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Title:
FIXED ROLLER HEAD FOR SPLIT-PIN CRANKSHAFTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/058546
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a fixed roller head (1) comprising two housings (6, 7) for rolling the outer radii or passes (2, 3) of adjacent lifting journals (4) of split-pin crankshafts (5) with the aid of two fixed rollers (10, 11) which are pressed by the rolling force (12) into one of the two passes (2, 3), during which the crankshaft (5) rotates about the axis of rotation (15) thereof, the housings (6, 7) follow the various lift movements of the lifting journals (4) and rest reciprocally, with the insides (8,9) thereof which face towards each other, on a support plate (24). The insides (8,9) of the housings (6, 7) are respectively supported on both sides of the axis of rotation (15) of the crankshaft at a distance (25) therefrom on an extended section (26, 27) extending in the direction of the rolling force (12) until below the point of contact (36) between the fixed rollers (10,11) and the passes (2,3) which are to be rolled. The support surface (24) is firmly connected to the inside (8,9) and to the extensions (26, 27) of one of the two housings (6, 7).

Inventors:
HEFFE ROLAND (DE)
LINGEN HANS-WILLI (DE)
RISTERS FRANK (DE)
ZIMMERMANN HANS (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/014001
Publication Date:
June 30, 2005
Filing Date:
December 09, 2004
Export Citation:
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Assignee:
HEGENSCHEIDT MFD GMBH & CO KG (DE)
HEFFE ROLAND (DE)
LINGEN HANS-WILLI (DE)
RISTERS FRANK (DE)
ZIMMERMANN HANS (DE)
International Classes:
B21H7/18; B24B5/42; B24B39/04; C21D7/04; (IPC1-7): B24B39/04; B24B5/42; C21D7/04
Foreign References:
EP0661137A11995-07-05
US5575167A1996-11-19
Attorney, Agent or Firm:
COHAUSZ & FLORACK (24) (Düsseldorf, DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Festwalzrollenkopf mit zwei Gehäusen zum Festwalzen der äußeren Radien oder Einstiche von aneinander angrenzenden Hubzapfen von SplitPinKurbelwellen mit Hilfe von zwei Festwalzrollen, die unter der Walzkraft jeweils in einen der beiden Radien oder Einstiche hineingedrückt werden, während sich die Kurbelwelle um ihre Drehachse dreht, die Gehäuse dabei den unterschiedlichen Hubbewegungen der Hubzapfen folgen und sich mit ihren einander zugekehrten Innenseiten gegenseitig auf einem Stützorgan abstützen, wobei sich die Festwalzrollen jeweils auf einer Führungsrolle abstützen, die im Inneren des betreffenden Gehäuses in axialer und radialer Richtung drehbar gelagert ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Innenseiten (8, 9) der Gehäuse (6, 7) zu beiden Seiten der Drehachse (15) der Kurbelwelle (5) und in einem radialen Abstand (25) davon jeweils einen verlängerten Abschnitt (26,27) aufweisen, der sich in Richtung der Walzkraft (12) bis unterhalb des Berührungspunktes (36) zwischen den Festwalzrollen (10,11) und den festzuwalzenden Radien oder Einstichen (23) erstreckt, und das Stützorgan als Gleitfläche (24) ausgebildet ist, die mit der Innenseite (8 oder 9) und den Verlängerungen (26,27) von einem der beiden Gehäuse (6 oder 7) fest verbunden ist.
2. Festwalzrollenkopf nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass sich wenigstens einer der beiden einander gegenüberliegenden verlängerten Abschnitte (26,27) zweier Innenseiten (8,9) der Gehäuse (6,7) in Richtung der Walzkraft (12) wenigstens bis in die Höhe der Drehachse (15) der Kurbelwelle (5) erstreckt.
3. Festwalzrollenkopf nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützfläche (24) oberhalb des Berührungspunktes (36) ausgespart ist.
4. Festwalzrollenkopf nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Stützfläche (24) konzentrisch zur Drehachse (15) der Kurbelwelle (5) kreisförmig (28) ausgespart ist.
5. Festwalzrollenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützfläche (24) aus einem Werkstoff besteht, der gute Gleiteigenschaften hat.
6. Festwalzrollenkopf nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Werkstoff der Stützfläche (24) von der Art Nylon, Teflon, Kohlenstoff, insbesondere Graphit ist oder derartige Bestandteile hat.
7. Festwalzrollenkopf nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Werkstoff der Stützfläche (24) Messing ist oder Bestandteile von Messing hat.
8. Festwalzrollenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützfläche (249 mit der zugehörigen Innenseite (8 oder 9) des Gehäuses (6 oder 7) und deren verlängerten Abschnitten (26,27) verschraubt, verstiftet oder verklebt ist.
9. Festwalzrollenkopf nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Stützfläche (24) auf der der Innenseite (8 oder 9) des zweiten Gehäuses (6 oder 7) zugewandten Oberfläche Ausnehmungen (30) aufweist, welche in einer der Stirnseiten (32) des Gehäuses (6 oder 7) münden mit dessen Innenseite (8 oder 9) die Stützfläche (24) verbunden ist.
10. Festwalzrollenkopf nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Führungsrolle (16,17) von wenigstens einem der beiden Gehäuse (6, 7) gegenüber von dessen Innenseite (8,9) von einem Axiallager (20 bis 23) abgestützt wird.
Description:
Festwalzrollenkopf für Split-Pin-Kurbelwellen Die Erfindung betrifft einen Festwalzrollenkopf mit zwei Gehäusen zum Festwalzen der äußeren Radien oder Einstiche von aneinander angrenzenden Hubzapfen von Split-Pin- Kurbelwellen mit Hilfe von zwei Festwalzrollen, die unter der Walzkraft jeweils in einen der beiden Radien oder Einstiche hineingedrückt werden, während sich die Kurbelwelle um ihre Drehachse dreht, die Gehäuse dabei den unterschiedlichen Hubbewegungen der Hubzapfen folgen und sich mit ihren einander zugekehrten Innenseiten gegenseitig auf einem Stützorgan abstützen, wobei sich die Festwalzrollen jeweils auf einer Führungsrolle abstützen, die im inneren des betreffenden Gehäuses in axialer und radialer Richtung drehbar gelagert ist.

Der aus dem englischen stammende Begriff"Split-Pin"ist auch dem deutschen Fachmann geläufig. Darunter versteht man eine Kurbelwelle für einen mehrzylindrischen Verbrennungsmotor, dessen Zylinder beispielsweise in V- Form angeordnet sind, so dass die Kurbelwelle winkelig versetzte und nebeneinander angeordnete Hubzapfen aufweist.

Festwalzwerkzeuge zum Festwalzen der äußeren Radien oder Einstiche von Kurbelwellen der genannten Art sind beispielsweise bekannt aus dem US-Patent 5,575, 167 oder aus dem EP-Patent 0 661 137 B1.

Die bekannten Festwalzwerkzeuge weisen zwei voneinander unabhängige Gehäuse auf, in denen Festwalzrollen drehbar gelagert sind, die unter der Walzkraft jeweils in einen der beiden äußeren Radien oder Einstiche eines Split-Pin- Hubzapfens hineingedrückt werden. Dabei dreht sich die Kurbelwelle um ihre Drehachse und die Gehäuse folgen unabhängig voneinander den unterschiedlichen Hubbewegungen, welche die Split-Pin-Hubzapfen ausführen.

Zugleich stützen sich die Gehäuse mit ihren flachen Innenseiten mit einem Stützorgan gegenseitig aufeinander ab, welches zwischen den flachen Innenseiten der Gehäuse angeordnet ist. Die Abstützung ist erforderlich, weil die Reaktionskräfte, welche unter der Walzkraft von den Festwalzrollen auf die Gehäuse des Festwalzrollenkopfes übertragen werden, aufgefangen werden müssen. Im Fall des zuerst genannten US-Patents besteht das Stützorgan aus einem Paar von ringförmigen und flachen Lagerplatten aus Teflon, Nylon oder einem anderen geeigneten Plastikmaterial, welche gute Gleiteigenschaften und geringen Verschleiß haben. Im Fall des EP-Patents besteht das Stützorgan aus einer ringförmigen Drucklagereinheit mit Käfig, die zwischen den Werkzeuggehäusen angeordnet ist. Die ringförmige Drucklagereinheit hält die Ausrichtung der Werkzeuggehäuse in parallelen vertikalen Ebenen, während diese relativ zueinander um die Achse einer Motorkurbelwelle gedreht werden beziehungsweise während sich die Motorkurbelwelle unter den Werkzeuggehäusen dreht. Es ist sehr wichtig, dass die Drucklagereinheit die gegeneinander gerichteten resultierenden Seitendruckkräfte, die durch die entgegengesetzten und nach außen geneigten Festwalzrollen während des Walzvorganges erzeugt werden, aufnimmt und aufhebt.

Da jedoch die Festwalzrollen in der axialen Richtung der Kurbelwelle von den die Radien oder Einstiche begrenzenden Kurbelwangen"gefesselt"werden, kommt es zu Reaktionen im oberen, das heißt der Kurbelwelle abgewandten Bereich der Gehäuse der Festwalzrollenköpfe.

Dieser Bereich hat die Tendenz unter der Festwalzkraft auseinander zu klaffen. Durch das Auseinanderklaffen wird das Festwalzen unkontrollierbar und führt zu unbefriedigenden Ergebnissen.

Deshalb ist man bereits dazu übergegangen, an den Festwalzgeräten, von denen die Festwalzrollenköpfe ein Teil sind, Klammerungen vorzusehen, die das Auseinanderklaffen der Gehäuse der Festwalzrollenköpfe unterdrücken sollen. Das EP-Patent beschreibt eine solche Lösung (vgl. EP 0 661 137 B1, Spalte 2, Zeilen 4-15, Spalte 8, Zeilen 18-21 und Fig. 4 C).

Die insoweit bekannten Maßnahmen zum Unterdrücken des Auseinanderklaffens sind jedoch konstruktionsbedingt vom Ort des Geschehens zu weit entfernt, als dass sie eine wirksame Abhilfe darstellen würden. Durch die natürliche Elastizität der Festwalzgeräte in der axialen Richtung der Kurbelwelle werden dem Verstärken mit Hilfe von Klammern enge Grenzen gesetzt.

Daraus ergibt sich die Aufgabe für die vorliegende Erfindung, eine Abstützung für die Gehäuse der Festwalzrollenköpfe vorzusehen, welche einfach, betriebssicher und preisgünstig ist.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Innenseiten der Gehäuse zu beiden Seiten der Drehachse der Kurbelwelle und in einem radialen Abstand davon jeweils einen verlängerten Abschnitt aufweisen, der sich in Richtung der Walzkraft bis unterhalb des Berührungspunktes zwischen den Festwalzrollen und den festzuwalzenden Radien oder Einstichen erstreckt und das Stützorgan als Gleitfläche ausgebildet ist, die mit der Innenseite und den Verlängerungen von einem der beiden Gehäuse fest verbunden ist.

Auf diese Weise erfahren die Gehäuse der Festwalzrollenköpfe eine zusätzliche Abstützung in einem Bereich welcher in Richtung der Walzkraft gesehen unterhalb der Berührungsstelle zwischen der Festwalzrolle und der Kurbelwelle gelegen ist. Hiermit kann das Auseinanderklaffen der oberen Bereiche des Gehäuses des Festwalzrollenkopfes unter dem Wirken der Festwalzkraft wirksam verhindert werden. Vorteilhaft ist es, wenn die abstützenden Bereiche in Richtung der Walzkraft bis in die Höhe der Drehachse der Kurbelwelle und, so weit es die konstruktiven Verhältnisse zulassen, noch darüber hinaus verlängert werden.

Durch das Verlagern der Stützkräfte unterhalb der Einwirkung der Festwalzrollen auf die Kurbelwelle ist es sogar möglich, die Stützfläche um diesen Bereich herum weiträumig auszusparen. Bewährt hat sich hier eine kreisförmige Aussparung konzentrisch zur Hauptdrehachse der Kurbelwelle.

Auch die Stützfläche nach der Erfindung besteht aus einem Werkstoff, welcher gute Gleiteigenschaften hat.

Werkstoffe dieser Art sind beispielsweise Nylon, Teflon oder Kohlenstoff enthaltende Werkstoffe, insbesondere von der Art, die Grafit enthalten. Auch sind Werkstoffe geeignet, die Anteile der vorgenannten Materialien aufweisen.

Neben den aus Stahl bestehenden Innenseiten der Gehäuse der Festwalzrollenköpfe hat sich Messing als Material für die Stützfläche besonders bewährt. Messing weist gegenüber Stahl bekanntermaßen gute Gleiteigenschaften auf. Zur Befestigung an der Innenseite von einem der beiden Gehäuse des Festwalzwerkzeugs sind Verschraubungen vorgesehen, aber ebenso gut können Stifte verwendet werden oder die Stützfläche kann auf die Innenseite eines der beiden Gehäuse aufgeklebt sein.

Zusätzlich ist vorgesehen auf der Oberfläche der Messingstützfläche, welche der Innenseite des gegenüberliegenden Gehäuses des Festwalzwerkzeugs zugewandt ist, Ausnehmungen in Form von Schmierkanälen anzubringen. An einer seitlichen Stirnfläche des betreffenden Gehäuses mit dessen Innenseite die Messingfläche verbunden ist, ist eine Mündung angebracht, über welche den Ausnehmungen auf der Außenseite der Stützfläche zusätzliche Schmierstoffe wie Fett, Öl oder Grafit zugeführt werden können.

Zur Verbesserung der Lagerung der Führungsrollen, auf denen sich die Festwalzrollen innerhalb des Gehäuses abstützen, ist gegenüber dem Stande der Technik eine weitere axiale Lagerung im Form eines Radialnadellagers vorgesehen.

Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben.

Es zeigen jeweils in verkleinertem Maßstab die - Fig. 1 ein Festwalzwerkzeug in der Seitenansicht, - Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Festwalzwerkzeug der Fig. 1 entlang der Linie II-II und die - Fig. 3 den vorderen Abschnitt eines Festwalzgerätes in der Seitenansicht.

Der Festwalzrollenkopf 1 zum Festwalzen von Einstichen 2 und 3 am Split-Pin-Hubzapfen 4 einer Kurbelwelle 5 weist zwei Gehäuse 6 und 7 auf, deren Innenseiten 8 und 9 einander zugewandt sind. Das Festwalzen der Einstiche 2 und 3 erfolgt mit Hilfe von Festwalzrollen 10 und 11, die unter der Festwalzkraft 12 vom Festwalzgerät 13 auf die Gehäuse 6 und 7 des Festwalzrollenkopfes 1 ausgeübt werden. Während des Festwalzens dreht sich die Kurbelwelle 5 in Richtung des Pfeils 14 um ihre Hauptdrehachse 15, die senkrecht zur Abbildungsebene der Figuren 1 und 3 verläuft. Die Figuren 1 bis 3 bilden diesen Vorgang in vereinfachter, überwiegend schematisierter Weise ab.

Die Festwalzrollen 10 und 11 stützen sich ihrerseits jeweils auf einer Führungsrolle 16 und 17 ab, welche jeweils in einem der Gehäuse 6 oder 7 auf Radiallagern 18 und 19 und Axiallagern 20 bis 23 drehbar gelagert sind.

Zwischen den aufeinander zuweisenden Innenseiten 8 und 9 der Gehäuse 6 und 7 ist eine Abstützplatte 24 angeordnet.

In der Fig. 1 ist die Abstützplatte 24 mit unterbrochenen Linien dargestellt. Zu beiden Seiten der Drehachse 15 und in einem radialen Abstand 25 dazu werden die beiden Innenseiten 8 und 9 durch Abschnitte 26 und 27 verlängert, die sich jeweils in Richtung der Walzkraft 12 gesehen, vertikal bis unterhalb der Drehachse 15 erstrecken. Die Abstützplatte 24 folgt den Konturen der beiden verlängerten Abschnitte 26 und 27, wird jedoch oberhalb der Festwalzrollen 10 bzw. 11 von einem Kreisbogen 28 ausgeschnitten, dessen Mittelpunkt im vorliegenden Falle wiederum die Drehachse 15 bildet.

Wohlgemerkt, jede der beiden Innenseiten 8 und 9 und die Abstützplatte 24 haben die in den Ansichten der Fig. 1 und 3 gezeigte Konfiguration mit jeweils einem Verlängerungsabschnitt 26 bzw. 27.

Die Abstützplatte 24 ist auf der Innenseite 8 des Gehäuses 6 durch geeignete Mittel wie beispielsweise Schrauben 29 oder Stifte befestigt. Auf ihrer der Innenseite 9 des gegenüberliegenden Gehäuses 7 zugewandten Oberseite weist die Abstützplatte 24 kanalförmige Ausnehmungen 30 auf. Die Ausnehmungen 30 münden in einem Bereich 31 auf einer der Stirnseiten 32 des Gehäuses 7. Über die Mündung 31 an den kanalförmigen Ausnehmungen 30 kann von außerhalb des Festwalzgeräts 13 ein Schmiermittel zugeführt werden. Der Vollständigkeit halber ist unterhalb des Festwalzrollenkopfes 1 der Stützrollenkopf 33 gezeigt, welcher zum Abstützen der Kurbelwelle 5 während des Festwalzens dient.

Aus der Figur 2 ist die Kurbelwelle 5 mit ihren beiden angrenzenden Split-Pin-Hubzapfen 4 erkennbar, die in Richtung der Hauptdrehachse 15 jeweils von den Kurbelwangen 34 und 35 begrenzt werden. Zwischen den Split-Pin-Hubzapfen 4 und den Kurbelwangen 34 und 35 befinden sich jeweils die Einstiche 2 und 3, die mit dem Festwalzrollenkopf 1 festgewalzt werden. Dazu greifen die Festwalzrollen 10 und 11 in die Einstiche 2 bzw. 3 ein und beaufschlagen sie jeweils im Berührungspunkt 36.

Bezugszeichenliste 1 Festwalzrollenkopf 2 Einstich 3 Einstich 4 Split-Pin-Hubzapfen 5 Kurbelwelle 6 Gehäuse 7 Gehäuse 8 Innenseite 9 Innenseite 10 Festwalzrolle 11 Festwalzrolle 12 Walzkraft 13 Festwalzgerät 14 Drehrichtung 15 Hauptdrehachse 16 Führungsrolle 17 Führungsrolle 18 Radiallager 19 Radiallager 20 Axiallager 21 Axiallager 22 Axiallager 23 Axiallager 24 Abstützplatte 25 Abstand 26 Verlängerungsabschnitt 27 Verlängerungsabschnitt 28 Kreisbogen 29 Schrauben 30 Ausnehmung 31 Mündung 32 Stirnseite 33 Stützrollenkopf 34 Kurbelwange 35 Kurbelwange 36 Berührungspunkt