DE102010004588B4 - Internal combustion engine with extended expansion stroke and balance weights on the eccentric shaft - Google Patents

Internal combustion engine with extended expansion stroke and balance weights on the eccentric shaft Download PDF

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Abstract

Brennkraftmaschine (1) mit einer Kurbelwelle (2) und einer Exzenterwelle (13), die zur Verlängerung eines Expansionshubs von Kolben (2) der Brennkraftmaschine (1) durch Pleuel (19) und Koppelglieder (8) mit der Kurbelwelle (3) verbunden ist, wobei mindestens zwei Ausgleichsgewichte (24, 25) an der Exzenterwelle (13) angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsgewichte (24, 25) in der Nähe von entgegengesetzten Stirnenden (26, 28) der Exzenterwelle (13) angeordnet sind und Massenschwerpunkte (S24, S25) der beiden Ausgleichsgewichte (24, 25) um 180 Grad gegeneinander versetzt sind.Internal combustion engine (1) having a crankshaft (2) and an eccentric shaft (13) which is connected to the crankshaft (3) by connecting rods (19) and coupling links (8) for extending an expansion stroke of piston (2) of the internal combustion engine (1) in that at least two balancing weights (24, 25) are mounted on the eccentric shaft (13), characterized in that the balancing weights (24, 25) are arranged in the vicinity of opposite front ends (26, 28) of the eccentric shaft (13) and center of gravity (S24, S25) of the two balancing weights (24, 25) are offset by 180 degrees from each other.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Brennkraftmaschinen dieser Art sind zum Beispiel aus der EP-B-1359303 , der EP-A-1760290 , der EP-A-1760289 und aus der US-A-4517931 bekannt und werden häufig als Brennkraftmaschinen mit verlängertem Expansionshub oder wie in der US-A-4517931 bzw. der EP-A-1760289 als Brennkraftmaschinen mit veränderlichem Kolbenhub (stroke variable engine) bezeichnet.Internal combustion engines of this type are for example from the EP-B-1359303 , of the EP-A-1760290 , of the EP-A-1760289 and from the US-A-4517931 are known and often as internal combustion engines with extended expansion stroke or as in the US-A-4517931 or the EP-A-1760289 referred to as variable piston engine (stroke variable engine).

Diese Brennkraftmaschinen weisen eine auch als Verstellwelle bezeichnete Exzenterwelle auf, die von der Kurbelwelle über ein Stirnradgetriebe mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle und mit einer zur Drehrichtung der Kurbelwelle entgegengesetzten Drehrichtung angetrieben wird und gleichzeitig über einen Kurbeltrieb mit der Kurbelwelle gekoppelt ist, der die Koppelglieder und die auch als Anlenkpleuel bezeichneten Pleuel umfasst und wegen der Anlenkung der Koppelglieder an die Kurbelwelle, der Anlenkung der Pleuel an die Exzenterwelle und der gelenkigen Verbindung zwischen jedem Koppelglied und dem benachbarten Pleuel im folgenden auch als Mehrgelenkkurbeltrieb bezeichnet wird.These internal combustion engines have an eccentric shaft, also referred to as an adjusting shaft, which is driven by the crankshaft via a spur gear at half the rotational speed of the crankshaft and with a direction of rotation opposite to the direction of rotation of the crankshaft and at the same time is coupled to the crankshaft via a crank drive, which couples the coupling links and also referred to as Anlenkpleuel connecting rod and because of the articulation of the coupling members to the crankshaft, the articulation of the connecting rod to the eccentric shaft and the articulated connection between each coupling member and the adjacent connecting rod is hereinafter also referred to as multi-joint crank mechanism.

Durch diese Anordnung kann bei Viertakt-Brennkraftmaschinen der Expansions- und Ausstoßhub, d. h. der Kolbenhub beim Expansions- und Ausstoßtakt, gegenüber dem Ansaug- und Verdichtungshub, d. h. dem Kolbenhub beim Ansaug- und Verdichtungstakt, vergrößert werden. Jedoch wird durch den Mehrgelenkkurbeltrieb bei Reihen-Vierzylinder-Brennkraftmaschinen ein bei derartigen Reihen-Brennkraftmaschinen ansonsten nicht auftretendes freies Moment 0,5.-Ordnung verursacht, wodurch bei den Brennkraftmaschinen der eingangs genannten Art die Laufruhe oder Laufkultur erheblich beeinträchtigt wird.By this arrangement, in four-stroke internal combustion engines, the expansion and exhaust stroke, d. H. the piston stroke at the expansion and exhaust stroke, compared to the intake and compression stroke, d. H. the piston stroke during the intake and compression stroke to be increased. However, in the case of inline four-cylinder internal combustion engines, a free torque of 0.5th order which otherwise does not occur in such series internal combustion engines is caused by the multi-joint crank drive, whereby the smooth running or running culture is considerably impaired in the internal combustion engines of the type mentioned at the outset.

Aus dem Stand der Technik sind weiterhin die Druckschriften EP 2 119 890 A1 sowie EP 1 760 290 A2 bekannt.From the prior art are still the publications EP 2 119 890 A1 such as EP 1 760 290 A2 known.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass dieses freie Moment 0,5.-Ordnung zumindest verkleinert oder ganz beseitigt werden kann.Proceeding from this, the present invention seeks to improve an internal combustion engine of the type mentioned in that this free moment 0.5.-order can at least be reduced or eliminated altogether.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This object is achieved with an internal combustion engine having the features of claim 1.

Durch die Anbringung von vorzugsweise zwei oder mehr Ausgleichsgewichten an der Exzenterwelle kann zumindest der dominante Anteil des freien Moments 0,5.-Ordnung der zur Drehrichtung der Kurbelwelle entgegengesetzten Drehrichtung vollständig ausgeglichen werden. Weiter entstehen durch diese Maßnahme nur minimale Mehrkosten und ein minimales Mehrgewicht, jedoch keine zusätzlichen Reibungsverluste.By attaching preferably two or more balance weights to the eccentric shaft, at least the dominant portion of the free moment 0.5th order of the opposite direction of rotation of the crankshaft rotational direction can be fully compensated. Next arise by this measure only minimal additional costs and a minimum extra weight, but no additional friction losses.

Das erfindungsgemäße Ausgleichsgewicht oder die erfindungsgemäßen Ausgleichsgewichte dienen ausschließlich zur Verkleinerung oder Beseitigung des freien Moments 0,5.-Ordnung. Sie dienen hingegen nicht zum Ausgleich der rotierenden Massen der Anlenkpleuel und sind wegen der unterschiedlichen Drehzahl der Exzenterwelle und der Kurbelwelle auch nicht zum Ausgleich der rotierenden Massen der Pleuel zwischen den Kolben und der Kurbelwelle bzw. den Koppelgliedern geeignet.The balancing weight according to the invention or the balancing weights according to the invention are used exclusively for the reduction or elimination of the free moment 0.5th order. On the other hand, they do not serve to compensate the rotating masses of the Anlenkpleuel and are not suitable because of the different speed of the eccentric shaft and the crankshaft to compensate for the rotating masses of the connecting rod between the piston and the crankshaft and the coupling links.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Ausgleichsgewichte in der Nähe der beiden entgegengesetzten Stirnenden der Exzenterwelle angeordnet sind, am besten zwischen dem jeweiligen Stirnende und einem zu dem Stirnende benachbarten, zur Drehachse der Exzenterwelle exzentrischen Wellenzapfen, an dem der Anlenkpleuel des 1. Zylinders bzw. des 4. Zylinders befestigt ist.A preferred embodiment of the invention provides that the counterweights are arranged in the vicinity of the two opposite ends of the eccentric shaft, preferably between the respective front end and adjacent to the front end, to the axis of rotation of the eccentric shaft eccentric shaft journal, to which the Anlenkpleuel of the 1st Cylinder or the 4th cylinder is attached.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die beiden Ausgleichsgewichte eine identische Gestalt, vorzugsweise in Form eines Winkelsegments, und eine identische Masse auf, deren Massenschwerpunkte in Bezug zueinander vorteilhaft um 180 Grad gegeneinander versetzt sind.According to an advantageous embodiment of the invention, the two balancing weights have an identical shape, preferably in the form of an angular segment, and an identical mass whose center of gravity is advantageously offset from one another by 180 degrees with respect to each other.

Es wurde festgestellt, dass ein besonders guter Ausgleich des freien Moments 0,5.-Ordnung erreicht werden kann, wenn ein Winkelversatz zwischen den Massenschwerpunkten der Ausgleichsgewichte und einer von der Drehachse der Exzenterwelle und einer Längsmittelachse des benachbarten Wellenzapfens aufgespannten Ebene zwischen 25 und 40 Grad und vorzugsweise etwa 32 Grad beträgt.It has been found that a particularly good balance of the 0.5. Order free moment can be achieved if an angular offset between the center of gravity of the counterweights and a plane spanned by the axis of rotation of the eccentric shaft and a longitudinal center axis of the adjacent journal is between 25 and 40 degrees and preferably about 32 degrees.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigenIn the following the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing. Show it

1 eine perspektivische Ansicht von zusammenwirkenden Teilen einer Brennkraftmaschine mit verlängertem Expansionshub; 1 a perspective view of cooperating parts of an internal combustion engine with extended expansion stroke;

2 eine perspektivische Ansicht einer Exzenterwelle mit Antriebsrad und Ausgleichsgewichten aus 1; 2 a perspective view of an eccentric shaft with drive wheel and balance weights 1 ;

3 eine Stirnseitenansicht der Exzenterwelle in Richtung der Pfeile III-III in 2; 3 an end view of the eccentric shaft in the direction of the arrows III-III in 2 ;

4 eine andere perspektivische Ansicht der Exzenterwelle mit den Ausgleichsgewichten und ohne Antriebsrad; 4 another perspective view of the eccentric shaft with the balance weights and without drive wheel;

5a und 5b Balkendiagramme von freien Momenten unterschiedlicher Ordnung und Richtung in der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine vor bzw. nach der Anbringung von Ausgleichsgewichten an der Exzenterwelle. 5a and 5b Bar graphs of free moments of different order and direction in the crankshaft of the internal combustion engine before and after the attachment of balance weights on the eccentric shaft.

Wie am besten in 1 dargestellt, umfasst die in der Zeichnung nur teilweise dargestellte Viertakt-4-Zylinder-Brennkraftmaschine 1 in Reihenanordnung mit verlängertem Expanisonshub vier Kolben 2 und eine Kurbelwelle 3. Jeder der Kolben 2 ist in einem der vier Zylinder (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine 1 auf und ab beweglich und ist durch ein Kolbenpleuel 4 mit der Kurbelwelle 3 verbunden. Die Kurbelwelle 3 ist in Hauptlagerstühlen eines Zylinderkurbelgehäuses (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine 1 drehbar gelagert und weist fünf zur Lagerung dienende zentrische Wellenzapfen 5 sowie vier Hubzapfen 6 (jeweils nur einer sichtbar) auf, deren Längsmittelachsen in unterschiedlichen Winkelausrichtungen parallel zur Drehachse 7 der Kurbelwelle 3 versetzt sind.How best in 1 shown comprises the four-stroke 4-cylinder internal combustion engine only partially shown in the drawing 1 in series with extended Expanisonshub four pistons 2 and a crankshaft 3 , Each of the pistons 2 is in one of the four cylinders (not shown) of the internal combustion engine 1 movable up and down and is by a Kolbenpleuel 4 with the crankshaft 3 connected. The crankshaft 3 is in main storage chairs of a cylinder crankcase (not shown) of the internal combustion engine 1 rotatably mounted and has five serving for storage centric shaft journal 5 and four crank pins 6 (Only one visible), whose longitudinal central axes in different angular orientations parallel to the axis of rotation 7 the crankshaft 3 are offset.

Auf jedem der Hubzapfen 6 der Kurbelwelle 3 ist ein Koppelglied 8 um die Längsmittelachse des Hubzapfens 6 drehbar befestigt. An jedem Koppelglied 8 ist eines der Kolbenpleuel 4 angelenkt, das ein unteres gabelförmiges Stirnende 9 mit zwei mit Augen versehenen Schenkeln aufweist. Zwischen die beiden Schenkel des gabelförmigen Stirnendes 9 des Kolbenpleuels 4 greift das freie Ende eines über eine Seite der Kurbelwelle 3 überstehenden kurzen Hubarms 10 des zweiarmigen Koppelgliedes 8 ein, der zwischen den Schenkeln mit einer Lagerbuchse (nicht sichtbar) versehen ist. Durch die Augen der Schenkel und die Lagerbuchse erstreckt sich ein Lagerbolzen 11, der in der Lagerbuchse des Hubarms 10 drehbar gelagert ist.On each of the crank pins 6 the crankshaft 3 is a coupling link 8th around the longitudinal center axis of the crank pin 6 rotatably mounted. At each coupling link 8th is one of the Kolbenpleuel 4 hinged, the lower forked front end 9 with two eyelet-shaped legs. Between the two legs of the forked front end 9 of Kolbenpleuels 4 grips the free end of one over one side of the crankshaft 3 protruding short lifting arm 10 of the two-armed coupling member 8th a, which is provided between the legs with a bearing bush (not visible). Through the eyes of the legs and the bearing bush, a bearing pin extends 11 which is in the bearing bush of the lift arm 10 is rotatably mounted.

Im Unterschied zu konventionellen Brennkraftmaschinen, bei denen der Kolbenhub über sämtliche Takte hinweg dieselbe Länge besitzt, ist bei der dargestellten Brennkraftmaschine 1 die Hubhöhe der Kolben 2 während des Expansions- und Ausstoßtaktes länger als während des Ansaug- und Verdichtungstaktes. Zu diesem Zweck wird der durch die Drehung der Kurbelwelle 3 hervorgerufenen Bewegung der Kolbenpleuel 4 eine zusätzliche Bewegungskomponente überlagert.In contrast to conventional internal combustion engines, in which the piston stroke has the same length over all cycles, is in the illustrated internal combustion engine 1 the lifting height of the pistons 2 during the expansion and exhaust stroke longer than during the intake and compression stroke. For this purpose, by the rotation of the crankshaft 3 caused movement of Kolbenpleuel 4 an additional component of motion superimposed.

Dies erfolgt mit Hilfe einer Exzenterwelle 13, die eine zur Drehachse 7 der Kurbelwelle 3 parallele Drehachse 14 aufweist, neben der Kurbelwelle 3 und etwas unterhalb von dieser im Zylinderkurbelgehäuse drehbar gelagert ist. Die Exzenterwelle 13 wird von der Kurbelwelle 3 über ein Untersetzungsgetriebe 15 mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle 3 sowie mit einer zur Drehrichtung der Kurbelwelle 3 entgegengesetzten Drehrichtung angetrieben. Außerdem ist die Exzenterwelle 13 über einen Mehrgelenkkurbeltrieb 16 mit der Kurbelwelle 3 gekoppelt.This is done by means of an eccentric shaft 13 one to the axis of rotation 7 the crankshaft 3 parallel axis of rotation 14 has, next to the crankshaft 3 and slightly below this is rotatably mounted in the cylinder crankcase. The eccentric shaft 13 is from the crankshaft 3 via a reduction gear 15 at half the speed of the crankshaft 3 and with one to the direction of rotation of the crankshaft 3 driven in opposite direction of rotation. In addition, the eccentric shaft 13 via a multi-joint crank drive 16 with the crankshaft 3 coupled.

Wie in 1 dargestellt, umfasst das Untersetzungsgetriebe 15 ein erstes, drehfest auf der Kurbelwelle 3 montiertes Zahnrad 17 und ein zweites drehfest auf der Exzenterwelle 13 montiertes Zahnrad 18, die miteinander im Zahneingriff stehen. Um das gewünschte Untersetzungsverhältnis von 2:1 zu erzielen, beträgt die Zähnezahl des zweiten Zahnrades 18 das Doppelte der Zähnezahl des ersten Zahnrades 17.As in 1 illustrated, comprises the reduction gear 15 a first, rotationally fixed on the crankshaft 3 mounted gear 17 and a second rotationally fixed on the eccentric shaft 13 mounted gear 18 meshing with each other. To achieve the desired reduction ratio of 2: 1, the number of teeth of the second gear is 18 twice the number of teeth of the first gear 17 ,

Der Mehrgelenkkurbeltrieb 16 umfasst neben den Koppelgliedern 8 eine der Anzahl der Kolbenpleuel 4 entsprechende Anzahl von Anlenkpleueln 19, die ungefähr parallel zu den Kolbenpleueln 4 ausgerichtet und in axialer Richtung der Kurbelwelle 3 und der Exzenterwelle 13 jeweils etwa in derselben Ebene wie der zugehörige Kolbenpleuel 4 angeordnet sind. Das untere Ende von jedem Anlenkpleuel 19 ist schwenkbar auf einem Wellenabschnitt 20 der Exzenterwelle 13 angebracht, der in Bezug zur Drehachse 14 der Exzenterwelle 13 exzentrisch ist. Das obere Ende von jedem Anlenkpleuel 19 ist oberhalb von der Exzenterwelle 13 an einem längeren Koppelarm 21 des zweiarmigen Koppelgliedes 8 angelenkt. Der Koppelarm 21 weist dazu ein gabelförmiges Stirnende 22 mit zwei mit Augen versehenen Schenkeln auf, zwischen die das mit einer Lagerbuchse versehene obere Ende des Anlenkpleuels 19 eingreift. Durch die Augen der Schenkel und die fluchtende Lagerbuchse des Anlenkpleuels 19 erstreckt sich ein Lagerbolzen 23, auf dem die Lagerbuchse drehbar gelagert ist.The multi-joint crank drive 16 includes next to the coupling links 8th one of the number of Kolbenpleuel 4 corresponding number of Anlenkpleueln 19 , which are approximately parallel to the piston rods 4 aligned and in the axial direction of the crankshaft 3 and the eccentric shaft 13 each approximately in the same plane as the associated Kolbenpleuel 4 are arranged. The lower end of each Anlenkpleuel 19 is pivotable on a shaft section 20 the eccentric shaft 13 attached, in relation to the axis of rotation 14 the eccentric shaft 13 is eccentric. The upper end of each Anlenkpleuel 19 is above the eccentric shaft 13 on a longer coupling arm 21 of the two-armed coupling member 8th hinged. The coupling arm 21 has a bifurcated front end 22 with two eyes provided with eyes, between which is provided with a bearing bushing upper end of the Anlenkpleuels 19 intervenes. Through the eyes of the legs and the aligned bushing of the Anlenkpleuels 19 extends a bearing pin 23 , on which the bearing bush is rotatably mounted.

Die zu den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine 1 zugehörigen exzentrischen Wellenabschnitte 20 sind in Umfangsrichtung der Exzenterwelle 13 um einen Splitwinkel gegeneinander versetzt, um der Zündfolge der Zylinder Rechnung zu tragen. Dadurch wird erreicht, dass derjenige Zylinder, in dem das Kraftstoff/Luft-Gemisch gerade gezündet wird, den Expansionshub länger macht.The to the individual cylinders of the internal combustion engine 1 associated eccentric shaft sections 20 are in the circumferential direction of the eccentric shaft 13 offset by a split angle against each other to account for the firing order of the cylinder. This ensures that the cylinder in which the fuel / air mixture is just ignited makes the expansion stroke longer.

Abgesehen von dem verlängerten Expansionshub kann durch die zuvor beschriebene Anordnung auch die Neigung der Kolbenpleuel 4 in Bezug zur Zylinderachse der zugehörigen Zylinder während der Drehung der Kurbelwelle 3 verringert werden, was zu einer Verringerung der Kolbenseitenkräfte und damit der Reibkräfte zwischen den Kolben 2 und Zylinderwänden der Zylinder führt.Apart from the extended expansion stroke can also be the inclination of Kolbenpleuel by the arrangement described above 4 with respect to the cylinder axis of the associated cylinders during rotation of the crankshaft 3 can be reduced, resulting in a reduction of the piston side forces and thus the friction forces between the pistons 2 and cylinder walls of the cylinder leads.

Allerdings verursacht der Mehrgelenkkurbeltrieb 16 ein freies Moment M, das in zwei Anteile zerlegt werden kann, deren Richtung zum Teil der Drehrichtung der Kurbelwelle 3 und zum Teil der Drehrichtung der Exzenterwelle 13 entspricht, wie in 5a und 5b in Balkendiagrammen dargestellt, wo der jeweils rechts dargestellte Balken jedes Balkenpaares das durch den Mehrgelenkkurbeltrieb 16 verursachte freie Moment MR mit einer der Drehrichtung der Kurbelwelle 3 entsprechenden Richtung und der jeweils links dargestellte Balken jedes Balkenpaares das freie Moment ML mit einer der Drehrichtung der Exzenterwelle 13 entsprechenden, zur Drehrichtung der Kurbelwelle 3 entgegengesetzten Richtung über der jeweiligen Ordnung des Moments anzeigt.However, the multi-joint crank mechanism causes 16 a free moment M, which can be divided into two parts whose direction is part of the Direction of rotation of the crankshaft 3 and partly the direction of rotation of the eccentric shaft 13 corresponds, as in 5a and 5b shown in bar charts, where the bar shown on the right of each bar pair by the multi-joint crank mechanism 16 caused free moment M R with one of the crankshaft rotation direction 3 corresponding direction and each bar shown on the left of each bar pair, the free moment M L with one of the direction of rotation of the eccentric shaft 13 corresponding, to the direction of rotation of the crankshaft 3 indicates opposite direction over the respective order of the moment.

Wie sich aus 5a entnehmen lässt, wird vor allem ein großes freies Moment ML 0,5.-Ordnung mit einer zur Drehrichtung der Kurbelwelle 3 entgegengesetzten Richtung erzeugt. Dieses freie Moment ML 0,5.-Ordnung führt ohne Gegenmaßnahmen zu einer erheblichen Beeinträchtigung der Laufruhe der Brennkraftmaschine 1, während die freien Momente 1,5.-Ordnung, 2,5.-Ordnung, 3,5.-Ordnung und 4,5.-Ordnung wegen ihrer höheren Frequenzen und ihrer kleineren Amplituden akustisch weniger kritisch sind.As it turned out 5a can be seen, especially a large free moment M L 0.5.-order with a to the direction of rotation of the crankshaft 3 generated opposite direction. This free moment M 0.5 L -order leads without countermeasures to a significant impairment of the smoothness of the internal combustion engine 1 while the 1.5-order, 2.5-order, 3.5-order, and 4.5-order free moments are acoustically less critical because of their higher frequencies and smaller amplitudes.

Um eine solche Beeinträchtigung zu vermeiden, sind als Gegenmaßnahme zwei Ausgleichsgewichte 24, 25 auf der Exzenterwelle 13 angebracht, wie am besten in 1 bis 4 dargestellt. Wie am besten in 1 dargestellt, ist das erste Ausgleichsgewicht 24 in der Nähe eines zur Antriebsseite entgegengesetzten Stirnendes 26 der Exzenterwelle 13 zwischen einem zur Lagerung der Exzenterwelle dienenden stirnseitigen Wellenzapfen 27 und dem zum Stirnende 26 benachbarten ersten exzentrischen Wellenabschnitt 20 angeordnet, dessen Position in axialer Richtung der Kurbelwelle 3 und der Exzenterwelle 13 derjenigen des 1. Zylinders in der Reihe von vier Zylindern der Brennkraftmaschine 1 entspricht. Das zweite Ausgleichsgewicht 25 ist in der Nähe des antriebsseitigen Stirnendes 28 der Exzenterwelle 13 zwischen dem Zahnrad 18 und dem zum Zahnrad 18 benachbarten letzten exzentrischen Wellenabschnitt 20 angeordnet, dessen Position in axialer Richtung der Kurbelwelle 3 und der Exzenterwelle 13 derjenigen des 4. Zylinders der Brennkraftmaschine 1 entspricht.To avoid such an impairment, as countermeasure are two balancing weights 24 . 25 on the eccentric shaft 13 appropriate, as best in 1 to 4 shown. How best in 1 shown, is the first balance weight 24 near a front end opposite to the drive side 26 the eccentric shaft 13 between a serving for supporting the eccentric shaft end face journal 27 and to the front end 26 adjacent first eccentric shaft section 20 arranged, whose position in the axial direction of the crankshaft 3 and the eccentric shaft 13 that of the 1st cylinder in the row of four cylinders of the internal combustion engine 1 equivalent. The second balance weight 25 is near the drive-side front end 28 the eccentric shaft 13 between the gear 18 and to the gear 18 adjacent last eccentric shaft section 20 arranged, whose position in the axial direction of the crankshaft 3 and the eccentric shaft 13 that of the 4th cylinder of the internal combustion engine 1 equivalent.

Die beiden Ausgleichsgewichte 24, 25 besitzen beide die Gestalt eines Winkelsegments, das sich über einen Winkel von etwa 100 Grad um die Exzenterwelle 13 herum erstreckt. Die beiden Winkelsegmente besitzen jeweils dieselben Abmessungen und dieselbe Masse. Wie am besten in 3 dargestellt, sind die beiden Winkelsegmente bzw. Ausgleichsgewichte 24, 25 mit einer diametral entgegengesetzen Ausrichtung auf der Exzenterwelle 13 angeordnet, so dass ihre Massenschwerpunkte S24, S25 in Umfangsrichtung der Exzenterwelle um 180 Grad gegeneinander versetzt sind. Die Anordnung ist so gewählt, dass der Massenschwerpunkt S24 des Winkelsegments des ersten Ausgleichsgewichts 24 in Umfangsrichtung der Exzenterwelle 13 einen Winkelabstand von 32 Grad zu einer Ebene E aufweist, die von der Drehachse 14 der Exzenterwelle 13 und der Längsmittelachse des zum Ausgleichsgewicht 24 benachbarten ersten exzentrischen Wellenabschnitts 20 aufgespannt wird, und dass der Massenschwerpunkt S25 des Winkelsegments des zweiten Ausgleichsgewichts 25 in Umfangsrichtung der Exzenterwelle 13 einen Winkelabstand von 32 Grad zu der Ebene E aufweist, durch die sich auch die Längsmittelachse des zum Zahnrad 18 bzw. zum Ausgleichsgewicht 25 benachbarten letzten exzentrischen Wellenabschnitts 20 (in 3 nicht sichtbar) erstreckt, da die Längsmittelachsen des ersten und des letzten exzentrischen Wellenabschnitts 20 in Umfangsrichtung der Exzenterwelle 13 um 180 Grad gegeneinander versetzt sind.The two balance weights 24 . 25 both have the shape of an angular segment extending about an angle of about 100 degrees about the eccentric shaft 13 extends around. The two angle segments each have the same dimensions and the same mass. How best in 3 are shown, the two angle segments or balance weights 24 . 25 with a diametrically opposed alignment on the eccentric shaft 13 arranged so that their centers of gravity S 24 , S 25 are offset in the circumferential direction of the eccentric shaft by 180 degrees from each other. The arrangement is chosen such that the center of gravity S 24 of the angle segment of the first balance weight 24 in the circumferential direction of the eccentric shaft 13 an angular distance of 32 degrees to a plane E, that of the axis of rotation 14 the eccentric shaft 13 and the longitudinal center axis of the balance weight 24 adjacent first eccentric shaft section 20 is spanned, and that the center of mass S 25 of the angular segment of the second balance weight 25 in the circumferential direction of the eccentric shaft 13 has an angular distance of 32 degrees to the plane E, through which also the longitudinal center axis of the gear to 18 or to the balance weight 25 adjacent last eccentric shaft section 20 (in 3 not visible), since the longitudinal center axes of the first and last eccentric shaft sections 20 in the circumferential direction of the eccentric shaft 13 180 degrees offset from each other.

Durch die Anbringung der beiden Ausgleichsgewichte 24, 25 auf der mit halber Kurbelwellendrehzahl rotierenden Exzenterwelle 13 wird im Betrieb der Brennkraftmaschine 1 in der Kurbelwelle 3 ein Moment MA 0,5.-ter Ordnung erzeugt, das wie das Moment MR 0,5.-ter Ordnung eine der Drehrichtung der Kurbelwelle 3 entsprechende Richtung besitzt und daher dem durch den Mehrgelenkkurbeltrieb 16 verursachten Moment ML 0,5.-ter Ordnung entgegenwirkt. Durch eine geeignete Dimensionierung der Winkelsegmente der Ausgleichsgewichte 24, 25 kann das Moment MA 0,5.-ter Ordnung so eingestellt werden, dass es den gegenläufig zur Kurbelwelle 3 rotierenden Anteil des freien Moments ML 0,5.-ter Ordnung, das durch den Mehrgelenkkurbeltrieb 16 verursacht wird, vollständig ausgleicht, wie in 5b dargestellt.By attaching the two balance weights 24 . 25 at the half crankshaft speed rotating eccentric shaft 13 is in operation of the internal combustion engine 1 in the crankshaft 3 a torque M A 0,5.-th order generated that as the moment M R 0,5.-order one of the direction of rotation of the crankshaft 3 has corresponding direction and therefore by the multi-joint crank mechanism 16 counteracts caused moment M L 0.5th order. By a suitable dimensioning of the angle segments of the balance weights 24 . 25 For example, the moment M A of the 0.5th order can be set to be in the opposite direction of the crankshaft 3 rotating proportion of the free moment M L 0.5.-th order, by the multi-joint crank mechanism 16 is caused, completely compensates, as in 5b shown.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
BrennkraftmaschineInternal combustion engine
22
Kolbenpiston
33
Kurbelwellecrankshaft
44
KolbenpleuelKolbenpleuel
55
Wellenzapfen KurbelwelleShaft crankshaft
66
Hubzapfen KurbelwelleCrankpin crankshaft
77
Drehachse KurbelwelleRotary axis crankshaft
88th
Koppelgliedcoupling member
99
gabelförmiges Stirnende Kolbenpleuelbifurcated front end piston connecting rod
1010
Hubarm KoppelgliedLifting arm coupling link
1111
Lagerbolzenbearing bolt
1313
Exzenterwelleeccentric shaft
1414
Drehachse ExzenterwelleRotary axis eccentric shaft
1515
UntersetzungsgetriebeReduction gear
1616
MehrgelenkkurbeltriebMulti-joint crank drive
1717
Zahnrad KurbelwelleGear crankshaft
1818
Zahnrad ExzenterwelleGear eccentric shaft
1919
Anlenkpleuelarticulation connecting rod
2020
exzentrische Wellenzapfen Exzenterwelleeccentric shaft journal eccentric shaft
2121
Koppelarm KoppelgliedCoupling arm coupling link
2222
gabelförmiges Stirnende Koppelarmbifurcated front end coupling arm
2323
Lagerbolzenbearing bolt
2424
Ausgleichsgewichtcounterweight
2525
Ausgleichsgewichtcounterweight
2626
Stirnende ExzenterwelleBiting eccentric shaft
2727
stirnseitiger Wellenzapfen Exzenterwelleend-face shaft journal eccentric shaft
2828
Stirnende ExzenterwelleBiting eccentric shaft

Claims (7)

Brennkraftmaschine (1) mit einer Kurbelwelle (2) und einer Exzenterwelle (13), die zur Verlängerung eines Expansionshubs von Kolben (2) der Brennkraftmaschine (1) durch Pleuel (19) und Koppelglieder (8) mit der Kurbelwelle (3) verbunden ist, wobei mindestens zwei Ausgleichsgewichte (24, 25) an der Exzenterwelle (13) angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsgewichte (24, 25) in der Nähe von entgegengesetzten Stirnenden (26, 28) der Exzenterwelle (13) angeordnet sind und Massenschwerpunkte (S24, S25) der beiden Ausgleichsgewichte (24, 25) um 180 Grad gegeneinander versetzt sind.Internal combustion engine ( 1 ) with a crankshaft ( 2 ) and an eccentric shaft ( 13 ) used to extend an expansion stroke of pistons ( 2 ) of the internal combustion engine ( 1 ) by connecting rod ( 19 ) and coupling links ( 8th ) with the crankshaft ( 3 ), at least two balancing weights ( 24 . 25 ) on the eccentric shaft ( 13 ), characterized in that the balance weights ( 24 . 25 ) near opposite ends ( 26 . 28 ) of the eccentric shaft ( 13 ) are arranged and mass centers of gravity (S 24 , S 25 ) of the two balance weights ( 24 . 25 ) are offset by 180 degrees from each other. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch genau zwei an der Exzenterwelle (13) angebrachte Ausgleichsgewichte (24, 25).Internal combustion engine according to claim 1, characterized by exactly two on the eccentric shaft ( 13 ) balance weights ( 24 . 25 ). Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ausgleichsgewichte (24, 25) dieselbe Form und Masse besitzen.Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the two balancing weights ( 24 . 25 ) have the same shape and mass. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ausgleichsgewichte (24, 25) jeweils zwischen einem der entgegengesetzten Stirnenden (26, 28) der Exzenterwelle (13) und einem zu dem jeweiligen Stirnende (26 bzw. 28) benachbarten exzentrischen Wellenabschnitt (20) angeordnet ist, an dem einer der Pleuel (19) schwenkbar befestigt ist.Internal combustion engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the two balancing weights ( 24 . 25 ) between one of the opposite ends ( 26 . 28 ) of the eccentric shaft ( 13 ) and one to the respective front end ( 26 respectively. 28 ) adjacent eccentric shaft section ( 20 ) is arranged, on which one of the connecting rods ( 19 ) is pivotally mounted. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkelversatz zwischen einem Massenschwerpunkt (S24, S25) von mindestens einem der beiden Ausgleichsgewichte (24, 25) und einer Ebene (E), die von einer Drehachse (14) der Exzenterwelle (13) und einer Längsmittelachse des zum Ausgleichsgewicht (24, 25) benachbarten exzentrischen Wellenabschnitts (20) aufgespannt wird, zwischen 25 und 40 Grad beträgt.Internal combustion engine according to claim 4, characterized in that an angular offset between a center of gravity (S 24 , S 25 ) of at least one of the two counterweights ( 24 . 25 ) and a plane (E), which from a rotation axis ( 14 ) of the eccentric shaft ( 13 ) and a longitudinal center axis of the counterweight ( 24 . 25 ) adjacent eccentric shaft section ( 20 ) is between 25 and 40 degrees. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelversatz etwa 32 Grad beträgt.Internal combustion engine according to claim 5, characterized in that the angular offset is about 32 degrees. Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgewicht (24, 25) zur Tilgung eines freien Moments ML 0,5.-Ordnung der Kurbelwelle (3) ausgebildet ist.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the balance weight ( 24 . 25 ) for the eradication of a free moment M L 0.5.-order of the crankshaft ( 3 ) is trained.
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