DE2130005A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Vorauswuchten der Kurbelwellen von Brennkraftmaschinen zur dynamischen Auswuchtung - Google Patents

Description

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PATENTANWÄLTE 70/2 214

16. Juni 1971

REGIE MATIOHALE DES USIMES RENAULT 8/10 Avenue Emile Zola Billancourt (Seine) Frankreich

Patentanmeldung

Verfahren und Vorrichtung zum Vorauswuchten der Kurbelwellen von Brennkraftmaschinen zur dynamischen Auswuchtung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, welches die Automatisierung der Messung der Unwuchten und damit die selbsttätige Korrektur oei der Reihenfertigung von Kurbelwellen von Brennkraftmaschinen ermöglicht, wenn ά

diese Kurbelwellen, für sich allein betrachtet, eine dynamische Unwucht aufweisen sollen, die gleich und entgegengesetzt der dynamischen Wirkung der zugeordneten Gestänge ist.

Dies ist der allgemeine Fall und insbesondere derjenige der Kurbelwellen von in Serienfertigung gebauten V-Motoren mit 6 oder 8 Zylindern.

Solche Kurbelwellen können bei Exnzelanfertigung und in

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kleinen Serien in der Weise ausgewuchtet werden, daß vor dem Auswuchten auf jedem Kurbelzapfen ein Bund angeordnet wird, der die Wirkung des Gestinges vertritt.

Bei der Fertigung in grossen Serien hat das Anbringen dieser Massen vor der Auswucntung, ihre Wegnanme nach dem Vorgang, die handhabung dieser Massen, das Halten der Massen ingutem Zustand und die Gefahr einer Beschädigung der Kurbelwelle zur Folge, daß oeträchtliche Zeitverluste und ein noner Kostenaufwand in Kauf genommen xverden muio. Ausserdem ist die Automatisierung beim Anmontieren und Abmontieren dar Hassen sowie ihre Handhabung zu kompliziert, um eine solche Lösung vorzusehen.

Im Falle von Kurbelwellen mit systembedingter Unwucht, beispielsweise bei den vorerwähnten V-Motoren mit 8 Zylindern, handelt es sich darum, das Teil mit einem Unwuchtaystem bekannter Grosse zu versehen, das demjenigen des Gestänges gleich und entgegengesetzt ist. Im Prinzip kann man theoretisch das Gesamtergebnis der Unwuchten des Teils auf einer Ausvjuchtmaschine ermitteln und die Berechnung der zu schaffenden Korrekturunwuchten automatisch durchführen, so aa.A das so behandelte Teil die erforderlichen Unwuchten aufweist.

In der Praxis treten mehrere Schwierigkeiten auf:

- die Schwierigkeit, auf einer selbsttätigen Auswuchtmaschine ein Teil in Drehung zu halten, das eine starke Unwucht aufweist, und seine Verlagerungen zu messen.

- Die Schwierigkeit, eine Berechnung ausgehend von einem

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gemessenen Wert von grosser Amplitude mit Bezug auf die gewöhnlich erforderlicnen Toleranzen durchzuführen, die es ermöglicht, eine absolute Präzision zu erzielen, die ausreicht, wenn sich die relative Präzision auf hohe Werte Dezieht.

Verschiedene mechanische oder elektromechanische Verfahren ermöglichen es theoretisch, in der Aufnahmevorrichtung einer Auswuchtmaschine die dynamische Wirkung des Gestänges nerbeizufuhren. Praktisch führen diese verschiedenen Verfahren ebenfalls zu einer ungenügenden absoluten oder schwierig aufrecht zu erhaltenden Präzision. Bei einer selbsttätigen Arbeitsweise ist die Notwendigkeit einer Synchronisierung zwischen der Drehung des in der Messung befindlichen Teils und dem xierbeifuhren der dynamischen Wirkung des Gestänges die Hauptfehlerquelle. Wenn die Simulierung der Gestängewirkung aif mechanischem Wege durch Synchronisation oder direkten Antrieb einer Hilfswelle erzielt wird, stellt die Aufhebung des Spiels, das die Quelle von Störschwingungen ist, eine zusätzliche Schwierigkeit dar.

Die Erfindung beruht auf dem Umstand, daß jedes System dynamischer Unwuchten, das durch die Rotation eines Teils erzeugt wird, auf ein System von zwei Unwuchten von bekannter Amplitude und bekannten Richtungen zurückgeführt werden kann, welche sich in parallelen Ebenen befinden, die zur Rotationsachse senkrecht sind, und das erfindungsgemässe Verfahren zur Vorauswuchtung der Unwuchten von Kurbelwellen von Brennkraftmaschinen für den Zweck einer dynamischen Auswuchtung unter Berücksichtigung der durch die Massen des Gestänges erzeugten Unwuchten unterscheidet sich dadurch, daß es darin besteht, die erwähnten Unwuchten dadurch zu simu-

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lieren, daß auf der Kurbelwelle ein neuartiges Vorauswuchtungsteil angeordnet wird, das zwei Ballaste aufweist, die sich in Ebenen befinden, welche zueinander parallel und zur Rotationsachse der Kurbelwelle senkrecht sind.

Die Erfindung ist ferner auf eine Vorrichtung zum Vorauswuchten der Unwuchten von Kurbelwellen von Brennkraftmaschinen mit dem Ziel einer dynamischen Auswuchtung unter Berücksichtigung der durch die Gestängemassen erzeugten Unwuchten gerichtet, welche Vorrichtung sich dadurch unterscheidet, daß ein Teil zur Simulierung der zur Anordnung auf der Kurbelwelle bestimmten Unwuchten vorgesehen ist, das zwei elastische Spannzangen aufweist, die auf zwei Kurbelzapfen der Kurbelwelle aufgespannt werden können, ferner eine Gabel zur winkeligen VErkeilung zum Aufsetzen auf einen weiteren Kurbelzapfen und Flächen zur LängsVerkeilung zwischen den Backen eines der erwähnten Kurbelzapfen.

Aus dem Vorangehenden ergibt sich, daß der erwähnte Vorgang selbsttätig vor sich gehen kann und daß die erhaltene Präzision hoch sein kann, da das Simulierteil sich auf die Kurbelwelle selbst bezieht. Darüber hinaus kann die Präzision der axialen Anordnung verhältnismässig groß sein und mehrere Zehntel Millimeter erreichen, ohne daß ein wesentlicher Unwuchtsimulationsfehler erhalten wird.

Nachfolgend wird eine Ausfuhrungsform der Erfindung beispielsweise in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und zwar zeigen:

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Fig. 1 eine Ansicht im Aufriß einer Kurbelwelle eines V-Motors iait sechs Zylindern als Ausfünrurigsoeisüiel, auf dar das Teil zur Simulation der Gestängeunviucnten angeordnet ist;

Fig. 2 eine Ansicht in Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, welcne die Art und v\feise der Befestigung des Simulierte!Is zeigt;

Fig. 3 eine Endansicht des Simulierteils in seiner Bereitschaftsstellung in der Manipulationszange vor dem selbsttätigen Aufbringen auf der Kurbelwelle;

Fig. 4 eine Draufsicht des auf der gleichen Kurbelwelle befestigten Simulationsteils;

Fig. 5 eine Ansicnt im Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 4, welche die Winkeleinstellung des Simulationsteils auf dem mittleren Kurbelzapfen zeigt,

In Fig« 1, 2 und 4· ist mit 1 die Kurbelwelle bezeichnet und mit 2 das Simulationsteil in Form eines starren Trägers 2a aus Leichtmetall, an jedem Ende von welchem J mittels Schrauben 3 eine elastische Spannzange befestigt ist, die nier eine Backe H, welche mit dem Träger durch die erwännten Schrauben verbunden ist, und eine Backe 5 aufweist, welche an ihrem Mittelteil an der anderen 3acke mittels einer Achse 6 angelenkt ist. Das elastische System der Zange wird durch ein Tellerfederpaket 7 gebildet, das in einer Ausnehmung B der 3acke 4, auf deren Grund sich das Federpaket abstützt, und um eine Führungsstange 9 herum angeordnet ist, die mit der Backe 5 fest verbunden ist und durcn den Grund der Ausnehmung 8 frei

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hindurchtritt.

Die elastischen Spannzangen sind zum Aufspannen auf zwei Kurbelzapfen 10 der Kurbelwelle bestimmt, im vorliegenden Fall auf den Endzapfen, und die Backe 4 jeder ' derselben ist mit einem Ballast 11 (in Fig. 1 gestricnelt dargestellt) versehen, welche Ballaste dazu dienen, dem gesamten Simulationsteil eine dynamische Unwucht zu verleihen, die dem des Gestänges identisch ist.

Wie ferner aus Fig. 1, 4- und 5 erkennbar ist, bildet der Träger 2a an seinem Mittelteil eine zweiarmige Gabel 12 zum Aufsetzen auf den mittleren Kurbelzapfen 13 der Kurbelwelle und damit zum Festlegen der Winkelstellung des SimulationsteiIs auf der Kurbelwelle, wenn die Backen 4, 5, der Zangen mit den Kurbelzapfen 10 in Eingriff gebracht worden sind.

Die Gabel des Trägers 2a dient ferner dazu, die axiale Verkeilung des SimulationsteiIs zwischen den fangen des entsprechenden Kurbelzapfens 13.

Die Backen 4, 5 der Zangen weisen je an ihrer Aussenfläche und an ihrem oberen Teil, wobei das Simulationsteil als auf der Kurbelwelle angeordnet betrachtet wird, eine Einkerbung 4a, 5a auf. Diese Einkerbungen sind dazu bestimmt, das selbsttätige Manipulieren des Simulationsteils mit Hilfe einer lianipulations zange zu ermöglichen, die in ihrer Gesamtheit mit 14 bezeichnet ist und zwei Greiferpaare 15a, 15b und 16a, 16b mit symmetrischer Bewegung besitzt, die mit den Einkerbungen 4a, 5a in Eingriff gebracht werden können.

Daher kann, sobald diese Greifer mit den Einkerbungen

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4a, 5a in Eingriff georacnt worden sind, die Manipulationszanke allein das Simulationsteil halten, von dem die Backen 4, 5 der Spannzangen nun geöffnet sind, wie in Fig. 3 dargestellt.

Ausserdem kann durch eine geradlinige Bewegung der Manipulationsζange nach unten das Simulationsteil auf der Kurbelwelle in die in Fig. 2 dargestellte Stellung gebracht werden, in welcher die bewegliche Backe 4 der entsprechenden Spannzange mit gestrichelten Linien in der entsprechenden anfänglichen Anlagestellung am Kurbelzapfen der Kurbelwelle dargestellt ist. Wenn die Greifer der Manipulationsζange auseinanderbewegt \

werden, schliessen sich die Backen 4,5 der Spannzangen auf den entsprechenden Kurbelzapfen 10, auf welchen sie sich selbsttätig mittels drei Berührungspunkten 17, 18, 19 zentrieren, im Inneren von welchen sich der Mittelpunkt jedes Kurbelzapfens befindet, was in Verbindungfnit der Winkelstellung, welche durch die zweiarmige Mittelgabel 12 gewährleistet wird, eine bestimmte Anordnung des Simulationsteils auf der Kurbelwelle sicherstellt, das hier in der Bereitschaftsstellung auf der nicht gezeigten Auswuchtmaschine dargestellt ist. Die Manipulationszange kann nun durch eine vertikale Bewegung, die der vorangehenden ent- g

gegengesetzt ist, zurückgezogen werden, um den Auswuchtvorgang zu ermöglichen, nach dem, nachdem die Kurbelwelle in die anfängliche Bereitschaftsstellung zurückgeführt worden ist, die Manipulationszange dazu dient, das Simulationsteil für die Entnahmephase der jeweiligen Kurbelwelle und zum Auswechseln durch eine andere wieder aufzunehmen.

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Das gesamte Simulationsteil wird so ausgelegt, daß seine dynamische Unwucht um die Achse der Kurbelwelle derjenigen des Gestänges oder auch derjenigen, die durch die Gestaltung der Kurbelwelle erforderlich ist, identisch ist. Indessen kann die genaue Anpassung dieser Unwucht nicht unmittelbar durch Bearbeitung erhalten werden und geschieht durch das erfindungsgemässe Verfahren diese Anpassung mit Hilfe einer Modell-Kurbelwelle.

Diese Modell-Kurbelwelle wird zuerst mit den Massen auf den Kurbelzapfen ausgerüstet, welche durch die Spezifikationen des Motorenherstellers bedingt sind, und genau auf diese Weise ausgewuchtet. Hierauf werden die Massen auf den Kurbelzapfen weggenommen und durch das Simulationsteil ersetzt. Das Aggregat aus Modell-Kurbelwelle und Simulationsteil wird nun ausgewucntet, indem die Ballaste 11 korrigiert werden, deren Lage bestimmt worden ist, um diese Korrektur zu ermöglichen.

Ansprüche:

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Claims (3)

Ans prüche ;

1./Verfahren zur Vorauswuchtung der Unwuchten von Kurbelwellen von Brennkraftmaschinen zum Zweck der dynamischen Auswuchtung unter Berücksichtigung der durch die Gestängemassen erzeugten Unwuchten, dadurcn gekennzeichnet, daß die erwähnten Unwuchten dadurcn simuliert werden, daß auf der Kurbelwelle ein neuartiger Vorausviuchtungsteil angeordnet wird, das zwei Ballaste aufweist, die sich in zueinander parallelen und zur Rotationsacnse der Kurbelwelle senkrechten Ebenen befinden.

2. Verfahren nacn Anspruch 1, dadurcn gekennzeichnet, äa.j eine Modell-Kurbelwelle in der üblichen Weise mit riilfe von auf deren Kurbelzapfen befestigte Unwucntmassen ausgewuchtet wird, diese Hassen weggenommen und durch aen Vorauswuchtteil ersetzt werden, das Aggregat aus Kurbelwelle und Vorauswuchtteil von neuem dcidurcn ausgewuchtet wird, dao auf die Ballaste eingewirkt wird, sodann das auf diese //eise erhaltene Vorauswucatteil unmittelbar dazu verwendet wird, jede Kurbelwelle einer Serie von Kurbelwellen auszuwuchten, die der Modell-Kurbelwelle analog sind.

3. Vorrichtung zur Vorauswuchtung von Unwuchten von Kurbel-

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wellen von Brennkraftmaschinen zum Zweck der dynamischen Auswuchtung unter Berücksichtigung der Unwuchten, welche durch die Gestängemassen erzeugt werden, gekennzeichnet durch ein Simulationsteil für die erwähnten Unwuchten₅ das zur Anordnung auf der Kurbelwelle bestimmt ist und zwei elastische Spannzangen, welche auf zwei Kurbelzapfen der Kurbelwelle aufgespannt werden können, sowie eine Gabel zur winkeligen Verkeilung zum Aufsetzen auf einen weiteren Kurbelzapfen und Flächen zur LängsVerkeilung zwischen den Backen eines der erwähnten Kurbelzapfen aufweist.

Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Zangen zwei Backen besitzen, die aneinander angelenkt sind, im aufgespannten Zustand durch elastische Mittel belastet sind und mit Einkerbungen zum Erfassen mittels einer Manipulationszange des erwähnten Manipulationsteils versehen sino, durch welche der Aufstandzustand der Backen gelöst werden Kann,

Der Patentanwalt

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