DE102008053801A1

DE102008053801A1 - Crankshaft for internal combustion engine of motor vehicle, has secondary mass rotatably supported at crankshaft over damping element, where rotational axis of secondary mass is arranged in distance to rotational axis of crankshaft

Info

Publication number: DE102008053801A1
Application number: DE200810053801
Authority: DE
Inventors: Christian Stolz
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-10-29
Filing date: 2008-10-29
Publication date: 2009-06-25

Abstract

The crankshaft (10) has a torsional-vibration damper, with which a secondary mass (24) is rotatably supported at the crankshaft over a damping element (22). A rotational axis (26) of the secondary mass is arranged in a distance (d1) to a rotational axis (16) of the crankshaft. The secondary mass is formed asymmetric with respect to the rotational axis (26), and is supported at a surface (20) of a crank arm (12) of the crankshaft. The damping element is made of elastomer or viscous fluid, and the rotational axes (16, 26) run parallel.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kurbelwelle für eine Brennkraftmaschine mit einem Torsionsschwingungsdämpfer nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The The invention relates to a crankshaft for an internal combustion engine with a torsional vibration damper according to the preamble of claim 1.

Bei konventionellen Kurbelwellen wird die Dämpfung von Torsionsschwingungen in der Regel über eine an einem Ende der Kurbelwelle angeordnete Dämpfungsriemenscheibe bewerkstelligt. Die Riemenscheibe dient zunächst der Kraftübertragung mittels eines Treibriemens aus Zusatzmechanismen, wie beispielsweise Wasserpumpen, Generatoren und dergleichen. Zur Dämpfung von Schwingungen weist die Dämpfungsriemenscheibe darüber hinaus einen Schwingungsisoliergummi und eine mittels diesem an der Scheibe befestigte Zusatzmasse zur Torsionsschwingungsdämpfung auf. Solche Dämpfungsriemenscheiben können aufgrund des begrenzten Bauraums nicht immer hinreichend groß ausgelegt werden, um eine zureichende Dämpfung der von der Kurbelwelle erzeugten Torsionsschwingungen zu erzielen.at conventional crankshafts is the damping of torsional vibrations usually via a arranged at one end of the crankshaft Damper pulley accomplished. The pulley initially serves the power transmission by means of a Drive belt from additional mechanisms, such as water pumps, Generators and the like. For damping vibrations points the damping pulley beyond a Schwingungsisoliergummi and attached by means of this to the disc Additional mass for torsional vibration damping on. Such Damper pulleys may be limited due to limited Space is not always designed to be sufficiently large, to a sufficient damping of the generated by the crankshaft To achieve torsional vibrations.

Aus der DE 103 25 827 A1 ist eine Kurbelwelle mit einem Dämpfer bekannt, bei welcher eine Schwungmasse über einen Schwingungsisoliergummi, welcher in Umfangsrichtung ein Ausgleichsgewicht der Kurbelwelle umläuft, zur Dämpfung von Torsionsschwingungen an der Kurbelwelle befestigt wird. Hierbei ist die Drehachse der Schwungmasse koaxial mit der Drehachse der Kurbelwelle. Dies vermindert nachteilig die zur Verfügung stehende Ausgleichsmasse beziehungsweise Unwucht des Kurbelwellengegengewichts. Aus diesem Grund müssen solche Kurbelwellen besonders schwer ausgelegt werden, um den genannten Effekt zu minimieren.From the DE 103 25 827 A1 For example, a crankshaft with a damper is known, in which a flywheel is attached to the crankshaft via a vibration isolating rubber, which rotates in the circumferential direction a balance weight of the crankshaft, for damping torsional vibrations. Here, the axis of rotation of the flywheel is coaxial with the axis of rotation of the crankshaft. This disadvantageously reduces the available balancing mass or unbalance of the crankshaft counterweight. For this reason, such crankshafts must be designed particularly heavy, in order to minimize the effect mentioned.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Kurbelwelle nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 so weiter zu entwickeln, dass eine verbesserte Dämpfung von Torsionsschwingungen bei kleinerem Bauteilgewicht ermöglicht wird.Of the The present invention is therefore based on the object, a crankshaft according to the preamble of claim 1 to develop so that an improved damping of torsional vibrations smaller component weight is enabled.

Diese Aufgabe wird durch eine Kurbelwelle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.These Task is by a crankshaft with the features of the claim 1 solved.

Eine solche Kurbelwelle für eine Brennkraftmaschine weist einen Torsionsschwingungsdämpfer auf, bei welchem eine Sekundärmasse über ein Dämpfungselement drehbar an der Kurbelwelle gelagert ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Drehachse der Sekundärmasse in einem Abstand zu einer Drehachse der Kurbelwelle angeordnet ist. In anderen Worten ist die Sekundärmasse nicht mehr, wie im Stand der Technik üblich, koaxial zur Drehachse der Kurbelwelle angeordnet, sondern verläuft beabstandet und bevorzugter Weise parallel zu dieser. Dadurch wird eine Anordnung ermöglicht, in welcher die Sekundärmasse eine kleinere Unwucht in Relation zur eigenen Drehachse, relativ zur Kurbelwellenachse dagegen eine möglichst große Unwucht aufweist. Damit ist eine leichtere Konstruktion der Kurbelwelle ermöglicht.A such crankshaft for an internal combustion engine has a Torsionsschwingungsdämpfer on, in which a secondary mass over a damping element rotatably mounted on the crankshaft is. According to the invention it is provided that a rotation axis the secondary mass at a distance from a rotation axis of Crankshaft is arranged. In other words, the secondary mass no longer, as usual in the art, coaxial with Rotary axis of the crankshaft arranged, but runs spaced and preferably parallel to this. This will allows an arrangement in which the secondary mass a minor imbalance in relation to its own axis of rotation, relative to the crankshaft axis, however, the largest possible Imbalance. This is a lighter construction of the crankshaft allows.

Die Sekundärmasse ist dabei bevorzugt asymmetrisch bezüglich ihrer Drehachse ausgebildet. Hierdurch lassen sich die gewünschten Unwuchtverhältnisse bezüglich der beiden Drehachsen besonders einfach realisieren.The Secondary mass is preferably asymmetric with respect formed their axis of rotation. This can be the desired Imbalance conditions with respect to the two axes of rotation in particular easy to realize.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sekundärmasse an einer Fläche einer Kurbelwange der Kurbelwelle gelagert. Bevorzugt handelt es sich hierbei um eine Fläche der ersten Kurbelwange der Kurbelwelle. Der Schwerpunkt der jeweiligen Kurbelwange bleibt durch die zusätzliche Funktion der Schwingungstilgung durch die Sekundärmasse dabei vorteilhafter Weise nahezu unverändert, so dass bei gleichem Bauraumbedarf ohne nennenswerte Gewichtszunahme die Zusatzfunktion der Torsionsschwingungsdämpfung realisiert werden kann.In a preferred embodiment is the secondary mass mounted on a surface of a crank arm of the crankshaft. This is preferably an area of the first Crank arm of the crankshaft. The center of gravity of the respective crank web remains due to the additional function of vibration damping by the secondary mass while doing almost unchanged, so that with the same space requirements without significant Weight gain the additional function of the torsional vibration damping can be realized.

Die Bearbeitung einer solchen Kurbelwelle kann dabei als einfache spanende Drehbearbeitung ausgeführt werden, wobei die Masse der Kurbelwelle im Vergleich zum Stand der Technik nicht nennenswert erhöht wird. Im Gegensatz zu ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannten Systemen mit mechanischen Federn ist die erfindungsgemäße Ausführungsform der Kurbelwelle zudem in der Lage, sowohl Torsinos- als auch Biegeschwingungen zu dämpfen. Hierdurch werden weitere Funktionen ohne zusätzlichen Bauraumbedarf in die Kurbelwelle integriert. Weiterhin ist vorteilhaft sichergestellt, dass der Hubzapfen, welcher der jeweiligen Kurbelwangen zugeordnet ist, als bearbeitbare Wuchtmasse zugänglich bleibt.The Machining such a crankshaft can be as simple chipping Turning be executed, the mass of the Crankshaft compared to the prior art not worth mentioning is increased. In contrast to also from the state of Technically known systems with mechanical springs is the invention Embodiment of the crankshaft also able to both Torsinos- and bending vibrations to dampen. hereby become more functions without additional space requirement integrated into the crankshaft. Furthermore, it is advantageously ensured that the crank pin, which associated with the respective crank webs is accessible as an editable balance mass.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Dämpfungselement aus einem Elastomer ausgebildet. Dies ermöglicht vorteilhaft eine einfachere Ausführungsform als bei ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannten viskos gedämpften Sekundärmassen.In Another embodiment is the damping element formed of an elastomer. This allows advantageous a simpler embodiment than in also from the State of the art known viscous damped secondary masses.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Kraftwagen mit einer Kurbelwelle der genannten Art.The The invention further relates to a motor vehicle with a crankshaft of the type mentioned.

Im Folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Die einzige Figur zeigt hierbei eine schematische Darstellung eines Endbereichs eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kurbelwelle.in the Below is an embodiment of the invention based the drawing will be explained in more detail. The only FIG. 1 shows a schematic representation of an end region an embodiment of an inventive Crankshaft.

Die im Ganzen mit 10 bezeichnete Kurbelwelle ist dabei in einer Seitenansicht gezeigt, so dass nur die erste Kurbelwange 12 sowie der erste Hubzapfen 14 zu sehen sind. Die Drehachse 16 der Kurbelwelle 10 verläuft durch das Hauptlager 18 der Kurbelwelle. Die Kurbelwange 12 ist asymmetrisch bezüglich der Drehachse 16 ausgebildet, so dass die Kurbelwange 12 die Massenkräfte bei der Bewegung der Kurbelwelle 10 ausgleichen kann.The whole with 10 designated crank Shaft is shown in a side view, leaving only the first crank arm 12 as well as the first crankpin 14 you can see. The rotation axis 16 the crankshaft 10 passes through the main camp 18 the crankshaft. The crank arm 12 is asymmetrical with respect to the axis of rotation 16 formed so that the crank arm 12 the mass forces during the movement of the crankshaft 10 can compensate.

Auf einer Fläche 20 der Kurbelwange 12 ist mittels eines Dämpfungselementes 22 eine Sekundärmasse 24 angelagert, wobei eine Drehachse 26 der Sekundärmasse 24 um einen Abstand d1 zur Drehachse 16 der gesamten Kurbelwelle beabstandet ist. Die Drehachsen 16 und 26 verlaufen dabei parallel.On an area 20 the crank arm 12 is by means of a damping element 22 a secondary mass 24 attached, with a rotation axis 26 the secondary mass 24 by a distance d1 to the axis of rotation 16 the entire crankshaft is spaced. The axes of rotation 16 and 26 run parallel.

Das Dämpfungselement 22 bildet im Zusammenspiel mit der Sekundärmasse 24 den Torsionsschwingungsdämpfer zum Dämpfen von Torsions- und Biegeschwingungen der Kurbelwelle 10. Durch die Beabstandung der Drehachsen 16 und 26 um den Abstand d1, sowie die asymmetrische Ausbildung der Sekundärmasse 24, welche zwei flügelartige, verbreiterte Seitenbereiche 28 aufweist, welche über relativ schmale Bereiche 30 verbunden sind, bewirkt, dass die Sekundärmasse 24 eine relativ kleine Unwucht zur eigenen Drehachse 26, jedoch eine große Unwucht zur Kurbelwellendrehachse 16 aufweist.The damping element 22 forms in interaction with the secondary mass 24 the torsional vibration damper for damping torsional and bending vibrations of the crankshaft 10 , By the spacing of the axes of rotation 16 and 26 by the distance d1, as well as the asymmetric formation of the secondary mass 24 which have two wing-like, widened side areas 28 which has relatively narrow areas 30 connected, causes the secondary mass 24 a relatively small imbalance to its own axis of rotation 26 , but a large imbalance to the crankshaft axis of rotation 16 having.

Der Schwerpunkt der ersten Kurbelwange 12 bleibt dabei trotz Hinzufügung der Sekundärmasse 24 im Wesentlichen unverändert, so dass die torsionsschwingungsdämpfenden Eigenschaften der Kurbelwelle 10 bei gleichem Bauraumbedarf ohne nennenswerte Gewichtszunahme realisiert werden können. Das Dämpfungselement 22 ist bevorzugter Weise aus einem Elastomer, beispielsweise Gummi, ausgeführt, so dass keine zusätzlichen Abdichtungen, wie beispielsweise bei Viskodämpfungen notwendig, eingeführt werden müssen. Die Bearbeitung der Kurbelwelle kann als einfache drehende und spanende Bearbeitung ausgeführt werden, wobei auch der Hubzapfen 14 für den ersten Zylinder als bearbeitbare Wuchtmasse zugänglich bleibt. Im Gegensatz zu Systemen mit mechanischen Federn kann die Kurbelwelle 10 sowohl gegenüber Torsions- als auch gegenüber Biegeschwingungen gedämpft werden.The focus of the first crank arm 12 remains despite the addition of secondary mass 24 essentially unchanged, so that the torsional vibration damping properties of the crankshaft 10 can be realized with the same space requirements without significant weight gain. The damping element 22 is preferably made of an elastomer, such as rubber, designed so that no additional seals, such as necessary for viscous damping, must be introduced. The machining of the crankshaft can be performed as a simple rotating and machining, where also the crank pin 14 remains accessible for the first cylinder as machinable balancing mass. Unlike systems with mechanical springs, the crankshaft 10 are damped against both torsional and bending vibrations.

1010: Kurbelwellecrankshaft
1212: Kurbelwangecrank web
1414: Hubzapfencrank pins
1616: Drehachseaxis of rotation
1818: Hauptlagermain bearing
2020: Flächearea
2222: Dämpfungselementdamping element
2424: Sekundärmassesecondary mass
2626: Drehachseaxis of rotation
2828: Seitenbereichpage range
3030: BereichArea
d1d1: Abstanddistance

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 10325827 A1 [0003]

Claims

Crankshaft ( 10 ) for an internal combustion engine with a torsional vibration damper, in which a secondary mass ( 24 ) via a damping element ( 22 ) rotatable on the crankshaft ( 10 ), characterized in that a rotation axis ( 16 ) of the secondary mass at a distance d1 to a rotation axis ( 16 ) of the crankshaft ( 10 ) is arranged.

Crankshaft ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the secondary mass ( 24 ) asymmetrically with respect to its axis of rotation ( 26 ) is trained.

Crankshaft ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the secondary mass ( 24 ) on a surface ( 20 ) of a crank arm ( 12 ) of the crankshaft ( 10 ) is stored.

Crankshaft ( 10 ) according to claim 3, characterized in that the secondary mass ( 24 ) on the surface ( 20 ) of the first crank arm ( 12 ) of the crankshaft ( 10 ) is stored.

Crankshaft ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the damping element ( 22 ) is formed of an elastomer.

Crankshaft ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the damping element ( 22 ) is formed of a viscous liquid.

Car with a crankshaft ( 10 ) according to one of claims 1 to 6.