DE2427801C3

DE2427801C3 - Aus einzelnen Teilen zusammengeschweißte Kurbelwelle

Info

Publication number: DE2427801C3
Application number: DE2427801A
Authority: DE
Inventors: Karl 8500 Nuernberg Mayer
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1974-06-08
Filing date: 1974-06-08
Publication date: 1979-10-11
Also published as: FR2273970B1; DD118147A1; DE2427801A1; IT1038773B; SE7506514L; SE409604B; GB1508152A; IN145437B; SU625634A3; FR2273970A1; US4008927A; DE2427801B2; JPS518415A; JPS5220621B2; RO65721A; HU171796B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf C'ne aus einzelnen Teilen zusammengeschweißte Kurbelwelle, bei der die einzelnen Teile aus jeweils einer Kurbelwange und zwei halben Kurbelzapfen oder einem halben Kurbelzapfen und einem halben Hauptwellen/apfen bestehen und an den Stirnflächen der halben Zapfen jeweils eine Zentrierung und eine um diese ungeordnete Schlackenringnul aufweisen, und bei der die Tc'le vor dem Zusammenschweißen mit allen erforderlichen Schmierkanälen versehen sind.

Eine so aufgebaute und hergestellte Kurbelwelle ist bereits durch die DEOS 21 5* 3b2 L.hmnt, allerdings mit der Einschränkung, daß die .Schlackenringnuten nur an den Stirnflächen der llauptwellenzapfen vorgesehen sind. Die Kurbelzapfen weisen solche nicht auf. Im Zentrum der Stirnflächen der halben Hauptwellen/apfen sind Einbuchtungen vorgesehen, die nach dem Zusammenschweißen einen kleinen Hohlraum bilden, von dem aus schräg durch die Kurbelwangen verlaufende, /u den Kurbelzapfen führende Schmierölkanäle führen. Die Zentrierung besteht aus einem am Umfang des Hohlraumes eingelegten, in beide Stirnflächen hineinragenden Ring. Eine /um Hatiptlager führende, dieses schmierende oder von diesem das Schmieröl in die Kanäle der Kurbelwelle leitende radiale ISohrung ist nicht vorhanden. Es ist auch nicht ersichtlich, wo diese angebracht werden könnte, ohne den Zentrierring zu durchbrechen. Eine Entlüftung der Schlackenringniit erfolgt durch einen Spalt zwischen den beiden Stirnflächen und dem l'assungsspalt des Zentrierringes in den kleinen Hohlraum für die Weilerleitung des Schmieröls.

Im Zentrum der Stirnflächen der halben Kurbelzapfen sind aus (!runden der (iewichtsersparnis große Ausnehmungen vorgesehen. In eine der beiden zusammengehörenden Ausnehmungen wird eine kompliziert aufgebaute Ringbuchse eingepreßt, die an ihrer Außenfläche eine über einen Teil des Umfangs verlaufende, eingeprägte Nut aufweist, welche die vom I lauplwellenzapfen kommende schräge Schmierölbohrunjr mit einer nicht in der .Schweißebene heuenden.

zum Kurbelzapfenlager führenden Radialbohrung verbindet. Die Ringbuchse ragt mit ihrer freien Stirnfläche geringfügig in die Ausnehmung des anliegenden anderen halben Kurbelzapfens und bildet so eine Zentrierung. Wie bereits erwähnt, weist der Kurbelzapfen zwar keine Schlackenringnut auf, jedoch eine nach außen führende Entlüftungsleitung, die allerdings ohne Bedeutung sein dürfte

Eine Kurbelwelle nach der genannten Vorveröffentlichung hat den Nachteil, daß die einzelnen .Stirnflächen der halben Zapfen unterschiedlich sind, wodurch die I lersteliung der einzelnen Teile im Gesenk und auch die Bearbeitung der Stirnflachen erschwert wird. Weiter sind die Zentrierbuchsen zum Teil kompliziert aufgebaut und umständlich einzubauen. Durch die Veiwendung unterschiedlicher Zentrierringe wird auch die Lagerhaltung Jeurer. Schließlich ist eine ausreichende Entlüftung der Schlackenringnut nicht unbedingt gewährleistet und das Schmieröl kann jeweils nur von einem Hauptwellenzapfen aus zu den beiden benachbartc;; Kurbelzapfen geführt «erden, 'nsgesami gesehen kommt die Herstellung einer solchen Km OeIueile für die Serienfertigung /u teuer.

F.ine Kurbelwelle der eingangs beschriebenen Λπ isi auch durch die DE-C)S 21 07 I 30 bereits bekannt, ik'i ihr weist jeweils eine der beiden miteinander /u verschweißenden Stirnflächen der halben Kurbelzapfen und der Hauptwellenzapfen einen Zentriervorsprung auf. der in eine Bohrung der anderen Stirnfläche eingreif".. Auch hier hat sich inzwischen gezeigt, daß sich die ungleiche Ausbildung der Stirnflächen sowohl beim Fertigbearbeiten als auch bereits beim Schmieden im Gesenk ungünstig auswirkt. Unmittelbar um die Zentrierung isi die .Schlackenringnut angeordnet. Der sich von einer l.agerstelle zur anderen durch die Kurbelwelle hindurchziehende Schmierölkanal set/i sich in jedem Kurbelwellentcil aus zwei Abschnitten zusammen. Einmal wird jedes Teil von der mit dem Zentriervorsprung versehenen Stirnfläche aus mit einer mittig im Zeniriervorsp.ung angeordneten, parallel zur Kurbel· wellenachse verlaufenden Bohrung ausgestattet, zum anderen verläuft von i\cr Bohrung für ilen /.crtriervorsprung der benachbarten Schweißverbindung aus ein schräg durch die Kurbelwange geführter Kanal. Beide Kanäle treffen sich im Inneren eines jeden Kurbeluellenteiles und bilden den Schinierölkar.al. Eine solche Herstellung ist sehr aufwendig und leuer, da sie ein genaues Bohren erfordert. Auch müssen die einzelnen Bohrungen oft relativ lang sein, wodurch sich bereits geringe Ungenauigkeilen stark auswirken können. Schließlich sind bei tier bekannten Ausführung die zu den EagcrfläVhcn führenden radialen Schniickanäle als neben der Schweißflächc in nur einer Lager/;; p'enliälfte vorgesehene Bohrungen ausgebildet, die sich wiederum mit tion axialen Bohrungen schneiden müssen.

Affgabe tier vorliegenden Erfindung ist es nunmehr, eine Kurbelwelle der eingangs beschriebenen Art einschließlich ihrer Herstellung dahingehend weiterzubilden, daß sowohl die Herstellung der einzelnen Teile als auch ihr Zusammenbau wesentlich vereinfacht und damit verbilligt werden, wobei insbesondere Wert auf cmc leichte Herstellung der .Schmierölkanäle und auf eine produktive Serienfertigung zu legen ist.

Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, di'.ß die Zentrierung aus mindestens einer in jeder ft_<j Stirnfläche eines halben Kurbelzapfen* oder llauptwellenzapfens insbesondere /..-nirisch angeordneten Bohrung und wenigstens einem in jeweils zwei benachbarte Bohrungen einsetzburen Zentrierzapfen besteht, daß zwischen dnr Zentrierung und der Schlackenringnui eine gegenüber letzterer im Querschnitt größere .Schmierölringnut vorgesehen ist, und daß alle in den Kurbelwangen untergebrachten .Schmierölkanäle sowie die in radialer Richtung zu den jeweiligen Lagerllächen führenden .Schmierkanäle in den Schmierölringnuten münden bzw. von diesen ausgehen.

Damit wird die gestellte Aufgabe vollends gelöst. Durch die Ausbildung der Zentrierung mittels Zentrierzapfen können alle Einzelteile der Kurbelwelle die gleiche Form aufweisen und dalier in einem Gesenk hergestellt werden, welches zusätzlich bei Trennung in der Ebene der Kurbelwange sehr klein sein kann. Durch diese Schmiedeart ist zusätzlich ein einwandfreier Faserverlauf sichergestellt. Dies gilt auch für Teile von Kurbelwellen, welche zusammen mit dem Gegengewicht hergestellt werden, wobei evtl. erforderlich werdende G"W ichtsänderungen durch Bohrungen erreicht werden können. Auch die Eerti; . '/gsbearbeiuing diiOr SuNIUüCMCII IM lliliUlilch ΙΙΜΙΙΙ'-Ί gleich Liltü üa'iernde Neueinsiellungen der Maschinen erübrigen siel·. Die Anbringung der Schmierölringnut hm außer der i'.'ichten Fertigung den wesentlichen Vorteil, daß der von Liner'reu η st c I Ie zur anderen durch die Kurbel wan ge führende .Schmierölkanal an die jeweils günstigste Stelle gelegt werden kann, wodurch eine genngstmögliehe Lange erreicht und etwa notwendige Abv\ inkehingen angeschaltet werden. Auch die Verlegung des radialen Schmierkanals 111 die Schwciitebene bringi eine einfache Herstellung mit sich und außerdem, wie später noch erläutert wird, bei Anwendung ler Elektronenstrahlschweißung den Vorteil, daß de Strahl an dem Kanai angesetzt werden kann und n:_ht ersl auf die vorgeschriebene Fiele bohren muß. Da dieser Schmier kanal die Schlackenringnut kurz kreuzt, erfolgt schließlich eine einw andtreie Enllültung derselben.

Nach einer Weilerbildimg der Lrfindi.nt' '· >rd vorgeschlagen, in den Stirnflächen von jeweils aneinander anliegenden Kurbelzapfen und oder Hauptwellenzaple - außerhalb der Schmierölringnut und der Schlackenringnut einen zusätzlichen, die Kurbelwangen zueinander festlegenden Fi\ierbol/e;i voi zusehen, durch den die genaue Winkellage tier Kurbelwangen möglich ist und ein späteres, zeitraubendes Richten der Kurbelwellen entfällt.

Andere Weiterbildungen der Frfindung können aus den llnieransprüchen entnommen werden. Was this Verfahren zur I lersteliung der erfindungsgemäßer. Kurbelw eile gemäß dem Anspruch 7 anbetrifft, so ist als besonders vorteilhaft hervorzuheben, daß die Kurbelzapfen sofort fertig bearbeitet weitlen können, daß der Schweiß· ergang in kürzester Zeit durchführbar ist und daß durch die Anordnung von nur radialen Schmierölkanälen an der Außenfläche der Kurbelwelle deren Enden in einem Arbeitsgang maschinell abgerundet werden können. Da¹. Fertigbearbeiten der Hauptwellenzapfen wird deshalb erst nach dem Zusammenschweißen der Kurbelzapfen vorgenommen, damit auch geringe l.ängynabweiehungen, die sich evtl. addieren und ein unzulässiges Maß erreichen können, vermi-xien werden.

Einzelheiten tier Frfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles hervor, rs /eigen:

F i g. I einen Längsschnitt dutch einen Teil einer Kurbelwelle nach der Erfindung.

I·' i g. 2 einen Schnitt U-M durch die Kurbelwelle nach

5 6

I·" i p. I. μ eh nix'D(Ir η halben /a pi ens im lew cils ein Si Ii in ic ι ulk,ι

In I·i g. I sind mil I die Kurhclwangen. mil 2 die ii.il K unbesehen, der mi angci <; duel wird, dal! ei du

halben I liuiptwellenzapfen und mit 3 die halben kürzeste Verbindung zwisihcn den beiden Kiiigniilei

Kurbelzapfen be/eiehnel. |eweils eine Kurbelwangc I darstellt. St hlieKln h lnhien \i m den Schnuci -oirmgnutci

und zwei halbe Knrbel/apfen 3 oder ein halber ί h in ι ailialci Kk htimg Sihmiei k;inale 4 an die leu eiliL'ei

Kiirbel/apfen 3 und ein halber I lauptwellen/apfen 2 l.arerll.u heu II). Diese Sehnnei kanale 4 sind ebeiii.ill

bilden ein gemeinsames, vorzugsweise im Gesenk immer" /im ll.illte in eiiiei /.ipleiih.illle eiiigelrasi inu

gesehmiedetes Teil. In den Stirnflächen der halben kreu/en ihe Si hl.κ ki nnn-jniii 7. woiltireh eine l'niliil

I liuiptwellenziipfcn 2 und der halben Kurbelzapfen 3 lung derselben iiihl-Iii h isi

mi ml hier /en Irisch Höhlungen 4 vorgesehen, in die an io Aus I ι lv - isi led ig Iu h /ii ei sehen, da K aiillerh.ilb de

leder Trennstelle ein /.enlncrzapfcii ϊ eingelegt ist. I Im Sehlaekennngniit 7 iimli ein I ixierbolzen Il /ii

jeden /entrierzaplen ϊ herum ist je eine zur Halite in gen,men I instellung dei Winkellage zwischen leweil·

the beiden, iinemaniler anliegenden /aplenhallten 2 zwei Kurbel« angen \oigesehen werden kann.

oder 3 eingearbeitete Sciimieroinngnul (i vorgesehen. In diesem Aisamiik π'ί,ιΓι:.' und iioi Ii v-rwahhi. dal

welche wiederum von einer im (,Juerschnilt wesentlich is auch the 'Nnordnnng eines oder mehrerer /enlnerbol

kleineren Schlaekenrmgnul 7 umgeben ist. /en exzentrisch unter den ! riindiingsgedanken lallt

Von der Schmierölringnut b eines halben /apL'ii 2 Derartige Anordnungen wurden lediglich nicht beson

oiler 3 zu derselben des anderen, zum gleichen Teil ders erw ahnt, w eil sie komplizierter und leurer sind

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Palentansprüche:

1. Aus einzelnen Teilen zusammengeschweißte Kurbelwelle, bei der die einzelnen Teile aus jeweils einer Kurbelwange und zwei halben Kurbelzapfen oder einem halben Kurbelzapfen und einem halben Hauptwellenzapfen bestehen und an den Stirnflächen der halben Zapfen jeweils eine Zentrierung und eine um diese angeordnete .Schlackenringnul aufweisen, und bei der die Teile vor dem Zusammenschweißen mit allen erforderlicher· .Schmierkanälen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierung aus mindestens einer in jeder Stirnfläche eines halben Kurbclzapfens (3) oder Hauptwellenzapfens (2) insbesondere zentrisch angeordneten Bohrung (4) und wenigstens einem in jeweils zwei benachbarte Bohrungen einsetzbaren Zcmrierzapfen (5) besteht, daß /wischen Jer Zentrierung (I₁ 5) und der Schlackenringnui (7) eine at^u^niih^r ]i_;i/ιργλγ im Oij»*fi.ijhnilt ιτι-ί"»Κ.»;-ι· i.»ii_t ,»jl«.

zur Hälfte in den beiden anliegenden .Stirnflächen eingearbeitete Schmierölringnut (6) vorgesehen ist. und daß alle in den Kurbelwangen (I) untergebrachten Sclimierölkaniile (8) sowie die in radialer Richtung zu den jeweiligen l.agerflächen (10) führenden .Schmierkanäle (9) in den Schmierölring· innen (6) münden bzw. von diesen ausgehen.

2. Kurbelwelle nach .Anspruch !.dadurch gekennzeichnet, daß sich die /u den l.agerflächen (10) führenden radialen Sehmierkanäle (9) aus in jeweils zwei aneinander anliegenden .Stirnflächen zweier halber Zapfen (2 oder .>) eilige.rasten halbkreisförmigen Nuten zusammensetzen.

i. Kurbelwelle nach Anspruch .,dadurch gekennzeichnet, daß die in den Kurbelwangen (I) vorgesehenen .Schmierölkanäle (8) derart angeordnet sind, das sie jeweils die kürzeste Verbindung zwischen zwei Sohmiei ölnngnulen (6) darstellen.

4. Kurbelwelle nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die .Schmierölkanäle (8) in den Kurbelwangen (I) und die .Schmierölringnuten (f>) im Querschnitt gesehen gleiche Große aufweisen.

). Kurbelwelle nach Anspruch !.dadurch gekenn· zcichiK-l. daß die Zentrierung (4, 5). die Schmierölringnui (β) und die Schlackenringnul (7) derart in den Stirnllächen der Zaplen (2 oder J) angeordnet sind, daß sie höchstens die Hälfte des Kurbelzapfen- bzw. I laiiplwellen/.ypfendurehmessers einnehmen.

b. Kurbelwelle nach Anspruch !.dadurch gekennzeichnc:. daß in den Stirnflächen von jeweils zwei aneinander anliegenden halben Kurbelzapfen (5) und/öd¹, r I lauplwellenzapfen (2) außerhalb der Schmierölringntii (b) und der Schlackenrin^nut (7) zi isiH ζ hch ein die Schwankung der Kurbelwangen (I) zueinander festlegender I merbolzcii (II) vorgesehen ISl.

7. Verfahren zum Herstellen einer Kurbelwelle nach Anspruch I. gekennzeichnet durch folgende \ ei lahrensschnlte:

a) die einzelnen Teile (I₁ 2, i) sind symmetrisch ausgebildet und werden vorzugsweise im (icscrik geschmiedet.

b) alle halben Kurbelzapfen (5) einschließlich ihrer Stirnflächen werden fertig bearbeitet.

c) alle· halben Ilaiiptwellenzaplcn (2) werden vo'¹ bearbeitet.

Ί) iille Schmierolkanäle (H) werden gebohrt.

e) jeweils zwei halbe Kurbelzapfen (3) werden aneinandergefügt und in ihrer Schränkung eingerichtet,

f) jeweils zwei halbe Kurbelzapfen (3) werden, wie an sich bekannt, durch Elektronenstrahlschweißen miteinander verbunden, wobei jedoch der Elektronenstrahl an dem radial verlaufenden Schmierkanal (9) angesetzt wird und nach einem Umlauf wieder dort endet und gleichzeitig auf eine Tiefe eingestellt ist, die bis zur Schlackenringnut (7) bzw. nur geringfügig über diese hinausreicht,

g) die halben Hauptwellerizapfen (2) werden fertig bearbeitet,

h) jeweils zwei halbe Hauptwellenzapfen (2) werden aneinandergefügt und in ihrer Schränkung eingestellt,

i) die Hauptwellenzapfen (2) werden wie unter Punkt f) miteinander verschweißt.

j) die Kurbelzapfen (3) und I lauptwellenzapfcn (2) iu«riii>n i'iK»ri,'ki;rr.<n ,..-.A .1;.. i:_n.i.,„ .i.._

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radialen .Schmierkanäle (9) in einem Arbeitsgang maschinell abgerundet.