-
Verfahren zum dynamischen Auswuchten von Kurbelwellen Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zum dynamischen Auswuchten von mit Gegengewichten
versehenen Kurbelwellen beliebiger Ausführung.
-
Die heute angewandte moderne Auswuchttechnik bevorzugt die dynamische
Methode, bei der nämlich die Auswuchtung in zwei Ebenen, und zwar möglichst an den
Enden eines Wuchtkörpers, d.h. bei einer Kurbelwelle an den Enden ihres gekropften
Teils in den sogenannten Wuchtebenen erfolgt. Dabei wird in jeder Ebene der Ausgleich
durch drei oder vier am Umfang verteilte sogenannte Wuchtaugen durchgeführt, die
zur Herstellung des Wuchtgleichgewichts mehr oder weniger abgearbeitet werden und
dabei einen Ausgleich in Somponentenform erbringen.
-
I)iese methode erfordert Wuchtaugen auf der Iiubseite einzeler Wangen
der Kurbelwelle. Diese huchtaugeIl sind schmiedetechnisch und spannungsmäßig nachteilig
und verschlechtern die Nöglichkeit fiir den Gegengewichtsausgleich.
-
Sollten an einer Kurbelwelle, die nach dem bisher üblichen Auswuchtver£aj'ren
ausgewuchtet werden soll, ausreichende huchtaugen nicht untergebracht werden können,
dann wird der
Wuchtausgleich in zusätzliche Auswuchtscheiben am
freien Ende und in das Schwungrad verlegt. Diese Auswuclltscheibe ist ein zusatzliches
Bauteil mit zusätzlichen Unwuchten.
-
Diese zusätzlichen Unwuchten entstehen vorzugsweise bei der montage,
insbesondere durch das radiale I>assungsspiel durch die dadurch mögliche Verschiebung
der Scheibe aus der Drehachse und durch die begrenzte Genauigkeit der Winkelfixierung.
-
Daher kann die Kurbelwelle erst nach ihrem Zusammenbau mit dem Schwungrad
und der Auswuchtscheibe gewuchtet werden und muß dann in diesem Zustand verbleiben.
Die an der Kurbelwelle demgemäß bereits anmontierten Teile, nänilich das Schwungrad
und die Auswuchtscheibe, bringen eine blontageerschwerung mit sich. Ein einfaches
Austauschen dieser Teile im Verschleißfalle, oder wenn aus anderen Gründen das eine
oder andere Teil ausgetauscht werden muß, ist allein nicht möglich; es muß also
immer das ganze Teil, bestehend aus Kurbelwelle, Schwungrad und Auswuchtscheibe
ausgetauscht werden.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein
Auswuchtverfahren zu offenbaren, bei dem die Welle wie auch das Schwungrad allein
gewuchtet werden können und alle Teile gegeneinander austauschbar sind. Weitere
Aufgabe der Erfindung ist es, das gesamte Auswuchtverfahren zu vereinfachen und
konstruktive sowie schmiedetechuische Schwierigkeiten bei der Kurbelwelle zu vermeiden,
die durch die Anbringung von Wuchtaugen entstehen.
-
Diese Aufgaben werden durch die Erfindung dadurch gelöst, dnn in wenigstens
zwei senkrecht zur Längsachse der Kurbelwelle verlaufenden Wuchtebenen ein vorbestimmter,
den voraussehbaren Unwuchten entsprechender Wuchtüberschuß in Richtung der Gegengewichte
vorgegeben wird, durch dessen teilweises Abspanen, beispielsweise durch Anbringung
von Wuchtbohrungen und damit durch Naterialabnahme nur im Bereich der Gegengewichte
allein die Unwucht ausgeglichen und die Kurbelwelle
nur dadurch
ausgewuchtet wird. Die Größe der voraussehbaren Unwuchten ergibt sich dabei aus
den erfallrungsgemäß auftretenden Fertigungsabweichungen.
-
Insbesondere werden die Wuchtebenen an den äußeren Gegengewichten
der Kurbelwelle vorgesehen; sie können aber auch zusätzlich bei den den äußeren
Gegengewichteten benachbarten Gegengewichten der Kurbelwelle vorgesehen seiii. Die
beiden Wuchtebenen liegen dann zweckmäßig jeweils zwischen den beiden Gegengewichten
an jeder Seite, so daß je zwei Gegengewichte je Wuchtebene zum Ausgleich herangezogen
werden.
-
Zweckmäßig ist es, die Wuchtüberschüsse durch entsprechend größere,
an der Kurbelwelle schon vorhandene Gegengewichte darzustellen. Die Wuchtüberschüsse
können aber auch durch Eingabe von definierten Unwuchten in die vorgesehenen Wuchtebenen
am Kurbelwellenrohling durch Wuchtzentrieren vorgesehen werden.
-
Dies erfolgt durch im Wuchtkorb angebrachte Gegenunwuchten.
-
Besonders vorteilhaft ist es, das Verhältnis des Unwuchtüberschusses
zur erwarteten Restunwucht groß zu halten, damit die anzubringenden Entlastungsbohrungen
noch leicht innerhalb des Zentriwinkels des Gegengewiciits angebracht werden können.
-
Das erfindungsgeniäße Verfahren wird anhand von einigen schematischen
Darstellungen in der folgenden Beschreibung näher erläutert, der auch weitere Einzelheiten
der Erfindung entnommen werden können. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Graphik
einer Kurbelwelle mit zwei \suchtebenen, Fig. 2 eine Ansicht einer bisher üblichen
Kurbelwelle mit einem Wuchtauge auf der Hubseite,
Fig. 3 die Ansicht
einer Kurbelwelle in ihrer Längsachse gemäß der Erfindung mit gerade ausreichendem
Wuchtüberschuß &L U im Vergleich zur Unwucht Fig. 4 eine erfindungsgemäßc Kurbelwelle
mit großem Wuchtüberschuß 2 U im Vergleich zur auftretenden Unwucht RC.
-
Die Auswuchtung von bisher üblichen Kurbelwellen 1 mit Wuchtaugen
2 gemäß Fig. 2 ist in der Fig. 1 schematisch dargestellt, wo insbesondere die beideii
uchtebenen 3 und 4 schematisch angedeutet sind. Dabei wurde der Ausgleich in jeder
der angedeuteten Ebenen durch drei oder vier gleicllmäßig am Umfang verteilte Wuchtaugen
2 herbeigeführt, die durch spanabhebende Bearbeitung als Ausgleich in Komponentenform
angeglichen werden koniiten.
-
Die Komponenten 5, 6 und 7 sind in der Ebene 3 gestrichelt dargestellt.
Die für diese Art der Auswuchtung notwendigen Wuchtaugen 2 auf der Hubseite sind
insbesondere spannungsmäßig nachteilig und können schmiedetechnisch sehr schwer
hergestellt werden.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet daher Wuchtaugen und kann
mit einer Kurbelwelle 8 auskommen, die die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Form
mit den Gegengewichten 9 hat.
-
Der Wuchtkörper, d.h. die Kurbelwelle, kann schon beginnend beim Wuchtzentrieren
mit einer definierten Unwucht in den beiden Ebenen versehen werden, deren Richtung
identisch ist mit den für die Auswucht-Nacharbeit vorgesehenen Gegengewichten. Schon
am Kurbelwellenrohling werden so Wuchtüberscliiisse in den betreffenden Ebenen dadurch
vorgesehen, daß im Wuchtkorb entsprechend große und entsprechend gerichtete Gegenunwuchten
angebracht werden.
-
Der Überschuß im Gegengewicht muß so groß sein, daß man ohne Wuciitarbeit
auf der llubseite, d.h. dort, wo früher die Wuchtaugen angebracht waren, auskommen
kann, um die Auswuchtarbeit allein auf die Gegengewichte zu verlegen. Diese Gegengewichte
9 müssen über den theoretischen Ausgleichszustand hinaus einen gewissen Wuchtüberschuß
# U haben, von dessen Größe die Ausgleicharbeit der eigentlichen Restunwuchten RU
die aus den Fertigungsabweichungen herrühren und von Welle zu Welle nach Größe und
Richtung verschieden sind, abhängt. In den in Fig. 3 und 4 dargestellten schematischen
Skizzen sind der Wuchtüberschuß # U und die Restunwucht RU und die aus beiden resultierende
Wuchtmöglichkeit UG vektoriell dargestellt.
-
Die Abstimmung zwischen dem Wuchtüberschuß 8 U und der Restunwucht
RU einerseits sowie der Wuchtmöglichkeit UG am Gegengewichtsumfang andererseits
muß im Falle geringsten Wuchtüberschusses so sein, daß der resultierende Vektor
UG Z ß U + Ru einen Scheiteikreis 11 um die Spitze des Vektors A U beschreibt.
-
Das Auswuchten selbst wird dadurch vorgenommen, daß Bohrungen in Richtung
des Vektors UG diesem Vektor entgegengerichtet angebracht werden.
-
In Fig. 3 ist das Verhältnis nU : Ru = 1 : 1, so daß der Winkel, den
der Vektor UG mit der Achse A-A bildet, verhältnismäßig groß ist. Bei noch größerem
Winkel, d.h. bei nicht ausgewogenem Verhältnis von # U : RU wäre es unter Umständen
nicht mehr möglich, die Bohrung 13 auf dem Gegengewicht anzubringen.
-
In Fig. 4 ist das Verhältnis # U : Ru viel größer. Daraus ergibt sich
ein viel kleinerer Scheitelkreis 12. Das bedeutet, daß bei großem a U, also bei
großem Gegengewichtüberschuß im Verhältnis zu der zu erwartenden Unwucht Ru immer
ein kleiner Scheitelkreis 12 gegeben ist, die Unwucht also in jedem Halle dadurch
Anbringung von Bohrungen im Bereich der Gegengewichte 9 ausgeglichen werden kann.
-
I)urch die Erfindung können also am Gegengewicht allein neben dem
Wuchtüberschuß # U auch die Restunwuchten RU in jeder beliebigen Richtung ausgeglichen
werden. Das bedeutet, daß aucli die Restunwuchten ausgeglichen werden können, die
normalerweise eiiie Unwuchtbohrung im Hubbereich erfordern würdeu. Im Idealfall
gleicher Restunwucht-Ausgleichsmöglichkeiten über 360° müßten die Wuchtmöglichkeiten
UG am Gegengewicht der Funktion eines tangentierenden lireises entsprechen : UG
= 2 . #U . cos G In der Praxis wird der innere Bereich des Scheitelkreises 11 wegen
der begrenzten Größe des Zentriwinkels α, , dessen Schenkel die Grenzen des
Gegengewichts 9 tangentieren und zwischen dessen Schenkeln eine Bohrung angebracht
werden muß, nicht für eine Anbringung einer Bohrung zum Unwuchtausgleich herangezogen
werden können. Andererseits sind dort jedoch die Wuchtkorrekturen so klein, daß
sic in den Bereich der zulässigen Restunwucht fallen könnten. Große Wuchtkorrekturen
sind dann notwendig, wenn der Wuchtüberschuß # U und die Restunwucht RU in der Richtung
praktisch zusammenfallen. In diesem Fall kan auch die Wuchtkorrektur durch die Resultierende
aus wei synmetrisch angeordneten Wuchtbohrungen im Gegengewicht durchgeführt werden.
-
Reichen die Bohrungeii in einem Gegengewicht je Wuchtebene nicht aus,
so kann auch das benachbarte, meist gleichgerichtete Gegengewicht zum Ausgleich
mit herausgezogen werden. In diesem Falle werden dann die beiden Wuchtebenen zweckmäßig
in die Mitte zwischen den beiden benachbarten Gegengewichten gelegt Ilnd die Aufteilung
der Wuchtkorrektur erfolgt auf beide Gegengewichte einer Wuchtebene zu etwa gleichen
Teilen.
-
Bei Neuauslegungen wird man Verhältnisse ähnlich Fig. 3 anstreben,
da über die anfallende Größe von RU noch nichts bekannt ist. Wenn z.B. beim Serienanlauf
durch eine statistische Erhebung die tatsächlich auftretende maximale Amplitude
von
RU bekannt ist, kann dieses Verhältnis in Richtung RU : U « 1 : 3 verändert werden1
wie iii Fig. 4 dargestellt ist. Daraus wird ersichtlich, daß dann der Winkelbereich
für die erforderliche Wuchtbohrung verkleinert wird und auch der innere Bereich
des Wuchtkreises voll bestrichen werden kann.