DE2531239A1

DE2531239A1 - Auswuchteinrichtung fuer einen verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE2531239A1
Application number: DE19752531239
Authority: DE
Inventors: Seizo Iwasa; Mitsutaka Kinoshita; Hirokazu Nakamura
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1974-07-16
Filing date: 1975-07-12
Publication date: 1976-02-05
Also published as: AU8302575A; FR2278922B1; IT1039866B; JPS5744863B2; US4028963B1; SE414674B; FR2278922A1; US4028963A; DE2531239C2; SE7508083L; JPS5110204A; AU472662B2; GB1513786A

Description

MITSUBISHI JIDOSHA KOGYO
KABUSHIKI KAISHA

No. 33-8, 5-Chome, Shiba,
Minato-Ku, Tokyo, Japan

Auswuchteinrichtung für einen Verbrennungsmotor.

Bei einem Verbrennungsmotor mit- hin und hergehenden Kolben wird allgemein darauf gesehen, Ausgleichgewichte einer Auswuchteinrichtung innerhalb einer Ebene anzuordnen, welche die Mittelachse der Kurbelwelle in deren Mitte rechtwinklig schneidet, wobei die Auswuchtwellen, welche diese Auswuchtgewichte tragen, in einer Trennwand angeordnet sein sollten, welche zwischen zwei Zylindern ausgebildet ist und sehr starr ist. Gewöhnlich

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ist es jedoch unmöglich, die Auswuchtgewichte innerhalb einer derartigen Ebene anzuordnen, da die Trennwand des Zylinderblockes in dieser Ebene liegt.

Um derartigen Anforderungen so nahe wie möglich zu kommen, besitzt eine bekannte Auswuchteinrichtung für einen Zweizylindermotor zwei beiderseits der Kurbelwelle angeordnete und antriebsmäßig mit derselben verbundene Auswuchtwellen, welche in der Rückwand des Zylinderblockes und in der die beiden Zylinder trennenden Trennwand gelagert sind und nahe der letzteren freitragend mit Auswuchtgewichten bestückt sind. Bei einer derartigen freitragenden Anordnung der Auswuchtgewichte hat sich jedoch nach langer Betriebszeit herausgestellt, daß die Ausgleichgewichte einseitig abgenutzt werden, da sie mit den Lagern der Auswuchtwellen in Berührung kommen. Dies führt zu Schwingungen, welche Risse im Zylinderblock verursachen und dadurch die Lebensdauer eines derartigen Motors stark herabsetzen.

Ein weiterer Vorschlag, welcher diese einseitige Abnutzung der Auswuchtgewichte beheben will, sieht vor, das Auswuchtgewicht auf seiner Auswuchtwelle nicht freitragend, d.h. nicht auf einem freitragenden Achsstummel anzuordnen, sondern den das Auswuchtgewicht tragenden Teil der Auswuchtwelle zwischen zwei Querwänden des Zylinderblockes zu lagern. Nachteilig bei dieser Auswuchteinrichtung ist, daß ein zusätzliches Lager für jede Auswuchtwelle vorgesehen werden muß, was naturgemäß zu einer Kostensteigerung führt. Im übrigen besteht bei keinem dieser Vorschläge die Möglichkeit, die Auswuchtgewichte in einer Ebene

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anzuordnen, welche durch die Mitte der Kurbelwelle hindurchgeht und mit der starren Trennwand des Zylinderblockes zusammenfällt. Außerdem ist es bei Verwendung von zwei Lagern für das das Auswuchtgewicht tragende Teil der Auswuchtwelle unmöglich, diese Lager in dem Teil des Zylinderblockes anzuordnen, welcher eine besonders hohe Starrheit aufweist, vielmehr müssen sie in einem weniger starren Teil des Zylinderblockes angeordnet werden, was ebenfalls zu Schwingungen, Resonanzschwingungen und Verschleißerscheinungen führt.

Bei hohen Drehzahlen der Auswuchtwellen kommen auch hier die Auswuchtgewichte mit den einander gegenüberliegenden Seiten der Wellenlager in Berührung, sodaß sich die Lager oftmals auch an diesen Stellen festfressen.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Auswuchteinrichtung für einen Verbrennungsmotor, bestehend aus wenigstens zwei beiderseits der Kurbelwelle angeordneten und antriebsmäßig mit derselben verbundenen Auswuchtwellen mit jeweils einem Auswuchtgewicht, die vereinigt mit der gesamten hin und hergehenden Masse aus Kolben und Pleuelstangen im Gleichgewicht befindlich sind, in der Weise auszubilden, daß die vorgenannten Nachteile der bisher bekannten derartigen Auswuchteinrichtungen überwunden werden.

Gekennzeichnet ist eine derartige erfindungsgemäße Auswuchteinrichtung im wesentlichen dadurch, daß jedes Auswuchtgewicht auf seiner Auswuchtwelle geteilt beiderseits eines Lagers der

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Auswuchtwelle angeordnet oder ausgebildet ist, sodaß die Belastung seitens der Auswuchtgewichte von dem betreffenden Lager aufgenommen werden kann, ohne daß infolge ungleichmäßiger Lagerbelastungen ein Pestfressen oder ein sonstiger Lagerschaden auftreten kann.

Weitere Besonderheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnungen; es zeigen:

Figur IA und IB schematische Darstellungen bekannter

Auswuchteinrichtungen der eingangs beschriebenen Art;

Figur 2

einen schematischen Längsschnitt durch einen Vierzylinder-Reihenmotor mit erfindungsgemäßer Auswuchteinrichtung;

Figur j5

Figur 4a

Figur 4b

einen Schnitt durch Figur 2 längs der Linie III-III;

einen Längsschnitt durch eine Auswuchtwelle der erfindungsgemäßen Auswuchteinrichtung;

einen Schnitt durch Figur 4A längs der Linie IVB-IVB; und

Figur 5

eine schematische Darstellung eines Umschaltmechanismus für die rechte Auswuchtwelle aus Figur ^.

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Eei der in Figur IA dargestellten Ausführung einer bekannten Auswuchteinrichtung ist in einem Zweizylindermotor die Kurbelwelle I¹ mit ihren Lagerzapfen 2' unö 3' in der Stirnwand 4' bezw, der Rückwand 5' eines Zylinderblockes durch Lager 6' und 7' gelagert. Außerdem ist in der Trennwand 11' zwischen dem ersten Zylinder 9¹ und dem zweiten Zylinder 10' ein Lagerzapfen 8' der Kurbelwelle mit einem Lager 12' gelagert. Um bei dieser Anordnung die Auswuchtgewichte 19' und 20' nahe der Mitte dieser Kurbelwelle anordnen zu können, müssen Auswuchtwellen 13' und 14' in Lagern 15' und Id' gelagert werden, welche in der Stirnwand 4' des Zylinderblockes bezw. in der Trennwand 11' desselben mittels Lagern 17¹ und 18' gelagert sind. Dadurch ergibt sich eine freitragende Anordnung dieser Auswuchtgewichte I9¹ und 20' wie Figur IA zeigt. Wenn ein Motor mit derart freitragend angeordneten Auswuchtgewichten IQ' und 20' lange Zeit in Betrieb ist, werden die Auswuchtgewichte einseitig abgenutzt, da sie mit den Lagern I7' und 18' in Berührung kommen. Dies führt zu den bereits eingangs erwähnten Schaden.

Bei der in Figur IB dargestellten Ausführung einer bekannten Ausvmchteinrichtung ist im Gegensatz zu der Ausbildung gemäß IA die Auswuchtwelle an beiden Enden eines das Auswuchtgewicht 21' aufweisenden Teiles mit Lagerzapfen 22' und 23¹ in Lagern 24' bezw. 25' gelagert. Trotz dieser Doppellagerung treten auch hier bei hohen Drehzahlen Abnutzungserscheinungen des mit den zueinander hinweisenden Seiten der Lager 24' und 25' in Berührung kommenden Ausgleichsgewichtes auf, da diese beiden Lager in Teilen des Zylinderblockes angeordnet sind, welche keine

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besonders hohe Starrheit aufweisen. Bei beiden vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen bekannter Auswuchteinriehtungen liegt außerdem das Auswuchtgewicht nicht in der durch die Mitte der Kurbelwelle hindurchgehenden, rechtwinklig zu derselben verlaufenden und mit der starren Trennwand 11' zusammenfallenden Ebene.

Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Auswuchteinrichtung ist in den Figuren 2 bis 5 für einen Vierzylinder-Reihenmotor dargestellt. Dieser Motor besitzt einen Zylinderblock 1, einen Zylinderkopf 2, eine Zylinderkopfhaube ~5, eine Ölwanne 4, eine Kurbelwelle 5» eine auf der linken Seite eines Abschnittes 7 des Zylinderblockes 1 angeordnete Auswuchtwelle 6 und eine in der gleichen V/eise, jedoch auf der rechten Seite des Zylinderblockabschnittes 7 gegenüber der linken Auswuchtwelle 6 angeordnete rechte Auswuchtwelle &. Beide Auswuchtwellen besitzen dabei die gleiche Form. Die Auswuchtwelle δ wird dabei über eine Leerlaufkettenradwelle 8a angetrieben, welche ein Zahnrad 8" trägt, die mit einem Zahnrad 8¹ auf der Auswuchtwelle 8 kämmt, wie dies Figur 5 zeigt. Die Befestigung dieses Zahnrades 8' auf der Auswuchtwelle 8 erfolgt dabei über eine Unterlegscheibe 8b und eine Schraube 8c. Jeweils auf dem Ende der Auswuchtwelle 6 und der Kettenradwelle 8a sind mittels Schrauben 11 bezw. 12 und Unterlegscheiben 13 bezw. 14 Kettenräder 9 bezw. 10 befestigt. Die über diese beiden Kettenräder und 10 hinweglaufende Kette 50' läuft gleichzeitig über ein Kettenrad 15* welches auf der Kurbelwelle 5 befestigt ist, sodaß über diese Kurbelwelle 5 beide Auswuchtwellen 6 und 8 angetrieben werden.

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Die beiden Auswuchtwellen 6 und 8 weisen an der Seite, an welcher ein Auswuchtgewicht ausgebildet ist, einen Lagerzapfen 16 auf. Wie die Figuren 2 und 4 zeigen, ist längs der Achse einer jeden Auswuchtwelle beiderseits dieses Lagerzapfens 16 ein Auswuchtgeviicht 17 geteilt in Bereichen 17a und 17b ausgebildet. Dadurch wird dieses Auswuchtgewicht 17 über den Lagerzapfen 16 einwandfrei durch ein Lager 18 bezw. 19 an den beiden Seiten des Zylinderblockes 1 abgestützt, d.h. es erfolgt keine einseitige Lagerbelastung.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Auswuchtgewicht derart geformt, daß es sich in gleichen Abständen beiderseits der Achse des Lagerzapfens erstreckt, welcher die gesamte Masse des Auswuchtgewichtes halbiert. Andererseits ist es auch möglich, die Masse des Auswuchtgewichtes in irgendeinem anderen geeigneten Verhältnis zu teilen und seine sich beiderseits dieser Achse erstreckenden Längen im umgekehrten Verhältnis einzustellen. So kann beispielsweise, wie dies gestrichelt in Figur 4 dargestellt ist, ein Ausgleichgewicht 17al dichter am Lagerzapfen 16 ausgebildet werden, wenn das gesamte Auswuchtgewicht wie vorstehend beschrieben unterteilt wird.

An dem anderen Ende der Auswuchtwellen 6 und 8 sind Lagerzapfen 20 ausgebildet, welche durch Lager 21 bezw. 22 in der Stirnwand" des Zylinderblockes gelagert sind, während die nach außen über diesen Lagerzapfen hinausragenden Enden der Auswuchtwellen die Kettenräder 9 bezw. 10 tragen. Beide Auswuchtwellen 6 und

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besitzen einen ölkanal 23* in welchem über eine nicht dargestellte ölpumpe das Schmieröl aus der Ölwanne 4 an die Lager 18, 19, 21 und 22 herangeführt wird. Die beiden Lager l8 und 19 auf der Seite der Auswuchtgewichte 17 sind in einem sehr starren Teil des Zylinderblockes 1 angeordnet, in welchem eine Trennwand 25, bezw. bei einer Vierzylindermaschine die Trennwände 25a, 25b und 25c zwischen den Zylindern 24, ausgebildet ist, sodaß die Belastung der Auswuchtgewichte von diesen Trennwänden aufgenommen werden. Bei einem Mehrzylindermotor, wie beispielsweise bei dem Vierzylindermotor des dargestellten Ausführungsbeispiels, sind die Lager l8 und I9 in einer Trennwand in der Mitte der Kurbelwelle, d.h. in der Trennwand 25b zwischen dem zweiten Zylinder 24b und dem dritten Zylinder 24c, angeordnet.

Da der in den Figuren dargestellte Vierzylinder-Verbrennungsmotor in seinem Aufbau im wesentlichen einer üblichen Vierzylinder-Reihenmaschine mit Obensteuerung entspricht, sollen hier nur seine Hauptteile kurz erläutert werden. Auf der Kurbelwelle 5 sind Pleuelstangen 26 mit ihrem dicken Ende 29 jeweils auf den Kurbelzapfen 27 der Kurbelwelle über Lagerschalen 28 mittels einer Schraube 30 und Mutter J>1 gelagert, während ein Kolben JS. am schmalen Ende 33 der Pleuelstange 26 über einen Kolbenbolzen ~$k mit Seegering 35 angelenkt ist. Diese Kolben bilden in ihrem jeweiligen Zylinder eine Verbrennungskammer 36, in welche eine Zündkerze 37 hineinragt. In der Nockenwellenkammer 39 ist eine Nockenwelle 38 gelagert, welche über Kipphebel 40 einer Kipphebelwelle 4l ein Einlaßventil 42 mit einer

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Ventilfeder 43 auf einem Ventilsitz 44 arbeiten läßt. Die Nockenwelle 38 trägt ein Steuerkettenrad 46, welches mittels Beilagscheiben 47 und 48 sowie einer Schraube 49 auf ihr befestigt ist, während eine Steuerkette 50 zu einem Kettenrad 46' auf der Kurbelwelle 5 hinabläuft, sodaß die Drehzahl der Nockenwelle 38 gleich der halben Drehzahl der Kurbelwelle ist. In der Stirnwand des Zylinderblockes 1 ist eine Wasserpumpe 51 angeordnet, Vielehe aus einem Pumpengehäuse 52, einer Pumpenwelle 53 und einem Pumpenflügelrad 54 usw. besteht. Die Wasserpumpenwelle 53 trägt eine Keilriemenscheibe 55 mit daran befestigtem Lüfter 56. Von der Keilreimenscheibe 55 läuft ein Keilriemen 62 zu einer Keilriemenscheibe 59* welche mittels einer Unterlegscheibe 60 und einer Schraube 6l am vorderen Ende der Kurbelwelle 5 befestigt ist. Durch diesen über die Keilriemenscheiben 55 und 59 hinweglaufenden Keilriemen 62 wird die Drehung der Kurbelwelle 5 außer an die Wasserpumpe 51j auf eine nicht dargestellte Lichtmaschine und eventuell weitere Aggregate übertragen. Die Kurbelwelle 5 trägt außerdem am rückwärtigen Ende eine Riemenscheibe 63, während das Bezugszeichen 64 die Ansaugleitung für die nicht dargestellte Ölpumpe zeigt. Beim Starten des vorbeschriebenen Motors wird bei einer Winkelgeschwindigkeit w der Kurbelwelle 5 in Richtung des in Figur 3 eingezeichneten Pfeiles einmal die Nockenwelle 38 über die Kette 50 seitens der Kettenräder 46 und 46' in Drehung versetzt. Bei einer derartigen Winkelgeschwindigkeit~w der Kurbelwelle 5 wird die Auswuchtwelle 6 in der gleichen Richtung wie die Kurbelwelle 5 mit einer Winkelgeschwindigkeit 2w über die Kette 50 und das Kettenrad 10 in Drehung versetzt. Gleichzeitig wird

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die Auswuchtwelle 8 mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit 2w, jedoch in entgegengesetzter Richtung zur Auswuchtwelle β über das Kettenrad 10 und die Kettenradwelle 8a in Drehung versetzt. Auf diese Weise werden Schwingungen des Motors während seines Betriebes durch die hin und hergehenden Massen einwandfrei verhindert. Wie die Figuren J und 4A zeigen, ist das Auswuchtgewicht 17 einer jeden Auswuchtwelle beiderseits des Lagerzapfens 16 in die beiden Gewichtshälften 17a und 17b halbiert und wird vom Lager l8 bezw. 19 längs der Achse der Auswuchtwelle abgestützt, sodaß die Belastung der Auswuchtwelle durch die Auswuchtgewichte von den Lagern l8 und 19 aufgefangen wird. Infolgedessen kennen diese Lager nicht mehr mit den Aungleichgewichten auf ihrer einen Seite in Berührung kommen, sodaß keinerlei einseitige Abnutzung mehr erfolgen kann, die Lebensdauer der Lager verlängert und das Auftreten von Motorschwingungen stark herabgesetzt wird. Außerdem sind diese Lager in dem Teil des Zylinderblockes angeordnet, in welchem die sehr starre Trennwand 25b liegt, sodaß ihre Belastung von dieser starren Wand aufgenommen wird und infolgedessen Vibrationen und Resonanzschwingungen des Zylinderblockes mit den dadurch verursachten Geräuschen und eventuell ein Riß im Zylinderblock verhindert wird. Zusätzlich wird die Last der Auswuchtgewichte praktisch nicht auf die anderen Lager 21 und 22 übertragen, wodurch die Betriebssicherheit der gesamten Einrichtung wesentlich erhöht wird. Vor allem aber wird durch diese Ausbildung jede Auswuchtwelie mit Ausnahme des Teiles, an welchem das Ausviuchtgewicht ausgebildet ist, praktisch nicht durch das Auswuchtgewicht belastet. Infolgedessen brauchen die Auswucht-

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wellen nur eine derartige Abmessung zu haben, daß eine Verdrehung der Auswuchtgewichte in der vorbeschriebenen Weise mit der Kurbelwelle betriebssicher erzielbar ist. Daher kann der Durchmesser der Auswuchtwellen bei der erfindungsgemäßen Auswuchteinrichtung gegenüber den bisher üblichen Auswuchtwellen wesentlich vermindert werden, sodaß die Kosten der Auswuchtwellen und auch die Abmessung des gesamten Motors stark verringert werden können.

Bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel sind die beiden Auswuchtwellen nicht nur parallel zueinander rechts und links der Kurbelwelle angeordnet, sondern liegen auch über derselben. Die gleichen Resultate lassen sich jedoch auch dann erzielen, wenn sie in der gleichen Höhe wie die Kurbelwelle angeordnet sind oder auch in gleicher Richtung in Drehung versetzt werden. Mit anderen Worten, die erfindungsgemäße Auswuchteinrichtung läßt sich für Verbrennungsmotore mit hin und hergehenden Kolben aller bisher bekannten Bauarten einsetzen.

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Claims

Andrejewslci, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen - 12 - Patentansprüche :

1. Auswuchteinrichtung für einen Verbrennungsmotor, bestehend aus wenigstens zwei beiderseits der Kurbelwelle angeordneten und antriebsmäßig mit derselben verbundenen Auswuchtwellen mit jeweils einem Auswuchtgewicht, die vereinigt mit der gesamten hin und hergehenden Masse aus Kolben und Pleuelstangen im Gleichgewicht befindlich sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Auswuchtgewicht (17) auf seiner Auswuchtwelle (6 bezw. 8) geteilt (17a, 17b) beiderseits eines Lagers (18 bezw. 19) der Auswuchtwelle ausgebildet ist.

2. Auswuchteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die betreffenden Lager (l8 bezw. I9) der beiden Auswuchtwellen (6; 8) in einem sehr starren Teil des Zylinderblockes (1) wie einer Trennwand (25) zwischen zwei Zylindern (24) angeordnet sind.

J). Auswuchteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (l8; 19) der Auswuchtwellen (6; 8) in einer Trennwand (25b) angeordnet sind, die etwa in der Mitte des Zylinderblockes (1) in Richtung der Kurbelwelle (5) liegt.

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