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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Motorausgleichseinrichtung zum Ausgleich der Vibration einer
Kurbelwelle.
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STAND DER
TECHNIK
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Als eine konventionelle Motorausgleichseinrichtung
offenbart zum Beispiel die japanische Patentoffenlegungsschrift
Nr. 8-100837 einen Aufbau, in dem das axiale Zentrum eines Masseabschnitts,
der auf einer Ausgleichswelle geformt ist, so angeordnet ist, dass
es mit dem axialen Zentrum der Kurbelwelle übereinstimmt, um Kraft von
der hinteren Seite der Kurbelwelle zur Ausgleichswelle zu übertragen.
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Während
nach diesem Stand der Technik die Kurbelwelle und die Ausgleichswelle
im wesentlichen aus dem gleichen Material bestehen (Gusseisen oder
dergleichen), besteht ein Zylinderblock, der die Kurbelwelle axial
trägt,
aus einem Material (Aluminiumlegierung oder dergleichen), das ein
anderes ist als das der Kurbelwelle und der Ausgleichswelle. Aufgrund
einer unterschiedlichen Wärmeausdehnung
verschlechtert sich dadurch der Eingriff von Zahnrädern (oder
eines Kettentriebs) zum Übertragen
der Kraft von der Kurbelwelle zur Ausgleichswelle, wodurch manchmal
ein Rückschlaggeräusch (oder
Kettengeräusch)
verursacht wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des
obigen Problems entwickelt und hat die Bereitstellung einer Motorausgleichseinrichtung
zur Aufgabe, um das Rückschlaggeräusch oder
dergleichen zu reduzieren, wenn der Eingriff von Zahnrädern sich aufgrund
einer unterschiedlichen Wärmeausdehnung
verschlechtert.
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Um das obige Problem zu lösen und
die Aufgabe zu erreichen, weist eine Motorausgleichseinrichtung
erfindungsgemäß ein Tragelement
auf, das aus einem Material besteht, das im wesentlichen den gleichen
linearen Aus dehnungskoeffizienten wie das der Ausgleichswelle und/oder
der Kurbelwelle aufweist, und dieses Tragelement verläuft von
einer Zylinderblockstelle aus, die der Achse der Kurbelwelle entspricht.
Daher wird das Material des Zylinderblocks von der Achse der Kurbelwelle
bis zur Stelle zum Tragen der Ausgleichswelle durch das Material des
Tragelements ersetzt, und wenn eine wärmebedingte Ausdehnung auftritt,
können
die Wärmeausdehnungsmenge
von der Achse der Kurbelwelle zur Achse der Ausgleichswelle und
die Wärmeausdehnungsmenge
des Tragelements so gewählt
werden, dass sie im wesentlichen gleich sind. Dadurch wird eine
Verschlechterung des Eingriffs von Zahnrädern zum Übertragen von Kraft von der
Kurbelwelle zur Ausgleichswelle unterdrückt, wodurch der Rückschlag
verringert wird.
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Einer Ausführungsform gemäß ist das
Kraftübertragungsmittel
zum Übertragen
der Kraft von der Kurbelwelle zur Ausgleichswelle auf der Schwungradseite
eines Motors angeordnet, wodurch eine nachteilige Beeinflussung
der Torsion der Kurbelwelle minimiert werden kann.
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Einer weiteren Ausführungsform
gemäß weist
die Kurbelwelle ein Antriebszahnrad auf, das mit einem Abtriebszahnrad
der Ausgleichswelle im Eingriff steht, wodurch eine Verschlechterung
des Eingriffs der Zahnräder
unterdrückt
und das Rückschlaggeräusch reduziert
wird.
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Einer dritten Ausführungsform
gemäß werden
die Zahnräder
der Kurbelwelle und der Ausgleichswelle geformt, indem Ringelemente,
die eine Verzahnung aufweisen, auf kreisrunde Scheibenelemente pressgepasst
werden, die auf den Wellen vorgesehen sind, wodurch die Zahnräder leicht
auf die Wellen befestigt werden können.
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Einer vierten Ausführungsform
gemäß entspricht
ein linearer Ausdehnungskoeffizient eines der Ringelemente mit einem
Durchmesser, der größer ist als
der des entsprechenden, kreisrunden Scheibenelements, im Wesentlichen
dem linearen Ausdehnungskoeffizienten des Tragelements der Ausgleichswelle.
Dadurch kann das Material des Tragelements so gewählt werden,
dass es dem des Ringelements mit einer größeren Ausdehnungsmenge entspricht,
wodurch die Verschlechterung des Eingriffs der Zahnräder minimiert
wird.
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Einer fünften Ausführungsform gemäß bestehen
die Kurbelwelle und die Ausgleichswelle aus dem gleichen Material.
Daher entspricht die Ausdehnungsmenge des Trägerelements im wesentlichen der
der Kurbelwelle und der Ausgleichswelle. Dadurch wird eine Verschlechterung
des Eingriffs der Zahnräder
unterdrückt,
wodurch das Rückschlaggeräusch reduziert
wird.
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Einer sechsten Ausführungsform
gemäß formt
das Tragelement der Ausgleichswelle eine Schmierstoffzuleitung zur
Ausgleichswelle. Dadurch kann die Schmierstoffzuführung gewährleistet
werden.
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Einer siebten Ausführungsform
gemäß ist die
Vorrichtung eine Sekundärausgleichsvorrichtung zur
Unterdrückung
der Sekundärvibration
eines Vierzylindermotors und ist so angeordnet, dass das Zentrum
der resultierenden Kraft von Ausgleichsgewichten, die auf der Ausgleichswelle
vorgesehen sind, mit dem Zentrum eines Vibrationssystems der Kurbelwelle übereinstimmt.
Dadurch kann die Sekundärvibration
wirkungsvoll ausgeglichen werden.
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Weitere Vorteile der vorliegenden
Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit
den beiliegenden Zeichnungen hervor, in denen gleiche Bezugszeichen
durchgehend gleiche oder vergleichbare Teile bezeichnen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Ansicht, die den unteren Aufbau eines Vierzylinderreihenmotors
zeigt, an welchem eine Motorausgleichseinrichtung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung befestigt wird;
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2 ist
eine Ansicht, die eine Tragkonstruktion für einen Zylinderblock und die
Ausgleichseinrichtung zeigt;
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3 ist
eine auseinander gezogene, perspektivische Ansicht, die veranschaulicht,
wie Tragelemente am Zylinderblock befestigt werden;
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4 ist
eine auseinander gezogene, perspektivische Ansicht, die veranschaulicht,
wie die Ausgleichseinrichtung am Zylinderblock befestigt wird;
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5 ist
eine Untenansicht der Ausgleichseinrichtung, die in 4 gezeigt wird;
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6 ist
eine Ansicht von 5,
von einer Richtung A aus gesehen, und
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7 ist
eine schematische Ansicht einer Ausgleichseinrichtung, die an einem
Fünfzylinderreihenmotor
befestigt wird.
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Weitere Aufgaben und Vorteile, neben
den oben erwähnten,
gehen für
den Fachmann aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung hervor. In der Beschreibung wird auf die beiliegenden
Zeichnungen Bezug genommen, die Bestandteil davon sind und ein Beispiel der
Erfindung veranschaulichen. Dieses Beispiel ist für die verschiedenen
Ausführungsformen
der Erfindung aber nicht erschöpfend,
weshalb zur Definition des Umfangs der Erfindung auf die Patentansprüche verwiesen
wird, die auf die Beschreibung folgen.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen
ausführlich
beschrieben.
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1 ist
eine Ansicht, die den unteren Aufbau eines Vierzylinderreihenmotors
zeigt, an dem eine Motorausgleichseinrichtung nach einer Ausführungsform
der Erfindung befestigt wird. 2 ist
eine Ansicht, die eine Tragkonstruktion für einen Zylinderblock und die
Ausgleichseinrichtung zeigt. 3 ist eine
auseinander gezogene, perspektivische Ansicht, die veranschaulicht,
wie Tragelemente am Zylinderblock befestigt werden. 4 ist eine auseinander gezogene, perspektivische
Ansicht, die veranschaulicht, wie die Ausgleichseinrichtung am Zylinderblock
befestigt wird. 5 ist
eine Untenansicht der Ausgleichseinrichtung, die in 4 gezeigt wird. 6 ist eine Ansicht von 5, von einer Richtung A aus gesehen.
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Wie in 1 bis 6 gezeigt, ist im Vierzylinder-Ottomotor
nach dieser Ausführungsform
eine Ausgleichseinrichtung 20 am unteren Abschnitt eines Zylinderblocks 10 befestigt,
der aus einer Aluminiumlegierung besteht.
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Der Zylinderblock 10 trägt axial
eine Kurbelwelle 11, und, durch Tragelemente 12,
an seinem unteren Abschnitt ein Ausgleichsgehäuse 21 der Ausgleichseinrichtung 20.
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Zwei Ausgleichswellen 22 werden
im Ausgleichsgehäuse 21 axial
so getragen, dass sie relativ zu einer vertikalen Geraden 11B,
die durch die Achse 11A der Kurbelwelle 11 verläuft, in
der Horizontalrichtung symmetrisch sind. Das Ausgleichsgehäuse 21 ist
an seinem Abschnitt, der mit einem axialen Zentrum 22a der
Ausgleichswellen 22 übereinstimmt, vertikal
so unterteilt, dass die Ausgleichswellen 22, die Lager 26 und
dergleichen leicht eingebaut werden können. Die oberen und unteren
Hälften
des Ausgleichsgehäuses 21 sind
durch mehrere Bolzen 27 miteinander verbunden.
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Ein Ausgleichsgewicht 23 und
ein Umkehrzahnrad 24 sind auf jeder Ausgleichswelle 22 dicht nebeneinander
aus einem Stück
geformt. Jede Ausgleichswelle 22 wird axial an zwei Punkten
von den Lagern 26 getragen, die an beiden Enden in der
Axialrichtung des Ausgleichsgewichts 23 und des Umkehrzahnrads 24 geformt
sind. Durch den Eingriff beider Umkehrzahnräder 24 wird Kraft
von einer Ausgleichswelle 22 zur anderen übertragen.
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Ein Abtriebszahnrad 25,
das mit einem Antriebszahnrad 13 der Kurbelwelle 11 im
Eingriff steht, ist axial auf einer Ausgleichswelle 22 angeordnet. Dadurch
wird eine Antriebskraft von der Kurbelwelle 11 zu einer
Ausgleichswelle 22 übertragen,
und die zwei Ausgleichswellen 22 rotieren zusammen mit
der Kurbelwelle 11.
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Das Antriebszahnrad 13 der
Kurbelwelle 11 und das Abtriebszahnrad 25 der
Ausgleichswelle 22 sind Schmiedeteile. Das Antriebszahnrad 13 und
das Abtriebszahnrad 25 werden geformt, indem Ringelemente 13b und 25b,
die an ihrem Umfang eine Schrägverzahnung
aufweisen, auf kreisrunde Scheibenelemente 13a und 25a pressgepasst
werden, die mit den Wellen 11 und 22 aus einem
Stück geformt sind.
Mit dieser Anordnung können
die Zahnräder 13 und 25 leicht
auf den Wellen 11 und 22 befestigt werden. Da
Zahnräder
mit Schrägverzahnung
größere Kontaktflächen haben
als andere Zahnradtypen, wird der Wirkungsgrad der Übertragung
der Antriebskraft verbessert.
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Der lineare Ausdehnungskoeffizient
eines der Ringelemente 13b und 25b mit einem Durchmesser,
der größer ist
als der entsprechende der kreisrunden Scheibenelemente 13a und 25a,
entspricht etwa dem linearen Ausdehnungskoeffizienten der Tragelemente 12 der
Ausgleichswellen 22. Mit dieser Anordnung kann das Material
der Tragelemente 12 so gewählt werden, dass es dem der
Ringelemente 13b und 25b mit einer größeren Wärmeausdehnung entspricht,
wodurch eine Verschlechterung des Eingriffs der Zahnräder minimiert
wird.
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Die Kurbelwelle 11 und die
Ausgleichswellen 22 bestehen aus dem gleichen Material.
Dadurch entspricht die Ausdehnungsmenge der Tragelemente 12 der
Ausgleichswellen 22 etwa der der Kurbelwelle 11 und
der Ausgleichswellen 22. Die Verschlechterung des Eingriffs
der Zahnräder
wird dadurch unterdrückt,
wodurch das Rückschlaggeräusch reduziert wird.
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Ein Schwungrad 9 ist axial
in einer Richtung montiert, die hinter der liegt, entlang welcher
die Antriebskraft von der Kurbelwelle 11 an ein Getriebe (nicht
gezeigt) übertragen
wird. Das Antriebszahnrad 13 der Kurbelwelle 11 ist
auf der Schwungradseite (in dieser Ausführungsform zwischen dem dritten
und vierten Zylinder) angeordnet, wo die Torsion der Kurbelwelle 11 klein
ist.
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Die Tragelemente 12 bestehen
aus einem Material (z.B. Gusseisen), das etwa den gleichen linearen
Ausdehnungskoeffizienten aufweist wie die Kurbelwelle 11 und
die Ausgleichswellen 22. Ein Ende 12a jedes Tragelements 12 ist
durch Bolzen 14 mit dem Zylinderblock 10 verbunden,
und das andere Ende 12b davon ist durch Bolzen 28 so
befestigt, dass das Ausgleichsgehäuse 21 durch ein Distanzstück 15 unter
dem Zylinderblock 10 gehalten wird. Die Distanzstücke 15 dienen
dazu, eine Maßabweichung
zwischen dem Ausgleichsgehäuse 21 und dem
Zylinderblock 10 auszugleichen.
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Wenn die Kurbelwelle 11 und
die Ausgleichswellen 22 aus verschiedenen Materialien bestehen, sind
die Tragelemente 12 mindestens aus etwa dem gleichen Material
wie die Kurbelwelle 11 oder die Ausgleichswellen 22 hergestellt.
Aufgrund der Verkratzung und des Verschleißes zwischen den Zahnrädern ist
das Material der Tragelemente 12 bevorzugt so gewählt, dass
es dem der Kurbelwelle 11 oder dem der Ausgleichswellen 22 mit
einer größeren Wärmeausdehnungsmenge
entspricht. Dies beinhaltet, dass die Wärme ausdehnungsmenge der Tragelemente 12 so
gewählt
ist, dass die Summe der Wärmeausdehnungsmenge
auf der Seite der Kurbelwelle 11 (einschliesslich des Zahnrads)
und der auf der Seite der Ausgleichswellen 22 (einschließlich der Zahnräder) etwa
der Wärmeausdehnungsmenge
der Tragelemente 12 entspricht (bei einer bestimmten Temperatur
innerhalb eines Temperaturbereichs, der häufig verwendet wird).
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Die obere Endfläche eines Endes 12a jedes Tragelements 12 stimmt
mit einer horizontalen Geraden 11C überein, die durch die Achse 11A der
Kurbelwelle 11 verläuft.
Entlang der horizontalen Geraden 11C, die horizontal mit
der Achse 11A der Kurbelwelle 11 übereinstimmt,
ist eine flache Fläche 16 des
Zylinderblocks 10 geformt. Die obere Endfläche eines
Endes 12a jedes Tragelements 12 und eine obere
Endfläche 17a eines
Lagerdeckels 17 zum Tragen der Kurbelwelle 11 sind
auf der flachen Fläche 16 des
Zylinderblocks 10 befestigt. Dadurch kann ein Bearbeitungsvorgang
des Zylinderblocks vereinfacht werden, indem das Tragelement 12 und der
Lagerdeckel 17 auf der gleichen, flachen Fläche 16 des
Zylinderblocks 10 befestigt werden.
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Eine Bohrung, um der Ausgleichseinrichtung 20 einen
Schmierstoff aus dem Zylinderblock 10 zuzuführen, ist
in jedem Tragelement 12 geformt und verläuft von
seinem einen Ende 12a zum anderen Ende 12b. Das
heißt,
der Schmierstoff im Zylinderblock 10 strömt vom einen
Ende 12a zum anderen Ende 12b jedes Tragelements 12,
um durch eine Stoßfläche des
unteren Abschnitts des Zylinderblocks 10 und des Ausgleichsgehäuses 21 das
Innere des Ausgleichsgehäuses 21 zu
erreichen (siehe einen Schmierstoffweg R1, der in 2 dargestellt ist).
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Die Ausgleichseinrichtung 20 dieser
Ausführungsform
ist angeordnet, um die Sekundärvibration insbesondere
eines Vierzylinderreihenmotors so auszugleichen, dass das Zentrum
der resultierenden Kraft der zwei Ausgleichsgewichte 23,
die auf den jeweiligen Ausgleichswellen 22 vorgesehen sind,
mit dem Schwerpunkt des Vibrationssystems übereinstimmt, d.h. einer Geraden 11D,
die durch die Achse 11A der Kurbelwelle 11 und
das axiale Zentrum der Kurbelwelle 11 verläuft.
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Wie oben beschrieben, ist das Ausgleichsgehäuse 21 nach
dieser Ausführungsform
mit dem unteren Abschnitt des Zylinderblocks 10 durch die Tragelemente 12 verbunden,
die aus einem Material bestehen, das etwa den gleichen, linearen
Ausdehnungskoeffizienten aufweist, wie das der Kurbelwelle 11 oder
der Ausgleichswellen 22, und die obere Endfläche des
einen Endes 12a jedes Tragelements 12 ist so angeordnet,
dass sie mit der horizontalen Geraden 11C übereinstimmt,
die durch die Achse 11A der Kurbelwelle 11 verläuft. Dadurch
entspricht die Wärmeausdehnungsmenge
des Zylinderblocks 10 in der Vertikalrichtung etwa der
der Tragelemente 12. Das heißt, wenn sie durch Wärme ausgedehnt
werden, ist die Wärmeausdehnungsmenge
der Tragelemente 12 etwa gleich der, die innerhalb eines
Abstands t von der Achse 11A der Kurbelwelle 11 zum axialen
Zentrum 22a der Ausgleichswellen 22 liegt, und
die Verschlechterung des Eingriffs der Zahnräder zum Übertragen der Kraft von der
Kurbelwelle 11 zu den Ausgleichswellen 22 wird
unterdrückt,
wodurch das Rückschlaggeräusch reduziert
wird.
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Diese Ausführungsform beschränkt sich nicht
auf einen Vierzylinderreihenmotor. Wenn diese Ausführungsform
zum Beispiel auf einen Fünfzylinderreihenmotor
angewandt wird, tritt ein Kippmoment auf, wie in 7 gezeigt. Daher sind die Ausgleichsgewichte 33 auf
jeder Ausgleichswelle 22 an gegenüberliegenden Positionen angeordnet.
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Die Zündeinstellung und dergleichen
sind so eingestellt, dass sie die Primärvibration reduzieren, und
die Sekundärvibration
wird durch die Ausgleichswelle 22 ausgeglichen. Im Fünfzylinderreihenmotor muss
das Zentrum der resultierenden Kraft aller Ausgleichsgewichte nicht
mit dem Schwerpunkt des Vibrationssystems übereinstimmen, d.h., der Achse
der Kurbelwelle und dem axialen Zentrum der Kurbelwelle.
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Davon abgesehen, werden die Bestandteile der
Anordnung, die in 7 gezeigt
wird, durch gleiche Bezugszeichen angegeben, wie in der Anordnung,
die Bezug nehmend auf 1 bis 6 beschrieben wurde, weshalb
ihre detaillierte Beschreibung hier ausgelassen wird.
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Die vorliegende Erfindung kann in
einem Umfang, der nicht vom Geist der Erfindung abweicht, auf Änderungen
oder Modifikationen der obigen Ausführungsform angewandt werden.
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Zum Beispiel kann der Eingriff der
Kurbelwelle und der Ausgleichswelle durch einen Kettentrieb ersetzt
werden.
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Bei einem Vierzylinderreihenmotor
kann ein Ausgleichsgewicht, das auf einer Ausgleichswelle vorgesehen
ist, in mehrere Abschnitte unterteilt sein. Es reicht aus, wenn
die Ausgleichsgewichte so angeordnet sind, dass das Zentrum der
resultierenden Kraft aller Ausgleichsgewichte mit dem Schwerpunkt des
Vibrationssystems übereinstimmt.
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Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht
auf die obigen Ausführungsformen,
und verschiedene Änderungen
und Modifikationen sind innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung möglich. Daher
wird der Umfang der vorliegenden Erfindung durch die folgenden Ansprüche definiert.