DE102019101318A1 - Ausgleichswelle - Google Patents
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Abstract
Vorgeschlagen ist eine Ausgleichswelle, umfassend:- eine Unwuchtwelle (1) mit einem Unwuchtabschnitt (9, 10, 11, 12) und einem daran angrenzenden Lagerzapfen (3, 4) mit einem lediglich teilzylindrischen Umfang, dessen zylindrischer Teilumfang (7) zur Wellenunwucht hin ausgerichtet ist,- einen den Lagerzapfen umschließenden Lagerring (5), der am zylindrischen Teilumfang anliegt und mit einem dazu radial gegenüberliegenden, nichtzylindrischen Teilumfang (8) des Lagerzapfens einen Freiraum begrenzt,- und ein im Freiraum eingespanntes Spannelement (15), das den Lagerring radial gegen den zylindrischen Teilumfang spannt.Die Innenmantelfläche des Lagerrings soll einen zu dessen Stirnseiten beabstandeten, umfänglichen Vorsprung (16) haben, der in eine umfängliche Nut (17) im zylindrischen Teilumfang eingreift und den Lagerring gegen beidseitiges axiales Verschieben auf dem Lagerzapfen sichert.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Ausgleichswelle zum Ausgleich von Massenkräften und/oder Massenmomenten einer Hubkolben-Brennkraftmaschine. Es handelt sich um eine gebaute Ausführung, die folgende Komponenten umfasst:
- - eine Unwuchtwelle mit einem Unwuchtabschnitt und einem daran angrenzenden Lagerzapfen mit einem lediglich teilzylindrischen Umfang, dessen zylindrischer Teilumfang zur Wellenunwucht hin ausgerichtet ist,
- - einen den Lagerzapfen umschließenden Lagerring, der am zylindrischen Teilumfang anliegt und mit einem dazu radial gegenüberliegenden, nichtzylindrischen Teilumfang des Lagerzapfens einen Freiraum begrenzt,
- - und ein im Freiraum eingespanntes Spannelement, das den Lagerring radial gegen den zylindrischen Teilumfang spannt.
- Eine gattungsgemäße Ausgleichswelle mit einer Unwuchtwelle und einem Lagerring, dessen Befestigung am Lagerzapfen der Unwuchtwelle über ein elastisches Spannelement erfolgt, ist aus der
DE 10 2016 210 480 A1 bekannt. - Eine weitere gebaute Ausgleichswelle ist aus der
EP 2 459 899 B1 bekannt. Dort ist der Lagerring an einem axial äußeren Randbereich mit einer axialen Seitenfläche der in diesem Bereich gegenüber dem Lagerzapfen radial vorspringenden Unwuchtwelle verbunden. - Der zylindrische Teilumfang des Lagerzapfens ist umfänglich jeweils zur Wellenunwucht hin ausgerichtet, so dass die unwuchtbedingte Punktlast auf den Lagerzapfen umfänglich innerhalb des zylindrischen Teilumfangs liegt.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gebaute Ausgleichswelle mit einem alternativ gefügten Lagerring anzugeben.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Demnach soll die Innenmantelfläche des Lagerrings einen zu dessen Stirnseiten beabstandeten, umfänglichen Vorsprung haben, der in eine umfängliche Nut im zylindrischen Teilumfang eingreift und den Lagerring gegen beidseitiges axiales Verschieben auf dem Lagerzapfen sichert. Damit erfolgt die axiale Befestigung des Lagerrings auf dem Lagerzapfen durch Formschluss mit dessen zylindrischem Teilumfang.
- In einer bezüglich der Wellenunwucht vorteilhaften Ausgestaltung können der zylindrische Teilumfang und demzufolge auch die Innenmantelfläche des Lagerrings gegenüber dem oder den benachbarten Unwuchtabschnitten radial zurückspringen.
- Weitere Merkmale und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel einer gebauten Ausgleichswelle für den Massenausgleich einer Vierzylinder-Reihenmaschine dargestellt ist. Es zeigen:
-
1 : die Ausgleichswelle im Längsschnitt; -
2 : einen der Lagerzapfen der Ausgleichswelle in schematischem Querschnitt; -
3 : das DetailX gemäß1 ; -
4 : einen der Lagerringe der Ausgleichswelle als perspektivisches Einzelteil. -
1 zeigt eine erfindungsgemäße Ausgleichswelle, die eine als Guss- oder Schmiedeteil hergestellte Unwuchtwelle1 mit einem endseitigen Antriebszapfen2 zur Aufnahme eines (nicht dargestellten) Antriebsrads und mit zwei Lagerzapfen3 und4 sowie darauf befestigte Lagerringe5 umfasst. Diese umschließen die Lagerzapfen3 ,4 und dienen jeweils als Innenlaufbahn für ein Nadellager6 zur Radiallagerung der Ausgleichswelle in einem Gehäuse einer Brennkraftmaschine. - Wie in Zusammenschau mit den
2 bis4 erkennbar, haben die Lagerzapfen3 ,4 einen lediglich teilzylindrischen Umfang und sind derart ausgebildet, dass jeweils deren in Unwuchtrichtung der Ausgleichswelle mit Punktlast beaufschlagte Lastzone innerhalb des zylindrischen Teilumfangs7 verläuft und dass der gegenüberliegende Teilumfang8 des Lagerzapfens3 ,4 nichtzylindrisch und folglich gegenüber dem Umlaufkreis20 des zylindrischen Teilumfangs7 freigenommen ist. Der Umlaufkreis20 des zylindrischen Teilumfangs7 ist jeweils kleiner als der Umlaufkreis21 von dazu benachbarten Unwuchtabschnitten9 und10 bzw.11 und12 der Unwuchtwelle1 , so dass sowohl der zylindrische Teilumfang7 als auch der daran anliegende Lagerring5 gegenüber Axialschultern13 und14 der Unwuchtabschnitte9 bis12 radial zurückspringen. - Die Unwucht der Unwuchtabschnitte
9 bis12 und die Unwucht der daran angrenzenden Lagerzapfen3 ,4 sind zwecks Maximierung der Wellenunwucht (s. Pfeil in2 ) im Wesentlichen parallel und gleichgerichtet, wobei jeder zylindrische Teilumfang7 umfänglich so ausgerichtet ist, dass er umfänglich im Wesentlichen mittig belastet ist. - Die Breite der Lagerringe
5 ist kleiner als der Abstand der Axialschultern13 und14 , zwischen denen jeder Lagerring5 mit beidseitig etwa gleichem Abstand befestigt ist. Der Käfig22 jedes Nadellagers6 ist axial an den Axialschultern13 ,14 geführt. - In dem vom nichtzylindrischen Teilumfang
8 des Lagerzapfens3 ,4 und der Innenmantelfläche des Lagerrings5 begrenzten Freiraum befindet sich jeweils ein unter radial elastischer Kompression eingespanntes Spannelement15 , das den Lagerring5 (zerstörungsfrei) lösbar am Lagerzapfen3 ,4 befestigt. Die radiale Vorspannkraft des Spannelements15 , das vorliegend aus Kunststoff und alternativ aus federhartem Metall besteht, beaufschlagt den Lagerring5 in die zur Wellenunwucht entgegen gesetzte Richtung, so dass der Lagerring5 in haftender Anlage am zylindrischen Teilumfang7 gehalten wird. - Die axiale Befestigung der Lagerringe
5 auf den Lagerzapfen3 ,4 erfolgt (über die spannkraftbedingte Haftreibung hinaus) jeweils mittels Formschluss. Dieser ist durch einen oder vorliegend - zwecks ungerichteter Montage der Lagerringe5 - zwei umfängliche Vorsprünge16 an der Innenmantelfläche jedes Lagerrings5 und zwei umfängliche Nuten17 am zylindrischen Teilumfang7 der Lagerzapfen3 ,4 gebildet. Die zu den jeweils benachbarten Stirnseiten der Lagerringe5 gleich beabstandeten Vorsprünge16 greifen in die Nuten17 ein und sichern die Lagerringe5 formschlüssig gegen beidseitig axiales Verschieben auf den Lagerzapfen3 ,4 . Die Vorsprünge16 sind durch Ringe und vorliegend durch Sprengringe für Bohrungen gebildet, die in Umlaufnuten18 der Lagerringe5 eingesetzt sind. Alternativ können die Vorsprünge einteilig an den Lagerringen angeformt sein. - Der Außenumfang jedes Spannelements
15 ist ebenfalls mit zwei umfänglichen Nuten19 versehen, in die die Vorsprünge16 eingreifen und das Spannelement15 formschlüssig gegen beidseitig axiales Verschieben im Lagerring5 und folglich auch auf der Unwuchtwelle1 sichern. - Die zylindrischen Teilumfänge
7 sind - in Längsrichtung der Ausgleichswelle gesehen - im Wesentlichen ideal zylindrisch, d.h. ohne konvexe Krümmung geformt. Ein auf den Lagerzapfen3 ,4 betrieblich erforderliches Verkippen der Lagerringe5 wird durch deren Formgebung ermöglicht. Wie in3 mithilfe des RadiusR angedeutet, ist zu diesem Zweck die sich zwischen den beiden Vorsprüngen16 erstreckende Innenmantelfläche der Lagerringe5 - in Querrichtung der Ausgleichswelle gesehen - geringfügig ballig ausgebildet. - 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
-
- DE 102016210480 A1 [0002]
- EP 2459899 B1 [0003]
Claims (7)
- Ausgleichswelle, umfassend: - eine Unwuchtwelle (1) mit einem Unwuchtabschnitt (9, 10, 11, 12) und einem daran angrenzenden Lagerzapfen (3, 4) mit einem lediglich teilzylindrischen Umfang, dessen zylindrischer Teilumfang (7) zur Wellenunwucht hin ausgerichtet ist, - einen den Lagerzapfen (3, 4) umschließenden Lagerring (5), der am zylindrischen Teilumfang (7) anliegt und mit einem dazu radial gegenüberliegenden, nichtzylindrischen Teilumfang (8) des Lagerzapfens (3, 4) einen Freiraum begrenzt, - und ein im Freiraum eingespanntes Spannelement (15), das den Lagerring (5) radial gegen den zylindrischen Teilumfang (7) spannt, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenmantelfläche des Lagerrings (5) einen zu dessen Stirnseiten beabstandeten, umfänglichen Vorsprung (16) hat, der in eine umfängliche Nut (17) im zylindrischen Teilumfang (7) eingreift und den Lagerring (5) gegen beidseitiges axiales Verschieben auf dem Lagerzapfen (3, 4) sichert.
- Ausgleichswelle nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Teilumfang (7) gegenüber dem Unwuchtabschnitt (9, 10, 11, 12) radial zurückspringt. - Ausgleichswelle nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (15) eine umfängliche Nut (19) hat, in die der Vorsprung (16) eingreift und das Spannelement (15) gegen beidseitiges axiales Verschieben im Lagerring (5) sichert. - Ausgleichswelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (16) durch einen Ring gebildet ist, der in einer Umlaufnut (18) des Lagerrings (5) eingesetzt ist.
- Ausgleichswelle nach
Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ring ein Sprengring für Bohrungen ist. - Ausgleichswelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (5) zwei zu dessen Stirnseiten gleich beabstandete Vorsprünge (16) hat und dass der zylindrische Teilumfang (8) zwei umfängliche Nuten (17) hat, in die die Vorsprünge (16) eingreifen.
- Ausgleichswelle nach
Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass die sich zwischen den beiden Vorsprüngen (16) erstreckende Innenmantelfläche des Lagerrings (5) - in Querrichtung der Ausgleichswelle gesehen - ballig ist.
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- 2019-01-18 DE DE102019101318.6A patent/DE102019101318A1/de not_active Ceased
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