DE19832987A1

DE19832987A1 - Ausgleichswelle für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19832987A1
Application number: DE1998132987
Authority: DE
Inventors: Makoto Shirai; Hisashi Kodama
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1998-07-22
Publication date: 1999-02-04
Anticipated expiration: 2018-07-23
Also published as: DE19832987B4; FR2766539B1; FR2766539A1; JPH1137220A

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausgleichswelle für eine Brennkraft maschine, insbesondere einen Hubkolbenmotor, wobei Schwingungen, die von den sich hin- und herbewegenden Bauteilen bedingt wer den, durch die Drehung einer mit einem Exzentergewicht versehe nen Welle reduziert werden.

Eine derartige Ausgleichswelle für die Brennkraftmaschine ist bekannt, wobei die Schwingungen, die von den sich hin- und her bewegenden Bauteilen, wie Kolben, bedingt werden, dadurch redu ziert werden können, daß die Ausgleichswelle mit dem Exzenterge wicht parallel zur Kurbelwelle angeordnet ist, wobei sie durch eine Übertragung der Drehkraft der Kurbelwelle in Drehung ver setzt wird. In letzter Zeit wurde eine Ausgleichswelle vorge schlagen, die folgende zwei Forderungen erfüllt; eine Forderung nach einer Sicherstellung der Motorstabilität beispielsweise da durch, daß eine relativ schwere Ausgleichswelle zur Absenkung des Motorschwerpunkts in der Ölwanne im unteren Bereich des Mo tors angeordnet ist, und die andere Forderung nach Vermeidung des Maschine-Leistungsverlusts, der vom Drehwiderstand verur sacht wird, im Fall, daß sich die Ausgleichswelle mit dem Exzen tergewicht in das Öl in der Ölwanne getaucht dreht. Als Stand der Technik, der die beiden Forderungen erfüllt, kann beispiels weise die JP-4-101843 U (im folgenden als erste bekannte Technik bezeichnet) und die JP-5-231479 A (im folgenden als zweite be kannte Technik bezeichnet) genannt werden.

Bei der ersten bekannten Technik ist die Ausgleichswelle, deren Exzenterteil z. B. durch Gießen geformt und nach außen ausgebuch tet ist, an ihrem Außenumfang mit einem Deckel überdeckt, so daß die gesamte Ausgleichswelle eine zylindrische Form darstellt.

Bei der zweiten bekannten Technik ist die Ausgleichswelle mit einer axialen halbzylindrischen Ausnehmung versehen, die mit ei nem halbzylindrischen Deckel überdeckt ist, so daß die Aus gleichswelle eine zylindrische Außenform hat.

Bei den beiden bekannten Techniken ist die Exzenter-Aus gleichswelle z. B. durch Gießen geformt, so daß bei der Her stellung von vielartigen Maschinen verschiedene Ausgleichswellen vorbereitet werden müssen, die in Länge, Dicke und Exzentrizität auf die Charakteristik der Maschine abgestimmt sind, wobei ent sprechende Gußformen je nach Art der Maschine benötigt werden und keine einheitliche Ausgleichswelle verwendet werden kann.

Bei der ersten bekannten Technik erfolgt die Übertragung der Drehkraft auf die Ausgleichswelle mit dem exzentrisch angeordne ten Schwerpunkt, wobei die Ausgleichswelle an ihrem Außenumfang mit dem Deckel überdeckt ist. Bei der zweiten Technik erfolgt die Übertragung der Drehkraft auf die halbzylindrische Aus gleichswelle, die mit der axialen Ausnehmung ausgebildet ist, wobei die Ausgleichswelle mit dem halbzylindrischen Deckel über deckt ist. Die Deckel, die bei den beiden Techniken verwendet sind, sind jeweils an der Ausgleichswelle angebracht, die zur Übertragung der Drehkraft dient, so daß die Deckel durch die Fliehkraft der Ausgleichswellen oder den Drehwiderstand des Öls beschädigt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ausgleichswelle für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die für verschiedene Maschinen einheitlich verwendet werden kann und eine stabile Drehung gewährleistet.

Zur Lösung der Aufgabe ist gemäß der Erfindung nach Anspruch 1 das Auswuchtgewicht mit Festkleinmitteln, wie Schraubenbolzen oder Stiften, am kreiszylindrischen Teil befestigt, wodurch kein Drehmoment, das durch die Drehung der Ausgleichswelle bedingt wird, auf das Auswuchtgewicht übertragen wird und die Bauteile, aus denen die Ausgleichswelle zusammengesetzt ist, unter Sicher stellung der Festigkeit des kreiszylindrischen Teils einheitlich für verschiedene Maschinen verwendet werden können.

Gemäß der Erfindung nach Anspruch 2 ist innerhalb des kreiszy lindrischen Teils eine Welle angeordnet, mit der die gesamte Ausgleichswelle in Drehung versetzt werden kann, so daß kein Drehmoment, das durch die Drehung der Ausgleichswelle bedingt wird, auf das Auswuchtgewicht übertragen wird und die Bauteile, aus denen die Ausgleichswelle zusammengesetzt ist, unter Sicher stellung der Festigkeit der Welle einheitlich für verschiedene Maschinen verwendet werden können.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 3 ist es ausgeschlossen, daß die Festklemmittel, wie Schraubenbolzen oder Stifte, mit ihren Kopfteilen seitlich über die Ausgleichswelle ragen, wodurch die Ursache für einen Drehwiderstand, wie z. B. die Rührbewegung des Öls bei der Drehung der Ausgleichswelle, beseitigt werden kann.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 4 ist eine Erleichterung der Montage dadurch erreichbar, daß das kreiszy lindrische Teil aus einem elastischen Wickelstück besteht.

Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ausgleichswelle für eine Brennkraftmaschine,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ausgleichswelle für eine Brennkraftmaschine,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 3,

Fig. 5 einen Motor mit dem ersten Ausführungsbeispiel der erfin dungsgemäßen Ausgleichswelle für die Brennkraftmaschine,

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie C-C in Fig. 5,

Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie D-D in Fig. 5 und

Fig. 8 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der in Fig. 7 dar gestellten Ölwanne.

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellten bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert:

Die Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfin dungsgemäßen Ausgleichswelle 10 im Schnitt. Mit 12 ist ein hohlzylindrisches Rohrteil bezeichnet, das die Außenkontur der Ausgleichswelle 10 bildet. Das Rohrteil 12 ist mit zwei Ausneh mungen 14 ausgebildet, die jeweils mit einem etwa zentral lie genden Loch 16 versehen sind. In jedes Loch 16 ist ein Stift 20 eingesetzt, der zur Befestigung eines Auswuchtgewichts 18 am In nenumfang des Rohrteils 12 dient. An beiden Enden des Rohrteils 12 ist jeweils ein Deckel 22 bzw. 24 durch Einpressen oder Löten angebracht, um das Rohrteil 12 zu verschließen. Die Ausgleichs welle 10 ist an den Außenumfängen ihrer Deckel 22, 24 mittels nicht dargestellten Lager drehbar gelagert.

Wie in Fig. 2 dargestellt, die einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1 zeigt, ist das Auswuchtgewicht 18 so tief in das Rohrteil 12 eingefüllt, daß es etwa eine Volumenhälfte des Rohr teils 12 einnimmt, damit eine exzentrische Gewichtsverteilung bei der Drehung der Ausgleichswelle 10 erreicht werden kann. In einem inneren Bereich des Rohrteils 12, in dem kein Auswuchtge wicht 18 liegt, ist ein Raum 26 gebildet. In den Deckel 22 ist ein Kanal 23 eingearbeitet, der die Außenumfangsfläche des Dec kels 22 mit dem Raum 26 verbindet. In den Deckel 24 ist ein Ka nal 25 eingearbeitet, der die Außenumfangsfläche des Deckels 24 mit dem Raum 26 verbindet. So sind der Kanal 23, der Raum 26 und der Kanal 25 in Reihe angeordnet, wobei diese Reihe von Kanälen bei der Drehung der Ausgleichswelle 10 zur Zuführung des Schmieröls zwischen die Deckel 22, 24 und die diese umgebenden Lager dienen.

Die Fig. 3 und 4 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ausgleichswelle 30 im Schnitt. Bei diesem Aus führungsbeispiel ist eine Welle 32 hohlzylindrisch ausgebildet, die mit einer Durchgangsbohrung 31 zur Gewichtseinsparung verse hen ist, und in deren beide Enden jeweils eine Kugel 34, 36 ein gepreßt ist. Am Außenumfang der Welle 32 sind drei Lagerringe 38, 40, 42 mit gleichem Abstand zueinander angeordnet, die je weils aus einem Sinterstoff bestehen. Zwischen den Lagerringen 38 und 40 bzw. 40 und 42 ist jeweils ein Auswuchtgewicht 44 bzw. 46 angeordnet, das jeweils mittels zwei Schraubenbolzen 48 und 50 bzw. 52 und 54 an der Welle 32 befestigt ist. Zwischen den Lagerringen 38 und 40 bzw. 40 und 42 ist ferner jeweils eine Blattfeder 56 vorgesehen, die Absätze 38a, 40a und 42a der La gerringe, die Schraubenbolzen 48, 50, 52 und 54 sowie die Aus wuchtgewichte 44 und 46 von außen zylindrisch umgibt.

Die Lagerringe 38, 40 und 42 weisen jeweils eine radiale Bohrung 39, 41 bzw. 43 auf, die mit der Durchgangsbohrung 31 der Welle 32 verbunden ist, so daß das Schmieröl, ebenso wie beim ersten Ausführungsbeispiel, über diese Kanäle den Lagerringen 38, 40 und 42 zugeführt werden kann.

In den Fig. 5 und 6 ist beispielsweise ein Vierzylinder-Motor mit der nach dem ersten Ausführungsbeispiel ausgestalteten Aus gleichswelle 10 gezeigt. In einem Zylinderblock 61 des Motors sind dabei parallel zu einer Kurbelwelle 62 eine erste Aus gleichswelle 10 und eine zweite nicht dargestellte Ausgleichs welle 10 vorgesehen. Am - in der Zeichnung - linken Ende ist die Kurbelwelle 62 mit einer Kurbelwellenriemenscheibe 63, einer Kurbelwellen-Synchronriemenscheibe 60 und einem Kettenrad 64 versehen. Um die Kurbelwellen-Synchronriemenscheibe 60 ist ein Synchronriemen 60a gelegt, um die Nockenwelle zum Öffnen und Schließen der Einlaß- und Auslaßventile des Motors in Drehung zu versetzen. Um das Kettenrad 64, wie in Fig. 6 gezeigt, ist eine Kette 65 gelegt, die ein auf der ersten Ausgleichswelle 10 sit zendes Kettenrad 66 und ein die Ölpumpe antreibendes Kettenrad 67 in Drehung versetzt. Die Zähne des Kettenrades 67 kämmen mit einem Zahnrad 68, das am Ende der zweiten nicht dargestellten Ausgleichswelle 10 angeordnet ist, so daß diese ebenfalls in Drehung versetzt wird. In der Zeichnung ist mit 69 ein Spanner bezeichnet, welcher der Kette 65 eine gewünschte Spannungskraft gibt. Die Kurbelwelle 62 ist über Lager 70 am Zylinderblock 61 und Lagerdeckeln 71 drehbar gelagert, wobei sie Pleuelstangen 72 in Auf- und Abbewegung bringt, die mit nicht dargestellten Kol ben in den Zylindern verbunden sind.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, ist die erste Ausgleichswelle 10 zwischen einer Ölwanne 73 aus Aluminium und deren Trennwand 74 angeordnet, wobei sie mit Lagern 75, 76, 77 und 78 gelagert ist und durch die Drehung des Kettenrades 66 in Drehung versetzt wird. Das Lager 76 ist mit einem Ölkanal 79 versehen, der mit einer Auslaßöffnung der nicht dargestellten Ölpumpe verbunden ist, um das Öl über den Öleinlaßkanal 23 des Deckels 22 und den Raum 26 in den Ölauslaßkanal 25 des Deckels 24 einzuleiten und die Schmierung zwischen dem Rohrteil 12 der ersten Ausgleichs welle 10 und den Lagern 75, 76, 77 und 78 zu ermöglichen.

Die Fig. 7 zeigt einen Schnitt entlang der Linie D-D in Fig. 5. Die Ölwanne 73 ist aus einem Oberteil 73a und einem Unterteil 73b zusammengesetzt. Der Anlagebereich des Oberteils 73a an den Unterteil 73b bildet einen brillenförmigen Verbindungsbereich 77b, durch den Lager 77, 77 für die beiden Ausgleichswellen 10 miteinander verbunden sind. In den Verbindungsbereich 77b zwi schen dem Ober- und Unterteil 73a und 73b sind Einsätze 80a und 80b jeweils eingesetzt, die jeweils aus Hochspannungs-Stahl material bestehen. Die Einsätze 80a, 80b sind so angeord net, daß ihre Enden die Lager 77, 77 umschließen, wodurch ver hindert wird, daß die Lager 77, 77 infolge gegensinniger Drehung der beiden Ausgleichswellen 10 den Verbindungsbereich 77b nach außen ziehen.

Die Fig. 8 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der in Fig. 7 dargestellten Ölwanne 73, bei dem Kühlwassermäntel 82, 84 außerhalb der Lager 77, 77 angeordnet sind. Die Wärme, die durch die Drehung der Ausgleichswellen 10, 10 an den Lagern 77, 77 er zeugt wird, kann durch diese Kühlwassermäntel 82, 84 abgegeben werden. Es ist auch möglich, die Kühlwassermäntel 82, 84 mit den in Fig. 7 dargestellten Einsätzen 80a, 80b kombiniert zu verwen den.

Die so ausgestalteten Ausgleichswellen für die Brennkraftmaschi ne funktionieren wie folgt:
Beim Anlassen des Motors wird die Kurbelwelle 62 durch die Pleu elstangen 72 gedreht. Das Kettenrad 66 wird über das Kettenrad 64 und die darum gelegte Kette 65 in Fig. 6 im Uhrzeigersinn ge dreht, während sich das mit dem Kettenrad 67 kämmende Zahnrad 68 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Daher werden die erste, mit dem Kettenrad 66 verbundene Ausgleichswelle 10 und die zweite, mit dem Zahnrad 68 verbundene Ausgleichswelle 10 (nicht darge stellt) gegensinnig gedreht. Die Drehkräfte der beiden Aus gleichswellen 10 werden über die Drehung des Rohrteils 12 er zeugt, so daß eine stabile Drehung erreicht ist. Da die Außen kontur jeder Ausgleichswelle 10 entsprechend dem einstückigen Rohrteil 12 kreiszylindrisch ist, kann die Ausgleichswelle 10 bei zunehmender Ölmenge in der Ölwanne 73 und damit auch in das Öl getaucht gedreht werden, ohne daß sie durch den Ölwiderstand beschädigt wird. Die Trägheitskräfte, die durch die Hin- und Herbewegung der nicht dargestellten Kolben bedingt werden, wer den durch die Trägheitskräfte der Ausgleichswellen 10, 10 ausge glichen, so daß der Leistungsverlust und die Schwingung des Mo tors unterdrückt werden können.

Für verschiedene Arten von Motoren ist die Verwendung von ein heitlichen Bauteilen möglich, indem die Rohrteile 12, die in Länge und/oder in Größe unterschiedlich sind, verwendet werden. Wenn die Länge des Rohrteils 12 verändert werden soll, kann das Rohrteil mit gewünschter Länge erzielt werden, indem der Schnittabstand des Rohrteils 12 eingestellt wird, so daß, wie z. B. beim Gießen, die Vorbereitung von verschiedenen Gußformen, die jeweils dem Rohrteil 12 mit der gewünschten Länge entspre chen, entfällt. Dies bedeutet eine sehr kostengünstige Herstel lung der Ausgleichswelle.

Eine Ausgleichswelle für eine Brennkraftmaschine soll sich im Öl einer Ölwanne ohne Leistungsverlust drehen, für verschiedene Brennkraftmaschinen einheitlich verwendet werden und einfach montiert werden können. Das Gehäuse der Ausgleichswelle besteht aus einem kreiszylindrischen Teil 12 und Deckeln 22, 24, die an den beiden Enden des kreiszylindrischen Teils 12 angeordnet sind. Am Innenumfang des kreiszylindrischen Teils 12 ist ein Auswuchtgewicht 18 zur exzentrischen Massenverteilung durch Stifte 20 befestigt.

Bezugszeichenliste

12

Rohrteil (kreiszylindrisches Teil)

22

,

24

,

38

,

42

Deckel (Deckelteil)

20

,

48

,

50

,

52

,

54

Festklemmstück

56

Wickelstück

18

,

44

,

46

Auswuchtgewicht

Claims

1. Ausgleichswelle für eine Brennkraftmaschine, die aus einem reiszylindrischen Teil (12), einem darin exzentrisch fest ange ordneten Auswuchtgewicht (18) und mehreren das kreiszylindrische Teil an den beiden Enden verschließenden Deckelteilen (22, 24) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswuchtgewicht (18) mit Festklemmitteln (20) am kreiszylindrischen Teil (12) befe stigt ist.

2. Ausgleichswelle für eine Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch eine Welle (32), ein kreiszylindrisches, an der Außenum fangsseite der Welle (32) mit bestimmtem Abstand von dieser an geordnetes Teil (56), ein Auswuchtgewicht (44, 46), das exzen trisch in einem ringförmigen, von dem Außenumfang der Welle (32) und dem Innenumfang des kreiszylindrischen Teils (56) begrenzten Raum fest angeordnet ist, Festklemmittel (48, 50, 52, 54) zur Befestigung des Auswuchtgewichts (44, 46) an entweder dem Außen-Um fang der Welle (32) oder dem Innenumfang des kreiszylindri schen Teils (56) und mehrere Deckelteile (38, 42) zum Verschlie ßen des kreiszylindrischen Teils (56) an beiden Enden.

3. Ausgleichswelle für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kreiszylindrische Teil (12; 56) die Deckelteile (22, 24; 38, 42) überdeckend angeordnet ist.

4. Ausgleichswelle für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das kreiszylindrische Teil (56) aus einem elastischen Wickelstück besteht.