CN103133598A

CN103133598A - 平衡轴

Info

Publication number: CN103133598A
Application number: CN2012104989381A
Authority: CN
Inventors: 克里斯托弗·贝格曼; 贝特霍尔德·雷普根; 马库斯·瓦尔希
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahler Engine Parts Ltd
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2032-11-29
Also published as: JP2013117309A; US8939124B2; EP2600032A2; JP6125813B2; US20130139779A1; EP2600032A3; DE102011087535A1; CN103133598B

Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的平衡轴（1），具有至少一个不平衡部分（2、3）和至少一个支承点（4、5），其中所述至少一个不平衡部分（2、3）被分配到所述至少一个支承点（4、5）。在此情况下，对本发明重要的是，所述平衡轴（1）在所述支承点（4、5）处具有将第一部分支承面（7）与第二部分支承面（8）分开的横向开口（6、6’）。因此，平衡轴（1）能够在生产方面更简单并且更节省成本地锻造。

Description

平衡轴

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的平衡轴，其根据权利要求的前序部分具有至少一个不平衡部分和至少一个支承点。本发明还涉及一种具有至少一个这种平衡轴的内燃机。

背景技术根据WO 2007/121861A1，用于多汽缸发动机且具有至少一个不平衡部分和至少一个支承点的普通平衡轴是已知的，其中，至少一个不平衡部分分配给支承点。支承点本身具有仅在支承点的周界上部分延伸的径向工作表面，其中在平衡轴旋转时产生的离心力位于支承点的下述区域内，该区域通过在支承点的周界上部分延伸的工作表面而形成。这在多汽缸发动机的情况下保持所需不平衡补偿的同时用于形成总重量和去除质量均减少的平衡轴。

根据WO 2008/151723 A1，另一普通平衡轴是已知的，其中部分形成的工作表面分配到连续环状部分，该环状部分跟随支承点的部分形成的连续表面，并与后者形成完全闭合的连续表面。另外，设置有限制连续环状部分的宽度的至少一个侧向边缘，该边缘横跨部分形成的工作表面，并具有自支撑设计。这也是为了在保持不平衡补偿的同时实现总重量的减少。

进一步的平衡轴例如根据US 7,444,976B2、根据EP 1 775 484 B1并根据EP 2 017 486 B1是已知的。

已知平衡轴的缺点特别是它们的精心制造使得生产昂贵。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是提供一种对于普通类型的平衡轴的改进或至少替代实施例，其特征在于合理和节省成本的生产并同时降低重量。

根据本发明，该问题通过各独立权利要求的主题得以解决。各有利实施例为各从属权利要求的主题。

本发明基于这样一种基本原理，在平衡轴的支承点的区域中设置横向开口，一方面节省重量，另一方面将支承面布置在支承点的区域中，从而根据本发明的平衡轴能够利用传统的锻造工具容易地锻造，因此能够以简单和节省成本的方式进行生产。用于根据本发明的平衡轴的锻造设备被选择为使得上模具和下模具中的质量分配（几乎）相同。这与先前锻造实质不同。根据本发明的平衡轴的优点是其更为经济的生产（即使在有模具的情况下，改进的流动条件等）。横向开口在此情况下将在支承点的周界上部分延伸的第一部分支承面与同样在周界上部分延伸的第二部分支承面分开，并隔开这两个部分支承面，使得整个平衡轴能够在相应的模具中锻造，并且利用相应的锻造模具能够在单一锻造工序中锻造。特别地，以这种方式配置的平衡轴不具有沿锻造方向伸展的底切轮廓，底切轮廓本身不能提供轴的锻造。利用根据本发明的平衡轴，因而同时实现多个显著优点，即，一方面，平衡轴本身更轻，因而去除质量减少，另一方面，根据本发明的平衡轴生产简单、精确和节省成本。

在根据本发明技术方案的有利的进一步展开的情况下，平衡轴被锻造，横向开口平行于锻造方向延伸。生产根据本发明的平衡轴因而例如能够在模锻工艺中进行，其中合适成型的锻造模将待成型的锻造材料挤压到相关模具中。通道开口在此情况下特别使待锻造的材料的横向移位成为可能，因而特别是部分支承面容易锻造。

在根据本发明的解决方案的有利的进一步展开的情况下，第二部分支承面沿轴向方向更短，即设计成沿平衡轴的横向方向观看比第一部分支承面窄。不同尺寸的部分支承面在此情况下由不同的负载情况产生，这是由于第二部分支承面比第一部分支承面分配明显更低的不平衡重量。各个部分支承面的表面负载因而优选因两个部分支承面的不同尺寸以及在所有情况下分配的不同不平衡重量而相同。两个部分支承面因而与待吸收的相应负载匹配。通过部分支承面的不同宽度，能够实现提供在部分支承面的区域中的滚动轴承（例如滚针轴承）的明显改进的润滑，因而，平衡轴本身能够容易地安装，因而以节能的方式进行安装。

在根据本发明的解决方案的有利的进一步展开的情况下，横向开口布置在平衡轴的轴向中部之外。这使得对第一部分支承面分配相对大的不平衡重量成为可能，而第二且更小的部分支承面由于偏离中心的横向开口被分配明显更低的不平衡重量。根据本发明的平衡轴因而在支承点自身的区域中具有相应的不平衡重量，从而，相邻的不平衡部分的重量减少。

在根据本发明的解决方案的有利的进一步展开的情况下，第二部分支承面由两个彼此轴向分开的腹板保持，腹板中的每一个形成横向开口的边缘。在此，横向开口可以设计成矩形、三角形或梯形。这种非穷举性的列举已显示，横向开口的结构可随意自由选择，因此，单独适应于相应的负载。横向开口自身通常具有相同的连续横截面，以便能够移进或移出相应的锻造模具。

实际上，平衡轴包括固定支架应用部。可以设置，但并非必然设置这种膨胀的固定支架应用部，通常仅在相对于连杆避免需要平衡轴的区域中设置。这种固定支架应用部另外使得在某些条件下可能需要重新加工两个端部区域期间除了这两个端部区域之外保持平衡轴成为可能。通过膨胀的固定支架应用部，不平衡重量的分布也是可能的。从固定支架应用部到不平衡部分或支承点的过渡在此情况下优选设置成以流动方式合并到彼此之中。

根据本发明的设备的进一步的重要特征和优点根据各从属权利要求、附图以及相关附图描述而获得。

应理解，在不背离本发明的范围的情况下，上文中提及的各特征以及仍待在下文中解释的各特征不仅能够以所提到的相应组合进行使用，而且还通过其他组合或者单独使用。

附图说明

本发明的各优选示例性实施例显示在附图中，并在以下描述中更详细地进行说明。

在所有情况下，示意性显示：

图1a-c为在所有情况下根据本发明的具有提供在支承点区域中的梯形横向开口的类似平衡轴。

图2a、b为根据本发明的具有位于支承点区域中的三角形横向开口的平衡轴的进一步的可能实施例。

图3a、b为类似于图1a、b和c中的轴，但每一个具有略微修改。

图4为根据本发明的平衡轴的进一步的可能实施例。

图5a、b和c为不遵从本发明的平衡轴的可替代实施例。

具体实施方式

根据图1至图4，根据本发明的用于未显示的内燃机的平衡轴1包括若干不平衡部分2、3和两个支承点4、5，其中每一个支承点4、5分配有至少一个不平衡部分2、3。根据本发明，平衡轴1目前具有位于支承点4、5上的横向开口6、6’，横向开口6、6’将第一部分支承面7与第二部分支承面8分开。根据本发明提供的横向开口6、6’在此情况下提供若干重大优点：一方面，它们减少支承点4、5区域中的重量，因而平衡轴1完全能够设计成更轻，因此能够以更节能的方式操作。另一方面，横向开口6、6’通过传统模和相关的锻模使得锻造平衡轴1变成可能，因此，平衡轴1不仅能够精确制造，而且还比较节省成本。横向开口6、6’在此情况下通常平行于锻造方向延伸。

根据图1至图4，两个横向开口6、6’均被分配到相应所示的平衡轴1，其中另外明显能够想到，根据本发明的平衡轴1仅包括一个支承点4、5或两个以上的支承点4、5。横向开口6、6’另外被布置为与平衡轴1的纵向轴线偏心，即在平衡轴1的纵向轴向外，因此，平衡轴1自身在支承点4、5区域中不平衡，从而特别地相邻的不平衡部分2、3重量减少。

考虑到根据本发明的依据图1至图4的平衡轴1，显然，第二部分支承面8比第一部分支承面7延伸更小的圆周角。可选地，第二部分支承面8还能够沿着平衡轴1的轴向方向设计得更短，即沿着横向方向看比第一部分支承面7窄，例如通过根据图2a、图2b和图3a的平衡轴所示。相反的实施例也是可以想到的，其中第二部分支承面8比第一部分支承面7宽，例如根据图1a-c所示。然而，通常，相应的部分支承面7、8的尺寸适应于待吸收的相应的轴承负载，从而单纯就面积而言，第一部分支承面7设计为大于第二部分支承面8，这是因为第二部分支承面8吸收的负载因其中的更低平衡重量而更小。

根据本发明的所有平衡轴1共有同之处在于，横向开口6、6’设置在平衡轴1的轴向中部之外，因此，分配到第一部分支承面7的不平衡重量比分配到第二部分支承面8的不平衡重量明显更大。此外，所有平衡轴1生产成一个零件，即由材料整体式生产，因此，能够使生产合理化。第二部分支承面8在此情况下由两个彼此轴向分开的腹板9、10保持，腹板9、10反过来各自形成相应的横向开口6、6’的边缘。两个腹板9、10在此情况下能够设计成半圆形式（例如通过根据图1至3b的平衡轴所示）或者仅设计成纯粹的径向腹板（例如通过根据图4的平衡轴1所示）。因此，能够实现进一步的重量减少。横向开口6、6’能够在形状上通常被设计成四边形，特别是矩形或者梯形或三角形，例如通过根据图2a和2b的平衡轴1所示。在纵向端11，平衡轴1能够以旋转固定的方式连接到未示出的驱动元件，例如齿轮，从而例如经由内燃机的曲轴来驱动平衡轴1。在两个支承点4、5之间能够另外设置膨胀的固定支架应用部12，其能够避免平衡轴1在未显示的连杆之前。另外，固定支架应用部12可能保持平衡轴1，特别是在再加工平衡轴1时保持平衡轴1。

关于根据本发明的依据图2a和2b的平衡轴1，通过比较窄的第二部分支承面8在此还实现了支承点4、5的明显改进的润滑。作为用于根据本发明的平衡轴1的材料，轧制轴承钢C56E2例如是可以的。在各自不同的图1至图4中所示的根据本发明的各个平衡轴1，例如在总重量上、在直径上、在密度上或在质量半径上不同。

图5a-c示出了平衡轴1’的进一步实施例，但平衡轴1’不遵从本发明，并且在支承点4’、5’的区域中具有连续的支承面。图5a-c所示的平衡轴1’同样能在单一锻造工序中生产，但模具分割部旋转90°。根据图5c的平衡轴1’显示出位于相应的支承点4’、5’的区域中的轴向孔13，该孔13将减少该区域中的重量。这种重量减少还通过图5a所示的平衡轴1’以同样的方式显示，其中沿圆周方向逐渐变细然后再次扩大的支承面使支承点4’、5’的明显改进润滑变成可能。

利用根据本发明的平衡轴1，平衡轴1不仅能够以减少重量的方式进行生产，这在操作中带来能量优势，而且与此同时设计成更简单，因而更节省成本地生产，特别是在单一锻造布置中生产。通常，根据本发明的平衡轴1在此情况下用于以已知方式减少或消除往复式活塞的自由惯性力，因此用于减少操作噪声和振动。由平衡轴1生成的惯性力抵消曲轴传动的惯性力。根据内燃机的类型，在多数情况下使用以单倍或两倍的曲轴转速运行的一个或两个平衡轴1。

Claims

1.一种用于内燃机的平衡轴（1），具有至少一个不平衡部分（2、3）和至少一个支承点（4、5），其中所述至少一个不平衡部分（2、3）被分配到所述至少一个支承点（4、5），

其特征在于，所述平衡轴（1）在所述支承点（4、5）上具有将第一部分支承面（7）与第二部分支承面（8）分开的横向开口（6、6’）。

2.根据权利要求1所述的平衡轴，其特征在于，所述平衡轴（1）锻造成横向开口（6、6’）平行于锻造方向延伸。

3.根据权利要求1或2所述的平衡轴，其特征在于，第二部分支承面（8）比第一部分支承面（7）延伸更小的圆周角。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的平衡轴，其特征在于，第二部分支承面（8）沿平衡轴（1）的轴向方向更短，即设计成沿着横向方向比第一部分支承面（7）更窄。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的平衡轴，其特征在于，横向开口（6、6’）布置在平衡轴（1）的轴向中心外。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的平衡轴，其特征在于，所述平衡轴（1）由一个零件生产。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的平衡轴，其特征在于，所述第二部分支承面（8）由两个轴向彼此分开的腹板（9、10）保持，所述腹板（9、10）各自形成所述横向开口（6、6’）的边缘。

8.根据权利要求7所述的平衡轴，其特征在于，所述两个腹板（9、10）设计成半圆盘状。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的平衡轴，其特征在于，

所述平衡轴（1）在一端承载驱动元件，优选齿轮，该驱动元件能够连接到曲轴侧上的齿轮；和/或

所述平衡轴（1）具有位于两个支承点（4、5）之间的膨胀的固定支架应用部（12），和/或

所述横向开口（6、6’）为矩形、三角形或梯形。

10.一种内燃机，具有至少一个根据权利要求1至9中任一项所述的平衡轴（1）。