DE10305714A1

DE10305714A1 - Wuchtfutter

Info

Publication number: DE10305714A1
Application number: DE2003105714
Authority: DE
Inventors: Bernd Küchle; Johann Eggl; Franz Zach
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2003-02-12
Filing date: 2003-02-12
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2023-02-13
Also published as: DE10305714B4

Abstract

Bei einem Wuchtfutter (1) zum dynamischen Auswuchten von Bauteilen, insbesondere von Kraftfahrzeug-Antriebswellen, bestehend aus einem Grundkörper (2) einschließlich einer Zentrierfläche für einen auswechselbaren, bauteilspezifischen, eine Spannzange (9) und eine axiale Anschlagfläche (14) für das Bauteil enthaltenden Einsatz (4) sowie mehreren, am Grundkörper drehbar und axial verschiebbar gelagerten, in der Rückhublage über das Bauteil greifenden und formschlüssig am Grundkörper drehgesicherten Spannpratzen (5), wird erfindungsgemäß die maximal zulässige Wuchtfutter-Drehzahl dadurch wesentlich erhöht, dass am Grundkörper im Bereich der Spannpratzen anschließend an die Zentrierfläche radial nach innen vorstehende, sich bis zur Stirnfläche des Grundkörpers erstreckende und in entsprechende Aussparungen (20) des Einsatzes eingreifende Vorsprünge (19) angeformt und diese von in Umfangsrichtung geschlossenen Lagerbohrungen (8) für die Spannpratzen durchsetzt und als Verstärkungen für die formschlüssigen Drehsicherungen (21, 22) der Spannpratzen ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wuchtfutter zum dynamischen Auswuchten von Bauteilen und insbesondere von Kraftfahrzeug-Antriebswellen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bekannte Wuchtfutter dieser Art, wie sie etwa zum Auswuchten unterschiedlich gestalteter Kraftfahrzeug-Antriebswellen Verwendung finden, enthalten einen auswechselbar an einer zumeist konischen Zentrierfläche des Grundkörpers fixierten, bauteilspezifischen Einsatz, an welchem das auszuwuchtende Bauteil über eine Spannzange eingespannt und dann mit Hilfe von am Grundkörper axial und schwenkbar gelagerten Spannpratzen an einer axialen Anschlagfläche festgeklemmt wird. Da der Außendurchmesser derartiger Wuchtfutter mit Rücksicht auf die fliehkraftbedingten Beanspruchungen möglichst klein gehalten werden muss, sind die Lagerbohrungen für die Spannpratzenschäfte am Grundkörper soweit radial nach innen verlegt, dass sie die Zentrierfläche des auswechselbaren Einsatzes durchsetzen, so dass der Spannpratzenschaft im Bereich des Einsatzes am radial äußeren Teil seiner Mantelfläche vom Grundkörper, im Übrigen aber von einer entsprechenden Aufnahmetasche des Einsatzes umschlossen wird. Zur formschlüssigen Drehsicherung der Spannpratzen sind ferner an der Pratzenunterseite jeweils axial vorstehende Sicherungsnasen angeformt, die in der Rückhublage der Spannpratzen in eine entsprechende, von der Lagerbohrung radial nach außen verlaufende Gegennut des Grundkörpers eingreifen. Bei derartigen Wuchtfuttern entstehen ausgeprägte Spannungskonzentrationen im Spannpratzenbereich des Grundkörpers, so dass die zulässige Maximaldrehzahl häufig nicht für eine exakte Vermessung des Unwuchtverhaltens von im Betrieb rasch drehenden Bauteilen, insbesondere also von Kraftfahrzeug-Antriebswellen, ausreicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Wuchtfutter der eingangs genannten Art die konstruktive Festigkeit und damit die zulässige Maximaldrehzahl auf baulich einfache Weise zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Wuchtfutter gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Grundkörpers und des Einsatzes im Bereich der Spannpratzen werden zum einen die durch die formschlüssige Drehsicherung der Spannpratzen an der Stirnseite des Grundkörpers verursachten Kerbspannungen deutlich reduziert und zum anderen die Spannpratzenschäfte in diesem Bereich vollständig vom Grundkörpermaterial umschlossen und hierdurch ohne Vergrößerung der Grundkörperaußenmaße eine in hohem Maße lastgerechte, von örtlichen Überspannungen freie Materialauslastung des Grundkörpers erzielt und so die maximal zulässige Wuchtfutter-Drehzahl ganz wesentlich gesteigert, mit dem zusätzlichen Effekt, dass die in die Aussparungen am Einsatz eingreifenden Vorsprünge des Grundkörpers zugleich eine exakte Drehpositionierung der Wechseleinsätze und eine unmittelbare Momentenübertragung zwischen Grundkörper und Wechseleinsatz ermöglichen.

Zur Verbesserung der unmittelbaren drehsicheren Verbindung zwischen Grundkörper und Wechseleinsatz sind die Vorsprünge des Grundkörpers und die Aussparungen des Einsatzes vorzugsweise zueinander passgenau ausgebildet, und eine besonders lastgünstige Anordnung der Spannpratzen- Drehsicherungen wird dadurch erreicht, dass diese radial nach innen oder jeweils beidseitig tangential an die Lagerbohrungen des Grundkörpers angrenzend angeordnet sind.

In besonders bevorzugter Weise besteht der Grundkörper aus Aluminium und die Spannpratzen einschließlich der Spannpratzenschäfte sind aus Titan hergestellt, wodurch eine Gewichtsoptimierung und eine weitere, signifikante Erhöhung der maximal zulässigen Wuchtfutter-Drehzahl gewährleistet wird. In diesem Fall können in die Lagerbohrungen des Grundkörpers im Bereich der Vorsprünge Gleitlager für die Spannpratzen eingesetzt sein, um aus der Werkstoffpaarung Aluminium/Titan resultierende Lagerprobleme zu beheben.

Damit das Wuchtfutter in Verbindung mit unterschiedlichen Meßsystemen verwendet werden kann, sind zum Auswuchten des Wuchtfutters selbst sowohl in Radialrichtung als auch in Umfangsrichtung justierbare Wuchtelemente am Grundkörper angebracht.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in stark schematisierter Darstellung:
1 die stirnseitige Aufsicht auf ein Wuchtfutter nach der Erfindung, jedoch ohne die obere Spannpratze;
2 einen Schnitt längs der Linie II-II der 1; und
3 eine perspektivische Darstellung des in den 1 und 2 gezeigten Wuchtfutters.
Das in den Fig. dargestellte Wuchtfutter 1 enthält als Hauptbestandteile einen Grundkörper 2 aus Aluminium, einen auswechselbaren, über eine leicht konische Zentrierfläche 3 des Grundkörpers 2 koaxial zur Wuchtfutter-Drehachse fixierbaren, bauteilspezifischen Einsatz 4 sowie zwei, einander diametral gegenüberliegende Spannpratzen 5, die einschließlich der Spannpratzenschäfte 6 aus Titan gefertigt und durch diese jeweils unter Zwischenlage von Gleitlagern 7 in entsprechenden Lagerbohrungen 8 des Grundkörpers 2 axial- und schwenkbeweglich geführt sind.
Der Wechseleinsatz 4 ist mit einer Spannzange 9 ausgestattet, welche federnd (Tellerfederpaket 10) in die Schließlage gedrückt und durch einen am Grundkörper 2 axial beweglich angeordneten Betätigungsstößel 11 entgegen der Federkraft geöffnet wird. Synchron zur Hubbewegung des Betätigungsstößels 11 werden auch die Spannpratzen 5 über eine am Betätigungsstößel 11 befestigte Hubplatte 12, mit der die Schaftenden drehbar, aber ansonsten unverschieblich verkoppelt sind, axial verschoben und dabei gleichzeitig mittels einer zwischen dem Spannpratzenschaft 6 und der Lagerbohrung 8 wirkenden Kulissenführung 13 verschwenkt.
Zum Auswuchten eines – in 2 gestrichelt dargestellten – Bauteils wird der Betätigungsstößel 11 von dem dem Wuchtfutter 1 zugeordneten (nicht gezeigten) Antriebssystem in die Vorschubposition verstellt, so dass die Spannzange 9 geöffnet und die Spannpratzen 5 ausgefahren und dabei gleichzeitig auswärts geschwenkt werden, woraufhin das Bauteil mit einem endseitigen Bund in die Spannzange 9 eingesetzt und der Betätigungsstößel 11 erneut zurückgezogen wird, so dass das Bauteil durch die Spannzange 9 koaxial zur Wuchtfutterachse festgeklemmt und durch die einwärts schwenkenden und zurückfahrenden Spannpratzen 5 mit einem erweiterten Flansch an einer axialen Anschlagfläche 14 des Einsatzes 4 verspannt wird. Beim nachfolgenden Wuchtvorgang, bei dem das Wuchtfutter 1 mit einer hohen Drehzahl von z.B. 7000 U/min umläuft, wird das Wuchtverhalten des Bauteils von dem der Antriebseinheit zugeordneten Meßsystem ermittelt und kann dann in einem nachfolgenden Arbeitsschritt korrigiert werden.
Um das Wuchtfutter 1 selbst wuchtfrei zu halten, bietet dieses mehrere Auswuchtmöglichkeiten, so dass es für unterschiedliche Antriebs- und Meßsysteme verwendbar ist. So enthält der Grundkörper 2 jeweils im vorderen und im rückwärtigen Endbereich zum einen eine Ringnut 15 zur Befestigung von in Umfangsrichtung justierbaren Wuchtelementen 16 und zum anderen gleichförmig am Außenumfang des Grundkörpers 2 verteilte Gewindebohrungen 17 für in Radialrichtung des Wuchtfutters 1 justierbare Wuchtelemente 18.
Zusätzlich zu der erwähnten Materialwahl wird die Leichtbauweise des Wuchtfutters 1 auch durch eine lastgerechte konstruktive Gestaltung des Wuchtfutters 1 erreicht. Zu diesem Zweck sind am Grundkörper 2 im Bereich der Spannpratzen 5 radial nach innen vorstehende, an die Zentrierfläche 3 anschließende Vorsprünge 19 angeformt, die in entsprechende Aussparungen 20 des Einsatzes 4 passgenau eingreifen und den Grundkörper 2 ohne Vergrößerung des Außendurchmessers örtlich soweit verstärken, dass die von den Spannpratzen 5 unter der Wirkung der hohen Wuchtdrehzahlen ausgeübten Zentrifugalkräfte vom Grundkörper 2 überspannungsfrei aufgenommen werden. Die Vorsprünge 19 ermöglichen ferner eine exakte Drehpositionierung und eine unmittelbare Momentenkoppelung der auswechselbaren, bauteilspezifischen Einsätze 4 am Grundkörper 2 und bewirken außerdem eine Materialverstärkung für die formschlüssige Spannpratzen-Drehsicherung, welche aus tangential jeweils beidseitig der Lagerbohrungen 8 angeordneten Aufnahmetaschen 21 in der Stirnseite des Grundkörpers 2 und in diese in der Rückzuglage der Spannpratzen 5 eingreifenden Sicherungsnasen 22 auf der Pratzenunterseite besteht und deren Kerbwirkung in Folge der örtlichen Materialaufdickung des Grundkörpers 2 durch die nach innen vorspringenden Ansätze 19 ebenfalls überspannungsfrei abgebaut wird.
Um den Aluminium-Grundkörper 2 unter rauen Betriebsbedingungen gegen Beschädigungen zu schützen, kann dieser auf der Außenfläche mit einer stoßfesten Beschichtung versehen sein.

Claims

Wuchtfutter zum dynamischen Auswuchten von Bauteilen, insbesondere von Kraftfahrzeug-Antriebswellen, bestehend aus einem Grundkörper (2) einschließlich einer Zentrierfläche (3) für einen auswechselbaren, eine Spannzange (9) und eine axiale Anschlagfläche (14) für das Bauteil enthaltenden Einsatz (4), sowie mehreren, am Grundkörper drehbar und axial verschiebbar gelagerten, in der Rückhublage über das Bauteil greifenden und formschlüssig am Grundkörper drehgesicherten Spannpratzen (5), dadurch gekennzeichnet, dass am Grundkörper im Bereich der Spannpratzen anschließend an die Zentrierfläche (3) radial nach innen vorstehende, sich bis zur Stirnfläche des Grundkörpers erstreckende und in entsprechende Aussparungen (20) des Einsatzes (4) eingreifende Vorsprünge (19) angeformt und diese von in Umfangsrichtung geschlossenen Lagerbohrungen (8) für die Spannpratzen (5) durchsetzt und als Verstärkungen für die formschlüssigen Drehsicherungen (21, 22) der Spannpratzen ausgebildet sind.
Wuchtfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (19) des Grundkörpers (2) und die Aussparungen (20) des Einsatzes (4) zueinander passgenau ausgebildet sind.
Wuchtfutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssigen Drehsicherungen (21, 22) radial nach innen oder jeweils beidseitig tangential an die Lagerbohrungen (8) des Grundkörpers (2) angrenzend angeordnet sind.
Wuchtfutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) aus Aluminium besteht und die Spannpratzen (5, 6) aus Titan hergestellt sind.
Wuchtfutter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in die Lagerbohrungen (8) des Grundkörpers (2) im Bereich der Vorsprünge (19) Gleitlager (7) für die Spannpratzen (5) eingesetzt sind.
Wuchtfutter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) mit einer stoßfesten Oberflächenbeschichtung versehen ist.
Wuchtfutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Grundkörper (2) in Umfangsrichtung justierbare Wuchtelemente (16) angebracht sind.
Wuchtfutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Grundkörper (2) in Radialrichtung justierbare Wuchtelemente (18) angebracht sind.