DE1042353B - Verfahren und Vorrichtungen zum Pressen von aus zwei Wangen und dem Kurbelzapfen bestehenden Kurbelstuecken fuer gebaute Kurbelwellen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Pressen von aus zwei Wangen und dem Kurbelzapfen bestehenden Kurbelstücken für gebaute Kurbelwellen, wie sie beispielsweise im Großdieselmotorenbau verwendet werden und die durch Einschrumpfen der Lagerzapfen zu einer ganzen, aus mehreren Kurbelhüben bestehenden Kurbelwelle zusammengebaut werden.

Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung leichterer Kurbelhübe, bestehend aus dem Lagerzapfen und den beiden Kurbelwangen und Kurbelzapfen, werden die Rohlinge an den Biegestellen zunächst in einem besonderen Arbeitsgang durch Stauchen mit sogenannten Knickwülsten versehen. Die Knickwülste sind erforderlich, weil bei dem nachfolgenden Biegevorgang an den Knickstellen eine Ouerschnittsverminderung eintritt und damit beim nachfolgenden Formschmieden der Kurbelhübe im Gesenk genügend Material vorhanden ist, um die Gesenkgravur auszufüllen. Für die Herstellung von sehr großen Kurbelhüben ohne Lagerzapfen, die wegen ihrer großen Materialabmessungen auch nicht mehr in einem zweiteiligen geschlossenen Gesenk fertigverformt werden können, ist ein derartiges Verfahren nicht geeignet.

Auch die bekannten Verfahren zum Herstellen einstückiger Kurbelwellen, nach denen ein Mittelabschnitt eines auf zwei Stützsätteln entweder frei aufliegenden oder eingespannten Wellenteils gegen eine Auflage oder in ein Gesenk durchgesetzt wird, lassen sich auf sehr große Kurbelhübe wirtschaftlich nicht übertragen, ebensowenig wie die hierbei bekannten Arbeitsschritte, durch die während oder am Ende des Durchsetzens durch zusammenfahrende Gesenkteile die Umfangs- oder Stirnflächen der Kurbelwangen geformt werden.

Die großen Kurbelhübe gebauter Kurbelwellen, die aus dem Kurbelzapfen und den Wangen bestehen, wurden bisher durch Freiformschmieden erzeugt.

Die einfacheren Verfahren bestehen darin, daß ein Rechtkantblock aufgeteilt wird, entweder derart, daß die Hübe mit in Faserrichtung achsgleich hmtereinanderliegenden Kurbelzapfen oder mit quer zur Faserrichtung parallel nebeneinanderliegenden Zapfen in ihm enthalten sind. Hierbei folgt der Faserverlauf nicht der Hubform, und es ist eine erhebliche Zerspanung erforderlich.

Weiter ist das sogenannte Ringsdhmiedeverfahren bekannt, nach dem ein großer Ring auf einem Dorn ausgeschmiedet, dann flachgedrückt und halbiert wird, so daß zwei U-förmige Hubrohlinge entstehen. Nach einem anderen Verfahren werden die Schenkel einer geschmiedeten Flachbramme mit etwa über die Breite des Hubes höckerartig verdicktem Mittelabschnitt Verfahren und Vorrichtungen zum Pressen von aus zwei Wangen und dem

Kurbelzapfen bestehenden Kurbelstücken

für gebaute Kurbelwellen

Anmelder:

Ernst vom Bovert,

Augsburg, Heinrich-von-Buz-Str. 23

Ernst vom Bovert, Augsburg,
ist als Erfinder genannt worden

durch Schmieden zu einer U-Form gebogen. Auch diese Verfahren, die einen dem Hub folgenden Faserverlauf berücksichtigen, erfordern noch eine weitgehende Zerspanungsarbeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, große Kurbelwellenhübe, bestehend aus zwei Kurbelwangen und einem Kurbelzapfen, wirtschaftlich so herzustellen, daß ein Kurbelhub entsteht, dessen spanabhebende Formgebung auf ein Mindestmaß, nämlich auf die Bearbeitung des Kurbelzapfens, der seitlichen Lageranlaufflächen und der Lagerzapfenlöcher beschränkt ist. Bei dem Preßverfahren nach der Erfindung wird ein Flachblock, dessen Dicke der Wangenbreite im Bereich des Kurbelzapfens angepaßt ist, in einem ersten Preßvorgang zwischen Stützsätteln in einen Formraum bis gegen eine Auflage durchgesetzt, und es werden hierbei der Kurbelzapfen und die benachbarten Teile der Wangen fertiggepreßt, worauf in einem zweiten Preßvorgang die an den äußeren Wangenstirnseiten verbliebenen Verdickungen durch beidseitige Drücke gegen, ein zwischen ihnen liegendes Füllstück flach- und hierbei die Wangen an den übrigen Teilen ihres Umfanges fertiggepreßt werden.

Gemäß einer vorteilhaften weiteren Ausbildung des Verfahrens werden nach dem Flachpressen der Wangenstirnflächen in diese beidseitig Löcher für die Lagerwellenzapfen eingepreßt.

Das Verfahren gemäß der Erfindung und mit zu ihr gehörige vorteilhafte Vorrichtungen zu seiner Durchführung sind im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die teilweise Aufsicht auf eine erste Preßform,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie H-II der Fig. 1,

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Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der. Fig. 1.

Fig. 4 einen Rohling in Vorderansicht und Stirnansicht,

Fig. 5 den flachgepreßten Rohling in der gleichen Darstellungsweise,

Fig. 6 den oberen Teil der ersten Preßform (Fig. 2) mit eingelegtem Rohling vor dem Preßvorgang,

Fig. 7 die Ansicht des in der ersten Preßform (Fig. 1 bis 3) vorgepreßten Kurbelhubs,

Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII der Fig. 7,

Fig. 9 die Aufsicht auf die zweite Preßform,

Fig. 10 die Ansicht der einen Preßformhälfte aus Fig. 9 in Richtung A,

Fig. 11 einen Längsschnitt nach der Linie XI-XI der Fig. 9,

Fig. 12 die zweite Preßform mit eingelegtem, vorgepreßtem Kurbelhub (gemäß Fig. 7, 8) vor dem zweiten Preßvorgang,

Fig. 13 die Ansicht des fertiggepreßten Kurbelhubs,

Fig. 14 einen Schnitt nach der Linie XIV-XIV der Fig. 13,

Fig. 15 und 16 Vorderansicht und Seitenansicht eines Kurbelhubs in anderer Ausführung.

Als Ausgangsmaterial für das Preßverfahren wird vorteilhaft ein gut durohgesrihmiedeter Rundblock 1 gemäß Fig. 4 verwendet, der zunächst flachgepreßt wird, so daß ein Flachblock 2 gemäß Fig. 5 entsteht. Die Ouerschnittsbreite b dieses Rohlings wird so bemessen, daß sie etwas kleiner ist als die Wangenbreite B (Fig. 13) des fertigen Kurbelhubs. Bei dem ersten Preßvorgang nach der Erfindung wird mit einer ersten Preßform (Fig. 1 bis 3 und 6) dieser Flachblock 2 so verformt, daß gemäß Fig. 7 und 8 der Kurbelzapfen 3 und die angrenzenden Teile 4 a der Kurbelwangen endgültig formgepreßt und zugleich Kurbelwangenenden 4i> erzeugt werden, die, wie aus Fig. 8 ersichtlich, auf der Außenseite stark verdickt sind. In einem zweiten Preßvorgang, der mit einer zweiten Preßform ausgeführt wird, werden die beiden Kurbelwangen durch beidseitigen Druck auf die Wangenenden 4 & in den Richtungen C, d. h. in den Richtungen der Kurbelwellenachse, in ihre endgültige Schmiedeform nach Fig. 13, 14 gebracht. Die fertigen Kurbelwangen sind mit 4 c bezeichnet. Bei diesem zweiten Preßvorgang werden vorteilhaft Materialproben 5 an den Kurbelwangen 4 c erzeugt. Diese mit zwei Preßvorgängen erzeugten Kurbelhübe haben bereits die endgültige Form, so daß die spanabhebende Nachbearbeitung auf den Kurbelzapfen 3, die Lageranlaufflächen 6 und die Zapfenlöcher 7 in den Kurbelwangen beschränkt ist.

Zweckmäßig werden diese Löcher 7 nach dem vorerwähnten zweiten Preßvorgang mittels entsprechender Lochstempel eingepreßt.

Die in Fig. 1 bis 3 gezeigte erste Preßform weist eine obere rechteckige Aussparung 8 zur Aufnahme des Rohlings 2 auf und eine anschließende untere mittlere Vertiefung 9, deren Begrenzung der endgültigen äußeren Form im Bereich des Kurbelzapfens entspricht. Es ist ferner ein in seiner Stärke.? dem Wangenabstand a (Fig. 8) entsprechender Preßstempel 10 vorgesehen, der eine bogenförmige Preßfläche 11 zur Formung der ihm zugekehrten Umfläche des Kurbelzapfens 3 und zwei anschließende Führungsschenkel 12 aufweist, deren Abstand c annähernd dem Kurbelzapfendurchmesser entspricht. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, geht die rechteckige Aussparung 8 mit seitlichen Schrägflächen 13 in die untere Vertiefung 9 über. Damit wird bei dem vorgepreßten Kurbelhub nach Fig. 8 bei 13 a ein einwandfreier Übergang zwischen den Teilen 4 a und 4& geschaffen, so daß beim zweiten Preßvorgang eine Faltenbildung unmög-Hch ist: Die in Fig. 1 bis 3 gezeigte Preßform ist so ausgebildet, daß sie zur Herstellung von Kurbelhüben verschiedener Form und Größe verwendet werden kann, d. h. entsprechend auswechselbare Formteile aufweist. Die Preßform besteht im wesentlichen aus

ίο einer Grundplatte 14, zwei auf dieser Grundplatte in verschiedenem Abstand feststellbaren Formständern 15, die die vorerwähnten Aussparungen 8 zur Aufnahme des Rohlings 2 aufweisen, einer in der Mitte zwischen den Ständern 15 einsetzbaren Auflage 16, seitlichen, zwischen den Ständern einsetzbaren Führungs-, Distanz- und Formleisten 17,18,19 sowie aus einem den Oberteil der Ständer 15 umschließenden Spannrahmen 20 und keilförmigen, zwischen Ständern und Spannrahmen angeordneten Druckstücken 21. Die Auflage 16, auf der der äußere Teil des Kurbelhubes und -zapfens fertiggeformt wird, ist durch einen Zentrierzapfen 22 gegenüber einer Zentrierplatte 23 zentriert. Es ist ferner ein senkrecht verschiebbarer Auswerfer 24 vorgesehen, mit dem nach dem Preß-Vorgang die Auflage 16 gehoben und der Kurbelhub aus der Form gedruckt wird.

Die Preßform ruht mit der Grundplatte 14 auf dem Tisch einer hydraulischen Presse. Der Preßstempel 10 wird mit dem Preßholm nach unten gedrückt, wobei die Schenkel 12 des Stempels an den Leisten 17,18,19 geführt werden. Durch den Preßstempel 10„ der den Rohling 2 in der Mitte mit der Druckfläche 11 erfaßt, wird bei dessen Niedergang der mittlere Teil des Rohlings, der nur auf den Stützsattelflächen 25 aufliegt, nach unten gedruckt und in die mittlere Vertiefung 9 gegen die Auflage 16 gepreßt. Bei diesem Preßvorgang werden die erheblichen Preßkräfte durch den die Formteile zusammenhaltenden Spannrahmen 20 aufgenommen. Die auf die Grundplatte 14 aufgesetzten Formständer 15 werden unten durch Spannkeile 26 gehalten, die zwischen den Ständern und den nach oben vorspringenden Leisten 27 der Grundplatte eingeschlagen werden. Zum Lösen des Spannrahmens dienen Keile 28, die zwischen dem Spannrahmen und seitlichen, an den Ständern vorgesehenen Nasen 29 angeordnet sind. Der Spannrahmen ist vorteilhaft mit Ösen 30 versehen, die zum Abheben des Rahmens von der Form dienen.

Die beiden Ständer 15 werden ferner noch mit aufgeschraubten Leisten 31 gehalten, die eine seitliche Verschiebung der Ständer und ein Abheben der Ständer von der Grundplatte beim Auswerfen des vorgepreßten Kurbelhubes verhindern.

Der beschriebene Aufbau der ersten Preßvorrichtung gestattet das Pressen von Kurbelhüben verschiedener Größe und Abmessungen. Die hierzu erforderliche Vergrößerung oder Verkleinerung des Preßraumes der Form wird durch die auswechselbare Anordnung der Distanzleisten 18, der Formleisten 19, der Zentrierplatte 23, der Auflage 16 und der Druckstücke 21 erreicht. Zweckmäßig werden die Führungsleisten 17 mit den Formständern 15 und die Distanzleisten 18 und Formleisten 19 mit den Führungsleisten 17 durch Schwalbenschwanznuten 47, 48 und 49 verbunden.

Der die Form nach Fig. 7 und 8 aufweisende vorgepreßte Kurbelhub wird gemäß Fig. 12 in eine zweite Preßform eingesetzt. Wie aus Fig. 9 bis 12 hervorgeht, weist diese Form alle dem fertigen Kurbelhub nach Fig. 13, 14 entsprechenden Formbegrenzungs-

flächen auf, mit Ausnahme der beiden äußeren parallelen Wangenstirnnächen. Diese zweite, den vorgepreßten Kurbelhub gemäß Fig. 12 in waagerechter Lage aufnehmende Form entspricht in ihrer Höhefc der Breite ß⁷ des fertigen Kurbelhubes (Fig. 14). Die Preßform ist auf der Ober- und Unterseite offen und in einer zu ihrer Längsachse senkrechten Ebene geteilt, wobei die eine Formhälfte 32 zur Aufnahme der bereits in der ersten Preßform benutzten Auflage 16 dient und zwei Führungen 33 aufweist, während die andere Formhälfte 34 zwei etwa halbzylindrische Aussparungen 35 für die beiden Kurbelwangen 4 c und eine den Raum zwischen den beiden Kurbelwangen ausfüllende Zunge 36 aufweist, die in ihrer Form dem vorerwähnten Preßstempel 10 entspricht. Auöh die Zunge 36 hat zwei Führungsschenkel 37, die in die vorgenannten Führungen 33 der anderen Formhälfte 32 eingreifen. Vorteilhaft ragen diese beiden Führungsschenkel gemäß Fig. 9 und 11 durch die Formhälfte 32 hindurch und dienen unter Zuhilfenähme von Keilen 38 zum Zusammenspannen der beiden Formhälften 32,34, die bei 39 mit keilförmigen Rippen bzw. Nuten ineinandergreifen. Die Formhälfte 34 besitzt ferner Aussparungen 40 für die Materialproben 5.

Gemäß Fig. 12 wird die zweite Preßform in der dargestellten waagerechten Lage zwischen die Schmiedesättel 41, 42 einer !hydraulischen Presse gebracht, und es werden dann die verdickten Wangenenden 46 in die Form 32, 34 gepreßt, so daß der fertige Kurbelhub gemäß Fig. 13, 14 entsteht. Bei diesem Preßvorgang werden durch die Zunge 36 und die Auflage 16 die bereits fertiggeformten Teile 3, 4 a des Kurbelhubs so gehalten, daß keine Verzerrung bzw. keine nachträgliche Formänderung hier eintreten kann.

An den beiden Formhälften 32, 34 sind Aufhängepratzen 43, 44 vorgesehen, die durch abgepaßte Kettenstücke 45 mit dem Preßholm der hydraulischen Presse verbunden sind. Hierdurch wird erreicht, daß die Preßform 32, 34 den Preßwegen des Preßholmes zwangläufig folgen muß. Außerdem wird durch diese Anordnung eine übermäßige Biegungsbeanspruchung der Form 32, 34 bei schlechter Kransteuerung vermieden. Mit Hilfe der Preßform 32, 34 können nach dem zweiten Preßvorgang auch noch die Zapfenlöcher 7 in die Kurbel wangen 4 c gleichzeitig und beidseitig eingepreßt werden, indem auf die Schmiedesättel 41, 42 entsprechende Lochstempel aufgesetzt werden.

Im Sinne der Erfindung können auch Kurbelhübe gepreßt werden, die nach Fig. IS, 16 an den freien Enden der Kurbelwangen 4 c Gegengewichte 46 auf-

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Pressen von aus zwei Wangen und dem Kurbelzapfen bestehenden Kurbelstücken für gebaute Kurbelwellen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flachblock, dessen Dicke der Wangenbreite im Bereich des Kurbelzapfens angepaßt ist, in einem ersten Preßvorgang zwischen Stützsätteln in einen Formraum bis gegen eine Auflage durchgesetzt wird und hierbei der Kurbelzapfen und die benachbarten Teile der Wangen fertiggepreßt werden, worauf in einem zweiten Preßvorgang die an den äußeren Wangenstirnseiten verbliebenen Verdickungen durch beidseitige Drücke gegen ein zwischen ihnen liegendes Füllstück flach- und hierbei die Wangen an den übrigen Teilen ihres Umfangs fertiggepreßt werden,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Flachpressen der Wangenstirnflächen in diese beidseitig Löcher (7) für die Lagerwellenzapfen eingepreßt werden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des ersten Preßvorgangs nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch ein Gesenk mit einer den Ausmaßen des Rohlings angepaßten Aussparung (8) zum Einlegen des Rohlings, von deren beiden als Stützsättel dienenden Grundflächen (25) je eine zur Ouermittelebene durch die Kurbelachse konvergierende Fläche (13) in den Formraum (9) mit der seinen Boden bildenden Auflage (16) führt, sowie einen gabelförmigen, in der Vorrichtung geführten Durchsetzstempel (10).

4. Vorrichtung zur Durchführung des zweiten Preßvorganges nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch zwei in Längsrichtung der Kurbelwangen zusammenfügbare und miteinander verriegelbare Aufnahmeteile, deren einer (34) das Füllstück für den Wangenzwischenraum in Form einer Zunge (36) trägt und beiderseits derselben nach außen offene Ausnehmungen (35) entsprechend dem Umfang des benachbarten Teils der Kurbelwangen hat, während der andere Teil (32) den übrigen Umfang der Kurbelwangen und des Kurbelzapfens mit im Bereich der Verdickungen auf den Wangenstirnseiten ebenfalls nach außen offenen Ausnehmungen umschließt.

weisen.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 307 880, 870 932;

britische Patentschrift Nr. 622 938;

A. N. Bruchanow und A. W. Rebelski, »Gesenkschmieden und Warmpressen«, Berlin, 1955, S. 152 bis 154;

»Werkstattstechnik und Maschinenbau«, 43. Jahrgang, Heft 4, April 1953, S. 150, 151.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

© 809 661/83 10.58