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Verfahren zur Herstellung von Kurbelwellen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Kurbelwellen. Bisher werden. Kmbel- wellen meist im Gesenk geschmiedet, welche Herstellungsart einen bedeutenden Nacharbeitsaufwand erfordert und überdies den Nachteil hat, dass der Verlauf der Längsfasern des Metalls unterbrochen wird. Utn einen ungestörten Faserverlauf zu erreichen, wurde bereits ein Verfahren entwickelt, bei dem, ausgehend von einem zylindrischen Rohling, koaxial die Lager- und Kurbelzapfung und dazwischen Abschnitte grösseren Aussendurchmessers zur späteren Bildung der Kurbelwangen geschmiedet werden. Diese Wangenabschnitte werden dann durch axiale Stauchung zu den Kurbelwangen verformt, wobei der Kurbelzapfen in einem Stempel gefasst ist, der beim Stauchvorgang radial ausweicht.
Auf solche Weise hergestellte Kurbelwellen haben gute technologische Eigenschaften, und es wird auch die notwendige Nachbearbeitung vermindert, jedoch ist für den Stauchvorgang eine verhältnismässig komplizierte Vorrichtung hoher Leistung erforderlich. Es ist auch schon ein ähnliches Verfahren bekannt, bei dem zur Erzielung einer aus Gründen
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schliessend wie das volle Werkstück behandeln und die Kröpfungen in einer gleichen Vorrichtung herstellen zu können. Nach beendeter Verformung muss dann der Hohlraum durch Entfernen der Pfropfen bzw. Abschneiden der Wellenenden geöffnet und entleert werden.
Es sind also weitere, verhältnismässig umständliche Verfahrensschritte erforderlich und es besteht ausserdem der Nachteil, dass die Füllung,zumal die stattfindende Materialverdrängung nicht genau bestimmt werden kann, keine exakte Verformung gewährleistet und dass eine vollständige Entleerung kaum durchführbar ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren gibt nun die Möglichkeit, hohle Kurbelwellen mit ununterbroche- nem Verlauf der Längsfasern und guten Festigkeitswerten bei exakter Verformung mit einer verhältnismässig einfachen Vorrichtung herzustellen.
Das erfindungsgemässe Verfahren, bei dem ebenfalls ein rohrförmiger Rohling spanlos verformt wird, zeichnet sich im wesentlichen dadurch aus, dass aus dem Rohling durch Rundschmieden mittels profilierter Hämmer über einen Dorn in an sich bekannter Weise koaxial die Lager-und Kurbelzapfen mit dazwischen liegenden Abschnitten grösseren Aussendurchmessers für die späteren Kurbelwangen geformt und letztere nach Entfernen des Dornes und gegebenenfalls Abschmieden der Wellenenden durch blosses Biegen der entsprechenden Abschnitte gebildet werden. Es wird also die Hohlform ohne jede Füllung dadurch
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Es muss vor allem darauf geachtet werden, dass an den gefährdeten Übergängen von den Lagerzapfen zu den Kurbelwangen und ven diesen zu den Kurbelzapfen keine Materialschwächung auftritt. Dem kann dadurch von vornherein entgegengewirkt werden, dass der Rohling auf einen Dom mit kleinerem Durchmesser als der Rohlinginnendurchmesser aufgeschmiedet wird und Hämmer verwendet werden, deren Profil aus einem der Länge der Wangenabschnitte angepassten Mittelteil und zwei um die Radialdifferenz der Wangenabschnitte und Lager-bzw. Kurbelzapfen vorspringenden Seitenteilen mit zweckmässig geringerer Länge als die Zapfen besteht. Würde man die Kurbel-bzw.
Lagerzapfen ohne Dora. durch blosses Eiastechschmieden formen, ergäbe sich ohne wesentlichen Materialfluss in Achsrichtung eine ledigliche radiale
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Materialverschiebung und dadurch eine Materialverengung gerade an den gefährdeten Übergängen.
Wird aber auf einen Dom aufgeschmiedet und dabei ein dieWangenabschnitte umgre1fendesHammerprofil verwendet, ergibt sich zwangsläufig eine zusätzliche Materiaiverdrängung in Achsrichtung und es bleibt auch an den Übergangsstellen die gleichmässige Materialstärke erhalten. i Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass durch Einstechschmieden wechselnder Tiefe wulstförmig
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gebildet und dieseMaterialverstärkungen nach Entfernen des Dornes zweckmässig mitHilfe von dem Profil eines glatten Wangenabschnittes konformen Hämmern nach innen verlagert werden, in welchem Falle die Übergangsstellen beim fertigen Werkstück nicht nur ungeschwächt, sondern sogar in günstiger Weise verstärkt ) sind.
Die Wangenabschnitte erhalten von vornherein eine den fertigen Kurbelwangen entsprechende Länge, und es werden jeweils die beiden an einen späteren Kurbelzapfen anschliessenden Wangenabschnitte mittels einer den Kurbelzapfenfesthaltenden und diebenachbartenLagerzapfen unterEinhaltung det Achsparalleli- tät schräg zueinander bewegenden Vorrichtung gebogen, wobei gegebenenfalls eine zusätzliche Formge-
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Art keine besonders grossen Kräfte. Die Wellenenden können durch radiales Stauchen in der Rundschmiede- maschine geschlossen werden.
Es ist selbstverständlich, dass der sich Über die ganze Länge der fertigen
Kurbelwelle erstreckende durchlaufende Hohlraum mr Schmiermittelaufnahme und-leitung geeignet ist, ohne dass zu diesem Zweck schwierige Längsbohrungen vorgenommen werden müssen. ru der Zeichnung sind die einzelnen Verfahrensschritte. beispielsweise schematisch dargestellt. Es zeigen Fig. 1 den rohrförmigen Rohling, Fig. 2 das Schmieden der Lager-und Kurbelzapfen über Dorn,
Fig.
S das Formschmieden der Wellenenden, Fig. 4 das Biegen der Kurbelwangen bzw. eine fertige Kur- belwelle, Fig. 5 die Herstellung wulstförmiger Aussenverstärkungen nach einer abweichenden Verfahrens- variante, Fig. 6 das Einwärtsverlagem der Aussenverstärkungen, Fig. 7 eine nach der letzteren Verfahrens- variante hergestellte Kurbelwelle und Fig. 8 das Schmieden der Lager- und Kurbelzapfen ohne Dom.
Der rohrförmige Rohling 1 wird im Rundschmiedeverfahren, bei dem das Werkstück um seine Achse rotiert und die Hämmer eine hin-und hergehende Bewegung in radialer Richtung vollführen, auf einen
Dom 2 aufgeschmiedet, dessen Durchmesser kleiner als der Rohlingsinnendurchmesser ist. Dabei haben die
Hämmer 3 ein Profil, das sich aus einem zur Schmiedung der Lager- bzw. Kurbelzapfen 4,5 bestimmten
Seitenteils, einem um die Radialdifferenz der Wangenabschnitte 7 und Zapfen 4,5 zurückspringenden
Mittelteil S mit der Länge L der Wangenabschnitte und einem um das gleiche Mass wieder vorspringenden
Seitenteil 9 zusammensetzt, wobei die Seitenteile 6, 9 zweckmässig eine geringere Länge als die Zapfen aufweisen.
Es entsteht also ein abgesetzt rohrförmiges Zwischenprodukt (Fig. 3), bei dem die Lager-und
Kurbelzapfen 4, 5 mit Abschnitten 7 grösseren Aussendurchmessers zur späteren Bildung der Kurbelwangen abwechseln. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass zufolge des Schmiedens über Dorn und der Verwendung von die Wangenabschnitte 7 umgreifenden Hämmerprofilen keine Schwächung des Materials an den Übergän- gen zwischen den Zapfen 4,5 und den Wangenabschnitten 7 auftritt. Würde man dagegen die Zapfen durch blosses Einstechschmieden mit Hämmern 3a ohne Dom herstellen, wie dies Fig. 8 zeigt, musste man an den kritischen Übergangsstellen 10 mit Materialschwächungen rechnen, da in diesem Falle beim Ein- stechen keine wesentliche axiale Materialverdrängung stattfindet.
Die vorgeschmiedete Welle wird dann gemäss Fig. S mittels Formhämmer 11 durch radiales Stauchen an ihren Enden geschlossen, wobei gleichzeitig die Wellenenden ihre endgültige Form erhalten. Zum
Biegen der Kurbelwangen wird eine Vorrichtung verwendet, die jeweils einen Kurbelzapfen 5 festhält und die benachbarten Lagerzapfen 4 unter Wahrung der Achsparallelität im Sinne der Pfeile 12 zueinander bewegt. Die Wangenabschnitte 7 werden dabei zu den Kurbelwangen 7a verformt, und es ist klar, dass die
Wangenabschnitte 7 von vornherein die den fertigen Kurbelwangen entsprhende Länge L aufwe1. sen müssen.
Bei gesenkartiger Ausbildung der entsprechenden Teile der Biegevorrichtung ist es auch möglich, den Wangen beim Biegevorgang in gewissen Grenzen eine bestimmte Formgebung aufzuzwingen.
Bei der Verfahrensvariante nach den Fig. 5 - 7 werden mit Hilfe von Hämmern 3b durch Einstech- schmieden mit wechselnder Tiefe nicht nur die Lager-bzw. Kurbelzapfen 4,5, sondern auch wulstför- mige Aussenverstärkungen 13 an den Übergängen zwischen den Zapfen 4,5 und den Wangenabschnitten 7 geformt. Anschliessend werden nach Entfernen des Dormes 2 diese Materialverstärkungen 13 nach innen
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glatten Wangenabschnittes konform sind (Fig. 6). Das. Biegen der Kurbelwangen 7a. bzw. das Formschmie- den der Wellenenden erfolgt in der bei der ersten Verfahrensvariante geschilderten Weise.
Aus Fig. 7 ist aber ersichtlich, dass die erreichten Innenwülste 14 zu wünschenswerten Materialanhäufungen 15 an den
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gefährdeten Übergängen vom Kurbelzapfen zur Kurbelwange und von dieser zum Lagerzapfen führen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Kurbelwellen durch spanlos Verformung eines rohrförmigen Rohlings, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Rohling (1) durch Rundschmiedw mittels profilierter Hämmer (3 bzw. 3b) über einen Dorn (2) in an sich bekannter Weise koaxial die Lager- und Kurbelzapfen (4, 5)
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geformt und letztere nach Entfernen des Dornes und gegebenenfalls Abschmieden der Wellenenden durch blosses Biegen der entsprechenden Abschnitte gebildet werden.