Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schlagverfestigen eines Übergangsradius einer Kurbelwelle, insbesondere eines Übergangsradius zwischen einem Pleuellagerzapfen und einer Kurbelwange und/oder einem Übergangsradius zwischen einem Hauptlagerzapfen und einer Kurbelwange der Kurbelwelle nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 .

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Schlagverfestigen von Übergangsradien einer Kurbelwelle gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 1 .

Aufgrund der stetig fortschreitenden Entwicklung und Leistungssteigerung von Brennkraftmaschinen und an diese gestellte strengen Emissionsforderungen werden heutige Motoren in Folge immer stärker beansprucht. Aus diesem Grund stellt die Motorenindustrie unter anderem an die hochbelastete und für die Funktion einer Brennkraftmaschine wichtige Kurbelwelle hohe Anforderungen hinsichtlich der Festigkeit. Konstruktiv besteht dabei häufig die Anforderung, dass die Kurbelwelle leicht und der Platzbedarf gering sein soll. Für die Auslegung der Kurbelwelle bedeutet dies, dass eine Erhöhung der Beanspruchbarkeit nicht über die Erhöhung des Querschnitts, also über das Widerstandsmoment der Kurbelwelle, sondern möglichst über lokale Druckeigenspannungszustände erzielt werden sollte. Aus diesem Grund werden moderne Kurbelwellen unter Verwendung der verschiedensten Bearbeitungs- und Wärmebehandlungs- verfahren hergestellt, so dass die Kurbelwellen immer höheren Motorleistungen ausgesetzt werden können.

Beispiele für solche Verfahren sind thermische Behandlungen, wie die Oberflächenhärteverfahren Induk- tions- und Einsatzhärten, Laserhärten oder Nitrieren, sowie Kaltverfestigungsverfahren, wie Festwalzen, Kugelstrahlen oder Schlagverfestigen. Hierbei handelt es sich um gängige und zum großen Teil ausgereifte Verfahren, die für die verschiedensten Einsatzzwecke geeignet sind.

Hinsichtlich Beispielen für solche Verfahren wird auf die folgenden Druckschriften verwiesen: EP 1 479 480 A1 , EP 0 788 419 B1 , EP 1 612 290 A1 , DE 10 2007 028 888 A1 und EP 1 034 314 B1 .

Insbesondere das Schlagverfestigen ist ein vorteilhaftes Verfahren zur Steigerung der Dauerschwingfestigkeit, insbesondere der Biegewechselfestigkeit und der Torsionswechselfestigkeit, von Kurbelwellen. Die Steigerung der Dauerfestigkeit wird dabei dadurch erreicht, dass in die beanspruchten Bereiche bei Querschnittsübergängen und Querschnittsänderungen durch Kaltverformen, vorzugsweise Hämmern mit- tels spezieller Schlagwerkzeuge, in die Kurbelwelle Schlagkräfte eingebracht werden. Als Beispiel für ein derartiges Verfahren wird auf die DE 34 38 742 C2 und die EP 1 716 260 B1 verwiesen.

Zum gleichzeitigen Schlagverfestigen von zwei Übergangsradien, die beidseitig desselben Zapfens angeordnet sind, wird in der DE 34 38 742 C2 bzw. der EP 1 716 260 B1 eine Schlageinrichtung mit zwei Schlagwerkzeugen vorgeschlagen, wodurch die Schlagkraft durch Verwendung einer Umlenkeinheit gleichzeitig bzw. symmetrisch in beide Übergangsradien eingebracht werden kann. Hierdurch wird die Effizienz bzw. die Prozessgeschwindigkeit eines Schlagverfestigungsverfahrens deutlich erhöht.

Ein Problem derartiger Schlagwerkzeuge ist allerdings, dass diese nicht auch zur Schlagverfestigung ei- nes einzelnen Übergangsradius verwendbar sind. Kurbelwellen können allerdings auch nicht symmetrische Kurbelwellensegmente mit nur einseitig vorhandenen Übergangsradien aufweisen, beispielsweise in den Endpartien bzw. Endbereichen der Kurbelwelle. Ferner kann eine Schlagverfestigung im Bereich von Ölbohrungsendungen, aber auch an weiteren Bauteilen, insbesondere an Kurbelwellensegmenten bzw. Kurbelwangen, die nicht ausreichend stabil für eine Schlagverfestigung ausgebildet sind, mit dem vorstehend beschriebenen Werkzeug ebenfalls nicht durchgeführt werden.

Insbesondere das einseitige Verdichten an einem Kurbelwellenende ist mit dem vorstehend beschriebenen Schlagwerkzeug also nicht möglich. Um auch nicht symmetrische Kurbelwellensegmente schlagverfestigen zu können, wurde in der EP 1 716 260 B1 eine hierfür speziell ausgebildete Druckimpulsmaschine vorgeschlagen, die mit nur einem Schlagwerkzeug versehen ist.

Um nun gleichzeitig einen hohen Durchsatz bei der Schlagverfestigung bereitzustellen und außerdem auch nicht symmetrische Kurbelwellensegmente schlagverfestigen zu können, müssen somit für die Schlagverfestigung verschiedene Schlageinrichtungen eingesetzt werden. Von Nachteil ist dabei die notwendige Koordination und der Aufwand, die Schlageinrichtungen im Verlauf des Schlagverfestigungsprozesses auszutauschen. Ferner sind Mitarbeiterschulung und Wartung bei Verwendung unterschiedlich ausgebildeter Schlageinrichtungen aufwändiger.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Schlagverfestigen weiterzuentwickeln, insbesondere um prozesssicher, zuverlässig und kostengünstig auch nur einen Übergangsradius schlagverfestigen zu können. Diese Aufgabe wird für das Verfahren durch die in Anspruch 1 aufgeführten Merkmale und für die Vorrichtung durch die in Anspruch 1 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Die abhängigen Ansprüche und die nachfolgend beschriebenen Merkmale betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Schlagverfestigen ist vorgesehen, dass ein Übergangsradius einer Kurbelwelle, insbesondere ein Übergangsradius zwischen einem Pleuellagerzapfen und einer Kurbelwange und/oder ein Übergangsradius zwischen einem Hauptlagerzapfen und einer Kurbelwange der Kurbelwelle schlagverfestigt wird. Die Pleuellagerzapfen und die Hauptlagerzapfen werden zur Vereinfachung nachfolgend teilweise auch nur als "Zapfen" bezeichnet. Der Begriff Zapfen kann dabei sowohl die Pleuellagerzapfen und die Hauptlagerzapfen bezeichnen, als auch nur die Pleuellagerzapfen oder nur die Hauptlagerzapfen. Insofern dies nicht explizit anders angegeben ist, sind hier alle drei Varianten durch den Begriff Zapfen umfasst.

Besonders bevorzugt eignet sich die Erfindung zur Steigerung der Dauerfestigkeit von beispielsweise Kurbelwellen mit 0,2 bis 8 m Länge oder mehr und/oder Haupt- und Pleuellagerzapfendurchmesser von 30 bis 500 mm oder mehr. Ganz besonders eignet sich die Erfindung allerdings zur Steigerung der Dauerfestigkeit von Großkurbelwellen von 1 ,5 bis 8 m Länge oder mehr und/oder Haupt- und Pleuellagerzap- fendurchmesser von 100 bis 500 mm oder mehr.

Die Kurbelwelle kann verschiedene Arten von Übergangsradien, beispielsweise Hohlkehlen, zum Beispiel in Korbbogenform, oder auch hinterschnittene bzw. hinterlegte Radien bzw. Radien mit Übergängen, aufweisen. Die Übergangsradien können beispielsweise tangierend in die Lagerzapfenstellen bzw. Laufflächen der Haupt- und Pleuellagerzapfen übergehen.

Dies gilt auch für Übergänge zu Flanschen, Zapfen und sonstigen geometrischen Querschnittsveränderungen - sowohl für tangierende wie hinterlegte Radien. Üblicherweise weist die Kurbelwelle an allen Übergängen bzw. Querschnittsänderungen Übergangsradien auf. Dies gilt insbesondere für Querschnittsänderungen zwischen Lagerzapfen und Kurbelwangen. Hierfür eignet sich die Erfindung in besonderer Weise. Übergangsradien können aber auch für beliebige andere Querschnittsänderungen, insbesondere für Querschnittsänderungen an den Endpartien der Kurbelwelle, z. B. bei einem Übergang auf einen Flansch, eine Scheibe oder eine Welle etc., vorgesehen sein. Ein Übergangsradius, dessen Dauerfestigkeit durch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung verbessert werden soll, muss somit nicht unbedingt zwischen einem Pleuellagerzapfen und einer Kurbelwange oder einem Hauptlagerzapfen und einer Kurbelwange vorliegen, sondern kann an einer beliebigen Stelle der Kurbelwelle angeordnet sein. Die Begriffe "Pleuellagerzapfen", "Hauptlagerzapfen", "Flansch", "Zapfen" und/oder "Kurbelwange" können dementsprechend von ei- nem Fachmann umgedeutet werden.

Nachfolgend wird die Erfindung im Wesentlichen anhand der Verfestigung eines Übergangsradius zwischen Pleuellagerzapfen und Kurbelwange und/oder Hauptlagerzapfen und Kurbelwange beschrieben. Dies ist aber nicht einschränkend zu verstehen und soll nur dem besseren Verständnis bzw. der besse- ren Lesbarkeit dienen. Insofern im Rahmen der Erfindung auf einen Übergangsradius Bezug genommen wird kann es sich grundsätzlich um einen beliebigen Übergangsradius an einer beliebigen Stelle der Kurbelwelle handeln.

Die Bezeichnung "Verfahren zum Schlagverfestigen eines Übergangsradius" beschränkt sich nicht auf die reine Schlagverfestigung des Übergangsradius, sondern kann ggf. auch vorbereitende und nachbe- reitende Maßnahmen mit einschließen. Ferner kann das "Verfahren zum Schlagverfestigen eines Übergangsradius" auch die Schlagverfestigung von vorhergehenden einzeln schlagverfestigten Übergangsradien oder symmetrisch bzw. gleichzeitig schlagverfestigten Übergangsradien mit einschließen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann außerdem mit umfassen, dass nach der Schlagverfestigung des Über- gangsradius noch weitere Übergangsradien - einzeln oder gleichzeitig - schlagverfestigt werden.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zum Schlagverfestigen eine Schlageinrichtung verwendet wird, die einen Schlagkolben, eine Umlenkeinheit und ein aktives Schlagwerkzeug sowie ein passives Schlagwerkzeug aufweist. Dabei sind die Schlagwerkzeuge an der Umlenkeinheit befestigt, wobei der Schlagkolben über die Umlenkeinheit einen Kraftstoß auf die Schlagwerkzeuge überträgt, wonach das aktive Schlagwerkzeug über einen Schlagkopf eine Schlagkraft in den Übergangsradius einbringt.

Unter dem Einbringen einer Schlagkraft kann verstanden werden, dass der Schlagkopf, beispielsweise der Schlagkopf des aktiven Schlagwerkzeugs, bzw. ein sog. "Döpper" der Schlageinrichtung gegen den zu verfestigenden Bereich der Kurbelwelle, vorliegend einen Übergangsradius, schlägt. Der Schlag erfolgt dabei zielgerichtet auf die gewünschte Schlagposition entlang des ringförmig um den Zapfen umlaufenden Übergangsradius.

Insbesondere kann ein Schlagkolben eingesetzt werden, der einen starken Impuls bzw. einen Kraftstoß (z. B. pneumatisch, hydraulisch und/oder elektrisch erzeugt) auf den Schlagkopf überträgt.

Je nach Schlagkraft entstehen sichtbare Schlageindrücke des Schlagkopfes an den jeweiligen Schlagpositionen. Die Tiefe der Schlageindrücke und die Qualität bzw. die Tiefenwirkung der eingebrachten Druckeigenspannung hängen dabei von der gewählten Schlagkraft ab. Das Werkzeug und die Pro- zessparameter sind vorzugsweise auf die jeweilige Kurbelwelle und dabei ggf. auf partielle geometrische Änderungen (Querschnittsänderungen) exakt abgestimmt.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass bei dem passiven Schlagwerkzeug anstelle eines Schlagkopfes ein Stützelement verwendet wird, mit dem sich das passive Schlagwerkzeug an der Kurbelwelle abstützt.

Der Schlagkopf des aktiven Schlagwerkzeugs und das Stützelement des passiven Schlagwerkzeugs sind jeweils unterschiedlich gestaltet, d. h. nicht identisch ausgebildet. Dabei können die jeweiligen Geometrien, Materialeigenschaften und/oder die Festlegung bzw. Lagerung oder Ausrichtung an dem jeweiligen Schlagwerkzeug unterschiedlich sein.

Insbesondere kommt es darauf an, dass sich das Stützelement bzw. das passive Schlagwerkzeug im Wesentlichen zur AbStützung eignet, während der Schlagkopf bzw. das aktive Schlagwerkzeug hauptsächlich für das Einbringen der Schlagkraft und/oder der Druckeigenspannungen in einen Übergangsradius geeignet ist. Es kann vorgesehen sein, dass der Aufbau des aktiven Schlagwerkzeugs und des passiven Schlagwerkzeugs identisch ist und lediglich die vorderen Abschnitte voneinander abweichend gestaltet sind, wobei bei dem aktiven Schlagwerkzeug der Schlagkopf und bei dem passiven Schlagwerkzeug das Stützelement vorgesehen ist.

Erreicht werden soll, dass die Wirkung der Schlagkraft, die das passive Schlagwerkzeug in die Kurbelwelle einbringt, geringer ist als die Wirkung der Schlagkraft, die das aktive Schlagwerkzeug über seinen Schlagkopf in den Übergangsradius einbringt. Die Druckeigenspannungen, die durch das passive Schlagwerkzeug in die Kurbelwelle eingebracht werden, sind somit vorzugsweise geringer als die Druckeigenspannungen, die durch das aktive Schlagwerkzeug in die Kurbelwelle eingebracht werden.

Idealerweise bringt das passive Schlagwerkzeug keine Schlagkraft und/oder keine Druckeigenspannun- gen in die Kurbelwelle ein und/oder hat keinen Effekt (weder positiv noch negativ) auf die Kurbelwelle.

Erfindungsgemäß ist alternativ oder zusätzlich zu der Ausbildung eines Stützelements vorgesehen, dass das passive Schlagwerkzeug an einer zu dem Übergangsradius entlang der Kurbelwelle axial versetzten Position an einer Stützhilfe abgestützt wird, wobei die Stützhilfe nach der Schlagverfestigung von der Kurbelwelle entfernt wird.

Wenn eine Stützhilfe an der Kurbelwelle vorgesehen ist, können das aktive sowie das passive Schlagwerkzeug auch vollständig identisch ausgebildet sein, wobei die Wirkung der über das passive Schlagwerkzeug übertragenen Schlagkraft auf die Kurbelwelle dennoch geringer ist als die Wirkung der Schlag- kraft, die durch das aktive Schlagwerkzeug in die Kurbelwelle eingebracht wird. Dies liegt daran, dass zumindest ein wesentlicher Teil der Schlagkraft bzw. der Schlagenergie von dem passiven Schlagwerkzeug in die Stützhilfe eingeleitet wird bzw. von der Stützhilfe aufgenommen wird.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn das passive Schlagwerkzeug ein Stützelement aufweist und zu- sätzlich eine Stützhilfe vorgesehen ist.

Es soll erreicht werden, dass die Belastung der Kurbelwelle bzw. die Belastung von Segmenten, Bereichen und/oder Komponenten der Kurbelwelle durch das Einbringen der Schlagkraft durch das passive Schlagwerkzeug möglichst gering ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn kein an den zu verfestigenden Übergangsradius angrenzender weiterer Übergangsradius vorhanden ist. Dies gilt auch, wenn zwar zwei an denselben Zapfen angrenzende Übergangsradien vorhanden sind von denen allerdings nur einer der Übergangsradien schlagverfestigt werden soll.

Durch das erfindungsgemäße Stützelement und/oder die erfindungsgemäße Stützhilfe ist es möglich, für das Verfahren zum Schlagverfestigen eines Übergangsradius die langjährig bewährte Schlageinrichtung der DE 34 38 742 C2 bzw. EP 1 716 260 B1 vorteilhaft auch zur Schlagverfestigung eines einzelnen Übergangsradius an nicht symmetrischen Kurbelwellensegmenten einzusetzen.

Erfindungsgemäß ist es also möglich, zum Schlagverfestigen auch an nicht symmetrischen Kurbelwel- lensegmenten eine Schlageinrichtung zu verwenden, die mit zwei Schlagwerkzeugen ausgestattet ist. Hierdurch können Endbereiche bzw. Endpartien, Ölbohrungsendungen und weitere Bereiche der Kurbelwelle schlagverfestigt werden, bei denen angrenzende Übergangsradien nicht vorhanden sind, nicht schlagverfestigt werden sollen oder zumindest nicht besonders belastet werden sollen. Es ist ein besonderer Vorteil der Erfindung, dass für die Schlagverfestigung der Übergangsradien einer Kurbelwelle nunmehr durchgängig eine Schlageinrichtung verwendbar ist. Die Handhabung bei der Fertigung der Kurbelwelle ist somit vereinfacht.

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch bei Kurbelwellen angewendet bzw. eingesetzt werden, die bereits vorher zur Steigerung ihrer Dauerfestigkeitseigenschaften durch andere Verfahren bearbeitet worden sind. So kann zum Beispiel eine Kurbelwelle, die durch Induktionshärten gehärtet wurde, nachträglich noch bezüglich ihrer Biege- und Torsionswechselfestigkeit durch eine Einbringung von Druckeigenspannungen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbessert werden.

Wie eingangs erwähnt, kann das Verfahren zum Schlagverfestigen eines Übergangsradius auch vorbereitende Maßnahmen umfassen.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Stützhilfe vor dem Schlagverfestigen auf die Kurbelwelle aufgebracht wird oder während der Herstellung der Kurbelwelle ausgebildet wird.

Die Stützhilfe kann unmittelbar vor dem Einbringen der Schlagkraft in den Übergangsradius auf die Kurbelwelle aufgebracht werden, kann aber auch in zeitlich weiter entferntem Abstand zu dem Einbringen der Schlagkraft aufgebracht werden.

Beispielsweise kann die Stützhilfe nach der Herstellung der Kurbelwelle auf die Kurbelwelle aufgebracht werden und somit insbesondere zu einem Zeitpunkt auf die Kurbelwelle aufgebracht werden, bevor ein erster Übergangsradius oder ein sonstiger Bereich der Kurbelwelle verfestigt bzw. schlagverfestigt wur- de.

Es kann aber auch vorgesehen sein, dass zunächst eine erste Gruppe von Übergangsradien der Kurbelwelle schlagverfestigt wird, wonach die Stützhilfe auf die Kurbelwelle aufgebracht wird und wonach erfindungsgemäß wenigstens ein Übergangsradius durch Einbringen der Schlagkraft über den Schlagkopf des aktiven Schlagwerkzeugs schlagverfestigt wird. Bei der ersten Gruppe von Übergangsradien kann es sich insbesondere um Paare von Übergangsradien handeln, die an denselben Zapfen angrenzen bzw. es kann sich um Übergangsradien handeln, die sich symmetrisch dadurch schlagverfestigen lassen, dass die beiden Schlagwerkzeuge der Schlageinrichtung in den Freiraum zwischen den beiden Übergangsradien eingebracht bzw. eingefahren werden.

Die Kurbelwelle kann auch derart ausgebildet sein, dass diese eine erfindungsgemäße Stützhilfe aufweist. Wenn die Kurbelwelle beispielsweise durch Gießen, Schmieden, Drehen, Fräsen, Bohren und/oder Schleifen hergestellt wird, können entsprechende Bereiche aus der Kurbelwelle herausgearbeitet werden, die die erfindungsgemäße Stützhilfe ausbilden. Ggf. kann ein Gesenk für die Herstellung der Kurbelwelle bereits entsprechend ausgebildet und/oder modifiziert sein.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Stützhilfe nach dem Schlagverfestigen abgearbeitet wird. Alternativ kann die Stützhilfe aber auch an der Kurbelwelle verbleiben. Ein Entfernen oder Abarbeiten der Stützhilfe kann allerdings aus optischen und/oder funktionalen Gründen, insbesondere auch zur Gewichtseinsparung, vorteilhaft sein.

Die Stützhilfe kann durch Spanen, beispielsweise Drehen, Fräsen, Bohren, Stoßen und/oder Schleifen, abgetrennt bzw. abgearbeitet werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Stützhilfe auf nicht mechanischem Weg, beispielsweise thermisch oder chemisch, abgetragen wird.

In einer Weiterbildung kann insbesondere vorgesehen sein, dass als Stützhilfe ein Stützzapfen, ein Stützflansch oder ein Stützring verwendet wird.

Insbesondere eine ringförmig um die Kurbelwelle umlaufende Stützhilfe kann von Vorteil sein, um das passive Schlagwerkzeug an der Kurbelwelle abzustützen.

An der Stützhilfe kann - optional - ein Übergangsradius ausgebildet sein.

Vorzugsweise weist die Stützhilfe eine axiale Länge auf, die unter Berücksichtigung des Materials der Stützhilfe geeignet ist, die Schlagkraft, die das passive Schlagwerkzeug in die Kurbelwelle und insbesondere in die Stützhilfe einbringt, ohne Beschädigung aufzunehmen bzw. abzuleiten. Ggf. kann vorgesehen sein, dass die Stützhilfe im Verlauf der Schlagverfestigung auch beschädigt wird. Da die Stützhilfe in Folge entfernt, beispielsweise abgearbeitet werden kann oder zumindest für den Betrieb der Kurbelwelle nicht relevant ist, stört dies die Funktionalität allerdings nicht.

Vorzugsweise weist die Stützhilfe eine radiale Erstreckung bzw. einen Außenradius auf, an dem sich das passive Schlagwerkzeug bzw. ein Schlagkopf des passiven Schlagwerkzeugs oder ein Stützelement des passiven Schlagwerkzeugs ausreichend abstützen kann. In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Stützhilfe stoffschlüssig an der Kurbelwelle befestigt wird, vorzugsweise an der Kurbelwelle angeschmiedet oder angegossen wird. Wenn die Stützhilfe an der Kurbelwelle stoffschlüssig befestigt ist, kann die Stützhilfe besonders hohe Schlagkräfte aufnehmen bzw. abführen. Alternativ zu einem Anschmieden kann ein sonstiges thermisches Verbindungsverfahren vorgesehen sein. Gegebenenfalls kann die Stützhilfe auch an die Kurbelwelle angeklebt sein. Die Stützhilfe kann auch einstückig mit der Kurbelwelle ausgebildet sein, z. B. durch Abarbeiten, beispielsweise Drehen, aus der Kurbelwelle herausgearbeitet sein.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass die Stützhilfe lösbar an der Kurbelwelle befestigt wird, vorzugsweise formschlüssig an der Kurbelwelle befestigt wird, besonders bevorzugt verschraubt oder verklemmt wird. Durch Verwendung einer lösbar an der Kurbelwelle angebrachten Stützhilfe ist der Aufwand zum Anbringen und Entfernen der Stützhilfe gering und die Stützhilfe kann ggf. mehrfach verwendet werden.

Insbesondere kann die Stützhilfe vorteilhaft auf einen Bereich der Kurbelwelle aufgeschraubt sein. Dies ist vor allem bei Endpartien der Kurbelwelle von Vorteil.

Mit einer formschlüssig an der Kurbelwelle befestigten Stützhilfe ist insbesondere gemeint, dass zusätzlich zu dem radialen Formschluss, der durch das Aufschieben der umlaufenden Stützhilfe ohnehin besteht, auch noch zumindest ein einseitig axialer Formschluss, vorzugsweise ein beidseitig axialer Formschluss, vorliegt, der ein Abziehen der Stützhilfe verhindert bzw. es ermöglicht, axial wirkende Kräfte auf- zunehmen.

Vorzugsweise ist die Stützhilfe während der Schlagverfestigung axial und radial unbeweglich an der Kurbelwelle befestigt und nach dem Schlagverfestigen vorzugsweise wieder lösbar. Es kann auch eine kraftschlüssige Befestigung der Stützhilfe an der Kurbelwelle vorgesehen sein. Eine kraftschlüssige Verbindung der Stützhilfe mit der Kurbelwelle kann beispielsweise durch Aufschrumpfen der Stützhilfe erfolgen.

Ferner ist es möglich, die Stützhilfe durch eine Kombination aus einer stoffschlüssigen, formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Befestigung an der Kurbelwelle anzubringen. Beispielsweise kann die Stützhilfe zunächst lösbar an der Kurbelwelle befestigt werden, beispielsweise durch Aufschrauben, wonach die Stützhilfe durch einen oder mehrere Schweißpunkte an nicht bauteilkritischen Bereichen fixiert wird. Anschließend, d. h. nach der Schlagverfestigung, kann die Stützhilfe dann vollständig abgetragen bzw. abgearbeitet werden oder lediglich die stoffschlüssigen Bereiche, z. B. die Schweißpunkte, abgearbeitet werden, wonach die Stützhilfe wieder lösbar ist und von der Kurbelwelle entfernt werden kann. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Stützhilfe derart auf die Kurbelwelle aufgebracht ist, insbesondere in Endpartien der Kurbelwelle, dass die Stützhilfe, ausgehend von einer umgebenden festen Struktur, an einer gewünschten axialen Position der Kurbelwelle positioniert wird, um die Schlagkraft des pas- siven Schlagwerkzeugs aufzunehmen. Die Stützhilfe kann also auch an einer weiteren Einrichtung befestigt und der Kurbelwelle lediglich zugeführt werden. Gegebenenfalls kann die Stützhilfe dabei an einen Querschnittsübergang der Kurbelwelle angedrückt werden.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass das Stützelement des passiven Schlagwerkzeugs eine größere Anlagefläche zur Anlage an der Kurbelwelle aufweist als der Schlagkopf des aktiven Schlagwerkzeugs.

Während der Schlagkopf des aktiven Schlagwerkzeugs vorzugsweise ausgebildet ist, um eine Schlagkraft zielgenau auf einen Punkt des ringförmig um die Kurbelwelle umlaufenden Übergangsradius entlang des Übergangsradius einzubringen, um eine möglichst große Tiefenwirkung und/oder exakte Ausprägung der Druckeigenspannungen zu ermöglichen, kann eine große Anlagefläche des Stützelements dazu führen, dass sich die gleiche Schlagkraft auf Seiten des passiven Schlagwerkzeugs auf eine größere Fläche der Kurbelwelle verteilt, wodurch vorzugsweise keine oder nur geringe Druckeigenspannungen durch das passive Schlagwerkzeug in die Kurbelwelle bzw. in die Fläche an der das passive Schlag- Werkzeug angrenzt, eingebracht werden.

In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das Stützelement des passiven Schlagwerkzeugs aus einem weniger harten Material ausgebildet ist als der Schlagkopf des aktiven Schlagwerkzeugs. In einer Weiterbildung kann außerdem vorgesehen sein, dass das Stützelement des passiven Schlagwerkzeugs aus einem weniger harten Material ausgebildet ist als die Kurbelwelle und/oder dass das Stützelement aus einem weniger harten Material ausgebildet ist als der Übergangsradius, der mit dem aktiven Schlagwerkzeug schlagverfestigt wird. Insbesondere wenn das Stützelement aus einem weichen Material bzw. aus einem Material mit geringer Härte ausgebildet ist, wird die Wirkung der Schlagkräfte im Wesentlichen von dem Stützelement selbst aufgenommen. Die Auswirkung auf die Kurbelwelle wird reduziert.

In einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass zum gleichzeitigen Schlagverfestigen von zwei Übergangsradien, die an den gleichen Pleuellagerzapfen oder Hauptlagerzapfen angrenzen, das passive Schlagwerkzeug gegen ein aktives Schlagwerkzeug und/oder das Stützelement des passiven Schlagwerkzeugs gegen einen Schlagkopf ausgetauscht wird.

Insbesondere wenn das passive Schlagwerkzeug und/oder das Stützelement des passiven Schlagwerk- zeugs austauschbar sind, kann die Schlageinrichtung in einfacher Weise sowohl zum Schlagverfestigen von zwei an denselben Zapfen angrenzenden Übergangsradien, d. h. zur symmetrischen Schlagverfestigung, als auch oder zum unsymmetrischen Schlagverfestigen eines einzelnen Übergangsradius verwendet werden. Ein Wechseln des passiven Schlagwerkzeugs und/oder Stützelements kann beispielsweise manuell durch einen Monteur oder durch eine Wechseleinrichtung mit einem Magazin vorgenommen werden.

Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Schlageinrichtung zunächst zum beidseitigen Schlagverfestigen von Übergangsradien von symmetrischen Kurbelwellensegmenten verwendet wird, wonach anschließend eines der aktiven Schlagwerkzeuge gegen ein passives Schlagwerkzeug und/oder einer der Schlagköpfe durch ein Stützelement ausgetauscht wird. Im Anschluss können dann einer oder mehrere einzelne Übergangsradien, d. h. nicht symmetrische Bereiche der Kurbelwelle, beispielsweise Endpartien oder ähnliches, schlagverfestigt werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass zunächst alle unsymmetrischen Bereiche der Kurbelwelle und anschließend die symmetrischen Bereiche der Kurbel- welle schlagverfestigt werden. Auch eine abwechselnde bzw. gemischte Schlagverfestigung von symmetrischen und nicht symmetrischen Bereichen der Kurbelwelle ist möglich.

Hierdurch kann mit nur einer Schlageinrichtung ein hoher Durchsatz bzw. ein besonders effizientes und schnelles Verfahren bzw. eine besonders effiziente und schnelle Vorrichtung zum Schlagverfestigen von Übergangsradien einer Kurbelwelle bereitgestellt werden, wobei unter Verwendung derselben Schlageinrichtung ggf. nach einer geringfügigen Modifikation auch nicht symmetrische Bereich der Kurbelwelle, d. h. einzelne Übergangsradien, schlagverfestigt werden können.

Selbstverständlich können auch mehrere unabhängig voneinander verwendbare Schlageinrichtungen mit jeweils einem oder mehreren Schlagwerkzeugen vorgesehen sein, die jeweils Schlagkräfte in beliebige Übergangsradien der Kurbelwelle einzubringen vermögen, wobei eine entsprechende Synchronisierung untereinander bzw. zwischen Steuerungen der Schlagwerkzeuge vorgesehen sein kann. Die Schlagverfestigung der Kurbelwelle kann somit sogar noch schneller erfolgen, da mehrere Schlageinrichtungen gleichzeitig verwendbar sind. Vorzugsweise sind dann alle Schlageinrichtungen erfindungsgemäß aus- gebildet. Es kann jedoch auch nur eine erfindungsgemäße Schlageinrichtung vorgesehen sein, die in Verbindung mit einer oder mehreren Schlageinrichtungen des Standes der Technik oder beliebigen weiteren Schlageinrichtungen verwendbar ist.

Bei Verwendung mehrerer Schlageinrichtungen kann eine gemeinsame Druckimpulsvorrichtung vorge- sehen sein, die die entsprechenden Schlagkräfte für die Schlageinrichtungen auf hydraulische, pneumatische, mechanische und/oder elektrische Weise (gemeinsam oder individuell) für die Schlageinrichtungen zu erzeugen vermag.

Der Schlagkopf des aktiven Schlagwerkzeugs kann vorzugsweise im Wesentlichen kugelförmig ausge- bildet sein, insbesondere im vorderen Bereich bzw. am vorderen Ende des Schlagkopfes, der bzw. das zur Verfestigung gegen die Kurbelwelle schlägt. Grundsätzlich kann der Schlagkopf aber eine beliebige Geometrie aufweisen und beispielsweise auch oval, halbkugelförmig oder flach ausgebildet sein.

Die Kurbelwelle kann während der Schlagverfestigung kontinuierlich oder schrittweise gedreht werden. Hierfür kann eine geeignete Antriebseinrichtung vorgesehen sein.

Die Antriebseinrichtung kann einen Motor, insbesondere einen Elektromotor, umfassen. Bei dem Elektromotor kann es sich grundsätzlich um einen beliebigen Elektromotor, beispielsweise einen Drehstrommotor (insbesondere eine Drehstrom-Asynchronmaschine), einen Wechselstrommotor, einen Gleich- strommotor oder einen Universalmotor, handeln.

Vorzugsweise kann ein Schrittmotor verwendet werden.

Es kann auch eine zweigeteilte Antriebseinrichtung vorgesehen sein, bei der beispielsweise ein Motor an jedem Ende der Kurbelwelle vorgesehen ist, d. h. ein Synchronantrieb bzw. beidseitiger Antrieb der Kurbelwelle.

Es kann auch eine AbStützung in der Art eines Reitstocks vorgesehen sein, um die Kurbelwelle an ihrem von der Antriebseinrichtung abgewandten Ende drehbar abzustützen bzw. festzulegen.

Es kann vorgesehen sein, dass das aktive Schlagwerkzeug mit einer Periodizität, vorzugsweise mit einer Taktung bzw. Schlagfrequenz von 0,5 Hz bis 30 Hz, besonders bevorzugt mit einer Taktung von 0,5 Hz bis 5 Hz und ganz besonders bevorzugt mit einer Taktung von 0,5 Hz bis 3 Hz, eine Schlagbewegung durchführt bzw. die Schlagkraft einbringt.

Selbstverständlich können auch andere Taktungen, beispielsweise auch Schlagfrequenzen zwischen 0,1 Hz und 50 Hz, vorgesehen sein, die vorgenannten Werte eignen sich jedoch ganz besonders.

Die Schlagdrücke, die von dem Schlagkolben zu der Schlagkraft umgesetzt werden, können - je nach Betrieb - zwischen 10 und 300 bar, bevorzugt zwischen 30 und 180 bar, und besonders bevorzugt zwischen 50 und 130 bar, betragen.

Die Temperatur im Bereich des zu bearbeitenden Kurbelwellensegments bzw. Übergangsradius sollte vorzugsweise nicht höher als 65°C liegen; bevorzugt werden Werte zwischen 12°C und 25°C.

Die Erfahrung hat gezeigt, dass Kurbelwellen nach dynamischer Beanspruchung im Motor oder auf dem Prüfstand nicht ausbreitungsfähige Mikrorisse an den Oberflächen bekommen können. Auf die Dauerfestigkeitseigenschaften haben diese Mikrorisse keine Auswirkung, aber sie können das optische Erscheinungsbild stören. Da die Einbringung von Druckeigenspannung vorzugsweise bis zu einer Tiefe von 15 mm, aber auch noch tiefer erfolgen kann, bedeutet dies, im Oberflächenbereich der Kurbelwelle kann eine Abtragung von einigen Millimetern, zum Beispiel von 0,1 bis 3 mm, vorzugsweise 0,5 mm, erfolgen, ohne dass die Biege- und Torsionswechselfestigkeit oder die Dauerschwingfestigkeit der Kurbelwelle leidet.

Untersuchungen haben gezeigt, dass derartige Maßnahmen die Dauerfestigkeit sogar geringfügig erhöhen können, beispielsweise um bis zu 5%.

Die Abtragung der Oberfläche kann auf verschiedene Weise erfolgen, wie zum Beispiel durch Schleifen, Drehen, Fräsen, Drehfräsen, Schälen oder Polieren. Das Abtragen der Oberfläche kann ggf. auch mit dem Abtragen der Stützhilfe kombiniert werden.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Schlagverfestigen eines Übergangsradius einer Kurbelwelle, insbesondere eines Übergangsradius zwischen einem Pleuellagerzapfen und einer Kurbelwange und/oder eines Übergangsradius zwischen einem Hauptlagerzapfen und einer Kurbelwange der Kurbelwelle, mit einer Schlageinrichtung, die einen Schlagkolben und eine Umlenkeinheit aufweist.

Erfindungsgemäß ist bei der Vorrichtung vorgesehen, dass die Schlageinrichtung ein aktives Schlagwerkzeug sowie ein passives Schlagwerkzeug aufweist, wobei die Schlagwerkzeuge an der Umlenkein- heit befestigt sind, und wobei der Schlagkolben über die Umlenkeinheit einen Kraftstoß auf die Schlagwerkzeuge überträgt, wobei das aktive Schlagwerkzeug über einen Schlagkopf eine Schlagkraft in den Übergangsradius einbringt.

Ferner ist vorgesehen, dass bei dem passiven Schlagwerkzeug anstelle eines Schlagkopfes ein Stütze- lement ausgebildet ist, mit dem sich das passive Schlagwerkzeug an der Kurbelwelle abstützt.

Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass die Schlageinrichtung eine Stützhilfe aufweist, welche an einer zu dem Übergangsradius entlang der Kurbelwelle axial versetzten Position zur AbStützung des passiven Schlagwerkzeug positionierbar ist, wobei die Stützhilfe nach der Schlagverfestigung wieder von der Kurbelwelle entfernbar ist.

Die Vorrichtung eignet sich auch zur Schlagverfestigung von Übergängen zu Flanschen, Zapfen und sonstigen geometrischen Querschnittsveränderungen - sowohl für tangierende wie hinterlegte Radien. Merkmale, die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden, sind selbstverständlich auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft umsetzbar - und umgekehrt. Ferner können Vorteile, die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannt wurden, auch auf die erfindungsgemäße Vorrichtung bezogen verstanden werden - und umgekehrt. In einer Weiterbildung der Vorrichtung kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Stützhilfe als Stützzapfen, Stützflansch oder Stützring ausgebildet ist.

Es kann vorgesehen sein, dass an dem Rohling bzw. der Kurbelwelle zusätzliches Material angeschmie- det oder angegossen wird, das nach dem Schlagverfestigen wieder abgearbeitet wird. Das zusätzliche Material kann somit bei der Schlagverfestigung als Stützhilfe dienen.

Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise ein Ring als Gegenhalter auf die Kurbelwelle aufgebracht, bzw. aufgezogen werden, wobei der Ring dann als Stützhilfe verwendet werden kann.

Wiederum alternativ oder zusätzlich kann das passive Schlagwerkzeug einen Dummy-Stößel bzw. einen Schlagkopf ohne Kugel bzw. ein Stützelement aufweisen.

In einer Weiterbildung der Vorrichtung kann außerdem vorgesehen sein, dass die Stützhilfe stoffschlüs- sig an der Kurbelwelle befestigt ist, vorzugsweise an der Kurbelwelle angeschmiedet oder angegossen ist. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Stützhilfe lösbar an der Kurbelwelle befestigt ist, vorzugsweise formschlüssig an der Kurbelwelle befestigt ist, besonders bevorzugt verschraubt oder verklemmt ist. In einer Weiterbildung der Vorrichtung hierzu kann vorgesehen sein, dass die Stützhilfe und die Kurbelwelle ein Gewinde aufweisen, um die Stützhilfe auf die Kurbelwelle aufzuschrauben.

Die Stützhilfe kann dabei vorzugsweise ein Innengewinde aufweisen, das auf ein Außengewinde der Kurbelwelle aufgeschraubt werden kann, vorzugsweise auf ein Außengewinde der Kurbelwelle in einer Endpartie der Kurbelwelle.

In einer Weiterbildung der Vorrichtung kann außerdem vorgesehen sein, dass das Stützelement des passiven Schlagwerkzeugs eine größere Anlagefläche zur Anlage an der Kurbelwelle ausbildet als der Schlagkopf des aktiven Schlagwerkzeugs. Es kann alternativ oder ergänzend auch vorgesehen sein, dass das Stützelement des passiven Schlagwerkzeugs aus einem weniger harten Material ausgebildet ist als der Schlagkopf des aktiven Schlagwerkzeugs, die Kurbelwelle und/oder der zu verfestigende Übergangsradius.

Es kann eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung vorgesehen sein, vorzugsweise umfassend einen Mik- roprozessor, um die Drehbewegung der Antriebseinrichtung und die Steuerung der Schlageinrichtung bzw. der Schlageinrichtungen zu realisieren und/oder zu synchronisieren.

Anstelle eines Mikroprozessors kann auch eine beliebig weitere Einrichtung zur Implementierung einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung vorgesehen sein, beispielsweise eine oder mehrere Anordnungen diskreter elektrischer Bauteile auf einer Leiterplatte, eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), ei- ne anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder eine sonstige programmierbare Schaltung, beispielsweise auch ein Field Programmable Gate Array (FPGA), eine programmierbare logische Anordnung (PLA) und/oder ein handelsüblicher Computer. Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ausgeführt wird.

Einige der Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung können grundsätzlich in ihrem Aufbau der Vorrichtung nach der EP 1 716 260 B1 entsprechen, weshalb der Offenbarungsgehalt der EP 1 716 260 B1 durch Referenzierung vollständig in die vorliegende Offenbarung integriert sei.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Kurbelwelle, hergestellt nach einem vorstehend beschriebenen Verfahren.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.

Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.

In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.

Es zeigen schematisch:

Fig. 1 eine Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- einer ersten Ausführung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Teils der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in einer zweiten Ausführung;

Fig. 3 eine Schlageinrichtung mit zwei Schlagwerkzeugen in vergrößerter Darstellung gemäß Einzelheit "A" aus Fig. 1 ;

Fig. 4 eine beispielhafte Kurbelwelle mit markierten einseitig zu verfestigenden Übergangsradien; Fig. 5 eine Schlageinrichtung zur Schlagverfestigung eines Ubergangsradius mit einem aktiven Schlagwerkzeug und mit einer stoffschlüssig mit der Kurbelwelle verbundenen Stützhilfe zur Ausbildung einer Anlage für ein passives Schlagwerkzeug;

Fig. 6 eine Schlageinrichtung zur Schlagverfestigung eines Ubergangsradius mit einem aktiven

Schlagwerkzeug und mit einer auf die Kurbelwelle aufschraubbaren Stützhilfe zur Ausbildung einer Anlage für ein passives Schlagwerkzeug; und

Fig. 7 eine Schlageinrichtung mit einem aktiven und einem passiven Schlagwerkzeug, wobei das passive Schlagwerkzeug anstelle eines Schlagkopfes ein Stützelement aufweist.

Die in Figur 1 in einer Gesamtansicht dargestellte Vorrichtung entspricht grundsätzlich in ihrem Aufbau den Vorrichtungen nach der DE 34 38 742 C2 und EP 1 716 260 B1 mit einer oder mehreren Schlageinrichtungen 1 , weshalb nachfolgend nur auf die wesentlichen Teile und auf die Unterschiede zum Stand der Technik näher eingegangen wird.

Die Vorrichtung weist ein Maschinenbett 2 und eine Antriebseinrichtung 3 auf. Die Antriebseinrichtung 3 wird dazu verwendet, eine Kurbelwelle 4 entlang einer Drehrichtung in eine Schlagposition zu bringen bzw. zu drehen.

Die Kurbelwelle 4 weist Pleuellagerzapfen 5 und Hauptlagerzapfen 6, zwischen denen jeweils Kurbelwangen 7 angeordnet sind, auf. Zwischen Pleuellagerzapfen 5 und Kurbelwangen 7 sowie zwischen Hauptlagerzapfen 6 und Kurbelwangen 7 bzw. allgemein zwischen Querschnittsübergängen der Kurbelwelle 4 sind Übergangsradien 8 (vgl. Figuren 3 bis 7) ausgebildet.

An der der Antriebseinrichtung 3 zugewandten Seite der Kurbelwelle 4 ist eine Befestigungseinrichtung 9 vorgesehen, die eine Spannscheibe bzw. einen Befestigungsflansch 10 aufweist. Auf der der Antriebseinrichtung 3 abgewandten Seite der Kurbelwelle 4 ist eine AbStützung 1 1 vorzugsweise in der Art eines Reitstocks vorgesehen, die eine weitere Befestigungseinrichtung 9 aufweist, um die Kurbelwelle 4 dreh- bar aufzunehmen bzw. drehbar festzulegen. Optional oder ergänzend zur AbStützung 1 1 kann eine Lü- nette, die an einer rotationssymmetrischen Stelle positioniert wird, vorgesehen sein.

Die Antriebseinrichtung 3 vermag die Kurbelwelle 4 entlang einer Drehachse C in eine Drehbewegung zu versetzen. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Hauptdrehachse C _K w der Kurbelwelle 4 außermittig von der Drehachse C der Antriebseinrichtung 3 positioniert ist, wie in Figur 1 und Figur 2 dargestellt.

Hierzu können vorzugsweise Ausrichtungsmittel 17 (vgl. Figur 2) im Bereich der Befestigungseinrichtung 9 vorgesehen sein. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Ausrichtungsmittel 17 eine Mittelachse des jeweils zu verfestigenden Zapfens 5, 6 so verschieben, dass die Mittelachse des Zapfens 5, 6 auf der Drehachse C liegt. Für die Antriebseinrichtung 3 kann ein Direktantrieb, vorzugsweise ohne Kupplung, vorgesehen sein. Ein Motor, vorzugsweise ein Elektromotor, der Antriebseinrichtung 3 kann somit ohne Übersetzung bzw. Getriebe mit der Befestigungseinrichtung 9 bzw. mit der Kurbelwelle 4 mechanisch gekoppelt sein. Die nachfolgend noch beispielhaft näher beschriebenen Schlageinrichtungen 1 sind jeweils in einer Verschiebe- und Justiereinrichtung 15 justierbar gehalten, um sie an die Lage der Pleuellagerzapfen 5 und der Hauptlagerzapfen 6 und an die Länge der Kurbelwelle 4 anzupassen.

Auch die AbStützung 1 1 kann verschiebbar eingerichtet sein, wie durch die Doppelpfeile in Figur 1 ange- deutet.

In der Figur 1 sind zwei Schlageinrichtungen 1 dargestellt, grundsätzlich kann aber eine beliebige Anzahl von Schlageinrichtungen 1 vorgesehen sein, beispielsweise auch nur eine einzige Schlageinrichtung 1 . Es kann auch vorgesehen sein, dass wenigstens eine Schlageinrichtung 1 zur Schlagverfestigung der Übergangsradien 8 der Hauptlagerzapfen 6 ausgebildet und eingerichtet ist und eine Schlageinrichtung 1 zum Schlagverfestigen der Übergangsradien 8 der Pleuellagerzapfen ausgebildet und eingerichtet ist. Es ist auch möglich, dass eine der Schlageinrichtungen 1 zur Schlagverfestigung aller symmetrischen Kurbelwellenpartien, d. h. zur Schlagverfestigung von Paaren von Übergangsradien 8 die an denselben Zap- fen angrenzen ausgebildet ist, und eine Schlageinrichtung 1 zur Schlagverfestigung aller nicht symmetrischer Bereichen der Kurbelwelle 4, d. h. von einzelnen Übergangsradien 8, verwendet wird.

Es kann vorgesehen sein, dass zum Schlagverfestigen von zwei an denselben Zapfen angrenzenden Übergangsradien 8 und zum Schlagverfestigen eines einzelnen Übergangsradius 8 eine Schlageinrich- tung 1 mit gleicher Bauweise verwendet wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass in Endpartien der Kurbelwelle 4 die Schlagverfestigung nicht symmetrisch an beiden an denselben Zapfen angrenzenden Übergangsradien 8 erfolgen soll, sondern lediglich an einem einzelnen Übergangsradius 8. In Figur 1 ist beispielhaft eine der Schlageinrichtungen 1 gestrichelt dargestellt. Diese soll zur einseitigen Verfestigung eines Übergangsradius 8 an der rechten Endpartie der Kurbelwelle 4 verwendet werden, während die in Figur 1 dargestellte linke Schlageinrichtung 1 zur gleichzeitigen Schlagverfestigung von zwei an denselben Pleuellagerzapfen 5 angrenzenden Übergangsradien 8 verwendet wird.

In Figur 2 ist in perspektivischer Ansicht ausschnittsweise eine weitere Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens - allerdings ohne Schlageinrichtung - dargestellt. Die Vorrichtung der Figur 2 ist dabei im Wesentlichen identisch mit der Vorrichtung der Figur 1 , weshalb nachfolgend nur auf die wesentlichen Unterschiede im Detail Bezug genommen wird.

Abermals ist eine Antriebseinrichtung 3 vorgesehen. Ferner ist eine Befestigungseinrichtung 9 vorgesehen, die einen Befestigungsflansch 10 und eine daran befestigte Planscheibe mit Spannbacken zur Fest- legung der Kurbelwelle 4 aufweist. Die Planscheibe mit den Spannbacken der Befestigungseinrichtung 9 ist an dem Befestigungsflansch 10 verstellbar an einem Ausrichtungsmittel 17 angeordnet, wodurch sich die Längsachse C _K w der Kurbelwelle 4 relativ zu der Drehachse C einer Antriebswelle bzw. einer Eingangswelle 13 verschieben lässt. Die Kurbelwelle 4 der Figur 2 weist eine von der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform abweichende Konfiguration auf, umfasst aber grundsätzlich ebenfalls Pleuellagerzapfen 5, Hauptlagerzapfen 6 und Kurbelwangen 7.

In Figur 2 (wie auch in Figur 1 ) kann an dem von der Antriebseinrichtung 3 abgewandten Ende der Kur- beiwelle 4 eine weitere Befestigungseinrichtung 9 vorgesehen sein, diese kann jedoch auch entfallen.

In Figur 3 ist beispielhaft eine Schlageinrichtung 1 der Figur 1 näher dargestellt. Die Erfindung kann grundsätzlich mit einer beliebigen Schlageinrichtung 1 umgesetzt werden. Die nachfolgend beschriebene Schlageinrichtung 1 eignet sich jedoch besonders. Sie weist einen Grundkörper 18 auf, der entsprechend dem Radius des zu bearbeitenden Kurbelwellensegments mit einer prismatischen Anlage versehen sein kann und vorzugsweise Führungen 19 aufweist, die zwei Schlagwerkzeuge 16 in deren Abstützebene führen und ihnen um eine Umlenkeinheit 20 eine entsprechende Freiheit geben, die zur Anpassung an die maßlichen Verhältnisse der Kurbelwelle 4 vorteilhaft ist. An den vorderen Enden der beiden Schlagwerkzeuge 16 ist jeweils eine Kugel als Schlagkopf 21 angeordnet. Ein Zwischenteil 22 stellt die Verbin- dung zwischen einem Schlagkolben 23 und der Umlenkeinheit 20, die die Schlagenergie an die Schlagwerkzeuge 16 weitergibt, her. Das Zwischenteil 22 kann gegebenenfalls auch entfallen.

Zur Steigerung der Wirksamkeit des Schlages kann auf der von dem Grundkörper 18 abgewandten Seite des Zapfens 5, 6 ein Spannprisma 24 über Federn 25 mit einstellbaren Spannbolzen 26 mit Spannmut- tern 27 befestigt werden. Hier sind auch andere konstruktive Lösungen möglich.

Es sei klargestellt, dass, sollte in einem Teil der Beschreibung "eine Schlageinrichtung" erwähnt werden, grundsätzlich eine beliebige Anzahl an Schlageinrichtungen gemeint sein kann, beispielsweise zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr. Die Bezugnahme auf eine Pluralform oder Einzahl ist lediglich zur besseren Lesbarkeit vorgesehen und nicht einschränkend.

Durch Anordnung mehrerer Schlageinrichtungen 1 über die Länge der zu bearbeitenden Kurbelwelle 4 können im Bedarfsfall alle zentrisch und gegebenenfalls exzentrisch verlaufenden Bereiche der Kurbelwelle 4 gleichzeitig bearbeitet werden.

Der Schlagkolben 23 überträgt über die Umlenkeinheit 20 einen Kraftstoß auf die Schlagwerkzeuge 16, wonach die Schlagköpfe 21 der Schlagwerkzeuge 16 eine Schlagkraft in die an denselben Zapfen angrenzenden Übergangsradien 8 einbringen. Der Ausdruck "Schlagkraft" und vergleichbare Ausdrücke in der vorliegenden Beschreibung sind nur als Platzhalter für eine beliebige, dem Fachmann als angebracht erscheinende Schlagkraft zu verstehen. Wenn dabei in der Beschreibung auf "die Schlagkraft" Bezug genommen wird, kann es sich somit jeweils um unterschiedliche oder aber auch um identische Schlagkräfte handeln.

Bei der in Figur 3 dargestellten Schlageinrichtung 1 kann es sich um eine Schlageinrichtung 1 des Standes der Technik zum beidseitigen Schlagverfestigen von an denselben Zapfen angrenzenden Übergangsradien 8 handeln, die nachfolgend als erfindungsgemäße Schlageinrichtung 1 mit einem aktiven Schlagwerkzeug 16.1 und einem passiven Schlagwerkzeug 16.2 ausgestattet zur Schlagverfestigung ei- nes einzelnen Übergangsradius 8 verwendbar ist. Hierdurch kann dieselbe Schlageinrichtung 1 für unterschiedliche Aufgaben verwendet werden.

In Figur 4 ist eine beispielhafte Kurbelwelle 4 dargestellt. Die Kurbelwelle 4 weist an der Mehrzahl ihrer jeweiligen Pleuellagerzapfen 5 und Hauptlagerzapfen 6 an den Übergängen zu den angrenzenden Kurbelwangen 7 Übergangsradien 8 auf. Typischerweise grenzen an einen Zapfen 5 bzw. 6 somit zwei Übergangsradien 8 an. Üblicherweise werden alle Übergangsradien 8 der Kurbelwelle 4 schlagverfestigt. Um ein möglichst effizientes Verfahren zum Schlagverfestigen bereitzustellen, hat sich die in Figur 3 beschriebene Schlageinrichtung 1 als besonders vorteilhaft erwiesen, da hierdurch gleichzeitig beide an einen Zapfen 5, 6 angrenzende Übergangsradien 8 schlagverfestigt werden können. Diese Art der Schlagverfestigung wird in der vorliegenden Beschreibung als symmetrische Schlagverfestigung bezeichnet.

Zumeist weist die Kurbelwelle 4 aber auch Bereiche B^ B ₂ , B ₃ , B ₄ auf, in denen ein beidseitiges Schlagverfestigen nicht notwendig oder nicht erwünscht ist. Beispielhafte Bereiche B^ B ₂ , B ₃ , B ₄ der dargestellten Kurbelwelle 4, in der nur eine einseitige Schlagverfestigung stattfinden soll, sind in Figur 4 durch entsprechende Pfeile auf die an diesen Stellen zu verfestigende Übergangsradien 8 angedeutet.

Die Bereiche B^ B ₂ befinden sich im Bereich der beiden Endpartien E der Kurbelwelle 4 und weisen daher nur einen Übergangsradius 8 auf. Eine Schlagverfestigung der einzelnen Übergangsradien 8 mit einer Schlageinrichtung 1 mit zwei Schlagwerkzeugen 16 und einer Umlenkeinheit 20, wie bezüglich Figur 3 beschrieben, ist an diesen Bereichen B^ B ₂ mit den Mitteln des Standes der Technik nicht möglich, da das jeweils von dem zu verfestigenden Übergangsradius 8 abgewandte Schlagwerkzeug 16 und somit die gesamte Schlageinrichtung 1 bei der Schlagverfestigung abrutschen würde, da sich das von dem zu verfestigenden Übergangsradius 8 abgewandte Schlagwerkzeug 16 in keinem benachbarten Übergangsradius 8 oder einem benachbarten Flansch oder einer benachbarten Kurbelwange 7 abstützen kann.

Ferner kann die Kurbelwelle 4 Bereiche aufweisen, bei denen zwar zwei Übergangsradien 8 vorhanden sind zwischen die eine Schlageinrichtung 1 einbringbar ist, bei denen jedoch eine Schlagverfestigung nur in einem der Übergangsradien 8 erwünscht ist. Ein derartiger Bereich ist in Figur 4 mit der Bezeichnung B ₃ versehen. Beispielsweise kann es sich bei dem im Bereich B ₃ linken, nicht zu verfestigenden Übergangsradius 8 um einen Übergangsradius 8 handeln, der an eine Kurbelwange, einen Zapfen oder einen Flansch 28 angrenzt, der beispielsweise nicht ausreichend stabil ist, um den hohen Kräften bei der Schlagverfestigung standzuhalten. Aus diesem Grund kann ein Schlagwerkzeug 16 zum beidseitigen Schlagverfestigen gemäß dem Stand der Technik (vgl. Figur 3) an dieser Stelle nicht eingesetzt werden, da das von dem zu verfestigenden Übergangsradius 8 abgewandte Schlagwerkzeug 16 eine Schlagkraft gleichermaßen bzw. mit gleicher Wirkung in den nicht zu verfestigenden Übergangsradius 8 einbringen würde.

Schließlich ist in Figur 4 ein weiterer Bereich B ₄ der Kurbelwelle 4 dargestellt, bei dem aufgrund des rechtsseitig angrenzenden reduzierenden Querschnittübergangs wiederum nur ein einziger zu verfestigender Übergangsradius 8 vorhanden ist. Vergleichbar mit den Bereichen B und B ₂ an den Endpartien E würde auch hier ein Schlagwerkzeug 16 bzw. eine Schlageinrichtung 1 des Standes der Technik ohne erfindungsgemäße Ausgestaltung bei der Schlagverfestigung keinen ausreichenden Halt finden.

Es versteht sich, dass die dargestellten Bereiche B^ B ₂ , B ₃ , B ₄ und die dargestellte Kurbelwelle 4 lediglich zur Verdeutlichung des Prinzips dienen und die Erfindung selbstverständlich nicht auf eine einseitige Schlagverfestigung in den dargestellten Bereichen B^ B ₂ , B ₃ , B ₄ bzw. Positionen bzw. Übergangsradien 8 beschränkt zu verstehen ist. Die Erfindung eignet sich zur Schlagverfestigung beliebiger einzelner Übergangsradien 8 an beliebigen Positionen einer Kurbelwelle 4 mit beliebiger Konfiguration.

In Figur 5 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren anhand einer ersten vorteilhaften Variante dargestellt. Dabei soll ein Bereich der Kurbelwelle 4, ähnlich dem in Figur 4 dargestellten Bereich B ₄ , einseitig schlagverfestigt werden.

Es ist vorgesehen, den Übergangsradius 8 zwischen dem dargestellten Hauptlagerzapfen 6 und der angrenzenden Kurbelwange 7 der Kurbelwelle 4 schlagzuverfestigen.

Hierfür wird die grundsätzlich bereits bekannte Schlageinrichtung 1 mit dem Schlagkolben 23, der Um- lenkeinheit 20 und den beiden Schlagwerkzeugen 16 verwendet. Vorliegend wird das dem zu verfestigenden Übergangsradius 8 zugeordnete Schlagwerkzeug 16 als aktives Schlagwerkzeug 16.1 und das dem zu verfestigenden Übergangsradius 8 abgewandte Schlagwerkzeug 16 als passives Schlagwerkzeug 16.2 bezeichnet bzw. als solche verwendet. Im Verlauf der Schlagverfestigung überträgt der Schlagkolben 23 abermals über die Umlenkeinheit 20 einen Kraftstoß auf die Schlagwerkzeuge 16.1 , 16.2, wonach das aktive Schlagwerkzeug 16.1 über seinen Schlagkopf 21 in bekannter Weise die Schlagkraft in den Übergangsradius 8 einbringt. Da allerdings nur ein einziger Übergangsradius 8 vorhanden ist und das passive Schlagwerkzeug 16.2 zunächst keine Möglichkeit hätte, sich bei der Schlagverfestigung abzustützen, ist erfindungsgemäß an einer zu dem zu verfestigenden Übergangsradius 8 entlang der Kurbelwelle 4 bzw. entlang der Längsachse C _K w der Kur- beiwelle 4 axial versetzten Position eine Stützhilfe 29 vorgesehen, an der sich das passive Schlagwerkzeug 16.2 abstützen kann, wobei die Stützhilfe 29 nach der Schlagverfestigung von der Kurbelwelle 4 entfernt wird. Die Stützhilfe 29 ist zur deutlicheren Darstellung in dem in den Figuren dargestellten Schnitt kreuzschraffiert gezeichnet.

Bei der dargestellten Stützhilfe 29 handelt es sich um einen Stützflansch, der vorzugsweise stoffschlüssig mit der Kurbelwelle 4 verbunden ist. Die Stützhilfe 29 kann beispielsweise auch während der Herstel- lung der Kurbelwelle 4 einstückig mit dieser ausgebildet worden sein oder vor dem Schlagverfestigen auf die Kurbelwelle 4 aufgebracht, beispielsweise angeschmiedet oder angegossen, worden sein.

Die Stützhilfe 29 kann dann nach der Schlagverfestigung vorzugsweise abgearbeitet, beispielsweise abgedreht, werden.

Die Stützhilfe 29 ist vorzugsweise aus einem ausreichend harten Material gefertigt und weist eine axiale Erstreckung auf, die geeignet ist, die durch das passive Schlagwerkzeug 16.2 eingebrachte Schlagkraft aufzunehmen und abzuleiten. Das passive Schlagwerkzeug 16.2 vermag sich somit erfindungsgemäß an der Stützhilfe 29 abzustützen, während das aktive Schlagwerkzeug 16.1 die Schlagkraft in den zu verfes- tigenden Übergangsradius 8 einbringt. Dabei kann an der Stützhilfe 29 ein weiterer Übergangsradius (der nicht verfestigt werden muss/soll) vorgesehen sein, dies ist allerdings nicht unbedingt erforderlich und in den Figuren auch nicht dargestellt.

Die Stützhilfe 29 weist ferner eine radiale Erstreckung auf, die ausreichend ist, dass das passive Schlagwerkzeug 16.2 während der Schlagverfestigung bzw. während dem Abstützen sicher auf dem Hauptlagerzapfen 6 verbleibt und nicht aus dem Hauptlagerzapfen 6 über die Stützhilfe 29 herausspringen kann.

In Figur 6 ist eine zweite Variante der Erfindung dargestellt, bei der ebenfalls eine Stützhilfe 29 vorgese- hen ist.

Die Variante der Figur 6 ist dabei grundsätzlich der Variante der Figur 5 ähnlich, wobei nachfolgend nur auf die wesentlichen Unterschiede Bezug genommen wird. Im Gegensatz zur Figur 5 ist die Stützhilfe 29 lösbar an der Kurbelwelle 4 befestigt und hierzu auf die Kurbelwelle 4 aufgeschraubt. Die Kurbelwelle 4 und die Stützhilfe 29 weisen hierfür ein entsprechendes jeweiliges Gewinde 30, 31 auf.

Bei Verwendung eines Gewindes 30, 31 kann die Stützhilfe 29 nach der Schlagverfestigung leicht wieder von der Kurbelwelle 4 entfernt werden. Insofern eine erhöhte Stabilität erforderlich ist, kann die Stützhilfe 29 nach dem Aufschrauben beispielsweise auch durch einzelne Schweißpunkte oder andere stoffschlüssige Verbindungstechniken an nicht bauteilkritischen Bereichen der Kurbelwelle 4 fixiert werden.

Es ist auch möglich, die Stützhilfe 29 lösbar an der Kurbelwelle 4 zu befestigen, indem die Stützhilfe 29 lediglich auf die Kurbelwelle 4 aufgeschoben wird, wobei ggf. kein Gewinde 30, 31 vorgesehen ist, und die Stützhilfe 29 beispielsweise ausgehend von einer umgebenden festen Struktur, z. B. der AbStützung 11 , mit ausreichender Kraft seitlich an einen Querschnittübergang der Kurbelwelle gepresst wird. Dies erfolgt vorzugsweise derart, dass sich die Kurbelwelle 4 während der Schlagverfestigung zwar noch drehen kann, die Stützhilfe 29 allerdings ausreichend an den Querschnittübergang gepresst ist, dass sich das passive Schlagwerkzeug 16.2 ausreichend an der Stützhilfe 29 abstützen kann. Gegebenenfalls kann die Druckkraft mit der die Stützhilfe 29 angepresst wird auch reduziert werden, wenn die Kurbelwelle 4 gedreht wird.

Zu den Varianten, die in den Figuren 5 und 6 dargestellt sind, soll noch erwähnt werden, dass eine Schlagverfestigung an den Endpartien E der Kurbelwelle 4, also z. B. in den in Figur 4 dargestellten Bereichen B B ₂ vergleichbar möglich ist. Dies ist aber nicht gesondert dargestellt.

Die Stützhilfe 29 kann gegebenenfalls auch in Position gebracht und gehalten werden ohne dass die Stützhilfe 29 an einen Querschnittsübergang angepresst wird.

Die Stützhilfe 29 benötigt für die Funktion nicht unbedingt einen Querschnittsübergang, an der die Stützhilfe 29 in Anlage gebracht wird. Die Stützhilfe 29 kann an einer beliebigen axialen Position entlang eines Zapfens 5, 6, einer Endpartie E oder einer sonstigen Position der Kurbelwelle 4 angeordnet sein. In Figur 7 ist eine dritte Variante der Erfindung dargestellt, die auch in Kombination mit den bereits vorgestellten Varianten realisierbar ist.

Abermals wird im Wesentlichen auf die Unterschiede zu den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen eingegangen. Es kann sich bei dem in Figur 7 gezeigten Bereich um einen Bereich handeln, der dem Bereich B ₃ der Figur 4 grundsätzlich ähnlich ist.

Bei dem in Figur 7 dargestellten Kurbelwellensegment sind an dem entsprechenden Hauptlagerzapfen 6 an dessen Enden jeweils Übergangsradien 8 vorhanden, wobei allerdings vorliegend nur der linke Übergangsradius 8, d. h. der Übergangsradius 8, der an die Kurbelwange 7 angrenzt, schlagverfestigt werden soll. Dies gilt insbesondere, da der Abschlussflansch 28, an dem der zweite Übergangsradius 8 ausgebildet ist, eine zu geringe axiale Erstreckung aufweist, um das Einbringen einer Schlagkraft mit einem üblichen Schlagwerkzeug 16 unbeschadet zu überstehen. Aus diesem Grund ist vorgesehen, dass das passive Schlagwerkzeug 16.2 anstelle eines Schlagkopfes 21 ein Stützelement 32 aufweist, mit dem sich das passive Schlagwerkzeug 16.2 an der Kurbelwelle 4 abstützt. Das Stützelement 32 weist dabei eine größere Anlagefläche zur Anlage an der Kurbelwelle 4 auf als der Schlagkopf 21 des aktiven Schlagwerkzeugs 16.1 . Durch die vergrößerte Anlagefläche verteilt sich die Schlagkraft auf einen größeren Bereich, wodurch die durch das passive Schlagwerkzeug 16.2 eingebrachte Schlagkraft ohne Gefährdung des nicht ausreichend stabilen Flansches 28 und/oder der Kurbelwelle 4 in das Material der Kurbelwelle 4 abgeleitet werden kann.

Vorzugsweise kann das Stützelement 32 des passiven Schlagwerkzeugs 16.2 aus einem weniger harten Material ausgebildet sein als der Schlagkopf 21 des aktiven Schlagwerkzeugs 16.1 , als die Kurbelwelle 4 und/oder als der Übergangsradius 8, der mit dem aktiven Schlagwerkzeug 16.1 schlagverfestigt wird. Die in Figur 7 dargestellte Schlageinrichtung 1 mit dem passiven Schlagwerkzeug 16.2 mit der Stützhilfe 32 kann derart ausgebildet sein, dass diese leicht anpassbar bzw. auswechselbar ist, um alternativ auch zwei an denselben Zapfen 5 bzw. 6 angrenzende Übergangsradien 8 gleichzeitig schlagzuverfestigen. Es kann also insbesondere eine Schlageinrichtung 1 gemäß dem Stand der Technik verwendet werden, bei dem einzelne Komponenten, insbesondere der Schlagkopf 21 bzw. das Stützelement 32 oder das gesamte aktive Schlagwerkzeug 16.1 , gegen ein passives Schlagwerkzeug 16.2 austauschbar ist.

Es kann also vorgesehen sein, dass zum gleichzeitigen Schlagverfestigen von zwei an den gleichen Zapfen 5, 6 angrenzenden Übergangsradien 8 das passive Schlagwerkzeug 16.2 gegen ein aktives Schlagwerkzeug 16.1 und/oder das Stützelement 32 des passiven Schlagwerkzeugs 16.2 gegen einen Schlag- köpf 21 ausgetauscht wird und umgekehrt.