DE2610568C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kurbelhüben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ver ihren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Kurbelhüben aus einem Rohling mit der Ausbildung der Kurbelwangen dienenden flanschartigen Stauchungen, die über eine nach der Verformung der Kurbelzapfen bildenden Verengung miteinander verbunden sind, wobei die zur Mitte der Verengung gerichteten, sich an die flanschartigen Stauchungen anschließenden Abschnitte die Form von Kegelstümpfen oder Pyramidenstümpfen oder ähnlichen räumlichen Gebilden haben, indem die Verengung unter Verdrängung des Materials der flanschartigen Stauchungen radial versetzt und gleichzeitig der Kurbelhub beidseitig in Achsrichtung des Kurbelzapfens gestaucht wird, wobei die flanschartigen Stauchungen durch am Umfang der Stauchung einwirkende Begrenzungswände geformt werden. Insbesondere betrifft die Erfindung die Herstellung von achsstummelfreien Kurbelhüben die zur Herstellung von halbgebauten Kurbelwellen, insbesondere für Motoren großer Leistung bestimmt sind.

Gemäß diesem aus der FR-PS 10 74 923 bekannten Verfahren werden ganze Kurbelwellen monolytischer Konstruktion derart geschmiedet, daß zuerst ein Rohling in ein Zwischenwerkstück bzw. Rohteil umgeformt wird, welches mehrere kegelstumpfförmige Verdickungen und dazwischen liegende Verengungen aufweist. Anschließend werden die Kurbelhiibe der Kurbelwelle Schritt für Schritt nacheinander ausgeformt. Bei der Gestaltung jedes Kurbelhubes wird am Rohteil jeweils die erste und dritte Verengung festgeklemmt. Die eingeklemmten Verengungen bilden Achszapfen der fertigen Kurbelwelle. Das dazwischenliegende Material besteht aus zwei kegelstumpfförmigen Verdickungen und einer mittigen Verengung, wobei

die mittige Verengung in Achsrichtung gestaucht und gleichzeitig radial versetzt wird. Die Werkzeuge sind so gestaltet, daß sie am Ende des Arbeitshubes ein Gesenk bilden, in welchem die Kurbelwangen und der Kurbelzapfen entsprechend ausgeformt werden.

Diese bei der Herstellung monolytiseher Kurbelwellen bekannten Verfahren eignen sich nicht zum Schmieden von achstummelfreien Kurbelhüben. Wie oben erwähnt, ist bei monolytischen Kurbelwellen an beiden Seiten jeder Kurbelkröpfung je ein Wellenzapfen angeordnet. An diesen Wellenzapfen ist während des Schmiedens das Material festgeklemmt, was eine entscheidende Bedeutung für den Materialfluß während des Umformens hat. Dagegen weisen die achsstummelfrrien Kurbelhübe solche Wellenzapfen nicht auf. Deswegen wurden zu ihrer Herstellung bis jetzt folgende drei Verfahren angewandt.

Die bekannten Verfahren zur Herstellung von achsstummelfreien Kurbelhüben unterscheiden sich wesentlich von dem vorgenannten Verfahren zum Schmieden monolytischer Kurbelwellen. Die drei Verfahren bestehen aus Schmieden des Kurbelhubes aus einem Ring, Schmieden des Kurbelhubes unter Anwendung eines Biegevorganges und Gesenkschmieden des Kurbelhubes. Nachstehend wird auf diese drei Methoden kurz eingegangen.

Bei den Schmiedemeihoden aus einem Ring wird als Ausgangsmaterial ein blockförmiger Schmiederohling verwendet- Von diesem Rohling werden die beiden minderwertigen Endabschnitte abgetrennt, wonach der Block gestaucht, und dann mittels eines Domes in der Mitte des so ausgebildeten Formlings ein Loch gestanzt wird. Dadurch entsteht ein Kreisring. Dieser Kreisring wird auf einem Dorn in einen elliptischen Ring umgeschmiedet. An beiden Enden dieses elliptischen Ringes werden die Kurbelzapfen ausgebildet und der Formling wird längs der kurzen Achse durchschnitten, wobei zwei rohe Kurbelhübe entstehen, die dann zu fertigen Kurbelhüben bearbeitet werdpn. Unter Anwendung dieses Verfahrens können zwar Kurbelhübe erhalten werden, bei welchen der Metallfaserverlauf im Bereich des Kurbelzapfens regelmäßig ist, doch entsteht bei dem Ausstanzen des Loches für den Ring ein Teil des Materials als Abfall. Es besteht auch die Gefahr, daß im Material Gasblasen und Strukturunregelmäßigkeiten auf der Innenseite des Rings zurückbleiben. Das Schmiedeverfahren selbst ist kompliziert und aufwendig.

Die Schmiedemethode unter Anwendung eines Biegevorganges beruht darauf, daß der blockförmige Schmiederohling nach dem Entfernen der Endabschnitte zuerst gestaucht und danach zu einem rechteckigen länglichen Block gereckt wird. Danach werden die noch vorhandenen Endabschnitte flach gepreßt, wodurch diese Teile breiter werden als der zwischen ihnen liegende Mittelteil. Dieser Mittelteil wird nun um 180° gebogen. So entsteht der rohe Kurbelhub. Unter Anwendung dieses Verfahrens kann zwar ein zufriedenstellender Faserverlauf in den Kurbelhüben erhalten werden, es besteht aber keine Garantie dafür, daß die Gäsbläsefl älis dem Metall völlig entfernt werden. Es ist auch schwer, die gewünschten Abmessungen der Schmiedestücke zu erzielen. Deswegen muß man erhebliche Schmiedezugaben anwenden, die bei der Findbearbeitung entfernt werden müssen. Beim Gesenkschmieden wird ein blockförmiger Schmiederohling nach dem Entfernen der beiden Endabschnitte zuerst gestaucht und dann in einen Würfel umgeschmiedet.

Dieser Würfel wird in ein einseitig offenes Gesenk eingelegt, dessen !nnenform der AuQenform des Kurbelhubes entspricht. In den Mittelteil des Materials wird ein Stempel eingepreßt, der am Ende eine halbkreisförmige Aussparung hat und dessen Breite der Länge des Kurbelzapfens entspricht.

Durch diesen Stempel wird das Material nach unten durchgesetzt und nach außen eusgepreßt. Damit erzielt man zwar eine genaue Formung der Außenflächen des Kurbelhubes, es ist aber unmöglich, die Schneidwirkung der Stempel auf die Innenflächen der Kurbelschenkel zu beseitigen, was selbstverständlich einen ungünstigen Faserverlauf im fertigen Schmiedestück verursacht. Es entstehen auch große Gi ate beim Kurbelzapfen. Außerdem ist die zur Formung nötige Kraft erheblich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen achsstummelfreien Kurbelhub bei geringem Verformungskraftaufwand und bei Anwendung von einfachen Verfahrensmaßnahmen unter Gewährleistung eines optimalen Faserverlaufs zu schmieden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabt- durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Abstützung der Stauchungen des Rohteiles auf je zwei schrägen Flächen hat zur Folge, das während des achsialen Stauchens des Rohteiles und des radialen Versetzens seiner mittleren Verengung das Material sanft in die zwischen den schrägen Flächen liegenden freien Räume hineinfließt. Deswegen sind die zur Gestaltung des Kurbelhubes nötigen Kräfte relativ niedrig und der Faserveriauf im fertigen weitgehend blasenfreien Erzeugnis ist einwandfrei.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 — 10 fünf Beispiele von Rohlingen, die zur Herstellung von achsstummelfreien Kurbelhüben bestimmt sind, wobei jeder Rohling in Ansicht und im Querschnitt dargestellt ist.

Fig. H eine schematische Darstellung der Vorrichtung eines achsstummelfreien Kurbelhubet in Ansicht, mit eingelegtem Rohling,

Fig. 12 einen Querschnitt durch die Anordnung ■Ί gemäß F ig. 11,

Fig. 13 u. 14 einen fertigen achsstummelfreien Kurbelhub.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden folgende Verfahrensschritte angewandt:

i" Ein auf der Zeichnung nicht dargestellter Vorblock beliebigen Querschnittes wird zuerst gestaucht. Es entsteht ein Rohling. Dieser Rohling hat beidseitig Stauchungen, die durch eine Verengung miteinander verbunden sind. Einige Beispiele solcher Rohlinge sind

i"' in F ig. 1 — 10 dargestellt. ]eder Rohling hat zwei flache Stirnflächen 1 auf den gestauchten Endteilen 2. Teile 3 des Rohlings, welche zur in der Mitte liegenden Verengung 4 gerichtet sind, haben ungefähr die Form von Kegelstümpfen oder Pyramidenstümpfen.

2» Wie in F i g. 11 und 12 dargestellt, wird jeder Endteil 2 des Rohlings auf zwei schrägen Fläch«? 5 von zwei Matrizen 6 und 6' gestützt. In der Zeichnung sind mit dem Bezugszeichen 7 diese korrespondierenden Flächen des Rohlings bezeichnet, welche am Anfang des

y> Arbeitshubes an den schrägen Flächen 5 der Matrize 6, 6' anliegen. Auf die Verengung des so abgestützten Rohteiles wirkt ein Stempel 8. Der Stempel 8 bewegt sich nach unten und gleichzeitig bewegen sich die Matrizen 6 und 6' zueinander.

«> Die Bewegungsrichtung der Matrizen liegt dabei senkrecht zur Bewegungsrichtung des Stempels 8. Das Material der Verengung wird nach unten versetzt, wobei sich gleichzeitig die Matrizen einander nähern. Dies verursacht das Einpressen des Materials in die

i") freien Räume 9, welche sich zwischen den schrägen Flächen 5 jeder Matrize 6 und 6' befinden. Das in die freien Räume gepreßte Material stammt hauptsächlich aus den Teilen 3 des Formlinges. Auf diese Weise entsteht der in F i g. 13 und 14 gezeigte Kurbelhub.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Kurbelhüben aus einem Rohling mit der Ausbildung der Kurbelwangen dienenden flanschartigen Stauchungen, die über eine nach der Verformung die Kurbelzapfen bildenden Verengung miteinander verbunden sind, wobei die zur Mitte der Verengung gerichteten, sich an die flanschartigen Stauchungen anschließenden Abschnitte die Form von Kegelstümpfen oder Pyramidenstümpfen oder ähnlichen räumlichen Gebilden haben, indem die Verengung unter Verdrängung des Materials der flanschartigen Stauchungen radial versetzt und gleichzeitig der Kurbelhub beidseitig in Achsrichtung des Kurbelzapfens gestaucht wird, wobei die flanschartigen Stauchungen durch am Umfang der Stauchung einwirkende Begrenzungswände geformt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Herstellen von achsstummelfreien einzelnen Kurbelhüben das Versetzen der Verengung (4) unter Abstützung je einer Stauchung (2) auf zwei Begrenzungsflächen als seitlich angeordnete Stützflächen (5) einer Matrize (6,6') vorgenommen wird, die in Richtung der Versetzung sich verringernden Abstand aufweisen.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der Stützflächen (5) größer ist als der Winkel der Selbsthemmung.