DE69509331T2

DE69509331T2 - Herstellungsverfahren einer Kurbelwelle für eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern

Info

Publication number: DE69509331T2
Application number: DE69509331T
Authority: DE
Inventors: Daniel Paro
Original assignee: Wartsila NSD Oy AB
Current assignee: Wartsila NSD Oy AB
Priority date: 1994-10-06
Filing date: 1995-10-03
Publication date: 1999-09-09
Anticipated expiration: 2015-10-04
Also published as: FI98950B; FI944675A0; FI944675L; DE69509331D1; EP0705988A2; ATE179496T1; US5625945A; EP0705988A3; EP0705988B1; FI98950C; JPH08200347A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kurbelwelle für eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, insbesondere für einen großen Dieselmotor, wobei die Kurbelwelle für jeden Zylinder eine Kurbelarmeinheit (Kröpfung) aufweist, die quer zur Kurbelwelle verlaufende Kurbelarme (-wangen) und einen die Kurbelarme verbindenden Kurbelzapfen umfaßt.
Der Ausdruck "großer Dieselmotor" bezieht sich hier auf einen Dieselmotor, der beispielsweise als Hauptantrieb oder als Hilfsmotor für ein Schiff oder ein Kraftwerk zur Erzeugung von Elektrizität und/oder Wärmeenergie verwendet werden kann.
Die Kurbelwelle eines großen Dieselmotors wird herkömmlich vollständig maschinell gefertigt. Sie wird entweder durch Formschmieden oder durch sogenanntes kontinuierliches Schmieden hergestellt, wobei jede Kurbelarmeinheit separat in nahezu ihre Endform geschmiedet wird. Eine Kurbelwelle wird dann aus den separaten Einheiten so zusammengesetzt, daß die Kurbelarmeinheiten mit ihren Kurbelzapfen durch Schrumpfpassung an Hauptlagerzapfen der Welle befestigt werden, bis der gewünschte Kurbelwellenaufbau erhalten ist. Eine Schwierigkeit in diesem Verfahren ist es, die Kurbelwelle ausreichend gerade zu machen, da durch die Anwendung herkömmlicher Schrumpfpassungen häufig Verziehungen auftreten.
Aus der EP-A-0 315 136 ist bekannt, daß eine Kurbelwelle durch die Schaffung von Kurbelarmeinheiten hergestellt werden kann, die aus einem Stück mit einem hohlen Kurbelzapfen und Lagerabschnitten sind. Die Kurbelarme zusammen mit ihrem Kurbelzapfen und ihren Lagerabschnitten werden auf einer Hülse befestigt, die eine Länge entsprechend der gesamten Länge der Welle besitzt. Die Kurbelarmeinheiten werden dann gleichzeitig durch Ausdehnung und plastische Verformung der Hülse befestigt. Dann werden die überschüssigen Abschnitte der Hülse maschinell entfernt.
Aus der DE-A 37 37 601 ist weiterhin bekannt, hohle Wellen mit einer umgebenden Lagerhülse als Lagerabschnitt einer Kurbelwelle zu schaffen. Die hohlen Wellen werden durch Ausdehnung und plastische Verformung der hohlen Welle mit den Kurbelarmeinheiten verbunden.
Ein Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Kurbelwelle insbesondere für einen großen Dieselmotor zu erhalten. Ein weiteres Ziel ist es, das oben erwähnte Problem aus der bekannten Technik zu beseitigen und ein Verfahren zu schaffen, das auch hinsichtlich anderer Faktoren technisch vorteilhaft und unkompliziert ist.
Die Ziele der Erfindung ergeben sich aus dem Anspruch 1 und den anderen Ansprüchen. Gemäß der Erfindung werden separate Kurbelarmeinheiten eine nach der anderen auf einen einheitlichen Wellenrohling entsprechend der gesamten Länge der Kurbelwelle montiert, der unterschiedliche Durchmesser an verschiedenen Stellen hat, wobei der Durchmesser in dem Zentralteil des Wellenrohlings am größten ist und in Richtung jedes seiner Enden abnimmt. Zunächst wird ein für die Stelle des Wellenrohlings mit dem größten Durchmesser vorgesehener Kurbelarm montiert und befestigt und danach werden immer in der Reihenfolge ihres Durchmessers für die nächst größere Stelle vorgesehene Kurbelarme auf beiden Seiten davon montiert und befestigt. Nachfolgend werden von dem Wellenrohling die zwischen den Kurbelarmen jeder Kurbelarmeinheit an der Stelle des Kurbelzapfens angeordneten Abschnitte maschinell entfernt. Ein einheitlicher Wellenrohling gewährleistet eine bessere gerade Form einer Kurbelwelle und ungeachtet dessen kann jede Kurbelarmeinheit leicht am exakt richtigen Punkt der Welle angeordnet werden.
Der Wellenrohling umfaßt vorteilhaft einen Satz zylindrischer Abschnitte, die stufenweise axial aufeinanderfolgend angeordnet sind und auf die ein Befestigen der jeweiligen Kurbelarmeinheit in einer an sich bekannten Weise durch Anwendung der Schrumpfpaßtechnik oder dergleichen ausgeführt werden kann.
Alternativ kann ein Wellenrohling hergestellt werden, der sich leicht stumpfkonisch von seinem Zentrum in Richtung jedes seiner Enden verjüngt. In diesem Fall kann die Befestigung der Kurbelarmeinheiten vorteilhaft durch die Verwendung eines an sich bekannten Druckmediumanschlusses vollzogen werden.
Der Durchmesser des Wellenrohlings an der Stelle der Hauptlager wird vorteilhaft maschinell in seine korrekten Ausmaße gebracht, da das eine mögliche Rundung der Verbindung zwischen einem Kurbelarm und der Welle erlaubt. Solch eine Rundung verbessert die Festigkeitseigenschaften der Konstruktion und ist vorteilhaft aus der Sicht der Herstellungstechnik.
Im folgenden wird die Erfindung detaillierter anhand eines Beispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen
Fig. 1 schematisch und teilweise geschnitten einen Abschnitt eines Wellenrohlings mit einer Anzahl daran befestigter Kurbelarmeinheiten zeigt;
Fig. 2 eine entsprechende Anordnung zeigt, in der der Wellenrohling maschinell in seine Endform als Kurbelwelle gebracht worden ist, und
Fig. 3 eine Abänderung der in Fig. 1 gezeigten Anordnung zeigt.
In den Zeichnungen bezeichnet 1 einen einheitlichen Wellenrohling mit einer Anzahl daran befestigter Kurbelarmeinheiten 2, eine pro Zylinder eines Motors. Jede Kurbelarmeinheit 2 enthält zwei Kurbelarme 2a, einen Kurbelzapfen 2b, der diese miteinander verbindet und ein Lager für einer Verbindungsstange (nicht gezeigt) schafft.
Gemäß der Erfindung ist der Durchmesser des Wellenrohlings 1 in seinem Zentrum am größten und er verringert sich in Richtung seiner beiden Enden, wobei zuerst eine Kurbelarmeinheit 2 korrekt an der Stelle angebracht wird, wo der Durchmesser des Wellenrohlings am größten ist. Danach werden die anderen Kurbelarmeinheiten 2 beidseitig gemäß dem abnehmenden Durchmesser des Wellenrohlings 1 angebracht.
In der Ausführung von Fig. 1 umfaßt der Wellenrohling 1 zylindrische Abschnitte, die stufenweise axial aufeinanderfolgend angeordnet sind und an die jeweils eine Kurbelarmeinheit 2 bei 4 in einer an sich bekannten Weise durch Schrumpfpassung oder dergleichen befestigt werden kann. Falls es möglich ist, sollten die Kurbelarmeinheiten 2 zunächst nur an den Kurbelarmen 2a erhitzt werden, so daß die Temperatur des Kurbelzapfens 2b und des Abschnittes 1a in dem Wellenrohling 1 zwischen den Armen, der später maschinell entfernt wird, sich nicht sehr voneinander unterscheidet, da ansonsten unerwünschte Verziehungen nach dem Abkühlen resultieren können.
Die Ausführung der Fig. 3 unterscheidet sich von der Ausführung der Fig. 1 dadurch, daß im Falle von Fig. 3 der Wellenrohling 1 leicht stumpfkonisch sich von seinem Zentrum in Richtung eines jeden Endes verjüngt. In diesem Fall wird das Befestigen der Kurbelarmeinheiten 2 vorteilhaft durch Verwenden von beispielsweise einer an sich bekannten Druckmediumverbindung 5 ausgeführt. In diesem Fall kann ein hülsenförmiges Distanzstück (nicht gezeigt) als ein Paßstück in der Befestigung verwendet werden, wobei dessen innere Oberfläche der leicht konischen Oberfläche des Wellenrohlings 1 entspricht und die äußere Oberfläche eine zylindrische Oberfläche schafft und sie folglich leicht an die jeweilige Kurbelarmeinheit 2 angepaßt werden kann.
Nach der Befestigung aller erforderlichen Kurbelarmeinheiten 2 auf dem Wellenrohling 1 wird letzterer maschinell in seine korrekte Gestalt gebracht, wie das in Fig. 2 gezeigt ist. Die Abschnitte 1a des Wellenrohlings 1 werden an der Stelle der Kurbelzapfen 2b vollkommen maschinell entfernt, so daß eine Drehung der Verbindungsstangen ermöglicht wird, die auf die Kurbelzapfen 2b montiert werden. Auch die Lagerpunkte 1b werden maschinell auf ihre durch die Lageraufbauten des Motorblocks 3 erforderliche korrekte Größe gebracht. In diesem Fall kann eine mögliche Rundung der Kanten durch ein leichtes Hinterschneiden der Kurbelarme (s. 1c) angewendet werden, um die Festigkeitseigenschaften der Konstruktion zu verbessern.
Die Erfindung ist nicht nur auf die gezeigten Ausführungen beschränkt, da mehrere Variationen möglich sind.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Kurbelwelle (1) für eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, insbesondere für einen großen Dieselmotor, welche Kurbelwelle für jeden Zylinder eine Kurbelarmeinheit (2) aufweist, die bezüglich der Kurbelwelle querlaufende Kurbelarme (2a) und einen die Kurbelarme verbindenden Kurbelzapfen (2b) umfaßt, wobei separate Kurbelarmeinheiten (2) eine nach der anderen auf einen einheitlichen Wellenrohling entsprechend der gesamten Länge der Kurbelwelle montiert werden, der einen unterschiedlichen Durchmesser in verschiedenen Bereichen hat, so daß der Durchmesser in dem Zentralteil des Wellenrohlings am größten ist und er in Richtung seines jeden Endes abnimmt, eine für den Bereich des Wellenrohlings mit dem größten Durchmesser vorgesehene erste Kurbelarmeinheit (2) montiert und befestigt wird und danach immer in der Reihenfolge ihres Durchmessers für die nächst große Stelle vorgesehene Kurbelarmeinheiten auf beiden Seiten davon montiert und befestigt werden, und nachfolgend die Abschnitte zwischen den Kurbelarmen (2a) jeder Kurbelarmeinheit an der Stelle des jeweiligen Kurbelzapfens (2b) maschinell von dem Wellenrohling entfernt werden.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenrohling einen Satz zylindrischer Abschnitte umfaßt, die stufenweise in axialer Richtung aufeinanderfolgend angeordnet sind und auf die die jeweiligen Kurbelarmeinheiten mittels einer an sich bekannten Weise durch Schrumpfpassung oder dergleichen befestigt werden.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenrohling als leicht stumpfkonisch von seinem Zentrum aus in jede Richtung sich verjüngend hergestellt wird.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigen der Kurbelarmeinheiten auf dem Wellenrohling durch Verwenden einer Druckmediumverbindung vollzogen wird.

5. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Wellenrohlings an der Stelle der Hauptlager maschinell sichergestellt wird, so daß eine mögliche Rundung (1c) der Verbindung eines Kurbelwellenarms mit dem Wellenrohling vorgesehen werden kann.