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Die Erfindung betrifft eine Ausgleichswelle mit Rotationsachse zum Ausgleich von Massenkräften und/oder Massenmomenten einer Hubkolben-Brennkraftmaschine (z.B. Diesel- oder Ottomotor) mit integral ausgebildetem Lagersitz und eine Ausgleichswellenbaugruppe.
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Aus dem Stand der Technik sind derartige Ausgleichswellen bekannt. So zeigt beispielsweise die
DE 10 2009 031 064 A1 eine Lageranordnung mit einer Welle und einem Nadellager, welches auf einem Lagerzapfen der Welle angeordnet ist. Der Lagerzapfen weist eine Innenlaufbahn für Nadelrollen des Nadellagers auf, welche teilumfänglich gegenüberliegende Axialschultern mit in Umfangsrichtung gesehen gleicher Schulterhöhe aufweist, um als Anlauffläche für das Lager zu dienen. Beidseits der Innenlaufbahn sind Freistiche vorgesehen, welche aufgrund der vorgeschlagenen Fertigungsverfahren besonders groß ausgebildet sein müssen.
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Außerdem ist aus der
EP 2 017 486 A1 eine Lageranordnung bekannt, bei der der Lagersitz sich in Umlaufrichtung gesehen außerhalb seines Lastbereichs verjüngt. Dadurch lassen sich Materialaufwand und Gewicht der Ausgleichswelle reduzieren.
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Aus der
DE 10 2007 027 990 A1 und der
DE 10 2009 035 684 A1 sind jeweils Ausgleichswellen mit einem länglichen Grundkörper bekannt, an denen ein Unwuchtabschnitt vorgesehen ist, dessen Massenschwerpunkt radial versetzt außerhalb der Rotationsache der Ausgleichwelle liegt. Ferner sind Lagerstellen in den jeweiligen Unwuchtabschnitten ausgebildet, die eine umlaufende Lagerlauffläche, beispielsweise für einen Lagerring, bereitstellen. Dabei bildet die Lagerlauffläche auf der Seite des Massenschwerpunkts einen Lastbereich aus. Ferner ist eine Ausführungsform vorgesehen, bei der die Lagerlauffläche außerhalb des Lastbereichs verjüngt.
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Die
DE 10 2008 008 000 A1 zeigt ebenfalls eine Ausgleichswelle mit einer Lauffläche für einen Lager, wobei die Lauffläche in Umlaufrichtung gesehen verjüngt.
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Aus der
WO 2014 040 595 A1 ist ein Leichtbau-Unwuchtwelle zum Ausgleich von Massenkräften und/oder Massenmomenten einer Brennkraftmaschine bekannt. Die Unwuchtwelle umfasst eine als Hohlprofil ausgebildete Trägerwelle und eine oder mehrere im Bereich des Hohlprofils mit der Trägerwelle gefügte Unwuchtmassen. Das Hohlprofil soll einen nicht-kreisförmigen Profilquerschnitt aufweisen, wobei das Hohlprofil und die Unwuchtmassen jeweils an deren Außenumfang miteinander gefügt sind.
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Die
JP H04-351 347 A betrifft eine Ausgleichswelle, die über entsprechende Laufbereiche zur Lagerung verfügt.
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Ausgehend von dem der Technik ist es somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Lagersitz der Ausgleichswelle im Hinblick auf Funktionalität und Massenverteilung weiter zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.
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Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Ausgleichswelle gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 und eine Ausgleichswellenbaugruppe.
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Erfindungsgemäß ist eine Ausgleichswelle mit Rotationsachse zum Ausgleich von Massenkräften und/oder Massenmomenten einer Hubkolben-Brennkraftmaschine vorgesehen, die zumindest einen länglichen Grundkörper umfasst, wobei am länglichen Grundkörper zumindest ein Unwuchtabschnitt vorgesehen ist, dessen Masseschwerpunkt radial versetzt außerhalb der Rotationsachse der Ausgleichswelle liegt und zumindest einen auf dem länglichen Grundkörper ausgebildeten Lagersitz mit umlaufender Lagerlauffläche zur Lagerung eines Radiallagers auweist, wobei die Lagerlauffläche bezüglich der Rotationsachse auf Seiten des Masseschwerpunktes einen Lastbereich aufweist, wobei eine axial bemessene Breite der Lagerlauffläche in Umlaufrichtung gesehen innerhalb des Lastbereichs zu verjüngen beginnt oder ein verjüngender Abschnitt der Lagerlauffläche gegenüber dem Lastbereich um einen Winkel zwischen 50° und 80° versetzt ist.
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Gegenüber dem Stand der Technik lässt sich mit dem verjüngenden Abschnitt, der bereits innerhalb des Lastbereichs beginnt, weiter Material einsparen. Hierbei wird mit Vorteil gezielt in dem Bereich des Lastbereichs zusätzlich Material eingespart, der im Vergleich zum in Umlaufrichtung gesehenen mittig gelegenen Teil des Lastbereichs weniger belastet wird. Mit anderen Worten: Im Gegensatz zum Stand der Technik wird bereits im Lastbereich die Lagerlauffläche gezielt zur Reduktion von Materialaufwand und Gewicht gekürzt bzw. verkleinert. Eine Ausgleichswelle mit einem verjüngenden Abschnitt, der gegenüber dem Lastbereich um einen Winkel zwischen 40° und 80°, bevorzugt zwischen 45°und 75° und besonders bevorzugt zwischen 50° und 60°, beabstandet ist, hat den Vorteil, dass sich eine solche Ausgleichswelle weitesgehend betriebstemperaturunabhängig betreiben lässt, ohne dass befürchtet werden muss, dass sich der Lastbereich zu weit in den verjüngenden Abschnitt hineinerstreckt. Hierbei wird mit Vorteil berücksichtigt, dass sich der Lastbereich mit zunehmender Temperatur vergrößert, wodurch die Gefahr einer Überbelastung im verjüngenden Abschnitt reduziert wird, wenn die Betriebstemperatur erhöht wird.
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Insbesondere ist es vorgesehen, dass unter Standartbetriebsbedingen, beispielsweise bei einer Standartbetriebstemperatur zwischen 100° C und 120°, eine axial bemessene Breite der Lagerlauffläche in Umlaufrichtung gesehen innerhalb des Lastbereichs zu verjüngen beginnt oder ein verjüngender Abschnitt der Lagerlauffläche gegenüber dem Lastbereich um einen Winkel zwischen 50° und 80° versetzt ist. Um bei einer Ausgleichswelle, deren verjüngender Abschnitt um einen Winkel zwischen 50° und 80° zum Lastbereich beabstandet ist, ebenfalls Material und damit Gewicht einzusparen, ist es vorstellbar, dass die Breite der Lagerlauffläche im Lastbereich kleiner ist als die Ausdehnung eines Wälzkörpers, der für den entsprechenden Lagersitz der Ausgleichswelle vorgesehen ist. Dabei ist es vorgesehen, dass eine Kürzung bzw. Reduzierung der Lagerlauffläche in axialer Richtung durch eine Verlängerung des nicht verjüngenden Abschnitts, der im Lastbereich liegt, kompensiertet wird, so dass die Wahrscheinlichkeit für eine Beschädigung im Lastbereiche in Folge der Radialbelastung im Betrieb vermieden werden kann. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Wälzlager um ein Nadellager.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass eine in Umlaufrichtung bemessene Länge eines nicht-verjüngenden Abschnitts der Lagerlauffläche, der sich im oder über den Lagerbereich erstreckt, abhängt von einem Radialspiel eines vorgesehenen Wälzlagers gegenüber dem Lagersitz, insbesondere einem im Betrieb zu erwartenden Radialspiel, und/oder von einer Temperatur, insbesondere einer im Betrieb der Ausgleichswelle zu erwartenden Temperatur. Durch die Berücksichtigung von im Betrieb zu erwartenden Rahmenbedingungen lässt sich mit Vorteil eine möglichst große Materialeinsparung, vorzugsweise bereits innerhalb des Lastbereichs, realisieren, ohne dass die Stabilität des Lagersitz bzw. der Ausgleichswelle gefährdet wird. Beispielsweise führt ein vergleichsweises geringes Radialspiel zwischen dem Lagersitz und dem Wälzlager zu einer vergleichsweise geringen Erstreckung des Lastbereichs in Umlaufrichtung. Unter Berücksichtigung dieser Kenntnis lässt sich somit ein vergleichsweiser kurzer nicht-verjüngender Abschnitt im Lastbereich, (im Vergleich zu Ausgleichswelle mit einem größeren Radialspiel) und damit eine entsprechende Materialeinsparung realisieren. Allerdings lässt sich das Radialspiel nicht beliebig reduzieren, da dies die Gefahr eines Verklemmens begünstigt. Ferner muss bei der Einstellung des Radialspiels ebenfalls berücksichtigt werden, dass das Radialspiel wegen der Ausdehnung der Wälzkörper mit steigender Temperatur abnimmt. Beispielsweise schwankt das Radialspiel zwischen 4 und 16 µm bei üblichen Radiallagerungen im KFZ-Bereich. Mit Vorteil ist die Position, die Form und/oder die Länge des verjüngenden Abschnitts an die jeweils im Betrieb zu erwartenden Längen des Lastbereichs bzw. deren im Betrieb zu erwartenden Änderung angepasst, so dass jeweils die möglichst optimale Anpassung hinsichtlich des Beginn des verjüngenden Abschnitts für die individuelle Ausgleichswelle erfolgen kann, ohne die Stabilität zu gefährden. Vorzugsweise wird zudem die Anzahl der Wälzkörper berücksichtigt, beispielsweise die Anzahl der Nadeln in einem Nadellager. Dadurch kann mit Vorteil berücksichtigt werden, dass der Lastbereich mit zunehmender Zahl an Nadeln sinken kann.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass ein Verhältnis zwischen einer in Umlaufrichtung bemessenen Länge des nicht-verjüngenden Abschnitts im Lastbereich zu einer in Umlaufrichtung bemessenen Länge eines verjüngenden Abschnitts einen Wert zwischen 0,2 bis 0,8, bevorzugt zwischen 0,4 und 0,6 und besonders bevorzugt zwischen 0,4 und 0,5 annimmt. Durch einen solch in Umlaufrichtung gesehen vergleichsweise langgestreckten verjüngenden Abschnitt ist es mit Vorteil möglich, im Lastbereich die Abnahme der Breite der Lagerlauffläche zunächst gering zu halten. Außerhalb des Lastbereichs lässt sich dann die Abnahme der axialen Breite der Lagerlauffläche sukzessive, beispielsweise nicht-linear, steigern. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Abnahme der Breite der Lagerlauffläche pro Längserstreckung in Umlaufrichtung im Lastbereich geringer ist als außerhalb des Lastbereichs. Dadurch lässt sich mit Vorteil sicherstellen, dass die wesentlichen Materialeinsparungen in einem unkritischen Bereich, d. h. außerhalb des Lastbereichs, erfolgt. Insbesondere ist es vorgesehen, dass zur Ausbildung des verjüngenden Teilbereichs die Laufbahn in Umlaufrichtung gesehen an ihren Rändern ca. 0,2 bis 0,8 mm, bevorzugt ca. 0,2 bis 0,6 mm und besonders bevorzugt ca. 0,2 bis 0,4 mm eingefräst ist. Dadurch kann der verjüngende Bereich mit Vorteil bis in die Lastzone verlängert werden. Insbesondere ist der abgefräste Abschnitt derart dimensioniert, dass über den abgefrästen Abschnitt eine Kühlmittelversorgung gewährleistet werden kann.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass Verhältnis zwischen einer in Umlaufrichtung bemessenen Länge des verjüngenden Abschnitt im Lastbereich zur Gesamtlänge des Lastbereichs einen Wert zwischen 0,05 und 0,3, bevorzugt zwischen 0,05 und 0,25 und besonders bevorzugt zwischen 0,05 und 0,2 annimmt. Es hat sich überraschender Weise herausgestellt, dass sich Material und Gewicht für Ausgleichswellen mit dem oben genannten Verhältnissen realisieren lassen, ohne dass die Belastbarkeit des Lastbereichs dadurch reduziert wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass in die Lagerlauffläche, insbesondere im Bereich des Lastbereichs, eine Schmiernut integriert ist. Vorzugsweise verläuft die Schmiernut schräg, so dass der Wälzkörper, beispielsweise ein nadelförmiger Wälzkörper, in axialer Richtung gesehen immer auf zwei durch die Schmiernut voneinander getrennten Lagerlaufflächen aufliegt. Durch die Integration der Schmiernut im Lastbereich wird die Schmiernut mit Vorteil in den Bereich integriert, in dem in Umlaufrichtung gesehen die Lagerlauffläche axial am größten ist, so dass eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Schmiermittels über das gesamte Wälzlager erfolgen kann. Vorzugsweise ist eine in Umlaufrichtung bemessene Breite der Schmiernut 0,2 - bis 0,4 - mal so groß wie die in Umlaufrichtung bemessene Breite des Wälzköpers. Bei einem solchen Verhältnis wird einerseits ausreichend Schmiermittel gefördert und gleichseitig das Abwälzen der Wälzkörper nicht beeinträchtigt.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Breite der Lagerlauffläche stufenförmig verjüngt. Eine stufenförmige Verjüngung lässt sich in vorteilhafter Weise vergleichsweise einfach herstellen. Vorstellbar ist auch, dass die Verjüngung durch mehrere in Umlaufrichtung aufeinanderfolgende, gleich große oder unterschiedlich große, Stufen erfolgt.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass im Betrieb der Ausgleichswelle ein Zentrum des Wälzlagers zur Rotationsachse der Ausgleichswelle versetzt ist. Insbesondere liegt das Wälzlager an einer ersten Seite an dem Lagersitz an und ist auf der der ersten Seite gegenüberliegenden Seite um das Radialspiel, vorzugsweise das gesamte Radialspiel, vom Lagersitz entfernt.
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Die Lagerlauffläche weist ferner in einer weiteren Ausführungsform bezüglich der Rotationsachse wenigstens auf Seiten des Unwuchtabschnittes axial beidseits jeweils einen wenigstens teilweise um die Rotationsachse verlaufenden radialen Schultervorsprung zur axialen Anlage eines Lagers auf, wobei die radiale Höhe H wenigstens eines (bevorzugt der dem Unwuchtabschnitt axial abgewandte Schultervorsprung) oder beider Schultervorsprünge über den Umfang der Ausgleichwelle gesehen variiert. Unter „axial beidseits“ ist dabei zu verstehen, dass beidseits der umlaufenden Lagerlauffläche jeweils ein entsprechender radialer Schultervorsprung vorgesehen ist. Die „Variation“ der radialen Höhe der Schultervorsprünge über den Umfang der Ausgleichswelle gesehen setzt im Rahmen der Erfindung grundsätzlich voraus, dass überhaupt ein (funktionaler) Schultervorsprung vorhanden ist und in den Bereichen unterschiedlicher Höhe H folglich jeweils größer als Null ist. Die Schultervorsprünge können, wie im Weiteren noch beschrieben, identisch (bspw. symmetrisch) oder auch voneinander unterschiedlich ausgebildet sein.
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Durch einen derart ausgebildeten Lagersitz einer Ausgleichswelle wird es ermöglicht, die Anschlagsflächen eines Lagers der Ausgleichswelle entsprechend der Unwucht und somit der Massenverteilung der Ausgleichswelle zu optimieren; unter Beibehaltung der Funktion der Schultervorsprünge als axialer Anschlagsfläche eines entsprechenden Lagers. Dies ist insbesondere bei Ausgleichswellen von besonderer Bedeutung, welche unter Einsatz möglichst geringer (bewegter) Massen dem Ausgleich der durch die zugehörige Brennkraftmaschine erzeugten Massenkräfte und/oder Massenmomente dienen. Indem die Schultervorsprünge ebenso masseoptimiert ausgebildet sind, kann insgesamt der Materialeinsatz auch im Unwuchtabschnitt optimiert und bevorzugt verringert werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltungsform ist die radiale Höhe der Schultervorsprünge auf Seiten des Unwuchtabschnittes am höchsten. Weiter bevorzugt weisen die Schultervorsprünge ihre maximale radiale Höhe - wenigstens auf Seiten des Unwuchtabschnittes bzw. im Bereich eines im Weiteren noch beschriebene Lastbereichs - in einem Winkel bezüglich der Rotationsachse auf, welcher dem Winkel der Versatzrichtung des Masseschwerpunktes des Unwuchtabschnitts entspricht. Auf diese Weise kann der Masseschwerpunkt der Ausgleichswelle insgesamt in die gewünschte, definierte Richtung versetzt werden, um somit der Funktion der Unwucht der Ausgleichswelle zu dienen, was wiederum eine Verringerung der Masse des Unwuchtabschnitts selbst zur Folge hat.
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Die Lagerlauffläche kann ferner bezüglich der Rotationsachse auf Seiten des Massenschwerpunktes den bereits erwähnten Lastbereich aufweisen, wobei der Lagersitz bevorzugt wenigstens im Bereich des Lastbereichs die Schultervorsprünge aufweist. Insbesondere ist in diesen Bereichen die Belastung der Lager am höchsten und somit das Erfordernis einer axialen Anschlagsfläche besonders hoch, so dass durch dieses Merkmal die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Ausgleichswelle auch im Hinblick einer definierten Masseverteilung weiter optimiert werden kann. Die radiale Höhe H der Schultervorsprünge kann jeweils über den Umfang gesehen mit zunehmenden Abstand zum Unwuchtabschnitt - also insbesondere zu der den Unwuchtabschnitt aufweisenden Seite der Ausgleichswelle bezüglich der Rotationsachse - abnehmen. Dies wenigstens auf Seiten des Unwuchtabschnittes bzw. im Erstreckungsbereich des Lastbereichs. Vorzugsweise nimmt die radiale Höhe der Schultervorsprünge zu dem dem Winkel der Versatzrichtung des Masseschwerpunkts entsprechenden Winkel und besonders bevorzugt mit zunehmendem Abstand zum Lastbereich ab. Auf diese Weise kann die Masseverteilung der Schultervorsprünge der Ausgleichswelle gezielt korrelierend der Masseverteilung des Unwuchtabschnitts radial verlagert bereitgestellt werden, um bei möglichst geringer Gesamtmasse der Ausgleichswelle dessen Masseausgleichsfunktion zu erfüllen. Dabei nimmt die radiale Höhe der Schultervorsprünge bevorzugt wenigstens über eine Teilerstreckung der Schultervorsprünge in Umfangsrichtung gesehen und ferner bevorzugt ausgehend vom Unwuchtabschnitt, dem entsprechenden Winkel oder dem Lastbereich ab. Eine sowohl masse- als auch funktionsoptimierte Ausgestaltung insbesondere im hohen Lastbereich der Lagerlauffläche des Lagersitzes der Ausgleichswelle kann somit erzielt werden.
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Die radiale Höhe H der Schultervorsprünge kann sich kontinuierlich oder diskontinuierlich verändern und nimmt bevorzugt kontinuierlich oder diskontinuierlich entsprechend ab. Unter „kontinuierlich“ kann beispielsweise verstanden werden, dass die radiale Höhe H der Schultervorsprünge über den Umfang gesehen und ausgehend von der entsprechend höchsten Stelle wenigstens über die vorbezeichnete Teilerstreckung beispielsweise linear abnimmt. Denkbar ist hier beispielsweise eine in Richtung der Rotationsachse gesehen im Wesentlichen ovale oder teilweise ovale Form bzw. Kontur, wie sie im Weiteren noch beschrieben wird. Eine „diskontinuierliche“ Veränderung bzw. Abnahme kann beispielsweise eine stufenweise oder nicht-lineare Reduzierung der radialen Höhe H der Schultervorsprünge sein. Auch ist es denkbar, dass die radiale Höhe H in definierten Bereichen, wo beispielsweise mechanische Stabilität durch erhöhte Schultervorsprünge erforderlich ist, diese zu den umliegenden Abschnitten der Schultervorsprünge wieder erhöht ausgebildet ist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist es denkbar, dass der Lagersitz wenigstens an einem in Umfangsrichtung gesehen dem Unwuchtabschnitt, vorzugsweise dem Lastbereich, gegenüberliegenden Lagerbereich - wenigstens über einen Teilbereich in Umfangsrichtung gesehen - keinen Schultervorsprung aufweist. Dabei kann die sich ergebende Lücke im Schultervorsprung genau gegenüber der Versatzrichtung des Masseschwerpunktes vorliegen. Auch kann über den gegenüberliegenden Lagerbereich in Umfangsrichtung gesehen wenigstens teilweise oder vollständig kein Schultervorsprung vorliegen. Auf diese Weise kann in einem Bereich, in dem die unwuchtbedingte Last auf die Ausgleichswelle gering ist, auf axiale Anschlagsflächen und somit unnötige Massen verzichtet werden, so dass die Masseverteilung der Ausgleichswelle insgesamt weiter optimiert ist.
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In einer alternativen Ausgestaltungsform ist es auch denkbar, die Schultervorsprünge nicht nur über eine Teilerstreckung in Umfangsrichtung gesehen oder mit Unterbrechungen vorzusehen, sondern umlaufend und bevorzugt geschlossen umlaufend um die Rotationsachse herum auszubilden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn durch die Schultervorsprünge der Ausgleichswelle im Bereich der Lagersitze eine erhöhte Torsions- und Biegestabilität zugedacht werden soll. Die Schultervorsprünge können sich wenigstens in einem definierten und bevorzugt den Lastbereich einschließenden Winkelbereich bezüglich der Rotationsachse erstrecken, wobei der Winkelbereich bevorzugt wenigstens 150° Grad, wenigstens 160°, wenigstens 170° oder wenigstens 180° beträgt. Auf diese Weise sind die Schultervorsprünge über einen ausreichend großen Umfangsbereich und bevorzugt insbesondere im hochbelasteten Bereich des Lagersitzes vorgesehen.
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Wie zuvor bereits dargestellt, können die Schultervorsprünge bezüglich der Lagerlauffläche identisch ausgebildet sein. Sie sind also bevorzugt symmetrisch ausgebildet; insbesondere bzgl. einer sich orthogonal zur Rotationsachse mittig des Lagersitzes bzw. seiner Lagerlauffläche erstreckenden (Spiegel-)Ebene. Alternativ ist es jedoch auch denkbar, dass die Höhe der Schultervorsprünge über den Umfang der Ausgleichswelle gesehen in Bezug auf den Betrag der Höhe unterschiedlich variiert. Wahlweise kann ferner über den Umfang der Ausgleichswelle gesehen der Verlauf der Höhe unterschiedlich variieren. Mit anderen Worten können die Schultervorsprünge in Ihrer Kontur insbesondere in Richtung der Rotationsachse gesehen anders ausgebildet sein; mithin eine andere (relative) Höhe und/oder einen anderen Verlauf über den Umfang der Ausgleichswelle (also um die Rotationsachse herum) gesehen.
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Auf diese Weise kann die Ausgleichswelle beispielsweise auf entsprechend gegebene technische Anforderungen angepasst ausgebildet sein. So ist es denkbar, dass aufgrund von Verbiegungen der Ausgleichswelle während des Betriebes eine der Lagerlaufflächen über einen größeren Umfangsbereich beansprucht wird, so dass diese über den Umfang gesehen mit einer größeren und/oder umfangsseitig längeren Wirkfläche bereitgestellt wird. Je nach Bedarf kann es ausreichend sein, dass eine der Lagerlaufflächen lediglich in einem kleinen (im Wesentlichen punktuellen) Umfangsabschnitt der Ausgleichswelle bereitgestellt werden muss, was wiederum einer weiter masseoptimierte Ausgleichswelle zur Folge hat. In diesem Zusammenhang ist es ferner denkbar, dass die radiale Höhe nur eines der Schultervorsprünge erfindungsgemäß ausgebildet ist, also über den Umfang der Ausgleichswelle gesehen variiert, während der andere Schultervorsprung auf andere Weise ausgebildet ist, beispielsweise die radiale Höhe des andere Schultervorsprunges wenigstens auf Seiten des Unwuchtabschnittes, bevorzugt wenigstens im Bereich des Lastbereichs, eine im Wesentlichen kontinuierliche radiale Höhe aufweist, welche in einem definierten und bevorzugt wenigstens den Lastbereich einschließenden Winkelbereich bzgl. der Rotationsachse bevorzugt axial sprunghaft bereitgestellt ist, wobei der Winkelbereich bevorzugt wenigstens 150°, ferner bevorzugt wenigstens 160° weiter bevorzugt wenigstens 170° und besonders bevorzugt wenigstens 180° beträgt.
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Wenigstens einer der Schultervorsprünge kann in Richtung der Rotationsachse gesehen im Wesentlichen oval oder teilweise oval ausgebildet sein. Diese Form lässt sich mit bekannten Herstellungsverfahren einfach herstellen und ermöglicht eine zugleich masseoptimierte als auch funktionseffektive Ausbildung eines entsprechenden Schultervorsprunges. Bei dem im Wesentlichen (teilweise) ovalen Schultervorsprung handelt es sich bevorzugt wenigstens um den dem Unwuchtabschnitt abgewandte Schultervorsprung.
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Der Grundkörper der Ausgleichswelle kann sich in einem (End-)Abschnitt auf der dem Unwuchtabschnitt abgewandten Seite des Lagersitzes von dem Lagersitz in Richtung der Rotationsachse weg erstreckend konisch zusammenlaufen. Durch eine derartige Ausgestaltung ist es insbesondere im Zusammenspiel mit einer dem Unwuchtabschnitt abgewandten und in seiner Höhe variablen Schultervorsprung möglich, ein Lager mit bevorzugt verformbarem Lagerkäfig seitlich auf den Lagersitz aufzuschieben. Dabei ermöglicht es die variable Höhe des zugewandten Schultervorsprunges, den Lagerkäfig an die Kontur der Kontur des Schultervorsprunges (ggf. in Verbindung mit der Lagerlauffläche) zu bringen, um diese einfach seitlich über den Schultervorsprung auf die Lagerlauffläche zu schieben. Durch die konische Ausbildung des (End-)Abschnittes wird es ferner ermöglicht, dass das Lager bzw. der Lagerkäfig beim Aufschieben zudem seitlich gekippt werden kann, um eine bessere Führung des Lagers auf den Lagersitz zu ermöglichen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltungsform kann der Lagersitz radial innen hohl ausgebildet sein. Dies beispielsweise wenigstens im Bereich radial innen bezüglich der Lagerlauffläche. Die hohle Ausbildung kann dabei bevorzugt als axiales Sackloch in dem Grundkörper vorgesehen sein. Auf diese Weise wird der Lagersitz bevorzugt (geschlossen) ringförmig ausgebildet, um einerseits ausreichend Stabilität für das Lager bereitzustellen und andererseits masseoptimiert ausgebildet zu sein, da in dem zentralen Bereich des Lagers auf unnötige Masse verzichtet wird. Insbesondere kann bei der Wahl des Lagers auf ein solches mit einem Verschluss verzichtet werden. Solche Lager haben an der Stelle des Verschlusses mit Vorteil eine Nadel, wodurch die Belastung auf die übrigen Nadeln verringert werden kann. Infolgedessen wird der Lastbereich kleiner und die Laufleistung des Lagers kann erhöht werden.
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Zwischen dem jeweiligen Schultervorsprung und der Lagerlauffläche kann wenigstens über die gesamte umlaufende Erstreckung des Schultervorsprungs ein Freistich vorgesehen sein. Dieser weist bevorzugt eine axiale Breite von kleiner als 2 mm, weiter bevorzugt kleiner als 1,5 mm und besonders bevorzugt kleiner als 1 mm auf. Folglich weist die Lagerlauffläche bevorzugt eine maximale axiale Breite auf, um eine möglichst große Auflagefläche für ein vorzusehendes Lager zu bilden und somit den Lagersitz insgesamt möglichst größenoptimiert auszubilden. Zur Bearbeitung der Lagerlauffläche wird dabei auf Fertigungsverfahren zurückgegriffen, die eine geringe axiale Pendelbewegung - beispielsweise Schleifbewegung - erfordern. Durch entsprechende Induktionshärteverfahren kann des Weiteren trotz geringer Breite des Freistichs ein Wärmeeintrag in die an die Lagerlaufflächen angrenzenden Bereiche (beispielsweise die Schultervorsprünge) weitestgehend vermieden werden. In einer bevorzugten Ausgestaltungsform kann die Lagerlauffläche bezüglich der Rotationsachse wenigstens auf Seiten gegenüber des Unwuchtabschnittes, vorzugsweise wenigstens auf Seiten gegenüber des Lastbereichs und insbesondere wenigstens in dem gegenüberliegenden Lagerbereich, eine gegenüber der Lagerlauffläche auf Seiten des Unwuchtabschnittes bzw. Lastbereichs geringere axiale Breite aufweisen. Somit kann insbesondere in niedrigen Lastbereich des Lagersitzes auf unnötige Masse verzichtet werden. Auf diesem Abschnitt der Lagerlauffläche erfolgt in der Regel ein im Wesentlichen unbelastetes Abrollen der Wälzkörper, so dass die reine Stützfunktion der Lagerlauffläche auch bei geringerer Breite der Lagerlauffläche sicher erzielt werden kann. Somit kann der Lagersitz weiter masseoptimiert ausgebildet sein. Wenn die Lagerlauffläche auf Seiten gegenüber des Unwuchtabschnitts schmaler als das vorzusehende Lager ausgebildet ist, kann auf dieser Seite des Lagersitzes auf Schultervorsprünge ganz verzichtet werden.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass der Lagersitz eine gegenüber der Rotationsachse geneigte Schräge aufweist und/oder eine erste Höhe des Schultervorsprungs kleiner ist als eine zweite Höhe des axial benachbarten Schultervorsprungs. Mittels der Schräge im Lagersitz bzw. der gegenüber der zweiten Höhe niedrigeren ersten Höhe lässt sich ein Aufziehen eines geschlossenen Lagerrings weiter vereinfachen.
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Wie zuvor bereits erwähnt, ist die Lagerlauffläche bevorzugt gehärtet und/oder feinbearbeitet, um die Funktion als Lagerlauffläche - also Lagerinnenring - zu erfüllen. Als Härten kommen hier beispielsweise Induktionshärteverfahren in Betracht. Mittels dieser Verfahren kann eine gezielte Wärmeeinleitung möglichst nur in die zu härtenden Bereiche der Ausgleichswelle erfolgen, so dass nicht zuletzt durch den gegebenen Freistich eine Wärmeübertragung in umliegende Bereiche der Ausgleichswelle weitestgehend vermieden werden kann. Bei entsprechend optimierter Wärmeeinbringung kann der Freistich dabei möglichst klein dimensioniert werden und insbesondere mit der vorbezeichneten axialen Breite von kleiner als 2 mm, weiter bevorzugt kleiner als 1,5 mm und besonders bevorzugt kleiner als 1 mm bereitgestellt werden. Zur Feinbearbeitung der Lagerlauffläche kommen insbesondere Feinbearbeitungsverfahren wie Honen und/oder (Fein-)Schleifen in Betracht, welche mit möglichst geringer Pendelbewegung in axialer Richtung ausgeführt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es denkbar, dass die Ausgleichswelle weitere (zweite) Lagersitze aufweist. Diese können wie der erste Lagersitz ausgebildet sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass wenigstens einer der zweiten Lagersitze anders ausgebildet ist als der erste Lagersitz. Beispielsweise ist es denkbar, dass der zweite Lagersitz wenigstens auf Seiten des Unwuchtabschnittes, bevorzugt wenigstens im Bereich des Lastbereichs, Schultervorsprünge mit im Wesentlichen kontinuierlicher radialer Höhe H aufweist. Diese kann in einem definierten und bevorzugten den Lastbereich einschließenden Winkelbereich bezüglich der Rotationsachse bevorzugt axial sprunghaft bereitgestellt sein. Der Winkelbereich beträgt hierbei bevorzugt wenigstens 150°, ferner bevorzugt wenigstens 160°, weiter bevorzugt wenigstens 170° und besonders bevorzugt wenigstens 180°.
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Auch ist es denkbar, dass bei wenigstens einem oder auch bei mehreren oder allen der Lagersitze die radiale Höhe wenigstens eines oder beider Schultervorsprünge über den Umfang der Ausgleichswelle gesehen variiert, wobei die Lagersitze sich bei erfindungsgemäßer Ausgestaltung grundsätzlich unterscheiden können; zumindest von wenigstens zweien der Lagersitze.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ferner eine Ausgleichswellenbaugruppe mit einer erfindungsgemäßen Ausgleichswelle sowie einem Lager (bspw. Nadellager) je Lagersitz mit auf der Lagerlauffläche umlaufend angeordneten Wälzkörpern sowie einen die Wälzkörper radial außen umgebenden Lageraußenring. Die Wälzkörper wiederum können in einem Lagerkäfig angeordnet sein. Insofern weist das Lager ferner bevorzugt einen Lagerkäfig auf. Das Lager kann dann derart vorgesehen sein, dass axiale Stirnbereiche des Lagers, beispielsweise des Lagerkäfigs, in axiale Anlage mit den Schultervorsprüngen kommen können und somit als axiale Anschlagsfläche auf Seiten des Lagers dienen.
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Aufgrund der beidseits vorgesehenen Schultervorsprünge ist beispielsweise der Einsatz eines (Nadel-)Lagerkäfigs mit Schloss denkbar, über das sich das Lager umfangsseitig öffnen, aufspreizen und somit einfach auf dem Lagersitz bzw. dessen Lagerlauffläche anbringen lässt. Bei derartigen Lagern ist der Abstand zwischen den Wälzkörpern (bspw. bevorzugt Nadeln) etwas größer als zwischen den anderen Wälzkörpern der restlichen Bereiche des Lagers. Dies kann zu erhöhter Kontaktspannung der der Schlossposition benachbarten Wälzkörper im Vergleich zu den anderen Wälzkörpern während des Betriebs führen, welche sich nachteilig auf die Lebensdauer des Lagers wie bspw. die Versagenswahrscheinlichkeit im Dauerlauf auswirken kann. Die variable Höhe der Schultervorsprünge kann bereits ausreichend Raum schaffen, um ein Lager mit bevorzugt verformbarem Lagerkäfig seitlich aufzuschieben. Der Lagerkäfig des Lagers ist dabei derart verformbar ausgebildet, dass er sich in Richtung der Rotationsachse gesehen der Kontur des zugewandten Schultervorsprungs anpassen lässt, um auf die Lagerlauffläche des Lagersitzes seitlich aufgeschoben zu werden. Auf diese Weise wird es ermöglicht, ein Lager mit geschlossenem Lagerkäfig einzusetzen, was wiederum eine Minimierung der Kontaktspannung im Lager, folglich ein homogeneres Abrollen und somit eine gesteigerte Lebensdauer zur Folge hat.
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Um die Montage eines derartig geschlossenen Lagerkäfigs zu vereinfachen, kann die Ausgleichswelle ferner entsprechend angepasst sein. Zum einen ist eine entsprechende Ausgestaltung des der Montageseite zugewandten (also des dem Unwuchtabschnitt abgewandten) (End-)Abschnittes des Grundkörpers denkbar. Dieser kann, wie zuvor beschrieben, entsprechend sich von dem Lagersitz in Richtung der Rotationsachse weg erstreckend konisch zusammenlaufen. Die Montage des Lagers erfolgt dann bevorzugt auf Seiten von und über diesen konisch zusammenlaufenden (End-)Abschnitt des Grundkörpers. Dies ermöglicht es in einfacher Weise, die Wälzkörper (insbesondere die Nadeln) mit zunehmendem Aufschieben des Lagerkäfigs auf die Ausgleichswelle auf einen maximalen Durchmesser im Lagerkäfig zu bringen, um somit das Lager samt nach hinten (radial außen) gedrückten Wälzkörpern einfach über die Schultervorsprünge auf die Lagerlauffläche zu schieben. Die Wälzkörper werden während des Aufschiebens zentriert und diese sowie der Lagerkäfig werden sowohl axial als auch radial geführt, was den Montageprozess insgesamt vereinfacht.
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Zum anderen ist eine definierte Ausgestaltung der in ihrer Höhe variablen Schultervorsprünge zu einem vereinfachten Aufschieben eines geschlossenen Lagerkäfigs - insbesondere auch in Kombination mit der vorbeschriebenen Ausgestaltung des (End-)Abschnitts des Grundkörpers - denkbar. Denkbar ist hier beispielsweise die im Wesentlichen (teilweise) ovale Form wenigstens des dem (End- )Abschnitt zugewandten Schultervorsprungs. Durch die variable Höhe mit bevorzugt ovaler Kontur der Schultervorsprünge kann bevorzugt ein Auffädeln des Lagers über ein zusätzliches leichtes Verkippen des Lagerkäfigs ermöglicht werden. Der Schultervorsprung führt den Käfig dann bevorzugt nur noch über einen kleinen Anlagebereich, welcher jedoch ausreichend ist, um ein Verrutschen des Lagerkäfigs im Betrieb zu verhindern. Ein solcher Montageschritt kann bevorzugt automatisiert erfolgen, so dass die Montage der Ausgleichswellenbaugruppe vereinfacht und kostengünstig durchgeführt werden kann.
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Weitere Ausgestaltungsformen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figuren der begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung einer Ausgleichswelle,
- 2 eine seitliche Schnittansicht der Ausgleichswelle gemäß 1,
- 3 eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie III-III der Ausgleichswelle aus 2,
- 4 eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie IV-IV der Ausgleichswelle aus 2,
- 4a ein Querschnitt entlang der Schnittlinie IV-IV gemäß einer ersten Ausführungsform
- 4b ein Querschnitt entlang der Schnittlinie IV-IV gemäß einer zweiten Ausführungsform
- 5 eine perspektivische Darstellung eines Ausschnittes einer Ausgleichswelle mit einer alternativen Ausgestaltung des in 1 und 2 links dargestellten und in 3 im Detail dargestellten Lagersitzes,
- 6 eine Draufsicht des in 5 dargestellten Ausschnittes der Ausgleichswelle im Bereich des Lagersitzes, und
- 7 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt einer Ausgleichswelle mit einer alternativen Ausgestaltung des in 1 und 2 rechts dargestellten und in 4 im Detail dargestellten Lagersitzes.
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Die Figuren zeigen Ausgleichswellen 1 mit Rotationsachse R der eingangs genannten Art gemäß unterschiedlichen Ausführungsbeispielen. Die erfindungsgemäße Ausgleichswelle 1 weist hierbei zumindest einen länglichen Grundkörper 2 auf, an dem zumindest ein Unwuchtabschnitt 3 vorgesehen ist, dessen Masseschwerpunkt M radial versetzt außerhalb der Rotationsachse R der Ausgleichswelle 1 liegt (vgl. 2). Die Ausgleichswelle 1 weist zumindest einen - hier zwei - auf dem länglichen Grundkörper 2 ausgebildeten Lagersitz 4, 5 mit umlaufender Lagerlauffläche 40, 50 zur Lagerung eines Radiallagers (nicht dargestellt) auf. Die Lagerlauffläche 40, 50 ist folglich integral mit der Ausgleichswelle 1 ausgebildet. Die Lagerlauffläche 40, 50 ist bevorzugt gehärtet und/oder feinbearbeitet, um den Anforderungen eines Lagers und der Funktion eines Lagerinnenrings entsprechend ausgebildet zu sein.
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Wie insbesondere bezüglich des in den 1 und 2 links sowie in den 5 bis 7 dargestellten Lagersitzes 4, 5 (vgl. auch 3) zu erkennen ist, weist die Lagerlauffläche 40 (1 bis 3, 5, 6) und 50 (7) bezüglich der Rotationsachse R wenigstens auf Seiten des Unwuchtabschnittes 3 axial beidseits (also in 2, 6 und 7 links und rechts) jeweils wenigstens einen teilweise um die Rotationsachse R verlaufenden radialen Schultervorsprung 41, 42, 51, 52 als axiale Anschlagsfläche für bzw. zur axialen Anlage eines Lagers bzw. dessen Lagerkäfigs auf. Die radiale Höhe H wenigstens eines oder bevorzugt auch beider Schultervorsprünge 41, 42, 51, 52 variiert über den Umfang der Ausgleichswelle 1 gesehen, wie insbesondere in 3, 5, 6 und 7 dargestellt ist. Wie dargestellt, kann dabei die radiale Schulterhöhe H bezüglich der Rotationsachse R auf Seiten des Unwuchtabschnittes 3 am höchsten sein (Hmax). Wie insbesondere 3 und 5 zu entnehmen ist, kann die maximale radiale Höhe Hmax des oder der Schultervorsprünge 41, 42, 51, 52 in einem Winkel bezüglich der Rotationsachse R vorliegen, 5 welcher dem Winkel der Versatzrichtung V des Masseschwerpunktes M entspricht. Insgesamt weist der Lagersitz 4, 5 wenigstens in seinem Lastbereich L - also auf Seiten der Masseschwerpunktverschiebung V bezüglich der Rotationsachse R - die Schultervorsprünge 41, 42, 51, 52 auf. Somit findet eine definierte Verschiebung der Masse der Ausgleichswelle 1 insgesamt ebenso über eine entsprechende Masseverteilung der Schultervorsprünge 41, 42, 51, 52 statt, sodass insgesamt die Masse der Ausgleichswelle 1 reduziert bereitgestellt werden kann, während die Funktion des Masseausgleichs auch bei insgesamt geringer bewegter Masse der Ausgleichswelle 1 aufrechterhalten bleibt.
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Wie 3 und 5 ferner zu entnehmen ist, kann die radiale Höhe H des oder der Schultervorsprünge 41, 42, 51, 52 jeweils über den Umfang der Ausgleichswelle 1 gesehen mit zunehmendem Abstand zum Unwuchtabschnitt 3 bzw. zu dem dem Winkel der Versatzrichtung V des Masseschwerpunkts M entsprechenden Winkel und insbesondere bevorzugt zum Lastbereich L abnehmen. Dies wenigstens über eine Teilerstreckung der Schultervorsprünge 41, 42, 51, 52 in Umfangsrichtung gesehen ausgehend vom Unwuchtabschnitt 3 bzw. dem entsprechenden Winkel oder dem Lastbereich L. Wie in den 3 und 5 gut zu erkennen, nimmt dabei die radiale Höhe H der Schultervorsprünge 41, 42, 51, 52 bevorzugt kontinuierlich ab. Die Schultervorsprünge - bspw. die Schultervorsprünge 41 (vgl. 1 bis 3, 5 und 6), 42 (vgl. 1 bis 3), 52 (vgl. 7) - sind in Richtung der Rotationsachse R gesehen hier im Wesentlichen oval ausgebildet, wobei auch eine teilweise ovale Form bzw. Kontur bevorzugt wenigstens im Lastbereich L denkbar ist (vgl. 5 bis 7). Grundsätzlich ist jedoch auch eine andere kontinuierliche oder diskontinuierliche Veränderung bzw. Abnahme der radialen Höhe H der Schultervorsprünge 41, 42, 51, 52 denkbar. Die Schultervorsprünge 41, 42, 51, 52 können, wie in 3 dargestellt, umlaufend und bevorzugt geschlossen umlaufend um die Rotationsachse R herum ausgebildet sein. Eine bevorzugt geschlossen umlaufende Ausbildung der Schultervorsprünge 41, 42 ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn zur Gewichtsreduktion der Lagersitz 4 radial innen hohl ausgebildet ist, wie dies den 1 bis 3 gezeigt ist. Dabei kann der Lagersitz 4 beispielsweise im Bereich radial innen bezüglich der Lagerlauffläche 40 hohl ausgebildet sein. Die hohle Ausbildung ist in den hier dargestellten Ausführungsbeispielen als axiales Sackloch 43 in dem Grundkörper 2 vorgesehen. Auch andere Ausgestaltungsformen sind denkbar. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass der Lagersitz 4, 5 wenigstens an einem in Umfangrichtung gesehen dem Unwuchtabschnitt 3 und vorzugsweise dem Lastbereich L gegenüberliegenden Lagerbereich G keinen Schultervorsprung 41, 42, 51, 52 aufweist, wie dies in den Ausführungsbeispielen der 5 bis 7 zu erkennen ist.
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Beispielsweise ist es bei einer solchen Ausgestaltungsform denkbar, dass sich die Schultervorsprünge 41, 52 - bevorzugt auch 42 und 51 - wenigstens in einem definierten und bevorzugt den Lastbereich L einschließenden Winkelbereich (bspw. wenigstens 150°, 160°, 170° oder 180°) bezüglich der Rotationsachse R erstrecken.
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Beispielsweise weisen der in den 1 und 2 rechte Lagersitz 5 Schultervorsprünge 51, 52 sowie der in den 5 bis 7 dargestellte Lagersitz 4, 5 15 einen dem Unwuchtabschnitt 3 axial zugewandten Schultervorsprung 42, 51 auf, welcher sich über einen Winkelbereich von ca. 170° erstreckt (vgl. auch 4). Diese Schultervorsprünge 42, 51, 52 weisen jedoch auf Seiten des Unwuchtabschnittes 3 und hier wenigstens im Bereich des Lastbereichs L eine im Wesentlichen kontinuierliche radiale Höhe Hkont auf, so dass diese Schultervorsprünge 42, 51, 52 bevorzugt axial sprunghaft bereitgestellt sind; sich also in einem definierten und bevorzugt den Lastbereich L einschließenden Winkelbereich bezüglich der Rotationsachse R sprunghaft bilden und dann über den Umfang gesehen kontinuierlich erstrecken, um dann wieder sprunghaft zu verschwinden. Es ist jedoch auch denkbar, dass auch der zweite Lagersitz 5 bzw. der andere Schultervorsprung 42, 51 erfindungsgemäß ausgebildet ist (vgl. bspw. 7 sowie 5 und 6), wobei dann die radiale Höhe H der Schultervorsprünge 51, 52 (bzw. wenigstens eines der Schultervorsprünge 52) variiert ausgebildet ist und bevorzugt ausgehend vom Unwuchtabschnitt 3, dem entsprechenden Winkel bzw. dem Lastbereich L kontinuierlich oder diskontinuierlich abnimmt.
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Die Schultervorsprünge 41, 42, 51, 52 sind bezüglich der Lagerlauffläche 40, 50 bevorzugt identisch ausgebildet, wie den 1 bis 4 zu entnehmen ist. Dies bedeutet bevorzugt eine symmetrische Ausgestaltung der einem Lagersitz 4, 5 zugeordneten Schultervorsprünge 41, 42, 51, 52. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Höhe H der Schultervorsprünge 41, 42, 51, 52 über den Umfang der Ausgleichswelle 1 gesehen in Bezug auf den Betrag der Höhe H unterschiedlich variiert und wahlweise ferner über den Umfang der Ausgleichswelle 1 gesehen der Verlauf der Höhe H unterschiedlich variiert. Auch ist es denkbar, dass nur einer der Schultervorsprünge 41, 42, 51, 52 eines Lagersitzes 4, 5 erfindungsgemäß ausgebildet ist, während der andere der Schultervorsprünge 41, 42, 51, 52 des Lagersitzes 4, 5 in anderer Weise ausgebildet ist. Bevorzugt ist dabei wenigstens der dem Unwuchtabschnitt 5 3 bzw. dem Masseschwerpunkt M axial abgewandte Schultervorsprung 41, 52 erfindungsgemäß ausgebildet. Denkbar ist beispielsweise, dass der dem Unwuchtabschnitt 3 axial zugewandte Schultervorsprung 42, 51 wie in den Figuren dargestellt ausgebildet ist, während der dem Unwuchtabschnitt 3 abgewandte Schultervorsprung 41, 52 sich beispielsweise nur über einen Teil des Umfangs der Ausgleichswelle 1 über den Lastbereich L hinweg und bevorzugt in Richtung der Rotationsachse R gesehen teilweise oval erstreckt (vgl. bspw. 5 bis 7). Somit kann ein seitliches Auffädeln eines Lagers mit bevorzugt verformbarem Lagerkäfig einfach ermöglich werden.
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Darüber hinaus ist es denkbar, dass der Grundkörper 2 sich in einem (End-)Abschnitt auf der dem Unwuchtabschnitt 3 abgewandten Seite des Lagersitzes 4, 5 von dem Lagersitz 4, 5 in Richtung der Rotationsachse R weg erstreckend konisch zusammenläuft. Dadurch kann ein Lager in einfacher Weise seitlich aufgeschoben 20 werden, wobei durch die konische Form die Wälzkörper (insbesondere Nadeln) eines seitlich aufzuschiebenden (Nadel-)Lagers mit zunehmendem Aufschieben des Lagerkäfigs auf einen maximalen Durchmesser im Lagerkäfig gebracht und so einfach über den Schultervorsprung 41, 52 seitlich auf die Lagerlauffläche 40, 50 des Lagersitzes 4, 5 geschoben werden können; gegebenenfalls unter leichtem Verkippen des Lagers zum vereinfachten Auffädeln. Dieser Vorgang kann zudem in einfacher Weise auch automatisiert erfolgen.
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Wie insbesondere der 1 zu entnehmen ist, kann zwischen dem jeweiligen Schultervorsprung 41, 42, 51, 52 und der angrenzenden Lagerlauffläche 40, 50 über die gesamte umlaufende Erstreckung des Schultervorsprungs 41, 42, 51, 52 ein Freistich F vorgesehen sein, welcher bevorzugt eine axiale Breite von kleiner als 2mm, weiter bevorzugt kleiner als 1,5mm und besonders bevorzugt kleiner als 1 mm aufweist.
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Wie in den 4 bis 7 dargestellt, kann die Lagerlauffläche 40, 50 bezüglich der Rotationsachse R wenigstens auf Seiten gegenüber des Unwuchtabschnittes 3 und vorzugsweise wenigstens auf Seiten gegenüber des Lastbereichs L und insbesondere wenigstens in dem gegenüberliegenden Lagerbereich G einen gegenüber der Lagerlauffläche 40, 50 auf Seiten des Unwuchtabschnittes 3 bzw. des Lastbereichs L geringere axiale Breite B aufweisen. Dies ist vorliegend für den ersten Lagersitz 4 (vgl. 5 und 6) sowie den zweiten Lagersitz 5 (vgl. 1, 2, 4 und 7) dargestellt. Dabei stellt die 4 eine nicht zur Erfindung gehörende Ausführungsform dar.-
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In den 4a und 4b ist jeweils ein Querschnitt entlang der Schnittlinie IV-IV gemäß einer ersten und eine zweiten Ausführungsform dargestellt. Zusätzlich zu der Darstellung aus 4 sind in den 4a und 4b die in Umlaufrichtung U bemessene Gesamtlänge A1 des Lastbereichs L, eine Länge A5 der Lauffläche außerhalb des Lastbereichs L sowie die Position und Länge A2 der verjüngenden Abschnitte A eingezeichnet. In der 4a beginnt der verjüngende Abschnitt A innerhalb des Lastbereichs L bzw. ist innerhalb des Lastbereich angeordnet. Zusätzlich ist im unteren Abschnitt der 4a eine perspektivische Darstellung illustriert. Insbesondre erstreckt sich der verjüngenden Abschnitt A innerhalb des Lastbereichs L über eine Länge A3. Dabei ist es vorgesehen, dass das Verhältnis zwischen eine in Umlaufrichtung U bemessenen Länge A3 eines verjüngenden Abschnitt A im Lastbereich L zur Gesamtlänge A1 des Lastbereichs L einen Wert zwischen 0,01 und 0,2, bevorzugt zwischen 0,01 und 0,1 und besonders bevorzugt zwischen 0,01 und 0,05 annimmt. Weiterhin ist es vorgesehen, dass die verjüngenden Abschnitte A gegenüber dem Lastbereich L symmetrisch angeordnet sind. In der 4b sind die verjüngenden Abschnitte A der Lagerlauffläche 40, 50 gegenüber dem Lastbereich L um einen Winkel zwischen 50° und 80° versetzt.
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Die 5 bis 7 zeigen hierbei, wie dies für einen erfindungsgemäßen Lagersitz 4, 5 mit variierter radialer Höhe H wenigstens eines der Schultervorsprünge 41, 52 über den Umfang der Ausgleichswelle 1 gesehen umgesetzt ist. Dies gilt in gleicher Weise für eine erfindungsgemäße Ausgestaltung beider Schultervorsprünge 41, 42, 51, 52 eines Lagersitzes 4, 5. Somit kann unnötig bewegte Masse der Ausgleichswelle insbesondere in einem Niedriglastbereich des Lagersitzes 4, 5 vermieden werden.
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Der Lagerkäfig ist bevorzugt derart verformbar, dass er sich in Richtung der Rotationsachse R gesehen der Kontur des zugewandten Schultervorsprungs 41, 42, 51, 52 anpassen lässt, um auf die Lagerlauffläche 40, 50 des entsprechenden Lagersitzes 4, 5 seitlich aufgeschoben zu werden, vorzugsweise auf Seiten von und über den konisch zusammenlaufenden (End-)Abschnitt 20 des Grundkörpers 2.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Ausgleichswellenbaugruppe mit erfindungsgemäßer Ausgleichswelle 1 sowie je Lagersitz 4, 5 mit einem Lager mit auf der Lagerlauffläche 40, 50 umlaufend angeordneten Wälzkörpern sowie einen die Wälzkörper radial außen umgebenden Lageraußenring. Die Wälzkörper sind bevorzugt in einem Lagerkäfig angeordnet. Das Lager ist dabei derart vorgesehen, dass axiale Stirnbereiche des Lagers, beispielsweise des Lagerkäfigs, in axialer Anlage mit den Schultervorsprüngen 41, 42, 51, 42 kommen können, um als axiale Anschlagsfläche des Lagers zu dienen.
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Die vorliegende Erfindung ist auf das vorhergehende Ausführungsbeispiel nicht beschränkt, sofern es vom Gegenstand der folgenden Ansprüche umfasst ist.
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Insbesondere ist die geometrische Ausgestaltung der Ausgleichswelle 1 auf den 30 entsprechenden Zweck gerichtet beliebig wählbar. Auch kann die Variation der radialen Höhe H des einen oder der beiden Schultervorsprünge 41, 42, 51, 52 sowie deren Erstreckung in Umfangsrichtung gesehen den Gegebenheiten entsprechend beliebig gewählt werden, sofern sie ihre Funktion als axiale Anschlagsfläche bevorzugt wenigstens im hochbelasteten Bereich der Lagerlauffläche 40, 50 erfüllen. Die Schultervorsprünge 41, 42, 51, 52 sind bevorzugt im Querschnitt gesehen jeweils (spiegel-)symmetrisch ausgebildet (vgl. bspw. 3 und 4), wobei auch andere Ausgestaltungsformen denkbar sind (vgl. bspw. 5 bis 7).
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In der 8 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Lagersitzes 5 dargestellt. Hierbei ist es vorgesehen, dass der Lagersitz 5 im verjüngten Abschnitt der Lauffläche 50 einen gegenüber der Rotationsachse R geneigte Schräge bzw. Fase Fa aufweist. Diese Schräge Fa vereinfacht mit Vorteil ein Aufziehen eines geschlossenen Lagers, d. h. eines verschlussfreien Lagers. Mit Vorteil ist die Schräge Fa gegenüber der Rotationsachse um 10° bis 50°, bevorzugt 15° bis 45° und besonders bevorzugt um 40 ° bis 45° geneigt. Um das Aufziehen des geschlossen Lagers weiter zu vereinfachen, ist es bevorzugt vorgesehen, dass dem Schultervorsprung 51 eine erste Höhe H1 und dem in axialer Richtung gegenüberliegenden Schultervorsprung 52 eine zweite Höhe H zuzuordnen ist, wobei die erste Höhe H1 kleiner ist als die zweite Höhe H. Hierbei ist die Höhe als radiale Erstreckung der Schultervorsprünge gegenüber der Rotationsachse R festgelegt. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Schräge Fa des Lagersitzes 5 auf der dem Schultervorsprung mit der ersten Höhe H1 zugewandten Seite angeordnet ist. Weiterhin ist es vorstellbar, dass der Schultervorsprung 52 mit der zweiten Höhe H eine weitere gegenüber der Rotationsachse geneigte Schräge auf der der Lauffläche 50 zugewandten Seite aufweist.
