DE3244220A1

DE3244220A1 - Mass-balancing device

Info

Publication number: DE3244220A1
Application number: DE19823244220
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. 3171 Wasbüttel Gonska; Uwe Dipl.-Ing. 3167 Burgdorf Scher; Michael Ing.(grad.) 3180 Wolfsburg Willmann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1982-11-30
Filing date: 1982-11-30
Publication date: 1984-05-30

Abstract

A mass-balancing device for reciprocating-piston crankshaft machines, especially of internal-combustion engines, has an eccentric unbalanced arrangement which is driven in a specific relationship to the speed of the crankshaft and is held on a balancing shaft. In order to be able to achieve mass balancing not only for a specific speed but for a relatively wide speed range, the unbalanced arrangement is intended according to the invention to be held with respect to the axis of the balancing shaft such that it can be adjusted as a function of the speed in such a manner that the amplitude and/or phase of the balancing force produced by the unbalanced arrangement can be varied with the speed. For example, the unbalanced arrangement may have at least one mass (13) which can be pivoted by the centrifugal force against a restoring spring (16), about a pivoting axis (15) which is arranged outside the centre of gravity (S13) of said mass and eccentrically with respect to the balancing shaft axis (14). <IMAGE>

Description

Massenausgleichseinrichtung Mass balancing device

Die Erfindung bezieht sich auf eine Massenausgleichseinrichtung für Rubkolben-Kurbelwellenmaschinen, insbesondere von Brennkraftmaschinen , gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a mass balancing device for Rub-off piston crankshaft machines, in particular internal combustion engines, according to the Preamble of claim 1.

Bekanntlich treten beim Betrieb von Hubkolben-Eurbelwellenmaschinen Massenkräfte und -momente auf, die besonders durch die hin- und hergehenden Teile, wie Kolben, Pleuelstange und dergleichen verursacht sind und die je nach Art der Maschine sowie nach Zahl und Anordnung der Kurbelkröpfungen in mehr oder weniger großem Maße unausgeglichen sind und damit das Laufverhalten und die Laufruhe in der Maschine wesentlich beeinflussen. Neben de jin wesentlichen in Zylinderlängsrichtung auftretenden Massenkräften sind außerdem noch auf die Zylindergleitbahn einwirkende Querkräfte vorhanden, die gleichfalls pulsierende, freie Kräfte in den Aggregatlagern der Hubkolben-Eurbelwellenmaschinen erzeugen. Solche Gleitbahn-Eräfte ergeben sich als Querkomponenten der an da Pleueln wirkenden Massen- und Gaskräfte infolge der während der Kurbelwellendrehung erfolgenden Schwenkbewegung der Pleuel.As is well known, occur in the operation of reciprocating piston Eurbelwelle machines Mass forces and moments, which are particularly due to the reciprocating parts, such as piston, connecting rod and the like and which are caused depending on the type of Machine and according to the number and arrangement of the crank throws in more or less are largely unbalanced and thus the running behavior and smoothness in affect the machine significantly. Besides de jin essentially in the longitudinal direction of the cylinder occurring inertia forces are also still acting on the cylinder slide There are transverse forces, which are also pulsating, free forces in the assembly bearings of the reciprocating piston Eurbelwave machines. Such slideway experiences result as transverse components of the mass and gas forces acting on the connecting rods as a result of the pivoting movement of the connecting rods during the rotation of the crankshaft.

Zum Ausgleich von Massen- und Gaskräften sind bereits Massenausgleichseinrichtungen bekannt, bei denen mit Hilfe von auf gesondert vorgesehen nen Ausgleichswellen angeordneten Unwuchtmassen Ausgleichskräfte erzeugt werden, die den freien Kräften und Momenten der Hubkolben-Kurbelwellenmaschine entgegengerichtet sind und diese zumindest teilweise ausgleichen. Herkömmliche Massenausgleichseinrichtungen dieser Art weisen jedoch fest angeordnete, exzentrische Unwuchtmassen auf, die damit bezüglich ihrer Phasenlage und Amplitude fest vorgegeben und folglich nicht veränderlich sind.There are already mass balancing devices for balancing mass and gas forces known, in which arranged with the help of separately provided NEN balance shafts Imbalance masses balancing forces are generated, which the free forces and moments the reciprocating crankshaft machine are opposed and this at least partially balance. Conventional mass balancing devices of this type, however, have fixed, eccentric unbalanced masses, which thus with regard to their phase position and amplitude are fixed and consequently cannot be changed.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht dagegen darin, eine Massenausgleichseinrichtung für Hubkolben-Kurbelwellenmaschinen der eingangs genannten Art zu schaffen, mit deren Hilfe ein Ausgleich freier Kräfte und Momente nicht nur bei ganz bestimmten, durch die feste Anordnung der Unwuchtmassen auf den Ausgleichswellen festgelegten Drehzahlen, sondern in einem möglichst weiten Drehzahlbereich ermöglicht wird. Mit anderen-Worten soll eine Massenausgleichseinrichtung geschaffen werden, deren Ausgleichskräfte sowohl nach Phasenlage als auch nach Amplitude über der Drehzahl veränderlich sind.The object on which the invention is based, on the other hand, is a mass balancing device for reciprocating crankshaft machines of the introduction called type to create, with the help of a balance of free forces and moments not only for very specific ones, due to the fixed arrangement of the unbalanced masses on the Balance shafts specified speeds, but in the broadest possible speed range is made possible. In other words, a mass balancing device is to be created whose balancing forces are based on both phase position and amplitude the speed are variable.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Erfindungsgemäß soll also die Unwuchtanordnung bezüglich der Achse der Ausgleichswelle in Abhängigkeit von der Drehzahl verstellbar gehalten sein, so daß die Phasenlage und die Größe der als Ausgleichskräfte erzeugten Zentrifugalkräfte definiert veränderlich sind. Dabei kann die Unwuchtanordnung selbsttätig, nämlich durch Einwirkung der Zentrifugalkraft entgegen einer Rückstellfeder, oder aber mit Hilfe einer steuerbaren Stellvorrichtung verstellbar sein.This problem is solved in accordance with the characterizing part of the patent claim 1. According to the invention, the unbalance arrangement should be with respect to the axis of the balance shaft be kept adjustable as a function of the speed, so that the phase position and the size of the centrifugal forces generated as balancing forces can be varied in a defined manner are. The unbalance arrangement can automatically, namely by the action of Centrifugal force against a return spring, or with the help of a controllable one Adjusting device be adjustable.

In beiden Fällen soll sich aber der wirksame Radius des Schwerpunktes der die Unwuchtanordnung bildenden Masse bzw. Massen in Abhängigkeit von der Drehzahl ändern, so daß auf diese Weise die Amplitude der Ausgleichskraft und bei gleichzeitiger Veränderung der Winkellage des Schwerpunktes auch die Phasenlage der Ausgleichskraft verändert wird.In both cases, however, the effective radius of the center of gravity should be the mass or masses forming the unbalance arrangement as a function of the speed change so that in this way the amplitude of the balancing force and at the same time Change in the angular position of the center of gravity and the phase position of the balancing force is changed.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß den Merkmalen der Unteransprüche.Appropriate refinements of the invention result from the features of the subclaims.

In der Zeichnung sind eine Reihe von Ausführungsbeispielen der Erfindung in schematischer Darstellungsweise gezeigt, die im folgenden näher erläutert werden. Dabei zeigen Figur 1 eine Massenausgleichseinrichtung mit einer einzelnen, durch die Zentrifugalkraft selbsttätig verschwenkbaren Unwuchtmasse, Figur 2 eine Ausführung, bei der eine in einer Führung verstellbare Unwuchtmasse durch einen hydraulischen Stellantrieb verstellbar ist, Figur 3 eine Ausführung mit zwei symmetrisch angeordneten, durch die Zentrifugalkraft selbsttätig verschwenkbaren Unwuchtmassen, Figur 4 eine gegenüber der Ausführung nach der Figur 3 durch eine weitere, in einer Führung verstellbar gehaltenen Unwuchtmasse erweiterte Ausführung, Figur 5 eine der Figur 3 ähnliche Ausführung, bei der lediglich die beiden Unwuchtmassen nicht gleichgroß und symmetrisch, sondern unterschiedlich groß, ausgebildet sind, Figur 6 eine Ausführung bei der eine verschwenkbare und eine in einer Führung verschiebbare Unwuchtmasse vorgesehen sind, die beide zur gemeinsamen Verstellung verbunden sind, Figur 7 eine Ausführung mit drei untereinander zwangsschlüssig verbundenen, in radial zur Ausgleichswellenachse angeordneten Führungen verstellbaren Unwuchtmassen und Figur 8 eine Ausführung mit zwei symmetrisch angeordneten, in einer vorgegebenen Führungsbahn verstellbaren Unwuchtmassen.In the drawing are a number of embodiments of the invention shown in a schematic representation, which are explained in more detail below. Figure 1 shows a mass balancing device with a single through the centrifugal force automatically pivotable unbalance mass, Figure 2 an embodiment, with an unbalanced mass adjustable in a guide by a hydraulic one Actuator is adjustable, Figure 3 shows an embodiment with two symmetrically arranged, imbalance masses that can be swiveled automatically by centrifugal force, figure 4 shows one compared to the embodiment according to FIG. 3 by a further one in a guide adjustably held unbalanced mass expanded version, Figure 5 one of the figure 3 similar design, in which only the two unbalanced masses are not of the same size and are symmetrical, but of different sizes, Figure 6 shows an embodiment in which one swiveling and one in a guide displaceable unbalance mass are provided, both of which are connected for common adjustment, FIG. 7 a Version with three positively interconnected, in radial direction to the balance shaft axis arranged guides adjustable unbalance masses and Figure 8 an embodiment with two symmetrically arranged, adjustable in a given guideway Unbalanced masses.

Die Figur 1 der Zeichnung zeigt eine Massenausgleichseinrichtung, die insgesamt mit 11 bezeichnet ist und die im wesentlichen aus einer an der Ausgleichswelle 12 schwenkbar gehaltenen Unwuchtsmasse 13 gebildet ist. Diese Unwuchtmasse 13 ist in einer senkrecht zur Ausgleichswellenachse 14 angeordneten Ebene verschwenkbar, indem eine bezüglich der Ausgleichswellenachse 14 exzentrisch und parallel angeordnete Schwenkachse 15 vorgesehen ist, um die die mit dem Massenschwerpunkt S13 versehene Unwuchtmasse 13 bei der Drehung der Ausgleichswelle infolge der in dem Schwerpunkt S13 angreifenden Zentrifugalkraft entgegen der Wirkung einer hier als Spiralfeder dargestellten Feder 16 verschwenkbar ist. In der Zeichnung ist dabei mit ausgezogenen Linien der Ausgangszustand dargestellt, in dem die Ausgleichsmasse 13 von der Feder 16 gegen einen Anschlag 17 gedrückt wird, während mit unterbrochenen Linien die Endstellung gezeigt ist, die sich dann ergibt, wenn die in dem Massenschwerpunkt S13 wirkende Zentrifugalkraft auf einer Linie durch den Schwenkpunkt 15 und die Ausgleichswellenachse 14 liegt.Figure 1 of the drawing shows a mass balancing device, which is designated as a whole with 11 and which essentially consists of one on the balance shaft 12 pivotally held unbalanced mass 13 is formed. This unbalanced mass 13 is pivotable in a plane arranged perpendicular to the balance shaft axis 14, by an eccentric and parallel arrangement with respect to the balance shaft axis 14 Pivot axis 15 is provided around which the one provided with the center of mass S13 Imbalance mass 13 during rotation of the balance shaft as a result of the center of gravity S13 attacking centrifugal force against the action of a spiral spring here illustrated spring 16 is pivotable. In the drawing it is also drawn out Lines of the initial state shown in which the balancing mass 13 from the spring 16 is pressed against a stop 17, while the broken lines End position is shown, which results when in the center of mass S13 acting centrifugal force on a line through the pivot point 15 and the Balance shaft axis 14 lies.

Zwischen diesen beiden Stellungen wandert der Schwerpunkt S13 entsprechend dem in der Zeichnung angedeuteten Pfeil auf dem mit strichpunktierten Linien angedeuteten Kreisbogen um den Schwenkpunkt 15. Auf diesem Weg verändert sich sowohl die Lage des Schwerpunktes bezüglich einer festen, mit der Ausgleichswelle sich drehenden Querachse und damit auch die Phasenlage der erzeugten Ausgleichskraft, als auch der Abstand des Massenschwerpunktes S13 von der Ausgleichswellenachse 14 und damit die Amplitude der Ausgleichskraft. Dabei kann das Maß der Veränderung der Amplitude ebenso wie auch der Phasenlage durch entsprechende Wahl der Größe und Anordnung der Unwuchtmasse bestimmt und damit weitgehend den gestellten Forderungen angepaßt werden.The center of gravity S13 moves accordingly between these two positions the arrow indicated in the drawing on the indicated with dash-dotted lines Arc around the pivot point 15. In this way is changing both the position of the center of gravity in relation to a fixed, with the balance shaft rotating transverse axis and thus also the phase position of the generated compensating force, as well as the distance of the center of mass S13 from the balance shaft axis 14 and thus the amplitude of the balancing force. Doing so can be the degree of change the amplitude as well as the phase position by choosing the size accordingly and arrangement of the unbalanced mass is determined and thus largely meets the requirements be adjusted.

Während in der Figur 1 eine Ausführung der erfindungsgemäßen Massenausgleichseinrichtung dargestellt war, in der die Unwuchtmasse sich selbsttätig aufgrund der bei der Drehung der Ausgleichswelle auftretenden Zentrifugalkraft verstellte, ist in der Figur 2 eine Ausführung einer insgesamt mit 21 bezeichneten Massenausgleichseinrichtung gezeigt, bei der die Unwuchtmasse 23 mittels einer Stellvorrichtung von außen gesteuert bezüglich ihres Schwerpunktabstandes von der Qusgleichswellenachse 24 verstellt werden kann. Dazu ist die nach Art eines Kolbens ausgebildete Unwuchtmasse 23 beispielsweise in einer zylinderischen Führung 25 in der Ausgleichswelle 22 im wesentlichen radial bezüglich der Qusgleichswellenachse 24 verstellbar gehalten und die den beiden Stirnseiten der Unwuchtmasse 23 zugeordneten Räume 26 und 27 sind über Leitungen 28 und 29 mit einer beispielsweise hydraulischen Steuervorrichtung 30 verbunden, die durch entsprechende Druckbeaufschlagung der beiden Leitungen 28, - 29 die Lage der Unwuchtmasse 23 willkürlich verändern kann. Bei dieser Verstellung verändert sich auch die Lage des Massenschwerpunktes S23 bezüglich der Ausgleichswellenachse 24, wodurch in erster Linie die von dem Schwerpunkt abstand abhängige Größe der Zentrifugalkraft und damit der Amplitude der Ausgleichskraft verändert werden kann. Da bei dem in der Figur 2 gezeigten Beispiel ausgehend von der gezeigten Stellung die Unwuchtmasse 23 auch so verstellt werden kann, daß ihr Massenschwerpunkt S23 über die Ausgleichswellenachse 24 hinausgeschoben wird, läßt sich auch eine Phasenveränderung um 1800 erreichen. Bei dieser Ausführung kann durch entsprechende Verstellung der Unwuchtmasse 23 die Ausgleichskraft nach Belieben verändert werden und bei Bedarf jeder Drehzahl der Rubkolben-Kurbelwellenmaschine eine bestimmte Größe der Ausgleichskraft zugeordnet werden.While in Figure 1 an embodiment of the mass balancing device according to the invention was shown in which the unbalanced mass is automatically due to the rotation adjusted centrifugal force occurring in the balance shaft is shown in FIG. 2 an embodiment of a mass balancing device designated as a whole by 21 shown, in which the unbalanced mass 23 is controlled from the outside by means of an adjusting device adjusted with respect to their center of gravity distance from the balance shaft axis 24 can be. For this purpose, the unbalanced mass 23, designed in the manner of a piston, is for example in a cylindrical guide 25 in the balance shaft 22 essentially radially held adjustable with respect to the balance shaft axis 24 and the two end faces the unbalanced mass 23 associated spaces 26 and 27 are via lines 28 and 29 with a hydraulic control device 30, for example, connected by corresponding Pressurization of the two lines 28, - 29 the position of the unbalanced mass 23 arbitrarily can change. With this adjustment, the position of the center of gravity also changes S23 with respect to the balance shaft axis 24, whereby primarily that of the Center of gravity distance-dependent magnitude of the centrifugal force and thus the amplitude the balancing force can be changed. Since in the example shown in FIG starting from the position shown, the unbalanced mass 23 can also be adjusted in this way can that its center of gravity S23 pushed out over the balance shaft axis 24 a phase change around 1800 can also be achieved. In this version the balancing force can be adjusted by adjusting the unbalance mass 23 accordingly Can be changed as desired and, if necessary, to any speed of the rub-down crankshaft machine a particular Size of the balancing force can be assigned.

Anstelle der in der Figur 2 der Zeichnung gezeigten hydraulischen Stellvorrichtung lassen sich selbstverständlich auch andere willkürlich steuerbare Stellvorrichtungen, wie beispielsweise elektromotorische oder elektromagnetische Stellvorrichtungen, einsetzen.Instead of the hydraulic shown in Figure 2 of the drawing Adjusting device can of course also be other arbitrarily controllable Adjusting devices, such as electromotive or electromagnetic Adjusting devices, use.

Im nachfolgenden werden nun weitere Ausführungen von Massenausgleichseinrichtungen beschrieben, die im allgemeinen selbsttätig wirken, nämlich durch die an ihren Massen wirkenden Zentrifugalkräfte verstellbar sind. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, auch bei diesen Ausführungen von außen steuerbare Stellvorrichtungen vorzusehen, die diese selbsttätige Verstellbarkeit der Unwuchtanordnungen beseitigt oder korrigiert.Further versions of mass balancing devices are now given below described, which in general act automatically, namely by acting on their masses acting centrifugal forces are adjustable. However, it is easily possible also to provide externally controllable adjusting devices for these designs, which eliminates or corrects this automatic adjustability of the unbalance arrangements.

Die Figur 3 zeigt eine Ausführung einer Massenausgleichseinrichtung 31, bei der an der Ausgleichswelle 32 zwei Unwuchtmassen 33a und 33b vorgesehen sind, die um Schwenklager 35a und 35b verschwenkbar sind. Die beiden Unwuchtmassen 33a und 33b sind dabei im wesentlichen gleich groß und symmetrisch zu einer senkrecht durch die Ausgleichswellenachse 34 verlaufenden Symmetrieachse 38 angeordnet. Mit 36 ist eine Zugfeder bezeichnet, die die beiden Unwuchtmassen 33a und 33b inder in der Zeichnung gezeigten Ruhestellung gegen einen Anschlag 37 zieht.FIG. 3 shows an embodiment of a mass balancing device 31, in which two unbalanced masses 33a and 33b are provided on the balance shaft 32 are pivotable about pivot bearings 35a and 35b. The two unbalanced masses 33a and 33b are essentially the same size and symmetrical to one perpendicular arranged through the balance shaft axis 34 extending symmetry axis 38. With 36 a tension spring is designated, which the two unbalanced masses 33a and 33b inder in the rest position shown in the drawing pulls against a stop 37.

Beim Betrieb der mit einer derartigen Massenausgleichseinrichtung versehenen Rubkolben-Kurbelwellenmaschine wird die Ausgleichswelle 32 nun mit einer im bestimmten Verhältnis zur Kurbelwellendrehzahl stehenden Drehzahl angetrieben und die Unwuchtmassen 33a und 33b werden aufgrund der an ihren Schwerpunkten 533a und S33b wirkenden Zentrifugalkräfte aus der Ausgangsstellung heraus um ihre Schwenklager 35a und 35b in Richtung der in der Zeichnung eingetragenen Pfeile nach außen verschwenkt. Diese Massenausgleichseinrichtung 31 erzeugt dabei eine Ausgleichskraft, die als Resultierende der an den beiden Unwuchtmassen angreifenden Zentrifugalkräfte in dem mit 5 eingezeichneten g Gesamt schwerpunkt angreift, der bei der symmetrischen Anordnung der beiden Ausgleichsmassen auf der Symmetrieachse 38 liegt. Beim Verschwenken der beiden Unwuchtmassen ergibt sich dabei eine Verringerung des Abstandes dieses Gesamtschwerpunktes Sg von der Ausgleichswellenachse 34, so daß die Amplitude der von dieser Massenausgleichseinrichtung 31 erzeugten Ausgleichskraft mit steigender Drehzahl reduziert werden kann.When operating with such a mass balancing device provided Rubkolben crankshaft machine, the balance shaft 32 is now with a driven in a certain ratio to the crankshaft speed standing speed and the unbalanced masses 33a and 33b are due to the at their centers of gravity 533a and S33b, centrifugal forces acting from the initial position around their pivot bearings 35a and 35b pivoted outward in the direction of the arrows entered in the drawing. This mass balancing device 31 generates a balancing force, which as Resultant of the centrifugal forces acting on the two unbalanced masses in attacks the center of gravity indicated by 5, that of the symmetrical Arrangement of the two balancing weights on the axis of symmetry 38 lies. When pivoting of the two unbalanced masses results in a reduction in the distance between them Overall center of gravity Sg from the balance shaft axis 34 so that the amplitude of the balancing force generated by this mass balancing device 31 can be reduced with increasing speed.

Bei der Ausführung nach der Figur 4 ist zusätzlich zu den beiden symmetrisch angeordneten, gleich großen Unwuchtmassen 43a und 43b, die um die Schwenklager 45a und 45b verschwenkbar sind, noch eine dritte Unwuchtmasse 43c vorgesehen, die in einer im wesentlichen radial zur Ausgleichswellenachse 44 und parallel zu der Symmetrieachse 48 an der Ausgleichswelle 42 vorgesehenen Führung 47 verschiebbar gehalten ist.In the embodiment according to FIG. 4, it is symmetrical in addition to the two arranged, equally large unbalanced masses 43a and 43b, which are around the pivot bearing 45a and 45b are pivotable, a third unbalanced mass 43c is also provided, which is shown in FIG one essentially radial to the balance shaft axis 44 and parallel to the axis of symmetry 48 provided on the balance shaft 42 guide 47 is held displaceably.

Diese dritte Unwuchtmasse 43c ist dabei mittels zweier angelenkter Verbindungsstangen 49 und 50 mit den beiden ersten Unwuchtmassen 43a und 43b verbunden. Die Verbindung ist dabei so getroffen, daß bei einer unter Einwirkung der Zentrifugalkraft erfolgenden Verschwenkung der Unwuchtmassen 43a und 43b nach außen die dritte Unwuchtmasse 43c in Richtung auf die Ausgleichswellenachse 44 entgegen ihrer Zentrifugalkraftwirkung nach innen verstellt wird. Auch hier verringert sich der Abstand des Gesamtschwerpunktes 5 von Cae r der Ausgleichswellenachse 44 mit g steigender Drehzahl, wodurch eine entsprechende Veränderung der Amplitude der Ausgleichskraft erzielt werden kann.This third unbalanced mass 43c is articulated by means of two Connecting rods 49 and 50 connected to the two first unbalanced masses 43a and 43b. The connection is made in such a way that when one is under the action of centrifugal force ensuing pivoting of the unbalanced masses 43a and 43b outwards, the third unbalanced mass 43c in the direction of the balance shaft axis 44 against its centrifugal force effect is adjusted inwards. Here, too, the distance between the overall center of gravity is reduced 5 of Cae r the balance shaft axis 44 with increasing speed g, whereby a corresponding change in the amplitude of the balancing force can be achieved.

Die Figur 5 zeigt eine andere Variante der Ausführung nach der Figur 3. Bei der hier gezeigten Massenausgleichseinrichtung 51 sind die beiden Unwuchtmassen 53a und 53b, die wiederum um Schwenkachsen 55a und 55b verschwenkbar an der Ausgleichswelle 52 gehalten sind, unterschiedlich groß ausgebildet, so daß ihre Verschwenkung bei der Drehung entgegen der Zugfeder 46 ein unterschiedliches Maß annimmt.FIG. 5 shows another variant of the embodiment according to the figure 3. In the case of the mass balancing device 51 shown here, the two unbalanced masses are 53a and 53b, which in turn can be pivoted about pivot axes 55a and 55b on the balance shaft 52 are held, different sizes, so that their pivoting at the rotation against the tension spring 46 assumes a different degree.

Mit 57 ist wiederum ein Anschlag bezeichnet, gegen den die beiden Massen 53a und 53b von der Feder in der Ruhestellung gedrückt werden.With 57 a stop is again referred to against which the two Masses 53a and 53b are pressed by the spring in the rest position.

Der Gesamtschwerpunkt 5 dieser Massenanordnung wandert nun nicht auf g einer Symmetrieaohse zwischen den beiden Massen, sondern auf einer in der Zeichnung mit strichpunktierten Linien eingetragenen Bahnkurve 59, die abhängig von der Anordnung und der Größe der beiden Massen ist.The overall center of gravity 5 of this mass arrangement now does not move g a symmetry axis between the two masses, but on one in the drawing trajectory 59, entered with dash-dotted lines, which depend on the arrangement and the size of the two masses.

Hierbei wird nicht nur eine Veränderung der Amplitude der von dieser Unwuchtanordnung erzeugten Ausgleichskraft, sondern auch eine Veränderung ihrer relativen Phasenlage bezüglich der Ausgleichswellenachse 54 erreicht.This not only changes the amplitude of this Imbalance arrangement generated balancing force, but also a change in their relative phase position with respect to the balance shaft axis 54 is reached.

Die Figur 6 zeigt eine Ausführung einer Massenausgleichseinrichtung 61, die aus nur einer schwenkbaren Unwuchtmasse 63a und einer in einer Führung 67 verschiebbaren Unwuchtmasse 63b besteht. Die Führung 67 der verschiebbaren Unwuchtmasse 63b ist wiederum so ausgebildet, daß der Massenschwerpunkt S63b dieser verschiebbaren Unwuchtmasse 63b im wesentlichen radial zur Ausgleichswellenachse 64 verläuft. Eine Federanordnung zur Verstellung dieser Unwuchtanordnung in ihre Ausgangslage ist hier durch eine Druckfeder 66 angedeutet, die an der radial inneren Stirnseite der verschiebbaren Unwuchtmasse 63b angreift.FIG. 6 shows an embodiment of a mass balancing device 61, which consist of only one pivotable unbalance mass 63a and one in a guide 67 displaceable unbalance mass 63b. The guide 67 of the displaceable unbalance mass 63b is again designed so that the center of gravity S63b can be displaced The unbalanced mass 63b runs essentially radially to the balance shaft axis 64. One Spring arrangement for adjusting this unbalance arrangement is in its starting position indicated here by a compression spring 66, which is attached to the radially inner end face of the engages displaceable unbalance mass 63b.

Die um ein Schwenklager 65 verschwenkbare erste Unwuchtmasse 63a weist zudem einen Betätigungsarm 68 auf, mit dem sie in eine Ausnehmung 69 an der verschiebbaren Unwuchtmasse 63b eingreift, so daß eine zwangsschlüssige Verbindung zwischen den beiden Massen gegeben ist. Bei dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Größe der beiden Massen so gewählt, daß bei einer Verschwenkung der Unwuchtmasse 63a nach außen die Masse 63b nach innen verstellt wird.The first unbalanced mass 63a, which can be pivoted about a pivot bearing 65, has in addition, an actuating arm 68 with which they slide into a recess 69 on the Imbalance mass 63b engages, so that a positive connection between the is given to both masses. In the embodiment shown in the drawing the size of the two masses is chosen so that when the unbalanced mass is pivoted 63a to the outside, the mass 63b is adjusted to the inside.

Der sich für die aus den beiden Massen bildende Gesamt schwerpunkt 5g wandert auch hier auf einer mit 70 angegebenen Kurvenbahn, wobei gleichzeitig die Amplitude und die Phasenlage der Ausgleichskraft verändert werden kann.The overall center of gravity formed from the two masses Here, too, 5g moves on a curved path indicated by 70, whereby at the same time the amplitude and the phase position of the balancing force can be changed.

Die Ausführung der in der Figur 7 gezeigten Massenausgleichseinrichtung 71 entspricht im wesentlichen derjenigen der Ausführung nach der Figur 4, mit dem Unterschied, daß hier nur in Führungen verschiebbare Unwuchtmassen vorgesehen sind. Dabei sind zunächst zwei symmetrisch zueinander angeordnete Unwuchtmassen 73a und 73b in Führungen 75a und 75b vorgesehen, wobei deren Schwerpunkte 573a und S73b eine im wesentlichen radial bezüglich. der Ausgleichswellenachse 74 verlaufende Bahn beschreiben. Diese beiden symmetrischen Unwuchtmassen 73a und 73b werden in der Ausgangsstellung von einer Feder 76 gegen einen Anschlag 77 gezogen, während bei der Drehung der Ausgleichswelle 72 die dann wirkenden Zentrifugalkräfte die Massen entgegen der Wirkung der Feder 76 auseinanderziehen. Über Verbindungsstangen 79 und 80 ist eine dritte Unwuchtmasse 73c mit diesen beiden symmetrischen Massen 73a und 73b verbunden, wobei die Führung75c dieser dritten Unwuchtmasse 73c im wesentlichen senkrecht zu den Führungen 75a und 75b der ersten beiden Massen verläuft. Der Massenschwerpunkt S73c dieser dritten Unwuchtmasse wird dabei auf der Symmetrieachse 78 verschoben und zwar so, daß mit steigender Drehzahl der Ausgleichswelle 72 die Masse radial nach innen in Richtung auf die Ausgleichswellenachse 74 gezogen wird. Auch der Gesamtschwerpunkt Sg der gesamten g Unwuchtanordnung wandert auf dieser Symmetrieachse 78 in Richtung auf die Ausgleichswellenachse 74, wobei sein Abstand von dieser Ausgleichswellenachse und damit auch die Amplitude der bei dieser Unwuchtanordnung erzeugten Ausgleichskraft mit steigender Drehzahl reduziert wird.The design of the mass balancing device shown in FIG 71 corresponds essentially to that of the embodiment according to FIG. 4, with the The difference is that unbalanced masses that can be displaced in guides are only provided here. There are initially two unbalanced masses 73a and 73a, which are arranged symmetrically to one another 73b is provided in guides 75a and 75b, the focal points of which are 573a and S73b one substantially radially with respect to. the balance shaft axis 74 extending Describe the path. These two symmetrical unbalanced masses 73a and 73b are shown in the initial position pulled by a spring 76 against a stop 77 while during the rotation of the balance shaft 72 the centrifugal forces then acting the Pull the masses apart against the action of the spring 76. About connecting rods 79 and 80 is a third unbalanced mass 73c with these two symmetrical masses 73a and 73b connected, the guide 75c of this third unbalanced mass 73c essentially perpendicular to the guides 75a and 75b of the first two masses runs. The center of gravity S73c of this third unbalanced mass is on the axis of symmetry 78 shifted in such a way that with increasing speed of the balance shaft 72, the mass is drawn radially inward in the direction of the balance shaft axis 74 will. The overall center of gravity Sg of the entire g unbalance arrangement also migrates this axis of symmetry 78 in the direction of the balance shaft axis 74, being Distance from this balance shaft axis and thus also the amplitude of this Imbalance arrangement generated compensating force is reduced with increasing speed.

In der Figur 8 schließlich ist eine Ausführung gezeigt, bei der zwei willkürlich, beispielsweise in Form von Kugeln, gebildete Unwuchtmassen 83a und 83b vorgesehen sind, denen symmetrisch zu einer Symmetrieachse 88 angeordnete Führungsbahnen 85a und 85b in der Ausgleichswelle 82 zugeordnet sind. Die beiden Massen 83a und 83b werden durch Zugfedern 86a und 86b gegen Anschläge 87a und 87b gezogen, die die Ausgangslage dieser Massenausgleichseinrichtung 81 festlegen. Mit steigender Drehzahl werden dann die Unwuchtmassen 83a und 83b infolge der an ihren Schwerpunkten 583und S83b wirkenden Zentrifugalkräfte in den Führungen 85a und 85b nach außen gedrängt, wobei der bei dieser Unwuchtanordnung sich bildende Gesamtschwerpunkt 5g auf der Symmetrieachse 88 in Richtung auf die Ausgleichswellenachse 84 wandert. Dabei verringert sich der Abstand des Gesamtschwerpunktes Sg von dem Drehzentrum der Ausgleichswelle 82, wodurch auch die Ampli tude der von dieser Massenanordnung erzeugten Ausgleichskraft reduziert wird.Finally, FIG. 8 shows an embodiment in which two arbitrarily formed unbalanced masses 83a and 83a, for example in the form of balls 83b are provided, which guide tracks arranged symmetrically to an axis of symmetry 88 85a and 85b are assigned in the balance shaft 82. The two masses 83a and 83b are pulled by tension springs 86a and 86b against stops 87a and 87b, the Define the starting position of this mass balancing device 81. With increasing Speed then the unbalance masses 83a and 83b as a result of the at their centers of gravity 583 and S83b acting centrifugal forces in the guides 85a and 85b to the outside crowded, with the overall center of gravity formed in this unbalance arrangement 5g migrates on the axis of symmetry 88 in the direction of the balance shaft axis 84. The distance between the overall center of gravity Sg and the center of rotation is reduced the balance shaft 82, which also increases the amplitude of this mass arrangement generated compensating force is reduced.

Die Zeichnung zeigt also eine Vielzahl von möglichen Ausführungen der erfindungsgemäßen Massenausgleichseinrichtung, bei der durch eine Veränderbarkeit des Schwerpunktes der Unwuchtanordnung bezüglich der Achse der Ausgleichswelle die Amplitude und/oder die Phasenlage der der von dieser Unwuchtanordnung erzeugten Ausgleichskraft verändert werden kann. Dabei stellen die Zeichnungen jeweils nur Möglichkeiten der Ausbildung der erfindungsgemäßen Massenausgleichseinrichtung dar und sollen diese keineswegs beschränken. Durch die aufgezeigte Veränderbarkeit der Ausgleichskraft hinsichtlich Phasenlage und Amplitude läßt sich ein Ausgleich der freien Kräfte und Momente einer Hubkolben-Kurbelwellenmaschine in einem größeren Drehzahlbereich erreichen als dies bisher möglich war.The drawing shows a variety of possible designs the mass balancing device according to the invention, in which by a changeability the center of gravity of the unbalance arrangement with respect to the axis of the balance shaft Amplitude and / or the phase position of the generated by this unbalance arrangement Balancing force can be changed. The drawings only represent Possibilities for the design of the mass balancing device according to the invention and are in no way intended to limit them. Due to the changeability of the Balancing force with regard to the phase position and amplitude can be a compensation of the free forces and moments of a reciprocating crankshaft machine Achieve in a larger speed range than was previously possible.

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Claims

ANSPRCI £ E 1. mass balancing device for reciprocating piston kubkol shaft machines, in particular of internal combustion engines, with a in a certain relationship to Rotational speed of the crankshaft driven eccentric, held on a balance shaft Unbalance arrangement, characterized in that the unbalance arrangement (11) with respect to the axis (14) of the balance shaft (12) in such a way as a function of the speed is kept adjustable that the amplitude and / or the phase position of the Imbalance arrangement generated compensating force is variable with the speed.

2. mass balancing device according to claim 1, characterized in that that the unbalance arrangement (11) is automatic by the action of centrifugal force is adjustable against a return spring (16).

3. mass balancing device according to claim 1, characterized in that that the Unwuohtanordnung adjustable by means of a controllable adjusting device is.

4. mass balancing device according to any one of claims 1-3, characterized characterized in that the unbalance arrangement has at least one mass (13) which around one outside of its center of gravity and eccentric to the balance shaft axis (14) arranged pivot axis (15) is pivotable.

5. mass balancing device according to any one of claims 1-3, characterized characterized in that the unbalance arrangement (21) has at least one mass (23), which run in a substantially perpendicular to the balance shaft axis (26) Level arranged guide (25) is held displaceably.

6. mass balancing arrangement according to claim 5, characterized in that that the guide (25) is essentially radial with respect to the balance shaft axis (24) is arranged.

7. mass balancing device according to any one of claims 1-6, characterized characterized in that the unbalance arrangement (31) two on either side of one perpendicular to the Has balancing shaft axis (34) running axis (38) arranged masses (33au 33b).

l 8. mass balancing device according to claim 7, characterized in that that the masses (33a, 33b) are of the same size and are a mirror image of the axis (38) are arranged.

9. mass balancing device according to claim 7, characterized in that that the masses (53a, 53b) are of different sizes.

10. mass balancing device according to one of claims 4 and 5 or 6, characterized in that the unbalance arrangement (61) at least one by one Pivot axis (65) has pivotable mass (63a) with a second, in a guide (67) displaceable mass (63b) for the common, but with respect to the Balance shaft axis (64) is connected to opposite adjustment.

11. mass balancing device according to any one of claims 4-6, characterized characterized in that the unbalance arrangement (41,71) is two mirror images of each other arranged masses (43a, 43b; 73a, 73b), which with a third, in a Guide (47; 75c) in the direction of the mirror axis (48; 78) adjustable mass (43c; 73c) are connected.

12. mass balancing device according to claim 10 or 11, characterized characterized in that the connection by means of tie rods hinged to the masses is formed.

13. Mass balancing device dasa balancing device according to Claim 10 or 11, characterized in that the connection by one to the a mass (63a) attached 3etätiungsfinger (68) is formed, which in a recess (69) with stop walls running essentially perpendicular to the direction of adjustment engages on the other mass (63b).