DE102013207800A1

DE102013207800A1 - balancer shaft

Info

Publication number: DE102013207800A1
Application number: DE201310207800
Authority: DE
Inventors: Michael Hofer; Christian Humer
Original assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Current assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Priority date: 2013-04-29
Filing date: 2013-04-29
Publication date: 2014-10-30

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ausgleichswelle für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, bestehend aus einem Ausgleichsgewicht (AGW) innerhalb eines Rohres (R), wobei der Mantel des Rohres (R) der Außenform des Ausgleichsgewichtes (AGW) angepasst dieses umgebend gestaltet ist..The present invention relates to a balance shaft for an internal combustion engine of a motor vehicle, consisting of a balance weight (AGW) within a tube (R), the jacket of the tube (R) being adapted to the outer shape of the balance weight (AGW) to surround it.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ausgleichswelle für eine Verbrennungskraftmaschine der Art von Anspruch 1. The present invention relates to a balance shaft for an internal combustion engine of the type of claim 1.

In modernen Verbrennungskraftmaschinen werden Ausgleichswellen zur Kompensation von motorischen Schwingungen eingesetzt. Diese Schwingungen sind als freie Massen- und/oder Massenmomente bekannt. Eine Kompensation dieser Schwingungen trägt zur Verbesserung der Laufruhe und des akustischen Verhaltens der Verbrennungskraftmaschine bei. In modern internal combustion engines, balance shafts are used to compensate for engine vibrations. These vibrations are known as free mass and / or mass moments. A compensation of these vibrations contributes to the improvement of smoothness and the acoustic behavior of the internal combustion engine.

Ausgleichswellen werden meist als einstückige Teile gesenkgeschmiedet, gegossen, gesintert oder auch durch eine Kombination der genannten Verfahren hergestellt. Balancing shafts are usually forged as one-piece parts, cast, sintered or even produced by a combination of said methods.

Aus der DE 10 2004 058 620 A1 ist eine Ausgleichswelle bekannt, die aus einem gezogenem Rohr mit eingelegtem Ausgleichsgewicht besteht. Die Außenform ist rotationssymmetrisch. From the DE 10 2004 058 620 A1 is known a balance shaft, which consists of a drawn tube with inserted balance weight. The outer shape is rotationally symmetrical.

Eine ähnliche Lösung zeigt die DE 198 32 987 A1 . Das Ausgleichsgewicht wird durch Stifte im Rohr gehalten. Eine Ausgleichswelle in Rohrbauweise zeigt ebenfalls die DE 44 12 476 A1 . Die Zapfen sind in die Wellenenden eingesetzt. A similar solution shows the DE 198 32 987 A1 , The balance weight is held by pins in the pipe. A balance shaft in pipe construction also shows the DE 44 12 476 A1 , The pins are inserted in the shaft ends.

Eine Ausgleichswelle mit einem Rohrkörper, dessen Mantelfläche verformt gestaltet ist, zeigt die DE 85 29 184 U1 . Das Rohr weist in den für die Unwuchtwirkung vorgesehenen Bereichen Erweiterungen auf, in die Unwuchtgewichte eingesetzt sind. Die Erweiterungen können sich in einem Wellenabschnitt in einem Umfangsbereich oder den gesamten Umfang erstrecken. A balance shaft with a tubular body, whose lateral surface is designed deformed, shows the DE 85 29 184 U1 , The pipe has extensions in the areas provided for the imbalance effect, in which imbalance weights are used. The extensions may extend in a shaft portion in a peripheral area or the entire circumference.

Die DE 37 04 092 C1 zeigt eine Ausgleichswelle, bei der ein Rohr als Ausgangsform unter Einwirkung eines Innendruckes mit einer geschlossenen Form gestaltet wird. Durch die Form und den Innendruck wird der Rohrmantel gezielt in radialer Richtung nach außen verformt. The DE 37 04 092 C1 shows a balance shaft in which a tube is designed as a starting shape under the action of an internal pressure with a closed mold. Due to the shape and the internal pressure of the pipe jacket is selectively deformed in the radial direction to the outside.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ausgleichswelle in gegenüber den bekannten Lösungen verbesserter Form zu schaffen. It is an object of the present invention to provide a balance shaft in relation to the known solutions improved form.

Die Lösung der vorstehend genannten Aufgabe erfolgt durch eine Ausgleichswelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. The solution of the above object is achieved by a balance shaft having the features of claim 1. Further developments will become apparent from the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Ausgleichswelle besteht aus einem Ausgleichsgewicht, welches von einem Rohrblech anliegend umschlossen ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Ausgleichswelle dadurch hergestellt, dass in ein rotationssymmetrisches Rohr als Ausgangsform ein Ausgleichsgewicht eingesetzt wird und das Rohr anschließend durch ein formgebendes Verfahren derart verformt wird, dass das Blech des Rohres im Wesentlichen vollständig an dem Ausgleichsgewicht anliegt. Als formgebende Verfahren kommen Pressen oder Hochdruckumformung (Hydroforming) zur Anwendung. The balance shaft according to the invention consists of a balance weight, which is enclosed by a tube sheet fitting. According to a preferred embodiment of the invention, the balancer shaft is produced by inserting a balancing weight into a rotationally symmetrical tube as the starting shape and subsequently deforming the tube by a shaping method such that the sheet of the tube substantially fully abuts the balancing weight. As forming processes, pressing or high pressure forming (hydroforming) are used.

Die Formgebung des Rohrmantels, des Bleches kann dergestalt sein, dass der Rohrmantel in Kontakt zu der Kontur des Ausgleichsgewichtes geformt wird. Auch kann vorgesehen sein, dass in bestimmten Bereichen ein Spalt zwischen Rohrmantel, dem Blech und dem Ausgleichsgewicht verbleibt. The shape of the pipe jacket, the sheet may be such that the pipe jacket is formed in contact with the contour of the balance weight. It can also be provided that in certain areas there remains a gap between pipe jacket, the sheet metal and the balance weight.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Verformung des Rohrkörpers neben dem Einschluss, dem sich Anlegen des Rohrmantelmaterials an die Kontur des Ausgleichsgewichtes wenigstens einen strukturversteifenden Abschnitt, bspw. in Form einer Rippe, schafft. Dieser erstreckt sich vorzugsweise in Achsrichtung zwischen zwei Lagerstellen der Welle. A further development of the invention provides that the deformation of the tubular body in addition to the inclusion, the application of the pipe casing material to the contour of the balance weight at least one structurally stiffening portion, for example. In the form of a rib creates. This preferably extends in the axial direction between two bearing points of the shaft.

Die Erfindungsgemäß bevorzugt vorgesehenen Versteifungsstrukturen können als Rippen unter Bildung von Hohlräumen – gegenüber dem Körper des Ausgleichsgewichtes – gestaltet sein. Dadurch ergibt sich insbesondere ein Vorteil gegenüber den rohrförmigen Ausgleichswellen. Gegenüber dn rohrförmigen Ausgleichswellen mit eingesetzten Ausgleichs- bzw. Unwuchtgewichten ergibt sich ferner der Voerteil, das die Ausgleichs-, die Unwuchtmasse durch das verformte und anliegende Rohrblechmaterial fest gehalten wird und zusätzliche Befestigungsmaßnahmen nicht erforderlich sind. The stiffening structures preferably provided according to the invention can be designed as ribs with the formation of cavities - in relation to the body of the balance weight. This results in particular an advantage over the tubular balance shafts. Opposite the tubular balance shafts with balancing or imbalance weights used also results in the Voerteil that the balance, the imbalance mass is held firmly by the deformed and adjacent tube sheet material and additional fastening measures are not required.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht die Verwendung eines Rohrmaterials vor, bei dem die Blechdicke, die Dicke des Mantelmaterials variiert. Insbesondere kann so eine Ausgleichswelle geschaffen werden, bei der die Manteldicke in Erstreckungsrichtung unterschiedlich ist. Auch kann ein Rohrmaterial verwendet werden, bei dem die Manteldicke in Umfangsrichtung variiert, also unterschiedlich ist. A preferred embodiment of the invention provides for the use of a tube material in which the sheet thickness, the thickness of the jacket material varies. In particular, such a balance shaft can be created, in which the jacket thickness is different in the direction of extent. Also, a pipe material can be used in which the jacket thickness varies in the circumferential direction, that is different.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgleichswelle können mehrere Ausgleichsgewichte in Erstreckungsrichtung hintereinander eingebracht und von dem Rohrmaterial im Wesentlichen eingeschlossen werden. In the balancing shaft according to the invention, a plurality of balancing weights can be introduced one behind the other in the direction of extent and substantially enclosed by the tube material.

Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung rein beispielhaft anhand der Figuren erläutert. Hereinafter, an embodiment of the invention will be explained purely by way of example with reference to FIGS.

1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Ausgleichswelle AW, welche zwei Lagerstellen LS in Form von zylindrisch gestalteten Abschnitten aufweist. Die Ausgleichswelle besteht im Außenmaterial aus einem geformten Blech, welches in noch beschriebener Weise in die gezeigte Form verbracht wurde. Zwischen den Lagerstellen LS ist ein Unwuchtbereich UWB angeordnet, in dem ein Ausgleichsgewicht AGW angeordnet ist. Auf der dem Unwuchtbereich UWB gegenüberliegenden Seite ist ein Versteifungsbereich VBR in Form einer Rippe gestaltet, welche sich zwischen den beiden Lagerstellen LS erstreckt. 1 shows a perspective view of a balance shaft AW, which has two bearings LS in the form of cylindrically shaped sections. The balance shaft is in the outer material of a shaped sheet, which was spent in the manner described in the form shown. Between the bearings LS an imbalance area UWB is arranged, in which a balancing weight AGW is arranged. On the side opposite the imbalance region UWB, a stiffening region VBR is designed in the form of a rib which extends between the two bearing points LS.

In 2 ist die Herstellung der Ausgleichswelle AW dargestellt. Als Ausgangsmaterial dient ein Rohr R mit einem metallischen Mantelmaterial in gegebener Blechstärke. In das Rohr R wird ein Ausgleichsgewicht AGW eingesetzt und positioniert, und zwar sowohl in axialer wie auch radialer Richtung bezüglich der Achse des Rohres R. In 2 the production of the balancer shaft AW is shown. The starting material is a tube R with a metallic shell material in a given sheet thickness. In the tube R, a balance weight AGW is used and positioned, both in the axial and radial direction with respect to the axis of the tube R.

An den in 2 beschriebenen Vorbereitungsprozess schließt sich der das Mantelmaterial des Rohres R umformende Formprozess an. In einem ein oder mehrstufig ausgeführten Umformprozess wird die Wandung des Rohres R in der gezeigten Weise verformt. Vorzugsweise kommt ein Innen- und Außenhochdruck-Umformen zum Einsatz. Das Rohr R mit eingesetztem Ausgleichsgewicht AGW wird von innen und von außen mit Wasser hohen Druckes p₁, p₂ beaufschlagt, so dass sich die Rohrwandung, dass Blech in der Vorgesehenen Weise an das Ausgleichsgewicht AGW anlegt. Durch gleichzeitiges Beaufschlagen des Innenraumes des Rohres R mit Wasser unter Druck P₂ kann erzielt werden, dass das Blech der Rohrwandung die Kontur des Ausgleichgewichtes AGW bis auf einen verbleibenden Spalt anlegt und so den Unwuchtbereich UWB bilden. To the in 2 described preparation process is followed by the jacket material of the tube R reshaping molding process. In a single or multi-stage forming process the wall of the tube R is deformed in the manner shown. Preferably, an internal and external high-pressure forming is used. The pipe R with inserted balancing weight AGW is applied from the inside and from the outside with high pressure water p ₁ , p ₂ , so that the pipe wall, that sheet applies in the manner provided to the balancing weight AGW. By simultaneously pressurizing the interior of the tube R with water under pressure P ₂ can be achieved that the sheet of the pipe wall, the contour of the balance weight AGW applies to a remaining gap and thus form the imbalance area UWB.

Unter Aufbringung, Beaufschlagung des Innenraumes des Rohres R mit Wasser unter Druck, in Verbindung mit einer außen um das Rohr gelegten, geschlossenen Form (nicht dargestellt) lassen sich auch in dem nicht vom Ausgleichsgewicht AGW besetzten Raum Gestaltungen erzeugen. Insbesondere können so die zylindrischen Bereiche der Lagerstellen LS sowie die der Versteifung dienende Rippe, der Versteifungsbereich VBR geformt werden. Under application, pressurization of the interior of the tube R with water under pressure, in conjunction with an externally placed around the pipe, closed mold (not shown) can be in the not occupied by the balance weight AGW room designs generate. In particular, the cylindrical regions of the bearings LS and the stiffening rib, the stiffening region VBR can thus be formed.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

AW

balancer shaft

LS

depository

AGW

counterweight

R

pipe

VBR

stiffening region

UWB

unbalance area

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004058620 A1 [0004]
DE 19832987 A1 [0005]
DE 4412476 A1 [0005]
DE 8529184 U1 [0006]
DE 3704092 C1 [0007]

Claims

Balance shaft for an internal combustion engine of a motor vehicle, consisting of a balance weight (AGW) within a pipe (R), wherein the jacket of the tube (R) adapted to the outer shape of the balance weight (AGW) this is designed surrounding.

Balance shaft according to claim 1, in the tube (R) are arranged in the extension direction a plurality of counterweights (AGW).

Balancing shaft according to claim 1 or 2, the jacket of the tube (R) is at least partially formed up to contact with the balance weight (AGW).

Balancing shaft according to at least claim 1, the casing of the tube (R) has in one section a forming a reinforcing region (VBR) forming.

Balance shaft according to claim 4, the reinforcement region (VBR) is formed as a rib.

Balancing shaft according to claim 4 or 5, the reinforcing region (VBR) extends between two bearing points (LS) of the balancing shaft (AW).

Balance shaft according to claim 4, 5 or 6, the gain region (VBR) is opposite to the imbalance region (UWB) formed by the balance weight (AGW).