Die Erfindung betrifft einen Festwalzrollenkopf zum Festwalzen von Radien oder Einstichen, welche die Lagersitze von Haupt- und Hubzapfen von Kurbelwellen für Motoren von Kraftfahrzeugen jeweils seitlich begrenzen.

Der Festwalzrollenkopf ist insbesondere zum Festwalzen von sogenannten Split-Pin-Hubzapfen von Kurbelwellen vorgesehen. Die Schwierigkeit bei Split-Pin-Hubzapfen besteht im Festwalzen des Zwickelabschnitts, welcher die beiden aneinander angrenzenden Hubzapfen einer derartigen Kurbelwelle miteinander verbindet. Beim Abwälzen des Festwalzwerkzeugs über dem Umfang eines derartigen Split- Pin-Hubzapfens wird das Festwalzwerkzeug über einen Abschnitt des Umfangs nur auf einer Seite abgestützt und auf dem darauf folgenden Abschnitt, nämlich dem Zwickelabschnitt, auf beiden Seiten. Der Festwalzrollenkopf ist nicht allein auf das Festwalzen von Split-Pin-Hubzapfen beschränkt, sondern ist ebenso dafür vorgesehen, übliche Haupt- und Hublagerzapfen von Kurbelwellen, welche jeweils beiderseits von Radien bzw. Einstichen begrenzt werden, festzuwalzen.

Beispielsweise aus der US ^" 5,445,003 ist ein Festwalzgerät zum Festwalzen von Kurbelwellen bekannt, das dazu geeignet ist, Split-Pin-Hubzapfen festzuwalzen. Dabei sind zwei gegeneinander abgestützte Festwalzrollenköpfe vorgesehen, die jeweils nur auf ihren einander abgewandten Seiten Festwalzrollen aufweisen. Mit dem bekannten Festwalzgerät können aber immer nur die außenliegenden Radien oder Einstiche des Hubzapfens

festgewalzt werden. Der Zwickelbereich kann damit nicht bearbeitet werden.

Daraus ergibt sich die Aufgabe für die vorliegende Erfindung, einen Festwalzrollenkopf vorzuschlagen, der zum Festwalzen von Radien oder Einstichen der Haupt- oder Hubzapfen von allen Arten von Kurbelwellen geeignet ist. Insbesondere soll das Festwalzen der Zwickelbereiche von Split-Pin-Hubzapfen möglich sein, die mit herkömmlichen Festwalzwerkzeugen bisher nicht bearbeitet werden können.

Die Aufgabe wird von einem Festwalzrollenkopf gelöst, bei dem zwei Scheiben- oder ringscheibenförmige und zylindrische Festwalzrollen von gleichem Außendurchmesser und annähernd gleicher axialer Breite vorgesehen sind, die parallel und in einem gegenseitigen Abstand voneinander im Gehäuse des Festwalzrollenkopfes angeordnet sind, um eine gemeinsame horizontale Drehachse im Gehäuse des Festwalzrollenkopfes drehbar gelagert sind, und jeweils auf ihren äußeren, einander abgewandten Umfangsrändern einen umlaufenden, abgerundeten und den Außendurchmesser der jeweiligen Festwalzrolle um ein vorgegebenes Maß vergrößernden Vorsprung haben, der sich zugleich über einen randnahen Abschnitt der axialen Breite der Festwalzrolle erstreckt.

Demnach sind die Umfangsränder dazu vorgesehen, beim Festwalzen von Einstichen in die bereits vorhandene Vertiefung des Einstichs einzugreifen, oder beim Festwalzen von Radien von Übergängen in die Radien eine Vertiefung einzuwalzen, wobei sich die Festwalzrolle während des jeweiligen Eingriffs bzw. Einwalzens mit dem einem Abschnitt ihrer axialen Breite auf dem Lagersitz abstützt. Dabei wird der Festwalzrollenkopf in sich

selbst stabilisiert, indem beim Festwalzen von Split-Pin- Hubzapfen über dem Umfangsabschnitt des nicht an den Zwickel angrenzenden Bereichs des Lagersitzes der Festwalzrolle entweder in eine Vertiefung auf dem gegenüberliegenden Rand des Lagersitzes eingreift oder beim Festwalzen von Radien dort eine Vertiefung schafft, in welcher er zugleich seitlich geführt wird. Ein gegenseitiges Abstützen von zwei Festwalzrollenköpfen, wie es aus der eingangs zitierten Schrift bekannt ist, ist im vorliegenden Fall nicht vorgesehen. Aufgrund der geometrischen Verhältnisse können für die aneinander angrenzenden und nur über den Zwickel miteinander verbundenen Hubzapfen einer Split-Pin-Kurbelwelle zwei Festwalzrollenköpfe nicht nebeneinander arbeiten. Hierfür ist eine Anordnung vorteilhaft, bei der zwei Festwalzrollenköpfe in axialem Abstand einander gegenüber liegen. Dabei werden die Festwalzkräfte in bekannter Weise von Stützrollen aufgenommen, die den Festwalzrollenköpfen jeweils gegenüber liegen. Festwalzrollenkopf plus Stützrollenkopf bilden jeweils ein Festwalzwerkzeug.

Die axiale Breite des Festwalzrollenkopfes mit seinen beiden scheibenförmigen Festwalzrollen entspricht maximal der Breite eines Lagersitzes von Ölbund zu Ölbund. Eine begrenzte axiale Nachgiebigkeit der beiden Festwalzrollen ist von Vorteil zum Anpassen an die Fertigungstoleranzen der Lagersitze.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Festwalzrollenkopfes wird erhalten, wenn eine von zwei die Festwalzrollen bildenden Scheiben auf einer Seite einen vorspringenden Ringflansch hat, während die andere Scheibe auf einer Seite einen vorspringenden zylindrischen Zapfen hat und

der Ringflansch der einen Scheibe sowie der Zapfen der anderen Scheibe jeweils konzentrisch zur gemeinsamen Drehachse der beiden Festwalzrollen angeordnet sind. Insbesondere ist vorgesehen, dass im zusammengebauten Festwalzrollenkopf der zylindrische Zapfen der einen Festwalzrolle in den Ringflansch der anderen Festwalzrolle annähernd spielfrei eingreift. Die beiden Festwalzrollen können sodann über Schrauben oder Bolzen lösbar miteinander verbunden sein oder aber auch durch Nieten dauerhaft miteinander verbunden werden.

Durch das Verbinden der beiden Festwalzrollen miteinander im Bereich ihrer jeweiligen Naben entsteht eine solide Konstruktion, die auf recht einfache Weise im Gehäuse des Festwalzrollenkopfes gelagert werden kann. Die Lagerung ist zwischen dem äußeren Umfang des Ringflansches und dem Gehäuse des Festwalzrollenkopfes vorgesehen. Hierdurch erhält man eine Art Tandem-Anordnung, wie sie vergleichbar von den Doppelrollen bekannt ist, die bei Buggy (Kinderwagen) verwendet werden. Als Art der Lagerung kommen sowohl Gleit- wie auch Wälzlager in Betracht.

Eine Alternative der Ausgestaltung eines

Festwalzrollenkopfes sieht vor, die beiden Festwalzrollen als Ringscheiben auszubilden, die auf Zapfen gelagert sind, welche aus dem Steg des Gehäuses des Festwalzrollenkopfes vorspringen. Hierbei können die Ringscheiben auf Wälzlagern drehbar gelagert und mit einfachen, an sich bekannten Mitteln auf dem Lagerzapfen gehalten werden.

Die Festwalzrollen bestehen jeweils aus einem hochfesten insbesondere gehärteten Material, wie es an sich zur

Verwendung von üblichen Festwalzrollen bekannt ist. Im Fall der Ausführung der Lagerung der Festwalzrollen als Gleitlager besteht das Gehäuse des Festwalzrollenkopfes bzw. der Teil des Gehäuses in dem die Festwalzrollen gelagert sind, aus Bronze.

Die beiden Festwalzrollen eines Festwalzrollenkopfes werden nachfolgend als äußere Rolle bezeichnet, wenn sie zum Hauptlagerzapfen hinweisen und als innere Festwalzrolle, wenn sie zum angrenzenden Hubzapfen einer Split-Pin-Kurbelwelle gelegen sind.

Beim Festwalzen von Split-Pin-Hubzapfen kann der Festwalzrollenkopf wie folgt eingesetzt werden: 1. Fall: Es sind am Split-Pin-Hubzapfen einer Split-Pin- Kurbelwelle zwei äußere und ein innerer Einstich vorgesehen, welche die beiden angrenzenden Lagersitze des Split-Pin-Hubzapfens jeweils seitlich begrenzen. Die äußeren Einstiche werden vorab von zwei sich aufeinander abstützenden Festwalzrollenköpfen festgewalzt, wie sie aus der eingangs zitierten US 5,445,003 bekannt sind. Die mit den bekannten Festwalzrollenköpfen mögliche Festwalzrichtung von z.B. 35° schräg zur Kurbelwellenachse besitzt den Vorteil, dass eine vorgegebenen Dauerfestigkeit erreicht werden kann. Im vorliegenden Fall hat die äußere Festwalzrolle des erfindungsgemäßen Festwalzrollenkopfes nur Führungseigenschaften und führt keinen Festwalzvorgang im Zwickelabschnitt aus. Der äußere Abrundungsradius der äußeren Festwalzrolle berührt den Einstich im Zwickelabschnitt des Lagersitzes nicht. Dazu wird der Außendurchmesser der äußeren Festwalzrolle mindestens um die Eindringtiefe der inneren Festwalzrolle beim Festwalzen des Zwickels und um die entsprechenden

Toleranzen des inneren Einstichs bei der Vorfertigung der Kurbelwelle kleiner ausgeführt. Im übrigen Umfangsabschnitt des Split-Pin-Hubzapfens liegt die äußere Festwalzrolle in dem äußeren Einstich auf und gewährleistet, dass der Festwalzrollenkopf seine korrekte axiale Position einhält. In diesem Umfangsabschnitt des Eingriffs der äußeren Festwalzrolle wird die auf den Festwalzrollenkopf einwirkende Festwalzkraft verringert, während im Zwickelabschnitt eine zum Festwalzen geeignete Festwalzkraft von z.B. 10 kN aufgebracht wird.

2. Fall: Am Split-Pin-Hubzapfen der Kurbelwelle sind innere und äußere Einstiche vorgesehen, welche den jeweiligen Lagersitz seitlich begrenzen. Diese Einstiche werden mit dem Festwalzrollenkopf gleichzeitig festgewalzt. Dazu wird die Festwalzkraft über den Umfangsabschnitt des Lagersitzes, wo der Zwickel ist, erhöht, z.B. verdoppelt. Da ein Festwalzgerät nur in geringem Maße unterschiedliche Tiefen zwischen den Einstichen ausgleichen kann, ist hier eine hohe Genauigkeit bei der Vorfertigung der Split-Pin- Kurbelwelle erforderlich.

Die Außendurchmesser der beiden Festwalzrollen sind in diesem Fall gleich groß.

Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben.

Es zeigen jeweils in schematischer und nicht maßstäblicher Darstellung die

- Fig. 1 einen Abschnitt einer Split-Pin-Kurbelwelle in perspektivischer Darstellung,

- Fig. 2 einen Festwalzrollenkopf in der Seitenansicht,

- Fig. 3 einen Schnitt durch den Festwalzrollenkopf der Fig. 2 entlang der Linie III - III,

- Fig. 4 einige Einzelteile des Festwalzrollenkopfes,

- Fig. 5 die Situation vor dem Festwalzen von Radien an einem Split-Pin-Hubzapfens und

- Fig. 6 die Situation wie in der Fig. 5 mit zwei eingebauten Festwalzrollenköpfen,

- Fig. 7 Einzelheiten des Festwalzens.

Die Split-Pin-Kurbelwelle 1 der Fig. 1 hat einen Split- Pin-Hubzapfen 2 mit den beiden einzelnen Hubzapfen 3 und 4 welche über einen Zwickel 5, dargestellt durch den geschwungenen Pfeil, miteinander verbunden sind. Seitlich werden die beiden Hubzapfen 3 und 4 jeweils von Wangen 7 und 8 begrenzt, wobei der Übergang zwischen dem Hubzapfen 4 und der Wange 8 als Einstich 6 ausgebildet ist. Die Fig. 1 dient zur Darstellung der Verhältnisse an einer Split-Pin-Kurbelwelle 1.

Im Gehäuse 9 eines Festwalzrollenkopfes 10 sind zwei scheibenförmige Festwalzrollen 11 und 12 drehbar um eine gemeinsame Drehachse 13 gelagert. Auf der einen Seite 14 trägt die zylindrische Scheibe der Festwalzrolle 12 einen vorspringenden Ringflansch 15, welcher konzentrisch zur Drehachse 13 vorgesehen ist. Dem Ringflansch 15 entspricht auf der entsprechenden Seite 16 der zylindrischen Scheibe der Festwalzrolle 11 ein vorspringender zylindrischer Zapfen 17, der ebenfalls konzentrisch zur gemeinsamen Drehachse 13 angeordnet ist. Im zusammengebauten Festwalzrollenkopf 10, wie er im Schnitt der Fig. 3 dargestellt ist, greift der zylindrische Zapfen 17 von innen in den zylindrischen Flansch 15 ein. Der Eingriff erfolgt mit sehr geringem Spiel. Die auf diese Weise zusammengefügten

Festwalzrollen 11 und 12 sind schließlich noch über Schrauben 18 fest miteinander verbunden.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist zwischen den Festwalzrollen 11 und 12 und dem Gehäuse 9 des Festwalzrollenkopfes 10 eine Gleitlagerung vorgesehen. Hierbei besteht das Gehäuse 9 aus Bronze und weist eine Bohrung 19 auf. In die Bohrung 19 greift der Ringflansch 15 mit seiner Außenseite 35 ein.

Beim Festwalzen des Hubzapfens 4, wie er in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, wird der Hubzapfen 4 von Stützrollen 20 abgestützt, wie das an sich bekannt ist. Zwei Stützrollen 20 sind in einem Stützrollenkopf zusammengefasst . Der Festwalzrollenkopf 10 und der Stützrollenkopf bilden zusammen ein Festwalzgerät.

Der Vorsprung 21 in der Fig. 4 deutet die Ausgestaltung der Umfangsränder 22 der beiden Festwalzrollen 11 und 12 an. Die Umfangsränder 22 der beiden Festwalzrollen 11 und 12 sind in ihrer Ausgestaltung identisch.

Die Fig. 5 zeigt die Situation des Festwalzens von zwei Hubzapfen 3 und 4 durch zwei Festwalzrollenköpfe 10 und

23, die in ihrem Aufbau jeweils identisch sind. Der äußere Umfangsrand 22 der Festwalzrolle 12 ist abgerundet und vergrößert den Außendurchmesser von jeder Scheibe der jeweiligen Festwalzrolle 11, 12 um ein vorgegebenes Maß

24. Der Umfangsrand 22 erstreckt sich jeweils auch über einen randseitigen Abschnitt 25 der axialen Breite jeder Festwalzrolle 11 und 12. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die beiden Festwalzrollen 11 und 12 jeweils die gleiche axiale Breite haben. Das ist aber nicht zwingend erforderlich,

sondern unterschiedliche Breiten sind ebenso möglich. Die Gesamtbreite eines Festwalzrollenkopfes 10 oder 23 erstreckt sich vom Ölbund 26 eines jeden Hubzapfens 3 oder 4 bis hin zum Ölbund 31 des Zwickels 5. Als Übergänge zwischen den Hubzapfen 3 oder 4 zu den jeweiligen Wangen 27 über die Ölbunde 26 sind jeweils die äußeren Einstiche 29 vorgesehen. Während des Festwalzens dringen die Umfangsränder 22 der Festwalzrollen 11 und 12 jeweils in die äußeren Einstiche 29 der Hubzapfen 3 und 4 ein. Das Maß 24 wird auf den Wert 0 abgebaut, d.h. auf dem überwiegenden Abschnitt ihrer axialen Breite stützen sich die Festwalzrollen 11 und 12 auf den Lagersitzen 36 der jeweiligen Hubzapfen 3 oder 4 ab, wie das in der Fig. 5 zu erkennen ist. Die in die äußeren Einstiche 29 eindringenden Umfangsränder 22 der äußeren Festwalzrollen 12 hinterlassen Einwalzungen 32 in den äußeren Einstichen 29 zu den jeweiligen Wangen 27 hin. Einwalzungen 30 im Bereich des Zwickels 5 werden von den inneren Umfangsrändern 33 und 34, entsprechend den Umfangsrändern 22 bewirkt.

Die Figur 6 zeigt die Situation ein einer Festwalzmaschine (nicht gezeigt) wo zwei Festwalzrollenköpfe 10 und 23 die äußeren Einstiche 29 von zwei angrenzenden Hubzapfen 3 und 4 einer Kurbelwelle 1 bearbeiten. Die Festwalzrollen 11 und 12 liegen in Bezug auf die Hauptdrehachse 35 der Kurbelwelle 1 jeweils um 180° einander gegenüber. Jeder Festwalzrolle 11 und 12 liegen zwei Stützrollen 20 gegenüber, die jeweils in einem Stützrollenkopf 37 angeordnet sind. Der Umfangsabschnitt 38 des schraffiert, weil geschnitten, dargestellten Zwickels 5 wird vom Umfangsrand 33 der inneren Festwalzrolle 11 bearbeitet, während der Umfangsabschnitt 39 vom Umfangsrand 34 der inneren

Festwalzrolle 11 auf den linken Teil der Fig. 6 bearbeitet wird.

Die Darstellung der Fig. 7 entspricht einer Situation, welche sich einstellt, wenn nur ein Festwalzrollenkopf 10 oder 23 betrachtet wird. In seiner axialen Breite 37 überragt der Festwalzrollenkopf 23 die axiale Breite 38 des Lagersitzes 36 und seines Einstichs 28 der Split-Pin- Hubzapfen 3 und 4. Der Einstich 39 des Zwickels 5 wird beim Festwalzen der Split-Pin-Hubzapfen 3 und 4 jedes mal mitgewalzt.

Bezugszeichenliste

1 Split-Pin-Kurbelwelle

2 Split-Pin-Hubzapfen

3 Hubzapfen

4 Hubzapfen

5 Zwickel

6 Einstich

7 Wange

8 Wange

9 Gehäuse

10 Festwalzrollenkopf

11 Festwalzrolle

12 Festwalzrolle

13 gemeinsame Drehachse

14 Seite der Festwalzrolle 11

15 zylindrischer Ringflansch

16 Seite der Festwalzrolle 12

17 zylindrischer Zapfen

18 Schrauben

Bohrung

Stützrollen

Vorsprung

Umfangsrand

Festwalzrollenkopf

UmfangsVergrößerung randseitiger Abschnitt

Ölbund

Wange

Übergangsradius äußerer Einstich

Einwalzung

Ölbund des Zwickel

Einwalzung innere Umfangsränder

Hauptdrehachse

Lagersitz

Stützrollenkopf

Umfangsabschnitt

Umfangsabschnitt