[发明专利]不平衡轴及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于平衡内燃机的惯性力和/或质量矩的不平衡轴。不平衡轴包括不平衡部段、邻接在该不平衡部段上的支承部段和与该支承部段接合的支承环，其中，不平衡部段的质心为了形成轴不平衡而相对于不平衡轴的转动轴线偏心地分布，其中，支承环的外周侧面作为用于转动支承不平衡轴的滚动轴承的滚动体的滚道，并且其内周侧面在不平衡方向上分布的支承周界区域中相对于不平衡部段的外周侧面径向地回弹。本发明还涉及一种用于制造这种不平衡轴的方法。

背景技术

出于降低摩擦功率的原因而增加的从液力滑动支承的用于内燃机的质量平衡的不平衡轴向滚动支承的不平衡轴的转换需要对轴在结构上进行考虑支承部位的特定滚动负载的改变。通常在一体式制造的轴的情况下，仅通过锻造来达到所需要的滚动强度其中，这种制造方法相较于滑动支承的钢铸轴带来了更高的费用。

在文献DE102008018545A1中给出了开头所提到类型的多件式的、也可以说构成式的不平衡轴。在该文献中提供了由铸造材料制成的滚动支承的轴，其带有由滚动轴承钢制成的支承环，其中，相对于邻接的不平衡部段部分地或者完全轴向地回弹的支承环被安装在铸件上，并且随后由轴材料包封。然而，这种用来在不平衡轴的所配属的支承部段上接合支承环的方法可能带有一些弊端。那么，支承环在铸模中的安装需要相应匹配的铸造过程。此外，基于对支承环所需要的表面质量的考虑浇铸后的支承环以机械方式来后加工，并且基于对需要的表面硬度的考虑以热方式来后处理。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种开头所提到类型的滚动支承的不平衡轴，该不平衡轴可以利用比较小的花费来制造，并说明一种相应的制造方法。

该任务从设备方面来说通过权利要求1的特征来解决，而从方法方面来说通过权利要求7的特征来解决。因此，为了将支承环装配到支承部段上设置有以下几何关系。这可以实现，首先轴与支承环分开来铸造，并且随后将支承环装配到轴上（尽管该支承环是闭合的并且相对于邻接的不平衡部段径向地回弹）。

（i）d2≥d1

（ii）e>1/2(d2-d1)

（iii）e<1/2(d2+d1)

其中，

d1=不平衡部段及支承部段的外包络圆直径，

d2=支承环的内直径，

e=d2与d1之间的中心偏移量。

不等式（i）使得可以将支承环串到不平衡部段上，并且可以经过不平衡部段轴向地推动直至支承部段处。在此，优选设置有在支承环的内直径与不平衡部段和支承部段的共同外包络圆直径之间的间隙配合，也就是说d2>d1。尽管如此，根据不平衡部段的横切面形状也可以在弹性形变的作用下在不平衡部段上推动支承环，其中，于是d2<d1适用。

不等式（ii）是在外包络圆直径d1与内直径d2之间的最小中心偏移量e的度量，并且导致至少与支承部段接合的支承环的内周侧面相对于不平衡部段的外包络圆径向地弹回。

不等式（iii）是在外包络圆直径d1与内直径d2之间的最大中心偏移量e的度量，并且说明与支承部段接合的支承环的内周侧面相对于不平衡部段的外包络圆最多可以径向地弹回多少。

在本发明的改进方案中，支承环的外周侧面相对于不平衡部段的外包络圆也应该径向地弹回。于是以下的几何关系适用：

（iv）e>1/2（d2-d1）+s

其中，

s=支承环的壁厚。

支承环与支承部段的接合可以是形状锁合地起效的，其方式是在所提到的支承周界区域中邻接在支承环上的轴材料塑性形变。在此，塑性形变的轴材料可以（例如由于填缝）呈凸形地包围支承环的外周侧面或（例如由于铆接）嵌接到在支承环的环端面上的每个或多个凹槽中。相宜的是，支承环由滚动轴承钢如100Cr6制成，并且在其装配前，也就是说在接合的时间点就已经硬化了，并且备选地设有已经加工好的外周侧面。

备选地，支承环与支承部段的接合可以是材料锁合地起效的，其方法是支承环与支承部段借助于在所提到的支承周界区域中分布的焊接连接部相互连接。

备选地，支承环与支承部段的接合可以是力锁合地起效的，其方式是支承环与支承部段借助于在所提到的支承周界区域中分布的压配合相互接合。

其他备选的附着方法可以是：支承环与支承部段的粘合、销接、螺纹连接或楔嵌。在最后一种情况下可以设置如下，即，在支承部段背对不平衡的侧上用有承载能力的材料来填充与支承环的缝隙。这尤其可以是来填注缝隙的塑料，并且由于其相对较小的密度形成仅微小的抗不平衡（Gegenunwucht）。