DE102015221277A1 - Ausgleichswelle und Brennkraftmaschine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Ausgleichswelle (10), die angepasst ist, um in Drehung von einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine angetrieben zu werden. Die Ausgleichswelle (10) ist mit Kugellagern (12, 14) ausgestattet, um in Drehung frei in einem Aufbau der Brennkraftmaschine montiert zu sein, sowie mit einem Nocken (16) zur Wechselwirkung mit einer Nocken-Nachlaufwalze (18) für Kraftstoffeinspritzpumpe. Die Erfindung schlägt vor, dass mindestens eines der Kugellager (12, 14) ein Kugellager mit Doppelreihe von Rollelementen ist.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ausgleichswelle und eine Brennkraftmaschine, die mindestens eine Ausgleichswelle umfasst.
- Brennkraftmaschinen können Ausgleichssysteme umfassen, die es erlauben, die Schwingungen des Motors, die auf die Bewegung der Kolben zurückzuführen sind, zu kompensieren. Eine Brennkraftmaschine umfasst manchmal eine einzige Ausgleichswelle, allgemeiner aber zwei Ausgleichswellen, die in Drehung in Phasenopposition im Allgemeinen durch ein Zahnrad der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine oder manchmal eine Kette oder einen Riemen angetrieben werden. Die Ausgleichswellen umfassen im Allgemeinen mindestens eine exzentrische Masse, die radiale und axiale Lasten veranlasst, die mit der Drehzahl der Ausgleichswellen steigen.
- Die Ausgleichswellen sind im Allgemeinen in Träger der Brennkraftmaschine anhand von Kugel-, Nadel- oder Wälzlagern montiert. Es ist insbesondere aus dem Dokument
US-A-2011/0247581 - Aus dem Dokument
US 7 823 567 B2 ist bekannt, dass man eine Ausgleichswelle mit einem Nocken zur Wechselwirkung mit einer Nocken-Nachlaufwalze für eine Kraftstoffeinspritzpumpe einer Brennkraftmaschine ausstatten kann. Die Integration eines Nockens in eine Ausgleichswelle auferlegt Begrenzungen, die das axiale Spiel der Ausgleichswelle betreffen, welchen nur schwer begegnet werden kann, vor allem unter Anbetracht der von den Zahnrädern der Kurbelwelle mit Schraubenprofil erzeugten Axialkräfte. Die Nocken-Nachlaufwalze hat nämlich Schwierigkeiten mit Querkräften in Bezug zu ihrer Längsachse, wie zum Beispiel mit Kräften, die als Auswirkungen eine starke Verringerung ihrer Lebensdauer, ja sogar gelegentlich ihren Bruchs beim Betrieb haben. - Die Patentschrift
FR 2 913 739 - Die Erfindung soll diesen Nachteilen abhelfen, indem sie eine neue Brennkraftmaschine vorschlägt, deren Ausgleichswelle oder Ausgleichswellen, die mit einem Nocken ausgestattet sind, in Drehung zuverlässiger und starrer als gemäß dem Stand der Technik getragen werden.
- Dazu betrifft die Erfindung eine Ausgleichswelle, die angepasst ist, um in Drehung von einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine angetrieben zu werden, wobei die Ausgleichswelle mit Kugellagern ausgestattet ist, um in Drehung frei in einem Aufbau der Brennkraftmaschine montiert zu werden. Die Ausgleichswelle umfasst einen Nocken zur Wechselwirkung mit einer Nocken-Nachlaufwalze für eine Brennkraftmaschinen-Kraftstoffeinspritzpumpe.
- Diese Brennkraftmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Kugellager ein Doppelreihen-Kugellager mit Rollelementen ist, das zwei Kugellager mit einer Reihe von Rollelementen, die miteinander gepaart sind, umfasst. Dank der Erfindung kann das axiale Spiel der Kugellager, die die Drehung der Ausgleichswellen tragen, verringert oder annulliert werden, was es erlaubt, die axiale Bewegung der Welle zu verringern oder zu annullieren, sowie das Geräusch, das von den Kugellagern erzeugt wird, und die Abnutzung der Nocken-Nachlaufwalze und ihrer Laufbahn zu verringern und ihre Lebensdauer zu verlängern.
- Gemäß vorteilhaften aber nicht zwingenden Aspekten der Erfindung kann eine solche Brennkraftmaschine eines oder mehrere der folgenden Merkmale enthalten, die in allen technisch zulässigen Kombinationen genommen werden: Die Rollelemente sind Kugeln, Walzen oder Nadeln. Außerdem können die Kugellager des Typs mit tiefen Nuten sein, insbesondere mit drei oder vier Kontaktpunkten, und/oder des Typs mit geraden Kontakten und/oder des Typs mit schrägen Kontakten.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Kugellager mit einer Reihe von Rollelementen einen ersten Ring und einen zweiten Ring, die derart hergestellt sind, dass ein axialer Abstand zwischen den axialen Oberflächen des ersten Rings und des zweiten Rings in einer Konfiguration ohne axiale Kräfte besteht. Vorzugsweise sind diese Kugellager mit einer Reihe von Rollelementen derart gepaart, dass die zwei Kugellager mit einer Reihe von Rollelementen, die Kugellager mit Doppelreihe von Rollelementen bilden, komplementäre axiale Abstände haben.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kugellager mit einfacher Kugelreihe Kugellager mit tiefer Nut, deren Ringe eine kreisförmige ringförmige Nut, die eine Lauffläche bildet, umfassen. Kugeln sind zwischen den Laufflächen angeordnet und werden mit regelmäßiger umfänglicher Beabstandung von einem Käfig gehalten. Das Kugellager ist mit einem bestimmten internen radialen und axialen Spiel montiert, das von dem Durchmesser der Nutböden, vom Durchmesser der Kugeln sowie vom Radius der Laufflächen in geradem Schritt durch eine axiale Ebene abhängt.
- Das interne Spiel des Kugellagers drückt sich in der Möglichkeit einer leichten radialen Bewegung aus, die auf einen Ring in Bezug zu dem anderen unter der Einwirkung einer radialen oder axialen Kraft, die auf einen der Ringe ausgeübt wird, ausgeübt wird.
- Dank der Fähigkeit, hohe axiale Lasten zu tragen, erlaubt die Erfindung die Kombination eines Nockens mit einem Zahnrad mit Schraubenprofil auf derselben Ausgleichswelle.
- Zum Paaren der Kugellager stellt man die Kugellager her und wählt die Kugellager aus, die, wenn sie nebeneinander und Seite gegen Seite angeordnet sind, eine Einheit bilden, die ein axiales Spiel nahe null aufweist, und einen bestimmten Kontaktwinkel zwischen den Kugeln und den Laufbahnen, um unter Tragen sowohl einer radialen als auch einer axialen Last funktionieren zu können.
- Die Herstellung der Kugellager mit einer Kugelreihe kann einen Schleifschritt aufweisen, um die Breite eines der Ringe, die zuerst mit einer gleichen axialen Breite hergestellt werden, zu verringern. Unter Breite versteht man das axiale Maß von einer radialen Frontoberfläche zur anderen.
- Die derart gebildete Einheit bildet ein Kugellager, das mit einem axialen Spiel sehr nahe an null funktioniert und fähig ist, axiale und radiale Lasten zu tragen.
- Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung haben die Kugellager, die die Drehung der Ausgleichswelle erlauben, schräge Kontakte.
- Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung haben die Kugellager, die die Drehung der Ausgleichswelle erlauben, gerade Kontakte.
- Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Kugellager, die die Drehung der Ausgleichswelle erlauben, des Typs mit tiefen Nuten, insbesondere des Typs mit drei oder vier Kontaktpunkten.
- Gemäß einer Ausführungsform werden die realen axialen Abstände für mehrere Kugellager gemessen, und man paart Kugellager, die komplementäre Abstände oder Abstände gleich null haben. Die Auswahl der Kugellager zum Paaren kann außerdem unter Messen der relativen Abstände der radialen Endoberflächen der Ringe und unter Anlegen entgegengesetzter axialer Kräfte ausgeführt werden.
- Die Erfindung wird besser verstanden und andere Vorteile erscheinen klarer angesichts der folgenden Beschreibung einer Brennkraftmaschine gemäß ihrem Grundsatz, die beispielhaft und nicht einschränkend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen gegeben wird, in welchen:
-
1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ist; -
2 eine Ansicht in größerem Maßstab des Details II der1 ist. - Eine Ausgleichswelle
10 einer Brennkraftmaschine M ist auf1 dargestellt. Die Maschine M umfasst oder erhält einen Aufbau B. Die Brennkraftmaschine M umfasst eine Kurbelwelle (nicht dargestellt), deren Ende mit einem Zahnrad versehen ist. - Das Zahnrad der Kurbelwelle greift mit einem Zahnrad
20 der Ausgleichswelle10 ein, das in Drehung frei in mindestens zwei Trägern22 des Aufbaus B montiert ist. Die Drehung der Ausgleichswelle10 in den Trägern wird durch mindestens zwei Kugellager12 und14 erlaubt, von welchen mindestens eines eine Doppelreihe von Rollelementen hat. Diese mindestens zwei Kugellager sind auf einer ersten Seite des Zahnrads20 mit Schraubenprofil angeordnet. - Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung hat eines der zwei Kugellager
12 ,14 eine Doppelreihe von Rollelementen, während das andere Kugellager12 ,14 eine einfache Reihe von Rollelementen hat, zum Beispiel ein Nadellager. - Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird die Ausgleichswelle nicht von einem Zahnrad sondern von einer Kette oder einem Riemen angetrieben.
- Die Ausgleichswelle
10 umfasst eine exzentrierte Masse oder Unwucht42 , die es erlaubt, die gewünschte Kompensation der Schwingungen zu erzielen, die auf die Bewegung der Kolben zurückzuführen ist, die aus Klarheitsgründen nicht dargestellt sind. - Erfindungsgemäß umfasst die Ausgleichswelle
10 einen Nocken16 zur Wechselwirkung mit einer Nocken-Nachlaufwalze18 für eine Kraftstoffeinspritzpumpe. - In der Praxis umfasst die Brennkraftmaschine M zwei Ausgleichswellen
10 und jede dieser Ausgleichswellen kann in Drehung frei montiert werden, indem mehrere Kugellager verwendet werden, von welchen mindestens zwei auf derselben Seite des Nockens16 , wie gepunktet auf1 dargestellt, angeordnet werden können. - Bei der in
1 veranschaulichten Ausführungsform haben die Kugellager12 und14 eine Doppelreihe von Rollelementen und umfassen jeweils zwei Kugellager12a ,12b ;14a und14b mit einer Reihe von Rollelementen, die miteinander gepaart sind. Die Kugellager12a ,12b ;14a und14b mit einer Reihe von Rollelementen sind Kugellager mit tiefen Nuten, insbesondere mit drei oder vier Kontaktpunkten. Alternativ haben die Kugellager gerade oder schräge Kontakte. Insbesondere umfasst jedes der zwei Kugellager12a ,12b ;14a ,14b mit einer Reihe von Rollelementen einen ersten Ring und einen zweiten Ring, die derart hergestellt sind, dass ein axialer Abstand zwischen den axialen Oberflächen des ersten Rings und des zweiten Rings in einer Konfiguration ohne axiale Kräfte besteht. Die Kugellager12a ,12b ;14a und14b mit einer Reihe von Rollelementen werden derart ausgewählt, dass die Kugellager12a ,12b ;14a und14b mit einer Reihe von Rollelementen, die eines der Lager12 ,14 mit Doppelreihe von Rollelementen bilden, komplementäre axiale Abstände haben. - Gemäß einer Ausführungsform sind die Kugellager
12 und14 mit Doppelreihe von Rollelementen durch ein Schmieröl der Brennkraftmaschine M geschmiert. - Gemäß einer Ausführungsform sind die Kugellager
12 und14 mit Doppelreihe von Rollelementen mit Dichtungen ausgestattet, die in einer Laufkammer, die von den Dichtungen abgegrenzt ist, ein Schmiermittel halten, wie zum Beispiel ein Öl oder ein Fett, das vor dem Zusammenbauen der Dichtungen mit den Ringen des Kugellagers angeordnet wird. - Das Paaren der Kugellager
12a ,12b ,14a und14b erlaubt es, das Geräusch zu eliminieren, das durch das Funktionieren der Kugellager12 und14 erzeugt wird, indem das axiale Spiel eliminiert wird. - Wie auf
2 nur für das Kugellager12 dargestellt, umfasst das Kugellager12 ein erstes Kugellager12a mit einer einzigen Kugelreihe und ein zweites Kugellager12b mit einer einzigen Kugelreihe. Jedes der Kugellager12a und12b umfasst jeweils eine Kugelreihe, die zwischen dem Innenring und einem Außenring angeordnet ist. Die Kugellager12a und12b sind entlang einer Rotationsachse, die auch der Längsachse der Kugellager12a und12b entspricht, eng nebeneinander gelegt. Die Innenringe und Außenringe liegen knapp nebeneinander durch eine Oberflächenberührung zwischen den seitlichen Flächen des Kugellagers12a und den seitlichen Flächen des Kugellagers12b , die den Seitenflächen des Kugellagers12a gegenüberliegen. - Die technischen Merkmale und Ausführungsformen und Varianten, die oben beschrieben sind, können im Rahmen der vorliegenden Erfindung wie in den Ansprüchen definiert, kombiniert werden.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- US 2011/0247581 A [0003]
- US 7823567 B2 [0004]
- FR 2913739 [0005]
Claims (10)
- Ausgleichswelle (
10 ), die angepasst ist, um von einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine in Drehung angetrieben zu werden, wobei die Ausgleichswelle (10 ) mit Kugellagern (12 ,14 ) ausgestattet ist, um in Drehung frei in einem Aufbau der Brennkraftmaschine montiert zu sein, sowie einen Nocken (16 ) zur Wechselwirkung mit der Nocken-Nachlaufwalze (18 ) für eine Kraftstoffeinspritzpumpe aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Kugellager (12 ,14 ) ein Kugellager mit Doppelreihe von Rollelementen ist. - Ausgleichswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kugellager (
12 ,14 ) zwei Kugellager (12a ,12b ;14a ,14b ) mit einer Reihe von Rollelementen umfasst, die miteinander gepaart sind. - Ausgleichswelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der zwei Kugellager (
12a ,12b ;14a ,14b ) mit einer Reihe von Rollelementen einen ersten Ring und einen zweiten Ring umfasst, die derart hergestellt sind, dass ein axialer Abstand zwischen axialen Oberflächen des ersten Rings und des zweiten Rings in einer Konfiguration ohne axiale Kräfte existiert, wobei die Kugellager (12a ,12b ;14a ,14b ) mit einer Reihe von Rollelementen derart gepaart sind, dass die Kugellager (12a ,12b ;14a ,14b ) mit einer Reihe von Rollelementen, die mindestens eines der Kugellager (12 ,14 ) mit Doppelreihe von Rollelementen bilden, komplementäre axiale Abstände haben. - Ausgleichswelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichswelle (
10 ) ein Zahnrad (20 ) mit Schraubenprofil umfasst. - Ausgleichswelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugellager (
12a ,12b ,14a ,14b ) mit einer Reihe von Rollelementen des Typs mit tiefen Nuten sind, insbesondere mit drei oder vier Kontaktpunkten und/oder des Typs mit geraden Kontakten und/oder des Typs mit schrägen Kontakten. - Ausgleichswelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kugellager (
12 ,14 ) mit Doppelreihe von Rollelementen durch ein Schmieröl der Brennkraftmaschine (M) geschmiert ist. - Ausgleichswelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kugellager (
12 ,14 ) mit Doppelreihe von Rollelementen mit Dichtungen ausgestattet ist, die in einer Kammer, die von den Dichtungen abgegrenzt ist, ein Schmiermittel halten, wie zum Beispiel ein Öl oder ein Fett, das vor dem Zusammenbauen der Dichtungen mit den Ringen des Kugellagers angeordnet wird. - Brennkraftmaschine, die mindestens eine Ausgleichswelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
- Zusammenfügeverfahren einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugellager (
12a ,12b ;14a ,14b ) mit einer Reihe von Rollelementen derart ausgewählt und gepaart werden, dass die Kugellager (12a ,12b ;14a ,14b ) mit einer Reihe von Rollelementen, die mindestens eines der Kugellager mit Doppelreihe von Rollelementen bilden, komplementäre axiale Abstände haben. - Zusammenfügeverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugellager (
12a ,12b ;14a ,14b ) mit einer Reihe von Rollelementen derart ausgewählt und gepaart werden, dass sie, wenn sie nebeneinander und Seite gegen Seite angeordnet sind, eine Einheit bilden, die ein axiales Spiel nahe an null und einen bestimmten Kontaktwinkel zwischen den Kugeln und den Laufflächen aufweist, um unter Tragen sowohl der radialen Last als auch der axialen Last funktionieren zu können.
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