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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff
des unabhängigen
Patentanspruchs 1 und ein Verfahren für das Zusammenbauen derselben.
Eine solche Brennkraftmaschine kann der Druckschrift
GB 2 117 837 A entnommen
werden und ist bekannt.
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Eine
Brennkraftmaschine mit einem Paar von Ausgleichswellen ist offenbart
in der japanischen vorläufigen
Patentveröffentlichung
No. 6-33989. Bei dem Motor ist ein Ausgleichswellengehäuse unter
einem Motorblock angeordnet. Eine antriebsseitige Ausgleichswelle
und eine abtriebsseitige Ausgleichswelle mit jeweiligen exzentrischen
Gewichtsteilen sind im Ausgleichswellengehäuse so angeordnet, dass sie
zu einer Kurbelwelle parallel und in zeitlich gesteuerter Beziehung
zueinander drehbar sind. Zwischen der Kurbelwelle und der antriebsseitigen
Ausgleichswelle befindet sich ein Leistung übertragender Mechanismus mit
einem Paar von Kettenrädern
und einer Kette zum Übertragen
der Drehung von der Kurbelwelle zur antriebsseitigen Ausgleichswelle.
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Eines
der Kettenräder
wird nämlich
am Endteil der Kurbelwelle angebracht, während das andere am Endteil
der antriebsseitigen Ausgleichswelle angebracht wird. Dann wird
die Kette um die Kettenräder
gewunden, und danach wird die Spannung der Kette durch eine Kettenführung und
einen Kettenspanner eingestellt.
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Bei
der Anordnung des Leistung übertragenden
Mechanismus' an
der Kurbelwelle und der Ausgleichswelle ist es erforderlich, dass
sie in einer gesteuerten Beziehung arbeiten, die eine Sekundärschwingung
verringern oder beseitigen kann, die durch eine hin- und hergehende Bewegung
von Kolben erzeugt wird.
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Das
Positionieren der Kurbelwelle und der Ausgleichswelle und das Anbringen
des Leistung übertragenden
Mechanismus' für das Erzielen
einer gewünschten,
zeitlich gesteuerten Beziehung dazwischen erfordern jedoch einen
ziemlich komplizierten Aufwand aufgrund einer herkömmlichen
Konstruktion.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer oben
angegebenen Brennkraftmaschine und eines Verfahrens für den Zusammenbau
einer Brennkraftma schine mit einer Ausgleichswelle, bei dem die
Ausgleichswelle leicht montiert und an dem Leistung übertragenden
Mechanismus leicht befestigt werden kann.
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Gemäß dem Vorrichtungsaspekt
der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Brennkraftmaschine
gelöst,
die die Merkmale des unabhängigen
Patentanspruchs 1 hat.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Patentansprüchen
wiedergegeben.
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Gemäß dem Verfahrensaspekt
der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein
Verfahren zum Zusammenbauen einer Brennkraftmaschine mit einer Ausgleichswelle,
die die Merkmale des unabhängigen
Patentanspruchs 12 hat.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Patentansprüchen
wiedergegeben.
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung dargestellt und erläutert anhand
von bevorzugten Ausführungsformen
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen. Es zeigen:
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1 einen
Schnitt eines wichtigen Teils einer Brennkraftmaschine mit einem
Paar von Ausgleichswellen gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Lehre;
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2 eine
Seitenansicht der Brennkraftmaschine von 1;
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3 eine
Schrägansicht
der Brennkraftmaschine von 1, wobei
der Motor in umgekehrtem Zustand gezeigt ist;
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4 eine
Schrägansicht
eines abgeflachten Abschnitts einer antriebsseitigen Ausgleichswelle und
eines dachförmigen
gekrümmten
Vorsprungs eines Ausgleichswellengehäuses, das bei der Brennkraftmaschine
von 1 angewendet ist;
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5 einen
Querschnitt des abgeflachten Abschnitts und des dachförmigen gekrümmten Vorsprungs
von 4 zusammen mit einem Werkzeug, das an dem abgeflachten
Abschnitt und dem dachförmigen
gekrümmten
Vorsprung angebracht ist; und
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6 eine
der 5 ähnliche
Ansicht des abgeflachten Abschnitts und des dachförmigen gekrümmten Vorsprungs
in einem Zustand, der sich ergibt, wenn die antriebsseitige Ausgleichswelle
sich in einer Phasenposition befindet, die aus einer richtigen Phasenposition
um 180 Grad bewegt ist.
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Gemäß 1 bis 6 enthält eine
4-Zylinder-Reihenbrennkraftmaschine einen Motorblock 1, eine
Kurbelwelle 2, die am Unterteil des Motorblocks 1 drehbar
angebracht ist, und ein Ausgleichswellengehäuse 3, das unterhalb
der Kurbelwelle 2 angeordnet ist. Innerhalb des Ausgleichswellengehäuse 3 und
parallel zur Kurbelwelle 2 sind antriebsseitige und abtriebsseitige
Ausgleichswelle 4, 5 angeordnet, die exzentrische
Ausgleichsgewichtteile 4a haben.
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Die
Ausgleichswellen 4, 5 haben nicht gezeigte Umsteuerzahnräder, die
so in Eingriff stehen, dass sie sich in entgegengesetzten Richtungen
drehen. Hierdurch bewirkt die Drehung der antriebsseitigen Ausgleichswelle 4,
dass sich die abtriebsseitige Ausgleichswelle 5 in zeitlich
gesteuerter Beziehung hiermit dreht.
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Die
antriebsseitige Ausgleichswelle 4 hat ein Endteil 6 (das
heißt
ein in 1 linkes Endteil), das aus dem Ausgleichswellengehäuse 3 nach
außen herausragt.
Das Endteil 6 ist teilweise beschnitten und bildet den
abgeflachten Abschnitt 8, der zum Positionieren der Ausgleichswelle 4 verwendet
wird. Im Einzelnen ist das Endteil 6 an diametral gegenüberliegenden
Abschnitten so beschnitten, dass der abgeflachte Abschnitt 8 parallele
ebene Flächen 18, 19 hat,
die von einer Mittelachse der Ausgleichswelle 4 ungleich
beabstandet sind, vergl. 4 bis 6. Die rechte
ebene Fläche 18,
die sich bei Drehung der Ausgleichswelle 4 im Uhrzeigersinn
auf der vorderen Seite befindet (4 bis 6),
ist größer als
die linke ebene Fläche 19,
die sich auf der hinteren Seite befindet. In diesem Zusammenhang
ist der abgeflachte Abschnitt 8 um die Mittelachse der
Ausgleichswelle 4 asymmetrisch, um als exzentrischer Ausgleichsgewichtabschnitt
zu dienen, der mit den exzentrischen Ausgleichsgewichtteilen 4a zusammenarbeitet,
um deren Ausgleichsbetrieb zu unterstützen, das heißt der abgeflachte
Abschnitt 4 ist so ausgebildet, dass er im Querschnitt
einen Schwerpunkt oder eine geometrische Mitte hat, die gegenüber der
Mitte der Ausgleichswelle 4 in derselben Richtung wie die
exzentrischen Ausgleichsgewichtteile 4a versetzt ist. Hierdurch
und wenn die Kurbelwelle 2 und die Ausgleichswellen 4, 5 gedreht
werden, kann der abgeflachte Abschnitt 8 eine Sekundärschwingung
des Motors verringern oder beseitigen in Zusammenarbeit mit den
exzentrischen Ausgleichsgewichtteilen 4a der Ausgleichswelle 4.
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Das
Ausgleichswellengehäuse 3 hat
an seiner einen Seite einen dachförmigen gekrümmten Vorsprung 9,
der dem abgeflachten Abschnitt 8 radial zur Ausgleichswelle 4 gegenüberliegt.
Der dachförmige
gekrümmte
Vorsprung 9 hat einen Querschnitt, der um die Mittelachse
der Ausgleichswelle 4 asymmetrisch ist. Im Querschnitt
gemäß 5 haben
der abgeflachte Abschnitt 8 und der dachförmige Vorsprung 9 im
Wesentlichen die gleiche Breite. Der Abstand zwischen den entgegengesetzten
Endflächen 9a, 9b des
dachförmigen
Vorsprungs 9 ist nämlich
im Wesentlichen gleich dem Abstand zwischen den ebenen Flächen 18, 19 der
Ausgleichswelle 4, so dass die entgegengesetzten Endflächen 9a, 9b des
dachförmigen
gekrümmten
Vorsprungs koplanar sind mit den jeweiligen ebenen Flächen 18, 19 des
abgeflachten Abschnitts 9, wenn sich die Ausgleichswelle 4 in einer
vorgegebenen Dreh- oder Phasenposition befindet. Wenn sich die Ausgleichswelle 4 in
einer richtigen Dreh- oder Phasenposition befindet, sind die ebenen
Flächen 18, 19 des
abgeflachten Abschnitts 8 und die entgegengesetzten Endflächen 9a, 9b des dachförmigen gekrümmten Vorsprungs 9 beinahe positioniert
auf den jeweiligen gemeinsamen Ebenen, was in 4 gezeigt
ist. Inzwischen haben der abgeflachte Abschnitt 8 und der
dachförmige
gekrümmte
Vorsprung 9 solche axiale Längen, zum Beispiel 20 bis 30
mm, dass sie von einer U-förmigen Backe
des Werkzeugs 17 ergriffen werden können.
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Die
U-förmige
Backe des Werkzeugs 17 kann den abgeflachten Abschnitt 8 der
antriebsseitigen Ausgleichswelle 4 und den dachförmigen gekrümmten Vorsprung 9 nur
passend ergreifen, wenn sich der abgeflachte Abschnitt 8 in
einer richtigen Dreh- oder Phasenposition befindet (zum Beispiel, wenn
die ebenen Flächen 18, 19 des
abgeflachten Abschnitts 8 und die entgegengesetzten Endflächen 9a, 9b des
dachförmigen
gekrümmten
Vorsprungs 9 beinahe auf jeweiligen gemeinsamen senkrechten Ebenen
positioniert sind). Unter der Bedingung, dass die U-förmige Backe
des Werkzeugs 17 den abgeflachten Abschnitt 8 und
den dachförmigen
gekrümmten
Vorsprung 9 ergreift, um hierdurch ein Drehen der Ausgleichswelle 4 zu
verhindern, wird ein Leistung übertragender
Mechanismus 10 mit Kettenrädern 11, 12 und
Kette 13 an den Endteilen von Kurbelwelle 2 und
Ausgleichswelle 4 angebracht. Ferner wird bei der Anbringung
des Leistung übertragenden Mechanismus' 10 eine
Anbringungsarbeit ausgeführt,
während
der Motorblock 1 in einem Zustand gehalten wird, in dem
dessen an einem nicht gezeig ten Zylinderblock zu befestigende Seite
an der Unterseite gemäß 3 angeordnet
ist. Dies ermöglicht
die Ausführung
der Anbringungsarbeit des Leistung übertragenden Mechanismus' 10 ohne
die Notwendigkeit, das Werkzeug 17 mit den Händen zu
halten, nachdem das Werkzeug 17 am abgeflachten Abschnitt 8 oder
am dachförmigen
gekrümmten
Vorsprung 9 angepasst ist.
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Die
antriebsseitige Ausgleichswelle 5 ist kürzer als die abtriebsseitige
Ausgleichswelle 4 und antriebsmäßig an einem Ende mit der Ölpumpe 7 für deren
Antrieb verbunden. Die Ölpumpe 7 wird
vom Ausgleichsgehäuse 3 getragen.
Hierdurch kann das Zahnaufprallgeräusch, das durch die jeweils
an den Ausgleichswellen 4, 5 vorgesehenen Umsteuerzahnrädererzeugt
wird, durch einen Dämpfungseffekt (Schalldämpfung)
beseitigt werden, der durch die Ölpumpe 7 erzeugt
wird. Ferner kann die antriebsseitig Ausgleichswelle 5 mit
der doppelten Drehzahl der Kurbelwelle 2 rotieren, so dass
die Ölpumpe 7 eine ausreichende Ölmenge fördern und
daher kleiner bemessen sein kann.
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An
den Endteilen der Kurbelwelle 2 und der antriebsseitigen
Ausgleichswelle 4 (linke Endteile in 1)
ist der Leistung übertragende
Mechanismus 10 angebracht, über den die Ausgleichswelle 4 durch die
Kurbelwelle 2 angetrieben wird.
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Der
Leistung übertragende
Mechanismus 10 enthält
das Kettenrad 11, das an der Kurbelwelle 2 angebracht
werden kann, das Ausgleichskettenrad 12, das an der antriebsseitigen
Ausgleichswelle 4 angebracht werden kann und die Kette 13,
die um die Kettenräder 11, 12 gewunden
ist.
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Die
Anbringung des Leistung übertragende Mechanismus' 10 an der
Kurbelwelle 2 und an der antriebsseitigen Ausgleichswelle 4 wird
nun beschrieben.
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Zunächst werden
der abgeflachte Abschnitt 8 der antriebsseitigen Ausgleichswelle 4 und
der dachförmige
gekrümmte
Vorsprung 9 des Ausgleichswellengehäuses 3 durch die U-förmige Backe des
Werkzeugs 17 unter der Bedingung ergriffen, dass der abgeflachte
Abschnitt 8 in der Drehphase des dachförmigen gekrümmten Vorsprung 9 entspricht,
wodurch verhindert wird, dass sich die antriebsseitige Ausgleichswelle 4 gegenüber dem
Ausgleichswellengehäuse 3 und
daher dem Motorblock 1 dreht, vergl. 3 bis 5.
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In
diesem Zusammenhang hat die U-förmige Backe
des Werkzeugs 17 eine Greifbreite, die gleich oder ein
wenig größer ist
als die Breite des abgeflachten Abschnitts 8 der antriebsseitigen
Ausgleichswelle 4 (das heißt der Abstand zwischen den ebenen
Flächen 18, 19)
und des dachförmigen
gekrümmten
Vorsprungs 9 des Ausgleichswellengehäuses 3 (das heißt der Abstand
zwischen den Endflächen 9a, 9b).
Durch Anpassen der Backe des Werkzeugs 17 an den abgeflachten
Abschnitt 8 und den dachförmigen gekrümmten Vorsprung 9 unter der
Bedingung, dass der abgeflachte Abschnitt 8 und der dachförmige gekrümmte Vorsprung 9 in
ihrer Phase einander entsprechen (das heißt, die ebenen Flächen 18, 19 des
abgeflachten Abschnitts 8 sind beinahe koplanar mit den
entgegengesetzten Endflächen 9a bzw. 9b des
dachförmigen
gekrümmten
Vorsprungs 9), wird die antriebsseitige Ausgleichswelle 4 in
einer vorgegebenen Dreh- oder Phasenposition festgelegt, vergl. 5.
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Dann
werden das Kurbelwellenkettenrad 11 und das Ausgleichswellenkettenrad 12 des
Leistung übertragenden
Mechanismus' 10 an
der Kurbelwelle 2 bzw. der antriebsseitigen Ausgleichswelle 4 befestigt.
In diesem Fall wird das Ausgleichswellenkettenrad 12 durch
die Kettenradschraube 16 an der antriebsseitigen Ausgleichswelle 4 befestigt.
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Wenn
inzwischen die Phase des abgeflachten Abschnitts 8 der
antriebsseitigen Ausgleichswelle 4 von einer richtigen
Phasenposition um 180 Grad abweicht, vergl. 6, kann
das Werkzeug 17 an den abgeflachten Abschnitt 8 und
den dachförmigen Vorsprung 9 nicht
angepasst werden.
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Wie
aus dem obigen ersichtlich ist und da der abgeflachte Abschnitt 8 sowie
der dachförmige
gekrümmte
Vorsprung 9 um die Mittelachse der antriebsseitigen Ausgleichswelle 4 asymmetrisch
sind, kann es nur eine einzige korrekte Dreh- oder Phasenposition
des abgeflachten Abschnitts 8 der antriebsseitigen Ausgleichswelle 4 geben.
Hierdurch kann die Anbringung des Leistung übertragenden Mechanismus' 10 unter
der Bedingung stattfinden, dass die antriebsseitige Ausgleichswelle 4 in
einer vorgegebenen Dreh- oder Phasenposition gehalten wird.
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Aus
dem Obigen ist ersichtlich, dass erfindungsgemäß nur eine von mehreren Ausgleichswellen 4, 5,
die unmittelbar von einem Leistung übertragenden Mechanismus 10 angetrieben
wird, mit einem aus dem Ausgleichswellengehäuse 3 herausragenden
Endteil 6 versehen ist, das zur Bildung des abgeflachten
Abschnitts 8 teilweise beschnitten ist, der eine Vorrichtung
zum Positionieren der Ausgleichswelle 4 in einer vorgegebenen
Dreh- oder Phasenposition bildet.
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Beim
Anbringen des Kurbelwellenkettenrads 11 und des Ausgleichswellenkettenrads 12 des
Leistung übertragenden
Mechanismus' 10 kann
der abgeflachte Abschnitt der antriebsseitigen Ausgleichswelle 4 durch
das Werkzeug 17 ergriffen und hierdurch in einer vorgegebenen
Phasenposition festgelegt werden. Hierdurch ist es möglich, eine
Anbringungsarbeit unter der Bedingung auszuführen, dass die Ausgleichswelle 4 an
einer Drehung gehindert wird. Insbesondere kann eine Arbeit zum
Befestigen des Ausgleichswellenkettenrads 12 an der antriebsseitigen
Ausgleichswelle 4 mit Hilfe der Kettenradschraube 11 ohne
weiteres erfolgen.
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Es
ist ferner ersichtlich, dass gemäß der vorliegenden
Lehre das Ausgleichswellengehäuse 3 einen
dachförmigen
gekrümmten
Vorsprung 9 hat, der dem abgeflachten Abschnitt 8 radial
zur Ausgleichswelle 4 gegenüberliegt und mit dem abgeflachten
Abschnitt 8 der Ausgleichswelle 4 zusammenarbeitet zur
Bildung der Vorrichtung zum Positionieren der Ausgleichswelle 4 in
der vorgegebenen Dreh- oder Phasenposition. Bei dem Anbringen des
Leistung übertragenden
Mechanismus' 10 wird
der dachförmige
gekrümmte
Vorsprung 9 des Ausgleichswellengehäuses 3 zusammen mit
dem abgeflachten Abschnitt 8 der Ausgleichswelle 4 durch
das Werkzeug 17 ergriffen, wodurch die Anbringungsarbeit
ohne weiteres ausgeführt
werden kann.
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Es
ist ferner ersichtlich, dass gemäß der vorliegenden
Lehre der abgeflachte Abschnitt 8 um die Mittelachse der
Ausgleichswelle 4 oder des abgeflachten Abschnitts 8 asymmetrisch
so ausgebildet ist, dass er einen Schwerpunkt hat, der gegenüber der
Mitte der Ausgleichswelle 4 versetzt ist. Aufgrund dieser
Tatsache kann es nur eine einzige Phasenposition der antriebsseitigen
Ausgleichswelle 4 gegenüber
dem dachförmigen
gekrümmten
Vorsprung 9 geben (das heißt eine korrekte Phasenposition),
wodurch das Werkzeug 17 den abgeflachten Abschnitt 8 nur
dann ergreifen kann, wenn sich die antriebsseitige Ausgleichswelle 4 in
einer korrekten Dreh- oder Phasenposition befindet. Andererseits
kann für
den Fall, dass sich der abgeflachte Abschnitt 8 der antriebsseitigen
Ausgleichswelle 4 in einer abgelenkten Phasenposition befindet,
das Werkzeug 17 den abgeflachten Abschnitt 8 nicht
ergreifen. Demnach kann das Drehen der Ausgleichswelle 4 in
eine vorgegebene Dreh- oder Phasenposition ohne weiteres erreicht
werden, und es kann die Ausgleichswelle 4 daran gehindert
werden, in einer Phasenpo sition angebracht zu werden, die von einer
korrekten Phasenposition um 180 Grad versetzt ist.
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Es
ist ferner ersichtlich, dass gemäß der vorliegenden
Lehre der abgeflachte Abschnitt 8 der Ausgleichswelle ebene
Flächen 18, 19 hat
und um die Mittelachse der Ausgleichswelle 4 asymmetrisch
so ausgebildet ist, dass eine der ebenen Flächen 18, 19, die
auf der vorauseilenden Seite gegenüber einer Drehung der Ausgleichswelle 4 im
Uhrzeigersinn bei Betrachtung von 5, größer ist
als die ebene Fläche 19,
die sich auf der nacheilenden Seite befindet. Bei Anbringung des
Ausgleichswellenkettenrads 12 an der antriebsseitigen Ausgleichswelle 4 durch Festhalten
der Ausgleichswelle 4 in einer gegebenen Position (das
heißt
der korrekten Phasenposition) durch das Werkzeug 17 wird
die größere ebene
Fläche 18 gegen
die entsprechende Fläche
des Werkzeugs 17 gedrückt,
wenn das Ausgleichswellenkettenrad 12 an das Endteil der
Ausgleichswelle 4 durch die Kettenradschraube 18 mit
rechtsgängigem
Gewinde geschraubt wird. Somit wird der Ausgleichswelle 4 eine
ausreichende Festigkeit ermöglicht.
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Es
ist ferner ersichtlich, dass gemäß der vorliegenden
Lehre der abgeflachte Abschnitt 8 um die Mittelachse der
Ausgleichswelle 4 asymmetrisch oder so geformt ist, dass
er im Querschnitt einen Schwerpunkt oder eine geometrische Mitte
hat, die in der Richtung versetzt ist, um mit den exzentrischen Gewichtsteilen 4a der
Ausgleichswelle 4 für
die Ausführung
einer Ausgleichswirkung zusammenzuarbeiten. Aufgrund hiervon kann
die Drehung des abgeflachten Abschnitts 9 eine Sekundärschwingung
des Motors unterdrücken,
wodurch der exzentrische Gewichtsteil 4a kleiner gemacht
werden kann.
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Es
ist ferner ersichtlich, dass gemäß der vorliegenden
Erfindung die antriebsseitige Ausgleichswelle 5, die durch
den Leistung übertragenden
Mechanismus 10 nicht unmittelbar angetrieben wird, mit der Ölpumpe 7 für deren
Antrieb antriebsmäßig verbunden
ist. Aufgrund dessen kann durch den durch die Ölpumpe 7 erzeugten
Dämpfungseffekt
das Zahnaufprallgeräusch
unterdrückt
werden, das durch den Eingriff der Umsteuerzahnräder der antriebsseitigen und
abtriebsseitigen Ausgleichswelle 4, 5 in Folge
von Zahnspiel erzeugt wird.