Die Erfindung betrifft eine Ausgleichswelle und ein Verfahren zu deren Herstellung. Die Ausgleichswelle umfasst:

- eine Unwuchtwelle mit einem endseitigen Antriebszapfen, stirnseitigen Zentrierbohrungen und einem Lagerzapfen, dessen Umfang lediglich teilzylindrisch ist,

- und einen den Lagerzapfen umschließenden Lagerring, der mit einem Innenradius R am zylindrischen Teilumfang des Lagerzapfens anliegt, wobei der Innenradius R des Lagerrings größer als der Hüllkreisradius rz des Lagerzapfens ist.

Ausgleichswellen dienen dem Ausgleich von Massenkräften und/oder -momenten in Hubkolbenbrennkraftmaschinen. Beispielsweise erfolgt der Massenausgleich einer Vierzylinder-Reihenmaschine durch zwei Ausgleichswellen, die mit doppelter Kurbelwellendrehzahl gegenläufig rotieren.

Eine gattungsgemäße Ausgleichswelle mit einer Unwuchtwelle und einem darauf montierten Lagerring ist aus der DE 10 2019 101 320 A1 bekannt. Eine weitere Ausgleichswelle der eingangs genannten Art befindet sich aktuell in Hubkolbenbrennkraftmaschinen der Fa. BMW im Serieneinsatz. Die unterschiedliche Radiendimensionierung des Innenrings und des Lagerzapfens ist an diesen Serienteilen verwirklicht.

Aus der DE 198 07 180 A1 ist eine Ausgleichswelle mit einem endseitigen Antriebszapfen bekannt, der zur Rotationsachse der Ausgleichswelle exzentrisch ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung einer Ausgleichswelle der eingangs genannten Art erheblich zu vereinfachen.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich durch die Merkmale des Anspruchs 1. Demnach soll der Hüllkreis des Lagerzapfens mit den Zentrierbohrungen konzentrisch sein, wobei der Antriebszapfen zu den Zentrierbohrungen um die Radiendifferenz R - rz exzentrisch und mit dem Lagerring konzentrisch ist. Wie nachfolgend erläutert, wird durch diese geometrische Gestaltung die spanende Bearbeitung der Unwuchtwelle zum Fertigteil erheblich vereinfacht. Bei der aktuellen Serienfertigung ist der Antriebszapfen der fertig bearbeiteten Unwuchtwelle mit deren Zentrierbohrungen konzentrisch. Da die betriebliche Drehachse der Ausgleichswelle konzentrisch zum Antriebszapfen und zum Lagerring ist und - zwecks Vermeidung bauteiltoleranzbedingter Verformungen des Lagerrings - der am Lagerzapfen anliegende Innenradius R des Lagerrings größer als der Hüllkreisradius rz des Lagerzapfens ist, muss die Radiendifferenz R - rz durch eine exzentrische Bearbeitung des Lagerzapfens zu den Zentrierbohrungen kompensiert werden. Diese Exzentrizität kann durch einen einfachen Drehprozess zwischen Spitzen in den Zentrierbohrungen selbstverständlich nicht erzeugt werden. Für die Bearbeitung ist vielmehr ein aufwändiger Fräsprozess oder ein aufwändiger exzentrischer Drehprozess mit entsprechend hohen Investitions- und/oder Fertigungskosten erforderlich. Die vorliegende Erfindung beseitigt diesen Nachteil durch die genannte Exzentrizität des Antriebszapfens zu den Zentrierbohrungen, so dass die spanende Bearbeitung des Lagersitzes durch den vergleichsweise einfachen und kostengünstigen Drehprozess der Unwuchtwelle zwischen Spitzen in den Zentrierbohrungen ermöglicht ist. Die Exzentrizität des Antriebszapfens zu den Zentrierbohrungen kann ebenfalls vergleichsweise einfach durch Drehen oder Fräsen des Antriebszapfens mittels eines Glockenwerkzeugs erfolgen.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus der Zeichnung mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ausgleichswelle für den Massenausgleich zweiter Ordnung einer Reihenvierzylinder- Brennkraftmaschine. Die dort dargestellten Exzentrizitäten sind zwecks Veranschaulichung der Erfindung stark übertrieben dimensioniert. Es zeigen:

Figur 1 die Ausgleichswelle in perspektivischer Darstellung;

Figur 2 die Ausgleichswelle im Längsschnitt.

Die Ausgleichswelle umfasst eine aus einem Guss- oder Schmiederohling fertig bearbeitete Unwuchtwelle 1 mit einem endseitigen Antriebszapfen 2, zwei Lagerzapfen 3 und 4 sowie Unwuchtabschnitten 5, 6 und 7. Der Antriebszapfen 2 nimmt ein die Ausgleichswelle axial in der Brennkraftmaschine lagerndes Rillenkugellager (nicht dargestellt) und ein die Ausgleichswelle antreibendes Zahnrad (ebenfalls nicht dargestellt) auf. Die Lagerzapfen 3, 4 haben einen lediglich teilzylindrischen Umfang, wobei jeweils der zylindrische Teilumfang 8 in Richtung der Wellenunwucht u (s. Pfeil in Figur 2) orientiert ist, die durch die zur betrieblichen Drehachse 9 der Ausgleichswelle exzentrischen Massenschwer- punkte sowohl der Unwuchtabschnitte 5, 6, 7 als auch der Lagerzapfen 3, 4 erzeugt wird.

Die Radiallagerung der Unwuchtwelle 1 in der Brennkraftmaschine erfolgt mittels Nadellager 10, deren Innenlaufbahnen 11 jeweils durch einen den Lagerzapfen 3, 4 umschließenden Lagerring 12 gebildet sind. Jeder Lagerring 12 begrenzt zusammen mit einem dem zylindrischen Teilumfang 8 radial gegenüberliegenden Lagerzapfenrücken 13 einen Freiraum, in dem eine Blechfeder 14 gegen den Lagerzapfenrücken 13 einerseits und den Lagerring 12 andererseits gespannt ist und den Lagerring 12 radial gegen den zylindrischen Teilumfang 8 spannt. Auch die axiale Befestigung der Lagerringe 12 auf der Unwuchtwelle 1 erfolgt mittels der Blechfedern 14, die jeweils axial formschlüssig mit dem Lagerzapfenrücken 13 einerseits und dem Lagerring 12 andererseits verbunden sind.

Die Lagerringe 12 liegen jeweils mit einem Innenradius R am zylindrischen Teilumfang 8 der Lagerzapfen 3, 4 an. Eine Verformung der exakt zylindrischen Innenlaufbahn 11 jedes Lagerrings 12 wird im Hinblick auf unvermeidliche Bauteiltoleranzen dadurch verhindert, dass der Innenradius R des Lagerrings 12 größer als der Hüllkreisradius rz des jeweiligen Lagerzapfens 3, 4 ist.

Figur 2 verdeutlicht die geometrischen Verhältnisse am bemaßten Lagerzapfen 4, an dem auch der auf dem zylindrischen Teilumfang 8 liegende Hüllkreis C um 90° verdreht eingezeichnet ist. Der Hüllkreis C ist mit einer Bearbeitungsachse 15 konzentrisch, die ihrerseits mit Zentrierbohrungen 16 und 17 konzentrisch ist, die in den Stirnseiten der Unwuchtwelle 1 eingearbeitet sind. Die spanende Bearbeitung jedes zylindrischen Teilumfangs 8 erfolgt durch einen einfachen Drehprozess, nämlich unter Aufnahme der Unwuchtwelle 1 auf Spitzen in den Zentrierbohrungen 16, 17, so dass der Ursprung des Hüllkreisradius rz auf der Bearbeitungsachse 15 liegt.

Die betriebliche Drehachse 9 der Ausgleichswelle ist mit den Lagerringen 12 und dem Antriebszapfen 2 konzentrisch und zur Bearbeitungsachse 15 um die Radiendifferenz R - rz exzentrisch. Die spanende Fertigbearbeitung des Antriebszapfens 2 erfolgt mittels eines Glockenwerkzeugs, das entsprechend um die Radiendifferenz R - rz exzentrisch zu den Zentrierbohrungen 16, 17 verfährt.

Die in den Figuren dargestellten Exzentrizitäten sind zwecks Veranschaulichung der Er- findung im Millimeterbereich und folglich stark übertrieben dimensioniert. In der Realität beträgt die Radiendifferenz R - rz beispielsweise nur 35 Mikrometer.