DE202007016471U1 - Vorrichtung zum Festwalzen von Übergangsradien an Kurbelwellen - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung
zum Festwalzen von Übergangsradien
an Kurbelwellen mit mindestens einem, in einer Richtung hin und
her bewegbaren, linealförmigen Walzelement
mit einer im wesentlichen geradlinigen Kontaktfläche und einer entsprechenden,
der Kontaktfläche
in einem Abstand gegenüberliegenden
Führungsfläche zum Einbringen
einer Festwalzkraft in einen Übergangsradius einer
Kurbelwelle und einem Mittel, das eine Führung und Anpresskraft des
Walzelements bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel aus
- einer Führungsrolle
(29) besteht, die - im Gehäuse
(18) eines Festwalzwerkzeugs (11) drehbar gelagert ist und eine,
bezogen auf die Führungsrolle
(29), - kreisrunde Führungsfläche (24,
25) aufweist, an die sich die Führungsfläche (35)
des Walzelements (12, 13) anschmiegt.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Festwalzen von Übergangsradien an Kurbelwellen mit mindestens einem, in einer Richtung hin und her bewegbaren, linealförmigen Walzelement mit einer im wesentlichen geradlinigen Kontaktfläche und einer entsprechenden, der Kontaktfläche in einem Abstand gegenüberliegenden Führungsfläche zum Einbringen einer Festwalzkraft in einen Übergangsradius einer Kurbelwelle und einem Mittel, das eine Führung und eine Anpresskraft des Walzelements bewirkt.
- Ausgang für die vorliegende Erfindung ist die europäische Patentanmeldung
EP 1 779 972 A2 mit dem Titel „Verfahren und Vorrichtung zum Verfestigen von Kurbelwellen". Die bekannte Vorrichtung zum Verfestigen von Kurbelwellen beschreibt zwei linealförmige im wesentlichen geradlinige Walzelemente von endlicher Länge, die mit einer Kontaktfläche in den Übergangsradius eines Lagerzapfens einer Kurbelwelle unter einer Festwalzkraft eindringen. Gegenüber den eindringenden Walzelementen wird die Kurbelwelle von einem an sich bekannten Stützelement abgestützt. Das Stützelement besteht beispielsweise aus einem prismatischen Lineal oder aus Stützrollen, die in einem Stützrollenkopf angeordnet sind. In einem Abstand von den Kontaktflächen befindet sich ein Krafteinleitungsbereich. Im bekannten Falle ist der Krafteinleitungsbereich eine ebene Fläche, auf welchen die Festwalzkraft einwirkt, die im Kontaktflächenbereich in die Kurbelwelle eingeleitet wird. Über das Einleiten der Walzkräfte wird in der bekannten Schrift wenig ausgesagt. Dort heißt es lediglich: „Das Einleiten der Walzkräfte in das erfindungsgemäße Walzelement erfolgt über geeignete Mittel in einem Krafteinleitungsbereich, der vorzugsweise im wesentlichen in dem der Kontaktfläche, bezogen auf die Längsachse des Walzelements, gegenüberliegenden Bereich des Walzelements vorgesehen ist" (vgl.EP 1 779 972 A2 Spalte12 , Zeilen28 bis39 ). An anderer Stelle der Schrift heißt es dazu: „Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Festwalzen der Übergangsradien von Kurbelwellen weist hierzu geeignete Mittel bzw. Einrichtungen auf, die eine entsprechende Führung bzw. Anpresskraft des Walzelements bewirken" (vgl.EP 1 779 972 A2 Spalte13 , Zeilen24 bis29 ). Die Angaben über die Möglichkeiten, die Festwalzkraft auf die Walzelemente aufzubringen, erschöpfen sich in der bekannten Schrift auf das allgemeine Benennen von Mitteln, die zur Durchführung solcher Aufgaben geeignet seien. Tatsächlich aber reichen solche Angaben nicht aus, dem Fachmann einen Weg zu weisen, den er ohne erfinderisches Zutun beschreiten kann, um die Festwalzkraft auf die linealförmigen Walzelemente aufzubringen. - Somit besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, geeignete Mittel anzugeben, mit welchen das Einleiten der Festwalzkraft in die linealförmigen Walzelemente ermöglicht wird.
- Erfindungsgemäß wird dazu ein Mittel vorgeschlagen, welches aus einer Führungsrolle besteht, die im Gehäuse eines Festwalzwerkzeugs drehbar gelagert ist und eine, bezogen auf die Führungsrolle, kreisrunde Führungsfläche aufweist, an die sich die Führungsfläche des Walzelements anschmiegt. Hier wird also vorgeschlagen, eine Führungsrolle eines Festwalzwerkzeugs, welche im Zusammenhang mit Festwalzrollen an sich bekannt ist, dazu vorzusehen, die Festwalzkraft auf die linealförmigen Walzelemente zu übertragen und die Walzelemente gleichzeitig in ihrer Arbeitsrichtung zu führen.
- Nach einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Führungsflächen von Führungsrolle und Walzelement gekrümmt. Diese Krümmung, die sich auf den Querschnitt sowohl der Führungsrolle als auch der Walzelemente bezieht, ist vorzugsweise kreisbogenförmig.
- Wiederum nach einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel hat die Kontaktfläche des Walzelements zur Kurbelwelle einen Krümmungsradius, der kleiner ist als der Krümmungsradius der Führungsfläche des Walzelements. Hierdurch ergeben sich unterschiedliche Flächenpressungen im Bereich der Führungsflächen von Walzelement und Führungsrolle und im Bereich von Kontaktfläche und Übergang der Kurbelwelle. Zusätzlich kann die Kontaktfläche des Walzelements in ihrer Längserstreckung gekrümmt sein, wie das bereits in der
EP 1 779 972 A2 vorgesehen ist (vgl. Spalte13 , Zeile35 bis39 ). - Von Vorteil ist es auch, wenn die Führungsrolle im Gehäuse in Richtung ihrer Drehachse seitenbeweglich gelagert ist. Hierdurch können Ungleichmäßigkeiten in den Übergangsradien einer Kurbelwelle, wie sie zwangsläufig immer wieder auftreten, durch Verschieben der Führungsrolle innerhalb des Festwalzwerkzeugs ausgeglichen werden. Eine Folge davon ist, dass bei einer axialen Bewegung der Führungsrolle die Walzelemente um eine Längsachse schwenken, die sich in Richtung der Längserstreckung der Walzelemente befindet.
- In der Regel sind zwei zueinander parallele Walzelemente innerhalb eines Festwalzwerkzeugs vorgesehen, für jeden Übergangsradius eines. Die beiden Walzelemente werden von einer Verliersicherung am Gehäuse des Festwalzwerkzeugs gehalten. Zusammenwirkend mit der Verliersicherung kann beispielsweise an jedem der beiden Enden der länglichen Walzelemente jeweils eine Verbindungsfeder vorgesehen sein.
- Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben.
- Es zeigen jeweils in vereinfachter und nicht maßstäblicher Darstellung die
-
1 einen Kurbelzapfen einer Kurbelwelle mit einem Festwalzwerkzeug in der Seitenansicht, -
2 einen Schnitt durch das Festwalzwerkzeug entlang der Linie II-II der1 , -
3 einen Schnitt durch das Festwalzwerkzeug entlang einer der Linien III-III oder III'-III' der1 , -
4 einen Abschnitt des Festwalzwerkzeugs mit Blick in einer der Richtungen A oder B. - Von einer Kurbelwelle
1 ist in der1 Lagerzapfen2 schematisch dargestellt. Bei dem Lagerzapfen2 kann es sich sowohl um einen Hauptlagerzapfen als auch um einen Hublagerzapfen handeln. Die jeweilige Drehachse des Lagerzapfens2 wird von der Strich-Punkt-Linie3 angedeutet. Zu beiden Seiten wird die zylindrische Oberfläche4 des Lagerzapfens2 von Übergangsradien5 und6 begrenzt, die im vorliegenden Fall als Einstiche ausgebildet sind. An die Übergangsradien5 und6 schließen sich die Ölbunde7 und8 an, welche in die Wangen9 und10 der Kurbelwelle1 übergehen. - Das Festwalzwerkzeug
11 besteht aus den beiden linealförmigen Walzelementen12 und13 , die in der2 im Querschnitt gezeigt sind. Die beiden Walzelemente12 und13 dringen mit ihren jeweiligen Kontaktflächen14 und15 unter der Wirkung einer Festwalzkraft F in die Übergangsradien5 und6 ein. Das Aufbringen der Festwalzkraft F auf die Walzelemente12 und13 geschieht durch eine Führungsrolle29 , die zugleich die Führung der beiden Walzelemente12 und13 in ihrer Längsrichtung, d. h. senkrecht zur Zeichenebene der2 übernimmt. Im vorliegenden Beispiel der2 sind die Führungsrolle29 wie auch die Walzelemente12 und13 jeweils im Schnitt dargestellt. Die Führungsrolle29 ist über einen Bolzen16 und Nadellager17 im Gehäuse18 des Festwalzwerkzeugs11 drehbar gelagert. Die Festwalzkraft F wird über das Gehäuse18 und die Führungsrolle29 auf die beiden Walzelemente12 und13 aufgebracht. Die im Gehäuse18 drehbar gelagerte Führungsrolle29 ist zugleich auch noch in axialer Richtung19 um einen begrenzten Betrag beweglich. Die Axialbeweglichkeit19 der Führungsrolle29 hat zur Folge, dass die Walzelemente12 und13 jeweils noch um eine ihrer Längsachsen20 und21 schwenken können. Über diese bewegliche Einstellbarkeit können Ungleichmäßigkeiten der Übergangsradien5 und6 ausgeglichen werden. - In den Kontaktflächen
14 und15 sind die beiden Walzelemente12 und13 jeweils mit einem ersten Abrundungsradius22 abgerundet. Diesem Abrundungsradius22 steht jeweils ein Abrundungsradius23 der Führungsfläche35 gegenüber, mit welchem die beiden Walzelemente12 und13 auf ihrer gegenüberliegenden Seite abgerundet sind. Wie erkennbar, ist der zweite Abrundungsradius23 erheblich größer als der erste Abrundungsradius22 . Über die Führungsfläche35 schmiegen sich die beiden Walzelemente12 und13 jeweils an die beiden kreisrunden Führungsflächen24 und25 der Führungsrolle29 an. Der Begriff „kreisrund" in Bezug auf die Führungsflächen24 ,25 ist in Hinblick auf die rollenförmige Gestalt der Führungsrolle29 zu verstehen. Tatsächlich können die Führungsflächen24 und25 in ihrem Querschnitt einen Abrundungsradius aufweisen, welcher neben der Kreisform auch andere mögliche Konturen, wie beispielsweise Ellipsenform oder sonstige hat. - Da die beiden Walzelemente
12 und13 das Gehäuse18 des Festwalzwerkzeugs11 mit ihrer Längserstreckung überragen, ist auch noch eine Verliersicherung26 am Gehäuse18 vorgesehen. Wie in der1 erkennbar, ist die Verliersicherung26 an den beiden stirnseitigen Enden27 des Gehäuses18 angebracht. - Die Möglichkeiten der Ausgestaltung einer Verliersicherung
26 sind vielfältig. Wichtig ist, dass die Verliersicherung26 die Walzelemente12 und13 in einer Lage am Gehäuse18 des Festwalzwerkzeugs11 fixiert, welche den Walzelementen12 und13 eine gewisse Drehbeweglichkeit um ihre Längsachsen20 und21 einerseits ermöglicht und die Walzelemente12 und13 zugleich daran hindert, aus dem Festwalzwerkzeug11 heraus zu fallen. Als Möglichkeit einer Fixierung der beiden Walzelemente12 und13 sind beispielsweise Bleche28 vorgesehen, die an den stirnseitigen Enden27 des Gehäuses18 angebracht sind. - Nach einer bevorzugten Ausführungsform können die Walzelemente
12 und13 voneinander abweichende Querschnittsformen haben. Diese unterschiedlichen Querschnittsformen sind hier nur beispielhaft erwähnt. Es ist also nicht vorgesehen, Walzelemente12 und13 mit unterschiedlichen Querschnittsformen zugleich in ein und demselben Festwalzgerät11 unterzubringen. Vielmehr wird ein solches Festwalzgerät entweder zwei Walzelemente12 von gleicher erster Querschnittsform oder zwei Walzelemente13 von davon abweichender zweiter Querschnittsform aufweisen. Welcher Querschnittsform jeweils der Vorzug gegeben wird, hängt von den jeweiligen Einsatzbedingungen des Festwalzwerkzeugs11 und den Platzverhältnissen ab. - Neben der Führungsrolle
29 sind in dem Gehäuse18 des Festwalzwerkzeugs11 auch noch zwei Führungsstützrollen30 und31 vorgesehen. Die Führungsstützrollen30 und31 sorgen dafür, dass die linearen Walzelemente12 ,13 jeweils ihre orthogonale Position relativ zur Drehachse3 des Kurbelzapfens2 und auch in Bezug auf das Festwalzwerkzeug11 beibehalten unabhängig davon, wieweit der Überstand32 oder33 der Walzelemente12 und13 in Abhängigkeit von der jeweiligen Drehlage34 des Kurbelzapfens2 ist. -
- 1
- Kurbelwelle
- 2
- Lagerzapfen
- 3
- Drehachse
- 4
- zylindrische Fläche
- 5
- Übergangsradius
- 6
- Übergangsradius
- 7
- Ölbund
- 8
- Ölbund
- 9
- Wange
- 10
- Wange
- 11
- Festwalzwerkzeug
- 12
- Walzelement
- 13
- Walzelement
- 14
- Kontaktfläche
- 15
- Kontaktfläche
- 16
- Bolzen
- 17
- Nadellager
- 18
- Gehäuse
- 19
- axiale Richtung
- 20
- Längsachse
- 21
- Längsachse
- 22
- Abrundungsradius
- 23
- Abrundungsradius
- 24
- kreisrunde Führungsfläche
- 25
- kreisrunde Führungsfläche
- 26
- Verliersicherung
- 27
- stirnseitiges Ende
- 28
- Blech
- 29
- Führungsrolle
- 30
- Führungsstützrolle
- 31
- Führungsstützrolle
- 32
- Überstand
- 33
- Überstand
- 34
- Drehlage
- 35
- Führungsfläche
- F
- Festwalzkraft
Claims (8)
- Vorrichtung zum Festwalzen von Übergangsradien an Kurbelwellen mit mindestens einem, in einer Richtung hin und her bewegbaren, linealförmigen Walzelement mit einer im wesentlichen geradlinigen Kontaktfläche und einer entsprechenden, der Kontaktfläche in einem Abstand gegenüberliegenden Führungsfläche zum Einbringen einer Festwalzkraft in einen Übergangsradius einer Kurbelwelle und einem Mittel, das eine Führung und Anpresskraft des Walzelements bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel aus - einer Führungsrolle (
29 ) besteht, die - im Gehäuse (18 ) eines Festwalzwerkzeugs (11 ) drehbar gelagert ist und eine, bezogen auf die Führungsrolle (29 ), - kreisrunde Führungsfläche (24 ,25 ) aufweist, an die sich die Führungsfläche (35 ) des Walzelements (12 ,13 ) anschmiegt. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitte der Führungsflächen (
24 ,25 ) der Führungsrolle (29 ) und (35) des Walzelements (12 ,13 ) gekrümmt sind. - Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (
14 ,15 ) des Walzelements (12 ,13 ) einen ersten Abrundungsradius (22 ) hat, der kleiner ist als der zweite Abrundungsradius (23 ) der Führungsfläche (35 ). - Vorrichtung nach Anspruche 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (
14 ,15 ) des Walzelements in ihrer Längserstreckung gekrümmt ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsrolle (
29 ) im Gehäuse (18 ) in axialer Richtung (19 ) beweglich gelagert ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei zueinander parallele Walzelemente (
12 ,13 ) vorgesehen sind, die von wenigstens einer Verliersicherung (26 ) gehalten werden. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzelemente (
12 ,13 ) um eine Längsachse (20 ,21 ) schwenkbar gelagert sind. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Führungsstützrollen (
30 ,31 ) vorgesehen sind als zusätzliche Abstützung der Walzelemente (12 ,13 ) in deren jeweiliger Längserstreckung (32 ,33 ).
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