DE1025245B - Verfahren und Vorrichtung zum Schmieden von Kurbelwellen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schmieden von Kurbelhüben, wobei jeweils eine runde Verdickung zwischen zwei eingespannten Lagerhälsen der Kurbelwelle gegen eine Auflage zu einer Kröpfung durchgesetzt wird.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird ein Gesenk benutzt, dessen Hohlraum dem von der Kurbelkröpfung eingenommenen Raum entspricht. In diesen Hohlraum wird die Verdickung zwischen den Lagerhälsen mittels eines in das Gesenk in Richtung der Kröpfung eintretenden dicht schließenden Stempels durchgesetzt und zu einem Hub mit fertigen Kurbelwangen und dem diese verbindenden Kurbelzapfen gepreßt. Da ein geschlossenes Gesenk verwendet wird, können bei Volumenunterschieden sehr hohe Preßdrücke auftreten. Überhaupt sind schon für den einzigen Schmiedevorgang hohe Preß drücke notwendig. Außerdem wird der Preßstempel stark abgenutzt, wenn nicht sogar ein glatter Arbeitsablauf durch erhalteten Grat unmöglich ist. Ferner wird der Werkstoff nur in einer Richtung durchgeknetet. Außer einer nicht gleichmäßig zu erzielenden Maßhaltigkeit sind also auch der Güte der Kurbelwelle Grenzen gesetzt.

Bei einem anderen bekannten Verfahren wird ein glatter Rundstab zwischen zwei Auflagen durchgesetzt, während die Kurbelwangen und der Zapfen von beiden Seiten her zugleich flachgedrückt werden. Dies wird durch drehbare Backen bewirkt, die mit anfänglich im Winkel zur Durchsetzrichtung liegenden Druckflächen die Welle unterfassen und sich beim Durchsetzen in einer Art Walzbewegung nähern, bis sie schließlich parallel stehen. Offenbar wegen der Schwierigkeit, einen Schmiedevorgang in dieser Weise, insbesondere bei größeren Kurbelwellen, praktisch auszuführen und voll ausgebildete Kurbeln mit günstigem Faserverlauf zu erzielen, hat das Verfahren keine Bedeutung erlangt. Weiter ist es bekannt, an Vierkantstangen zunächst die Kröpfungen zu biegen und diese alsdann mit Druckrichtung quer zur Kröpfungsebene vor- und fertigzuschmieden. Ein erheblicher Gratanfall und eine aufwendige zerspanende Bearbeitung erscheinen hierbei unvermeidlich. Das Kneten des Werkstoffes ist im wesentlichen auf die in einer einzigen Richtung erfolgenden Gesenkschmiedevorgänge beschränkt.

Um gut duixhgeschmiedete Kurbelwellen, insbesondere großer Abmessungen, ohne wesentlichen Abfall und mit tragbarem Aufwand an Pressenleistung und Einrichtungen zu erzielen, wird bei der Erfindung von einem Verfahren der eingangs angegebenen Art ausgegangen. Die Erfindung besteht darin, daß eine Verdickung von größerem Durchmesser als die Kurbelwangenbreite in einem ersten Schritt ohne Verfahren und Vorrichtung
zum Schmieden von Kurbelwellen

Anmelder:

Ernst vom Bovert,
Augsburg, Heinrich-von-Buz-Str. 23

Ernst vom Bovert, Augsburg,
ist als Erfinder genannt worden

seitliche Begrenzung im Bereich der Kurbelwangen zu einer Kurbelzapfenvorform durchgesetzt wird, worauf in einem zweiten Schritt die Kurbelwangen zwischen senkrecht zur Kröpfungsebene schließenden Gesenken unter Beischmieden des Zapfens auf Form geschmiedet werden.

Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß auf Grund der Durchführung eines ersten Schrittes ohne seitliche Begrenzung im Bereich der Kurbelwangen, selbst wenn Material im Überschuß vorhanden ist, kein Grat gebildet wird. Durch den zweiten Schritt wird daraufhin der Kurbelhub in einer zweiten Richtung auf Maß beigeschmiedet. Es wird dabei eine wesentliche Verbesserung der metallurgischen Eigenschaften der fertigen Kurbelwelle infolge intensiven Durchschmiedens des Kurbelhubes erzielt. Die Wangen und Kurbelzapfen erhalten annähernd die endgültige Form, so daß kein nennenswerter Material- und Zeitverlust durch nachträgliche spanabhebende Bearbeitung eintritt. In einfacher Weise können auch in gewünschtem Ausmaße an den Kurbelwangen Gegengewichte angepreßt werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus ihrer nachfolgenden Erläuterung an Hand von Zeichnungen hervor. In diesen zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum Durchsetzen der Kröpfung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung,

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Fig. 4 das Fertigpreßgesenk in Vorderansicht und bindung 40, 41. Diese Mittel nehmen die beim Verteilweise im Querschnitt, formen entstehenden seitlichen Schübe auf. Die Preß-Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Fertiggesenk- sättel 2, 3 und 8 sind nur so breit, daß noch Kurbeln unterteil mit Schiebekeil, kleinster vorkommender Abmessungen hergestellt Fig. 6 eine Draufsicht auf den Schmiederohling, 5 werden können. Für größere Kurbelwellen werden Fig. 7 eine Ansicht nach VII-VII der Fig. 6, mindestens zwei Preßsättel nebeneinander angeordnet Fig. 8 einen vorgeschmiedeten Schmiedestab, und durch Schraubbolzen miteinander verbunden. Die Fig. 9 einen Schnitt IX-IX der Fig. 8, Satteleinsätze 2 a, Za und 8 a haben Schwalben-Fig. 10 eine Kurbelwelle mit zwei durchgesetzten schwanznuten 2 b, 3 b, 8 b, mit denen sie auf gleich-Kröpfungen, io geformte Leisten der Preßsättel 2, 3, 8 aufgeschoben Fig. 11 einen Schnitt nach XI-XI der Fig. 10, werden. Es können mithin zum Vorpressen dienende Fig. 12 eine Kurbelwelle mit drei durchgesetzten Einsätze gegen zum Fertigpressen der Kurbelwellen-Kröpfungen, lager dienende Einsätze ausgewechselt werden. Die Fig. 13 einen Schnitt XIII-XIII der Fig. 12, unteren Preßsättel sitzen zwischen Führungsleisten Fig. 14 eine Draufsicht auf die Kröpfung nach 15 19. Zur Führung der Zugstangen 9 der unter Flur Fig. 13 und liegenden (nicht dargestellten) hydraulischen Ein-Fig. 15 eine fertiggepreßte Kröpfung im Schnitt richtung dienen Führungsstützen 20, die gegen Wärme nach Durchführung des zweiten Schmiedevorganges. isoliert sind.

Der in Fig. 6 dargestellte Rohling 22 mit einem Der Schmiedevorgang beim Durchsetzen ist fol-Flansch 22a wird zu einem Vorwerkstück gemäß 20 gender: Die Lagerhälse 30 des Vorwerkstückes gemäß Fig. 8 mit Lagerhälsen 30 und zwischen ihnen lie- Fig. 8 werden in die Preßsättel eingelegt. Dann genden Verdickungen 33 umgeformt. Fig. 10 zeigt werden diese durch die hydraulische Einrichtung gedie Kurbelwelle nach dem Durchsetzen. Die Ver- schlossen und gespannt. Hierauf wird durch den dickungen 33 sind nacheinander so durchgesetzt Niedergang des Preßstempels 12 der mittlere Teil worden, daß zwei um 180° versetzte Kröpfungen 31 25 der Verdickung 33 bis auf die Auflage 4 durchgesetzt, entstanden sind. Der in Fig. 11 gezeigte Kurbel- Dieser Vorgang wiederholt sich nach Verlegen des zapfen hat im Querschnitt die schraffiert dargestellte Vorwerkstückes um jeweils eine Hubbreite für sämt-Form 35. Fig. 12 zeigt drei durchgesetzte Kröpfungen, liehe Kurbelkröpfungen in derselben Hitze. Die gedie rechtwinklig zueinander stehen. Die mittlere, vor- naue Einstellung der jeweils verlangten Winkelgeschmiedete Kröpfung ist in Fig. 13 durch strich- 30 stellung der Kröpfungen zueinander erfolgt in punktierte Linien angedeutet. Nach dem Fertig- bekannter Weise durch eine aufgesetzte Schablone schmieden hat sie eine durch ausgezogene Linien ver- mit Gradeinteilung. Nach Erledigung der Durchsetzanschaulichte Form. Die vorgeformte Kurbelwange vorgänge werden der Preßstempel 12 und die Gesenk-34 hat das endgültige Profil 38 und der Kurbelzapfen auflage 4 gegen das Obergesenk 13 und das Unterim Querschnitt die schraffiert dargestellte Form er- 35 gesenk 15 für das Fertigschmieden des Kurbelhabes halten. Falls die Kurbelwange ein Gegengewicht ausgewechselt.

erhalten soll, wird ihr z. B. eine Form 39 nach Die fertigzuschmiedenden Kurbelwangen einer Fig. 15 gegeben. Die Kurbelkröpfungen werden beim Kurbelkröpfung werden auf das Untergesenk 15 ge-Durchsetzen in der in Fig. 11 durch Pfeile 46 beim legt und die Lagerhälse 30 wie beim Durchsetzen Fertigschmieden in der in Fig. 13 durch Pfeile 36 40 zwischen den Preßsätteln eingespannt. Ein Füllstück angegebenen Richtung geschmiedet. 14, das dem Innenabstand des Wangenpaares einer Die als Beispiel beschriebene Vorrichtung zur Kurbel entspricht, ist vorher in das entsprechend ausDurchführung des Verfahrens ist in eine senkrechte gearbeitete Untergesenk 15 eingelegt worden. Beim Schmiedepresse einsetzbar. Die Vorrichtung besteht Niedergehen des Obergesenkes 13 werden der Kurbelaus einer Grundplatte 1, die auf der Spannplatte 1 b 45 zapfen und die Kurbelwangen in die bereits beschrieder Presse angebracht ist. Auf der Grundplatte 1 bene Form geschmiedet. Das Füllstück 14 wird versind untere verschiebbare Preßsättel 2 und 3 ange- möge doppelkeilförmiger Rückenflächen in Verbinordnet, die mit Zwischenstücken so aneinandergereiht dung mit Gegenflächen am Ober- und Untergesenk werden, daß die Abstände den Kurbelabständen ent- beim Schließen des Gesenks fest an den vorgepreßten sprechen. Die Preßsättel 2 sind durch Keile 2 ei ver- 50 Kurbelzapfen gedrückt. Es wird dadurch beim Fertigstellbar und gegen Verschieben gesichert. schmieden der Kurbelwangen verhindert, daß ein Zwischen den Preßsätteln 3 befindet sich eine Auf- Preßgrat entstehen kann. Beim Pressen der folgenden lage 4. Obere Querholme 5 und 6, die durch Flach- Hübe bleibt das vorher verwendete Füllstück in dem eisen 7 miteinander verbunden sind, dienen zur ver- betreffenden fertigen Hub. Die über die Teilungsfuge stellbaren Aufnahme oberer Preßsättel 8 und sind 55 von Preßstempel 13 und Matrize 15 geführte Feder durch Zugstangen 9 mit den Kolben nicht darge- 41 und Nut 40 verhindert die seitliche Verschiebung stellter Preßzylinder verbunden. Eine obere beweg- des Preßstempels gegenüber der Matrize und infolgeliche Preßtraverse 10 dient zur Aufnahme des Preß- dessen die Bildung von Preßgrat an den Enden der Stempelhalters 11. Der Preßstempelhalter 11 nimmt Kurbelwangen. Damit ein maßhaltiges Auspressen zum Durchsetzen einen Preßstempel 12 und zum 60 der Kurbelhubform auch bei etwa zu großem Ma-Fertigschmieden ein Obergesenk 13 auf. Der Preß- terialquerschnitt gewährleistet ist, lassen die Gestempel 12 besitzt gabelförmige Enden, die in zwei senke den Kurbelwangen nach ihrem der Kurbel ent-Ausnehmungen der Auflage 4 Führung haben. Die gegengesetzten Längsende hin freie Ausdehnungs-Auflage 4 wird beim Fertigschmieden durch ein möglichkeit. Der in die entsprechenden Gesenkhohl-Untergesenk 15 zwischen den Preßsätteln 3 ersetzt. 65 räume eingetretene Werkstoffüberschuß wird bei Die oberen und unteren Preßsättel 2, 3, 8 sind im Kurbelwangen, die unbearbeitet bleiben, zum Aus-Schließzustande durch keilförmige Leisten 2 c, Zc und wuchten der Kurbelwelle benutzt und bei vollständig Nuten 16 zueinander ausgerichtet, ebenso der Stern- zu bearbeitenden Kurbelwellen weggearbeitet, pel 12 bzw. das Obergesenk 13 zur Auflage 4 bzw. Wie in Fig. 15 angedeutet, ist es möglich, an die zum Untergesenk 15 durch eine Nut- und Federver- 70 Kurbelwangen Gegengewichte 39 mit anzuschmieden.

Die rasche Arbeitsweise beim Fertigschmieden der Hübe erlaubt es, sämtliche Kurbelwellenhübe in einer Hitze fertigzuschmieden.

Die Pfeile 9a, 10 a, 32, 46 zeigen die jeweilige Preßrichtung.

Mit 37 sind die Flächen des Kurbelwangenprofils bezeichnet, die durch das Pressen in Richtung der Pfeile 36 erzeugt worden sind.

Claims (5)

Patentansprüche.

1. Verfahren zum Schmieden von Kurbelwellen, bei dem jeweils eine runde Verdickung zwischen zwei eingespannten Lagerhälsen der Kurbelwelle gegen eine Auflage zu einer Kröpfung durchgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verdickung von größerem Durchmesser als die Kurbelwangenbreite in einem ersten Schritt ohne seitliche Begrenzung im Bereich der Kurbelwangen zu einer Kurbelzapfenvorform durchgesetzt wird, worauf in einem zweiten Schritt die Kurbelwangen zwischen senkrecht zur Kröpfungsebene schließenden Gesenken unter Beiechmieden des Zapfens auf Form geschmiedet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch freien Abfluß des Werkstoffes der Wangenteile nach ihren den Halslagern benachbarten Längsenden hin bei beiden Verformungsschritten.

3. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Durchsetzen der Kröpfung dienende Stempel (12) gegen ein Obergesenk (13) und die ihm zugeordnete Auflage (4) gegen ein Untergesenk (15) zum Fertigschmieden der Kurbelwangen auswechselbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Obergesenk (13) und Untergesenk (15) Ausnehmungen mit Keilflächen besitzen, durch die bei Annäherung der Gesenke ein zwischen die Kurbelwangen passendes Füllstück (14) rechtwinklig zur Schließrichtung gegen den Kurbelzapfen gedrückt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (12) zwei gabelförmig die Verdickung der Kurbelwelle umgreifende Schenkel hat, die in zwei Ausnehmungen der Auflage (4) Führung erhalten, ehe der Stempel den Kurbelzapfen auf die Auflage (4) preßt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 307 880, 318 228, 946, 592 473, 705 288, 870 932;

französische Patentschriften Nr. 488 630, 841 233,

994 026.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 709 907/231 2.