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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ausgleichswelle, ein System aus einer Ausgleichswelle und einem Lager und ein Verfahren zur Bildung des Systems aus der Ausgleichswelle und einem Lager.
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Ausgleichswellen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt, beispielsweise aus der
DE 10 2015 218 277 A1 . Solche Ausgleichswellen dienen dem Ausgleich von Massenkräften und/oder Massenmomenten, die in einer Brennkraftmaschine durch eine Kurbelwelle bei deren Rotation verursacht werden. Dadurch lassen sich Betriebsgeräusche und Vibrationen der Brennkraftmaschine reduzieren. Zum Ausgleich der Massenkräfte sind an einem länglich ausgebildeten Grundkörper gezielt Unwuchtabschnitte ausgebildet, die bei der Rotation der Ausgleichswelle kompensierende Gegenkräfte zu den von der Kurbelwelle ausgehenden Kräften bereitstellen. Dabei werden die Ausgleichswellen beispielsweise über Zahnräder oder Riemen synchron zur Kurbelwelle angetrieben. Je nach Bauform der Brennkraftmaschine werden ein oder zwei Ausgleichswellen benutzt bzw. die Ausgleichswelle wird mit einer Drehzahl oder einer doppelten Drehzahl der Kurbelwelle angetrieben.
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Aus der
US 6 450 890 B1 ist ein hohles, rohrförmiges Ausgleichswellenelement mit Unwuchtgewichten bekannt. Das Rohrelement wird vorzugsweise im Tiefziehverfahren hergestellt. Ein oder mehrere Unwuchtgewichte werden dabei während der Bildung innerhalb des Rohrelements positioniert.
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Aus der
DE 39 13 741 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit Kolben und Kurbelwelle und mit einer Einrichtung zum Massenausgleich der oszillierenden Massen ersten Ordnung der mit der Kurbelwelle gekuppelten Maschinenelemente bekannt, wobei eine Hälfte der Massenkräfte durch ein an der Kurbelwelle angreifendes Gegengewicht und eine andere Hälfte der Massenkräfte durch zwei Unwuchten ausgeglichen wird. Die Unwuchten sind beiderseits der Kurbelwelle gelagert und werden untereinander im gleichen Drehsinne und zur Kurbelwelle im entgegengesetzten Drehsinne angetrieben.
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Die
DE 10 2007 017 873 A1 zeigt ein Massenausgleichsgetriebe zum Ausgleich von Massenkräften und/oder Massenmomenten einer Brennkraftmaschine, mit einer Ausgleichswelle, die einen zu ihrer Rotorachse beabstandeten Massenschwerpunkt und zumindest einen Lagerzapfen aufweist, an dem die Ausgleichswelle in einer Lagerstelle der Brennkraftmaschine drehbar gelagert ist, wobei der Lagerzapfen zwei axial beabstandete zylindrische Lagerzapfenabschnitte umfasst.
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Die Ausgleichswelle für Hubkolbenmaschinen mit mindestens einem Ausgleichsgewicht aus
DE 103 52 775 A1 soll mit einem einheitlichen Ausgleichsgewicht für mehrere Motortypen verwendbar sein. Dazu hat das Ausgleichsgewicht auf der Seite des exzentrischen Schwerpunktes zumindest eine im Wesentlichen parallel zur Drehachse verlaufende von der Stirnfläche ausgehende zylindrische Bohrung, die eine Zusatzmasse aufnimmt.
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Die
DE 10 2012 220 120 A1 beschreibt eine Ausgleichswelle für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, wobei die Ausgleichswelle über wenigstens zwei Lagerzapfen in geschlossen ausgeführten Lageröffnungen eines Gehäuses aufgenommen und dazu in Achsrichtung durch die Lageröffnungen bis in eine endgültige Lagerposition einführbar ist, wobei die Ausgleichwelle zwischen zwei Lagerzapfen einen Unwuchtbereich aufweist, bei dem die Massen innerhalb eines exzentrisch zur Wellenachse versetzten Lageröffnungs-Hüllkreises angeordnet sind.
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Ausgehend vom Stand der Technik macht sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, Ausgleichswellen bzw. Systeme aus Ausgleichswelle und Lager zu verbessern, insbesondere in Hinblick auf ihr Gewicht, ihre Kosten bei der Fertigung und/oder ihren Bauraum, den sie benötigen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Ausgleichswelle gemäß Anspruch 1, sowie ein System gemäß Anspruch 9 und ein Verfahren gemäß Anspruch 10. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
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Erfindungsgemäß ist eine Ausgleichswelle zum Ausgleich von Massenkräften und/oder Massenmomenten, insbesondere zum Ausgleich von Massenkräften und/oder Massenmomenten einer Hubkolben-Brennkraftmaschine, vorgesehen, umfassend:
- - einen länglichen Grundkörper;
- - zumindest einen am Grundkörper ausgebildeten Lagerbereich, über den die Ausgleichswelle zur rotierenden Lagerung um eine Rotationsachse mittels zumindest einem Lager lagerbar ist; und
- - zumindest einen ersten Unwuchtabschnitt, dessen Masseschwerpunkt außerhalb der Rotationsachse der Ausgleichswelle liegt;
wobei der erste Unwuchtabschnitt zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollständig, als Freiform ausgestaltet ist.
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Gegenüber dem Stand der Technik zeichnet sich die erfindungsgemäße Ausgleichswelle durch ihren zumindest bereichsweise als Freiform ausgestalteten ersten Unwuchtabschnitt aus. Durch die zumindest teilweise Ausgestaltung als Freiform lässt sich in vorteilhafter Weise eine flexiblere Anpassung der Form des ersten Unwuchtabschnitts für eine optimierte Kompensation der von einer Kurbelwelle im Betrieb ausgehenden Kräfte verwirklichen. Insbesondere lassen sich hinsichtlich Materialaufwand und Bauform optimierte Freiformen realisieren, die gleichzeitig die Hauptaufgabe der Ausgleichswelle, nämlich den Ausgleich von Massenkräften bzw. Massenmomenten, erfüllen. Als Freiform ist erfindungsgemäß eine körperliche bzw. dreidimensionale Gestaltung zu verstehen, die eine Geometriefreiformfläche aufweist bzw. ausbildet, und dabei quadratische und/oder kubische Anteile aufweist, vorzugsweise überwiegend oder ausschließlich quadratische und/oder kubische Anteile ausbildet. Erfindungsgemäß ist unter einer Freiform ein Körper bzw. Gestaltung zu verstehen, bei der einander gegenüberliegende Seiten bzw. Umfangsverläufe unterschiedlich gebogen sind bzw. nicht spiegelsymmetrisch zu einer Ebene verlaufen, die senkrecht zu einer gedachten Verbindung zwischen den gegenüberliegenden Seiten verläuft. Damit unterscheidet sich der zumindest bereichsweise als Freiform ausgestaltete erste Unwuchtabschnitt insbesondere von den üblichen Unwuchtabschnitten, bei denen sich der erste Unwuchtabschnitt entlang einer Erstreckungsrichtung, die zweckmäßigerweise parallel oder schräg zur Längserstreckung verläuft, mit konstantem Querschnitt fortsetzt.
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Vorzugsweise ist die Freiform derart gestaltet, dass sich eine senkrecht zur Längsrichtung der Ausgleichswelle bemessene freiformseitge Breite entlang der Längsrichtung kontinuierlich ändert, d. h. kein Abschnitt innerhalb eines Freiformbereichs ist so ausgebildet, dass sich der Querschnitt in Längsrichtung mit konstantem Querschnitt fortsetzt. Grundsätzlich ist es vorstellbar, dass der erste Unwuchtabschnitt an einer beliebigen Stelle entlang der Längsachse ausgebildet ist. Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Freiform, insbesondere deren im Betrieb bereitgestellten Beiträge zum Massenmomentausgleich, mittels einer Computersimulation ermittelt wird bzw. werden. Vorzugsweise wird eine Ausgestaltung der Freiform durch die Computersimulation vorgegeben und anschließend wird die Freiform schmiedend an der Ausgleichswelle ausgebildet. Insbesondere beträgt ein Anteil des ersten Unwuchtabschnitts, der als Freiform ausgebildet ist, zum gesamten ersten Unwuchtabschnitt mehr als 30 %, bevorzugt mehr als 60 % und besonders bevorzugt mehr als 80%. Dabei erstreckt sich die Freiform bevorzugt über eine Freiformlänge, deren Anteil zur Gesamtlänge des ersten Unwuchtabschnitt vorzugsweise mehr als 30 %, bevorzugt mehr als 60 % und besonders bevorzugt mehr als 80 % beträgt. Weiterhin ist es vorstellbar, dass sich die Freiform über die gesamte Freiformlänge erstreckt oder mehrere Freiformteilbereiche voneinander getrennt entlang der Gesamtlänge des ersten Unwuchtabschnitt ausgebildet sind. Weiterhin ist es vorgesehen, dass sich der erste Unwuchtabschnittes fließend, d. h. stifenlos in Längsrichtung erstreckt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der erste Unwuchtabschnitt zwischen dem Lagerbereich und einer Stirnseite bzw. einem Ende der Ausgleichswelle angeordnet ist. In dieser Anordnung lässt sich der erste Unwuchtabschnitt durch die Freiform in vorteilhafter Weise derart gestalten, dass ein Lagerring bzw. ein Lager über ein Ende der Ausgleichswelle aufgezogen und bis zum Lagerbereich verschoben werden kann. Dadurch lassen sich in vorteilhafter Weise geschlossene Lagerringe bzw. Lager an der Ausgleichswelle montieren. Hierbei kann der Lagerring beim Verschieben entlang der Längsrichtung in radialer Richtung, insbesondere entsprechend des jeweiligen Verlaufs der Freiform, versetzt werden. Weiterhin ist es vorstellbar, dass die Ausgleichswelle neben dem ersten Unwuchtabschnitt einen zweiten Unwuchtabschnitt, einen dritten Unwuchtabschnitt und/oder einen vierten Unwuchtabschnitt aufweist, wobei der Lagerbereich zwischen dem ersten Unwuchtabschnitt und dem zweiten Unwuchtabschnitt angeordnet ist und ein weiterer Lagerbereich zwischen dem dritten Unwuchtabschnitt und dem vierten Unwuchtabschnitt angeordnet ist. Es ist für den Fachmann insbesondere ersichtlich, dass sich die für den ersten Unwuchtabschnitt konkretisierten und hier beschriebenen Ausführungen zur Freiform ebenfalls auf zumindest einen, vorzugsweise alle, des zweiten, dritten und vierten Unwuchtabschnitts übertragen lassen. Dabei sind vorzugsweise die Freiformen der verschiedenen Unwuchtabschnitte unterschiedlich, beispielsweise hinsichtlich ihrer Form, ihres Anteils am gesamten Unwuchtabschnitt und/oder ihrer Länge.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass in einer parallel zur Längsrichtung des Grundkörpers verlaufenden Projektionsrichtung gesehen ein der Freiform zugeordneter Außenhüllkreis größer als ein Innendurchmesser eines Lagerrings für den Lagerbereich ist. Mit anderen Worten hat der als Freiform ausgebildete erste Unwuchtabschnitt einen gegenüber der Rotationsachse geneigten und/oder gebogenen Verlauf. Als Lagerring ist beispielsweise ein Innenring vorstellbar. Es ist weiterhin denkbar, dass der erste Unwuchtsabschnitt in Längsrichtung gesehen zumindest bereichsweise tordiert ist.
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Bevorzugt ist es vorgesehen, dass ein senkrecht zur Längsrichtung bemessene maximale Breite des ersten Unwuchtabschnitts derart ausgestaltet ist, dass ein Lagerring bzw. ein Lager für dessen Montage über ein Ende der Ausgleichswelle aufziehbar und bis zum Lagerbereich verschiebbar ist. Mit anderen Worten: Es hat sich in vorteilhafter Weise herausgestellt, dass es Freiformen gibt, deren maximale Breite sich derart beschränken lässt, dass sich der Lagerring auf die Ausgleichswelle aufziehen und bis zum Lagerbereich verschieben lässt. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass sich der erste Unwuchtabschnitt bis zum Lagerbereich erstreckt und im Übergangsbereich zwischen dem ersten Unwuchtabschnitt und dem Lagerbereich an einer Kante des ersten Unwuchtabschnitts eine Schräge vorgesehen ist, die es gestattet, den Laufring bei dessen Montage zu verkippen. Ferner ist es auch vorstellbar, dass die Ausgestaltung des ersten Unwuchtabschnitts, des zweiten Unwuchtabschnitts und des dritten Unwuchtabschnitts als Freiform es zulässt, dass der Lagerring bzw. das Lager über das dem Lagerbereich zugewandte Ende der Ausgleichswelle aufgezogen werden kann und dann durch Verschieben entlang der Längsrichtung nacheinander den ersten Unwuchtabschnitt, den Lagerbereich, den zweiten Unwuchtabschnitt und den dritten Unwuchtabschnitt passieren kann bis der Lagerring schließlich den weiteren Lagerbereich erreicht, an dem er schließlich montiert wird.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der erste Unwuchtabschnitt in Längsrichtung gesehen zum Lagerbereich beabstandet ist. Durch die beabstandete Position des Lagerbereichs zum ersten Unwuchtabschnitts lassen sich beispielsweise Lager mit einem breiteren Außenring - im Vergleich zu Außenringe für Lagerbereiche, die unmittelbar an den ersten Unwuchtabschnitt angrenzen - benutzen, da durch die Beabstandung zwischen dem Lagerbereich und dem Unwuchtabschnitt der an den Lagerbereich angrenzende Bereich als Bauraum freigegeben wird.
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Vorzugsweise nimmt ein Verhältnis zwischen einem in Längsrichtung bemessenem Abstand zwischen dem ersten Unwuchtabschnitt und dem Lagerbereich zu einer Breite des Lagerbereichs einen Wert zwischen 0,1 und 0,8, bevorzugt zwischen 0,2 und 0,5 und besonders bevorzugt zwischen 0,25 und 0,35 an.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass der erste Unwuchtabschnitt zumindest bereichsweise stufenlos in Längsrichtung gesehen in den Lagerbereich übergeht. Mit anderen Worten springt der Lagerbereich in Längsrichtung gesehen nicht radial gegenüber dem ersten Unwuchtabschnitt zurück. Vorzugsweise geht der erste Unwuchtabschnitt nur in bestimmten Bereichen entlang seines in Umlaufrichtung erstreckenden Umfangs fließend bzw. stufenlos in den Lagerbereich über. Dadurch bildet sich in Umlaufrichtung gesehen ein Anschlag zur axialen Fixierung des Lagers bzw. des Lagerrings, wobei dieser Anschlag aus mehreren voneinander getrennten Abschnitten des ersten Unwuchtabschnitts ausgebildet ist, aus. Dadurch lässt sich in vorteilhafter Weise Material einsparen und gleichzeitig kann der erste Unwuchtabschnitt als Anschlag zur Fixierung des Lagers dienen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass der Lagerbereich zwischen dem ersten Unwuchtabschnitt und einem zweiten Unwuchtabschnitt ausgestaltet ist, wobei sich der zweite Unwuchtabschnitt in radialer Richtung gesehen weiter von der Rotationsachse erstreckt als der erste Unwuchtabschnitt. Dadurch lässt sich zwischen dem Lagerbereich und dem weiteren Lagerbereich gezielt eine erhöhte Masse zum Ausgleich der Massenmomente realisieren.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein System aus einer erfindungsgemäßen Ausgleichswelle und einem Lager. Insbesondere ist die Ausgleichswelle über das Lager am Lagerbereich zur Rotation um die Rotationsachse gelagert. Alle für die Ausgleichswelle beschriebenen Merkmale und deren Vorteile lassen sich sinngemäß auf das System aus Lager und Ausgleichswelle übertragen und andersherum.
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Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung eines erfindungsgemäßen Systems, wobei ein geschlossener Lagerring über ein Ende der Ausgleichwelle aufgezogen wird und über einen als Freiform ausgestalteten ersten Unwuchtabschnitt bis zum Lagerbereich verschoben wird. Alle für das System beschriebenen Merkmale und deren Vorteile lassen sich sinngemäß auf das Verfahren übertragen und andersherum.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstands mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Einzelne Merkmale der einzelnen Ausführungsform können dabei im Rahmen der Erfindung miteinander kombiniert werden.
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Es zeigt:
- 1: schematische Darstellung einer Ausgleichswelle;
- 2: schematische Darstellung einer Ausgleichswelle gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 3: schematische Darstellung einer Ausgleichswelle gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
- 4: schematische Darstellung einer Ausgleichswelle gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In 1 ist schematisch eine Ausgleichswelle 1 dargestellt. Solche Ausgleichswellen 1 dienen insbesondere zum Ausgleich von Massenkräften und/oder Massenmomenten, insbesondere zum Ausgleich von Massenkräften und/oder Massenmomenten einer Hubkolben-Brennkraftmaschine, um Betriebsgeräusche und Vibrationen zu reduzieren und so den Fahrkomfort zu erhöhen. Dazu werden gezielt Unwuchtabschnitte 11, 12, 21 und 22 an der Ausgleichswelle 1 ausgebildet, vorzugsweise geschmiedet, die Massenkräfte bzw. Massemomente erzeugen, die denjenigen einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine entgegenwirken.
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In dem dargestellten Beispiel in 1 umfasst die Ausgleichswelle 1 einen länglichen Grundkörper 2, an dem ein erster Unwuchtabschnitt 11 und ein zweiter Unwuchtabschnitt 12 ausgebildet sind. Zwischen dem ersten Unwuchtabschnitt 11 und dem zweiten Unwuchtabschnitt 12 ist dabei ein Lagerbereich 10 vorgesehen. Der Lagerbereich 10 ist als Kontaktbereich vorgesehen, über den die Ausgleichswelle 1 mittels eines Lagers 50, insbesondere einem Wälzlager, beispielsweise einem Radiallager, wie einem Nadellager, rotierend um eine Rotationsachse R lagerbar ist. Ferner sind ein dritter Unwuchtabschnitt 21 und ein vierter Unwuchtabschnitt 22 vorgesehen, zwischen denen ein weiterer Lagerbereich 20 angeordnet ist.
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Im Vergleich zum Lagerbereich 10 ist der weitere Lagerbereich 20 im dargestellten Ausführungsbeispiel derart ausgestaltet, dass eine Breite B einer Lauffläche L des weiteren Lagerbereichs 20 in Umlaufrichtung U gesehen variiert, insbesondere in einem Lastabschnitt des weiteren Lagerbereichs 20 breiter ist als ein weniger beanspruchter Abschnitt des weiteren Lagerbereichs 20. Vorzugsweise verjüngt die Breite der Lauffläche kontinuierlich und/oder unstetig in Umlaufrichtung U gesehen. Denkbar wäre auch, dass der Lagerbereich 10 und der weitere Lagerbereich 20 jeweils Laufflächen mit konstanter Breite oder variierender bzw. verjüngender Breite aufweisen. Um Material und somit Gewicht einzusparen, ist es vorstellbar, dass die Ausgleichswelle im Lagerbereich 10 und/oder im weiteren Lagerbereich 20 hohl ausgestaltet ist, d. h. einen Hohlbereich 30 aufweist. Alternativ ist es auch vorstellbar, dass sich ein Stegelement bzw. Rippenelement 8 in Längsrichtung LR der Ausgleichswelle 1 erstreckt.
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Die Ausgleichswellen 1 werden beispielsweise durch Zahnräder 31, Ketten oder Zahnriemen von der Kurbelwelle synchron angetrieben. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist an dem dem weiteren Lagerbereich 20 zugewandten Ende ein Kraftübertragungsbereich 40 vorgesehen, an dem beispielsweise ein Zahnrad montiert ist oder an dem ein Riemen anliegt. Beispielsweise lässt sich ein Zahnrad auf das dem weiteren Lagerbereich 20 zugewandten Ende aufziehen und kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Kraftübertragungsbereich 40 verbinden. Je nach Bauart der Brennkraftmaschine verwendet man meist eine oder zwei Ausgleichswellen 1, die mit einfacher oder doppelter Kurbelwellendrehzahl laufen.
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In 2 ist schematisch eine Ausgleichswelle 1 gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Insbesondere unterscheidet sich die Ausgleichswelle 1 der 1 von der in 2 dargestellten Ausgleichswelle dahingehend, dass der erste Unwuchtabschnitt 11 und der vierte Unwuchtabschnitt 22 als Freiform 7, insbesondere vollständig als Freiform, ausgestaltet ist. Eine solche Freiform 7 zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass der erste Unwuchtabschnitt 11 auf gegenüberliegenden Seiten jeweils so geformt, insbesondere gebogen ist, dass die gegenüberliegenden Seiten nicht spiegelsymmetrisch sind, vorzugsweise zu einer Spiegelebene, die senkrecht zu einer gedachten Linie verläuft, die die beiden gegenüberliegenden Seiten verbindet. Durch die Ausgestaltung als Freiform 7 ist man in vorteilhafter Weise freier bzw. flexibler in der Formgebung des ersten Unwuchtabschnitts 11. Insbesondere bildet ein Körper eine Freiform, wenn gegenüberliegende Seiten nicht parallel zueinander verlaufen, vorzugsweise über den gesamten Umfang in Umlaufrichtung gesehen oder zumindest zum größten Teil, d. h. zu mehr als 50 % des gesamten Umfangs, bevorzugt zu mehr als 75 % des gesamten Umfangs und besonders bevorzugt zu mehr als 80 % des gesamten Umfangs. Dadurch lässt sich die in vorteilhafter Weise die primäre Funktion der Ausgleichswelle, nämlich eine Kompensation der von der Kurbelwelle im Betrieb ausgehenden Kräfte, optimieren, insbesondere so optimieren, dass die Ausgleichswelle 1 materialsparend und/oder platzsparend hergestellt werden kann. Es ist weiterhin vorstellbar, dass neben dem ersten Unwuchtabschnitt 11 der zweite Unwuchtabschnitt 12, der dritte Unwuchtabschitt 21 und/oder der vierte Unwuchtabschnitt 22 als Freiform 7 ausgestaltet ist. Ferner ist es vorstellbar, dass ein zentraler Unwuchtabschnitt 15 zwischen dem zweiten Unwuchtabschnitt 12 und dem dritten Unwuchtabschnitt 21 zumindest bereichsweise als Freiform 7 ausgestaltet ist.
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In der beispielhaften Ausführungsform aus der 2 sind der erste Unwuchtabschnitt 11 und der vierte Unwuchtabschnitt 22 als Freiform 7 ausgestaltet. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass der erste Unwuchtabschnitt 11, der zweite Unwuchtabschnitt 12, der dritte Unwuchtabschnitt 21 und/oder der vierte Unwuchtabschnitt 22 derart als Freiform 7 gestaltet sind, dass ein Lagerring bzw. ein Lager für dessen Montage über ein Ende 4 der Ausgleichswelle bzw. eine Stirnseite 13 aufziehbar und bis zum Lagerbereich 10 und/oder weiteren Lagerbereich 20 verschiebbar ist. Beispielsweise handelt es sich bei dem Lagerring um einen Innenring IR eines Wälzlagers, beispielsweise eines Rollenlagers, wie einem Nadellager. Ferner umfasst das Lager 50 beispielsweise einen Außenring AR. Insbesondere ist die Freiform 7 derart gestaltet, dass eine senkrecht zur Rotationsachse R bemessene Breite, d. h. eine freiformseitige Breite B1, der Freiform stets kleiner ist als ein Innendurchmesser ID des Lagerrings oder des Lagers 50, so dass ein geschlossener Lagerring bzw. Lager 50 über das Ende 4 der Ausgleichswelle 1 gezogen werden kann.
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Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass der in 2 an den Lagerbereich 10 angrenzende erste Unwuchtabschnitt 11 und/oder zweite Unwuchtabschnitt 12 mit einer Schräge an einer der Rotationsachse abgewandten Kante 14 versehen ist. Eine solche Schräge erleichtert das Einsetzen des geschlossenen Lagerrings, insbesondere wenn der Lagerring bzw. das Lager 50 beim Übergang vom ersten Unwuchtabschnitt 11 zum Lagerbereich 10 bzw. vom Lagerbereich 10 zum zweiten Unwuchtabschnitt 12 verkippt werden muss. Ferner ist es vorstellbar, dass der weitere Lagerbereich 20 einen größeren Querschnitt aufweist als der Lagerbereich 10. Entsprechend sind auch die Innendurchmesser ID des weiteren Lagers bzw. weiteren Lagerringe größer dimensioniert als die Innendurchmesser des Lagers bzw. des Lagerrings. Ein entsprechend größer dimensioniertes weiteres Lager bzw. größer dimensionierter Lagerring lässt sich dann vergleichsweise einfach ebenfalls über das Ende der Ausgleichswelle 4 , den Lagerbereich 10 und anschließend über den zweiten Unwuchtabschnitt 12 und/oder den dritten Unwuchtabschnitt 21 bis zum weiteren Lagerbereich 20 verschieben. Entsprechend können dann der zweite Unwuchtabschnitt 21 und der vierte Unwuchtabschnitt 22 größer dimensioniert werden. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass sich der zweite Unwuchtabschnitt 12 und/oder der dritte Unwuchtabschnitt 21 in radialer Richtung weiter erstrecken als der erste Unwuchtabschnitt 11. Ferner ist der generelle Verlauf der Freiform 7 schräg ausgebildet, wodurch sich in einer Projektionsrichtung P gesehen der Freiform 7 ein Außenhüllkreis A zuzuordnen ist, der insbesondere größer ist als ein Innendurchmesser ID des Lagers bzw. des Lagerrings.
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In der Ausführungsform der 2 ist es weiterhin vorgesehen, dass der erste Unwuchtabschnitt 11 und/oder der zweite Unwuchtabschnitt 12 als axialer Anschlag für das Lager 50 dienen bzw. den Lagerbereich 10 in axialer Richtung begrenzen. Insbesondere ist es hierfür vorgesehen, dass sich die Schrägen an den Kanten 14 des ersten Unwuchtabschnitts bzw. des zweiten Unwuchtabschnitts in radialer Richtung gesehen nicht bis zur Lauffläche des Lagerbereichs erstrecken.
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In der 3 ist eine zweite beispielhafte Ausführungsform der Ausgleichswelle 1 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Insbesondere unterscheidet sich die Ausgleichswelle 1 der 3 von derjenigen aus der 2 dahingehend, dass der erste Unwuchtabschnitt 11 fließend in den Lagerbereich 10 übergeht. Insbesondere erfolgt ein Übergang vom ersten Unwuchtabschnitt 11 zum Lagerbereich 10 in Längsrichtung LR gesehen zumindest abschnittsweise, vorzugsweise entlang des gesamten Umfangs in Umlaufrichtung U, stufenlos. Mit anderen Worten: Der Lagerbereich 10 ist nicht zurückversetzt gegenüber dem ersten Unwuchtabschnitt 11. Dabei unterscheidet sich der Lagerbereich 10 vom ersten Unwuchtabschnitt 11 insbesondere dahingehend, dass der Lagerbereich 10 nicht als Freiform 7 ausgestaltet ist. Dadurch lässt sich der Lagerbereich 10 trotz des fließenden Übergangs vom ersten Unwuchtabschnitt unterscheiden. Ferner ist es vorgesehen, dass der zweite Unwuchtabschnitt 12 den Lagerring bzw. das Lager 50 im montierten Zustand an einem axialen Versatz zu einer Seite hindert, während zur axialen Fixierung zur anderen Seite beispielsweise ein zusätzliches Fixiermittel vorgesehen ist. Insbesondere ist es in der 3 ebenfalls vorgesehen, dass der vierte Unwuchtabschnitt 22 in Längsrichtung LR gesehen stufenlos in den Kraftübertragungsbereich 40 und/oder in den weiteren Lagerbereich 20 übergeht.
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In 4 ist eine Ausgleichswelle 1 gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Ausgleichswelle 1 der 4 unterscheidet sich insbesondere von den Ausführungsformen der 2 und 3 dahingehend, dass der erste Unwuchtabschnitt 11 und/oder der vierte Unwuchtabschnitt 22 zum Lagerbereich 10 bzw. zum weiteren Lagerbereich 20 beabstandet ist. Dabei ist insbesondere zwischen dem ersten Unwuchtabschnitt 11 und dem Lagerbereich 10 ein Kragenelement 60 vorgesehen. Durch die Ausbildung des Kragenelements 60 zwischen dem Lagerbereich 10 und dem ersten Unwuchtabschnitt 11 ist es beispielsweise möglich einen Abstand A1 zwischen dem Lagerbereich 10 und dem ersten Unwuchtabschnitt 11 zu realisieren. Dabei kann das Verhältnis zwischen einem in Längsrichtung LR bemessenen Abstand A1 zu einer Breite B des Lagerbereichs 10 einen Wert zwischen 0,1 und 0,8, bevorzugt zwischen 0,2 und 0,5 und besonders bevorzugt zwischen 0,25 und 0,35 annehmen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ausgleichswelle
- 2
- Grundkörper
- 4
- Ende
- 7
- Freiform
- 8
- Rippenelement
- 10
- Lagerbereich
- 11
- erster Unwuchtabschnitt
- 12
- zweiter Unwuchtabschnitt
- 13
- Stirnseite
- 14
- Kante
- 15
- zentraler Unwuchtabschnitt
- 20
- weiterer Lagerbereich
- 21
- dritter Unwuchtabschnitt
- 22
- vierter Unwuchtabschnitt
- 40
- Kraftübertragungsbereich
- 50
- Lager
- 60
- Kragenelement
- A
- Außenhüllkreis
- ID
- Innendurchmesser
- IR
- Innenring
- AR
- Außenring
- P
- Projektionsrichtung
- LR
- Längsrichtung
- R
- Rotationsachse
- B
- Breite des Lagerbereichs
- B1
- freiformseitige Breite
