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Patent Searching and Data


Title:
UNBALANCED SHAFT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/179580
Kind Code:
A1
Abstract:
An unbalanced shaft for equalising mass forces and/or mass torques of an internal combustion engine is proposed, comprising a carrier shaft (1) and an unbalance mass (2) which is attached to the outer circumference of said carrier wheel (1). The attachment of the unbalance mass to the carrier shaft is to be carried out by means of a clamping ring (3) which surrounds the carrier shaft and the unbalance mass and which clamps the unbalance mass radially against the carrier shaft.

Inventors:
SCHREIBER, Benedikt (Sieglitzhofer Str. 51, Erlangen, 91054, DE)
KELLER, Torsten (Lohestr. 27, Heßdorf, 91093, DE)
GEYER, Norbert (Weidenweg 20, Höchstadt, 91315, DE)
SCHREYER, Hannes (Wallfahrterweg 4, Gerhardshofen, 91466, DE)
Application Number:
DE2019/100269
Publication Date:
September 26, 2019
Filing Date:
March 21, 2019
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG (Industriestraße 1-3, Herzogenaurach, 91074, DE)
International Classes:
B06B1/16; F16F15/26; F16F15/28; F16F15/32
Domestic Patent References:
WO2004067995A12004-08-12
Foreign References:
DE102008019173A12009-01-22
FR2823279A12002-10-11
JP2009079673A2009-04-16
DE102012216418A12014-03-20
EP2282080A12011-02-09
US8020528B12011-09-20
DE102012216418A12014-03-20
DE102008060084A12010-06-10
DE102009036794A12011-02-10
DE102010035181A12012-03-01
DE102012210171A12013-12-19
DE102012217476A12014-04-17
DE102013200166A12014-07-24
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Claims:
Patentansprüche

1 . Unwuchtwelle zum Ausgleich von Massenkräften und/oder Massenmomenten einer Brennkraftmaschine, umfassend eine Trägerwelle (1 ) und eine an deren Außenumfang befestigte Unwuchtmasse (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung der Unwuchtmasse (2) an der Trägerwelle (1 ) mittels eines die Trägerwelle (1 ) und die Unwuchtmasse (2) umschließenden Spannrings (3) er- folgt, der die Unwuchtmasse (2) radial gegen die Trägerwelle (1 ) spannt. 2. Unwuchtwelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Befesti- gung der Unwuchtmasse (2) an der Trägerwelle (1 ) mittels zwei Spannringen (3) erfolgt, die die Trägerwelle (1 ) und die Endabschnitte der Unwuchtmasse (2) formschlüssig umschließen. 3. Unwuchtwelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Unwucht- masse (2) spiegelsymmetrisch zu einer durch die Drehachse (6) der Unwucht- welle und deren Massenschwerpunkt (7) aufgespannten Unwuchtebene ist und bezüglich der Unwuchtrichtung vollständig diesseits der Drehachse (6) angeord- net ist.

4. Unwuchtwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerwelle (1 ) im Befestigungsbereich der Unwuchtmasse (2) als innenhoch-druckumgeformtes Hohlprofil ausgebildet ist. 5. Unwuchtwelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die

Spannringe (3) und die Unwuchtmasse (2) sowohl in umfänglicher als auch in axialer Richtung der Unwuchtwelle formschlüssig am umgeformten Hohlprofil be- festigt sind. 6. Unwuchtwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unwuchtwelle einen die Trägerwelle (1 ) umschließenden Nadelkranz (1 1 ) umfasst, wobei der oder die Spannringe (3) jeweils eine als axi- ale Anlauffläche für die Nadeln dienende Stirnfläche (13) haben.

Description:
Unwuchtwelle

Die Erfindung betrifft eine Unwuchtwelle zum Ausgleich von Massenkräften und/oder Massenmomenten einer Brennkraftmaschine. Die Unwuchtwelle umfasst eine Trä- gerwelle und eine an deren Außenumfang befestigte Unwuchtmasse.

Gebaute Unwuchtwellen mit gefügten Unwuchtmassen sind beispielsweise aus der DE 10 2012 216 418 A1 , DE 10 2008 060 084 A1 , DE 10 2009 036 794 A1 , DE 10 2010 035 181 A1 , DE 10 2012 210 171 A1 , DE 10 2012 217 476 A1 und DE 10 2013 200 166 A1 bekannt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Unwuchtwelle der ein- gangs genannten Art mit möglichst hoher Modularität anzugeben. Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1 . Dem- nach soll die Befestigung der Unwuchtmasse an der Trägerwelle mittels eines die Trägerwelle und die Unwuchtmasse umschließenden Spannrings erfolgen, der die Unwuchtmasse radial gegen die Trägerwelle spannt. Die Modularität der Unwucht- welle resultiert aus der Spannringbefestigung der Unwuchtmasse, deren Größe an unterschiedliche Unwuchten bei ansonsten hohem Gleichteileanteil der Unwuchtwel- len vergleichsweise einfach anpassbar ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteran- sprüchen entnehmbar. Insbesondere soll die Trägerwelle im Befestigungsbereich der Unwuchtmasse als (im IHU- oder Hydroforming-Verfahren) innenhochdruckum- geformtes Hohlprofil ausgebildet sein. Die IHU-Umformung ermöglicht es, dass die Spannringe und die Unwuchtmasse sowohl in umfänglicher als auch in axialer Rich- tung der Unwuchtwelle formschlüssig am umgeformten Hohlprofil der Trägerwelle befestigt sind.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemä- ßen Unwuchtwelle vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen: Figur 1 a einen Abschnitt der Unwuchtwelle mit einer auf einer Trägerwelle gefüg- ten Unwuchtmasse in Seitenansicht;

Figur 1 b den Abschnitt gemäß Figur 1 a in Draufsicht;

Figur 1 c den Abschnitt im Längsschnitt A-A gemäß Figur 1 d;

Figur 1 d den Abschnitt im Querschnitt B-B gemäß Figur 1 c;

Figur 2a den Spannring gemäß den Figuren 1 in Draufsicht;

Figur 2b den Spannring im Längsschnitt;

Figur 3a die Unwuchtmasse gemäß den Figuren 1 in Seitenansicht;

Figur 3b die Unwuchtmasse im Längsschnitt;

Figur 3c die Unwuchtmasse in Draufsicht;

Figur 4a den Wellenabschnitt in einem IHU-Werkzeug vor der Umformung gemäß den Figuren 1 im Längsschnitt;

Figur 4b den Wellenabschnitt gemäß Figur 4a im Querschnitt;

Figur 5a den Wellenabschnitt im IHU-Werkzeug gemäß Figur 4a nach der Umfor- mung;

Figur 5b den Wellenabschnitt im IHU-Werkzeug gemäß Figur 4b nach der Umfor- mung;

Figur 6a den Wellenabschnitt gemäß Figur 5a; Figur 6b den Wellenabschnitt gemäß Figur 5b;

Figur 7 eine Wälzlagerstelle der Unwuchtwelle im Längsschnitt. Die in den Figuren 1 a bis 1 d abschnittsweise dargestellte Unwuchtwelle dient zum Ausgleich von freien Massenkräften einer Brennkraftmaschine. Die Unwuchtwelle ist aus Einzelteilen zusammen gebaut, nämlich aus einer Trägerwelle 1 , einer oder mehreren Unwuchtmassen 2 und zwei Spannringen 3 je Unwuchtmasse 2. Die Un- wuchtwelle ist modular konstruiert, wobei unterschiedliche Wellenausführungen durch bloße Variation von Anzahl und Größe der Unwuchtmassen 2 erzeugt werden können. Die Unwuchtwelle befindet sich im vormontierten Zustand, in dem die Trä- gerwelle 1 , die Unwuchtmasse 2 und die Spannringe 3 bereits zusammengesteckt sind, die Trägerwelle 1 jedoch noch nicht plastisch umgeformt ist. Wie es aus dem Längsschnitt und dem Querschnitt der Unwuchtwelle gemäß den Figuren 1 c bzw. 1 d deutlich wird, ist die Trägerwelle 1 - zumindest im axialen Befes- tigungsbereich der Unwuchtmassen 2 - als Hohlprofil ausgebildet, das gemäß den später erläuterten Figuren 4 und 5 im IHU-Verfahren umgeformt wird. Die Befesti- gung der Unwuchtmasse 2 an der Trägerwelle 1 erfolgt mittels der beiden Spannrin- ge 3, die die Trägerwelle 1 und die Unwuchtmasse 2 an deren Endabschnitten um schließen und die Unwuchtmasse 2 nach dem Umformen radial gegen den Außen- umfang der Trägerwelle 1 spannen.

Die Innenkontur der in den Figuren 2a und 2b als Einzelteil dargestellten Spannringe 3 ist im wesentlichen komplementär zu einer von den Spannringen 3 umschlossenen

Außenkontur, die sich aus dem außenzylindrischen Hohlprofil der Trägerwelle 1 und jeweils einem am Endabschnitt der Unwuchtmasse 2 axial vorspringenden Zapfen 4 gemäß den Figuren 3 zusammensetzt. Der zwischen den Spannringen 3 verlaufen- de Abschnitt der Unwuchtmasse 2 schmiegt sich mit einer halbzylindrischen Aus- nehmung 5 an das Hohlprofil der Trägerwelle 1 an.

Wie es in den Figuren 1 und 3 ersichtlich, ist die Unwuchtmasse 2 spiegelsymmet- risch zu einer Unwuchtebene, die durch die Drehachse 6 der Unwuchtwelle und de- ren Massenschwerpunkt 7 aufgespannt wird. Die Unwuchtmasse 2 ist bezüglich der Unwuchtrichtung vollständig diesseits der Drehachse 6 angeordnet - siehe Figuren 3. Diese vollständig exzentrische Massenanordnung ermöglicht es, die Wellenmasse bei vorgegebener Wellenunwucht zu minimieren.

Alternativ kann die Unwuchtmasse nicht spiegelsymmetrisch sein, um beispielsweise mit umfänglichen Ausnehmungen den erforderlichen Freigang zu der benachbart rotierenden Kurbelwelle zu gewährleisten. Die Figuren 4 und 5 illustrieren die plastische Verformung der Trägerwelle 1 beim Innenhochdruckumformen. Das IFIU-Werkzeug ist so beschaffen, dass das gemäß den Figuren 4a und 4b unverformte Hohlprofil der Trägerwelle 1 außerhalb der Un- wuchtmasse 2 und der Spannringe 3 Radialluft zu den Werkzeughälften 8 und 9 hat. Bei der anschließenden Flochdruckbeaufschlagung legt sich das plastisch verfor- mende Hohlprofil vollständig an die Werkzeughälften 8, 9 an, wobei es sowohl die Spannringe 3 als auch die Unwuchtmasse 2 jeweils axial beidseitig umschließt. Da- mit sind die Unwuchtmasse 2 und die Spannringe 3 sowohl in umfänglicher als auch in axialer Richtung der Trägerwelle 1 kraft- und formschlüssig an deren umgeform- tem Hohlprofil befestigt - siehe Figuren 5a und 5b sowie Figur 6, die die fertig umge- formte Unwuchtwelle als abschnittsweises Einzelteil zeigt.

Die Radiallagerung der Unwuchtwelle kann eine Wälzlagerung mit einem Nadel- kranz 10 und einem Außenring 1 1 gemäß Figur 7 sein. Die Innenlaufbahn der Na- deln ist durch einen auf der Trägerwelle 1 zwischen zwei Unwuchtmassen 2 aufge- pressten Innenring 12 gebildet, wobei die - bedarfsweise feinbearbeiteten - Stirnflä- chen 13 der einander zugewandten Spannringe 3 als axiale Anlaufflächen für die Nadeln dienen.

Bezuqszahlen

1 Trägerwelle

2 Unwuchtmasse

3 Spannring 4 Zapfen

5 Ausnehmung

6 Drehachse

7 Massenschwerpunkt 8 Werkzeughälfte

9 Werkzeughälfte

10 Nadelkranz

1 1 Außenring

12 Innenring

13 Stirnfläche