AT8014U1

AT8014U1 - Ausgleichswelleneinheit und ihre lagerung

Info

Publication number: AT8014U1
Application number: AT0080404U
Authority: AT
Inventors: Roland Dipl Ing Marzy; Michael Dipl Ing Messing; Ewald Ing Sieberer
Original assignee: Magna Drivetrain Ag & Co Kg
Priority date: 2004-11-08
Filing date: 2004-11-08
Publication date: 2005-12-15
Also published as: KR20070089931A; DE112005002665A5; KR101202239B1; RU2007121452A; US20070261657A1; CA2586860A1; RU2384771C2; WO2006072118A1; US7506628B2; CA2586860C

Abstract

Eine Ausgleichswelleneinheit für Kolbenmaschinen, insbesondere Verbrennungskraftmaschinen, für den Einbau in ein Gehäuse (8,9) mit nicht geteilten Lagersitzen, besteht aus mindestens einer Ausgleichswelle (10), die mit ihrem mindestens einen Ausgleichgewicht (15) einstückig ist. Um trotzdem ohne Einschränkung hinsichtlich ihrer Lagerung in ein ungeteiltes Gehäuse einbaubar zu sein, ist mindestens eine Lagerung (11,12) der Ausgleichs¬welle (10) von einer Einschnürung (13,14) der Ausgleichswelle (10) als Lagerzapfen und von einem gehäusefesten geteilten Lagerring (20,21) gebildet, dessen Aussendurchmesser (28) größer als der Aussendurchmesser (26) des(r) Ausgleichs¬gewichte(s) ist.

Description

2 AT008 014U1

Die Erfindung betrifft eine Ausgleichswelleneinheit für Kolbenmaschinen, insbesondere Verbrennungskraftmaschinen, für den Einbau in ein Gehäuse mit nicht geteilten Lagersitzen, wobei mindestens eine Ausgleichswelle mit mindestens einem Ausgleichsgewicht einstückig ist. 5 Ausgleichswellen werden eingesetzt, um freie Massenkräfte oder -Momente auszugleichen, bei Reihenmotoren mit vier Zylindern die Massenkräfte zweiter Ordnung. Dazu sind zwei Ausgleichswellen nötig, die sich mit der doppelten Kurbelwellendrehzahl gegensinnig drehen.

Ausgleichswellen werden entweder in einem eigenen Gehäuse untergebracht, das im Grund-10 motor oder an den Kurbelwellenlagern befestigt ist. Oder ihr Gehäuse ist Teil des Kurbelgehäuses beziehungsweise des Motorblockes. Man spricht dann von einer integrierten Ausgleichswelleneinheit. Es ist bekannt, das jeweilige Gehäuse beziehungsweise den jeweiligen Gehäuseteil zu teilen, um die Ausgleichswellen leicht und genau einbauen zu können. Das ist vor allem bei der integrierten Bauweise ungünstig, weil es das Kurbelgehäuse beziehungsweise den Motor-15 block schwächt. Um das zu vermeiden ist es auch bekannt, die Ausgleichsgewichte als getrennte Bauteile auszuführen und sie dann beim Einbau der Ausgleichwelle in ein nicht geteiltes Gehäuse aufzufädeln.

Aus der DE 32 11 655 A1 ist es bei einer Welle mit einem einstückigen Ausgleichsgewicht 20 bekannt, ein zweites fliegendes Ausgleichsgewicht getrennt auszuführen. Es wird erst montiert, nachdem die Welle durch ein nicht geteiltes Lager hindurch gesteckt wurde. Das zweite Lager ist in einem Lagerflansch, der zusammen mit der Welle montiert werden muss. Dieses Konstrukt ist aufwändig und schwer zu montieren. Vor allem aber bringt es störende konstruktive Einschränkungen mit sich, beziehungsweise bedingt es große Lagerabstände. Schließlich ist 25 die fliegende Anordnung eines Ausgleichsgewichtes nicht immer günstig.

Diese Nachteile sind bei der aus der DE 37 05 346 A1 bekannten Lösung vermieden, allerdings um den Preis großer Lagerdurchmesser. Der Durchmesser der Lagerzapfen der Welle ist dort nämlich größer als der Durchmesser der Ausgleichsgewichte, sodass die Ausgleichswelle in 30 Richtung ihrer Achse eingeschoben werden kann. Wenn man sich vor Augen führt, dass die Ausgleichswelle bei einem hochtourigen Vierzylindermotor fünfstellige Drehzahlen erreicht, erkennt man, dass im Schmierspalt enorme Geschwindigkeiten auftreten, die, soferne sie überhaupt beherrschbar sind, beträchtliche Reibungsverluste nach sich ziehen. 35 Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Lösung vorzuschlagen die die erwähnten Nachteile nicht hat. Eine verbesserte Ausgleichswelle soll mit ihren Ausgleichsgewichten einstückig sein, aber trotzdem ohne Einschränkung hinsichtlich ihrer Lagerung in ein ungeteiltes Gehäuse einbaubar. 40 Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, dass mindestens eine Lagerung der Ausgleichswelle von einer Einschnürung der Ausgleichswelle als Lagerzapfen und von einem gehäusefesten geteilten Lagerring gebildet ist, dessen Aussendurchmesser größer als der Aussendurch-messer der Ausgleichsgewichte ist. So kann die Ausgleichswelle mit ihrem Lagerring beziehungsweise mit ihren Lagerringen gemeinsam in das Gehäuse von einer Seite eingeschoben 45 werden, nachdem vorher die Teile des Lagerringes um die Einschnürung herum angelegt wurden. Dadurch ist die Ausgleichswelle, weil einstückig, billig herzustellen und kann als Baugruppe einbaufertig angeliefert werden. Der wesentliche Vorteil besteht darin, dass der Lagerdurchmesser dank der Einschnürung klein gehalten werden kann, wodurch im Lagerspalt kleinere Umfangsgeschwindigkeiten auftreten und die Reibungsverluste erheblich vermindert sind. 50

Vorzugsweise ist der Lagerring in zwei Halbringe geteilt, deren Berührungsflächen Positionierungsmittel, vorzugsweise mindestens eine Bohrung für einen Passstift, haben. Die Positionierungsmittel halten die beiden Halbringe während des Einschiebens in das Gehäuse zusammen und sorgen für exakte Positionierung der Halbringe zueinander. 55 3 AT 008 014 U1

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der Aussendurchmesser des Lagerringes so bemessen, dass er in tiefkaltem Zustand kleiner als der Durchmesser des Lagersitzes im Gehäuse ist und bei normaler Temperatur in letzterem fest sitzt. So kann die vormontierte Einheit ohne Kraftanwendung, sogar mittels Roboter in das jeweilige Gehäuse eingesetzt werden 5 und bedarf keiner weiteren Fixierung. Die erfindungsgemäße Ausgleichswelleneinheit kann in einem eigenen ungeteilten Ausgleichsgehäuse untergebracht sein, oder als Tunnel im Motorblock beziehungsweise im Kurbelgehäuse. Im letzteren Fall kommen die Vorteile der Erfindung besonders gut zur Geltung. io Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1: Einen Motorblock, in den erfindungsgemäße Ausgleichwelleneinheiten einzubauen sind, 15 Fig. 2: Eine erfindungsgemäße Ausgleichwelleneinheit in eingebautem Zustand,

Fig. 3: Dieselbe Ausgleichwelleneinheit vor dem Einbau.

In Fig. 1 ist ein Motorblock 1 und ein Kurbelgehäuseoberteil 2 nur angedeutet, hier sind beide einstückig. Am Kurbelgehäuseoberteil 2 sitzt beiderseits ein Gehäuse 3,3' für eine erfindungs-20 gemäße Ausgleichswelleneinheit. Das Gehäuse 3 ist ohne Inhalt als Tunnel dargestellt, der nur von einer Seite, der Sichtseite, zugänglich ist. Bei dem anderen Gehäuse 3’ ist angedeutet, dass eine erfindungsgemäße Ausgleichswelle, von der nur ein Antriebszahnrad 4 deutlich zu erkennen ist, gerade in das Gehäuse 3' eingeführt wird. Das Gehäuse für eine erfindungsgemäße Ausgleichswelleneinheit kann ebenso gut ein eigenständiges Gehäuse für ein Paar Aus-25 gleichswellen sein, das im Kurbelgehäuse an Zwischenwänden oder an Deckeln der Kurbelwellenlager in bekannter Weise befestigt ist.

In Fig. 2 sind von dem Gehäuse, welcher Art es auch immer sei, nur mehr die einen Lagersitz bildenden Gehäuseteile 8,9 dargestellt. Vom Lagersitz selbst ist nur dessen kreisförmige Kontur 30 zu sehen, der eine Zylinderfläche im Inneren der Gehäuseteile 8,9 mit den Durchmesser 27 entspricht. Die beiden Gehäuseteile 8,9 enthalten somit die in Fig. 3 summarisch mit 11 und 12 bezeichnete Lagerung einer Ausgleichswelle 10.

Die Ausgleichswelle 10 besteht zumindest aus einer ersten zylindrischen Einschnürung 13, 35 einer zweiten zylindrischen Einschnürung 14 und dazwischen einem ersten Ausgleichsgewicht 15. Die Einschnürungen 13, 14 bilden die Lagerflächen der Ausgleichswelle 10; deren Durchmesser ist wesentlich kleiner als der Außendurchmesser 26 des mindestens einen Ausgleichsgewichtes 15, welches mit der Ausgleichswelle 10 einstückig ist. Im abgebildeten Ausführungsbeispiel hat die Ausgleichswelle 10 noch zwei weitere Ausgleichsgewichte 16,17 an der Außen-40 seite der Lagerungen 11,12.

In Fig. 3 ist ein erster Lagerring 20 und ein zweiter Lagerring 21 explodiert dargestellt. Er besteht hier aus je zwei Halbringen 20', 20" und 2T,21". Deren Aussendurchmesser 28 etwa (siehe später) dem Innendurchmesser 27 des Lagersitzes entspricht. Dadurch, dass der 45 Durchmesser der Einschnürungen 13,14 wesentlich kleiner ist, können die Lagerringe 20,21 sehr kräftig dimensioniert sein. Man könnte sie auch als sehr dicke Lagerschalen bezeichnen. Die Halbringe haben jeweils Berührungsflächen 22 mit Bohrungen 23, in die das Stifte 25 passen. so Zur Montage und zum darauffolgenden Einbau der Ausgleichswelleneinheit werden die Halbringe 20',20" und 2T,21" um die jeweilige Einschnürung 13,14 der Ausgleichswelle 10 gelegt und mittels der Passstifte 25 zusammengesteckt. Die Lagerringe 20,21 umgeben nun die Ausgleichswelle 10, und überragen die Kontur der Ausgleichsgewichte 15,16,17. Dadurch kann die solcherart zusammengesetzte Ausgleichswelleneinheit in ihr Gehäuse 8,9, welcher Art es auch 55 immer sein, eingeschoben werden. Das geschieht entweder durch Einpressen oder, noch bes-

Claims

4 AT 008 014 U1 ser und sanfter, durch Unterkühlung der gesamten Ausgleichswelleneinheit, also der Ausgleichswelle 10 mit ihren Lagerringen 20,21. Im ersteren Fall ist das Übermaß des Außendurchmessers 28 der Lagerringe so zu bemessen, dass die eingeschobenen Lagerringe 20,21 in ihren Lagersitzen fest sitzen. Im zweiten Fall kann die Ausgleichswelleneinheit einfach einge-5 schoben werden, der feste Sitz der Lagerringe 20,21 in den Lagersitzen ist hergestellt, sobald die Ausgleichswelleneinheit wieder normale Temperatur erreicht hat. Ansprüche: 10 1. Ausgleichswelleneinheit für Kolbenmaschinen, insbesondere Verbrennungskraftmaschinen, für den Einbau in ein Gehäuse mit nicht geteilten Lagersitzen, wobei mindestens eine Ausgleichswelle mit ihrem mindestens einen Ausgleichgewicht (15) einstückig ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lagerung (11,12) der Ausgleichswelle (10) von 15 einer Einschnürung (13,14) der Ausgleichswelle (10) als Lagerzapfen und von einem gehäusefesten geteilten Lagerring (20,21) gebildet ist, dessen Aussendurchmesser (28) größer als der Aussendurchmesser (26) des(r) Ausgleichsgewichte(s) ist.
2. Ausgleichswelleneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring 20 (20,21) in zwei Halbringe (20',20", 2T,21") geteilt ist, deren Berührungsflächen (22) Positi onierungsmittel (23,25), vorzugsweise mindestens eine Bohrung (23) für einen Passstift (25), haben.
3. Ausgleichswelleneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussen- 25 durchmesser (28) des Lagerringes (20,21) so bemessen ist, dass er in tiefkaltem Zustand kleiner als der Innendurchmesser (27) des Lagersitzes im Gehäuse (8,9) ist und bei normaler Temperatur in letzterem fest sitzt.
4. Ausgleichswelleneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse 30 (3,3') ein im Wesentlichen zylindrischer Tunnel im Motorblock (1) beziehungsweise im Kur belgehäuse (2) der Kolbenmaschine ist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 35 40 45 50 55