JP4499745B2 - クランクシャフト用ディープローリング機械のディープローリングユニット - Google Patents

Description

本発明は、クランクシャフト用ディープローリング機械のディープローリングユニットであって、互いに対向して配置された２つのアームを備え、一方のアームがディープローリングヘッドを支承し、他方のアームが支持ローラヘッドを支承し、該支持ローラヘッドに、軸線方向に互いに平行に配置された２つの支持ローラが設けられ、前記ディープローリングヘッドが少なくとも１つのディープローラを有し、該ディープローラの回転軸線が前記クランクシャフトの回転軸線と共通の面内に位置すると共に、前記クランクシャフトの回転軸線とある角度をなし、更に、前記ディープローリングユニットの開閉運動を発生しかつディープローリング力をも発生する駆動ユニットを有している、ディープローリングユニットに関する。

特定された種類のディープローリングユニットが例えば独国実用新案第２９９１０２１４Ｕ１号公報及び独国実用新案第２０２００９２６Ｕ１号公報から公知である。両方の例は、ディープローリングユニットが閉じるときに工具がクランクシャフトの軸受ピンのオイルカラーと衝突するのを防止するための装置を備えるディープローリングユニットである。通常、ディープローリングヘッドは、互いに或る距離だけ離れて対の形で配置された２つのディープローラを備え、これらのローラは、クランクシャフトが回転する間に、ディープローリング力の下で、クランクシャフトの軸受ピンと側部との間の半径又は凹所内に係合する。両方のディープローラの回転軸線の各々は、クランクシャフトの回転軸線と共通の面内に位置するか、又はクランクシャフトの回転軸線に向けて僅かにオフセットされる。ディープローリングヘッドを参照すると、ディープローラは外側方向に傾斜しており、この構成においてクランクシャフトの回転軸線と鋭角をなす。

両方のディープローラは、ディープローリングヘッドの内側の案内ローラによって支持され、案内ローラは、クランクシャフトの長手方向の力を受け取ることができないように、ディープローリングヘッドの内側に配置される。

例えば支持ローラヘッドの２つの支持ローラのうちの一方の軸線がクランクシャフトの回転軸線に対し厳密に平行でないと、支持ローラヘッドが軸線方向の力を発生する可能性がある。さらに、ディープローリングユニットの整列誤差、クランクシャフトの逃げ、それぞれの主軸受又はコンロッド軸受の円錐形状軸受面が、軸線方向すなわちクランクシャフトの回転軸線方向の力を発生する可能性があり、この力は良好な作業結果に対し望ましくなく、またこの力の大きさは、ディープローリング力の大きさ及び支配的な摩擦状態に左右される。

したがって、本発明の目的は、ディープローリング工具によって又はディープローリング工具に発生する軸線方向力を吸収するのに適している案内装置を構成し、したがってクランクシャフトにおけるディープローリング結果を改善することである。

この課題は、本発明によれば、ディープローリングユニットがシザーズ構造である実施形態に対し、ディープローリングヘッドにおいてディープローリングヘッドの中心に配置される軸線方向案内ローラであって、軸線方向案内ローラの回転軸線がクランクシャフトの回転軸線に垂直であり、軸線方向案内ローラの直径が、クランクシャフトの主軸受ピン又はコンロッド軸受ピンの２つのオイルカラーの間隔よりもわずかに小さい軸線方向案内ローラを設けることによって解決される。

前述の課題はまた、本発明によれば、ディープローリングユニットが、ディープローリングユニットの両方のアームがヨークによって互いに連結されるコンパクトな構成の実施形態に対し、ヨークにおいてディープローリングヘッドの中心に配置される軸線方向案内ローラであって、軸線方向案内ローラの回転軸線がクランクシャフトの回転軸線に垂直であり、軸線方向案内ローラの直径が、クランクシャフトの主軸受ピン又はコンロッド軸受ピンの２つのオイルカラーの間隔よりもわずかに小さい軸線方向案内ローラを設けることによって解決される。

利用可能な空間を理由として、軸線方向案内ローラをクランクシャフトの回転軸線に対し垂直に配置できないことが多いので、他の有利な実施形態は、軸線方向案内ローラの回転軸線が面と鋭角をなすことを特徴とし、当該面は、クランクシャフトの回転軸線を含み、かつ２つの支持ローラの回転軸線の共通面から或る距離だけ離れて配置されると共にこの共通面に平行である。両方の実施形態において、軸線方向案内ローラは、ディープローリングヘッド及びヨークにそれぞれ確実に配置され、これによって、クランクシャフトの回転軸線の長手方向におけるディープローリングユニットの軸線方向運動が制限され、同一方向に作用する力をクランクシャフトのオイルカラー内に伝達する。軸線方向案内ローラを鋭角に配置することによっては、クランクシャフトの軸線方向変位に必要かもしれないディープローリング機械内側の空きスペースは影響を受けない。このように配置しても、ディープローリング工程の前及び後に公知の方法でクランクシャフトの真の作動を測定すべく測定プローブ用のアクセス空間として機能するのに十分な空きスペースが、上側に残る。

１つの単一の軸線方向案内ローラの代わりに、回転軸線が互いに平行にかつ互いに離間して配置される一対の軸線方向案内ローラを設けることができる。しかし、クランクシャフトの回転軸線に対し垂直な角度からこれらローラを見たときに、一対の軸線方向案内ローラの回転軸線をオフセットすることもできる。しかし、公知のように、軸線方向案内ローラの代わりに摺動体を使用することもできる。

次に、本発明の２つの実施形態を記載することによって、本発明についてより詳細に説明する。

クランクシャフト搬送装置２によって導入されるクランクシャフト３を受容するためのディープローリング機械１は、駆動ユニット（図示せず）を有する。

駆動ユニットは、主軸受ピン６及びコンロッド軸受ピン５のディープローリング工程中に、クランクシャフト３の回転軸線４回りにクランクシャフトの回転運動を発生する。したがって、回転軸線４は駆動ユニットの回転軸線上にある。

図示した実施形態は、クランクシャフト３のコンロッド軸受ピン５のディープローリングに限定されるが、この理由は、本発明の主題を説明するためにこれで十分であるからである。２つのアーム９、１０を有するシザーズ構造のディープローリングユニット８、シザーズピボット１１、駆動ユニット１２、ディープローリングヘッド１３及び支持ローラヘッド１４が、コンロッドピン５に関連付けられる。駆動ユニット１２は、調整シリンダ１５及び力装置１６を有する。調整シリンダ１５はディープローリングユニット８の開閉運動を発生し、力装置１６はディープローリング力３９を発生する。ディープローリングユニット８は、軸線１８回りに旋回させることができるトグルレバー１９に、関節点１７を介して関節接続される。トグルレバー１９は、ピストン・シリンダユニット２０によって旋回させることができる。

ディープローリング機械１は、ディープローリングユニット８が閉じるとき、まず支持ローラヘッド１４の、軸線が互いに平行な２つの支持ローラ２１、２２がコンロッド軸受ピン５を支承し、次いでディープローリングヘッド１３の２つのディープローラ２３、２４がコンロッド軸受ピン５を支承するように構成される。

このため、支持ローラヘッド１４は関節点１７回りに旋回運動３５を実行し、ディープローリングヘッド１３はシザーズピボット１１回りに旋回運動３６を実行する。

支持ローラヘッド１４及びディープローリングヘッド１３それぞれの閉鎖方向の旋回運動３５，３６の間、コンロッド軸受ピン５の２つのオイルカラー２５、２６のうちの一方に衝突することは、支持ローラ２１，２２に対し横断方向及び中心に配置されるディープローリングヘッド１３に設けられた軸線方向案内ローラ２７によって防止され、この軸線方向案内ローラの直径２８は、ディープローリングヘッド１３の幅２９よりも大きく、コンロッド軸受ピン５のオイルカラー２５、２６の間隔２９ａよりも僅かに小さい。

軸線方向案内ローラ２７の外側は円筒状である。ディープローリングユニット８（図２）の閉位置において、オイルカラー２５、２６と軸線方向案内ローラ２７との間の両方の空きスペース３０，３１の各々に、約０．２５ｍｍのクリアランスが設けられる。

２つの支持ローラ２１，２２の回転軸線３２，３３は、クランクシャフト３の回転軸線４を含む面３８から距離ｓの位置に配置される共通面３４内に位置する。

軸線方向案内ローラ２７の回転軸線７は面３８と鋭角３７をなし、面３８は、クランクシャフト３の回転軸線４を含み、２つの支持ローラ２１と２２の回転軸線３２と３３の共通面３４から距離ｓの位置に、かつこの共通面３４に対し平行に配置される。

図４に示したディープローリングユニットは、図１と図２に示したディープローリングユニットに対応する。

図５に示したようなディープローリングヘッドの断面図から、まず、ハウジング４０内のピボット案内ローラ４１を介してこのハウジングと、クランクシャフト３上のディープローラ２３と２４とによって加えられるディープローリング力３９がわかる。関連する力の平行四辺形が図６に示されており、ディープローリング力３９は等しい大きさの２つの成分３９’と３９”に分割される。

妨害となる軸力４２が、ディープローリングヘッド１３のハウジング４０に加えられると、図７に示されるような力の平行四辺形が得られる。この図では、ディープローリング力３９は、２つの成分３９’’’と３９’’’’に分割される。明らかに、２つの成分３９’’’と３９’’’’の大きさは異なる。図５の断面図を参照すると、このことは、右のディープローラ２３が及ぼす力成分３９’’’’よりも大きな力３９’’’を左のディープローラ２４がクランクシャフト３に及ぼすことを意味している。したがって、ディープローリングの結果は異なる。

図８は、ディープローリングユニットの他の可能な実施形態を示している。図１から図４の実施形態の基礎となっているようなシザーズアームの代わりに、ディープローリングユニット４９は、コンパクトな構成である。この場合、両方のアーム４３と４４はヨーク４５によって互いに連結される。２つの継手４７と４８及びそれぞれの駆動ユニット（図示せず）を有するレバー装置４６は、ディープローリングユニット４９を動作位置に旋回させる。ディープローリングヘッド１３は公知の方法でアーム４３と連結されるが、支持ローラヘッド５０は、駆動ユニット５１によってクランクシャフト３に対し開放または閉鎖位置に移動される。軸線方向案内ローラ５２は、ヨーク４５からクランクシャフト３の回転軸線４の方向に突出する。軸線方向案内ローラ５２は、ヨーク４５においてソケット５３に旋回可能に装着される。ソケット５３の軸線方向案内ローラ５２は、図８に示したように堅固に装着するか、あるいは案内ローラにそれ自体の駆動ユニット（図示せず）を設けることができ、この駆動ユニットは、駆動ユニット５１と同様に、軸線方向案内ローラ５２を閉鎖又は開放位置内に移動させるのに適している。

単一の軸線方向案内ローラ２７，５２の代わりに、それ自体枢動されることなく、２つのオイルカラー２５と２６の間の間隔２９ａに挿入可能な摺動体を設けてもよい。個々の軸線方向案内ローラ２７，５２の代わりに、複数対の軸線方向案内ローラを設けることもでき、この案内ローラの直径２８は、図３に示したものよりも著しく小さいが、外周はオイルカラー２５と２６の間隔２９ａをブリッジする。

ここでも、独国実用新案第２０２００９２６Ｕ１号公報から公知であるような摺動体（図示せず）が２つの個々の軸線方向案内ローラ２７，５２の代わりに設けられる。

軸線方向案内ローラ２７、５２をそれぞれディープローリングユニット８、４９のディープローリングヘッド１３及びヨーク４５に配置することは、軸線方向案内ローラを支持ローラヘッド１４に配置する公知の配置と比較して、ディープローリングユニット８、４９が、クランクシャフト３に対し直接軸線方向に整列して設けられ、ディープローリングヘッド１３を支承するユニットアーム９、４３における剛性の欠如、及び両方のアーム９、１０の間のシザーズピボット１１における剛性の欠如が、ディープローリングの結果になんら影響を及ぼしえないという点で、有利である。

クランクシャフト搬送装置の部分図を含むディープローリング機械の断面図であり、ディープローリングユニットは、導入されたクランクシャフトに対して閉鎖前位置を占めている。 ディープローリング機械の断面図及びクランクシャフトの主軸受ピンの断面図であり、ディープローリングユニットは閉位置にある。 図４の線ＩＶ−ＩＶに沿った断面図である。 シザーズ構造のディープローリングユニットにおける軸線方向案内ローラの図面である。 ディープローリンヘッドの断面図である。 釣り合った軸力についての力の平行四辺形を示す図である。 釣り合っていない軸力についての力の平行四辺形を示す図である。 ディープローリングユニットの第２の実施形態の図面である。

Claims (5)

1. クランクシャフト（３）用ディープローリング機械（１）のディープローリングユニット（８）であって、
   互いに対向して配置された２つのアーム（９，１０）を備え、一方のアーム（９）がディープローリングヘッド（１３）を支承し、他方のアーム（１０）が支持ローラヘッド（１４）を支承し、該支持ローラヘッド（１４）に、軸線方向に互いに平行に配置された２つの支持ローラ（２１，２２）が設けられ、前記ディープローリングヘッド（１３）が少なくとも１つのディープローラ（２３，２４）を有し、該ディープローラ（２３，２４）の回転軸線が前記クランクシャフト（３）の回転軸線（４）と共通の面内に位置すると共に、前記クランクシャフト（３）の回転軸線（４）とある角度をなし、
   更に、前記ディープローリングユニット（８）の開閉運動を発生しかつディープローリング力（３９）をも発生する駆動ユニット（１５）と、
   軸線方向案内ローラ（２７）とを有し、該軸線方向案内ローラ（２７）の直径（２８）が、前記クランクシャフト（３）の主軸受ピン（６）又はコンロッド軸受ピン（５）のオイルカラー（２５，２６）の間隔（２９ａ）よりもわずかに小さく、かつクランクシャフト（３）の回転軸線（４）が２つの支持ローラ（２１，２２）の回転軸線（３２，３３）の前記共通面（３４）に対し距離（ｓ）だけ離間している、ディープローリングユニット（８）において、
   前記ディープローリングユニット（８）がシザーズ構造である実施形態のために、前記軸線方向案内ローラ（２７）が前記ディープローリングヘッド（１３）に配置され、該軸線方向案内ローラ（２７）の回転軸線（７）が面（３８）と鋭角（３７）をなし、該面（３８）が、前記クランクシャフト（３）の回転軸線（４）を含み、かつ前記２つの支持ローラ（２１，２２）の回転軸線（３２，３３）の共通面（３４）に対し平行であることを特徴とするディープローリングユニット（８）。
2. クランクシャフト（３）用ディープローリング機械（１）のディープローリングユニット（８）であって、互いに対向して配置された２つのアーム（９，１０）を備え、一方のアーム（９）がディープローリングヘッド（１３）を支承し、他方のアーム（１０）が支持ローラヘッド（１４）を支承し、該支持ローラヘッド（１４）に、軸線方向に互いに平行に配置された２つの支持ローラ（２１，２２）が設けられ、前記ディープローリングヘッド（１３）が少なくとも１つのディープローラ（２３，２４）を有し、該ディープローラ（２３，２４）の回転軸線が前記クランクシャフト（３）の回転軸線（４）と共通の面内に位置すると共に、前記クランクシャフト（３）の回転軸線とある角度をなし、更に、前記ディープローリングユニット（８）の開閉運動を発生しかつディープローリング力（３９）をも発生する駆動ユニット（１５）と、軸線方向案内ローラ（２７）とを有し、該軸線方向案内ローラ（２７）の直径（２８）が、前記クランクシャフト（３）の主軸受ピン（６）又はコンロッド軸受ピン（５）のオイルカラー（２５，２６）の間隔（２９ａ）よりもわずかに小さく、かつ該軸線方向案内ローラ（２７）が２つの支持ローラ（２１，２２）の回転軸線（３２，３３）の前記共通面（３４）に対し距離（ｓ）だけ離間している、ディープローリングユニット（８）において、前記ディープローリングユニット（４９）が、前記２つのアーム（４３，４４）がヨーク（４５）によって互いに連結されているコンパクトな構成のものである実施形態のために、前記ヨーク（４５）に、前記ディープローリングヘッド（１３）の中心に配置される軸線方向案内ローラ（５２）が設けられ、該軸線方向案内ローラ（５２）の回転軸線（７）が前記クランクシャフト（３）の回転軸線（４）に垂直であることを特徴とするディープローリングユニット（８）。
3. 前記軸線方向案内ローラ（２７，５２）の外側が円筒状又は冠状であることを特徴とする請求項１又は２に記載のディープローリングユニット。
4. 前記軸線方向案内ローラ（２７，５２）の代わりに、固定された角柱状の案内摺動体が使用されることを特徴とする請求項３に記載のディープローリングユニット。
5. 前記軸線方向案内ローラ（２７，５２）又は前記摺動体が、一対の軸線方向案内ローラとして又は一対の摺動体として構成されることを特徴とする、請求項３又は４に記載のディープローリングユニット。

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