DE2202371B2 - Verfahren zum dynamischen Auswuchten von Kurbelwellen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum dynamischen Auswuchten von mit Gegengewichten versehenen, serienmäßig hergestellten Kurbelwellen, bei denen in wenigstens zwei senkrecht zu ihrer Längsachse verlaufenden Wuchtebenen ein Wuchtmassenüberschuß vorgegeben ist, durch dessen teilweises Abspanen und damit durch Materialabnahme die Unwucht ausgeglichen wird.

Die heute angewandte moderne Auswuchttechnik bevorzugt die dynamische Methode, bei der nämlich die Auswuchtung in zwei Ebenen, und zwar möglichst an den Enden eines Wuchtkörpers, d. h. bei einer Kurbelwelle an den Enden ihres gekröpften Teils in den sogenannten Wuchtebenen erfolgt. Dabei wird in jeder Ebene der Ausgleich durch drei oder vier am Umfang verteilte sogenannte Wuchtaugen durchgeführt, die zur Herstellung des Wuchtgleichgewichts mehr oder weniger abgearbeitet werden und dabei einen Ausgleich in Komponentenform erbringen.

Diese Methode erfordert Wuchtaugen auf der Hubseite einzelner Wangen der Kurbelwelle. Diese Wuchtaugen sind schmiedetechnisch und spannungsmäßig nachteilig und verschlechtern die Möglichkeit für den Gegengewichtsausgleich.

Sollten an einer Kurbelwelle, die nach dem bisher üblichen Auswuchtverfahren ausgewuchtet werden soll, ausreichende Wuchtaugen nicht untergebracht werden können, dann wird der Wuchtausgleich in zu sätzliche Auswuchtscheiben am freien Ende und in das Schwungrad verlegt. Diese Auswuchtscheibe ist ein zusätzliches Bauteil mit zusätzlichen Unwuchten. Diese zusätzlichen Unwuchten entstehen vorzugsweise bei der Montage, insbesondere durch das radiale

to Passungsspiel durch die dadurch mögliche Verschiebung der Scheibe aus der Drehachse und duirch die begrenzte Genauigkeit der Winkelfixierung. Daher kann die Kurbelwelle erst nach ihrem Zusammenbau mit dem Schwungrad und der Auswuchtscheibe ge wuchtet werden und muß dann in diesem Zustand ver bleiben. Die an der Kurbelwelle demgemäß bereits anmontierten Teile, nämlich das Schwungrad und die Auswuchtscheibe, bringen eine Montageerschwerung mit sich. Ein einfaches Austauschen dieser Teile im Verschleißfalle, oder wenn aus anderen Gründen das eine oder andere Teil ausgetauscht werden muß, ist allein nicht möglich; es muß also immer das. ganze Teil, bestehend aus Kurbelwelle, Schwungrad und Auswuchtscheibe ausgetauscht werden.

H Außerdem sind Ausgleichsverfahren bekannt zum Ausgleich einer nach Größe und Richtung bekannten Unwucht, ein Verfahren, das nicht unter den Begriff des dynamischen Auswuchtens fällt. Im übrigen kennt man noch das geortete Auswuchten durch Anbringen von vorsortierten Gegengewichten mit bekannten statischen Massenmomenten. Hierzu müssen jedoch in Längs- und Umfangsrichtung eigens dafür vorgesehene besondere Wuchtkörper angebracht werden. Aus Gewichtsersparnis liegen nur noch wenige Ge-

ft gengewichte in einer Ebene und bei unsymmetrischen Kurbelwellen liegen diese beiden Gegengewichte gegenüber an den Wellenenden.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren anzugeben, duirch das das Auswuchten wesentlich vereinfacht und auf einen einzigen Abtragvorgang reduziert wird, der leicht für Serienherstellung vorprogrammierbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, daß der Wuchtmassenüberschuß nur auf einer Seite und in einer solchen Ausdehnung vorgegeben wird, daß die Resultierende aus allen voraussehbaren Unwuchten noch in den Bereich des den Wuchtmassenüberschuß enthaltenden Gegengewichts fällt und dadurch alle in einer Serie auftretenden Unwuchten durch Materialabnahme allein in Richtung der Resultierenden der Unwuchten und damit durch einen einzigen Materialabnahmevorgang je Wuchtebene ausgeglichen werden.

Der Vorteil dieses Verfahrens besteht insbesondere

darin, daß anstelle mehrerer Koordinaten-Bohreinheiten je Wuchtebene eine einzige Bohreinheit an dieser Stelle bei begrenztem Schwenkbereich der Welle in der Maschine ausreicht.

Die Größe der voraussehbaren Unwuchten ergibt

bo sich dabei aus den erfahrungsgemäß auftretenden Fertigungsabweichungen.

Die Wuchtmassenüberschüsse beim Wuchtzentrieren können durch Anbringen von definierten Hilfswuchtgewichten in den vorgesehenen Wuchtebenen

i)5 am Kurbelwellenrohling dargestellt werden. Außerdem ist es möglich, daß die Hilfsunwuchtgewichte am Wuchtkorb angebracht werden.

Insbesondere werden die Wuchtebenen an den au-

ßeren Gegengewichten der Kurbelwelle vorgesehen; sie können aber auch zwischen zwei benachbarten Gegengewichten an den Enden der Kurbelwelle vorgesehen sein, so daß je zwei Gegengewichte je Wuchtebene zum Ausgleich herangezogen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand von einigen schematischen Darstellungen in der folgenden Beschreibung näher erläutert, der auch weitere Einzelheiten der Erfindung entnommen werden können. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Grafik einer Kurbelwelle mit zwei Wuchtebenen,

Fig. 2 eine Ansicht einer bisher üblichen Kurbelwelle mit einem Wuchtauge auf der Hubseite,

Fig. 3 die Ansicht einer Kurbelwelle in ihrer Längsachse gemäß der Erfindung mit gerade ausreichendem Wuchtüberschuß Δ U im Vergleich zur Unwucht R₁₁,

Fig. 4 eine erfindungsgemäße Kurbelwelle mit großem Wuchtüberschuß Δ U im Vergleich zur auftretenden Unwucht R₁₁.

Die Auswuchtung von bisher üblichen Kurbelwellen 1 mit Wuchtaugen 2 gemäß Fig. 2 ist in der Fig. 1 schematisch dargestellt, wo insbesondere die beiden Wuchtebenen 3 und 4 schematisch angedeutet sind. Dabei wurde der Ausgleich in jeder der angedeuteten Ebenen durch drei oder vier gleichmäßig am Umfang verteilte Wuchtaugen 2 herbeigeführt, die durch spanabhebende Bearbeitung als Ausgleich in Komponentenform angeglichen werden konnten.

Die Komponenten 5, 6 und 7 sind in der Ebene 3 gestrichelt dargestellt. Die für diese Art der Auswuchtung notwendigen Wuchtaugen 2 auf der Hubseite sind insbesondere spannungsmäßig nachteilig und können schmiedetechnisch sehr schwer hergestellt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet daher Wuchtaugen und kann mit einer Kurbelwelle 8 auskommen, die die in den F ig. 3 und 4 dargestellte Form mit den Gegengewichten 9 hat.

Der Wuchtkörper, d. h. die Kurbelwelle, kann schon beginnend beim Wuchtzentrieren mit einer definierten Unwucht in den beiden Ebenen versehen werden, deren Richtung identisch ist mit den für die Auswucht-Nacharbeit vorgesehenen Gegengewichten. Schon am Kurbelwellenrohling werden so Wuchtüberschüsse in den betreffenden Ebenen dadurch vorgesehen, daß im Wuchtkorb entsprechend große und entsprechend gerichtete Gegenunwuchten angebracht werden.

Der Überschuß im Gegengewicht muß so groß sein, daß man ohne Wuchtarbeit auf der Hubseite, d. h. dort, wo früher die Wuchtaugen angebracht waren, auskommen kann, um die Auswuchtarbeit allein auf die Gegengewichte zu verlegen. Diese Gegengewichte 9 müssen über den theoretischen Ausgleichszustand hinaus einen gewissen Wuchtüberschuß A U haben, von dessen Größe die Ausgleichsarbeit der eigentlichen Restunwuchten R_v, die aus den Fertigungsabweichungen herrühren und von Welle zu Welle nach Größe und Richtung verschieden sind, abhängt. In den in Fig. 3 und 4 dargestellten schematischen Skizzen sind der Wuchtüberschuß Δ U und die Restunwucht R₀ und die aus beiden resultierende Wuchtmöglichkeit U_a vektoriell dargestellt. Die Ab-Stimmung zwischen dem Wuchtüberschuß Δ U und der Restunwucht R₁₁ einerseits sowie der Wuchtmöglichkeit U_G am Gegengewichtsumfang andererseits

muß im Falle geringsten Wuchtüberschusses so sein, daß der resultierende Vektor U_c = AU + R_v einen Scheitelkreis 11 um die Spitze des Vektors A U beschreibt.

Das Auswuchten selbst wird dadurch vorgenommen, daß Bohrungen in Richtung des Vektors U_c entgegengerichtet angebracht werden.

In Fig. 3 ist das Verhältnis AUiR₁J = 1 :1, so daß der Winkel, den der Vektor U₀ mit der Achse A-A bildet, verhältnismäßig groß ist. Bei noch größerem Winkel, d. h. bei nicht ausgewogenem Verhältnis von AU: R.j wäre es unter Umständen nicht mehr möglich, die Bohrung 13 auf dem Gegengewicht anzubringen.

In Fig. 4 ist das Verhältnis AUiR₁₁ viel größer. Daraus ergibt sich ein viel kleinerer Scheitelkreis 12. Das bedeutet, daß bei großem A U, also bei großem Gegengewichtsüberschuß im Verhältnis zu der zu erwartenden Unwucht R₁J immer ein kleiner Scheitelkreis 12 gegeben ist, die Unwucht also in jedem Falle durch Anbringung von Bohrungen im Bereich der Gegengewichte 9 ausgeglichen werden kann.

Durch die Erfindung können also im Gegengewicht allein neben dem Wuchtüberschuß A U auch die Restunwuchten R₁₁ in jeder beliebigen Richtung ausgeglichen werden. Das bedeutet, daß auch die Restunwuchten ausgeglichen werden können, die normalerweise eine Unwuchtbohrung im Hubbereich erfordern würden. Im Idealfall gleicher Restunwucht-Ausgleichsmöglichkeiten über 360° müßten die Wuchtmöglichkeiten U_c am Gegengewicht der Funktion eines tangentierenden Kreises entsprechen: U_a = 2AU- cos a.

In der Praxis wird der innere Bereich des Scheitelkreises 11 wegen der begrenzten Größe des Zentriwinkels «, dessen Schenkel die Grenzen des Gegengewichts 9 tangentieren und zwischen di ^n Schenkeln eine Bohrung angebracht werden muß, nicht für eine Anbringung einer Bohrung zum Unwuchtausgleich herangezogen werden können. Andererseits sind dort jedoch die Wuchtkorrekturen so klein, daß sie in den Bereich der zulässigen Restunwucht fallen könnten. Große Wuchtkorrekturen sind dann notwendig, wenn der Wuchtüberschuß A U und die Restunwucht Ru in der Richtung praktisch zusammenfallen. In diesem Fall kann auch die Wuchtkorrektur durch die Resultierende aus zwei symmetrisch angeordneten Wuchtbohrungen im Gegengewicht durchgeführt werden.

Reichen die Bohrungen in einem Gegengewicht je Wuchtebene nicht aus, so kann auch das benachbarte, meist gleichgerichtete Gegengewicht zum Ausgleich mit herangezogen werden. In diesem Falle werden dann die beiden Wuchtebenen zweckmäßig in die Mitte zwischen den beiden benachbarten Gegengewichten gelegt und die Aufteilung der Wuchtkorrektur erfolgt auf beide Gegengewichte einer Wuchtebene zu etwa gleichen Teilen. Bei Neuauslegungen wird man Verhältnisse ähnlich Fig. 3 anstreben, da über die anfallende Größe von R₁₁ noch nichts bekannt ist. Wenn z. B. beim Serienanlauf durch eine statistische Erhebung die tatsächlich auftretende maximale Amplitude von R₁₁ bekannt ist, kann dieses Verhältnis in Richtung R₁₁: A U = 1:3 verändert werden, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Daraus wird ersichtlich, daß dann der Winkelbereich für die erforderliche Wuchtbohrung verkleinert wird und auch der innere Bereich des Wuchtkreises voll bestrichen werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum dynamischen Auswuchten von mit Gegengewichten versehenen, serienmäßig hergestellten Kurbelwellen, bei denen in wenigstens zwei senkrecht zu ihrer Längsachse verlaufenden Wuchtebenen ein Wuchtmassenüberschuß vorgegeben ist, durch dessen teilweises Abspanen und damit durch MaterialUbernahme die Unwucht ausgeglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Wuchtmassenüberschuß nur auf einer Seite und in einer solchen Ausdehnung vorgegeben wird, daß die Resultierende aus allen voraussehbaren Unwuchten noch in den Bereich des den Wuchtmassenüberschuß enthaltenden Gegengewichts fällt und dadurch alle in einer Serie auftretenden Unwuchten durch Materialabnahme allein in Richtung der Resultierenden der Unwuchten und damit durch einen einzigen Materialabnahmevorgang je Wuchtebene ausgeglichen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wuchtmassenüberschüsse beim Wuchtzentrieren durch Anbringen von definierten Hilfswuchtgewichten am Wuchtkäfig in den vorgesehenen Wuchtebenen am Kurbelwellenrohling dargestellt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsunwuchtgewichte am Wuchtkorb angebracht werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wuchtebenen (3, 4) an den äußeren Gegengewichten der Kurbelwelle (8) vorgesehen sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wuchtebenen (3,4) zwischen zwei benachbarten Gegengewichten an den Enden der Kurbelwelle (8) vorgesehen sind und je zwei Gegengewichte je Wuchtebene zum Ausgleich herangezogen werden.