CN101992256A - 用于制造平衡轴的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种用于由模锻而成的轴毛坯(11)来制造平衡轴(1)的方法。平衡轴具有轴段(5)，该轴段具有基体(16)和从该基体伸出来的高度为H的肋(15)。在此，设置有以下方法步骤：通过在修边部位上将所锻造的轴毛坯修边成基体接近最终轮廓的形状，而分离在锻模(9、10)内构成的锻造毛边(14)，这些修边部位彼此间的距离S2明显小于分离之前锻造毛边彼此间的距离S1。

Description

用于制造平衡轴的方法
技术领域
本发明涉及一种用于由模锻而成的轴毛坯来制造平衡轴的方法。平衡轴具有轴段，该轴段具有相对于平衡轴的旋转轴线偏心地分布的质量重心，该质量重心与旋转轴线一起展开一个基本上与分模面正交地分布的失衡平面(Unwuchtebene)。轴段具有基体和从该基体中伸出来的肋(Rippe)，该肋相对于旋转轴线以高度H在失衡平面的远离质量重心的方向上延伸。
背景技术
这种平衡轴在内燃机中得到应用，用于部分地或者完全平衡自由惯性力和/或者惯性矩。对平衡轴的径向支承在尺寸不断增加的情况下借助于直接在平衡轴的轴颈上滚动的低摩擦的滚针轴承结构来进行，从而滚针支承的平衡轴通常实施为摩擦学上可承受高负荷的锻造件。因此，在DE 10 2007 019 008 A1中，鉴于在轴颈的摩擦学上加高负荷的负荷区的区域内均匀的纤维分布，而提出：锻模的分模面相对于平衡轴的失衡平面正交地取向。
分布在轴颈之间和附近并且参与平衡轴的失衡效应(Unwuchtwirkung)起着决定性作用的轴段在失衡平面的方向上具有进行加固的肋，这些进行加固的肋基于与其正交的分模面通过锻模两半部分之一的模膛成型。这种在锻造技术中称为上充(Steigen)的原料流与锻模两半部分的提升运动相反地进行并且在考虑到完全填充肋模膛的情况下，要求在分模面的方向上也存在足够多的原料体，该原料体在非常高的压力下一方面被压向锻模的肋模膛方向，另一方面在形成锻造毛边的情况下则被压向锻模的毛边缝隙方向。因此，肋的可锻造的高度，也就是该肋在失衡方向上的延伸部，通过所锻造的轴毛坯在分模面方向上延伸的宽度而受到限制。
发明内容
本发明的目的在于，对在锻模内锻造而成的平衡轴的制造方法通过如下方式进行改进，即，使肋的高度与基体的宽度相关地可以最大化，肋从该基体中突起。
该目的依据本发明通过权利要求1所表明的特征得以实现，而本发明的具有优点的改进方式和构造方式可以由从属权利要求得知。因此设置以下方法步骤：通过在分布在失衡平面两侧的修边部位上将所锻造的轴毛坯修边成基体的接近最终轮廓的形状，而分离在锻模内构成的锻造毛边，这些修边部位彼此间的距离S2明显小于分离之前锻造毛边彼此间的距离S1。
换句话说，对所锻造的轴毛坯进行去毛边不是像以往常见的那样局限在对薄壁的锻造毛边进行分离上，而是在基体的厚壁区域内进行，从而产生具有相对大的切割表面的、基本上平行于失衡平面分布的切割棱边。按照这种方式完成的自由度，可以使锻模模膛在分模面方向上延伸的宽度在需要时随着肋模膛所要填充的高度一起变大，这是因为在那里不需要的材料在锻造之后厚壁地并且优选非切削地被分离。切割棱边的厚度D，也就是所要分离开的材料厚度，优选为修边部位的距离S2的至少一半大：D∶S2＞0.5。
在本发明的优选改进方式中设置的是，针对锻造毛边的距离S1、修边部位的距离S2和肋的高度H设定如下比例：S2∶S1＜0.5和S1∶H＞2，优选＞3。换句话说，基体应在修边之后最多为所锻造的轴毛坯宽度的一半大，如果该轴毛坯仅被去毛边的话，而锻模模膛扣除毛边连接片应为肋模膛的至少两倍宽，优选至少三倍宽。
鉴于尽可能力小的修边过程，最后设置：修边在轴毛坯尚热的状态下进行，也就是与锻造的时间间隔很短。
附图说明
本发明的其他特征由下面的说明和附图得知，在这些附图中示出本发明的实施例。其中以部分简化或者示意性的方式：
图1示出带有完成锻造的轴毛坯的锻模的横截面；
图2示出依据图1的下模；
图3示出进行修边之后所锻造的轴毛坯的横截面，以及
图4示出按照依据本发明的方法制造的平衡轴的透视图。
具体实施方式
图4示出完成锻造的状态下的按照依据本发明的方法制造的平衡轴1。平衡轴1形成质量平衡传动机构的部件，该部件用于平衡四缸直列式结构(Vierzylinder-Reihenbauweise)中的内燃机的二阶自由惯性力。质量平衡传动机构在这种情况下包括两个这种平衡轴1，这两个平衡轴以双倍的曲轴转速反向地旋转。为了驱动平衡轴1所需要的附件，例如像链轮或者齿轮出于简化图示的目的而没有示出。
所锻造的平衡轴1具有两个在横截面内呈圆形的轴颈2和3，这些轴颈以切削的方式进行再加工并且以感应的方式进行淬火并且分别充当用于滚针轴承滚针的内滚道，平衡轴1借助这些轴颈径向滚动支承在内燃机内。在轴颈2、3的两侧分布的轴段4至6视功能而定地构成为失衡段，从而平衡轴1具有相对于其旋转轴线7偏心的并且产生失衡的质量重心8，该质量重心与旋转轴线7一起展开一个失衡平面(见图3)。一部分失衡作用也通过两个轴颈2、3的几何结构产生，方法是：这些轴颈具有在周向上易变的并且与内滚道的所谓的点负荷(Punktbelastung)相适应的宽度。轴颈2、3的这种构造方式本身由EP 1 775 484 A2公知并且在这里仅就如下方面进行介绍，即，轴颈2、3在平衡轴1旋转时被施加随动旋转的失衡体(Unwucht)，从而在每个内滚道上均构成似稳定的，也就是相对于旋转的内滚道停止的负荷区。该负荷区在质量重心8方面分布在轴颈2、3较宽的部分圆周内部并且相对于失衡平面基本上对称地分布。负荷区外部的很小的负荷可以使负荷区外部的内滚道明显变窄。
图1示意性地示出带有在锻模9、10内已完成锻造的轴毛坯11的锻模9、10的横截面，该横截面与图4中的剖面I-I相应；图2示出下模10。涉及一种所谓的毛边模(Gratgesenk)，在该毛边模中，轴毛坯11的一部分变形原料通过在划成虚线示出的分模面13区域内的无横截面的毛边缝隙12从上模9和下模10的模膛中在形成下面所要分离的锻造毛边14的情况下被向外挤压。这有利于完全填充锻模9、10并且尤其有利于完全填充上模9内的肋模膛，对快速旋转的平衡轴1进行加固的肋15成型在该上模9内。肋15从轴段5的基体16中伸出来并且与平衡轴1的旋转轴线7相关地以高度H在失衡平面的远离质量重心6的方向上延伸(见图3)。分模面13在基体16的内部与其正交地分布。
如已在开头所提到的那样，原料向肋模膛内的所谓上充需要原料在锻模9、10内通过如下方式分布，即，使足够多的经加压的原料体在分模面13的方向上延伸。这一点当前通过如下方式来实现，即，轴毛坯11所锻造的宽度，也就是锻造毛边14的相互的距离S1，至少为肋15高度H的三倍大(在毛边连接片17之间构成的锻造毛边14不包括在尺寸S1内)。
如在图3和4中可看到的那样，该最初锻造而成的宽度S1在完成加工的平衡轴1的轴段5上不复存在。更确切地说，对锻造毛边14(利用未示出的分离工具)的分离在分布在失衡平面两侧的修边部位上进行，这些修边部位的距离S2明显小于分离之前锻造毛边14的距离S1(见图3中的点线)。由于比例S2∶S1当前为0.5，对所锻造的轴毛坯11的修边在基体16的厚壁区域内进行并且产生在图4中可明显看出的宽剖切面18。这些剖切面的厚度D(在失衡平面的方向上测量)在所实施的平衡轴1中在S2＝14mm时约为8mm，从而得出比例D∶S2是0.57。
对轴毛坯11进行的非切削过程和在两个修边部位上同时进行的修边过程在时间上紧接着锻造过程进行，从而由于轴毛坯11尚热而可以使工具切割力得以最小化。对切割面18不进行切削的再加工。
附图标记列表
1    平衡轴
2    轴颈
3    轴颈
4    轴段
5    轴段
6    轴段
7    旋转轴线
8    质量重心
9    上模
10   下模
11   轴毛坯
12   毛边缝隙
13   分模面
14   锻造毛边
15   肋
16   基体
17   毛边连接片
18   切割面
S1   锻造毛边之间的内间距
S2   修边部位的距离
H    肋的高度
D    切割面的厚度

Claims (5)

1.用于由模锻而成的轴毛坯(11)来制造平衡轴(1)的方法，所述平衡轴(1)具有轴段(5)，所述轴段(5)具有相对于所述平衡轴(1)的旋转轴线(7)偏心地分布的质量重心(8)，所述质量重心(8)与所述旋转轴线(7)一起展开一个基本上与分模面(13)正交地分布的失衡平面，其中，所述轴段(5)具有基体(16)和从所述基体(16)中伸出来的肋(15)，所述肋(15)相对于所述旋转轴线(7)以高度H在所述失衡平面的远离所述质量重心(8)的方向上延伸，其特征在于以下方法步骤：
-通过在分布在所述失衡平面两侧的修边部位将所锻造的轴毛坯(11)修边成所述基体(16)的接近最终轮廓的形状，而分离在锻模(9、10)内构成的锻造毛边(14)，所述修边部位彼此间的距离S2明显小于分离之前所述锻造毛边(14)彼此间的距离S1。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，对于所述锻造毛边(14)的距离S1、所述修边部位的距离S2和所述肋(15)的高度H设定如下比例：S2∶S1＜0.5和S1∶H＞2。
3.按权利要求2所述的方法，其特征在于，S1∶H＞3。
4.按权利要求1所述的方法，其特征在于，对于在所述修边部位上在所述失衡平面的方向上测量的所述基体(16)的厚度D，适用如下比例：D∶S2＞0.5。
5.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述轴毛坯(11)的热状态下，以与锻造很短的时间间隔进行所述修边。
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