DE102015211297A1

DE102015211297A1 - Kurbelwellenrohling

Info

Publication number: DE102015211297A1
Application number: DE102015211297.7A
Authority: DE
Inventors: Stefan Brunhuber
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-06-19
Filing date: 2015-06-19
Publication date: 2016-12-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kurbelwellenrohling (10) mit mindestens zwei Hubzapfen (14, 16, 18, 20), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Hubzapfen (14, 20) des Kurbelwellenrohlings (10) ein Bearbeitungsaufmaß aufweist, das größer als das Bearbeitungsaufmaß eines anderen Hubzapfens (16, 18) ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kurbelwellenrohling mit mindestens zwei Hubzapfen.
Kurbelwellen sind als wesentliches Bauteil in Verbrennungsmotoren allgemein bekannt. Zur Herstellung einer Kurbelwelle wird zunächst ein Kurbelwellenrohling geschmiedet oder in seltenen Fällen auch gegossen. Anschließend wird der Kurbelwellenrohling auf Maß spanend bearbeitet.
Um den Kurbelwellenrohling auswuchten zu können, muss zuerst sein Schwerpunkt ermittelt werden. Hierzu werden üblicherweise Scanner eingesetzt, die die Geometrie des Kurbelwellenrohlings in einem Computermodell abbilden, oder der Schwerpunkt wird aus der rotierenden Masse des Kurbelwellenrohlings berechnet. Zum Auswuchten der Kurbelwellenrohlinge werden diese spanend bearbeitet und mit Wuchtbohrungen versehen.
Bei der Bestimmung des Schwerpunktes kommt es häufig vor, dass der ermittelte Schwerpunkt nicht mit dem Sollschwerpunkt der fertig bearbeiteten Kurbelwelle übereinstimmt. Um dies für jedes einzelne Bauteil kompensieren zu können, wird vergleichsweise viel Material im Rohling vorgehalten, das dann an den nötigen Stellen entfernt werden kann, um den Schwerpunkt auf die Rotationsachse zu bringen. Hierfür werden insbesondere Gegengewichte vorgesehen, die massiver ausgeführt sind als unter konstruktiven Gesichtspunkten nötig.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kurbelwellenrohling zu schaffen, das leichter ist und mit geringerem Aufwand bearbeitet werden kann.
Zur Lösung der Aufgabe ist ein Kurbelwellenrohling mit mindestens zwei Hubzapfen vorgesehen, wobei einer der Hubzapfen des Kurbelwellenrohlings ein Bearbeitungsaufmaß aufweist, das größer als das Bearbeitungsaufmaß eines anderen Hubzapfens ist. Durch diese vergrößerte Ausgestaltung einzelner Hubzapfen kann der Schwerpunkt des Kurbelwellenrohlings näher an die Achse gebracht werden, um die der Kurbelwellenrohling bei der anschließenden Bearbeitung gedreht wird (Erstaufnahme). Dies erleichtert die Bearbeitung und erlaubt, die Gegengewichte kleiner auszuführen, da dort nicht so viel Material zum Kompensieren der möglichen Abweichungen des Schwerpunkts von der Rotationsachse nötig ist. Der sich ergebende Mehraufwand bei der Bearbeitung der Hubzapfen fällt nicht signifikant ins Gewicht, da die Hubzapfen in jedem Fall auf Maß gefräst werden müssen. Das zusätzliche Material, das bei den Hubzapfen mit größerem Bearbeitungsaufmaß entfernt werden muss, erfordert nur eine geringfügig längere Bearbeitungszeit, die durch die erleichterte Bearbeitung des Rohlings in der Erstaufnahme mehr als kompensiert wird.
Es kann auch vorgesehen sein, dass sich bei den Wangen der Hubzapfen das Bearbeitungsaufmaß mindestens einer Wange vom Bearbeitungsaufmaß einer anderen Wange unterscheidet. Auch hierdurch kann die Lage des Schwerpunkts des Rohlings in der gewünschten Weise beeinflusst werden, ohne dass sich ein signifikanter Mehraufwand bei der Bearbeitung ergibt; die Wangen werden angrenzend an die Hubzapfen sowieso spanend bearbeitet.
Bereits mit einem zusätzlichen Bearbeitungsaufmaß mindestens 0,5 mm kann der Schwerpunkt in der gewünschten Weise optimiert werden. In der Praxis können aber Unterschiede im Bearbeitungsaufmaß verwendet werden, die erheblich über dem Wert von 0,5 mm liegen. Es können Werte von oberhalb 2 mm oder auch oberhalb von 3 mm verwendet werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform beträgt der Abstand zwischen dem Schwerpunkt des Kurbelwellenrohlings und der Rotationsachse (Erstaufnahme) nicht mehr als 0,25 mm. Der Kurbelwellenrohling wird für die Bearbeitung zuerst in einer Erstaufnahme eingespannt, um den Schwerpunkt des Kurbelwellenrohlings zu bestimmen. Die Rotationsachse der Erstaufnahme entspricht hierbei möglichst weitgehend der späteren Rotationsachse der fertig bearbeiteten Kurbelwelle. Eine möglichst geringe Abweichung des Schwerpunktes von der Rotationsachse ist daher vorteilhaft, weil der Aufwand zum Bearbeiten und Auswuchten des Kurbelwellenrohlings dann ebenfalls gering ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen mehrere Hubzapfen das größere Bearbeitungsaufmaß auf. Zusätzlich liegen diese Hubzapfen alle auf einer Seite, während die Hubzapfen mit dem geringeren Bearbeitungsaufmaß auf einer entgegengesetzten Seite des Kurbelwellenrohlings liegen. Auf diese Weise lässt sich der Aufwand zur Bearbeitung des Kurbelwellenrohlings reduzieren.
Auch ist die Fertigung des Kurbelwellenrohlings durch diese Gestaltung günstiger.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung. Die einzige 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Kurbelwellenrohling in einer Seitenansicht.
Die 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Kurbelwellenrohling 10, der mehrere Wellenzapfen 12 sowie hier vier Hubzapfen 14, 16, 18 und 20 aufweist.
Der Kurbelwellenrohling 10 ist ein Schmiedeteil, da sich auf diese Weise höhere Leistungsanforderungen erfüllen lassen als bei einem gegossenen Kurbelwellenrohling.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Rohling für eine Kurbelwelle eines 4-Zylinder-Motors. Daher sind die beiden Hubzapfen 14, 20 auf der einen Seite der Rotationsachse x des Kurbelwellenrohlings 12 angeordnet und die beiden anderen Hubzapfen 16, 18 auf der anderen Seite der Rotationsachse.
Grundsätzlich sind auch andere Konfigurationen möglich.
Wesentliches Merkmal des Kurbelwellenrohlings 10 ist, dass die Hubzapfen Durchmesser haben, die sich voneinander unterscheiden. ”Voneinander unterscheiden” bedeutet hier einen Durchmesserunterschied, der deutlich größer ist als Unterschiede aufgrund von unvermeidlichen Herstellungstoleranzen.
Die unterschiedlichen Durchmesser der Hubzapfen wurden dadurch erhalten, dass der Kurbelwellenrohling 10 mit unterschiedlichem Bearbeitungsaufmaß an unterschiedlichen Hubzapfen hergestellt wurde.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser der Hubzapfen 14, 20 größer als der Durchmesser der Hubzapfen 16, 18.
Hier beträgt der Durchmesser der Hubzapfen 14, 20 jeweils rund 60 mm, während der Durchmesser der Hubzapfen 16, 18 jeweils gut 55 mm beträgt.
Da nach der Bearbeitung des Kurbelwellenrohlings 10 alle Hubzapfen denselben Durchmesser haben, unterscheiden sich die Hubzapfen des Rohlings also hinsichtlich des Bearbeitungsaufmaßes.
Das größere Bearbeitungsaufmaß ist hier bei den Hubzapfen vorgesehen, die alle auf einer Seite des Kurbelwellenrohlings liegen (in der einzigen Figur auf der rechten Seite).
Aufgrund des gewählten Bearbeitungsaufmaßes liegt bereits der Schwerpunkt des fertig geschmiedeten Kurbelwellenrohlings sehr nahe an der Rotationsachse x bzw. der Erstaufnahme für den Kurbelwellenrohling bei der Weiterbearbeitung. Der Abstand des Schwerpunkts von der optimalen Lage kann weniger als 0,25 mm betragen. Dies erleichtert die weitere Bearbeitung. Der ”Preis”, mit dem die Optimierung der Lage des Schwerpunkts erkauft wird, nämlich ein erhöhter Materialabtrag an den Hubzapfen, die das größere Bearbeitungsaufmaß aufweisen, fällt gegenüber den Vorteilen bei der weiteren Bearbeitung nicht ins Gewicht.
Auch seitlich der Hubzapfen, also an Wangen 22, 24 des Kurbelwellenrohlings 10, können unterschiedliche Bearbeitungsaufmaße verwendet werden, um die Lage des Schwerpunkts des Rohlings zu optimieren.
So kann beispielsweise am Lagerzapfen 12, der sich zwischen den Hubzapfen 14, 16 befindet, eine Wange 22, die dem Hubzapfen 14 zugewandt ist, mit einem größeren Bearbeitungsaufmaß geschmiedet werden als eine Wange 24, die dem Hubzapfen 16 zugewandt ist.

Claims

Kurbelwellenrohling (10) mit mindestens zwei Hubzapfen (14, 16, 18, 20), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Hubzapfen (14, 20) des Kurbelwellenrohlings (10) ein Bearbeitungsaufmaß aufweist, das größer als das Bearbeitungsaufmaß eines anderen Hubzapfens (16, 18) ist.
Kurbelwellenrohling nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubzapfen (14, 16, 18, 20) Wangen (22, 24) aufweisen, wobei sich das Bearbeitungsaufmaß mindestens einer Wange (24) vom Bearbeitungsaufmaß einer anderen Wange (22) unterscheidet.
Kurbelwellenrohling nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterschied im Bearbeitungsaufmaß mindestens 0,5 mm beträgt.
Kurbelwellenrohling nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterschied mehr als 2 mm beträgt.
Kurbelwellenrohling nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterschied mehr als 3 mm beträgt.
Kurbelwellenrohling nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen seinem Schwerpunkt und der Rotationsachse (X) (Erstaufnahme) nicht mehr als 0,25 mm beträgt.
Kurbelwellenrohling nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Hubzapfen (14, 20) das größere Bearbeitungsaufmaß aufweisen und dass diese Hubzapfen (14, 20) alle auf einer Seite und die Hubzapfen (16, 18) mit dem geringeren Bearbeitungsaufmaß auf einer entgegengesetzten Seite liegen.
Kurbelwellenrohling (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein Schmiedeteil handelt.