WO2010103006A1 - Ausgleichswelleneinheit - Google Patents

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WO2010103006A1
WO2010103006A1 PCT/EP2010/052982 EP2010052982W WO2010103006A1 WO 2010103006 A1 WO2010103006 A1 WO 2010103006A1 EP 2010052982 W EP2010052982 W EP 2010052982W WO 2010103006 A1 WO2010103006 A1 WO 2010103006A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bearing
layer
balance shaft
housing
balance
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/052982
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Schober
Roland Marzy
Original Assignee
Magna Powertrain Ag & Co Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Magna Powertrain Ag & Co Kg filed Critical Magna Powertrain Ag & Co Kg
Publication of WO2010103006A1 publication Critical patent/WO2010103006A1/de

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/22—Compensation of inertia forces
    • F16F15/26—Compensation of inertia forces of crankshaft systems using solid masses, other than the ordinary pistons, moving with the system, i.e. masses connected through a kinematic mechanism or gear system
    • F16F15/264—Rotating balancer shafts
    • F16F15/267—Rotating balancer shafts characterised by bearing support of balancer shafts; Lubrication arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/08—Attachment of brasses, bushes or linings to the bearing housing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/02—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2361/00—Apparatus or articles in engineering in general
    • F16C2361/53—Spring-damper, e.g. gas springs

Definitions

  • the invention relates to a Ausretesweüenhow for mass balance of an internal combustion engine of a motor vehicle, comprising a housing having at least two bearing surfaces surrounding a respective bearing opening circumferentially, and having at least one balancer shaft having at least one balance weight and at least two Lagersteüen, said Bearing points of the balancer shaft are mounted in a sliding fit directly to the bearing surfaces of the housing.
  • Such a balance shaft unit is known from WO 01/29447 A1.
  • Balancing units with balancing shafts have the purpose of compensating for the mass forces and / or mass momenta arising in internal combustion engines.
  • the balancing weight provided on the respective balancing shaft is arranged eccentrically with respect to the axis of rotation of the balancing shaft, that is to say the balancing weight acts as imbalance.
  • the respective balance shaft is in driving connection with the crankshaft of the internal combustion engine.
  • the housing of the balance shaft unit is arranged for example on the crankcase of the internal combustion engine or in the oil sump of the internal combustion engine, wherein the housing does not necessarily have to completely enclose the respective balancing shaft. Rather, the housing has only a plurality of bearing portions (such as end shields), on which said bearing surfaces are formed.
  • balance shafts are used in pairs, with the balance shafts rotating in opposite directions at twice crankshaft speed. Due to the high speed of the balance shafts and the associated housing are heavily loaded, so that the storage of the balance shafts and the stability of the balance shaft unit is of great importance.
  • a particularly simple construction of the balance shaft unit results when the bearings of the balance shaft and the associated bearing surfaces of the housing form a respective slide bearing.
  • the bearings of the balance shaft are mounted in a sliding fit directly on the bearing surfaces of the housing, i. without intervening bushing.
  • this does not achieve the desired bearing properties in all applications, even if a lubricating film is formed between the respective bearing point of the balance shaft and the associated bearing surface of the housing by forming suitable oil channels.
  • a balance shaft unit with the features of claim 1 and in particular by the fact that a bearing layer is provided on the bearing surfaces of the housing and / or at the bearing points of the balance shaft.
  • the balance shaft unit according to the invention is on the bearing surfaces of the housing, or at the bearing points of Aus GmbHswcllcn, or formed on the bearing surfaces of the housing as well as at the bearing points of the balance shaft, a respective bearing layer, which helps to improve the sliding fit between the bearing point of the balance shaft and the bearing surface of the housing.
  • a respective bearing layer which helps to improve the sliding fit between the bearing point of the balance shaft and the bearing surface of the housing.
  • said bearing layer is provided on the balance shaft unit, which is an unusual measure with respect to previously known balance shaft units.
  • the bearing layer mentioned here is not formed on a separate component, such as a bearing bush. Rather, the bearing layer is formed directly on the housing or on the balance shaft and thus with the housing or the Balancing shaft connected cohesively. It has been shown that this measure, which means a small additional expense with respect to the production of Ausretesweüenü, contributes to a significant improvement in storage properties.
  • said bearing surfaces of the housing surround the respective bearing opening in one piece circumferentially.
  • the respective bearing surface of the housing or of the bearing surface forming housing portion is in one piece and not designed as a shared bearing portion.
  • the respective bearing surface of the housing is characterized by a particularly high rigidity.
  • the respective bearing layer of the balance shaft unit according to the invention is thus particularly well protected against wear ⁇ such as chipping), without the bearing layer must be applied to a separate carrier element.
  • the housing of the balance shaft unit is formed in one piece such that at least two bearing sections on which said bearing surfaces are formed and a connecting section connecting the bearing sections are formed by a single part.
  • the named bearing layer may in particular comprise a metal layer (for example chromium), which differs from the material of the housing or the balance shaft.
  • the bearing layer may comprise a metal oxide layer (eg, alumina, especially if the housing is made of aluminum or an aluminum alloy).
  • the bearing layer may comprise a carbide layer (for example tungsten carbide).
  • the bearing layer comprises an organic layer, ie a plastic layer, in particular a fluorocarbon (for example polytetrafluoroethylene).
  • a fluorocarbon for example polytetrafluoroethylene
  • the bearing layer may comprise a ceramic layer or a ceramic-like layer (for example titanium nitride).
  • the bearing layer may comprise a solid lubricant containing molybdenum, in particular molybdenum sulfide or molybdenum disulfide (MoS2).
  • Molybdenum disulphide is available as an air-drying lubricating varnish and can be sprayed onto the bearing point of the balance shaft, which results in a particularly simple production of the bearing layer.
  • the aforementioned possible constituents of the storage layer can be contained in a composition which additionally contains suitable carriers or auxiliaries.
  • the bearing layer may comprise several layers of different compositions, as will be explained below. As regards the application of the bearing layer on the bearing surface of the housing or on the bearing point of the balance shaft, this can be done for example by spraying or vapor deposition. If the bearing layer is provided on the respective bearing surface of the housing, essentially only a cleaning of the bearing surface is required after the machining of the relevant bearing opening, before the application of the bearing layer can take place. It is of particular advantage here that the bearing layer is applied directly, ie without a separate carrier element, to the respective bearing surface and connected to it in a materially coherent manner.
  • the bearing layer is preferably a thin layer. Depending on the material used, for example, a thickness between 1 and 100 microns can be provided.
  • the bearing layer comprises an inner layer and a different outer layer, wherein the inner layer has a greater hardness than the outer layer.
  • the inner layer is provided in this case directly on the bearing surfaces of the housing or at the bearing points of the balance shafts, while the outer layer is provided on the inner layer and thus at least partially covers the inner layer.
  • the softer outer layer can thus be optimized, for example, for coping with run-in effects, wherein the harder inner layer is intended to provide improved sliding bearings during the entire service life of the balance shaft unit and, for example, to prevent the occurrence of mixed friction even when dirt particles accumulate ,
  • the inner layer and the outer layer of the bearing layer may for this purpose have different compositions, the harder inner layer being, for example, a metal layer, a metal oxide layer, a carbide layer, a ceramic layer or a ceramic-like layer, and wherein the softer outer layer comprises, for example, an organic layer or a molybdenum-containing layer.
  • the (single-layer or multi-layered) bearing layer along the circumference of the respective bearing point of the balance shaft has a varying thickness, wherein the bearing layer has a greater thickness in a lying in axial alignment with the counterweight personallysswin- kel Scheme the bearing point as in a diamet - RAL opposite circumferential angle range.
  • the bearing layer is formed circumferentially asymmetric and has its greatest thickness in that circumferential angular range of the bearing, which corresponds to the radial effective direction of the imbalance force acting on the Ausmaschineweüe.
  • the thickness of the bearing layer may in this case vary continuously or stepwise, whereby a thickness of zero may also be provided, i.
  • the circumferentially inhomogeneous bearing layer compensates for the rotational displacement of the bearing point of the balance shaft within the respective bearing opening of the housing, which results from the centrifugal force acting on the balance weight.
  • centrifugal force causes the axis of the bearing of the balance shaft (together with the balance weight) slightly rotates about the (fixed) axis of the bearing opening of the housing.
  • This leads to an oscillating ing change in the distance between the two gears, which usually form a synchronizing between the two counter-rotating balance shafts in the aforementioned four-cylinder in-line engines.
  • this oscillatory change in distance can lead to undesirable noise (so-called gearing rattle).
  • This problem is described, for example, in the document DE 10 2006 032 592 A1, this document proposing to solve the problem of the toothed race, to measure a respective concentricity error of the gears and to install the gears directed relative to the balance weights.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section of a compensating shaft unit.
  • FIG. 2 shows a schematic longitudinal section of the compensating shaft unit according to FIG. 1 along the plane U-II with additional representation of the drive.
  • the balancing shaft unit shown in FIGS. 1 and 2 comprises a housing 11 and a balance shaft 13.
  • the housing 11 is, for example, a cast part made of aluminum or of an aluminum alloy.
  • the housing 1 1 comprises two bearing portions 15, which are interconnected via a connecting portion 17, wherein these portions 15, 17 form a single part.
  • each bearing portion 15 of the housing 1 a bearing opening 19 is provided as a cylindrical bore, wherein the two bearing openings 19 are aligned.
  • the circumferential surface of each bearing opening 19 forms a bearing surface 21.
  • the balance shaft 13 is preferably made of steel and has two cylindrical bearings 23.
  • the bearings 23 are mounted directly in a respective sliding fit on the bearing surfaces 21 of the housing 1 1. Die Lagerstellen 23 Sind in den Lagerzapfen 23 anrobe. Between the two bearings 23, a balance weight 25 is rotatably attached to the balancer shaft 13.
  • the balance shaft 13 is driven by a crankshaft 27 to a rotary movement.
  • a gear 29 is provided on the crankshaft 27, which meshes with a gear 31, which is provided on the balance shaft 13.
  • the two gears 29, 31 thus form a drive stage 33.
  • a respective thin bearing layer 35 is formed.
  • the respective bearing layer 35 is applied prior to insertion of the balance shaft 13 in the housing 1 1, for example by spraying or vapor deposition.
  • a respective bearing layer 35 may be provided at the bearing points 23 of the balance shaft 13.
  • the respective bearing layer 35 may comprise, for example, a metal layer, a carbide layer, an organic layer, a ceramic layer and / or a layer with molybdenum disulfide.
  • the respective bearing layer 35 may be multi-layered.
  • the respective bearing layer 35 (when formed at the bearing points 23 of the balance shaft 13) may have a varying thickness over the circumference of the bearing point 23.
  • the position rsch th th 35 cause an improved sliding bearing of the balancing shaft 13 in the housing 1 1 with an increased life.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ausgleichswelleneinheit für einen Massenausgleich einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse (11), das wenigstens zwei Lagerflächen (21) aufweist, die eine jeweilige Lageröffnung (19) umfänglich umgeben, und mit wenigstens einer Ausgleichswelle (13), die wenigstens ein Ausgleichsgewicht (25) und wenigstens zwei Lagerstellen (23) aufweist, wobei die Lagerstellen (23) der Ausgleichswelle (13) in einem Gleitsitz unmittelbar an den Lagerflächen (21) des Gehäuses (11) gelagert sind. An den Lagerflächen (21) des Gehäuses (11) und /oder an den Lagerstellen (23) der Ausgleichswelle (13) ist eine Lagerschicht vorgesehen.

Description

AUSGLEICHSWELLENEINHEIT
Die Erfindung betrifft eine Ausgleichsweüeneinheit für einen Massen- ausgleich einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse, das wenigstens zwei Lagerflächen aufweist, die eine jeweilige Lageröffnung umfänglich umgeben, und mit wenigstens einer Ausgleichswelle, die wenigstens ein Ausgleichsgewicht und wenigstens zwei Lagersteüen aufweist, wobei die Lagerstellen der Ausgleichswelle in einem Gleitsitz unmittelbar an den Lagerflächen des Gehäuses gelagert sind.
Eine derartige Ausgleichswelleneinheit ist aus der WO 01/29447 Al bekannt.
Massenausgleichseinheiten mit Ausgleichswellen haben den Zweck, die bei Verbrennungskraftmaschinen entstehenden Massenkräfte und/ oder Massenmoraente zu kompensieren. Zu diesem Zweck ist das an der jeweiligen Ausgleichswelle vorgesehene Ausgleichsgewicht bezüglich der Drehachse der Ausgleichswelle exzentrisch angeordnet, d.h. das Ausgleichsge- wicht wirkt als Unwucht. Die jeweilige Ausgleichswelle steht in Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine. Das Gehäuse der Ausgleichswelleneinheit ist beispielsweise an dem Kurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine oder in der Ölwanne der Verbrennungskraftmaschine angeordnet, wobei das Gehäuse die jeweilige Aus- gleichswelle nicht notwendigerweise vollständig umschließen muss. Vielmehr muss das Gehäuse lediglich mehrere Lagerabschnitte (wie beispielsweise Lagerschilde) aufweisen, an denen die genannten Lagerflächen ausgebildet sind. Bei bestimmten Motortypen, beispielsweise bei Reihenmotoren mit vier Zylindern, werden derartige Ausgleichswellen paarweise eingesetzt, wobei die Ausgleichswellen mit der doppelten Kurbelwellendrehzahl gegenläufig rotieren. Aufgrund der hohen Drehzahl werden die Ausgleichswellen sowie das zugehörige Gehäuse stark belastet, so dass der Lagerung der Ausgleichswellen und der Stabilität der Ausgleichswelleneinheit eine große Bedeutung zukommt.
Ein besonders einfacher Aufbau der Ausgleichswelleneinheit ergibt sich, wenn die Lagerstellen der Ausgleichs welle und die zugeordneten Lagerflächen des Gehäuses ein jeweiliges Gleitlager bilden. Mit anderen Worten sind in diesem Fall die Lagerstellen der Ausgleichswelle in einem Gleitsitz unmittelbar an den Lagerflächen des Gehäuses gelagert, d.h. ohne dazwischen liegende Lagerbuchse. Es hat sich allerdings gezeigt, dass hierdurch nicht bei allen Anwendungen die erwünschten Lagereigenschaften erzielt werden, selbst wenn durch Ausbildung geeigneter Ölkanäle ein Schmierfilm zwischen der jeweiligen Lagerstelle der Ausgleichswelle und der zugeordneten Lagerfläche des Gehäuses gebildet wird.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Ausgleichswelleneinheit mit einer verbesserten Gleitlagerung zwischen der Ausgleichswelle und dem Gehäuse zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Ausgleichswelleneinheit mit den Merkma- len des Anspruchs 1 gelöst und insbesondere dadurch, dass an den Lagerflächen des Gehäuses und /oder an den Lagerstellen der Ausgleichswelle eine Lagerschicht vorgesehen ist.
Bei der erfindungsgemäßen Ausgleichswelleneinheit ist an den Lagerflä- chen des Gehäuses, oder an den Lagerstellen der Ausgleichswcllcn, oder sowohl an den Lagerflächen des Gehäuses als auch an den Lagerstellen der Ausgleichswelle eine jeweilige Lagerschicht ausgebildet, welche dazu beiträgt, den Gleitsitz zwischen der Lagerstelle der Ausgleichswelle und der Lagerfläche des Gehäuses zu verbessern. Zwar hat sich gezeigt, dass es in vielen Anwendungsfällen ausreichend ist, das jeweilige Gleitlager zwischen der Ausgleichswelle und dem Gehäuse allein dadurch zu bilden, dass eine jeweilige zylindrische Lagerbohrung in dem Gehäuse eingearbeitet wird, in die die Ausgleichs welle mit der hieran ausgebildeten Lagerstelle eingeführt wird, wobei abgesehen von Polier- und Reinigungsschritten keine weiteren Bearbeitungsmaßnahmen erforderlich sind. Allerdings wird das hierdurch gebildete Gleitlager nicht allen Anforderungen gerecht, beispielsweise wenn besonders hohe Drehzahlen zu bewältigen sind, wenn die Ausgleichswelle eine besonders hohe Unwucht besitzt, oder wenn eine besonders lange Lebensdauer der Ausgleichswelleneinheit gefordert ist.
Insbesondere haben Untersuchungen gezeigt, dass ein wesentliches Problem bei der Direktlagerung einer Ausgleichswelle von den Metallpartikeln herrührt, die aufgrund von Abrieb innerhalb der Verbrennungskraftmaschinen entstehen und mit dem Schmieröl zu den Lagerstellen der Aus- gleichswelle gelangen. Ein weiteres Problem besteht in den Einlaufeffekten an den Kanten.
Um in derartigen Fällen eine wesentliche Verbesserung der Lagereigenschaften zu erzielen, ohne zusätzliche Bauelemente montieren zu müssen, ist an der Ausgleichswelleneinheit die genannte Lagerschicht vorgesehen, was in Bezug auf bislang bekannte Ausgleichswelleneinheiten eine unübliche Maßnahme darstellt. Die genannte Lagerschicht ist hierbei nicht an einem separaten Bauelement, wie beispielsweise einer Lagerbuchse, ausgebildet. Vielmehr ist die Lagerschicht unmittelbar an dem Gehäuse oder an der Ausgleichswelle ausgebildet und somit mit dem Gehäuse oder der Ausgleichswelle stoffschlüssig verbunden. Es hat sich gezeigt, dass diese Maßnahme, welche bezüglich der Herstellung der Ausgleichsweüeneinheit einen geringen zusätzlichen Aufwand bedeutet, zu einer erheblichen Verbesserung der Lagereigenschaften beiträgt.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend erläutert und in den Unteransprüchen genannt.
Bevorzugt umgeben die genannten Lagerflächen des Gehäuses die jeweili- ge Lageröffnung einteilig umfänglich. Mit anderen Worten ist die jeweilige Lagerfläche des Gehäuses bzw. der die Lagerfläche bildende Gehäuseabschnitt einstückig und nicht etwa als ein geteilter Lagerabschnitt ausgebildet. Hierdurch zeichnet sich die jeweilige Lagerfläche des Gehäuses durch eine besonders hohe Steifigkeit aus. Die jeweilige Lagerschicht der erfindungsgemäßen Ausgleichswelleneinheit ist somit besonders gut gegen eine Abnutzung {wie beispielsweise ein Abplatzen) geschützt, ohne dass die Lagerschicht an einem separaten Trägerelement aufgebracht sein muss.
Von besonderem Vorteil ist es auch, wenn das Gehäuse der Ausgleichswelleneinheit derart einteilig ausgebildet ist, dass wenigstens zwei Lagerabschnitte, an denen die genannten Lagerflächen ausgebildet sind und ein Verbindungsabschnitt, der die Lagerabschnitte miteinander verbindet, durch ein einziges Teil gebildet sind. Hierdurch werden nicht nur Fluch- tungsfehler der mehreren Lageröffnungen vermieden. Vor allem wird die Stabilität der Lageröffnungen noch weiter verbessert. Da die Lageröffnungen somit auch bei hohen Drehzahlen der Ausgleichswelle weniger auf Verformung belastet werden, ist die jeweilige Lagerschicht noch besser gegen Abnutzung geschützt. Somit ergibt sich eine erhöhte Lebensdauer der Lagerschichten. Die genannte Lagerschicht kann insbesondere eine Metallschicht (beispielsweise Chrom) umfassen, die sich von dem Material des Gehäuses bzw. der Ausgleichswelle unterscheidet. Alternativ kann die Lagerschicht eine Metalloxidschicht umfassen (beispielsweise Aluminiumoxid, insbesondere wenn das Gehäuse aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung besteht). Ferner ist es möglich, dass die Lagerschicht eine Carbid- schicht umfasst (beispielsweise Wolframcarbid).
Es ist ferner möglich, dass die Lagerschicht eine organische Schicht umfasst, also eine Kunststoffschicht, insbesondere einen Fluorkohlenstoff (beispielsweise Polytetrafluorethylen) .
Alternativ ist es auch möglich, dass die Lagerschicht eine Keramikschicht oder eine keramikartige Schicht umfasst (beispielsweise Titannitrid).
Für eine besonders wirkungsvolle Direktlagerung einer Ausgleichswelle kann die Lagerschicht einen Festschmierstoff umfassen, der Molybdän enthält, insbesondere Molybdänsulfid oder Molybdändisulfid (MoS2). Mo- lybdändisulfid ist als lufttrocknender Gleitlack erhältlich und kann auf die Lagerstelle der Ausgleichswelle aufgespritzt werden, wodurch sich eine besonders einfache Herstellung der Lagerschicht ergibt.
Die vorgenannten möglichen Bestandteile der Lagerschicht können in einer Zusammensetzung enthalten sein, die zusätzlich geeignete Trägeroder Hilfsstoffe enthält. Ferner kann die Lagerschicht mehrere Lagen unterschiedlicher Zusammensetzungen umfassen, wie nachfolgend noch erläutert wird. Was das Aufbringen der Lagerschicht auf die Lagerfläche des Gehäuses oder auf die Lagerstelle der Ausgleichswelle betrifft, so kann dies beispielsweise durch Aufspritzen oder Aufdampfen erfolgen. Sofern die Lagerschicht an der jeweiligen Lagerfläche des Gehäuses vorgesehen ist, ist nach der spanabhebenden Bearbeitung der betreffenden Lageröffnung im Wesentlichen lediglich ein Reinigen der Lagerfläche erforderlich, bevor das Aufbringen der Lagerschicht erfolgen kann. Von besonderem Vorteil ist hierbei, dass die Lagerschicht unmittelbar, d.h. ohne ein separates Trägerelement auf die jeweilige Lagerfläche aufgebracht und mit dieser stoff- schlüssig verbunden wird.
Bei der Lagerschicht handelt es sich vorzugsweise um eine dünne Schicht. Je nach verwendeter Materialpaarung kann beispielsweise eine Dicke zwischen 1 und 100 μm vorgesehen sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Lagerschicht eine innere Lage und eine hiervon unterschiedliche äußere Lage, wobei die innere Lage eine größere Härte besitzt als die äußere Lage. Die innere Lage ist in diesem Fall unmittelbar an den Lagerflächen des Gehäuses oder an den Lagerstellen der Ausgleichswellen vorgesehen, während die äußere Lage auf der inneren Lage vorgesehen ist und die innere Lage somit zumindest teilweise überdeckt. Die weichere äußere Lage kann somit beispielsweise zur Bewältigung von Einlaufeffekten optimiert sein, wobei die härtere innere Lage dazu vorgesehen ist, während der gesamten Lebens- dauer der Ausgleichswelleneinheit für eine verbesserte Gleitlagerung zu sorgen und beispielsweise auch bei Anlagerung von Verschmutzungspartikeln das Auftreten von Mischreibung zu verhindern. Die innere Lage und die äußere Lage der Lagerschicht können zu diesem Zweck unterschiedliche Zusammensetzungen besitzen, wobei die härtere innere Lage bei- spielsweise eine Metallschicht, eine Metalloxidschicht, eine Carbidschicht, eine Keramikschicht oder eine keramikartige Schicht umfasst, und wobei die weichere äußere Lage beispielsweise eine organische Schicht oder eine Molybdän-haltige Schicht umfasst.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform besitzt die (einlagige oder mehrlagige) Lagerschicht entlang des Umfangs der jeweiligen Lagerstelle der Ausgleichswelle eine variierende Dicke, wobei die Lagerschicht in einem in axialer Flucht zu dem Ausgleichsgewicht liegenden Umfangswin- kelbereich der Lagerstelle eine größere Dicke besitzt als in einem diamet- ral gegenüber liegenden Umfangswinkelbereich. Mit anderen Worten ist die Lagerschicht umfänglich asymmetrisch ausgebildet und besitzt ihre größte Dicke in demjenigen Umfangswinkelbereichs der Lagerstelle, der der radialen Wirkrichtung der auf die Ausgleichsweüe wirkenden Unwuchtkraft entspricht. Die Dicke der Lagerschicht kann hierbei kontinu- ierlich oder stufenweise variieren, wobei auch eine Dicke Null vorgesehen sein kann, d.h. innerhalb eines begrenzten Umfangswinkelbereichs der Lagerstelle der Ausgleichs welle ist überhaupt keine Lagerschicht vorgesehen. Dies ist bezüglich der erwünschten Verbesserung der Gleitlagerungseigenschaften nahezu unerheblich, da die Lagerstelle der Ausgleichswelle in dem dem Ausgleichsgewicht diametral gegenüber liegenden Umfangswinkelbereich ohnehin nicht belastet wird.
Bei dieser Ausführungsform kompensiert die in Umfangsrichtung inhomogene Lagerschicht die rotierende Verlagerung der Lagerstelle der Aus- gleichswelle innerhalb der jeweiligen Lageröffnung des Gehäuses, welche aus der am Ausgleichsgewicht wirksamen Fliehkraft resultiert. Mit anderen Worten führt die an der Unwucht der Ausgleichswelle angreifende Fliehkraft dazu, dass die Achse der Lagerstelle der Ausgleichswelle (gemeinsam mit dem Ausgleichsgewicht) geringfügig um die (fest stehende) Achse der Lageröffnung des Gehäuses rotiert. Dies führt zu einer oszillie- renden Änderung des Abstands zwischen den beiden Zahnrädern, die bei den eingangs genannten Vier-Zylinder-Reihenmotoren üblicherweise eine Synchronisierstufe zwischen den beiden gegenläufig rotierenden Ausgleichswellen bilden. Diese oszillierende Abstandsänderung kann jedoch zu einer unerwünschten Geräuschbildung führen (so genanntes Verzahnungsrasseln). Dieses Problem ist beispielsweise in der Druckschrift DE 10 2006 032 592 Al_beschrieben, wobei diese Druckschrift zur Lösung des Problems des Verzahnungsrasseins vorschlägt, einen jeweiligen Rundlauffehler der Zahnräder zu vermessen und die Zahnräder relativ zu den Ausgleichsgewichten gerichtet zu verbauen.
Durch die vorgenannte Ausführungsform (mit einer variierenden Dicke der Lagerschicht) wird ein derartiges Vermessen des Rundlauffehlers der Syn- chronisier-Zahnräder vermieden. Stattdessen muss lediglich die Lager- schicht in einem vorbestimmten Umfangswinkelbereich (relativ zu dem jeweiligen Ausgleichsgewicht) mit einer erhöhten Dicke an der Lagerstelle der Ausgleichswelle aufgebracht werden. Somit werden zugleich der Vorteil einer verbesserten Gleitlagerung der Ausgleichswelle und der Vorteil eines verringerten Verzahnungsrasseins erzielt.
Die Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
Fig, 1 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Aus- gleichswelleneinheit.
Fig. 2 zeigt einen schematischen Längsschnitt der Aus- gleichswelleneinheit gemäß Fig. 1 entlang der Ebene U-II mit zusätzlicher Darstellung des Antriebs. Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Ausgleichswelleneiπheit umfasst ein Gehäuse 1 1 und eine Ausgleichswelle 13. Bei dem Gehäuse 1 1 handelt es sich beispielsweise um ein Gussteil aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung. Das Gehäuse 1 1 umfasst zwei Lagerabschnitte 15, die über einen Verbindungsabschnitt 17 miteinander verbunden sind, wobei diese Abschnitte 15, 17 ein einziges Teil bilden.
In jedem Lagerabschnitt 15 des Gehäuses 1 1 ist eine Lageröffnung 19 als zylindrische Bohrung vorgesehen, wobei die beiden Lageröffnungen 19 miteinander fluchten. Die Umfangsfläche einer jeden Lageröffnung 19 bildet eine Lagerfläche 21.
Die Ausgleichswelle 13 besteht vorzugsweise aus Stahl und besitzt zwei zylindrische Lagerstellen 23. Die Lagerstellen 23 sind in einem jeweiligen Gleitsitz unmittelbar an den Lagerflächen 21 des Gehäuses 1 1 gelagert. Zwischen den beiden Lagerstellen 23 ist ein Ausgleichsgewicht 25 an der Ausgleichswelle 13 drehfest befestigt.
Die Ausgleichswelle 13 wird von einer Kurbelwelle 27 zu einer Drehbewe- gung angetrieben. Hierfür ist an der Kurbelwelle 27 ein Zahnrad 29 vorgesehen, welches mit einem Zahnrad 31 kämmt, welches an der Ausgleichswelle 13 vorgesehen ist. Die beiden Zahnräder 29, 31 bilden somit eine Antriebsstufe 33.
An den beiden Lagerflächen 21 des Gehäuses 1 1 ist eine jeweilige dünne Lagerschicht 35 ausgebildet. Die jeweilige Lagerschicht 35 ist vor dem Einsetzen der Ausgleichswelle 13 in das Gehäuse 1 1 beispielsweise durch Aufspritzen oder Aufdampfen aufgebracht. Alternativ hierzu kann eine jeweilige Lagerschicht 35 an den Lagerstellen 23 der Ausgleichswelle 13 vorgesehen sein. Die jeweilige Lagerschicht 35 kann beispielsweise eine Metallschicht, eine Carbidschicht, eine organische Schicht, eine Keramikschicht und /oder eine Schicht mit Molybdändisulfid umfassen. Die jeweilige Lagerschicht 35 kann mehrlagig ausgebildet sein. Ferner kann die jeweilige Lagerschicht 35 (bei Ausbildung an den Lagerstellen 23 der Ausgleichswelle 13) eine über den Umfang der Lagerstelle 23 variierende Dicke besitzen.
Die Lage rsch ich ten 35 bewirken eine verbesserte Gleitlagerung der Aus- gleichswelle 13 in dem Gehäuse 1 1 mit einer erhöhten Lebensdauer.
Bezugszeichenliste
11 Gehäuse
13 Ausgleichswelle 15 Lagerabschnitt
17 Verbindungsabschnitt
19 Lageröffnung
21 Lagerfläche
23 Lagers teile 25 Ausgleichsgewicht
27 Kurbelwelle
29 Zahnrad
31 Zahnrad
33 Antriebsstufe 35 Lagerschicht

Claims

Patentansprüche
1. Ausgleichswelleneinheit für einen Massenausgleich einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse ( 1 1), das wenigstens zwei Lagerflächen (21) aufweist, die eine jeweilige Lageröffnung ( 19) umfänglich umgeben, und mit wenigstens einer Ausgleichswelle (13), die wenigstens ein Ausgleichsgewicht (25) und wenigstens zwei Lagers teilen (23) aufweist, wobei die Lagerstellen der Ausgleichswelle in einem Gleitsitz unmittelbar an den Lagerflächen des Gehäuses gelagert sind, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass an den Lagerflächen (21) des Gehäuses ( 1 1) und/ oder an den
Lagerstellen (23) der Ausgleichswelle (13) eine Lagerschicht (35) vorgesehen ist.
2. Ausgleichswelleneinheit nach Anspruch 1 , wobei die Lagerflächen (21) des Gehäuses (1 1) die jeweilige Lageröffnung ( 19) einteilig umfänglich umgeben.
3. Ausgleichswelleneinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gehäuse (1 1) derart einteilig ausgebildet ist, dass wenigstens zwei Lager- abschnitte ( 15), an denen die Lagerflächen (21) ausgebildet sind, und ein Verbindungsabschnitt ( 17), der die Lagerabschnitte (15) miteinander verbindet, durch ein einziges Teil gebildet sind.
4. Ausgleichswelleneinhcit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Lagerschicht (35) eine Metallschicbt, eine MeI ailoxid schiebt oder eine Carbidschicht umfasst, und /oder wobei die Lagerschicht (35) eine organische Schicht umfasst, und/ oder wobei die Lagerschicht (35) eine Keramikschicht oder eine keramikartige Schicht umfasst.
5. Ausgleichswelleneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lagerschicht (35) Molybdänsulfid oder Molybdändisulfid umfasst.
6. Ausgleichswelleneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lagerschicht (35) auf die Lagerfläche (21) des Gehäuses (1 1) oder auf die Lagerstelle (23) der Ausgleichswelle (13) aufge- spritzt oder aufgedampft ist,
7. Ausgleichswelleneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lagerschicht (35) eine Dicke zwischen 1 und 100 μm besitzt.
8. Ausgleichswelleneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lagerschicht (35) eine innere Lage und eine äußere Lage umfasst, wobei die innere Lage eine größere Härte besitzt als die äußere Lage.
9. Ausgleichswelleneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lagerschichl (35) entlang des Umfangs der jeweiligen Lagerstelle (23) der Ausgleichswelle (13) eine variierende Dicke aufweist, wobei die Lagerschicht (35) in einem in axialer Flucht zu dem Ausgleichsgewicht (25) liegenden Umfangswinkclbcrcich der Lager- stelle (23) eine größere Dicke besitzt als in einem diametral gegenüber liegenden Umfangswinkelbereich.
10. Ausgleichswelleneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (11) ein Gussteil ist, in dem die Lageröffnungen
(19) als Bohrungen gebildet sind, und/oder wobei das Gehäuse (1 1} aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung besteht, und/oder wobei die Ausgleichswelle (13) aus Stahl besteht.
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