Insbesondere bei Vierzylinder-Reihenmotoren gibt es keine konstruktiven Möglichkeiten, die oszillierenden Massenkräfte zweiter Ordnung ohne Verwendung von Ausgleichwellen zu kompensieren. Umso mehr gewinnt die Optimierung der Ausgleichwelle hinsichtlich Herstellkosten und Eigengewicht an Bedeutung. Der Hauptbestandteil von Wellen zum Ausgleich von Massenkräften ist der Unwuchtkörper mit halbkreisförmigem Querschnitt, welcher sich meist nahezu über die ganze Länge erstreckt. Ziel der Bauteilauslegung ist es, durch eine konstruktiv vorgesehene statische Unwucht, bei Rotation eine Zentrifugalkraft zu erzeugen. Aufgrund der Erkenntnis, dass keine Lagerbelastung auf der Gegen-Unwuchtseite auftritt, kann die Lagerlauffläche auf dieser Seite reduziert werden um so Masse einzusparen. Eine mögliche Gestaltungsform des Lagerquerschnitts unter Berücksichtigung von Fertigungsaspekten ist die Partiallagergeometrie mit Stützzone. Dabei entsteht ein halbmondförmiger Lagerquerschnitt. Die verbleibende Laufbahn kann in zwei Zonen unterteilt werden. Die Lastzone, in welcher die Kraftübertragung bei Rotation erfolgt, und die Stützzone, die die zentrische Orientierung auch beim Stillstand sicherstellt. Durch diese Gestaltungsform wird die ursprüngliche Querschnittsfläche deutlich reduziert, was gleichbedeutend mit einer entsprechenden Masseneinsparung im Lagerzylinder ist. Außerdem verschiebt sich der Schwerpunkt von der Drehachse in Richtung Lastzone. Die ursprünglich rotationssymmetrischen Lagerzylinder tragen somit nach Umgestaltung in die Partiallagergeometrie zur Gesamtunwucht der Ausgleichswelle bei. Darüber hinaus wird durch optimierte Massenanordnung auf der Unwuchtseite der Grad der Durchbiegung deutlich reduziert. Versteifungselemente auf der Gegen-Unwuchtseite können somit entfallen. Dies wirkt sich wiederum positiv auf die Gewichtsbilanz aus. Beim vorliegenden Modellbeispiel konnte das Eigengewicht von 1731 g je Welle bei konventioneller Auslegung auf 1124 g bei Partiallagerauslegung gesenkt werden. Die vorgeschriebene statische Unwucht und die daraus resultierende Zentrifugalkraft bleiben dabei unverändert. Aufgrund der geringeren Massenträgheit der Partiallagerwelle wird die erforderliche Antriebsleistung für das Ausgleichssystem gesenkt, was sich wiederum positiv auf den Wirkungsgrad des gesamten Triebwerks auswirkt. Der Fertigungsprozess ändert sich gegenüber der Herstellung der konventionellen Ausgleichswelle nur geringfügig.


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    Title :

    Partiallagerwelle Entwicklung einer Leichtbau-Ausgleichwelle


    Contributors:

    Published in:

    Publication date :

    2007


    Size :

    4 Seiten, 4 Bilder



    Type of media :

    Article (Journal)


    Type of material :

    Print


    Language :

    German




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