DE4314727A1 - Verfahren zum Herstellen einer Kurbelwelle - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfah­ ren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, das zum Herstel­ len einer einen Ölkanal aufweisenden Kurbelwelle vorgesehen ist.

Derzeit gebräuchliche Kurbelwellen für Verbrennungsmo­ toren oder dergleichen werden entweder durch Schmieden oder auch durch Gießen hergestellt, wobei letztere auch als GGG70-Kurbelwellen bezeichnet werden. Zur ausreichenden Schmierung der Lager derartiger Kurbelwellen ist innerhalb der Kurbelwelle ein Ölkanal vorgesehen, der über mehrere Öleintritts- und Ölaustritts-Bohrungen mit dem in der Öl­ wanne befindlichen Öl kommuniziert.

Da der in axialer Richtung der Kurbelwelle verlaufende Ölkanal im Vergleich zu seinem Durchmesser eine relativ große Länge aufweist, ist es äußerst schwierig, den Ölkanal durch eine Bohrung so präzise herzustellen, daß er genau in der gewünschten Richtung verläuft. Ein ausreichend genauer Verlauf des Ölkanals wird in der Praxis vielmehr nur mit speziellen Tiefloch-Bohrverfahren erreicht, die sehr auf­ wendig und entsprechend kostenintensiv sind. Darüber hinaus ist es erforderlich, den auf diese Weise gebohrten Ölkanal an den beiden Enden der Kurbelwelle über einen eingepreßten oder eingeschraubten Verschlußpfropfen oder dergleichen öl­ dicht abzuschließen.

Untersuchungen haben ergeben, daß der insoweit erfor­ derliche Aufwand zur Herstellung eines derartigen Ölkanals sowie das zusätzlich erforderliche Anbringen der beiden seitlichen Verschlußpfropfen bis zu 30% der Gesamt-Her­ stellungskosten der Kurbelwelle betragen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart wei­ terzubilden, daß die Kosten für die Herstellung des Ölka­ nals wesentlich gesenkt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kenn­ zeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Verfahrens­ schritten gelöst.

Die Erfindung schlägt demzufolge vor, die Kurbelwelle durch ein Gußverfahren herzustellen und dabei an derjenigen Stelle in der Gußform, an der der Ölkanal vorgesehen ist, ein dünnwandiges Rohr derart anzuordnen, daß das Rohr beim anschließenden Gießvorgang im Körper der Kurbelwelle einge­ gossen wird. Hierdurch wird erreicht, daß der zur Schmie­ rung erforderliche Ölkanal bereits beim Gießen der Kurbel­ welle hergestellt wird; die Durchführung eines anschließen­ den, sehr aufwendigen Tiefloch-Bohrverfahrens ist daher nicht mehr erforderlich, so daß die Kosten hierfür entfal­ len. Demgegenüber sind die Kosten zur Herstellung des er­ findungsgemäßen Rohrs vernachlässigbar gering, so daß das erfindungsgemäße Verfahren insgesamt eine beträchtliche Ko­ stensenkung ermöglicht.

Gemäß der im Anspruch 2 angegebenen Weiterbildung der Erfindung sollte die Länge des Rohrs vorzugsweise so bemes­ sen werden, daß seine Enden axial über die Enden der Kur­ belwelle herausragen, wodurch es möglich ist, die derart frei stehenden Endbereiche des Rohrs an entsprechenden Stel­ len der Gießform festzuhalten; die Plazierung des Rohrs er­ fordert daher wenig Aufwand und ist sehr leicht durchzufüh­ ren. Wenn in diesen Endbereichen des Rohrs gemäß der im An­ spruch 3 angegebenen Weiterbildung der Erfindung darüber hinaus Kerben, Ausnehmungen oder dergleichen so gebildet werden, daß dort eine Sollbruchstelle entsteht, wird da­ rüber hinaus erreicht, daß nach Beendigung des Gußvorgangs die überstehenden Enden des erfindungsgemäßen Rohrs durch Abbrechen sehr leicht entfernt werden können; bei entspre­ chend exakter Dimensionierung dieser Sollbruchstellen ist es gegebenenfalls sogar möglich, die seitlichen Überstände des Rohrs beim Sandstrahlen der Kurbelwelle in umlaufenden Trommeln durch entsprechenden Kontakt mit anderen Bauteilen zu brechen, ohne daß ein manueller Eingriff erforderlich ist.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung em­ pfiehlt es sich, mindestens einen der beiden Endbereiche des Rohrs so zu formen, daß das Rohr an einer entsprechenden Stelle der Gußform oder einem anderen Positionierelement so anliegt, daß das Rohr innerhalb der Kurbelwelle exakt posi­ tioniert wird. Eine derartige Ausrichtung des erfindungsge­ mäßen Rohrs ist insbesondere dann wichtig, wenn das Rohr für eine stark gekröpfte Kurbelwelle vorgesehen ist und demzufolge mehrfach gekrümmt ist.

Gemäß einem weiteren, wesentlichen Gesichtspunkt der Erfindung werden in dem Rohr in denjenigen Bereichen, in denen kein Durchfluß von Öl erfolgen soll, Abdichtzonen ausgebildet, die vorzugsweise durch Quetschen des Rohrs ge­ bildet werden. Insbesondere die beiden Enden des Rohrs wer­ den mit derartigen Abdichtzonen versehen, so daß die ein­ gangs genannten, bei dem herkömmlichen Herstellungsverfah­ ren erforderlichen Verschlußpfropfen nicht mehr benötigt werden. Somit können mit der Erfindung auch die Kosten für die Herstellung und das Einbringen derartiger Verschluß­ pfropfen eingespart werden.

Falls es erforderlich ist, an der jeweils zu schmieren­ den Lagerstelle der Kurbelwelle einen Zu- und Rücklauf von Schmieröl zu schaffen, muß der Ölkanal am Ort bzw. unter dem betreffenden Lager unterbrochen werden; diese Unterbre­ chung kann durch Ausbildung einer erfindungsgemäßen Ab­ dichtzone äußerst leicht hergestellt werden. Darüber hinaus bietet das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren im Ver­ gleich zum Stand der Technik den Vorteil, daß im Ölkanal auf diese Weise sogar mehr als zwei Kammern ausgebildet werden können.

Falls die durch den Quetschvorgang hergestellten Ab­ dichtzonen im Rohr nicht ausreichend dicht sind, können diese Abdichtzonen ohne nennenswerten Aufwand zusätzlich verschweißt werden.

Als bevorzugtes Material wird für das erfindungsgemäße Rohr Stahl verwendet.

Die Erfindung wird nunmehr nachstehend anhand der Be­ schreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 anhand eines schematischen Querschnitts den Auf­ bau einer nach der Lehre der Erfindung hergestellten Kur­ belwelle;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Kurbelwelle, die für ei­ ne stark gekröpfte Kurbelwelle vorgesehen ist; und

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemä­ ßen Kurbelwelle.

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform einer Kurbel­ welle 1 gezeigt, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Diese Kurbelwelle 1 weist demzufolge ein eingegossenes Rohr 2 auf, dessen Inneres einen Ölkanal 3 bildet. Dieser Ölkanal 3 kommuniziert über insgesamt drei Bohrungen 21 mit dem in der Ölwanne befindlichen Schmieröl. Das erfindungsgemäße Rohr 2 weist an denjenigen Bereichen, an denen es aus der Kurbelwelle 1 heraustritt, jeweils eine Sollbruchstelle 22 auf. Darüber hinaus ist der jeweilige Endbereich des Rohrs 2 mittels eines bekannten Verfahrens gequetscht, wie aus der Fig. 1 unmittelbar ersichtlich ist. Hierdurch wird an beiden Enden des Rohrs 2 jeweils eine Ab­ dichtzone 23 bzw. 24 gebildet, die den Ölkanal 3 an diesen Stellen hermetisch abdichtet. Falls mit dem verwendeten Quetschverfahren keine ausreichende Dichtigkeit erreicht wird, empfiehlt es sich, in der Abdichtzone 23 und 24 zu­ sätzlich eine Verschweißung vorzunehmen.

Die in Fig. 1 gezeigte Kurbelwelle 1 wird erfindungsge­ mäß wie folgt hergestellt. Eine nicht näher gezeigte Gieß­ form wird zunächst in üblicher Weise für den Gießvorgang vorbereitet. Anschließend wird das erfindungsgemäße Rohr 2 so innerhalb der Gießform positioniert, daß das Rohr 2 in der fertigen Kurbelwelle 1 den in Fig. 1 gezeigten Verlauf aufweist. Gegebenenfalls ist es erforderlich, das Rohr 2 an der Gießform oder einer zusätzlichen, gegebenenfalls exter­ nen Einrichtung zu fixieren. Nach erfolgtem Guß und Abküh­ lung des Kurbelwellen-Rohlings werden die links und rechts überstehenden Reste des Rohrs 2 abgebrochen, was infolge der an den betreffenden Stellen vorgesehenen Sollbruchstel­ len 22 äußerst leicht möglich ist. Bei ausreichend exakter Dimensionierung der Sollbruchstellen 22 ist es gegebenen­ falls sogar möglich, die Reste des Rohrs 2 in einer umlau­ fenden Sandstrahl-Trommel zu entfernen, so daß der Aufwand hierfür vernachlässigbar ist.

Schließlich wird das in die Kurbelwelle 1 eingegossene Rohr 2 an den in der Fig. 1 gezeigten Stellen mittels eines Bohrers oder dergleichen angebohrt, so daß entsprechende Bohrungen 21 gebildet werden, über die ein Öleintritt in das Rohr bzw. ein Ölaustritt aus diesem heraus ermöglicht wird.

Wenn die herzustellende Kurbelwelle 1 relativ stark ge­ kröpft ist, kann für den Ölkanal ein Rohr 2 vorgesehen wer­ den, das den in Fig. 2 in Draufsicht gezeigten Verlauf mit der Kurbelwelle entsprechenden Kröpfungen aufweist. Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, weist auch dieses Rohr 2 an seinen Endbereichen Abdichtzonen 23 und 24 in Form von Rohrquet­ schungen auf, die zusätzlich verschweißt sind. Ebenfalls sind an diesen Bereichen Sollbruchstellen 22 vorgesehen. Darüber hinaus ist der rechte Endbereich 27 des Rohrs 2 in der gleichen Ebene wie die Kröpfungen des Rohrs 2 abgewin­ kelt. Hierdurch ist es möglich, das Rohr 2 mittels des End­ bereichs 27 äußerst exakt in der Gießform zu positionieren. Selbstverständlich ist es auch bei einem geradlinig verlau­ fenden bzw. nicht gekröpftem Rohr 2 möglich, für eine ver­ besserte Positionierung einen abgewinkelten Endbereich vor­ zusehen. Ebenso ist es möglich, eine derartige Positionier­ hilfe an beiden Enden des Rohrs 2 vorzusehen.

In Fig. 3 ist schließlich eine Ausführungsform einer Kurbelwelle 1 gezeigt, bei der der Ölkanal 3 aus zwei Kam­ mern besteht. Demgemäß ist das erfindungsgemäße Rohr 2 durch eine zusätzliche Abdichtzone 25 in zwei entsprechende Ölrohrbereiche unterteilt. Unter der Annahme, daß am Ort der Abdichtzone 25 ein Lager vorgesehen ist, tritt bei­ spielsweise das Öl aus der linken Kammer des Ölrohrs 3 über die oben gezeigte Bohrung 21 zum Lager hin aus und tritt über die unten gezeigte Bohrung 21 in die rechte Kammer des Ölkanals 3 wieder ein. Gegebenenfalls ist es selbstver­ ständlich auch möglich, im Ölkanal 3 durch Vorsehen ent­ sprechender Abdichtzonen mehr als zwei Ölkammern auszubil­ den.

Im übrigen entsprechen Aufbau und Herstellung der in Fig. 3 gezeigten Kurbelwelle 1 der in Fig. 1 gezeigten, so daß bezüglich näherer Einzelheiten auf deren Beschreibung verwiesen werden darf.

Claims (9)

1. Verfahren zum Herstellen einer einen Ölkanal aufweisen­ den Kurbelwelle mittels eines Gießvorgangs, dadurch gekennzeichnet, daß an derjenigen Stelle in der Gießform, an der der Ölka­ nal (3) vorgesehen ist, ein dünnwandiges Rohr (2) derart angeordnet wird, daß das Rohr (2) beim anschließenden Gießvorgang im Körper der Kurbelwelle (1) eingegossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Rohrs (2) so bemessen wird, daß seine Enden axial über die Enden der Kurbelwelle (1) herausragen, wo­ bei die derart freistehenden Endbereiche des Rohrs (2) in der Gießform gehalten werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden Endbereichen des Rohrs (2) durch Bildung von Kerben, Ausnehmungen oder dergleichen jeweils eine Soll­ bruchstelle (22) ausgebildet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß mindestens einer der beiden Endbereiche des Rohrs (2) so geformt wird, daß innerhalb der Gießform eine exak­ te Positionierung erreicht wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Rohr (2) in denjenigen Bereichen, in denen kein Durchfluß erfolgen soll, vorzugsweise durch Quetschung, Abdichtzonen (23, 24, 25) ausgebildet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtzonen (23, 24, 25) an den beiden Enden des Rohrs (2) und ggf. zusätzlich unter den jeweiligen Lager­ stellen der Kurbelwelle (1) ausgebildet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abdichtzonen (23, 24, 25) zur Erhöhung der Dichtigkeit zusätzlich verschweißt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß nach dem Gießen der Kurbelwelle (1) Boh­ rungen (21) zum Rohr (2) eingebracht werden, über die ein Öleintritt in das oder ein Ölaustritt aus dem Rohr (2) möglich ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Rohr (2) aus Stahl besteht.