DE3431966A1

DE3431966A1 - Ausgleichssystem

Info

Publication number: DE3431966A1
Application number: DE19843431966
Authority: DE
Inventors: Stephen William Bury Mitchell
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1983-09-08
Filing date: 1984-08-30
Publication date: 1985-04-25
Also published as: JPS6078133A; US4572025A; GB8324103D0; GB8421526D0; GB2146388B; GB2146388A

Description

08. September 1983, Vereinigtes Königreich, Nr. 83 24103 ;

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ausgleichssystem zum Ausgleichen der Kräfte, die von einer Kolben- und Pleuel-Stangenanordnung, die mit einer Kurbelwelle verbunden isjt, erzeugt werden. Dieses· Ausgleichssystem ist insbesondere beim Ausgleich der Hauptkräfte von Ein- und Zweizylindermaschinen anwendbar, kann allerdings auch bei anderen Anwendungen von Nutzen eingesetzt werden.

Die Verwendung von sich drehenden Ausgleichswellenpaaren zum Ausgleich der Haupt- und/oder Sekundärkräfte bei Verbrennungs-

kraftmaschinen ist allgemein bekannt. Die GB-PS 2 091 814 beschreibt ein solches System, bei dem zwei Ausgleichswellen vorgesehen sind, die unterhalb der Kurbelwelle einer Maschine angeordnet sind und die gegenläufig zueinander angetrieben werden. Beim Antrieb von zwei Ausgleichswellen treten allerdings Probleme auf, insbesondere bei Ein- oder Zwei-Zylinder-Maschinen, wie sie bei Motorfahrzeugen verwendet werden.

So ist es ungünstig, die beiden Ausgleichswellen unterhalb der Kurbelwelle einer Kraftfahrzeugmaschine anzuordnen, da ein Kraftfahrzeug eine Bodenfreiheit haben muß. Zusätzlich wird, da die Ausgleichswellen exzentrische Ausgleichsgewichte tragen, das öl im Kurbelgehäuse aufgewühlt, wenn sich die Wellen drehen. Es ist daher wünschenswert, die beiden Ausgleichswellen so zu positionieren, daß diese Probleme vermieden werden. Daher ist es auch bekannt, die Ausgleichswellen oberhalb der Mittellinie der Kurbelwelle anzuordnen. Da sich die beiden Ausgleichswellen in gegenläufiger Richtung drehen müssen, ist es bekannt, eine Ausgleichswelle mittels einer Verzahnung anzutreiben und die andere Ausgleichswelle mittels einer Kette über die Kurbelwelle. Es ist nicht möglich, ein Zahnrad an einer Ausgleichswelle mit einem Zahnrad auf der anderen Ausgleichswelle kämmen zu lassen, da der Abstand zwischen ihnen zu groß ist. Hieraus ist zu ersehen, daß der Antrieb von zwei gegenläufig drehenden Ausgleichswellen nur dadurch erreicht werden kann, daß mehrere Zahnräder verwendet werden oder Zahnräder und Ketten, wobei beide Anordnungen zusätzliches Gewicht mit sich bringen und die Kosten einer Maschine vergrößern.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Ausgleichssystem zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung schafft ein Ausgleichssystem mit mindestens einer von einer Kurbelwelle angetriebenen Ausgleichswelle, wobei die Kurbelwelle eine erste Verzahnung trägt, die mit einer zweiten Innenverzahnung an einem Zwischenteil kämmt, so daß das Zwischenteil sich in gleicher Richtung wie die Kurbelwelle dreht und wobei das Zwischenteil eine dritte Außenverzahnung trägt, die die mindestens eine Ausgleichswelle antreibt.

Vorzugsweise kämmt die von dem Zwischenteil getragene dritte Außenverzahnung mit einer vierten Verzahnung, die von einer der Ausgleichswellen gehalten wird und mit einer fünften Verzahnung, 'die von feinem weiteren (zweiten) Zwischenteil getragen wird,,so daß die eine Ausgleichswelle und das weitere Zwischenteil sich gegenläufig zur Kurbelwelle drehen, wobei die fünfte Verzahnung mit einer sechsten^ von der weiteren Ausgleichswelle getragenen Verzahnung käitunt, so daß die weitere Ausgleichswelle sich in gleicher Richtung wie die Kurbelwelle dreht.

Die fünfte Verzahnung des weiteren Zwischenteiles kann das Kupplungs- und Getriebe-Eingangszahnrad einer Kraftfahrzeugmaschine sein. ;-

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt:

Fig. T eine schematische Stirnansicht einer Kraftfahrzeugmaschine mit der vorliegenden Erfindung, wobei die Ausgleichswellen-Antriebsverzahnung zusammen mit der Pleuelstange und dem Kolben dargestellt ist; und

Fig. 2 eine Draufsicht auf Einzelteile der schematisch in Fig. 1 dargestellten Maschine.

In den Figuren 1 und 2 wird eine Kurbelwelle 1 von einem Kolben 3 über eine Pleuelstange 2 angetrieben. An die Kurbelwelle 1 ist ein Zahnrad 4 angebracht, das eine Innenverzahnung eines ersten Zwischenteiles 5 antreibt. Eine an dem Zwischenteil 5 angebrachte Außenverzahnung treibt ein Zahnrad 6 an, das an einer Ausgleichswelle 11 angebracht ist, an welcher ein Ausgleichsgewicht 7 befestigt ist. Die Außenverzahnung des Zwischenteiles 5 treibt auch eine Verzahnung an, die an einem zweiten Zwischenteil 8 angebracht ist, das seinerseits ein Zahnrad 9 antreibt, das an einer Ausgleichswelle 12 montiert ist, an welcher auch ein Ausgleichsgewicht (10) befestigt ist. Folglich drehen sich die Kurbelwelle 1, das Zwischenteil 5 und das Ausgleichsgewicht 10 in einer Richtung, während das Zwischenteil 8 und das Ausgleichsgewicht 7 sich in entgegengesetzter Richtung drehen. Mit dieser Anordnung können die Hauptkräfte ausgeglichen werden, die von der Bewegung des Kolbens 3 und der Pleuelstange 2 herrühren.

Bei einer herkömmlichen Kraftfahrzeugmaschine ist das Zwischenteil 8 der Kupplungs- und Getriebeeingangsantrieb und folglich ein existierendes Teil. Das Zwischenteil 5 mit der Innen- und Außenverzahnung wird in einem Satz von Lagern gehalten; es ist zu erkennen, daß die beschriebene Anordnung eine kompakte Möglichkeit für den Antrieb von zwei gegenläufig drehenden Ausgleichswellen zeigt, ohne daß eine Kombination von

Zahnrädern und Ketten erforderlich ist und ohne daß eine Kette von stirnverzahnten Rädern mit entsprechenden Lagern benötigt wird.

In der Praxis wird man das Zwischenteil 5 mit der Innen- und Außenverzahnung aus zwei Teilen herstellen, von denen eines die Innen- und Außenverzahnung trägt und das andere einen Flanschstutzen, der an das die Innen- und Außenverzahnungen tragende Teil angebracht ist. Dies heißt, daß die Zahnräder bzw. Verzahnungen mit Produktionsverfähren hergestellt werden können, d. h. die Innenverzahnung kann durch Räumen hergestellt werden während die Außenverzahnung gefräst und geschliffen werden kann und anschließend der Verzahnungsträger an den Flanschstutzen mittels Schrauben oder Nieten oder Elektronenstrahlschweißen angebracht wird. Die Verzahnung kann aus nitriertem Stahl oder aus durch Nitrieren gehärtetem Stahl hergestellt sein. Es existieren Nitrierverfahren, die I. die "weiße" Schicht, die früher bei diesem Verfahren auftrat, vermeiden, was bedeutet, daß diese Schicht nicht mühsam entfernt werden muß. Damit kann das die Innen-

und Außenyerzahnung tragende Zwischenteil zu akzeptablen Kosten hergestellt werden. j

Weiterhin sei darauf hingewiesen, daß, obwohl bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ,die Ausgleichswellen mit konstanter Winkelgeschwindigkeit drehen, unter der Vorraussetzung einer konstanten Kurbelwellenwinkelgeschwindigkeit, die Winkelgeschwindigkeiten der Ausgleichswellen sich relativ zu der der Kurbelwelle ändern können, wie beispielsweise bei der eingangs erwähnten GB-PS 2 091 814 beschrieben.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Ausgleichswellen vorgesehen. Die vorliegende Erfindung kann allerdings auch auf eine einzige Ausgleichswelle angewandt werden, die von den Verzahnungen 4,5

und 6 angetrieben wird. Der Vorteil der Verwendung von drei Verzahnungen 4, 5 und 6 anstelle einer einfachen Anordnung mit zwei kämmenden Stirn-Zahnrädern, von denen eines auf der Kurbelwelle und das andere auf der Ausgleichswelle angeordnet sind, liegt darin, daß aufgrund der relativen Durchmesser der Verzahnungen die beiden Verzahnungsanordnungen zu einer Zahnrad-Oberflächegeschwindigkeit führt, die etwa 27 % größer ist als die der Anordnung mit den drei Zahnrädern. Die Verwendung der drei Verzahnungen 4, 5 und 6 führt somit zu geringeren Zahnradgeräuschen. Dieser Vorteil der geringeren Zahnradgeräusche tritt auch bei Ausführungsformen mit zwei Ausgleichswellen auf.

Claims

Popp, Sajda, v.Bülöw: Kräbal&: Partner

Patentanwälte · European Patent Attorneys München ■ Bremen*

Popp. Sajda, v. Bülow, Hrabal & Partner, Postfach 8606 24, D-8000 München

Anmelder:

NATIONAL RESEARCH DEVELOPMENT CORPORATION

101 Newington Causeway,

London, SE1 6BU
Großbritannien

Dr. Eugen Popp Dipl.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing.

Wolf E. Sajda Dipi.-Phys.

Dr.Tarn v. Bülow Dipl.-Ing.. Dipi.-Winsch.-Ing.

Dr. Ulrich Hrabal Dipi.-ctiem.

Erich Bolte Dipl.-Ing.·

BÜRO MÜNCHEN/MUNICH OFFICE:

Widenmayerstraße 48 Postfach/P.O. Box 860624 D-8000 München 86 Telefon: (089) 222631 Telex: 5213222 epod Telekopierer: (089) 221721

Ihr Zeichen Your ref.

Ihr Schreiben vom Your letter of

Unser Zeichen Our ref.

M^MAR-60-DE

Datum Date

30. August 1984 vB/ha

Ausgleichssystem

Priorität:

08. September 1983, Vereinigtes Königreich, Nr. 83 24103

Patentansprüche

1 / Ausgleichssystem mit mindestens einer Ausgljeichswelle, die von einer Kurbelwelle angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle (1) ein erstes Zahnrad (4) trägt,, das mit einer zweiten Innenverzahnung, die von einem Zwischenteil (5) getragen ist, kämmt, so daß das Zwischenteil (5) sich in gleicher Richtung dreht wie die Kurbelwelle (1) und daß das Zwischenteil (5) eine dritte Außenverzahnung trägt, die die mindestens eine Ausgleichswelle (11) antreibt.

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2. Ausgleichssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Ausgleichswellen (11, 12), die von der Kurbelwelle (1) angetrieben werden, wobei die dritte, von dem Zwischenteil (5) getragene Außenverzahnung mit einer vierten Verzahnung (6) kämmt, die von einer der Ausgleichswellen (12) getragen wird, sowie mit einer fünften Verzahnung, die von einem weiteren Zwischenteil (8) getragen wird, so daß die eine Ausgleichswelle (11) und das weitere Zwischenteil (8) in ent- gegengesetzter Richtung zur Kurbelwelle (1) drehen, während eine fünfte Verzahnung mit einer sechsten Verzahnung (9), die von der weiteren Ausgleichswelle (8) getragen wird, kämmt, so daß die weitere Ausgleichswelle (12) sich in gleicher Richtung dreht wie die Kurbelwelle (1).
3. Ausgleichssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fünfte, von dem zweiten Zwischenteil (8) getragene Verzahnung das Kupplungs- und Getriebe-Eingangzahnrad einer Kraftfahrzeug-Verbrennungskraftmaschine ist.