[发明专利]质量平衡单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种质量补偿单元，所述质量补偿单元带有中空的平衡轴、至少一个提供在平衡轴上的平衡重，和至少一个滚动轴承，所述滚动轴承具有轴承外圈和多个滚动体，其中平衡轴的纵向区段形成轴承内圈，且滚动体容纳在轴承外圈和平衡轴的纵向区段之间。

背景技术

带有一个或多个平衡轴的质量平衡单元的目的是平衡典型地出现在内燃机内的惯性力和/或惯性力矩。为此，在各平衡轴上提供，尤其是抗扭地安装至少一个平衡重，以形成不平衡。平衡轴与内燃机的曲轴驱动地连接，以此将平衡轴和提供在其内的平衡重置于旋转状态。对于确定的发动机类型，例如在直列四缸发动机的情况下，成对地使用此类平衡轴，其中平衡轴反向旋转。在另外类型的发动机中提供单独的平衡轴，所述平衡轴例如具有两个沿直径对置的但轴向错开布置的平衡重。

通过使用滚动轴承，实现了各平衡轴的特别安静的运行，且可实现高转速。通过平衡轴的整体纵向区段形成滚动轴承的轴承内圈，滚动轴承的结构简化。只要平衡轴是中空的，平衡轴也就有利地具有小的重量和惯性矩。

但由于通过平衡轴所导致的不平衡，平衡轴及其轴承也严重受载，因此要求平衡轴的稳定的设计和轴承的尺寸设计。但这导致大的重量和不希望的质量平衡单元的高的成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，创造一种实现更轻且成本更小的结构的前述类型的质量平衡单元。

该技术问题通过一种带有权利要求1的特征的质量平衡单元解决，且尤其通过平衡轴在与纵向区段相邻处具有至少一个凹槽以在径向方向上降低平衡轴的纵向区段刚度来解决。

本发明基于这种认识，在常规的质量平衡单元中，在滚动体和滚动轴承的轴承内圈，即，所涉及的平衡轴的纵向区段之间出现相对高的点载荷。此点载荷集中在所涉及的平衡轴的纵向区段的很有限的圆周角范围内。此圆周角范围在后文中也称为载荷区。在所涉及的平衡轴的纵向区段和滚动体之间出现的径向力在周向方向上很有限的载荷区内的集中是由于轴的径向载荷所导致，所述径向载荷通过随轴旋转的不平衡(即通过平衡重)所导致。平衡轴的设计和滚动轴承的尺寸设定必须与载荷区内的所述的点载荷有关地选择。

尤其，平衡轴在所述纵向区段的载荷区内的径向刚度由于与此纵向区段轴向相邻地固定在平衡轴上的零件(例如，平衡重、驱动轮、传动轮或其它零件)与无此类固定的零件的轴相比可能增加。所述的平衡轴的纵向区段同样由于轴向相邻的非旋转对称的零件(例如，平衡轴)而在它固定之后横截面可能呈椭圆形变形，这又可能导致更小的载荷区且因此还可能导致在滚动体和形成轴承内圈的平衡轴的纵向区段之间的更高的机械压应力。

在根据本发明的质量平衡单元中，平衡轴包括与形成轴承内圈的纵向区段轴向相邻的至少一个凹槽。此凹槽用于在径向方向上降低形成轴承内圈的平衡轴的纵向区段的刚度。换言之，至少一个凹槽充分靠近所涉及的平衡轴的纵向区段布置，以提高载荷区在径向方向上的可变形性。因此，凹槽导致形成轴承内圈的平衡轴的纵向区段和与之轴向相邻地固定在平衡轴上的、导致升高的间隙高度和/或所述的纵向区段的椭圆变形的零件之间脱离。由于载荷区在径向方向上的一定的柔性实现，载荷区具有与无此类凹槽的情况相比更大的圆周角范围。因此，摩擦式连接地贴靠在随不平衡旋转的平衡轴上的滚动体的数量增加，且相应地在单独的滚动体和所涉及的平衡轴的纵向区段之间的各点载荷降低。因此，质量平衡单元可在各滚动体的区域内针对更低的载荷峰值来设计，以此降低了重量和成本。

与本发明相结合地给出的方向说明(例如，轴向或径向)是相对于平衡轴的旋转轴线而言。

本发明的有利的实施形式在下文中且在各从属权利要求中给出。

一般地，所述至少一个凹槽布置在平衡轴的所涉及的纵向区段和在滚动体的周围提供的平衡重、驱动轮、传动轮或其它固定在平衡轴上的零件之间。优选地，凹槽与形成滚动轴承的轴承内圈的平衡轴的纵向区段相邻地布置，即直接与纵向区段相邻地布置。以此，可特别有效地导致平衡轴的所述纵向区段的希望的可变形性，而不必将凹槽的尺寸设计得过大而使得平衡轴的抗弯刚度和抗扭刚度降低。

此外，有利的是，至少一个凹槽仅沿平衡轴的有限的圆周角范围延伸，即对应于平衡轴的合力的载荷区。因为只需补偿由于平衡重的抗扭地布置随轴旋转的、在平衡轴上有效的径向载荷，所以平衡轴沿所述纵向区段的径向可变形性限制在有限的圆周角范围内就足够。因此实现了平衡轴的稳定性总体上不受影响。

例如，此有限的圆周角范围的值在90°至180°之间。