DE4441798A1 - Hubkolbenmaschine mit Massenausgleich - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine, insbesondere einen Verbrennungsmotor, mit wenigstens einem Zylinder, in dem ein mit einer Kurbelwelle in Verbindung stehender Kolben hin- und herbewegbar geführt ist.

Bei Hubkolbenmaschinen der vorstehend bezeichneten Art werden Zusatzaggregate der unterschiedlichsten Art, so beispielsweise auch die Bewegung von Ausgleichsmassen, die im Sinne der vorliegenden Erfindung ebenfalls als Zusatzaggregat gelten, unmittelbar über die Kurbelwelle, ggf. unter Zwischenschaltung von kinematisch formschlüssi­ gen Verbindungen angetrieben. Ausgleichsmassen für den Ausgleich von freien Massenkräften einer derartigen Hub­ kolbenmaschine werden hierbei in Form von umlaufenden Unwuchtgewichten vorgesehen, die je nach Anwendungsfall auch in mit der Kurbelwelle in Verbindung stehenden Zahn­ rädern zum Antrieb von Nebenaggregaten und/oder Zusatz­ aggregaten vorgesehen sind.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Hub­ kolbenmaschine der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, bei der derartige Zusatzaggregate auch innerhalb des Ma­ schinenkörpers angeordnet werden können, zumindest der Abgriff für die Betätigung mit kinematisch formschlüssigen Verbindungen innerhalb des Maschinenkörpers erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kurbelwelle mit wenigstens einer, eine Steuerkontur aufweisenden mitdrehenden Kurvenscheibe verbunden ist, die als Betätigungsmittel auf wenigstens ein Zusatzaggregat einwirkt. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß derartige Kurvenscheiben auch innerhalb des Motorgehäuses im Bereich des Kurbelwellenraumes untergebracht werden können und zwar dadurch, daß eine Kurvenscheibe mit einer auf den jeweiligen Einsatzfall abgestimmten Steuerkontur unmittel­ bar mit der Kurbelwelle verbunden werden kann. Die Kurven­ scheibe kann bei entsprechenden Anwendungsfällen selbstver­ ständlich auch auf der Außenseite des Maschinenkörpers mit der Kurbelwelle verbunden werden. Die erforderliche Kraft- und/oder Bewegungswirkung, die für die Betätigung des oder der Zusatzaggregate benötigt wird, kann unmittel­ bar von der Steuerkontur abgegriffen werden. Dies ist auch in der Weise möglich, daß die Kurvenscheibe mit ihrer Steuerkontur innerhalb des Motorgehäuses angeordnet ist, wohingegen das Zusatzaggregat außerhalb des Maschinengehäu­ ses angeordnet ist, wobei dann entsprechende Übertragungs­ mittel zwischen der Kurvenscheibe und dem Zusatzaggregat vorgesehen sind, die durch die Wandung des Maschinengehäu­ ses hindurchgeführt sind.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß als Zusatzaggregat wenigstens eine Ausgleichsmasse vorgesehen ist, die an der Hubkolbenmaschine in Abhängigkeit von der Kurbelwellendrehung hin- und herbe­ wegbar geführt ist und die mit einer Federanordnung in Verbindung steht. Mit Hilfe einer derartigen hin- und herbewegbar geführten Masse ist es möglich, entweder oszil­ lierende Massenkräfte, die durch die Pleuel und den Kolben verursacht werden, unmittelbar am Ort des Entstehens auszu­ gleichen, beispielsweise dadurch, daß eine derartige Kurven­ scheibe unmittelbar an der Kurbel angeordnet ist und die zugehörige Ausgleichsmasse in gleicher Wirkungsrichtung, jedoch mit entgegengesetztem Bewegungsablauf in der Hub­ kolbenmaschine vorzusehen. Die Ausgleichsmasse kann in einer rein translatorischen Bewegung oder auch in einer Schwenkbewegung geführt werden. Insbesondere bei mehrzylin­ drigen Reihenhubkolbenmaschinen ist es dann möglich, noch innerhalb des Motorengehäuses derartige Ausgleichsmassen jeweils im Bereich der Kurbelwellenenden vorzusehen, um so die freien Massenmomente erster und höherer Ordnung durch eine entsprechende Bemessung des Ausgleichsmassenpaares aus­ zugleichen. Dadurch, daß die Ausgleichsmassen möglichst dicht an den Kurbelwellenenden angeordnet sind, können die Ausgleichsmassen insgesamt verhältnismäßig klein ge­ halten werden. Der weitere Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung besteht darin, daß das Bewegungsgesetz der Ausgleichsmassen über die Steuerkontur der Kurvenscheibe vorgegeben werden kann. In der einfachsten Ausführungsform kann die Kurvenscheibe eine Kreiskontur aufweisen und mit ihrem Kreismittelpunkt exzentrisch zur Drehachse der Kurbelwelle mit dieser verbunden sein, wobei sich die Exzentrizität auf der bei einem Einzylindermotor auf der der Kurbelkröpfung abgekehrten Seite befindet. Bei einem Mehrzylindermotor, beispielsweise bei einem Reihenmotor mit einem Ausgleich der freien Massenmomente durch ein Ausgleichsmassenpaar, ist die Exzentrizität so vorzusehen, daß das durch die Ausgleichsmassen bewirkte Massenmoment dem Massenmoment der oszillierenden Triebwerksteile entge­ gengerichtet wirkt. Um die erforderliche Rückholbewegung bewirken zu können, wird anstelle einer aufwendigen mecha­ nischen Ankoppelung die Koppelung über eine Federanordnung vorgesehen, so daß über die Steuerkontur die Masse in die eine Bewegungsrichtung bewegt wird und über die Feder­ anordnung in die entgegengesetzte Bewegungsrichtung zurück­ geführt wird. Das System muß so ausgelegt werden, daß Resonanzen praktisch vermieden werden. Anstelle einer Federanordnung als bevorzugte Ankoppelung zur Aufrechterhal­ tung eines ständigen Kontaktes zwischen Steuerkontur und Zusatzaggregat - hier der Ausgleichsmasse - können auch andere, gleichwirkende Elemente eingesetzt werden. Die Anordnung kann auch so ausgebildet werden, daß bei Über­ schreitung einer vorgebbaren Drehzahl die Ausgleichsmassen arretiert und/oder der Eingriff mit der Steuerkontur aufge­ hoben wird.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung in Verbindung mit Aus­ gleichmassen als Zusatzaggregat besteht darin, daß es in raumsparender Weise möglich ist, bei entsprechender Ausgestaltung der Steuerkontur auch freie Massenmomente und Massenkräfte höherer Anordnung über derartige zusätzli­ che Ausgleichsmassen auszugleichen, wobei diese zusätzli­ chen Ausgleichsmassen praktisch in der gleichen Drehebene wie die Ausgleichsmassen zum Ausgleich der freien Momente erster Ordnung angeordnet werden können. Auch hier kann die Bewegung dieser Ausgleichsmassen unmittelbar über die Kurvenscheibe von der Kurbelwelle abgegriffen werden. Anders, als bei einer umlaufenden Unwucht, ist es dement­ sprechend in vorteilhafter Weise möglich, die Bewegungs­ richtung der hin- und herbewegbaren Ausgleichsmasse auf die Wirkrichtung der auszugleichenden Massenkräfte und/oder Massenmomente abzustimmen, so daß sich hier definierbare oszillierende Kräfte und/oder Momente bewirken lassen.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Verlauf der Steuerkontur stetig ist. Hierdurch werden Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungssprünge in der Übertragung auf die Ausgleichsmasse vermieden.

In zweckmäßiger weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Federanordnung eine progressive Kenn­ linie aufweist. Durch eine derartige Auslegung der Feder­ anordnung ergibt sich eine einfachere Unterdrückung der Resonanz im Betriebsbereich. Zweckmäßig ist es hierbei, wenn die Federanordnung unter Vorspannung mit der Ausgleichs­ masse verbunden ist, so daß ein Abheben der Ausgleichsmasse von der Steuerkontur mit Sicherheit vermieden ist. Zweck­ mäßig ist es, wenn die Federanordnung mit Stellmitteln zur Veränderung der Vorspannung in Verbindung steht, so daß auf die Eigenfrequenz des Feder-Masse-Systems Einfluß genommen werden kann, beispielsweise in Abhängigkeit von der Drehzahl.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zwischen der Steuerkontur und der Ausgleichsmasse ein Rollelement angeordnet ist, um eine Gleitreibung zwi­ schen Ausgleichsmasse und Steuerkontur zu vermeiden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ausgleichsmasse über Führungsmittel mit der Hub­ kolbenmaschine verbunden ist. Durch die Anordnung derartiger Führungsmittel werden die gegebenen Kippmöglichkeiten einer Federanordnung ausgeschlossen, so daß hier eine präzise richtungsstabile Führung der Ausgleichsmasse mög­ lich ist. Die Führungsmittel können durch Gleitbahnen, Schlepp- oder Kipphebel gebildet werden. Insbesondere bei der Verwendung von Hebeln als Führungsmittel besteht in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, die Federanordnung als Torsionsfeder auszubilden. Die Torsionsfeder wird hierbei im Bereich der Anlenkung des Hebels mit diesem verbunden, dessen anderes Ende an der Steuerkontur anliegt. Der Hebel kann hierbei als Übertragungsmittel ausgebildet sein, daß auf eine Masse einwirkt. Besonders zweckmäßig ist es jedoch, wenn der Hebel selbst die Ausgleichsmasse bildet.

Bei der Verwendung einer Torsionsfeder ist in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß wenigstens zwei Torsionsfedern für eine Federanordnung vorgesehen sind, wobei wenigstens eine Torsionsfeder rohrförmig aus­ gebildet und die andere Torsionsfeder koaxial in der rohr­ förmigen Torsionsfeder angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, bei vorgegebener Federcharakteristik eine kurz­ bauende Torsionsfederanordnung zu schaffen. Eine derartige Torsionsfederanordnung kann raumsparend auch im Bereich unterhalb der Kurbelwelle in der Ölwanne verlaufen, wobei der weitere Vorteil darin besteht, daß durch das die Tor­ sionsfeder umgebende Öl keine nennenswerte Verdrängungs­ arbeit aufgenommen wird.

In vorteilhafter weiterer Ausgestaltung sind bei einem Mehrzylinder-Reihenmotor zwei parallel zu beiden Seiten der Kurbelwelle verlaufende Torsionsfederanordnungen vorge­ sehen, wobei die Torsionsfederanordnungen jeweils an gegen­ überliegenden Endseiten des Motors gelagert sind und wobei mit jeder Torsionsfederanordnung eine Ausgleichmasse verbun­ den ist, die schwenkarmartig ausgebildet und mit ihrer Haupterstreckung senkrecht zur Achse der zugehörigen Tor­ sionsfederanordnung ausgerichtet ist. Bei dieser Anordnung besteht die Möglichkeit, durch eine entsprechende Wahl der Abstände zwischen der durch die Torsionsfederachse vorgegebenen Schwenkachse, dem Angriffspunkt der Steuer­ kontur und dem Massenschwerpunkt das hierdurch gegebene Feder-Masse-System hinsichtlich seiner Kinematik und seiner Dynamik optimal auf die auszugleichenden Massenmomente abzustimmen.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist hierbei ferner vorgesehen, daß die schwenkarmartige Ausgleichsmasse im Bereich ihres freien Endes eine Ausnehmung aufweist, die die andere Torsionsfederanordnung umgreift. Hierdurch ist eine Möglichkeit gegeben, den Schwerpunkt der Ausgleichs­ masse in möglichst großem Abstand zur Drehstabachse anzuord­ nen, um bei relativ kleiner Federtordierung einen möglichst großen Schwerpunkthub der Ausgleichsmasse zu realisieren. Durch diese Maßnahme kann die Ausgleichsmasse deutlich im Gewicht reduziert werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ausgleichsmasse mit wenigstens einem weiteren Zusatzaggregat in Wirkverbindung steht. Hierbei ist es besonders zweckmäßig, wenn die weiteren Zusatzaggregate mit den als Schlepp- oder Kipphebel ausgebildeten Führungs­ mittel in Verbindung stehen. Hierbei besteht dann die Möglichkeit, die Kinematik der Ausgleichsmassen zum Abdecken von Selbstfunktionen in der Hubkolbenmaschine, z. B. für die Schmierölversorgung oder für die Druckluftversorgung von Zusatzgeräten abzudecken.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den prinzipiellen Grundaufbau,

Fig. 2 eine Ausgestaltung der Anordnung für einen Massenausgleich,

Fig. 3 den Aufbau einer Torsionsfederanordnung.

In Fig. 1 ist in einer Stirnansicht eine Kurbel 1 einer Kurbelwelle einer hier nicht näher dargestellten Hubkolben­ maschine, beispielsweise eines Verbrennungsmotors dargestellt. Die Kurbel 1 besteht im wesentlichen aus einer Kurbelwelle 2, mit der über zwei parallel zueinander verlaufende Kurbel­ wangen 3 ein Kurbelzapfen 4 verbunden ist. Auf der dem Kurbelzapfen 4 abgekehrten Seite ist die Kurbelwange 3 als Gegengewicht 5 ausgestaltet, so daß die auf einer Kreisbahn um die Drehachse 6 der Kurbelwelle 2 umlaufenden Massenteile des hier nicht näher dargestellten Kurbeltriebes, also im wesentlichen der Kurbelzapfen 4 sowie der am Kurbel­ zapfen 4 angelenkte und mit diesem umlaufende, hier nicht näher dargestellte Teil des Pleuels im wesentlichen ausge­ wuchtet sind.

Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine Einzylinderhubkolbenmaschine zugrunde gelegt, deren Zylinder bei dieser Darstellung sich senkrecht über der Kurbelwellen­ achse befindet, wie dies durch die Zylinderachse 7 angedeu­ tet ist, so daß sich in der dargestellten Position der Kolben in der oberen Totlage befindet. Im Betrieb können durch das Gegengewicht 5 dementsprechend die durch Kolben, Kolbenbolzen und oberen Teil des Pleuels gebildeten oszil­ lierenden Massen nicht ausgeglichen werden, so daß freie Massenkräfte in Richtung der Zylinderachse 7 wirksam werden. Bei Mehrzylindermotoren machen sich diese freien Massenkräfte bzw. Massenmomente dann - bezogen auf die Hubkolbenmaschinen insgesamt - als entsprechende translatorische und/oder rotatorische Bewegungen bemerkbar.

Oszillierende Massenkräfte wurden bisher durch gegenläufig umlaufende Unwuchten ausgeglichen, die dann entsprechend in Gegenrichtung wirksamen Massenkräfte erzeugen, durch die die freien Massenkräfte bzw. freien Massenmomente der hin- und hergehenden Triebwerksteile kompensiert werden konnten.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten schematischen Beispiel ist für den Massenausgleich einer Einzylinderhubkolben­ maschine eine Kurvenscheibe 8 vorgesehen, die mit der Kurbelwelle 2 fest verbunden ist und mit dieser umläuft. Die Außenkontur der Kurvenscheibe 8 stellt hierbei die Steuerkontur dar. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Steuerkontur durch einen Kreis gebildet, so daß zur Erzeugung eines entsprechenden Gegenhubes zum Kurbelzapfen die Kurvenscheibe 8 mit ihrem Mittelpunkt 10 exzentrisch zur Drehachse 6 der Kurbelwellenachse 2 angeordnet ist. Die Ausrichtung dieser Exzentrizität ist so vorgesehen, daß sie in der gewünschten Wirkrichtung liegt.

In Verlängerung der Zylinderachse 7 bzw. in einer durch die Drehachse der Kurbelwelle einerseits und der Zylinder­ achse 7 andererseits definierten Ebene verlaufende Achse, die parallel zur Zylinderachse 7 verläuft, ist eine Aus­ gleichsmasse 11 angeordnet, die in entsprechenden Führun­ gen 12, beispielsweise einer schematisch dargestellten Gleitführung, hin- und herbewegbar gelagert ist. Die Aus­ gleichsmasse 11 liegt über ein Rollelement 14 an der Steuerkontur 9 der Kurvenscheibe 8 an und ist über eine Federanordnung 13 am Maschinenkörper fest abgestützt. Bei Drehung der Kurbelwelle 1 bewegt sich somit die Aus­ gleichsmasse 11 immer in Gegenrichtung zu dem vom Kurbel­ zapfen 4 geführten Kolben.

Bei entsprechender Abstimmung der Ausgleichsmasse 11 und der Exzentrizität, d. h. das Abstandes zwischen der Kurbel­ wellenachse 6 und dem Mittelpunkt 10 der Kurvenscheibe 8 werden somit die oszillierenden Massenkräfte kompensiert.

Die Kurvenscheibe 8 kann hierbei auch zugleich Teil der Kurbelwange 3 sein und das Gegengewicht 5 kann in gleicher Weise in die Kurvenscheibe 8 integriert sein. Um das Auf­ treten von freien Massenkräften zu vermeiden, würden bei einem Einzylindermotor beide Kurbelwangen mit entsprechen­ den Kurvenscheiben 8 versehen sein, die auf jeweils eine Ausgleichsmasse einwirken. Oder aber die Ausgleichsmasse 11 wäre mit ihrer Wirkungsrichtung genau in Verlängerung der Zylinderachse 7 unterhalb der Kurbel anzuordnen. Die Federanordnung 13, die hier schematisch nur als Schrauben­ feder dargestellt ist, sollte weitgehend dämpfungsfrei sein und so ausgelegt sein, daß im Betrieb Resonanzen weitgehend vermieden werden.

Wie eingangs bereits dargelegt, ist die Ausgleichsmasse als "Zusatzaggregat" definiert. Dementsprechend ist es auch möglich, zusätzlich oder anstelle der Ausgleichs­ masse 11 über die Steuerkontur 9 der Kurvenscheibe 8 ein für die Maschinenfunktion erforderliches Zusatzaggregat anzutreiben, beispielsweise einen Druckerzeuger für die Schmierölversorgung oder zur Erzeugung von Druckluft.

In Fig. 2 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel für einen Massenausgleich einer Mehrzylindermaschine, beispiels­ weise einer 4-Zylindermaschine dargestellt. Die Kurbel­ welle 2 ist daher nur mit ihrer Drehachse 6 gekennzeichnet. Bei diesem Anwendungsbeispiel ist, wie vorbeschrieben, jeweils an den Enden eine Kurvenscheibe 8 mit Steuerkontur 9 mit der Kurbelwelle 2 verbunden. An der Steuerkontur 9 liegt über ein Rollelement 14 eine schwenkbare Ausgleichs­ masse 16 an, die mit ihrem anderen Ende am Maschinengehäuse 15 hin- und herschwenkbar gelagert ist. Diese Ausgleichs­ masse kann nun wiederum über eine Schraubenfeder abgestützt werden. Zweckmäßig ist es jedoch, wenn die Ausgleichsmasse 16, wie hier schematisch dargestellt, jeweils mit einer Torsionsfeder 13.1 und 13.2 mit dem Maschinengehäuse 15 verbunden sind. Der Vorteil der Verwendung einer Torsions­ feder besteht insbesondere darin, daß diese platzsparend auch in der Ölwanne verlaufen kann, ohne daß hier durch das die Torsionsfedern umgebende Öl nennenswerte Verdrän­ gungsarbeit aufgenommen wird.

Die schematische Darstellung in Fig. 2 zeigt eine Anordnung, bei der die Torsionsfedern 13.1 und 13.2 sich parallel zu beiden Seiten der Drehachse 6 der Kurbelwelle erstrecken. Die beiden Torsionsfederanordnungen 13.1 und 13.2, die anhand von Fig. 3 in ihrem konstruktiven Aufbau noch näher erläutert werden, sind nun jeweils endseitig mit dem Maschi­ nengehäuse 15 verbunden. Die schwenkarmartige Ausgleichs­ masse 16 ist mit ihrem einen Ende 16.1 drehfest mit dem zugehörigen Ende der jeweiligen Torsionsfederanordnung 13 verbunden und erstreckt sich quer zur Kurbelwellenlängs­ richtung unterhalb der Kurvenscheibe 8 und stützt sich auf der Kurvenscheibe 8 wiederum über ein Rollelement 14 ab. Die Federanordnung 13 steht jeweils unter einer entsprechenden Vorspannung, so daß der Kontakt zwischen der Steuerkontur der Kurvenscheibe 8 und dem Rollelement gewährleistet ist.

Die schwenkarmartige Ausgleichsmasse 16 ist hierbei nach Möglichkeit so geformt, daß die Bewegungsrichtung des Schwerpunktes S und damit die Wirkrichtung der Ausgleichs­ masse auf die Wirkrichtung des auszugleichenden Massen­ momentes und/oder der Massenkräfte abgestimmt ist.

Da durch den Abstand zwischen der durch die Achse der Federanordnung vorgegebene Schwenkachse der Ausgleichs­ masse 16 zum Angriffspunkt der Kurvenscheibe an der Aus­ gleichsmasse, hier definiert durch die Lage des Rollele­ mentes, Einfluß auf die Hebelübersetzung und damit Einfluß auf den Schwenkweg des Schwerpunktes S genommen werden kann, ist in den Ausgleichsmassen jeweils eine Ausnehmung 17 vorgesehen, die jeweils die andere Torsionsfederanord­ nung umgreift, so daß die baulichen Gegebenheiten des Kurbelgehäuses auch für den Einbau der Torsionsfederanord­ nung berücksichtigt werden können. Bei kleiner Federtordie­ rung läßt sich über die Bemessung des Schwerpunktabstandes ein großer Schwerpunkthub realisieren und damit das Gewicht der Ausgleichsmasse deutlich reduzieren.

Zusätzlich zu den Torsionsfederanordnungen 13.1 und 13.2 ist es ferner möglich, wie in Fig. 1 dargestellt, die schwenkarmartige Ausgleichsmasse 16 über eine Schrauben­ federanordnung 13 abzustützen. Hierdurch ist eine weitere Gestaltungsmöglichkeit für die Auslegung der Federanordnun­ gen gegeben.

Sowohl die Torsionsfederanordnungen 13.1 und 13.2 als auch eine etwaige zusätzliche Federanordnung 13 steht unter einer vorgegebenen Vorspannung. Um nun die durch die Vorspannung bewirkte Rollreibung zwischen der Kurven­ scheibe 8 und dem Rollelement 14 reduzieren zu können, kann nun die zusätzliche Federanordnung 13 in der Weise mit dem Maschinengehäuse verbunden sein, daß ihre Vorspan­ nung veränderbar ist. Diese Veränderung der Vorspannung wird zweckmäßigerweise in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors, insbesondere in Abhängigkeit von der Drehzahl vorgenommen, um so die Abstimmung des Feder-Masse-Systems variieren zu können. Es ist selbstverständlich auch möglich, ohne eine derartige zusätzliche Federabstützung 13 die Vorspannung der Torsionsfederanordnungen 13.1 und 13.2 bei entsprechender konstruktiver Ausgestaltung der Verbin­ dung mit dem Motorgehäuse und bei der Anordnung eines entsprechenden Stellmittels zu verändern, insbesondere in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors zu verändern.

In Fig. 2 ist die Anordnung für eine 4-Zylindermaschine stellt, bei der die Ausgleichsmassen sich im Gleichtakt, d. h. gleichsinnig bewegen. Bei einer 3-Zylindermaschine müssen die beiden Kurvenscheiben 8 mit ihrer Steuerkontur so ausgebildet sein, daß sich die Ausgleichsmassen im Gegentakt, d. h. gegenläufig bewegen.

In Fig. 3 ist in einem Querschnitt der Aufbau eines Torsions­ elementes näher dargestellt. Dieses besteht aus einem ersten Torsionsfederrohr 18, das mit seinem Ende 19 fest im Motorgehäuse 15 eingespannt ist. Über das Torsionsfeder­ rohr 18 ist ein zweites Torsionsfederrohr 20 koaxial aufge­ schoben, das am Ende 21 des ersten Torsionsfederrohres 18 fest mit diesem verbunden ist. Das hierdurch gebildete freie Ende 22 der Torsionsfederanordnung ist im Maschinen­ gehäuse 15 so gelagert, daß eine freie Drehbewegung des Endes 22 möglich ist.

Das dem Ende 21 abgekehrte Ende 23 des äußeren Torsions­ rohres 20 ist über die drehfest verbundene, schwenkarmartige Ausgleichsmasse 16 in gleicher Weise im Maschinengehäuse 15 drehbar gelagert. Durch eine derartige Schachtelung von zwei, aber auch mehreren Torsionsfederrohren ist es möglich, für eine durch das Maschinengehäuse vorgegebenen Länge praktisch jede gewünschte Federsteifigkeit zu reali­ sieren.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß auch hier anstelle einer Ausgleichsmasse ein Hebel vorgesehen werden kann oder zusätzlich zu einer oder mehreren Ausgleichsmassen weitere Zusatzaggregate mit dem Hebel 16 der schwenkarmarti­ gen Ausgleichsmasse verbunden werden können, so daß die Kinematik dieses Hebels bzw. der Ausgleichsmasse für den Antrieb entsprechender Zusatzaggregate zur Verfügung steht.

Die Steuerkontur 9 der Kurvenscheibe 8 muß nicht zwangsläu­ fig als Kreis ausgebildet sein, sondern kann in Abstimmung auf die gewünschte Kinematik des anzutreibenden Zusatz­ aggregates gestaltet werden, wobei der Verlauf der Steuer­ kontur 9 als stetige Kurve ausgeführt sein sollte, um hier Beschleunigungssprünge zu vermeiden. So ist beispiels­ weise die Form eines Nockens oder ähnlicher mathematischer stetiger Kurven, die für die gewünschte Kinematik verwend­ bar sind, möglich.

Bei Hubkolbenmaschinen mit mehreren Zylindern können bei­ spielsweise bei einer Reihenmaschine entsprechend auch jedem Kolben eine entsprechende Ausgleichsmasse zugeordnet werden.

Bei Hubkolbenmaschinen mit anderen Geometrien, beispiels­ weise V-Motoren o. ä. bietet diese Form des Massenausgleichs die Möglichkeit, die durch die Führung definierte Bewegungs­ richtung der Ausgleichsmasse in ihrer Richtung so anzuord­ nen, daß auch anders gerichtete freie Massenmomente kompen­ siert werden können.

Es ist aber bei entsprechender Gestaltung des Rollelementes 14 auch möglich, die Torsionsfeder 13.1 quer zur Drehachse 6 der Kurbelwellenachse 2 auszurichten, wobei darüber hinaus auch die Möglichkeit besteht, den als Ausgleichs­ masse ausgebildeten Hebel 16 in den Bereich unterhalb der Kurbel, jedoch außerhalb des Flugkreises anzuordnen.

Claims (16)

1. Hubkolbenmaschine, insbesondere Verbrennungsmotor, mit wenigstens einem Zylinder, in dem ein mit einer Kurbelwelle in Verbindung stehender Kolben hin- und her­ bewegbar geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle (1) mit wenigstens einer, eine Steuer­ kontur (9) aufweisenden, mitdrehenden Kurvenscheibe (8) verbunden ist, die als Betätigungsmittel auf wenigstens ein Zusatzaggregat (11) einwirkt.

2. Hubkolbenmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß als Zusatzaggregat (11) wenigstens eine Ausgleichs­ masse vorgesehen ist, die an der Hubkolbenmaschine in Abhängigkeit von der Kurbelwellendrehung hin- und herbeweg­ bar geführt ist und die mit einer Federanordnung (13; 13.1) in Verbindung steht.

3. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bewegungsrichtung der Ausgleichsmasse (11) auf die Wirkrichtung der auszugleichenden Massenkräfte und/oder Massenmomente abgestimmt ist.

4. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der Steuerkontur (9) stetig ist.

5. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung (13) eine progressive Kennlinie aufweist.

6. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung unter Vor­ spannung mit der Ausgleichsmasse (11) verbunden ist.

7. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung (13) mit Stellmitteln (24) zur Veränderung der Vorspannung in Ver­ bindung steht.

8. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Federanord­ nung (13) über die Stellmittel (24) in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors, insbesondere in Abhängigkeit von der Drehzahl veränderbar ist.

9. Hubkolbenmaschinen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung als Torsions­ feder ausgebildet ist.

10. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Torsions­ federn (18, 20) für eine Torsionsfederanordnung (13.1) vorgesehen sind, wobei wenigstens eine Torsionsfeder (20) rohrförmig ausgebildet und die andere Torsionsfeder (18) koaxial in der rohrförmigen Torsionsfeder (20) angeordnet ist.

11. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Mehrzylinder-Reihen­ motor zwei parallel zu beiden Seiten der Kurbelwelle (6) verlaufende Torsionsfederanordnungen (13.1, 13.2) vorgesehen sind, wobei die Torsionsfederanordnungen jeweils an gegen­ überliegenden Endseiten gelagert sind und daß mit jeder Torsionsfederanordnung (13.1, 13.2) eine Ausgleichsmasse (16) verbunden ist, die schwenkarmartig ausgebildet ist und mit ihrer Haupterstreckung senkrecht zur Achse der zugehörigen Torsionsfederanordnung (13.1, 13.2) ausgerichtet ist.

12. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die schwenkarmartige Ausgleichsmasse (16) im Bereich ihres freien Endes eine Ausnehmung (17) aufweist, die die andere Torsionsfederanordnung (13.1; 13.2) umgreift.

13. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Steuerkontur (9) und der Ausgleichsmasse (11) ein Rollelement (14) angeord­ net ist.

14. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsmasse (11) über Führungsmittel (16) mit der Hubkolbenmaschine verbunden ist.

15. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsmasse (11) mit wenigstens einem weiteren Zusatzaggregat in Wirkverbindung steht.

16. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibe (8) mit einer Wange (3) einer Kurbel (2) der Kurbelwelle (1) ver­ bunden ist.