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Diese
Erfindung bezieht sich auf Ausgleichswellen-Baugruppen für Verbrennungsmotoren.
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Ausgleichswellen
sind in Kolbenmaschinen vorgesehen, um Schwingungen entgegenzuwirken, die
mit großen
rotierenden Massen verbunden sind. Die Wellen werden durch eine
Kurbelwelle derart angetrieben, dass die von den exzentrischen Gewichten
auf den Ausgleichswellen erzeugten Schwingungen exakt den Schwingungen
entgegenwirken, die durch die sich hin- und herbewegenden Kolben
hervorgerufen werden. Die Gesamtwirkung besteht darin, dass Motorgeräusche und
Verschleiß der
Motorhalterungen und anderer Antriebsstrang-Bauteile verringert
werden.
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Es
wird üblicherweise
bevorzugt, dass die Wellen so angeordnet sind, dass ihre Achsen
in einer Ebene liegen, die die Achse der Kurbelwelle enthält, doch
kann aufgrund der Motorauslegung und der Fahrzeuggröße eine
derartige Konfiguration nicht immer ideal sein. Die EP-A-0 789 165
offenbart eine Schmierstruktur für
rotierende Ausgleichswellen, bei der ein Gehäuse zwei Teile umfasst, die
in Vertikalrichtung die Ausgleichswellen zwischen sich einschichten.
Die gesamte Struktur wird dann mit dem Motorblock unterhalb der
Ebene der Kurbelwelle verschraubt.
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Die
Ausgleichswellen müssen
in der gleichen Weise geschmiert werden, wie jedes andere rotierende
Motorbauteil. Üblicherweise
wurde dies dadurch erreicht, dass gebohrte Ölspeisekanäle in dem Rahmen oder Block
vorgesehen wurden, der die Ausgleichswellen lagert. Ölströmungen von
den Ölspeisekanälen treten über Austrittsbohrungen
in den Lagerblöcken
aus, um eine Schicht aus Schmieröl zwischen
den Lagerblöcken
und den Lagerzapfen der Ausgleichswelle zu bilden. Dies ist ähnlich zur Kurbelwellenschmierung
und ist andererseits aufwändig
und zeitraubend bei der Herstellung.
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Die
vorliegende Erfindung ist auf die Schaffung einer kosteneffektiveren
Weise zur Zuführung von Öl zur Schmierung
der Ausgleichswellen-Lagerzapfen gerichtet.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Ausgleichswellen-Baugruppe für einen Motor geschaffen, die
ein Gehäuse
umfasst, das auf dem Motorblock befestigbar ist und zumindest eine
Ausgleichswelle drehbar lagert, die für eine Drehung mit der Motor-Kurbelwelle
verbindbar ist, wobei das Gehäuse
in zwei Teilen geformt ist und Lagerblöcke zur drehbaren Lagerung
jeder Ausgleichswelle bildet.
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Die
Baugruppe ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Nut in der Teilungsebene
von zumindest einem der zwei zusammenpassenden Teile des Gehäuses gebildet
ist, wobei diese Gehäuse,
wenn die Teile aneinander angepasst sind, einen Ölspeisekanal bilden, über den
Schmiermittel zu den Lagerblöcken
geliefert wird, die die oder jede Ausgleichswelle lagern.
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Die
Erfindung hat den Vorteil der Verringerung von Herstellungskosten,
weil der maschinelle Bearbeitungsprozess zur Schaffung von Ölkanälen im Inneren
der Ausgleichswelle zeitraubend und aufwändig ist. Durch Schaffen der Ölspeisekanäle auf den
miteinander in Eingriff kommenden Oberflächen des Gehäuses können sie
als einstückiger
Teil des Gehäuses
gegossen werden.
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Es
ist weiterhin vorteilhaft, dass Gehäuse in Form eines offenen Leiterrahmens
zu konstruieren, wodurch das Gewicht verringert wird und die Konstruktion
einfacher gemacht wird. Dies kann jedoch die Steifigkeit beeinträchtigen,
so dass unter Berücksichtigung
dieser Tatsache die untere Hälfte
des zweiteiligen Leiterrahmen-Gehäuses mit
Verstärkungsstegen
geformt werden kann, um eine geschlossene Abtropf-/Spritzwanne zu
bilden. Die Stege sind mit Drainagelöchern versehen, so dass Öl nicht
am Heruntertropfen von dem Motor und der darüberliegenden Ausgleichswelle
in den darunterliegenden Sumpf gehindert wird. Die Stege vergrößern somit
wesentlich die Steifigkeit der Leiterrahmen-Gehäusestruktur, ohne dass sie
den Rücklauf
von Öl
an den Sumpf behindern. Diese Verstärkung trägt ihrerseits zu der Steifigkeit
des Motorblockes bei, indem sie den Motorblock versteift, wenn die
Ausgleichswellen-Baugruppe an ihrem Platz befestigt ist.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind zwei gegensinnig rotierende Ausgleichswellen
vorgesehen. In diesem Fall ist es zur Verringerung der Anzahl der
Teile wünschenswert, die
zwei Ausgleichswellen so zu bilden, dass sie identisch zueinander
sind.
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Um
die Ausgleichswellen in entgegengesetzten Richtungen anzutreiben,
ist es möglich,
eine erste Welle an einem Ende mit Hilfe eines von dem Motor angetriebenen
Zahnrades anzutreiben, und die andere Ausgleichswelle mit Hilfe
eines Zahnrades anzutreiben, das auf dem anderen Ende der ersten Welle
angeordnet ist und mit einem identischen Zahnrad auf der zweiten
Welle kämmt.
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Es
wird jedoch bevorzugt, die gleichen Enden beider Ausgleichswellen
anzutreiben. Dies kann durch Anordnung eines Zahnrades auf der ersten Welle,
das direkt mit einem vom Motor angetriebenen Zahnrad kämmt, und
eines Zahnrades auf der zweiten Welle erreicht werden, das von dem
gleichen von dem Motor angetriebenen Zahnrad über ein Zwischenzahnrad angetrieben
wird, so dass die Drehrichtung der zweiten Ausgleichswelle gegenüber der der
ersten Ausgleichswelle umgekehrt wird.
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Wenn
das Gehäuse
als ein offener Leiterrahmen konstruiert ist, so ist es möglich, Ölspeisekanäle zu schaffen,
die eine kontinuierliche geschlossene Schleife um den Umfang der
Teilungsebene bilden, so dass das Schmiermittel mehr als einem Pfad
folgen kann (im Uhrzeigersinn und Gegenuhrzeigersinn), um irgendein
bestimmtes Lager zu erreichen. Es hat sich jedoch in der Praxis
herausgestellt, dass dies zu einem übermäßigen Druckabfall des Öldruckes
(aufgrund der vergrößerten Leckage)
führen kann,
und es wird bevorzugt, diskontinuierliche Ölspeisekanäle in der geteilten Ebene des
Gehäuses zu
bilden, so dass das Öl
lediglich einem einzigen Pfad zum Erreichen irgendeines vorgegebenen
Lagers folgen kann.
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Wenn
das Gehäuse
als ein Leiternetzwerk konstruiert ist, bei der jede Sprosse der
Leiter zwei Lagerblöcke
bildet, einen für
jede Ausgleichswelle, so würde
es möglich
sein, die Ölspeisekanäle entlang
der Sprossen zwischen den zwei Lagerblöcken zu unterbrechen. In diesem
Fall übertragen
die Ölspeisekanäle, die
entlang der Holme der Leiter verlaufen, Schmiermittel zu den Lagern
jeweils einer der zwei Ausgleichswellen, jedoch nicht zu der anderen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind jedoch die Lagerblöcke jeder Sprosse miteinander über einen
Schmiermittelkanal verbunden, der in der Sprosse ausgebildet ist,
doch wird ein Ölspeisekanal
lediglich in einem der zwei Holme gebildet.
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Die
Erfindung wird nunmehr ausführlicher
in Form eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in denen:
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1 eine auseinandergezogene
Ansicht einer ersten Ausführungsform
der Ausgleichswellen-Baugruppe vor dem Zusammenbau ist;
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2 den oberen Teil des Gehäuses vollständig mit
Ausgleichswellen an ihrem Platz auf dem Motorblock vor der Anbringung
des unteren Teils des Gehäuses
zeigt;
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3 eine auseinandergezogene
Seitenansicht der Baugruppe nach 1 und 2 ist, wobei der Gehäuseteil
an dem Motorblock befestigt ist, und vor der Anbringung des unteren
Gehäuseteils,
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4 eine perspektivische auseinandergezogene
Ansicht von unten auf lediglich das Gehäuse einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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5 die zweite Ausführungsform
der Erfindung bei vollständigem
Zusammenbau zeigt;
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6 eine perspektivische Ansicht
der getrennten Bauteile der Ausgleichswellen-Baugruppe der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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Die
Ausgleichswellen-Baugruppe 10 der ersten Ausführungsform
der Erfindung gemäß den 1–3 umfasst
einen oberen Gehäuseteil 12 und einen
unteren Gehäuseteil 14.
Die Gehäuseteile 12 und 14 weisen
eine leiterartige Struktur auf. Die „Sprossen" der Leiter weisen einstückig darin
ausgebildete Lagerblöcke 30 zur
Aufnahme von Ausgleichswellen 16 und 18 auf. Die
Ausgleichswellen 16 und 18 sind Metallwellen,
die exzentrische Gewichte aufweisen, die eine Schwingung hervorrufen,
wenn die Wellen in Drehung versetzt werden.
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Wenn
die Gehäuseteile 12 und 14 miteinander
verschraubt werden, so sind die Lagerabschnitte der Ausgleichswellen 16 und 18 drehbar
zwischen den zwei Hälften
der Lagerblöcke 30 derart
angeordnet, dass die Achsen der Wellen 16 und 18 parallel
zu den „Holmen" des Leiterrahmens
sind. (Nicht gezeigte) Lagerschalen können zwischen den Lagerzapfen der
Ausgleichswellen 16 und 18 und den Lagerblöcken 30 vorgesehen
sein.
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Nuten 28 sind
in die Passflächen
der oberen und unteren Gehäuseteile 12 und 14 maschinell
eingearbeitet oder vorzugsweise eingegossen, derart, dass wenn diese
Teile zusammengeführt
werden, um die Ausgleichswellen 16 und 18 zu umschließen, Ölkanäle oder Ölspeiseleitungen
in der Teilungsebene des Gehäuses
gebildet werden. Diese Kanäle
beinhalten eine Nut 32 in jedem Lagerblock 30,
so dass nach dem Zusammenbau die Lagerzapfen der Ausgleichswellen 16 und 18 in
einem Schmierölfilm
rotieren, der von den Ölkanälen 28 geliefert
wird. Öl
wird den Ölkanälen 28 in
der Ausgleichswellen-Baugruppe über
(nicht gezeigte) Zuführungskanäle, die
in dem Motorblock 42 gebildet sind, sowie über einen Kanal 27 zugeführt, der
in dem oberen Gehäuseteil 12 ausgebildet
ist.
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1 zeigt eine Ausführungsform
mit zwei Ausgleichswellen. Zahnräder 26 sind
allgemein an den Enden jeder Ausgleichswelle 18 befestigt,
die über
ein Ende der Gehäuseteile 12 und 14 hinaus vorspringen.
Die Zähne
der Zahnräder 26 kämmen dauernd
miteinander, so dass die Drehung der ersten Welle 16 eine
gegensinnige Drehung der zweiten Welle 18 mit der gleichen
Drehzahl hervorruft. Die erste Ausgleichswelle 16 ist um
einen Betrag länger als
die zweite Ausgleichswelle 18, der gleich dem Abstand zwischen
zwei Sprossen ist und zusätzlich
von dem entgegengesetzten Ende des Gehäuses aus vorspringt. Um die
zwei Wellen 16 und 18 anzutreiben, ist ein Zahnrad 24 auf
dem vorspringenden Ende der ersten Ausgleichswelle 16 befestigt
und kämmt
mit einem von dem Motor angetriebenen Zahnrad 22.
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Wenn
die Ausgleichswellen-Baugruppe auf der Unterseite des Motorblockes 42 befestigt
ist, so kämmt
das Zahnrad 22 mit einem Zahnrad 44, das auf der
Motor-Kurbelwelle
unter der Befestigungsplatte 50 für das (nicht gezeigte) Schwungrad
angeordnet ist. Das Schwungrad-Zahnrad 44 kann ein einstückiger Teil
der Schwungrad-Befestigungsplatte 50 sein, oder es kann
als ein getrenntes Zahnrad ausgebildet sein, das in einer festen
Winkelposition an der Kurbelwelle befestigt ist.
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2 zeigt den oberen Gehäuseteil 12,
der an dem Motorblock 42 unter Verwendung von Schrauben 46 verschraubt
ist. Der untere Gehäuseteil 14 wird
dann mit dem oberen Gehäuseteil 12 unter
Verwendung von Schrauben 34 verschraubt, wodurch die Ausgleichswellen 16 und 18 umschlossen werden,
wie dies weiter oben beschrieben wurde. Der untere Gehäuseteil 14 ist
nicht strikt eine Leiterrahmenstruktur, weil er Stege 38 einschließt, wie
dies in den 1 und 2 gezeigt ist, um ihn in
eine Wanne umzuwandeln. Die Stege sind mit Drainagebohrungen 40 ausgebildet,
die es Öl
von der Kurbelwelle ermöglichen,
durch die Wanne hindurch in Richtung auf den (nicht gezeigten) Motorsumpf
zu tropfen, wobei der letztere an dem Motorblock 42 um
die Ausgleichswellen-Baugruppe 10 herum
befestigt ist. Die Stege 38 tragen zur Steifigkeit bei,
in dem sie den unteren Teil des Gehäuses aussteifen, ohne den Austritt von Öl zurück zum Sumpf
zu behindern.
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Die
Ausführungsform
nach den 4–6 ist allgemein ähnlich der
nach den 1–3, und um eine unnötige Wiederholung
ihrer Beschreibung zu vermeiden, sind äquivalenten Bauteilen die gleichen Bezugsziffern
zugeordnet, wobei ein Strich zu der Bezugsziffer hinzugefügt ist,
wenn ein Bauteil modifiziert wurde.
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Der
offensichtlichste Unterschied zwischen den zwei Ausführungsformen
besteht darin, dass die ersten und zweiten Ausgleichswellen 16' und 18' identisch zueinander
sind, während
die Wellen 16 und 18 der ersten Ausführungsform
eine unterschiedliche Länge
aufweisen. Weiterhin weist jede der Wellen 16' und 18' drei exzentrische
Gewichte auf, so dass die Schwingungslast gleichförmiger auf die
Lager aufgeteilt ist. Die Tatsache, dass die zwei Ausgleichswellen 16' und 18' identisch sind,
verringert die Anzahl von unterschiedlichen Bauteilen, die bei der
Montage verwendet werden, und verringert somit die Herstellungskosten.
Wenn die Lagerzapfen-Abschnitte der Wellen 16' und 18' einen ausreichend
großen
Durchmesser aufweisen, so können die
Wellen 16', 18' gegossen werden,
was weiter die Herstellungskosten verringert.
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Die
zweite Ausgleichswelle 18' weist
ein Antriebszahnrad 62 auf, das identisch zu dem Zahnrad 24 auf
der ersten Ausgleichswelle 16' ist. Die zwei Wellen müssen daher
nunmehr von dem gleichen Ende aus angetrieben werden, und zu diesem
Zweck ist ein Zwischenzahnrad 60 vorgesehen, das mit dem von
dem Motor angetriebenen Zahnrad 22 kämmt und mit dem Zahnrad 62 in
Eingriff steht, um die zweite Welle 18' mit der gleichen Drehzahl wie
die erste Welle 16',
jedoch in entgegengesetzter Richtung anzutreiben.
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Der
untere Gehäuseteil 14 ist
dahingehend modifiziert, dass er mit Stegen 38 entlang
seiner gesamten Länge
ausgebildet ist, weil alle Abschnitte der Ausgleichswellen zwischen
den Lagern nunmehr exzentrische Gewichte tragen.
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Bei
der Ausführungsform
nach 1 verläuft die
Nut 28 kontinuierlich um den Umfang des Leiternetzwerkes
herum, was dazu führt,
dass das Öl
in der Lage ist, irgendeinen der Lagerblöcke 30 dadurch zu erreichen,
dass es im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn strömt. Es wurde
festgestellt, dass diese Redundanz einen unnötigen ÖldruckAbfall hervorrufen kann,
und bei der Ausführungsform
nach den 4–6 ist, wie dies am besten
in 4 zu erkennen ist,
eine Ölnut 28' so geformt,
dass sie sich entlang lediglich eines der Holme des Leiternetzwerkes
erstreckt. Jeder der vier Ausläufer
der Nut 28' erstreckt sich
entlang einer jeweiligen der vier Sprossen, so dass zwei Lagerblöcke geschmiert
werden, die in Serie miteinander entlang des Ausläufers angeordnet sind.