WO2009065398A1 - Vorrichtung zum einleiten einer festwalzkraft in ein lineares festwalzwerkzeug - Google Patents
Vorrichtung zum einleiten einer festwalzkraft in ein lineares festwalzwerkzeug Download PDFInfo
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Definitions
- the invention relates to a device for introducing a deep rolling force in a linear deep rolling tool for deep rolling of radii or punctures at the transitions between journals and cheeks of crankshafts.
- the object is achieved in that the linear deep rolling tool is supported with a guide surface on a support ruler, which is guided in a straight line and low friction on a device arm of a deep rolling machine. Accordingly, the deep rolling process is no longer done by deep rolling, but by rulers, which roll on the punctures or radii of the transitions of the journals of a rotating crankshaft.
- the deep rolling force must be introduced so that it is equal for both linear deep rolling tools and the linear deep rolling tools the shape of the prefabricated contour of the respective journal (width tolerances of the journal, diameter tolerances of the punctures and radii, Einwalztiefen).
- the linear deep rolling tools are therefore based on their entire length on a support ruler on guide surfaces, these guide surfaces are designed as circular guides.
- the round guide allows the pivotal movement of the linear deep rolling tools, which adapt to the geometry of Journal is necessary.
- the support ruler itself is so yielding in the longitudinal direction of the crankshaft that it can not initiate any significant horizontal forces and thus allows a distribution of the deep rolling force in the two linear deep-rolling tools without large force differences.
- This compensation mechanism corresponds in principle to the known deep-rolling tools with guide roller / deep-rolling rollers.
- the guide of the support ruler is friction, wherein the frictional force is introduced via the puncture and the linear deep rolling tool from the drive of the crankshaft ago.
- the leadership of the support ruler has proven in two mutually perpendicular planes.
- the support ruler In the one, for example, horizontal plane, the support ruler is supported for example by linear needle bearings and in the vertical vertical plane thereto by two further needle bearings, which are opposite to each other at a distance and parallel to each other.
- the two linear deep-rolling tools have a spring system which reduces the distance of the contact surfaces when closing the device. This renders it impossible for the linear deep-rolling tools to collide with the oil bundles on the cheeks of a crankshaft when the deep-rolling machine is closed.
- connections between the linear deep-rolling tool and the support ruler are required, which prevent the loss of the linear deep-rolling tool when opening the deep rolling device.
- These connections must be designed so that they also allow relative displacements of the two linear deep-rolling tools to each other to a limited extent. Such relative movements arise for example by different slip or different diameters of the radii or recesses of the crankshaft.
- As an advantageous embodiment of such a captive systems have proven of leaf springs, which are arranged at the two ends of the support rule and connect the linear deep rolling tools together. Further advantageous embodiments of the invention are the subject of dependent claims.
- - Fig. 2 is a deep rolling machine in the side view
- - Fig. 3 is a parallelogram of forces.
- the deep rolling device of Fig. 2 consists of the two arms 1 and 2, which are connected via a pivot point 3 hinged together. Between two opposing first outer ends 4 and 5 of the device arms 1 and 2, a force element is indicated by the two arrows 6, which generates the deep rolling force in deep rolling machine.
- a support roller head 8 is provided, as it is known per se and serves to receive a bearing pin 9 of a crankshaft 10.
- the bearing journal 9 is a main journal.
- the circle of the crankshaft 10 is indicated by the dotted line 11.
- Puncures 13 and 14 of the bearing pin 9 of the crankshaft 10 in the two cheeks 15 and 16 goes over. In between are the oil collars 17 and 18.
- each of the two linear deep rolling tools 19 and 20 each have a guide surface 23 and 24. Together, the two linear deep rolling tools 19 and 20 are supported with their respective guide surfaces 23 and 24 on a bearing surface 25, which belongs to a support ruler 26.
- the linear deep rolling tools 19 and 20 shift with the rotation of the journal 9 of the crankshaft 10 and the support bar 26 shifts with the movement of the linear deep rolling tools 19th and 20.
- Spring elements 30 and 31 between the support bar 26 and the two linear deep rolling tools 19 and 20 act to move the two contact surfaces 21 and 22 towards each other.
- the mobility of the linear deep-rolling dies 19 and 20 about the longitudinal axes 27 and 28, which can be generated with the two spring elements 30 and 31, is low and amounts to a maximum of 0.5 mm.
- the effect of the spring elements 30 and 31 is sufficient to prevent that during the threading of the two linear deep rolling tools 19 and 20 in the grooves 13 and 14, a collision between the contact surfaces 21 and 22 and the oil coils 17 and 18 takes place.
- the front tool-side end 32 of the upper device arm 1 shows an approximately double-T-shaped cross-section.
- the support ruler 26 is supported on the device arm 1 via a flat needle bearing 33.
- the support ruler 26 is guided from two sides in each case by the vertical needle roller bearings 34 and 35 on the device arm 1.
- the support ruler 26 is formed approximately pliers-shaped with respect to the support surface 25, wherein the two legs 36 and 37 of the support ruler 26 laterally comprise the lower leg 38 of the I-profile of the upper device arm 1, as can be seen in FIG .
- Verlier Klien 39 and 40 are provided for holding the two linear deep rolling tools 19 and 20 on the support bar 26 .
- the Verlier swirlen 39 and 40 consist for example of leaf springs, which starting from both ends of the support rule 26, the two linear deep rolling tools 19 and 20 hold at their respective ends.
- the deep rolling force 40 can be decomposed into the two components 41 and 42.
- the component 41 acts on the contact surface 21 and the component 42 on the contact surface 22.
- both components are the same size.
- the bearing surface 25 and the guide surfaces 23 and 24 are configured in such a way that a residual component 43 in the horizontal direction remains as small as possible, as they can be adjusted by irregularities in the punctures 13 and 14.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einleiten einer Festwalzkraft (6) in ein lineares Festwalzwerkzeug (19, 20) zum Festwalzen von Radien oder Einstichen (13, 14) an den Übergängen zwischen Lagerzapfen (9) und Wangen (15, 16) von Kurbelwellen (10). Jedes der beiden linearen Festwalzwerkzeuge (19, 20) stützt sich mit einer Führungsfläche (23, 24) auf einem Stützlineal (26) ab, das geradlinig und reibungsarm an einem Gerätearm (1) eines Festwalzgeräts geführt ist.
Description
Vorrichtung zum Einleiten einer Festwalzkraft in ein lineares Festwalzwerkzeug
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einleiten einer Festwalzkraft in ein lineares Festwalzwerkzeug zum Festwalzen von Radien oder Einstichen an den Übergängen zwischen Lagerzapfen und Wangen von Kurbelwellen.
Aus EP 1 779 972 A2 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verfestigen von Kurbelwellen bekannt. In dieser Patentanmeldung wird das Festwalzen von Einstichen oder Radien an den Übergängen von Lagerzapfen und Wangen von Kurbelwellen mit Hilfe von linearen Festwalzwerkzeugen beschrieben. Über die Einleitung der Festwalzkraft in die Festwalzwerkzeuge wird in der europäischen Patentanmeldung nichts ausgesagt.
Daraus ergibt sich die Aufgabe für die vorliegende Erfindung, eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit deren Hilfe das Einleiten einer Festwalzkraft in ein lineares Festwalzwerkzeug möglich ist. Bei der Vorrichtung soll es sich um eine einfache und betriebssichere Einrichtung handeln, die auch preiswert ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass sich das lineare Festwalzwerkzeug mit einer Führungsfläche auf einem Stützlineal abstützt, welches geradlinig und reibungsarm an einem Gerätearm eines Festwalzgerätes geführt ist. Demnach wird der Festwalzvorgang nicht mehr über Festwalzrollen vorgenommen, sondern über Lineale, die sich auf den Einstichen oder Radien der Übergänge der Lagerzapfen einer sich drehenden Kurbelwelle abwälzen. In diese linearen Festwalzwerkzeuge muss die Festwalzkraft so eingeleitet werden, dass sie für beide linearen Festwalzwerkzeuge möglichst gleich groß ist und sich die linearen Festwalzwerkzeuge der Form der vorgefertigten Kontur des jeweiligen Lagerzapfens (Breitentoleranzen des Lagerzapfens, Durchmessertoleranzen der Einstiche und Radien, Einwalztiefen) anpassen.
Die linearen Festwalzwerkzeuge stützen sich daher auf ihrer gesamten Länge auf einem Stützlineal über Führungsflächen ab, wobei diese Führungsflächen als Rundführungen ausgebildet sind. Die Rundführung erlaubt die Schwenkbewegung der linearen Festwalzwerkzeuge, die zur Anpassung an die Geometrie der
Lagerzapfen notwendig ist. Das Stützlineal selbst ist in der Längsrichtung der Kurbelwelle so nachgiebig, dass es keine wesentlichen horizontalen Kräfte einleiten kann und somit eine Verteilung der Festwalzkraft in die beiden linearen Festwalzwerkzeuge ohne große Kraftunterschiede erlaubt. Dieser Ausgleichsmechanismus entspricht im Prinzip den an sich bekannten Festwalzwerkzeugen mit Führungsrolle/Festwalzrollen.
Die Führung des Stützlineals ist reibungsarm, wobei die Reibungskraft über den Einstich und das lineare Festwalzwerkzeug vom Antrieb der Kurbelwelle her eingeleitet wird.
Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausbildung der Führung des Stützlineals in zwei zueinander senkrechten Ebenen erwiesen. In der einen, beispielsweise horizontalen Ebene, wird das Stützlineal beispielsweise durch lineare Nadellager abgestützt und in der dazu senkrechten vertikalen Ebene durch zwei weitere Nadellager, die einander in einem Abstand gegenüberliegen und zueinander parallel verlaufen.
Vorteilhaft ist es, wenn die beiden linearen Festwalzwerkzeuge ein Federsystem aufweisen, das den Abstand der Kontaktflächen beim Schließen der Vorrichtung verringert. Hierdurch wird ausgeschlossen, dass die linearen Festwalzwerkzeuge beim Schließen des Festwalzgerätes mit den Ölbunden an den Wangen einer Kurbelwelle kollidieren.
Weiterhin sind Anbindungen zwischen dem linearen Festwalzwerkzeug und dem Stützlineal erforderlich, die das Verlieren des linearen Festwalzwerkzeugs beim Öffnen des Festwalzgerätes verhindern. Diese Anbindungen müssen so ausgestaltet sein, dass sie auch Relativverschiebungen der beiden linearen Festwalzwerkzeuge zueinander in einem begrenzten Maße zulassen. Derartige Relativbewegungen entstehen beispielsweise durch unterschiedlichen Schlupf oder unterschiedliche Durchmesser der Radien oder Einstiche der Kurbelwelle. Als vorteilhafte Ausführungsform für eine derartige Verliersicherung haben sich Systeme von Blattfedern erwiesen, welche an den beiden Enden des Stützlineals angeordnet sind und die linearen Festwalzwerkzeuge beweglich miteinander verbinden.
Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben.
Es zeigen jeweils nicht maßstäblich und stark vereinfacht sowie in überwiegend schematischer Darstellung die
- Fig. 1 einen Schnitt durch eine Vorrichtung entlang der Schnittlinie H-Il der Fig. 2,
- Fig. 2 ein Festwalzgerät in der Seitenansicht und
- Fig. 3 ein Kräfteparallelogramm.
Das Festwalzgerät der Fig. 2 besteht aus den beiden Gerätearmen 1 und 2, welche über einen Drehpunkt 3 gelenkig miteinander verbunden sind. Zwischen zwei einander gegenüberliegenden ersten äußeren Enden 4 und 5 der Gerätearme 1 und 2 ist ein Kraftorgan durch die beiden Pfeile 6 angedeutet, das die Festwalzkraft im Festwalzgerät erzeugt.
Am anderen äußeren werkzeugseitigem Ende 7 des unteren Gerätearms 2 ist ein Stützrollenkopf 8 vorgesehen, wie er an sich bekannt ist und zur Aufnahme eines Lagerzapfens 9 einer Kurbelwelle 10 dient. Im dargestellten Beispiel der Fig. 2 handelt es sich beim Lagerzapfen 9 um einen Hauptlagerzapfen. Der Flugkreis der Kurbelwelle 10 wird durch die punktierte Linie 11 angedeutet. Zu beiden Seiten in Richtung der Drehachse 12 des Lagerzapfens 9 wird der Lagerzapfen 9 durch Einstiche 13 und 14 begrenzt. Über die Einstiche 13 und 14 geht der Lagerzapfen 9 der Kurbelwelle 10 in die beiden Wangen 15 und 16 über. Dazwischen liegen die Ölbunde 17 und 18. In jeden der beiden Einstiche 13 und 14 greift ein lineares Festwalzwerkzeug 19 und 20 mit seiner jeweiligen Kontaktfläche 21 und 22 ein. Den Kontaktflächen 21 und 22 in einem Abstand gegenüberliegend, weist jedes der beiden linearen Festwalzwerkzeuge 19 und 20 jeweils eine Führungsfläche 23 und 24 auf. Gemeinsam stützen sich die beiden linearen Festwalzwerkzeuge 19 und 20 mit ihren jeweiligen Führungsflächen 23 und 24 auf einer Auflagefläche 25 ab, welche zu einem Stützlineal 26 gehört. Die linearen Festwalzwerkzeuge 19 und 20 verschieben sich mit der Drehung des Lagerzapfens 9 der Kurbelwelle 10 und das Stützlineal 26 verschiebt sich mit der Bewegung der linearen Festwalzwerkzeuge 19
und 20. Zwischen den linearen Festwalzwerkzeugen 19 und 20 und dem Stützlineal 26 findet an den Führungsflächen 23 und 24 und der Auflagefläche 25 eine Linearbewegung nicht statt. Vielmehr ermöglicht die abgerundete Auflagefläche 25 den beiden linearen Festwalzwerkzeugen 19 und 20 das Schwenken um jeweils eine Längsachse 27 bzw. 28 in Richtung des Pfeils 29. Durch die Schwenkbewegung 29 können Unterschiede in den Durchmessern und Abrundungen der beiden Einstiche 13 und 14, wie sie an sich immer vorhanden sind, ausgeglichen werden.
Federelemente 30 und 31 zwischen dem Stützlineal 26 und den beiden linearen Festwalzwerkzeugen 19 und 20 wirken in der Weise, dass sie die beiden Kontaktflächen 21 und 22 aufeinander zu bewegen. Die mit den beiden Federelementen 30 und 31 erzeugbare Beweglichkeit der linearen Festwalzwerkzeuge 19 und 20 um die Längsachsen 27 und 28 ist gering und beträgt im Höchstfall 0,5 mm. Die Wirkung der Federelemente 30 und 31 ist aber ausreichend, um zu verhindern, dass beim Einfädeln der beiden linearen Festwalzwerkzeuge 19 und 20 in die Einstiche 13 und 14 eine Kollision zwischen den Kontaktflächen 21 und 22 und den Ölbunden 17 und 18 stattfindet.
Das vordere werkzeugseitige Ende 32 des oberen Gerätearms 1 zeigt einen annähernd doppel-T-förmigen Querschnitt. In der horizontalen Richtung stützt sich das Stützlineal 26 am Gerätearm 1 über ein flaches Nadellager 33 ab. In der vertikalen Richtung wird das Stützlineal 26 von zwei Seiten her jeweils durch die vertikalen Nadellager 34 und 35 am Gerätearm 1 geführt. Zu diesem Zweck ist das Stützlineal 26 gegenüber der Auflagefläche 25 annähernd zangenförmig ausgebildet, wobei die beiden Schenkel 36 und 37 des Stützlineals 26 den unteren Schenkel 38 des I-Profils des oberen Gerätearms 1 seitlich umfassen, wie das in der Fig. 1 zu erkennen ist. Zur Halterung der beiden linearen Festwalzwerkzeuge 19 und 20 am Stützlineal 26 sind Verliersicherungen 39 und 40 vorgesehen. Die Verliersicherungen 39 und 40 bestehen beispielsweise aus Blattfedern, welche von beiden Enden des Stützlineals 26 ausgehend, die beiden linearen Festwalzwerkzeuge 19 und 20 an ihren jeweiligen Enden halten.
Die Festwalzkraft 40 kann in die beiden Komponenten 41 und 42 zerlegt werden. Die Komponente 41 wirkt an der Kontaktfläche 21 und die Komponente 42 an der Kontaktfläche 22. Im Idealfall sind beide Komponenten gleich groß. Die Auflagefläche
25 und die Führungsflächen 23 und 24 sind in der Weise ausgestaltet, dass eine Restkomponente 43 in der horizontalen Richtung möglichst klein bleibt, wie sie sich durch Ungleichmäßigkeiten in den Einstichen 13 und 14 einstellen kann.
Bezugszeichenliste
Gerätearm
Gerätearm
Drehpunkt äußeres Ende äußeres Ende
Kraftorgan äußeres Ende
Stützrollenkopf
Lagerzapfen
Kurbelwelle
Flugkreis
Drehachse
Einstich
Einstich
Wange
Wange
Ölbund
Ölbund
Festwalzwerkzeug
Festwalzwerkzeug
Kontaktfläche
Kontaktfläche
Führungsfläche
Führungsfläche
Auflagefläche
Stützlineal
Längsachse
Längsachse
Schwenkbewegung
Feder
Feder vorderes Ende
flaches Nadellager vertikales Nadellager vertikales Nadellager
Schenkel
Schenkel
Schenkel
Verliersicherung
Festwalzkraft rechte Komponente linke Komponente
Restkomponente
Claims
1. Vorrichtung zum Einleiten einer Festwalzkraft in ein lineares Festwalzwerkzeug zum Festwalzen von Radien oder Einstichen an den Übergängen zwischen Lagerzapfen und Wangen von Kurbelwellen, dadurch gekennzeichnet, dass sich das lineare Festwalzwerkzeug (19, 20) mit
- einer Führungsfläche (23, 24) auf einem
- Stützlineal (26) abstützt, welches geradlinig und reibungsarm an einem
- Gerätearm (1) eines Festwalzgeräts geführt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die reibungsarme Führung des Stützlineals (26) zwei zueinander senkrechte Ebenen einschließt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die reibungsarme Führung des Stützlineals (26) von einem horizontalen (33) und zwei vertikalen Wälzlagern (34, 35) gebildet wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützlineal (26) eine Auflagefläche (25) für die Führungsfläche (23, 24) von wenigstens einem linearen Festwalzwerkzeug (19, 20) aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h - gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (25) eine Rundung aufweist, welche dem linearen Festwalzwerkzeug (19, 20) eine Schwenkbewegung (29) um eine Längsachse (27, 28) ermöglicht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützlineal (26) annähernd gleich lang ist wie ein lineares Festwalzwerkzeug (19, 20) und an wenigstens einem seiner äußeren Enden eine Verliersicherung (39) für das Festwalzwerkzeug (19, 20) hat.
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