AT4394U1

AT4394U1 - Lagerung einer schnellaufenden welle und verbrennungskraftmaschine mit einer so gelagerten ausgleichswelle

Info

Publication number: AT4394U1
Application number: AT0071199U
Authority: AT
Inventors: Ronald Penzinger; Wolfgang Wimmer; Michael Messing
Original assignee: Steyr Daimler Puch Ag
Priority date: 1999-10-14
Filing date: 1999-10-14
Publication date: 2001-06-25
Also published as: WO2001027482A1; DE20022434U1

Abstract

Bei der Lagerung einer schnellaufenden und kein oder ein geringes Drehmoment übertragenden Welle (6) mit zwei Radiallagern (4, 5) und mindestens einem Spurlager (14), ist mindestens eine Stirnfläche (19) der Welle (6) so mit einer Druckkraft (20) beaufschlagt, daß das Spurlager (14) belastet wird. Dadurch werden hochfrequente Schwingungen und Geräusche gedämpft. Dazu begrenzt die mindestens eine Stirnfläche (19) der Welle eine Druckkammer (18), die in einem ein Radiallager (4) aufnehmenden Gehäuseteil (2) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft die Lagerung einer schnellaufenden und kein oder ein geringes Drehmoment übertragenden Welle in Gehäuseteilen mittels zwei Radiallagern und mindestens einem Spurlager. Dabei kann es sich beispielsweise um die Vorgelegewelle eines Getriebes, die im direkten Gang unbelastet mitläuft, oder insbesondere um eine Ausgleichswelle einer Verbrennungkraftmaschine handeln.

Vor allem Ausgleichswellen rotieren mit sehr hoher Drehzahl (meist mit der doppelten Kurbelwellendrehzahl) und übertragen kein Drehmoment.

Bei gleichförmiger Bewegung (keine Änderung der Motordrehzahl) tritt bei diesen als einziges Moment die Lagerreibung auf, die sehr gering ist.

Ausgleichswellen werden meist über Zahnräder angetrieben und in Gleitlagern gelagert. Unter diesen Bedingungen führt die minimale Ungleichförmigkeit der Drehzahl eines Verbrennungsmotors zu Anlagewechseln an den Zahnflanken und in den Lagern, insbesondere im Spurlager. Das wird als Klappergeräusch hoher Frequenz wahrgenommen, als sehr störend empfunden und verringert ausserdem die Lebensdauer.

Um diesen Nachteil zu beheben, ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass mindestens eine Stirnfläche der Welle so mit einer Druckkraft beaufschlagt ist, dass das Spurlager belastet wird. Durch diese Druckkraft wird die Belastung des Spurlagers etwas erhöht, wodurch auch das Reibungsmoment geringfügig erhöht und eine Dämpfungswirkung ausgeübt wird. Das reicht aus, um Schwingungen und Klappergeräusche zu minimieren. Auch Schwingungen der Welle in achsialer Richtung werden so gedämpft. Solche können bei Antrieb der Welle über schrägverzahnte Zahnräder auftreten, weil das pulsierende Antriebsmoment des Motors auch eine axiale Kraftkomponente hervorruft.

In einer Ausführungsform geht die Druckkraft von einer Feder aus, deren ein Ende auf die Stirnfläche wirkt und deren anderes Ende sich an einem Gehäuseteil abstützt (Anspruch 2). Durch geeignete Dimensionierung der Feder kann die optimale Druckkraft in einfachster Weise sichergestellt werden. Dazu greift vorteilhafterweise das auf die Stirnfläche wirkende Ende der Feder an einem Gleitstück an, das in dem Gehäuseteil oder in einem an diesem befestigten Teil geführt ist (Anspruch 3).

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform begrenzt die mindestens eine Stirnfläche der Welle eine Druckkammer, die in einem ein Radiallager tragenden Gehäuseteil ausgebildet ist (Anspruch 4). So wird in der Druck- kammer ein Fluidpolster gebildet, auf dem sich die Welle achsial abstützt.

Obwohl auch an ein Gaspolster zu denken ist, wird es sich in der Regel um ein Flüssigkeitspolster handeln, das nebstbei durch seine Viskosität eine weitere dämpfende Wirkung hat.

Die Flüssigkeit, vorzugsweise Schmieröl, kann der Druckkammer auf verschiedene Weise zugeführt werden. In einer möglichen Ausführungsform weist der Gehäuseteil eine Bohrung für die Zufuhr von Schmieröl zum Radiallager auf, und die Druckkammer wird von aus dem Radiallager austretendem Schmieröl mit Druckmedium versorgt (Anspruch 5). Da bei hydrodynamischer Schmierung immer eine gewisse Menge, bei steigender Drehzahl sogar eine wachsende Menge, Flüssigkeit nach getaner Arbeit aus dem Schmierspalt austritt, ist die Ölversorgung der Druckkammer immer sichergestellt.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Druckkammer weiters durch einen auf dem Gehäuseteil angebrachten Deckel zu begrenzen (Anspruch 6). In einer anderen möglichen Ausführungsform kann das Druckmedium der Druckkammer von aussen zugeführt sein. Dazu weist mit Vorteil der Dekkel eine Öffnung auf, durch die von ausserhalb des Deckels Druckmedium zugeführt wird (Anspruch 7).

In Weiterbildung der Erfindung schliesslich kann ein Druckbegrenzungsventil, vorgesehen sein, das den Druck in der Druckkammer begrenzt (Anspruch 8). So kann unter allen Betriebsbedingungen der für die optimale Dämpfung nötige, im allgemeinen relativ geringe Druck genau eingehalten werden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar: Fig. 1: Einen Achsialschnitt einer ersten Ausführungsform der Erfin- dung,

Fig.2 : einen schematischen Achsialschnitt einer zweiten Ausführungs- form der Erfindung in zwei Varianten,
Fig.3 : einen schematischen Achsialschnitt einer dritten Ausführungs- form der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Teil eines Gehäuses mit 1 bezeichnet. Das ist beispielsweise der untere Teil des Gehäuses eines Verbrennungsmotors. Ein rechter Gehäuseteil 2 nimmt ein rechtes Radiallager 4 auf und ein linker Gehäuseteil 3 ein linkes Radiallager 5. In diesen beiden Lagern ist eine schnell drehende und kein oder ein geringes Drehmoment übertragende Welle 6, hier eine Ausgleichswelle gelagert. Sie wird von einem hier mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle in Verbindung stehenden Zahnrad 8 angetrieben, dass mit einem mit der Welle 6 drehfest verbundenen Zahnrad 7 zusammenwirkt. Dieses ist hier einstückig mit einer Nabe 9 und zwei Ausgleichsmassen 10 auf der Welle 6 angeordnet.

Die Radiallager 4,5 werden von Lagerbüchsen 12,13 gebildet, die gleichzeitig mit der Nabe 9 zusammenwirkende Spurlager bilden. Dazu weist die Lagerbüchse 13 einen Kragen 14 auf, der im Zusammenwirken mit der Nabe 9 das hier relevante Spurlager bildet. In dem rechten Gehäuseteil 2 (wie auch im linken Gehäuseteil 3) ist eine Bohrung 15 für die Zufuhr von Schmieröl vorgesehen, die mit einem Ringkanal 16 in Verbindung steht, von dem das Schmieröl durch nicht sichtbare Löcher in den Schmierspalt zwischen der Welle 6 und der Lagerbüchse 12 gelangt.

Der rechte Gehäuseteil 2 besitzt für die Aufnahme der Lagerbüchse 12 eine
Sackbohrung 17, die sich über die Länge der Lagerbüchse 12 hinaus er- streckt und so einen Druckraum 18 bildet, in den das Öl aus dem Schmier-

spalt unter einem gewissen Druck gelangt. Da der Druckraum 18 ansonsten hermetisch abgeschlossen ist, übt der in ihm herrschende Druck eine Druckkraft 20 auf die Stirnfläche 19 der Welle 6 aus. Diese Druckkraft wird von der Welle 6 über die Nabe 9 übertragen, die sich in dem Spurlager 14 im linken Gehäuseteil 3 abstützt. Die durch den erhöhten Auflagerdruck in dem Spurlager 14 geringfügig erhöhten Reibungswiderstände üben zu einem guten Teil die erfindungsgemässe Wirkung aus. Auch der im Druckraum 18 ausgebildete Ölpolster wirkt dahingehend.

Fig. 2 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform der Erfindung.

Gleiche Teile sind gleich bezeichnet. Es ist angedeutet, dass die Welle 6 wesentlich länger als im dargestellten Ausführungsbeispiel sein kann. Der Unterschied zu Fig. 1 besteht darin, dass der Antrieb der Welle 6 über ein ausserhalb des linken Gehäuseteiles 3 liegendes Zahnrad 27 erfolgt und dass an Stelle der Sackbohrung im rechten Gehäuseteil 2 ein Deckel 28 vorgesehen und mit angedeuteten Schrauben 29 befestigt ist. An diesem Deckel 28 ist entweder ein Überdruckventil bzw Druckbegrenzungsventil 30 angebracht das den Druck im Druckraum 18 auf einen optimalen der Dämpfungswirkung entsprechenden Druck hält. Wird dieser überschritten, so gibt das Überdruckventil 30 den Weg aus der Druckkammer 18 über einen Ablauf 31 in einen nicht dargestellten Ölsumpf frei.

Diese Lösung wird gewählt, wenn der durch die Bohrung 15 (Fig.1) dem Lager zugeführ- te Öldruck sehr hoch ist und stark schwankt.

Alternativ kann der Druckraum 18 auch von einer Ölpumpe 34 aus über ein Druckbegrenzungsventil 30' (z. B. eine Druckwaage) mit Öl versorgt und auf dem richtigen Druck gehalten werden.

Die Variante der Fig. 3 unterscheidet sich von der der Fig. 1 dadurch, dass die Druckkraft 20 auf ganz andere Art erzeugt wird. Ein Deckel 39 enthält hier eine Führung 40 für ein Gleitstück 41, dessen ein Ende von einer Fe- der 42 (die sich im Deckel 39 abstützt) beaufschlagt wird und dessen ande- res Ende auf die Stirnfläche 19 der Welle 6 drückt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Lagerung einer schnellaufenden und kein Drehmoment übertragenden Welle (6) in Gehäuseteilen mittels zwei Radiallagern (4,5) und mindestens einem Spurlager (14), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Stirnfläche (19) der Welle (6) so mit einer Druckkraft (20) beaufschlagt ist, dass das Spurlager (14) belastet wird.
2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druck- kraft 20 von einer Feder (42) ausgeübt wird, deren ein Ende auf die Stirn- fläche (19) wirkt und deren anderes Ende sich an einem Gehäuseteil (2) oder an einem an diesem befestigten Teil (39) abstützt (Fig.3).
3. Lagerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das auf die Stirnfläche (19) wirkende Ende der Feder an einem Gleitstück (41) an- greift, das in dem Gehäuseteil (2) oder in einem an diesem befestigten Teil (39) geführt ist (Fig.3).
4. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die min- destens eine Stirnfläche (19) der Welle eine Druckkammer (18) begrenzt, die in einem ein Radiallager (4) aufnehmenden Gehäuseteil (2) ausgebildet ist. <Desc/Clms Page number 8>
5. Lagerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseteil (2) eine Bohrung (15) für die Zufuhr von Schmieröl zum Radiallager (4) aufweist, und dass die Druckkammer (18) von aus dem Radiallager (4) austretendem Schmieröl mit Druckmedium versorgt wird.
6. Lagerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer weiters von einem auf dem Gehäuseteil (2) angebrachten Deckel (28) gebildet ist.
7. Lagerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (28) eine Öffnung (35) aufweist, durch die von ausserhalb des Deckels (28) Druckmedium zugeführt wird (Fig.2).
8. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckbegrenzungsventil (30;30') vorgesehen ist, das den Druck in der Druckkammer (18) begrenzt.