DE10352775A1

DE10352775A1 - Ausgleichswelle für Hubkolbenmaschinen

Info

Publication number: DE10352775A1
Application number: DE10352775A
Authority: DE
Inventors: Christian Friedrich
Original assignee: Magna Steyr Powertrain AG and Co KG
Current assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Priority date: 2002-11-12
Filing date: 2003-11-12
Publication date: 2004-06-03

Abstract

Eine Ausgleichswelle für Hubkolbenmaschinen mit mindestens einem Ausgleichsgewicht soll mit einem einheitlichen Ausgleichsgewicht für mehrere Motortypen verwendbar sein. Dazu hat das Ausgleichsgewicht (2) auf der Seite des exzentrischen Schwerpunktes zumindest eine im wesentlichen parallel zur Drehachse verlaufende von der Stirnfläche (7) ausgehende zylindrische Bohrung (10), die eine Zusatzmasse (12) aufnimmt. Die Zusatzmasse besteht vorzugsweise aus in die Ausnehmung(en) (10) einsetzbaren Gewichtsstücken (12; 13) von fallweise zu bestimmender Länge oder Anzahl aus einem Werkstoff großer spezifischer Masse.

Description

Die Erfindung betrifft Ausgleichswellen für Hubkolbenmaschinen mit mindestens einem Ausgleichsgewicht mit exzentrischem Schwerpunkt. Dabei ist insbesondere, aber nicht ausschließlich, an Verbrennungskraftmaschinen gedacht. Die Ausgleichswellen treten einzeln oder paarweise auf und können sowohl einstückig mit ihrem bzw. ihren Ausgleichsgewichten) oder mit diesen zusammengebaut sein. Auf alle diese Bauarten bezieht sich die Erfindung.
Um ihre Aufgabe zu erfüllen, müssen die Ausgleichsgewichte für jeden Motortyp eine ganz bestimmte Massenexzentrizität haben. Das bedeutet, dass Ausgleichswellen für jeden Motortyp sozusagen „nach Maß" konstruiert und gebaut werden müssen. Bisweilen ist sogar eine Feinanpassung an den individuellen Motor erwünscht.

Zwar ist es aus der AT 380 072 bekannt, einen erweiterten Lagerzapfen einer Ausgleichswelle mit Bohrungen zu versehen, um ihn einseitig zu erleichtern. Damit soll die am Ausgleichsgewicht selbst zu verwirklichende Massenexzentrizität geringfügig verringert werden.

Es ist aber Aufgabe der Erfindung, Ausgleichswellen so auszubilden, dass eine einheitliche Welle, beziehungsweise bei einer gebauten Ausgleichswelle zumindest ein einheitliches Ausgleichsgewicht für mehrere Motortypen verwendbar ist.

Erfindungsgemäß ist das dadurch erreicht, dass das Ausgleichsgewicht auf der Seite des exzentrischen Schwerpunktes zumindest eine im Wesentlichen parallel zur Drehachse der Ausgleichswelle verlaufende von der Stirnfläche des Ausgleichsgewichtes ausgehende Ausnehmung hat, und dass diese eine Zusatzmasse aufnimmt. Dadurch kann die Zusatzmasse dem jeweiligen Motortyp angepasst sein. Auch eine Feinkorrektur für individuelle Motoren ist so möglich. Da der Grundkörper des Ausgleichsgewichtes keine größere Massenexzentrizität als der leichteste Motor haben kann, sind praktisch immer Massen der erforderlichen Größe bzw. Anzahl oder Länge in die Ausnehmung einzufügen. Dazu sind in der Regel mehrere Ausnehmungen erforderlich, vorzugsweise mit Abstand in Umfangsrichtung.

Die Ausnehmungen sollen möglichst weit aussen angeordnet sein und erstrecken sich am besten über die ganze axiale Länge des Ausgleichsgewichtes, ausgehend von zumindest einer meist achsnormalen Stirnfläche. Die einzelne Ausnehmung ist entweder eine nach aussen offene Nut mit im Querschnitt eingeschnürter Öffnung (Anspruch 2), das ist eine Schwalbenschwanz- oder T-Nut oder dergleichen, oder sie ist eine zylindrische Bohrung (Anspruch 3), dem Aussenumfang so nahe, wie es die Festigkeit erlaubt.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Zusatzmasse aus in die Ausnehmung(en) einsetzbaren Gewichtsstücken von fallweise zu bestimmender Länge oder Anzahl aus einem Werkstoff großer spezifischer Masse, die von der Stirnfläche aus in die Ausnehmung einschiebbar sind (Anspruch 4). Durch den achsialen Verlauf der Ausnehmung können sie zwar nicht durch die Fliehkraft weggeschleudert werden, trotzdem ist es vorzuziehen, sie gegen axiales Verschieben zu sichern (Anspruch 5). Das ist besonders einfach durch Einpressen der Gewichtsstücke zu erreichen (Anspruch 6), insbesondere wenn sie in die Bohrungen passende zylindrische Körper sind (Anspruch 7).

Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, dass in einer anderen Ausführungsweise die Zusatzmasse ein plastischer oder rieselfähiger Stoff großer spezifischer Masse ist, der in der erforderlichen Menge in die Bohrung eingefüllt wird (Anspruch 8). Schließlich besteht noch die Möglichkeit, den Grundkörper des Ausgleichsgewichtes aus einem leichten Werkstoff auszuführen und die Massenexzentrizität vorwiegend durch die Zusatzmassen zu erreichen. Dadurch kann Gesamtgewicht eingespart werden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar:
1: eine axonometrische Ansicht einer ersten Ausführungsform,
2: einen Schnitt nach II-II in 1,
3: einen Schnitt nach III-III in 2,
4: eine Variante zu 2,
5: einen Schnitt analog 3 durch eine andere Ausführungsform.
In den 1, 2 und 3 ist der Wellenteil einer Ausgleichswelle mit 1 und das Ausgleichsgewicht selbst mit 2 bezeichnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Ausgleichsgewicht 2 auf der Welle 1 montiert, es kann aber auch mit ihr einstückig sein. Von der Welle 1 ist nur der das Ausgleichsgewicht 2 tragende Teil dargestellt, nicht deren Lagerung und Antrieb. Das Ausgleichsgewicht 2 ist zunächst von einem Grundkörper 3 gebildet, der aus einem Exzenterteil 5 und die Welle umfassenden Teilen 4 besteht. Zwischen diesen Teilen (4) und dem Exzenterteil 5 ist ein Fenster 6 gebildet. In axialer Richtung ist das Ausgleichsgewicht 2 beiderseits durch achsnormale Stirnflächen begrenzt.
In den Exzenterteilen 5 sind in Achsrichtung verlaufende Ausnehmungen vorgesehen, hier als zylindrische Bohrungen 10 ausgebildet. Deren mehrere sind in einem Umfangsabstand 11 möglichst nahe dem äußeren Umfang angeordnet. In die Bohrungen 10 werden Gewichtsstücke 12, 13 eingesetzt, was durch den Pfeil 14 angedeutet ist. Der Durchmesser der Gewichtsstücke 12, 13 ist so bemessen, dass sie in die Bohrungen 10 passen und in diese eingepresst oder eingeschraubt werden können.
Zur Anpassung des Ausgleichsgewichtes 2 an einen bestimmten Motor, für den eine bestimmte Massenexzentrizität erforderlich ist, hat das Gewichtsstück 12 eine bestimmte Länge und/oder wird von den kurzen Gewichtsstücken 13 einheitlicher Länge eine bestimmte Anzahl in die Bohrung 10 eingeführt. Auf diese Weise ist mit einem einheitlich in großer Stückzahl gefertigten Grundkörper 3 mit geringem Aufwand eine Anpassung an verschiedene Motortypen möglich.
In 4 sind zum Unterschied von 2 andere Ausführungen der Ausnehmung zu sehen: sie ist entweder eine T-Nut 20, oder eine Schwalbenschwanznut 21 oder allgemeiner eine Nut mit im Querschnitt eingeschnürter Öffnung 22 nach außen. In diese Nuten sind wieder Gewichtsstücke 23 eingeführt, die ebenso wie die Gewichtsstücke 12, 13 der 1 verschieden lang oder in verschiedener Anzahl vorgesehen sein können. Hier können die Gewichtsstücke 23 in radialer Richtung über die Aussenkontur des Exzenterteiles 5 hinausragen. Auch die Nuten 20, 21, 22 erstrecken sich über die gesamte axiale Länge des Ausgleichsgewichtes, können aber auch auf einer Seite kurz vor der Stirnfläche enden.
In 5 besteht das Ausgleichsgewicht 30 aus einem leichten Werkstoff, etwa einem Leichtmetall oder einem Kunststoff hoher Festigkeit. Die Ausnehmungen sind hier Höhlen, insbesondere zylindrische Bohrungen 31, die mit einer pastösen, granulierten oder fließfähigen Masse 35 gefüllt sind. Dieses Füllen ist durch einen Trichter 32 angedeutet. Auf einer Seite ist bereits ein Verschlussstopfen 33 eingeschraubt, der Verschlussstopfen 34 auf der anderen Seite wird es nach dem Füllen. Durch die Verwendung einer fließfähigen Masse ist eine besonders feine Dosierung und damit eine genaue Abstimmung der Ausgleichsmasse erreichbar.

Claims

Ausgleichswelle für Hubkolbenmaschinen mit mindestens einem Ausgleichsgewicht mit exzentrischem Schwerpunkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgewicht (2; 30) auf der Seite des exzentrischen Schwerpunktes zumindest eine im Wesentlichen parallel zur Drehachse der Ausgleichswelle verlaufende von der Stirnfläche (7) des Ausgleichsgewichtes (2; 30) ausgehende Ausnehmung (10; 20; 21; 22; 31) hat, und dass diese eine Zusatzmasse (12; 13; 23; 35) aufnimmt.
Ausgleichswelle für Hubkolbenmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung eine nach aussen offene Nut (20; 21; 22) mit im Querschnitt eingeschnürter Öffnung ist.
Ausgleichswelle für Hubkolbenmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung eine zylindrische Bohrung (10; 31) ist.
Ausgleichswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse aus in die Ausnehmung(en) (10; 20; 21; 22; 31) einsetzbaren Gewichtsstücken (12; 13; 23) von fallweise zu bestimmender Länge oder Anzahl aus einem Werkstoff großer spezifischer Masse besteht.
Ausgleichswelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtsstücke (12; 13; 23) gegen axiales Verschieben gesichert sind.
Ausgleichswelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtsstücke (12; 13; 23) in die Ausnehmungen eingepresst sind.
Ausgleichswelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtsstücke (12; 13) in die Bohrungen passende zylindrische Körper sind.
Ausgleichswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse ein plastischer oder rieselfähiger Stoff (35) großer spezifischer Masse ist, der in die Bohrung (31) eingefüllt ist.
Ausgleichswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgewicht (30) aus einem leichten Werkstoff besteht.