平衡轴的制作方法

本发明涉及用于平衡活塞往复式内燃机的惯性力和/或惯性矩的平衡轴和制造这种平衡轴的方法。

背景技术：

从现有技术中知道了许多平衡轴。通常，平衡轴借助热成型法且尤其借助模锻法由杆形轴坯制造。

这样的平衡轴和用于这种平衡轴的制造方法例如在出版物DE102009036067A1、DE202007018991U1或DE102007009800A1中被公开了。

为了制造这样的平衡轴，必须提供比较复杂且昂贵的相应模具以执行热成型(例如模锻模具)。另外，模锻法的采用尤其要求时间和成本都比较密集的平衡轴二次加工，因为必须要除去在模锻法中相应产生的飞边。

技术实现要素：

鉴于该现有技术，本发明提出以下任务，即指出一种平衡轴，它具有尽可能简单的结构并且优选允许借用标准构件。

另外，应该指出一种制造这种平衡轴的方法，它允许不采用热成型法(尤其不采用模锻法)就能制造平衡轴。

根据本发明的用于平衡活塞往复式内燃机的惯性力和/或惯性矩的平衡轴在此包括：至少一个长条形主体；至少一个设置在长条形主体上的用于安装径向轴承的轴颈，其中在该轴颈的中心点处设置该平衡轴的转动轴线；其中该长条形主体由一体的管状件构成，并且该长条形主体的质心位于该平衡轴的转动轴线之外。

换句话说，本发明提出，采用一体构成的空心管坯作为平衡轴的主体。这样的管坯是标准构件并因此能简单且低成本地被采用。通过采用这样的已经或多或少被最终加工处理的(淬硬、打磨等)标准构件，尤其可以省掉否则必需的最终加工处理或最终调质改善(淬硬、打磨、抛光等)，因而与此相关地可以获得显著的成本节约。尤其就否则所需要的费时费钱的轴承加工处理来说，可以通过本发明获得显著的成本优势。另外，可通过采用一体管状件作为长条形主体而获得显著的重量减轻，确切说相比于已知的锻造平衡轴按照30％至40％的数量级。长条形主体的这种重量减轻同时没有影响到或没有显著影响到平衡轴功能，因为减轻重量的主要方式是在转动对称的区域内去除物质。

该主体优选具有基本呈三角形或圆形的横截面。另外，可以在该主体上设置标准轴颈(例如通过热压套装)。与此相关优选的是分别通过轴承内圈提供轴承容座或轴颈，可以将轴承夹装在轴承内圈上。另外，这样的轴承内圈可以包括两个侧向支承区，其给轴承提供相应的侧向支承面。或者有以下可能，提供已带有轴承内圈的轴承并将该组合体(如标准轴承)侧向套装到主体或者轴颈上。在此情况下优选的是，在套装在主体或轴颈上之前提供用于轴承(确切说用于轴承内圈)的相应支承面。由轴承内圈和轴承构成的组合体随后可以套装在该主体或轴颈上并与该支承面接合。此时优选的是，随后在该主体或轴颈上通过成型且尤其是精整形成另一个支承面，从而该轴承可以通过这两个支承面来保持或容纳。通过在此可能的标准轴承的采用，此时可以基本上省掉与轴承相关的整个费时费钱的调质改善步骤或最终加工处理步骤(淬硬、打磨、抛光)，从而可以与此相关地获得显著的成本优势。

优选在该平衡轴的至少一个端部设置接合件(优选是圆锥锥形或圆柱形的)，以便能使该平衡轴与驱动装置且尤其是链轮驱动装置相连接。这样的接合件也可作为标准构件来获得。

结果是，因此可以提供本发明平衡轴的近似标准的结构，其导致在制造不同的平衡轴设计结构时的高灵活性以及显著的成本节省。另外，为了制造本发明的平衡轴而不必再进行相对成本密集且不灵活的模锻法，因此也就此而言得到了显著的成本优势。

此外，该主体的质心的移动可如此实现，即该主体相对于平衡轴的转动轴线错开布置和/或这样布置，即该主体具有至少一个压窝以使质量和进而主体重量与平衡轴的转动轴线相关地移动。优选采用两项措施以便能提供平衡轴的相应不平衡。这样的冲压方法此时能以冷成型法形式完成，在此，在这样的方法中不再出现飞边形成，因而能相比于模锻法以更尤其优选地避免相应的二次加工。

此外，尤其优选如此进行冲压，即在所述至少一个压窝的区域内出现相邻的壁部。在此，可在相邻的壁部的区域中设置附加平衡重。尤其是，这样的平衡重可尤其有利地被夹紧在相邻壁部之间。因这样的结构而有以下可能，在加工步骤中不仅能完成所述至少一个压窝，也能完成附加平衡重的布置。

另外可能有利的是，在该长条形主体的外周面上布置至少另一个平衡重，用于必要时则通过简单方式再次增大平衡轴的不平衡。此时优选的是，设置在外周面上的至少一个附加平衡重不是与长条形主体呈一体构成的，而是与长条形主体粘接、焊接和/或钎焊在一起。

该附加平衡重尤其优选由重金属或重金属合金提供，优选由含有大量钨的金属合金提供，在此，钨含量优选超过90％，并且该金属合金尤其优选具有在17.0克/立方厘米至19.0克/立方厘米之间的密度。在此举例Plansee的

还有利的是，该长条形主体具有不同的材料密度和/或不同的壁厚。该长条形主体优选可沿其纵向延伸尺寸具有不同的壁厚。由此又有以下可能，调整或更进一步增大平衡轴的不平衡。但本发明不局限于一定的壁厚。

该长条形主体尤其优选由金属合金提供。

所述至少一个轴颈可用于滚动轴承或作为(滚动)轴承的一部分且尤其作为轴承内圈来构成。因此，可以通过使用标准件来进一步节约成本。

本发明还涉及一种制造上述平衡轴的方法，其至少包括以下步骤：提供至少一个长条形主体，其由一体的管状件构成；布置至少一个轴颈以安装径向轴承，其中，在该轴颈的中点处设置该平衡轴的转动轴线，并且该长条形主体的质心位于该平衡轴的转动轴线之外。

结果，因而可通过本发明提供一种平衡轴，相比于已知的锻造平衡轴，它能以低许多的成本来制造并且另外它具有轻许多的重量，从而通过采用本发明的平衡轴而也可以相应减少燃耗。

附图说明

以下将给出对附图的详细说明，其中：

图1a是本发明的平衡轴的第一实施方式的示意图；

图1b是带有滚动轴承(局部)的本发明的平衡轴的第一实施方式的示意图；

图2a是图1a的平衡轴沿平衡轴的转动轴线的剖视示意图；

图2b是图1b的平衡轴的沿平衡轴的转动轴线的剖视示意图；

图3是图1a的平衡轴的沿平衡轴的转动轴线的剖视示意图；

图4a是本发明的平衡轴的第二实施方式的示意图；

图4b是带有滚动轴承(局部)的本发明平衡轴的第二实施方式的示意图；

图5a是图4a的平衡轴沿平衡轴的转动轴线的剖视示意图；

图5b是图4b的平衡轴沿平衡轴的转动轴线的剖视示意图；

图6是图4a的平衡轴沿平衡轴的转动轴线的剖视示意图；

图7是本发明平衡轴的第三实施方式的示意图；

图8是图7的平衡轴沿平衡轴的转动轴线的横剖示意图；以及

图9是图7的平衡轴沿平衡轴的转动轴线的剖视示意图。

具体实施方式

图1a示出本发明的平衡轴10的第一实施方式。平衡轴10在彼此对置的两端部具有两个接合件11、12，借此可以使平衡轴10与驱动装置尤其是链轮驱动装置相连接，并且所述接合件设置在一体构成的管状主体13上。另外，平衡轴10包括两个轴颈14、15用于径向轴承安装。平衡轴10的转动轴线位于轴颈14、15的中心点。尤其是通过采用管状主体13，此时可以获得显著的重量减轻，确切说相比于已知的锻造平衡轴以30％至40％的数量级。所述重量减轻此时没有影响或没有显著影响到平衡轴10的功能，因为重量减轻的主要方式是在平衡轴10的旋转对称区域内去除近似多余的物质。

如在图1a中清楚可见，管状主体13具有三个压窝16、17、18。压窝16、17、18在此通过冷成型法(优选是冲压方法)被引入管状主体13中。因此有以下可能，即制造本发明的平衡轴10，而不一定必须采用热成型法，尤其是不必采用否则常见的模锻法。如以上已经描述地，冷成型法是一种特别优选用于本发明平衡轴的制造法，因为这样的成型可以无飞边地完成。利用这种特别优选的、制造本发明平衡轴10的方法，因此存在以下可能，节省了实际上相对费时且因而成本密集的去除飞边和二次加工的步骤。

还有以下可能，本发明的平衡轴10近似由标准构件组成。在此，只需要将轴颈14、15和接合部11、12设置在事先相应冲压好的管状主体13上，以获得本发明的平衡轴10。本发明的平衡轴10的近乎模块化的结构导致在制造平衡轴的不同设计结构时的高度灵活性以及显著的成本节约，这是因为可以动用标准构件。另外，为了制造本发明的平衡轴，不必再进行相对成本密集的且不灵活的模锻法。轴颈14、15在所示的第一实施方式中设置在平衡轴10的以下部段内，该平衡轴(确切说是管状主体13)在该部段未通过压窝16、17、18而变形。换句话说，轴颈14、15优选在压窝16、17、18之间设置在平衡轴10上(或在管状主体13上)。

如在图1a中清楚可见，轴颈14、15在此优选实施方式中分别包括一个轴承座圈25、26，轴承(未示出)随后可以被夹装到其上。轴承座圈25、26在此优选分别包括两个支承部位27、28、29、30，它们在平行于平衡轴10的转动轴线的方向上(侧向)提供用于轴承的支承面。

例如也可以想到将“标准”轴承安放在所示的轴颈14、15上，做法是其被侧向塞到轴颈14、15上。

在套装前，分别在轴颈上提供用于轴承的相应的支承面(例如支承部位28、29)。该轴承随后可以侧向套装在轴颈14、15上并且与支承面接合。随后，在轴颈14、15上通过成型且尤其通过精整(精冲)来形成另一个支承部分27、30，从而该轴承通过这两个支承部分或凸肩来保持或容置。就是通过采用标准轴承，可以通过本发明获得显著的成本优势，因为可以省掉与轴承相关的成本和时间密集的调质改善步骤或最终加工步骤(淬硬、打磨、抛光)。

图1b示出具有两个滚动轴承的平衡轴10'的优选实施方式变型。根据此实施例，轴颈14'、15'同时构成用于相应轴承的轴承内圈31'、32'。在其它方面，所示的实施方式对应于如图1a所示的平衡轴10实施方式，因此关于其它细节，参见以上说明。

图2a示出图1a的平衡轴10的沿平衡轴10的转动轴线19的剖视示意图。相同的零部件带有相同的附图标记。

如在图2a中清楚可见，通过压窝16、17、18得到与平衡轴10的转动轴线19相关的非对称的质量分布和重量分布。另外也如在图2a中清楚可见，管状主体13相对于平衡轴10的转动轴线19错开布置，以便管状主体13的质心还能进一步离开平衡轴10的转动轴线19。因此，在第一优选实施方式中，不平衡(即，主体13的质心相对于平衡轴10的转动轴线19的移位)一方面通过压窝16、17、18(即通过物质从主体13的一侧移向对置侧)且还通过主体13相对于平衡轴10的转动轴线19错开布置来获得。

图2b示出图1b的平衡轴10'的对应于图2a的视图，因此，关于其它细节，还参见以上说明。

图3示出图1a的平衡轴10的垂直于平衡轴10的转动轴线19的剖视示意图。相同的零部件又带有相同的附图标记。

如在图3中清楚可见，在压窝16、17、18的区域20内的管状主体13材料如此移动到主体13的一侧，即该主体13的壁部彼此相邻布置。可选地，可以在此区域20内设置附加平衡重(未示出)，或者通过壁部被夹在主体13内。

图4a示出本发明的平衡轴100的第二实施方式的示意图。平衡轴100又在对置的两端部包括两个接合件110、120，平衡轴100借此可与驱动装置尤其是链轮驱动装置相连接，并且这些接合件设置在一体构成的管状主体130上。另外，平衡轴100也包括两个轴颈140、150用于径向轴承的安装。平衡轴100的转动轴线190位于轴颈140、150的中心点。

不同于第一实施例，主体130具有基本呈三角形的横截面，确切说是在主体130的整个纵向延伸范围内(即，第二优选实施方式的主体130不具有压窝16、17、18)。图4b示出平衡轴100'的具有两个滚动轴承的第二实施方式变型，在滚动轴承中，轴颈140'、150'同时构成用于相应轴承的轴承内圈310'、320'。

图5a示出图4a的平衡轴100沿平衡轴100的转动轴线190的剖视示意图。相同的零部件带有相同的附图标记。如在图5a中清楚可见，主体130又相对于平衡轴100的转动轴线190错开布置，因此，已经由此出现相应的不平衡。如在图6中清楚可见，为增大不平衡，还使横截面呈三角形的主体130的一边200形成有较大的或不同的壁厚。图5b示出图4b的平衡轴100'的对应于图5a的视图。

图7至图9示出本发明的平衡轴10”的第三实施方式的示意图。

不同于本发明平衡轴10的如图1至图3所示的第一实施方式，如图7至图9所示的平衡轴10”不具有三个单独压窝16、17、18(见图1)，而是只有一个连贯的压窝16”。压窝16”此时基本延伸于平衡轴10”的整个长度范围，即基本在两个对置接合件11”、12”之间的整个区域，尤其也在轴颈14”、15”的区域。

在平衡轴10”的所示的第三优选实施方式中，提供已带有轴承内圈31”、32”的轴承L1、L2(例如以标准轴承形式)且一定程度上作为组合体分别侧向套装在轴颈14”、15”上。在此情况下优选的是，在套装在管状主体13”上之前，分别给轴承L1、L2(确切说给轴承内圈31”、32”)提供一个相应支承面。轴承外圈33”、34”、滚子35”、36”和轴承内圈31”、32”的组合体，即总称轴承L1、L2，随后可分别套装到主体13”上且与该支承面接合。优选随后在主体13”上通过成型尤其是精整(即通过所谓的精冲)形成另一个支承区，从而轴承内圈31”、32”和进而轴承L1、L2可以通过这两个支承区来保持或容置(见图8)。

本发明不局限于前述实施例，只要它被以下的权利要求主题所涵盖。另外，前述实施例可以按照任意方式彼此相互组合。尤其是，在第一和第三实施方式中示出的轴承部位的替代设计方案可以按照任意方式在平衡轴上相互组合。该主体的质心相对于平衡轴转动轴线的位移还可以通过主体质量的移位和/或通过相对于平衡轴转动轴线错开布置该主体来实现。也可以在该主体内设置各种不同的附加平衡重(优选设置或夹装在压窝16、17、18区域内)和/或可以在平衡轴的外周面上设置各种不同的附加平衡重。最后要指出的是，平衡轴的各自质量或轴颈就其在转动轴线方向上的布置而言能匹配于当时具体的安装环境。所述轴承和构件还可以除了上述方法外也通过其它不同形式的接合技术的热压套装来安装。“相同的附图标记”在本发明范围内仅是指与用于区分这些实施方式的撇号无关的相应数字。