專利名稱：平衡軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于平衡內(nèi)燃機(jī)的慣性力和/或慣性矩的平衡軸。所述平衡軸包括至少一個(gè)具有相對(duì)于軸的軸線偏心地分布的質(zhì)心(Massensctiwerpunkt)的不平衡部段和至少一個(gè)用于在內(nèi)燃機(jī)中對(duì)平衡軸進(jìn)行徑向支承的支承軸頸。在此，所述不平衡部段和所述支承軸頸由不同的材料彼此單獨(dú)地制造，并且借助呈扭轉(zhuǎn)剛性的(drehstarr)銷/孔連接件以軸向彼此相接的方式結(jié)合。
背景技術(shù)：
由DE 44 12 476 Al禾口 DE 299 03 372 Ul中得到如下的平衡軸，其中，所述不平衡部段和所述一個(gè)或多個(gè)支承軸頸由適當(dāng)?shù)牟煌牧蠘?gòu)成。在這兩個(gè)公開文獻(xiàn)中提出的是將支承軸頸牢固地插入到不平衡部段的縱向端部處的、關(guān)于軸的軸線同等地對(duì)齊的孔中，并且相應(yīng)地在所述部件之間建立力鎖合的(kraftschlilssig)連接。但是，尤其是鑒于平衡軸驅(qū)動(dòng)時(shí)部分并非微不足道的扭振及平衡軸的旋轉(zhuǎn)慣性，所述銷/孔連接件所需要的疲勞強(qiáng)度以部件的非常高的進(jìn)而成本高昂的表面精度和尺寸精度為條件，以便能夠持久地排除部件的相對(duì)扭轉(zhuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明基于如下任務(wù)，S卩，對(duì)開頭所述類型的結(jié)合式的平衡軸加以改進(jìn)，借助改良的銷/孔連接件抗疲勞地防止所述平衡軸的部件發(fā)生相對(duì)扭轉(zhuǎn)。本發(fā)明的解決方案由權(quán)利要求1所述的特征得出，而本發(fā)明的具有優(yōu)點(diǎn)的改進(jìn)方法和構(gòu)造方案可以由從屬權(quán)利要求獲悉。因此，所述銷/孔連接件以在平衡軸的扭轉(zhuǎn)方向上形狀鎖合地(formschlilssig)起作用的方式構(gòu)成，并且具有至少兩個(gè)銷及所配屬的孔， 所述銷及所配屬的孔相對(duì)于軸的軸線偏心地分布。換句話說，設(shè)置為，所述一個(gè)或多個(gè)不平衡部段與所述一個(gè)或多個(gè)支承軸頸之間的轉(zhuǎn)動(dòng)連接，不是像現(xiàn)有技術(shù)所設(shè)置的那樣以力鎖合的方式構(gòu)造，而是借助相對(duì)于軸的軸線偏心地布置的銷及所配屬的孔以形狀鎖合地起作用的方式構(gòu)成。除這樣的轉(zhuǎn)動(dòng)連接的由此實(shí)現(xiàn)的疲勞強(qiáng)度外，優(yōu)點(diǎn)在于在銷及所配屬的孔的偏心率及它們的數(shù)目方面的、結(jié)構(gòu)性的構(gòu)型余地。于是，例如可以在桿臂相應(yīng)大時(shí)以高的偏心率設(shè)置尺寸設(shè)計(jì)較小的銷和孔。在本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)方案中，支承軸頸的材料應(yīng)當(dāng)是滾動(dòng)軸承鋼，其中，所述支承軸頸用作為滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體所用的內(nèi)滾道。尤其是考慮將類型C16、16MnCr5、C45、Cf53、 C80和100Cr6作為滾動(dòng)軸承鋼。公知的是，相對(duì)于傳統(tǒng)的滑動(dòng)支承式的軸，所述滾動(dòng)支承式的平衡軸提供明顯減小的軸承摩擦的潛力。在這里，該潛力可以被特別成本低低廉地充分利用，方式為僅所述一個(gè)或多個(gè)支承軸頸由滾動(dòng)軸承鋼構(gòu)成，而所述一個(gè)或多個(gè)不平衡部段由明顯成本更低廉的鑄造材料制造。在滾動(dòng)支承的情況下，有利于大大降低平衡軸質(zhì)量地可以設(shè)置為所述支承軸頸沿軸的軸線方向具有在支承軸頸的外周上可變的寬度。詳細(xì)說來，所述支承軸頸在如下負(fù)荷區(qū)內(nèi)具有第一寬度，在所述負(fù)荷區(qū)中，所述支承軸頸被施以不平衡部段的隨平衡軸繞轉(zhuǎn)的徑向負(fù)荷，并且在該負(fù)荷區(qū)以外，所述支承軸頸要么以具有第二寬度的方式明顯變細(xì)，要么在外周上中斷，其中，所述銷及所配屬的孔向負(fù)荷區(qū)偏置。這樣構(gòu)造的支承軸頸雖然作為減小平衡軸質(zhì)量的機(jī)構(gòu)原則上是公知的(在此，指的是利用逐漸變細(xì)的支承軸頸的EP 1 775 484 A2，或者是利用中斷的支承軸頸的WO 2007/121861A1)，但是依據(jù)本發(fā)明可以特別具有優(yōu)點(diǎn)地與一個(gè)或者多個(gè)不平衡部段結(jié)合，這是因?yàn)楸M管支承軸頸的寬度越來越細(xì)，但是向負(fù)荷區(qū)偏置的，也就是向支承軸頸的較大寬度偏置的銷及所配屬的孔可以實(shí)施有相應(yīng)大的承載長度。盡可能長的承載長度在下述情況中得出，即當(dāng)所述銷及所配屬的孔完全在支承軸頸的第一寬度內(nèi)部分布時(shí)。此外，可以設(shè)置有兩個(gè)相同構(gòu)造的支承軸頸，這兩個(gè)支承軸頸與不平衡部段的兩個(gè)縱向端部結(jié)合，其中，所述與不平衡部段的驅(qū)動(dòng)側(cè)的縱向端部結(jié)合的支承軸頸和平衡軸與之分開單獨(dú)制造的驅(qū)動(dòng)元件借助另外的呈扭轉(zhuǎn)剛性的銷/孔連接件以軸向彼此相接的方式結(jié)合，并且其中，所述另外的銷/孔連接件同樣以在平衡軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向上形狀鎖合地起作用的方式構(gòu)成，并且具有至少兩個(gè)銷及所配屬的孔，所述銷及所配屬的孔相對(duì)于軸的軸線偏心地分布。所述構(gòu)造方案的重要優(yōu)點(diǎn)在于，所述支承軸頸可以根據(jù)等同部件原理 (Gleichteilprinzip)而成本低廉地制造。依照這種方式，在此還可以設(shè)置為銷/孔連接件分別具有恰好兩個(gè)相同構(gòu)造的、相對(duì)于平衡軸的由軸的軸線和不平衡部段的質(zhì)心撐開的縱向?qū)ΨQ平面基本上呈鏡面對(duì)稱地分布的銷及所配屬的孔。只要可行而且適當(dāng)，本發(fā)明的前面所述的特征和構(gòu)造方案應(yīng)當(dāng)同樣能任意地相互組合。


本發(fā)明的其他特征由下述說明和附圖得到，其中，示出了本發(fā)明的實(shí)施例。其中圖1以透視視圖示出依據(jù)本發(fā)明的平衡軸，以及圖2以分解示圖示出依照?qǐng)D1的平衡軸。
具體實(shí)施例方式在圖1和2中以組裝狀態(tài)或者以分解示圖開示出用于對(duì)內(nèi)燃機(jī)的慣性力和慣性矩加以平衡的平衡軸1。所述平衡軸1由彼此單獨(dú)地制造的部件結(jié)合而成，并且由具有相對(duì)于軸的軸線3偏心地分布的質(zhì)心4的不平衡部段2以及兩個(gè)與不平衡部段2的兩個(gè)縱向端部相連接的支承軸頸5和6還有與處在不平衡部段2的驅(qū)動(dòng)側(cè)的縱向端部處的支承軸頸5相連接的驅(qū)動(dòng)元件7組裝而成。所述驅(qū)動(dòng)元件7用于容納用以將平衡軸1與內(nèi)燃機(jī)的曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)相聯(lián)的未示出的鏈輪或齒輪。兩個(gè)相同地構(gòu)成的支承軸頸5、6以及所述不平衡部段2借助呈扭轉(zhuǎn)剛性的銷/孔連接件在端側(cè)以軸向彼此相接的方式結(jié)合，其中，所述銷/孔連接件以在平衡軸1的轉(zhuǎn)動(dòng)方向上形狀鎖合地起作用的方式構(gòu)成。為此目的，所述銷/孔連接件分別具有兩個(gè)圓柱形的銷8、9和IOUl以及所配屬的孔12、13、14、15或16、17、18、19，這些銷及所配屬的孔相對(duì)于軸的軸線3偏心地分布。每個(gè)銷8至11都被壓入支承軸頸5、6和不平衡部段2中的所配屬的孔12至19中，以便將所提及的部件軸向彼此固定。為了將驅(qū)動(dòng)元件7與驅(qū)動(dòng)側(cè)的支承軸頸5結(jié)合，設(shè)置有另外的與此相同的、具有銷20、21及所配屬的孔12、14、22和23的銷/孔連接件。具有所配屬的孔12、13、16、17、22的銷8、10、20和具有所配屬的孔14、15、 18、19、23的銷9、11、21分別在共同的軸線M或25上分布，所述軸線M和25相對(duì)于平衡軸1的由軸的軸線3和不平衡部段2的質(zhì)心4撐開的縱向?qū)ΨQ平面沈呈鏡面對(duì)稱地分布 (見圖1)。所述銷8、9和10、11以及20、21分別為彼此相同的，其中，作為可選的構(gòu)造方案， 也存在如下的可行性方案，即，用兩個(gè)相應(yīng)加長的銷來代替相互跟隨的銷8和20以及9和 21。所述不平衡部段2是可以成本低廉地制造的鋼質(zhì)鑄件，而所述支承軸頸5、6作為鍛造件由開頭所述類型的滾動(dòng)軸承鋼制造，并且分別構(gòu)成未示出的滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體所用的耐磨的內(nèi)滾道，平衡軸1借助該滾動(dòng)軸承來徑向支承在內(nèi)燃機(jī)中。由于不平衡部段2的隨平衡軸1繞轉(zhuǎn)的徑向負(fù)荷，在所述支承軸頸5、6上分別構(gòu)成有在其上靜止的負(fù)荷區(qū)，所述負(fù)荷區(qū)的負(fù)荷自支承軸頸5、6的標(biāo)記為27的外周部段出發(fā) (在這里的示圖中支承軸頸5、6的底側(cè))而減小。結(jié)合平衡軸1的所提到的滾動(dòng)支承方案，這提供了如下的可行性，即，所述支承軸頸5、6沿軸的軸線3方向設(shè)有在支承軸頸5、6 的外周上可變的寬度。在所示實(shí)施例中，所述支承軸頸5、6具有第一寬度觀，第一寬度觀關(guān)于負(fù)荷區(qū)對(duì)稱地在大約200°的外周上延伸，并且在這片區(qū)域之外，在明顯變細(xì)的情況下過渡為第二寬度四。作為對(duì)此可選的構(gòu)造方案，也存在下述可行性，即，所述支承軸頸5、6分別在與負(fù)載區(qū)，也就是與外周部段27相對(duì)置的而且無負(fù)荷的或者最多僅負(fù)荷很小的外周區(qū)域上中斷，從而用于滾動(dòng)體的內(nèi)滾道不會(huì)在整個(gè)360°的角度上延伸。為了使所述銷/孔連接件的有效承載長度最大化，所述軸線M、25向質(zhì)心4偏置， 也就是向負(fù)荷區(qū)偏置，其中，所述銷8至11和20、21以及所配屬的孔12至19完全在支承軸頸5、6的第一寬度觀內(nèi)分布。所述支承軸頸5、6的直徑和所述不平衡部段2的包絡(luò)圓這樣設(shè)定尺寸，即，滾動(dòng)體的外包絡(luò)圓小于不平衡部段2的包絡(luò)圓。在將平衡軸1軸向裝配到內(nèi)燃機(jī)中時(shí)，可以為適當(dāng)?shù)氖?，為所述平衡軸1配備裝配在支承軸頸5、6上的滾動(dòng)體組件(例如滾針和滾針保持架)以及配備外圈，所述外圈的直徑大于不平衡部段2的包絡(luò)圓。附圖標(biāo)記
1平衡軸
2不平衡部段
3軸的軸線
4質(zhì)心
5支承軸頸
6支承軸頸
7驅(qū)動(dòng)元件
8銷
9銷10銷11銷12孔13？L14 孔15孔16？L17孔18？L19孔20銷21銷22孔23孔24 軸線25軸線26平衡軸的縱向?qū)ΨQ平面27支承軸頸的外周部段28第一寬度29第二寬度
權(quán)利要求
1.平衡軸(1)，用于對(duì)內(nèi)燃機(jī)的慣性力和/或慣性矩加以平衡，所述平衡軸(1)包括: 至少一個(gè)具有相對(duì)于軸的軸線(3)偏心地分布的質(zhì)心(4)的不平衡部段O)以及至少一個(gè)用于在所述內(nèi)燃機(jī)中對(duì)所述平衡軸(1)進(jìn)行徑向支承的支承軸頸(5、6)，其中，所述不平衡部段( 和所述支承軸頸(5、6)由不同的材料彼此單獨(dú)地制造，并且借助呈扭轉(zhuǎn)剛性的銷/ 孔連接件以軸向彼此相接的方式結(jié)合，其特征在于，所述銷/孔連接件以在所述平衡軸(1) 的轉(zhuǎn)動(dòng)方向上形狀鎖合地起作用的方式構(gòu)成，并且具有至少兩個(gè)銷(8、9、10、11)及所配屬的孔(12、13、14、15、16、17、18、19)，所述銷(8、9、10、11)及所配屬的孔(12、13、14、15、16、 17、18、19)相對(duì)于所述軸的軸線(3)偏心地分布。
2.按照權(quán)利要求1所述的平衡軸(1)，其特征在于，所述支承軸頸(5、6)的材料是滾動(dòng)軸承鋼，其中，所述支承軸頸(5、6)用作為滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體所用的內(nèi)滾道。
3.按照權(quán)利要求2所述的平衡軸(1)，其特征在于，所述支承軸頸(5、6)沿所述軸的軸線(3)方向以如此方式具有在所述支承軸頸(5、6)的外周上可變的寬度，使得所述支承軸頸(5、6)在如下的負(fù)荷區(qū)內(nèi)具有第一寬度( )，在所述負(fù)荷區(qū)中，所述支承軸頸(5、6)被施以所述不平衡部段( 的隨所述平衡軸(1)繞轉(zhuǎn)的徑向負(fù)荷，并且在所述負(fù)荷區(qū)之外，所述支承軸頸(5、6)要么以具有第二寬度09)的方式明顯變細(xì)，要么在外周上中斷，其中，所述銷(8、9、10、11)及所配屬的孔(12、13、14、15、16、17、18、19)向所述負(fù)荷區(qū)偏置。
4.按照權(quán)利要求3所述的平衡軸(1)，其特征在于，所述銷(8、9、10、11)及所配屬的孔 (12、13、14、15、16、17、18、19)完全在所述支承軸頸(5,6)的所述第一寬度(28)內(nèi)分布。
5.按照權(quán)利要求1所述的平衡軸(1)，其特征在于，設(shè)置有兩個(gè)相同構(gòu)造的支承軸頸 (5、6)，所述支承軸頸(5、6)與所述不平衡部段O)的兩個(gè)縱向端部結(jié)合，其中，與所述不平衡部段O)的驅(qū)動(dòng)側(cè)的縱向端部結(jié)合的支承軸頸( 和所述平衡軸(1)的與該軸頸(5) 分開單獨(dú)制造的驅(qū)動(dòng)元件(7)借助另外的呈扭轉(zhuǎn)剛性的銷/孔連接件以軸向彼此相接的方式結(jié)合，并且其中，所述另外的銷/孔連接件同樣以在所述平衡軸(1)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向上形狀鎖合地起作用的方式構(gòu)成，并且具有至少兩個(gè)相對(duì)于所述軸的軸線(3)偏心地分布的銷00、 21)及所配屬的孔(12、14、22、23)。
6.按照權(quán)利要求5所述的平衡軸(1)，其特征在于，所述銷/孔連接件和所述另外的銷 /孔連接件分別具有恰好兩個(gè)相同構(gòu)造的、相對(duì)于所述平衡軸(1)的由所述軸的軸線(3)和所述不平衡部段O)的質(zhì)心(4)撐開的縱向?qū)ΨQ平面06)基本上呈鏡面對(duì)稱地分布的銷 (8 禾口 9、10 禾口 11、20 和 21)及所配屬的孔(12、13、14、15、16、17、18、19、22、23)。
全文摘要
提出一種用于對(duì)內(nèi)燃機(jī)的慣性力和/或慣性矩加以平衡的平衡軸(1)，所述平衡軸(1)包括不平衡部段(2)和支承軸頸(5、6)，支承軸頸(5、6)用于在內(nèi)燃機(jī)中對(duì)平衡軸進(jìn)行徑向支承，其中，所述不平衡部段和所述支承軸頸由不同的材料彼此單獨(dú)地制造，并且借助呈扭轉(zhuǎn)剛性的銷/孔連接件以軸向彼此相接的方式結(jié)合。在此，所述銷/孔連接件應(yīng)當(dāng)以在平衡軸的旋轉(zhuǎn)方向上形狀鎖合地起作用的方式構(gòu)成，并且具有兩個(gè)銷(8、9、10、11)及所配屬的孔(12、13、14、15、16、17、18、19)，所述銷(8、9、10、11)和所配屬的孔(12、13、14、15、16、17、18、19)相對(duì)于軸的軸線(3)偏心地分布。
文檔編號(hào)F16F15/26GK102239347SQ200980148609
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2009年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月2日
發(fā)明者彼得·索爾弗蘭克 申請(qǐng)人:謝夫勒科技有限兩合公司