DE2023364C

DE2023364C - Method for manufacturing a crankshaft welded together from individual parts

Info

Publication number: DE2023364C
Application number: DE19702023364
Authority: DE
Inventors: Karl 8500 Nürnberg Mayer
Original assignee: Maschinenfabrik Augsburg Nürnberg AG, Zweigniederlassung Nürnberg, 8500 Nürnberg
Filing date: 1970-05-13
Publication date: 1973-06-20

Description

ches wirtschaftlich und weniger aufwendig ist und ■ zudem unter Beibehaltung der sich beim Elektronenstrahlschweißen einstellenden Vorteile dessen Nachteile vermeidet, wobei insbesondere ein Verstopfen der Schmierkanäle durch Schweißrückstände oder andere Verunreinigungen mit Sicherheit ausgeschaltet werden soll.ches is economical and less expensive and ■ also while maintaining the same level of electron beam welding adjusting advantages avoids its disadvantages, in particular clogging the lubrication channels are switched off by welding residues or other impurities with certainty shall be.

Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Teile durch Reibschweißen miteinander verbunden werden und daß zwischen den miteinander zu verbindenden Teilen der Kurbelzapfen ein mit an seinen den Zapfenteilen zugewandten Seiten einen Zentrierzapfen aufweisendes Zwischenstück vorgesehen wird, daß in dem Zwischenstück ein jeweils an den Stirnseiten der Zentrierzapfen auslaufender, die Schmierkanäle der Kurbelwangen verbindender und deren Querschnitt angepaßter axialer Schmierkanal sowie von dem axialen Schmierkanal ausgehende, zv den Lagerflächen der Kurbelzapfen führende radiale Schmierkanäle eingearbeitet werden, die wie die Schmierkanäle der übrigen Teile vor dem Zusammenbau eingebracht werden, unu daß um jeden Zentrierzapfen im Zwischenstück eine Ringkammer eingearbeitet wird.According to the invention, the object is achieved in that the parts are friction welded to one another are connected and that between the parts to be connected to one another of the crank pin an intermediate piece with a centering pin on its sides facing the pin parts it is provided that in the intermediate piece a respective expiring at the end faces of the centering pin, the lubrication channels of the crank webs connecting and their cross-section adapted axial Lubrication channel as well as from the axial lubrication channel, zv the bearing surfaces of the crank pin leading radial lubrication channels are incorporated, which like the lubrication channels of the other parts before be introduced to the assembly, unu that um each centering pin in the intermediate piece an annular chamber is incorporated.

Dabei werden erfindungsgemäß die Kurbeiwangen der jeweils miteinander zu verbindenden Kurbelzapfen nach dem Einlegen des Zwischenstückes in ihrer genauen Winkelstellung zueinander eingerichtet, danach in axialer Richtung gegen das Zwischenstück gepreßt und zum Reibschweißen synchron angetrieben, wobei das Zwischenstück während des Schweißvorganges gegen Drehen gesichert ist und durch entsprechende Vorsteuerung der Maschine in Abhängigkeit von der Lage der jeweils anschließenden Kurbelwangen zu einem einstellbaren Zeitpunkt freigegeben wird oder umgekehrt.According to the invention, the crank cheeks of the respective crank pins to be connected to one another are thereby used after inserting the intermediate piece set up in their exact angular position to each other, then pressed in the axial direction against the intermediate piece and driven synchronously for friction welding, wherein the intermediate piece is secured against turning during the welding process and by corresponding pre-control of the machine depending on the position of each subsequent Crank webs is released at an adjustable time or vice versa.

Einrichtungen zum Reibschweißen sind billiger als Elektronenschweißgeräte. Um jedoch beim Reibschweißen penaue Winkelstellungen der einzelnen Kurbelwangen zueinander erreichen zu können, ist das Zwischenstück vorgesehen, welches beim Schweißvorgang festgehalten werden kann und in dem auch ohne weiteres die radialen Schmierkanäle bereits vor dem Verschweißen angebracht werden können. Dumit diese nach Beendigung der für den Schweißvorgang erforderlichen Drehungen der einzelnen Teile auch gegenüber den Kurbelwangen ihre vorgesehene Winkellage erhalten, wird das Zwischenstück durch eine entsprechende Vorsteuerung der Maschine zum gegebenen Zeitpunkt freigegeben. Die Praxis hat gezeigt, daß hierdurch eine vollkommen ausreichende Genauigkeit erzielt wird.Friction welding equipment is cheaper than electron welding equipment. However, in order to friction welding To be able to achieve precise angular positions of the individual crank webs to one another is the intermediate piece is provided, which can be held during the welding process and in the radial lubrication channels can easily be attached before welding be able. Dumit these after completion of the rotations required for the welding process of the individual Parts also get their intended angular position with respect to the crank webs, becomes the intermediate piece released by a corresponding pre-control of the machine at the given time. Practice has shown that a perfectly adequate accuracy is achieved in this way.

Durch die Anordnung der Abzweigung für die radialen Schmierkanäle im Zwischenstück können die Kanäle durchweg gleichen, verhältnismäßig engen Querschnitt aufweisen, wodurch gleiche Strömungsgeschwindigkeit des Schmieröls herrscht und sich dadurch auch keine Ablagerungen bilden können.By arranging the branch for the radial lubrication channels in the intermediate piece, the Channels consistently have the same, relatively narrow cross-section, whereby the same flow rate of the lubricating oil prevails and no deposits can form as a result.

In der um jeden Zentrierzapfen im Zwischenstück angeordneten Ringkammer schließlich können sich Schweißrückstände bzw. der Schweißgrad ohne schädliche Wirkung absetzen. Da die Zentrierzapfen eine enge Passung aufweisen, wird ein öleintritt in die Ringkammeni verhindert und ein in radialer Richtung genauerer Zusammenbau der einzelnen Teile erreicht, so daß die Nacharbeit, die ohnehin nur aus dem Nachschleifen der Lagerflächen besteht, geringer wird.Finally, in the annular chamber arranged around each centering pin in the intermediate piece, Deposit welding residues or the degree of sweat without any harmful effect. As the centering pin have a tight fit, oil penetration into the annular chambers is prevented and a radial penetration Direction of more precise assembly of the individual parts is achieved, so that the reworking, which is anyway consists only of regrinding the bearing surfaces, becomes lower.

Im Zusammenhang mit dem Erfindungsgedanken muß noch erwähnt werden, daß Zwischenstücke bei geschweißten Kurbelwellen beispielsweise durch die USA.-Patentschrift 2741 828 an sich bereits bekannt sind, diese dienen jedoch nicht dazu, um das Reibschweißen anwenden und um alle Schmierkanäle vor dem Zusammenbau der Einzelteile fertigstellen zu können. Eine Ableitung, die zum vorliegenden Gedanken führen könnte, ist nicht möglich.In connection with the idea of the invention it must be mentioned that spacers at welded crankshafts are already known per se, for example from US Pat. No. 2,741,828 are, however, these are not used to apply friction welding and to all lubrication channels to be able to finish before assembling the individual parts. A derivation to the present Thoughts is not possible.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird noch vorgeschlagen, mindestens zwei Kurbelwangen mit deren benachbarten Kurbelwangen gleichzeitig zu verschweißen. Beim Verschweißen sämtlicher Teile der Kurbelwelle in einem Arbeitsgang werden zweckmäßig die Kurbelwangen festgehalten und die Zwischenstücke angetrieben. Bei der Verbindung eines rotationskörperförmigen Hauptwellenzapfens mit einem aus einem halben Hauptwellenzapfen, einem halben KurbelweUenzapfen und einer Kurbelwange bestehenden Teil wird schließlich als Weiterbildung der Erfindung noch vorgeschlagen, die Teile so auszubilden, daß das Zwischenstücs entfällt und der Zentrierzapfen, die Ringkammer und die Schmierkanalverbindung direkt an bzw. in den rotationsko^performigen Hauptwellenzapfeu vorgesehen ist.In a further embodiment of the invention, it is proposed to have at least two crank webs to be welded to their neighboring crank webs at the same time. When welding all Parts of the crankshaft in one operation are expediently held in place and the crank webs Intermediate pieces driven. When connecting a main shaft journal in the form of a rotational body with one of half a main shaft journal, half a crank journal and a crank web existing part is finally proposed as a further development of the invention, the parts to be trained so that the intermediate piece is omitted and the centering pin, the annular chamber and the Lubrication channel connection directly on or in the rotationsko ^ performigen Main shaft journal is provided.

Abschließend wäre, was nicht zur Erfindung gehört, noch zu erwähnen, daß eine so aufgebaute Kurbelwelle selbstverständlich auch durch Elektronenstrahlschweißung hergestellt werden kann, ohne daß Veränderungen vorzunehmen sind.Finally, what is not part of the invention, it should be mentioned that a crankshaft constructed in this way can of course also be produced by electron beam welding without Changes are to be made.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigtTwo exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. It shows

Fig 1 einen Längsmittelschnitt durch eine Kurbelwelle für einen Sechszylindermotor, wobei nur einige Hübe der Kurbelwelle dargestellt sind,1 shows a longitudinal center section through a crankshaft for a six-cylinder engine, only a few strokes of the crankshaft being shown,

Fig.2 einen Längsmittelschnitt durch eine Kurbelwelle für einen Achtzylindermotor, -.Vobe¹ ebenfalls nur einige Hübe der Kurbelwelle zu sehen sind, und2 shows a longitudinal center section through a crankshaft for an eight-cylinder engine, -.Vobe ^{1 can} also be seen only a few strokes of the crankshaft, and

F i g. 3 ein der Verbindung der Hälften der Kurbelzapfen bzw. Hauptwellenzapfen dienendes Zwischenstück im Quermittelschnitt.F i g. 3 an intermediate piece used to connect the halves of the crank pin or main shaft pin in the transverse center section.

In F i g. 1 sind die Kurbelwangen mit 1, die Kurbelzapfen mit 3, die Hauptwellenzapfen mit 4 und die Zwischenstücke mit 2 bezeichnet. Jeweils zwei halbe Kurbelzapfen 3 und eine Kurbelwange 1 bilden ein komplettes Teil, vorzugsweise ein Gesenkschmiedestück. Zwischen jeweils zwei solchen Teilen ist ein Zwischenstück 2 angeordnet und im Fertigzustand mit diesen Teilen durch Reibschweißen verbunden. Die endseitigen Kurbelwangen 1 der Kurbelwelle sind über eine dei an ihnen vorgesehenen Hälften vom Kurbelzapfen 3 ohne Zwischenschaltung eines Zwischenstückes direkt mit dem Haupiwellenzapfen 4 in gleicher Weise verschweißt.In Fig. 1 are the crank webs with 1, the crank pin with 3, the main shaft pin with 4 and the intermediate pieces are designated by 2. In each case two half crank pins 3 and a crank web 1 form a complete part, preferably a drop forging. Between every two such parts there is a Intermediate piece 2 arranged and connected in the finished state with these parts by friction welding. The end crank webs 1 of the crankshaft are over one of the halves provided on them from the crank pin 3 directly to the main shaft pin without the interposition of an intermediate piece 4 welded in the same way.

Die Zwischenstücke 2 sind, wie insbesondere aus F i g. 3 zu ersehe- ist, als Ringstücke ausgebildet und weisen an ihren den halben Kurbelzapfen 3 zugewandten Stirnflächen Zentrierzapfen S auf. Im zusammengebauten Zustand greifen die Zentrierzapfen 5 in Sacklochbohrungen6 (Fig. 1) der Hälften der anschließenden Kurbelzapfen 3 und sind dort derart eingepaßt, daß ein Durchtritt von Schmieröl ausgeschaltet wird. Für das Zuführen des Schmieröls an die Lagerflächen 10 der Kurbelzapfen 3 sind in den Kurbelwangen I vor dem Zusammenbau schräge Schmierkanäle 7 angebracht, die in kleine, hinter denThe intermediate pieces 2 are, as shown in particular in FIG. 3 can be seen, designed as ring pieces and have centering pins S on their end faces facing the half crank pin 3. In the assembled State, the centering pins 5 engage in blind holes 6 (Fig. 1) of the halves the adjoining crank pin 3 and are fitted there in such a way that lubricating oil can pass through is turned off. For the supply of the lubricating oil to the bearing surfaces 10 of the crank pin 3 are shown in the crank webs I attached inclined lubrication channels 7 before assembly, which in small, behind the

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Sacklochbohrungen 6 angebrachte Kammern 9 mün- schränkung des einzelnen Hubes in der vorgeschrieden. Im Zwischenstück 2 sind ebenfalls Schmierka- be.nen Winkelteilung erhalten bleibt, und daß diese - näle 7 vorgesehen, die den- gleichen Durchmesser Kurbelwangen derart synchron; angetrieben.werden, aufweisen, wobei ein axial verlaufender, an den Stirn- daß eine ungewollte Veränderung deren Winkclteiflächen der Zentrierzapf en 5 mündender Schmierka- S lung bzw. Verschränkung nicht möglich ist. Dadurch nal7 die Schmierkanäle der jeweils benachbarten treten auch keine Nacharbeiten auf, was für eine ra-Kurbelwangen 1 verbindet und wobei radial verlau- tionelle Fertigung sehr wesentlich ist. fende Schmierkanäle7 zur Schmierung der Lagerfla- Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2 unterchen 10 der Kurbelzapfen3 dienen. Alle Kanäle sind scheidet sich im wesentlichen von dem nach Fig. 1 vor dem Zusammenbau angebracht. io dadurch, daß nur ein Teil der Kurbelzapfen 3 mit Die Verschweißung der einzelnen Kuruelzapfen 3 den erfindungsgemäßen Zwischenstücken 2 verbunmit den Zwischenstücken! erfolgt durch Reib- den ist. In manchen Fällen ist es nämlich erwünscht, schweißung, wobei die Kurbelwangen 1 von einer in zu den einzelnen Lagerflächen 10 getrennte Schmierder Zeichnung nicht dargestellten Antriebsmaschine kanäle? zu führen. Dies vor allem, wenn die Breite synchron gedreht werden und bei der während dieses 15 und Schräge der Kurbelwangen 1 es zulassen. Das synchronen Drehens das Zwischenstück 2 während Beispiel soll zeigen, daß dann lediglich ein Teil der des ganzen Schweißvorganges festgehalten wird. Um Verbindungen in der erfindungsgemäßen Weise erden bei der Schweißung entstehenden Schweißgrad folgt, während die übrigen Verbindungsstellen zwar im Inneren der Kurbelzapfen 3 aufzufangen, sind die auch durch Reibschweißen, jedoch mit einfachen Zwischenstücke2 und, wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, ao Zwischenstücken verbunden werden können, die Iezum Teil auch die Hälften der Kurbelzapfen 3 mit je- diglich zur Aufnahme des Schweißgrades ebenfalls weils einer Ringkammer 8 versehen, die so groß, aus- eine Ringkammer 8, die auch als große Sacklochbohgebildet ist, daß der anfallende Schweißgrad hier un- rung ausgebildet sein kann, aufweisen. Wesentlich tergebracht werden kann. Die Ringkammern 8 sind, ist, daß selbst bei solchen Ausführungen teilweise auf wie erwähnt, derart gegen die Schmierkanaäie? ab- «5 das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere das gedichtet, daß ein öl in diese Kammern nicht ein- Festhalten des Zwischenstückes zum Reibschweißen dringen kann. Dadurch kann auch keine ,Verunreini- zurückzugreifen ist.Blind holes 6 attached chambers 9 reduction of the individual stroke in the pre-cut. In the intermediate piece 2, the angular spacing is also retained, and that these - Channels 7 are provided which have the same diameter crank webs in such a synchronous manner; are driven, have, wherein an axially running lubricating channel or entanglement opening onto the end faces is not possible. Through this nal7 the lubrication channels of the respectively neighboring ones do not require any reworking, which connects for a ra crank web 1 and whereby radial production is very essential. The embodiment according to FIG. All channels are essentially different from that of FIG. 1 attached before assembly. io in that only part of the crank pin 3 with The welding of the individual crank pins 3 to the intermediate pieces 2 according to the invention verbunmit the intermediate pieces! is done by rubbing. In some cases it is desirable welding, wherein the crank webs 1 of a drive machine, not shown in the drawing, which is separate from the individual bearing surfaces 10? respectively. Especially when the width be rotated synchronously and during this 15 and slope of the crank webs 1 allow it. The synchronous rotation, the intermediate piece 2 during the example is intended to show that then only part of the the entire welding process is recorded. In order to ground connections in the manner according to the invention, the degree of welding produced during the welding follows, while the remaining connection points are indeed to be caught inside the crank pin 3 can also be done by friction welding, but with simple Intermediate pieces 2 and, as can be seen from FIG. 1, ao intermediate pieces can be connected, some of which also include the halves of the crank pin 3, each also for receiving the degree of welding Because it is provided with an annular chamber 8 which is so large that it has an annular chamber 8, which is also formed as a large blind hole, that the degree of welding that occurs can be formed here. Significant can be accommodated. The annular chambers 8 are, that even with such designs partially as mentioned, against the grease channels? ab- «5 the method according to the invention, in particular that sealed so that an oil in these chambers does not hold the intermediate piece for friction welding can penetrate. As a result, there is no need to fall back on contaminants.

gung des Schmieröles entstehen, was für die Erhal- Schließ!, ch geht aus den Fig. 1 und 2 noch hertung einer guten ölqualität wesentlich ist Der bei vor, daß bei der Verbindung eines rotationskörperder Reibschweißung entstehende äußere Schweißgrad 30 förmigen Hauptwellenzapfens 4 mit einem aus einem an den Lagerflächen 10 der Kurbelzapfen 3 wird halben Hauptwellenzapfen, einem halben Kurbelwelnach Verschweißen der Kurbelzapfen 3 gesondert ab- Ienzapfen3 und einer Kurbelwange 1 bestehenden getragen. Entscheidend für das Verfahren gemäß der Teil der Zentrierzapfen 5, die Ringkammer 8 und die Erfindung zum Zusammenschweißen der Kurbelwel- Schmierkanalverbindung 7 direkt an bzw. in dem rolen ist dabei, daß die einzelnen Kurbelwangen 1 oder 35 tationskörperförmigen Hauptwellenzapfen vorgese-Zwischenstücke 2 an einer in der Zeichnung nicht hen ist, denn in diesem Falle kann das Zwischendargestellten Maschine fest eingespannt sind, und stück entfallen, denn der Hauptwellenzapfen 4 wird zwar derart, daß die erforderliche, beliebige Ver- an dessen Stelle festgehalten.Generation of the lubricating oil, which is important for the maintenance! one On the bearing surfaces 10 of the crank pin 3, half the main shaft pin, half a crank pin after welding the crank pin 3 separately from the crank pin 3 and a crank cheek 1 are existing carried. Decisive for the method according to the part of the centering pin 5, the annular chamber 8 and the Invention for welding the crankshaft lubrication channel connection 7 directly on or in the roll is that the individual crank webs 1 or 35 tation-body-shaped main shaft journals 2 is not hen on one in the drawing, because in this case the machine shown in between can be firmly clamped are, and pieces are omitted, because the main shaft journal 4 is in such a way that the required, arbitrary information is recorded in its place.

Hierau 1 Blatt ZeichnungenHere 1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

ί. Method of making one from individual; i Parts welded together crankshaft with channels provided in it for the supply of lubricating oil from the main shaft journals to the bearing surfaces of the crank journals, these Parts made of one crank web each with two crank pin parts or one, crank pin part and consist of half a main shaft journal, characterized in that the parts are connected to each other by friction welding and that between the to each other connecting parts of the crank pin (3) with one side facing the pin parts a centering pin (S) having intermediate piece ^?) is provided that in the intermediate piece (2) one at each end of the Zsntrierzapfen, the lubrication channels the crank webs connecting and their cross-section adapted axial lubrication channel and Starting from the axial lubrication channel, leading to the bearing surfaces of the crank pin (3) »5 radial lubrication channels are incorporated, which like the lubrication channels of the other parts before Assembly are introduced, and that around each centering pin in the intermediate piece (2) one Annular chamber '8) is incorporated.

2. A method for manufacturing a crankshaft according to claim 1, characterized in that the crank webs (I) of the crank pins to be connected to each other {l, after inserting the intermediate piece are set up in their exact angular position to each other that they then in the axial direction against the intermediate piece (2) are pressed and driven synchronously for friction welding and that the intermediate piece (2) is secured against turning during the welding process and is released at an adjustable time by appropriate pilot control of the machine depending on the position of the respective subsequent crank webs (1) or vice versa .

3. The method according to claims 2, characterized in that at least two crank webs (1) are welded to their neighboring crank webs at the same time.

4. The method according to claims 2 and 3, 5 = characterized in that all parts of the crankshaft are welded in one operation all crank webs (I) held and all intermediate pieces (2) started- ■ be practiced.

5. crankshaft for a method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that that when connecting a rotational body-shaped main shaft journal (4) with one from half a main shaft journal, half a crankshaft journal and a crank web (1) existing part of the centering pin (5), the annular chamber (8) and the lubrication channel connection is provided directly on or in the rotary body-shaped main shaft journal.

The invention relates to a method for producing a crankshaft welded together from individual parts with channels provided in it for the lubricant supply from the main shaft journals to the bearing surfaces of the crank journals, whereby these Parts made up of one crank web each with two crank pin parts or one crank pin part and a half Main shaft journal exist.

In the earlier patent application made known by the German patent application 1565614 such a procedure has already been described. It consists in being forged or cast Individual parts of the crankshaft in already prepared State, expediently with the help of a mutual centering, before Welding assembled in their final position and then using the electron beam welding process be connected to each other. Before this final connection, the parts are preferably pressed, glued, shrunk or tense.

The method has the advantage that it is economical and accurate to manufacture without essential Post-processing of the welded parts allows. In particular, two crank webs can be used in a simple manner exactly parallel to each other and the individual crank arm pairs in exactly the prescribed manner Angle to be welded offset to each other, without the need for subsequent straightening will.

Apart from the fact that an electron beam welding system Due to their high acquisition costs, they are not available in many companies and a If another welding process cannot be used under the specified conditions, it must be used for the manufacturing process be viewed as a disadvantage that also arise here slag residues that pushed towards the center or core during the welding process and are located there or around the centering provided in the middle of the crank pin parts annex around. This makes it impossible to weld completely through. Is not the centering at the same time designed perfectly tight, so there is the possibility that these residues partially pressed into the lubrication channels or flushed by the lubricating oil, which is very undesirable is.

Furthermore, the tu the bearing surfaces of the crank pins leading radial lubricating channels are directly in the parting line loading by the known ^method: the crank pin parts are provided. This is only possible through beneficial drilling after the welding process, if one does not want to accept that the welding residues collect in them and thus partly get into the axially running lubrication channels, where they lead to blockages. The latter is particularly easy because the axial lubrication channels also have a constricted passage in the area in which the radial channels open. If, on the other hand, the channels are drilled after welding, considerable additional work is required, and blockages can occur due to the drilling chips.

The object of the present invention is to provide a method for producing from prefabricated To develop individual parts welded together crankshafts of the type described above, wel-