本發(fā)明涉及用于平衡活塞往復式內(nèi)燃機的慣性力和/或慣性矩的平衡軸和制造這種平衡軸的方法。

背景技術(shù)：

從現(xiàn)有技術(shù)中知道了許多平衡軸。通常，平衡軸借助熱成型法且尤其借助模鍛法由桿形軸坯制造。

這樣的平衡軸通常以一體式實心構(gòu)件形式提供，其由此確實具有高的穩(wěn)固性，但具有比較大的構(gòu)件重量。結(jié)果，所述平衡軸具有較高的質(zhì)量分數(shù)(massenanteil)，其在運行中沒有提供相應的平衡力，或者所述質(zhì)量分數(shù)有時必須通過附加質(zhì)量來補償以便在運行中不引起不希望有的不平衡。

與此相比，人們在研發(fā)現(xiàn)代的平衡軸時力求盡可能減輕平衡軸的總重以便減少待加速的質(zhì)量且進而能改善現(xiàn)代機動車的油耗值。

例如在出版物ep2167839a1和de102011087535a1中提出，節(jié)省在平衡軸的支承面或軸頸處的質(zhì)量，做法是它們或多或少只以空心體的形式或者只通過相應的部分面來提供。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于該現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提出以下任務，即提供一種平衡軸，它具有更輕的總重量或更進一步改善的質(zhì)量分布。

根據(jù)本發(fā)明的用于平衡活塞往復式內(nèi)燃機的慣性力和/或慣性矩的平衡軸至少包括：至少一個長條形主體；至少一個布置在長條形主體上的用于徑向軸承安裝的軸頸，其中該平衡軸的轉(zhuǎn)動軸線設(shè)置在該軸頸的中心點處；其中在該長條形主體上設(shè)有至少一個不平衡部，其質(zhì)心位于平衡軸的轉(zhuǎn)動軸線以外；并且在所述至少一個不平衡部上在該平衡軸的轉(zhuǎn)動軸線區(qū)域內(nèi)基本未設(shè)有材料。

換句話說，本發(fā)明提出，減少在不平衡部區(qū)域內(nèi)的平衡軸質(zhì)量，做法是在不平衡部內(nèi)盡量少地設(shè)置提供平衡力所需要的質(zhì)量。這如此做到，即在平衡軸的轉(zhuǎn)動軸線區(qū)域內(nèi)在所述至少一個不平衡部上沒有材料，因而不再有質(zhì)量。由此還有以下可能，對平衡力有效的平衡軸質(zhì)量比較遠地延伸至軸頸處或軸頸中，因而就此而言也得到本發(fā)明的平衡軸的改善的質(zhì)量分布。

優(yōu)選也在所述至少一個軸頸的區(qū)域內(nèi)在平衡軸的轉(zhuǎn)動軸線區(qū)域內(nèi)基本沒有材料。與此相關(guān)優(yōu)選的是，通過一體形成在主體上的軸承內(nèi)圈提供軸承容座或者軸頸，隨后，軸承可以被套裝或夾裝在該軸承內(nèi)圈上。這樣的軸承內(nèi)圈例如可以如此提供，即，在該主體上一體形成兩個供形成該軸承內(nèi)圈的相應形成的肩部。換句話說，通過兩個肩部來形成一個軸承內(nèi)圈，隨后可以將該軸承套裝或夾裝在該軸承內(nèi)圈上?；蛘哂幸韵驴赡?，提供已帶有軸承內(nèi)圈的軸承并且將其組合體側(cè)向套裝到軸頸上。但是，在此情況下，在套裝之前必須在主體上提供用于軸承(確切說是用于軸承內(nèi)圈)的相應的支承面(最好也呈肩部形狀)。該軸承隨后可以被套裝在主體上并且與支承面接合。接著，通過成型且尤其是精整在主體形成另一個肩部，從而該軸承可通過這兩個肩部被保持或容置。

該平衡軸有利地在長條形主體上包括至少兩個相鄰的不平衡部，在這兩個不平衡部之間設(shè)有連接部。根據(jù)平衡軸的設(shè)計結(jié)構(gòu)，所述兩個相鄰的不平衡部的連接部可以延伸經(jīng)過平衡軸的轉(zhuǎn)動軸線。因此，該連接部優(yōu)選盡量是該平衡軸在轉(zhuǎn)動軸線區(qū)域內(nèi)具有材料的唯一部段。優(yōu)選當在轉(zhuǎn)動軸線的對置兩側(cè)設(shè)有所述至少兩個相鄰的不平衡部的質(zhì)心時設(shè)置這樣的連接部，就像例如在用于三缸發(fā)動機的平衡軸中的情況那樣。

該平衡軸有利地基本點對稱構(gòu)成，在這里，該平衡軸的對稱中心優(yōu)選設(shè)置在將兩個相鄰的不平衡部相連的連接部內(nèi)。概念“基本點對稱”在此是指至少該長條形主體是點對稱構(gòu)成的，此時沒有考慮優(yōu)選設(shè)置在兩端部上的(驅(qū)動)接合件。

至少一個軸頸有利地設(shè)置在至少一個不平衡部側(cè)面和/或該不平衡部內(nèi)。換句話說，優(yōu)選將這個或這些軸頸盡可能引導至該不平衡部。在軸頸設(shè)于不平衡部內(nèi)的優(yōu)選實施方式中，在不平衡部上的質(zhì)量也不是旋轉(zhuǎn)對稱布置的，而是近似起到失衡的作用。

所述至少一個不平衡部優(yōu)選至少部分對應于一個空心體的局部形狀，該空心體至少包括平行于該平衡軸的轉(zhuǎn)動軸線延伸的多個側(cè)壁。概念“平行于轉(zhuǎn)動軸線”在此應廣義理解，不僅包含筆直的側(cè)壁，也包含弧形的或彎曲的(其縱軸線基本平行于該轉(zhuǎn)動軸線延伸)的側(cè)壁。

所述至少一個不平衡部尤其優(yōu)選至少部分呈殼形、槽形和/或切口形構(gòu)成。另外，可以在該長條形主體上設(shè)置多個不同或基本相同地構(gòu)成的不平衡部。

還有利的是，該長條形主體或不平衡部具有不同的材料密度和/或不同的壁厚。由此又有以下可能，即適應該平衡軸的不平衡或更進一步增大不平衡。

該不平衡部有利地相對于平衡軸的轉(zhuǎn)動軸線錯開布置。由此有以下的簡單可能性，即可以相應影響出現(xiàn)的平衡力。

優(yōu)選在所述平衡軸的至少一個端部設(shè)置接合件(優(yōu)選是圓錐形)，以便能使平衡軸與驅(qū)動裝置尤其是鏈輪驅(qū)動裝置相連接。

本發(fā)明還涉及一種制造上述平衡軸的方法，至少包括以下步驟：提供至少一個長條形主體；執(zhí)行至少一次基本垂直于平衡軸的轉(zhuǎn)動軸線如此完成的成型，即在長條形主體上形成至少一個不平衡部，其中該不平衡部的質(zhì)心位于平衡軸的轉(zhuǎn)動軸線以外，并且在所述至少一個不平衡部上在平衡軸的轉(zhuǎn)動軸線區(qū)域內(nèi)基本不留下材料。所述成型此時例如可以借助垂直于轉(zhuǎn)動軸線進行的鍛造成型來實現(xiàn)。在此，利用一個成型步驟或多個單獨的成型步驟來提供期望的形狀。

在此，從哪個具體的端部輪廓開始對于鍛造技術(shù)的成型法并不重要，因為由此可以在構(gòu)件上保證沿力路線最佳的纖維走向。因此，可以通過鍛造技術(shù)的成型法來最佳利用材料性能。尤其是，此時一般也不必再進一步加入物質(zhì)來提高強度。

通過依靠鍛造技術(shù)所出現(xiàn)的纖維走向，也可以在軸頸區(qū)域內(nèi)保證最佳的條件，在此尤其有利的是，纖維在此區(qū)域內(nèi)平行于滾針軸承延伸。因此緣故，也可以有利地影響到滾針軸承在軸頸中的引入行為并且將其減至最低程度。

也可以通過依靠鍛造技術(shù)所出現(xiàn)的纖維走向來減少構(gòu)件沿轉(zhuǎn)動軸線的滯后行為，這又積極影響到不平衡質(zhì)量的再現(xiàn)性。

借助鍛造技術(shù)的成型法，可以制造比單個整體構(gòu)型更復雜的形狀。

優(yōu)選實施方式說明

附圖說明

以下將給出對附圖的具體說明，其中：

圖1是本發(fā)明的平衡軸的第一實施方式的示意圖；

圖2是圖1的平衡軸的另一示意圖；

圖3是本發(fā)明的平衡軸的第二實施方式的示意圖；以及

圖4是本發(fā)明的平衡軸的第三實施方式的示意圖。

具體實施方式

圖1和圖2示出本發(fā)明的平衡軸10的第一實施方式。平衡軸10在對置的兩個端部包括兩個接合件11、12，平衡軸10借此可以與驅(qū)動裝置尤其是鏈輪驅(qū)動裝置相連接。

平衡軸10在此實施方式中還包括四個軸頸13、14、15、16用于徑向軸承的安裝。平衡軸10的轉(zhuǎn)動軸線位于軸頸13、14、15、16的中心點。

軸頸13、16在此可以分別具有一個軸承內(nèi)圈，各有一個軸承(最好是滾動軸承)可安放在該軸承內(nèi)圈之上或之處。與此相關(guān)優(yōu)選的是，通過一體形成在該主體上的軸承內(nèi)圈來提供軸頸13、16，所述軸承隨后可以被套裝或夾裝在該軸承內(nèi)圈上。例如可以如此提供這樣的軸承內(nèi)圈，兩個相應形成的且組合分別構(gòu)成一個軸承內(nèi)圈的肩部(未示出)一體形成在該主體上。換句話說，可以通過這兩個肩部分別形成一個軸承內(nèi)圈，隨后可以將軸承套裝或夾裝在該軸承內(nèi)圈上?；蛘咭灿幸韵驴赡?，提供已經(jīng)帶有軸承內(nèi)圈的軸承并且將該組合體分別側(cè)向套裝到軸頸14、15上。在此情況下優(yōu)選的是，在套裝在主體上之前，分別提供一個用于軸承(確切說是用于軸承內(nèi)圈)的相應支承面(最好也呈肩部形狀，未示出)。軸承和軸承內(nèi)圈的組合體隨后可以被套裝到主體上并且與該支承面接合。接著，在主體上通過成型且尤其是精整(即通過所謂的精沖)形成另一個肩部，從而該軸承內(nèi)圈和進而軸承可通過兩個肩部來保持或容置。

如在圖1和圖2中清楚可見，平衡軸10包括兩個不平衡部17、18，它們通過連接部19相互連接。不平衡部17、18在此呈具有側(cè)壁的槽狀構(gòu)成，從而在轉(zhuǎn)動軸線區(qū)域內(nèi)基本沒有設(shè)置材料。代替所示的槽狀，不平衡部17、18也可以呈殼狀或切口狀構(gòu)成。

因此，借助所示的槽狀，可以在轉(zhuǎn)動軸線區(qū)域內(nèi)避免或顯著減少未被“有效”使用的材料，從而可以相應減輕所述構(gòu)件的重量。優(yōu)選也可以由此避免在該構(gòu)件上的加強措施。

省除材料的另一個優(yōu)點是，在兩個軸頸之間的連接體(即槽狀部)可易扭曲，這積極地影響到當平衡軸啟動時所預期的噪音生成，做法是在平衡軸側(cè)和曲軸側(cè)減小了在兩個驅(qū)動齒輪之間的噪音生成(喀喀聲)。所述槽形的所需要的或者說最大的剛性在此可以通過隨鍛造技術(shù)所加入的加強筋來控制(框架)。

鍛造技術(shù)制造幾乎未帶來就長度和所采用壁厚而言的限制條件。

通過所提出的不平衡部17、18的幾何形狀，即通過減小對于平衡力來說不需要的不平衡部17、18的質(zhì)量，存在以下可能，本發(fā)明的平衡軸10的質(zhì)量被減小到所需程度。另外有以下可能，軸頸14、15至少部分或完全設(shè)置在該槽形不平衡部17、18的區(qū)域內(nèi)，因而通過軸頸14、15未出現(xiàn)不平衡部17、18的斷開，而是也可在軸頸14、15上設(shè)置質(zhì)量以提供平衡力。

在如圖1至圖3所示的實施方式中，不平衡部17、18、17'、18'的重心此時設(shè)置在平衡軸10、10'的轉(zhuǎn)動軸線的對置兩側(cè)上。這種布置例如設(shè)置用于三缸發(fā)動機。也如在圖1至圖3中清楚可見，不平衡部17、18、17'、18'是點對稱布置的，在這里，對稱中心點20、20'分別設(shè)置在連接部20、20'區(qū)域內(nèi)。

圖3示出本發(fā)明的平衡軸10'的第二優(yōu)選實施方式。如圖3所示的實施方式基本對應于如圖1和圖2所示的平衡軸10的實施方式。因此，相同的零部件帶有加符號的相同附圖標記。不同于如圖1和圖2所示的實施方式，如圖3所示的平衡軸10'在不平衡部17'、18'內(nèi)不包括軸頸，而是只有在不平衡部17'、18'側(cè)面設(shè)置的兩個軸頸13'、16'。

圖4示出本發(fā)明的平衡軸100的第三優(yōu)選實施方式。

不同于如圖1至圖3所示的實施方式，平衡軸100包括在該轉(zhuǎn)動軸線的一側(cè)延伸的不平衡部，此不平衡部基本在平衡軸100的整個縱向延伸范圍內(nèi)延伸。該不平衡部在此包括至少一個槽形部段101。如還在圖4中清楚可見，該不平衡部可以包括各種不同的且具有不同寬度的部段。平衡軸100也包括兩個軸頸102、103，或者在軸頸上可設(shè)有相應的軸承(優(yōu)選是滾動軸承)。如圖4所示的平衡軸100此時基本是鏡像對稱構(gòu)成的，在這里，對稱軸線設(shè)置在平衡軸100的槽形部段101內(nèi)。

本發(fā)明不局限于前述實施例，只要它被以下權(quán)利要求的主題所涵蓋。另外，前述實施例可以按照任意方式彼此相互組合。尤其是，除了所示的槽形不平衡部外，替代地或補充地還可以設(shè)有其它形狀例如殼形或切口形。該不平衡部的質(zhì)心也可以關(guān)于平衡軸的轉(zhuǎn)動軸線通過主體質(zhì)量的移位和/或通過相對于平衡軸轉(zhuǎn)動軸線錯開布置該主體來進一步改變。也可以在主體內(nèi)設(shè)置各種不同的附加(單獨地或一體地構(gòu)成)平衡重(最好在不平衡部區(qū)域內(nèi))。最后要指出的是，平衡軸的各自質(zhì)量或軸頸可以就其沿轉(zhuǎn)動軸線的布置而言適應于當時具體的安裝環(huán)境。