CN101994777B - 质量平衡传动机构 - Google Patents

Abstract

提出一种内燃机的质量平衡传动机构，所述质量平衡传动机构包括平衡轴，所述平衡轴具有管状支承轴，该管状支承轴具有用于径向支承所述平衡轴的支承部位，所述平衡轴还具有与支承轴相接合的不平衡质量。在此，质量平衡传动机构应包括径向滚动支承平衡轴的滚针轴承，该滚针轴承的针辊在构造为内滚动面的支承部位上滚动，其中，内滚动面具有在周向上改变的宽度，使得在直径上与载荷区相对置的内滚动面明显变细为小于针辊长度的宽度或在周向上中断，在该载荷区的外周区域中，内滚动面被加载不平衡质量的随同平衡轴旋转的径向载荷，并且其中，内滚动面的中断或变细通过一个或多个局部成型于支承轴中的凹部形成。

Description

质量平衡传动机构

技术领域

本发明涉及一种用于平衡内燃机的惯性力和/或惯性矩的质量平衡传动机构。质量平衡传动机构包括：平衡轴，该平衡轴具有管状支承轴，该支承轴具有构造在其外周上的支承部位（Lagerstelle），用于在内燃机中对平衡轴进行径向支承；以及与支承轴相连的不平衡质量（Unwuchtmasse），该不平衡质量在支承轴的在支承部位侧向分布的连接区段上与该支承轴接合。

背景技术

这种质量平衡传动机构来自：在电动机技术期刊（Motortechnischen Zeitschrift）（MTZ）2009年第06期发表的文章“Derneue1.8-I-Vierzylinder-Ottomotor von Mercedes-Benz（梅赛德斯奔驰的新型1.8-I四缸汽油发动机）”。平衡传动齿轮箱包括两个以双倍曲轴转速反向旋转的平衡轴，用于平衡二阶自由惯性力。涉及到所构造的具有管状支承轴的平衡轴，将该平衡轴推入到内燃机的轴承座（Lagergasse）中并且接着分别与两个不平衡质量旋拧在一起。

对每个平衡轴的径向支承在三个滑动支承部位进行。然而已知的是，滑动支承比滚动支承产生明显更高的摩擦功率损耗，从而滚动支承的平衡轴越来越多地大量使用。此外，可以省去在液动力滑动轴承中必要的压力介质输送，这是因为典型的是，对滚动支承的润滑仅通过运行时产生的油雾来进行，如在EP1775484A2中所提出的那样。

发明内容

本发明基于如下任务，即，将开头所述类型的质量平衡传动机构在结构上进行改进，使得在支承部位的寿命耐久性相同或者有所改善的情况下运行中的摩擦功率损耗相对于公知的滑动支承明显地降低。

本发明质量平衡传动机构应包括对平衡轴进行径向滚动支承的滚针轴承，该滚针轴承的针辊在构造为内滚动面的支承部位上滚动。在此，内滚动面具有在周向上改变的宽度，使得：在直径上与载荷区相对置的内滚动面明显变细为小于针辊长度的宽度或者在周向上中断，在载荷区的外周区域中，内滚动面由不平衡质量的与平衡轴一起旋转的径向载荷加载。内滚动面的中断或变细通过一个或多个局部成型于支承轴中的凹部形成。

换言之，本发明并不限于通过用在摩擦方面更为有利的滚动支承代替对平衡轴的滑动支承。而是与此相联系地设置为，在与载荷区对置的并且仅载荷很小的或者甚至不承受载荷的外周区域中借助一个或多个凹部使支承部位要么变细要么在周向上完全中断，从而运行中形成的油雾可以不受阻挡地达到在那里局部突出于内滚动面的或者局部露置的针辊，并且鉴于支承的所要求的寿命，保证了对滚动支承的充分润滑和/或冷却。

在本发明的改进方案中，通过两个与内滚动面的两侧邻接的并且优选相对于彼此镜像对称成型的凹部来形成内滚动面的变细部。在对此可替选的内滚动面中断的情况下，对此应理解为：内滚动面的圆周角小于360°，则凹部就足够使该凹部在平衡轴的纵向上呈隧道状地分布于滚针轴承下方并且这样保证将油雾足量地输送至在那里露置的针辊。

在本发明的制造技术上优选的改进方案中，凹部应通过对支承轴的冷改型来制造。因此，在支承轴的材料选择中除了要考虑内滚动面的摩擦学要求之外也要考虑冷改型可行性。

优选的是，内滚动面的直径和与内滚动面邻接的轴区段的包络圆直径基本上等大。因此，支承轴可以是精密钢管，该精密钢管在不计一个或多个凹部的情况下具有在整个纵向延伸上恒定的直径。通过在载荷区的外周区域中不带径向凸起的支承部位的构型（换言之：支承部位在那里既不回缩也不突出），相对于径向突起的轴承轴颈，径向滚动支承的径向结构空间需求得以最小化。鉴于对内滚动面的研磨加工，仍还可以设置这种轴承轴颈，该轴承轴颈对滚动支承的小的径向结构空间需求有利地优选以相对于邻接的轴区段仅略微突出的方式构造。

此外，在径向载荷的方向上看，凹部基本上是椭圆形的并且在最大至180°的圆周角延伸。该最大至180°的圆周角不允许被超过，以便将静止的平衡轴定中心地保持在滚针轴承中。椭圆形形状是对支承轴适于制造地改型的结果，而为将油雾输送至局部突出的针辊而提供的自由截面随着椭圆形凹部的圆周角而增加。此外，支承轴重心朝着载荷区的方向的偏心率随着圆周角而增加，使得在恒定保持不变的不平衡作用的情况下，不平衡质量连同平衡轴的总重量可以减小。

附图说明

本发明的其他特征从下列说明以及附图中得到，在附图中简化地示出本发明的实施例。只要没有另外地提及，则在此相同的或者功能相同的特征或者构件设有相同的参考标号。其中：

图1以部分剖切的纵向视图示出以滚针支承的平衡轴的第一实施例；

图2以俯视图示出根据图1的平衡轴；

图3以部分剖切的纵向视图示出以滚针支承的平衡轴的第二实施例；以及

图4以俯视图示出根据图3的平衡轴。

具体实施方式

在图1和图2中以侧视图或者以俯视图示出以双倍曲轴转速反向旋转的两个平衡轴1之一，平衡轴1与滚针轴承2接合形成质量平衡传动机构的一部分，用以平衡内燃机的二阶自由惯性力。以径向滚动支承的方式容纳在内燃机的未分开的壳体4的轴承座3中的平衡轴1由支承轴5和两个与支承轴5在此借助螺栓拧合来接合的不平衡质量6组合而成，其中，支承轴5由滚动轴承钢造的精密管制成。示出螺栓拧合点7。不平衡质量6旋拧到支承轴5的与之匹配的连接区段8上的过程在将支承轴5推入到轴承座3中之后进行，这是因为不平衡质量6的包络圆直径大于轴承座直径。不平衡质量6的端面9用于使平衡轴1在壳体4中得到定位和轴向支承。

对平衡轴1的径向支承在支承部位10处进行，该支承部位10在连接区段8的侧向上分布并且构造为在支承轴5的外周上的无内圈的滚针轴承2的针辊11所用的内滚动面。也称作滚针套筒的滚针轴承2分别由薄壁式的、无切削成型的外圈12和带有引入护圈13中的针辊11的滚针保持架组成并且在将支承轴5推入轴承座3之前将滚针轴承2压入。

支承部位10的负荷是所谓的点载荷，其中，由不平衡质量6产生的径向载荷随着平衡轴1旋转并且内滚动面10在载荷区的外周区域中静态地加载，也就是相对于内滚动面10基本上静止地加载。与此相对照地，与载荷区在直径上对置的外周区域极少承受载荷或者甚至不承受载荷。因此，可行的是，内滚动面10设有在周向上改变的宽度，该宽度与周向上改变的载荷相匹配。这具体意味着：每个内滚动面10在载荷区的外周区域中比针辊11的长度更宽并且在直径上与载荷区相对置的外周区域内明显变细为小于针辊11长度的宽度14。

内滚动面10达到宽度14的变细分别通过与之邻接的凹部15来形成，凹部15在内滚动面10的两侧上借助无切削的冷改型局部地成型于支承轴5中。如根据图2中的平衡轴1的俯视图而看清楚的那样，相对于每个内滚动面10的横向中间平面镜像对称的凹部15朝着径向载荷方向看基本上是椭圆形的并且在大约为100°的圆周角上延伸，该圆周角相对于配重方向对称地分布在支承部位10的低载荷的侧上。

滚动支承相对于已知的滑动支承略微更高的结构空间需求在径向方向上通过如下方式来限制，即，内滚动面10的直径16和与之邻接的轴区段的包络圆直径17基本上等大。

凹部15的功能在于：提供足够大的截面面积作为油雾的溢出口，油雾以此方式直接并且足量地达到局部突出于内滚动面10的针辊11。油雾以已知方式在内燃机运行期间形成于内燃机的曲轴箱中，在该曲轴箱中也设置有质量平衡传动机构。如果没有这种凹部15，滚动支承由于缺少润滑和/或冷却而带来的磨损风险提高，这是因为在拥有这种凹部15的情况下，油雾在任何情况下都能通过在外圈12与支承轴5的圆柱形外周之间的环形缝隙渗入滚针轴承2中。

如在图3和图4中借助同样以侧视图或俯视图示出的带有支承轴5’的平衡轴1’而公开的那样，对于变细的内滚动面10的可另选的方案在于：内滚动面10’在圆周上中断，也就是设有小于360°的滚道角。在此情况下凹部15’用作中断部，凹部15’的长度分别大于滚针轴承2的宽度并且该凹部15’在平衡轴1’的纵向上呈隧道状地分布于滚针轴承2下方。以此方式，这时局部完全露置的针辊11被从内滚动面10’的两侧施加以足够的油雾量。

如在根据图1和图2的实施例中那样，凹部15’大致是椭圆形并且分别在支承轴5’的大约100°的圆周角上延伸。

附图标记列表

1  平衡轴

2  滚针轴承

3  轴承座

4  壳体

5  支承轴

6  不平衡质量

7  螺栓拧合点

8  连接区段

9  不平衡质量的端面

10 支承部位/内滚动面

11 针辊

12 外圈

13 护圈

14 变细的内滚动面的宽度

15 凹部

16 内滚动面的直径

17 包络圆直径

Claims (6)

1.用于平衡内燃机的惯性力和/或惯性矩的质量平衡传动机构，包括平衡轴（1、1’），所述平衡轴（1、1’）具有管状支承轴（5、5’），所述管状支承轴（5、5’）具有构造于所述支承轴（5、5’）外周上的支承部位，用以在径向上支承内燃机中的平衡轴（1、1’），该平衡轴还具有与所述支承轴（5、5’）相连接的不平衡质量（6），所述不平衡质量（6）在所述支承轴（5、5’）的分布于所述支承部位的侧向上的连接区段（8）上与所述支承轴（5、5’）接合，其特征在于，所述质量平衡传动机构包括径向滚动支承所述平衡轴（1、1’）的滚针轴承（2），所述滚针轴承（2）的针辊（11）在构造为内滚动面的所述支承部位上滚动，其中，所述内滚动面（10、10’）具有在周向上改变的宽度，使得在直径上与载荷区相对置的所述内滚动面（10、10’）明显变细为小于所述针辊（11）长度的宽度（14）或者在周向上中断，在所述载荷区的外周区域中，所述内滚动面（10、10’）被加载不平衡质量（6）的随同所述平衡轴（1、1’）旋转的径向载荷，并且其中，所述内滚动面（10、10’）的中断或变细通过一个或多个局部成型于所述支承轴（5、5’）中的凹部（15、15’）形成。

2.根据权利要求1所述的质量平衡传动机构，其特征在于，所述内滚动面（10）的变细通过两个与内滚动面（10）的两个侧面邻接的凹部（15）形成。

3.根据权利要求2所述的质量平衡传动机构，其特征在于，所述两个凹部（15）关于所述内滚动面（10）的横向中间平面彼此镜像对称地成型。

4.根据权利要求1所述的质量平衡传动机构，其特征在于，所述凹部（15、15’）通过对所述支承轴（5、5’）的冷改型而制成。

5.根据权利要求1所述的质量平衡传动机构，其特征在于，所述变细的内滚动面（10）的直径（16）和与该内滚动面（10）邻接的轴区段的包络圆直径（17）基本上大小相等。

6.根据权利要求1所述的质量平衡传动机构，其特征在于，在朝向径向载荷的方向看，所述凹部（15、15’）基本上是椭圆形的并且在最大至180°的圆周角上延伸。