DE112010005886T5

DE112010005886T5 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Kurbelwelle

Info

Publication number: DE112010005886T5
Application number: DE112010005886T
Authority: DE
Inventors: Osamu Maeda
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2013-07-18
Anticipated expiration: 2030-09-18
Also published as: WO2012035663A1; CN102548684B; DE112010005886B4; JPWO2012035663A1; CN102548684A; DE112010005886T8; JP5035579B2

Abstract

AUFGABE: Es ist eine Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, das die Herstellung einer Kurbelwelle leicht und mit guter Präzision unter Verwendung einer einfach Gestaltung ermöglicht, sowie eine dafür geeignete Vorrichtung. MITTEL ZUR LÖSUNG DES PROBLEMS: Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird benutzt zur Herstellung einer Kurbelwelle (100), die als zentrale Drehachse dienende Lagerabschnitte (J) aufweist, Zapfenabschnitte (P), die gegenüber den Lagerabschnitten (J) achsversetzt sind, und Wangenabschnitte (W), die sich zwischen den Lagerabschnitten (J) und den Zapfenabschnitten (P) erstrecken, und einen Vorformschritt zum Biegen eines Materials (1) zu einem Rohling (10) einschließt, bei dem Abschnitte (p und w), die als die Zapfen- und die Wangenabschnitte dienen, geformt sind, und einen Endformgebungsschritt zum Drücken des Rohlings (10) in Achsrichtung zum Formen seiner als Wangenabschnitte dienenden Abschnitte (w) auf eine vorgegebene Dicke und zum Formen der Wangenabschnitte W mit vorgegebenem Abstand. Dünnwandige Abschnitte (T) sind bei den Abschnitten (w) des Rohlings (10), ausgebildet, die beim Vorformschritt als die Wangenabschnitte dienen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Kurbelwelle und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer Kurbelwelle mit als zentrale Drehachse dienenden Lagerabschnitten, gegenüber den Lagerabschnitten achsversetzten Zapfenabschnitten und sich zwischen den Lagerabschnitten und den Zapfenabschnitten erstreckenden Wangenabschnitten, und eine Vorrichtung zur Herstellung dieser Kurbelwelle.
STAND DER TECHNIK
Ein bekanntes Beispiel aus dem Stand der Technik betreffend die Herstellung einer Kurbelwelle wird im Patentdokument 1 beschrieben. Das Patentdokument 1 offenbart die Bildung eines Barren-, Rohling-, Walzblock-, bzw. Knüppelmaterials (Äquivalent eines Materialbeispiels der vorliegenden Erfindung) einer vorgegebenen Länge durch Trennen einer Rundstange bestehend aus kalt geschmiedetem Material, Biegen des Rohling- bzw. Knüppelmaterials mit einer hydraulischen Biegevorrichtung, um ein achsversetztes Material 10' zu formen, in dem ein als jeder Lagerabschnitt dienender Abschnitt j' und ein als jeder Zapfenabschnitt dienender Abschnitt p' in einer zur Achse rechtwinkligen Richtung (axial rechtwinklige Richtung) versetzt sind, wie dies in 28 der vorliegenden Erfindung (Biegeschritt) dargestellt ist, und Pressen des versetzten Materials 10' in Achsrichtung, wie in 29 gezeigt, um einen Kurbelkörper 100' zu erhalten, bei welchem der Abstand zwischen Verbindungswänden W' (Äquivalent für ein Beispiel eines Wangenabschnitts der vorliegenden Erfindung) mit einer vorgegebenen Abmessung ausgebildet ist, wie in 30 der vorliegenden Erfindung (Stauchschritt) gezeigt. Überdies offenbart das Patentdokument 1 ein Verfahren zur Herstellung einer Kurbelwelle, das aus Pressen und zeitweiligem Gesenkdrücken eines jeden einer Mehrzahl von Gegengewichten besteht, die getrennt vom Kurbelkörper durch Kaltschmieden an jeder Verbindungswand des Kurbelkörpers ausgebildet sind, gefolgt von einem derartigen Zusammendrücken eines jeden Gegengewichts, daß jedes Gegengewicht plastisch mit jeder Verbindungswand gekoppelt wird und der Kurbelkörper und die Gegengewichte zu einer einzigen Einheit verbunden sind (0017).
Beim Stauchschritt werden die als Lagerabschnitte dienenden Abschnitte j' und die als Zapfenabschnitte des achsversetzten Materials 10' dienenden Abschnitte p' jeweils von Matrizen 30' und 31' gehalten, wie in 29 gezeigt, und sind verschiebbar in einem Gehäuse 32' derart druckbeaufschlagt angeordnet, daß sie in festgehaltenem Zustand in Achsrichtung zusammengedrückt und so geformt werden, daß sie die als Verbindungswände des achsversetzten Materials 10' dienenden Abschnitte w' quetschen und den Abstand zwischen den Verbindungswänden W', mit einer vorgegebenen Abmessung bilden. Außerdem ist in Fällen, in welchen beispielsweise die als Verbindungswände dienenden Abschnitte w' sich in radialer Formrichtung erstrecken, um die Abschnitte w' beim Kaltpressen zu quetschen, und der Betrag der Achsversetzung zunimmt von dem Betrag der Achsversetzung der als Lagerabschnitte und Zapfenabschnitte des achsversetzten Materials 10' dienenden Abschnitte j' und p' bis zu dem Betrag der Achsversetzung zwischen den Lagerabschnitten J' und den Zapfenabschnitten P' der Kurbelwelle 100' (Verlängerung der als Verbindungswände dienenden Abschnitte w'), die Matrize 31', die die als Zapfenabschnitte dienenden Abschnitte p' hält, derart gestaltet, daß sie in der Lage ist, in einer Richtung bewegt zu werden, die eine Verlängerung innerhalb des Gehäuses 32' gestattet, die die Zunahme des Betrags der Achsversetzung begleitet.
Dokumente zum Stand der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: Japanische veröffentlichte Anmeldung Nr. 2005-9595

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Beim oben erwähnten Patentdokument 1 wird eine Dicke t' nur geringfügig dünner ausgebildet als der Durchmesser des Materials als Ergebnis davon, daß die Wangenabschnitte des achsversetzten Materials 10' (im Gegensatz zum Rohling der vorliegenden Erfindung), wie auch in 28 der vorliegenden Erfindung gezeigt, durchgehend gebogen sind, weil das Rohling- bzw. Knüppelmaterial (im Gegensatz zum Vorformschritt der vorliegenden Erfindung) nur beim Biegeschritt gebogen wird. Demzufolge nimmt beim Stauchschritt des achsversetzten Materials 10' der den Halterungsschablonen bzw. Matritzen 30' und 31' entsprechende, vorgesehene Bereich der als Wangenabschnitte dienenden Abschnitte w' zu, und es ist eine große Kraft für eine Formgebung erforderlich, die auf eine vorgegebene Dicke quetscht. Beim oben beschriebenen Stand der Technik wurden, um auf eine in 30 gezeigte Dicke der Wangenabschnitte W' der Kurbelwelle 100' zu formen, die als die Wangenabschnitte des achsversetzten Materials 10' dienenden Abschnitte w' beim Stauchschritt (im Gegensatz zum beendenden Schritt der vorliegenden Erfindung) um einen großen Betrag gequetscht, wie in 29 gezeigt.
Dabei fließt das Material, wenn derart geformt wird, daß die als die Wangenabschnitte des achsversetzten Materials 10' dienenden Abschnitte w' beim Stauchschritt gequetscht werden, zu den als die Lagerabschnitte und Zapfenabschnitte dienenden Abschnitten j' und p', wie dies durch die Pfeile F in 31 gezeigt ist. Das zu den Abschnitten j' und p' geflossene, als die Lagerabschnitte und Zapfenabschnitte dienende Material, drückt die Halterungsschablonen bzw. Matritzen 30' und 31' beiseite als Folge des Versuchs, seinen Durchmesser zu erweitern, wie dies durch die Pfeile G in 31 gezeigt ist. Und der Gleitreibungswiderstand relativ zur inneren Oberfläche des Gehäuses 32' nimmt zu. Als Ergebnis ist eine große Kraft erforderlich, um bei der Ausführung des Stauchschritts innerhalb des Gehäuses 32' Druck in Achsrichtung auszuüben, und es wird schwierig, die Dicke der Wangenabschnitte W' oder den Abstand zwischen den Zapfenabschnitten P' präzise zu formen, und als Ergebnis davon, daß die Endflächen der Halterungsschablonen 30' und 31' gegen die inneren Oberflächen des Gehäuses 32' gedrückt werden, nimmt der Gleitreibungswiderstand derart zu, daß, wenn versucht wird, einen übermäßigen Druck in Achsrichtung auszuüben, die Halterungsschablonen 30' und 31', wie in 32 gezeigt, durch Biegen und dergleichen verformt werden, oder sich um die Abschnitte der Halterungsschablonen 30' und 31', die die als die Lagerabschnitte und Zapfenabschnitte dienenden Abschnitte j' und p' festklemmen, Einrisse bilden, woraus sich Probleme wie Bruch oder dergleichen ergeben. Demzufolge war es schwierig, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine Form einschließt, die in realistischer Weise beim Stauchschritt gebraucht werden kann.
Angesichts des Vorstehenden ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das fähig ist, durch Anwendung einer einfachen Konstruktion leicht und mit guter Präzision eine Kurbelwelle herzustellen und eine Vorrichtung hierfür zu schaffen.
Mittel zur Lösung des Problems
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Kurbelwelle ist ein Verfahren zur Herstellung einer Kurbelwelle, die Lagerabschnitte besitzt, die als zentrale Drehachse dienen, gegenüber den Lagerabschnitten achsversetzte Zapfenabschnitte und Wangenabschnitte, die sich zwischen den Lagerabschnitten und den Zapfenabschnitten erstrecken, umfassend: einen Vorformschritt, der ein Material zur Formung eines Rohlings biegt, bei dem als die Zapfenabschnitte und als die Wangenabschnitte dienende Abschnitte geformt werden; und einen Endbearbeitungsschritt zum Drücken des Rohlings in Achsrichtung, um dessen als die Wangenabschnitte dienende Abschnitte auf eine vorgegebene Dicke zu formen, wobei in den Abschnitten des Rohlings, die beim Vorformschritt als die Wangenabschnitte dienen, dünnwandige Abschnitte geformt werden.
Zusätzlich ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung einer Kurbelwelle eine Vorrichtung die als eine zentrale Drehachse dienende Lagerabschnitte besitzt, sowie gegenüber den Lagerabschnitten achsversetzte Zapfenabschnitte und Wangenabschnitte, die sich zwischen den Lagerabschnitten und den Zapfenabschnitten erstrecken, versehen mit: einer Vorformvorrichtung, die ein Material biegt; um einen Rohling zu formen, bei dem als die Zapfenabschnitte und die Wangenabschnitte dienende Abschnitte ausgebildet sind; und einer Endbearbeitungs-Formvorrichtung die den Rohling in Achsrichtung drückt, um dessen als Wangenabschnitte dienende Abschnitte auf die vorgegebene Dicke zu formen, wobei die Vorformvorrichtung mit einem Stempel versehen ist, der die als Zapfenabschnitte dienenden Abschnitte des Materials ergreift und mit Matrizen, die die als Lagerabschnitte dienenden Materialabschnitte ergreifen, und der Stempel bzw. die Matrizen vorspringende Abschnitte zur Formung der dünnwandigen Abschnitte der als Wangenabschnitte dienenden Materialabschnitte aufweisen.
Wirkungen der Erfindung
Soweit die Erfindung das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Kurbelwelle betrifft, kann durch die in einem Vorformschritt erfolgende Ausformung der dünnwandigen Abschnitte in Abschnitten, die als Wangenabschnitte eines Rohlings dienen, wenn der Rohling in Achsrichtung gedrückt wird, um als die Wangenabschnitte dienende seiner Abschnitte auf eine vorgegebene Dicke umzuformen, das Ausmaß der Quetschung der als die Wangenabschnitte dienenden Abschnitte reduziert werden und als Ergebnis davon kann der Materialfluß reduziert werden, wodurch es möglich wird die Kurbelwelle leicht und mit guter Präzision herzustellen.
Zusätzlich wird gemäß der Erfindung, soweit es die Vorrichtung zur Herstellung der Kurbelwelle nach der Erfindung betrifft, ein Material gebogen, während als Zapfenabschnitte dienende Materialabschnitte von einem Stempel und als Lagerabschnitte dienende Materialabschnitte von Matrizen ergriffen und dünnwandige Abschnitte in den als Wangenabschnitte dienenden Materialabschnitten durch vorspringende Abschnitte am Stempel und an den Matrizen geformt werden. Als Ergebnis kann, wenn ein Rohling von einer Endbearbeitungs-Formvorrichtung in Achsrichtung gedrückt wird, und seine als Wangenabschnitte dienenden Abschnitte auf die vorgegebene Dicke geformt werden, das Ausmaß des Quetschens der als Wangenabschnitte dienenden Abschnitte reduziert werden und als Ergebnis davon der Materialfluß reduziert werden, wodurch es möglich wird, die Kurbelwelle leicht und mit guter Präzision herzustellen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Frontansicht zur Erläuterung einer Ausführungsform eines geformten Rohlings gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine vergrößerte Teilansicht aus 1.
3 ist eine vergrößerte Teilansicht einer Kurbelwelle, die durch eine Endformgebung aus einem in 2 dargestellten Rohling geformt ist.
4 4A ist eine vergrößerte Teilansicht zur Erläuterung eines Zustands vor dem Beginn der Vorformung, während 4B eine Teilansicht zur Erläuterung eines Zustands unmittelbar nach dem Beginn der Vorformung entsprechend einer Ausführungsform einer Vorformvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist.
5 5A ist eine Frontansicht und 5B ist eine Seitenansicht zur Erläuterung einer Ausführungsform eines Druckstempels und von Matrizen.
6 ist eine vergrößerte Teilansicht zur Erläuterung einer Vorformvorrichtung, die den Stempel und die Matrizen, wie in 5 gezeigt, benutzt.
7 7A ist eine Prinzipskizze, die den Materialfluß im Falle der Durchführung der Vorformung mit einem gewöhnlichen Stempel und Matrizen nach dem Stand der Technik zeigt, während 7B eine entsprechende Darstellung des Materialflusses ist bei Durchführung der Vorformung mit dem Stempel und den Matrizen gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in 5 gezeigt.
8 ist eine Frontansicht zur Erläuterung einer Ausführungsform in dem Falle, in dem eine erfindungsgemäß hergestellte Kurbelwelle einen spanabhebend hergestellten Ölkanal besitzt.
9 ist ein Querschnitt nach der Linie A-A in 8.
10 10A ist ein Querschnitt durch eine und 10B eine Seitenansicht einer Ausführungsform von Matrizen oder eines Stempels zur Herstellung der in den 8 und 9 gezeigten Kurbelwelle.
11 stellt die Beziehung betreffend Durchmesser und Winkel zwischen einem in einer Kurbelwelle spanabhebend hergestellten Ölkanal (11A) und der in 10 gezeigten Projektion (11B) dar.
12 ist eine Seitenansicht zur Erläuterung einer unterschiedlichen Ausführungsform von Matrizen oder eines Stempels zur Herstellung einer Kurbelwelle mit einem Ölkanal.
13 ist ein Querschnitt zur Erläuterung der Form einer Kurbelwelle, die mit den Matrizen und dem Stempel hergestellt ist, die in 12 gezeigt sind.
14 zeigt Prinzipskizzen zur Erläuterung einer Vorformvorrichtung, falls sie in Achsrichtung wirkende Betätigungsmittel (14A) und rechtwinklig zur Achsrichtung wirkende Betätigungsmittel (14B) aufweist, dir getrennt und steuerbar sind.
15 15A ist ein Querschnitt zur Erläuterung eines Zustandes vor dem Beginn eines beendenden Formgebungsschritts, während 15B dies zur Erläuterung eines Zustands ist nach der Vollendung des beendenden Formgebungsschritts einer Endbearbeitungsformvorrichtung, falls sie mit zentralen Befestigungsmitteln für den Lagerabschnitt versehen ist zum Fixieren eines in der Mitte eines Rohlings angeordneten zentralen Lagerabschnitts und mit Druckerzeugungsmitteln, um beide Enden des Rohlings gegen die Mitte des Rohlings in Achsrichtung mit Druck zu beaufschlagen.
16 16A ist eine erläuternde Darstellung eines Zustands vor dem Vorformen, während 16B dies für den Zustand nach dem Vorformen einer Ausführungsform ist, bei der das Vorformen in einem Abschnitt ausgeführt wird, der als Zapfen #2 dient, falls eine Kurbelwelle hergestellt wird, bei der eine Mehrzahl von Zapfenabschnitten gegenüber einem Lagerabschnitt in der gleichen Richtung achsversetzt sind.
17 17A ist eine erläuternde Darstellung eines Zustands vor dem Vorformen, während 17B dies für den Zustand nach dem Vorformen einer Ausführungsform ist, bei der das Vorformen in einem Abschnitt ausgeführt wird, der als Zapfen #3 dient, der in der gleichen Richtung achsversetzt ist wie der in 16 gezeigte Zapfen #2.
18 18A ist eine erläuternde Darstellung eines Zustands vor dem Vorformen, während 18B dies für den Zustand nach dem Vorformen einer Ausführungsform ist, bei der das Vorformen in einem Abschnitt ausgeführt wird, der als Zapfen #1 dient, der in in einer unterschiedlichen Richtung achsversetzt ist wie die Zapfen #2 und Zapfen #3 nach dem in 17 gezeigten Zustand.
19 19A ist eine erläuternde Darstellung eines Zustands vor dem Vorformen, während 19B dies für den Zustand nach dem Vorformen einer Ausführungsform ist, bei der das Vorformen in einem Abschnitt ausgeführt wird, der als Zapfen #4 dient, der in der gleichen Richtung achsversetzt ist wie der in 17 gezeigte Zapfen #1.
20 20A ist ein Querschnitt eines Zustands, vor dem beendenden Formgebungsschritt, während 20B dies für einen Zustand nach dem beendenden Formgebungsschritt ist, um eine Ausführungsform für das Formen der Zapfen #2 und Zapfen #3 zu erläutern.
21 ist ein Querschnitt zur Erläuterung einer Ausführungsform eines beendenden Formgebungsschritts zur Formung der Zapfen #1 und Zapfen #4.
22 ist eine erläuternde Zeichnung die eine Schrumpfung darstellt, die in einem Rohling aufgrund eines Materialflusses während des Vorformens auftritt.
23 ist ein vergrößerter Querschnitt nach der Linie B-B in 22.
24 24A ist eine erläuternde Zeichnung eines Rohlings in einem Zustand vor der Vorformung, während 24B dies bei einem Rohling in einem Zustand nach der Vorformung bei einer anderen Ausführungsform ist, bei der die Vorformung eines als Zapfen #1 dienenden Abschnitts gezeigt ist.
25 25A ist eine erläuternde Zeichnung eines Rohlings in einem Zustand vor der Vorformung, während 25B dies bei einem Rohling in einem Zustand nach der Vorformung bei einer anderen Ausführungsform ist, wobei die nächste Vorformung eines als Zapfen #2 dienenden Abschnitts gezeigt ist.
26 26A ist eine erläuternde Zeichnung eines Rohlings in einem Zustand vor der Vorformung, während 26B dies bei einem Rohling in einem Zustand nach der Vorformung ist, wobei die nächste Vorformung eines als Zapfen #3 dienenden Abschnitts gezeigt ist.
27 27A ist eine erläuternde Zeichnung eines Rohlings in einem Zustand vor der Vorformung, während 27B dies bei einem Rohling in einem Zustand nach der Vorformung ist, wobei die nächste Vorformung eines als Zapfen #4 dienenden Abschnitts gezeigt ist.
28 ist eine vergrößerte Teilansicht zur Erläuterung achsversetzten Materials, das in einem Biegeschritt gemäß dem Stand der Technik gebogen wurde.
29 ist ein Querschnitt zur Erläuterung eines Stauchschritts, bei welchem an achsversetztes Material preßgeformt wird, indem es beim Stand der Technik in Achsrichtung gedrückt wird.
30 ist eine vergrößerte Teilansicht zur Erläuterung eines Kurbelwellenkörpers, bei dem der Abstand zwischen Verbindungswänden mit einer vorgegebenen Dimension gemäß dem Stand der Technik geformt wird.
31 ist ein vergrößerter Teilquerschnitt zur Erläuterung des Materialflusses während des Preßformens eines achsversetzten Materials durch Drücken in Achsrichtung bei einem Stauchschritt.
32 ist eine erläuternde Zeichnung der Ausdehnung des Durchmessers eines Lagerabschnitts durch den Materialfluß während eines Stauchschritts und der Verformung einer den Lagerabschnitt ergreifenden Halterungsschablone.
Beschreibung der Bezugszeichen

1: Material, 10: Rohling, 100: Kurbelwelle, 2: Vorformvorrichtung, 3: Endbearbeitungs-Formvorrichtung, 20: Preßstempel, 21: Matrize, 22: vorspringender Abschnitt, 26: Nockenmechanismus (axial wirkendes bzw. axiales Betätigungsmittel). 27: Vorsprung, 28: Nockenmechanismus (axial wirkendes bzw. axiales Betätigungsmittel), 30: Halterungsschablone, 31: Halterungsschablone, 32: Gehäuse, P: Zapfenabschnitt, J: Lagerabschnitt, W: Wangenabschnitt. p: als Zapfenabschnitt dienender Abschnitt, j: als Lagerabschnitt dienender Abschnitt, w: als Wangenabschnitt dienender Abschnitt, T: dünnwandiger Abschnitt, H: Ölkanal.

BESTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Zunächst ist eine hauptsächlich auf eine in den 1 bis 3 gezeigte Ausführungsform gestützte Erläuterung der grundlegenden Gestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Kurbelwellen vorgesehen. Außerdem werden in der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen im Falle einer Erläuterung einer Kurbelwelle 100, die jeden der Lagerabschnitte J, Zapfenabschnitte P und Wangenabschnitte W besitzt, während im Falle der Erläuterung eines Rohlings 10 und eines Werkstoffs 1 davon, jeder der als Lagerabschnitt dienenden Abschnitte j, der als Zapfenabschnitt dienenden Abschnitte p und der als Wangenabschnitt dienenden Abschnitte w durch die Zuordnung einer Nummer nach dem zur Kennzeichnung jenes Abschnitts benutzten Alphabetbuchstaben ausgewiesen wird, um jeden Abschnitt zu spezifizieren. In dem Falle der Kurbelwelle 100, die nicht darauf beschränkt ist, insbesondere eine Mehrzahl von Zapfenabschnitten zu besitzen, und in dem Falle, daß der Rohling 10 und dessen Material 1 nicht nach einem Alphabetbuchstaben vorgesehen sind, wird dagegen keine Nummer nach dem Buchstaben benutzt, um jenen Abschnitt in den folgenden Beschreibungen zu repräsentieren. In den Zeichnungen werden die gleichen Bezugszeichen benutzt, um ähnliche oder gleiche Bestandteile zu kennzeichnen.
Wie hauptsächlich unter Bezugnahme auf 8 und dergleichen gezeigt wird, ist die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung der Kurbelwelle 100, die Hauptlagerzapfen J, gegenüber dem Hauptlagerzapfen achsversetzte Pleuellagerzapfen P und sich zwischen den Hauptlagerzapfen J und den Pleuellagerzapfen P erstreckende Wangenabschnitte W besitzt und mit einer Vorformvorrichtung 2 ausgestattet ist, die den Rohling 10 verformt, an dem durch Biegen des Materials 1 Abschnitte p und j ausgeformt werden, die als Zapfenabschnitte und Lagerabschnitte dienen, sowie mit Endbearbeitungs-Formvorrichtung 3, die zusammen mit, als deren Wangenabschnitte dienenden, formgebenden Abschnitten w, die Wangenabschnitte W mit einem vorgegebenen Abstand und vorgegebener Dicke durch Pressen des Rohlings 10 in axialer Richtung ausformt. Die Vorformvorrichtung 2 ist mit einem Preßstempel 20 versehen, der die als Zapfenabschnitte des Materials 1 dienenden Abschnitte p erfaßt, und mit Matrizen 21, die die als Lagerabschnitte dienenden Abschnitte j erfassen, wobei der Preßstempel 20 und die Matrizen 21 vorspringende Abschnitte 22 besitzen, um einen dünnwandigen Abschnitt T in den als Wangenabschnitte des Materials 1 dienenden Abschnitten w auszubilden.
Wie in 2 gezeigt, ist die Vorformvorrichtung 2 bei dieser Ausführungsform mit dem Preßstempel 20 versehen, der die als Zapfenabschnitte des Materials 1 dienenden Abschnitte p aufweist, ein Paar von Matrizen 21, 21, die die als Lagerabschnitte dienenden Abschnitte j aufweisen, (nachfolgend beschriebene) axial rechtwinklige Betätigungsmittel, die den Preßstempel 20 in zur Achsrichtung rechtwinkliger Richtung betätigen und (nachfolgend beschriebene) axiale Betätigungsmittel 26, die die Matrizen 21 relativ zum Preßstempel 20 in der axialen Richtung betätigen, wobei der Preßstempel 20 und die Matrizen 21 vorspringende Abschnitte 22 besitzen, um einen dünnwandigen Abschnitt T dadurch auszubilden, daß die als Wangenabschnitte des Rohlings 10 dienenden Abschnitte w in jenen Abschnitten, in welchen die als deren Wangenabschnitte dienenden Abschnitte w ausgeformt werden, teilweise gepreßt werden.
Wie in 3 gezeigt, ist die Endbearbeitungs-Formvorrichtung 3 bei dieser Ausführungsform mit einer Halterungsschablone 30 versehen, die die als Lagerabschnitte des Rohlings 10 dienenden Abschnitte j hält, und mit einer Halterungsschablone 31, die die als Zapfenabschnitte dienenden Abschnitte p hält, mit einem Gehäuse 32, das die Halterungsschablonen 30 und 31 derart hält, daß sie in axialer Richtung beweglich sind, während sie die Halterungsschablonen 30 und 31 in radialer Richtung (Richtung rechtwinklig zur Achse) zurückhält, sowie mit einem (nachfolgend beschriebenen ) axial wirkenden Preßmittel 26, das in axialer Richtung einen Druck ausübt, um die Wangenabschnitte W mit einem vorgegebenen Abstand durch Bewegung der Halterungsschablonen 30 und 31 in axialer Richtung innerhalb des Gehäuses 32 auszuformen und die als Wangenabschnitte des Rohlings 10 dienenden Abschnitte w zwischen den Halterungsschablonen 30 und 31 einzuquetschen.
Der Preßstempel 20 der Vorformvorrichtung 2 besitzt einen Körper 20a, der das Material 1 in einer zur Achse rechtwinkligen Richtung drückt, und eine Halterung 20b am Stempel, die die als Zapfenabschnitte dienenden Abschnitt p des Materials 1 dadurch erfaßt, daß sie unterhalb dieses Körpers 20a angeordnet ist. Die Halterung 20b am Stempel kann so gelöst werden, daß sie befähigt ist in Bezug auf den Körper 20a geöffnet/geschlossen oder angebracht/abgenommen zu werden. Das Material 1 wird in einem Zustand mit geöffneter oder vom Körper 20a abgenommener Halterung 20b positioniert und die als Zapfenabschnitte dienenden Abschnitte p werden durch nachfolgendes Schließen oder Anbringen der Halterung 20b am Körper 20a und Aufrechterhaltung dieses Zustands durch eine Klammer oder dergleichen erfaßt. Der Preßstempel 20 ist an einer oberen Platte 23 angebracht. Die obere Platte 23 ist beispielsweise mit dem Druckelement einer Presse verbunden, das als Betätigungsmittel agiert, während es rechtwinklig zur Achse des Materials 1 vor und zurück bewegt wird. Der Körper 20a besitzt die daran ausgebildeten, vorspringenden Abschnitte 22, die das Absenken der oberen Platte 23 begleitend die als Zapfenabschnitte dienenden Abschnitte p des erfaßten Materials 1 in der Richtung rechtwinklig zur Achse drücken und teilweise die den als Zapfenabschnitte dienenden Abschnitten p benachbarten, als Wangenabschnitte dienenden Abschnitte w in der axialen Richtung zwischen die später beschriebenen Körper 21a der Matrizen 21 drücken, um einen als der dünne Wandabschnitt T dienenden konkaven Abschnitt auszubilden.
Die Matrizen 21 besitzen die Körper 21a, die die als Wangenabschnitte dienenden Abschnitte w durch Quetschen mit dem Stempel 20 verformen, und Matrizenklammern 21b, die jene als Lagerabschnitte j des Materials 1 dienenden Abschnitte erfassen, sind in gleicher Weise wie der Stempel 20 oberhalb der Körper 21a angeordnet und die Matrizenklammern 21b können geöffnet/geschlossen oder an/von den Körpern 21a angebracht/abgenommen werden. Die Körper 21a besitzen die daran ausgebildeten, vorspringenden Abschnitte 22 zur Bildung von als dünnwandiger Abschnitt T dienenden konkaven Abschnitten in den als Wangenabschnitte w dienenden Abschnitten. Die Matrizen sind so vorgesehen, daß sie in axialer Richtung beweglich sind.
Das axial wirkende Betätigungsmittel 26 kann durch Nockenmechanismen gestaltet werden, die sich derart bewegen, daß, sie sich beim Absenken der Platte 23 gegenseitig nähern, wie beispielsweise in 4 und den 16 bis 19 gezeigt. Die die axial wirkenden Betätigungsmittel bildenden Nockenmechanismen 26 bestehen jeweils aus einem Betätigungsnocken 26a und einem betätigten Nocken 26b. Außerdem sind bei der in 4 und dergleichen gezeigten Ausführungsform die Nockenoberflächen beider jeweils das Paar von Matrizen 21 in axialer Richtung bewegender Nockenmechanismen 26 auf den gleichen Winkel eingestellt, und somit bewegen die Nockenmechanismen 26 beide Matrizen 21 derart in der axialen Richtung, daß sie sich in gleicher Weise gegenseitig nähern, wenn die obere platte 23 abgesenkt wird. Der Betätigungsnocken 26a und der betätigte Nocken 26b sind auf der Seite des Materials 1 (auf der Oberseite und der Rückseite des Papiers bei 4 und dergleichen) derart positioniert, daß eine Kollision mit dem vom Stempel 20 und den Matrizen 21 erfaßten Material 1 vermieden wird und die Nockenoberflächen beider Nocken 26a und 26b einander gegenüberliegen. Folglich sind der Betätigungsnocken 26a und der betätigte Nocken 26b in den Zeichnungen durch unterbrochene Linien dargestellt. Der Betätigungsnocken 26a ist derart angeordnet, daß sich nicht in axialer Richtung bewegt, während der betätigte Nocken 26b so angeordnet ist, daß er in axialer Richtung beweglich und mit den Matrizen 21 gekuppelt ist. Wenn der Betätigungsnocken 26a die sich senkende obere Platte 23 begleitend nach unten gedrückt wird, wird das Matrizenpaar 21, 21 derart in axialer Richtung bewegt, daß sich die Matrizen gegenseitig durch den betätigten Nocken 26b annähern. Beim Nockenmechanismus 26 dieser Ausführungsform sind die Nockenoberflächen des Betätigungsnockens 26a und des betätigten Nockens 26b derart eingestellt, daß sie sich gegenseitig in einem Zustand berühren, in welchem der Betätigungsnocken 26a sich nicht absenkt und der betätigte Nocken 26b sich nicht in axialer Richtung bewegt, derart, daß sie eine gegenseitige Annäherung gestatten (nämlich die Vorformung des Materials 1 noch nicht begonnen hat). Somit wird bei dieser Ausführungsform eine Gestaltung angewandt, bei der das Pressen des Materials in einer zur Achsrichtung senkrechten Richtung durch Absenken der oberen Platte 23 und das Pressen des Materials in seiner Achsrichtung durch die Nockenmechanismen 26 gleichzeitig begonnen werden. Außerdem ist das axial wirkende Betätigungsmittel 26 nicht auf einen Nockenmechanismus beschränkt, sondern es kann vielmehr auch durch einen anderen Aktuator, wie etwa einen hydraulischen, sich in axialer Richtung ausdehnenden und zusammenziehenden Zylinder, gebildet werden.
Die Halterungsschablonen 30 und 31 der Endbearbeitungs-Formvorrichtung 3 sind jeweils derart in Abschnitte unterteilt, daß sie gelöst werden können, um geöffnet/geschlossen oder angebracht/abgenommen zu werden, so daß die als Lagerabschnitte dienenden Abschnitte j und die als Zapfenabschnitte dienenden Abschnitte p festgehalten oder gelöst werden können. Zusätzlich ist das Gehäuse 32 so geformt, daß es insgesamt eine annähernd zylindrische Form aufweist und aus einem Paar von Hälften besteht, die eine Gestalt aufweisen, die durch Teilung des Gehäuse 32 erhalten wird, so daß sie befähigt sind, geöffnet/geschlossen zu werden und dadurch der von den Halterungsschablonen 30 und 31 gehaltene Rohling 10 innerhalb des Gehäuses 32 positioniert und nach der Formgebung daraus entfernt werden kann. Wenn die Endformgebung durchgeführt wird, wird das von einem Paar von Hälften gebildete Gehäuse 32 so gehalten, daß es nicht versehentlich geöffnet werden kann. Axial wirkende Druckmittel 33 können dadurch gestaltet werden, daß man einem Ende des Gehäuses 32 den Kontakt mit einer Boden- oder Wandfläche gestattet, wie dies beispielsweise in den 20 und 21 gezeigt ist, zusammen mit dem Einbau eines mit einem Druckstempel und dergleichen versehenen Druckelements 37 vom anderen Ende her, oder durch Einsetzen der mit Druckstempeln versehenen Druckelemente 37 von beiden Enden des Gehäuses her, wie in 15 gezeigt.
Als nächstes erfolgt eine Erläuterung des Grundkonzepts des Kurbelwellenherstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, zusammen mit der Wirkungsweise der Vorrichtungen 2 und 3 in Übereinstimmung mit dem Falle einer Verwendung der Vorrichtungen 2 und 3, die in der vorher, hauptsächlich basierend auf einer in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform, beschriebenen Weise konstruiert sind. Außerdem zeigt die 1 den durch Vorformung des Materials 1 erhaltenen Rohling 10 im Falle der Herstellung einer Kurbelwelle 100, die beispielsweise in einem Verbrennungsmotor der Vierzylinderreihenbauart verwendet wird. Der Rohling 10 wird mit Abschnitten p1 bis p4 ausgebildet, die als vier Zapfenabschnitte dienen, die in einer vorgegebenen Richtung gegenüber den als Lagerabschnitte dienenden Abschnitten j achsversetzt sind, und mit Abschnitten w10, w12, w21, w23, w32, w34, w43 und w45, die sich in einer vorgegebenen radialen Richtung von als Lagerabschnitte dienenden Abschnitten j01, j12, j23, j34 und j45 aus erstrecken und als Wangenabschnitte dienen, die jeweils beide Enden der als jeder der Zapfenabschnitte dienenden Abschnitte p1 bis p4 abstützen.
Wie allgemein unter Bezugnahme auf 8 und dergleichen gezeigt ist, ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Kurbelwelle 100, die als zentrale Drehachse dienende Lagerabschnitte J, gegenüber den Lagerabschnitten J achsversetzte Zapfenabschnitte P und sich zwischen den Lagerabschnitten J und den Zapfenabschnitten P erstreckende Wangenabschnitte W besitzt. Das Verfahren schließt einen Vorformschritt zur Formung des Rohlings 10 ein, bei welchem die als Zapfenabschnitte und Wangenabschnitte dienenden Abschnitte p und w durch Biegen des Materials 1 ausgebildet werden, und einen Endbearbeitungsschritt zur Formung der als Wangenabschnitte dienenden Abschnitte w mit einer vorgegebenen Dicke, durch Pressen des Rohlings 10 in der axialen Richtung, und zur Formung der Wangenabschnitte W mit einer vorgegebenen Neigung. Beim Endbearbeitungsschritt wird ein dünnwandiger Abschnitt T in den Abschnitten w ausgeformt, der als Wangenabschnitt des Rohlings 10 dient.
Das Material 1 besteht aus einem stangen- oder drahtförmigen Material mit einem kreisförmigen Querschnitt. Beim Vorformschritt werden, wie in 2 gezeigt, die Zapfenabschnitte p, die als Zapfenabschnitte des Materials 1 dienen, vom Stempel 20 erfaßt, und die Abschnitte j, die als Lagerabschnitte dienen, werden ihrerseits von den Matrizen 21 erfaßt. Zusammen mit dem Drücken des Stempels 20 durch Bewegung in der zur Achse des Materials 1 rechtwinkligen Richtung werden die Matrizen 21 durch Bewegung in der Achsrichtung derart gedrückt, daß sie sich dem Stempel 20 nähern. Die als Zapfenabschnitte dienenden Abschnitte p des Materials 1 sind gegenüber den als Lagerabschnitt dienenden Abschnitten j achsversetzt. Durch Veranlassung der Matrizen 21, 21 sich die Achsversetzung begleitend derart zu bewegen, daß sie sich einander annähern, werden die Wangenabschnitte w, die als Wangenabschnitte zwischen den als Zapfenabschnitte dienenden Abschnitten p und den als Lagerabschnitte dienenden Abschnitten j in der axialen Richtung zwischen dem Körper 20a des Stempels 20 und den Körpern 21a der Matrizen 21 gepreßt. Durch Kombination der Druckkräfte bei der Bewegung des Stempels 20 in der zur Achsrichtung des Materials 1 rechtwinkligen Richtung und der Druckkräfte bei der Bewegung der Matrizen 21, 21 in der Achsrichtung derart, daß sie sich einander annähern, werden die Abschnitte w durch beide vorspringenden Abschnitte 22 teilweise derart gepreßt, daß sie einen konkaven Abschnitt bilden. Als Ergebnis wird in den als Wangenabschnitte dienenden Abschnitten w ein dünnwandiger Abschnitt T gebildet.
Der dünnwandige Abschnitt T wird, wie durch die vergrößerte Ansicht in 2 gezeigt, im Vergleich mit dem achsversetzten Material 10', das, wie beim Stand der Technik (siehe die unterbrochene Linie in 2) durch einfaches Biegen eines Materials 1' erhalten wird, in einer Dickenrichtung a dünner. Zusätzlich ist der dünnwandige Abschnitt T im Vergleich mit dem Stand der Technik auch in der axialen Richtung b (Richtung nach links und rechts in 2) und in einer radialen Richtung c (auf und ab in 2) dünner.
Als nächstes werden, wie in 3 gezeigt, beim Endbearbeitungschritt die Halterungsschablonen 30 und 31 angebracht und besitzen die als Zapfenabschnitte dienenden Abschnitte p des Rohlings 10 und die als Lagerabschnitte dienenden Abschnitte j, und sind innerhalb des Gehäuses 32 angeordnet und drücken in die axiale Richtung. Der dünnwandige Abschnitt T ist in den als Wangenabschnitte dienenden Abschnitten w des Rohlings 10 ausgebildet. Deshalb ist, wie in 3 gezeigt, wenn die Abschnitte j und p, die als Lagerabschnitte und Zapfenabschnitte des Rohlings 10 dienen, von den Halterungsschablonen 30 und 31 gehalten werden und derart gedrückt werden, daß die Abschnitte j und p in axialer Richtung innerhalb des Gehäuses 32 kaltfließend verformt werden, so daß die als Wangenabschnitte dienenden Abschnitte w des Rohlings 10 zwischen den Halterungsschablonen 30 und 31 beim Endbearbeitungschritt gequetscht werden, wobei ein kleinerer Anteil des Quetschens erforderlich ist, um ausgehend von der Dicke der als Wangenabschnitte dienenden Abschnitten w des Rohlings 10 auf die vorgegebene Dicke des Wangenabschnitts W der Kurbelwelle 100 zu quetschen, und die die Halterungsschablonen 30 und 31 berührende Projektionsfläche wird kleiner. Demzufolge wird eine geringere Druckkraft in axialer Richtung benötigt.
Überdies werden dadurch, daß der dünnwandige Abschnitt T in den beim als Wangenabschnitte des Rohlings 10 dienenden Abschnitten w geformt wird, die Abschnitte W, die beim Endbearbeitungschritt derart kaltfließend verformt werden, daß sie in axialer Richtung gequetscht werden, mit Eckabschnitten mit reduzierter Dicke ausgeformt. Da das Moment reduziert werden kann, wenn die Kurbelwelle 100 um die in Bezug auf die Lagerabschnitte J zentrierte Achse gedreht wird, kann das Gewicht der Gegengewichte reduziert werden. Als Ergebnis kann das Gesamtgewicht der Kurbelwelle 100 reduziert werden.
Als nächstes erfolgt eine Erläuterung einer anderen Ausführungsform der Kurbelwellenproduktionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung basierend auf der 4. Außerdem werden bei dieser Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen benutzt, um jene Komponenten zu kennzeichnen; die jenen der vorher beschriebenen Ausführungsform ähnlich oder gleich sind. Erläuterungen dieser Komponenten werden weggelassen und es sind Erläuterungen nur für jene Komponenten vorgesehen, die unterschiedlich sind.
Die Vorformvorrichtung 2 dieser Ausführungsform ist so gestaltet, daß das zur Achsrichtung rechtwinklig wirkende Betätigungsmittel zunächst Abschnitte p damit beginnt, die als Zapfenabschnitte des Materials 1 dienenden Abschnitte p in einer zur Achsrichtung rechtwinkligen Richtung unter Druck zu setzen, worauf das axial wirkende Betätigungsmittel 26 beginnt, derart in axialer Richtung zu drücken, daß sich die axialen Positionen der als Zapfenabschnitte des Materials 1 dienenden Abschnitte p und die den Abschnitten p benachbarten, als Lagerabschnitte dienenden Abschnitte j einander annähern.
Die die in 4 gezeigten, axial wirkenden Betätigungsmittel bildenden Nockenmechanismen 26 sind jeder so eingestellt, daß die obere Oberfläche des betätigenden Nockens 26a einen vorgegebenen Spalt S mit der oberen Platte 23 in dem Zustand bildet, in dem der Stempel 20 beginnt, die als Zapfenabschnitte des Materials 1 dienenden Abschnitte p in einer zur Achsrichtung rechtwinkligen Richtung unter Druck zu setzen. Der betätigte Nocken 26b wird so gelagert, daß er in axialer Richtung auf einer Basisplatte 25 der unteren Platte 24 beweglich ist. Der betätigende Nocken 26a hängt an der unteren Oberfläche der oberen Platte 23 und ist so angebracht, daß er sich nicht in axialer Richtung des Materials 1 bewegt, wenn die obere Platte 23 sich zum Kontakt mit der oberen Oberfläche des betätigenden Nockens 26a absenkt. Der betätigende Nocken 26a ist so gestaltet, daß er derart gelagert ist, daß er über die Nockenfläche des betätigten Nockens 26b gleitet und nach oben gedrückt wird. Zusätzlich kann der betätigende Nocken 26a auch eine Konstruktion verwenden, bei der er an der unteren Oberfläche der oberen Platte 23 angebracht ist und ein Spalt S in rechtwinkliger Richtung zwischen beiden Nockenflächen des betätigenden Nockens 26a und des betätigten Nockens 26b in dem Zustand ausgebildet ist, in dem die obere Platte 23 nicht abgesenkt ist und den betätigten Nocken 26b verwehrt ist, sich einander anzunähern.
Als nächstes erfolgt eine Erläuterung einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung einer Kurbelwelle nach der vorliegenden Erfindung, zusammen mit deren Funktion entsprechend dem Falle, daß die Vorformvorrichtung 2 in der in 4 dargestellten Weise konstruiert ist. Außerdem werden bei dieser Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen benutzt, um jene Komponenten zu kennzeichnen; die jenen der vorher beschriebenen Ausführungsform ähnlich oder gleich sind. Erläuterungen dieser Komponenten werden weggelassen und es sind Erläuterungen nur für jene Komponenten vorgesehen, die unterschiedlich sind.
Beim Herstellungsverfahren gemäß dieser Ausführungsform werden die als Zapfenabschnitte des Materials dienenden Abschnitte p zunächst gestartet, um beim Vorformschritt in der zur Achsrichtung rechtwinkligen Richtung gedrückt zu werden, worauf das Drücken in der Achsrichtung begonnen wird, so daß die axialen Positionen der als Zapfenabschnitte dienenden Abschnitte p und die den Abschnitten p benachbarten, als Lagerabschnitte dienenden Abschnitte j sich gegenseitig annähern.
Bei dem in 4A bzw. 4(a) gezeigten Vorformschritt werden die als Zapfenabschnitt dienenden Abschnitte p zusammen mit den Matrizen 21, die die als Lagerabschnitte dienenden Abschnitte j des Materials 1 erfassen, die in einem Zustand, in dem die obere Platte 23 angehoben ist, mit einer vorgegebenen Länge ausgeformt werden, vom Stempel 20 erfaßt, worauf das Absenken der oberen Platte 23 beginnt. Darauf werden die als Zapfenabschnitte des Materials dienenden Abschnitte p in der zur Achsrichtung rechtwinkligen Richtung gedrückt wenn die obere Platte 23 beginnt, sich abzusenken. Dementsprechend werden im Material 1 Grenzabschnitte zwischen den als Wangenabschnitte dienenden Abschnitten w und den als Zapfenabschnitte dienenden Abschnitten p, wie auch Grenzabschnitte zwischen den als Wangenabschnitte dienenden Abschnitten w und den als Lagerabschnitte dienenden Abschnitten j durch Biegen verformt. Wie in 4B bzw. 4(b) gezeigt, senkt sich, wenn die obere Platte 23 sich weiter senkt und den betätigenden Nocken 26a berührt, auch, das Absenken der oberen Platte begleitend, der betätigende Nocken 26a und die Nockenfläche berührt den mit den Matrizen 21 gekuppelten, betätigten Nocken 26b. Somit werden die betätigten Nocken 26b in axialer Richtung derart bewegt, daß sie sich gegenseitig annähern (es kann auch die Ausdrucksweise benutzt werden, daß sich die beiden Matrizen 21, 21 jeweils dem Stempel 20 nähern), und die als Wangenabschnitte dienenden Abschnitte w werden in axialer Richtung gedrückt. Zu diesem Zeitpunkt können die Matrizen 21 leicht und zuverlässig die als Lagerabschnitte des Materials 1 dienenden Abschnitte j ohne Schlupf erfassen und drücken, weil die entsprechenden Grenzabschnitte der als Wangenabschnitte des Materials 1 dienenden Abschnitte w mit den Abschnitten p und j, die als Zapfenabschnitte und Lagerabschnitte dienen, bereits begonnen haben, gebogen und verformt zu werden.
Wenn die obere Platte 23 weiter abgesenkt wird, werden die als Wangenabschnitte des Materials 1 dienenden Abschnitte w in axialer Richtung zwischen den Körper 20a des Stempels 20 und die Körper 21a der Matrizen 21 gepreßt, wodurch ein konkaver Abschnitt durch die vorspringenden Abschnitte 22 in beiden Körpern 20a und 21a ausgebildet wird und als Ergebnis davon der dünnwandige Abschnitt T wie in 2 gezeigt ausgebildet wird.
Als nächstes erfolgt eine Erläuterung einer davon verschiedenen Ausführungsform des Stempels 20 und der Matrizen 21 der Vorformvorrichtung 2 der vorliegenden Erfindung basierend auf den 5 bis 7. Außerdem ist, weil der Stempel 20 und die Matrizen 21 nahezu die gleiche Form aufweisen der Fall des Stempels 20 in den 5 bis 7 gezeigt und die Bezugszeichen jener Bestandteile der Matrizen 21, die jenen des Stempels 20 entsprechen, sind in Klammern gezeigt. Des Weiteren werden bei dieser Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen verwendet, um jene Bestandteile zu kennzeichnen, die gleich oder äquivalent mit jenen der vorher beschriebenen Ausführungsformen sind. Erläuterungen dieser Komponenten werden weggelassen und es sind Erläuterungen nur für jene Komponenten vorgesehen, die unterschiedlich sind.
Die 5A bzw. 5(a) zeigt eine Frontansicht des Stempels 20, während die 5B bzw. 5(b) eine Seitenansicht des Stempels 20 zeigt. Die 6 zeigt die den Stempel 20 und die Matrizen 21 dieser Ausführungsform verwendende Vorformvorrichtung 2. Die 7A bzw. 7(a) ist eine erläuternde Zeichnung, in der Pfeile die Fließrichtung des Rohmaterials des Materials 1 anzeigen, die durch den Stempel 20 und die Matrizen 21 mit der oben anhand des Vorformschritts erläuterten Basiskonfiguration veranlasst wird, während 7B bzw. 7(b) eine erläuternde Zeichnung ist, in der mittels Pfeilen die Fließrichtung des Rohmaterials des Materials 1 anzeigen, die durch den Stempel 20 und die Matrizen 21 bei dieser Ausführungsform verursacht wird. Außerdem sind die Positionen der Körper 20a und 21a des Stempels 20 und der Matrizen 21, die die oben beschriebene Basiskonstruktion aufweisen und die die als Wangenabschnitte des Materials 1 dienenden Abschnitte w berühren, durch unterbrochene Linien in 5B gekennzeichnet, um sie mit dieser Ausführungsform zu vergleichen.
Bei den Körpern 20a und 21a des Stempels 20 und der Matrizen 21 dieser Ausführungsform sind geneigte Oberflächen M an jenen Stellen ausgebildet, die in Kontakt mit den als Wangenabschnitte dienenden Abschnitten w des Materials 1 stehen, so daß das Rohmaterial des Materials 1 veranlaßt wird, in dessen radialer Richtung zu fließen. Wie in 5B gezeigt, ist oberhalb des das Material 1 haltenden Abschnitts eine Kantenlinie N ausgebildet, und die geneigten Oberflächen M auf beiden Seiten der Kantenlinie N sind derart geneigt, daß sie von der Kantenlinie N aus zur Seite relativ zum Papier tiefer und in der Richtung nach oben höher werden.
Der Stempel 20 und die Matrizen 21, die in dieser Weise konstruiert sind, sind, wie in 6 gezeigt, auf der oberen Platte 23 beziehungsweise der Basisplatte 25 der unteren Platte 24 der Vorformvorrichtung 2 vorgesehen. Wenn die Vorformung damit beginnt, daß ein bestimmter Abschnitt des Materials 1 erfaßt und die obere Platte 23 abgesenkt wird, wird das Rohmaterial des Materials 1 von der Kantenlinie N zu den vorspringenden Abschnitten 22 der geneigten Oberfläche M gedrückt, wie die durch Pfeile in 7B bzw. 7(b) dargestellt ist, wobei das Material in der Lage ist, nicht nur in Achsrichtung des Materials 1, sondern auch in radialer Richtung auszuweichen, und das wie durch Pfeile in 7A bzw. 7(a) gezeigt. Deshalb bewegt sich das Material nicht direkt in Achsrichtung und die Länge des Rohlings 10 erstreckt sich nicht über das Material 1 hinaus. Somit kann das Gewicht der Kurbelwelle 100 reduziert werden, indem die Wanddicke der Wangenabschnitte W reduziert wird, die in Achsrichtung eine relativ geringere Festigkeit erfordert.
Als nächstes erfolgt eine Erläuterung einer anderen Variante des Stempels 20 und der Matrizen 21 basierend auf den 8 bis 11. Außerdem betreffen die 8 bis 11 den Fall der Matrizen 21, weil der Stempel 20 und die Matrizen 21 nahezu die gleiche Konstruktion aufweisen, und die Bezugszeichen jener Bestandteile des Stempels 20, die jenen der Matrizen 21 entsprechen, sind in Klammern gezeigt. Zusätzlich sind auch bei dieser Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen verwendet, um jene Bestandteile zu kennzeichnen, die gleich oder äquivalent zu jenen der vorher beschriebenen Ausführungsformen sind. Erläuterungen dieser Komponenten werden weggelassen und es sind Erläuterungen nur für jene Komponenten vorgesehen, die unterschiedlich sind.
Wie in den 8 und 9 gezeigt, ist normalerweise in der Kurbelwelle 100 für Schmierzwecke ein Ölkanal H vorgesehen. Der Ölkanal H ist mit einem zur Achsrichtung rechtwinkligen Ölkanal H1 versehen, der in radialer Richtung die Lagerabschnitte J durchquert, und mit einem schrägen Ölkanal H2, der durch eine Öffnung eine Verbindung zwischen dem zur Achsrichtung rechtwinkligen Ölkanal H1 und den Zapfenabschnitten P schafft. Diese Art von Ölkanal H wird typischerweise durch spannabhebende Bearbeitung durch Anwendung eines Bohrers und dergleichen nach der Formung der Kurbelwelle 100 ausgebildet. Bei der spanabhebenden Bearbeitung zur Ausbildung dieses Ölkanals H und insbesondere bei der Bearbeitung zur Herstellung des schrägen Ölkanals H2 ist die Ausbildung einer Führungsbohrung erforderlich. Deshalb sind bei dieser Ausführungsform die Ausbildung der Führungsbohrungen ermöglichender Vorsprünge 27 an den inneren Oberflächen dieser das Material 1 ergreifender Abschnitte des Stempels 20 und der Matrizen 21 ausgebildet.
Wie in 10 gezeigt, sind ein Paar von Vorsprüngen 27 an der inneren Oberfläche jener Abschnitte der Matrizen 21 und des Stempels 20 ausgebildet, die das Material 1 erfassen. Die Form der Vorsprünge 27 kann die eines Kegels oder einer geometrischen Pyramide wie einer dreieckigen oder viereckigen Pyramide sein. Ein Winkel θ der Bodenoberfläche der Vorsprünge 27 (11B) ist derart festgelegt, daß er daß er annähernd gleich einem Winkel θ der schrägen Ölbohrung H2 bezogen auf die zur Achsrichtung rechtwinklige Richtung (11A), während ein Durchmesser d der Vorsprünge 27 (11B) so festgelegt ist, daß er gleich ist dem oder kleiner ist als der Durchmesser D des Ölkanals H (9).
Als nächstes erfolgt die Erläuterung einer anderen Ausführungsform des Herstellungsverfahrens der vorliegenden Erfindung zusammen mit seiner Durchführung, gemäß dem Falle der Anwendung der Matrizen 21 und des Stempels 20, bei dem die Vorsprünge 27 wie in den 8 bis 11 gezeigt ausgebildet sind. Außerdem werden auch bei dieser Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen verwendet, um jene Bestandteile zu kennzeichnen, die gleich oder äquivalent zu jenen der vorher beschriebenen Ausführungsformen sind. Erläuterungen dieser Komponenten werden weggelassen und es sind Erläuterungen nur für jene Komponenten vorgesehen, die unterschiedlich sind.
Beim Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Führungsbohrung für die spanabhebende Formgebung in dem Abschnitt der Kurbelwelle 100 ausgebildet, in dem beim Vorformschritt der Ölkanal H geöffnet werden soll. Insbesondere werden der Stempel 20 und die Matrizen 21 vorab vorbereitet. Der Stempel 20 und die Matrizen 21 weisen innere Oberflächen auf, an denen Vorsprünge 27 ausgebildet sind. Die inneren Oberflächen des Stempels 20 und der Matrize 21 sind korrespondierend zu Abschnitten, an denen das Material 1 der Vorformvorrichtung 2 gehalten ist. Das Material 1 ist zwischen den Körpern 21a und 20a und der Matrizenklammer 21b (der Stempelklammer 20) angeordnet. Das Material 1 ist dort z. B. mit einer Klammer gehalten. Führungsbohrungen zum Herstellen des Ölkanals H in der Kurbelwelle 100 werden in nachfolgenden Schritten am Material 1 abgebildet. Bei dieser Ausführungsform kann ein Schritt zur Ausbildung von Führungsbohrungen zum Bohren der Ölkanäle H nach dem Formen der Kurbelwelle 100 entfallen. Außerdem kann durch Ausbildung der Vorsprünge 28 das vom Stempel 20 und den Matrizen 21 erfaßte Material 1 daran gehindert werden, sich während der Vorformung relativ zu verschieben, und als Ergebnis kann eine Gestaltung angewandt werden, die das Pressen des Materials in Achsrichtung gleichzeitig mit dem Pressen in der zur Achsrichtung rechtwinkligen Richtung durchführt.
Als nächstes erfolgt die Erläuterung einer anderen Ausführungsform der im Stempel 20 und den Matrizen 21 ausgebildeten Vorsprünge 27 basierend auf den 12 und 13. Außerdem werden auch bei dieser Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen verwendet, um jene Bestandteile zu kennzeichnen, die gleich oder äquivalent zu jenen der vorher beschriebenen Ausführungsformen sind. Erläuterungen dieser Komponenten werden weggelassen und es sind Erläuterungen nur für jene Komponenten vorgesehen, die unterschiedlich sind. Bei dieser Ausführungsform sind, wie in 12 dargestellt, vier Vorsprünge 27 mit in Umfangsrichtung gleichmäßigen Abständen an den Innenflächen jener Abschnitte des Stempels 20 und der Matrizen 21 ausgebildet, die das Material 1 ergreifen. Jeder der Vorsprünge 27 ist so ausgebildet, daß er allmählich in der Richtung von einem ihm benachbarten Vorsprung 27 zum anderen in Umfangsrichtung in radialer Richtung einwärts vorspringt.
Mit den Matrizen 21 und dem Stempel 20, in denen die Vorsprünge 27 in dieser Weise ausgebildet sind, durch die Anordnung der vorgegebenen Positionen des Materials 1 zwischen den Körpern 21a und 20a und das Halten der Matrizenklammer 21b und der Stempelklammer 20b mit Klammern, werden, wie in 13 gezeigt, nutenförmige Führungsnischen ausgebildet, deren Tiefe allmählich in Umfangsrichtung zunimmt. Deshalb ist es möglich, einen Schritt für die Ausbildung der Führungsbohrungen für die Bohrung der Ölkanäle nach der Formgebung der Kurbelwelle 100 entfallen zu lassen und eine Konstruktion anzuwenden, bei der das vom Stempel 20 und den Matrizen 21 erfaßte Material 1 daran gehindert wird, relativ während der Vorformung zu gleiten, und das Pressen des Materials in Achsrichtung wird gleichzeitig mit dem Pressen des Materials in der zur Achsrichtung rechtwinkligen Richtung begonnen. Bei dieser Ausführungsform werden die Führungsnischen in der Form von Nuten ausgebildet, deren Tiefe allmählich in Umfangsrichtung zunimmt. Deshalb wird beim Gebrauch der Kurbelwelle 100 bei deren Drehung um die durch die Lagerabschnitte J zentrierte Achse Schmiermittel von den nutenförmigen Führungsnischen aufgeschöpft und fließt wirkungsvoll in den Ölkanal H1. Zusätzlich wird der Oberflächenkontaktbereich zwischen den Lagerabschnitten J oder den Zapfenabschnitten P und den sie tragenden Lagerabschnitten R klein. Deshalb kann die Menge des den Lagerabschnitten R zugeführten Schmiermittels reduziert werden und als Ergebnis davon kann die Kapazität der zum Pumpen des Schmiermittels benutzten Pumpe reduziert werden und im Falle der Anwendung der Kurbelwelle 100 bei einer Verbrennungskraftmaschine kann der Kraftstoffverbrauch auf einem niedrigen Niveau gehalten werden.
Als nächstes wird eine andere Ausführungsform der Vorformvorrichtung 2 der vorliegenden Erfindung basierend auf der 14 beschrieben. Außerdem werden auch bei dieser Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen verwendet, um jene Bestandteile zu kennzeichnen, die gleich oder äquivalent zu jenen der vorher beschriebenen Ausführungsformen sind. Erläuterungen dieser Komponenten werden weggelassen und es sind Erläuterungen nur für jene Komponenten vorgesehen, die unterschiedlich sind.
Eine der 14A bzw. 14(a) und 14B bzw. 14(b) ist eine Frontansicht, die die Grundkonstruktion der Vorformvorrichtung 2 zeigt, und die andere ist eine Draufsicht oder Bodenansicht gesehen aus einer Richtung, rechtwinklig zur einen Zeichnung (Richtung rechtwinklig zur Papieroberfläche). Bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen werden die als Zapfenabschnitte des Materials 1 dienenden Abschnitte p vom Stempel 20 erfaßt und in einer zur Achsrichtung rechtwinkligen Richtung gepreßt, während die Matrizen 21, die die als Lagerabschnitte dienenden Abschnitte j halten, derart bewegt werden, daß sie sich einander annähern und in Achsrichtung durch die Nockenmechanismen 26 gedrückt werden. Dazu im Gegensatz ist die Vorformvorrichtung 2 dieser Ausführungsform durch Mittel 40 (14(B) zum Ergreifen der als Zapfenabschnitte des Materials 1 dienenden Abschnitte p mit dem Stempel 20 und Druckausübung in der zur Achsrichtung senkrechten Richtung und durch Mittel 41 (14A) zur Bewegung der die als Lagerabschnitte dienenden Abschnitte j ergreifenden Matrizen 21, 21 in Achsrichtung derart, daß sie sich einander annähern und Achsrichtung unter Druck setzen, gebildet, wobei die Mittel 40 und 41 voneinander getrennt sind. Um dies genauer zu erläutern, ist bei dieser Ausführungsform das Mittel 40 zum Ergreifen der als Zapfenabschnitte des Materials 1 dienenden Abschnitte p durch den Stempel 20 und das Drücken in die zur Achsrichtung rechtwinklige Richtung, wie in 14B gezeigt, mit einem Aktuator 40, wie einem mit dem Stempel 20 verbundenen hydraulischen Zylinder, und das Mittel 41 zum jeweiligen Erfassen der als Lagerabschnitte des Materials 1 dienenden Abschnitte j mit den Matrizen 21 und zum Drücken in die Achsrichtung, um sie in der Achsrichtung einander anzunähern, ist zusammengefaßt mit Nockenmechanismen, die die Matrizen 21, 21 veranlassen, sich derart in Achsrichtung zu bewegen, daß sie sich, die Annäherung einer beweglichen Platte 42 an eine stationäre Platte 43 begleitend, einander nähern als Ergebnis ihrer Betätigung durch den Druckkolben einer Presse und dergleichen, wie in 14A gezeigt. Als Ergebnis der Verwendung dieses Typs eines Nockenmechanismus 41 können beide Matrizen 21, 21 gleichmäßig in Achsrichtung in der gleichen Weise wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen bewegt werden. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, und beispielsweise können die Mittel 41 zur Druckausübung auf die Matrizen 21 in Achsrichtung, so daß sie sich gegenseitig in Achsrichtung annähern, auch durch entsprechende Verbindung von Aktuatoren, wie Zylinder, gebildet sein, die sich statt der Nockenmechanismen 41 in Achsrichtung auf die Matrizen vorschieben und zurückziehen.
Als nächstes erfolgt eine Erläuterung einer anderen Ausführungsform des Herstellungsverfahrens der vorliegenden Erfindung gemäß dem Fall der Verwendung der in der in 14 gezeigten Weise konstruierten Vorformvorrichtung 2 zusammen mit dessen Durchführung.
Beim Vorformschritt wird das Drücken der als Zapfenabschnitte eines Materials dienenden Abschnitte p in der zur Achsrichtung senkrechte Richtung und die Druckausübung auf die Positionen der als Zapfenabschnitte dienenden Abschnitte p und der der ihnen benachbarten, als Lagerabschnitte dienenden Abschnitte j in der Achsrichtung derart, daß sie sich einander annähern, durch jeweils getrennt steuerbare Betätigungsmittel 40 und 41 durchgeführt.
Bei dieser Ausführungsform kann durch die getrennte Konstruktion der Mittel 40 für das Drücken in zur Achsrichtung rechtwinkliger Richtung und der Mittel 41 für die Druckausübung in der Achsrichtung das Drücken in zur Achsrichtung rechtwinkliger Richtung und die Druckausübung in der Achsrichtung getrennt zu einem gewünschten Zeitpunkt begonnen werden. Überdies ist es selbst in dem Falle, in welchem aufgrund einer Abnützung des Stempels 20 und der Matrizen 21 ein Fehler auftritt, möglich, die Steuerung derart auszuführen, daß der Hub des Druckkolbens einer den Nockenmechanismus 41 betätigenden Presse und der Hub des Hydraulikzylinders 40 abhängig vom aufgetretenen Fehler getrennt gesteuert werden können. Dem zufolge kann der Rohling 10 mit guter Genauigkeit vorgeformt werden.
Als nächstes erfolgt eine detaillierte Erläuterung einer anderen Ausführungsform der Endbearbeitungsformvorrichtung 3 der vorliegenden Erfindung auf der Basis der 15. Außerdem werden auch bei dieser Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen verwendet, um jene Bestandteile zu kennzeichnen, die gleich oder äquivalent zu jenen der vorher beschriebenen Ausführungsformen sind. Erläuterungen dieser Komponenten werden weggelassen und es sind Erläuterungen nur für jene Komponenten vorgesehen, die unterschiedlich sind.
Die Endbearbeitungsformvorrichtung 3 dieser Ausführungsform Ist mit einem (nachfolgend beschriebenen) Befestigungsmittel für einen zentralen Lagerabschnitt versehen, das in der Mitte des Rohlings 10 positionierten, als Lagerabschnitte dienenden Abschnitte j fixiert, sowie mit Preßvorrichtungen 36, um beide Enden des Rohlings 10 in Achsrichtung gegen das Zentrum unter Druck zu setzen.
Die 15A zeigt einen Zustand vor dem Pressen des Rohlings 10 in Achsrichtung, währen die 15B einen Zustand zeigt, in welchem die Kurbelwelle 100 durch Pressen des Rohlings 10 in Achsrichtung geformt wurde. Die Endbearbeitungsformvorrichtung 3 dieser Ausführungsform ist jene zur Herstellung einer Kurbelwelle 100 mit einer Mehrzahl von Zapfenabschnitten P (vier in 15). Wie vorher beschrieben, ist die Endbearbeitungsformvorrichtung 3 dieser Ausführungsform versehen mit: den Halterungsschablonen 30 und 31, die alle oder einen Teil der als Lagerabschnitte und Zapfenabschnitte des Rohlings 10 dienenden Abschnitte j und p aufweisen; das Gehäuse 32, das die Halterungsschablonen 30 und 31 derart enthält, daß sie in Achsrichtung beweglich sind, während sie die Halterungsschablonen 30 und 31 in radialer Richtung (rechtwinklig zur Achsrichtung) zurückhalten; und die Mittel 36 zur Ausübung eines Drucks in Achsrichtung, die die Halterungsschablonen 30 und 31 innerhalb des Gehäuses 32 in Achsrichtung derart bewegen, daß sie die als Wangenabschnitte des Rohlings 10 dienenden Abschnitte w quetschen und Druck in Achsrichtung ausübt, um den Zwischenraum zwischen den Wangenabschnitten W mit einem vorgegebenen Abstand auszubilden. Bei dieser Ausführungsform ist eine Halterungsschablone 35, die den in der Mitte des Rohlings 10 positionierten, als Lagerabschnitt dienenden Abschnitt j hält, derart fixiert, daß sie gegenüber dem Gehäuse 32 in Achsrichtung unbeweglich ist, während das Mittel zur Ausübung eines Axialdrucks von den Nockenmechanismen 36, 36 gebildet wird, die beide Enden in Richtung auf den in der Mitte des Rohlings 10 befindlichen, als Lagerabschnitt dienenden Abschnitt j drücken.
Als nächstes erfolgt eine Erläuterung einer unterschiedlichen Ausführungsform des Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung in Übereinstimmung mit dem Falle, in welchem die in 15 gezeigte Endbearbeitungsformvorrichtung 3 benutzt wird, zusammen mit deren Funktionsweise.
Beim Herstellungsverfahren nach dieser Ausführungsform werden beide Enden des Rohlings 10 in einem Zustand, in dem ein als ein Lagerabschnitt dienender Abschnitt j23 in der Mitte des Rohlings 10 fixiert ist, in Achsrichtung gegen die Mitte gedrückt.
Bei der Endbearbeitungsformvorrichtung 3 der in 15 gezeigten Ausführungsform sind Abschnitte p1 und p4, die als ein am linken Ende positionierter Zapfen (als Zapfen #1 gekennzeichnet) und ein am rechten Ende des Rohlings 10 in der Zeichnung positionierter Zapfen (als Zapfen #4 gekennzeichnet) in gleicher Richtung gegenüber einem Lagerabschnitt achsversetzt, und Abschnitte p2 und p3, die als zwei Zapfen dienen (wobei der linke Zapfen als Zapfen #2 und der rechte Zapfen als Zapfen #3 gekennzeichnet ist) zwischen den als Zapfen #1 und Zapfen #4 dienenden Abschnitten p1 und p4 in gleicher Richtung gegenüber einem als Lagerabschnitt dienenden Abschnitt j achsversetzt sind. Bei dieser Ausführungsform wird der Fall erläutert, daß in Achsrichtung Druck ausgeübt wird auf den Zwischenraum zwischen den als Lagerabschnitte dienenden Abschnitten j12 und j34, die jeweils zwischen den als Zapfen #1 und #2 dienenden Abschnitten p1 und p2 beziehungsweise den als Zapfen #3 und #4 dienenden Abschnitten p3 und p4 positioniert sind, und eine derartige Formgebung, daß die als Wangenabschnitte dienenden Abschnitte w21, w23, w32 und w34 mit den als Zapfen #2 und Zapfen #3 dienenden Abschnitten p2 und p3 verbunden sind, die in der gleichen Richtung achsversetzt sind. Demzufolge ist die Endbearbeitungsformvorrichtung 3 bei dieser Ausführungsform mit beweglichen Halterungsschablonen 30 und 31 versehen, die jeweils aufweisen: die in der gleichen Richtung zum Rohling 10 achsversetzten, als Zapfen #2 und Zapfen #3 dienenden Abschnitte p2 und p3 und die Abschnitte j12 und j34, die als Lagerabschnitte zwischen den als Zapfen #1 und #2 dienenden Abschnitten p1 und p2 und zwischen den als Zapfen #3 und #4 dienenden Abschnitten p3 und p4 dienen. Diese beweglichen Halterungsschablonen 30 und 31 sind in der Lage, sich in Achsrichtung innerhalb des Gehäuses 32 zu bewegen. Die beweglichen Halterungsschablonen 30 die die als Lagerabschnitte zwischen den als Zapfen #1 und #2 dienenden Abschnitten p1 und p2 und zwischen den als Zapfen #3 und #4 dienenden Abschnitten p3 und p4 dienen, sind derart geformt, daß sie fähig sind, die als Lagerabschnitte dienenden Abschnitte J12 und j34 innerhalb des Gehäuses 32 zu enthalten, ohne zuzulassen, daß sich die Abschnitte j12 und j34 in radialer Richtung bewegen. Überdies erstrecken sich die beweglichen Halterungsschablonen 30 jeweils in Richtung der Enden des Gehäuses 32. Zusätzlich sind die beweglichen Halterungsschablonen 31, die die als Zapfen #2 und #3 dienenden Abschnitte p2 und p3 halten, derart geformt, daß sie befähigt sind, sich als Ergebnis davon, daß de als Wangenabschnitte dienenden Abschnitte w durch Druckausübung in Achsrichtung gequetscht werden, im Gehäuse um eine vorgegebene Strecke in radialer Richtung derart zu bewegen, daß die Zapfenabschnitten P eine Achsversetzung relativ zu den Lagerabschnitten J um einen vorgegebenen Betrag erfahren, und die Wangenabschnitte W sind mit einem vorgegebenen Abstand ausgeformt. Zusätzlich ist die stationäre Halterungsschablone 35, die den in der Mitte des Rohlings 10 angeordneten, als Lagerabschnitt dienenden Abschnitt j23 hält, so ausgebildet, daß sie länger oder größer ist, als der Innendurchmesser des Gehäuses 32, und ein konkaver Abschnitt 32a ist nahe der Mitte des Rohlings 10 ausgebildet, der die stationäre Halterungsschablone 35 festhält. Die stationäre Halterungsschablone 35 und der konkave, die stationäre Halterungsschablone 35 festhaltende Abschnitt 32a des Gehäuses 32 bilden das Fixierungsmittel für den zentralen Lagerabschnitt. Das Gehäuse 32 ist derart geformt, daß es insgesamt eine annähernd zylindrische Gestalt aufweist und wird von einem Paar von Hälften gebildet, die durch Teilung des Gehäuses 32 derart erhalten werden, daß sie in der Lage sind, geöffnet/geschlossen zu werden, so daß der Rohling 10 durch die stationäre Halterungsschablone 35 gehaltene Rohling 10 und die beweglichen Halterungsschablonen 30 und 31 innerhalb des Gehäuses 32 angeordnet und nach der Formgebung entfernt werden können.
Die Mittel 36 zur Ausübung eines Drucks in Achsrichtung sind bei dieser ausführungsform durch Nockenmechanismen gebildet. Die Nockenmechanismen 36 bestehen jeweils aus einem betätigenden Nocken 36a und einem betätigten Nocken 36b, und diese sind paarweise vorgesehen. Jeder betätigender Nocken 36a ist an einer oberen Platte 53 angeordnet, die vom Druckstempel einer Presse getragen wird, und betätigte Nocken 36b ist verschiebbar auf einer Basisplatte 55 auf einer unteren Platte 54 vorgesehen, Druckelemente 37, die die Endoberflächen jener Abschnitte mit Druck beaufschlagen, die sich gegen das Ende des Gehäuses 32 der beweglichen Halterungsschablonen 30 erstrecken, die die als Lagerabschnitte dienenden Abschnitte j12 und j34 aufweisen, die als Lagerabschnitte zwischen den als Zapfen #1 und #2 dienenden Abschnitten p1 und p2 und zwischen den als Zapfen #3 und #4 dienenden Abschnitten p3 und p4 dienen, sind jeweils auf einander zugewandten vertikalen Oberflächen der betätigten Nocken 36b vorgesehen.
Als nächstes erfolgt eine Erläuterung einer anderen Ausführungsform des Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung in Übereinstimmung mit dem Falle, in welchem die in 15 gezeigte Endbearbeitungsformvorrichtung 3 benutzt wird, zusammen mit deren Funktionsweise.
Beim Herstellungsverfahren nach dieser Ausführungsform werden bei einem beendenden Formgebungsschritt beide Enden des Rohlings 10 bei einem Zustand, in dem der als ein Lagerabschnitt dienende Abschnitt j23 in der Mitte des Rohlings 10 positioniert ist, in Achsrichtung gegen die Mitte gedrückt.
Wie in 15A gezeigt, besteht der Endformgebungsschritt bei dieser Ausführungsform darin, die Abschnitte j12 und j34, die als Lagerabschnitte zwischen den als Zapfen #1 und #2 des Rohlings 10 dienenden Abschnitten p1 und p2 und zwischen den als Zapfen #3 und #4 dienenden Abschnitten p3 und p4 dienen, mit den beweglichen Halterungsschablonen 30 zu halten, die als Zapfen #2 und Zapfen #3 dienenden Abschnitte p2 und p3 mit den beweglichen Halterungsschablonen 31 zu halten, den Abschnitt j23, der als ein Lagerabschnitt zwischen den als Zapfen #2 und Zapfen #3 dienenden Abschnitten p2 und p3 dient, mit der stationären Halterungsschablone 35 zu halten, Anordnung innerhalb des in einer hemisphärischen Gestalt geformten Gehäuses, Eingriff der stationären Halterungsschablone 35 in den konkaven Abschnitt 32a in der inneren Oberfläche des Gehäuses 32 und Schließen des Gehäuses 32 in Form eines geschlossen gehaltenen Zylinders. Die Druckelemente 37 der betätigten Nocken 35b berühren die Enden der beweglichen Halterungsschablonen 30, die die Abschnitte j12 und j34 als Lagerabschnitte zwischen den als Zapfen #1 und Zapfen #2 dienenden Abschnitten p1 und p2 und zwischen den als Zapfen #3 und Zapfen #4 dienenden Abschnitten p3 und p4 halten und die betätigten Nocken 36b sind zwischen dem Paar von betätigenden Nocken 36a angeordnet, die an der oberen Platte 53 in einem angehobenen Zustand vorgesehen sind. Wenn, wie in 15B gezeigt, die obere Platte 53 abgesenkt wird, bewegen sich beide betätigten Nocken 36b derart, daß sie sich als Ergebnis des beiderseitigen Gleitens der Nockenflächen der betätigenden Nocken 36a und der betätigten Nocken 36b einander annähern. Demzufolge können beim Rohling 10 der Zwischenraum zwischen dem Abschnitt j12, der als ein Lagerabschnitt zwischen den als Zapfen #1 und Zapfen #2 dienenden Abschnitten p1 und p2 dient und dem Abschnitt j34, der als ein Lagerabschnitt zwischen den als Zapfen #3 und Zapfen #4 dienenden Abschnitten p3 und p4 dient, gleichförmig in Achsrichtung gegen den Abschnitt j23 gedrückt werden, der als ein Lagerabschnitt zwischen den als Zapfen #2 und #3 dienenden Abschnitten p2 und p3 dient, und derart verformt werden, daß die Abschnitte w21, w23, w32 und w34 als Wangenabschnitte der Zapfen #2 und #3 gleichförmig zwischen jeder der Halterungsschablonen 30 und 31 eingequetscht werden.
Hier, beim beendenden Formgebungsschritt werden die Halterungsschablonen 30, die jeweils die als Lagerabschnitte dienenden Abschnitte j halten, derart geformt, daß sie etwas kleiner sind als die innere Oberfläche des Gehäuses 32, um die als Lagerabschnitte dienenden Abschnitte j in Achsrichtung zu bewegen, während die Abschnitte j derart in einem festgehaltenen Zustand verbleiben, daß sie sich innerhalb des Gehäuses 32 nicht in radialer Richtung bewegen. Somit gleiten die äußeren Umfangsflächen der Halterungsschablonen 30 über die innere Oberfläche des Gehäuses 32. Die Dicke der Halterungsschablonen 30 und 31 wird durch die Länge in Achsrichtung der als Lagerabschnitte dienenden Abschnitte j und der als Zapfenabschnitte dienenden Abschnitte p bestimmt, die die Halterungsschablonen 30 und 31 halten, und kann so nicht gesteigert werden. Deshalb besteht die Neigung zu Schwierigkeiten bei der Erhöhung der Festigkeit der Halterungsschablonen 30 und 31. Deshalb besteht im Falle des Pressens des Rohlings 10 von einem Ende zum anderen Ende in Achsrichtung durch Ausführung eines typischen beendenden Formgebungsschritts die Möglichkeit, insbesondere bei der Halterungsschablone 30, die den als ein Lagerabschnitt dienenden Abschnitt j23 hält, der in der der stationären Halterungsschablone 35 entsprechenden Mitte positioniert ist, aufgrund des Materialflusses zu Bruch geht oder verformt wird. Jedoch ist es bei dieser Ausführungsform nicht länger erforderlich, daß die stationäre Halterungsschablone 35 innerhalb des Gehäuses 32 gleitet, weil das Pressen gleichförmig von beiden Seiten in Achsrichtung in Bezug auf die stationäre Halterungsschablone 35 erfolgt, die den als ein Lagerabschnitt dienenden, in der Mitte positionierten Abschnitt j23 hält. Deshalb ist die stationäre Halterungsschablone 35, für die es schwierig ist, die Festigkeit zu erhöhen, nicht der übermäßigen Kraft aufgrund des Gleitens im Gehäuse 32 ausgesetzt, und ein Schaden, wie Bruch oder Verformung kann verhindert werden.
Als nächstes erfolgt eine Erläuterung einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung basierend auf den 16 bis 21. Außerdem werden auch bei dieser Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen verwendet, um jene Bestandteile zu kennzeichnen, die gleich oder äquivalent zu jenen der vorher beschriebenen Ausführungsformen sind. Erläuterungen dieser Komponenten werden weggelassen und es sind Erläuterungen nur für jene Komponenten vorgesehen, die unterschiedlich sind.
Die Vorformvorrichtung 2 dieser Ausführungsform dient der Herstellung einer Kurbelwelle mit einer Mehrzahl von Zapfenabschnitten (vier Zapfenabschnitte umfassend P1 bis P4 bei dieser Ausführungsform), teilt das Vorformen in das Vorformen der als Zapfen #2 und Zapfen #3 dienenden Abschnitte p2 und p3, wobei die Abschnitte P2 und P3 in der gleichen Richtung gegenüber den Lagerabschnitten J achsversetzt sind, und das Vorformen der als Zapfen #1 und Zapfen #4 dienenden Abschnitte P1 und P4, und führt jede Vorformung aufeinanderfolgend aus. Zusätzlich teilt die Endbearbeitungs-Formvorrichtung 3 dieser Ausführungsform die Endbearbeitungs-Formgebung in die Endbearbeitungs-Formgebung der als Zapfen #2 und Zapfen #3 dienenden Abschnitte p2 und p3, die in der gleichen Richtung gegenüber den als Lagerabschnitte des Rohlings 10 dienenden Abschnitten j achsversetzt sind, und die Endbearbeitungs-Formgebung der als Zapfen #1 und Zapfen #4 dienenden Abschnitte p1 und p4 und führt jede aus.
Die 16 zeigt den als Zapfen #2 dienenden Abschnitt p2, die 17 zeigt den als Zapfen #3 dienenden Abschnitt p3, die 18 zeigt den als Zapfen #1 dienenden Abschnitt p1 und die 19 zeigt den als Zapfen #4 dienenden Abschnitt p4, wobei jeder Abschnitt vor der Vorformung in den 16A, 17A, 18A und 19A, und nach der Vorformung in den 16B, 17B, 18B und 19B gezeigt ist. Außerdem zeigt die 20 die als Zapfen #2 und und Zapfen #3 dienenden Abschnitte p2 und p3 in der gleichen Richtung achsversetzt gegenüber den als Lagerabschnitte des Rohlings 10 dienenden Abschnitten j, während die 21 die als Zapfen #1 und Zapfen #4 dienenden Abschnitte p1 und p4 zeigt, wobei in den 20A und 21A jeder Abschnitt vor der Endbearbeitungs-Formgebung und in den 20B und 21B nach der Endbearbeitungs-Formgebung gezeigt ist.
Die Vorformvorrichtung 2 ist mit dem Stempel 20 versehen, der die als jeder Zapfenabschnitt des Materials 1 dienenden Abschnitte p aufweist, und mit den Matrizen 21, die jeweils die als zu beiden Seiten des Stempels 20 angeordneten Lagerabschnitte dienenden Abschnitte j aufweisen, und besitzt eine Anzahl von Matrizen 21, die den Lagerabschnitten J der Kurbelwelle 100 entspricht, so daß sie in der Lage ist, die als jeder Lagerabschnitt dienenden Abschnitte j zu halten. Die Vorformvorrichtung 2 kann so gebaut werden, daß sie speziell für das Vorformen eines jeden der als jeder Zapfenabschnitt dienenden Abschnitte p1 bis p4 gestaltet ist, oder kann so gebaut sein, daß das Vorformen gemeinsam für die als jeder Zapfenabschnitt dienenden Abschnitte p1 bis p4 dadurch ausgeführt wird, daß entweder die Position des Materials 1 gegenüber dem Stempel 20 und den Matrizen 21 verschoben wird, oder die Position des Stempels 20 und der Matrizen 21 jeweils gegenüber dem Material 1 verschoben wird. Zusätzlich enthält die Endbearbeitungs-Formvorrichtung 3 Halterungsschablonen 30, 31 und 38, die die als Lagerabschnitte und Zapfenabschnitte des Rohlings 10 dienenden Abschnitte j12, j23 und j34 und die Abschnitte p2 und p3 halten, das Gehäuse 32, welches die Halterungsschablonen 30, 31 und 38 derart hält, daß sie in Achsrichtung beweglich sind, während sie in radialer Richtung (Richtung senkrecht zur Achsrichtung) gehalten werden, und in Achsrichtung wirkende Druckmittel 33, die die Halterungsschablonen 30, 31 innerhalb des Gehäuses 32 in Achsrichtung bewegen und unter Druck setzen, um durch Quetschen der Wangenabschnitte w21, w23, w34 und w43 des Rohlings 10 Zwischenräume zwischen Wangen W21, W23, W34 und W43 mit vorgegebenem Abstand auszubilden.
Die Halterungsschablonen 30 halten die als Zapfen #2 und Zapfen #3 dienenden Abschnitte p2 und p3 oder die als Zapfen #1 und Zapfen #4 dienenden Abschnitte p1 und p4. Die Halterungsschablonen 31 halten die als Lagerabschnitte zwischen Zapfen #1 und Zapfen #2, zwischen Zapfen #2 und Zapfen #3 und zwischen Zapfen #3 und Zapfen #4 dienenden Abschnitte j12, j23 und j34 oder halten die als Lagerabschnitte an den Endseiten der Zapfen #1 und #4 dienende Abschnitte j01 und j45, und die Halterungsschablonen 31, die die als Lagerabschnitte dienenden Abschnitte j12 und j34 und j01 und j45 halten, erstrecken sich gegen die Enden des Gehäuses 32. Eine Halterungsschablone 38 hält vorher durch Endverformung ausgebildete Lagerabschnitte vom Lagerabschnitt j12 zwischen Zapfen #1 und Zapfen #2 bis zum Lagerabschnitt j34 zwischen Zapfen #3 und Zapfen #4. Als Gehäuse 32 können ein zugeordnetes Gehäuse zur Aufnahme der Halterungsschablonen 30 zum Halten der als Zapfen #2 und Zapfen #3 dienenden Abschnitte p2 und p3 und der Halterungsschablonen 31 zum Halten der als Lagerabschnitte zwischen den Zapfen #1 und #2, zwischen den Zapfen #2 und #3 und zwischen den Zapfen #3 und #4 dienenden Abschnitte j12, j23 und j34, und ein zugeordnetes Gehäuse zur Aufnahme der Halterungsschablonen 30 zum Halten der als Zapfen #1 und Zapfen #4 dienenden Abschnitte p1 und p4, der Halterungsschablonen 31 zum Halten der als Lagerabschnitte auf der Endseite der Zapfen #1 und #4 dienenden Abschnitte j01 und j45, und der Halterungsschablone 38 zum Halten der vorher durch Endverformung ausgebildeten Lagerabschnitte vom Lagerabschnitt j12 zwischen Zapfen #1 und Zapfen #2 bis zum Lagerabschnitt j34 zwischen Zapfen #3 und Zapfen #4. Außerdem kann als Gehäuse 32 ein Gehäuse vorbereitet werden, das sowohl als Gehäuse der Halterungsschablonen 30 zum Halten der als Zapfen #2 und Zapfen #3 dienenden Abschnitte p2 und p3 und der Halterungsschablonen 31 zum Halten der als Lagerabschnitte zwischen den Zapfen #1 und #2, zwischen den Zapfen #2 und #3 und zwischen den Zapfen #3 und #4 dienenden Abschnitte j12, j23 und j34, als auch als ein Gehäuse zur Aufnahme der Halterungsschablonen 30 zum Halten der als Zapfen #1 und Zapfen #4 dienenden Abschnitte P1 und P4, der Halterungsschablonen 31 zum Halten der als Lagerabschnitte auf der Endseite der Zapfen #1 und #4 dienenden Abschnitte j01 und j45, und der Halterungsschablone 38 zum Halten der vorher durch Endverformung ausgebildeten Lagerabschnitte vom Lagerabschnitt j12 zwischen Zapfen #1 und Zapfen #2 bis zum Lagerabschnitt j34 zwischen Zapfen #3 und Zapfen #4.
Als nächstes erfolgt eine Erläuterung einer anderen Ausführungsform des Vorformschrittes der vorliegenden Erfindung gemäß dem Falle der Anwendung der in den 16 und 19 gezeigten Vorformvorrichtung, zusammen mit deren Funktion. Außerdem werden auch bei dieser Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen verwendet, um jene Bestandteile zu kennzeichnen, die gleich oder äquivalent zu jenen der vorher beschriebenen Ausführungsformen sind. Erläuterungen dieser Komponenten werden weggelassen und es sind Erläuterungen nur für jene Komponenten vorgesehen, die unterschiedlich sind.
Der Vorformschritt dieser Ausführungsform wird allgemein unterteilt in das Vorformen der als Zapfen #2 und Zapfen #3 dienenden, in der gleichen Richtung in Bezug auf Lagerabschnitte J achsversetzten Abschnitte p2 und p3 und als deren Wangenabschnitte dienende Abschnitte w21, w23, w32 und w34, und das Vorformen der als Zapfen #1 und Zapfen #4 dienenden Abschnitte p1 und p4 und als deren Wangenabschnitte dienende Abschnitte w10, w12, w43 und w45, und jedes Vorformen wird sequentiell ausgeführt, im Falle der Herstellung einer Kurbelwelle mit einer Mehrzahl von Zapfenabschnitten (bei dieser Ausführungsform vier, die P1 bis P4 umfassen) und eine Mehrzahl von Zapfenabschnitten P sind in der gleichen Richtung bezogen auf die Lagerabschnitte J achsversetzt. Der beendende Verformungsschritt dieser Ausführungsform ist unterteilt in eine beendende Formgebung des Abschnitts P2 des Zapfens #2 und des Abschnitts P2 des Zapfens #3, die in der gleichen Richtung in Bezug auf die Lagerabschnitte J achsversetzt sind, und deren Wangenabschnitte W21, W23, W32 und W34, und eine beendende Formgebung des Abschnitts P1 des Zapfens #1 und des Abschnitts P4 des Zapfens #4 und deren Wangenabschnitte W10, W12, W43 und W45, und jede beendende Formgebung wird ausgeführt.
Während der Herstellung einer Kurbelwelle mit vier Zapfenabschnitten P1 bis P4, werden zunächst zusammen mit der Aufnahme des als Zapfen #2 dienenden Abschnitts P2 des stangenförmigen Materials 1 im Stempel 20 die als Lagerabschnitte dienenden, dem Zapfen #2 benachbarten Abschnitte j12 und j23 jeweils, wie in 16A gezeigt, von den Matrizen 21, 21 aufgenommen, und die obere Platte 23 wird abgesenkt, um die als Zapfen #2 und an beiden Enden des Zapfens #2 angeordnete Wangenabschnitte dienenden Abschnitte p2, w21 und w23 vorzuformen, wie in 16B gezeigt. Zu diesem Zeitpunkt sind die Werte einander gleich festgelegt, um die die beiden Matrizen 21, 21 in Achsrichtung bewegt werden, um sich dem Stempel 20 zu nähern und dabei durch Druckausübung in Achsrichtung auf die Abschnitte w21 und w23, die als Wangenabschnitte dienen, den dünnwandigen Abschnitt T zu bilden.
Als nächstes werden, wie in 17A gezeigt, zusammen mit der Aufnahme des als Zapfen #3 des Materials 1 dienenden Abschnitt p3 im Stempel 20, in dem die als Zapfen #2 dienenden Abschnitte p2, w21 und w23 und die zu beiden Seiten des Zapfens #2 angeordneten Wangenabschnitte vorgeformt wurden, die als dem Zapfen #3 als Lagerabschnitte benachbarten Abschnitte j23 und j34 in den Matrizen 21, 21 aufgenommen. Zu diesem Zeitpunkt ist es nicht erforderlich, daß das Material 1 um die Achse aus dem Zustand, in dem die als Zapfen #2 und Wangenabschnitte zu beiden Seiten des Zapfens #2 dienenden Abschnitte p2, w12 und w23 vorgeformt wurden. Als nächstes wird, wie in 17B dargestellt, die obere Platte 23 abgesenkt, um die als Zapfen #3 und die zu beiden Seiten des Zapfens #3 befindlichen Wangenabschnitte dienenden Abschnitte p3, w23 und w34 vorzuformen. Die Werte, um die beide Matrizen 21, 21 in Achsrichtung bewegt werden, um sich dem Stempel 20 zu nähern und dabei durch Druckausübung in Achsrichtung auf die Abschnitte w23 und w34, die als Wangenabschnitte dienen, den dünnwandigen Abschnitt T zu bilden, sind gleich eingestellt.
Als nächstes werden, wie in 18A gezeigt, zusammen mit der Aufnahme des als Zapfen #1 des Materials 1 dienenden Abschnitt p1 im Stempel 20, in dem die als Zapfen #2, #3 dienenden Abschnitte p2, w12, w23 p3, w23 und w34 und die zu beiden Seiten des Zapfens #2 und des Zapfens #3 angeordneten Wangenabschnitte vorgeformt wurden, die als dem Zapfen #1 als Lagerabschnitte benachbarte Abschnitte j01 und j12 in den Matrizen 21, 21 aufgenommen. Zu diesem Zeitpunkt wird das Material 1 um die Achse aus dem Zustand gedreht, in dem die als Zapfen #2, Zapfen #3 und zu beiden Seiten der Zapfens #2 und #3 angeordnete Wangenabschnitte dienenden Abschnitte p2 w12, w23, p3, w23 und w34 vorgeformt wurden. Als nächstes wird, wie in 18B gezeigt, die obere Platte 23 abgesenkt, um die als Zapfen #1 und zu beiden Seiten des Zapfens #1 angeordnete Wangenabschnitte dienenden Abschnitte p1, w10 und w12 vorzuformen. Die Werte um welche die beiden Matrizen 21, 21 in Achsrichtung bewegt werden, um sich dem Stempel 20 anzunähern und dabei durch Druckausübung in Achsrichtung auf die Abschnitte w10 und w12, die als Wangenabschnitte dienen, den dünnwandigen Abschnitt T zu bilden, sind gleich eingestellt.
Nachfolgend werden, wie in 19A gezeigt, zusammen mit der Aufnahme des als Zapfen #4 des Materials 1 dienenden Abschnitt p4 im Stempel 20, in dem die als Zapfen #2, Zapfen #3, Zapfen #1 dienenden Abschnitte p2, w12, w23, p3, w23, w34, p1, w10 und w12 und die zu beiden Seiten des Zapfens #2, Zapfen #3 und Zapfen #1 angeordneten Wangenabschnitte vorgeformt wurden, die als dem Zapfen #4 als Lagerabschnitte benachbarten Abschnitte w43 und w45 werden in den Matrizen 21, 21 aufgenommen. Zu diesem Zeitpunkt ist es nicht erforderlich, daß das Material 1 um die Achse aus dem Zustand, in dem die als Zapfen #2, Zapfen #3, Zapfen #1 und Wangenabschnitte zu beiden Seiten des Zapfens #2, Zapfens #3, Zapfens #1 dienenden Abschnitte p2, w12, w23, p3, w23, w34, p1, w10 und w12 vorgeformt wurden. Als nächstes wird, wie in 19B dargestellt, die obere Platte 23 abgesenkt, um die als Zapfen #4 und die zu beiden Seiten des Zapfens #4 befindlichen Wangenabschnitte dienenden Abschnitte p4, w43 und w45 vorzuformen. Die Werte, um die beide Matrizen 21, 21 in Achsrichtung bewegt werden, um sich dem Stempel 20 zu nähern und dabei durch Druckausübung in Achsrichtung auf die Abschnitte w43 und w45, die als Wangenabschnitte dienen, den dünnwandigen Abschnitt T zu bilden, sind gleich eingestellt. Im geformten Rohling 10 ist, wie in 1 gezeigt, der dünnwandige Abschnitt T in jedem der als Wangenabschnitt dienenden Abschnitte w10, w12, w21, w23, w32, w34, w43 und w45 ausgebildet.
Nachfolgend werden, wie in 20A gezeigt, die Halterungsschablonen 30 und 31 jeweils an den als Zapfen #2 und Zapfen #3 des Rohlings 10 dienenden Abschnitten p2 und p3 angebracht und an den als Lagerabschnitte zwischen Zapfen #1 und Zapfen #2, Zapfen #2 und Zapfen #3 und Zapfen #3 und Zapfen #4 dienenden Abschnitten j12, j23 und j34 und werden dann innerhalb des Gehäuses 32 angeordnet, gefolgt von Druckausübung in Achsrichtung durch die Druckelemente 37, wie in 20B gezeigt. Die als den Zapfen #2 und #3 des Rohlings 10 benachbarte Wangenabschnitte w21, w23, w32 und w34 dienenden Abschnitte werden einer End-Formgebung derart unterzogen, daß sie, wie in 3 gezeigt, zu einer vorgegebenen Dicke gequetscht werden, um zu Wangenabschnitten W21, W23, W32 und W34 mit vorgegebenem Abstand zu werden. Als nächstes wird ein geformter Gegenstand mit der Gestalt einer Hälfte des Rohlings 10 und einer Hälfte der Kurbelwelle 100 aus dem Gehäuse 32 entnommen und, wie in 21A gezeigt, zusammen mit dem Festhalten der abschließend geformten Lagerabschnitte vom Lagerabschnitt J12 zwischen den Zapfen #1 und #2 bis zum Lagerabschnitt zwischen den Zapfen #3 und #4 durch die Halterungsschablone 38 werden als Zapfen #1 und #4 dienende Abschnitte p1 und p4 und als jeweils an beiden Enden den Zapfen #1 und #4 benachbarte, als Lagerabschnitte dienende Abschnitte j01 und j45 von den Halterungsschablonen 30 und 31 gehalten und dann innerhalb des Gehäuses 32 angeordnet und in Achsrichtung gepreßt. Die als den Zapfen #1 und #4 des Rohlings 10 benachbarte Wangenabschnitte dienenden Abschnitte w10, w12, w43 und w45 werden der beendenden Formgebung derart unterzogen, daß sie, wie in 3 gezeigt, um zu den Wangenabschnitten W10, W12, W43 und W45 auf die vorgegebene Dicke gequetscht zu werden, die den vorbestimmten Abstand aufweisen.
Als nächstes erfolgt eine Erläuterung noch einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kurbelwellenherstellungsvorrichtung und des Herstellungsverfahrens für den Fall einer Anwendung der in den 22 bis 27 gezeigten Vorrichtung. Außerdem werden auch bei dieser Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen verwendet, um jene Bestandteile zu kennzeichnen, die gleich oder äquivalent zu jenen der vorher beschriebenen Ausführungsformen sind. Erläuterungen dieser Komponenten werden weggelassen und es sind Erläuterungen nur für jene Komponenten vorgesehen, die unterschiedlich sind.
Die Vorformvorrichtung 2 bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen führt jede Vorformung sequentiell durch Aufteilung in die Vorformgebung der als Zapfen #2 und Zapfen #3 dienenden, in der gleichen Richtung in Bezug auf die Lagerabschnitte J achsversetzten Abschnitte p2 und p3 und die Vorformgebung der als Zapfen #1 und Zapfen #4 dienenden Abschnitte p1 und p4. Im Gegensatz dazu führt die Vorformvorrichtung 2 dieser Ausführungsform im Allgemeinen die Vorformung sequentiell von dem als Zapfen #1 dienenden, an einem Ende positionierten Abschnitt p1 in Richtung auf den als Zapfen #4 dienenden, am anderen Ende positionierten Abschnitt p4 durch. Zusätzlich besitzt die Vorformvorrichtung 2 dieser Ausführungsform: ein Endbegrenzungselement 60, das ein Ende des Materials 1 begrenzt; und ein Wangenabschnitt-Lagerabschnitt-Begrenzungselement 61, das die als Wangenabschnitte dienenden Abschnitte w12 oder w23 an der anderen Endseite begrenzt, unter den als Wangenabschnitten w10 und w12 oder w21 und w23 dienenden und vorab als den Abschnitten p2, w21, w23 oder den als ein einziger Zapfenabschnitt und Wangenabschnitte dienenden Abschnitten p3, w32, w34 benachbart ausgebildeten Abschnitten, und dem Abschnitt j12 oder j23, der als ein mit diesem Wangenabschnitt kontinuierlicher Lagerabschnitt dient. Axial wirkende Betätigungsmittel 28 der Vorformvorrichtung 2 setzen als Wangenabschnitte auf der einem Ende zugeordneten Seite dienende Abschnitte w21, w32 und w43 unter den als Wangenabschnitte dienenden Abschnitten w10, w12, w21, w23, w32, w34, w43 und w45 derart unter Druck, daß sie im Vergleich mit den als Wangenabschnitte auf der dem anderen Ende zugeordneten Seite dienenden Abschnitten w23, w34 und w45 in Achsrichtung um einen größeren Betrag heranbewegt werden (L1 > L2).
Zusätzlich wird beim Schritt zur Ausbildung des Vorformlings bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen dieser Schritt sequentiell ausgeführt, indem er auf die als in gleicher Richtung gegenüber den Lagerabschnitten J achsversetzten Zapfen #2 und Zapfen #3 dienenden Abschnitte p2 und p3 und die als Zapfen #1 und Zapfen #4 dienenden Abschnitte p1 und p4 aufgeteilt wird, und zu diesem Zeitpunkt beide Matrizen 21, 21 in der Achsrichtung bewegt werden, so daß sie sich jeweils um den gleichen Betrag dem Stempel 20 annähern. Dann wird beim beendenden Formgebungsschritt die Endbearbeitungs-Formgebung getrennt für den Zapfen-#2-Abschnitt P2 und den Zapfen-#3-Abschnitt P3, die in der gleichen Richtung gegenüber den Lagerabschnitten achsversetzt sind, und für den Zapfen-#1-Abschnitt P1 und den Zapfen-#4-Abschnitt P4 durchgeführt. Im Gegensatz dazu wird bei dieser Ausführungsform die Vorformung beim Vorformschritt sequentiell von dem als Zapfen #1 dienenden Abschnitt p1 in Richtung auf den als Zapfen #4 dienenden Abschnitt p4 ausgeführt und zu dieser Zeit befindet sich ein Ende des Materials 1 in einem festgehaltenen Zustand, wenn der als Zapfen #1 dienende Abschnitt p1 vorgeformt wird. Dann werden in dem Zustand, in welchem der als ein Wangenabschnitt auf der Seite des Zapfens #2 dienende Wangenabschnitt w12, unter den als Wangenabschnitte w10 und w12 dem vorher geformten, als Zapfen #1 dienenden Abschnitt p1 benachbarten Abschnitten, und der mit diesem Abschnitt kontinuierliche, als Lagerabschnitt dienende Abschnitt j12 festgehalten, die Abschnitte p2, w21 und w23, die als Zapfen #2 und diesem benachbarte Wangenabschnitte dienen, dadurch geformt, daß die Länge L1 in Achsrichtung zur Annäherung an den als Zapfen #2 dienenden Abschnitt p2 zur Formung des als Wangenabschnitt auf der festgehaltenen Seite (die Seite des als Zapfen #1 dienenden Abschnitts w21) größer gemacht wird als eine Länge L2 in axialer Richtung zur Annäherung an den als Zapfen #2 dienenden Abschnitt p2 zur Formung des als Wangenabschnitt auf der gegenüberliegenden Seite (die Seite des als Zapfen #3 dienenden Abschnitts p3) dienenden Abschnitts w23. (L1 > L2). Dann werden in dem Zustand, in welchem der als ein Wangenabschnitt auf der Seite des Zapfens #3 dienende Wangenabschnitt w23, unter den als Wangenabschnitte w21 und w23 dem vorher geformten Zapfen #2 benachbarten Abschnitten, und der mit diesem Abschnitt kontinuierliche, als Lagerabschnitt dienende Abschnitt j23 in der gleichen Weise wie der als Zapfen #2 dienende Abschnitt p2 festgehalten, die Abschnitte p3, w34 und w43, die als Zapfen #3 und diesem benachbarte Wangenabschnitte dienen, dadurch geformt, daß die Länge L1 in Achsrichtung zur Annäherung an den als Zapfen #3 dienenden Abschnitt p3 zur Formung des als Wangenabschnitt auf der festgehaltenen Seite (die Seite des als Zapfen #2 dienenden Abschnitts p2) größer gemacht wird als eine Länge L2 in axialer Richtung zur Annäherung an den als Zapfen #3 dienenden Abschnitt p3 zur Formung des als Wangenabschnitt auf der gegenüberliegenden Seite (die Seite des als Zapfen #4 dienenden Abschnitts p4) dienenden Abschnitts w34. (L1 > L2). Nachfolgend werden in dem Zustand, in dem das andere Ende des Materials 1 festgehalten wird, wenn die als Zapfen #4 und Wangenabschnitte dienenden Abschnitte p4, w43 und w45 geformt werden, die als Zapfen #4 und ihm benachbarte Wangenabschnitte dienenden Abschnitte p4, w43 und w45 dadurch geformt, daß die Länge L1 in Achsrichtung zur Annäherung an den als Zapfen #4 dienenden Abschnitt p4 zur Formung des als Wangenabschnitt w43 auf vorher geformten Seite (die Seite des als Zapfen #3 dienenden Abschnitts p3) größer gemacht wird als eine Länge L2 Achsrichtung zur Annäherung an den als Zapfen #4 dienenden Abschnitt p4 zur Formung des als Wangenabschnitt auf der gegenüberliegenden Seite (die Seite des anderen Endes) dienenden Abschnitts w45. (L1 > L2).
Bei der Vorformvorrichtung 2 dieser Ausführungsform unterscheidet sich ein Nockenmechanismus 28, der das in Achsrichtung wirkende Betätigungselement bildet, vom Nockenmechanismus 26 der vorhergehenden Ausführungsformen, und zwar ist bei dieser in den 25 bis 27 gezeigten Ausführungsform bei der Vorformvorrichtung 2, die die Zapfenabschnitte p2 bis p4, w21, w23, w32, w34, w43 und w45 formt, die als Zapfen #2 bis Zapfen #4 und als deren Wangenabschnitte dienen, die Größe der Bewegung in Achsrichtung der Matrizen 21, die das Absenken der oberen Platte 23 begleitet, derart unterschiedlich eingestellt, daß die Größe der Bewegung der Matrize 21 auf der linken Seite in den Zeichnungen größer ist als die Größe der Bewegung der Matrize 21 auf der rechten Seite in den Zeichnungen. Bei der in den 25 bis 27 gezeigten Ausführungsform verlaufen im Vergleich mit den Nockenflächen eines betätigenden Nockens 26a und eines betätigten Nockens 26b des Nockenmechanismus 26 auf der rechten Seite jeder Zeichnung des Nockenmechanismus 26 in Bezug auf die Horizontale die Nockenflächen eines betätigenden Nockens 28a und eines betätigten Nockens 28b des Nockenmechanismus 28 auf der linken Seite jeder Zeichnung flacher. Somit sind die Winkel der Nockenflächen zwischen den Nockenmechanismen 28 und 26 auf den linken und den rechten Seiten in jeder Zeichnung unterschiedlich eingestellt.
Dabei fließt beim Vorformen, bei dem der dünnwandige Abschnitt T in den als Wangenabschnitte dienenden Abschnitten w durch Druckausübung in zur Achsrichtung rechtwinkliger Richtung auf die als Zapfenabschnitte des Materials 1 dienenden Abschnitte p ausgebildet wird, und Druck auf die als Lagerabschnitte dienenden, den Abschnitten p benachbarten Abschnitte j ausgeübt wird, um sie beide in Achsrichtung einander anzunähern, das Rohmaterial der als Wangenabschnitte dienenden Abschnitte w zu den benachbarten, als Lagerabschnitte dienenden Abschnitten j, und als Ergebnis davon er streckt sich das Material 1 in Achsrichtung, wie durch Pfeile in den 22 und 23 angezeigt ist. Von Bedingungen wie Temperatur und Qualität des Materials 1, Druckgeschwindigkeit und dergleichen abhängig, kann eine Schrumpfung K insbesondere in der Nähe der Grenzen zwischen den als Wangenabschnitte dienenden Abschnitten w und den als Lagerabschnitte dienenden Abschnitten j aufgrund dieses Materialfließens auftreten. Deshalb wird bei dieser Ausführungsform die aufgrund des Materialflusses während des Vorformens aufgetretene Schrumpfung K eines als ein Zapfenabschnitt dienenden Abschnitts p dadurch kompensiert, daß das Material veranlaßt wird, in der Gegenrichtung zu fließen während des Vorformens eines als der nächste Zapfenabschnitt dienenden Abschnitts p, was zu einer Konstruktion führt, die die aufgetretene Schrumpfung K korrigiert. Das Folgende bietet dafür eine detailliertere Erläuterung basierend auf einer in den 24 bis 27 gezeigten Ausführungsform.
Während der Formung des Rohlings 10 unter Verwendung der in der oben beschriebenen Weise konstruierten Vorformvorrichtung dieser Ausführungsform wird zunächst der als Zapfen #1 dienende Abschnitt p1 des stangenförmigen Materials 1 im Stempel 20 gehalten, wobei ein Ende des Materials 1 in das Endhalteelement 60 eingesetzt ist, um das Material 1 derart festzuhalten, daß ihm nicht gestattet ist, sich in Achsrichtung auszudehnen oder im Durchmesser zuzunehmen, und dem als Zapfen #1 dienenden Abschnitt p1 benachbarte Lagerabschnitte j01 und j12 werden, wie in 24A gezeigt, in den Matrizen 21, 21 gehalten. Dann wird, wie in 24B gezeigt, die obere Platte 23 abgesenkt, um die als Zapfen #1 und die zu beiden Seiten von ihm angeordneten Wangenabschnitte dienenden Abschnitte p1, w10 und w12 vorzuformen. Zu diesem Zeitpunkt sind die Wege, um die die Matrizen 21, 21 in Achsrichtung derart bewegt werden, daß sie sich durch die Nockenmechanismen 26 und 28 dem Stempel 20 annähern, um den dünnwandigen Abschnitt T durch Drücken der als Wangenabschnitte dienenden Abschnitte w10 und w12 in Achsrichtung zu formen, so eingestellt, daß sie einander gleich sind. Somit fließt das Rohmaterial des Wangenabschnitts w12, der als der Wangenabschnitt auf der Seite des anderen Endes des als Zapfen #1 dienenden, geformten Abschnitts p1 dient, in Achsrichtung und verursacht die Schrumpfung K.
Darauf wird, wie in 25A gezeigt, das Material 1 um die Achse aus dem Zustand gedreht, in dem die als Zapfen #1 und zu beiden Seiten des Zapfens #1 angeordnete Wangenabschnitte dienenden Abschnitte p1, w10 und w12 vorgeformt sind, und zusammen mit dem Festhalten des als Zapfen #2 dienenden Abschnitts p2 im Stempel 20 werden die als dem Zapfen #2 benachbarten Lagerabschnitte dienenden Abschnitte j12 und j23 in den Matrizen 21 gehalten. Das Wangenabschnitt-Lagerabschnitt-Haltelement 61, das den als der Wangenabschnitt auf der Seite des Zapfens #2 dienenden Wangenabschnitt w12 unter den dem Zapfen #1 benachbarten Wangenabschnitten w10 und w12, und den als ein mit diesem Wangenabschnitt kontinuierlichen Lagerabschnitt dienenden Abschnitt j12 festhält, ist einstückig mit der auf der linken Seite der 25 angeordneten Matrize 21 geformt. In diesem Zustand ist die Matrize 21 auf der linken Seite (eine Seite) der Zeichnung im Vergleich mit der auf der rechten Seite (andere Seite) weiter entfernt von einer Linie, welche sich vom Stempel 20 gegenüber der Matrize 21 an der rechten Seite (andere Seite) erstreckt (L1 > L2). Als nächstes wird, wie in 25B gezeigt, die obere Platte 23 abgesenkt, um die als Zapfen #2 und die auf beiden Seiten des Zapfens #2 angeordneten Wangenabschnitte dienenden Abschnitte p2, w21 und w23 vorzuformen. Zu diesem Zeitpunkt werden beide Matrizen 21, 21 in Achsrichtung bewegt, bis ihr Abstand zum Stempel 20 der gleiche ist. Es ist nämlich die Wegstrecke in Achsrichtung L1 der Matrize 21 auf der linken Seite größer als die Wegstrecke in Achsrichtung L2 der Matrize 21 auf der rechten Seite (L1 > L2). Demzufolge fließt, wie in 25C gezeigt, Rohmaterial des als Wangenabschnitt auf der Seite des Zapfens #1 dienenden Wangenabschnitts w21, unter den als dem Zapfen #2 benachbarte Wangenabschnitte dienenden Wangenabschnitten w21 und w23, zur Seite des als Zapfen #1 dienenden Abschnitts p1, und die Schrumpfung K, die bei dem als auf der anderen Seite des Zapfens #1 positionierter Wangenabschnitt dienenden Abschnitt w12 aufgetreten ist, ist korrigiert. Außerdem fließt Rohmaterial des als Wangenabschnitt auf der anderen Endseite dienenden Abschnitts w23, unter den als dem Zapfen #2 benachbarte Wangenabschnitte dienenden Abschnitten w21 und w23, zur anderen Endseite des Zapfens #2, und eine Schrumpfung K tritt in Abschnitt w23 auf, der als der an der anderen Endseite des Zapfens #2 angeordnete Wangenabschnitt dient.
Dann werden, wie in 26A gezeigt, zusammen mit dem Festhalten des als Zapfen #3 dienenden Abschnitts p3 des Materials 1, in dem als Zapfen #1, Zapfen #2, und auf beiden Seiten der Zapfen #1 und Zapfen #2 angeordnete Wangenabschnitte dienende Abschnitte p1, w10, w12, p2, w21 und w23 vorgeformt wurden, im Stempel 20 gehalten, die als dem Zapfen #3 benachbarte Lagerabschnitte dienenden Abschnitte j23 und j34 werden in den Matrizen 21, 21 gehalten. Das Wangenabschnitt-Lagerabschnitt-Begrenzungselement 61, das den als der Wangenabschnitt auf der Seite des Zapfens #3 unter den dem Zapfen #2 benachbarten Wangenabschnitten w21 und w23 dienenden Wangenabschnitt w23 und den als mit diesem Wangenabschnitt kontinuierlichen Lagerabschnitt j23 festhält, ist einstückig an der angeformt. In diesem Zustand ist die auf der linken Seite (eine Seite) der Zeichnung angeordnete Matrize 21 weiter von einer Linie entfernt angeordnet, die sich vom Stempel 20 aus erstreckt im Vergleich mit der Matrize 21 auf der rechten Seite (andere Seite) (L1 > L2). Dann wird, wie in 26B gezeigt, die obere Platte 23 abgesenkt, um die als Zapfen #3 und die auf beiden Seiten des Zapfens #3 angeordneten Wangenabschnitte dienenden Abschnitte p3, w32 und w34 vorzuformen. Zu diesem Zeitpunkt werden beide Matrizen 21, 21 in Achsrichtung bewegt, bis der Abstand zum Stempel 20 der gleiche ist. Es ist nämlich die Wegstrecke in Achsrichtung L1 der Matrize 21 auf der linken Seite größer als die Wegstrecke in Achsrichtung L2 der Matrize 21 auf der rechten Seite (L1 > L2). Demzufolge fließt, wie in 26C gezeigt, Rohmaterial des als Wangenabschnitt auf der Seite des Zapfens #2 dienenden Wangenabschnitts w32, unter den als dem Zapfen #2 benachbarte Wangenabschnitte dienenden Wangenabschnitten w32 und w34, zur Seite des als Zapfen #2 dienenden Abschnitts p2, und die Schrumpfung K, die bei dem als auf der anderen Seite des Zapfens #2 positionierter Wangenabschnitt dienenden Abschnitt w23 aufgetreten ist, ist korrigiert. Außerdem fließt Rohmaterial des als Wangenabschnitt auf der anderen Endseite dienenden Abschnitts w34, unter den als dem Zapfen #3 benachbarte Wangenabschnitte dienenden Abschnitten w32 und w34, zur anderen Endseite, und eine Schrumpfung K tritt im Abschnitt w34 auf, der als der an der anderen Endseite des Zapfens #3 angeordnete Wangenabschnitt dient.
Anschließend wird wie in 27A gezeigt, das Material 1, in dem die als Zapfen #1, Zapfen #2, Zapfen 3 und Wangenabschnitte zu beiden Seiten der Zapfen #1, Zapfen #2 und Zapfen #3 dienenden Abschnitte p1, w10, w12, p2, w21, w23, p3, w34 und w43 vorgeformt wurden, um die Achse gedreht und zusammen mit dem Festhalten des als Zapfen #3 dienenden Abschnitts p4 im Stempel 20 wird das andere Ende des Materials 1 in das Endbegrenzungselement 60 eingesetzt und derart festgehalten, dem Material 1 nicht gestattet ist, sich in Achsrichtung zu verlängern oder sich im Durchmesser auszudehnen, und die als dem Zapfen #4 benachbarten Lagerelemente dienenden Abschnitte j34 und j45 werden in den Matrizen 21, 21 gehalten. In diesem Zustand ist die auf der linken Seite (eine Seite) der Figur angeordnete Matrize 21 im Vergleich mit der Matrize 21 auf der rechten Seite (anderen Seite) weiter von einer vom Stempel 20 ausgehenden Linie entfernt (L1 > L2). Danach wird, wie in 27B gezeigt, die obere Platte 23 abgesenkt, um die als Zapfen #4 und die beiderseits des Zapfens #4 angeordneten Wangenabschnitte dienenden Abschnitte p4, w43 und w45 vorzuformen. Zu diesem Zeitpunkt werden beide Matrizen 21, 21 in Achsrichtung bewegt, bis ihr Abstand zum Stempel 20 der gleich ist. Es ist nämlich die Wegstrecke in Achsrichtung L1 der Matrize 21 auf der linken Seite größer als die Wegstrecke in Achsrichtung L2 der Matrize 21 auf der rechten Seite (L1 > L2). Demzufolge fließt, wie in 27C gezeigt, Rohmaterial des als Wangenabschnitt auf der Seite des Zapfens #3 dienenden Wangenabschnitts w43, unter den als dem Zapfen #4 benachbarte Wangenabschnitte dienenden Wangenabschnitten w43 und w45, zur Seite des als Zapfen #3 dienenden Abschnitts p3, und die Schrumpfung K, die bei dem als auf der anderen Endseite des Zapfens #3 positionierter Wangenabschnitt dienenden Abschnitt w34 aufgetreten ist, ist korrigiert. Hierzu im Gegensatz fließt, weil das andere Ende durch das Endbegrenzungselement 60 festgehalten wird, Rohmaterial des Abschnitts w45, der, unter den Abschnitten w43 und w45, die als dem Zapfen #4 benachbarte Wangenabschnitte dienen, als der Wangenabschnitt auf der Seite des anderen Endes dient, nicht zur Seite des anderen Endes, wodurch das Auftreten der Schrumpfung K verhindert wird.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, was oben beschrieben wurde, sondern kann außerdem auf den Fall angewandt werden, daß eine Kurbelwelle hergestellt wird zur Verwendung in einem anderen Mehrzylinderverbrennungsmotor als einem Einzylinder- oder Vierzylindermotor, einem Verbrennungsmotor mit einer Mehrzahl von Zylindern, die anders als jene in einer geraden Reihe angeordnet sind, oder in anderen Motortypen. Außerdem kann der Vorformschritt oder der Endbearbeitungs-Formgebungsschritt je nach Erfordernis bei einer vorgegebenen hohen oder niedrigen Temperatut ausgeführt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2005-9595 [0004]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Kurbelwelle, die Lagerabschnitte besitzt, die als zentrale Drehachse dienen, gegenüber den Lagerabschnitten achsversetzte Zapfenabschnitte und Wangenabschnitte, die sich zwischen den Lagerabschnitten und den Zapfenabschnitten erstrecken, gekennzeichnet durch: einen Vorformschritt, der ein Material zur Formung eines Rohlings biegt, bei dem als die Zapfenabschnitte und als die Wangenabschnitte dienende Abschnitte geformt werden; und einen Endbearbeitungsschritt zum Drücken des Rohlings in Achsrichtung, um dessen als die Wangenabschnitte dienende Abschnitte auf eine vorgegebene Dicke zu formen, wobei in den Abschnitten des Rohlings, die beim Vorformschritt als die Wangenabschnitte dienen, dünnwandige Abschnitte geformt werden.
Verfahren zur Herstellung einer Kurbelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnwandigen Abschnitte durch Drücken der Abschnitte, die beim Vorformschritt als die Wangenabschnitte dienen, in einer zur Achsrichtung rechtwinkligen Richtung geformt werden.
Verfahren zur Herstellung einer Kurbelwelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vorformschritt zusammen mit dem Drücken des als die Zapfenabschnitte dienenden Materials in einer zur Achsrichtung rechtwinkligen Richtung die als Zapfenabschnitte dienenden Abschnitte und die ihnen benachbarten, als Lagerabschnitte dienenden Abschnitte derart in Achsrichtung gedrückt werden, daß ihre Positionen sich gegenseitig in Achsrichtung annähern.
Verfahren zur Herstellung einer Kurbelwelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vorformschritt zunächst das Drücken des als die Zapfenabschnitte dienenden Materials in einer zur Achsrichtung rechtwinkligen Richtung begonnen wird, nach dem das Drücken der als Zapfenabschnitte dienenden Abschnitte und der ihnen benachbarten, als Lagerabschnitte dienenden Abschnitte in Achsrichtung begonnen wird, so daß sich ihre Positionen gegenseitig in Achsrichtung annähern.
Verfahren zur Herstellung einer Kurbelwelle nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vorformschritt das Drücken des als die Zapfenabschnitte dienenden Materials in einer zur Achsrichtung rechtwinkligen Richtung begleitend die als Zapfenabschnitte dienenden Abschnitte und die ihnen benachbarten, als Lagerabschnitte dienenden Abschnitte derart in Achsrichtung gedrückt werden, daß ihre Positionen sich gegenseitig in Achsrichtung annähern.
Verfahren zur Herstellung einer Kurbelwelle nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vorformschritt das Drücken des als die Zapfenabschnitte dienenden Materials in einer zur Achsrichtung rechtwinkligen Richtung Zapfenabschnitte dienenden Materials in einer zur Achsrichtung rechtwinkligen Richtung und das Drücken der als Zapfenabschnitte dienenden Abschnitte und der ihnen benachbarten, als Lagerabschnitte dienenden Abschnitte derart in Achsrichtung, daß ihre Positionen sich gegenseitig in Achsrichtung annähern, jeweils durch getrennt steuerbare Betätigungsmittel ausgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Kurbelwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle, daß Ölkanäle spanabhebend in der Kurbelwelle ausgebildet werden, beim Vorformschritt Führungslöcher für die spanabhebende Bearbeitung in Abschnitten geformt werden, in welchen die Ölkanäle ausgebildet werden.
Verfahren zur Herstellung einer Kurbelwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle, daß eine Kurbelwelle hergestellt wird, die eine Mehrzahl von Zapfenabschnitten besitzt, eine Mehrzahl von Zapfenabschnitten in der gleichen Richtung gegenüber den Lagerabschnitten achsversetzt ist, beim Vorformschritt ein Rohling durch sequentielles Biegen eines jeden der als in der gleichen Richtung gegenüber den Lagerabschnitten achsversetzte Zapfenabschnitte und als Wangenabschnitte dienenden Abschnitte geformt wird, gefolgt vom Drücken des Rohlings in Achsrichtung beim Endbearbeitungsschritt, um jeden der Abschnitte, die als die in der gleichen Richtung gegenüber den Lagerabschnitten achsversetzte Zapfenabschnitte und als Wangenabschnitte dienen, auf eine vorgegebene Dicke zu formen.
Verfahren zur Herstellung einer Kurbelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle, daß eine Kurbelwelle hergestellt wird, die eine Mehrzahl von Zapfenabschnitten besitzt, jeder der als die Zapfenabschnitte und die Wangenabschnitte dienenden Abschnitte beim Vorformschritt durch sequentielles Biegen des Materials von einem Ende des Materials zu dessen anderem Ende geformt wird, und ein Ende des Materials festgehalten wird; wenn die Abschnitte geformt werden, die als der Zapfenabschnitt und die Wangenabschnitte des einen Endes dienen, und beim Formen der Abschnitte, die als der erster Zapfenabschnitt und die Wangenabschnitte von Zwischenpositionen dienen, der als der Wangenabschnitt auf der Seite des anderen Endes dienende Abschnitt unter den Abschnitten, die als die vorher geformten Wangenabschnitte dienen, die den Abschnitten benachbart sind, die als der erste Zapfenabschnitt und Wangenabschnitte dienen, und die Lagerabschnitte, die kontinuierlich mit Abschnitten sind, die als die Wangenabschnitte dienen, gehalten werden, und der Abschnitt, der als der Wangenabschnitt auf der einen Seite dient, unter den Abschnitten, die als die ersten Wangenabschnitte dienen, derart gedrückt wird, daß er in Achsrichtung eine größere Länge vorrückt als der Abschnitt, der auf der anderen Seite als Wangenabschnitt dient, und wenn die Abschnitte geformt werden, die als der Zapfenabschnitt und die Wangenabschnitte am anderen Ende dienen, das andere Ende des Materials, der Abschnitt, der als der Wangenabschnitt auf der Seite des anderen Endes dient, unter den Abschnitten, die als die vorher geformten Wangenabschnitte dienen, die den Abschnitten benachbart sind, die als der Zapfenabschnitt und die Wangenabschnitte an jenem Ende dienen, und der Abschnitt, der als der Lagerabschnitt dient, der kontinuierlich mit Wangenabschnitt ist, werden festgehalten, und der Abschnitt, der als der Wangenabschnitt an der Seite eines Endes dient, unter den Abschnitten, die Wangenabschnitte am Ende dienen, wird derart gedrückt, daß er veranlaßt wird, in Achsrichtung eine größere Länge vorzurücken als der Abschnitt, der als Wangenabschnitt auf der Seite des anderen Endes dient.
Verfahren zur Herstellung einer Kurbelwelle nach den Ansprüchen 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß beim Endbearbeitungsschritt beide Enden des Rohlings gegeneinander in Richtung auf das Zentrum in dem Zustand gedrückt werden, in dem der als im Zentrum des Rohlings befindlicher Lagerabschnitt dienende Abschnitt fixiert ist.
Vorrichtung zur Herstellung einer Kurbelwelle, die als eine zentrale Drehachse dienende Lagerabschnitte besitzt, gegenüber den Lagerabschnitten achsversetzte Zapfenabschnitte und Wangenabschnitte, die sich zwischen den Lagerabschnitten und den Zapfenabschnitten erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt: eine Vorformvorrichtung, die ein Material biegt; um einen Rohling zu formen, bei dem als die Zapfenabschnitte und die Wangenabschnitte dienende Abschnitte ausgebildet sind; und eine Endbearbeitungs-Formvorrichtung die den Rohling in Achsrichtung drückt, um dessen als Wangenabschnitte dienende auf die vorgegebene Dicke zu formen, wobei die Vorformvorrichtung mit einem Stempel versehen ist, der die als Zapfenabschnitte dienenden Abschnitte des Materials ergreift und mit Matrizen, die die als Lagerabschnitte dienenden Materialabschnitte ergreifen, und der Stempel bzw. die Matrizen vorspringende Abschnitte zur Formung der dünnwandigen Abschnitte der als Wangenabschnitte dienenden Materialabschnitte aufweisen.
Vorrichtung zur Herstellung einer Kurbelwelle nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die vorspringenden Abschnitte die dünnwandigen Abschnitte durch Drücken der als Wangenabschnitte dienenden Abschnitte in einer zu ihrer Achsrichtung rechtwinkligen Richtung formen.
Vorrichtung zur Herstellung einer Kurbelwelle nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorformvorrichtung mit einer zur Achsrichtung rechtwinklig wirkenden Betätigungsvorrichtung zur Bewegung des Stempels in einer zur Achsrichtung des Materials rechtwinkligen Richtung und mit einer in Achsrichtung wirkenden Betätigungsvorrichtung zum Drücken der Matrizen in Achsrichtung zur Annäherung an den Stempel versehen ist.
Vorrichtung zur Herstellung einer Kurbelwelle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorformvorrichtung so gestaltet ist, daß die zur Achsrichtung rechtwinklig wirkenden Betätigungsvorrichtung zunächst beginnt, die als die Zapfenabschnitte dienenden Materialabschnitte in der zur Achsrichtung rechtwinkligen Richtung zu drücken, wonach die beginnt, die als die Zapfenabschnitte dienenden Abschnitte und die als die ihnen benachbarten Lagerabschnitte dienenden Abschnitte derart in Achsrichtung zu drücken, daß sie sich gegenseitig in Achsrichtung nähern.
Vorrichtung zur Herstellung einer Kurbelwelle nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellen der Matrizen und des Stempels, die mit den als die Wangenabschnitte dienenden Materialabschnitten in Kontakt gelangen, so daß sie den Werksstoff des Materials veranlassen, in dessen radialer Richtung zu fließen.
Vorrichtung zur Herstellung einer Kurbelwelle nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorformvorrichtung derart gestaltet ist, daß die in Achsrichtung wirkende Betätigungsvorrichtung die Matrizen derart in Achsrichtung drückt, daß die Matrizen sich, die Bewegung des Stempels in der zur Achsrichtung des Materials rechtwinkligen Richtung durch die zur Achsrichtung rechtwinklig wirkende Betätigungsvorrichtung begleitend, dem Stempel annähern.
Vorrichtung zur Herstellung einer Kurbelwelle nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorformvorrichtung derart gestaltet ist, daß die zur Achsrichtung rechtwinklig wirkenden Betätigungsvorrichtung und die in Achsrichtung wirkende Betätigungsvorrichtung getrennt und steuerbar sind.
Vorrichtung zur Herstellung einer Kurbelwelle nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß, falls die Kurbelwelle mit durch spanabhebende Bearbeitung ausgebildeten Ölkanälen versehen ist der Stempel und die Matrizen der Vorformvorrichtung Vorsprünge zur Formung, von Führungslöchern für die spanabhebende Bearbeitung an Stellen aufweisen, die den Abschnitten entsprechen, an denen die Ölkanäle ausgebildet werden.
Vorrichtung zur Herstellung einer Kurbelwelle nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß, falls die Kurbelwelle eine Mehrzahl von Zapfenabschnitten aufweist, von denen eine Mehrzahl von Zapfenabschnitten in der gleichen Richtung gegenüber den Lagerabschnitten achsversetzt ist, die Vorformvorrichtung den Rohling durch sequentielles Biegen eines jeden der Abschnitte formt, die als in der gleichen Richtung gegenüber den Lagerabschnitten achsversetzte Zapfenabschnitte und als Wangenabschnitte dienen, und die Endbearbeitungs-Formvorrichtung den Rohling in Achsrichtung für jeden der in der gleichen Richtung gegenüber den Lagerabschnitten achsversetzten Zapfenabschnitte und Wangenabschnitte drückt, um deren Abschnitte, die als Wangenabschnitte dienen, auf ein vorgegebene Dicke zu formen.
Vorrichtung zur Herstellung einer Kurbelwelle nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß, falls die Kurbelwelle eine Mehrzahl von Zapfenabschnitten aufweist, die Vorformvorrichtung jeden der Abschnitte, die als Zapfenabschnitte und Wangenabschnitte dienen, durch sequentielles Biegen des Materials vom einen Ende zu dessen anderem Ende formt, und besitzt: ein das Ende festhaltendes Element, das ein Ende des Materials festhält, wenn die als die Zapfenabschnitte und die Wangenabschnitte dienenden Abschnitte des einen Endes oder des anderen Endes geformt werden; und ein Wangenabschnitt-Lagerabschnitt-Halteelement, das den als Wangenabschnitt auf der anderen Endseite dienenden Abschnitt festhält, unter den Abschnitten, die als die vorher geformten Wangenabschnitte dienen, die den Abschnitten benachbart sind, die als erster Zapfenabschnitt und Wangenabschnitte dienen, und dem Abschnitt, der als der Lagerabschnitt dient, der kontinuierlich mit dem Wangenabschnit ist, und die in Achsrichtung wirkende Betätigungsvorrichtung derart gestaltet ist, daß sie den als der Wangenabschnitt auf der einen Endseite dienenden Abschnitt unter den als Wangenabschnitte dienenden Abschnitten derart mit Druck beaufschlagt, daß er den als der Wangenabschnitt auf der einen Endseite dienenden Abschnitt veranlaßt, in Achsrichtung um eine größere Länge vorzurücken, als die Abschnitte, die als die Wangenabschnitte am anderen Ende dienen.
Vorrichtung zur Herstellung einer Kurbelwelle nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Endbearbeitungsformvorrichtung mit einem zentralen Fixierungsmittel zur Fixierung eines Abschnitts versehen ist; der als Lagerabschnitt in der Mitte des Rohlings angeordnet ist, und mit Mitteln zur Ausübung eines Axialdrucks, um beide Enden des Rohlings in Achsrichtung gegen die Mitte zu drücken.