FR2524594A1

FR2524594A1 - INTERNAL COMBUSTION ENGINE EQUIPPED WITH BALANCING MASSES OF THE SECOND ORDER

Info

Publication number: FR2524594A1
Application number: FR8305290A
Authority: FR
Inventors: Manfred Abts
Original assignee: Ford France SA
Current assignee: Ford France SA
Priority date: 1982-03-30
Filing date: 1983-03-30
Publication date: 1983-10-07
Also published as: JPS58180854A; GB2117837B; GB2117837A; DE3211655A1; FR2524594B1

Abstract

DANS UN MOTEUR A QUATRE CYLINDRES EN LIGNE, L'EQUILIBRAGE EST COMPOSE DE DEUX ARBRES D'EQUILIBRAGE MUNIS DE MASSES D'EQUILIBRAGE ET DISPOSEES DE PART ET D'AUTRE DU VILEBREQUIN, PARALLELEMENT A CE DERNIER ET A DES NIVEAUX DIFFERENTS. L'ARBRE SUPERIEUR 12 EST ENTRAINE DANS LE MEME SENS QUE LE VILEBREQUIN 2, PAR UNE TRANSMISSION A CHAINE 7, 8, 9, L'ARBRE INFERIEUR 24 EST ENTRAINE EN SENS INVERSE ET A UNE VITESSE DOUBLE, PAR UN COUPLE DE ROUES DENTEES 27, 29. LA TRANSMISSION A CHAINE EST UNE EXTENSION D'UNE TRANSMISSION A CHAINE 7 PREVUE AU DROIT DE LA FACE FRONTALE DU MOTEUR POUR L'ENTRAINEMENT D'UNE POMPE A HUILE 10. LES DEUX ROUES DENTEES 27, 29 SONT DISPOSEES DANS LE PLAN MEDIAN TRANSVERSAL DU MOTEUR.IN A FOUR-CYLINDER IN LINE ENGINE, BALANCING CONSISTS OF TWO BALANCING SHAFTS PROVIDED WITH BALANCING WEIGHTS AND ARRANGED ON EACH OTHER OF THE CRANKSHAFT, PARALLEL TO THE LAST AND AT DIFFERENT LEVELS. THE UPPER SHAFT 12 IS DRIVEN IN THE SAME DIRECTION AS THE CRANKSHAFT 2, BY A CHAIN TRANSMISSION 7, 8, 9, THE LOWER SHAFT 24 IS DRIVEN IN REVERSE DIRECTION AND AT DOUBLE SPEED, BY A TORQUE OF GEAR 27 , 29. THE CHAIN TRANSMISSION IS AN EXTENSION OF A CHAIN TRANSMISSION 7 PROVIDED TO THE RIGHT OF THE FRONT FACE OF THE ENGINE FOR DRIVING AN OIL PUMP 10. THE TWO GEAR WHEELS 27, 29 ARE ARRANGED IN THE PLAN ENGINE TRANSVERSAL MEDIAN.

Description

L'invention se rapporte à un moteur à combustionThe invention relates to a combustion engine

interne équipé d'un équilibrage des masses du deuxième ordre. internal equipped with second order mass balancing.

On connait déjà, par les DE-A-24 55 667, 35 08 325 et 25 31 239 des moteurs à combustion interne équipés d'un équilibrage de masses du deuxième ordre qui est composé, dans le cas d'un moteur à quatre cylindres en ligne, de deux We already know from DE-A-24 55 667, 35 08 325 and 25 31 239 internal combustion engines equipped with a second order mass balancing which is composed, in the case of a four-cylinder engine online, two

arbres d'équilibrage munis de masses d'équilibrage, et dis- balancing shafts provided with balancing weights, and

posés de part et d'autre du vilebrequin, parallèlement à ce dernier et à des niveaux différents, l'arbre situé au niveau le plus élevé étant entraîné dans le même sens de rotation que le vilebrequin, par l'intermédiaire d'une transmission à chaîne tandis que l'arbre situé plus bas est entraîné en sens inverse de celui du vilebrequin, avec une vitesse de rotation double, grâce à l'interposition d'un couple de placed on either side of the crankshaft, parallel to it and at different levels, the shaft located at the highest level being driven in the same direction of rotation as the crankshaft, by means of a transmission with chain while the lower shaft is driven in the opposite direction to that of the crankshaft, with a double rotation speed, thanks to the interposition of a couple of

roues dentées.cogwheels.

On peut trouver dans la première des demandes de brevets citées, les bases théoriques de la détermination de la position et des masses des arbres d'équilibrage tandis que, dans les deux autres demandes de brevets, on décrit des dispositifs d'entraînement et de support pour les deux arbres d'équilibrage. Dans ces moteurs à combustion interne déjà connus, l'entraînement des deux arbres d'équilibrage s'effectue par l'intermédiaire d'une transmission à chaîne montée du côté frontal du moteur, avec interposition d'un couple de roues dentées Le montage des arbres d'équilibrage s'effectue par l'intermédiaire d'un palier monté dans la paroi frontale du moteur et d'un palier situé dans le plan médian transversal du moteur, les masses d'équilibrage formées d'une seule pièce avec les arbres d'équilibrage étant disposées de part One can find in the first of the cited patent applications, the theoretical bases for determining the position and the masses of the balancing shafts while in the other two patent applications, drive and support devices are described. for the two balancing shafts. In these already known internal combustion engines, the two balancing shafts are driven by a chain transmission mounted on the front side of the engine, with the interposition of a pair of toothed wheels. balancing shafts is carried out by means of a bearing mounted in the front wall of the engine and of a bearing located in the transverse median plane of the engine, the balancing masses formed in one piece with the shafts balancing being arranged on the side

et d'autre de ce palier.and other of this level.

Ce mode connu d'équilibrage des masses présente ainsi l'inconvénient que les deux arbres d'équilibrage ont une grande longueur et que leur palier situé dans le plan médian transversal du moteur doit avoir un diamètre suffisamment grand pour que les arbres puissent être montés dans des chambres borgnes tubulaires, formées dans le bloc moteur, This known method of balancing the masses thus has the disadvantage that the two balancing shafts have a great length and that their bearing situated in the transverse median plane of the motor must have a diameter large enough so that the shafts can be mounted in tubular blind chambers, formed in the engine block,

par emmanchement axial, depuis la face frontale du moteur. by axial fitting, from the front face of the engine.

D'une part, ceci accroît le poids du moteur à combustion interne et, d'autre part, il se produit un frottement de palier indésirablement élevé dans les paliers de grand diamètre. On connaît, par les DE-A-29 16 181 et 29 35 384 des moteurs à combustion interne équipés d'un équilibrage de masses du deuxième ordre, dans lesquels l'entraînement des deux arbres d'équilibrage s'effectue à peu près dans le plan médian central du moteur, par l'intermédiaire d'un entraînement à chaîne ou à engrenages La roue à chaîne ou On the one hand, this increases the weight of the internal combustion engine and, on the other hand, there is undesirably high bearing friction in large diameter bearings. DE-A-29 16 181 and 29 35 384 disclose internal combustion engines equipped with second-order mass balancing, in which the driving of the two balancing shafts takes place roughly in the central median plane of the motor, via a chain or gear drive The chain wheel or

la roue dentée motrice est ici montée sur un bras du vilebre- the driving gear is here mounted on an arm of the crankshaft-

quin du moteur Le support des arbres d'équilibrage, qui sont très courts, est effectué, dans un cas, par un chapeau de palier du vilebrequin, qui est élargi en conséquence, et dans l'autre cas, par un chapeau d'un palier du vilebrequin engine quin The support of the balancing shafts, which are very short, is carried out, in one case, by a bearing cap of the crankshaft, which is widened accordingly, and in the other case, by a cap of a crankshaft bearing

et par un chapeau situé latéralement sur le bloc-cylindres. and by a cap located laterally on the cylinder block.

Ces moteurs à combustion interne connus présentent l'avantage que leurs arbres d'équilibrage sont beaucoup plus courts et par conséquent beaucoup plus légers, d'un autre These known internal combustion engines have the advantage that their balancing shafts are much shorter and therefore much lighter, on the other

côté, mais peuvent poser des problèmes de tolérances en rai- side, but can cause tolerance problems due to

son de la disposition des paliers des arbres d'équilibrage sound of the arrangement of the balancing shaft bearings

sur des pièces qui doivent être fixées au bloc moteur. on parts which must be fixed to the engine block.

L'invention a pour but de résoudre les problèmes techniques suivants, avec une faible dépense de moyens techniques: a) pour l'entraînement de l'arbre d'équilibrage le plus haut, on doit recourir à une transmission à chaîne déjà The invention aims to solve the following technical problems, with a low expenditure of technical means: a) for driving the highest balancing shaft, one must resort to a chain transmission already

présente pour l'entraînement d'une pompe à huile de lubrifi- present for driving a lubricating oil pump

cation; b) les aménagements de palier pour les arbres d'équilibrage doivent être prévus directement dans le bloc moteur et; e 4594 c) l'entraînement de l'arbre d'équilibrage le plus bas doit être assuré directement par un couple de roues dentées afin de maintenir à une valeur aussi faible que cation; b) the bearing arrangements for the balancing shafts must be provided directly in the engine block and; e 4594 c) the drive of the lowest balance shaft must be ensured directly by a couple of toothed wheels in order to maintain at a value as low as

possible la longueur et le poids de cet arbre d'équilibrage. possible the length and the weight of this balancing shaft.

La présente invention a donc pour objet un moteur à combustion interne équipé d'un équilibrage de masses du deuxième ordre qui est composé, dans le cas d'un moteur à quatre cylindres en ligne, de deux arbres d'équilibrage munis de masses d'équilibrage, et disposées de part et d'autre du vilebrequin, parallèlement à ce dernier et à des niveaux différents, l'arbre situé au niveau le plus élevé étant entraîné dans le même sens de rotation que le vilebrequin, par l'intermédiaire d'une transmission à chaîne tandis que l'arbre situé plus bas est entraîné en sens The present invention therefore relates to an internal combustion engine equipped with a balancing of masses of the second order which is composed, in the case of an engine with four cylinders in line, of two balancing shafts provided with masses of balancing, and arranged on either side of the crankshaft, parallel to the latter and at different levels, the shaft located at the highest level being driven in the same direction of rotation as the crankshaft, by means of a chain drive while the lower shaft is driven in opposite directions

inverse de celui du vilebrequin, avec une vitesse de rota- opposite to that of the crankshaft, with a rotational speed

tion double, grâce à l'interposition d'un couple de roues dentées dans lequel l'arbre d'équilibrage supérieur est double tion, thanks to the interposition of a pair of toothed wheels in which the upper balancing shaft is

entraîné par l'intermédiaire d'une extension d'une transmis- driven through an extension of a transmission-

si'on à chaîne prévue sur la face frontale du moteur pour l'entraînement d'une pompe à huile de lubrification, tandis if there is a chain provided on the front of the engine for driving a lubricating oil pump, while

que l'arbre d'équilibrage inférieur est entraîné par l'in- that the lower balancing shaft is driven by the

termédiaire d'une paire de roues dentées montée directement through a pair of gear wheels mounted directly

dans le plan médian transversal du moteur. in the transverse median plane of the engine.

On obtient aussi une solution du problème de l'équi- We also get a solution to the problem of equilibrium.

librage des masses qui, d'une part, évite les problèmes de tolérances résultant de la présence de pièces rapportées et d'autre part, maintient à un niveau aussi bas que possible la dépense en moyens techniques nécessaire pour le montage liberation of the masses which, on the one hand, avoids the problems of tolerances resulting from the presence of added parts and on the other hand, keeps at a level as low as possible the expenditure in technical means necessary for the assembly

et l'entraînement des arbres d'équilibrage. and driving the balancing shafts.

Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'arbre d'équilibrage supérieur s'étend d'une façon connue According to another characteristic of the invention, the upper balancing shaft extends in a known manner

de la face frontale du moteur jusqu'à son plan médian trans- from the front of the engine to its mid-plane trans-

versal, dans une chambre tubulaire et la masse d'équilibrage avant est d'une seule pièce avec l'arbre d'équilibrage tandis que la masse d'équilibrage arrière est fixée de façon séparable à l'extrémité arrière de l'arbre d'équilibrage par l'intermédiaire d'une liaison à rainure/clavette et d'une fixation à vis, afin de permettre de donner un petit versal, in a tubular chamber and the front balancing mass is in one piece with the balancing shaft while the rear balancing mass is detachably fixed to the rear end of the balancing by means of a keyway / key connection and a screw fixing, in order to give a small

diamètre au palier arrière.diameter at the rear bearing.

Suivant une autre caractéristique de l'invention, According to another characteristic of the invention,

l'arbre d'équilibrage du niveau inférieur est entralné direc- the balancing shaft of the lower level is buried directly

tement d'une façon connue, par l'intermédiaire d'un couple de roues dentées, à peu près dans la région du plan médian transversal du moteur, l'arbre d'équilibrage étant formé d'une seule pièce avec une masse d'équilibrage et avec la In a known manner, by means of a pair of toothed wheels, roughly in the region of the transverse median plane of the engine, the balancing shaft being formed in one piece with a mass of balancing and with the

roue dentée et étant monté rotatif sur un axe fixe. gear wheel and being rotatably mounted on a fixed axis.

Suivant une autre caractéristique de l'invention, les perçages ménagés dans les chambres dont l'une est tubulaire et l'autre en forme de poche et qui reçoivent les arbres d'équilibrage sont réalisés sous la forme de According to another characteristic of the invention, the holes made in the chambers, one of which is tubular and the other in the form of a pocket and which receive the balancing shafts are produced in the form of

perçages traversants.through holes.

On obtient aussi une solution du problème de l'équilibrage des masses qui, d'une part, évite les problèmes de tolérances résultant de la présence de pièces rapportées et d'autre part, maintient à un niveau aussi bas que possible la dépense en moyens techniques nécessaire pour le montage A solution is also obtained to the problem of balancing the masses which, on the one hand, avoids the problems of tolerances resulting from the presence of added parts and on the other hand, keeps the expenditure in means as low as possible. techniques required for mounting

et l'entraînement des arbres d'équilibrage. and driving the balancing shafts.

Du fait que l'arbre d'équilibrage supérieur s'étend d'une façon connue de la face frontale du moteur jusqu'au The fact that the upper balancing shaft extends in a known manner from the front face of the motor to

plan médian transversal du moteur et celle des masses d'équi- transverse median plane of the engine and that of the equilibrium masses

librage montées de part et d'autre du palier qui est en position arrière est fixée à l'arbre d'équilibrage de façon démontable par l'intermédiaire d'une liaison à rainure et clavette, et à vis, il est possible de choisir un petit diamètre de palier, ce qui réduit le frottement de palier librage mounted on both sides of the bearing which is in the rear position is fixed to the balancing shaft in a removable manner via a groove and key connection, and with screws, it is possible to choose a small bearing diameter, which reduces bearing friction

d'une façon souhaitable.in a desirable way.

Par ailleurs, l'arbre d'équilibrage inférieur étant monté sous la forme d'une roue dentée intégrée à la masse d'équilibrage, sur un axe fixe qui peut être monté Furthermore, the lower balancing shaft being mounted in the form of a toothed wheel integrated into the balancing mass, on a fixed axis which can be mounted

depuis l'extérieur, dans une poche réceptrice du bloc- from the outside, in a receiving pocket of the pad

cylindres, on obtient ici également un petit diamètre de palier en même temps qu'un montage qui ne demande qu'une cylinders, here we also obtain a small bearing diameter at the same time as an assembly which requires only one

dépense minime en moyens techniques. minimal expenditure on technical means.

Les caractéristiques et avantages de l'invention The characteristics and advantages of the invention

apparaîtront au cours de la description qui va suivre Aux will appear during the description which follows Aux

dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, attached drawings, given only by way of example,

la Fig 1 est une vue avant partielle du bloc- Fig 1 is a partial front view of the block

cylindres d'un moteur à combustion interne suivant l'inven- cylinders of an internal combustion engine according to the invention

tion, la moitié gauche de cette Fig 1 montrant l'entrai- tion, the left half of this Fig 1 showing the training

nement de l'arbre d'équilibrage supérieur sur la face fron- the upper balancing shaft on the front face

tale du moteur et, la partie de droite de la Fig 1, l'en- tale of the engine and, the right part of Fig 1, the

traînement de l'arbre d'équilibrage inférieur dans le plan médian transversal du moteur; la Fig 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la moitié de gauche de la Fig 1; et la Fig 3 est une coupe suivant la ligne III-III dragging of the lower balancing shaft in the transverse median plane of the engine; Fig 2 is a section along line II-II of the left half of Fig 1; and Fig 3 is a section along line III-III

de la moitié de droite de la Fig 1. from the right half of Fig 1.

Sur la Fig 1, est représenté le bloc-cylindres 1 d'un moteur à combustion interne, dans lequel un vilebrequin 2 est supporté dans des paliers qui sont formés sur des cloisons porte-paliers 3 et des chapeaux de paliers 4 Le bloc-cylindres 1 est de la manière habituelle, ouvert à In Fig 1, the cylinder block 1 of an internal combustion engine is shown, in which a crankshaft 2 is supported in bearings which are formed on bearing walls 3 and bearing caps 4 The cylinder block 1 is in the usual way, open to

sa partie inférieure et fermé par un carter d'huile 5. its lower part and closed by an oil pan 5.

Ainsi qu'on le voit par un examen de la moitié de gauche de la Fig 1 et de la Fig 2, il est prévu au niveau de la face frontale 6 du moteur une transmission à chaîne 7 qui, en prenant son mouvement sur une roue à chaîne 8 fixée sur le vilebrequin 2, entraîne une roue à chaîne 9 d'une As seen by an examination of the left half of Fig 1 and Fig 2, there is provided at the front face 6 of the engine a chain transmission 7 which, taking its movement on a wheel chain 8 attached to the crankshaft 2, drives a chain wheel 9 of a

pompe à huile de lubrification 10, laquelle n'est représen- lubricating oil pump 10, which is not shown

tée que de façon schématique La transmission à chaîne 7 schematically only The chain transmission 7

comprend un tendeur de chaîne habituel 11. includes a standard chain tensioner 11.

Un arbre d'équilibrage supérieur 12 est disposé au-dessus de la pompe à huile de lubrification 10 et est monté rotatif dans des paliers de petit diamètre 16 et 17 par l'intermédiaire d'une bride de palier 13 fixée à la face frontale 6 du moteur et d'un manchon de palier 14 placé An upper balancing shaft 12 is disposed above the lubricating oil pump 10 and is rotatably mounted in small diameter bearings 16 and 17 by means of a bearing flange 13 fixed to the front face 6 motor and a bearing sleeve 14 placed

dans le plan médian transversal 15 du moteur L'arbre d'équi- in the transverse median plane 15 of the engine The equilibrium shaft

librage situé le plus haut 12 s'étend axialement dans une chambre tubulaire 18 qui est formée dans le bloc-cylindres 1 parallèlement au vilebrequin 2 De façon connue, des contre- poids d'équilibrage sont fixés sur l'arbre d'équilibrage 12 dans le voisinage de son palier 17; suivant l'invention, le contre-poids d'équilibrage avant 19 est d'une seule pièce avec l'arbre d'équilibrage 12 tandis que le contre-poids d'équilibrage arrière 21 est relié à l'arbre d'équilibrage 12 de façon démontable, par l'intermédiaire d'une liaison 22 librage located at the highest 12 extends axially in a tubular chamber 18 which is formed in the cylinder block 1 parallel to the crankshaft 2 In known manner, counterbalancing weights are fixed on the balancing shaft 12 in the vicinity of its level 17; according to the invention, the front balancing counterweight 19 is in one piece with the balancing shaft 12 while the rear balancing counterweight 21 is connected to the balancing shaft 12 of removable way, via a link 22

à rainure et clavette et d'une fixation à vis 23. with keyway and key and a screw fixing 23.

Ainsi qu'on peut le voir le plus clairement sur la moitié de droite de la Fig 1, en combinaison avec la Fig 3, l'arbre d'équilibrage inférieur 24 est monté dans la région du plan médian transversal 15 du moteur, à l'intérieur d'une chambre 25 en forme de poche du bloc-cylindres 1 L'arbre d'équilibrage inférieur 24 est ici d'une seule pièce avec un contre-poids d'équilibrage 26 et avec une roue dentée 27 As can be seen most clearly on the right half of Fig 1, in combination with Fig 3, the lower balancing shaft 24 is mounted in the region of the transverse median plane 15 of the engine, at the inside a pocket-shaped chamber 25 of the cylinder block 1 The lower balancing shaft 24 is here in one piece with a balancing counterweight 26 and with a toothed wheel 27

et il est monté rotatif sur un axe 28 fixé dans le bloc- and it is rotatably mounted on an axis 28 fixed in the block

cylindres 1 La roue dentée 27 est en prise avec une roue dentée 29 qui est fixée sur un prolongement 30 d'un bras de manivelle concentrique au vilebrequin 2 Ici, la roue dentée 29 peut être fixée au vilebrequin 2 et en être rendue solidaire en rotation, de façon connue, par frettage, par des cannelures cylinders 1 The toothed wheel 27 is engaged with a toothed wheel 29 which is fixed on an extension 30 of a crank arm concentric with the crankshaft 2 Here, the toothed wheel 29 can be fixed to the crankshaft 2 and be made integral therewith in rotation , in known manner, by shrinking, by grooves

ou par soudage par faisceau d'électrons La denture peut égale- or by electron beam welding The teeth can also

ment être formée directement.be trained directly.

Naturellement, les roues dentées 27 et 29 qui coopè- Naturally, the toothed wheels 27 and 29 which cooperate

rent entre elles peuvent être réalisées de manière connue rent between them can be carried out in a known manner

avec une denture hélicoïdale qui réduit le bruit. with helical teeth that reduce noise.

L'agencement de la chambre tubulaire 18 et de la chambre 26 en forme de poche sur le bloc-cylindres 1 peut résulter du fait que les perçages nécessaires pour recevoir les paliers ou les axes des arbres d'équilibrage sont usinés sous la forme de perçages traversants qui sont ultérieuremoent fermés The arrangement of the tubular chamber 18 and of the pocket-shaped chamber 26 on the cylinder block 1 may result from the fact that the bores necessary to receive the bearings or the axes of the balancing shafts are machined in the form of bores through which are later closed

après le montage par de simples pastilles. after mounting with simple pellets.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S

1 Internal combustion engine equipped with a balance

brage of masses of the second order, which, in an engine with four cylinders in line, is composed of two balancing shafts provided with balancing masses, and arranged on both sides of the crankshaft, parallel to this one

and at different levels, the upper shaft being driven

born in the same direction of rotation as the crankshaft, via a chain transmission, and the lower shaft being driven, in the opposite direction to the direction of rotation of the crankshaft, with a double rotation speed, thanks to the interposition of a pair of toothed wheels, characterized in that the upper balancing shaft (12) is driven by means of an extension of a chain transmission (7) provided on the front face (6 ) of the motor for driving a lubricating oil pump (10) while the lower balancing shaft (24) is driven via a pair of toothed wheels (27,29) mounted directly in the transverse median plane (15)

of the motor.

2 Internal combustion engine as claimed

cation 1, characterized in that the upper balancing shaft

laughter (12) extends in a known manner from the front face (6) of the engine to the transverse median plane (15) of the engine, in a tubular chamber (18), and in that the balancing mass front (19) is in one piece with the upper balancing shaft (12) while the rear balancing mass (21) is detachably attached to the rear end of this balancing shaft (12 ), via a groove / key connection (22) and a screw fixing (23), in order to allow a

small diameter at the rear bearing (17).

3 Internal combustion engine according to one of

claims 1 and 2, characterized in that the shaft of equi-

lower release (29) is driven directly in a known manner by means of a pair of toothed wheels (27, 29) approximately in the region of the transverse median plane (15) of the motor, this balancing shaft (24) being in one piece with a balancing mass (26) and with the

toothed wheel (27) and being rotatably mounted on a fixed axis (29).

4 Internal combustion engine according to one of

claims 1 and 2, characterized in that the holes

which are provided in the chambers (18,25), respectively tubular and pocket-shaped, which receive the balancing shafts (12 and 24), are produced in the form of

through holes.

5 Internal combustion engine according to one of

Claims 1 to 4, characterized in that the toothed wheel

(29) mounted on the crankshaft (2) is fixed by a groove, by shrinking or by electron beam welding.