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WO2005088163A1 - Mass balancer shaft for an internal combustion engine - Google Patents

Mass balancer shaft for an internal combustion engine Download PDF

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Publication number
WO2005088163A1
WO2005088163A1 PCT/EP2005/002482 EP2005002482W WO2005088163A1 WO 2005088163 A1 WO2005088163 A1 WO 2005088163A1 EP 2005002482 W EP2005002482 W EP 2005002482W WO 2005088163 A1 WO2005088163 A1 WO 2005088163A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
longitudinal bore
balance shaft
mass balance
sections
mass
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/002482
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Uwe Rohrberg
Thomas Stolk
Alexander Von Gaisberg-Helfenberg
Original Assignee
Daimlerchrysler Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimlerchrysler Ag filed Critical Daimlerchrysler Ag
Publication of WO2005088163A1 publication Critical patent/WO2005088163A1/en

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/22—Compensation of inertia forces
    • F16F15/26—Compensation of inertia forces of crankshaft systems using solid masses, other than the ordinary pistons, moving with the system, i.e. masses connected through a kinematic mechanism or gear system
    • F16F15/264—Rotating balancer shafts
    • F16F15/267—Rotating balancer shafts characterised by bearing support of balancer shafts; Lubrication arrangements

Definitions

  • the invention relates to a mass balance shaft of an internal combustion engine with the features of the preamble of claim 1.
  • a balancing shaft of an internal combustion engine is known from DE 199 47 271 C2, which essentially consists of three bearing sections and two weight sections arranged between them.
  • the mass balance shaft is provided with a central bore along its entire length, through which plain bearings on the bearing sections can be supplied with lubricating oil. Due to eccentrically arranged balancing masses on the weight sections, mass forces and moments are generated when the mass balancing shaft rotates, which counteract the mass forces and moments of the crank mechanism of a reciprocating piston internal combustion engine and ideally cancel them out, so that the internal combustion engine can run smoothly and with low vibrations.
  • a disadvantage of such an arrangement is the additional weight of the mass balance shaft, including the drive required for this, which is invested solely for reasons of comfort.
  • the object of the invention is to provide a mass balance shaft which produces the same Mass forces and moments are lighter without losing rigidity.
  • the balancing shaft according to the invention is characterized in that the longitudinal bore for the supply of lubricating oil is arranged eccentrically to the axis of rotation of the balancing shaft.
  • the center of the longitudinal bore is offset in the direction of the counterweights. In this way, the mass distribution can advantageously be changed in the weight sections.
  • a mass balancing shaft should be as light as possible, since additional weight in a motor vehicle is associated, for example, with increased consumption of fuel, but on the other hand it should have a mass distribution that is as advantageous as possible in its weight sections in order to have a rotating mass force (centrifugal force) and rotation due to the eccentric mass arrangement of the counterweights / or to generate a mass moment.
  • no mass should be arranged on the side of the axis of rotation opposite the counterweight.
  • an oil supply from the lubricating oil circuit of the internal combustion engine is usually in one bearing point and the other bearing points are supplied with lubricating oil through a longitudinal bore within the shaft.
  • This is common for balancing shafts, but also for camshafts.
  • the bearing points of the balancing shaft are mostly designed as plain bearings, however, roller bearings and a corresponding lubricating oil supply are also possible.
  • the longitudinal bore is arranged parallel to the axis of rotation of the balancing shaft.
  • a parallel alignment of the longitudinal bore to the axis of rotation of the balancing shaft enables particularly easy machining of the balancing shaft.
  • the slide bearings and possibly the weight sections are machined on the bearing sections, for example on a lathe. In this operation or in this clamping of the mass balance shaft on the processing machine, it is easily possible to to insert a longitudinal hole offset parallel to the axis of rotation precisely and precisely.
  • the longitudinal bore is arranged in sections obliquely to the axis of rotation of the mass balance shaft.
  • advantageous large diameters can be realized for an oil supply in the longitudinal bore.
  • the longitudinal bore extends approximately over the entire length of the balancing shaft.
  • a continuous longitudinal bore which is closed at the ends of the balancing shaft, several plain bearings on the bearing sections can be easily supplied with lubricating oil from an inflow of lubricating oil.
  • the longitudinal bore of the mass balance shaft is closed at its ends, for example by a cover, a ball or the like, in order to prevent loss of lubricating oil.
  • the center of the longitudinal bore is offset in sections in different weight sections in each case in the direction of the counterweights.
  • the longitudinal bore is advantageously arranged in such a way that it is offset in sections in the directions of the counterweights. This is for example in the case of a balancer shaft Torque compensation in the case of a reciprocating piston internal combustion engine in a 3-cylinder in-line construction or V6 construction.
  • the longitudinal bore in the bearing sections is in flow connection through transverse bores with the slide bearings, a lubricating oil supply and optionally with a further section of the longitudinal bore.
  • the easy-to-install cross holes in the bearing sections make it easy to supply lubricating oil to the plain bearings on the bearing sections. Through one of these cross bores it is possible to supply the longitudinal bore with lubricating oil from the outside and thus also to supply all other cross bores with lubricating oil.
  • sections of the longitudinal bore which are likewise offset due to offset counterweight sections, it is possible, for example in a bearing section, to connect the sections of the longitudinal bore or to establish a flow connection by means of a transverse bore.
  • a single lubricating oil supply to the balancing shaft and thus an internal lubricating oil distribution to the individual plain bearings is easier to manufacture than if each plain bearing were lubricated separately from the housing.
  • the distance between the center of the longitudinal bore and the axis of rotation of the mass balance shaft is selected as a function of the diameter of the longitudinal bore, the bearing sections and the weight sections such that a minimum overall weight of the mass balance shaft results for a sufficient diameter for the lubricating oil supply.
  • the diameter of the longitudinal bore and the distance of the center of the longitudinal bore from The axis of rotation of the balancer shaft is dependent on the smallest diameter on the bearing section because the longitudinal bore must not weaken the plain bearing area in the bearing section. This means that there must always be sufficient storage material between the longitudinal bore and the bearing section.
  • the longitudinal bore for lubricating oil supply and for manufacturing reasons must have a certain minimum diameter.
  • the center distance of the longitudinal bore from the axis of rotation should be as large as possible in order to achieve a large weight minimization of the entire mass balance shaft with a longitudinal bore that is offset as far as possible.
  • Fig. 2 is a view of an end face of a mass balance shaft according to the invention.
  • Fig. 3 shows a cross section through a mass balance shaft according to the invention.
  • a mass balancer shaft 1 according to the invention of an internal combustion engine, not shown in detail, is shown in a longitudinal section.
  • the mass balance shaft 1 consists of several counterweight sections 2 and arranged in the middle Bearing sections 3.
  • the mass balance shaft 1 is mounted on the bearing sections 3, 4 via a slide bearing in a housing, not shown, and rotates synchronized to a crankshaft of the internal combustion engine about an axis of rotation 6.
  • the counterweights 7 are arranged such that their center of gravity is outside the axis of rotation 6 lies and generates 6 rotating centrifugal forces when rotating about the axis of rotation.
  • the bearing sections 3, 4 and the weight sections 2 are generally arranged in such a way that assembly in the internal combustion engine is possible and at the same time the smallest possible deflection of the mass balance shaft 1 takes place under the influence of centrifugal forces. This means that the distance between the bearing sections 3, 4 is dependent not only on the rigidity of the mass balance shaft 1, for example on the cylinder distance of the internal combustion engine or the conditions of a lubricating oil supply.
  • the mass balance shaft 1 has a longitudinal bore 8, which serves to supply lubricating oil to the plain bearings on the bearing sections 3, 4.
  • the center 12 of the longitudinal bore 8 is arranged eccentrically to the axis of rotation 6 of the mass balance shaft 1 and offset in the direction of the counterweights 7.
  • the mass of the wall on the side of the mass balance shaft 1 opposite the counterweights 7 is reduced by the longitudinal bore 8.
  • An oil inlet bore 9 is arranged in the bearing section 4 and runs transversely to the longitudinal direction.
  • FIG. 2 shows the mass balancing shaft 1 according to the invention in a view of the end 11 from FIG. 1 opposite the pin 5.
  • the bearing section 3 is designed in the form of a plain bearing journal as a rotationally symmetrical part.
  • the center bore of the longitudinal bore 8 is offset from the axis of rotation 6 in the direction of the counterweight 7.
  • the bore 13 for the closure cover, not shown, is arranged concentrically to the axis of rotation 6 for manufacturing reasons, in order to enable a center reception of the mass balance shaft when machining the bearing sections 3.
  • FIG. 3 shows the mass balancing shaft 1 according to the invention in a cross section through a weight section 2.
  • the longitudinal bore 8 is offset with its center 12 from the axis of rotation 6 in the direction of the counterweight 7. It can be seen in this section that the longitudinal bore 8 offset in the direction of the counterweight 7 reduces the mass accumulation due to the wall thickness around the longitudinal bore 8 on the side opposite the counterweight 7. This lower mass on the side opposite the counterweight 7 also makes it possible to reduce the mass of the counterweight 7 without losing mass balance. As a result, the total mass of the balance shaft 1 is lower and the internal combustion engine as a whole becomes lighter, which ultimately results in a consumption advantage.

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Abstract

The invention relates to a mass balancer shaft (1), for an internal combustion engine with the following features: bearing sections (3, 4), on which friction bearings are arranged, weight sections (2), on which counterweights (7) are arranged, a longitudinal drilling in approximately the axial direction through the bearing section (3, 4) and the weight section (2), for supply of the friction bearing in the bearing section with lubricant, the longitudinal drilling (8) being arranged eccentric to the rotational axis (6) of the mass balancer shaft and the middle (12) of the longitudinal drilling (8) is offset in the direction of the counterweights (7).

Description

Massenausgleichswelle einer Brennkraftmaschine Mass balance shaft of an internal combustion engine
Die Erfindung betrifft eine Massenausgleichswelle einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.The invention relates to a mass balance shaft of an internal combustion engine with the features of the preamble of claim 1.
Aus der DE 199 47 271 C2 ist eine Massenausgleichswelle einer Brennkraftmaschine bekannt, die im Wesentlichen aus drei Lagerabschnitten und zwei dazwischen angeordneten Gewichts- abschnitten besteht. Die Massenausgleichswelle ist auf ihrer ganzen Länge mit einer zentrischen Bohrung versehen, durch die Gleitlager an den Lagerabschnitten mit Schmieröl versorgt werden können. Durch exzentrisch angeordnete Ausgleichsmassen an den Gewichtsabschnitten werden bei Rotation der Massenausgleichswelle Massenkräfte und -momente erzeugt, die den Massenkräften und -momenten des Kurbeltriebes einer Hubkolbenbrennkraftmaschine entgegenwirken und diese im Idealfall aufheben, so dass damit ein laufruhiger und vibrationsarmer Betrieb der Brennkraftmaschine möglich ist. Als Nachteil einer derartigen Anordnung ist das zusätzliche Gewicht der Massenausgleichswelle einschließlich des dazu notwendigen Antriebes zu nennen, das ausschließlich aus Gründen des Komforts investiert wird.A balancing shaft of an internal combustion engine is known from DE 199 47 271 C2, which essentially consists of three bearing sections and two weight sections arranged between them. The mass balance shaft is provided with a central bore along its entire length, through which plain bearings on the bearing sections can be supplied with lubricating oil. Due to eccentrically arranged balancing masses on the weight sections, mass forces and moments are generated when the mass balancing shaft rotates, which counteract the mass forces and moments of the crank mechanism of a reciprocating piston internal combustion engine and ideally cancel them out, so that the internal combustion engine can run smoothly and with low vibrations. A disadvantage of such an arrangement is the additional weight of the mass balance shaft, including the drive required for this, which is invested solely for reasons of comfort.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Massenausgleichswelle bereitzustellen, die bei gleichen erzeugten Massenkräften und -momenten leichter ist, ohne dabei an Steifigkeit zu verlieren.In contrast, the object of the invention is to provide a mass balance shaft which produces the same Mass forces and moments are lighter without losing rigidity.
Diese Aufgabe wird durch eine Massenausgleichswelle mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst .This object is achieved by a balancing shaft with the features of claim 1.
Die erfindungsgemäße Massenausgleichswelle zeichnet sich dadurch aus, dass die Längsbohrung zur Schmierölversorgung exzentrisch zur Drehachse der Massenausgleichswelle angeordnet ist. Die Mitte der Längsbohrung ist in Richtung der Gegengewichte versetzt angeordnet. Auf diese Weise lässt sich in den Gewichtsabschnitten die Massenverteilung vorteilhaft verändern.The balancing shaft according to the invention is characterized in that the longitudinal bore for the supply of lubricating oil is arranged eccentrically to the axis of rotation of the balancing shaft. The center of the longitudinal bore is offset in the direction of the counterweights. In this way, the mass distribution can advantageously be changed in the weight sections.
Eine Massenausgleichswelle soll einerseits möglichst leicht sein, da Mehrgewicht in einem Kraftfahrzeug beispielsweise mit Mehrverbrauch an Kraftstoff verbunden ist, aber sie soll andererseits in ihren Gewichtsabschnitten eine möglichst vorteilhafte Massenverteilung aufweisen, um bei Rotation aufgrund der exzentrischen Massenanordnung der Gegengewichte eine umlaufende Massenkraft (Fliehkraft) und/oder ein Massenmoment zu erzeugen. Das bedeutet, dass ein möglichst großer Anteil der Masse des Gegengewichts mit einem großen Abstand von der Drehachse der Massenausgleichswelle angeordnet ist. Gleichzeitig soll möglichst keine Masse auf der dem Gegengewicht gegenüberliegenden Seite der Drehachse angeordnet sein.On the one hand, a mass balancing shaft should be as light as possible, since additional weight in a motor vehicle is associated, for example, with increased consumption of fuel, but on the other hand it should have a mass distribution that is as advantageous as possible in its weight sections in order to have a rotating mass force (centrifugal force) and rotation due to the eccentric mass arrangement of the counterweights / or to generate a mass moment. This means that the largest possible proportion of the mass of the counterweight is arranged at a large distance from the axis of rotation of the balancing shaft. At the same time, if possible, no mass should be arranged on the side of the axis of rotation opposite the counterweight.
Weiterhin ist bei Wellen mit mehreren Lagerstellen meist in einer Lagerstelle eine Ölzufuhr vom Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine und die übrigen Lagerstellen werden durch eine Längsbohrung innerhalb der Welle mit Schmieröl versorgt. Dies ist bei Massenausgleichswellen, aber auch bei Nockenwellen üblich. Die Lagerstellen der Massenausgleichswelle sind meist als Gleitlager ausgeführt, jedoch sind ebenso eine Wälzlagerung und eine entsprechende Schmierölversorgung möglich.Furthermore, in the case of shafts with several bearing points, an oil supply from the lubricating oil circuit of the internal combustion engine is usually in one bearing point and the other bearing points are supplied with lubricating oil through a longitudinal bore within the shaft. This is common for balancing shafts, but also for camshafts. The bearing points of the balancing shaft are mostly designed as plain bearings, however, roller bearings and a corresponding lubricating oil supply are also possible.
Bei einer exzentrischen Bohrung, deren Mitte in Richtung der Gegengewichte versetzt ist, wird die Masse auf der Gegengewichtsseite verringert, da eine Schmierölgefüllte Bohrung leichter ist als ein entsprechendes Volumen an Metall an dieser Stelle. Da aber gleichzeitig um die Bohrung eine Wand aus Metall vorhanden ist, die aufgrund der Wandstärke schwerer ist als die aus der Bohrung entnommene Metallmasse, ist es vorteilhaft, diese Masse der Wandstärke möglichst weit in Richtung der Gegengewichte zu verschieben. Dies geschieht durch die exzentrische Bohrung, die im Idealfall so weit in Richtung der Gegengewichte verschoben ist, dass die Bohrung und die die Bohrung umhüllende Wand zwischen der Drehachse der Massenausgleichswelle und den Gegengewichten angeordnet sind. Auf diese Weise wird eine für eine Massenausgleichswelle vorteilhafte außermittige Massenverteilung erreicht, die gleichzeitig eine geringe Gesamtmasse ermöglicht, da auf der dem Gegengewicht gegenüberliegenden Seite der Massenausgleichswelle keine schädliche Masse vorhanden ist.In the case of an eccentric bore, the center of which is offset in the direction of the counterweights, the mass on the counterweight side is reduced, since a bore filled with lubricating oil is lighter than a corresponding volume of metal at this point. However, since at the same time there is a metal wall around the bore, which is heavier due to the wall thickness than the metal mass removed from the bore, it is advantageous to shift this mass of the wall thickness as far as possible in the direction of the counterweights. This takes place through the eccentric bore, which is ideally displaced so far in the direction of the counterweights that the bore and the wall surrounding the bore are arranged between the axis of rotation of the mass balance shaft and the counterweights. In this way, an eccentric mass distribution which is advantageous for a mass balance shaft is achieved, which at the same time enables a low total mass, since there is no harmful mass on the side of the mass balance shaft opposite the counterweight.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Längsbohrung parallel zur Drehachse der Massenausgleichswelle angeordnet. Eine parallele Ausrichtung der Längsbohrung zur Drehachse der Massenausgleichswelle ermöglicht eine besonders einfache Bearbeitung der Massenausgleichswelle. Bei der Herstellung der Massenausgleichswelle werden an den Lagerabschnitten die Gleitlager und gegebenenfalls die Gewichtsabschnitte beispielsweise auf einer Drehmaschine bearbeitet. In diesem Arbeitsgang bzw. in dieser Aufspannung der Massenausgleichs- welle auf der Bearbeitungsmaschine ist es einfach möglich, eine zur Drehachse parallel versetzte Längsbohrung präzise und genau einzubringen.In one embodiment of the invention, the longitudinal bore is arranged parallel to the axis of rotation of the balancing shaft. A parallel alignment of the longitudinal bore to the axis of rotation of the balancing shaft enables particularly easy machining of the balancing shaft. In the manufacture of the mass balance shaft, the slide bearings and possibly the weight sections are machined on the bearing sections, for example on a lathe. In this operation or in this clamping of the mass balance shaft on the processing machine, it is easily possible to to insert a longitudinal hole offset parallel to the axis of rotation precisely and precisely.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Längsbohrung abschnittsweise schräg zur Drehachse der Massenausgleichswelle angeordnet. Auf diese Weise lassen sich für eine Ölversorgung in der Längsbohrung vorteilhafte große Durchmesser verwirklichen. Durch schräges Bohren von zwei endseitigen Lagerabschnitten aus in einen mittleren Gewichtsabschnitt hinein, wobei die beiden schrägen Bohrungen sich ungefähr in der Mitte des Gewichtsabschnittes treffen, lässt sich auf einfache Weise ein gewichtsoptimierter Verlauf der Längsbohrung zur Schmierölversorgung darstellen.In a further embodiment of the invention, the longitudinal bore is arranged in sections obliquely to the axis of rotation of the mass balance shaft. In this way, advantageous large diameters can be realized for an oil supply in the longitudinal bore. By obliquely drilling two end bearing sections into a middle weight section, the two oblique bores meeting approximately in the middle of the weight section, a weight-optimized course of the longitudinal bore for supplying lubricating oil can be represented in a simple manner.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich die Längsbohrung näherungsweise über die gesamte Länge der Massenausgleichswelle. Mittels einer durchgehenden Längsbohrung, die an den Enden der Massenausgleichswelle verschlossen ist, lassen sich mehrere Gleitlager an den Lagerabschnitten auf einfache Weise mit Schmieröl aus einem Schmierölzufluss versorgen. Die Längsbohrung der Massenausgleichswelle ist an ihren Enden beispielsweise durch einen Deckel, eine Kugel oder dergleichen verschlossen, um einen Schmierölverlust zu verhindern.In a further embodiment of the invention, the longitudinal bore extends approximately over the entire length of the balancing shaft. By means of a continuous longitudinal bore, which is closed at the ends of the balancing shaft, several plain bearings on the bearing sections can be easily supplied with lubricating oil from an inflow of lubricating oil. The longitudinal bore of the mass balance shaft is closed at its ends, for example by a cover, a ball or the like, in order to prevent loss of lubricating oil.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Mitte der Längsbohrung in verschiedenen Gewichtsabschnitten abschnittsweise jeweils in Richtung der Gegengewichte versetzt angeordnet. Im Falle einer Massenausgleichswelle, bei der die Gegengewichte der einzelnen Gewichtsabschnitte in verschiedene Richtungen zeigen, ist die Längsbohrung vorteilhafterweise so angeordnet, dass sie abschnittsweise in die Richtungen der Gegengewichte versetzt angeordnet sind. Dies ist beispielsweise bei einer Ausgleichswelle zum Momentenausgleich bei einer Hubkolbenbrennkraftmaschine in 3 - Zylinder-Reihenbauweise oder V6-Bauweise der Fall. Bei einer derartigen Anordnung einer abschnittsweise versetzten Längsbohrung ist zwischen den einzelnen Abschnitten eine Strömungsverbindung herzustellen.In a further embodiment of the invention, the center of the longitudinal bore is offset in sections in different weight sections in each case in the direction of the counterweights. In the case of a mass balance shaft, in which the counterweights of the individual weight sections point in different directions, the longitudinal bore is advantageously arranged in such a way that it is offset in sections in the directions of the counterweights. This is for example in the case of a balancer shaft Torque compensation in the case of a reciprocating piston internal combustion engine in a 3-cylinder in-line construction or V6 construction. With such an arrangement of a longitudinal bore offset in sections, a flow connection is to be established between the individual sections.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung steht die Längsbohrung in den Lagerabschnitten durch Querbohrungen mit den Gleitlagern, einer SchmierölZuführung und gegebenenfalls mit einem weiteren Abschnitt der Längsbohrung in Strömungsverbindung. Durch die einfach anzubringenden Querbohrungen in den Lagerabschnitten ist eine Schmierölversorgung der Gleitlager an den Lagerabschnitten gut zu realisieren. Durch eine dieser Querbohrungen ist es möglich, die Längsbohrung von außen mit Schmieröl zu versorgen und damit alle anderen Querbohrungen ebenfalls mit Schmieröl zu versorgen. Bei aufgrund versetzter Gegengewichtsabschnitte ebenfalls versetzt angeordneten Abschnitten der Längsbohrung ist es mittels einer Querbohrung zum Beispiel in einem Lagerabschnitt möglich, die Abschnitte der Längsbohrung zu verbinden bzw. eine StrömungsVerbindung herzustellen. Eine einzige SchmierölZuführung zur Massenausgleichswelle und damit eine interne Schmierölverteilung an die einzelnen Gleitlager ist dabei einfacher herzustellen, als wenn jedes Gleitlager vom Gehäuse aus separat geschmiert werden würde.In a further embodiment of the invention, the longitudinal bore in the bearing sections is in flow connection through transverse bores with the slide bearings, a lubricating oil supply and optionally with a further section of the longitudinal bore. The easy-to-install cross holes in the bearing sections make it easy to supply lubricating oil to the plain bearings on the bearing sections. Through one of these cross bores it is possible to supply the longitudinal bore with lubricating oil from the outside and thus also to supply all other cross bores with lubricating oil. In the case of sections of the longitudinal bore which are likewise offset due to offset counterweight sections, it is possible, for example in a bearing section, to connect the sections of the longitudinal bore or to establish a flow connection by means of a transverse bore. A single lubricating oil supply to the balancing shaft and thus an internal lubricating oil distribution to the individual plain bearings is easier to manufacture than if each plain bearing were lubricated separately from the housing.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Abstand der Mitte der Längsbohrung von der Drehachse der Massenausgleichswelle in Abhängigkeit vom Durchmesser der Längsbohrung, der Lagerabschnitte und der Gewichtsabschnitte derart gewählt, dass sich bei ausreichendem Durchmesser für die Schmierölversorgung ein minimales Gesamtgewicht der Massenausgleichswelle ergibt. Der Durchmesser der Längsbohrung und der Abstand der Mitte der Längsbohrung von der Drehachse der Massenausgleichswelle sind von dem kleinsten Durchmesser am Lagerabschnitt abhängig, weil die Längsbohrung den Gleitlagerbereich im Lagerabschnitt nicht schwächen darf. D.h. es muss immer ausreichend Lagermaterial zwischen der Längsbohrung und dem Lagerabschnitt vorhanden sein. Außerdem muss die Längsbohrung zur Schmierölversorgung und aus Fertigungsgründen einen gewissen Mindestdurchmesser aufweisen. Auf diese Weise ergibt sich ein maximal möglicher Mittenabstand der Längsbohrung zur Drehachse. Der Mittenabstand der Längsbohrung zur Drehachse ist so groß wie möglich zu wählen, um mit einer möglichst weit versetzten Längsbohrung eine große Gewichtsminimierung der gesamten Massenausgleichswelle zu erzielen.In a further embodiment of the invention, the distance between the center of the longitudinal bore and the axis of rotation of the mass balance shaft is selected as a function of the diameter of the longitudinal bore, the bearing sections and the weight sections such that a minimum overall weight of the mass balance shaft results for a sufficient diameter for the lubricating oil supply. The diameter of the longitudinal bore and the distance of the center of the longitudinal bore from The axis of rotation of the balancer shaft is dependent on the smallest diameter on the bearing section because the longitudinal bore must not weaken the plain bearing area in the bearing section. This means that there must always be sufficient storage material between the longitudinal bore and the bearing section. In addition, the longitudinal bore for lubricating oil supply and for manufacturing reasons must have a certain minimum diameter. In this way, there is a maximum possible center distance of the longitudinal bore from the axis of rotation. The center distance of the longitudinal bore from the axis of rotation should be as large as possible in order to achieve a large weight minimization of the entire mass balance shaft with a longitudinal bore that is offset as far as possible.
Weitere Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Konkrete Ausführungs- beispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert .Further features and combinations of features result from the description and the drawings. Concrete exemplary embodiments of the invention are shown in simplified form in the drawings and are explained in more detail in the description below.
Dabei zeigen:Show:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Massenausgleichswelle ,1 shows a longitudinal section through a mass balance shaft according to the invention,
Fig. 2 eine Ansicht auf eine Stirnseite einer erfindungsgemäßen Massenausgleichswelle undFig. 2 is a view of an end face of a mass balance shaft according to the invention and
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Massenausgleichswelle .Fig. 3 shows a cross section through a mass balance shaft according to the invention.
In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Massenausgleichswelle 1 einer nicht näher gezeigten Brennkraftmaschine in einem Längsschnitt gezeigt. Die Massenausgleichswelle 1 besteht aus mehreren Gegengewichtsabschnitten 2 und mittig angeordneten Lagerabschnitten 3. An einem endseitigen Lagerabschnitt 4 befindet sich ein Zapfen 5 mit einer Befestigungsvorrichtung für ein nicht gezeigtes Antriebsrad. Die Massenausgleichswelle 1 ist an den Lagerabschnitten 3, 4 über eine Gleitlagerung in einem nicht gezeigten Gehäuse gelagert und dreht sich zu einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine synchronisiert um eine Drehachse 6. In den Gewichtsabschnitten 2 sind die Gegengewichte 7 so angeordnet, dass ihr Massenschwerpunkt außerhalb der Drehachse 6 liegt und bei Rotation um die Drehachse 6 rotierende Fliehkräfte erzeugt. Die Anordnung der Lagerabschnitte 3, 4 und der Gewichtsabschnitte 2 erfolgt im Allgemeinen so, dass eine Montage in der Brennkraftmaschine möglich ist und gleichzeitig unter Einfluss der Fliehkräfte eine möglichst geringe Durchbiegung der Massenausgleichswelle 1 stattfindet. Das heißt, der Abstand der Lagerabschnitte 3, 4 ist außer von der Steifigkeit der Massenausgleichswelle 1 beispielsweise vom Zylinderabstand der Brennkraftmaschine oder den Gegebenheiten einer Schmierölzufuhr abhängig.In Figure 1, a mass balancer shaft 1 according to the invention of an internal combustion engine, not shown in detail, is shown in a longitudinal section. The mass balance shaft 1 consists of several counterweight sections 2 and arranged in the middle Bearing sections 3. At an end bearing section 4 there is a pin 5 with a fastening device for a drive wheel, not shown. The mass balance shaft 1 is mounted on the bearing sections 3, 4 via a slide bearing in a housing, not shown, and rotates synchronized to a crankshaft of the internal combustion engine about an axis of rotation 6. In the weight sections 2, the counterweights 7 are arranged such that their center of gravity is outside the axis of rotation 6 lies and generates 6 rotating centrifugal forces when rotating about the axis of rotation. The bearing sections 3, 4 and the weight sections 2 are generally arranged in such a way that assembly in the internal combustion engine is possible and at the same time the smallest possible deflection of the mass balance shaft 1 takes place under the influence of centrifugal forces. This means that the distance between the bearing sections 3, 4 is dependent not only on the rigidity of the mass balance shaft 1, for example on the cylinder distance of the internal combustion engine or the conditions of a lubricating oil supply.
Weiterhin weist die Massenausgleichswelle 1 eine Längsbohrung 8 auf, die der Schmierölversorgung der Gleitlager an den Lagerabschnitten 3, 4 dient. Die Mitte 12 der Längsbohrung 8 ist exzentrisch zur Drehachse 6 der Massenausgleichswelle 1 angeordnet und in Richtung der Gegengewichte 7 versetzt. Durch diesen Versatz ist die Masse der Wand auf der den Gegengewichten 7 gegenüberliegenden Seite der Massenausgleichswelle 1 um die Längsbohrung 8 verringert. Um eine bestimmte Fliehkraft zu erzeugen ist bei gleicher Drehzahl somit eine geringere Masse der Gegengewichte 7 notwendig, was eine Verringerung der Gesamtmasse der Massenausgleichswelle 1 bewirkt. Im Lagerabschnitt 4 ist eine Ölzulaufbohrung 9 angeordnet, die quer zur Längsrichtung verläuft. Durch diese Ölzulaufbohrung 9 wird Schmieröl vom Ölkreislauf der Brennkraftmaschine über das Gleitlager am Lagerabschnitt 4 in die Längsbohrung 8 geleitet. Von der Längsbohrung 8 gelangt das Schmieröl über kleine Querbohrungen 10 an die Gleitlager der Lagerabschnitte 3. An ihrem dem Zapfen 5 gegenüberliegenden Ende 11 ist die Längsbohrung 8 der Massenausgleichswelle 1 mittels eines nicht gezeigten Deckels verschließbar, um einen Ölverlust zu verhindern.Furthermore, the mass balance shaft 1 has a longitudinal bore 8, which serves to supply lubricating oil to the plain bearings on the bearing sections 3, 4. The center 12 of the longitudinal bore 8 is arranged eccentrically to the axis of rotation 6 of the mass balance shaft 1 and offset in the direction of the counterweights 7. As a result of this offset, the mass of the wall on the side of the mass balance shaft 1 opposite the counterweights 7 is reduced by the longitudinal bore 8. In order to generate a certain centrifugal force, a lower mass of the counterweights 7 is therefore necessary at the same speed, which causes a reduction in the total mass of the mass balance shaft 1. An oil inlet bore 9 is arranged in the bearing section 4 and runs transversely to the longitudinal direction. Through this oil inlet bore 9, lubricating oil from the oil circuit of the internal combustion engine via the slide bearing on the bearing section 4 into the Longitudinal bore 8 passed. From the longitudinal bore 8, the lubricating oil reaches the slide bearings of the bearing sections 3 via small transverse bores 10. At its end 11 opposite the pin 5, the longitudinal bore 8 of the mass balance shaft 1 can be closed by means of a cover, not shown, in order to prevent oil loss.
In Figur 2 ist die erfindungsgemäße Massenausgleichswelle 1 in einer Ansicht auf das dem Zapfen 5 gegenüberliegende Ende 11 aus der Figur 1 gezeigt. Der Lagerabschnitt 3 ist in Form eines Gleitlagerzapfens als ein rotationssymmetrisches Teil ausgestaltet . Die Längsbohrung 8 ist mit ihrer Mitte 12 von der Drehachse 6 in Richtung des Gegengewichtes 7 versetzt angeordnet. Die Bohrung 13 für den nicht gezeigten Verschlussdeckel ist aus Fertigungsgründen konzentrisch zur Drehachse 6 angeordnet, um beim Bearbeiten der Lagerabschnitte 3 eine Mittenaufnahme der Massenausgleichswelle zu ermöglichen.FIG. 2 shows the mass balancing shaft 1 according to the invention in a view of the end 11 from FIG. 1 opposite the pin 5. The bearing section 3 is designed in the form of a plain bearing journal as a rotationally symmetrical part. The center bore of the longitudinal bore 8 is offset from the axis of rotation 6 in the direction of the counterweight 7. The bore 13 for the closure cover, not shown, is arranged concentrically to the axis of rotation 6 for manufacturing reasons, in order to enable a center reception of the mass balance shaft when machining the bearing sections 3.
In Figur 3 ist die erfindungsgemäße Massenausgleichswelle 1 in einem Querschnitt durch einen Gewichtsabschnitt 2 gezeigt. Auch hier ist die Längsbohrung 8 ist mit ihrer Mitte 12 von der Drehachse 6 in Richtung des Gegengewichtes 7 versetzt angeordnet. In diesem Schnitt ist zu erkennen, dass die in Richtung des Gegengewichtes 7 versetzte Längsbohrung 8 die Masseanhäufung aufgrund der Wandstärke um die Längsbohrung 8 auf der dem Gegengewicht 7 gegenüberliegenden Seite verringert . Diese geringere Masse auf der dem Gegengewicht 7 gegenüberliegenden Seite erlaubt es, die Masse des Gegengewichtes 7 ebenfalls zu verringern, ohne dabei Verluste am Massenausgleich zu erlangen. Dadurch wird die Gesamtmasse der Ausgleichswelle 1 geringer und die Brennkraftmaschine als Ganzes wird leichter, was letztendlich einen Verbrauchsvorteil ergibt. FIG. 3 shows the mass balancing shaft 1 according to the invention in a cross section through a weight section 2. Here, too, the longitudinal bore 8 is offset with its center 12 from the axis of rotation 6 in the direction of the counterweight 7. It can be seen in this section that the longitudinal bore 8 offset in the direction of the counterweight 7 reduces the mass accumulation due to the wall thickness around the longitudinal bore 8 on the side opposite the counterweight 7. This lower mass on the side opposite the counterweight 7 also makes it possible to reduce the mass of the counterweight 7 without losing mass balance. As a result, the total mass of the balance shaft 1 is lower and the internal combustion engine as a whole becomes lighter, which ultimately results in a consumption advantage.

Claims

Patentansprüche claims
1. Massenausgleichswelle (1) einer Brennkraftmaschine mit Lagerabschnitten (3, 4), an denen Gleitlager angeordnet sind, Gewichtsabschnitten (2), an denen Gegengewichte (7) angeordnet sind, und einer Längsbohrung (8) in ungefähr axialer Richtung durch die Lagerabschnitte (3, 4) und die Gewichtsabschnitte (2) zur Versorgung der Gleitlager in den Lagerabschnitten mit Schmierflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsbohrung (8) exzentrisch zur Drehachse (6) der Massenausgleichswelle (1) und die Mitte (12) der Längsbohrung (8) in Richtung der Gegengewichte (7) versetzt angeordnet ist.1. mass balance shaft (1) of an internal combustion engine with bearing sections (3, 4), on which sliding bearings are arranged, weight sections (2), on which counterweights (7) are arranged, and a longitudinal bore (8) in an approximately axial direction through the bearing sections ( 3, 4) and the weight sections (2) for supplying the slide bearings in the bearing sections with lubricant, characterized in that the longitudinal bore (8) eccentric to the axis of rotation (6) of the mass balance shaft (1) and the center (12) of the longitudinal bore (8 ) is arranged offset in the direction of the counterweights (7).
2. Massenausgleichswelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsbohrung (8) parallel zur Drehachse (6) der Massenausgleichswelle (1) angeordnet ist. Massenausgleichswelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsbohrung (8) wenigstens abschnittsweise schräg zur Drehachse (6) der Massenausgleichswelle (1) angeordnet ist.2. mass balance shaft (1) according to claim 1, characterized in that the longitudinal bore (8) is arranged parallel to the axis of rotation (6) of the mass balance shaft (1). Mass balance shaft (1) according to claim 1, characterized in that the longitudinal bore (8) is arranged at least in sections obliquely to the axis of rotation (6) of the mass balance shaft (1).
Massenausgleichswelle (1) nach einem der AnsprücheMass balance shaft (1) according to one of the claims
1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Längsbohrung (8) sich näherungsweise über die gesamte Länge der Massenausgleichswelle (1) erstreckt.1 to 3, characterized in that the longitudinal bore (8) extends approximately over the entire length of the mass balance shaft (1).
Massenausgleichswelle (1) nach einem der AnsprücheMass balance shaft (1) according to one of the claims
1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Mitte (12) der Längsbohrung (8) in verschiedenen1 to 4, characterized in that the center (12) of the longitudinal bore (8) in different
Gewichtsabschnitten (2) abschnittsweise jeweils inWeight sections (2) in sections each in
Richtung der Gegengewichte (7) versetzt angeordnet ist.Direction of the counterweights (7) is arranged offset.
Massenausgleichswelle (1) nach einem der AnsprücheMass balance shaft (1) according to one of the claims
1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Längsbohrung (8) in den Lagerabschnitten (3, 4) durch Querbohrungen (10) mit den Gleitlagern, einer1 to 5, characterized in that the longitudinal bore (8) in the bearing sections (3, 4) through transverse bores (10) with the plain bearings, one
SchmierölZuführung (9) und gegebenenfalls mit einem weiteren Abschnitt der Längsbohrung in Strömungs- verbindung steht .Lubricating oil supply (9) and possibly with a further section of the longitudinal bore in flow connection.
Massenausgleichswelle (1) nach einem der AnsprücheMass balance shaft (1) according to one of the claims
1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Mitte (12) der Längsbohrung (8) von der Drehachse (6) der Massenausgleichswelle (1) in Abhängigkeit vom Durchmesser der Längsbohrung (8) , der Lagerabschnitte (3, 4) und der Gewichtsabschnitte (2) derart gewählt ist, dass sich bei ausreichendem Durchmesser für die Schmierölversorgung ein minimales Gesamtgewicht der Massenausgleichswelle (1) ergibt. 1 to 6, characterized in that the distance of the center (12) of the longitudinal bore (8) from the axis of rotation (6) of the mass balance shaft (1) in Depending on the diameter of the longitudinal bore (8), the bearing sections (3, 4) and the weight sections (2) is selected such that a minimum total weight of the mass balance shaft (1) results with a sufficient diameter for the lubricating oil supply.
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