DE102012216418A1 - unbalanced shaft - Google Patents
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Abstract
Vorgeschlagen ist eine Leichtbau-Unwuchtwelle (1, 1’) zum Ausgleich von Massenkräften und/oder Massenmomenten einer Brennkraftmaschine. Die Unwuchtwelle umfasst eine als Hohlprofil ausgebildete Trägerwelle (2, 2’) und eine oder mehrere im Bereich des Hohlprofils mit der Trägerwelle gefügte Unwuchtmassen (3, 3’). Das Hohlprofil soll einen nicht-kreisförmigen Profilquerschnitt aufweisen, wobei das Hohlprofil und die Unwuchtmassen jeweils an deren Außenumfang miteinander gefügt sind.A lightweight unbalanced shaft (1, 1 ') is proposed to compensate for inertial forces and / or moments of inertia of an internal combustion engine. The unbalanced shaft comprises a carrier shaft designed as a hollow profile (2, 2 ') and one or more unbalanced masses (3, 3') joined to the carrier shaft in the area of the hollow profile. The hollow profile should have a non-circular profile cross section, the hollow profile and the unbalanced masses being joined to one another at their outer circumference.
Description
Die Erfindung betrifft eine Unwuchtwelle zum Ausgleich von Massenkräften und/oder Massenmomenten einer Brennkraftmaschine, umfassend eine zumindest bereichsweise als Hohlprofil ausgebildete Trägerwelle und eine oder mehrere im Bereich des Hohlprofils mit der Trägerwelle gefügte Unwuchtmassen.The invention relates to an imbalance shaft to compensate for inertial forces and / or moments of inertia of an internal combustion engine, comprising an at least partially formed as a hollow profile carrier shaft and one or more in the region of the hollow profile with the carrier shaft joined imbalance masses.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Gebaute Unwuchtwellen mit einer als Hohlwelle ausgebildeten Trägerwelle und daran befestigten Unwuchtmassen sind beispielsweise aus der
Nachteilig an diesen bekannten Ausführungen ist das beschränkte Leichtbaupotenzial, d.h. die Möglichkeit, die Wellenmasse bei vorgegebener Unwucht zu verringern. A disadvantage of these known designs is the limited lightweight potential, i. the ability to reduce the shaft mass at given unbalance.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gebaute Leichtbauwelle der eingangs genannten Art anzugeben.The present invention has for its object to provide a built lightweight shaft of the type mentioned.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1, während vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind. Demnach soll das Hohlprofil einen nicht-kreisförmigen Profilquerschnitt aufweisen, wobei das Hohlprofil und die Unwuchtmassen jeweils an deren Außenumfang miteinander gefügt sind. The solution to this problem arises from the features of
Gegenüber dem eingangs zitierten Stand der Technik ergibt sich das hohe Leichtbaupotenzial der erfindungsgemäßen Unwuchtwelle daraus, dass die Trägerwelle von der oder den Unwuchtmassen nicht vollständig umschlossen ist, so dass der der Wellenunwucht entgegenwirkende Unwuchtmassenanteil auf dem der Unwuchtrichtung abgewandten Wellenumfangsabschnitt klein gehalten wird. Ausgehend von einer bekannten Unwuchtwelle führt dies zu einer Verlagerung des Gesamtschwerpunkts in Richtung der Wellenunwucht, so dass eine erfindungsgemäße Welle bei unveränderter Unwucht mit erheblich geringerer Masse und dementsprechend geringerem Gewicht ausgeführt werden kann.Compared to the cited prior art, the high lightweight potential of the imbalance shaft according to the invention results from the fact that the carrier shaft is not completely enclosed by the imbalance mass or masses, so that the imbalance mass counteracting the imbalance of the imbalance is kept small on the shaft peripheral portion facing away from the imbalance direction. Starting from a known imbalance shaft, this leads to a shift of the overall center of gravity in the direction of the wave imbalance, so that a shaft according to the invention can be executed with unchanged imbalance with significantly lower mass and correspondingly lower weight.
Die Trägerwelle weist zweckmäßigerweise einen Massenschwerpunkt auf, der bezüglich der Unwuchtrichtung der Unwuchtwelle jenseits ihrer Längsachse verläuft. Bei dieser Schwerpunktsverteilung der Wellenkomponenten kann der Schwerpunktsabstand der Unwuchtmassen von der Wellenlängsachse zugunsten des von der rotierenden Welle beanspruchten Bauraums (Umhüllende der Unwuchtmassen) klein gehalten werden, während der der Wellenunwucht entgegenwirkende Trägerwellenanteil aufgrund der kleinen absoluten Masse infolge des Hohlprofils ebenfalls klein ist. The carrier shaft expediently has a center of gravity which extends beyond the longitudinal axis with respect to the imbalance direction of the imbalance shaft. In this center of gravity distribution of the wave components of the center of gravity of the imbalance masses of the shaft longitudinal axis in favor of the space occupied by the rotating shaft space (envelope of imbalance masses) are kept small, while the wave imbalance counteracting carrier wave component due to the small absolute mass due to the hollow profile is also small.
Das Hohlprofil ist besonders bevorzugt durch Innenhochdruckumformung, nachfolgend kurz als IHU bezeichnet, hergestellt. Dabei können die Unwuchtmassen mit Hinterschnitten versehen sein, in die das Hohlprofil unter Bildung der Fügeverbindung mit den Unwuchtmassen eingeformt ist. Alternativ oder ergänzend zu dieser rein formschlüssigen Verbindung kann auch ein beispielsweise durch eine Schweißverbindung hergestellter Stoffschluss zwischen der Trägerwelle und den Unwuchtmassen vorgesehen sein.The hollow profile is particularly preferably produced by hydroforming, hereinafter referred to as IHU for short. The imbalance masses may be provided with undercuts, in which the hollow profile is formed to form the joint connection with the imbalance masses. As an alternative or in addition to this purely positive connection, it is also possible to provide a material connection, for example produced by a welded connection, between the carrier shaft and the imbalance masses.
Die Unwuchtwelle soll zudem an einem oder mehreren Lagerzapfen radial gelagert sein, wobei ein erster Teilumfang der Lagerzapfen durch die Trägerwelle und ein zweiter Teilumfang der Lagerzapfen durch die Unwuchtmassen gebildet ist. Die Formgebung der Lagerzapfen erfolgt bevorzugt mittels des IHU-Verfahrens. The unbalanced shaft should also be mounted radially on one or more journal, wherein a first part of the circumference of the bearing pin is formed by the carrier shaft and a second part of the circumference of the bearing journal by the imbalance masses. The shape of the bearing pin is preferably carried out by means of the hydroforming process.
Die Lagerzapfen sind vorzugsweise vollzylindrisch ausgebildet. Alternativ können dennoch auch teilzylindrische Lagerzapfen vorgesehen sein, deren Lagerlaufbahn sich über einen Umfangswinkel von kleiner 360° erstrecken, wobei die Laufbahnunterbrechung auf dem der Unwucht abgewandten, d.h. lastfreien Umfangsabschnitt der Unwuchtwelle verläuft.The journals are preferably formed fully cylindrical. Alternatively, however, also part-cylindrical bearing journals may be provided, the bearing race extending over a circumferential angle of less than 360 °, the raceway interruption facing away from the imbalance, i. load-free peripheral portion of the imbalance shaft runs.
Im Falle einer radialen Wälzlagerung der Unwuchtwelle und einem nicht wälzfesten Werkstoffgefüge der Trägerwelle kann die Unwuchtwelle auf den Lagerzapfen befestigte Wälzlagerinnenringe umfassen.In the case of a radial roller bearing of the imbalance shaft and a non-rolling material structure of the support shaft, the unbalanced shaft may comprise mounted on the bearing pin rolling bearing inner rings.
Die Unwuchtmassen sollen sich jeweils über einen Umfangswinkel von maximal 180° erstrecken und somit zugunsten der geringen Wellenmasse keinen der Unwucht entgegenwirkenden Massenanteil jenseits der Wellenlängsachse aufweisen.The imbalance masses should each extend over a circumferential angle of at most 180 ° and thus have no mass counteracting the imbalance in favor of the low shaft mass on the other side of the shaft longitudinal axis.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Unwuchtwellen vereinfacht dargestellt sind. Sofern nicht anders erwähnt, sind dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale oder Bauteile mit gleichen Bezugszahlen versehen. Es zeigen:Further features of the invention will become apparent from the following description and from the drawings, in which embodiments of unbalanced shafts according to the invention are shown in simplified form. Unless otherwise stated, the same or functionally identical features or components are provided with the same reference numbers. Show it:
Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Die in
Die Unwuchtwelle
Das Hohlprofil der Trägerwelle
Wie in den
Wie in den
Der in
Die in
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Unwuchtwelle unbalanced shaft
- 22
- Trägerwelle carrier wave
- 33
- Unwuchtmasse unbalanced mass
- 44
- Antriebsteil driving part
- 55
- Lagerzapfen pivot
- 66
- erster Teilumfang des Lagerzapfens first partial circumference of the trunnion
- 77
- Unwuchtrichtung unbalance direction
- 88th
- Längsachse der Unwuchtwelle Longitudinal axis of the imbalance shaft
- 99
- zweiter Teilumfang des Lagerzapfens second partial circumference of the journal
- 1010
- Massenschwerpunkt der Trägerwelle Mass center of the carrier wave
- 1111
- Steg web
- 1212
- Vertiefung deepening
- 1313
- Steg web
- 1414
- Verschweißung welding
- 1515
- Wälzlagerinnenring Bearing inner ring
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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