DE2023364B2 - Verfahren zum herstellen einer aus einzelnen teilen zusammengeschweissten kurbelwelle - Google Patents

Description

0231564

ches wirtschaftlich und weniger aufwendig ist und zudem unter Beibehaltung der sich beim Elektronenstrahlschweißen einstellenden Vorteile dessen Nachteile vermeidet, wobei insbesondere ein Verstopfen der Schmierkanäle durch Schweißrückstände odcf andere Verunreinigungen mit Sicherheit ausgeschaltet werden solL

Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Teile durch Reibschweißen miteinander verbunden werden und daü zwischen den miteinander zu verbindenden Teilen der Kurbelzapfen ein mit an seinen den Zapfenteilen zugewandten Seiten einen Zentrierzapfen aufweisendes Zwischenstück vorgesehen wird, daß in dem Zwischenstück ein jeweils an den Stirnseiten der Zentrierzapfen auslaufender, die ScimderkarMle der Kurbelwangen verbindender und deren Querschnitt angepaßter axialer Schmierkanal sowie von dem axialen Schmierkanal ausgehende, zu den Lagerflächen de^r Kurbelzapfen führende radiale Schmierkanäle eingearbeitet werden, die wie die Schmierkanäle der übrigen ι eile vor dem Zusammenbau eingebracht werden, und daß um jeden Zentrierzapfen im Zwischenstück eine Ringkammer eingearbeitet wird.

Dabei werden erfindungsgemäß die Kurbelwangen der jeweils miteinander zu verbindenden Kurbelzapfen nach dem Einlegen des Zwischenstückes in ihrer genauen Winkelstellung zueinander eingerichtet, danach in axialer Richtung gegen das Zwischenstück gepreßt und zum Reibschweißen synchron angetrieben, wobei c as Zwischenstück während des Schweißvorganges gegen Drehen gesichert ist und durch entsprechende Vorsteuerung der Maschine in Abhängigkeit von der Lage der jeweils anschließenden Kurbelwangen zu einem einstellbaren Zeitpunkt freigegeben wird oder umgekehrt.

Einrichtungen zum Reibschweißen sind billiger als Elektronenschweißgeräte. Um jedoch beim Reibschweißen genaue Winkelstellungen der einzelnen Kurbelwangen zueinander erreichen zu können, ist das Zwischenstück vorgesehen, welches beim Schweißvorgang festgehalten werden kann und in dem auch ohne weiteres die radialen Schmierkanäle bereits vor dem Verschweißen angebracht werden können. Damit diese nach Beendigung der für den Schweißvorgang erforderlichen Drehungen der einzelnen Teile auch gegenüber den Kurbelwangen ihre vorgesehene Winkellage erhalten, wird das Zwischenstück durch eine entsprechende Vorsteuerung der Maschine zum gegebenen Zeitpunkt freigegeben. Die Pi axis hat gezeigt, daß hierdurch eine vollkommen ausreichende Genauigkeit erzielt wird.

Durch die Anordnung der Abzweigung für die radialen Schmierkanäle im Zwischenstück können die Kanäle duichweg gleichen, verhältnismäßig engen Querschnitt aufweisen, wodurch gleiche Strömungsgeschwindigkeit des Schmieröls herrscht und sich dadurch ?.uch keine Ablagerungen bilden können.

In der um jeden Zentrierzapfen im Zwischenstück angeordneten Ringkammer schließlich können sich Schweißrückstände bzw. der Schweißgrad ohne schädliche Wirkung absetzen. Da die Zentrierzapfen eine enge Passung aufweisen, wird ein öleintritt in die Ringkammern veihindert uno. ein in radialer Richtung genauerer Zusammenbau der einzelnen Teile erreicht, so daß d;. Nacharbeit, die ohnehin nur aus dem Nachschleifen der Lagerflächen besteht, at- rinDPr wirH

Im Zusammenhang mit dem Erfindungsgedanken muß noch erwähnt werden, daß Zwischenstücke bei geschweißten Kurbelwellen beispielsweise durch die USA.-Patentschrift 2741 828 an sich bereits bekannt sind, diese dienen jedoch nicht dazu, um das Reibschweißen anwenden und um alle Schmierkanäle vor dem Zusammenbau der Einzelteile fertigstellen zu können. Eine Ableitung, die zum vorliegenden Gedanken führen könnte, ist nicht möglich.

xo In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird noch vorgeschlagen, mindestens zwei Kurbelwangen mit deren benachbarten Kurbelwangen gleichzeitig zu verschweißen. Beim Verschweißen sämtlicher Teile der Kurbelwelle in einem Arbeitsgang werden

is zweckmäßig die Kurbelwangen festgehalten und die Zwischenstücke angetrieben. Bei der Verbindung eines rotationskörperförmigen Hauptwellenzapfens mit einem aus einem halben Hauptwellenzapfen, einem halben KurbelwellenzapfeD ..nc", einer Kurbelwange bestehenden Teil wird schliwßKch als Weiterbildung der Erfindung noch vorgeschlagen, die Teile so auszubilden, daß das Zwischenstück entfällt und der Zentrierzapfen, die Ringkammer und die Schmier kanalverbindung direkt an bzw. in den rotaas tionokörperförmigen Hauptwellenzapfen vorgesehen ist.

Abschließend wäre, was nicht zur Erfindung gehört, noch zu erwähnen, daß eine so aufgebaute Kurbelwelle selbstverständlich auch durch Elektronenstrahlschweißung hergestellt werden kann, ohne daß Veränderungen vorzunehmen sind.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig 1 einen Längsmittelschnitt durch eine Kur-

belwelle für einen Sechszylindermotor, wobei nur einige Hübe der Kurbelwelle dargestellt sind,

F i g. 2 einen Längsmittelschnitt durch eine Kurbelwelle für einen Achtzylindermotor, wobei ebenfalls nur einige Hübe der Kurbelwelle zu sehen sind, und

F i g. 3 ein ^Her Verbindung der Hälften der Kurbelzapfen bzw. Hauptwelleuzapfen dienendes Zwischenstück im Quermittelschnitt.

In F i g. 1 sind die Kurbelwangen mit 1, die Kurbeizapfen mit 3, die Hauptwellenzapfen mit 4 und die Zwischenstücke mit 2 bezeichnet. Jeweils zwei halbe Kurbelzapfen 3 und eine Kurbelwange 1 bilden ein komplettes Teil, vorzugsweise ein Gesenkschmiedestück. Zwischen jeweils zwei solchen Teilen ist ein Zwischenstück 2 angeordnet und im Fertigzustand mit diesen Teilen durch Reibschweißen verbunden. Die endseitigen Kurbelwangen 1 der Kurbelwelle sind über eine der ar> ihnen vorgesehenen Hälften vom Kurbelzapfen 3 ohne Zwischenschaltung eines Zwischenstückes direkt mit dem Hauptwellenzapfen 4 in gleicher Weise verschweißt.

Die Zwischenstücke 2 sind, wie insbesondere aus F i g 3 zu ersehen ist, als Ringstücke ausgebildet und weisen an ihren den halben Kurbelzapfen 3 zugewandten Stirnflächen Zentrierzapfen 5 auf. Im zusammeng -bauten Zustand greifen die Zentrierzapfen 5 in Sacklochbohrungen6 (Fig. 1) der Hälften der anschließenden Kurbelzapfen 3 und sind dort derart eingepaßt, daß ein Durchtritt von Schmieröl

ausgeschaltet wird. Für das Zuführen des Schmieröls an die Lagerflächen 10 der Kurbelzapfen 3 sind in den Kurbelwangen 1 vor dem Zusammenbau schräge Schmierkanäle 7 angebracht, die in kleine, hinter den

Sacklochbohrungen 6 angebrachte Kammern 9 mün- schränkung des einzelnen Hubes in der vorgeschrieden. Im Zwischenstück 2 sind ebenfalls Schmierka- benen Winkelteilung erhalten bleibt, und daß diese näle7 vorgesehen, die den gleichen Durchmesser Kurbelwangen derart synchron angetrieben werden, aufweisen, wobei ein axial verlaufender, an den Stirn- daß eine ungewollte Veränderung deren Winkelteiflächen der Zentrierzapfen 5 mündender Schmierka- 5 lung bzw. Verschränkung nicht möglich ist. Dadurch nal 7 die Schmierkanäle der jeweils benachbarten treten auch keine Nacharbeiten auf, was für eine ra-Kurbelwangsn 1 verbindet und wobei radial verlau- tionelle Fertigung sehr weseatlich ist.
fende Schmierkanäle7 zur Schmierung der Lagerflä- Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2 unterchen 10 der Kurbelzapfen 3 dienen. Alle Kanäle sind scheidet sich im wesentlichen von dem nach F i g. 1 vor dem Zusammenbau angebracht. io dadurch, daß nur ein Teil der Kurbelzapfen 3 mit

Die Verschweißung der einzelnen Kurbelzapf en 3 den erfindungsgemäßen Zwischenstücken 2 verbunmit den Zwischenstücken 2 erfolgt durch Reib- den ist. In manchen Fällen ist es nämlich erwünscht, schweißung, wobei die Kurbelwangen 1 von einer in zu den einzelnen Lagerflächen 10 getrennte Schmierder Zeichnung nicht dargestellten Antriebsmaschine kanäle 7 zu führen. Dies vor allem, wenn die Breite synchron gedreht werden und bei der während dieses 15 und Schräge der Kurbelwangen 1 es zulassen. Das synchronen Drehens das Zwischenstück 2 während Beispiel soll zeigen, daß dann lediglich ein Teil der des ganzen Schweißvorganges festgehalten wird. Um Verbindungen in der erfindungsgemäßen Weise erden bei der Schweißung entstehenden Schweißgrad folgt, während die übrigen Verbindungsstellen zwar im Inneren der Kurbelzapfen 3 aufzufangen, sind die auch durch Reibschweißen, jedoch mit einfachen Zwischenstücke 2 und, wie aus F i g. 1 zu ersehen ist, ao Zwischenstücken verbunden werden können, die Iezum Teil auch die Hälften der Kurbelzapfen 3 mit je- diglich zur Aufnahme des Schweißgrades ebenfalls weils einer Ringkammer 8 versehen, die so groß aus- eine Ringkammer 8, die auch als große Sacklochbohgebildet ist, daß der anfallende Schweißgrad hier un- rung ausgebildet sein kann, aufweisen. Wesentlich tergebracht werden kann. Die Ringkammern 8 sind, ist, daß selbst be^: solchen Ausführungen teilweise auf wie erwähnt, derart gegen die Schmierkanaäle 7 ab- as das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere das gedichtet, daß ein öl in diese Kammern nicht ein- Festhalten des Zwischenstückes zum Reibschweißen dringen kann. Dadurch kann auch keine Verunreini- zurückzugreifen ist.

gung des Schmieröles entstehen, was für die Erhal- Schließlich geht aus den F i g. 1 und 2 noch her-

tung einer guten ölqualität wesentlich ist. Der bei vor, daß bei der Verbindung eines rotationskörperder Reibschweißung entstehende äußere Schweißgrad 30 förmigen Hauptwellenzapfens 4 mit einem aus einem an den Lagerflächen 10 der Kurbelzapfen 3 wird halben Hauptwellenzapfen, einem halben Kurbelwelnach Verschweißen der Kurbelzapfen 3 gesondert ab- jenzapfen 3 und einer Kurbelwange 1 bestehenden getragen. Entscheidend für das Verfahren gemäß der Teil der Zentrierzapfen 5, die Ringkammer 8 und die Erfindung zum Zusammenschweißen der Kurbelwel- Schmierkanalverbindung 7 direkt an bzw. in dem rolen ist dabei, daß die einzelnen Kurbelwangen 1 oder 35 tationskörperförmigen Hauptwellenzapfen vorgese-Zwischenstücke 2 an einer in der Zeichnung nicht hen ist, denn in diesem Falle kann das Zwischendargestellten Maschine fest eingespannt sind, und stück entfallen, denn der Hauptwellenzapfen 4 wird zwar derart, daß die erforderliche, beliebige Ver- an dessen Stelle festgehalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

IMe Erfindung betrifft ein. Verfahren zum Herstel- PatentansDrüche- len ^^ 8^ 651126Mi6111 Teilen znsammengeschweiß- ' ten Kurbelwelle mit in ihr vorgesehenen Kanälen für die Schmierölzufuhr von den Hauptwellenzapfen zu

1. Verfahren zum Herstellen einer aus einzel- 5 den Lagerflächen der Kurbelzapfen, wobei (fiese nen Teilen zusammengeschweißten Kurbelwelle Teile aus je einer Kurbelwange mit zwei Kurbelzapmit in ihr vorgesehenen Kanälen für die Schmier- fenteilen oder einem Kurbelzapfenteil und einem halölzufuhr von den Hauptwellenzapfen za den ben Hauptwellenzapfen bestehen.

Lagerflächen der Kurbelzapfen, wobei diese In der durch die deutsche Offemegungsschrift TeSc aus je einer Kurbelwange mit zwei Kurbel- io 1565 614 bekanntgewordenen älteren Patentanmelzapfenteilen oder einem Kurbelzapfenteil unu dung ist bereits ein solches Verfahren beschrieben, einem halben Hauptwellenzapfen bestehen, da- Es besteht darin, daß die geschmiedeten oder gegosdurch gekennzeichnet, daß die Teile senen Einzelteile der Kurbel vefle in bereits vorbereidurch Reibschweißen miteinander verbunden tetem Zustand, zweckmäßigerweise unter Zuhüfewerden und daß zwischen den miteinander zu 15 nähme einer gegenseitigen Zentrierung, vor dem verbindenden Teilen der Kurbelzapfen (3) ein Schweißen in ihrer endgültigen Stellung zusammenmit an seinen den Zapfenteilen zugewandten Sei- gefugt und dann unter Anwendung des Elektronenten einen Zentrierzapfen (5) aufweisendes Zwi- strahlschweißvtrfahTens miteinander verbunden werschenstück (2) vorgesehen wird, daß in dem Zwi- den. Vor diesem endgültigen Verbinden werden die schenstück (2) ein jeweils an den Stirnseiten der 20 Teile vorzugsweise gepreßt, geklebt, geschrumpft Zentrierzapfen auslaufender, die Schmierkanäle oder verspannt.

der Kurbelwangen verbindender und deren Quer- Das Verfahren hat den Vorteil, daß es eine wirtschnitt angepaßter axialer Schmierkanal sowie schaftliche und genaue Fertigung ohne wesentliche von dem axialen Schmierkanal ausgehende, zu Nachbearbeitung der vei schweißten Teile ermöglicht, den Lagerflächen der Kurbelzapfen (3) führende 25 Vor allem können in einfacher Weise zwei Kurbelradiale Schmierkanäle eingearbeitet werden, die wangen genau parallel zueinander und die einzelnen wie die Schmierkanäie der übrigen Teile vor dem Kurbelwangenpaare in genau dem vorgeschriebenen Zusammenbau eingebracht werden, und daß um Winkel zueinander versetzt verschweißt werden, jeden Z<intrierzapfrn im Zwischenstück (2) eine ohne daß ein nachträgliches Richten erforderlich Ringkammer (8) eingearbeitet wird. 30 wird.

2. Verfahren zum HerUelien ein~r Kurbelwelle Abgesehen davon, daß ehx Elektronenstrahlnach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sch'veißanlage auf Grund ihrer hohen Anschaffungsdie Kurbelwangen (1) der jeweils aneinander zu losten in vielen Betrieben nicht vorhanden und cm verbindenden Kurbelzapfen (3) nach Einlegen anderes Schweißverfahren unter den genannten Bedes Zwischenstückes in ihrer genauen Winkelstel- 35 dingungen nicht anwendbar ist, muß es bei de η Herlung zueinander pingerichtet werden, daß sie da- stellungsverfahren als nachteilig angesehen werden, nach in axialer Richtung 3egen das Zwischen- (Saß auch hier Schlackenrückstände entstehen, die stück (2) gepreßt und zum Reibschweißen syn- Ijeim Schweißvorgang zum Zentrum bzw. Kern hinchron angetrieben werden und daß das Zwi- geschoben werden und sich dort bzw. um die mittig schenstück (2) während des Schweißvorganges 40 in den Kurbelzapfenteilen vorgesehene Zentrierung gegen Drehen gesichert ist und durch entspre- herum anlagern. Somit wird ein absolutes Durchchende Vorsteuerung der Maschine in Abhängig- schweißen unmöglich. Ist die Zentrierung nicht keit von der Lage der jeweils anschließenden gleichzeitig einwandfrei dicht gestaltet, so besteht Kurbelwangen (1) zu einem einstellbaren Zeit- hierdurch die Möglichkeit, daß diese Rückstände punkt freigegeben wird oder umgekehrt. 45 teilweise in die Schmierkanäle gedrückt oder vom

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- !Schmieröl hineingespült werden, was se!.r unerkennzeichnet, daß mindestens zwei Kurbeiwan- wünscht ist.

gen (1) mit deren benachbarten Kurbelwangen Weiterhin sind nach dem bekannten Verfahren

gleichzeitig verschweißt werden. die zu den Lagerflächen der Kurbelzapfen führenden

4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, 50 radialen Schmierkanäle direkt in der Trennfuge der dadurch gekennzeichnet, daß beim Verschweißen beiden Kurbelzapfenteüe vorgesehen. Dies ist nur sämtlicher Teile der Kurbelwelle in einem Ar- durch nachträgliches Bohren im Anschluß an den beitsgang sämtliche Kurbelwangen (1) festgehal- Schweißvorgang möglich, wenn man nicht in Kauf ten und sämtliche Zwischenstücke (2) angetrie- nehmen will, daß sich in ihnen die Schweißrückben werden. 55 stand*; ansammeln und damit zum Teil auch in dr

5. Kurbelwelle für ein Verfahren nach einci?? axial verlaufenden Schmierkanäle gelangen, wo sie der Anspruch'; 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, zu Verstopfungen führen. Letzteres ist insbesondere daß bei der Verbindung eines rotationskörperför- deshalb leicht möglich, weil die axialen Schmierkamigen Hauptwellenzapfens (4) mit einem aus näle in dem Bereich, in dem die radialen Kanäle eineinem halben Hauptwellenzapfen, einem halben 60 münden, zusätzlich noch einen eingeschnürten Kurbelwellenzapfen und einer Kurbelwange (1) Durchgang aufweisen. Bohrt man die Kanäle hingebestehenden Teil der Zentrierzapfen (5), die gen nach dem Verschweißen, so ist eine erhebliche Ringkammer (8) und die Schmierkanalverbin- Mehrarbeit erforderlich, und Verstopfungen können dung direkt an bzw. in dem rotationskörperför- durch die Bohrspäne eintreten.

migen Hauptwellenzapfen vorgesehen ist. 65 Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein

Verfahren zum Herstellen von aus vorgefertigten

Einzelteilen zusammengeschweißten Kurbelwellen

der eingangs beschriebenen Art zu entwickeln, wel-