DE19835145A1

DE19835145A1 - Tubular low cost automotive crankshaft mass balancing shaft is shrouded to reduce air noise or foaming of oil at high engine speeds

Info

Publication number: DE19835145A1
Application number: DE1998135145
Authority: DE
Inventors: Thomas Kettner
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1998-08-04
Filing date: 1998-08-04
Publication date: 2000-02-10

Abstract

An automotive piston engine has a crankcase which also incorporates a mass balancing shaft (10) and linked to the crankshaft. The mass balance shaft is tubular and has one or more mass balances (11) inside it.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einer in einem Kurbelgehäuse angeordneten Ausgleichswelle nach der im Obergriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The invention relates to an internal combustion engine at least one arranged in a crankcase Balance shaft according to that in the upper handle of claim 1 Art.

Aus der DE 28 22 589 A1 ist eine gattungsgemäße Brenn kraftmaschine mit in diesem Fall zwei Ausgleichswellen bekannt, wobei aus Gründen der Platzersparnis inner halb der ersten, hohl ausgebildeten Ausgleichswelle die zweite Ausgleichswelle angeordnet ist.DE 28 22 589 A1 describes a generic type of burning Engine with two balancer shafts in this case known, for reasons of space saving inner half of the first, hollow balancer shaft the second balancer shaft is arranged.

Weitere Brennkraftmaschinen mit Ausgleichswellen sind außerdem aus der DE 37 05 346 C2, der DE 38 01 715 C2, der DE 40 05 616 A1, der DE 41 34 399 A1 und der DE-GM 91 04 812 bekannt.Other internal combustion engines with balancer shafts are also from DE 37 05 346 C2, DE 38 01 715 C2, known from DE 40 05 616 A1, DE 41 34 399 A1 and DE-GM 91 04 812.

Diese Ausgleichswellen werden dazu eingesetzt, die bei Brennkraftmaschinen aufgrund von rotierenden Teilen, welche gewisse Exzentrizitäten aufweisen, auftretenden Vibrationen auszugleichen. Meist werden die Aus gleichswellen entweder mit angeschraubten oder auf andere Weise daran angebrachten Ausgleichsgewichten versehen, oder sie werden durch spanende Bearbeitung aus einem Halbzeug oder einem Gußteil hergestellt. Nachteilig bei diesen bekannten Ausführungsformen ist die sehr kostenintensive Herstellung, die starke Ge räuschentwicklung sowie die durch solche Ausgleichs wellen entstehenden Antriebsleistungsverluste. Unter anderem entstehen solche Verluste durch die sogenannte Panscharbeit der Ausgleichswellen in Öl, wenn diese im Kurbelgehäuse oder in der Ölwanne angeordnet sind. Des weiteren verursachen in Öl rotierende Ausgleichswellen nachteiligerweise sehr starke Ölverschäumungen.These balancer shafts are used for the Internal combustion engines due to rotating parts, which have certain eccentricities Compensate for vibrations. Mostly the out same shafts either with screwed on or on other way attached balance weights provided, or they are machined made from a semi-finished product or a casting. A disadvantage of these known embodiments is the very cost-intensive production, the strong Ge noise development as well as through such compensation resulting drive power losses. Under other such losses arise from the so-called Splashing of the balance shafts in oil, if these in Crankcase or are arranged in the oil pan. Of others cause balance shafts rotating in oil disadvantageously very strong oil foaming.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkraftmaschine zu schaffen, deren wenigstens eine Ausgleichswelle kostengünstig herzustellen ist und auch bei hohen Drehzahlen keine Luftgeräusche und Öl- verschäumungen erzeugt.It is therefore an object of the present invention to To create internal combustion engine, at least one Balance shaft is inexpensive to manufacture and even at high speeds no air noises and oil foaming generated.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention, this task is characterized by the drawing part of claim 1 mentioned features solved.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Ausgleichsge wichtes innerhalb der Ausgleichswelle erhält dieselbe eine gleichmäßig glatte und ebene äußere Oberfläche, welche sowohl in Luft als auch in Öl sehr gleichmäßig rotieren kann. Es kommt somit zu keiner nachteiligen Panscharbeit, welche eine Verschäumung von Öl sowie erhöhte Antriebsleistungsverluste zur Folge hat. Due to the arrangement of the compensation Ge according to the invention important things within the balance shaft receive the same an evenly smooth and even outer surface, which are very even in both air and oil can rotate. There is therefore no disadvantage Plucking, which is a foaming of oil as well leads to increased drive power losses.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung entsteht außer dem eine zugleich leichte und steife Ausgleichswelle, durch welche die rotierenden Massen der Brennkraftma schine verringert werden können. Des weiteren ergibt sich vorteilhafterweise eine vereinfachte Bearbeitung der Ausgleichswelle, wobei insbesondere der Anteil der spanenden Bearbeitung verringert werden kann.The training according to the invention results in which is a light and stiff balancer shaft, through which the rotating masses of the internal combustion engine machine can be reduced. Furthermore results simplified processing is advantageous the balance shaft, in particular the proportion of machining can be reduced.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dar gestellten Ausführungsbeispiel.Advantageous refinements and developments of Invention result from the dependent claims and from which in principle is based on the drawing below provided embodiment.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine mit zwei darin angeordneten, erfindungsgemäß aus gebildeten Ausgleichswellen in einem Schnitt nach der Linie I-I aus Fig. 2; und Fig. 1 is a crankcase of an internal combustion engine with two disposed therein, according to the invention of balancer shafts formed in a section along the line II of Figure 2. and

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II aus Fig. 1. FIG. 2 shows a section along the line II-II from FIG. 1.

Fig. 1 zeigt ein Kurbelgehäuse 1 einer in ihrer Ge samtheit nicht dargestellten Brennkraftmaschine. In dem Kurbelgehäuse 1 sind in diesem Fall in an sich bekannter Weise vier Zylinder 2 mit darin sich befind lichen Zylinderlaufbuchsen 3 angeordnet. In den Zylin derlaufbuchsen 3 befinden sich Kolben 4, welche über Pleuel 5 mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle verbunden sind. Fig. 1 shows a crankcase 1 of an internal combustion engine, not shown in its entirety. In the crankcase 1 in this case four cylinders 2 are arranged in a known manner with Lichen cylinder liners 3 therein. In the Zylin derlaufbuchsen 3 are pistons 4 which are connected via connecting rods 5 with a crankshaft, not shown.

In Fig. 2 sind Kurbelwellenlager 6 der nicht darge stellten Kurbelwelle zu erkennen. An einem Ende der Kurbelwelle ist ein Kettenrad 7 angebracht, welches über eine nicht dargestellte Kette mit zwei Kettenrit zeln 8 verbunden ist. Die beiden Kettenritzel 8 sind jeweils einzeln über eine Verbindungsschraube 9 je weils an einer Ausgleichswelle 10 befestigt, wobei beide Ausgleichswellen 10 parallel zu der Kurbelwelle verlaufen.In Fig. 2 crankshaft bearings 6 of the crankshaft not shown Darge can be seen. At one end of the crankshaft a sprocket 7 is attached, which is connected via a chain, not shown, with two Kettenrit cells 8 . The two chain sprockets 8 are each individually attached to a balance shaft 10 via a connecting screw 9 , both balance shafts 10 running parallel to the crankshaft.

Wie in Fig. 1 zu erkennen, sind somit insgesamt zwei Ausgleichswellen 10 vorgesehen, welche beide von der Kurbelwelle angetrieben werden und mit doppelter Kur belwellendrehzahl in Gegenrichtung rotieren. Somit handelt es sich bei den Ausgleichswellen 10 um soge nannte Lancesterwellen. Selbstverständlich ist es auch möglich, lediglich eine oder auch mehr als zwei Aus gleichswellen 10 vorzusehen.As can be seen in FIG. 1, a total of two balancer shafts 10 are thus provided, both of which are driven by the crankshaft and rotate at a double speed belwell speed in the opposite direction. Thus, the balancing waves 10 are so-called Lanceter waves. Of course, it is also possible to provide only one or more than two balancer shafts 10 .

Die Ausgleichswellen 10 sind jeweils rohrförmig ausge bildet, und in ihrem Inneren befindet sich jeweils ein Ausgleichsgewicht 11. Das Ausgleichsgewicht 11 ist aus einem Blechpreßteil hergestellt, an die Innenkontur der Ausgleichswelle 10 angepaßt und mit derselben durch Löten oder Punktschweißen verbunden. Dies sind zwei sehr einfache Verfahren zur Herstellung der Ver bindung zwischen dem Ausgleichsgewicht 11 und der Aus gleichswelle 10. Jede Ausgleichswelle 10 ist somit an ihrer Oberfläche völlig glatt und kann innerhalb des Kurbelgehäuses 1 auch dann zu keiner Ölverschäumung führen, wenn sie, wie dargestellt, direkt in einem Ölraum 12 angeordnet ist. Durch die gleichmäßig ebene Oberfläche erzeugen die Ausgleichswellen 10 auch bei sehr hohen Drehzahlen keine Luftgeräusche und keine Panscharbeit in dem Öl, welches sich in dem Ölraum 12 befindet. The balance shafts 10 are each formed tubular, and there is a balance weight 11 in their interior. The balance weight 11 is made of a pressed sheet metal part, adapted to the inner contour of the balance shaft 10 and connected to it by soldering or spot welding. These are two very simple methods of making the connection between the balancing weight 11 and the balancer shaft 10 . Each balancer shaft 10 is thus completely smooth on its surface and cannot lead to oil foaming within the crankcase 1 even if, as shown, it is arranged directly in an oil chamber 12 . Due to the uniformly flat surface, the balancer shafts 10 do not generate any air noise or splash work in the oil that is in the oil chamber 12 even at very high speeds.

In Fig. 2 ist dargestellt, daß an demjenigen Ende, an dem sich das Kettenritzel 8 befindet, die Ausgleichs wellen 10 jeweils in dem Kurbelgehäuse 1 über ein Ku gellager 12 gelagert sind. An den gegenüberliegenden Enden sind die Ausgleichswellen 10 jeweils über ein Nadellager 13 in dem Kurbelgehäuse 1 gelagert. Hierzu befinden sich an beiden Enden der Ausgleichswellen 10 jeweils Lagerzapfen 15 und 16, wobei der Lagerzapfen 15 jeweils über das Kugellager 13 und der Lagerzapfen 16 jeweils über das Nadellager 14 gelagert ist.In Fig. 2 it is shown that at the end at which the chain sprocket 8 is located, the compensating waves 10 are each mounted in the crankcase 1 via a ball bearing 12 Ku. At the opposite ends, the balance shafts 10 are each supported by a needle bearing 13 in the crankcase 1 . For this purpose, bearing journals 15 and 16 are located at both ends of the balancer shafts 10 , the bearing journal 15 being supported in each case by the ball bearing 13 and the bearing journal 16 in each case by the needle bearing 14 .

Die Ausgleichswellen 10 können zusammen mit den Lager zapfen 15 und 16 sehr einfach durch Innenhochdruckum -formung hergestellt werden. Alternativ ist es auch möglich, die Lagerzapfen 15 und 16 als separate Bau teile zu fertigen und anschließend durch ein geeigne tes Verfahren, wie z. B. Schweißen, mit der jeweiligen Ausgleichswelle 10 zu verbinden.The balancer shafts 10 can be made together with the bearing pin 15 and 16 very easily by hydroforming. Alternatively, it is also possible to manufacture the journals 15 and 16 as separate construction parts and then by a suitable method, such as, for. B. welding to connect to the respective balance shaft 10 .

Das Ausgleichsgewicht 11 verläuft im vorliegenden Fall über die gesamte Länge der jeweiligen rohrförmigen Ausgleichswelle 10, was in beiden Figuren nicht zu erkennen ist. Um über die Ausgleichsgewichte 11 der Ausgleichswellen 10 unterschiedliche Unwuchten der rotierenden Massen der Brennkraftmaschine auszuglei chen, gibt es verschiedene Möglichkeiten: die Aus gleichsgewichte 11 können über einen geringeren oder größeren Winkelbereich als in Fig. 1 dargestellt ge führt sein, die Dicke der Ausgleichsgewichte 11, das Material und somit die Dichte der Ausgleichsgewichte 11 und die Länge, über welche die Ausgleichsgewichte 11 in der jeweiligen Ausgleichswelle 10 verlaufen, können verändert werden. So werden z. B. bei Diesel brennkraftmaschinen aufgrund der größeren rotierenden Massen größere Ausgleichsgewichte 11 benötigt als bei Ottobrennkraftmaschinen.The balance weight 11 runs in the present case over the entire length of the respective tubular balance shaft 10 , which cannot be seen in both figures. In order to compensate for different imbalances of the rotating masses of the internal combustion engine via the counterweights 11 of the counterbalance shafts 10 , there are various options: the counterweights 11 can be guided over a smaller or larger angular range than shown in FIG. 1, the thickness of the counterweights 11 , the material and thus the density of the balance weights 11 and the length over which the balance weights 11 run in the respective balance shaft 10 can be changed. So z. B. with diesel internal combustion engines due to the larger rotating masses larger balance weights 11 than in gasoline engines.

Claims

1. Internal combustion engine with at least one balancer shaft arranged in a crankcase, wherein in the crankcase there is at least one crank shaft with which the at least one balancer shaft is in drive connection, and where the balancer shaft is tubular, characterized in that within the tubular Balance shaft ( 10 ) at least one balance weight ( 11 ) is arranged.

2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the balance weight ( 11 ) is designed as a bent sheet metal part adapted to the inner contour of the balance shaft ( 10 ).

3. Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the balance weight ( 11 ) extends over the entire length of the balance shaft ( 10 ).

4. Internal combustion engine according to one of claims 1, 2 or 3, characterized in that the balance weight ( 11 ) with the balance shaft ( 10 ) is connected by soldering.

5. Internal combustion engine according to one of claims 1, 2 or 3, characterized in that the balance weight ( 11 ) with the balance shaft ( 10 ) is connected by spot welding.

6. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the balance shaft ( 10 ) is made by Innenhochdruckum formation, both ends of the balance shaft ( 10 ) attached bearing journal ( 15 , 16 ) are also made by hydroforming.

7. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 5, characterized in that at both ends of the balance shaft ( 10 ) angeord Nete journal ( 15 , 16 ) are connected by welding to the balance shaft ( 10 ).