CN102239347B - 平衡轴 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于对内燃机的惯性力和/或惯性矩加以平衡的平衡轴(1)，所述平衡轴(1)包括：不平衡部段(2)和支承轴颈(5、6)，支承轴颈(5、6)用于在内燃机中对平衡轴进行径向支承，其中，所述不平衡部段和所述支承轴颈由不同的材料彼此单独地制造，并且借助呈扭转刚性的销/孔连接件以轴向彼此相接的方式结合。在此，所述销/孔连接件应当以在平衡轴的旋转方向上形状锁合地起作用的方式构成，并且具有两个销(8、9、10、11)及所配属的孔(12、13、14、15、16、17、18、19)，所述销(8、9、10、11)和所配属的孔(12、13、14、15、16、17、18、19)相对于轴的轴线(3)偏心地分布。

Description

平衡轴

技术领域

本发明涉及一种用于平衡内燃机的惯性力和/或惯性矩的平衡轴。所述平衡轴包括：至少一个具有相对于轴的轴线偏心地分布的质心（Massenschwerpunkt）的不平衡部段和至少一个用于在内燃机中对平衡轴进行径向支承的支承轴颈。在此，所述不平衡部段和所述支承轴颈由不同的材料彼此单独地制造，并且借助呈扭转刚性的（drehstarr）销/孔连接件以轴向彼此相接的方式结合。

背景技术

由DE4412476A1和DE29903372U1中得到如下的平衡轴，其中，所述不平衡部段和所述一个或多个支承轴颈由适当的不同材料构成。在这两个公开文献中提出的是：将支承轴颈牢固地插入到不平衡部段的纵向端部处的、关于轴的轴线同等地对齐的孔中，并且相应地在所述部件之间建立力锁合的（kraftschlüssig）连接。但是，尤其是鉴于平衡轴驱动时部分并非微不足道的扭振及平衡轴的旋转惯性，所述销/孔连接件所需要的疲劳强度以部件的非常高的进而成本高昂的表面精度和尺寸精度为条件，以便能够持久地排除部件的相对扭转。

发明内容

因此，本发明基于如下任务，即，对开头所述类型的结合式的平衡轴加以改进，借助改良的销/孔连接件抗疲劳地防止所述平衡轴的部件发生相对扭转。

本发明的解决方案通过提供一种平衡轴来实现，该平衡轴用于对内燃机的惯性力和/或惯性矩加以平衡，其中，所述平衡轴包括：至少一个具有相对于轴的轴线偏心地分布的质心的不平衡部段，以及至少一个用于在所述内燃机中对所述平衡轴进行径向支承的支承轴颈，其中，所述不平衡部段和所述支承轴颈由不同的材料彼此单独地制造，并且借助呈扭转刚性的销/孔连接件以轴向彼此相接的方式结合，其中所述销/孔连接件以在平衡轴的扭转方向上形状锁合地（formschlüssig）起作用的方式构成，并且具有至少两个销及所配属的孔，所述销及所配属的孔相对于轴的轴线偏心地分布，并且其中，所述支承轴颈沿所述平衡轴的轴线的方向具有在所述支承轴颈的外周上可变的宽度，使得：所述支承轴颈在如下的负荷区内具有第一宽度，在所述负荷区中，所述支承轴颈被施以所述不平衡部段的随所述平衡轴绕转的径向负荷，并且在所述负荷区之外，所述支承轴颈要么以具有第二宽度的方式明显变细，要么在外周上中断，其中，所述销及所配属的孔向所述负荷区偏置。

换句话说，设置为，所述一个或多个不平衡部段与所述一个或多个支承轴颈之间的转动连接，不是像现有技术所设置的那样以力锁合的方式构造，而是借助相对于轴的轴线偏心地布置的销及所配属的孔以形状锁合地起作用的方式构成。除这样的转动连接的由此实现的疲劳强度外，优点在于：在销及所配属的孔的偏心率及它们的数目方面的、结构性的构型余地。于是，例如可以在杆臂相应大时以高的偏心率设置尺寸设计较小的销和孔。

在本发明的优选改进方案中，支承轴颈的材料应当是滚动轴承钢，其中，所述支承轴颈用作为滚动轴承的滚动体所用的内滚道。尤其是考虑将类型C16、16MnCr5、C45、Cf53、C80和100Cr6作为滚动轴承钢。

公知的是，相对于传统的滑动支承式的轴，所述滚动支承式的平衡轴提供明显减小的轴承摩擦的潜力。在这里，该潜力可以被特别成本低低廉地充分利用，方式为：仅所述一个或多个支承轴颈由滚动轴承钢构成，而所述一个或多个不平衡部段由明显成本更低廉的铸造材料制造。

在滚动支承的情况下，本发明有利于大大降低平衡轴质量。这样构造的支承轴颈虽然作为减小平衡轴质量的机构原则上是公知的（在此，指的是利用逐渐变细的支承轴颈的EP1775484A2，或者是利用中断的支承轴颈的WO2007/121861A1），但是依据本发明可以特别具有优点地与一个或者多个不平衡部段结合，这是因为尽管支承轴颈的宽度越来越细，但是向负荷区偏置的，也就是向支承轴颈的较大宽度偏置的销及所配属的孔可以实施有相应大的承载长度。尽可能长的承载长度在下述情况中得出，即：当所述销及所配属的孔完全在支承轴颈的第一宽度内部分布时。

此外，可以设置有两个相同构造的支承轴颈，这两个支承轴颈与不平衡部段的两个纵向端部结合，其中，所述与不平衡部段的驱动侧的纵向端部结合的支承轴颈和平衡轴与之分开单独制造的驱动元件借助另外的呈扭转刚性的销/孔连接件以轴向彼此相接的方式结合，并且其中，所述另外的销/孔连接件同样以在平衡轴的转动方向上形状锁合地起作用的方式构成，并且具有至少两个销及所配属的孔，所述销及所配属的孔相对于轴的轴线偏心地分布。

所述构造方案的重要优点在于，所述支承轴颈可以根据等同部件原理（Gleichteilprinzip）而成本低廉地制造。依照这种方式，在此还可以设置为：销/孔连接件分别具有恰好两个相同构造的、相对于平衡轴的由轴的轴线和不平衡部段的质心撑开的纵向对称平面基本上呈镜面对称地分布的销及所配属的孔。

只要可行而且适当，本发明的前面所述的特征和构造方案应当同样能任意地相互组合。

附图说明

本发明的其他特征由下述说明和附图得到，其中，示出了本发明的实施例。其中：

图1以透视视图示出依据本发明的平衡轴，以及

图2以分解示图示出依照图1的平衡轴。

具体实施方式

在图1和2中以组装状态或者以分解示图开示出用于对内燃机的惯性力和惯性矩加以平衡的平衡轴1。所述平衡轴1由彼此单独地制造的部件结合而成，并且由具有相对于轴的轴线3偏心地分布的质心4的不平衡部段2以及两个与不平衡部段2的两个纵向端部相连接的支承轴颈5和6还有与处在不平衡部段2的驱动侧的纵向端部处的支承轴颈5相连接的驱动元件7组装而成。所述驱动元件7用于容纳用以将平衡轴1与内燃机的曲轴转动相联的未示出的链轮或齿轮。

两个相同地构成的支承轴颈5、6以及所述不平衡部段2借助呈扭转刚性的销/孔连接件在端侧以轴向彼此相接的方式结合，其中，所述销/孔连接件以在平衡轴1的转动方向上形状锁合地起作用的方式构成。为此目的，所述销/孔连接件分别具有两个圆柱形的销8、9和10、11以及所配属的孔12、13、14、15或16、17、18、19，这些销及所配属的孔相对于轴的轴线3偏心地分布。每个销8至11都被压入支承轴颈5、6和不平衡部段2中的所配属的孔12至19中，以便将所提及的部件轴向彼此固定。为了将驱动元件7与驱动侧的支承轴颈5结合，设置有另外的与此相同的、具有销20、21及所配属的孔12、14、22和23的销/孔连接件。具有所配属的孔12、13、16、17、22的销8、10、20和具有所配属的孔14、15、18、19、23的销9、11、21分别在共同的轴线24或25上分布，所述轴线24和25相对于平衡轴1的由轴的轴线3和不平衡部段2的质心4撑开的纵向对称平面26呈镜面对称地分布（见图1）。

所述销8、9和10、11以及20、21分别为彼此相同的，其中，作为可选的构造方案，也存在如下的可行性方案，即，用两个相应加长的销来代替相互跟随的销8和20以及9和21。

所述不平衡部段2是可以成本低廉地制造的钢质铸件，而所述支承轴颈5、6作为锻造件由开头所述类型的滚动轴承钢制造，并且分别构成未示出的滚动轴承的滚动体所用的耐磨的内滚道，平衡轴1借助该滚动轴承来径向支承在内燃机中。

由于不平衡部段2的随平衡轴1绕转的径向负荷，在所述支承轴颈5、6上分别构成有在其上静止的负荷区，所述负荷区的负荷自支承轴颈5、6的标记为27的外周部段出发（在这里的示图中：支承轴颈5、6的底侧）而减小。结合平衡轴1的所提到的滚动支承方案，这提供了如下的可行性，即，所述支承轴颈5、6沿轴的轴线3方向设有在支承轴颈5、6的外周上可变的宽度。在所示实施例中，所述支承轴颈5、6具有第一宽度28，第一宽度28关于负荷区对称地在大约200°的外周上延伸，并且在这片区域之外，在明显变细的情况下过渡为第二宽度29。

作为对此可选的构造方案，也存在下述可行性，即，所述支承轴颈5、6分别在与负载区，也就是与外周部段27相对置的而且无负荷的或者最多仅负荷很小的外周区域上中断，从而用于滚动体的内滚道不会在整个360°的角度上延伸。

为了使所述销/孔连接件的有效承载长度最大化，所述轴线24、25向质心4偏置，也就是向负荷区偏置，其中，所述销8至11和20、21以及所配属的孔12至19完全在支承轴颈5、6的第一宽度28内分布。

所述支承轴颈5、6的直径和所述不平衡部段2的包络圆这样设定尺寸，即，滚动体的外包络圆小于不平衡部段2的包络圆。在将平衡轴1轴向装配到内燃机中时，可以为适当的是，为所述平衡轴1配备装配在支承轴颈5、6上的滚动体组件（例如滚针和滚针保持架）以及配备外圈，所述外圈的直径大于不平衡部段2的包络圆。

附图标记

1     平衡轴

2     不平衡部段

3     轴的轴线

4     质心

5     支承轴颈

6     支承轴颈

7     驱动元件

8     销

9     销

10    销

11    销

12    孔

13    孔

14    孔

15    孔

16    孔

17    孔

18    孔

19    孔

20    销

21    销

22    孔

23    孔

24    轴线

25    轴线

26    平衡轴的纵向对称平面

27    支承轴颈的外周部段

28    第一宽度

29    第二宽度

Claims (4)

1.一种平衡轴（1），用于对内燃机的惯性力和/或惯性矩加以平衡，所述平衡轴（1）包括： 

至少一个具有相对于所述平衡轴的轴线（3）偏心地分布的质心（4）的不平衡部段（2），以及 

至少一个用于在所述内燃机中对所述平衡轴（1）进行径向支承的支承轴颈（5、6）， 

其中，所述不平衡部段（2）和所述支承轴颈（5、6）由不同的材料彼此单独地制造，并且借助呈扭转刚性的销/孔连接件以轴向彼此相接的方式结合， 

其中，所述销/孔连接件以在所述平衡轴（1）的转动方向上形状锁合地起作用的方式构成，并且所述销/孔连接件具有至少两个销（8、9、10、11）及所配属的孔（12、13、14、15、16、17、18、19），所述销（8、9、10、11）及所配属的孔（12、13、14、15、16、17、18、19）相对于所述平衡轴的轴线（3）偏心地分布， 

其特征在于，所述支承轴颈（5、6）沿所述平衡轴的轴线（3）的方向具有在所述支承轴颈（5、6）的外周上可变的宽度，使得：所述支承轴颈（5、6）在如下的负荷区内具有第一宽度（28），在所述负荷区中，所述支承轴颈（5、6）被施以所述不平衡部段（2）的随所述平衡轴（1）绕转的径向负荷，并且在所述负荷区之外，所述支承轴颈（5、6）要么以具有第二宽度（29）的方式明显变细，要么在外周上中断，其中，所述销（8、9、10、11）及所配属的孔（12、13、14、15、16、17、18、19）向所述负荷区偏置，并且 

其中设置有两个相同构造的支承轴颈（5、6），所述支承轴颈（5、6）与所述不平衡部段（2）的两个纵向端部借助于所述销/孔连接件在端侧以轴向彼此相接的方式结合，其中，与所述不平衡部段（2）的驱动侧的纵向端部结合的支承轴颈（5）和所述平衡轴（1）的与该轴颈（5）分开单独制造的驱动元件（7）借助另外的呈扭转刚性的销/孔连接件以轴向彼此相接的方式结合，并且其中，所述另外的销/孔连接件同样以在所述平衡轴（1）的转动方向上形状锁合地起作用的方式构成，并且具有至少两个相对于所述平衡轴的轴线（3）偏心地分布的销（20、21）及所配属的孔（12、14、22、23）。 

2.按照权利要求1所述的平衡轴（1），其特征在于，所述支承轴颈（5、6）的材料是滚动轴承钢，其中，所述支承轴颈（5、6）用作为滚动轴承的滚动体所用的内滚道。 

3.按照权利要求1所述的平衡轴（1），其特征在于，所述销（8、9、10、11）及所配属的孔（12、13、14、15、16、17、18、19）完全在所述支承轴颈（5、6）的所述第一宽度（28）内分布。 

4.按照权利要求1所述的平衡轴（1），其特征在于，所述销/孔连接件和所述另外的销/孔连接件分别具有恰好两个相同构造的、相对于所述平衡轴（1）的由所述平衡轴的轴线（3）和所述不平衡部段（2）的质心（4）撑开的纵向对称平面（26）基本上呈镜面对称地分布的销（8和9、10和11、20和21）及所配属的孔（12、13、14、15、16、17、18、19、22、23）。