Vorrichtung zum Einleiten einer Festwalzkraft in ein lineares Festwalzwerkzeug

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einleiten einer Festwalzkraft in ein lineares Festwalzwerkzeug zum Festwalzen von Radien oder Einstichen an den übergängen zwischen Lagerzapfen und Wangen von Kurbelwellen.

Aus EP 1 779 972 A2 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verfestigen von Kurbelwellen bekannt. In dieser Patentanmeldung wird das Festwalzen von Einstichen oder Radien an den übergängen von Lagerzapfen und Wangen von Kurbelwellen mit Hilfe von linearen Festwalzwerkzeugen beschrieben. über die Einleitung der Festwalzkraft in die Festwalzwerkzeuge wird in der europäischen Patentanmeldung nichts ausgesagt.

Daraus ergibt sich die Aufgabe für die vorliegende Erfindung, eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit deren Hilfe das Einleiten einer Festwalzkraft in ein lineares Festwalzwerkzeug möglich ist. Bei der Vorrichtung soll es sich um eine einfache und betriebssichere Einrichtung handeln, die auch preiswert ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass sich das lineare Festwalzwerkzeug mit einer Führungsfläche auf einem Stützlineal abstützt, welches geradlinig und reibungsarm an einem Gerätearm eines Festwalzgerätes geführt ist. Demnach wird der Festwalzvorgang nicht mehr über Festwalzrollen vorgenommen, sondern über Lineale, die sich auf den Einstichen oder Radien der übergänge der Lagerzapfen einer sich drehenden Kurbelwelle abwälzen. In diese linearen Festwalzwerkzeuge muss die Festwalzkraft so eingeleitet werden, dass sie für beide linearen Festwalzwerkzeuge möglichst gleich groß ist und sich die linearen Festwalzwerkzeuge der Form der vorgefertigten Kontur des jeweiligen Lagerzapfens (Breitentoleranzen des Lagerzapfens, Durchmessertoleranzen der Einstiche und Radien, Einwalztiefen) anpassen.

Die linearen Festwalzwerkzeuge stützen sich daher auf ihrer gesamten Länge auf einem Stützlineal über Führungsflächen ab, wobei diese Führungsflächen als Rundführungen ausgebildet sind. Die Rundführung erlaubt die Schwenkbewegung der linearen Festwalzwerkzeuge, die zur Anpassung an die Geometrie der

Lagerzapfen notwendig ist. Das Stützlineal selbst ist in der Längsrichtung der Kurbelwelle so nachgiebig, dass es keine wesentlichen horizontalen Kräfte einleiten kann und somit eine Verteilung der Festwalzkraft in die beiden linearen Festwalzwerkzeuge ohne große Kraftunterschiede erlaubt. Dieser Ausgleichsmechanismus entspricht im Prinzip den an sich bekannten Festwalzwerkzeugen mit Führungsrolle/Festwalzrollen.

Die Führung des Stützlineals ist reibungsarm, wobei die Reibungskraft über den Einstich und das lineare Festwalzwerkzeug vom Antrieb der Kurbelwelle her eingeleitet wird.

Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausbildung der Führung des Stützlineals in zwei zueinander senkrechten Ebenen erwiesen. In der einen, beispielsweise horizontalen Ebene, wird das Stützlineal beispielsweise durch lineare Nadellager abgestützt und in der dazu senkrechten vertikalen Ebene durch zwei weitere Nadellager, die einander in einem Abstand gegenüberliegen und zueinander parallel verlaufen.

Vorteilhaft ist es, wenn die beiden linearen Festwalzwerkzeuge ein Federsystem aufweisen, das den Abstand der Kontaktflächen beim Schließen der Vorrichtung verringert. Hierdurch wird ausgeschlossen, dass die linearen Festwalzwerkzeuge beim Schließen des Festwalzgerätes mit den ölbunden an den Wangen einer Kurbelwelle kollidieren.

Weiterhin sind Anbindungen zwischen dem linearen Festwalzwerkzeug und dem Stützlineal erforderlich, die das Verlieren des linearen Festwalzwerkzeugs beim öffnen des Festwalzgerätes verhindern. Diese Anbindungen müssen so ausgestaltet sein, dass sie auch Relativverschiebungen der beiden linearen Festwalzwerkzeuge zueinander in einem begrenzten Maße zulassen. Derartige Relativbewegungen entstehen beispielsweise durch unterschiedlichen Schlupf oder unterschiedliche Durchmesser der Radien oder Einstiche der Kurbelwelle. Als vorteilhafte Ausführungsform für eine derartige Verliersicherung haben sich Systeme von Blattfedern erwiesen, welche an den beiden Enden des Stützlineals angeordnet sind und die linearen Festwalzwerkzeuge beweglich miteinander verbinden.

Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben.

Es zeigen jeweils nicht maßstäblich und stark vereinfacht sowie in überwiegend schematischer Darstellung die

- Fig. 1 einen Schnitt durch eine Vorrichtung entlang der Schnittlinie H-Il der Fig. 2,

- Fig. 2 ein Festwalzgerät in der Seitenansicht und

- Fig. 3 ein Kräfteparallelogramm.

Das Festwalzgerät der Fig. 2 besteht aus den beiden Gerätearmen 1 und 2, welche über einen Drehpunkt 3 gelenkig miteinander verbunden sind. Zwischen zwei einander gegenüberliegenden ersten äußeren Enden 4 und 5 der Gerätearme 1 und 2 ist ein Kraftorgan durch die beiden Pfeile 6 angedeutet, das die Festwalzkraft im Festwalzgerät erzeugt.

Am anderen äußeren werkzeugseitigem Ende 7 des unteren Gerätearms 2 ist ein Stützrollenkopf 8 vorgesehen, wie er an sich bekannt ist und zur Aufnahme eines Lagerzapfens 9 einer Kurbelwelle 10 dient. Im dargestellten Beispiel der Fig. 2 handelt es sich beim Lagerzapfen 9 um einen Hauptlagerzapfen. Der Flugkreis der Kurbelwelle 10 wird durch die punktierte Linie 11 angedeutet. Zu beiden Seiten in Richtung der Drehachse 12 des Lagerzapfens 9 wird der Lagerzapfen 9 durch Einstiche 13 und 14 begrenzt. über die Einstiche 13 und 14 geht der Lagerzapfen 9 der Kurbelwelle 10 in die beiden Wangen 15 und 16 über. Dazwischen liegen die ölbunde 17 und 18. In jeden der beiden Einstiche 13 und 14 greift ein lineares Festwalzwerkzeug 19 und 20 mit seiner jeweiligen Kontaktfläche 21 und 22 ein. Den Kontaktflächen 21 und 22 in einem Abstand gegenüberliegend, weist jedes der beiden linearen Festwalzwerkzeuge 19 und 20 jeweils eine Führungsfläche 23 und 24 auf. Gemeinsam stützen sich die beiden linearen Festwalzwerkzeuge 19 und 20 mit ihren jeweiligen Führungsflächen 23 und 24 auf einer Auflagefläche 25 ab, welche zu einem Stützlineal 26 gehört. Die linearen Festwalzwerkzeuge 19 und 20 verschieben sich mit der Drehung des Lagerzapfens 9 der Kurbelwelle 10 und das Stützlineal 26 verschiebt sich mit der Bewegung der linearen Festwalzwerkzeuge 19

und 20. Zwischen den linearen Festwalzwerkzeugen 19 und 20 und dem Stützlineal 26 findet an den Führungsflächen 23 und 24 und der Auflagefläche 25 eine Linearbewegung nicht statt. Vielmehr ermöglicht die abgerundete Auflagefläche 25 den beiden linearen Festwalzwerkzeugen 19 und 20 das Schwenken um jeweils eine Längsachse 27 bzw. 28 in Richtung des Pfeils 29. Durch die Schwenkbewegung 29 können Unterschiede in den Durchmessern und Abrundungen der beiden Einstiche 13 und 14, wie sie an sich immer vorhanden sind, ausgeglichen werden.

Federelemente 30 und 31 zwischen dem Stützlineal 26 und den beiden linearen Festwalzwerkzeugen 19 und 20 wirken in der Weise, dass sie die beiden Kontaktflächen 21 und 22 aufeinander zu bewegen. Die mit den beiden Federelementen 30 und 31 erzeugbare Beweglichkeit der linearen Festwalzwerkzeuge 19 und 20 um die Längsachsen 27 und 28 ist gering und beträgt im Höchstfall 0,5 mm. Die Wirkung der Federelemente 30 und 31 ist aber ausreichend, um zu verhindern, dass beim Einfädeln der beiden linearen Festwalzwerkzeuge 19 und 20 in die Einstiche 13 und 14 eine Kollision zwischen den Kontaktflächen 21 und 22 und den ölbunden 17 und 18 stattfindet.

Das vordere werkzeugseitige Ende 32 des oberen Gerätearms 1 zeigt einen annähernd doppel-T-förmigen Querschnitt. In der horizontalen Richtung stützt sich das Stützlineal 26 am Gerätearm 1 über ein flaches Nadellager 33 ab. In der vertikalen Richtung wird das Stützlineal 26 von zwei Seiten her jeweils durch die vertikalen Nadellager 34 und 35 am Gerätearm 1 geführt. Zu diesem Zweck ist das Stützlineal 26 gegenüber der Auflagefläche 25 annähernd zangenförmig ausgebildet, wobei die beiden Schenkel 36 und 37 des Stützlineals 26 den unteren Schenkel 38 des I-Profils des oberen Gerätearms 1 seitlich umfassen, wie das in der Fig. 1 zu erkennen ist. Zur Halterung der beiden linearen Festwalzwerkzeuge 19 und 20 am Stützlineal 26 sind Verliersicherungen 39 und 40 vorgesehen. Die Verliersicherungen 39 und 40 bestehen beispielsweise aus Blattfedern, welche von beiden Enden des Stützlineals 26 ausgehend, die beiden linearen Festwalzwerkzeuge 19 und 20 an ihren jeweiligen Enden halten.

Die Festwalzkraft 40 kann in die beiden Komponenten 41 und 42 zerlegt werden. Die Komponente 41 wirkt an der Kontaktfläche 21 und die Komponente 42 an der Kontaktfläche 22. Im Idealfall sind beide Komponenten gleich groß. Die Auflagefläche

25 und die Führungsflächen 23 und 24 sind in der Weise ausgestaltet, dass eine Restkomponente 43 in der horizontalen Richtung möglichst klein bleibt, wie sie sich durch Ungleichmäßigkeiten in den Einstichen 13 und 14 einstellen kann.

Bezugszeichenliste

Gerätearm

Gerätearm

Drehpunkt äußeres Ende äußeres Ende

Kraftorgan äußeres Ende

Stützrollenkopf

Lagerzapfen

Kurbelwelle

Flugkreis

Drehachse

Einstich

Einstich

Wange

Wange

ölbund

ölbund

Festwalzwerkzeug

Festwalzwerkzeug

Kontaktfläche

Kontaktfläche

Führungsfläche

Führungsfläche

Auflagefläche

Stützlineal

Längsachse

Längsachse

Schwenkbewegung

Feder

Feder vorderes Ende

flaches Nadellager vertikales Nadellager vertikales Nadellager

Schenkel

Schenkel

Schenkel

Verliersicherung

Festwalzkraft rechte Komponente linke Komponente

Restkomponente