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Title:
INTERNAL COMBUSTION ENGINE COMPRISING A BALANCING SHAFT UNIT FOR BALANCING TORQUES OF THE SECOND ORDER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/036839
Kind Code:
A1
Abstract:
A balancing shaft unit for balancing torques of the second order is housed in the engine block (1) of an internal combustion engine. Said balancing shaft unit is comprised of a drive unit (10) and of a balancing shaft (11) having a doubled crankshaft rotational speed. The aim of the invention is to obtain a clean drive and precise mounting that involves an easy installation. To these ends, the drive unit (10) is comprised of a ring gear (24) and of a pinion (28) that is arranged therein, whereby the pinion (28) is part of the balancing shaft (11). The drive unit (10) is mounted in a drive housing (21) which, together with the balancing shaft (11), can be used as a pre-assembled constructional unit in the engine block (1).

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JPH10213010OUTBOARD MOTOR
Inventors:
Penzinger, Ronald (Franz Enge Strasse 17, Steyr, A-4400, AT)
Moser, Thomas (Ferd. Dragonerstr. 3, Enns, A-4470, AT)
Application Number:
PCT/AT2000/000307
Publication Date:
May 25, 2001
Filing Date:
November 16, 2000
Export Citation:
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Assignee:
STEYR DAIMLER PUCH FAHRZEUGTECHNIK AG & CO. KG (Liebenauer Hauptstrasse 317, Graz, A-8041, AT)
Penzinger, Ronald (Franz Enge Strasse 17, Steyr, A-4400, AT)
Moser, Thomas (Ferd. Dragonerstr. 3, Enns, A-4470, AT)
International Classes:
F02B67/00; F16F15/26; F02B75/18; F02B75/22; (IPC1-7): F16F15/26; F02B67/00
Foreign References:
EP0599125A11994-06-01
DE2822589A11979-11-29
GB1367831A1974-09-25
US3990325A1976-11-09
Attorney, Agent or Firm:
Kovac, Werner (Magna Steyr AG & COKG, Magna-Strasse 1, Oberwaltersdorf, A-2522, AT)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Verbrennungskraftmaschine mit einer Ausgleichswelleneinheit für den Momentenausgleich zweiter Ordnung, die im Motorblock (1) unter gebracht ist und die aus einer Antriebseinheit (10) und einer Ausgleichs welle (11) besteht, die von der Kurbelwelle (7) der Verbrennungskraft maschine angetrieben ist und mit doppelter Kurbelwellendrehzahl rotiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (10) aus einem Hohl rad (24) und einem in dessen Innerem angeordneten Ritzel (28) besteht, wobei das Hohlrad (24) mit der Kurbelwelle (7) antriebsverbunden ist, und das Ritzel (28) Teil der Ausgleichswelle (11) beziehungsweise mit dieser koachsial und antriebsverbunden ist.
2. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Antriebseinheit (10) in einem Antriebsgehäuse (21) untergebracht ist, in dem das Hohlrad (24) mit achsialen (25) und radialen (26) Flächen (25,26) gelagert ist.
3. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass das Ritzel (28) auf einem Zapfen (29) der Ausgleichswelle (11) sitzt, wobei das Gehäuse (21) Axiallagerflächen (31,32) für die Aus gleichswelle (11) aufweist und dass am der Antriebseinheit (10) abge wandten Ende (41) der Ausgleichswelle (11) ein Radiallager (40) vor gesehen ist.
4. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass das Antriebsgehäuse (21) von einer Ausnehmung (43) an der Stirnwand (5) des Motorblockes (1) aufgenommen wird.
5. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass das Antriebsgehäuse (21) mit der Ausgleichswelle (11) gemeinsam als vormontierte Baueinheit in den Motorblock (1) einsetzbar ist.
6. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass das Hohlrad (24) mit von der Kurbelwellendrehzahl abweichender Drehzahl rotiert, und die Zähnezahlen von Hohlrad (24) und Ritzel (28) so gewählt sind, dass das Ritzel wieder mit doppelter Kurbelwellendrehzahl rotiert.
Description:
VERBRENNUNGSKRAFTMASCHINE MIT EINER AUSGLEICHSWELLENEINHEIT FÜR DEN MOMENTENAUSGLEICH ZWEITER ORDNUNG Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Aus- gleichswelleneinheit für den Momentenausgleich zweiter Ordnung, die im Motorblock untergebracht ist und die aus einer Antriebseinheit und einer Ausgleichswelle besteht, die von der Kurbelwelle der Verbren- nungskraftmaschine angetrieben ist und mit doppelter Kurbelwellen- drehzahl rotiert.

Der Antrieb einer Ausgleichswelle mit doppelter Kurbelwellendrehzahl erfordert eine Übersetzung die schwer unterzubringen, verzahnungs- geometrisch ungünstig und mit der Anordnung der Ausgleichswellen- einheit (en) schwer zu vereinbaren ist. Letzteres trifft zu, wenn zwei einzelne Ausgleichswellen in verschiedenen Abständen von der Kur- belwelle angeordnet sind, oder wenn zum Beispiel in einem V-6 Motor

eine einzige Ausgleichswelle nur zum Ausgleich der Massenmomente zweiter Ordnung vorgesehen ist.

In V-6 Motoren ist die einzige Ausgleichswelle meist über der Kurbel- welle zwischen den beiden Zylinderbänken angeordnet, weshalb sie mit einer Kette-die oft auch die Nockenwellen steuert-angetrieben wird.

Das erfordert gewissermaßen den Einbau der Ausgleichswelleneinheit in einem Tunnel, der schwer zugänglich ist. Weiters muß der Drehsinn der Ausgleichswelle dem der Kurbelwelle entgegengesetzt sein, was bei der Führung der Kette zu berücksichtigen ist. Die doppelte Drehzahl erfordert bei Antrieb ohne zwischengeschaltete Übersetzung ein sehr kleines An- triebsritzel an der Ausgleichswelle, was bei einem Kettenantrieb beson- ders ungünstig ist.

Es ist daher Ziel der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden und eine Konstruktion vorzuschlagen, die bei großer Freiheit der Anordnung sau- beren Antrieb und präzise Lagerung der Ausgleichswelle bei einfachem Einbau ermöglicht.

Erfondungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die Antriebseinheit aus einem Hohlrad und einem in dessen Innerem angeordneten Ritzel besteht, wobei das Hohlrad mit der Kurbelwelle antriebsverbunden ist, und das Ritzel Teil der Ausgleichswelle beziehungsweise mit dieser koachsial und antriebsverbunden ist.

Die Übersetzung mittels Hohlrad und Ritzel verändert den Drehsinn nicht, sodaß bei Kettenantrieb die Kette in vorteilhafter Weise unter dem

Kettenrad der Antriebsvorrichtung hindurchgefiihrt werden kann, wobei das Kettenrad nicht den halben Durchmesser des Kettenrades auf der Kurbelwelle zu haben braucht. Bei Zahnradantrieb von der Kurbelwelle aus kann das Antriebszahnrad der Ausgleichswelleneinheit auch größer sein, sodaß größere Achsabstände möglich sind.

Der Zahneingriff zwischen Ritzel und Hohlrad ist wegen der großen Überlappung (es tragen viele Zähne gleichzeitig) finir einen gleichför- migen und geräuscharmen Antrieb überaus günstig.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Antriebseinheit in einem Antriebs- gehäuse untergebracht, in dem das Hohlrad mit achsialen und radialen Flächen gelagert ist (Anspruch 2). Somit sind für die Hohlradwelle keine separaten Lager erforderlich, was eine erhebliche Ersparnis an Bauraum und Kosten bringt.

Besondere Vorteile werden erzielt, wenn das Ritzel auf einem Zapfen der Ausgleichswelle sitzt, wobei das Gehäuse Axiallagerflächen für die Aus- gleichswelle aufweist und wenn am der Antriebseinheit abgewandten En- de der Ausgleichswelle ein Radiallager vorgesehen ist (Anspruch 3). Da- mit stellt das Antriebsgehäuse das Spurlager fur die Ausgleichswelle in beiden Längsrichtungen dar. Die Ausgleichswelle ist so mit dem An- triebsgehäuse vereinigt und kann mit diesem vormontiert werden. Das Radiallager am anderen Ende der Ausgleichswelle kann dann als Los- lager und ganz einfach aufgebaut sein ; bei der Montage in dem Tunnel muß die Ausgleichswelle nur in dieses Loslager eingesteckt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Antriebsgehäuse von einer Ausnehmung an der Stirnseite des Motorblockes aufgenommen (Anspruch 4). Damit ist die ganze Ausgleichswelleneinheit auch gleich exakt im Gehäuse positioniert. Mit zum Beispiel drei Gewindebolzen oder Passbolzen durch einen Flansch des Antriebsgehäuses ist die ge- samte Ausgleichswelleneinheit festgelegt. Dadurch kann das Antriebs- gehäuse mit der Ausgleichswelle gemeinsam als vormontierte Baueinheit in den Motorblock eingesetzt werden (Anspruch 5).

Weiters liegt es im Rahmen der Erfindung, die Zähnezahlen so zu wäh- len, dass das Hohlrad (24) mit von der Kurbelwellendrehzahl abweichen- der Drehzahl rotiert, das Ritzel wieder mit doppelter Kurbelwellendreh- zahl rotiert (Anspruch 6). Auf diese Weise kann der Einsatz von Zahn- oder Kettenradpaarungen mit doppelter Zähnezahl bei Erweiterung des Gestaltungsspielraumes vermieden werden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar : Fig. 1 : Eine axonometrische Ansicht eines Motorblockes mit der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 : eine schematische Stirnansicht nach II in Fig. 1, Fig. 3 : einen Längsschnitt nach 111-111 in Fig. 2.

In Fig. l ist der Motorblock einer Verbrennungskraftmaschine nur in groben Konturen dargestellt und mit 1 bezeichnet. Es handelt sich um einen V-6 Motor mit zwei Zylinderbänken 2,3, auf deren einer ein

Zylinderkopf 4 angedeutet ist. Der Block wird einserseits, etwa vorne, von einer Stirnwand 5 und an der anderen Seite von einer Rückwand 6 begrenzt. Eine Kurbelwelle 7 und eine Nockenwelle 8 sind durch ihre Achsen symbolisiert. Zwischen den beiden Zylinderbänken 2,3 ist eine Ausgleichswelleneinheit 9 vorgesehen. Sie besteht aus einer Antriebs- einheit 10 und einer Ausgleichswelle 11 und ist in der Fig. l explosions- artig herausgezogen dargestellt.

Fig. 2 zeigt die Antriebsanordnung von vorne schematisch, die Konturen des Motorblockes sind weggelassen. Eine Kette verläuft von einem Ket- tenrad 17 auf der Kurbelwelle 7 zu einem Kettenrad 18 auf der Nocken- welle 8, dann zu einem Kettenrad 19 auf der Ausgleichswelle 11, dann über ein weiteres Kettenrad auf der Nockenwelle 8'der zweiten Zylin- derbank 3 wieder zurück zum Kettenrad 17 auf der Kurbelwelle. Diese Anordnung würde bei direkt angetriebener Ausgleichswelle bedeuten, dass deren Drehsinn dem der Kurbelwelle 7 entgegengesetzt ist.

Anstelle der Kette könnten auch andere Antriebselemente verwendet wer- den, auch der Antrieb der Nockenwellen ist nur beispielhaft. Die Kette könnte auch anders geführt sein. Es könnten auch andere Antriebsmittel eingesetzt werden, etwa Zahnräder.

In Fig. 3 ist das Kettenrad 19 drehfest mit einer Antriebswelle 20 verbun- den, die in ein Gehäuse 21 ragt. Dieses Gehäuse 21 besteht aus einer Schale 22 und einem Deckel 23, die miteinander fest verbunden, etwa verschraubt, sind. Im Inneren des Gehäuses 21 befindet sich ein innen- verzahntes Hohlrad 24, das mit der Antriebswelle 20 drehfest verbunden

oder einstückig ist. Das Hohlrad 24 besitzt eine erste Axiallagerfläche 25 und eine erste Radiallagerfläche 26, die in einer Lagerschale 27 gleitet.

Im Inneren des Hohlrades 24 ist ein Ritzel 28 vorgesehen, das auf einen Zapfen 29 der Ausgleichswelle 11 aufgepreßt ist. An das Gehäuse 21 an- schließend ist im Motorblock 1 ein vorderes Radiallager 30 für die Aus- gleichswelle vorgesehen. Der Zapfen 29 kann in der Schale 22 des Ge- häuses 21 zentriert sein.

Die Schale 22 besitzt weiters eine zweite Axiallagerfläche 31 an ihrer Innenseite und eine dritte Axiallagerfläche 32 an ihrer Außenseite. Bei der Vormontage der Ausgleichswelleneinheit 9 wird zuerst der Zapfen 29 in die Schale 22 gesteckt, das Ritzel 28 aufgepreßt, dann das Hohlrad 24 und das Lager 26 eingesetzt und schließlich der Deckel 23 auf die Schale 22 des Gehäuses 21 geschraubt. Auf diese Weise erhält man eine vor- montierte und zusammenhängende Ausgleichswelleneinheit 9, die als Einheit in den Motorblock 1 eingebaut werden kann.

Im Idealfall ist die Zähnezahl des Rades 17 auf der Kurbelwelle und des Rades 19 auf der Ausgleichswelle gleich und ist die Zähnezahl des Hohl- rades 24 die doppelte der des Ritzels 28. Günstiger ist es aber, die Zähne- zahlen der Paarungen so zu variieren, dass keine ganzzahligen Vielfachen entstehen. So könnnen zum Beispiel die Räder 17 und 19 als Zahnräder bei einem Modul von 6 die Zähnezahlen 20 und 21 haben, und Hohlrad 24 und Ritzel 28 bei einem Modul von 2 Zähnezahlen von 21 und 10.

Zum Einbau wird die gesamte Ausgleichswelleneinheit 9 von der Stirn- wand 5 in den Motorblock 1 eingesteckt. Dabei wird das der Antriebs-

einheit 10 abgewandte Ende 41 der Ausgleichswelle in das Loslager 40 im Motorblock und gleichzeitig das vordere Ende 42 der Ausgleichswelle in das vordere Lager 30 eingsteckt. Dabei wird die Antriebseinheit 10 in einer Ausnehmung 43 (siehe auch Fig. 1) versenkt und mit ihren am De- ckel 23 vorgesehenen Pratzen 44 mit dem Motorblock 1 verschraubt.