DE3744886C2

DE3744886C2 - Mfg. composite crankshafts from sleeves widened in split pins

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Publication number: DE3744886C2
Application number: DE3744886A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Maus; Helmut Swars
Original assignee: Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
Current assignee: Vitesco Technologies Lohmar Verwaltungs GmbH
Priority date: 1987-11-05
Filing date: 1987-11-05
Publication date: 1991-05-29
Anticipated expiration: 2007-11-06

Abstract

The crankshaft is assembled from individually formed pieces, each comprising a crank web and two journal projections.Journal parts belonging together are slid onto a joint sleeve which is plastically deformed by applying pressure. The journal parts themselves are only deformed elastically, and as a result of their springback, they provide the necessary adhesion for the connection.Prior to being joined, the bearing journals and crank journals may be provided with bearing bushes of a material having better tribological properties and/or undivided roller bearings and also undivided connecting rods. Lubricating channels are provided in the webs

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kurbelwelle für Kolbenmaschinen, aus Formstücken, die jeweils eine Kurbel wange und einen Teil eines Zapfens umfassen, wobei die Zapfenteile jeweils benachbarter Formstücke auf eine ge meinsame Hülse geschoben und über diese Hülse verbunden sind. Kurbelwellen für kleinere Kolbenmaschinen, insbeson dere Otto- und Diesel-Motoren werden oft als Gußteil oder im Gesenk als Schmiedeteil einstückig hergestellt; die Lagerzapfen werden anschließend mechanisch bearbeitet und schließlich gehärtet. Dadurch, daß diese Arbeiten an dem ansonsten fertigen Werkstück ausgeführt werden müssen, sind sie verhältnismäßig aufwendig. Kurbelwellen für größere Motoren werden dagegen zumeist aus Einzelteilen aufgebaut, wie sie unter Berücksichtigung der fertigungs technischen Möglichkeiten zur Verfügung stehen. Typische Lösungen zeigen die DE-B-16 25 579, wo die Trennungslinie zwischen den Einzelteilen durch die Wangen verläuft, und die DE-B-20 23 364, wo die Zapfen geteilt sind, hierbei werden die Einzelteile durch Schweißen miteinander verbun den. Dies gilt auch bei der DE-C-4 98 170, wo die Kurbel welle aus aneinandergesetzten Blechpreßlingen aufgebaut werden soll. Dem Fachmann ist aus der DE-C-8 48 728 auch bekannt, daß die Kurbelwelle zur Gewichtsersparnis hohl ausgeführt werden kann und für Zapfen und Wangen jeweils unterschiedliche Werkstoffe genommen werden können, die jeweils den spezifischen, unterschiedlichen Belastungen besser gewachsen sind, denen diese Bauteile ausgesetzt sind. Aus der DE-A-19 22 488 ist der Einsatz einer der Verbesserung der Haftung zwischen den durch Elektronen strahlschweißen miteinander verbundenen Einzelteilen die nenden Zwischenschicht bekannt. Die DE-A-19 51 097 zeigt, daß vor dem Zusammenbau der Einzelteile auf eines dersel ben (hier den Kurbelzapfen) ein fertiges Antriebselement (hier ein Zahnrad) aufgeschoben und befestigt werden kann. Der gleichen Schrift kann der Fachmann auch den Vorschlag entnehmen, die Einzelteile an den Trennflächen so auszu bilden, daß sie vor dem Verschweißen ineinandergeschoben werden können, um eine Montagehilfe zu bieten.The present invention relates to a crankshaft for Piston machines, from fittings, each with a crank cheek and part of a pin, the Tenon parts of each adjacent fittings on a ge pushed common sleeve and connected via this sleeve are. Crankshafts for smaller piston machines, in particular Otto and diesel engines are often cast or made in one piece in the die as a forged part; the Bearings are then machined and finally hardened. Because this work on the otherwise finished workpiece must be carried out they are relatively expensive. Crankshafts for larger engines, on the other hand, are mostly made up of individual parts constructed as you take into account the manufacturing technical possibilities are available. Typical Solutions show DE-B-16 25 579, where the dividing line runs through the cheeks between the individual parts, and DE-B-20 23 364, where the pins are divided, here the individual parts are connected to one another by welding the. This also applies to DE-C-4 98 170, where the crank shaft built up from pressed sheet metal compacts shall be. The expert is also from DE-C-8 48 728 known that the crankshaft is hollow to save weight can be performed and for tenons and cheeks respectively different materials can be taken that each the specific, different loads have grown better to which these components are exposed are. From DE-A-19 22 488 the use is one of the Improve adhesion between those caused by electrons jet welding interconnected individual parts ning intermediate layer known. DE-A-19 51 097 shows that before assembling the parts on one of the same ben (here the crank pin) a finished drive element (here a gear) can be pushed on and fastened. The person skilled in the art can also use the same font to propose remove the individual parts at the dividing surfaces form that they are pushed together before welding be able to offer an assembly aid.

Aus der JP-A 54-1 50 542 ist schließlich eine gattungsge mäße Kurbelwelle bekannt, bei der die hohl ausgeführten Kurbelzapfen und Grundzapfen jeweils mittig geteilt sind, über eine jeweils eingeschobene Hülse zueinander zentriert und mittels einer Lötverbindung zwischen Zapfenhälften untereinander an den Stirnflächen und zwischen Zapfen hälften und Hülsen fest verbunden sind. Das Verfahren zur Herstellung ist langwierig, da die Teile auf geeignete Temperatur zu bringen sind. Die Torsionsbelastbarkeit dürfte auf kleinere Drehmomente und damit die Anwendbar keit auf kleinere Baugrößen beschränkt sein.From JP-A 54-1 50 542 is finally a genus moderate crankshaft known, in which the hollow Crank pin and base pin are each divided in the middle, centered to each other via a sleeve inserted in each case and by means of a solder connection between the pin halves with each other on the end faces and between tenons halves and sleeves are firmly connected. The procedure for Manufacturing is lengthy because the parts are suitable Temperature. The torsional resilience is likely to be applied to smaller torques and therefore applicable be limited to smaller sizes.

Zur Verbindung der Kurbelwelle mit den Kolben werden in der Regel geteilte Pleuel verwendet, die gleichfalls ver hältnismäßig aufwendig in der Herstellung sind und beson dere Aufmerksamkeit bei der Montage erfordern, um einen einwandfreien Rundlauf der Zapfen zu gewährleisten; dies besonders, wenn statt der vielfach verwendeten Gleitlager an dieser Stelle Wälzlager eingesetzt werden sollen. Das Befestigen von Rohren in Bohrungen anderer Teile durch Aufweiten ersterer ist aus dem Wärmetauscherbau bekannt, wobei sowohl mechanische als auch hydraulische Aufweitvor richtungen Verwendung finden.To connect the crankshaft to the pistons are in usually used connecting rods, which also ver are relatively expensive to manufacture and special whose attention during assembly require a to ensure perfect concentricity of the pins; this especially if instead of the widely used plain bearings Rolling bearings are to be used at this point. The Fasten pipes in holes in other parts Widening the former is known from heat exchanger construction, with both mechanical and hydraulic expansion directions are used.

Aus der DE-A-32 27 693 ist ein Verfahren zur Herstellung von Nockenwellen bekannt, bei dem mit Durchgangsöffnungen versehene Nockenkörper auf einen Rohrkörper aufgeschoben und durch Einpressen von Kunststoffmaterial in denselben kraftschlüssig auf dem dadurch aufgeweiteten Rohrkörper festgelegt werden. Das Verfahren ist zeitaufwendig, da das Kunststoffmaterial unter Aufrechterhalten eines Überdrucks erhärtet werden lassen muß. Aufgrund der vergleichsweise niedrigen Torsionsbelastung und der fehlenden Biegebela stung ist eine Übertragung von Herstellungsverfahren für Nockenwellen auf die Anwendung bei Kurbelwellen für den Fachmann nicht ohne weiteres nahegelegt.DE-A-32 27 693 describes a process for the production known from camshafts, in which with through openings provided cam body pushed onto a tubular body and by pressing plastic material into it non-positively on the thus expanded tubular body be determined. The process is time consuming because the Plastic material while maintaining an overpressure must be hardened. Because of the comparative low torsional load and the lack of a bending bracket is a transfer of manufacturing processes for Camshafts for use with crankshafts for the Specialist not readily suggested.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer gebauten Kurbelwelle bei der die nachstehenden Kon struktionsziele erfüllt sind: Die Einzelteile sollen vor dem Fügen fertig bearbeitet werden können, so daß bis auf ein Richten und Feinwuchten keine Nachbearbeitung erfor derlich ist. Auf den Pleuellagerzapfen sollen problemlos Pleuel mit ungeteilten Pleuelaugen befestigt werden können. Außerdem soll die Kurbelwelle leicht und funktionssicher sein.The object of the present invention is to provide a built crankshaft in which the following Kon structural goals are met: the individual parts should be the joining can be finished, so that up to straightening and fine balancing does not require post-processing is such. On the connecting rod bearing journal should be easy Connecting rods are attached with undivided connecting rod eyes can. In addition, the crankshaft should be light and be reliable.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Verbin dung durch plastisches Aufweiten der Hülse bei nur ela stischer Verformung der Zapfenteile hergestellt ist. Das Ergebnis ist eine Kurbelwelle, bei der für die einzelnen Teile Werkstoffe gewählt werden können, die den zu erwar tenden unterschiedlichen, spezifischen Belastungen beson ders angepaßt sind. Die erfindungsgemäße Kurbelwelle kann mit einfacher anzubringenden Schmierkanälen versehen wer den und ggfs. auch gute Notlaufeigenschaften aufweisen. Durch einen gleichzeitigen Zusammenbau von Lagern und Pleueln sollen diese zugleich vereinfacht und in ihren Laufeigenschaften verbessert werden. Dadurch, daß die die Kurbelwelle bildenden Einzelteile jeweils eine Kurbelwange (die bei sehr großen Motoren ihrerseits aus Einzelteilen aufgebaut sein kann) und einen Teil eines Zapfens um fassen, können letztere über eine Hülse zusammengefügt werden, auch dann, wenn die Zapfen in der axialen Projek tion einander teilweise überdecken. Durch die elastische Verformung der Zapfenteile federn diese nach beendetem Aufweitvorgang auf die Hülsen zurück, wodurch eine Verbin dung geschaffen wird, die auch den hohen zu übertragenden Momenten standhält. Eine stoff- oder formschlüssige Ver bindung ist dann in der Regel nicht mehr erforderlich.The solution to this problem is that the verb dung by plastic expansion of the sleeve at only ela Stical deformation of the pin parts is made. The The result is a crankshaft in which for the individual Parts materials can be selected that were to be expected different, specific loads who are adapted. The crankshaft according to the invention can with easier to attach lubrication channels which and possibly also have good emergency running properties. By assembling bearings and Conrods should be simplified and in theirs at the same time Running properties can be improved. In that the Crankshaft-forming parts each have a crank web (which for very large engines, in turn, consists of individual parts can be constructed) and part of a pin grasp, the latter can be put together via a sleeve be, even if the pin in the axial projec tion partially overlap each other. Due to the elastic Deformation of the pin parts spring them after the end Widening process back on the sleeves, creating a connec is created that also the high to be transferred Withstand moments. A material or positive Ver Binding is then usually no longer necessary.

Der Aufweitvorgang kann mittels einer axial in die Hülsen eingeführten hydraulischen Aufweitsonde erfolgen, wie sie bereits zur Befestigung von Wärmetauscherrohren in ihren Rohrböden Verwendung finden.The expansion process can be carried out axially in the sleeves hydraulic expansion probe introduced as they are already for attaching heat exchanger tubes in their Find tube sheets.

Wie in der Zeichnungsbeschreibung näher ausgeführt, kann erfindungsgemäß eine Umklammerung der Zapfenansätze und damit eine großflächigere Verbindung zwischen beiden Hül sen und Lagerbuchsen bzw. -abschnitten erreicht werden.As explained in more detail in the drawing description according to the invention a clasping of the tenon approaches and thus a larger connection between the two sleeves sen and bushings or sections can be reached.

Es kann eine Optimierung der Werkstoffeigenschaften der einzelnen Bereiche der Kurbelwelle vorgenommen werden, z. .B indem durch eine besondere aus einem eventuell mit einem Festschmierstoff imprägnierten Sintermaterial herge stellten Lagerbuchse die Kurbelwelle eine verbesserte Schmierung aufweist. Eine solche Lagerbuchse kann, wenn sie selber Teil der Hülse ist, besonders gut in die Kur belwellenkonstruktion einbezogen werden.It can optimize the material properties of the individual areas of the crankshaft are made, for. .B by using a special from a possibly a sintered material impregnated with solid lubricant provided the crankshaft bearing bush an improved Has lubrication. Such a bearing bush can, if it is part of the pod itself, particularly well in the cure Belwellewellekonbau be included.

Da eine Wechselwirkung zwischen der Wandstärke der Hülse und derjenige des Zapfens bzw. der anschließenden Wange besteht in dem Sinne, daß die durch letztere bedingte größere Dicke des elastisch aufzuweitenden Materials eine Reduzierung des plastisch aufzuweitenden Teiles bedingt, wird vorgeschlagen, daß Hülsen mit zu den Enden sich ver jüngendem Querschnitt verwendet werden.Because there is an interaction between the wall thickness of the sleeve and that of the pin or the subsequent cheek exists in the sense that the one caused by the latter greater thickness of the material to be elastically expanded Reduction of the part to be plastically expanded, it is proposed that sleeves ver young cross section can be used.

Eine besondere Formgebung der Zapfenteile und Hülsen schafft die Möglichkeit, alle Lagerstellen der Kurbelwelle gleichzeitig mit Schmierstoff zu versorgen; bei den nach dem Stande der Technik hergestellten Kurbelwellen muß ein Teil der Schmierstoffkanäle nachträglich angebracht wer den, was nur unter Schwierigkeiten und mit erhöhtem Ferti gungsaufwand möglich ist.A special shape of the pin parts and sleeves creates the possibility of all bearings of the crankshaft to supply lubricant at the same time; in the after The prior art crankshafts must be Part of the lubricant channels retrofitted what is difficult and with increased fertility is possible.

Die Kurbelwelle gemäß der Erfindung ermöglicht es, für die Lagerflächen von seinen tribologischen Eigenschaften her besonders geeignetes Material zu verwenden. Dabei kann es sich, wie bereits oben ausgeführt, um ein mit einem Fest schmierstoff imprägniertes Sintermaterial handeln, das sowohl eine gleichmäßige Zufuhr des Schmierstoffs über die Lagerfläche als auch gute Notlaufeigenschaften gewähr leistet.The crankshaft according to the invention makes it possible for Storage areas based on their tribological properties to use particularly suitable material. It can itself, as stated above, to one with a feast lubricant impregnated sintered material that both an even supply of the lubricant over the Storage area and good emergency running properties accomplishes.

Damit die Lagerbuchsen bereits in fertig bearbeitetem Zustand auf die Zapfen aufgesetzt werden können, werden bevorzugt nur diejenigen Teile derselben in den Aufweit prozeß einbezogen, die außerhalb der eigentlichen Lager fläche liegen. Hierzu können sie beispielsweise außerhalb der Lagerflächen mit Bunden versehen sein oder je nach deren Anordnung an ihren Enden verjüngt sein.So that the bearing bushes are already finished Condition can be placed on the spigot prefers only those parts of the same in the expansion Process involved outside of the actual warehouse lying area. You can do this outside, for example the storage areas can be provided with bundles or depending on their arrangement may be tapered at their ends.

Nach bevorzugter Ausgestaltung können bereits vor dem Fügen ungeteilte Wälzlager auf die Zapfen oder Lagerbuchsen aufgebracht werden. Da das Fügen ohne Wärmeeinwirkung und ohne die auch bei fortschrittlichen Schweißverfahren nicht ganz zu beseitigende Gefahr des Auswurfes von Material aus der Schweißstelle abläuft, werden die Lager hierbei nicht gefährdet.According to a preferred embodiment, before Add undivided rolling bearings to the journals or bushings be applied. Because joining without exposure to heat and not without that even with advanced welding processes risk of ejection of material to be completely eliminated the welding point expires, the bearings are not at risk.

Gleichzeitig mit den oben vorgeschlagenen Wälzlagern können auch ungeteilte Pleuelstangen auf die Zapfen aufge schoben werden. Da die nach dem erfindungsgemäßen Verfah ren hergestellten Kurbelwellen soweit verbessert sind, daß ihre Lebensdauer nicht mehr der begrenzende Faktor für die Dauerhaftigkeit der ganzen Maschine darstellt, kann auf die dann fehlende Reparierbarkeit durch Auseinandernehmen der Pleuel verzichtet werden.Simultaneously with the roller bearings proposed above can also use undivided connecting rods on the pins be pushed. Since the method according to the invention Ren manufactured crankshafts are improved so far that their lifespan is no longer the limiting factor for that Represents durability of the whole machine the then lack of repairability by disassembling the connecting rod can be dispensed with.

Eine Ausgestaltung mit zueinander passenden Zapfenteilen dient als Montagehilfe, indem sie selbsttätig und ohne aufwendiges Einrichten zu der richtigen Orientierung der Teile zueinander führt.An embodiment with matching pin parts serves as an assembly aid by automatically and without elaborate setup for the correct orientation of the Parts leads to each other.

Werden die Lagerbuchsen vor dem Fügen unterkühlt behan delt, führt ihr anschließendes Ausdehnen bei dem Erwärmen auf Umgebungstemperatur zu einem besonders festen Sitz derselben auf den Zapfen.If the bearing bushes are supercooled before joining delt, their subsequent expansion leads to warming to a particularly tight fit at ambient temperature the same on the cones.

Die aufzuweitenden Hülsen können sich in Einbuchtungen, etwa in Form von keilförmigen Nuten einformen. Dabei ziehen sie sich zwangsläufig in axialer Richtung zusammen; die so entstehende Vorspannung ist entgegengerichtet etwa von außen einwirkenden Kräften, die auf ein Auseinander ziehen der gefügten Zapfenteile gerichtet sind. Der so entstehende Formschluß verleiht der Verbindung von Zapfen teilen und Hülsen eine zusätzliche Widerstandskraft.The sleeves to be expanded can be located in indentations, for example in the form of wedge-shaped grooves. Here they contract inevitably in the axial direction; the resulting bias is about the opposite external forces acting on one another pull the joined pin parts are directed. The way resulting positive connection gives the connection of pins share and sleeves an additional toughness.

Eine Versteifung der gesamten Konstruktion wird erzielt, wenn die offenen Enden der Hülsen nach dem Aufweiten mit Deckeln verschlossen werden. Der so entstehende Hohlraum kann auch als Schmiermittelreservoir genutzt werden.The entire construction is stiffened, if the open ends of the sleeves with after expanding Lids are closed. The resulting cavity can also be used as a lubricant reservoir.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigtEmbodiments of the invention are in the drawing shown, namely shows

Fig. 1 eine drei Ausführungsformen in sich vereinigende Kurbelwelle und bruchstückhaft die damit zusammenwirkenden Teile im Längsaxialschnitt, Fig. 1 is a three embodiments in Uniting crankshaft and fragmentary the cooperating parts, longitudinal,

Fig. 2 weitere Ausführungsformen im Längsaxialschnitt, Fig. 2 further embodiments, longitudinal,

Fig. 3 weitere Ausführungsformen im Längsaxialschnitt, entsprechend der Linien III-III der Fig. 5 und 6, Fig. 3 other embodiments, longitudinal, according to the lines III-III of Figs. 5 and 6,

Fig. 4 wiederum andere Ausführungsformen und die Fig. 4 shows other embodiments and the

Fig. 5 und 6 Querschnitte entsprechend den Linien V-V und VI-VI der Fig. 3. FIGS. 5 and 6 are cross sections according to the lines VV and VI-VI of FIG. 3.

In einem angedeuteten Gehäuse 1 einer Kolbenmaschine beliebiger Art ist mittels Lagerzapfen 2 eine Kurbelwelle gelagert, die außerdem Kurbelzapfen 3 aufweist, auf denen ungeteilte Pleuelstangen 4 gelagert sind. Ermöglicht wird dies dadurch, daß jeweils eine Hälfte eines Lagerzapfens 2 und eines Kurbelzapfens 3 zusammen mit einer sie verbindenden Wange 28 ein z. B. durch Gießen oder Schmieden hergestelltes Formstück 5 bilden. Zum Aufbau der gesamten Kurbelwelle wird die erforderliche Anzahl von Formstücken 5 dadurch miteinander verbunden, daß sie jeweils paarweise auf eine Hülse 6 geschoben werden und diese anschließend durch innere Druckaufgabe aufgeweitet wird; dieser Prozeß wird vorzugsweise mit Hilfe einer durch eine in der Wange 28 angelegte Öffnung 29 eingeführten hydraulischen Druckvorrichtung 7 durchgeführt und solange fortgesetzt, bis die Hülse 6 durch plastische Verformung zum Anliegen an die Innenseite der in die Formstücke 5 integrierten Lagerzapfenansätze gelangt ist und diese ebenfalls, allerdings nur im elastischen Bereich, verformt hat. Durch die Rückfederungskraft der letzteren wird eine für alle Belastungsfälle ausreichend feste Verbindung geschaffen. Dabei muß die Öffnung 29 nicht notwendigerweise wie hier gezeichnet koaxial zum Zapfen 2, 3 angelegt sein. Im Interesse einer optimalen Spannungsverteilung kann auch eine exzentrische Anordnung vorteilhaft sein. Die Torsionsfestigkeit der Verbindung kann erforderlichenfalls dadurch gesteigert werden, daß zwischen Hülse und Zapfen eine Schicht 8 aus einem harten, körnigen Material, z. B. Korund, eingebracht wird, die zu einer innigeren Verzahnung der beiden Teile miteinander führt (in der Zeichnung übertrieben dick dargestellt); zum gleichen Zweck können die zu fügenden Teile an den zur Berührung kommenden Oberflächen mit einer Riffelung 9 oder dergleichen versehen sein. Um die Verbindung axial unter Vorspannung zu setzen, können die Formstücke 5 im Bereich der Zapfenansätze mit umlaufenden Einbuchtungen oder nicht scharfkantigen Nuten 10 versehen sein. Beim Aufweitvorgang wird das Material der Hülse 6 in diese Einbuchtungen hineingepreßt, was zum Aufbau einer in Richtung einer axialen Kontraktion wirkenden Vorspannung führt, die die Verbindung weiter festigt. Die Formstücke 5 können an den zusammenzusetzenden Flächen mit einer Schlüsselverzahnung 11 versehen werden, die sicherstellt, daß die einzelnen Formstücke 5 nur in ihrer richtigen Orientierung zueinander zusammengesetzt werden können. Die Formstücke 5 können in üblicher Weise die erforderlichen Gegengewichte 12 mit einschließen. Die Formstücke 5 sind ferner mit Schmierkanälen 13 versehen, die in umlaufenden Ringräumen 14 münden, die durch geeignete Formgebung der Hülsen 6 und der Formstücke 5 zwischen beiden entstanden sind. Erstere sind darüber hinaus mit Längsnuten 15 versehen, durch die jeweils eine Verbindung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ringräumen 14 hergestellt wird; es wird so ein fortlaufender Pfad für die Schmierstoffzirkulation in der Kurbelwelle gebildet. Die Schmierstoffzufuhr zu den als Gleit- oder Wälzlagern 17 ausgeführten Pleuellagern kann in bekannter Weise über radiale Schmieröffnungen 16 erfolgen. Es können aber auch besondere ebenfalls vor dem Fügen der Teile in Position gebrachte Lagerbuchsen 18 vorgesehen werden, die aus einem Sintermaterial hergestellt sind, das durch seine Porosität für eine gleichmäßige Verteilung des Schmierstoffes sorgt und das darüber hinaus mit einem Festschmierstoff imprägniert sein kann, wodurch den Lagern gute Notlaufeigenschaften mitgeteilt werden. Außerhalb dar eigentlichen, vom Lagerpartner eingenommenen Lagerfläche e können die Lagerbuchsen 18 Bunde 30 aufweisen, oder aber umgekehrt an ihren Enden eine verringerte Wandstärke (s. Fig. 4 rechts unten). Auch können so für die Formstücke 5 und die Lagerflächen jeweils die geeignetsten Werkstoffe gewählt werden, ebenso wie in einer anderen Ausführungsform, bei der zwischen die Formstücke 5 zusätzliche Zapfenteile 19 eingeschoben werden, die Bestandteil der Hülsen 6 sind und zu einer Umklammerung der Zapfenansätze genutzt werden können, wodurch die zur Verfügung stehende Anpreßfläche vergrößert wird. Die zusätzlichen Zapfenteile 19 können aber auch in ihren Werkstoffeigenschaften von den Hülsen 6 abweichen, indem letztere beispielsweise aus einem verhältnismäßig weichen, zähen Stahl hergestellt werden, an den Teile aus hartem, vom tribologischen Standpunkt aus besser geeignetem Stahlguß angegossen werden. Die Güte der durch die Aufweitung hergestellten Verbindung hängt außer von den intrinsischen Eigenschaften der beteiligten Werkstoffe auch noch von der richtigen Abstimmung das Aufweitdruckes und Fügespieles auf die Dicke der jeweils zu fügenden Teile ab. Daher kann es vorteilhaft sein, die Hülsen 6 mit einem variablen Querschnitt herzustellen, indem diese (siehe Fig. 3 links oben) vor dem Aufweiten die Form eines Doppelkegelstumpfes haben und allgemein die Hülsen 6 mit dünnen Fortsätzen 21 versehen werden, da in deren Bereich nicht so sehr Festigkeitsgesichtspunkte im Vordergrund stehen, sondern eine zuverlässige Abdichtung der Ringräume 14 gegen den Verlust von Schmiermittel. Dies kann dadurch unterstützt werden, daß zwischen den Hülsenfortsätzen 21 und den benachbarten Teilen der Formstücke 5 Dichtschichten 20 aus einem duktilen Stoff, z. B. aus Kupfer, angeordnet werden. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann auch der Aufweitdruck axial variiert werden; beispielsweise kann in dem als a bezeichneten Abschnitt (siehe Fig. 3 rechts oben) der Aufweitdruck gering gehalten werden, da der entsprechende Hülsenfortsatz 21 auch unter diesen Bedingungen ausreichend verformt wird. In dem mit b bezeichneten Abschnitt dagegen kann ein sehr hoher Druck aufgebracht werden, da aus Festigkeitsgründen hier sowohl die Hülse 6 als auch das gegenüberliegende Teil des Formstückes 5 verhältnismäßig große Dicke aufweisen. In dem mit c gekennzeichneten, in der Mitte des Zapfens gelegenen Bereich dagegen genügt u. U. ein mittlerer Aufweitdruck, da hier das aufzuweitende Teil des Formstückes 5 dünner ist. Um derart gezielt unterschiedliche Aufweitungen vornehmen zu können, besteht die Aufweitungsvorrichtung 7 in vereinfachter Form dargestellt neben den hier nicht gezeigten, bekannten Einrichtungen zur Erzeugung des Drucks aus einem Sondenkörper 22, in dem mindestens eine Zuleitung 23 für das Druckfluid verläuft. Von dieser Zuleitung 23 gehen Abzweigungen 24 aus, durch die das Druckfluid in Wirkabschnitte 25 eintritt, die jeweils axial durch umlaufende Dichtungen 26 begrenzt werden. Sollen in verschiedenen Aufweitabschnitten a, b, c auch verschieden hohe Drücke aufgebracht werden, so geschieht dies über ebensoviele verschiedene Zuleitungen 23, oder aber diese werden nacheinander mit dem gleichen, über die erforderliche Strecke axial verschobenen Wirkabschnitt 25 mit wechselndem Druck bearbeitet. Wie in der Fig. 4 dargestellt, kann ein Sondenkörper 22 gleichzeitig zum Ausrichten der miteinander fluchtenden Zapfen, d. h. insbesondere der Lagerzapfen 2 verwendet werden. Wenn dieser Sondenkörper mit der entsprechenden Anzahl von Wirkabschnitten 25 versehen ist, können für sämtliche Lagerzapfen 2 die Hülsen 6 und Formstücke 5 in einem Arbeitsgang gefügt werden. Zur Aufweitung der Kurbelzapfen 3 sind dann weitere Sondenkörper 22 erforderlich, bzw. kann hier die Aufweitung erst in weiteren Arbeitsgängen stattfinden. Eine Alternativmöglichkeit zeigt die Fig. 2, bei der für die Lagerzapfen 2 eine einzige durchlaufende Hülse 6 verwendet wird, die ebenfalls in ihren verschiedenen Abschnitten in einem Arbeitsgang aufgeweitet wird und die gleichfalls eine einwandfreie Ausrichtung der Lagerzapfen 2 gewährleistet. Anschließend werden die Abschnitte d der Hülse herausgetrennt, um für die Pleuelstangen 4 Raum zu schaffen. In an indicated housing 1 of a piston machine of any type, a crankshaft is mounted by means of a journal 2 , which also has crank pins 3 on which undivided connecting rods 4 are mounted. This is made possible by the fact that one half of a bearing pin 2 and one crank pin 3 together with a cheek 28 connecting them z. B. formed by casting or forging molding 5 . To build up the entire crankshaft, the required number of shaped pieces 5 is connected to each other by pushing them in pairs onto a sleeve 6 and then widening it by internal pressure; this process is preferably carried out with the aid of a hydraulic pressure device 7 inserted through an opening 29 in the cheek 28 and continued until the sleeve 6 has come to bear on the inside of the bearing journal attachments integrated in the shaped pieces 5 by plastic deformation and this likewise, but only in the elastic range. The springback force of the latter creates a connection that is sufficiently firm for all load cases. The opening 29 need not necessarily be coaxial with the pin 2 , 3 as shown here. In the interest of an optimal voltage distribution, an eccentric arrangement can also be advantageous. The torsional strength of the connection can, if necessary, be increased in that a layer 8 made of a hard, granular material, e.g. B. corundum, is introduced, which leads to a closer interlocking of the two parts with each other (shown exaggeratedly thick in the drawing); for the same purpose, the parts to be joined can be provided with corrugations 9 or the like on the surfaces that come into contact. In order to set the connection axially under prestress, the shaped pieces 5 can be provided with circumferential indentations or not sharp-edged grooves 10 in the region of the pin attachments. During the expansion process, the material of the sleeve 6 is pressed into these indentations, which leads to the build-up of a prestress acting in the direction of an axial contraction, which further strengthens the connection. The fittings 5 can be provided on the surfaces to be assembled with a key toothing 11 , which ensures that the individual fittings 5 can only be assembled in their correct orientation to each other. The fittings 5 can include the required counterweights 12 in a conventional manner. The fittings 5 are also provided with lubrication channels 13 which open into circumferential annular spaces 14 , which have arisen between the two by suitable shaping of the sleeves 6 and the fittings 5 . The former are also provided with longitudinal grooves 15 , through which a connection is established between two successive annular spaces 14 ; a continuous path for the lubricant circulation in the crankshaft is thus formed. The lubricant can be supplied to the connecting rod bearings in the form of plain or roller bearings 17 in a known manner via radial lubrication openings 16 . However, it is also possible to provide special bearing bushes 18 which are also brought into position before the parts are joined and which are made from a sintered material which, due to its porosity, ensures an even distribution of the lubricant and which can moreover be impregnated with a solid lubricant, as a result of which Good emergency running properties are communicated to camps. Outside the actual bearing surface e occupied by the bearing partner, the bearing bushes 18 can have collars 30 , or conversely a reduced wall thickness at their ends (see FIG. 4, bottom right). The most suitable materials can also be selected for the shaped pieces 5 and the bearing surfaces, as well as in another embodiment in which between the shaped pieces 5 additional pin parts 19 are inserted, which are part of the sleeves 6 and are used to clasp the pin approaches can, which increases the available contact surface. The additional pin parts 19 can also differ in their material properties from the sleeves 6 , in that the latter are made, for example, from a relatively soft, tough steel, to which parts are cast from hard cast steel, which is more suitable from a tribological point of view. The quality of the connection produced by the expansion depends not only on the intrinsic properties of the materials involved but also on the correct coordination of the expansion pressure and the play with the thickness of the parts to be joined. Therefore, it can be advantageous to produce the sleeves 6 with a variable cross-section, in that they have the shape of a double-cone frustum (see FIG. 3, top left) before expansion and in general the sleeves 6 are provided with thin projections 21 , since they are not in their area so much strength aspects are in the foreground, but a reliable seal of the annular spaces 14 against the loss of lubricant. This can be supported by the fact that between the collar extensions 21 and the adjacent parts of the fittings 5 sealing layers 20 eg made of a ductile material. B. made of copper. As an alternative or in addition to this, the expansion pressure can also be varied axially; For example, in the section designated as a (see FIG. 3, top right), the expansion pressure can be kept low, since the corresponding sleeve extension 21 is sufficiently deformed even under these conditions. In contrast, a very high pressure can be applied in the section denoted by b, since for reasons of strength, both the sleeve 6 and the opposite part of the shaped piece 5 have a relatively large thickness. In the area marked with c, in the middle of the peg, on the other hand, u. U. a medium expansion pressure, since here the part of the molding 5 to be expanded is thinner. In order to be able to carry out different expansions in a targeted manner in this way, the expansion device 7 is shown in a simplified form in addition to the known devices (not shown here) for generating the pressure from a probe body 22 in which at least one feed line 23 for the pressure fluid runs. Branches 24 extend from this feed line 23 , through which the pressure fluid enters active sections 25 , each of which is axially delimited by circumferential seals 26 . If pressures of different heights are also to be applied in different expansion sections a, b, c, this is done via as many different supply lines 23 , or these are processed in succession with the same active section 25 , which is axially displaced over the required distance, with changing pressure. As shown in FIG. 4, a probe body 22 can be used at the same time for aligning the aligned pins, ie in particular the bearing pins 2 . If this probe body is provided with the corresponding number of active sections 25 , the sleeves 6 and fittings 5 can be joined in one operation for all the bearing journals 2 . Additional probe bodies 22 are then required to widen the crank pins 3 , or the widening can take place here only in further operations. An alternative possibility is shown in FIG. 2, in which a single continuous sleeve 6 is used for the bearing journal 2 , which is also expanded in its various sections in one operation and which likewise ensures that the bearing journal 2 is properly aligned. The sections d of the sleeve are then separated out in order to create 4 space for the connecting rods.

In ähnlicher Weise können auch miteinander fluchtende Kurbelzapfen 3 in einem Arbeitsgang befestigt werden, da in den Gegengewichten 12 angelegte Durchstecköffnungen 31 ein Aufreihen aller zugehöriger Hülsen 6 auf eine hydraulische Druckvorrichtung 7 gestatten. Die Formstücke 5 können, wie aus der Fig. 5 ersichtlich, mit Bügeln 27 versehen sein, durch die eine weitere Versteifung der Konstruktion erreicht wird. Da die in den Formstücken 5 zum Einführen der Sonden 22 belassenen Öffnungen nur verhältnismäßig klein zu sein brauchen, können die Lager- 2 und Kurbelzapfen 3 einander in der axialen Projektion gesehen überdecken, wie es für Kurbelwellen erforderlich ist, die in neuzeitlichen Kurzhubmotoren Verwendung finden sollen. Bei dem in der Fig. 2 rechts unten dargestellten Kurbelzapfen 3 sind die Enden der aufgeweiteten Hülse 6 mit z. B. eingepreßten Deckeln 32 verschlossen worden, die nicht nur eine Versteifung der gesamten Konstruktion bewirken, sondern auch die Möglichkeit schaffen, den dann abgeschlossenen Hohlraum im Inneren der Hülse 6 als Schmiermittelreservoir, z. B. für die Lagerbuchsen 18, zu benutzen.In a similar manner, crank pins 3 which are aligned with one another can also be fastened in one work step, since push-through openings 31 provided in the counterweights 12 allow all the associated sleeves 6 to be lined up on a hydraulic pressure device 7 . As can be seen from FIG. 5, the shaped pieces 5 can be provided with brackets 27 , by means of which a further stiffening of the construction is achieved. Since the openings left in the fittings 5 for inserting the probes 22 need only be relatively small, the bearing 2 and crank pins 3 can overlap one another in the axial projection, as is required for crankshafts which are to be used in modern short-stroke engines . In the crank pin 3 shown at the bottom right in FIG. 2, the ends of the expanded sleeve 6 with z. B. pressed-in lids 32 have been closed, which not only cause stiffening of the entire construction, but also create the possibility of the then closed cavity inside the sleeve 6 as a lubricant reservoir, for. B. for the bearing bushes 18 to use.

Claims

1. Crankshaft for piston machines ( 1 ), from shaped pieces ( 5 ), each comprising a crank arm ( 28 ) and part of a pin ( 2 , 3 ), the pin parts ( 2 , 3 ) each of adjacent shaped pieces ( 5 ) common sleeve ( 6 ) pushed and connected via this sleeve ( 6 ), characterized in that the connection is made by plastic expansion of the sleeve ( 6 ) with only elastic deformation of the pin parts ( 2 , 3 ).

2. Shaft according to claim 1, characterized in that on the pins ( 2 , 3 ) bearing bushes ( 18 ) are brought up.

3. shaft according to claim 2, characterized, that the sleeve in an axial area between the free ends of the pin parts ver radially outward is thick and based on this thickening Spigot parts overlap radially outside, such that the Sleeve itself forms the bearing bush radially outside.

4. Shaft according to claim 2 or 3, characterized in that when expanding the sleeve only those parts of the bearing bush ( 18 , 19 ) with the pin ( 2 , 3 ) are deformed, which lie axially outside the bearing surface.

5. Shaft according to claim 3 or 4, characterized in that the bearing bush ( 19 ) formed radially on the outside of the sleeve has different material properties than the remaining part of the sleeve ( 6 ).

6. Shaft according to one of claims 1 to 5, characterized in that the sleeve ( 6 ) has a cross section tapering to the ends.

7. Shaft according to one of claims 1 to 6, characterized in that the sleeve ( 6 ) is provided on its inside on the pin parts with longitudinal grooves ( 15 ) and at the ends of the sleeves between these and the pin parts hollow annular spaces ( 14th ) are formed, in which the cheeks ( 28 ) through channels ( 13 ) mün the.

8. Shaft according to one of claims 2 to 7, characterized in that bearing bushes ( 18 ) are provided which are provided axially outside the bearing surface (e) with radial collars ( 30 ).

9. Shaft according to one of claims 2 to 8, characterized in that bearing bushes ( 18 ) are used which have a reduced wall thickness axially outside the bearing surface (e).

10. Shaft according to one of claims 1 to 9, characterized in that the pin parts ( 2 , 3 ) with mutually coordinated key teeth ( 11 ) are provided, which specify a certain orientation of the parts to each other during assembly.

11. Shaft according to one of claims 1 to 10, characterized in that the pin parts ( 2 , 3 ) are provided on their inside with radial extensions which form an axial form fit with the sleeve material deformed into them.

12. Shaft according to one of claims 1 to 11, characterized in that the widened sleeves ( 6 ) are closed at their ends with stiffening covers ( 32 ).