DE10357441B3

DE10357441B3 - Festwalzrollenkopf für Split-Pin-Kurbelwellen

Info

Publication number: DE10357441B3
Application number: DE10357441A
Authority: DE
Inventors: Roland Heffe; Hans-Willi Lingen; Frank Risters; Hans Zimmermann
Original assignee: Hegenscheidt MFD GmbH and Co KG
Current assignee: Hegenscheidt MFD GmbH and Co KG
Priority date: 2003-12-09
Filing date: 2003-12-09
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2023-12-10
Also published as: WO2005058546A1; JP2007512150A; US7493788B2; JP4417961B2; US20080184756A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Festwalzrollenkopf (1) mit zwei Gehäusen (6, 7) zum Festwalzen der äußeren Radien oder Einstiche (2, 3) von aneinander angrenzenden Hubzapfen (4) von Split-Pin-Kurbelwellen (5) mit Hilfe von zwei Festwalzrollen (10, 11), die unter der Walzkraft (12) jeweils in einen der beiden Radien oder Einstiche (2, 3) hineingedrückt werden, während sich die Split-Pin-Kurbelwelle (5) um ihre Drehachse (15) dreht, die Gehäuse (6, 7) dabei den unterschiedlichen Hubbewegungen der Hubzapfen (4) folgen und sich mit ihren einander zugekehrten Innenseiten (8, 9) gegenseitig auf einem Stützorgan abstützen. Die Innenseiten (8, 9) der Gehäuse (6, 7) weisen zu beiden Seiten der Drehachse (15) der Split-Pin-Kurbelwelle (5) und in einem radialen Abstand (25) davon jeweils einen Verlängerungsabschnitt (26, 27) auf, der sich in Richtung der Walzkraft (12) bis unterhalb eines Berührungspunktes (36) zwischen den Festwalzrollen (10, 11) und den festzuwalzenden Radien oder Einstichen (2, 3) erstreckt. Das Stützorgan ist mit der Innenseite (8, 9) und den Verlängerungsabschnitten (26, 27) von einem der beiden Gehäuse (6, 7) fest verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Festwalzrollenkopf mit zwei Gehäusen zum Festwalzen der äußeren Radien oder Einstiche von aneinander angrenzenden Hubzapfen von Split-Pin-Kurbelwellen mit Hilfe von zwei Festwalzrollen, die unter der Walzkraft jeweils in einen der beiden Radien oder Einstiche hineingedrückt werden, während sich die Split-Pin-Kurbelwelle um ihre Drehachse dreht, die Gehäuse dabei den unterschiedlichen Hubbewegungen der Hubzapfen folgen und sich mit ihren einander zugekehrten Innenseiten gegenseitig auf einem Stützorgan abstützen, wobei sich die Festwalzrollen jeweils auf einer Führungsrolle abstützen, die im Inneren des betreffenden Gehäuses in axialer und radialer Richtung drehbar gelagert ist.
Der aus dem englischen stammende Begriff „Split-Pin" ist auch dem deutschen Fachmann geläufig. Darunter versteht man eine Kurbelwelle für einen mehrzylindrischen Verbrennungsmotor, dessen Zylinder beispielsweise in V-Form angeordnet sind, so dass die Kurbelwelle winkelig versetzte und nebeneinander angeordnete Hubzapfen aufweist.

Festwalzwerkzeuge zum Festwalzen der äußeren Radien oder Einstiche von Kurbelwellen der genannten Art sind beispielsweise bekannt aus US 55 75 167 A oder aus der EP 06 61 137 B1 .

Die bekannten Festwalzwerkzeuge weisen zwei voneinander unabhängige Gehäuse auf, in denen Festwalzrollen drehbar gelagert sind, die unter der Walzkraft jeweils in einen der beiden äußeren Radien oder Einstiche eines Split-Pin-Hubzapfens hineingedrückt werden. Dabei dreht sich die Split-Pin-Kurbelwelle um ihre Drehachse und die Gehäuse folgen unabhängig voneinander den unterschiedlichen Hubbewegungen, welche die Split-Pin-Hubzapfen ausführen. Zugleich stützen sich die Gehäuse mit ihren flachen Innenseiten mit einem Stützorgan gegenseitig aufeinander ab, welches zwischen den flachen Innenseiten der Gehäuse angeordnet ist. Die Abstützung ist erforderlich, weil die Reaktionskräfte, welche unter der Walzkraft von den Festwalzrollen auf die Gehäuse des Festwalzrollenkopfes übertragen werden, aufgefangen werden müssen. Im Fall des zuerst genannten US-Patents besteht das Stützorgan aus einem Paar von ringförmigen und flachen Lagerplatten aus Teflon, Nylon oder einem anderen geeigneten Plastikmaterial, welche gute Gleiteigenschaften und geringen Verschleiß haben. Im Fall des EP-Patents besteht das Stützorgan aus einer ringförmigen Drucklagereinheit mit Käfig, die zwischen den Werkzeuggehäusen angeordnet ist. Die ringförmige Drucklagereinheit hält die Ausrichtung der Werkzeuggehäuse in parallelen vertikalen Ebenen, während diese relativ zueinander um die Achse einer Split-Pin-Kurbelwelle gedreht werden beziehungsweise während sich die Split-Pin-Kurbelwelle unter den Werkzeuggehäusen dreht. Es ist sehr wichtig, dass die Drucklagereinheit die gegeneinander gerichteten resultierenden Seitendruckkräfte, die durch die entgegengesetzten und nach außen geneigten Festwalzrollen während des Walzvorganges erzeugt werden, aufnimmt und aufhebt.

Da jedoch die Festwalzrollen in der axialen Richtung der Split-Pin-Kurbelwelle von den die Radien oder Einstiche begrenzenden Kurbelwangen „gefesselt" werden, kommt es zu Reaktionen im oberen, das heißt der Split-Pin-Kurbelwelle abgewandten Bereich der Gehäuse der Festwalzrollenköpfe. Dieser Bereich hat die Tendenz, unter der Festwalzkraft auseinander zu klaffen. Durch das Auseinanderklaffen wird das Festwalzen unkontrollierbar und führt zu unbefriedigenden Ergebnissen.

Deshalb ist man bereits dazu übergegangen, an den Festwalzgeräten, von denen die Festwalzrollenköpfe ein Teil sind, Klammerungen vorzusehen, die das Auseinanderklaffen der Gehäuse der Festwalzrollenköpfe unterdrücken sollen. Das EP-Patent beschreibt eine solche Lösung (vgl. EP 0 661 137 B1 , Spalte 2, Zeilen 4-15, Spalte 8, Zeilen 18-21 und 4C).

Die insoweit bekannten Maßnahmen zum Unterdrücken des Auseinanderklaffens sind jedoch konstruktionsbedingt vom Ort des Geschehens zu weit entfernt, als dass sie eine wirksame Abhilfe darstellen würden. Durch die natürliche Elastizität der Festwalzgeräte in der axialen Richtung der Split-Pin-Kurbelwelle werden dem Verstärken mit Hilfe von Klammern enge Grenzen gesetzt.

Daraus ergibt sich die Aufgabe für die vorliegende Erfindung, eine Abstützung für die Gehäuse der Festwalzrollenköpfe vorzusehen, welche einfach, betriebssicher und preisgünstig ist.

Die Aufgabe wird bei einem Festwalzrollenkopf der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Innenseiten der Gehäuse zu beiden Seiten der Drehachse der Split-Pin- Kurbelwelle und in einem radialen Abstand davon jeweils einen Verlängerungsabschnitt aufweisen, der sich in Richtung der Walzkraft bis unterhalb eines Berührungspunktes zwischen den Festwalzrollen und den festzuwalzenden Radien oder Einstichen erstreckt und das Stützorgan als Abstützplatte ausgebildet ist, die mit der Innenseite und den Verlängerungsabschnitten von einem der beiden Gehäuse fest verbunden ist.

Auf diese Weise erfahren die Gehäuse der Festwalzrollenköpfe eine zusätzliche Abstützung in einem Bereich welcher in Richtung der Walzkraft gesehen unterhalb der Berührungsstelle zwischen der Festwalzrolle und der Split-Pin-Kurbelwelle gelegen ist. Hiermit kann das Auseinanderklaffen der oberen Bereiche des Gehäuses des Festwalzrollenkopfes unter dem Wirken der Walzkraft wirksam verhindert werden. Vorteilhaft ist es, wenn die abstützenden Bereiche in Richtung der Walzkraft bis in die Höhe der Drehachse der Split-Pin-Kurbelwelle und, so weit es die konstruktiven Verhältnisse zulassen, noch darüber hinaus verlängert werden.

Durch das Verlagern der Stützkräfte unterhalb der Einwirkung der Festwalzrollen auf die Split-Pin-Kurbelwelle ist es sogar möglich, die Abstützplatte um diesen Bereich herum weiträumig auszusparen. Bewährt hat sich hier eine kreisförmige Aussparung konzentrisch zur Hauptdrehachse der Split-Pin-Kurbelwelle.

Auch die Abstützplatte nach der Erfindung besteht aus einem Werkstoff, welcher gute Gleiteigenschaften hat. Werkstoffe dieser Art sind beispielsweise Nylon, Teflon oder Kohlenstoff enthaltende Werkstoffe, insbesondere von der Art, die Grafit enthalten. Auch sind Werkstoffe geeignet, die Anteile der vorgenannten Materialien aufweisen.

Neben den aus Stahl bestehenden Innenseiten der Gehäuse der Festwalzrollenköpfe hat sich Messing als Material für die Abstützplatte besonders bewährt. Messing weist gegenüber Stahl bekanntermaßen gute Gleiteigenschaften auf. Zur Befestigung an der Innenseite von einem der beiden Gehäuse des Festwalzwerkzeugs sind Verschraubungen vorgesehen, aber ebenso gut können Stifte verwendet werden oder die Abstützplatte kann auf die Innenseite eines der beiden Gehäuse aufgeklebt sein.

Zusätzlich ist vorgesehen auf der Oberfläche der Messingplatte, welche der Innenseite des gegenüberliegenden Gehäuses des Festwalzwerkzeugs zugewandt ist, Ausnehmungen in Form von Schmierkanälen anzubringen. An einer seitlichen Stirnfläche des betreffenden Gehäuses mit dessen Innenseite die Messingplatte verbunden ist, ist eine Mündung angebracht, über welche den Ausnehmungen auf der Außenseite der Messingplatte zusätzliche Schmierstoffe wie Fett, Öl oder Grafit zugeführt werden können.

Zur Verbesserung der Lagerung der Führungsrollen, auf denen sich die Festwalzrollen innerhalb des Gehäuses abstützen, ist gegenüber dem Stand der Technik eine weitere axiale Lagerung im Form eines Radialnadellagers vorgesehen.

Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben.
Es zeigen jeweils in verkleinertem Maßstab die
1 ein Festwalzwerkzeug in der Seitenansicht,
2 einen Längsschnitt durch das Festwalzwerkzeug der 1 entlang der Linie II-II und die
3 den vorderen Abschnitt eines Festwalzgerätes in der Seitenansicht.
Der Festwalzrollenkopf 1 zum Festwalzen von Einstichen 2 und 3 am Hubzapfen 4 einer Split-Pin-Kurbelwelle 5 weist zwei Gehäuse 6 und 7 auf, deren Innenseiten 8 und 9 einander zugewandt sind. Das Festwalzen der Einstiche 2 und 3 erfolgt mit Hilfe von Festwalzrollen 10 und 11, die vom Festwalzgerät 13 über die Gehäuse 6 und 7 des Festwalzrollenkopfes 1 mit der Walzkraft 12 belastet werden. Während des Festwalzens dreht sich die Split-Pin-Kurbelwelle 5 in Richtung des Pfeils 14 um ihre Drehachse 15, die senkrecht zur Abbildungsebene der 1 und 3 verläuft. Die 1 bis 3 bilden diesen Vorgang in vereinfachter, überwiegend schematisierter Weise ab.
Die Festwalzrollen 10 und 11 stützen sich ihrerseits jeweils auf einer Führungsrolle 16 und 17 ab, welche jeweils in einem der Gehäuse 6 oder 7 auf Radiallagern 18 und 19 und Axiallagern 20 bis 23 drehbar gelagert sind.
Zwischen den aufeinander zuweisenden Innenseiten 8 und 9 der Gehäuse 6 und 7 ist eine Abstützplatte 24 angeordnet. In der 1 ist die Abstützplatte 24 mit unterbrochenen Linien dargestellt. Zu beiden Seiten der Drehachse 15 und in einem radialen Abstand 25 dazu werden die beiden Innenseiten 8 und 9 durch Verlängerungsabschnitte 26 und 27 verlängert, die sich jeweils in Richtung der Walzkraft 12 gesehen, vertikal bis unterhalb der Drehachse 15 erstrecken. Die Abstützplatte 24 folgt den Konturen der beiden Verlängerungsabschnitte 26 und 27, wird jedoch oberhalb der Festwalzrollen 10 bzw. 11 von einem Kreisbogen 28 ausgeschnitten, dessen Mittelpunkt im vorliegenden Falle wiederum die Drehachse 15 bildet. Wohlgemerkt, jede der beiden Innenseiten 8 und 9 und die Abstützplatte 24 haben die in den Ansichten der 1 und 3 gezeigte Konfiguration mit jeweils einem Verlängerungsabschnitt 26 bzw. 27.
Die Abstützplatte 24 ist auf der Innenseite 8 des Gehäuses 6 durch geeignete Mittel wie beispielsweise Schrauben 29 oder Stifte befestigt. Auf ihrer der Innenseite 9 des gegenüberliegenden Gehäuses 7 zugewandten Oberseite weist die Abstützplatte 24 kanalförmige Ausnehmungen 30 auf. Die Ausnehmungen 30 münden in einem Bereich 31 auf einer der Stirnseiten 32 des Gehäuses 7. Über den Bereich 31 an den kanalförmigen Ausnehmungen 30 kann von außerhalb des Festwalzgeräts 13 ein Schmiermittel zugeführt werden. Der Vollständigkeit halber ist unterhalb des Festwalzrollenkopfes 1 der Stützrollenkopf 33 gezeigt, welcher zum Abstützen der Split-Pin-Kurbelwelle 5 während des Festwalzens dient.
Aus der 2 ist die Split-Pin-Kurbelwelle 5 mit ihren beiden angrenzenden Hubzapfen 4 erkennbar, die in Richtung der Drehachse 15 jeweils von den Kurbelwangen 34 und 35 begrenzt werden. Zwischen den Hubzapfen 4 und den Kurbelwangen 34 und 35 befinden sich jeweils die Einstiche 2 und 3, die mit dem Festwalzrollenkopf 1 festgewalzt werden. Dazu greifen die Festwalzrollen 10 und 11 in die Einstiche 2 bzw. 3 ein und beaufschlagen sie jeweils im Berührungspunkt 36.

1: Festwalzrollenkopf
2: Einstich
3: Einstich
4: Hubzapfen
5: Split-Pin-Kurbelwelle
6: Gehäuse
7: Gehäuse
8: Innenseite
9: Innenseite
10: Festwalzrolle
11: Festwalzrolle
12: Walzkraft
13: Festwalzgerät
14: Pfeil
15: Drehachse
16: Führungsrolle
17: Führungsrolle
18: Radiallager
19: Radiallager
20: Axiallager
21: Axiallager
22: Axiallager
23: Axiallager
24: Abstützplatte
25: Abstand
26: Verlängerungsabschnitt
27: Verlängerungsabschnitt
28: Kreisbogen
29: Schrauben
30: Ausnehmung
31: Bereich
32: Stirnseite
33: Stützrollenkopf
34: Kurbelwange
35: Kurbelwange
36: Berührungspunkt

Claims

Festwalzrollenkopf mit zwei Gehäusen zum Festwalzen der äußeren Radien oder Einstiche von aneinander angrenzenden Hubzapfen von Split-Pin-Kurbelwellen mit Hilfe von zwei Festwalzrollen, die unter der Walzkraft jeweils in einen der beiden Radien oder Einstiche hineingedrückt werden, während sich die Split-Pin-Kurbelwelle um ihre Drehachse dreht, die Gehäuse dabei den unterschiedlichen Hubbewegungen der Hubzapfen folgen und sich mit ihren einander zugekehrten Innenseiten gegenseitig auf einem Stützorgan abstützen, wobei sich die Festwalzrollen jeweils auf einer Führungsrolle abstützen, die im Inneren des betreffenden Gehäuses in axialer und radialer Richtung drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Innenseiten (8, 9) der Gehäuse (6, 7) zu beiden Seiten der Drehachse (15) der Split-Pin-Kurbelwelle (5) und in einem radialen Abstand (25) davon jeweils einen Verlängerungsabschnitt (26, 27) aufweisen, der sich in Richtung der Walzkraft (12) bis unterhalb eines Berührungspunktes (36) zwischen den Festwalzrollen (10, 11) und den festzuwalzenden Radien oder Einstichen (2, 3) erstreckt, und das Stützorgan als Abstützplatte (24) ausgebildet ist, die mit der Innenseite (8, 9) und den Verlängerungsabschnitten (26, 27) von einem der beiden Gehäuse (6, 7) fest verbunden ist.
Festwalzrollenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich wenigstens einer der beiden einander gegenüberliegenden Verlängerungsabschnitte (26, 27) zweier Innenseiten (8, 9) der Gehäuse (6, 7) in Richtung der Walzkraft (12) wenigstens bis in die Höhe der Drehachse (15) der Split-Pin-Kurbelwelle (5) erstreckt.
Festwalzrollenkopf nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützplatte (24) oberhalb des Berührungspunktes (36) ausgespart ist.
Festwalzrollenkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützplatte (24) konzentrisch zur Drehachse (15) der Split-Pin-Kurbelwelle (5) von einem Kreisbogen (28) ausgespart ist.
Festwalzrollenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützplatte (24) aus einem Werkstoff besteht, der gute Gleiteigenschaften hat.
Festwalzrollenkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff der Abstützplatte (24) von der Art Nylon, Teflon, Kohlenstoff, insbesondere Graphit ist oder derartige Bestandteile hat.
Festwalzrollenkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff der Abstützplatte (24) Messing ist oder Bestandteile von Messing hat.
Festwalzrollenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützplatte (24) mit der zugehörigen Innenseite (8 oder 9) des Gehäuses (6 oder 7) und deren Verlängerungsabschnitten (26, 27) verschraubt, verstiftet oder verklebt ist.
Festwalzrollenkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützplatte (24) auf der der Innenseite (8 oder 9) des zweiten Gehäuses (6 oder 7) zugewandten Oberfläche Ausnehmungen (30) aufweist, welche in einer der Stirnseiten (32) des Gehäuses (6 oder 7) münden mit dessen Innenseite (8 oder 9) die Abstützplatte (24) verbunden ist.
Festwalzrollenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsrolle (16, 17) von wenigstens einem der beiden Gehäuse (6, 7) gegenüber von dessen Innenseite (8, 9) von einem Axiallager (20 bis 23) abgestützt wird.