. Diese Magneten 9 sowie die Zwischenbereiche zwischen zwei Magneten 9 bilden sogenannte magnetische Wirkflächen-Abschnitte 10. Dabei sind auf den beiden Magneträdern 5a, 5b jeweils miteinander korrespondierende magnetische Wirkflächen-Abschnitte 10 vorgesehen, so daß bei einer Rotation des ersten Magnetrades 5a das zweite Magnetrad 5b in Bewegung gesetzt wird. Während der Grund körper 8 aus ferritischem Blech besteht, sollte das dane ben angeordnete Zahnrad 7a bzw. 7b nicht magnetisch sein, um Anlagerungen von magnetisierbarem Abrieb zu vermeiden. So kann das Zahnrad 7a, 7b beispielsweise aus Kunststoff oder aus austenitischem Stahl bestehen.The Fig. 2a, 2b show two different views of a Perspektivan assembly, each of the two magnetic wheels 5 a, 5 b and the two gears 7 a, 7 b is made. As can be seen, the respective gears 7 a and 7 b are arranged next to the respective magnetic wheels 5 a, 5 b and rigidly connected to them, for example, but an elastic connection between the respective gears and magnetic wheels is also possible. From the sen Fig. 2a, 2b you can also see the basic structure of the magnetic wheels 5 a, 5 b. In segment-shaped recesses of a base body 8 are spaced from one another, but a plurality of magnets 9 are used in succession. These magnets 9 and the intermediate areas between two magnets 9 form so-called magnetic active surface sections 10 . In this case, corresponding magnetic active surface sections 10 are provided on the two magnetic wheels 5 a, 5 b, so that when the first magnetic wheel 5 a rotates, the second magnetic wheel 5 b is set in motion. While the basic body 8 is made of ferritic sheet metal, the gear 7 a or 7 b arranged next to it should not be magnetic, in order to avoid deposits of magnetizable abrasion. For example, the gear 7 a, 7 b can be made of plastic or austenitic steel.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei die Magneträder 5a, 5b kegelförmig ausgebildet sind. Mit die ser Maßnahme kann die Oberfläche der magnetischen Wirk flächen-Abschnitte 10 vergrößert werden und somit ein hö heres Drehmoment übertragen werden. Gleiches gilt für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4, wonach das Magnetge triebe 5 als Scheibengetriebe ausgebildet ist. Wie er sichtlich sind zwei in Axialrichtung voneinander beab standete Magneträder 5b vorgesehen, zwischen die das Magnetrad 5a hineinragt. Nachdem die Seitenflanken dieser Magneträder 5a, 5b einander zugewandte, magnetische Wirk flächen 10 aufweisen, ist wiederum die magnetisch unter stützte Drehmomentübertragung möglich. Analog den vorhe rigen Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 3 ist dem Magnetgetriebe 5 wiederum ein Überlastzahnradge triebe, bestehend aus zwei Zahnrädern 7a, 7b parallelge schaltet. Fig. 3 shows a further embodiment, wherein the magnetic wheels 5 a, 5 b are conical. With this measure, the surface of the magnetic active surface sections 10 can be enlarged and thus a higher torque can be transmitted. The same applies to the embodiment of FIG. 4, according to which the Magnetge gear 5 is designed as a disk gear. As he can see two axially spaced magnetic wheels 5 b are provided, between which the magnetic wheel 5 a protrudes. After the side flanks of these magnetic wheels 5 a, 5 b have facing magnetic active surfaces 10 , the magnetically supported torque transmission is again possible. Analogously to herein are subject membered embodiments according to FIGS. 1 and 3, the magnetic gear 5 is in turn drives a Überlastzahnradge consisting of two gears 7 a, 7 b switched parallel only.

Eine weitere Ausbildung des Magnetgetriebes 5 ist in Fig. 5 gezeigt. Hier sind die magnetischen Wirkflächen 10 an den Flanken der Zähne 11 der das Stirn-Zahnradge triebe 7 bildenden Zahnräder 7a, 7b vorgesehen. Die Zähne 11 sind dabei derart gestaltet, daß die beiden Zahnräder 7a, 7b unter Spiel miteinander kämmen können, d. h. bei einer Drehmomentübertragung in üblicher Größe erfolgt keine Berührung zwischen den einzelnen Zähnen 11 der bei den Zahnräder 7a, 7b. Vielmehr wird üblicherweise das Drehmoment durch die Magneten 9, die auf den Zähnen 11 befestigt sind, übertragen. Lediglich bei Auftreten von Drehmomentstößen können die Flanken der Zähne 11 aufein ander zum Anliegen kommen, so daß dann eine Drehmoment übertragung wie üblich über die Zahnflanken erfolgt.A further embodiment of the magnetic gear 5 is shown in FIG. 5. Here, the magnetic active surfaces 10 are provided on the flanks of the teeth 11 of the spur gear 7 forming gears 7 a, 7 b. The teeth 11 are designed in such a way that the two gears 7 a, 7 b can mesh with one another with play, ie there is no contact between the individual teeth 11 of the gears 7 a, 7 b when the torque is of the usual size. Rather, the torque is usually transmitted by the magnets 9 , which are attached to the teeth 11 . Only when torque surges occur, the flanks of the teeth 11 can come to rest on one another, so that a torque transmission then takes place as usual via the tooth flanks.

Anhand von Fig. 6 kann theoretisch eine weitere Maßnahme erläutert werden, mit Hilfe derer ein Phasenversatz zwi schen den beiden Magneträdern 5a, 5b des Magnetgetriebes 5 weitestgehend ausgeschlossen werden kann. Des besseren Verständnisses wegen sind hier die beiden Magneträder 5a, 5b derart bemessen dargestellt, daß eine Übertragung 1:1 erfolgt, d. h. es findet keine Übersetzung ins Schnelle statt, jedoch kann der im folgenden erläuterte Gedanke auch auf Magneträder 5a, 5b übertragen werden, die dem Antrieb einer Ausgleichswellen-Anordnung einer Hubkolben- Brennkraftmaschine dienen sollen und somit eine Über setzung ins Schnelle bewerkstelligen müssen.A further measure can be theoretically explained with the aid of FIG. 6, with the aid of which a phase shift between the two magnetic wheels 5 a, 5 b of the magnetic transmission 5 can be largely excluded. For the sake of better understanding, the two magnetic wheels 5 a, 5 b are shown dimensioned in such a way that a transmission takes place 1 : 1, ie there is no rapid translation, but the idea explained below can also be applied to magnetic wheels 5 a, 5 b are transmitted, which are used to drive a balance shaft arrangement of a reciprocating internal combustion engine and thus have to accomplish a translation in a hurry.

Wie ersichtlich weisen die beiden Magneträder 5a, 5b nach Fig. 6 eine ungleichmäßige Polteilung auf. Dies bedeu tet, daß die magnetischen Wirkflächen 10 an den beiden Magneträdern 5a, 5b ungleichmäßig, jedoch gegenseitig aufeinander abgestimmt angeordnet sind. Dann werden sich die beiden Magneträder 5a, 5b zueinander stets so ein stellen, daß einander gleiche magnetische Wirkflächen-Ab schnitte 10 (beispielsweise 10a, 10b, 10c) einander ge genüberliegen. Sollte bei einem derartig ausgebildeten Magnetgetriebe 5 ein Phasenversatz entstehen, d. h. sollte das angetriebene Magnetrad 5b gegenüber dem an treibenden ersten Magnetrad 5a außer Tritt fallen, so wird nach einigen Umdrehungen der beiden Magneträder die dargestellte Ausgangsposition wieder erreicht, da sich die jeweiligen Wirkflächen-Abschnitte 10 bzw. 10a, 10b, 10c einander zuwenden bzw. zuordnen wollen.As can be seen, the two magnetic wheels 5 a, 5 b according to FIG. 6 have an uneven pole pitch. This means that the magnetic active surfaces 10 on the two magnetic wheels 5 a, 5 b are arranged unevenly, but mutually coordinated. Then the two magnetic wheels 5 a, 5 b to each other always set such that mutually identical magnetic active surface sections 10 (for example 10a, 10b, 10c) are opposite one another. If a phase shift occurs in a magnetic gear 5 of this type , ie if the driven magnetic wheel 5 b falls out of step with respect to the driving first magnetic wheel 5 a, the starting position shown is reached again after a few revolutions of the two magnetic wheels, since the respective active surface Sections 10 and 10 a, 10 b, 10 c to turn or assign to each other.

Mit all den gezeigten Anordnungen ist es möglich, eine Ausgleichswellen-Anordnung 4 einer Hubkolben-Brennkraft maschine 1 praktisch geräuschlos von der Kurbelwelle 2 aus anzutreiben. Vorteilhafterweise ist mit Hilfe eines derartigen Magnetgetriebes 5 auch ein Höhenversatz zwi schen der antreibenden und der angetriebenen Welle auf einfache Weise erzielbar, so daß eine besonders kompakte Anordnung der Ausgleichswellen-Anordnung 4 innerhalb der Brennkraftmaschine 1 realisiert werden kann. Ferner tre ten praktisch keine Toleranzprobleme auf, da zwischen den beiden Magneträdern 5a, 5b ohnehin ein Luftspalt vorhan den ist. In den Ausführungsbeispielen nicht gezeigt ist die detaillierte Anbindung der Magneträder 5a, 5b bzw. der Zahnräder 7a, 7b an den jeweiligen Wellen 2 bzw. 4a, jedoch können ohnehin eine Vielzahl von Details insbeson dere konstruktiver Art abweichend von den Ausführungsbei spielen gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprü che zu verlassen.With all the arrangements shown, it is possible to drive a balance shaft arrangement 4 of a reciprocating piston internal combustion engine 1 practically noiseless from the crankshaft 2 . Advantageously, with the aid of such a magnetic gear 5 , a height offset between the driving and driven shafts can also be achieved in a simple manner, so that a particularly compact arrangement of the balancer shaft arrangement 4 can be realized within the internal combustion engine 1 . Furthermore, there are practically no tolerance problems, since an air gap is present between the two magnetic wheels 5 a, 5 b anyway. In the exemplary embodiments, the detailed connection of the magnetic wheels 5 a, 5 b or the gear wheels 7 a, 7 b to the respective shafts 2 or 4 a is not shown, however, a large number of details, in particular, of a constructive nature can deviate from the embodiments play be designed without leaving the content of the claims.

Claims

1. reciprocating internal combustion engine with a crankshaft ( 2 ) and at least one driven by this balance shaft or balance shaft arrangement ( 4 ), characterized in that the crankshaft ( 2 ) has a first magnetic wheel ( 5 a) of a magnetic transmission ( 5 ) and the balance shafts - Arrangement ( 4 ) the second magnetic wheel ( 5 b) of the torque transmission between the crankshaft ( 2 ) and balance shaft arrangement ( 4 ) -carrying magnetic gear ( 5 ), and that measures are provided that a phase offset between the two magnetic wheels ( 5 a, 5 b) largely excluded.

2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that in addition to the two magnetic wheels ( 5 a, 5 b) gears ( 7 a, 7 b) are provided which mesh with each other with play.

3. Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the magnetic gear ( 5 ) is designed as a spur gear and the peripheral surfaces of the magnetic wheels ( 5 a, 5 b) with the magnetic active surface portions ( 10 ) provided thereon face each other.

4. Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the magnetic active surfaces ( 10 ) on the tooth flanks of a spur gear forming gears ( 7 a, 7 b) are provided so that each magnetic wheel ( 5 a, 5 b) with the assigned gear ( 7 a, 7 b) forms a structural unit.

5. Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic wheels ( 5 a, 5 b) are cylindrical or conical.

6. Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the magnetic gear ( 5 ) is designed as a disk gear and the magnetic wheels ( 5 a, 5 b) on the side flanks facing each other train magnetic active surfaces ( 10 ).

7. Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic active surfaces ( 10 ) on the two magnetic wheels ( 5 a, 5 b) are arranged unevenly, but mutually mutually agreed, so that this uneven pole pitch an existing phase offset between the magnetic wheels ( 5 a, 5 b) is canceled again.