WO1995034770A1 - Hubkolbenmaschine mit zwangsgeführtem massenausgleich - Google Patents

Hubkolbenmaschine mit zwangsgeführtem massenausgleich Download PDF

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WO1995034770A1
WO1995034770A1 PCT/EP1995/002310 EP9502310W WO9534770A1 WO 1995034770 A1 WO1995034770 A1 WO 1995034770A1 EP 9502310 W EP9502310 W EP 9502310W WO 9534770 A1 WO9534770 A1 WO 9534770A1
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crankshaft
reciprocating
mass
swivel
balancing
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PCT/EP1995/002310
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Mathias Von Essen
Christoph Bollig
Werner Bick
Original Assignee
Fev Motorentechnik Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/22Compensation of inertia forces
    • F16F15/26Compensation of inertia forces of crankshaft systems using solid masses, other than the ordinary pistons, moving with the system, i.e. masses connected through a kinematic mechanism or gear system
    • F16F15/261Compensation of inertia forces of crankshaft systems using solid masses, other than the ordinary pistons, moving with the system, i.e. masses connected through a kinematic mechanism or gear system where masses move linearly

Definitions

  • the invention relates to a reciprocating piston machine, in particular an internal combustion engine, with at least one cylinder, in which a piston connected to the crankshaft is guided in a reciprocating manner.
  • the invention is based on the object of creating a reciprocating piston machine of the type described in the introduction, in which such additional units, in particular compensating masses, can also be arranged within the machine body, at least the tap for actuation with kinematically positive connections can take place within the machine body .
  • a mechanical coupling is provided so that the masses are forced back in the opposite direction of movement in both directions of movement via the control contours, so that resonances are practically avoided.
  • the arrangement can also be designed in such a way that the compensating masses are locked and / or the engagement with the control contour is released when a predeterminable speed is exceeded.
  • a further advantage of the invention in connection with compensating masses as an additional unit is that it is possible in a space-saving manner to compensate for free mass moments and higher-order mass forces by means of such additional compensating masses with a corresponding design of the control contour, these additional compensating masses practically in the same level of rotation as the balancing masses to balance the free moments of the first order can be arranged.
  • the movement of these balancing masses can be tapped directly from the crankshaft via the cam disk.
  • the degree of freedom in the design of the mass balance is more favorable for coordinating the direction of movement of the compensating mass that can be moved back and forth with the direction of action of the mass forces and / or mass moments to be compensated.
  • two swivel shafts running parallel to both sides of the crankshaft are provided, which are operatively connected to one another via coupling means, at least one compensating mass being connected to at least one swivel shaft, which is designed in the manner of a swivel arm and with its main extension perpendicular to the axis of the associated one Swivel shaft is aligned.
  • the coupling means each have at least one transmission body connected to a pivot shaft and one inextensible coupling element connecting both transmission bodies.
  • the transmission bodies can consist, for example, of at least one lever on each pivot shaft, both of which are connected to one another via a coupling rod. Appropriate alignment of the levers can achieve both reciprocal and reciprocal movement of the balancing masses.
  • Gears can also be used as transmission bodies, which are positively and operatively connected as coupling elements via corresponding coupling gears.
  • the transmission body is formed by a form-locking wheel and that an endless, inextensible, but at least unidirectionally deflectable, form-fitting coupling element wrapping around both form-fitting bodies is provided.
  • the form-locking wheels can be formed here by toothed wheels and the coupling element by a chain or a toothed belt. It is expedient here if the coupling element is connected to an adjusting means for changing the effective length. As a result, not only is there an exact setting possibility by means of which the overall arrangement can be guided without play. When using a chain or a toothed belt, this adjusting means can be formed by a corresponding tensioner.
  • the swivel arm-like compensating mass has a recess in the area of its free end, which surrounds the other swivel shaft.
  • an equal-arm rocker arm which is aligned essentially parallel to the crankshaft and is pivotably supported on the motor housing, and which has a free end with a compensating mass and the associated control contour in each case is arranged as a means for positive guidance
  • the balancing mass is in operative connection with at least one additional additional unit. It is particularly expedient here if the further additional units are connected to the guide means designed as rocker arms or rocker arms. It is then possible to use the kinematics of the balancing masses to cover self-functions in the reciprocating machine, e.g. B. for lubricating oil supply or for the compressed air supply of additional devices.
  • 2 shows a simplified end view of an embodiment of the arrangement for mass balancing
  • 1 shows the basic structure of a second embodiment in a side view
  • Fig. 5 is a schematic diagram for equalizing masses moved in the same direction.
  • FIG. 1 schematically shows an embodiment for mass balancing a multi-cylinder machine, here a 3-cylinder machine.
  • the crankshaft is therefore only identified by its axis of rotation 6.
  • a cam 8 with a control contour 9 is connected to the crankshaft at its ends.
  • a swivel balancing mass 16.1 and 16.2 is applied via a rolling element 14, which is mounted with its other end on the machine housing 15 so that it can swivel back and forth on a swivel shaft 13.1 and 13.2.
  • FIG. 2 shows an arrangement in which the pivot shafts 13.1 and 13.2 extend parallel to both sides of the axis of rotation 6 of the crankshaft.
  • the two swivel shaft arrangements 13.1 and 13.2, which are explained in more detail with reference to FIG. 2, are now each mounted on the machine housing 15.
  • the swivel arm-like compensating masses 16.1 and 16.2 are connected at one end in a rotationally fixed manner to the associated respective swivel shaft 13.1 and 13.2 and extend transversely to the longitudinal direction of the crankshaft below the cam plate 8 and are supported on the cam plate 8 via a rolling element 14.
  • the swivel arm-like balancing mass 16 is shaped, if possible, so that the direction of movement of the center of gravity S and thus the direction of action of the balancing mass is matched to the direction of action of the mass moment to be compensated and / or the mass forces.
  • a recess 17 is provided in each of the compensating masses, each of which engages around the other pivot shaft, so that the structural conditions of the crankcase can also be taken into account for the installation of the pivot shaft.
  • the two swivel shafts are each connected to a transmission body 7 and both transmission bodies

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine, insbesondere einen Verbrennungsmotor, mit wenigstens einem Zylinder, in dem ein mit der Kurbelwelle (1) in Verbindung stehender Kolben hin- und herbewegbar geführt ist, wobei die Kurbelwelle (1) mit wenigstens zwei, jeweils eine Steuerkontur (9) aufweisenden, mitdrehenden Kurvenscheiben (8) verbunden ist, die als Betätigungsmittel jeweils auf wenigstens eine Ausgleichsmasse (16.1, 16.2) einwirken und wobei die Ausgleichsmassen (16.1, 16.2) in Abhängigkeit von der Kurbelwellendrehung hin- und herbewegbar zwangsgeführt sind.

Description

Bezeichnung: Hubkolbenmaschine mit zwangsgeführtem
Massenausgleich
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine, insbeson¬ dere einen Verbrennungsmotor, mit wenigstens einem Zylinder, in dem jeweils ein mit der 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 Ausgleichs- massen, die im Sinne der vorliegenden Erfindung ebenfalls als Zusatzaggregat gelten, unmittelbar über die Kurbel¬ welle, ggf. unter Zwischenschaltung von kinematisch formschlüssigen Verbindungen angetrieben. Ausgleichs¬ massen für den Ausgleich von freien Massenkräften einer derartigen Hubkolbenmaschine werden hierbei in Form von umlaufenden ünwuchtgewichten vorgesehen, die je nach Anwendungsfall auch in mit der Kurbelwelle in Verbindung stehenden Zahnrädern zum Antrieb von Neben¬ aggregaten und/oder Zusatzaggregaten vorgesehen sind.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Hubkolbenmaschine der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, bei der derartige Zusatzaggregate, insbesondere Ausgleichsmassen, auch innerhalb des Maschinenkörpers angeordnet werden können, zumindest der Abgriff für die Betätigung mit kinematisch formschlüssigen Verbindun¬ gen innerhalb des Maschinenkörpers erfolgen kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kurbelwelle mit wenigstens zwei, eine Steuerkontur aufweisenden mitdrehenden Kurvenscheiben verbunden ist, die als Betätigungsmittel jeweils auf wenigstens eine Ausgleichsmasse einwirkt, und daß die Ausgleichs¬ massen in Abhängigkeit von der Kurbelwellendrehung hin- und herbewegbar zwangsgeführt sind. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß derartige Kurvenscheiben auch innerhalb des Motorgehäuses im Bereich des Kurbelwellen¬ raumes untergebracht werden können und zwar dadurch, daß die Kurvenscheiben jeweils mit einer auf den jeweili¬ gen Einsatzfall abgestimmten Steuerkontur unmittelbar mit der Kurbelwelle verbunden werden können. Die Kurven- Scheiben können bei entsprechenden Anwendungsfällen jeweils 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, hier der Ausgleichεmassen, benötigt wird, kann unmittelbar 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 Zusatz¬ aggregat außerhalb des Maschinengehäuses angeordnet ist, wobei dann entsprechende Ubertragungsmittel zwischen der Kurvenscheibe und dem Zusatzaggregat vorgesehen sind, die durch die Wandung des Maschinengehäuses hin¬ durchgeführt sind. Mit Hilfe derartiger hin- und herbe¬ wegbar geführter Massen ist es möglich, entweder oszil- lierende Massenkräfte, die durch die Pleuel und den
Kolben verursacht werden, unmittelbar am Ort des Entste¬ hens auszugleichen, beispielsweise dadurch, daß eine derartige Kurvenscheibe unmittelbar an der Kurbel ange¬ ordnet ist und die zugehörige Ausgleichsmasse in gleicher Wirkungsrichtung, jedoch mit entgegengesetztem Bewegungs¬ ablauf zum Kolben in der Hubkolbenmaschine vorzusehen ist. Die Ausgleichsmasse kann jeweils in einer rein translatorischen Bewegung, vorzugsweise in einer Schwenkbe¬ wegung geführt werden. Insbesondere bei mehrzylindrigen 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 Ausgleichsmassen- paares auszugleichen. Dadurch, daß die Ausgleichsmassen möglichst dicht an den Kurbelwellenenden angeordnet sind, können die Ausgleichsmassen insgesamt verhältnis¬ mäßig klein gehalten werden. Der weitere Vorteil der er¬ findungsgemäßen Ausgestaltung besteht darin, daß das Bewegungsgesetz der Ausgleichsmassen über die Steuer¬ kontur der Kurvenscheibe vorgegeben werden kann. In der einfachsten Ausführungsform kann die Kurvenscheibe eine Kreiskontur aufweisen und mit ihrem Kreismit¬ telpunkt exzentrisch zur Drehachse der Kurbelwelle mit dieser verbunden sein. 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 Massen¬ moment der oszillierenden Triebwerksteile entgegengerich¬ tet wirkt. Um die erforderliche Rückholbewegung bewirken zu können, wird eine mechanische Ankoppelung vorgesehen, so daß über die Steuerkonturen die Massen in beiden Bewegungsrichtungen in die entgegengesetzte Bewegungs¬ richtung zurückzwangsgeführt werden, so daß Resonanzen praktisch vermieden werden. Die Anordnung kann auch so ausgebildet werden, daß bei Überschreitung einer vorgebbaren Drehzahl die Ausgleichsmassen arretiert und/oder der Eingriff mit der Steuerkontur aufgehoben wird.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung in Verbindung mit Ausgleichmassen als Zusatzaggregat besteht darin, daß es in raumsparender Weise möglich ist, bei entsprechender Ausgestaltung der Steuerkontur auch freie Massenmomente und Massenkräfte höherer Ordnung über derartige zusätz- liehe Ausgleichsmassen auszugleichen, wobei diese zu¬ sätzlichen 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. Gegenüber Lösungen mit umlaufender Unwucht, ist der Freiheitsgrad in der Gestaltung des Massenausgleichs zur Abstimmung der Bewegungsrichtung der hin- und herbewegbaren Ausgleichsmasse auf die Wirkrichtung der auszugleichenden Massenkräfte und/oder Massenmomente günstiger.
In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgese¬ hen, daß der Verlauf der Steuerkontur stetig ist. Hier¬ durch werden Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungs¬ sprünge in der Übertragung auf die Ausgleichsmasse vermiede .
In vorteilhafter Ausgestaltung sind zwei parallel zu beiden Seiten der Kurbelwelle verlaufende Schwenkwellen vorgesehen, die über Kupplungsmittel miteinander in Wirkverbindung stehen, wobei mit wenigstens einer Schwenk¬ welle wenigstens eine Ausgleichmasse verbunden ist, die schwenkarmartig ausgebildet und mit ihrer Haupter- streckung senkrecht zur Achse der zugehörigen Schwenk- welle ausgerichtet ist. Bei dieser Anordnung besteht die Möglichkeit, durch eine entsprechende Wahl der
Abstände zwischen der durch die Schwenkwelle vorgegebe¬ nen Schwenkachse, dem Angriffspunkt der Steuerkontur und dem Massenschwerpunkt das hierdurch gegebene Ausgleichs-Massen-System hinsichtlich seiner Kinematik, Kinetik und seines Gewichtes optimal auf die auszuglei¬ chenden Massenmomente abzustimmen.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorge¬ sehen, daß das Kopplungsmittel jeweils wenigstens einen, mit einer Schwenkwelle verbundenen Übertragskörper und ein beide Übertragungskörper formschlüssig verbin¬ dendes undehnbares Koppelelement aufweist. Hierdurch ist es möglich, beide Ausgleichsmassen über die Schwenk¬ wellen einerseits und über die Steuerkurve andererseits formschlüssig zwangszuführen. Die Ubertragungskörper können beispielsweise aus wenigstens einem Hebel an jeder Schwenkwelle bestehen, die beide über eine Koppel¬ stange miteinander verbunden sind. Durch entsprechende Ausrichtung der Hebel kann hier sowohl eine gegensin- nige als auch eine gleichsinnige Hin- und Herbewegung der Ausgleichsmassen erzielt werden. Als Übertragungs- körper können hierbei auch Zahnräder dienen, die über entsprechende Koppelzahnräder als Koppelelement form¬ schlüssig in Wirkverbindung stehen.
In einer anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Ubertragungskörper jeweils durch ein Formschlußrad gebildet wird und daß ein endloses, undehnbares, aber mindestens in einer Richtung auslenkbares, beide Form¬ schlußkörper umschlingendes, formschlüssig eingreifendes Koppelelement vorgesehen ist. Die Formschlußräder können hier durch gezahnte Räder gebildet werden und das Koppel¬ element durch eine Kette oder einen Zahnriemen. Zweck¬ mäßig ist es hierbei, wenn das Koppelelement mit einem Stellmittel zur Veränderung der Wirklänge in Verbindung steht. Hierdurch ist nicht nur eine genaue Einstellmög- lichkeit gegeben, durch die eine spielfreie Führung der Gesamtanordnung möglich ist. Bei der Verwendung einer Kette oder eines Zahnriemens kann dieses Stell¬ mittel durch einen entsprechenden Spanner gebildet werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist hierbei ferner vorgesehen, daß die schwenkarmartige Ausgleichs¬ masse im Bereich ihres freien Endes eine Ausnehmung aufweist, die die andere Schwenkwelle umgreift. Hierdurch ist eine Möglichkeit gegeben, den Schwerpunkt der Aus¬ gleichsmasse in möglichst großem Abstand zur Schwenkwelle anzuordnen, um bei relativ kleiner Schwenkbewegung einen möglichst großen Schwerpunkthub der Ausgleichsmasse zu realisieren. Durch diese Maßnahme kann die Ausgleichs¬ masse deutlich im Gewicht reduziert werden.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist als Mittel zur Zwangsführung ein im wesentlichen parallel zur Kurbelwelle ausgerichteter gleicharmiger Wipphebel angeordnet, der am Motorgehäuse schwenkbar abgestützt ist, und der mit seinem freien Ende jeweils mit einer Ausgleichsmasse und der zugehörigen Steuerkontur in
Verbindung steht. Diese Ausgestaltung ist insbesondere für Dreizylinder-Motoren mit gegenläufiger Bewegung der Ausgleichsmassen von Bedeutung. Über einen derarti¬ gen Wipphebel ist in einfacher Weise die Zwangsführung der Ausgleichsmassen an der Steuerkontur zu verwirklichen. Zweckmäßig ist es hierbei, wenn die Abstützung des Wipphebels mit einstellbaren Mitteln für den Toleranz- εausgleich in Verbindung steht.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ausgleichsmasse mit wenigstens einem weiteren Zu¬ satzaggregat in Wirkverbindung steht. Hierbei ist es besonders zweckmäßig, wenn die weiteren Zusatzaggregate mit den als Schlepp- oder Kipphebel ausgebildeten Füh- rungsmitteln in Verbindung stehen. Hierbei besteht dann die Möglichkeit, die Kinematik der Ausgleichsmassen zum Abdecken von Selbstfunktionen in der Hubkolbenmaschi¬ ne, z. B. für die Schmierδlversorgung 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 vereinfachte Stirnansicht einer Ausgestaltung der Anordnung für einen Massenausgleich, Fig. den prinzipiellen Aufbau einer zweiten Ausgestaltung in einer Seitenansicht,
Fig. 4 eine Prinzipdarstellung für gegenläufig bewegte Ausgleichsmassen,
Fig. 5 eine Prinzipdarstellung für gleichsinnig bewegte Ausgleichsmassen.
In Fig. 1 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel für einen Massenausgleich einer Mehrzylindermaschine, hier einer 3-Zylindermaschine dargestellt. Die Kurbelwelle ist daher nur mit ihrer Drehachse 6 gekennzeichnet. Bei diesem Anwendungsbeispiel ist jeweils an ihren Enden eine Kurvenscheibe 8 mit Steuerkontur 9 mit der Kurbel¬ welle verbunden. An der jeweiligen Steuerkontur 9 liegt über ein Rollelement 14 eine schwenkbare Ausgleichs¬ masse 16.1 und 16.2 an, die mit ihrem anderen Ende am Maschinengehäuse 15 hin- und herschwenkbar an einer Schwenkwelle 13.1 und 13.2 gelagert ist.
Die schematische Darstellung in Fig. 2 zeigt eine An¬ ordnung, bei der die Schwenkwellen 13.1 und 13.2 sich parallel zu beiden Seiten der Drehachse 6 der Kurbelwelle erstrecken. Die beiden Schwenkwellenanordnungen 13.1 und 13.2, die anhand von Fig. 2 in ihrer Zuordnung noch näher erläutert werden, sind nun jeweils am Maschi¬ nengehäuse 15 gelagert. Die schwenkarmartigen Ausgleichs¬ massen 16.1 und 16.2 sind mit ihrem einen Ende drehfest mit der zugehörigen jeweiligen Schwenkwelle 13.1 und 13.2 verbunden und erstrecken sich quer zur Kurbelwellen¬ längsrichtung unterhalb der Kurvenscheibe 8 und stützen sich auf der Kurvenscheibe 8 über ein Rollelement 14 ab. Die schwenkarmartige Ausgleichsmasse 16 ist hierbei nach Möglichkeit so geformt, daß die Bewegungsrichtung des Schwerpunktes S und damit die Wirkrichtung der Ausgleichsmasse auf die Wirkrichtung des auszugleichenden Massenmomentes und/oder der Massenkräfte abgestimmt ist.
Da durch den Abstand zwischen der durch die Achse der Schwenkwelle vorgegebene Schwenkachse der Ausgleichs- asse 16 zum Angriffspunkt der Kurvenscheibe an der Ausgleichsmasse, hier definiert durch die Lage des Roll-elementes, 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 Schwenkwelle umgreift, so daß die baulichen Gegebenheiten des Kurbelgehäuses auch für den Einbau der Schwenkwelle berücksichtigt werden können. Bei kleinerem Schwenkwinkel läßt sich über die Bemessung des Schwerpunktabstandes ein großer Schwerpunkthub realisieren und damit das Gewicht der Ausgleichsmasse deutlich reduzieren.
Die beiden Schwenkwellen sind jeweils mit einem übertra- gungskörper 7 verbunden und beide Ubertragungskörper
7 sind untereinander über ein formschlüssig verbindendes undehn bares Koppelelement 5 miteinander verbunden, so daß bei der Abwärtsbewegung der Ausgleichsmasse 16.1 über diese Kopplungsmittel 5, 7 die andere Aus- gleichsmasse 16.2 in einer Aufwärtbewegung dem Verlauf der Steuerkontur nachgeführt wird und so die Massen im Gegentakt geführt werden.
Das Koppelelement 5 steht mit einem Stellmittel 4 zur Veränderung seiner Wirklänge in Verbindung, so daß der erforderliche Toleranzausgleich gewährleistet ist. In Fig. 2 ist in einer vereinfachten Stirnansicht eine Ausgestaltung dargestellt. Der Grundaufbau entspricht dem Aufbau gemäß Fig. 1. Zur Vereinfachung der Darstel¬ lung sind die Ausgleichsmassen 16.1 und 16.2 nur als "Hebel" dargestellt, wobei auch die Lage der Massen¬ schwerpunkte S nur schematisch angedeutet ist.
Bei diesem Beispiel wird das Kopplungsmittel jeweils durch ein mit der jeweiligen Schwenkwelle 13.1 und 13.2 verbundenes Formschlußrad 18 als ubertragungskör¬ per und eine Kette oder einen Zahnriemen 19 als Ubertra¬ gungskörper gebildet, der die beiden Formschlußräder 18 umschlingt. Als Stellmittel 4 zur Veränderung der Wirklänge ist ein entsprechend ausgebildeter Spanner vorgesehen. Die Steuerkonturen 9 sind so angeordnet daß sich die Zwangsführung im Gegentakt ergibt. In Abwandlung kann statt der Kette bzw. des Zahnriemens auch ein Zahnrad vorgesehen werden, das mit entsprechend als Zahnrad ausgebildeten Formshlußrädern 18 im Eingriff steht.
Die Steuerkontur 9 der Kurvenscheibe 8 muß nicht zwangs¬ läufig als Kreis ausgebildet sein, sondern kann in Abstimmung auf die gewünschte Kinematik des anzutrei- benden Zusatzaggregates bzw. des Bewegungsgesetzes der Ausgleichsmasse gestaltet werden, wobei der Verlauf der Steuerkontur 9 als stetige Kurve und so ausgeführt sein sollte, daß bei der Drehung der Kurbelwelle die Ausgleichsmassen immer an der zugehörigen Steuerkontur anliegen, um hier Beεchleunigungssprünge zu vermeiden. So ist beispielsweise die Form eines Nockens oder ähn¬ licher mathematischer stetiger Kurven, die für die gewünschte Kinematik verwendbar sind, möglich. 1 Fig. 3 zeigt eine Ausgestaltung, bei der ein in Motor- längsrichtung ausgerichteter gleicharmiger Wipphebel 20 vorgesehen ist, der am Motorgehäuse 15 schwenkbar abgestützt ist. Mit seinen freien Enden 21 und 22 sind
° jeweils die Ausgleichsmassen 16.1 und 16.2 verbunden, die wiederum über Rollen 14 an der Steuerkontur 9 anlie¬ gen. Die Abstützung 23 der Wipphebellagerung 24 ist als Mittel zum Toleranzausgleich, beispielsweise eine vorspannbare Feder, ausgebildet. 10
In Fig. 4 ist eine gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 abgewandelte Lösung für die Zwangsführung von gegenläufig bewegten Ausgleichsmassen dargestellt. Gleiche Bauelemente sind mit gleichen Bezugszeichen
!5 versehen. Bei der Abwandlung gem. Fig. 4 sind die beiden Schwenkwellen 13.1 und 13.2, mit denen die schwenkarm- artig ausgebildeten Ausgleichsmassen 16.1 und 16.2 verbunden sind, auf einer Seite, beispielsweise fluch¬ tend angeordnet. Die beiden Schwenkwellen 13.1 und 13.2
20 sind nun über ein Koppelglied 25 und eine parallel zu den beiden Schwenkwellen 13.1 und 13.2 über entspre¬ chende Kopplungsmittel 5, 7 mit der Schwenkwelle 13.2 verbunden. Der Ubertragungskörper 7 an der Schwenkwelle 13.1 und der zugeordnete Ubertragungskörper 7.1 an
25 der Koppelwelle 26 sind über das Koppelglied 25 so miteinander verbunden, daß die Schwenkwelle 13.1 und die Koppelwelle 26 eine gleichsinnig hin- und hergehende Drehbewegung ausführen.
30 An der Koppelwelle 26 ist nun ein ubertragungskörper 7.2 angeordnet, der mit dem zugehörigen Übertragungs- körper 7 an der Schwenkwelle 13.1 über das Koppelele¬ ment 5 mit Stellmitteln zur Veränderung seiner Wirk¬ länge in Verbindung steht. Der Ubertragungskörper 7.2
35 an der Koppelwelle 26 ist nun so ausgerichtet, daß die Schwenkwelle 13.2 eine gegenläufig zur Schwenkwelle 13.1 hin- und hergehende Drehbewegung erfährt. Dadurch wird erreicht, daß bei einer nach unten gerichteten Schwenkbewegung der Ausgleichsmasse 16.1, wie durch den Pfeil 27 dargestellt, die Ausgleichsmasse 16.2 eine nach oben gerichete Schwenkbewegung ausführt, wie dies durch den Pfeil 28 angedeutet ist. Hierdurch wird bewirkt, daß die Rollelemente 14 beider Ausgleichs¬ massen immer an den für eine gegenläufige Hin- und Herbewegung der Ausgleichsmassen ausgelegten und aufein¬ ander abgestimmten zugehörigen Steuerkonturen 8 anliegen.
In Fig. 5 ist schematisch eine Anordnung dargestellt, wie sie beispielsweise für eine Vier-Zylinder-Hubkolben¬ maschine eingesetzt werden kann. Bei dieser Anordnung sind wiederum zwei Schwenkwellen 13.1 und 13.2 vorgesehen, die über Kopplungsmittel 5, 7 in der Weise miteinander verbunden sind, daß beide Schwenkwellen eine gleichsinnig hin- und hergehende Drehbewegung ausführen.
Auf der zugehörigen Kurbelwelle 6 sind nun wenigstens zwei Kurvenscheiben angeordnet und zwar eine Kurven¬ scheibe 8.1, die in ihrem Bewegungsgesetz der zugeord¬ neten Kurvenscheibe 8.2 gegenläufig ausgebildet ist. An der Kurvenscheibe 8.1 liegt über das Rollelement 14.1 eine der mit der Schwenkwelle 13.1 verbundenen schwenkarmartig ausgebildeten Massen 16 an. Mit der
Schwenkwelle 13.1 ist eine weitere Ausgleichsmasse 16 verbunden, auf die, wie in Fig. 5 dargestellt, ebenfalls eine entsprechende Kurvenscheibe einwirken kann.
Die Schwenkwelle 13.2 besteht nun über einen Schwenkhebel 29 mit möglichst geringer Masse und ein entsprechendes Rollelement 14.2 mit einer der Kurvenscheibe 8.1 zuge¬ ordneten und hinsichtlich des Bewegungsgesetzes auf diese abgestimmten Kurvenscheibe 8.2 in Wirkverbindung, so daß bei einer durch die Kurvenscheibe 8.1 bewirkten Abwärtsbewegung der Masse 16 über die Kopplungsmittel 5, 7, die Schwenkwelle 13.2 und den Hebenarm 29 das Rollelement 14.2 in einer Aufwärtsbewegung der Steuer¬ kontur der Kurvenscheibe 8.2 nachgeführt wird, so daß auf diese Weise eine zwangsgeführte Hin- und Herbewegung der Ausgleichsmassen 16 bewirkt wird, wobei die beiden Ausgleichsmassen 16 sich gleichsinnig auf- und abbewegen.

Claims

Schutzansprüche:
1. Hubkolbenmaschine, insbesondere Verbrennungsmotor, mit wenigstens einem Zylinder, in dem ein mit der Kurbel- welle in Verbindung stehender Kolben hin- und herbeweg¬ bar geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle (1) mit wenigstens zwei, jeweils eine Steuerkontur (9) aufweisenden, mitdrehenden Kurven¬ scheiben (8) verbunden ist, die als Betätigungsmittel jeweils auf wenigstens eine Ausgleichsmasse (16.1, 16.2) einwirken und daß die Ausgleichsmassen (16.1, 16.2) in Abhängigkeit von der Kurbelwellendrehung hin- und herbewegbar zwangsgeführt sind.
2. Hubkolbenmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zwei parallel zu beiden Seiten der Kurbel¬ welle (6) verlaufende Schwenkwellen (13.1, 13.2) vorge¬ sehen sind, die über Kopplungsmittel miteinander in Wirkverbindung stehen und daß mit wenigstens einer Schwenk- welle (13.1, 13.2) wenigstens eine Ausgleichsmasse (16.1, 16.2) verbunden ist, die schwenkarmartig ausgebildet ist und mit ihrer Haupterstreckung senkrecht zur Achse der zugehörigen Schwenkwelle (13.1, 13.2) ausgerichtet ist.
3. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplungsmittel jeweils wenig¬ stens einen mit einer Schwenkwelle (13.1, 13.2) verbun¬ denen Ubertragungskörper (7) und ein beide übertragungs- körper (7) formschlüssig verbindendes undehnbares Koppel¬ element (5) aufweist.
4. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der ubertragungskörper jeweils durch ein Formschlußrad (18) gebildet wird und daß ein endloses, undehnbares, aber mindestens in einer Richtung auslenkbares, beide Formschlußräder (18) um- schließendes formschlüssig eingreifendes Koppelelement (19) vorgesehen ist.
5. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelelement (5;
19) mit einem Stellmittel (4) zur Veränderung der Wirk¬ länge in Verbindung steht.
6. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die schwenkarmartige
Ausgleichsmasse (16.1, 16.2) im Bereich ihres freien Endes eine Ausnehmung (17) aufweist, die die andere Schwenkwelle (13.1, 13.2) umgreift.
7. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Zwangs¬ führung ein im wesentlichen parallel zur Kurbelwelle ausgerichteter gleicharmiger Wipphebel (20) vorgesehen ist, der am Motorgehäuse schwenkbar abgestützt ist und der mit seinen freien Enden (21, 22) jeweils mit einer Ausgleichsmasse (16.1, 16.2) und der zugehörigen Steuer¬ kontur (9) in Wirkverbindung steht.
8. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (23) des Wipphebels (20) mit einstellbaren Mitteln für den Tole¬ ranzsausgleich- in Wirkverbindung steht.
9. Hubkolbenmaschinen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsrichtung der Ausgleichsmasse (16.1, 16.2) auf die Wirkrichtung der auszugleichenden Massenkräfte und/oder Massenmomente abgestimmt ist.
10. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis
9, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der Verlauf der Steuer kontur (9) stetig ist.
PCT/EP1995/002310 1994-06-14 1995-06-14 Hubkolbenmaschine mit zwangsgeführtem massenausgleich WO1995034770A1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/596,208 US5653203A (en) 1994-06-14 1995-06-14 Reciprocating piston engine having a mass-balancing arrangement
DE19580629T DE19580629D2 (de) 1994-06-14 1995-06-14 Hubkolbenmaschine mit zwangsgeführtem Massenausgleich

Applications Claiming Priority (2)

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