DE2146994B2

DE2146994B2 - DEVICE FOR DRINKING CRANKSHAFT BEARING SEATS

Info

Publication number: DE2146994B2
Application number: DE19712146994
Authority: DE
Inventors: Hans J Dipl Kfm 5143 Wassenberg Naumann
Original assignee: Wilhelm Hegenscheidt GmbH
Current assignee: Hegenscheidt MFD GmbH and Co KG
Priority date: 1971-09-21
Filing date: 1971-09-21
Publication date: 1973-08-02
Also published as: US3735620A; JPS4838853A; JPS548183B2; DE2146994A1; DE2146994C3

Description

Rauhtiefe mit einem sehr hohen Traganteil ergibt.Surface roughness with a very high contact ratio results.

Die bekannten Einrichtungen zum Festwalzen der Hohlkehle nehmen die Kurbelwelle in den Lsgerstel-The known devices for deep rolling the fillet take the crankshaft in the Lsgerstel-

Die Erfindung betrifft eine zum Glattwalzen von 35 Ien auf. Die Kurbelwelle ist axial nicht ausgerichtet Kurbelwellenlagersitzen geeignete Glattwalzeinrich- (vgl. deutsche Patentschrift 1 070 955; Zeitschrift tung mit walzenförmigen Werkzeugrollen, die sich »Machinery« vom 1. Februar 1961, Vol. 98, S. 276 am Kurbelwellenlagersitz einerseits und an den Um- bis 278, »General Motors Engineering Journal«, fangsflächen je zweier großer, nebeneinanderliegen- Vol. 2, No. 3, Third Quarter 64). Die axiale Fixieder Laufrollen andererseits abstützen und mit Ab- 40 rung erfolgt in der bereits erwähnten Art durch die rundungsradien am Übergang der Mantelfläche zu schräggestellten Festwalzrollen. Werden in der gleiden Grundflächen versehen sind. Derartige Walzein- chen Schwingeinheit aber nun lediglich zylindrische richtungen sind bekannt und haben den Zweck, mög- Werkzeugrollen zum Glattwalzen verwendet, erlebt liehst kleine Durchmesser als Werkzeugrollen ver- man die Überraschung, daß die ungelagerte Kurbelwenden zu können, die bei goringen Walzdrücken 45 welle bzw. die Werkzeuge einem Vorschub ausgeeine hohe spezifische Flächenpressung ergeben (vgl. setzt sind, der die beweglichen Schwingen, in denen die Zeitschrift »Das IndustriebhU«, 5/1960, S. 318, die Werkzeugrollen angebracht sird, seitlich gegen sowie die Zeitschriften »Strojirenstvi«, 1964/5, S. 364 die Kurbelwangen anlaufen läßt. Die Ursache für und »MTZ«, 28/1967, 6, S. 223, 224). diese Erscheinung sind wahrscheinlich Fertigungs-The invention relates to a roller burnishing 35 Ien. The crankshaft is not axially aligned Crankshaft bearing seats suitable smooth rolling equipment (cf. German Patent 1 070 955; magazine processing with roller-shaped tool rolls, which is "Machinery" of February 1, 1961, Vol. 98, p. 276 on the crankshaft bearing seat on the one hand and on the um- to 278, »General Motors Engineering Journal«, catch surfaces of two large, adjacent to each other- Vol. 2, No. 3, Third Quarter 64). The axial fixed boiler Support rollers on the other hand and with ab- 40 takes place in the manner already mentioned by the rounding radii at the transition from the outer surface to inclined deep rolling rollers. Be in the glide Base areas are provided. Such a single roller oscillating unit, however, is now only cylindrical directions are known and have the purpose of using tool rolls for roller burnishing if small diameters are used as tool rolls, one can get the surprise that the non-bearing crank turns to be able to use the 45 wave at goringen rolling presses or the tools a feed high specific surface pressure result (cf. sets are, of the movable rockers in which the magazine "Das IndustriebhU", 5/1960, p. 318, the tool rolls attached, laterally opposite as well as the magazines "Strojirenstvi", 1964/5, p. 364 starts the crank webs. The cause of and "MTZ", 28/1967, 6, pp. 223, 224). these appearances are probably manufacturing

Bei den bekannten Einrichtungen dienen die 50 toleranzen. Bereits eine geringe Schrägstellung der Werkzeugrollen an der Oberfläche von Kurbelzapfen Achsen der Werkzeugrollen zur Achse des Kurbelals Stützrollen in Verbindung mit dem Festwalzen Zapfens genügt, um einen solchen Vorschub zu erder Hohlkehlen, wie es in der deutschen Patentschrift zeugen. Ein Wandern der Kurbelzapfen oder der 1 070 955 beschrieben ist. Durch dieses Festwalzen Werkzeugträger kann aber größere Zerstörungen an der Hohlkehle werden Druckspannungen in die ge- 55 der Einrichtung zum Glattwalzen hervorrufen, weil fährdeten Querschnitte des Werkstücks eingebracht, der Abstand der Kurbelwangen voneinander nur wedie als Eigenspannungen den gefährlichen Zugspan- nig größer ist als der der Kurbellager,
nungen bei einer Wechselbiegebeanspruchung entge- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, an denIn the known devices, the 50 tolerances are used. Even a slight inclination of the tool rollers on the surface of the crank pin axes of the tool rolls to the axis of the crank as support rollers in conjunction with the deep rolling pin is sufficient to provide such a feed to earth the fillets, as testify in the German patent. A wandering of the crank pin or the 1 070 955 is described. However, this deep rolling of the tool carrier can cause greater damage to the fillet, compressive stresses in the roller burnishing device, because endangered cross-sections of the workpiece are introduced, the distance between the crank webs is only greater than that of the dangerous tensile stress as internal stresses Crank bearings,
The invention is based on the object of the

genwirken. Bei diesem Walzvorgang kann eine bekannten Maschinen zum Festwalzen der Hohlkehleichte Aufwalzung der zylindrischen Lauffläche er- 60 Ien an Haupt- und Kurbellagern von Kurbelwellen folgen, wenn die Hohlkeule vorher nicht eingesto- Einrichtungen zu schaffen, mit denen die Lagersitze chen war. Die als Stützrollen verwendeten Werk- nur glattgewalzt werden, bei denen aber sichergestellt zeugrollen sollen diese AufwMzung verhindern bzw. ist, daß die Glattwalzwerkzeuge in den Mittelebenen wieder einebnen. der Kurbelzapfen verbleiben und keine Axialkräftecounteract. In this rolling process, a known machine can be used for deep rolling the fillet Roll-on of the cylindrical running surface on the main and crank bearings of crankshafts follow if the hollow lobe has not previously been inserted to create facilities with which the bearing seats chen was. The work rolls used as support rollers are only rolled smooth, but they are ensured tool rolls should prevent this AufwMzung or is that the roller burnishing tools in the central planes level again. the crank pin remain and no axial forces

Beim kombinierten Festwalzen und Glattwalzen 65 verursachen, so daß ein Anlaufen der Werkzeuge an von Kurbelwellenhohlkehlen und Kurbelwellenlager- die Kurbelwangen vermieden wird,
sitzen sind die scheibenförmigen Festwalzrollen Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst,When combined deep rolling and roller burnishing 65 cause, so that the tools run against crankshaft fillets and crankshaft bearings - the crank webs are avoided,
the disk-shaped deep-rolling rollers are seated. According to the invention, the object is achieved by

schräg gestellt und stützen sich in den Profilrillen ge- daß die kegelig ausgebildeten Werkzeugrollen oaar-inclined and are supported in the profile grooves so that the tapered tool rolls oaar-

weise mit entgegengesetzter Kegelneigung angeordnet sind und die Abrundungsradien am Übergang der Mantelfläche zu den Grundflächen 20 bis 30 °/o kleiner als die Hohlkehlenradieii an der Kurbelwelle sind. Es entsteht eine geringe Gleitbewegung zwischen Kegelrolle und Lagerzapfen, die um so kleiner ist, je kleiner die Kegelneigung gewählt ist. Dabei muß die Kegelneigung aber groß genug sein, um eine kräftige axiale Komponente entstehen zu lassen, die mit der gleich großen, aber entgegengesetzt gerichteten axialen Komponente der Partnerrolle im Gleichgewicht steht und beide Kräfte groß genug sind, um eine Mittenlage der Werkzeuge zu gewährleisten. Die geringe Gleitbewegung zwischen Werkzeugrollen und Werkstück ist für die Qualität der erzeugten Oberfläche besonders günstig, wenn sie in Grenzen bleibt. Die axiaie Komponente dieser Reibungskraft geht in die resultierende Axialkraft mit ein. Es entsteht ein Drehmoment auf die Werkzeugschwinge, das aber einwandfrei durch die Lagerung der Schwinge aufgenommen werden kann.are arranged with opposite taper inclination and the radius of curvature at the transition of the The outer surface to the base areas is 20 to 30% smaller than the fillet radii on the crankshaft are. There is a slight sliding movement between the tapered roller and the bearing journal, which is all the smaller is, the smaller the taper inclination is chosen. The cone inclination must be large enough to achieve a to create strong axial components with the same size, but oppositely directed axial component of the partner role is in equilibrium and both forces are large enough to to ensure a central position of the tools. The slight sliding movement between tool rolls and The workpiece is particularly beneficial for the quality of the surface produced if it remains within limits. The axial component of this frictional force is included in the resulting axial force. There arises a Torque on the tool swing arm, but this was properly absorbed by the mounting of the swing arm can be.

Die kleineren Abrundungsradien an den Werkzeugrollen geben der Einrichtung eine weitere Sicherheit gegen seitliches Anlaufen. Der gegenüber der Werkstückhohlkehle um 20 bis 30% kleinere Abrundungsradius der Werkzeugrollen läßt, ausgelöst durch die auf die Werkzeugrollen wirkende Äxialkraft, ein Auflaufen der Werkzeugrolle zu. Die zur Erreichung eines Glattwalzergebnisses in radialer Richtung aufzubringende Kraft aber verhindert dieses Auflaufen. Es tritt ein Festwalzeffeki in der Werkstückhohlkehle auf. Ebenso wird dadurch ein seitliches Anlaufen der Glattwalzeinrichtung gegen die Kurbelwangen mit Sicherheit vermieden.The smaller rounding radii on the tool rolls give the device additional security against running on the side. The rounding radius that is 20 to 30% smaller than the workpiece fillet the tool rolls, triggered by the axial force acting on the tool rolls, an accumulation of the tool roll too. The one to achieve a smooth rolling result in radial The direction of force to be applied prevents this accumulation. A fixed roller effect occurs in the Workpiece fillet. This also prevents the roller burnishing device from running against the side the crank webs certainly avoided.

Die Führung der Werkzeuge kann auch durch eine einzige Rolle bewirkt werden, wenn diese Rolle symmetrisch gegeneinander gerichtete Axialkräfte hervorbringt, wie dies z. B. bei konkav geformter Werkzeugrolle der Fall ist. Eine solche Rolle könnte zusätzlich sowohl die Aufwalzungen an den Hohlkehlen beseitigen als auch eine leicht ballige Form der Lagerflächen erzeugen oder auch eine Balligkeit über je einen halben Lagerzapfen, wenn der Hubzapfen von zwei nebeneinanderlegenden Pleuellagern umschlossen ist.The tools can also be guided by a single role if this role is symmetrical produces mutually directed axial forces, as z. B. with concave shaped tool roll the case is. Such a role could additionally both the roll-ups on the fillets eliminate as well as produce a slightly convex shape of the bearing surfaces or a convexity over half a bearing pin each, if the crank pin is enclosed by two connecting rod bearings lying next to each other is.

Die Figuren zeigen die beispielsweise Ausführung des Erfindungsgedankens. Dabei ist eine der bekannten Maschinen zum Festwalzen der Hohlkeulen an Kurbellagersitzen zugrunde gelegt, an denen durch einfaches Auswechseln der Werkzeugköpfe auch das Glattwalzen der Lagersitze durchgeführt werden kann.The figures show the exemplary embodiment of the inventive concept. It is one of the well-known Machines for deep rolling the hollow lobes on crank bearing seats are based on which by simply exchanging the tool heads, the roller burnishing of the bearing seats can also be carried out can.

Fig. 1 zeigt die Ansicht der kompletten Maschine, F i g. 2 die Ansicht des Glattwalzkopfes in einer Werkzeugschwinge der Maschine nach Fig. 1,Fig. 1 shows the view of the complete machine, F i g. 2 the view of the roller burnishing head in one Tool rocker of the machine according to Fig. 1,

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie I-I der Fig. 2,F i g. 3 shows a section along the line I-I of FIG. 2,

F i g. 4,5 und 6 sind Sonderdarstellungen.F i g. 4,5 and 6 are special representations.

Im Gehäuse 1 sind in den Ebenen 2 und 3 hinter der dargestellten Werkzeugwelle Meisterwellen angeordnet, die vom Motor 4 und nicht dargestellten Zahnrädern gleichlaufend gleichsinnig angetrieben werden, wie es in den genannten Veröffentlichungen bereits beschrieben wurde. Dabei ist die Lagerung der Meisterwelle 5 mit der zu bearbeitendem Kurbelwelle 6 durch Hebel derart miteinander verbunden, daß der Werkzeugkopf 7 mit den Werkzeugrollen 8 ίο und 9 in einem zweiseitigen Hebel 10 angeordnet ist, dessen Drehpunkt im Kurbelzapfen der Meisterwelle 5 liegt, Während der andere Werkzeugkopf 11 mit der Gegenrolle 12 im Hebel 13 befestigt und im gleichen Kurbelzapfen der Meisterwelle 5 gelagert ist. Zusätzlich bewegt sich der Hebel 13 um den Bolzen 14 im Hebel 10 und ist durch eine rechts angebrachte, nicht mehr dargestellte Hydraulik mit dem Hebel 10 verbunden, mit der die Werkzeuge auf das Werkstück 6 gepreßt und wieder gelöst werden. Kurbelwelle 6 und Me -.erwelie 5 sind also derart miteinander gekoppelt, d:3 sie eine transversale Kreisbewegung ausführen, an der auch der Hebel 13 teilnimmt, der jedoch zusätzlich die geschilderte Spannbewegung auszuführen vermag.
^ Die Werkzeugrollen 8 und 9 stützen sich an den Umfangsflächen der Laufrollen 15, 16 und 17, 18 ab, sind konisch mit gleicher Kegelnelgung ausgebildet und liegen mit entgegengerichteter Kegelneigung am Werkstücke an, so daß jede Werkzeugrolle eine gleich große, aber entgegengesetzt gerichtete Axialkraft auf das Werkstück ausübt.In the housing 1, master shafts are arranged in levels 2 and 3 behind the tool shaft shown, which are driven in the same direction by the motor 4 and gear wheels (not shown), as has already been described in the publications mentioned. The bearing of the master shaft 5 is connected to the crankshaft 6 to be machined by levers in such a way that the tool head 7 with the tool rolls 8 ίο and 9 is arranged in a two-sided lever 10, the pivot point of which is in the crank pin of the master shaft 5, while the other The tool head 11 is fastened with the counter roller 12 in the lever 13 and is mounted in the same crank pin of the master shaft 5. In addition, the lever 13 moves around the bolt 14 in the lever 10 and is connected to the lever 10 by hydraulics attached to the right, not shown, with which the tools are pressed onto the workpiece 6 and released again. The crankshaft 6 and metering device 5 are therefore coupled to one another in such a way that they execute a transverse circular movement in which the lever 13 also participates, but which is also able to execute the clamping movement described.
^ The tool rollers 8 and 9 are supported on the circumferential surfaces of the rollers 15, 16 and 17, 18, are conical with the same cone and lie on the work piece with an opposing conical inclination, so that each tool roller applies an equally large but oppositely directed axial force exercises the workpiece.

Da für jede Kurbel der Werkstückwelle eines der beschriebenen Hebelsysteme vorgesehen ist und die Kurbelwelle lose, also axial nicht gehalten, in die Vorrichtung gelegt wird, ist es wichtig, die Werkstückwelle durch ausgeglichene Walzkräfte in ihrer Lage zu halten, weil beim axialen ^'andern der Kurbelwelle die beschriebenen Hebelschwingen gegen die Kurbelwangen anlaufen würden.
Die F i g. 2 ist ein vergrößerter Ausschnitt aus der Fig. 1 mit den zweiseitigen Hebeln 10 und 13, der Kurbelwelle 6 und der Meisterwelle 5, während die zweite Meisterwelle weiter unten liegt und nicht mehr dargestellt ist. Die F i g. 3 ist ein Schnitt längs der Linie I-I der F i g. 2 und zeigt oberhalb des Werkstückes 6 die zylindrische Gegenrolle 12 mit Laufrollen 20 und unterhalb des Werkstückes 6 eine der konischen Werkzeugrollen 8 oder 9 mit einer der entsprechend geformten Laufrollen 15, 16 oder 17, 18. Fig.4 zeigt die beiden an einem Kurbelzapfen anlegenden konischen Rollen mit entgegengerichteter Kegelneigung, während die F i g. 5 eine konkav geschliffene Werkzeugrolle 21 mit einer der entsprechend konvex geformten Lautrollen 22 zeigt. Eine solche Rolle würde eventuell Aufwalzungen an der Hohlkehle niederwalzen und gleichzeitig einen leicht ballige . Lagerzapfen erzeugen, der die Kantenpressung im Lager verhindert.Since one of the described lever systems is provided for each crank of the workpiece shaft and the crankshaft is placed loosely, i.e. not axially held, in the device, it is important to keep the workpiece shaft in its position by balanced rolling forces, because the axial ^ 'other the Crankshaft the lever swing described would run against the crank webs.
The F i g. 2 is an enlarged detail from FIG. 1 with the two-sided levers 10 and 13, the crankshaft 6 and the master shaft 5, while the second master shaft is further down and is no longer shown. The F i g. 3 is a section along line II of FIG. 2 and shows above the workpiece 6 the cylindrical counter roller 12 with rollers 20 and below the workpiece 6 one of the conical tool rollers 8 or 9 with one of the correspondingly shaped rollers 15, 16 or 17, 18 conical rollers with opposite taper inclination, while the F i g. 5 shows a concavely ground tool roll 21 with one of the correspondingly convex sound rolls 22. Such a role would possibly roll down rolls on the fillet and at the same time a slightly crowned one. Generate bearing journals that prevent edge pressure in the bearing.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

common races, while there are diametrically opposed patent claims: opposite roller-shaped support or tool rollers, the task of which is to

1. For roller burnishing of Karbehvellen bearing seats, roller burnishing equipment suitable for roller burnishing at the transition to the fillet. This arrangement has the advantage that the tool rollers, which move the entire bearing seat on the crankshaft inclined deep rolling rollers, and rocker arms, each serving as a tool carrier on the circumferential surfaces, align or lock in the middle of two large, juxtaposed running planes of the bearing point support and with rounding hold, so that an axial wandering of the rocker arm and radii at the transition of the lateral surface to the io thus a run-up of the rolling tools against rüe I _n . Base surfaces are provided, thereby avoiding the inner surface of the crank web,
indicates that the conical shape of the crankshafts, many tool rolls (8, 9) can be arranged in pairs with the opposite conical inclination dispensed with the deep rolling of the fillet, because they are overdimensioned anyway. With the rounding radii at the transition between the shell and these shafts, however - as with all other cure surfaces to the base surfaces 20 to 30% smaller in the case of shafts - a bearing seat with the largest support portion is required than the fillet radii on the crank, which shaft according to the previous working method . can only be achieved by lapping. In view of the fact

2. For roller burnishing of crankshaft bearings, that is, with a triple bearing crankshaft zen ge-'gnete roller burnishing device with roller 20 of a four-cylinder engine already 7 bearing points closed shaped tool rolls that are lapped on the crank, but the lapping process is ongoing shaft bearing seat on the one hand and an additional axial oscillating movement on the circumferential surface of the shaft chen each requires two, large, adjacent bearings each and the crank pin On the other hand, support the rollers and use a radius not around their axis, but on a circular path at the transition from the outer surface to 25, it can be seen that facilities for lapping Ground areas are wasted, as a result of which the crank pin bearing seats are very expensive indicates that the outer surface is a per se and that the lapping process per se is a larger one cylindrical tool roll (21) requires a little expenditure of time.

Is concave and the associated barrel It is therefore obvious, both main and

rollers are convex in shape. 30 crank journals to be rolled smooth because of this work

process in the shortest possible time