EP3595841A1 - Method and device for work-hardening a crankshaft - Google Patents

Method and device for work-hardening a crankshaft

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Publication number
EP3595841A1
EP3595841A1 EP18729637.1A EP18729637A EP3595841A1 EP 3595841 A1 EP3595841 A1 EP 3595841A1 EP 18729637 A EP18729637 A EP 18729637A EP 3595841 A1 EP3595841 A1 EP 3595841A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
impact
oil
crankshaft
oil well
hardening
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP18729637.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Alfons Reeb
Jochen Schmidt
Konrad Grimm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maschinenfabrik Alfing Kessler GmbH
Alfing Kessler Sondermaschinen GmbH
Original Assignee
Maschinenfabrik Alfing Kessler GmbH
Alfing Kessler Sondermaschinen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Alfing Kessler GmbH, Alfing Kessler Sondermaschinen GmbH filed Critical Maschinenfabrik Alfing Kessler GmbH
Publication of EP3595841A1 publication Critical patent/EP3595841A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P9/00Treating or finishing surfaces mechanically, with or without calibrating, primarily to resist wear or impact, e.g. smoothing or roughening turbine blades or bearings; Features of such surfaces not otherwise provided for, their treatment being unspecified
    • B23P9/04Treating or finishing by hammering or applying repeated pressure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B39/00Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor
    • B24B39/02Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor designed for working internal surfaces of revolution
    • B24B39/023Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor designed for working internal surfaces of revolution the working tool being composed of a plurality of working rolls or balls
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B39/00Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor
    • B24B39/04Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor designed for working external surfaces of revolution
    • B24B39/045Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor designed for working external surfaces of revolution the working tool being composed of a plurality of working rolls or balls
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C21D7/04Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/30Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for crankshafts; for camshafts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P2700/00Indexing scheme relating to the articles being treated, e.g. manufactured, repaired, assembled, connected or other operations covered in the subgroups
    • B23P2700/07Crankshafts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2221/00Treating localised areas of an article
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
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    • C21D7/02Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C21D7/04Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface
    • C21D7/06Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface by shot-peening or the like

Definitions

  • the invention relates to a method for work hardening a crankshaft, which has connecting rod journal, main bearing journals and crank webs, according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a device for impact hardening a crankshaft according to the preamble of claim 21.
  • the invention also relates to a crankshaft.
  • crankshafts Due to the steadily progressing development and increase in performance of internal combustion engines and to this strict emission requirements, today's engines are increasingly stressed in consequence. For this reason, the engine industry, among other things high demands on the high-load and important for the function of an internal combustion engine crankshaft in terms of strength. In terms of design, there is often the requirement that the crankshaft should be light and the space requirement should be low. For the design of the crankshaft, this means that an increase in the load capacity should not be achieved by increasing the cross section, ie via the moment of resistance of the crankshaft, but if possible via local compressive residual stress states. For this reason, modern crankshafts are manufactured using a variety of machining and heat treatment processes, so that the crankshafts can be exposed to increasingly higher engine power.
  • thermal treatments such as induction hardening and case hardening, laser hardening or nitriding, as well as strain hardening processes such as deep rolling, shot peening or impact hardening. These are common and largely mature processes that are suitable for a variety of purposes.
  • EP 1 479 480 A1 EP 0 788 419 B1
  • EP 1 612 290 A1 DE 10 2007 028 888 A1
  • EP 1 034 314 B1 EP 1 034 314 B1.
  • the impact hardening is an advantageous method for increasing the fatigue strength, in particular the bending fatigue strength and torsional fatigue, of crankshafts.
  • the increase in the fatigue strength is achieved in that impact forces are introduced into the claimed areas in cross-sectional transitions and changes in cross section by cold forming, preferably hammering, by means of special impact tools in the crankshaft.
  • DE 34 38 742 C2 proposes no relative movement at the time of the pressure pulse action between the body emitting the pulse and the workpiece surface transversely to the direction of the pulse to be held.
  • the feed during the introduction of compressive residual stresses by the striking tools should be done gradually.
  • crankshafts are usually subjected to the mentioned thermal treatments and / or work hardening processes, a further constructional aspect can nevertheless lead to difficulties, in particular with regard to the torsional fatigue strength of the crankshaft.
  • the main journals and the connecting rod journals are each provided with oil holes.
  • oil wells can adversely affect the robustness of the crankshaft.
  • care must therefore be taken not to reduce the load capacity of the crankshaft beyond a permissible level.
  • the designers are thus limited in the dimensioning, positioning and / or orientation of the oil holes.
  • the present invention has for its object to provide an improved method for work hardening and a device for impact hardening of a crankshaft, in particular for increasing the fatigue strength of the crankshaft.
  • the invention is also based on the object of providing an improved crankshaft, in particular with regard to its durability.
  • pin The connecting rod journal and the main journals are hereinafter referred to in part as "pin" for simplicity.
  • the term pin can mean both the connecting rod journal and the main bearing journals, as well as only the connecting rod journal or only the main journals. Insofar as this is not explicitly stated otherwise, here all three variants are encompassed by the term pin.
  • the invention is particularly preferably suitable for increasing the fatigue strength of, for example, crankshafts having a length of 0.2 to 8 m or more and / or main and connecting rod journal diameters of 30 to 500 mm or more.
  • the invention is very particularly suitable for increasing the fatigue strength of large crankshafts of 1.5 to 8 m in length or more and / or main and connecting rod journal diameters of 100 to 500 mm or more.
  • An oil well may be a portion of the oil well that extends into the oil well from a mouth of the oil well, or from the transition of the oil well into the tread of the associated connecting rod journal or main journal to a certain depth.
  • the upper portion or the opening into the tread portion of the oil hole can thus be referred to as oil well.
  • the oil well end may comprise at least the mouth or the transition to the tread of the pin.
  • the oil well consignment, starting from the mouth of the oil well can also be up to a depth of 50%, preferably to a depth of 25%, more preferably to a depth of 10%, for example to a depth of 5% or 2% into the oil hole.
  • the oil well end may also merely be a transition radius at the transition to the tread. It can also be a transition radius at the transition to the tread and an adjoining chamfer or a subsequent reduction in the oil drilling program.
  • the oil well program can also be merely a chamfer or a reduction of the oil well; An optionally present transition radius at the transition to the tread can therefore also be assigned to the tread within the scope of the definition of the invention.
  • the oil well end may also extend into the oil well from a chamfer or countersink to a certain depth.
  • a cylindrical portion of the oil hole may be any portion of the oil bore within the crankshaft.
  • the length of the cylindrical portion in the oil hole may be arbitrary and may include the entire length of the oil hole. In particular, it may also be a section that does not belong to the oil well program. Within the scope of the invention According to the definition, the cylindrical section of the oil hole does not include a transition radius, a chamfer or a countersink.
  • the inventors have recognized that strain hardening of at least one of the oil well endings or possibly a part or the entire oil well can increase the robustness of the crankshaft.
  • the crankshaft can thereby possibly be better adapted to the engine operation.
  • the torsional fatigue strength of the crankshaft can be improved in a cold work hardening according to the invention of at least one of the oil well shipments.
  • a work hardening of at least one cylindrical section within an oil bore can increase the robustness of the crankshaft. It may also be particularly advantageous only a cylindrical portion, for. B. cold work hardening an initial and / or center area of the oil well without solidifying any of the oil well endings, in particular without a transition radius or a chamfer / countersink the oil well.
  • crankshaft with respect to the course of the oil holes, the number of oil holes and / or the diameter of the oil holes with a inventive work hardening of the oil well endings and / or cylindrical portions of the oil well extended possibilities, since the torsional strength of the crankshaft is less affected by the oil wells than is usual in the prior art.
  • an oil bore of a connecting rod journal it can in principle also be an oil bore of a main journal, if this is not explicitly excluded - and vice versa.
  • An oil well whose oil well end and / or cylindrical section is to be work-hardened can basically be present at any bearing point or running surface of the crankshaft, for example also in an input or output shaft of the crankshaft.
  • the terms "connecting rod journal” or "main journal” can accordingly be reinterpreted by a person skilled in the art.
  • connecting rod journal has oil bores.
  • main bearing journals have oil bores.
  • a journal (connecting rod journal or main journal) has one, two or more oil holes.
  • two oil bores offset axially along the rotational axis of the crankshaft are usually provided in the connecting rod journal to preferably attach two connecting rods or connecting rods.
  • only one oil hole is usually provided in the connecting rod journal.
  • the oil holes can pass completely through the pins or penetrate them. Ie. it can be provided on both sides of a pin openings or mouths and thus oil wells (this is especially true for the main journals). However, the oil holes can also end within the pin and so z. B. introduced as blind holes (this is especially true for the connecting rod journal).
  • crankshafts which have been previously processed to increase their fatigue properties by other methods.
  • a crankshaft that has been hardened by induction hardening can be improved later by strain hardening of the oil well ends or cylindrical portions of the oil wells.
  • uncured (soft) as well as nitrided, nitrocarburized or laser hardened crankshafts can be improved by work hardening the oil well ends and / or the cylindrical sections of the oil wells.
  • the bearing points of the connecting rod journal and / or the main journal of the crankshaft are hardened by a known method, after which transition radii between connecting rod journal and crank webs and / or transition radii between main journal and the crank webs of the crankshaft are work hardened, preferably impact-hardened, and wherein one, several or all oil well endings of the oil wells and / or one, several or all cylindrical portions of the oil wells of the crankshaft are work hardened.
  • the processing sequence during strain hardening, in particular during impact hardening can be arbitrary; in particular, processing steps can also take place simultaneously.
  • the oil well end or the oil well endings and / or the cylindrical section (s) is / are impact-solidified.
  • At least one cylindrical portion of the oil well may also be impact strengthened, in addition to or independent of the impact strength of the oil well end.
  • other work-hardening methods for solidifying the oil well end and / or the cylindrical section including cold rolling, shot peening and / or hammering.
  • impact hardening in particular has proved to be an advantageous and industrially efficient work hardening method with regard to work hardening of oil well endings and / or cylindrical sections of oil wells.
  • a striking force By introducing a striking force, it can be understood that the striking head of a percussion tool or a so-called “striker” of a striking device strikes against the region of the crankshaft to be consolidated, in the present case an oil-boring end or an inner wall of the cylindrical section. The stroke is targeted to the desired beat position.
  • a percussion piston is used, which transmits a strong impulse or a force impulse (eg pneumatically, hydraulically and / or electrically generated) to the impact head.
  • At least two or more oil well endings and / or cylindrical sections of the oil wells are simultaneously impact-solidified, for which purpose several impact devices, several impact tools and / or several impact heads can be provided.
  • the process speed can be increased.
  • a plurality, preferably a majority, particularly preferably all oil well endings of the connecting rod journal and / or main journal are cold-worked, in particular impact-strengthened.
  • a plurality, preferably a majority, particularly preferably all cylindrical sections of the oil bores of the connecting rod journal and / or main bearing journal are work-hardened, in particular impact-hardened.
  • the inventors have recognized that, in particular, a work hardening of oil drill endings or cylindrical sections of oil bores of eccentrically running spigots or heavily loaded spigots, ie in particular the connecting rod journal of the crankshaft, significantly increases the robustness of the crankshaft.
  • all oil well endings and / or all cylindrical sections of oil wells of the connecting rod trunnions are work hardened.
  • cold-hardening of oil bores or of cylindrical sections of oil bores of the main bearing journals can also be dispensed with in order to increase the process speed of the process according to the invention.
  • the strain hardening is achieved by impact hardening.
  • the oil well end has a transition radius at the transition to a running surface of the respective journal, the transition radius being work hardened, preferably impact-hardened.
  • the work hardening of the mouth of the oil well d. H. the forward portion of the oil well consignment, which merges into the tread of the respective journal, has been found to be particularly efficient if the robustness of the crankshaft is to be improved.
  • the transition has a radius, a so-called transition radius.
  • any reduction in the area of the mouth of the oil well for example, a Planein- reduction or a profile depression, such as a conical profile recess.
  • the work hardening, preferably the impact hardening of the oil well end at the transition to the tread is advantageous regardless of the specific design of the transition of the respective pin.
  • the oil drilling end has a chamfer, the chamfer being impact-hardened.
  • the chamfer being impact-hardened.
  • it may be provided, in particular, not to solidify a transition radius at the transition to the running surface, in order to avoid impact impressions in the area of the running surface brought about by impact hardening, as a result of which, if necessary, an improved running of the bearings can be ensured.
  • a solidification can z. B. only starting with a chamfer or a reduction or even be provided starting with the cylindrical portion.
  • the chamfer and at least part of the cylindrical section of the oil well are work-hardened, in particular impact-hardened, but not the transition radius.
  • it can also be provided during the impact hardening of one of the oil well endings to produce a transition radius of the oil well end or a countersinking or countersinking of the oil well end by the impact head.
  • the impact head and / or the impact force are chosen such that a corresponding imprint of the impact head at the mouth of the oil well .
  • two oil well endings which are offset axially in the same journal (along the axis of rotation of the crankshaft), are simultaneously impact-bonded by means of a striking tool having two impact heads.
  • the force impact of the percussion piston is preferably distributed uniformly over the two impact heads via a deflection unit.
  • the number of impactors of the impact tool can be correspondingly increased.
  • all ⁇ lbohrung contenten and / or cylindrical portions of oil holes of a pin are simultaneously impact-solidified.
  • two or more oil bores formed in a journal are each impact-hardened individually, in particular by means of a striking tool which has only one impact head.
  • the impact tool is supported on at least one of the crank webs for alignment with one of the oil well endings and / or during impact hardening by at least one support element.
  • the striking tool may preferably be aligned exactly with the oil hole end or mouth of the oil hole.
  • the impact force can be introduced along the central axis of the oil hole.
  • a corresponding support element which is preferably formed from an elastic material or has an elastic material, can support the exact alignment of the striking tool.
  • the elastic material may be, for example, a plastic, in particular a soft plastic or a rubber material.
  • the support member may also be formed of a non-elastic material, such as brass or other metal.
  • the support element is preferably designed such that it surrounds the impact tool between the two crank webs, which surround a respective stud to be impact-hardened.
  • the support member may preferably be arranged on the outside of the impact tool and dimensioned such that the impact tool between two crank arms is inserted and supported by them.
  • the extension of the impact tool together with the support element can thus preferably correspond in the axial direction of the crankshaft to the distance (in the axial direction) between two crank webs which surround the journal having the impact-hardening oil bore.
  • the support element may be formed in one piece or in several parts.
  • the impact head for impact hardening has a spherical surface.
  • the impact head may preferably be substantially spherical in shape, in particular in the front region, or at the front end of the impact head, which strikes against the cure shaft for solidification.
  • the impact head can have any desired geometry and can also be oval, hemispherical or flat, for example.
  • a spherical surface of the impact head has been found to be particularly suitable for impact hardening of the oil well endings or the cylindrical sections of the oil bores, since a centering or alignment of the impact tool can be simplified thereby.
  • the impact head has a mold section for impact hardening, the shape of which is adapted to the transition radius to be consolidated and / or to the chamfer or the course / design of the oil well end, in particular in the mouth region.
  • the mold section may in particular correspond to a negative mold of the transition radius of the oil well end.
  • the percussion head for impact hardening may have a mold section whose shape is adapted to the section of the oil well end which merges into the running surface of the respective peg.
  • impact heads with different diameters are used for impact hardening of the oil well end, such that the impact heads penetrate the impact depth at different depths into the oil well end.
  • the impact heads can thus have different ball diameters, for example when using impact heads with a spherical surface.
  • a spherical, hemispherical or part-spherical impact head has a diameter which is greater than the diameter of the oil well, in particular up to 1% larger, at least 1% larger, preferably at least 2% larger, particularly preferably we - at least 5% greater, for example at least 10%, 15%, 20% or even at least 50% greater than the diameter of the oil well.
  • a changing device is used to replace the impact heads.
  • a changing device may be provided with a magazine for exchanging the striking heads and / or the striking tool and / or the striking device in order to vary the diameter of the impact head used between two strokes on the same oil boring end.
  • a changing device for exchanging impact heads of a striking tool can be designed, for example, as a rotatable drum.
  • a ball body is pressed through at least a portion of the oil hole for work hardening of the oil hole end.
  • the inner walls of the oil well in particular in the field of oil drilling consignment, can be work hardened.
  • the ball body is slightly larger than the diameter of the oil well to effect the desired strain that results in strain hardening.
  • the spherical body can be a striking head of a striking tool.
  • the impact tool which can be used in principle for impact hardening, can thus also be used for work hardening of the inner walls of the oil hole, if the impact tool is designed such that it can penetrate into the oil hole with the impact head.
  • the ball body is fixed during the pushing through the oil hole on the impact tool, as exact as possible alignment of the impact tool along the central axis of the oil hole is advantageous.
  • the ball body is removed after pushing into the portion of the oil hole again from the oil hole, z. B. pulled out.
  • the spherical body is pressed pulsating or uniformly into the at least one section of the oil hole.
  • the spherical body for example, by successive bursts of force, which are generated for example by the percussion piston of a striker, pushed ever deeper into the oil hole (and possibly pulled out again).
  • the ball body can also be introduced into the oil hole (and possibly pulled out again) to its final depth by a single pushing or pushing movement.
  • the depth to which the oil well is preferably work hardened may be determined based on simulations and / or calculations and / or series of trials of the particular type of crankshaft.
  • the at least one cylindrical section of the oil bore to be consolidated can also be determined on the basis of simulations and / or calculations and / or test series of the respective crankshaft type.
  • connection of the oil circuit of the crankshaft is made with the oil circuit of the engine block on the centrally rotating main journals.
  • the connecting rod journals Starting from the main journals there is an oil distribution to the connecting rod journals.
  • connecting bores are provided, which connect the oil bores of the main bearing journals with the oil bores of the connecting rod journal, so that the eccentrically running connecting rod journals are also supplied with oil.
  • the ball body is pressed into the oil hole of one of the connecting rod journal and passes from there directly or via a connecting hole to an oil bore of one of the adjacent main journals, wherein the connecting bore and / or the oil hole of the main journal Inner diameter which is at least as large as the outer diameter of the spherical body.
  • the ball body for the work hardening preferably has to be slightly larger than the diameter of the oil hole itself, the challenge arises of removing the ball body from the oil hole after work hardening. If the oil hole runs completely through the pin, the ball body on the back of the pin may possibly be pushed out of the oil hole again. If the oil hole does not extend completely through the spigot, provision may be made for the ball body to be withdrawn backwards out of the oil hole when work hardening is completed, but this may cause problems.
  • the inventors have now developed a method according to which the ball body is first pressed through the oil hole of the connecting rod journal until it encounters a corresponding connection bore or an oil bore of an adjacent main journal. If the connecting bore or the oil hole of the main journal have a larger diameter than the ball body, the ball body can thus be removed via an adjacent main journal again because the ball body through the connecting hole or the oil hole of the main journal and roll out of the mouth of the oil Main journal can fall out. It can also be provided to remove the ball body after pressing in the oil hole in another way, for example by pressure is built up in the oil supply channels, for example pneumatically or hydraulically, whereby the ball body can be pushed out of the section of the oil hole again.
  • the ball body is pressed by a plunger, which is not fixed or which is loosely connected to the ball body, in the portion of the oil hole.
  • the ball body is first fixedly secured to the plunger and is released only during or after the complete impressions in the oil hole.
  • the ball body can also be a striking head of a striking tool.
  • the impact tool can be designed such that the impact head can be released or discarded.
  • the impact tool is introduced with at least one impact head in the oil hole, after which the at least one impact head radially out of the impact tool and against an inner wall for strain hardening of the oil well end and / or the at least one cylindrical portion of the oil hole the at least one cylindrical portion of the oil hole and / or pressed against the inner wall of the oil well end.
  • any portion can be work-hardened within the oil well, preferably impact-strengthened.
  • the impact tool can this be inserted into the desired depth in the oil hole, after which the at least one impact head is pressed to solidify the oil hole against the inner wall of the oil hole.
  • the impact tool described in this section can also be used for work hardening, preferably impact hardening of the transition radius and / or bevel, even if the impact tool is described above and below only for machining the cylindrical section for better understanding.
  • the at least one striking head is pressed radially outwardly orthogonal to a central axis of the impact tool or the center axis of the oil bore.
  • the at least one impact head may be urged radially outward at any angle relative to the center axis of the impact tool or oil hole.
  • it can be provided to rotate the impact tool during solidification continuously or periodically or clocked in the oil hole around the central axis of the oil hole.
  • it can be provided to move the percussion tool during solidification continuously or intermittently or clocked axially along the central axis of the oil hole.
  • the impact heads may be arranged uniformly about a central axis of the impact tool to uniformly solidify the inner wall of the oil well, starting from the central axis of the oil well. If more than one impact head is used, rotation of the striking tool in the oil hole may be omitted or the required angular range for the rotation may be reduced.
  • At least one support device can be provided in order to support the impact tool within the oil bore on its inner wall, in particular when only one impact head is used.
  • the support means may be formed of a material described in the context of the above-mentioned support element.
  • it may be provided to push the at least one impact head hydraulically, pneumatically or electromechanically out of the impact tool.
  • An electromechanical design can in particular be realized by using an electromechanical actuator which converts one or more electrical signals into a mechanical movement or a correspondingly suitable physical variable. Also, any combination of a hydraulic, pneumatic, electrical and / or mechanical design may be provided.
  • the at least one impact head is pressed out radially from the impact tool mechanically using at least one wedge or at least one ball screw drive.
  • a ball screw may be provided on both sides of nuts are arranged in the manner of impact heads, which can be moved on the ball screw in the direction of the inner wall of the oil hole.
  • a conical ball screw can be provided, which is drivable by means of a spindle which is axially inserted into the oil hole.
  • the crankshaft is first rotated for striking hardening of one of the oil wells and / or one of the cylindrical portions of the oil holes by means of a drive means along a direction of rotation in an impact position, after which a locking device is used to the crankshaft in the To stop impact position, after which the percussion force is introduced into the oil well end and / or in the cylindrical portion of the oil hole by the impact tool.
  • crankshaft undesirably turns when the impact tool is not precisely aligned.
  • the impact force can be introduced particularly targeted in the desired area. This is possible because the crankshaft can not unintentionally twist along or against the direction of rotation when hitting the striking tool.
  • the locking device In particular, a high-precision work or impact hardening can be ensured by the locking device.
  • the impact positions as well as the impact distances can be implemented in a very targeted manner and with minimal tolerances.
  • a locking device may be a device which locks the crankshaft preferably non-positively and / or positively or engages with this goal in the drive train or in the device.
  • a non-positive locking is provided, after which the locking force is selected such that a rotation of the crankshaft when introducing the impact force is avoided or at least suppressed.
  • the locking device may be a hydraulically, pneumatically and / or electrically operated locking device.
  • the locking device preferably has one or more brake shoes, for example two brake shoes, three brake shoes, four brake shoes or more brake shoes.
  • the locking device is preferably attached to the workpiece drive unit.
  • the locking device on a jaw chuck or a clamping flange, a mounting flange or a face plate of the workpiece drive device or be arranged directly on the motor or the drive.
  • the use of a locking device may be advantageous to prevent the crankshaft from twisting in an oblique stroke on the oil hole.
  • the oil holes starting from the respective running surface of the pin, extend perpendicularly through the pin or onto the center axis of the corresponding pin.
  • the oil holes can also run obliquely through the respective pin, for example, when an oil hole of a connecting rod journal is to be connected without an additional connection bore with the oil hole of a main journal.
  • the method according to the invention is preferably used for work hardening (in particular for impact hardening) of a vertical oil bore.
  • the invention can also be used for the consolidation of inclined oil holes, the impact tool then preferably also can act perpendicular to the oil well.
  • the impact tool in this case or in principle can also be placed obliquely.
  • the central axis of the striking tool is aligned coaxially with the central axis of the oil hole to be solidified, so that the applied impact force along the central axis of the oil bore extends.
  • a position control is used to rotate the crankshaft in the impact position, after which the crankshaft is preferably rotated stepwise or clocked.
  • a position control or position control With a position control or position control, a point-to-point movement of the crankshaft can thus be achieved.
  • a position control can be used to rotate the crankshaft step by step or clocked from one impact position to the next impact position.
  • a PTP control or point control can be provided for this purpose.
  • the drive device may comprise a motor, in particular an electric motor.
  • the electric motor can be any desired electric motor, for example a three-phase motor (in particular a three-phase asynchronous machine), an AC motor, a DC motor or a universal motor.
  • a stepper motor can be used. It is also possible to provide a two-part drive device in which, for example, a motor is provided at each end of the crankshaft, ie a synchronous drive or double-sided drive of the crankshaft. In one embodiment of the invention can be provided that the control of the drive device and the control of the locking device are synchronized with each other such that the locking device locks the crankshaft only when the crankshaft is stationary in the impact position.
  • the locking device can in principle, with appropriate design, for example in a traction-based design, also be used for braking the rotational movement of the crankshaft.
  • appropriate design for example in a traction-based design
  • the control of the drive device eg, a position control
  • the control of the locking device can then be of particularly simple construction. It may therefore be sufficient to synchronize by appropriate time management only the times at which the drive device and locking device act on the crankshaft.
  • the drive device and the locking device do not simultaneously act on the crankshaft.
  • control of the locking device and the control of the at least one impact tool are synchronized with each other such that the at least one impact tool the impact force in the at least one oil well end and / or in the cylindrical portion of the oil hole the crankshaft when the crankshaft is locked in the impact position.
  • the synchronization of the controls of the drive device, locking device and / or the at least one impact tool can also be such that overlap the times or time periods in which the individual components act on the crankshaft, at least partially. As a result, a faster timing of the entire process can be achieved.
  • the drive device is designed as a direct drive.
  • a drive device is provided without a clutch.
  • a direct drive is understood to mean drives in which the motor, preferably an electric motor, and the driving shaft are connected or coupled directly or without translation.
  • a transmission can be dispensed with.
  • a coupling in particular a slip clutch.
  • a slip clutch sometimes for the protection of components, is provided, for example, in the method according to EP 1 716 260 B1, in order not to damage the drive device or the device when the crankshaft is forcibly stopped due to the impact of the impact head. Such damage is excluded in the presently described method, whereby the slip clutch may be unnecessary.
  • the structure of the drive device is particularly simple and therefore economical.
  • the locking device and the drive means are arranged separated from each other.
  • the locking device is preferably not as a brake assembly within the drive device, which may be required, for example, for the position control formed.
  • no braking arrangement is provided in a drive device which comprises an electric motor and performs a point-to-point operation via a position control or regulation, since the torques are generated by voltage and / or current regulation of the electric motor.
  • the drive device comprise a conventional braking device, it may optionally be provided that the locking device according to the invention is additionally provided for this purpose and designed as an assembly independent of this.
  • the locking device can also be arranged separated within the drive device. Also in this case, these are preferably independent components which are spatially separated and / or functionally independent.
  • a braking device of the drive device can be used. For this purpose, this is suitable interpreted, so that the crankshaft is not twisted when introducing the impact force.
  • the locking device indirectly locks the spa at by the locking device a rotatable fastening device, preferably a mounting flange or a clamping flange of the fastening device, on which or on which the crankshaft is fixed arrives.
  • the fastening device may also include a face plate or other clamping means.
  • a face plate with a plurality of clamping jaws for example, two, three, four, five, six or more jaws, may be provided.
  • crankshaft types with different diameters can be defined.
  • crankshaft is rotatably fixed for the processing thereof via a fastening device on a drive shaft.
  • the locking device can in principle engage an arbitrary position, which is mechanically coupled to the drive device or to the crankshaft.
  • the locking device can act on the crankshaft itself, within the drive device z. B. attack on the drive shaft, outside the drive device z. B. attack on the drive shaft or particularly preferably on the fastening device, in particular a mounting flange or a face plate or other clamping means, attack.
  • the locking device engages in the region of an outer circumference on the fastening device or on the fastening flange or on the face plate or on the clamping flange. Because the locking device engages in the region of an outer circumference of a disk or shaft, the locking forces to be applied or necessary can be smaller. Depending on the radial position of the locking device, based on the axis of rotation of the drive shaft, correspondingly less force is required to block a torsion, the greater the radial distance from the axis of rotation. It is particularly advantageous if the locking device engages only when the crankshaft is already stationary in the impact position.
  • the locking device can also engage at several points within the device.
  • the locking device engages at a suitable point in each case in the region of both ends of the crankshaft, for example on fastening flanges located there.
  • a support in the manner of a tailstock to rotatably support or fix the crankshaft at its end remote from the drive means end.
  • the locking device can then attack, for example, in the region of the drive device or drive shaft and / or in the area of the support.
  • the locking device also engages the fastening device, preferably a fastening flange, as described.
  • the locking device is designed to prevent rotation of the crankshaft opposite and / or in the direction of rotation of the crankshaft.
  • the impact pressures which are converted by the percussion piston to the impact force, depending on the operation - between 10 and 300 bar, preferably between 30 and 180 bar, and more preferably between 50 and 130 bar, amount.
  • the temperature in the region of the crankshaft segment or transition radius to be machined should preferably not be higher than 65 ° C; values between 12 ° C and 25 ° C are preferred.
  • the at least one impact tool with a periodicity preferably with a beat frequency of 0.5 Hz to 30 Hz, more preferably with a timing of 0.5 Hz to 5 Hz and very particularly preferably with a cycle of 0.5 Hz to 3 Hz, perform a striking motion or bring the impact force.
  • timings for example, beat frequencies between 0.1 Hz and 50 Hz, may be provided, but the above values are particularly suitable.
  • crankshaft usually has transition radii at all transitions or cross-sectional changes. This is especially true for cross-sectional changes between journals and crank webs. But transition radii can also for any other cross-sectional changes, in particular for changes in cross section at the end portions of the crankshaft, z. B. at a transition to a
  • Flange, a disc or a shaft, etc. may be provided.
  • the terms "connecting rod journal”, “Main journal”, “flange”, “pin” and / or “crank arm” can accordingly be reinterpreted by a person skilled in the art.
  • the crankshaft can have different types of transition radii, for example, fillets, for example in the form of a basket, or else undercut or deposited radii or radii with transitions.
  • the transition radii can, for example, pass tangentially into the journal positions or running surfaces of the main and connecting rod journal.
  • the impact hardening of the transition radii between connecting rod journal and crank webs and / or main journal and crank webs is such that overlap the impact impressions of a percussion head of the percussion tool along the annular transition around the connecting rod journal or main journal respective transition radius defined.
  • the invention also relates to a device for impact hardening of a crankshaft, the crankshaft having connecting rod journals, main bearing journals and crank webs, and wherein the connecting rod journals and the main bearing journals have oil bores.
  • the invention is provided with respect to the device that at least in an oil well end of one of the oil holes and / or in at least one cylindrical portion of the oil wells an impact force is introduced by means of a percussion head of a striking tool.
  • the device may also be provided a drive means to rotate the crankshaft in a striking position.
  • a locking device may be provided to lock the crankshaft in the impact position, wherein further at least one impact tool is provided to bring in the impact position an impact force in the at least one oil well end and / or in the at least one cylindrical portion.
  • the device can also be designed to introduce impact forces in transition radii between connecting rod journal and crank webs and / or transition radii between the main journal and the crank webs of the crankshaft or transitions to flanges, pins and other geometric cross-sectional changes of the crankshaft - both tangent and deposited radii.
  • control and / or regulating device which includes the controls of the locking device, the drive device and / or the at least one impact tool.
  • the control and / or regulating device can be designed as a microprocessor.
  • a microprocessor can also be provided any further means for implementing a control and / or regulating device, for example one or more arrangements of discrete electrical components on a circuit board, a programmable logic controller (PLC), an application-specific integrated circuit (ASIC) or another Programmable circuit, for example, a Field Programmable Gate Array (FPGA), a programmable logic device (PLA) and / or a commercial computer.
  • PLC programmable logic controller
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • PLA programmable logic device
  • the invention also relates to a computer program with program code means for carrying out a method as described above, when the program is executed on a control and / or regulating device, in particular on a microprocessor.
  • some of the components of the device according to the invention may correspond in their construction to the device according to EP 1 716 260 B1, for which reason the disclosure content of EP 1 716 260 B1 is completely integrated into the present disclosure by referencing.
  • the invention also relates to a crankshaft produced by a method as described above.
  • the crankshaft according to the invention differs from conventional crankshafts in particular in that their oil well endings and / or the cylindrical sections of the oil wells are work hardened, preferably impact-strengthened.
  • FIG. 1 shows an overall view of a device according to the invention for carrying out the method in a first embodiment
  • FIG. 3 shows a perspective view of a part of the device according to the invention for carrying out the method in a second embodiment
  • Fig. 4 shows a beating device with a percussion tool and a percussion head with spherical
  • FIG. 5a shows a striking device with a percussion tool with two impact heads each having a spherical surface in the solidification of straight-running oil holes.
  • FIG. 5b shows the impact device of FIG. 5a during the consolidation of obliquely running oil bores
  • FIG. 6 shows a detail of a crankshaft with exemplary oil bores and with a connection bore between a vertically extending oil bore of a connecting rod journal and a vertical oil bore of a main journal;
  • FIG. 7 shows an exemplary oil well end of an oil well and a schematic illustration of impact hardening using impact heads of different sizes
  • Fig. 8 shows an example of impact strengthening with a striking head having a molding section
  • 9 shows an example of impact hardening with a striking head, wherein a transition radius or a reduction is simultaneously introduced into the oil hole end by the impact head; 10 is an obliquely arranged impact tool in a further embodiment for solidifying a slanted oil hole.
  • Fig. 1 1 shows an oil hole in a sectional view with a transition radius, a chamfer and a cylindrical portion
  • 12 is a pneumatic / hydraulic or electromechanical impact tool for work hardening a cylindrical portion of an oil hole.
  • FIG. 13 shows a pneumatic / hydraulic or electromechanical impact tool for work hardening a cylindrical section of an oil bore with impact heads arranged in several height planes;
  • FIG. 14 shows a striking tool for work hardening a cylindrical section of an oil hole by means of a wedge and several impact heads.
  • the device shown in Figure 1 in an overall view basically corresponds in its construction to the devices according to DE 34 38 742 C2 and EP 1 716 260 B1 with a beating device 1, which is why in the following only on the essential parts and the differences from the prior art will be received.
  • the method according to the invention for strain hardening is illustrated by means of a impact hardening process.
  • the method according to the invention can also be realized with another strain hardening process.
  • the device has a machine bed 2 and a drive device 3.
  • the drive device 3 is used to bring or rotate a crankshaft 4 along a direction of rotation in an impact position.
  • the crankshaft 4 has connecting rod journal 5 and main journal 6, between which each crank webs 7 are arranged on.
  • Transverse radii 8 (cf., FIGS. 4 to 6) are formed between connecting rod journal 5 and crank webs 7 and between main bearing journal 6 and crank webs 7 or generally between cross-sectional transitions of crankshaft 4.
  • a fastening device 9 On the side facing the drive device 3 side of the crankshaft 4, a fastening device 9 is provided, which has a clamping disk or a mounting flange 10.
  • a support 1 1 On the side facing away from the drive device 3 side of the crankshaft 4, a support 1 1 is preferably provided in the manner of a tailstock having a further fastening means 9 to receive the crankshaft 4 rotatable or rotatable set.
  • a Lü- nice which is positioned at a rotationally symmetrical location, may be provided.
  • a locking device 12 which engages in the region of an outer circumference of the fastening device 9.
  • the locking device 12 can be arranged at any point within the device in order to apply a locking force to an output shaft of the drive device 3 or an hereby identical input shaft 13 of the fastening device 9 and thus to the crankshaft 4.
  • the locking device 12 can also attack at several points of the device.
  • a second part of the locking device 12 is shown in dashed lines in engagement with the fastening device 9 in the region of the Abstützung 1 1.
  • the locking device 12 is based for example on a non-positive locking using a brake shoe assembly 14 shown only schematically.
  • the striking device 1 shown in FIG. 1 is a striking device 1 for impact-hardening at least one oil-boring end 30 (cf., in particular, FIGS. 7 to 9) of an oil bore 31 (compare FIGS. 4 to 4 (m)) and / or at least one cylindrical section 38 (see Figure 1 1) one of the oil holes 31st
  • the illustrated impact device 1 can also be designed to impact-bond at least one transition radius 8 between a connecting rod journal 5 and a crank arm 7 and / or at least one transition radius 8 between a main journal 6 and a crank arm 7 of a crankshaft 4.
  • a locking device 12 for the operating principle of the invention is not required, but may be advantageous, for example, for impact hardening of obliquely extending oil holes 31 to prevent rotation of the crankshaft 4 when introducing the impact force.
  • FIG. 2 illustrates an example flowchart for an exemplary method that may consist of four steps (rotate, lock, beat, release). The step of locking and releasing is optional in the present case, but advantageous.
  • a control can be used to rotate the crankshaft 4 in the respective impact position, after which the crankshaft 4 is preferably rotated stepwise or clocked.
  • crankshaft 4 After the crankshaft 4 has been rotated by the drive device 3 in the impact position, the crankshaft 4 is first locked by the optional locking device 12 in the impact position.
  • a striking force is introduced into at least one oil bore end 30 of an oil bore 31 of the crankshaft 4 and / or into at least one cylindrical portion 38 of an oil bore 31 of the crankshaft 4 by at least one striking tool 16 (cf., FIG. 4, FIGS. 5a / 5b and 10) ,
  • an impact force in at least one transition radius 8 of the crankshaft 4 can also be introduced by the same or at least one (further) impact tool.
  • control of the drive device 3 and the control of the locking device 12 are synchronized with each other such that the locking device 12, the crankshaft 4 is only locked when the crankshaft 4 is stationary in the impact position.
  • the controls of the locking device 12 and the at least one impact tool 16 can be synchronized such that the at least one impact tool 16, the impact force in the oil well 30 and in the cylindrical portion 38 of the crankshaft 4 introduces when the crankshaft 4 is locked in the impact position. Subsequently, the locking of the crankshaft 4 is released again.
  • the method can then be repeated as often as desired for the same oil well 30 or the same oil well 31, for example, by a slight modification of the impact position and / or the impact angle.
  • the impact tool 16 or the entire impactor 1 can be attached to the next to be solidified oil well 30 and to the next to be solidified cylindrical portion 38 (the same or a another oil well 31), after which the process comprising the steps of "turning", “locking” (optional), "beating” and “releasing” (optional) can be repeated.
  • a control or a sequence for impact hardening of transition radii 8 between connecting rod journal 5 and crank webs 7 or between main bearing journal 6 and crank webs 7 may be provided. It can also be provided a common control.
  • the at least one impact tool 16 or the at least one impact device 1 can be the impact movement or the impact force with a periodicity, for example with a timing and / or beat frequency of 0.1 Hz to 50 Hz, preferably with a timing and / or beat frequency of 0 , 3 Hz to 10 Hz, more preferably with a clocking and / or beat frequency of 0.5 Hz to 5 Hz and very particularly preferably with a clocking and / or beat frequency of 0.5 Hz to 3 Hz, bring.
  • a control and / or regulating device 29 preferably comprising a microprocessor, may be provided.
  • the control and / or regulating device 29 may, for example, also include or implement and / or synchronize the controls of the drive device 3, the locking device 12 and / or the at least one impact tool 16.
  • a computer program with program code means can be provided in order to carry out the method according to the invention if the program is executed on a control and / or regulating device 29, in particular on a microprocessor.
  • FIG. 3 is a fragmentary perspective view of a further device for carrying out the method according to the invention, albeit without a beating device.
  • the device of FIG. 3 is essentially identical to the device of FIG. 1, for which reason reference will be made below only to the essential differences.
  • a drive device 3 is provided.
  • an optional locking device (not visible) is also arranged inside the drive device 3.
  • the locking device is preferably arranged as shown in FIG. 1, the locking device can therefore also be accommodated within the drive device 3. It is, however nevertheless provided that the locking device is controlled separately from the drive device 3.
  • the locking device is not part of the drive device 3.
  • the drive device 3 may optionally additionally have its own braking device.
  • a fastening device 9 is provided which has a mounting flange 10 and an attached face plate with clamping jaws for fixing the crankshaft 4.
  • the face plate with the clamping jaws of the fastening device 9 is adjustably arranged on the mounting flange 10 on an alignment means 17, whereby the longitudinal axis C K w of the crankshaft 4 can be displaced relative to the axis of rotation C of the drive shaft 13.
  • crankshaft 4 of Figure 3 has a different from the crankshaft 4 of Figure 1 configuration, but basically also includes connecting rod journal 5, main journal 6 and crank webs. 7
  • FIG. 4 shows, by way of example, a beating device 1 of FIG. 1 in greater detail.
  • the method for impact hardening can in principle be implemented with any impactor 1.
  • the impact device 1 described below is particularly suitable. It has a base body 18, which can be provided with a prismatic system according to the radius of the crankshaft segment to be machined and preferably has guides 19 which guide a striking tool 16 and give them a corresponding freedom in the support angle about a deflection unit 20 which corresponds to FIG Adaptation to the dimensional conditions of the crankshaft 4 is advantageous.
  • a ball is arranged as a striking head 21, d. H.
  • the impact head 21 has a spherical surface for impact hardening.
  • An intermediate part 22 establishes the connection between a percussion piston 23 and the deflecting unit 20, which transmits the impact energy to the percussion tool 16.
  • the intermediate part 22 may also be omitted if necessary.
  • a clamping prism 24 can be fastened by means of springs with adjustable clamping bolts with clamping nuts on the side of the journal 5 facing away from the main body 18 (not shown in detail).
  • springs with adjustable clamping bolts with clamping nuts on the side of the journal 5 facing away from the main body 18 (not shown in detail).
  • an oil hole 31 is shown in dashed lines in the connecting rod journal 5, which extends centrally and vertically in the connecting rod journal 5 and ends approximately in the middle of the connecting rod journal 5.
  • a connecting bore 32 is provided for connection to the oil circuit of the engine block via an adjacent main bearing journal 6.
  • the connection bore 32 leads to 4, the impact device 1 and the impact tool 16 are aligned in the exemplary embodiment such that an oil well 30 of the oil hole 31 can be impact-solidified.
  • the impact force is introduced by means of the impact head 21 of the impact tool 16 in the oil well 30.
  • the support elements 33 can also serve to prevent the striking tool 16 from kinking or slipping off during the impact hardening of the oil drilling end 30.
  • a plurality, preferably a majority, particularly preferably all oil well endings 30 of the connecting rod journal 5 and / or the main journal 6 can be work-hardened or impact-hardened.
  • all oil well endings 30 of all connecting rod journal 5 are impact-hardened.
  • FIG. 5a / 5b another impact device 1 is shown having a percussion tool 16, on which two impact heads 21 are arranged to offset two in the same pin 5, 6 axially along the main axis of rotation C K w of the crankshaft 4 and axis of rotation C. to solidify arranged oil well shipments 30.
  • the impact device 1 of Figures 5a / 5b is basically similar to the impactor 1 of Figure 4 constructed and also shown only schematically.
  • the impact device 1 of the figures 5a / 5b also has a deflection unit 20 in order to distribute the impact force generated by the percussion piston 23 via an intermediate part 22 on the impact heads 21.
  • the deflection unit 20 can serve to optimally align the impact tool 16 with the oil well endings 30.
  • one or more support elements 33 or a circumferential support element can again be provided, which in the present case are arranged between the impact tool 16 and the corresponding crank webs 7.
  • a striking device 1 can basically be used for impact hardening of straight-running oil bores 31 (cf., FIG.
  • the spherical body 34 is pressed pulsating or uniformly in the at least one portion of the oil hole 31.
  • the spherical body 34 may also be a already described impact head 21 act.
  • the ball body 34 is removed again from the oil hole 31 after solidification of the inner walls of the oil hole 31.
  • Figure 6 shows an exemplary section of a crankshaft 4, each having an oil hole 31 in a connecting rod journal 5 and a main bearing pin 6. Between the illustrated two oil holes 31, a connecting bore 32 is introduced. In subsequent operation of the crankshaft 4 can then be provided to close the mouth of the connecting bore 32 on a crank arm 7 with a sealant 35, so that the oil circuit is closed. Alternatively, one or both oil bores 31 may extend obliquely toward one another.
  • the Ball body 34 may, as already stated above, be provided to solidify the oil well 30 of an oil hole 31 of the connecting rod journal 5 or the entire oil hole 31 of the connecting rod journal 5 or any cylindrical portion 38 on the inside or on the inner walls of the oil hole 31 by the Ball body 34 is pushed through the oil hole 31.
  • the ball body 34 has a slightly larger diameter than the oil bore 31.
  • the ball body 34 passes from the oil hole 31 of the connecting rod journal 5 directly or via a connecting bore 32 to an oil hole 31 of an adjacent main journal 6, wherein the connecting bore 32 and / or the oil bore 31 of the main journal 6 have an inner diameter which is at least as large as the outer diameter of the Spherical body 34.
  • Figure 7 shows an enlarged view of an oil well end 30.
  • the oil well end 30 At the transition to the tread 36 of the corresponding pin 5, 6, the oil well end 30 on a transition radius R, which is impact-solidified.
  • the oil well end 30 at the transition to the tread 36 also have any reduction.
  • the oil well 30 may be provided without a transition radius R or a reduction. It can also be provided that the oil well end 30 has a transition radius R and a chamfer 39, as shown in Figure 11, has.
  • an oil well end 30 of the oil hole 31 is also shown.
  • the oil drilling consignment 30 may comprise only the mouth of the oil bore 31, that is to say, for example, the transition radius R and / or the chamfer 39 (cf., FIG.
  • the oil well end 30, which is to be work-hardened, projects into the oil bore 31 up to a depth T.
  • the depth T can be determined by simulations, calculations and / or test series of the respective type of crankshaft.
  • impact strikes 21 of different diameters are used for impact hardening of the oil well end 30 in such a way that the impact heads 21 penetrate at different depths into the oil well end 30 during impact hardening.
  • a change device 37 may be provided to select and / or replace the impact heads 21.
  • the changing device 37 exchanges the impact tool 16 to replace the impact heads 21.
  • the changing device 37, the impact heads 21 replaced directly or the entire impactor 1 replaced.
  • FIG. 7 also shows a striking head 21, which can be pressed as a spherical body 34 through the oil bore 31.
  • the impact tool 16 can be designed, for example, to eject the impact head 21 or the ball body 34 after or during the indentation.
  • the inner walls of the oil bore 31 are work hardened at least to the depth T or extent of the oil well 30.
  • the diameter of the ball body 34 is selected to be work hardening of the inner walls of the oil bore 31 greater than or equal to the diameter D of the oil bore 31.
  • FIG. 8 shows a further oil drilling consignment 30, which only includes the transition radius R of the oil bore 31.
  • a striking head 21 For striking hardening, a striking head 21 is used which has a molding section whose shape is adapted to the transition radius R of the oil drilling end 30 to be consolidated. It is also a sinking or countersinking or a chamfer 39 and / or a transition radius R of an oil well 30 by a shaping impact tool 16 and a corresponding impact head 21 are generated by the Schlagverfest Trent in the first place.
  • Such a plastic deformation by a striking head 21 is shown in FIG. 9, a round or symmetrical striking head 21 being indicated; but it can also be a non-symmetrical impact head 21 (any desired ballot).
  • a corresponding impact head 21 for example, a percussion head 21 having a mold portion, any reduction can be generated.
  • FIG. 10 a further impact device 1 can be seen, which is provided with only one impact tool 16.
  • the impactor 1 is not orthogonal to the central axis or main axis of rotation C K w of the crankshaft 4 but obliquely thereto, namely such that the central axis or longitudinal axis L s of the impact tool 16 is aligned coaxially with the central axis of the oil bore 31 in order to introduce the impact force along the central axis of the oil bore 31.
  • Figure 1 1 shows a further oil bore 31 within a pin 5, 6 of a crankshaft 4 to clarify the terminology.
  • the oil-bore orifice 30 has a transition radius R at the transition to the running surface 36 of the pin 5, 6, to which a chamfer 39 adjoins.
  • the oil-bore orifice 30 is defined starting from the transition radius R to the depth T and therefore also comprises an upper cylindrical section 43 of the oil bore 31.
  • the transition radius R, only the chamfer 39, only the transition radius R and the chamfer 39 or only the chamfer 39 and the upper cylindrical portion 43 of the oil well 31 are work hardened.
  • the cylindrical portion 38 may comprise any large portion of the cylindrical portion of the oil hole 31.
  • the cylindrical portion 38 may connect to the chamfer 39, but also be spaced from the chamfer 39.
  • the cylindrical portion 38 may also be formed multiple times in the cylindrical part of the oil hole 31.
  • FIGS. 12 to 14 Three exemplary embodiments are shown in FIGS. 12 to 14. It is provided in each case that the impact tool 16 is introduced with at least one impact head 21 in the oil bore 31 to a desired depth, after which for work hardening (preferably impact hardening) of the at least one cylindrical portion 38 of the oil bore 31 of at least one impact head 21 radially out of the Impact tool 16 out and against an inner wall 40 of the at least one cylindrical portion 38 is pressed.
  • work hardening preferably impact hardening
  • the right-hand impact head 21 is shown in a position adjacent to the inner wall 40 only for clarity, while the left-hand impact head 21 is still in its initial position.
  • the impact heads 21 are pressed symmetrically outward.
  • corresponding shoulders etc. may be provided in the impact tool 16, as indicated in FIGS. 12 and 13.
  • any number of impact heads 21 may be provided.
  • the impact heads 21 can also be arranged at different height levels, as shown in FIG. This makes it possible to edit a larger cylindrical portion without or with less axial adjustment of the impact tool 16.
  • the at least one striking head 21 is hydraulically, pneumatically or electromechanically pushed radially out of the striking tool 16.
  • the impact tool 16 may for this purpose have a corresponding compressed air or liquid supply 41.
  • a mechanical adjustment of the at least one impact head 21 may be provided, for example by means of a wedge 42 or a ball screw drive (not shown).
  • a double wedge 42 is used, which secures the impact heads 21 simultaneously axially. But it can also be provided only a simple wedge (for example, only the upper half of the double wedge 42), if the impact heads 21 are otherwise secured against falling out of the impact tool 16.

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Abstract

The invention relates to a method for work-hardening a crankshaft (4) comprising connecting rod journals (5), main bearing journals (6) and crank webs (7), the connecting rod journals (5) and the main bearing journals (6) being provided with oil holes (31). According to the invention, at least one end (30) of one of the oil holes (31) and/or at least one cylindrical portion (38) of the oil holes (31) is/are work-hardened.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Kaltverfestigen einer Kurbelwelle  Method and device for work hardening a crankshaft
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kaltverfestigen einer Kurbelwelle, welche Pleuellagerzapfen, Hauptlagerzapfen und Kurbelwangen aufweist, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 . The invention relates to a method for work hardening a crankshaft, which has connecting rod journal, main bearing journals and crank webs, according to the preamble of claim 1.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Schlagverfestigen einer Kurbelwelle nach dem Oberbegriff von Anspruch 21 . The invention also relates to a device for impact hardening a crankshaft according to the preamble of claim 21.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Kurbelwelle. The invention also relates to a crankshaft.
Aufgrund der stetig fortschreitenden Entwicklung und Leistungssteigerung von Brennkraftmaschinen und an diese gestellten strengen Emissionsforderungen werden heutige Motoren in Folge immer stärker beansprucht. Aus diesem Grund stellt die Motorenindustrie unter anderem an die hochbelastete und für die Funktion einer Brennkraftmaschine wichtige Kurbelwelle hohe Anforderungen hinsichtlich der Festigkeit. Konstruktiv besteht dabei häufig die Anforderung, dass die Kurbelwelle leicht und der Platzbedarf gering sein soll. Für die Auslegung der Kurbelwelle bedeutet dies, dass eine Erhöhung der Beanspruchbarkeit nicht über die Erhöhung des Querschnitts, also über das Widerstandsmoment der Kurbelwelle, sondern möglichst über lokale Druckeigenspannungszustände erzielt werden sollte. Aus diesem Grund werden moderne Kurbelwellen unter Verwendung der verschiedensten Bearbeitungs- und Wärmebehandlungs- verfahren hergestellt, so dass die Kurbelwellen immer höheren Motorleistungen ausgesetzt werden können. Due to the steadily progressing development and increase in performance of internal combustion engines and to this strict emission requirements, today's engines are increasingly stressed in consequence. For this reason, the engine industry, among other things high demands on the high-load and important for the function of an internal combustion engine crankshaft in terms of strength. In terms of design, there is often the requirement that the crankshaft should be light and the space requirement should be low. For the design of the crankshaft, this means that an increase in the load capacity should not be achieved by increasing the cross section, ie via the moment of resistance of the crankshaft, but if possible via local compressive residual stress states. For this reason, modern crankshafts are manufactured using a variety of machining and heat treatment processes, so that the crankshafts can be exposed to increasingly higher engine power.
Beispiele für solche Verfahren sind thermische Behandlungen, wie die Oberflächenhärteverfahren Induk- tions- und Einsatzhärten, Laserhärten oder Nitrieren, sowie Kaltverfestigungsverfahren, wie Festwalzen, Kugelstrahlen oder Schlagverfestigen. Hierbei handelt es sich um gängige und zum großen Teil ausgereifte Verfahren, die für die verschiedensten Einsatzzwecke geeignet sind. Examples of such processes are thermal treatments, such as induction hardening and case hardening, laser hardening or nitriding, as well as strain hardening processes such as deep rolling, shot peening or impact hardening. These are common and largely mature processes that are suitable for a variety of purposes.
Hinsichtlich Beispielen für solche Verfahren wird auf die folgenden Druckschriften verwiesen: EP 1 479 480 A1 , EP 0 788 419 B1 , EP 1 612 290 A1 , DE 10 2007 028 888 A1 und EP 1 034 314 B1 . With regard to examples of such methods, reference is made to the following publications: EP 1 479 480 A1, EP 0 788 419 B1, EP 1 612 290 A1, DE 10 2007 028 888 A1 and EP 1 034 314 B1.
Insbesondere das Schlagverfestigen ist ein vorteilhaftes Verfahren zur Steigerung der Dauerschwingfestigkeit, insbesondere der Biegewechselfestigkeit und der Torsionswechselfestigkeit, von Kurbelwellen. Die Steigerung der Dauerfestigkeit wird dabei dadurch erreicht, dass in die beanspruchten Bereiche bei Querschnittsübergängen und Querschnittsänderungen durch Kaltverformen, vorzugsweise Hämmern, mittels spezieller Schlagwerkzeuge, in die Kurbelwelle Schlagkräfte eingebracht werden. Als Beispiel für ein derartiges Verfahren wird auf die DE 34 38 742 C2 und die EP 1 716 260 B1 verwiesen. In particular, the impact hardening is an advantageous method for increasing the fatigue strength, in particular the bending fatigue strength and torsional fatigue, of crankshafts. The increase in the fatigue strength is achieved in that impact forces are introduced into the claimed areas in cross-sectional transitions and changes in cross section by cold forming, preferably hammering, by means of special impact tools in the crankshaft. As an example of such a method, reference is made to DE 34 38 742 C2 and EP 1 716 260 B1.
Um ein nachteiliges Einbringen von Schubspannungen beim örtlichen Hämmern zu vermeiden, wird in der DE 34 38 742 C2 vorgeschlagen, zum Zeitpunkt der Druckimpulseinwirkung zwischen dem den Im- puls ausgebenden Körper und der Werkstückoberfläche quer zur Impulsrichtung keine Relativbewegung stattfinden zu lassen. Hierzu soll der Vorschub während der Einbringung von Druckeigenspannungen durch die Schlagwerkzeuge schrittweise erfolgen. In order to avoid disadvantageous introduction of shear stresses during local hammering, DE 34 38 742 C2 proposes no relative movement at the time of the pressure pulse action between the body emitting the pulse and the workpiece surface transversely to the direction of the pulse to be held. For this purpose, the feed during the introduction of compressive residual stresses by the striking tools should be done gradually.
Als Weiterentwicklung dieses Verfahrens wurde in der EP 1 716 260 B1 vorgeschlagen, dass die Kur- beiwelle während der Bearbeitung kontinuierlich gedreht wird, wobei während der Druckeigenspan- nungseinbringung durch das Auftreffen des Schlagwerkzeugs auf das zu bearbeitende Kurbelwellensegment die Drehbewegung der Kurbelwelle während der Einwirkungszeit des Schlagwerkzeugs auf die Kurbelwelle gestoppt wird. Dabei werden die Schlagdrücke so gewählt, dass die Drehbewegung der Kurbelwelle zwangsweise durch die Schlagbewegung gestoppt wird. As a further development of this method, it has been proposed in EP 1 716 260 B1 that the crankshaft is continuously rotated during machining, during which the rotational movement of the crankshaft during the application of the impact force of the impact tool to the crankshaft segment to be machined Impact tool is stopped on the crankshaft. The impact pressures are chosen so that the rotational movement of the crankshaft is forcibly stopped by the impact movement.
Hierfür sind allerdings innerhalb der Antriebseinrichtung komplexe Komponenten wie z. B. Getriebe, Kupplungen und/oder Federsysteme notwendig, um zu vermeiden, dass die Antriebseinrichtung durch die "Zwangsstopps" Schaden erleidet. Des Weiteren muss die Taktung der Kurbelwelle und das Einbringen der Druckeigenspannungen prozesssicher synchronisiert werden. Die benötigten mechanischen Komponenten zur Sicherstellung einer robusten Anlage sind dabei komplex und teuer. For this purpose, however, within the drive device complex components such. As gear, clutches and / or spring systems necessary to avoid that the drive device suffers damage by the "forced stops". Furthermore, the timing of the crankshaft and the introduction of compressive residual stresses must be synchronized process reliable. The required mechanical components to ensure a robust system are complex and expensive.
Obwohl die Kurbelwellen üblicherweise den erwähnten thermische Behandlungen und/oder Kaltverfestigungsverfahren unterzogen werden, kann ein weiterer konstruktiver Aspekt dennoch zu Schwierigkeiten führen, insbesondere bezüglich der Torsionswechselfestigkeit der Kurbelwelle. Um eine Ölversorgung während des Betriebs der Kurbelwelle zu ermöglichen, sind die Hauptlagerzapfen und die Pleuellagerzapfen jeweils mit Ölbohrungen versehen. Derartige Ölbohrungen können die Robustheit der Kurbelwelle negativ beeinflussen. Bei dem Setzen von Ölbohrungen ist somit darauf zu achten, die Beanspruchbar- keit der Kurbelwelle nicht über ein zulässiges Maß herabzusetzen. Insbesondere durch die hohen Anforderungen an die Torsionsfestigkeit der Kurbelwelle sind die Konstrukteure somit in der Dimensionierung, Positionierung und/oder Ausrichtung der Ölbohrungen eingeschränkt. Although the crankshafts are usually subjected to the mentioned thermal treatments and / or work hardening processes, a further constructional aspect can nevertheless lead to difficulties, in particular with regard to the torsional fatigue strength of the crankshaft. In order to allow oil supply during operation of the crankshaft, the main journals and the connecting rod journals are each provided with oil holes. Such oil wells can adversely affect the robustness of the crankshaft. When setting oil holes, care must therefore be taken not to reduce the load capacity of the crankshaft beyond a permissible level. In particular, by the high demands on the torsional strength of the crankshaft, the designers are thus limited in the dimensioning, positioning and / or orientation of the oil holes.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Kaltverfestigen und eine Vorrichtung zum Schlagverfestigen einer Kurbelwelle, insbesondere zum Erhöhen der Dauerfestigkeit der Kurbelwelle, bereitzustellen. The present invention has for its object to provide an improved method for work hardening and a device for impact hardening of a crankshaft, in particular for increasing the fatigue strength of the crankshaft.
Diese Aufgabe wird für das Verfahren durch die in Anspruch 1 aufgeführten Merkmale und für die Vorrichtung durch die in Anspruch 21 aufgeführten Merkmale gelöst. This object is achieved for the method by the features listed in claim 1 and for the device by the features listed in claim 21.
Schließlich liegt der Erfindung auch die Aufgabe zugrunde, eine - insbesondere bezüglich ihrer Dauer- festigkeit - verbesserte Kurbelwelle bereitzustellen. Finally, the invention is also based on the object of providing an improved crankshaft, in particular with regard to its durability.
Bezüglich der Kurbelwelle wird die Aufgabe durch die in Anspruch 22 aufgeführten Merkmale gelöst. With respect to the crankshaft, the object is achieved by the features listed in claim 22.
Die abhängigen Ansprüche und die nachfolgend beschriebenen Merkmale betreffen vorteilhafte Ausfüh- rungsformen und Varianten der Erfindung. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Kaltverfestigen einer Kurbelwelle, welche Pleuellagerzapfen, Hauptlagerzapfen und Kurbelwangen aufweist, wobei die Pleuellagerzapfen und die Hauptlagerzapfen Ölbohrungen aufweisen, ist vorgesehen, dass zumindest eine Ölbohrungsendung einer der Ölboh- rungen und/oder zumindest ein zylindrischer Abschnitt einer der Ölbohrungen kaltverfestigt wird. The dependent claims and the features described below relate to advantageous embodiments and variants of the invention. In the method according to the invention for work hardening a crankshaft, which has connecting rod journals, main journals and crank webs, the connecting rod journals and the main journals having oil holes, it is provided that at least one oil well end of one of the oil wells and / or at least one cylindrical portion of one of the oil wells is work hardened ,
Die Pleuellagerzapfen und die Hauptlagerzapfen werden zur Vereinfachung nachfolgend teilweise auch nur als "Zapfen" bezeichnet. Der Begriff Zapfen kann dabei sowohl die Pleuellagerzapfen und die Hauptlagerzapfen bezeichnen, als auch nur die Pleuellagerzapfen oder nur die Hauptlagerzapfen. Insofern dies nicht explizit anders angegeben ist, sind hier alle drei Varianten durch den Begriff Zapfen umfasst. The connecting rod journal and the main journals are hereinafter referred to in part as "pin" for simplicity. The term pin can mean both the connecting rod journal and the main bearing journals, as well as only the connecting rod journal or only the main journals. Insofar as this is not explicitly stated otherwise, here all three variants are encompassed by the term pin.
Besonders bevorzugt eignet sich die Erfindung zur Steigerung der Dauerfestigkeit von beispielsweise Kurbelwellen mit 0,2 bis 8 m Länge oder mehr und/oder Haupt- und Pleuellagerzapfendurchmesser von 30 bis 500 mm oder mehr. Ganz besonders eignet sich die Erfindung allerdings zur Steigerung der Dau- erfestigkeit von Großkurbelwellen von 1 ,5 bis 8 m Länge oder mehr und/oder Haupt- und Pleuellagerzapfendurchmesser von 100 bis 500 mm oder mehr. The invention is particularly preferably suitable for increasing the fatigue strength of, for example, crankshafts having a length of 0.2 to 8 m or more and / or main and connecting rod journal diameters of 30 to 500 mm or more. However, the invention is very particularly suitable for increasing the fatigue strength of large crankshafts of 1.5 to 8 m in length or more and / or main and connecting rod journal diameters of 100 to 500 mm or more.
Bei einer Ölbohrungsendung kann es sich um einen Abschnitt der Ölbohrung handeln, der sich ausgehend von einer Mündung der Ölbohrung bzw. ausgehend von dem Übergang der Ölbohrung in die Lauf- fläche des zugehörigen Pleuellagerzapfens oder Hauptlagerzapfens bis zu einer gewisse Tiefe in die Ölbohrung hinein erstreckt. Der obere Abschnitt bzw. der in die Lauffläche mündende Abschnitt der Ölbohrung kann somit als Ölbohrungsendung bezeichnet werden. Die Ölbohrungsendung kann zumindest die Mündung bzw. den Übergang zu der Lauffläche des Zapfens umfassen. Grundsätzlich kann sich die Ölbohrungsendung, ausgehend von der Mündung der Ölbohrung jedoch auch bis zu einer Tiefe von 50%, vorzugsweise bis zu einer Tiefe von 25%, besonders bevorzugt bis zu einer Tiefe von 10%, beispielsweise bis zu einer Tiefe von 5% oder 2% in die Ölbohrung hinein erstrecken. An oil well may be a portion of the oil well that extends into the oil well from a mouth of the oil well, or from the transition of the oil well into the tread of the associated connecting rod journal or main journal to a certain depth. The upper portion or the opening into the tread portion of the oil hole can thus be referred to as oil well. The oil well end may comprise at least the mouth or the transition to the tread of the pin. In principle, however, the oil well consignment, starting from the mouth of the oil well, can also be up to a depth of 50%, preferably to a depth of 25%, more preferably to a depth of 10%, for example to a depth of 5% or 2% into the oil hole.
Bei der Ölbohrungsendung kann es sich im Rahmen der Erfindung auch lediglich um einen Übergangsradius am Übergang zu der Lauffläche handeln. Es kann sich bei der Ölbohrungsendung auch um einen Übergangsradius am Übergang zu der Lauffläche und eine daran anschließende Fase bzw. eine daran anschließende Senkung handeln. Es kann sich bei der Ölbohrungsendung außerdem auch lediglich um eine Fase bzw. eine Senkung der Ölbohrung handeln ; ein optional vorhandener Übergangsradius am Übergang zu der Lauffläche kann im Rahmen der Definition der Erfindung demnach auch der Lauffläche zugeordnet sein. Die Ölbohrungsendung kann sich somit auch ausgehend von einer Fase bzw. Senkung bis zu einer gewissen Tiefe in die Ölbohrung hinein erstrecken. In the context of the invention, the oil well end may also merely be a transition radius at the transition to the tread. It can also be a transition radius at the transition to the tread and an adjoining chamfer or a subsequent reduction in the oil drilling program. In addition, the oil well program can also be merely a chamfer or a reduction of the oil well; An optionally present transition radius at the transition to the tread can therefore also be assigned to the tread within the scope of the definition of the invention. Thus, the oil well end may also extend into the oil well from a chamfer or countersink to a certain depth.
Bei einem zylindrischen Abschnitt der Ölbohrung kann es sich um einen beliebigen Abschnitt der Ölbohrung innerhalb der Kurbelwelle handeln. Die Länge des zylindrischen Abschnitts in der Ölbohrung kann beliebig sein und auch die gesamte Länge der Ölbohrung umfassen. Es kann sich insbesondere auch um einen Abschnitt handeln, der nicht zu der Ölbohrungsendung zählt. Im Rahmen der erfindungsgemä- ßen Definition umfasst der zylindrische Abschnitt der Ölbohrung weder einen Übergangsradius noch eine Fase bzw. eine Ansenkung. A cylindrical portion of the oil hole may be any portion of the oil bore within the crankshaft. The length of the cylindrical portion in the oil hole may be arbitrary and may include the entire length of the oil hole. In particular, it may also be a section that does not belong to the oil well program. Within the scope of the invention According to the definition, the cylindrical section of the oil hole does not include a transition radius, a chamfer or a countersink.
Im Rahmen der Erfindung ist es demnach möglich, verschiedene Bereiche einer Ölbohrung jeweils un- abhängig oder in beliebigen Kombinationen kaltzuverfestigen: In the context of the invention, it is therefore possible to cold-work different areas of an oil well independently or in any combination:
einen Übergangsradius am Übergang zu der Lauffläche des Zapfens; und/oder  a transition radius at the transition to the tread of the pin; and or
eine Fase bzw. Senkung der Ölbohrung; und/oder  a chamfer or reduction of the oil hole; and or
wenigstens einen zylindrischen Abschnitt der Ölbohrung bzw. eine innere Mantelfläche der Ölbohrung in beliebiger Tiefe.  at least one cylindrical portion of the oil hole or an inner circumferential surface of the oil hole at any depth.
Die Erfinder haben erkannt, dass eine Kaltverfestigung zumindest einer der Ölbohrungsendungen bzw. ggf. eines Teiles oder der ganzen Ölbohrung die Robustheit der Kurbelwelle erhöhen kann. Die Kurbelwelle kann hierdurch ggf. noch besser an den Motorenbetrieb angepasst werden. Insbesondere die Torsionswechselfestigkeit der Kurbelwelle kann bei einer erfindungsgemäßen Kaltverfestigung zumindest einer der Ölbohrungsendungen verbessert sein. The inventors have recognized that strain hardening of at least one of the oil well endings or possibly a part or the entire oil well can increase the robustness of the crankshaft. The crankshaft can thereby possibly be better adapted to the engine operation. In particular, the torsional fatigue strength of the crankshaft can be improved in a cold work hardening according to the invention of at least one of the oil well shipments.
Ferner haben die Erfinder erkannt, dass auch eine Kaltverfestigung zumindest eines zylindrischen Abschnitts innerhalb einer Ölbohrung die Robustheit der Kurbelwelle erhöhen kann. Dabei kann es insbesondere auch von Vorteil sein, lediglich einen zylindrischen Abschnitt, z. B. einen Anfangs- und/oder Mit- telbereich der Ölbohrung kaltzuverfestigen, ohne eine der Ölbohrungsendungen, insbesondere ohne einen Übergangsradius oder eine Fase/Ansenkung der Ölbohrung zu verfestigen. Furthermore, the inventors have recognized that also a work hardening of at least one cylindrical section within an oil bore can increase the robustness of the crankshaft. It may also be particularly advantageous only a cylindrical portion, for. B. cold work hardening an initial and / or center area of the oil well without solidifying any of the oil well endings, in particular without a transition radius or a chamfer / countersink the oil well.
Ferner bieten sich bei der Planung und Konstruktion der Kurbelwelle hinsichtlich des Verlaufs der Ölbohrungen, der Anzahl der Ölbohrungen und/oder der Durchmesser der Ölbohrungen bei einer erfindungs- gemäßen Kaltverfestigung der Ölbohrungsendungen und/oder zylindrischen Abschnitte der Ölbohrung erweiterte Möglichkeiten, da die Torsionsfestigkeit der Kurbelwelle durch die Ölbohrungen weniger als beim Stand der Technik üblich, beeinträchtigt wird. Furthermore, in the design and construction of the crankshaft with respect to the course of the oil holes, the number of oil holes and / or the diameter of the oil holes with a inventive work hardening of the oil well endings and / or cylindrical portions of the oil well extended possibilities, since the torsional strength of the crankshaft is less affected by the oil wells than is usual in the prior art.
Insofern im Rahmen der Erfindung auf eine Ölbohrung eines Pleuellagerzapfens Bezug genommen wird kann es sich grundsätzlich auch um eine Ölbohrung eines Hauptlagerzapfens handeln, wenn dies nicht explizit ausgeschlossen ist - und umgekehrt. Eine Ölbohrung, deren Ölbohrungsendung und/oder zylindrischer Abschnitt kaltverfestigt werden soll, kann grundsätzlich an einer beliebigen Lagerstelle bzw. Lauffläche der Kurbelwelle, beispielsweise auch in einer Eingangs- oder Ausgangwelle der Kurbelwelle, vorliegen. Die Begriffe "Pleuellagerzapfen" bzw. "Hauptlagerzapfen" können dementsprechend von einem Fachmann umgedeutet werden. Insofar as reference is made in the context of the invention to an oil bore of a connecting rod journal, it can in principle also be an oil bore of a main journal, if this is not explicitly excluded - and vice versa. An oil well whose oil well end and / or cylindrical section is to be work-hardened can basically be present at any bearing point or running surface of the crankshaft, for example also in an input or output shaft of the crankshaft. The terms "connecting rod journal" or "main journal" can accordingly be reinterpreted by a person skilled in the art.
Je nach verwendetem Kurbelwellentyp kann vorgesehen sein, dass mehrere, eine Mehrheit oder alle Pleuellagerzapfen Ölbohrungen aufweisen. Entsprechend kann abhängig vom jeweiligen Kurbelwellentyp vorgesehen sein, dass mehrere, eine Mehrheit oder alle Hauptlagerzapfen Ölbohrungen aufweisen. Es kann ferner vorgesehen sein, dass ein Zapfen (Pleuellagerzapfen bzw. Hauptlagerzapfen) eine, zwei oder mehr Ölbohrungen aufweist. Beispielsweise sind bei Kurbelwellen für V-Motoren üblicher Weise zwei axial entlang der Drehachse der Kurbelwelle versetzte Ölbohrungen in den Pleuellagerzapfen vorgesehen, um vorzugsweise zwei Pleuelstangen oder Kurbelstangen anzubringen. In einer Kurbelwelle für einen Reihenmotor ist hingegen üblicherweise in den Pleuellagerzapfen jeweils nur eine Ölbohrung vorgesehen. Depending on the type of crankshaft used, it can be provided that several, a majority or all connecting rod journal have oil bores. Accordingly, depending on the particular type of crankshaft, it may be provided that several, a majority or all main bearing journals have oil bores. It can also be provided that a journal (connecting rod journal or main journal) has one, two or more oil holes. For example, in crankshafts for V-type engines, two oil bores offset axially along the rotational axis of the crankshaft are usually provided in the connecting rod journal to preferably attach two connecting rods or connecting rods. In contrast, in a crankshaft for an in-line engine only one oil hole is usually provided in the connecting rod journal.
Die Ölbohrungen können vollständig durch die Zapfen verlaufen bzw. diese durchdringen. D. h. es können beidseitig eines Zapfens Öffnungen bzw. Mündungen und somit Ölbohrungsendungen vorgesehen sein (dies gilt insbesondere für die Hauptlagerzapfen). Die Ölbohrungen können jedoch auch innerhalb des Zapfens enden und so z. B. als Sackbohrungen eingebracht sein (dies gilt insbesondere für die Pleuellagerzapfen). The oil holes can pass completely through the pins or penetrate them. Ie. it can be provided on both sides of a pin openings or mouths and thus oil wells (this is especially true for the main journals). However, the oil holes can also end within the pin and so z. B. introduced as blind holes (this is especially true for the connecting rod journal).
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch bei Kurbelwellen angewendet bzw. eingesetzt werden, die bereits vorher zur Steigerung ihrer Dauerfestigkeitseigenschaften durch andere Verfahren bearbeitet worden sind. So kann zum Beispiel eine Kurbelwelle, die durch Induktionshärten gehärtet wurde, nachträglich noch durch Kaltverfestigen der Ölbohrungsendungen bzw. der zylindrischen Abschnitte der Ölbohrungen verbessert werden. Ebenso können ungehärtete (weiche) wie auch nitrierte, nitrocarburierte oder lasergehärtete Kurbelwellen durch Kaltverfestigen der Ölboh- rungsendungen und/oder der zylindrischen Abschnitte der Ölbohrungen verbessert werden. The method according to the invention or the device according to the invention can also be used or used in crankshafts which have been previously processed to increase their fatigue properties by other methods. For example, a crankshaft that has been hardened by induction hardening can be improved later by strain hardening of the oil well ends or cylindrical portions of the oil wells. Likewise, uncured (soft) as well as nitrided, nitrocarburized or laser hardened crankshafts can be improved by work hardening the oil well ends and / or the cylindrical sections of the oil wells.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass zunächst die Lagerstellen der Pleuellagerzapfen und/oder der Hauptlagerzapfen der Kurbelwelle durch ein bekanntes Verfahren gehärtet werden, wonach Übergangsradien zwischen Pleuellagerzapfen und Kurbelwangen und/oder Übergangsradien zwischen Hauptlager- zapfen und den Kurbelwangen der Kurbelwelle kaltverfestigt, vorzugsweise schlagverfestigt werden, und wonach eine, mehrere oder alle Ölbohrungsendungen der Ölbohrungen und/oder eine, mehrere oder alle zylindrischen Abschnitte der Ölbohrungen der Kurbelwelle kaltverfestigt werden. Die Bearbeitungsreihenfolge beim Kaltverfestigen, insbesondere beim Schlagverfestigen kann beliebig sein, insbesondere können Bearbeitungsschritte auch gleichzeitig erfolgen. Preferably, it can be provided that first the bearing points of the connecting rod journal and / or the main journal of the crankshaft are hardened by a known method, after which transition radii between connecting rod journal and crank webs and / or transition radii between main journal and the crank webs of the crankshaft are work hardened, preferably impact-hardened, and wherein one, several or all oil well endings of the oil wells and / or one, several or all cylindrical portions of the oil wells of the crankshaft are work hardened. The processing sequence during strain hardening, in particular during impact hardening, can be arbitrary; in particular, processing steps can also take place simultaneously.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ölbohrungsendung bzw. die Ölbohrungsendungen und/oder der bzw. die zylindrische(n) Abschnitt(e) schlagverfestigt wird bzw. werden. In one development of the invention, it may be provided that the oil well end or the oil well endings and / or the cylindrical section (s) is / are impact-solidified.
Nachfolgend wird die Erfindung im Wesentlichen anhand der Schlagverfestigung zumindest einer Ölboh- rungsendung beschrieben. Dies ist aber nicht einschränkend zu verstehen. Insbesondere kann auch zumindest ein zylindrischer Abschnitt der Ölbohrung schlagverfestigt werden, zusätzlich zu oder unabhängig von der Schlagverfestigung der Ölbohrungsendung. Grundsätzlich können auch andere Kaltverfestigungsverfahren zur Verfestigung der Ölbohrungsendung und/oder des zylindrischen Abschnitts vorgesehen sein, unter anderem das Kaltwalzen, Kugelstrahlen und/oder Hämmern. Insbesondere die Schlagverfestigung hat sich allerdings als vorteilhaftes und technisch effizient umsetzbares Kaltverfestigungsverfahren im Hinblick auf eine Kaltverfestigung von Ölbohrungsendungen und/oder zylindrischen Abschnitten von Ölbohrungen erwiesen. In the following, the invention will be described essentially with reference to impact hardening of at least one oil drilling end. This is not to be understood as limiting. In particular, at least one cylindrical portion of the oil well may also be impact strengthened, in addition to or independent of the impact strength of the oil well end. In principle, it is also possible to provide other work-hardening methods for solidifying the oil well end and / or the cylindrical section, including cold rolling, shot peening and / or hammering. However, impact hardening in particular has proved to be an advantageous and industrially efficient work hardening method with regard to work hardening of oil well endings and / or cylindrical sections of oil wells.
In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass in die Ölbohrungsendung und/oder in den zylindri- sehen Abschnitt eine Schlagkraft mittels eines Schlagkopfes eines Schlagwerkzeugs eingebracht wird. In a further development can be provided that in the oil well program and / or in the cylindrical section see a striking force is introduced by means of a percussion head of a percussion tool.
Unter dem Einbringen einer Schlagkraft kann verstanden werden, dass der Schlagkopf eines Schlagwerkzeugs bzw. ein sog. "Döpper" einer Schlageinrichtung gegen den zu verfestigenden Bereich der Kurbelwelle, vorliegend eine Ölbohrungsendung oder eine Innenwand des zylindrischen Abschnitts, schlägt. Der Schlag erfolgt dabei zielgerichtet auf die gewünschte Schlagposition. Meist wird ein Schlagkolben eingesetzt, der einen starken Impuls bzw. einen Kraftstoß (z. B. pneumatisch, hydraulisch und/oder elektrisch erzeugt) auf den Schlagkopf überträgt. By introducing a striking force, it can be understood that the striking head of a percussion tool or a so-called "striker" of a striking device strikes against the region of the crankshaft to be consolidated, in the present case an oil-boring end or an inner wall of the cylindrical section. The stroke is targeted to the desired beat position. In most cases, a percussion piston is used, which transmits a strong impulse or a force impulse (eg pneumatically, hydraulically and / or electrically generated) to the impact head.
Je nach Schlagkraft können sichtbare Schlageindrücke des Schlagkopfes an den jeweiligen Schlagposi- tionen entstehen. Die Tiefe der Schlageindrücke und die Qualität bzw. die Tiefenwirkung der eingebrachten Druckeigenspannung hängen dabei von der gewählten Schlagkraft ab. Das Werkzeug und die Prozessparameter sind vorzugsweise auf die jeweilige Kurbelwelle und dabei ggf. auf die Ölbohrung und/oder Lagerstelle bzw. Lauffläche in die die Ölbohrungsendung mündet, exakt abgestimmt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass alle zu verfestigenden Ölbohrungsendungen bzw. zylindrischen Abschnitte der Ölbohrungen nacheinander mittels eines Schlagwerkzeugs bzw. mittels einer Schlageinrichtung schlagverfestigt werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass wenigstens zwei oder mehr Ölbohrungsendungen und/oder zylindrische Abschnitte der Ölbohrungen gleichzeitig schlagverfestigt werden, wofür mehrere Schlageinrichtungen, mehrere Schlagwerkzeuge und/oder mehrere Schlagköpfe vorgesehen sein können. Durch ein gleichzeitiges Bearbeiten mehrerer Ölbohrungsendungen bzw. zylindrischer Abschnitte kann die Prozessgeschwindigkeit erhöht werden. Depending on the impact force, visible impact impressions of the impact head can occur at the respective impact positions. The depth of the impact impressions and the quality or the depth effect of the inherent compressive residual stress depend on the selected impact force. The tool and the process parameters are preferably exactly matched to the respective crankshaft and, if necessary, to the oil hole and / or bearing point or running surface into which the oil drilling end discharges. In particular, it can be provided that all oil well endings or cylindrical sections of the oil bores to be solidified are successively impact-hardened by means of a striking tool or by means of a beater. However, it can also be provided that at least two or more oil well endings and / or cylindrical sections of the oil wells are simultaneously impact-solidified, for which purpose several impact devices, several impact tools and / or several impact heads can be provided. By simultaneously processing multiple oil well shipments or cylindrical sections, the process speed can be increased.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen sein, dass mehrere, vorzugsweise eine Mehrheit, besonders bevorzugt alle Ölbohrungsendungen der Pleuellagerzapfen und/oder Hauptlagerzapfen kalt- verfestigt, insbesondere schlagverfestigt werden. In a development of the invention it can be provided that a plurality, preferably a majority, particularly preferably all oil well endings of the connecting rod journal and / or main journal are cold-worked, in particular impact-strengthened.
Ferner kann vorgesehen sein, dass mehrere, vorzugsweise eine Mehrheit, besonders bevorzugt alle zylindrischen Abschnitte der Ölbohrungen der Pleuellagerzapfen und/oder Hauptlagerzapfen kaltverfestigt, insbesondere schlagverfestigt werden. Die Erfinder haben erkannt, dass insbesondere eine Kaltverfestigung von Ölbohrungsendungen bzw. zylindrischen Abschnitten von Ölbohrungen von exzentrisch laufenden Zapfen bzw. hoch belasteten Zapfen, also insbesondere den Pleuellagerzapfen der Kurbelwelle, die Robustheit der Kurbelwelle signifikant erhöht. Somit kann ganz besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass alle Ölbohrungsendungen und/oder alle zylindrischen Abschnitte von Ölbohrungen der Pleuellagerzapfen kaltverfestigt werden. Auf das Kaltverfestigen von Ölbohrungsendungen bzw. von zylindrischen Abschnitten von Ölbohrungen der Hauptlagerzapfen kann ggf. auch verzichtet werden, um die Prozessgeschwindigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens zu erhöhen. Vorzugsweise wird das Kaltverfestigen durch ein Schlagverfestigen erreicht. Furthermore, it can be provided that a plurality, preferably a majority, particularly preferably all cylindrical sections of the oil bores of the connecting rod journal and / or main bearing journal are work-hardened, in particular impact-hardened. The inventors have recognized that, in particular, a work hardening of oil drill endings or cylindrical sections of oil bores of eccentrically running spigots or heavily loaded spigots, ie in particular the connecting rod journal of the crankshaft, significantly increases the robustness of the crankshaft. Thus, it may be particularly preferred that all oil well endings and / or all cylindrical sections of oil wells of the connecting rod trunnions are work hardened. If necessary, cold-hardening of oil bores or of cylindrical sections of oil bores of the main bearing journals can also be dispensed with in order to increase the process speed of the process according to the invention. Preferably, the strain hardening is achieved by impact hardening.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ölbohrungsendung am Übergang zu einer Lauffläche des jeweiligen Zapfens einen Übergangsradius aufweist, wobei der Übergangsradius kaltverfestigt, vorzugsweise schlagverfestigt wird. Insbesondere das Kaltverfestigen der Mündung der Ölbohrung, d. h. dem vorderen Abschnitt der Ölbohrungsendung, der in die Lauffläche des jeweiligen Zapfens übergeht, hat sich als besonders effizient herausgestellt, wenn die Robustheit der Kurbelwelle verbessert werden soll. Im Regelfall weist der Übergang einen Radius, einen sogenannten Übergangsradius, auf. Es kann allerdings auch eine beliebige Senkung im Bereich der Mündung der Ölbohrungsendung vorgesehen sein, beispielsweise eine Planein- Senkung oder eine Profileinsenkung, beispielsweise eine kegelförmige Profileinsenkung. Die Kaltverfestigung, vorzugsweise die Schlagverfestigung der Ölbohrungsendung am Übergang zu der Lauffläche ist unabhängig von der konkreten Gestaltung des Übergangs des jeweiligen Zapfens vorteilhaft. In a further development of the invention, it can be provided that the oil well end has a transition radius at the transition to a running surface of the respective journal, the transition radius being work hardened, preferably impact-hardened. In particular, the work hardening of the mouth of the oil well, d. H. the forward portion of the oil well consignment, which merges into the tread of the respective journal, has been found to be particularly efficient if the robustness of the crankshaft is to be improved. As a rule, the transition has a radius, a so-called transition radius. However, it can also be provided any reduction in the area of the mouth of the oil well, for example, a Planein- reduction or a profile depression, such as a conical profile recess. The work hardening, preferably the impact hardening of the oil well end at the transition to the tread is advantageous regardless of the specific design of the transition of the respective pin.
Es kann auch eine Kaltverfestigung einer Ölbohrungsendung vorgesehen sein, die ohne eine Senkung oder einen Übergangsradius in die Lauffläche des jeweiligen Zapfens übergeht. It may also be provided a work hardening of an oil well, which merges without a reduction or a transition radius in the tread of the respective pin.
In einer Weiterbildung kann auch vorgesehen sein, dass die Ölbohrungsendung eine Fase aufweist, wobei die Fase schlagverfestigt wird. Anwendungsspezifisch kann insbesondere vorgesehen sein, einen Übergangsradius am Übergang zu der Lauffläche nicht zu verfestigen, um durch eine Schlagverfestigung eingebrachte Schlagabdrücke im Bereich der Lauffläche zu vermeiden, wodurch ggf. ein verbesserter Lauf der Lager sichergestellt werden kann. Eine Verfestigung kann z. B. erst beginnend mit einer Fase bzw. einer Senkung oder auch beginnend mit dem zylindrischen Abschnitt vorgesehen sein. In a further development, it can also be provided that the oil drilling end has a chamfer, the chamfer being impact-hardened. Depending on the application, it may be provided, in particular, not to solidify a transition radius at the transition to the running surface, in order to avoid impact impressions in the area of the running surface brought about by impact hardening, as a result of which, if necessary, an improved running of the bearings can be ensured. A solidification can z. B. only starting with a chamfer or a reduction or even be provided starting with the cylindrical portion.
Vorgesehen sein kann auch, dass die Fase und zumindest ein Teil des zylindrischen Abschnitts der Ölbohrung kaltverfestigt, insbesondere schlagverfestigt wird, nicht jedoch der Übergangsradius. In einer Weiterbildung kann außerdem vorgesehen sein, während der Schlagverfestigung einer der Ölbohrungsendungen einen Übergangsradius der Ölbohrungsendung oder eine Senkung bzw. Ansenkung der Ölbohrungsendung durch den Schlagkopf zu erzeugen. Es kann vorgesehen sein, gleichzeitig mit der Schlagverfestigung einer Ölbohrungsendung eine Senkung oder einen Übergangsradius der Ölbohrung überhaupt erst zu erzeugen, indem das Schlagwerkzeug, der Schlagkopf und/oder die Schlagkraft derart gewählt werden, dass ein entsprechender Abdruck des Schlagkopfes an der Mündung der Ölbohrung entsteht. In einer Weiterbildung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass zwei in demselben Zapfen axial (entlang der Drehachse der Kurbelwelle) versetzt angeordnete Ölbohrungsendungen gleichzeitig mittels eines zwei Schlagköpfe aufweisenden Schlagwerkzeugs schlagverfestigt werden. It can also be provided that the chamfer and at least part of the cylindrical section of the oil well are work-hardened, in particular impact-hardened, but not the transition radius. In a further development, it can also be provided during the impact hardening of one of the oil well endings to produce a transition radius of the oil well end or a countersinking or countersinking of the oil well end by the impact head. It can be provided simultaneously with the Schlagverfestigung an oil drilling a reduction or a transition radius of the oil hole ever to produce by the impact tool, the impact head and / or the impact force are chosen such that a corresponding imprint of the impact head at the mouth of the oil well , In a further development of the invention, it may further be provided that two oil well endings, which are offset axially in the same journal (along the axis of rotation of the crankshaft), are simultaneously impact-bonded by means of a striking tool having two impact heads.
Hierfür kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Kraftstoß des Schlagkolbens über eine Umlenk- einheit vorzugsweise gleichmäßig auf die beiden Schlagköpfe verteilt wird. For this purpose, it can be provided, in particular, that the force impact of the percussion piston is preferably distributed uniformly over the two impact heads via a deflection unit.
Sollten in einem Zapfen der Kurbelwelle mehr als zwei Ölbohrungsendungen vorgesehen sein, kann die Anzahl der Schlagköpfe des Schlagwerkzeugs entsprechend erhöht werden. Vorzugsweise werden also alle Ölbohrungsendungen und/oder zylindrischen Abschnitte von Ölbohrungen eines Zapfens gleichzeitig schlagverfestigt. If more than two oil wells are to be provided in one journal of the crankshaft, the number of impactors of the impact tool can be correspondingly increased. Preferably, therefore, all Ölbohrungsendungen and / or cylindrical portions of oil holes of a pin are simultaneously impact-solidified.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass zwei oder mehrere in einem Zapfen ausgebildete Ölbohrungen jeweils einzeln, insbesondere mittels eines Schlagwerkzeugs, welches nur über einen Schlagkopf verfügt, schlagverfestigt werden. Alternatively, it can also be provided that two or more oil bores formed in a journal are each impact-hardened individually, in particular by means of a striking tool which has only one impact head.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Schlagwerkzeug zur Ausrichtung auf eine der Ölbohrungsendungen und/oder während der Schlagverfestigung durch wenigstens ein Stützelement an wenigstens einer der Kurbelwangen abgestützt wird. Um ein möglichst optimales Ergebnis zu erzielen, kann das Schlagwerkzeug vorzugsweise exakt auf die Ölbohrungsendung bzw. Mündung der Ölbohrung ausgerichtet sein. Besonders bevorzugt kann die Schlagkraft entlang der Mittelachse der Ölbohrung eingebracht werden. In a further development of the invention it can be provided that the impact tool is supported on at least one of the crank webs for alignment with one of the oil well endings and / or during impact hardening by at least one support element. In order to achieve the best possible result, the striking tool may preferably be aligned exactly with the oil hole end or mouth of the oil hole. Particularly preferably, the impact force can be introduced along the central axis of the oil hole.
Ein entsprechendes Stützelement, das vorzugsweise aus einem elastischen Material gebildet ist bzw. ein elastisches Material aufweist, kann die exakte Ausrichtung des Schlagwerkzeugs unterstützen. Bei dem elastischen Material kann es sich beispielsweise um einen Kunststoff, insbesondere einen weichen Kunststoff oder ein Gummimaterial handeln. Das Stützelement kann auch aus einem nicht elastischen Material, beispielsweise Messing oder einem sonstigen Metall, ausgebildet sein. Das Stützelement ist vorzugsweise derart gestaltet, dass dieses das Schlagwerkzeug zwischen den beiden Kurbelwangen, die einen jeweils schlagzuverfestigenden Zapfen umgeben, führt. Das Stützelement kann dabei vorzugsweise an der Außenseite des Schlagwerkzeugs angeordnet und derart dimensioniert sein, dass das Schlagwerkzeug zwischen zwei Kurbelwangen einführbar ist und von ihnen gestützt wird. Die Erstreckung des Schlagwerkzeugs zusammen mit dem Stützelement kann in Axialrichtung der Kurbelwelle somit vorzugsweise dem Abstand (in Axialrichtung) zwischen zwei Kurbelwangen, die den die schlagzuverfestigende Ölbohrung aufweisenden Zapfen umgeben, entsprechen. Das Stützelement kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Schlagkopf zum Schlagverfestigen eine kugelförmige Oberfläche aufweist. A corresponding support element, which is preferably formed from an elastic material or has an elastic material, can support the exact alignment of the striking tool. The elastic material may be, for example, a plastic, in particular a soft plastic or a rubber material. The support member may also be formed of a non-elastic material, such as brass or other metal. The support element is preferably designed such that it surrounds the impact tool between the two crank webs, which surround a respective stud to be impact-hardened. The support member may preferably be arranged on the outside of the impact tool and dimensioned such that the impact tool between two crank arms is inserted and supported by them. The extension of the impact tool together with the support element can thus preferably correspond in the axial direction of the crankshaft to the distance (in the axial direction) between two crank webs which surround the journal having the impact-hardening oil bore. The support element may be formed in one piece or in several parts. In a preferred embodiment of the invention can be provided that the impact head for impact hardening has a spherical surface.
Der Schlagkopf kann vorzugsweise im Wesentlichen kugelförmig ausgebildet sein, insbesondere im vorderen Bereich, bzw. am vorderen Ende des Schlagkopfes, der bzw. das zur Verfestigung gegen die Kur- beiwelle schlägt. Grundsätzlich kann der Schlagkopf aber eine beliebige Geometrie aufweisen und beispielsweise auch oval, halbkugelförmig oder flach ausgebildet sein. The impact head may preferably be substantially spherical in shape, in particular in the front region, or at the front end of the impact head, which strikes against the cure shaft for solidification. In principle, however, the impact head can have any desired geometry and can also be oval, hemispherical or flat, for example.
Eine kugelförmige Oberfläche des Schlagkopfes hat sich zur Schlagverfestigung der Ölbohrungsendungen bzw. der zylindrischen Abschnitte der Ölbohrungen allerdings als besonders geeignet herausgestellt, da eine Zentrierung bzw. Ausrichtung des Schlagwerkzeugs hierdurch vereinfacht sein kann. However, a spherical surface of the impact head has been found to be particularly suitable for impact hardening of the oil well endings or the cylindrical sections of the oil bores, since a centering or alignment of the impact tool can be simplified thereby.
In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Schlagkopf zum Schlagverfestigen einen Formabschnitt aufweist, dessen Form an den zu verfestigenden Übergangsradius und/oder an die Fase bzw. den Verlauf / die Gestaltung der Ölbohrungsendung, insbesondere im Mündungsbereich, angepasst ist. In a development, it can be provided that the impact head has a mold section for impact hardening, the shape of which is adapted to the transition radius to be consolidated and / or to the chamfer or the course / design of the oil well end, in particular in the mouth region.
Der Formabschnitt kann insbesondere einer Negativform des Übergangsradius der Ölbohrungsendung entsprechen. Grundsätzlich kann der Schlagkopf zum Schlagverfestigen einen Formabschnitt aufweisen, dessen Form an den Abschnitt der Ölbohrungsendung, der in die Lauffläche des jeweiligen Zapfens übergeht, angepasst ist. The mold section may in particular correspond to a negative mold of the transition radius of the oil well end. In principle, the percussion head for impact hardening may have a mold section whose shape is adapted to the section of the oil well end which merges into the running surface of the respective peg.
In einer Weiterbildung kann außerdem vorgesehen sein, dass zur Schlagverfestigung der Ölbohrungsendung Schlagköpfe mit unterschiedlichen Durchmessern verwendet werden, derart, dass die Schlagköpfe beim Schlagverfestigen unterschiedlich tief in die Ölbohrungsendung eindringen. Die Schlagköpfe können somit beispielsweise bei Verwendung von Schlagköpfen mit einer kugelförmigen Oberfläche unterschiedliche Kugeldurchmesser aufweisen. In a further development, it can also be provided that impact heads with different diameters are used for impact hardening of the oil well end, such that the impact heads penetrate the impact depth at different depths into the oil well end. The impact heads can thus have different ball diameters, for example when using impact heads with a spherical surface.
Es kann vorgesehen sein, dass ein kugelförmiger, halbkugelförmiger oder teilkugelförmiger Schlagkopf einen Durchmesser aufweist der größer ist, als der Durchmesser der Ölbohrung, insbesondere bis zu 1 % größer ist, wenigstens 1 % größer ist, vorzugsweise wenigstens 2% größer ist, besonders bevorzugt we- nigstens 5% größer ist, beispielsweise wenigstens 10%, 15%, 20% oder sogar wenigstens 50% größer ist als der Durchmesser der Ölbohrung. It can be provided that a spherical, hemispherical or part-spherical impact head has a diameter which is greater than the diameter of the oil well, in particular up to 1% larger, at least 1% larger, preferably at least 2% larger, particularly preferably we - at least 5% greater, for example at least 10%, 15%, 20% or even at least 50% greater than the diameter of the oil well.
In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass eine Wechseleinrichtung verwendet wird, um die Schlagköpfe auszuwechseln. In a further development it can be provided that a changing device is used to replace the impact heads.
Insbesondere kann eine Wechseleinrichtung mit einem Magazin vorgesehen sein, um die Schlagköpfe und/oder das Schlagwerkzeug und/oder die Schlageinrichtung auszutauschen, um zwischen zwei Schlägen auf dieselbe Ölbohrungsendung den Durchmesser des verwendeten Schlagkopfes zu variieren. In particular, a changing device may be provided with a magazine for exchanging the striking heads and / or the striking tool and / or the striking device in order to vary the diameter of the impact head used between two strokes on the same oil boring end.
Eine Wechseleinrichtung zum Auswechseln von Schlagköpfen eines Schlagwerkzeugs kann beispielsweise als rotierbare Trommel ausgebildet sein. A changing device for exchanging impact heads of a striking tool can be designed, for example, as a rotatable drum.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zum Kaltverfestigen der Ölbohrungs- endung ein Kugelkörper durch wenigstens einen Abschnitt der Ölbohrung gedrückt wird. In a development of the invention, it may be provided that a ball body is pressed through at least a portion of the oil hole for work hardening of the oil hole end.
Hierdurch können auch die Innenwände der Ölbohrung, insbesondere im Bereich der Ölbohrungsendung, kaltverfestigt werden. Um eine effektive Kaltverfestigung zu erreichen ist es von Vorteil, wenn der Kugelkörper geringfügig größer ist als der Durchmesser der Ölbohrung, um die gewünschte Verformung, die zu der Kaltverfestigung führt, zu bewirken. As a result, the inner walls of the oil well, in particular in the field of oil drilling consignment, can be work hardened. In order to achieve effective strain hardening, it is advantageous if the ball body is slightly larger than the diameter of the oil well to effect the desired strain that results in strain hardening.
Bei dem Kugelkörper kann es sich um einen Schlagkopf eines Schlagwerkzeugs handeln. Das Schlagwerkzeug, das grundsätzlich zum Schlagverfestigen verwendet werden kann, kann somit auch zur Kaltverfestigung der Innenwände der Ölbohrung verwendet werden, wenn das Schlagwerkzeug derart aus- gebildet ist, dass es mit dem Schlagkopf in die Ölbohrung eindringen kann. Insbesondere wenn der Kugelkörper während des Durchdrückens durch die Ölbohrung an dem Schlagwerkzeug befestigt ist, ist eine möglichst exakte Ausrichtung des Schlagwerkzeugs entlang der Mittelachse der Ölbohrung von Vorteil. Vorzugsweise wird der Kugelkörper nach dem Hineindrücken in den Abschnitt der Ölbohrung wieder aus der Ölbohrung entfernt, z. B. herausgezogen. The spherical body can be a striking head of a striking tool. The impact tool, which can be used in principle for impact hardening, can thus also be used for work hardening of the inner walls of the oil hole, if the impact tool is designed such that it can penetrate into the oil hole with the impact head. In particular, when the ball body is fixed during the pushing through the oil hole on the impact tool, as exact as possible alignment of the impact tool along the central axis of the oil hole is advantageous. Preferably, the ball body is removed after pushing into the portion of the oil hole again from the oil hole, z. B. pulled out.
In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Kugelkörper pulsierend oder gleichmäßig in den wenigstens einen Abschnitt der Ölbohrung gedrückt wird. In a development, it can be provided that the spherical body is pressed pulsating or uniformly into the at least one section of the oil hole.
Der Kugelkörper kann beispielsweise durch aufeinanderfolgende Kraftstöße, die beispielsweise durch den Schlagkolben einer Schlageinrichtung erzeugt werden, immer tiefer in die Ölbohrung hineingedrückt (und ggf. wieder herausgezogen) werden. Der Kugelkörper kann allerdings auch durch eine einzige drückende bzw. stoßende Bewegung bis zu seiner endgültigen Tiefe in die Ölbohrung eingeführt (und ggf. wieder herausgezogen) werden. Die Tiefe, bis in die die Ölbohrung vorzugsweise kaltverfestigt wird (bzw. die Tiefe der Ölbohrungsendung), kann auf Basis von Simulationen und/oder Berechnungen und/oder Versuchsreihen des jeweiligen Kurbelwellentyps bestimmt werden. Auch der wenigstens eine zu verfestigenden zylindrische Ab- schnitt der Ölbohrung kann auf Basis von Simulationen und/oder Berechnungen und/oder Versuchsreihen des jeweiligen Kurbelwellentyps bestimmt werden. The spherical body, for example, by successive bursts of force, which are generated for example by the percussion piston of a striker, pushed ever deeper into the oil hole (and possibly pulled out again). However, the ball body can also be introduced into the oil hole (and possibly pulled out again) to its final depth by a single pushing or pushing movement. The depth to which the oil well is preferably work hardened (or the depth of the oil well consignment) may be determined based on simulations and / or calculations and / or series of trials of the particular type of crankshaft. The at least one cylindrical section of the oil bore to be consolidated can also be determined on the basis of simulations and / or calculations and / or test series of the respective crankshaft type.
Es kann auch vorgesehen sein, den Kugelkörper über die Erstreckung der Ölbohrungsendung hinaus noch tiefer in die Ölbohrung hineinzudrücken, beispielsweise auch vollständig in die Ölbohrung hineinzu- drücken. It can also be provided to push the ball body even deeper into the oil hole beyond the extent of the oil drilling end, for example also to press it completely into the oil hole.
Üblicherweise wird die Verbindung des Ölkreislaufs der Kurbelwelle mit dem Ölkreislauf des Motorblocks über die zentrisch rotierenden Hauptlagerzapfen hergestellt. Ausgehend von den Hauptlagerzapfen erfolgt eine Ölverteilung zu den Pleuellagerzapfen. Hierzu sind im Regelfall Verbindungsbohrungen vorge- sehen, welche die Ölbohrungen der Hauptlagerzapfen mit den Ölbohrungen der Pleuellagerzapfen verbinden, damit auch die exzentrisch laufenden Pleuellagerzapfen mit Öl versorgt werden. Usually, the connection of the oil circuit of the crankshaft is made with the oil circuit of the engine block on the centrally rotating main journals. Starting from the main journals there is an oil distribution to the connecting rod journals. For this purpose, as a rule, connecting bores are provided, which connect the oil bores of the main bearing journals with the oil bores of the connecting rod journal, so that the eccentrically running connecting rod journals are also supplied with oil.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Kugelkörper in die Ölbohrung eines der Pleuellagerzapfen gedrückt wird und von dort unmittelbar oder über eine Verbindungsbohrung zu ei- ner Ölbohrung eines der angrenzenden Hauptlagerzapfen gelangt, wobei die Verbindungsbohrung und/oder die Ölbohrung des Hauptlagerzapfens einen Innendurchmesser aufweisen, der mindestens so groß ist, wie der Außendurchmesser des Kugelkörpers. In a further development of the invention can be provided that the ball body is pressed into the oil hole of one of the connecting rod journal and passes from there directly or via a connecting hole to an oil bore of one of the adjacent main journals, wherein the connecting bore and / or the oil hole of the main journal Inner diameter which is at least as large as the outer diameter of the spherical body.
Da der Kugelkörper für die Kaltverfestigung vorzugsweise etwas größer sein muss als der Durchmesser der Ölbohrung selbst, ergibt sich die Herausforderung, den Kugelkörper nach der Kaltverfestigung wieder aus der Ölbohrung zu entfernen. Wenn die Ölbohrung vollständig durch den Zapfen verläuft, kann der Kugelkörper rückseitig des Zapfens ggf. wieder aus der Ölbohrung herausgedrückt werden. Wenn sich die Ölbohrung nicht vollständig durch den Zapfen erstreckt, kann vorgesehen sein, den Kugelkörper wieder rückwärts aus der Ölbohrung herauszuziehen, wenn die Kaltverfestigung beendet ist, dies kann al- lerdings zu Problemen führen. Since the ball body for the work hardening preferably has to be slightly larger than the diameter of the oil hole itself, the challenge arises of removing the ball body from the oil hole after work hardening. If the oil hole runs completely through the pin, the ball body on the back of the pin may possibly be pushed out of the oil hole again. If the oil hole does not extend completely through the spigot, provision may be made for the ball body to be withdrawn backwards out of the oil hole when work hardening is completed, but this may cause problems.
Die Erfinder haben nun ein Verfahren entwickelt, wonach der Kugelkörper zunächst durch die Ölbohrung des Pleuellagerzapfens gedrückt wird, bis er auf eine entsprechende Verbindungsbohrung oder eine Ölbohrung eines angrenzenden Hauptlagerzapfens stößt. Wenn die Verbindungsbohrung oder die Ölboh- rung des Hauptlagerzapfens einen größeren Durchmesser aufweisen als der Kugelkörper, kann der Kugelkörper somit über einen angrenzenden Hauptlagerzapfen wieder entfernt werden, da der Kugelkörper durch die Verbindungsbohrung bzw. die Ölbohrung des Hauptlagerzapfens rollen und aus der Mündung der Ölbohrung des Hauptlagerzapfens herausfallen kann. Es kann auch vorgesehen sein, den Kugelkörper nach dem Eindrücken in die Ölbohrung auf andere Weise wieder zu entfernen, beispielsweise indem in den Ölversorgungskanälen Druck aufgebaut wird, beispielsweise pneumatisch oder hydraulisch, wodurch der Kugelkörper aus dem Abschnitt der Ölbohrung wieder hinausgedrückt werden kann. The inventors have now developed a method according to which the ball body is first pressed through the oil hole of the connecting rod journal until it encounters a corresponding connection bore or an oil bore of an adjacent main journal. If the connecting bore or the oil hole of the main journal have a larger diameter than the ball body, the ball body can thus be removed via an adjacent main journal again because the ball body through the connecting hole or the oil hole of the main journal and roll out of the mouth of the oil Main journal can fall out. It can also be provided to remove the ball body after pressing in the oil hole in another way, for example by pressure is built up in the oil supply channels, for example pneumatically or hydraulically, whereby the ball body can be pushed out of the section of the oil hole again.
Es kann vorgesehen sein, dass der Kugelkörper von einem Stößel, der nicht fest bzw. der lose mit dem Kugelkörper verbunden ist, in den Abschnitt der Ölbohrung gedrückt wird. It can be provided that the ball body is pressed by a plunger, which is not fixed or which is loosely connected to the ball body, in the portion of the oil hole.
Es kann auch vorgesehen sein, dass der Kugelkörper zunächst fest an dem Stößel befestigt ist und erst während oder nach dem vollständigen Eindrücken in die Ölbohrung freigegeben wird. Wie vorstehend erwähnt kann es sich bei dem Kugelkörper auch um einen Schlagkopf eines Schlagwerkzeugs handeln. Das Schlagwerkzeug kann dabei derart gestaltet sein, dass der Schlagkopf freigegeben bzw. abgeworfen werden kann. In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Schlagwerkzeug mit wenigstens einem Schlagkopf in die Ölbohrung eingebracht wird, wonach zum Kaltverfestigen der Ölbohrungsendung und/oder des wenigstens einen zylindrischen Abschnitts der Ölbohrung der wenigstens eine Schlagkopf radial aus dem Schlagwerkzeug heraus und gegen eine Innenwand des wenigstens einen zylindrischen Abschnitts der Ölbohrung und/oder gegen die Innenwand der Ölbohrungsendung gedrückt wird. It can also be provided that the ball body is first fixedly secured to the plunger and is released only during or after the complete impressions in the oil hole. As mentioned above, the ball body can also be a striking head of a striking tool. The impact tool can be designed such that the impact head can be released or discarded. In a further development of the invention it can be provided that the impact tool is introduced with at least one impact head in the oil hole, after which the at least one impact head radially out of the impact tool and against an inner wall for strain hardening of the oil well end and / or the at least one cylindrical portion of the oil hole the at least one cylindrical portion of the oil hole and / or pressed against the inner wall of the oil well end.
Es kann also ein radial teleskopisch ausgebildetes Schlagwerkzeug bzw. ein Auslenkwerkzeug mit radial teleskopisch zustellbaren Schlagköpfen vorgesehen sein. Auf diese Weise kann vorteilhaft ein beliebiger Abschnitt (oder beliebige Abschnitte) innerhalb der Ölbohrung kaltverfestigt, vorzugsweise schlagverfestigt werden. Das Schlagwerkzeug kann hierzu bis in die gewünschte Tiefe in die Ölbohrung eingeschoben werden, wonach der wenigstens eine Schlagkopf zur Verfestigung der Ölbohrung gegen die Innenwand der Ölbohrung gedrückt wird. Grundsätzlich sei darauf hingewiesen, dass das in diesem Abschnitt beschriebene Schlagwerkzeug auch zur Kaltverfestigung, vorzugsweise Schlagverfestigung des Übergangsradius und/oder der Fase verwendet werden kann, auch wenn das Schlagwerkzeug zum besseren Verständnis vorstehend und nachfolgend nur zur Bearbeitung des zylindrischen Abschnitts beschrieben ist. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Schlagkopf orthogonal zu einer Mittelachse des Schlagwerkzeugs bzw. der Mittelachse der Ölbohrung radial nach außen gedrückt wird. Der wenigstens eine Schlagkopf kann allerdings unter einem beliebigen Winkel relativ zu der Mittelachse des Schlagwerkzeugs bzw. der Ölbohrung radial nach außen gedrückt werden. Um die Innenfläche bzw. die Innenwand der Ölbohrung im Bereich des zylindrischen Abschnitts möglichst vollständig und gleichmäßig zu verfestigen, kann vorgesehen sein, das Schlagwerkzeug während der Verfestigung kontinuierlich oder periodisch bzw. getaktet in der Ölbohrung um die Mittelachse der Ölbohrung zu drehen. Ferner kann vorgesehen sein, das Schlagwerkzeug während der Verfestigung kontinuierlich oder periodisch bzw. getaktet axial entlang der Mittelachse der Ölbohrung zu bewegen. It can therefore be provided with radially telescopically deliverable impact heads a radially telescoping trained impact tool or a deflection tool. In this way advantageously any portion (or any portions) can be work-hardened within the oil well, preferably impact-strengthened. The impact tool can this be inserted into the desired depth in the oil hole, after which the at least one impact head is pressed to solidify the oil hole against the inner wall of the oil hole. In principle, it should be pointed out that the impact tool described in this section can also be used for work hardening, preferably impact hardening of the transition radius and / or bevel, even if the impact tool is described above and below only for machining the cylindrical section for better understanding. It can be provided, in particular, that the at least one striking head is pressed radially outwardly orthogonal to a central axis of the impact tool or the center axis of the oil bore. However, the at least one impact head may be urged radially outward at any angle relative to the center axis of the impact tool or oil hole. In order to solidify the inner surface or the inner wall of the oil hole in the region of the cylindrical portion as completely and uniformly as possible, it can be provided to rotate the impact tool during solidification continuously or periodically or clocked in the oil hole around the central axis of the oil hole. Furthermore, it can be provided to move the percussion tool during solidification continuously or intermittently or clocked axially along the central axis of the oil hole.
Es kann vorgesehen sein, zwei, drei, vier, fünf, sechs oder noch mehr Schlagköpfe zu verwenden, um den zylindrischen Abschnitt zu verfestigen. Vorzugsweise können die Schlagköpfe gleichmäßig um eine Mittelachse des Schlagwerkzeugs angeordnet sein, um die Innenwand der Ölbohrung, ausgehend von der Mittelachse der Ölbohrung, gleichmäßig zu verfestigen. Bei Verwendung von mehr als einem Schlagkopf kann eine Drehung des Schlagwerkzeugs in der Ölbohrung ggf. entfallen bzw. der erforderliche Winkelbereich für die Drehung reduziert sein. It may be intended to use two, three, four, five, six or more impact heads to solidify the cylindrical section. Preferably, the impact heads may be arranged uniformly about a central axis of the impact tool to uniformly solidify the inner wall of the oil well, starting from the central axis of the oil well. If more than one impact head is used, rotation of the striking tool in the oil hole may be omitted or the required angular range for the rotation may be reduced.
Es kann wenigstens eine Stützeinrichtung vorgesehen sein, um das Schlagwerkzeug innerhalb der Öl- bohrung an deren Innenwand abzustützen, insbesondere bei Verwendung nur eines Schlagkopfes. Die Stützeinrichtung kann aus einem im Rahmen des vorstehend genannten Stützelements beschriebenen Material ausgebildet sein. At least one support device can be provided in order to support the impact tool within the oil bore on its inner wall, in particular when only one impact head is used. The support means may be formed of a material described in the context of the above-mentioned support element.
Es kann ferner vorgesehen sein, mehrere axiale Ebenen mit jeweils wenigstens einem Schlagkopf in dem Schlagwerkzeug vorzusehen, beispielsweise zwei, drei, vier, fünf, sechs oder noch mehr Ebenen, um die Prozessgeschwindigkeit bei der Verfestigung eines entsprechend langen zylindrischen Abschnitts zu erhöhen oder die Notwendigkeit einer axialen Bewegung des Schlagwerkzeug während der Verfestigung teilweise oder vollständig zu vermeiden. Es kann vorgesehen sein, den wenigstens einen Schlagkopf mit kontinuierlichem Druck oder zur Schlagverfestigung schlagend gegen die Innenwand zu drücken. It can also be provided to provide a plurality of axial planes, each with at least one impact head in the impact tool, for example, two, three, four, five, six or more levels to increase the process speed in the solidification of a correspondingly long cylindrical portion or the need to avoid an axial movement of the impact tool during solidification partially or completely. It can be provided to press the at least one impact head with continuous pressure or impact strengthening against the inner wall.
In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, den wenigstens einen Schlagkopf hydraulisch, pneumatisch oder elektromechanisch aus dem Schlagwerkzeug herauszudrücken. In a development, it may be provided to push the at least one impact head hydraulically, pneumatically or electromechanically out of the impact tool.
Eine elektromechanische Ausführung kann insbesondere unter Verwendung eines elektromechanischen Aktuators realisiert werden, der eines oder mehrere elektrische Signal(e) in eine mechanische Bewegung bzw. eine entsprechend geeignete physikalische Größe umsetzt. Auch eine beliebige Kombination einer hydraulischen, pneumatischen, elektrischen und/oder mechanischen Ausgestaltung kann vorgesehen sein. An electromechanical design can in particular be realized by using an electromechanical actuator which converts one or more electrical signals into a mechanical movement or a correspondingly suitable physical variable. Also, any combination of a hydraulic, pneumatic, electrical and / or mechanical design may be provided.
In einer alternativen Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Schlagkopf mechanisch unter Verwendung wenigstens eines Keils oder wenigstens eines Kugelgewindeantriebs radial aus dem Schlagwerkzeug herausgedrückt wird. Beispielsweise kann eine Kugelrollspindel vorgesehen sein, auf der beidseitig Muttern in der Art von Schlagköpfen angeordnet sind, die auf der Kugelrollspindel in Richtung auf die Innenwand der Ölbohrung bewegt werden können. Insbesondere kann eine konische Kugelrollspindel vorgesehen sein, die mittels einer Spindel, die axial in die Ölbohrung eingebracht ist, antreibbar ist. In an alternative development it can be provided that the at least one impact head is pressed out radially from the impact tool mechanically using at least one wedge or at least one ball screw drive. For example, a ball screw may be provided on both sides of nuts are arranged in the manner of impact heads, which can be moved on the ball screw in the direction of the inner wall of the oil hole. In particular, a conical ball screw can be provided, which is drivable by means of a spindle which is axially inserted into the oil hole.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kurbelwelle zum Schlagverfestigen einer der Ölbohrungsendungen und/oder eines der zylindrischen Abschnitte der Ölbohrungen mittels einer Antriebseinrichtung zunächst entlang einer Drehrichtung in eine Schlagposition gedreht wird, wonach eine Arretiereinrichtung verwendet wird, um die Kurbelwelle in der Schlagposition zu arretieren, wonach durch das Schlagwerkzeug die Schlagkraft in die Ölbohrungsendung und/oder in den zylindrischen Abschnitt der Ölbohrung eingebracht wird. In one embodiment of the invention it can be provided that the crankshaft is first rotated for striking hardening of one of the oil wells and / or one of the cylindrical portions of the oil holes by means of a drive means along a direction of rotation in an impact position, after which a locking device is used to the crankshaft in the To stop impact position, after which the percussion force is introduced into the oil well end and / or in the cylindrical portion of the oil hole by the impact tool.
Hierdurch können (parasitäre) Schubspannungen weitgehend, wenn nicht sogar vollständig, vermieden werden. Ferner kann verhindert werden, dass sich die Kurbelwelle bei einem nicht exakt ausgerichteten Schlagwerkzeug durch den Schlag ungewünscht verdreht. As a result, (parasitic) shear stresses can largely, if not completely, be avoided. Furthermore, it can be prevented that the crankshaft undesirably turns when the impact tool is not precisely aligned.
Durch die Arretiereinrichtung kann die Schlagkraft besonders zielgerichtet in den gewünschten Bereich eingebracht werden. Dies ist möglich, da sich die Kurbelwelle beim Auftreffen des Schlagwerkzeugs nicht ungewollt entlang oder entgegen der Drehrichtung verdrehen kann. By the locking device, the impact force can be introduced particularly targeted in the desired area. This is possible because the crankshaft can not unintentionally twist along or against the direction of rotation when hitting the striking tool.
Durch die Arretiereinrichtung kann insbesondere ein hochpräzises Arbeiten bzw. Schlagverfestigen gewährleistet sein. Die Schlagpositionen und auch die Schlagabstände können ganz besonders gezielt und mit geringen Toleranzen umgesetzt werden. In particular, a high-precision work or impact hardening can be ensured by the locking device. The impact positions as well as the impact distances can be implemented in a very targeted manner and with minimal tolerances.
Bei einer Arretiereinrichtung kann es sich um eine Einrichtung handeln, die die Kurbelwelle vorzugsweise kraftschlüssig und/oder formschlüssig arretiert bzw. mit diesem Ziel in den Antriebsstrang bzw. in die Vorrichtung eingreift. Vorzugsweise ist eine kraftschlüssige Arretierung vorgesehen, wonach die Arretierkraft derart gewählt ist, dass ein Verdrehen der Kurbelwelle beim Einbringen der Schlagkraft vermieden oder zumindest unterdrückt wird. In a locking device may be a device which locks the crankshaft preferably non-positively and / or positively or engages with this goal in the drive train or in the device. Preferably, a non-positive locking is provided, after which the locking force is selected such that a rotation of the crankshaft when introducing the impact force is avoided or at least suppressed.
Bei der Arretiereinrichtung kann es sich um eine hydraulisch, pneumatisch und/oder elektrisch betriebene Arretiereinrichtung handeln. Vorzugsweise weist die Arretiereinrichtung eine oder mehrere Bremsbacken auf, beispielsweise zwei Bremsbacken, drei Bremsbacken, vier Bremsbacken oder mehr Bremsbacken. The locking device may be a hydraulically, pneumatically and / or electrically operated locking device. The locking device preferably has one or more brake shoes, for example two brake shoes, three brake shoes, four brake shoes or more brake shoes.
Die Arretiereinrichtung wird vorzugsweise an der Werkstückantriebseinheit angebracht. Beispielsweise kann die Arretiereinrichtung an einem Backenfutter bzw. einem Spannflansch, einem Befestigungs- flansch bzw. einer Planscheibe der Werkstückantriebseinrichtung oder direkt auf dem Motor bzw. dem Antrieb angeordnet sein. The locking device is preferably attached to the workpiece drive unit. For example, the locking device on a jaw chuck or a clamping flange, a mounting flange or a face plate of the workpiece drive device or be arranged directly on the motor or the drive.
Insbesondere beim Schlagverfestigen von schräg verlaufenden Ölbohrungen kann die Verwendung einer Arretiereinrichtung von Vorteil sein, um zu verhindern, dass sich die Kurbelwelle bei einem schrägen Schlag auf die Ölbohrung verdreht. In particular, when impact hardening of inclined oil holes, the use of a locking device may be advantageous to prevent the crankshaft from twisting in an oblique stroke on the oil hole.
Üblicherweise verlaufen die Ölbohrungen, ausgehend von der jeweiligen Lauffläche des Zapfens, senkrecht durch den Zapfen bzw. auf die Mittelachse des entsprechenden Zapfens zu. Die Ölbohrungen kön- nen allerdings auch schräg durch den jeweiligen Zapfen verlaufen, beispielsweise wenn eine Ölbohrung eines Pleuellagerzapfens ohne eine zusätzliche Verbindungsbohrung mit der Ölbohrung eines Hauptlagerzapfens verbunden werden soll. Usually, the oil holes, starting from the respective running surface of the pin, extend perpendicularly through the pin or onto the center axis of the corresponding pin. However, the oil holes can also run obliquely through the respective pin, for example, when an oil hole of a connecting rod journal is to be connected without an additional connection bore with the oil hole of a main journal.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren für die Kaltverfestigung (insbesondere für die Schlagverfestigung) einer senkrecht verlaufenden Ölbohrung verwendet. Die Erfindung kann allerdings auch für die Verfestigung von schräg verlaufenden Ölbohrungen eingesetzt werden, wobei das Schlagwerkzeug dann vorzugsweise ebenfalls senkrecht auf die Ölbohrungsendung wirken kann. Allerdings kann das Schlagwerkzeug in diesem Fall bzw. grundsätzlich auch schräg gestellt werden. Vorzugsweise ist die Mittelachse des Schlagwerkzeugs koaxial zu der Mittelachse der zu verfestigenden Ölbohrung ausgerichtet, damit auch die eingebrachte Schlagkraft entlang der Mittelachse der Ölbohrung verläuft. The method according to the invention is preferably used for work hardening (in particular for impact hardening) of a vertical oil bore. However, the invention can also be used for the consolidation of inclined oil holes, the impact tool then preferably also can act perpendicular to the oil well. However, the impact tool in this case or in principle can also be placed obliquely. Preferably, the central axis of the striking tool is aligned coaxially with the central axis of the oil hole to be solidified, so that the applied impact force along the central axis of the oil bore extends.
Es kann hierzu erforderlich sein, Stützhilfen einzusetzen, um ein Abrutschen oder Abknicken des Schlagwerkzeugs zu vermeiden. In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass für den Betrieb der Antriebseinrichtung eine Lageregelung verwendet wird, um die Kurbelwelle in die Schlagposition zu drehen, wonach die Kurbelwelle vorzugsweise schrittweise bzw. getaktet gedreht wird. It may be necessary to use support aids to prevent slipping or kinking of the impact tool. In one embodiment of the invention can be provided that for the operation of the drive device, a position control is used to rotate the crankshaft in the impact position, after which the crankshaft is preferably rotated stepwise or clocked.
Mit einer Lageregelung bzw. Positionsregelung kann somit eine Punkt-zu-Punkt-Bewegung der Kurbel- welle erreicht werden. Beispielsweise kann eine Positionssteuerung eingesetzt werden, um die Kurbelwelle schrittweise bzw. getaktet von einer Schlagposition zur nächsten Schlagposition zu drehen. Im einfachsten Fall kann hierfür eine PTP-Steuerung bzw. Punktsteuerung vorgesehen sein. With a position control or position control, a point-to-point movement of the crankshaft can thus be achieved. For example, a position control can be used to rotate the crankshaft step by step or clocked from one impact position to the next impact position. In the simplest case, a PTP control or point control can be provided for this purpose.
Die Antriebseinrichtung kann einen Motor, insbesondere einen Elektromotor, umfassen. Bei dem Elekt- romotor kann es sich grundsätzlich um einen beliebigen Elektromotor, beispielsweise einen Drehstrommotor (insbesondere eine Drehstrom-Asynchronmaschine), einen Wechselstrommotor, einen Gleichstrommotor oder einen Universalmotor, handeln. The drive device may comprise a motor, in particular an electric motor. In principle, the electric motor can be any desired electric motor, for example a three-phase motor (in particular a three-phase asynchronous machine), an AC motor, a DC motor or a universal motor.
Vorzugsweise kann ein Schrittmotor verwendet werden. Es kann auch eine zweigeteilte Antriebseinrichtung vorgesehen sein, bei der beispielsweise ein Motor an jedem Ende der Kurbelwelle vorgesehen ist, d. h. ein Synchronantrieb bzw. beidseitiger Antrieb der Kurbelwelle. In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steuerung der Antriebseinrichtung und die Steuerung der Arretiereinrichtung miteinander synchronisiert werden derart, dass die Arretiereinrichtung die Kurbelwelle erst dann arretiert, wenn die Kurbelwelle in der Schlagposition stillsteht. Preferably, a stepper motor can be used. It is also possible to provide a two-part drive device in which, for example, a motor is provided at each end of the crankshaft, ie a synchronous drive or double-sided drive of the crankshaft. In one embodiment of the invention can be provided that the control of the drive device and the control of the locking device are synchronized with each other such that the locking device locks the crankshaft only when the crankshaft is stationary in the impact position.
Die Arretiereinrichtung kann grundsätzlich, bei entsprechender Bauweise, beispielsweise bei einer auf Kraftschluss basierenden Bauweise, auch zum Abbremsen der Drehbewegung der Kurbelwelle verwendet werden. Es ist aber besonders zu bevorzugen, die Arretiereinrichtung lediglich zum Arretieren der Kurbelwelle in der Schlagposition einzusetzen, wodurch die Dynamik bzw. Drehung der Kurbelwelle nur durch die Antriebseinrichtung beeinflusst wird. Das heißt, ein Drehmoment, das zu einer Beschleunigung der Kurbelwelle führt (oder zu einem Abbremsen), sollte vorzugsweise ausschließlich seitens der An- triebseinrichtung eingebracht werden. Beispielsweise können dann die Steuerung der Antriebseinrichtung (z. B. eine Lageregelung) und/oder die Steuerung der Arretiereinrichtung besonders einfach aufgebaut sein. Es kann somit ausreichend sein, durch entsprechendes Zeitmanagement lediglich die Zeitpunkte zu synchronisieren, zu denen Antriebseinrichtung und Arretiereinrichtung auf die Kurbelwelle einwirken. Vorzugsweise wirken die Antriebseinrichtung und die Arretiereinrichtung also nicht gleichzeitig auf die Kurbelwelle ein. The locking device can in principle, with appropriate design, for example in a traction-based design, also be used for braking the rotational movement of the crankshaft. However, it is particularly preferable to use the locking device only for locking the crankshaft in the impact position, whereby the dynamics or rotation of the crankshaft is influenced only by the drive device. That is, a torque that leads to an acceleration of the crankshaft (or to a deceleration), should preferably be introduced exclusively by the drive device. For example, the control of the drive device (eg, a position control) and / or the control of the locking device can then be of particularly simple construction. It may therefore be sufficient to synchronize by appropriate time management only the times at which the drive device and locking device act on the crankshaft. Preferably, therefore, the drive device and the locking device do not simultaneously act on the crankshaft.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann außerdem vorgesehen sein, dass die Steuerung der Arretiereinrichtung und die Steuerung des wenigstens einen Schlagwerkzeugs miteinander synchronisiert werden derart, dass das wenigstens eine Schlagwerkzeug die Schlagkraft erst dann in die zumindest eine Ölbohrungsendung und/oder in den zylindrischen Abschnitt der Ölbohrung der Kurbelwelle einbringt, wenn die Kurbelwelle in der Schlagposition arretiert ist. In one embodiment of the invention may also be provided that the control of the locking device and the control of the at least one impact tool are synchronized with each other such that the at least one impact tool the impact force in the at least one oil well end and / or in the cylindrical portion of the oil hole the crankshaft when the crankshaft is locked in the impact position.
Hierdurch können ungewünschte Schubspannungen vollständig vermieden werden. Die Synchronisierung der Steuerungen der Antriebseinrichtung, Arretiereinrichtung und/oder des wenigstens einen Schlagwerkzeugs kann auch derart erfolgen, dass sich die Zeitpunkte bzw. Zeitbereiche, in denen die einzelnen Komponenten auf die Kurbelwelle einwirken, zumindest teilweise überlappen. Hierdurch kann eine schnellere Taktung des gesamten Verfahrens erreichbar sein. In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Antriebseinrichtung als Direktantrieb ausgebildet ist. As a result, undesired shear stresses can be completely avoided. The synchronization of the controls of the drive device, locking device and / or the at least one impact tool can also be such that overlap the times or time periods in which the individual components act on the crankshaft, at least partially. As a result, a faster timing of the entire process can be achieved. In one embodiment of the invention can be provided that the drive device is designed as a direct drive.
Vorzugsweise ist eine Antriebseinrichtung ohne Kupplung vorgesehen. Unter einem Direktantrieb werden vorliegend Antriebe verstanden, bei denen der Motor, vorzugsweise ein Elektromotor, und die antreibende Welle direkt bzw. ohne Übersetzung verbunden bzw. gekoppelt sind. Insbesondere auf ein Getriebe kann verzichtet werden. Vorzugsweise kann bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch auf eine Kupplung, insbesondere eine Rutschkupplung, verzichtet werden. Eine Rutschkupplung, mitunter zum Schonen von Bauteilen, ist beispielsweise in dem Verfahren gemäß der EP 1 716 260 B1 vorgesehen, um beim Zwangsstopp der Kurbelwelle durch das Auftreffen des Schlagkopfes die Antriebseinrichtung bzw. die Vorrichtung nicht zu beschädigen. Eine derartige Beschädigung ist bei dem vorliegend beschriebenen Verfahren ausgeschlossen, wodurch die Rutschkupplung unnötig sein kann. Preferably, a drive device is provided without a clutch. In the present case, a direct drive is understood to mean drives in which the motor, preferably an electric motor, and the driving shaft are connected or coupled directly or without translation. In particular, a transmission can be dispensed with. When using the method according to the invention, it is preferably also possible to dispense with a coupling, in particular a slip clutch. A slip clutch, sometimes for the protection of components, is provided, for example, in the method according to EP 1 716 260 B1, in order not to damage the drive device or the device when the crankshaft is forcibly stopped due to the impact of the impact head. Such damage is excluded in the presently described method, whereby the slip clutch may be unnecessary.
Hierdurch ist der Aufbau der Antriebseinrichtung ganz besonders einfach und somit wirtschaftlich. As a result, the structure of the drive device is particularly simple and therefore economical.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Arretiereinrichtung und die Antriebseinrichtung voneinander separiert angeordnet werden. In one embodiment of the invention may be provided in particular that the locking device and the drive means are arranged separated from each other.
Die Arretiereinrichtung ist vorzugsweise nicht als Bremsanordnung innerhalb der Antriebseinrichtung, die beispielsweise für die Positionsregelung erforderlich sein kann, ausgebildet. Üblicherweise ist in einer Antriebseinrichtung, die einen Elektromotor umfasst und über eine Lageregelung bzw. Positionsregelung einen Punkt-zu-Punkt-Betrieb durchführt, ohnehin keine Bremsanordnung vorgesehen, da die Drehmomente durch Spannungs- und/oder Stromregelung des Elektromotors erzeugt werden. Sollte allerdings die Antriebseinrichtung eine herkömmliche Bremseinrichtung umfassen, so kann gegebenenfalls vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäße Arretiereinrichtung zusätzlich hierzu vorgesehen und als eine hiervon unabhängige Baugruppe ausgebildet ist. The locking device is preferably not as a brake assembly within the drive device, which may be required, for example, for the position control formed. Usually, no braking arrangement is provided in a drive device which comprises an electric motor and performs a point-to-point operation via a position control or regulation, since the torques are generated by voltage and / or current regulation of the electric motor. If, however, the drive device comprise a conventional braking device, it may optionally be provided that the locking device according to the invention is additionally provided for this purpose and designed as an assembly independent of this.
Grundsätzlich kann die Arretiereinrichtung auch innerhalb der Antriebseinrichtung separiert angeordnet sein. Vorzugsweise handelt es sich auch in diesem Fall um voneinander unabhängige Komponenten, die räumlich separiert und/oder funktionell unabhängig sind. In einer alternativen Variante, die nicht bevorzugt ist, kann eine Bremseinrichtung der Antriebseinrichtung verwendet werden. Hierzu ist diese geeignet auszulegen, damit sich die Kurbelwelle bei Einbringen der Schlagkraft nicht verdreht. In principle, the locking device can also be arranged separated within the drive device. Also in this case, these are preferably independent components which are spatially separated and / or functionally independent. In an alternative variant, which is not preferred, a braking device of the drive device can be used. For this purpose, this is suitable interpreted, so that the crankshaft is not twisted when introducing the impact force.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass die Arretiereinrichtung die Kur- beiwelle mittelbar arretiert, indem die Arretiereinrichtung eine drehbare Befestigungseinrichtung, vorzugsweise einen Befestigungsflansch bzw. einen Spannflansch der Befestigungseinrichtung, an dem bzw. an der die Kurbelwelle festgelegt ist, arretiert. In one embodiment of the invention may further be provided that the locking device indirectly locks the spa at by the locking device a rotatable fastening device, preferably a mounting flange or a clamping flange of the fastening device, on which or on which the crankshaft is fixed arrives.
An Stelle des Befestigungsflansches oder zusätzlich zu dem Befestigungsflansch kann die Befestigungs- einrichtung auch eine Planscheibe oder ein sonstiges Spannmittel umfassen. Insbesondere kann eine Planscheibe mit mehreren Spannbacken, beispielsweise zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr Spannbacken, vorgesehen sein. Hierdurch können Kurbelwellentypen mit verschiedenen Durchmessern festgelegt werden. Instead of the mounting flange or in addition to the mounting flange, the fastening device may also include a face plate or other clamping means. In particular, a face plate with a plurality of clamping jaws, for example, two, three, four, five, six or more jaws, may be provided. As a result, crankshaft types with different diameters can be defined.
Üblicherweise ist die Kurbelwelle zu deren Bearbeitung über eine Befestigungseinrichtung an einer Antriebswelle drehbar festgelegt. Usually, the crankshaft is rotatably fixed for the processing thereof via a fastening device on a drive shaft.
Um die Kurbelwelle in ihrer Schlagposition zu arretieren, kann die Arretiereinrichtung grundsätzlich an ei- ner beliebigen Position angreifen, die mechanisch mit der Antriebseinrichtung bzw. mit der Kurbelwelle gekoppelt ist. Beispielsweise kann die Arretiereinrichtung an der Kurbelwelle selbst angreifen, innerhalb der Antriebseinrichtung z. B. an der Antriebswelle angreifen, außerhalb der Antriebseinrichtung z. B. an der Antriebswelle angreifen oder besonders bevorzugt an der Befestigungseinrichtung, insbesondere einem Befestigungsflansch oder einer Planscheibe bzw. einem sonstigen Spannmittel, angreifen. In order to lock the crankshaft in its impact position, the locking device can in principle engage an arbitrary position, which is mechanically coupled to the drive device or to the crankshaft. For example, the locking device can act on the crankshaft itself, within the drive device z. B. attack on the drive shaft, outside the drive device z. B. attack on the drive shaft or particularly preferably on the fastening device, in particular a mounting flange or a face plate or other clamping means, attack.
In einer Ausgestaltung kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Arretiereinrichtung im Bereich eines Außenumfangs an der Befestigungseinrichtung bzw. an dem Befestigungsflansch bzw. an der Planscheibe bzw. an dem Spannflansch angreift. Dadurch, dass die Arretiereinrichtung im Bereich eines Außenumfangs einer Scheibe oder Welle angreift, können die anzusetzenden bzw. notwendigen Arretierkräfte geringer ausfallen. Abhängig von der radialen Position der Arretiereinrichtung, bezogen auf die Drehachse der Antriebswelle, wird entsprechend weniger Kraft benötigt, um ein Torsionsmoment zu blocken, je größer der radiale Abstand zu der Drehachse ist. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Arretiereinrichtung erst dann angreift, wenn die Kurbelwelle bereits in der Schlagposition still steht. In one embodiment, it can be provided, in particular, that the locking device engages in the region of an outer circumference on the fastening device or on the fastening flange or on the face plate or on the clamping flange. Because the locking device engages in the region of an outer circumference of a disk or shaft, the locking forces to be applied or necessary can be smaller. Depending on the radial position of the locking device, based on the axis of rotation of the drive shaft, correspondingly less force is required to block a torsion, the greater the radial distance from the axis of rotation. It is particularly advantageous if the locking device engages only when the crankshaft is already stationary in the impact position.
Grundsätzlich kann die Arretiereinrichtung auch an mehreren Stellen innerhalb der Vorrichtung angreifen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Arretiereinrichtung an jeweils einer geeigneten Stelle im Bereich beider Enden der Kurbelwelle, beispielsweise an dort befindlichen Befestigungsflanschen, an- greift. In principle, the locking device can also engage at several points within the device. For example, it can be provided that the locking device engages at a suitable point in each case in the region of both ends of the crankshaft, for example on fastening flanges located there.
Es kann auch eine AbStützung in der Art eines Reitstocks vorgesehen sein, um die Kurbelwelle an ihrem von der Antriebseinrichtung abgewandten Ende drehbar abzustützen bzw. festzulegen. Die Arretiereinrichtung kann dann beispielsweise im Bereich der Antriebseinrichtung bzw. Antriebswelle und/oder im Bereich der AbStützung angreifen. Vorzugsweise greift die Arretiereinrichtung auch in diesem Fall an der Befestigungseinrichtung, vorzugsweise einem Befestigungsflansch, wie beschrieben, an. It may also be provided a support in the manner of a tailstock to rotatably support or fix the crankshaft at its end remote from the drive means end. The locking device can then attack, for example, in the region of the drive device or drive shaft and / or in the area of the support. Preferably, in this case, the locking device also engages the fastening device, preferably a fastening flange, as described.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Arretiereinrichtung ausgebildet ist, um eine Drehung der Kurbelwelle entgegen und/oder in Drehrichtung der Kurbelwelle zu vermeiden. Die Schlagdrücke, die von dem Schlagkolben zu der Schlagkraft umgesetzt werden, können - je nach Betrieb - zwischen 10 und 300 bar, bevorzugt zwischen 30 und 180 bar, und besonders bevorzugt zwischen 50 und 130 bar, betragen. In one embodiment of the invention can be provided that the locking device is designed to prevent rotation of the crankshaft opposite and / or in the direction of rotation of the crankshaft. The impact pressures, which are converted by the percussion piston to the impact force, depending on the operation - between 10 and 300 bar, preferably between 30 and 180 bar, and more preferably between 50 and 130 bar, amount.
Die Temperatur im Bereich des zu bearbeitenden Kurbelwellensegments bzw. Übergangsradius sollte vorzugsweise nicht höher als 65°C liegen; bevorzugt werden Werte zwischen 12°C und 25°C. The temperature in the region of the crankshaft segment or transition radius to be machined should preferably not be higher than 65 ° C; values between 12 ° C and 25 ° C are preferred.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Kaltverfestigen einer Kurbelwelle kann zusätzlich zu der Kaltverfestigung der zumindest einen Ölbohrungsendung und/oder dem zumindest einen zylindrischen Abschnitt der Ölbohrung vor, nach oder gleichzeitig mit der Verfestigung der zumindest einen Ölbohrungsendung und/oder dem zumindest einen zylindrischen Abschnitt der Ölbohrung eine Schlagverfestigung von Übergangsradien der Kurbelwelle, insbesondere von Übergangsradien zwischen Pleuellagerzapfen und Kurbelwangen und/oder Übergangsradien zwischen Hauptlagerzapfen und den Kurbelwan- gen der Kurbelwelle, vorgesehen sein. In the method according to the invention for work hardening a crankshaft, in addition to the work hardening of the at least one oil well end and / or the at least one cylindrical section of the oil well, before, after or simultaneously with the solidification of the at least one oil well end and / or the at least one cylindrical section of the oil well Schlagverfestigung of transition radii of the crankshaft, in particular transitional radii between connecting rod journal and crank webs and / or transition radii between the main journal and the Kurbelwan- gene of the crankshaft, be provided.
Merkmale und Verfahrensschritte, die vorstehend bezüglich des Schlagverfestigens der Ölbohrungsendungen bzw. der zylindrischen Abschnitte beschrieben wurden, können, sofern dies technisch nicht ausgeschlossen ist, auch für das Schlagverfestigen der Übergangsradien zwischen Pleuellagerzapfen und Kurbelwangen bzw. Hauptlagerzapfen und Kurbelwangen vorgesehen sein. Features and method steps that have been described above with respect to the impact hardening of the oil well endings or the cylindrical sections can, if this is not technically excluded, also be provided for the impact hardening of the transition radii between connecting rod journal and crank webs or main journal and crank webs.
In einer Ausgestaltung der Erfindung betreffend das Schlagverfestigen der Übergangsradien zwischen Pleuellagerzapfen und Kurbelwangen bzw. Hauptlagerzapfen und Kurbelwangen kann das wenigstens eine Schlagwerkzeug mit einer Periodizität, vorzugsweise mit einer Taktung bzw. Schlagfrequenz von 0,5 Hz bis 30 Hz, besonders bevorzugt mit einer Taktung von 0,5 Hz bis 5 Hz und ganz besonders bevorzugt mit einer Taktung von 0,5 Hz bis 3 Hz, eine Schlagbewegung durchführen bzw. die Schlagkraft einbringen. In one embodiment of the invention concerning the impact hardening of the transition radii between connecting rod journal and crank webs and main journals and crank webs, the at least one impact tool with a periodicity, preferably with a beat frequency of 0.5 Hz to 30 Hz, more preferably with a timing of 0.5 Hz to 5 Hz and very particularly preferably with a cycle of 0.5 Hz to 3 Hz, perform a striking motion or bring the impact force.
Selbstverständlich können auch andere Taktungen, beispielsweise auch Schlagfrequenzen zwischen 0,1 Hz und 50 Hz, vorgesehen sein, die vorgenannten Werte eignen sich jedoch ganz besonders. Of course, other timings, for example, beat frequencies between 0.1 Hz and 50 Hz, may be provided, but the above values are particularly suitable.
Üblicherweise weist die Kurbelwelle an allen Übergängen bzw. Querschnittsänderungen Übergangsradien auf. Dies gilt insbesondere für Querschnittsänderungen zwischen Lagerzapfen und Kurbelwangen. Übergangsradien können aber auch für beliebige andere Querschnittsänderungen, insbesondere für Querschnittsänderungen an den Endpartien der Kurbelwelle, z. B. bei einem Übergang auf einenThe crankshaft usually has transition radii at all transitions or cross-sectional changes. This is especially true for cross-sectional changes between journals and crank webs. But transition radii can also for any other cross-sectional changes, in particular for changes in cross section at the end portions of the crankshaft, z. B. at a transition to a
Flansch, eine Scheibe oder eine Welle etc., vorgesehen sein. Ein Übergangsradius der Kurbelwelle, dessen Dauerfestigkeit verbessert werden soll, muss somit nicht unbedingt zwischen einem Pleuellagerzapfen und einer Kurbelwange oder einem Hauptlagerzapfen und einer Kurbelwange vorliegen, sondern kann an einer beliebigen Stelle der Kurbelwelle angeordnet sein. Die Begriffe "Pleuellagerzapfen", "Hauptlagerzapfen", "Flansch", "Zapfen" und/oder "Kurbelwange" können dementsprechend von einem Fachmann umgedeutet werden. Flange, a disc or a shaft, etc. may be provided. A transition radius of the crankshaft whose fatigue strength is to be improved, thus need not necessarily exist between a connecting rod journal and a crank arm or a main journal and a crank arm, but may be located at any point of the crankshaft. The terms "connecting rod journal", "Main journal", "flange", "pin" and / or "crank arm" can accordingly be reinterpreted by a person skilled in the art.
Die Kurbelwelle kann verschiedene Arten von Übergangsradien, beispielsweise Hohlkehlen, zum Bei- spiel in Korbbogenform, oder auch hinterschnittene bzw. hinterlegte Radien bzw. Radien mit Übergängen, aufweisen. Die Übergangsradien können beispielsweise tangierend in die Lagerzapfenstellen bzw. Laufflächen der Haupt- und Pleuellagerzapfen übergehen. The crankshaft can have different types of transition radii, for example, fillets, for example in the form of a basket, or else undercut or deposited radii or radii with transitions. The transition radii can, for example, pass tangentially into the journal positions or running surfaces of the main and connecting rod journal.
Dies gilt auch für Übergänge zu Flanschen, Zapfen und sonstigen geometrischen Querschnittsverände- rungen - sowohl für tangierende wie hinterlegte Radien. This also applies to transitions to flanges, cones and other geometrical changes in cross section - both for tangent and deposited radii.
In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Schlagverfestigung der Übergangsradien zwischen Pleuellagerzapfen und Kurbelwangen und/oder Hauptlagerzapfen und Kurbelwangen derart erfolgt, dass sich die Schlageindrücke eines Schlagkopfes des Schlagwerkzeugs entlang des ringförmig um den Pleuellagerzapfen oder Hauptlagerzapfen umlaufenden jeweiligen Übergangsradius definiert überlappen. In one embodiment, it may be provided that the impact hardening of the transition radii between connecting rod journal and crank webs and / or main journal and crank webs is such that overlap the impact impressions of a percussion head of the percussion tool along the annular transition around the connecting rod journal or main journal respective transition radius defined.
Insbesondere wenn sich die Schlageindrücke eines Schlagkopfes entlang des ringförmig um den Zapfen umlaufenden jeweiligen Übergangsradius der Kurbelwelle überlappen sollen, d. h. wenn die Schlagposi- tionen eng beabstandet sind, ist es erforderlich die Schlagkraft hochpräzise und gezielt einzubringen. Ohne die vorstehend beschriebene Arretiereinrichtung ist dies schwierig, da sich die Kurbelwelle beim Einbringen der Schlagkraft von einer Schlagposition in die vorhergehende Schlagposition zumindest teilweise zurückdrehen würde, wenn der Schlagkopf in den Schlageindruck des vorhergehenden Schlages eindringt. Da sich gezeigt hat, dass durch überlappende Schlageindrücke bzw. eng angeordnete und exakt festgelegte Schlagpositionen eine besonders wirksame Erhöhung der Dauerschwingfestigkeit bzw. Biegewechselfestigkeit und Torsionswechselfestigkeit erzeugen lässt, ist die Verwendung einer Arretiereinrichtung in Kombination mit dem Einbringen von eng gesetzten und/oder präzisen Schlagabständen insbesondere derart, dass sich die Schlageindrücke überlappen bzw. überschneiden, besonders vorteilhaft. In particular, when the impact impressions of a percussion head are to overlap along the respective transition radius of the crankshaft which revolves in an annular manner around the pin, d. H. if the impact positions are closely spaced, it is necessary to apply the impact force in a highly precise and targeted manner. Without the locking device described above, this is difficult because the crankshaft would at least partially turn back when introducing the impact force of a stroke position in the previous impact position when the impact head penetrates into the impact impression of the previous blow. Since it has been shown that by overlapping impact impressions or closely arranged and precisely defined impact positions can produce a particularly effective increase in fatigue strength and fatigue strength and Torsionswechselfestigkeit, the use of a locking device in combination with the introduction of closely spaced and / or precise impact distances in particular such that the impact impressions overlap or overlap, particularly advantageous.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Schlagverfestigen einer Kurbelwelle, wobei die Kurbelwelle Pleuellagerzapfen, Hauptlagerzapfen und Kurbelwangen aufweist, und wobei die Pleuellagerzapfen und die Hauptlagerzapfen Ölbohrungen aufweisen. Erfindungsgemäß ist bezüglich der Vorrichtung vorgesehen, dass zumindest in eine Ölbohrungsendung einer der Ölbohrungen und/oder in zumindest einen zylindrischen Abschnitt einer der Ölbohrungen eine Schlagkraft mittels eines Schlagkopfes eines Schlagwerkzeugs eingebracht wird. The invention also relates to a device for impact hardening of a crankshaft, the crankshaft having connecting rod journals, main bearing journals and crank webs, and wherein the connecting rod journals and the main bearing journals have oil bores. According to the invention is provided with respect to the device that at least in an oil well end of one of the oil holes and / or in at least one cylindrical portion of the oil wells an impact force is introduced by means of a percussion head of a striking tool.
Merkmale, die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden, sind selbstverständlich auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft umsetzbar - und umge- kehrt. Ferner können Vorteile, die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannt wurden, auch auf die erfindungsgemäße Vorrichtung bezogen verstanden werden - und umgekehrt. In einer Ausgestaltung der Vorrichtung kann außerdem eine Antriebseinrichtung vorgesehen sein, um die Kurbelwelle in eine Schlagposition zu drehen. Ferner kann eine Arretiereinrichtung vorgesehen sein, um die Kurbelwelle in der Schlagposition zu arretieren, wobei weiter wenigstens ein Schlagwerkzeug vorgesehen ist, um in der Schlagposition eine Schlagkraft in die zumindest eine Ölbohrungsendung und/oder in den zumindest einen zylindrischen Abschnitt einzubringen. Features which have already been described in connection with the method according to the invention are of course also advantageously implementable for the device according to the invention - and vice versa. versa. Furthermore, advantages which have already been mentioned in connection with the method according to the invention can also be understood as related to the device according to the invention - and vice versa. In one embodiment of the device may also be provided a drive means to rotate the crankshaft in a striking position. Further, a locking device may be provided to lock the crankshaft in the impact position, wherein further at least one impact tool is provided to bring in the impact position an impact force in the at least one oil well end and / or in the at least one cylindrical portion.
Die Vorrichtung kann ferner ausgebildet sein, Schlagkräfte auch in Übergangsradien zwischen Pleuellagerzapfen und Kurbelwangen und/oder Übergangsradien zwischen Hauptlagerzapfen und den Kurbelwangen der Kurbelwelle bzw. Übergänge zu Flanschen, Zapfen und sonstigen geometrischen Querschnittsveränderungen der Kurbelwelle - sowohl für tangierende wie hinterlegte Radien - einzubringen. The device can also be designed to introduce impact forces in transition radii between connecting rod journal and crank webs and / or transition radii between the main journal and the crank webs of the crankshaft or transitions to flanges, pins and other geometric cross-sectional changes of the crankshaft - both tangent and deposited radii.
Es kann eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung vorgesehen sein, die die Steuerungen der Arretiereinrichtung, der Antriebseinrichtung und/oder des wenigstens einen Schlagwerkzeugs umfasst. It can be provided a control and / or regulating device, which includes the controls of the locking device, the drive device and / or the at least one impact tool.
Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung kann als Mikroprozessor ausgebildet sein. The control and / or regulating device can be designed as a microprocessor.
Anstelle eines Mikroprozessors kann auch eine beliebig weitere Einrichtung zur Implementierung einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung vorgesehen sein, beispielsweise eine oder mehrere Anordnungen diskreter elektrischer Bauteile auf einer Leiterplatte, eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder eine sonstige programmierbare Schaltung, beispielsweise auch ein Field Programmable Gate Array (FPGA), eine programmierbare logische Anordnung (PLA) und/oder ein handelsüblicher Computer. Instead of a microprocessor can also be provided any further means for implementing a control and / or regulating device, for example one or more arrangements of discrete electrical components on a circuit board, a programmable logic controller (PLC), an application-specific integrated circuit (ASIC) or another Programmable circuit, for example, a Field Programmable Gate Array (FPGA), a programmable logic device (PLA) and / or a commercial computer.
Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um ein vorstehend beschriebenes Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ausgeführt wird. The invention also relates to a computer program with program code means for carrying out a method as described above, when the program is executed on a control and / or regulating device, in particular on a microprocessor.
Einige der Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung können grundsätzlich in ihrem Aufbau der Vorrichtung nach der EP 1 716 260 B1 entsprechen, weshalb der Offenbarungsgehalt der EP 1 716 260 B1 durch Referenzierung vollständig in die vorliegende Offenbarung integriert sei. In principle, some of the components of the device according to the invention may correspond in their construction to the device according to EP 1 716 260 B1, for which reason the disclosure content of EP 1 716 260 B1 is completely integrated into the present disclosure by referencing.
Die Erfindung betrifft auch eine Kurbelwelle, hergestellt nach einem vorstehend beschriebenen Verfahren. Die erfindungsgemäße Kurbelwelle unterscheidet sich von herkömmlichen Kurbelwellen insbesondere dadurch, dass deren Ölbohrungsendungen und/oder die zylindrischen Abschnitte der Ölbohrungen kaltverfestigt, vorzugsweise schlagverfestigt, wurden. The invention also relates to a crankshaft produced by a method as described above. The crankshaft according to the invention differs from conventional crankshafts in particular in that their oil well endings and / or the cylindrical sections of the oil wells are work hardened, preferably impact-strengthened.
Wenn außerdem die Übergangsradien zwischen Pleuellagerzapfen und Kurbelwangen und/oder die Übergangsradien zwischen Hauptlagerzapfen und den Kurbelwangen der Kurbelwelle schlagverfestigt wurden, kann sich eine charakteristische Verfestigung der Kurbelwelle ergeben, insbesondere wenn eine Arretiereinrichtung verwendet wird und sich die Schlagabstände und somit die Schlagabdrücke der einzelnen Schläge überlappen. In addition, if the transition radii between the connecting rod journal and the crank webs and / or the transition radii between the main journal and the crank webs of the crankshaft were solidified, a characteristic hardening of the crankshaft may result, especially when a locking device is used and overlap the impact distances and thus the impact marks of the individual strokes ,
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Embodiments of the invention will be described in more detail with reference to the drawing.
Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden. The figures each show preferred embodiments in which individual features of the present invention are illustrated in combination with each other. Features of an exemplary embodiment can also be implemented independently of the other features of the same exemplary embodiment and can accordingly be readily connected by a person skilled in the art to further meaningful combinations and sub-combinations with features of other exemplary embodiments.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen. In the figures, functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
Es zeigen schematisch: They show schematically:
Fig. 1 eine Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in einer ersten Ausführung; 1 shows an overall view of a device according to the invention for carrying out the method in a first embodiment;
Fig. 2 einen beispielhafter Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens; 2 shows an exemplary flowchart of the method according to the invention;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Teils der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in einer zweiten Ausführung; 3 shows a perspective view of a part of the device according to the invention for carrying out the method in a second embodiment;
Fig. 4 eine Schlageinrichtung mit einem Schlagwerkzeug und einem Schlagkopf mit kugelförmiger Fig. 4 shows a beating device with a percussion tool and a percussion head with spherical
Oberfläche in vergrößerter Darstellung gemäß Einzelheit "A" aus Fig. 1 ;  Surface in enlarged view according to detail "A" of Fig. 1;
Fig. 5a eine Schlageinrichtung mit einem Schlagwerkzeug mit zwei Schlagköpfen mit jeweils kugelförmiger Oberfläche bei der Verfestigung von gerade verlaufenden Ölbohrungen; 5a shows a striking device with a percussion tool with two impact heads each having a spherical surface in the solidification of straight-running oil holes.
Fig. 5b die Schlageinrichtung der Figur 5a bei der Verfestigung von schräg verlaufenden Ölbohrungen; Fig. 6 einen Ausschnitt einer Kurbelwelle mit beispielhaften Ölbohrungen und mit einer Verbindungsbohrung zwischen einer senkrecht verlaufenden Ölbohrung eines Pleuellagerzapfens und einer senkrecht verlaufenden Ölbohrung eines Hauptlagerzapfens; FIG. 5b shows the impact device of FIG. 5a during the consolidation of obliquely running oil bores; FIG. 6 shows a detail of a crankshaft with exemplary oil bores and with a connection bore between a vertically extending oil bore of a connecting rod journal and a vertical oil bore of a main journal;
Fig. 7 eine beispielhafte Ölbohrungsendung einer Ölbohrung und eine schematische Darstellung der Schlagverfestigung unter Verwendung unterschiedlich großer Schlagköpfe; FIG. 7 shows an exemplary oil well end of an oil well and a schematic illustration of impact hardening using impact heads of different sizes; FIG.
Fig. 8 ein Beispiel für eine Schlagverfestigung mit einem Schlagkopf, der einen Formabschnitt aufweist; Fig. 8 shows an example of impact strengthening with a striking head having a molding section;
Fig. 9 ein Beispiel für eine Schlagverfestigung mit einem Schlagkopf, wobei durch den Schlagkopf gleichzeitig ein Übergangsradius bzw. eine Senkung in die Ölbohrungsendung eingebracht wird; Fig. 10 ein schräg gestelltes Schlagwerkzeug in einer weiteren Ausführungsform zur Verfestigung einer schräg verlaufenden Ölbohrung; 9 shows an example of impact hardening with a striking head, wherein a transition radius or a reduction is simultaneously introduced into the oil hole end by the impact head; 10 is an obliquely arranged impact tool in a further embodiment for solidifying a slanted oil hole.
Fig. 1 1 eine Ölbohrung in einer Schnittdarstellung mit einem Übergangsradius, einer Fase und einem zylindrischen Abschnitt; Fig. 1 1 shows an oil hole in a sectional view with a transition radius, a chamfer and a cylindrical portion;
Fig. 12 ein pneumatisch/hydraulisches oder elektromechanisches Schlagwerkzeug zur Kaltverfestigung eines zylindrischen Abschnitts einer Ölbohrung; 12 is a pneumatic / hydraulic or electromechanical impact tool for work hardening a cylindrical portion of an oil hole.
Fig. 13 ein pneumatisch/hydraulisches oder elektromechanisches Schlagwerkzeug zur Kaltverfesti- gung eines zylindrischen Abschnitts einer Ölbohrung mit in mehreren Höhenebenen angeordneten Schlagköpfen; und 13 shows a pneumatic / hydraulic or electromechanical impact tool for work hardening a cylindrical section of an oil bore with impact heads arranged in several height planes; and
Fig. 14 ein Schlagwerkzeug zur Kaltverfestigung eines zylindrischen Abschnitts einer Ölbohrung mittels eines Keils und mehreren Schlagköpfen. 14 shows a striking tool for work hardening a cylindrical section of an oil hole by means of a wedge and several impact heads.
Die in Figur 1 in einer Gesamtansicht dargestellte Vorrichtung entspricht grundsätzlich in ihrem Aufbau den Vorrichtungen nach der DE 34 38 742 C2 und EP 1 716 260 B1 mit einer Schlageinrichtung 1 , weshalb nachfolgend nur auf die wesentlichen Teile und auf die Unterschiede zum Stand der Technik näher eingegangen wird. The device shown in Figure 1 in an overall view basically corresponds in its construction to the devices according to DE 34 38 742 C2 and EP 1 716 260 B1 with a beating device 1, which is why in the following only on the essential parts and the differences from the prior art will be received.
Im Ausführungsbeispiel wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Kaltverfestigung anhand eines Schlagverfestigungsprozesses dargestellt. Dies ist jedoch nicht beschränkend zu verstehen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch mit einem anderen Kaltverfestigungsverfahren realisiert werden. Die Vorrichtung weist ein Maschinenbett 2 und eine Antriebseinrichtung 3 auf. Die Antriebseinrichtung 3 wird dazu verwendet, eine Kurbelwelle 4 entlang einer Drehrichtung in eine Schlagposition zu bringen bzw. zu drehen. Die Kurbelwelle 4 weist Pleuellagerzapfen 5 und Hauptlagerzapfen 6, zwischen denen jeweils Kurbelwangen 7 angeordnet sind, auf. Zwischen Pleuellagerzapfen 5 und Kurbelwangen 7 sowie zwischen Hauptlagerzapfen 6 und Kurbelwangen 7 bzw. allgemein zwischen Querschnittsübergängen der Kurbelwelle 4 sind Übergangsradien 8 (vgl. Figuren 4 bis 6) ausgebildet. An der der Antriebseinrichtung 3 zugewandten Seite der Kurbelwelle 4 ist eine Befestigungseinrichtung 9 vorgesehen, die eine Spannscheibe bzw. einen Befestigungsflansch 10 aufweist. Auf der der Antriebseinrichtung 3 abgewandten Seite der Kurbelwelle 4 ist eine AbStützung 1 1 vorzugsweise in der Art eines Reitstocks vorgesehen, die eine weitere Befestigungseinrichtung 9 aufweist, um die Kurbelwelle 4 drehbar aufzunehmen bzw. drehbar festzulegen. Optional oder ergänzend zur AbStützung 1 1 kann eine Lü- nette, die an einer rotationssymmetrischen Stelle positioniert wird, vorgesehen sein. In the exemplary embodiment, the method according to the invention for strain hardening is illustrated by means of a impact hardening process. However, this is not restrictive. The method according to the invention can also be realized with another strain hardening process. The device has a machine bed 2 and a drive device 3. The drive device 3 is used to bring or rotate a crankshaft 4 along a direction of rotation in an impact position. The crankshaft 4 has connecting rod journal 5 and main journal 6, between which each crank webs 7 are arranged on. Transverse radii 8 (cf., FIGS. 4 to 6) are formed between connecting rod journal 5 and crank webs 7 and between main bearing journal 6 and crank webs 7 or generally between cross-sectional transitions of crankshaft 4. On the side facing the drive device 3 side of the crankshaft 4, a fastening device 9 is provided, which has a clamping disk or a mounting flange 10. On the side facing away from the drive device 3 side of the crankshaft 4, a support 1 1 is preferably provided in the manner of a tailstock having a further fastening means 9 to receive the crankshaft 4 rotatable or rotatable set. Optionally or in addition to the support 1 1, a Lü- nice, which is positioned at a rotationally symmetrical location, may be provided.
Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Arretiereinrichtung 12 vorgesehen, die im Bereich eines Außenumfangs der Befestigungseinrichtung 9 angreift. Grundsätzlich kann die Arretiereinrichtung 12 an einer beliebigen Stelle innerhalb der Vorrichtung angeordnet sein, um eine Arretierkraft auf eine Ausgangswelle der Antriebseinrichtung 3 bzw. eine vorliegend hiermit identische Eingangswelle 13 der Befestigungseinrichtung 9 und somit auf die Kurbelwelle 4 aufzubringen. Die Arretiereinrichtung 12 kann auch an mehreren Stellen der Vorrichtung angreifen. Beispielhaft ist ein zweiter Teil der Arretiereinrichtung 12 in Eingriff mit der Befestigungseinrichtung 9 im Bereich der AbStützung 1 1 gestrichelt dargestellt. According to one embodiment of the invention, a locking device 12 is provided which engages in the region of an outer circumference of the fastening device 9. In principle, the locking device 12 can be arranged at any point within the device in order to apply a locking force to an output shaft of the drive device 3 or an hereby identical input shaft 13 of the fastening device 9 and thus to the crankshaft 4. The locking device 12 can also attack at several points of the device. By way of example, a second part of the locking device 12 is shown in dashed lines in engagement with the fastening device 9 in the region of the Abstützung 1 1.
Die Arretiereinrichtung 12 basiert beispielsweise auf einer kraftschlüssigen Arretierung unter Verwendung einer nur schematisch dargestellten Bremsbackenanordnung 14. The locking device 12 is based for example on a non-positive locking using a brake shoe assembly 14 shown only schematically.
Bei der in Figur 1 dargestellten Schlageinrichtung 1 handelt es sich um eine Schlageinrichtung 1 zur Schlagverfestigung zumindest einer Ölbohrungsendung 30 (vgl. insbesondere Figur 7 bis Figur 9) einer Ölbohrung 31 (vgl. Figur 4 bis FiguM O) und/oder zumindest eines zylindrischen Abschnitts 38 (vgl. Figur 1 1 ) einer der Ölbohrungen 31 . Die dargestellte Schlageinrichtung 1 kann allerdings auch dazu ausgebildet sein, wenigstens einen Übergangsradius 8 zwischen einem Pleuellagerzapfen 5 und einer Kurbelwange 7 und/oder wenigstens einen Übergangsradius 8 zwischen einem Hauptlagerzapfen 6 und einer Kurbelwange 7 einer Kurbelwelle 4 schlagzuverfestigen. Es können auch mehrere Schlageinrichtungen 1 vorgesehen sein, wobei wenigstens eine der Schlageinrichtungen 1 dazu ausgebildet ist, die Ölbohrungsendungen 30 und/oder den zylindrischen Abschnitt 38 zu verfestigen und wenigstens eine weitere Schlageinrichtung dazu ausgebildet ist, die Übergangsradien 8 zwischen Pleuellagerzapfen 5 und Kurbelwange 7 bzw. zwischen Hauptlagerzapfen 6 und Kurbelwange 7 zu verfestigen. Grundsätzlich ist eine Arretiereinrichtung 12 für das Funktionsprinzip der Erfindung nicht erforderlich, kann aber vorteilhaft sein, beispielsweise auch zur Schlagverfestigung von schräg verlaufenden Ölbohrungen 31 , um ein Verdrehen der Kurbelwelle 4 beim Einbringen der Schlagkraft zu vermeiden. In Figur 1 ist ferner eine Verschiebe- und Justiereinrichtung 15 dargestellt, die vorgesehen ist, um die exemplarisch dargestellte Schlageinrichtung entlang der Längsachse der Kurbelwelle zu verfahren, um die Schlageinrichtung 1 entsprechend an dem Pleuellagerzapfen 5 oder dem Hauptlagerzapfen 6, dessen Ölbohrung bzw. Ölbohrungsendung schlagverfestigt werden soll, zu positionieren. In Figur 2 ist ein beispielhaftes Ablaufdiagramm für ein beispielhaftes Verfahren, das aus vier Schritten (Drehen, Arretieren, Schlagen, Lösen) bestehen kann, abgebildet. Der Verfahrensschritt des Arretierens und des Lösens ist vorliegend optional, jedoch vorteilhaft. The striking device 1 shown in FIG. 1 is a striking device 1 for impact-hardening at least one oil-boring end 30 (cf., in particular, FIGS. 7 to 9) of an oil bore 31 (compare FIGS. 4 to 4 (m)) and / or at least one cylindrical section 38 (see Figure 1 1) one of the oil holes 31st However, the illustrated impact device 1 can also be designed to impact-bond at least one transition radius 8 between a connecting rod journal 5 and a crank arm 7 and / or at least one transition radius 8 between a main journal 6 and a crank arm 7 of a crankshaft 4. It is also possible to provide a plurality of impact devices 1, wherein at least one of the impact devices 1 is designed to solidify the oil well endings 30 and / or the cylindrical section 38 and at least one further impact device is designed to provide the transition radii 8 between connecting rod journal 5 and crank web 7 or 7 to solidify between main journal 6 and crank arm 7. In principle, a locking device 12 for the operating principle of the invention is not required, but may be advantageous, for example, for impact hardening of obliquely extending oil holes 31 to prevent rotation of the crankshaft 4 when introducing the impact force. In Figure 1, a displacement and adjusting device 15 is further shown, which is intended to move the exemplary illustrated striker along the longitudinal axis of the crankshaft to the striker 1 according to the connecting rod journal 5 or the main bearing pin 6, the oil hole or oil well end impact should be positioned. FIG. 2 illustrates an example flowchart for an exemplary method that may consist of four steps (rotate, lock, beat, release). The step of locking and releasing is optional in the present case, but advantageous.
Für den Betrieb der Antriebseinrichtung 3, die vorzugsweise einen Elektromotor umfasst, kann eine La- geregelung verwendet werden, um die Kurbelwelle 4 in die jeweilige Schlagposition zu drehen, wonach die Kurbelwelle 4 vorzugsweise schrittweise bzw. getaktet gedreht wird. For the operation of the drive device 3, which preferably comprises an electric motor, a control can be used to rotate the crankshaft 4 in the respective impact position, after which the crankshaft 4 is preferably rotated stepwise or clocked.
Nachdem die Kurbelwelle 4 von der Antriebseinrichtung 3 in die Schlagposition gedreht wurde, wird die Kurbelwelle 4 von der optionalen Arretiereinrichtung 12 zunächst in der Schlagposition arretiert. After the crankshaft 4 has been rotated by the drive device 3 in the impact position, the crankshaft 4 is first locked by the optional locking device 12 in the impact position.
Anschließend wird durch wenigstens ein Schlagwerkzeug 16 (vgl. Figur 4, Figur 5a / 5b und Figur 10) eine Schlagkraft in zumindest eine Ölbohrungsendung 30 einer Ölbohrung 31 der Kurbelwelle 4 und/oder in zumindest einen zylindrischen Abschnitt 38 einer Ölbohrung 31 der Kurbelwelle 4 eingebracht. Zusätzlich kann durch das gleiche oder wenigstens ein (weiteres) Schlagwerkzeug außerdem eine Schlagkraft in wenigstens einen Übergangsradius 8 der Kurbelwelle 4 eingebracht werden. Subsequently, a striking force is introduced into at least one oil bore end 30 of an oil bore 31 of the crankshaft 4 and / or into at least one cylindrical portion 38 of an oil bore 31 of the crankshaft 4 by at least one striking tool 16 (cf., FIG. 4, FIGS. 5a / 5b and 10) , In addition, an impact force in at least one transition radius 8 of the crankshaft 4 can also be introduced by the same or at least one (further) impact tool.
Vorzugsweise sind die Steuerung der Antriebseinrichtung 3 und die Steuerung der Arretiereinrichtung 12 miteinander synchronisiert derart, dass die Arretiereinrichtung 12 die Kurbelwelle 4 erst dann arretiert, wenn die Kurbelwelle 4 in der Schlagposition stillsteht. Preferably, the control of the drive device 3 and the control of the locking device 12 are synchronized with each other such that the locking device 12, the crankshaft 4 is only locked when the crankshaft 4 is stationary in the impact position.
Ferner können auch die Steuerungen der Arretiereinrichtung 12 und des wenigstens einen Schlagwerkzeugs 16 (bzw. der wenigstens einen Schlageinrichtung 1 ) synchronisiert sein derart, dass das wenigstens eine Schlagwerkzeug 16 die Schlagkraft erst dann in die Ölbohrungsendung 30 bzw. in den zylindrischen Abschnitt 38 der Kurbelwelle 4 einbringt, wenn die Kurbelwelle 4 in der Schlagposition arretiert ist. Anschließend wird die Arretierung der Kurbelwelle 4 wieder gelöst. Furthermore, the controls of the locking device 12 and the at least one impact tool 16 (or the at least one impact device 1) can be synchronized such that the at least one impact tool 16, the impact force in the oil well 30 and in the cylindrical portion 38 of the crankshaft 4 introduces when the crankshaft 4 is locked in the impact position. Subsequently, the locking of the crankshaft 4 is released again.
Das Verfahren kann anschließend für dieselbe Ölbohrungsendung 30 bzw. dieselbe Ölbohrung 31 beliebig oft wiederholt werden, beispielsweise auch durch eine leichte Modifikation der Schlagposition und/oder des Schlagwinkels. Nachdem eine Ölbohrungsendung 30 und/oder ein zylindrischer Abschnitt 38 in gewünschter Weise schlagverfestigt wurde, kann das Schlagwerkzeug 16 bzw. die gesamte Schlageinrichtung 1 an die als nächstes zu verfestigende Ölbohrungsendung 30 bzw. an den als nächstes zu verfestigenden zylindrischen Abschnitt 38 (derselben oder einer anderen Ölbohrung 31 ) bewegt werden, wonach das Verfah- ren, umfassend die Schritte "Drehen", "Arretieren" (optional), "Schlagen" und "Lösen" (optional), wiederholt werden kann. The method can then be repeated as often as desired for the same oil well 30 or the same oil well 31, for example, by a slight modification of the impact position and / or the impact angle. After an oil well 30 and / or a cylindrical portion 38 has been impact-solidified in a desired manner, the impact tool 16 or the entire impactor 1 can be attached to the next to be solidified oil well 30 and to the next to be solidified cylindrical portion 38 (the same or a another oil well 31), after which the process comprising the steps of "turning", "locking" (optional), "beating" and "releasing" (optional) can be repeated.
In ähnlicher Weise kann eine Steuerung bzw. ein Ablauf zur Schlagverfestigung von Übergangsradien 8 zwischen Pleuellagerzapfen 5 und Kurbelwangen 7 bzw. zwischen Hauptlagerzapfen 6 und Kurbelwan- gen 7 vorgesehen sein. Es kann auch eine gemeinsame Steuerung vorgesehen sein. In a similar manner, a control or a sequence for impact hardening of transition radii 8 between connecting rod journal 5 and crank webs 7 or between main bearing journal 6 and crank webs 7 may be provided. It can also be provided a common control.
Das wenigstens eine Schlagwerkzeug 16 bzw. die wenigstens eine Schlageinrichtung 1 kann die Schlagbewegung bzw. die Schlagkraft mit einer Periodizität, beispielsweise mit einer Taktung und/oder Schlagfrequenz von 0,1 Hz bis 50 Hz, vorzugsweise mit einer Taktung und/oder Schlagfrequenz von 0,3 Hz bis 10 Hz, besonders bevorzugt mit einer Taktung und/oder Schlagfrequenz von 0,5 Hz bis 5 Hz und ganz besonders bevorzugt mit einer Taktung und/oder Schlagfrequenz von 0,5 Hz bis 3 Hz, einbringen. Dabei kann vorgesehen sein, dass in eine Ölbohrung 31 mit der genannten Schlagfrequenz mehrere (mindestens zwei) Schläge eingebracht werden oder bei der Verfestigung von Übergangsradien 8 zwischen Pleuellagerzapfen 5 und Kurbelwangen 7 oder Übergangsradien 8 zwischen Hauptlagerzapfen 6 und Kurbelwangen 7 die Schlagposition mit dem genannten Takt verändert wird, wonach jeweils einer oder mehrere Schläge durchgeführt werden. The at least one impact tool 16 or the at least one impact device 1 can be the impact movement or the impact force with a periodicity, for example with a timing and / or beat frequency of 0.1 Hz to 50 Hz, preferably with a timing and / or beat frequency of 0 , 3 Hz to 10 Hz, more preferably with a clocking and / or beat frequency of 0.5 Hz to 5 Hz and very particularly preferably with a clocking and / or beat frequency of 0.5 Hz to 3 Hz, bring. It can be provided that several (at least two) blows are introduced into an oil bore 31 with said beat frequency or the solidification of transition radii 8 between connecting rod journal 5 and crank webs 7 or transition radii 8 between main bearing journals 6 and crank webs 7 the beat position with said clock is changed, after which one or more blows are performed.
Zur Durchführung des Verfahrens kann eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 29, vorzugsweise umfassend einen Mikroprozessor, vorgesehen sein. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 29 kann beispiels- weise auch die Steuerungen der Antriebseinrichtung 3, der Arretiereinrichtung 12 und/oder des wenigstens einen Schlagwerkzeugs 16 umfassen bzw. implementieren und/oder synchronisieren. To carry out the method, a control and / or regulating device 29, preferably comprising a microprocessor, may be provided. The control and / or regulating device 29 may, for example, also include or implement and / or synchronize the controls of the drive device 3, the locking device 12 and / or the at least one impact tool 16.
Insbesondere kann ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln vorgesehen sein, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einer Steuer- und/oder Regeleinrich- tung 29, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ausgeführt wird. In particular, a computer program with program code means can be provided in order to carry out the method according to the invention if the program is executed on a control and / or regulating device 29, in particular on a microprocessor.
In Figur 3 ist in perspektivischer Ansicht ausschnittsweise eine weitere Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens - allerdings ohne Schlageinrichtung - dargestellt. Die Vorrichtung der Figur 3 ist dabei im Wesentlichen identisch mit der Vorrichtung der Figur 1 , weshalb nachfolgend nur auf die wesentlichen Unterschiede Bezug genommen wird. FIG. 3 is a fragmentary perspective view of a further device for carrying out the method according to the invention, albeit without a beating device. The device of FIG. 3 is essentially identical to the device of FIG. 1, for which reason reference will be made below only to the essential differences.
Abermals ist eine Antriebseinrichtung 3 vorgesehen. In der Ausführungsform der Figur 3 ist außerdem auch eine optionale Arretiereinrichtung (nicht sichtbar) innerhalb der Antriebseinrichtung 3 angeordnet. Obwohl die Arretiereinrichtung vorzugsweise wie in der Figur 1 dargestellt angeordnet ist, kann die Arre- tiereinrichtung also auch innerhalb der Antriebseinrichtung 3 aufgenommen sein. Dabei ist allerdings dennoch vorgesehen, dass die Arretiereinrichtung separat von der Antriebseinrichtung 3 ansteuerbar ist. Die Arretiereinrichtung ist gemäß Figur 3 nicht Bestandteil der Antriebseinrichtung 3. Die Antriebseinrichtung 3 kann gegebenenfalls zusätzlich über eine eigene Bremseinrichtung verfügen. Ferner ist eine Befestigungseinrichtung 9 vorgesehen, die einen Befestigungsflansch 10 und eine daran befestigte Planscheibe mit Spannbacken zur Festlegung der Kurbelwelle 4 aufweist. Die Planscheibe mit den Spannbacken der Befestigungseinrichtung 9 ist an dem Befestigungsflansch 10 verstellbar an einem Ausrichtungsmittel 17 angeordnet, wodurch sich die Längsachse CKw der Kurbelwelle 4 relativ zu der Drehachse C der Antriebswelle 13 verschieben lässt. Again, a drive device 3 is provided. In the embodiment of FIG. 3, an optional locking device (not visible) is also arranged inside the drive device 3. Although the locking device is preferably arranged as shown in FIG. 1, the locking device can therefore also be accommodated within the drive device 3. It is, however nevertheless provided that the locking device is controlled separately from the drive device 3. According to FIG. 3, the locking device is not part of the drive device 3. The drive device 3 may optionally additionally have its own braking device. Further, a fastening device 9 is provided which has a mounting flange 10 and an attached face plate with clamping jaws for fixing the crankshaft 4. The face plate with the clamping jaws of the fastening device 9 is adjustably arranged on the mounting flange 10 on an alignment means 17, whereby the longitudinal axis C K w of the crankshaft 4 can be displaced relative to the axis of rotation C of the drive shaft 13.
Die Kurbelwelle 4 der Figur 3 weist eine von der Kurbelwelle 4 der Figur 1 abweichende Konfiguration auf, umfasst aber grundsätzlich ebenfalls Pleuellagerzapfen 5, Hauptlagerzapfen 6 und Kurbelwangen 7. The crankshaft 4 of Figure 3 has a different from the crankshaft 4 of Figure 1 configuration, but basically also includes connecting rod journal 5, main journal 6 and crank webs. 7
In Figur 3 (wie auch in Figur 1 ) kann an dem von der Antriebseinrichtung 3 abgewandten Ende der Kur- beiwelle 4 eine weitere Befestigungseinrichtung 9 vorgesehen sein, diese kann jedoch auch entfallen. In Figure 3 (as well as in Figure 1) can be provided at the end facing away from the drive means 3 end of the Kur- shaft 4, a further fastening means 9, but this can also be omitted.
In Figur 4 ist beispielhaft eine Schlageinrichtung 1 der Figur 1 näher dargestellt. Das Verfahren zum Schlagverfestigen kann grundsätzlich mit einer beliebigen Schlageinrichtung 1 umgesetzt werden. Die nachfolgend beschriebene Schlageinrichtung 1 eignet sich jedoch besonders. Sie weist einen Grundkör- per 18 auf, der entsprechend dem Radius des zu bearbeitenden Kurbelwellensegments mit einer prismatischen Anlage versehen sein kann und vorzugsweise Führungen 19 aufweist, die ein Schlagwerkzeug 16 führen und ihnen im Abstützwinkel um eine Umlenkeinheit 20 eine entsprechende Freiheit geben, die zur Anpassung an die maßlichen Verhältnisse der Kurbelwelle 4 vorteilhaft ist. An dem vorderen Ende des Schlagwerkzeugs 16 ist eine Kugel als Schlagkopf 21 angeordnet, d. h. der Schlagkopf 21 weist zum Schlagverfestigen eine kugelförmige Oberfläche auf. Ein Zwischenteil 22 stellt die Verbindung zwischen einem Schlagkolben 23 und der Umlenkeinheit 20, die die Schlagenergie an das Schlagwerkzeug 16 weitergibt, her. Das Zwischenteil 22 kann ggf. auch entfallen. FIG. 4 shows, by way of example, a beating device 1 of FIG. 1 in greater detail. The method for impact hardening can in principle be implemented with any impactor 1. However, the impact device 1 described below is particularly suitable. It has a base body 18, which can be provided with a prismatic system according to the radius of the crankshaft segment to be machined and preferably has guides 19 which guide a striking tool 16 and give them a corresponding freedom in the support angle about a deflection unit 20 which corresponds to FIG Adaptation to the dimensional conditions of the crankshaft 4 is advantageous. At the front end of the impact tool 16, a ball is arranged as a striking head 21, d. H. the impact head 21 has a spherical surface for impact hardening. An intermediate part 22 establishes the connection between a percussion piston 23 and the deflecting unit 20, which transmits the impact energy to the percussion tool 16. The intermediate part 22 may also be omitted if necessary.
Zur Steigerung der Wirksamkeit des Schlages kann auf der von dem Grundkörper 18 abgewandten Seite des Zapfens 5 ein Spannprisma 24 über Federn mit einstellbaren Spannbolzen mit Spannmuttern befestigt werden (nicht im Detail dargestellt). Hier sind auch andere konstruktive Lösungen möglich. In order to increase the effectiveness of the impact, a clamping prism 24 can be fastened by means of springs with adjustable clamping bolts with clamping nuts on the side of the journal 5 facing away from the main body 18 (not shown in detail). Here are also other constructive solutions possible.
Durch die Anordnung mehrerer Schlageinrichtungen 1 über die Länge der zu bearbeitenden Kurbelwelle 4 können im Bedarfsfall mehrere bis alle Bereiche bzw. Ölbohrungen 31 der Kurbelwelle 4 gleichzeitig bearbeitet werden. By arranging a plurality of impactors 1 over the length of the crankshaft 4 to be machined, several to all regions or oil bores 31 of the crankshaft 4 can be processed simultaneously if required.
In der in Figur 4 dargestellten Kurbelwelle 4 ist in dem Pleuellagerzapfen 5 eine Ölbohrung 31 gestrichelt dargestellt, die mittig und senkrecht in dem Pleuellagerzapfen 5 verläuft und etwa in der Mitte des Pleuellagerzapfens 5 endet. Zur Verbindung mit dem Ölkreislauf des Motorblocks über einen angrenzenden Hauptlagerzapfen 6 ist eine Verbindungsbohrung 32 vorgesehen. Die Verbindungsbohrung 32 führt zu einer in Fig. 4 nicht dargestellten Ölbohrung eines Hauptlagerzapfens 6. Die Schlageinrichtung 1 bzw. das Schlagwerkzeug 16 sind im Ausführungsbeispiel derart ausgerichtet, dass eine Ölbohrungsendung 30 der Ölbohrung 31 schlagverfestigt werden kann. Hierzu wird die Schlagkraft mittels des Schlagkopfes 21 des Schlagwerkzeugs 16 in die Ölbohrungsendung 30 eingebracht. In the crankshaft 4 shown in Figure 4 an oil hole 31 is shown in dashed lines in the connecting rod journal 5, which extends centrally and vertically in the connecting rod journal 5 and ends approximately in the middle of the connecting rod journal 5. For connection to the oil circuit of the engine block via an adjacent main bearing journal 6, a connecting bore 32 is provided. The connection bore 32 leads to 4, the impact device 1 and the impact tool 16 are aligned in the exemplary embodiment such that an oil well 30 of the oil hole 31 can be impact-solidified. For this purpose, the impact force is introduced by means of the impact head 21 of the impact tool 16 in the oil well 30.
Zur Ausrichtung des Schlagwerkzeugs 16 auf die Ölbohrungsendung 30 wird der Grundkörper 18 der Schlageinrichtung 1 durch zwei Stützelemente 33 (oder ein mehrteiliges oder umlaufendes Stützelement) an den Kurbelwangen 7, die an den Pleuellagerzapfen 5 angrenzen, abgestützt. Die Stützelemente 33 können auch dazu dienen, dass das Schlagwerkzeug 16 während der Schlagverfestigung der Ölboh- rungsendung 30 nicht abknickt oder abrutscht. For aligning the impact tool 16 on the oil well end 30 of the main body 18 of the beater 1 by two support members 33 (or a multi-part or circumferential support member) on the crank webs 7, which adjoin the connecting rod journal 5, supported. The support elements 33 can also serve to prevent the striking tool 16 from kinking or slipping off during the impact hardening of the oil drilling end 30.
Grundsätzlich können mehrere, vorzugsweise eine Mehrheit, besonders bevorzugt alle Ölbohrungsendungen 30 der Pleuellagerzapfen 5 und/oder der Hauptlagerzapfen 6 kaltverfestigt bzw. schlagverfestigt werden. Vorzugsweise werden alle Ölbohrungsendungen 30 aller Pleuellagerzapfen 5 schlagverfestigt. In principle, a plurality, preferably a majority, particularly preferably all oil well endings 30 of the connecting rod journal 5 and / or the main journal 6 can be work-hardened or impact-hardened. Preferably, all oil well endings 30 of all connecting rod journal 5 are impact-hardened.
In den Figuren 5a / 5b ist eine weitere Schlageinrichtung 1 dargestellt, die ein Schlagwerkzeug 16 aufweist, an dem zwei Schlagköpfe 21 angeordnet sind, um zwei in demselben Zapfen 5, 6 axial entlang der Hauptdrehachse CKw der Kurbelwelle 4 bzw. Drehachse C versetzt angeordnete Ölbohrungsendungen 30 zu verfestigen. In Figures 5a / 5b, another impact device 1 is shown having a percussion tool 16, on which two impact heads 21 are arranged to offset two in the same pin 5, 6 axially along the main axis of rotation C K w of the crankshaft 4 and axis of rotation C. to solidify arranged oil well shipments 30.
Die Schlageinrichtung 1 der Figuren 5a / 5b ist dabei grundsätzlich ähnlich zu der Schlageinrichtung 1 der Figur 4 aufgebaut und ebenfalls nur schematisch dargestellt. Die Schlageinrichtung 1 der Figuren 5a / 5b weist ebenfalls eine Umlenkeinheit 20 auf, um die von dem Schlagkolben 23 erzeugte Schlagkraft über ein Zwischenteil 22 auf die Schlagköpfe 21 zu verteilen. Gleichzeitig kann die Umlenkeinheit 20 da- zu dienen, das Schlagwerkzeug 16 optimal auf die Ölbohrungsendungen 30 auszurichten. Zur Abstüt- zung können abermals eines oder mehrere Stützelemente 33 oder ein umlaufendes Stützelement vorgesehen sein, die vorliegend zwischen dem Schlagwerkzeug 16 und den entsprechenden Kurbelwangen 7 angeordnet sind. Eine Schlageinrichtung 1 kann grundsätzlich zur Schlagverfestigung von gerade verlaufenden Ölbohrungen 31 (vgl. Figur 5a) oder zur Schlagverfestigung von schräg verlaufenden Ölbohrungen 31 (vgl. Figur 5b) verwendet werden. Dies gilt selbstverständlich auch dann, wenn nur ein Schlagwerkzeug 16 und/oder ein Schlagkopf 21 und/oder eine Ölbohrung 31 in einem Zapfen 5, 6 verfestigt werden soll. Es kann auch vorgesehen sein, dass zum Kaltverfestigen einer Ölbohrung 31 bzw. einer Ölbohrungsendung 30 ein Kugelkörper 34 durch wenigstens einen Abschnitt der Ölbohrung 31 gedrückt wird. Dies ist schematisch in Figur 6 dargestellt. The impact device 1 of Figures 5a / 5b is basically similar to the impactor 1 of Figure 4 constructed and also shown only schematically. The impact device 1 of the figures 5a / 5b also has a deflection unit 20 in order to distribute the impact force generated by the percussion piston 23 via an intermediate part 22 on the impact heads 21. At the same time, the deflection unit 20 can serve to optimally align the impact tool 16 with the oil well endings 30. For support, one or more support elements 33 or a circumferential support element can again be provided, which in the present case are arranged between the impact tool 16 and the corresponding crank webs 7. A striking device 1 can basically be used for impact hardening of straight-running oil bores 31 (cf., FIG. 5 a) or for impact hardening of obliquely running oil bores 31 (cf., FIG. 5 b). Of course, this also applies if only one impact tool 16 and / or one impact head 21 and / or one oil bore 31 in a journal 5, 6 to be solidified. It can also be provided that for cold hardening an oil bore 31 or an oil well end 30, a spherical body 34 is pressed through at least a portion of the oil bore 31. This is shown schematically in FIG.
Dabei kann vorgesehen sein, dass der Kugelkörper 34 pulsierend oder gleichmäßig in den wenigstens einen Abschnitt der Ölbohrung 31 gedrückt wird. Bei dem Kugelkörper 34 kann es sich auch um einen bereits beschriebenen Schlagkopf 21 handeln. Vorzugsweise wird der Kugelkörper 34 nach der Verfestigung der Innenwände der Ölbohrung 31 wieder aus der Ölbohrung 31 entfernt. It can be provided that the spherical body 34 is pressed pulsating or uniformly in the at least one portion of the oil hole 31. The spherical body 34 may also be a already described impact head 21 act. Preferably, the ball body 34 is removed again from the oil hole 31 after solidification of the inner walls of the oil hole 31.
Figur 6 zeigt einen beispielhaften Ausschnitt einer Kurbelwelle 4 mit jeweils einer Ölbohrung 31 in einem Pleuellagerzapfen 5 und einem Hauptlagerzapfen 6. Zwischen den dargestellten beiden Ölbohrungen 31 ist eine Verbindungsbohrung 32 eingebracht. Im späteren Betrieb der Kurbelwelle 4 kann dann vorgesehen sein, die Mündung der Verbindungsbohrung 32 an einer Kurbelwange 7 mit einem Dichtmittel 35 zu verschließen, damit der Ölkreislauf geschlossen ist. Alternativ hierzu kann auch eine oder können beide Ölbohrungen 31 schräg aufeinander zu verlaufen. Figure 6 shows an exemplary section of a crankshaft 4, each having an oil hole 31 in a connecting rod journal 5 and a main bearing pin 6. Between the illustrated two oil holes 31, a connecting bore 32 is introduced. In subsequent operation of the crankshaft 4 can then be provided to close the mouth of the connecting bore 32 on a crank arm 7 with a sealant 35, so that the oil circuit is closed. Alternatively, one or both oil bores 31 may extend obliquely toward one another.
Es kann, wie vorstehend bereits ausgeführt, vorgesehen sein, die Ölbohrungsendung 30 einer Ölbohrung 31 des Pleuellagerzapfens 5 oder die gesamte Ölbohrung 31 des Pleuellagerzapfens 5 oder einen beliebigen zylindrischen Abschnitt 38 an der Innenseite bzw. an den Innenwänden der Ölbohrung 31 zu verfestigen, indem der Kugelkörper 34 durch die Ölbohrung 31 hindurchgedrückt wird. Hierzu weist der Ku- gelkörper 34 einen etwas größeren Durchmesser auf als die Ölbohrung 31 . It may, as already stated above, be provided to solidify the oil well 30 of an oil hole 31 of the connecting rod journal 5 or the entire oil hole 31 of the connecting rod journal 5 or any cylindrical portion 38 on the inside or on the inner walls of the oil hole 31 by the Ball body 34 is pushed through the oil hole 31. For this purpose, the ball body 34 has a slightly larger diameter than the oil bore 31.
Sollte es anwendungsbedingt notwendig oder vorteilhaft sein, den Kugelkörper 34 so tief in die Ölbohrung 31 hineinzudrücken, dass sich der Kugelkörper 34 nicht mehr zurückziehen bzw. durch das Schlagwerkzeug 16 herausziehen lässt oder das Herausziehen als unvorteilhaft angesehen wird, kann vorgesehen sein, dass der Kugelkörper 34 von der Ölbohrung 31 des Pleuellagerzapfens 5 unmittelbar oder über eine Verbindungsbohrung 32 zu einer Ölbohrung 31 eines angrenzenden Hauptlagerzapfens 6 gelangt, wobei die Verbindungsbohrung 32 und/oder die Ölbohrung 31 des Hauptlagerzapfens 6 einen Innendurchmesser aufweisen, der mindestens so groß ist wie der Außendurchmesser des Kugelkörpers 34. If, due to the application, it is necessary or advantageous to press the ball body 34 so deeply into the oil bore 31 that the ball body 34 can no longer be withdrawn or pulled out by the impact tool 16 or the withdrawal is considered unfavorable, it can be provided that the ball body 34 passes from the oil hole 31 of the connecting rod journal 5 directly or via a connecting bore 32 to an oil hole 31 of an adjacent main journal 6, wherein the connecting bore 32 and / or the oil bore 31 of the main journal 6 have an inner diameter which is at least as large as the outer diameter of the Spherical body 34.
Sobald der Kugelkörper 34 also so tief in die Ölbohrung 31 hineingedrückt wurde, dass der Kugelkörper 34 auf die Verbindungsbohrung 32 trifft, die einen größeren Durchmesser als der Kugelkörper 34 und die Ölbohrung 31 des Pleuellagerzapfens 5 aufweist, kann der Kugelkörper 34 durch die Verbindungsbohrung 32 zu der Ölbohrung 31 des Hauptlagerzapfens 6 gelangen, beispielsweise rollen, von wo aus der Kugelkörper aus der Kurbelwelle 4 wieder entfernt werden kann, wenn auch die Ölbohrung 31 des Hauptlagerzapfens 6 einen größeren Durchmesser aufweist, als der Kugelkörper 34. Once the ball body 34 has thus been pushed so deep into the oil hole 31 that the ball body 34 meets the connecting hole 32, which has a larger diameter than the ball body 34 and the oil hole 31 of the connecting rod journal 5, the ball body 34 through the connecting hole 32 to the oil hole 31 of the main journal 6 arrive, for example, roll, from where the ball body from the crankshaft 4 can be removed again, although the oil hole 31 of the main bearing pin 6 has a larger diameter than the ball body 34th
Figur 7 zeigt eine vergrößerte Darstellung einer Ölbohrungsendung 30. An dem Übergang zu der Lauffläche 36 des entsprechenden Zapfens 5, 6 weist die Ölbohrungsendung 30 einen Übergangsradius R auf, welcher schlagverfestigt wird. Anstelle eines Übergangsradius R kann die Ölbohrungsendung 30 am Übergang zu der Lauffläche 36 auch eine beliebige Senkung aufweisen. Die Ölbohrungsendung 30 kann allerdings auch ohne einen Übergangsradius R oder eine Senkung vorgesehen sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ölbohrungsendung 30 einen Übergangsradius R und eine Fase 39, wie in Figur 1 1 dargestellt, aufweist. In Figur 7 ist ferner eine Ölbohrungsendung 30 der Ölbohrung 31 dargestellt. Grundsätzlich kann die Ölbohrungsendung 30 nur die Mündung der Ölbohrung 31 , also beispielsweise den Übergangsradius R und/oder die Fase 39 umfassen (vgl. Figur 8 und Figur 1 1 ). Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Ölbohrungsendung 30, die kaltverfestigt werden soll, bis zu einer Tiefe T in die Ölbohrung 31 hinein- ragt. Die Tiefe T kann durch Simulationen, Berechnungen und/oder Versuchsreihen des jeweiligen Kurbelwellentyps bestimmt werden. Figure 7 shows an enlarged view of an oil well end 30. At the transition to the tread 36 of the corresponding pin 5, 6, the oil well end 30 on a transition radius R, which is impact-solidified. Instead of a transition radius R, the oil well end 30 at the transition to the tread 36 also have any reduction. However, the oil well 30 may be provided without a transition radius R or a reduction. It can also be provided that the oil well end 30 has a transition radius R and a chamfer 39, as shown in Figure 11, has. In Figure 7, an oil well end 30 of the oil hole 31 is also shown. In principle, the oil drilling consignment 30 may comprise only the mouth of the oil bore 31, that is to say, for example, the transition radius R and / or the chamfer 39 (cf., FIG. 8 and FIG. However, it can also be provided that the oil well end 30, which is to be work-hardened, projects into the oil bore 31 up to a depth T. The depth T can be determined by simulations, calculations and / or test series of the respective type of crankshaft.
Es kann vorgesehen sein, dass zur Schlagverfestigung der Ölbohrungsendung 30 Schlagköpfe 21 mit unterschiedlichen Durchmessern verwendet werden derart, dass die Schlagköpfe 21 beim Schlagverfes- tigen unterschiedlich tief in die Ölbohrungsendung 30 eindringen. It can be provided that impact strikes 21 of different diameters are used for impact hardening of the oil well end 30 in such a way that the impact heads 21 penetrate at different depths into the oil well end 30 during impact hardening.
Beispielsweise kann eine Wechseleinrichtung 37 (nur schematisch dargestellt) vorgesehen sein, um die Schlagköpfe 21 auszuwählen und/oder auszuwechseln. Im Ausführungsbeispiel der Figur 7 ist hierzu angedeutet, dass die Wechseleinrichtung 37 die Schlagwerkzeug 16 austauscht, um die Schlagköpfe 21 auszuwechseln. Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die Wechseleinrichtung 37 die Schlagköpfe 21 direkt auswechselt oder die gesamte Schlageinrichtung 1 auswechselt. For example, a change device 37 (shown only schematically) may be provided to select and / or replace the impact heads 21. In the embodiment of Figure 7 is indicated for this purpose that the changing device 37 exchanges the impact tool 16 to replace the impact heads 21. However, it may also be provided that the changing device 37, the impact heads 21 replaced directly or the entire impactor 1 replaced.
In Figur 7 ist ferner ein Schlagkopf 21 dargestellt, der als Kugelkörper 34 durch die Ölbohrung 31 gedrückt werden kann. Das Schlagwerkzeug 16 kann hierzu beispielsweise ausgebildet sein, den Schlag- köpf 21 bzw. den Kugelkörper 34 nach dem oder während des Eindrückens abzuwerfen. Vorzugsweise werden die Innenwände der Ölbohrung 31 zumindest bis zur Tiefe T bzw. Erstreckung der Ölbohrungsendung 30 kaltverfestigt. Der Durchmesser des Kugelkörpers 34 ist zur Kaltverfestigung der Innenwände der Ölbohrung 31 größer oder gleich dem Durchmesser D der Ölbohrung 31 gewählt. Schließlich zeigt Figur 8 eine weitere Ölbohrungsendung 30, die lediglich den Übergangsradius R der Ölbohrung 31 umfasst. Zur Schlagverfestigung wird ein Schlagkopf 21 verwendet, der einen Formabschnitt aufweist, dessen Form an den zu verfestigenden Übergangsradius R der Ölbohrungsendung 30 angepasst ist. Es kann auch eine Senkung bzw. Ansenkung bzw. eine Fase 39 und/oder ein Übergangsradius R einer Ölbohrungsendung 30 durch ein formgebendes Schlagwerkzeug 16 bzw. einen entsprechenden Schlagkopf 21 durch die Schlagverfestigung überhaupt erst erzeugt werden. Eine derartige plastische Verformung durch einen Schlagkopf 21 ist in Figur 9 gezeigt, wobei ein runder bzw. symmetrischer Schlagkopf 21 angedeutet ist; es kann sich aber auch um einen nicht symmetrischen Schlagkopf 21 (beliebige Kalot- te) handeln. Durch die Wahl eines entsprechenden Schlagkopfes 21 , beispielsweise auch eines Schlagkopfes 21 , der einen Formabschnitt aufweist, kann eine beliebige Senkung erzeugt werden. FIG. 7 also shows a striking head 21, which can be pressed as a spherical body 34 through the oil bore 31. For this purpose, the impact tool 16 can be designed, for example, to eject the impact head 21 or the ball body 34 after or during the indentation. Preferably, the inner walls of the oil bore 31 are work hardened at least to the depth T or extent of the oil well 30. The diameter of the ball body 34 is selected to be work hardening of the inner walls of the oil bore 31 greater than or equal to the diameter D of the oil bore 31. Finally, FIG. 8 shows a further oil drilling consignment 30, which only includes the transition radius R of the oil bore 31. For striking hardening, a striking head 21 is used which has a molding section whose shape is adapted to the transition radius R of the oil drilling end 30 to be consolidated. It is also a sinking or countersinking or a chamfer 39 and / or a transition radius R of an oil well 30 by a shaping impact tool 16 and a corresponding impact head 21 are generated by the Schlagverfestigung in the first place. Such a plastic deformation by a striking head 21 is shown in FIG. 9, a round or symmetrical striking head 21 being indicated; but it can also be a non-symmetrical impact head 21 (any desired ballot). By choosing a corresponding impact head 21, for example, a percussion head 21 having a mold portion, any reduction can be generated.
Schließlich ist aus Figur 10 eine weitere Schlageinrichtung 1 ersichtlich, die mit nur einem Schlagwerkzeug 16 versehen ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Schlageinrichtung 1 zur Mittelachse bzw. Hauptdrehachse CKw der Kurbelwelle 4 nicht orthogonal sondern hierzu schräg gestellt, und zwar derart, dass die Mittelachse bzw. Längsachse Ls des Schlagwerkzeugs 16 koaxial zu der Mittelachse der Ölbohrung 31 ausgerichtet ist, um die Schlagkraft entlang der Mittelachse der Ölbohrung 31 einzubringen. Figur 1 1 zeigt eine weitere Ölbohrung 31 innerhalb eines Zapfens 5, 6 einer Kurbelwelle 4 zur Verdeutlichung der Begrifflichkeiten. Die in der Figur 1 1 dargestellte Ölbohrung 31 weist einen Übergangsradius R am Übergang zu der Lauffläche 36 des Zapfens 5, 6 auf, an den sich eine Fase 39 anschließt. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 1 ist die Ölbohrungsmündung 30, ausgehend von dem Übergangsradius R bis zur Tiefe T definiert und umfasst demnach auch einen oberen zylindrischen Abschnitt 43 der Ölboh- rung 31 . Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, die Ölbohrungsmündung 30 bis zu einer Tiefe T, d. h. den Übergangsradius R, die Fase 39 und den obere zylindrische Abschnitt 43 der Ölbohrung 31 kaltzu- verfestigen. Es kann im Rahmen der Erfindung allerdings auch nur der Übergangsradius R, nur die Fase 39, nur der Übergangsradius R und die Fase 39 oder nur die Fase 39 und der obere zylindrische Abschnitt 43 der Ölbohrung 31 kaltverfestigt werden. Finally, from Figure 10, a further impact device 1 can be seen, which is provided with only one impact tool 16. In the illustrated embodiment, the impactor 1 is not orthogonal to the central axis or main axis of rotation C K w of the crankshaft 4 but obliquely thereto, namely such that the central axis or longitudinal axis L s of the impact tool 16 is aligned coaxially with the central axis of the oil bore 31 in order to introduce the impact force along the central axis of the oil bore 31. Figure 1 1 shows a further oil bore 31 within a pin 5, 6 of a crankshaft 4 to clarify the terminology. The oil hole 31 shown in FIG. 11 has a transition radius R at the transition to the running surface 36 of the pin 5, 6, to which a chamfer 39 adjoins. In the exemplary embodiment of FIG. 11, the oil-bore orifice 30 is defined starting from the transition radius R to the depth T and therefore also comprises an upper cylindrical section 43 of the oil bore 31. According to the invention, it is possible to cold-strengthen the oil-hole orifice 30 to a depth T, ie the transition radius R, the chamfer 39 and the upper cylindrical section 43 of the oil bore 31. However, it is within the scope of the invention, only the transition radius R, only the chamfer 39, only the transition radius R and the chamfer 39 or only the chamfer 39 and the upper cylindrical portion 43 of the oil well 31 are work hardened.
Es kann auch vorgesehen sein, nur einen oder mehrere beliebige zylindrische Abschnitte 38 innerhalb der Ölbohrung 31 kaltzuverf estigen. Ein beispielhafter zylindrischer Abschnitt 38 ist in Figur 1 1 dargestellt. Der zylindrische Abschnitt 38 kann ein beliebiges großes Teilstück des zylindrischen Teils der Ölbohrung 31 umfassen. Der zylindrische Abschnitt 38 kann sich an die Fase 39 anschließen, jedoch auch von der Fase 39 beabstandet sein. Der zylindrische Abschnitt 38 kann auch mehrfach in dem zylindrischen Teil der Ölbohrung 31 ausgebildet sein. It may also be provided, only one or more arbitrary cylindrical portions 38 estzu estzu inside the oil bore 31. An exemplary cylindrical section 38 is shown in FIG. The cylindrical portion 38 may comprise any large portion of the cylindrical portion of the oil hole 31. The cylindrical portion 38 may connect to the chamfer 39, but also be spaced from the chamfer 39. The cylindrical portion 38 may also be formed multiple times in the cylindrical part of the oil hole 31.
Zur Verfestigung eines zylindrischen Abschnitts 38 einer Ölbohrung 31 können verschiedene Schlagwerkzeuge 16 eingesetzt werden. Drei beispielhafte Ausführungsformen sind in den Figuren 12 bis 14 gezeigt. Dabei ist jeweils vorgesehen, dass das Schlagwerkzeug 16 mit wenigstens einem Schlagkopf 21 in die Ölbohrung 31 bis zu einer gewünschten Tiefe eingebracht wird, wonach zum Kaltverfestigen (vorzugsweise Schlagverfestigen) des wenigstens einen zylindrischen Abschnitts 38 der Ölbohrung 31 der wenigstens eine Schlagkopf 21 radial aus dem Schlagwerkzeug 16 heraus und gegen eine Innenwand 40 des wenigstens einen zylindrischen Abschnitts 38 gedrückt wird. For solidifying a cylindrical portion 38 of an oil hole 31 different impact tools 16 can be used. Three exemplary embodiments are shown in FIGS. 12 to 14. It is provided in each case that the impact tool 16 is introduced with at least one impact head 21 in the oil bore 31 to a desired depth, after which for work hardening (preferably impact hardening) of the at least one cylindrical portion 38 of the oil bore 31 of at least one impact head 21 radially out of the Impact tool 16 out and against an inner wall 40 of the at least one cylindrical portion 38 is pressed.
In Figur 12 ist nur zur Verdeutlichung der rechte Schlagkopf 21 in einer an der Innenwand 40 anliegenden Position dargestellt, während sich der linke Schlagkopf 21 noch in seiner Ausgangsposition befindet. Vorzugsweise werden die Schlagköpfe 21 symmetrisch nach außen gedrückt. Zur Sicherung der Schlagköpfe 21 in ihrer Ausgangsposition können in dem Schlagwerkzeug 16 entsprechende Absätze etc. vorgesehen sein, wie in den Figuren 12 und 13 angedeutet. In FIG. 12, the right-hand impact head 21 is shown in a position adjacent to the inner wall 40 only for clarity, while the left-hand impact head 21 is still in its initial position. Preferably, the impact heads 21 are pressed symmetrically outward. In order to secure the striking heads 21 in their starting position, corresponding shoulders etc. may be provided in the impact tool 16, as indicated in FIGS. 12 and 13.
Grundsätzlich kann eine beliebige Anzahl Schlagköpfe 21 vorgesehen sein. Beispielsweise ein, zwei, drei, vier, fünf, sechs oder noch mehr Schlagköpfe 21 , die insbesondere symmetrisch um eine Mittelach- se M des Schlagwerkzeugs 16 angeordnet sind. Im Ausführungsbeispiel der Figur 12 sind zwei Schlag- köpfe 21 dargestellt, wobei ein weiterer Schlagkopf 21 (vorzugsweise eines weiteren Schlagkopf paares) beispielhaft gestrichelt angedeutet ist. In principle, any number of impact heads 21 may be provided. For example, one, two, three, four, five, six or even more impact heads 21, which are arranged in particular symmetrically about a center axis M of the striking tool 16. In the exemplary embodiment of FIG. 12, two impact shown heads 21, wherein a further impact head 21 (preferably another impact head pair) is indicated by dashed lines by way of example.
Die Schlagköpfe 21 können auch auf verschiedenen Höhenebenen angeordnet sein, wie in Figur 13 dargestellt. Hierdurch ist es möglich, einen größeren zylindrischen Abschnitt ohne oder mit geringerer axialer Verstellung des Schlagwerkzeugs 16 zu bearbeiten. The impact heads 21 can also be arranged at different height levels, as shown in FIG. This makes it possible to edit a larger cylindrical portion without or with less axial adjustment of the impact tool 16.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, das Schlagwerkzeug 16 während der Bearbeitung entlang der Mittelachse der Ölbohrung 31 zu drehen, um eine möglichst gleichmäßige und vollständige Bearbeitung der Innenfläche der Ölbohrung 31 vorzunehmen. Dies ist in den Figuren 12 bis 14 durch entsprechende Pfeile angedeutet. In addition, it can be provided to rotate the impact tool 16 during machining along the central axis of the oil bore 31, in order to carry out the most uniform and complete machining of the inner surface of the oil bore 31. This is indicated in the figures 12 to 14 by corresponding arrows.
Es kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Schlagkopf 21 hydraulisch, pneumatisch oder elekt- romechanisch radial aus dem Schlagwerkzeug 16 herausgedrückt wird. Das Schlagwerkzeug 16 kann hierzu eine entsprechende Druckluft- oder Flüssigkeitszufuhr 41 aufweisen. Alternativ kann, wie in Figur 14 dargestellt, eine mechanische Verstellung des wenigstens einen Schlagkopfes 21 vorgesehen sein, beispielsweise mittels eines Keils 42 oder eines Kugelgewindeantriebs (nicht dargestellt). In Figur 14 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der ein Doppelkeil 42 verwendet wird, der die Schlagköpfe 21 gleichzeitig axial sichert. Es kann aber auch nur ein einfacher Keil vorgesehen sein (beispielsweise nur die obere Hälfte des Doppelkeils 42), sofern die Schlagköpfe 21 anderweitig gegen ein Herausfallen aus dem Schlagwerkzeug 16 gesichert sind. It can be provided that the at least one striking head 21 is hydraulically, pneumatically or electromechanically pushed radially out of the striking tool 16. The impact tool 16 may for this purpose have a corresponding compressed air or liquid supply 41. Alternatively, as shown in Figure 14, a mechanical adjustment of the at least one impact head 21 may be provided, for example by means of a wedge 42 or a ball screw drive (not shown). In Figure 14, an embodiment is shown in which a double wedge 42 is used, which secures the impact heads 21 simultaneously axially. But it can also be provided only a simple wedge (for example, only the upper half of the double wedge 42), if the impact heads 21 are otherwise secured against falling out of the impact tool 16.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e P a n t a n s p r e c h e
Verfahren zum Kaltverfestigen einer Kurbelwelle (4), welche Pleuellagerzapfen (5), Hauptlagerzapfen (6) und Kurbelwangen (7) aufweist, wobei die Pleuellagerzapfen (5) und die Hauptlagerzapfen (6) Ölbohrungen (31) aufweisen, Method for work hardening a crankshaft (4), which has connecting rod journals (5), main bearing journals (6) and crank webs (7), the connecting rod journals (5) and the main bearing journals (6) having oil bores (31),
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
zumindest eine Ölbohrungsendung (30) einer der Ölbohrungen (31) und/oder zumindest ein zylindrischer Abschnitt (38) einer der Ölbohrungen (31) kaltverfestigt wird. at least one oil well end (30) of one of the oil wells (31) and / or at least one cylindrical portion (38) of one of the oil wells (31) is work hardened.
Verfahren nach Anspruch 1 , Method according to claim 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
die Ölbohrungsendung (30) und/oder der zylindrische Abschnitt (38) schlagverfestigt wird. Verfahren nach Anspruch 2, the oil well end (30) and / or the cylindrical section (38) is impact-hardened. Method according to claim 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
in die Ölbohrungsendung (30) und/oder in den zylindrischen Abschnitt (38) eine Schlagkraft mittels eines Schlagkopfes (21) eines Schlagwerkzeugs (16) eingebracht wird. in the oil well end (30) and / or in the cylindrical portion (38) a striking force by means of a striking head (21) of a striking tool (16) is introduced.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, Method according to claim 2 or 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
die Ölbohrungsendung (30) am Übergang zu einer Lauffläche (36) des jeweiligen Zapfens (5, 6) einen Übergangsradius (R) aufweist, wobei der Übergangsradius (R) schlagverfestigt wird. the oil well end (30) at the transition to a running surface (36) of the respective pin (5, 6) has a transition radius (R), wherein the transition radius (R) is impact-solidified.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, Method according to one of claims 2 to 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
die Ölbohrungsendung (30) eine Fase (39) aufweist, wobei die Fase (39) schlagverfestigt wird. the oil well end (30) has a chamfer (39), the chamfer (39) being impact-hardened.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, Method according to one of claims 2 to 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
zwei in demselben Zapfen (5, 6) axial versetzt angeordnete Ölbohrungsendungen (30) gleichzeitig mittels eines zwei Schlagköpfe (21) aufweisenden Schlagwerkzeugs (16) schlagverfestigt werden. two in the same pin (5, 6) arranged axially staggered Ölbohrungsendungen (30) simultaneously by means of a two impact heads (21) having impact tool (16) are impact-hardened.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, Method according to one of claims 3 to 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
das Schlagwerkzeug (16) zur Ausrichtung auf eine der Ölbohrungsendungen (30) und/oder während der Schlagverfestigung durch wenigstens ein Stützelement (33) an wenigstens einer der Kurbelwangen (7) abgestützt wird. the impact tool (16) is supported on at least one of the crank webs (7) for alignment with one of the oil well endings (30) and / or during impact hardening by at least one support element (33).
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass Method according to one of claims 3 to 7, characterized in that
der Schlagkopf (21) zum Schlagverfestigen eine kugelförmige Oberfläche aufweist.  the impact head (21) has a spherical surface for impact hardening.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, Method according to one of claims 4 to 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass  d a d u r c h e c e n c i n e s that
der Schlagkopf (21) zum Schlagverfestigen einen Formabschnitt aufweist, dessen Form an den zu verfestigenden Übergangsradius (R) und/oder an die Fase (39) der Ölbohrungsendung (30) ange- passt ist. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9,  the impact head (21) has a mold section, the shape of which is adapted to the transition radius (R) to be consolidated and / or to the chamfer (39) of the oil well end (30). 10. The method according to any one of claims 3 to 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass  d a d u r c h e c e n c i n e s that
während der Schlagverfestigung einer der Ölbohrungsendungen (30) ein Übergangsradius (R) der Ölbohrungsendung (30) oder eine Senkung der Ölbohrungsendung (30) durch den Schlagkopf (21) erzeugt wird.  during impact hardening of one of the oil well endings (30), a transition radius (R) of the oil well end (30) or a countersinking of the oil well end (30) by the impact head (21) is created.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 10, 11. The method according to any one of claims 3 to 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass  d a d u r c h e c e n c i n e s that
zur Schlagverfestigung der Ölbohrungsendung (30) Schlagköpfe (21) mit unterschiedlichen Durchmessern verwendet werden, derart dass die Schlagköpfe (21) beim Schlagverfestigen unter- schiedlich tief in die Ölbohrungsendung (30) eindringen.  for impact hardening of the oil well end (30) impact heads (21) with different diameters are used, so that the impact heads (21) penetrate the impact depth at different depths into the oil well end (30).
12. Verfahren nach Anspruch 11 , 12. The method according to claim 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass  d a d u r c h e c e n c i n e s that
eine Wechseleinrichtung (37) verwendet wird, um die Schlagköpfe (21) auszuwechseln.  a changing device (37) is used to replace the impact heads (21).
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, 13. The method according to any one of claims 1 to 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass  d a d u r c h e c e n c i n e s that
zum Kaltverfestigen der Ölbohrungsendung (30) ein Kugelkörper (34) durch wenigstens einen Abschnitt der Ölbohrung (31 ) gedrückt wird.  for work hardening the oil well end (30), a ball body (34) is pushed through at least a portion of the oil well (31).
14. Verfahren nach Anspruch 13, 14. The method according to claim 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass  d a d u r c h e c e n c i n e s that
der Kugelkörper (34) pulsierend oder gleichmäßig in den Abschnitt der Ölbohrung (31) gedrückt wird.  the ball body (34) is pulsed or evenly pressed into the portion of the oil hole (31).
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, 15. The method according to claim 13 or 14,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass  d a d u r c h e c e n c i n e s that
der Kugelkörper (34) in die Ölbohrung (31) eines der Pleuellagerzapfen (5) gedrückt wird und von dort unmittelbar oder über eine Verbindungsbohrung (32) zu der Ölbohrung (31) eines der angren- zenden Hauptlagerzapfen (6) gelangt, wobei die Verbindungsbohrung (32) und/oder die Ölbohrung (31) des Hauptlagerzapfens (6) einen Innendurchmesser aufweisen der mindestens so groß ist wie der Außendurchmesser des Kugelkörpers (34). the ball body (34) is pressed into the oil bore (31) of one of the connecting rod journals (5) and from there directly or via a connecting bore (32) to the oil hole (31) of one of the adjoining main journals (6), wherein the connecting bore (32) and / or the oil well (31) of the main journal (6) have an inner diameter which is at least as large as the outer diameter of the spherical body (34).
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, 16. The method according to any one of claims 1 to 15,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass  d a d u r c h e c e n c i n e s that
mehrere, vorzugsweise eine Mehrheit, besonders bevorzugt alle Ölbohrungsendungen (30) der Pleuellagerzapfen (5) und/oder der Hauptlagerzapfen (6) kaltverfestigt werden.  a plurality, preferably a majority, more preferably all Ölbohrungsendungen (30) of the connecting rod journal (5) and / or the main bearing journal (6) are work hardened.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 16, 17. The method according to any one of claims 3 to 16,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass  d a d u r c h e c e n c i n e s that
die Kurbelwelle (4) zum Schlagverfestigen einer der Ölbohrungsendungen (30) und/oder eines der zylindrischen Abschnitte (38) der Ölbohrungen (31) mittels einer Antriebseinrichtung (3) zunächst entlang einer Drehrichtung in eine Schlagposition gedreht wird, wonach eine Arretiereinrichtung (12) verwendet wird, um die Kurbelwelle (4) in der Schlagposition zu arretieren, wonach durch das Schlagwerkzeug (16) die Schlagkraft in die Ölbohrungsendung (30) und/oder in den zylindrischen the crankshaft (4) for impact hardening of one of the oil well endings (30) and / or one of the cylindrical sections (38) of the oil bores (31) is first rotated by a drive device (3) along a direction of rotation to an impact position, after which a locking device (12) is used to lock the crankshaft (4) in the impact position, after which by the impact tool (16) the impact force in the oil well end (30) and / or in the cylindrical bore
Abschnitt (38) der Ölbohrung (31) eingebracht wird. Section (38) of the oil hole (31) is introduced.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 17, 18. The method according to any one of claims 3 to 17,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass  d a d u r c h e c e n c i n e s that
das Schlagwerkzeug (16) mit wenigstens einem Schlagkopf (21) in die Ölbohrung (31) eingebracht wird, wonach zum Kaltverfestigen der Ölbohrungsendung (30) und/oder des wenigstens einen zylindrischen Abschnitts (38) der Ölbohrung (31) der wenigstens eine Schlagkopf (21) radial aus dem Schlagwerkzeug (16) heraus und gegen eine Innenwand (40) des wenigstens einen zylindrischen Abschnitts (38) der Ölbohrung (31) und/oder gegen die Innenwand der Ölbohrungsendung (30) gedrückt wird.  the impact tool (16) is introduced into the oil bore (31) with at least one impact head (21), after which at least one impact head (31) is provided for work hardening the oil well end (30) and / or the at least one cylindrical portion (38) of the oil well (31). 21) radially out of the impact tool (16) and against an inner wall (40) of the at least one cylindrical portion (38) of the oil bore (31) and / or pressed against the inner wall of the oil well end (30).
19. Verfahren nach Anspruch 18, 19. The method according to claim 18,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass  d a d u r c h e c e n c i n e s that
der wenigstens eine Schlagkopf (21) hydraulisch, pneumatisch oder elektromechanisch radial aus dem Schlagwerkzeug (16) herausgedrückt wird.  the at least one impact head (21) is pushed out hydraulically, pneumatically or electromechanically radially from the impact tool (16).
20. Verfahren nach Anspruch 18, 20. The method according to claim 18,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass  d a d u r c h e c e n c i n e s that
der wenigstens eine Schlagkopf (21) mechanisch unter Verwendung wenigstens einen Keils (42) oder wenigstens eines Kugelgewindeantriebs radial aus dem Schlagwerkzeug (16) herausgedrückt wird.  the at least one impact head (21) is mechanically pushed out of the impact tool (16) mechanically using at least one wedge (42) or at least one ball screw drive.
21 Vorrichtung zum Schlagverfestigen einer Kurbelwelle (4), wobei die Kurbelwelle (4) Pleuellagerzapfen (5), Hauptlagerzapfen (6) und Kurbelwangen (7) aufweist, und wobei die Pleuellagerzapfen (5) und die Hauptlagerzapfen (6) Ölbohrungen (31) aufweisen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass 21 A device for impact hardening a crankshaft (4), wherein the crankshaft (4) connecting rod journal (5), main journal (6) and crank webs (7), and wherein the connecting rod journal (5) and the main bearing pins (6) have oil holes (31) . characterized in that
in zumindest eine Ölbohrungsendung (30) einer der Ölbohrungen (31) und/oder in zumindest einen zylindrischen Abschnitt (38) einer der Ölbohrungen (31) eine Schlagkraft mittels eines Schlagkopfes (21) eines Schlagwerkzeugs (16) eingebracht wird. in at least one Ölbohrungsendung (30) of the oil holes (31) and / or in at least one cylindrical portion (38) of the oil holes (31) an impact force by means of a striking head (21) of a striking tool (16) is introduced.
Kurbelwelle (4), hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20. Crankshaft (4), produced by a method according to one of claims 1 to 20.
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