DE102017001951A1

DE102017001951A1 - Festwalzrollenkopf zum Festwalzen von Hubzapfen einer Split-Pin-Kurbelwelle

Info

Publication number: DE102017001951A1
Application number: DE102017001951.7A
Authority: DE
Inventors: Hans Toni Steffens; Hans Zimmermann
Original assignee: Hegenscheidt MFD GmbH and Co KG
Current assignee: Hegenscheidt MFD GmbH and Co KG
Priority date: 2016-03-02
Filing date: 2017-02-24
Publication date: 2017-09-07
Also published as: US10421115B2; US20170252796A1; DE202016001445U1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Festwalzrollenkopf mit zwei separaten Gehäusen zum Festwalzen der äußeren Radien oder Einstiche von aneinander angrenzenden Hubzapfen einer Split-Pin-Kurbelwelle, wobei in den Gehäusen jeweils eine Festwalzrolle drehbar gelagert ist, die mit einer Walzkraft beaufschlagt und in die Radien oder Einstiche des Hubzapfens hineingedrückt wird, wobei sich die Split-Pin-Kurbelwelle während der Bearbeitung um ihre Drehachse dreht und die zwei Gehäuse unabhängig voneinander den Hubbewegungen der jeweils zugeordneten Hubzapfen folgen. Aufgabe der Erfindung ist es, an einem derartigen Festwalzrollenkopf das Stützorgan so auszugestalten, dass ein lediglich geringer Flächenkontakt zwischen den beiden Gehäusen auftritt, ohne dass jedoch die funktionsrelevante Aufnahme der von den Festwalzrollen auf die Gehäuse übertragenen Reaktionskräfte beeinträchtigt wird. Diese Aufgabe wird gelöst, indem an der Innenseite von dem einen Gehäuse (3) mehrere Bauteile (19) mit einer zylinderförmigen und/oder kugelförmigen Kontur drehbeweglich gelagert sind, die auf der Innenseite des anderen Gehäuses (4) abrollbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Festwalzrollenkopf mit zwei separaten Gehäusen zum Festwalzen der äußeren Radien oder Einstiche von aneinander angrenzenden Hubzapfen einer Split-Pin-Kurbelwelle, wobei in den Gehäusen jeweils eine Festwalzrolle drehbar gelagert ist, die mit einer Walzkraft beaufschlagt und in die Radien oder Einstiche des Hubzapfens hineingedrückt wird, wobei sich die Split-Pin-Kurbelwelle während der Bearbeitung um ihre Drehachse dreht und die zwei Gehäuse unabhängig voneinander den Hubbewegungen der jeweils zugeordneten Hubzapfen folgen, wobei die Gehäuse bezogen auf die Drehachse der Split-Pin-Kurbelwelle zu beiden Seiten und in einem radialen Abstand zu dieser je einen Verlängerungsabschnitt aufweisen und wobei zwischen den einander zugewandten Innenseiten der zwei Gehäuse eine zusätzliche, funktionell als Stützorgan wirksame Baugruppe angeordnet ist, welche die beiden Gehäuse gegeneinander abstützt.
Bei Verbrennungsmotoren in V-Form sind die Zylinder in zwei zueinander geneigten Reihen angeordnet. Die in den Zylindern geführten Kolben sind jeweils über ein Pleuel mit einer gemeinsamen Kurbelwelle verbunden, die mehrere Hubzapfen zur schwenkbaren Lagerung der Pleuel aufweist. Dabei sind die Zylinder der beiden Reihen oftmals in axialer Richtung so zueinander versetzt, dass die Pleuel von zwei annähernd gegenüberliegenden Zylindern auf zwei unmittelbar nebeneinanderliegenden Hubzapfen gelagert sind. Sofern diese Hubzapfen zueinander versetzte Längsmittelachsen aufweisen, wird ein zweiteiliger Hubzapfen (englisch „split pin”) gebildet, weshalb entsprechende Kurbelwellen als Split-Pin-Kurbelwellen bezeichnet werden.
Bekannte Festwalzwerkzeuge zum Festwalzen der äußeren Radien oder Einstiche von Split-Pin-Kurbelwellen weisen üblicherweise zwei separate Gehäuse auf, in denen Festwalzrollen drehbar gelagert sind, die mit einer Walzkraft beaufschlagt und in die Radien oder Einstiche eines Split-Pin-Hubzapfens hineingedrückt werden. Während der Bearbeitung dreht sich die Split-Pin-Kurbelwelle um ihre Drehachse und die zwei Gehäuse folgen unabhängig voneinander den jeweiligen Hubbewegungen der Split-Pin-Hubzapfen. Zwischen den einander zugewandten Innenseiten der beiden Gehäuse ist eine zusätzliche, funktionell als Stützorgan wirksame Baugruppe angeordnet, welche die zwei Gehäuse gegeneinander abstützt. Eine derartige Abstützung ist notwendig, weil durch die Beaufschlagung mit der Walzkraft auch Reaktionskräfte entstehen, die von den Festwalzrollen auf die Gehäuse übertragen werden und aufgenommen werden müssen.
Aus US 5 575 167 A ist ein diesbezügliches Stützorgan bekannt, das aus ringförmigen und flachen Lagerplatten aus Teflon, Nylon oder anderen nicht näher benannten Kunststoffen besteht, die primär gute Gleiteigenschaften und geringen Verschleiß aufweisen sollten.
Gemäß EP 0 661 137 B1 besteht ein solches Stützorgan aus einer zwischen den Gehäusen angeordneten ringförmigen Drucklagereinheit. Diese Baugruppe bewirkt eine Ausrichtung der beiden Gehäuse in parallelen vertikalen Ebenen, während diese relativ zueinander um die Achse einer Split-Pin-Kurbelwelle gedreht werden beziehungsweise während sich eine Split-Pin-Kurbelwelle unter den Gehäusen dreht. Für die Funktionsfähigkeit ist es wesentlich, dass die Drucklagereinheit die gegeneinander gerichteten resultierenden Seitendruckkräfte, welche durch die entgegengesetzten und nach außen geneigten Festwalzrollen während des Walzvorganges erzeugt werden, aufnimmt und aufhebt. Dabei können sich jedoch Probleme ergeben, weil die Festwalzrollen in axialer Richtung der Kurbelwelle von den die Radien oder Einstiche begrenzenden Kurbelwangen endlagefixiert werden. Somit können Reaktionskräfte in dem der Kurbelwelle entgegengesetzt angeordneten Bereich der Gehäuse auftreten, die ein geringfügiges Auseinanderdriften dieser Bereiche bewirken können, wodurch die Qualität der Bearbeitung beeinträchtigt wird.
DE 103 57 441 B3 betrifft eine Abstützung für einen Festwalzrollenkopf mit zwei separaten Gehäusen, bei dem die Innenseiten der Gehäuse jeweils einen Verlängerungsabschnitt aufweisen, der sich in Richtung der Walzkraft bis unterhalb eines Berührungspunktes zwischen den Festwalzrollen und den festzuwalzenden Radien oder Einstichen erstreckt. Hierbei ist das Stützorgan als großflächige Abstützplatte aus Nylon, Teflon oder Kohlenstoff enthaltenden Werkstoffen ausgestaltet. Die Abstützplatte ist mit der Innenseite und den Verlängerungsabschnitten von einem der beiden Gehäuse fest verbunden. Diese Konstruktion hat sich bewährt, um eine wirksame Abstützung der Gehäuse gegeneinander zu gewährleisten und gleichzeitig ein Auseinanderdriften der oberen Bereiche der Gehäuse zu verhindern. Nachteilig ist jedoch, dass die zwei beteiligten Festwalzkopfgehäuse großflächig Kontakt miteinander haben. Da die Gehäuse bei einer Bearbeitung von Split-Pin-Kurbelwellen ungewöhnliche, nur teilweise exakt zu beschreibende Bewegungen (oftmals ähnlich einer Ellipsenkontur) ausführen, gleiten sie an den Kontaktflächen. Wegen der schrägen gegeneinander gerichteten Anordnung der Festwalzrollen in den beiden Gehäusen werden sie mit relativ hohen in axialer Kurbelwellenrichtung wirkenden Kräften gegeneinander gepresst.
Aufgabe der Erfindung ist es, an einem Festwalzrollenkopf mit zwei separaten Gehäusen das Stützorgan so auszugestalten, dass ein lediglich geringer Flächenkontakt zwischen den beiden Gehäusen auftritt, ohne dass jedoch die funktionsrelevante Aufnahme der von den Festwalzrollen auf die Gehäuse übertragenen Reaktionskräfte beeinträchtigt wird.
Die Aufgabe wird gelöst, indem an der Innenseite von dem einen Gehäuse mehrere Bauteile mit einer zylinderförmigen und/oder kugelförmigen Kontur drehbeweglich gelagert sind, die auf der Innenseite des anderen Gehäuses abrollbar sind. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen, deren Merkmale in einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Festwalzrollenkopfes ergibt bei der Bearbeitung von Split-Pin-Kurbelwellen eine wirksame Abstützung der beiden Gehäuse gegeneinander und verhindert gleichzeitig ein Auseinanderdriften der oberen Bereiche dieser Gehäuse. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass trotz der kleinen Kontaktflächen zwischen den beiden Gehäusen eine gute Aufnahme der von den Festwalzrollen auf die Gehäuse übertragenen Reaktionskräfte erzielt wird.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein erstes Gehäuse eines erfindungsgemäß ausgestalteten Festwalzrollenkopfes
1a in Draufsicht mit Blick auf die in Funktion außenliegende Seitenfläche
1b in einer ersten Seitenansicht mit teilweise aufgeschnittenem Grundkörper
1c in einer zweiten Seitenansicht mit teilweise aufgeschnittenem Grundkörper
2 ein zweites Gehäuse eines erfindungsgemäß ausgestalteten Festwalzrollenkopfes
2a in Draufsicht mit Blick auf die in Funktion außenliegende Seitenfläche
2b in einer ersten Seitenansicht
2c in einer zweiten Seitenansicht mit teilweise aufgeschnittenem Grundkörper
3 einen Ausschnitt aus einem Festwalzgerät, das mit einem erfindungsgemäßen Festwalzrollenkopf ausgestattet ist
Der in der Zeichnung dargestellte Festwalzrollenkopf 1 zum Festwalzen von äußeren Einstichen oder Radien am Hubzapfen einer Split-Pin-Kurbelwelle 2 weist zwei Festwalzkopfgehäuse 3 und 4 auf, deren Innenseiten einander zugewandt sind. Das Festwalzen der Einstiche oder Radien erfolgt mit Festwalzrollen 5 und 6, die vom Festwalzgerät 7 über die Gehäuse 3 und 4 des Festwalzrollenkopfes 1 mit einer Walzkraft beaufschlagt werden. Während des Festwalzens dreht sich die Split-Pin-Kurbelwelle 2 um ihre Drehachse, die senkrecht zur Abbildungsebene der 1a, 2a und 3 verläuft.
Aus 1 und 2 ist der grundsätzliche Aufbau der zwei Festwalzkopfgehäuse 3 und 4 ersichtlich. Demzufolge umfassen die Gehäuse 3 und 4 jeweils Lagerdeckel 8, Lagerbolzen 9, Platten 10, Federbleche 11, Käfigbleche 12, Rollenkäfige 13, Zylinderstifte 14 und verschiedene Schrauben 15. Die Festwalzrollen 5 und 6 stützen sich jeweils auf einer Führungsrolle 16 ab, welche im Festwalzkopfgehäuse 3 bzw. 4 auf Radiallagern 17 und Axiallagern 18 drehbar gelagert ist.
An der Innenseite vom Festwalzkopfgehäuse 3 sind mehrere Bauteile 19 mit zylinderförmiger und/oder kugelförmiger Kontur drehbeweglich gelagert. Diese Bauteile 19 können auf der Innenseite des anderen Festwalzkopfgehäuses 4 abrollen.
Dabei sind an der Innenseite vom Festwalzkopfgehäuse 3 mehrere Ausnehmungen 20 ausgestaltet, in denen jeweils ein zylinderförmiges oder kugelförmiges Bauteil 19 angeordnet ist. Somit werden diese Bauteile 19 sehr exakt lagefixiert, damit sie in allen Relativpositionen der Gehäuse 3 und 4 zueinander eine funktionell sichere Abstützung bewirken.
Die Ausnehmungen 20 weisen vorzugsweise eine solche Bautiefe auf, dass die darin drehbar gelagerten Bauteile 19 mit maximal 25% ihrer Querschnittsfläche aus der jeweiligen Ausnehmung 20 herausragen (1c). Außerdem ist an den Ausnehmungen 20 jeweils eine Öffnung 23 ausgestaltet, die zur Außenseite des Festwalzkopfgehäuses 3 gerichtet ist und durch die beispielsweise Schmiermittel für die zylinderförmigen oder kugelförmigen Bauteile 19 zugeführt werden kann
Für eine wirksame Abstützung der beiden Festwalzkopfgehäuse 3 und 4 gegeneinander werden die zylinderförmigen bzw. kugelförmigen Bauteile 19 jeweils an den Eckbereichen des Festwalzkopfgehäuses 3 angeordnet. Dabei ergibt sich eine besonders wirksame Abstützung, sofern (wie in der Zeichnung dargestellt) jeweils zwei Bauteile 19 an dem zum Festwalzgerät 7 gerichteten Endabschnitt und jeweils zwei Bauteile 19 an jedem der zwei Verlängerungsabschnitte 21 des Festwalzkopfgehäuses 3 angeordnet sind.
3 zeigt einen Ausschnitt aus einem Festwalzgerät 7, aus dem die Wirkverbindung des Festwalzrollenkopfes 1 mit den Festwalzrollen 5 bzw. 6, der zu bearbeitenden Split-Pin-Kurbelwelle 2 und einem Stützrollenkopf 22 sowie auch die Anordnung der zwischen den Festwalzkopfgehäusen 3 und 4 angeordneten zylinderförmigen und/oder kugelförmigen Bauteile 19 ersichtlich ist.
Bezugszeichenliste

1: Festwalzrollenkopf
2: Split-Pin-Kurbelwelle
3: Festwalzkopfgehäuse
4: Festwalzkopfgehäuse
5: Festwalzrolle
6: Festwalzrolle
7: Festwalzgerät
8: Lagerdeckel
9: Lagerbolzen
10: Platte
11: Federblech
12: Käfigblech
13: Rollenkäfig
14: Zylinderstift
15: Schraube
16: Führungsrolle
17: Radiallager
18: Axiallager
19: Bauteil mit zylinderförmiger/kugelförmiger Kontur
20: Ausnehmung am Festwalzkopfgehäuse
21: Verlängerungsabschnitt vom Festwalzkopfgehäuse
22: Stützrollenkopf
23: Öffnung an Ausnehmung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5575167 A [0004]
EP 0661137 B1 [0005]
DE 10357441 B3 [0006]

Claims

Festwalzrollenkopf (1) mit zwei separaten Gehäusen (3; 4) zum Festwalzen der äußeren Radien oder Einstiche von aneinander angrenzenden Hubzapfen einer Split-Pin-Kurbelwelle (2), wobei in den Gehäusen (3; 4) jeweils eine Festwalzrolle (5; 6) drehbar gelagert ist, die mit einer Walzkraft beaufschlagt und in die Radien oder Einstiche des Hubzapfens hineingedrückt wird, wobei sich die Split-Pin-Kurbelwelle (2) während der Bearbeitung um ihre Drehachse dreht und die zwei Gehäuse (3; 4) unabhängig voneinander den Hubbewegungen der jeweils zugeordneten Hubzapfen folgen, wobei die Gehäuse (3; 4) bezogen auf die Drehachse der Split-Pin-Kurbelwelle (2) zu beiden Seiten und in einem radialen Abstand zu dieser je einen Verlängerungsabschnitt (21) aufweisen und wobei zwischen den einander zugewandten Innenseiten der zwei Gehäuse (3; 4) eine zusätzliche, funktionell als Stützorgan wirksame Baugruppe angeordnet ist, welche die beiden Gehäuse (3; 4) gegeneinander abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite von dem einen Gehäuse (3) mehrere Bauteile (19) mit einer zylinderförmigen und/oder kugelförmigen Kontur drehbeweglich gelagert sind, die auf der Innenseite des anderen Gehäuses (4) abrollbar sind.
Festwalzrollenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite des mit den zylinderförmigen und/oder kugelförmigen Bauteilen (19) ausgestatteten Gehäuses (3) mehrere Ausnehmungen (20) ausgestaltet sind, in denen jeweils ein zylinderförmiges oder kugelförmiges Bauteil (19) angeordnet ist.
Festwalzrollenkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (20) eine solche Bautiefe aufweisen, dass die zylinderförmigen oder kugelförmigen Bauteile (19) mit maximal 25% ihrer Querschnittsfläche aus einer Ausnehmung (20) herausragen.
Festwalzrollenkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (20) jeweils eine Öffnung (23) aufweisen, die zur Außenseite des Gehäuses (3) gerichtet ist.
Festwalzrollenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zylinderförmigen und/oder kugelförmigen Bauteile (19) jeweils an Eckbereichen der Gehäuse (3; 4) angeordnet sind.
Festwalzrollenkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei zylinderförmige oder kugelförmige Bauteile (19) an dem zum Festwalzgerät (7) gerichteten Endabschnitt und jeweils zwei zylinderförmige oder kugelförmige Bauteile (19) an jedem der zwei Verlängerungsabschnitte (21) angeordnet sind.