ES2634905T3

ES2634905T3 - Procedimiento para la fabricación de un árbol compensador

Info

Publication number: ES2634905T3
Application number: ES10169658.1T
Authority: ES
Inventors: Stefan Hess; Peter Solfrank; Alexander Kern; Patrick Ullmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-08-04
Filing date: 2010-07-15
Publication date: 2017-09-29
Anticipated expiration: 2030-07-15
Also published as: EP2282079A3; DE102009036067A1; CN101992256A; EP2282079B1; HUE033461T2; US20110030444A1; EP2282079A2; CN101992256B; US8210018B2; PL2282079T3

Abstract

Procedimiento para la fabricación de un árbol compensador (1) a partir de una pieza bruta de árbol forjada (11), presentando el árbol compensador (1) una sección de árbol (5) con un centro de gravedad (8) que se desarrolla de forma excéntrica respecto al eje de rotación (7) del árbol compensador (1), que junto con el eje de rotación (7) forma un plano de desequilibrio que se extiende fundamentalmente de manera ortogonal a la división de estampa (13), presentando la sección de árbol (5) un cuerpo base (16) y una acanaladura (15) que sale del mismo, que respecto al eje de rotación (7) se desarrolla en la dirección opuesta al centro de gravedad (8) del plano de desequilibrio con una altura H, caracterizado por el siguiente paso de procedimiento: - separación de las rebabas de estampa (14) formadas en la estampa (9, 10) mediante recorte de la pieza bruta de árbol forjada (11) hasta obtener la forma aproximada del contorno definitivo del cuerpo base (16) en los puntos de recortado que se encuentran en la sección transversal de la pieza bruta de árbol (11) a ambos lados de la acanaladura (15) y cuya distancia S2 entre sí es mucho más pequeña que la distancia S1 de las rebabas de forja (14) antes de la separación.

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento para la fabricacion de un arbol compensador

La invencion se refiere a un procedimiento para la fabricacion de un arbol compensador a partir de una pieza bruta de arbol forjada en estampa. El arbol compensador presenta una seccion de arbol con un centro de gravedad de masa que se desarrolla excentricamente respecto al eje de rotacion del arbol compensador, que crea con el eje de rotacion un plano de desequilibrio fundamentalmente ortogonal respecto al plano de division de la estampa. La seccion de arbol presenta un cuerpo base y una acanaladura que se separa del mismo que se extiende, respecto al eje de rotacion, en direccion opuesta al centro de gravedad de masa del plano de desequilibrio con una altura H.

Antecedentes de la invencion

Un arbol compensador de este tipo se emplea en motores de combustion para la compensacion parcial o total de las fuerzas de inercia libres y/o de los momentos de inercia. El apoyo radial del arbol compensador se produce cada vez mas por medio de rodamientos de agujas de poco rozamiento que giran directamente en los munones del arbol compensador de modo que los arboles compensadores apoyados en rodamientos de aguja se configuran normalmente como piezas de forja capaces de soportar elevadas solicitaciones tribologicas. Asf tambien en el caso generico del documento DE 10 2007 019 008 A1, en el que, con vistas a un desarrollo homogeneo de las fibras en la zona de carga sometida a elevadas solicitaciones tribologicas del munon, se propone orientar la division de la estampa de forja de forma ortogonal respecto al plano de desequilibrio del arbol compensador.

Las secciones de arbol situadas entre y al lado de los munones, y que intervienen de manera determinante en el efecto desequilibrante del arbol compensador, presentan acanaladuras de refuerzo en direccion del plano de desequilibrio que, debido a la division ortogonal respecto a los mismas, de la estampa, se crean por medio del molde hueco acanalado de una de las mitades de la estampa. Este flujo de material definido en la tecnica de forja como desplazamiento hacia arriba, se produce en contra del movimiento de elevacion de las mitades de la estampa y requiere, con vistas al llenado completo del molde hueco acanalado, que exista tambien en direccion de la division de la estampa un volumen de material suficiente que, bajo una presion muy elevada, se comprime, por una parte, en direccion del molde hueco acanalado y, por otra parte, en direccion de la grieta de la estampa formando las rebabas de forja. Por consiguiente, la altura forjable de la acanaladura, es decir, su extension en direccion de desequilibrio, quede limitada por la anchura que se extiende en direccion de la division de la estampa de la pieza bruta de arbol forjada.

Objetivo de la invencion

La presente invencion tiene por objeto perfeccionar el procedimiento de fabricacion de un arbol compensador forjado en estampa, de manera que la altura de la acanaladura se pueda maximizar respecto a la anchura del cuerpo base desde el que la acanaladura se desplaza hacia arriba.

Resumen de la invencion

De acuerdo con la invencion, esta tarea se resuelve con las caractensticas de la reivindicacion 1, mientras que otras variantes perfeccionadas ventajosas y configuraciones de la invencion se deducen de las reivindicaciones dependientes. Por lo tanto se preve el siguiente paso de procedimiento: separacion de las rebabas de forja formadas en la estampa mediante recortado de la pieza abruta de arbol forjada hasta obtener la forma aproximada del contorno definitivo del cuerpo base en los puntos de recortado que se encuentran en la seccion transversal de la pieza bruta de arbol a ambos lados de la acanaladura y cuya distancia S2 entre sf es mucho mas pequena que la distancia S1 de las rebabas de forja antes de la separacion.

Dicho con otras palabras, el desbarbado de la pieza bruta de arbol forjada no se produce, como es habitual, a continuacion de la separacion de las rebabas de forja de pared fina, sino en la zona de pared gruesa del cuerpo base, por lo que se forman cantos de corte fundamentalmente paralelos al plano de desequilibrio con una superficie de corte en comparacion grande. El grado de libertad asf creado permite aumentar, en caso de necesidad, la anchura que se extiende en direccion de la division de la estampa de los moldes huecos de la misma con la altura a llenar del molde hueco acanalado, dado que el material que allf no se necesita se separa despues del proceso de forja en forma de paredes gruesas y preferiblemente sin arranque de virutas. El grosor D de los cantos de corte, es decir, el grosor del material a cortar, corresponde preferiblemente al menos a la motad de la distancia S2 de los puntos de recortado: D:S2>0,5.

En una variante perfeccionada preferida de la invencion se preve que para la distancia S1 de las rebabas de forja, la distancia S2 de los puntos de recortado y la altura H de la acanaladura se ajusten las siguientes proporciones: S2:S1<0,5 y S1;H>2, preferiblemente >3. Expresado de otra manera: el cuerpo base debe tener, despues del recortado, la mitad de la anchura de la pieza bruta de arbol forjada, si esta solo se hubiera desbarbado, y los moldes huecos de estampa deben tener, descontando las almas de rebaba, al menos dos veces, preferiblemente al menos tres veces la anchura del molde hueco acanalado.

Con vistas a un proceso de recortado que requiera el menor esfuerzo posible, se preve finalmente que el recortado se produzca en estado aun caliente de la pieza bruta de arbol, es decir, a poco tiempo del forjado.

Breve descripcion de los dibujos

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Otras caractensticas de la invencion resultan de la siguiente descripcion y de los dibujos, en los que se representa un ejemplo de realizacion de la invencion. Se ve parcialmente simplificado o esquematicamente en la:

Figura 1 una estampa con una pieza bruta de arbol completamente forjada en seccion transversal;

Figura 2 la estampa inferior segun la figura 1;

Figura 3 la seccion transversal de la pieza bruta de arbol forjada despues del recortado y

Figura 4 un arbol compensador fabricado por el procedimiento segun la invencion en una ilustracion en perspectiva. Descripcion detallada de los dibujos

La figura 4 muestra un arbol compensador 1 fabricado conforme ala procedimiento segun la invencion en estado acabado. El arbol compensador 1 forma parte de un diferencial de inercia que sirve para compensar las fuerzas de inercia libres de segundo orden de un motor de combustion interna de cuatro cilindros en lmea. El diferencial comprende en este caso dos arboles compensadores 1 de este tipo que giran en sentido contrario al doble numero de revoluciones que el ciguenal. Los componentes necesarios para el accionamiento del arbol compensador 1, por ejemplo una rueda de cadena o dentada, no se indican por motivos de una representacion mas sencilla.

El arbol compensador forjado 1 presenta dos munones 2 y 3 de seccion transversal circular mecanizados con arranque de virutas y endurecidos de forma inductiva, que sirven respectivamente de via de rodadura para los rodillos de aguja de un rodamiento de agujas, por medio de los cuales el arbol compensador 1 se apoya radialmente en el motor de combustion interna. Las secciones de arbol 4 a 6, desarrolladas a ambos lados de los munones 2, 3, se configuran, debido al funcionamiento, como secciones de desequilibrio, por lo que el arbol compensador 1 presenta un centro de gravedad 8 excentrico respecto a su eje de rotacion 7 que genera el desequilibrio y que forma con el eje de rotacion 7 un plano de desequilibrio (vease figura 3). Una parte del efecto de desequilibrio la genera tambien la geometna de los dos munones 2, 3, al presentar los mismos una anchura variable en direccion perimetral y adaptada a la asf llamada solicitacion por puntos de la via de rodadura interior. Esta configuracion de los munones 2,3 se conoce por el documento EP 1 775 484 A2 y se explica aqrn solo en la medida en la que los munones 2, 3 estan sometidos, durante la rotacion del arbol compensador 1, al desequilibrio que gira a la vez, de modo que en cada via de rodadura interior se forma una zona de carga casi estacionaria, es decir, parada en relacion con la via de rodadura interior que esta girando. Esta zona de carga se desarrolla dentro del penmetro parcial mas ancho de los munones 2, 3 por el lado del centro de gravedad 8 y fundamentalmente de forma simetrica respecto al plano de desequilibrio. La poca solicitacion fuera de la zona de carga permite estrechar las vfas de rodadura interior considerablemente fuera de la zona de carga.

En la figura 1 se representa esquematicamente la seccion transversal de una estampa 9, 10 correspondiente al corte I - I de la figura 4, con la pieza bruta de arbol 11 completamente forjada; la figura 2 muestra la estampa inferior 10. Se trata de una asf llamada estampa de rebabas en la que una parte del material moldeado de la pieza bruta de arbol 11 se desplaza hacia fuera a traves de una grieta de rebabas de seccion transversal reducida 12, en la zona de la division de estampa 13 representada con una lmea de puntos y rayas, de los moldes huecos de la estampa superior 9 y de la estampa inferior 10, formado las rebabas de forja 14 que despues se tienen que eliminar. Esto favorece el llenado total de la estampa 9, 10 y especialmente del moldo hueco acanalado de la estampa superior 9, en la que se configura la acanaladura 15 que refuerza el arbol compensador 1 que gira a gran velocidad. La acanaladura 15 parte de un cuerpo base 16 de la seccion de arbol 5 y se extiende, respecto al eje de rotacion 7 del arbol compensador 1, en direccion opuesta al centro de gravedad 8 del plano de desequilibrio con una altura H (vease la figura 3). La division de estampa 13 se desarrolla de forma ortogonal dentro del cuerpo base 16.

Como ya se ha mencionado antes, el asf llamado desplazamiento hacia arriba del material al molde hueco acanalado requiere una distribucion del material en la estampa 9, 10, de manera que un volumen de material sometido a presion suficientemente grande se extienda en direccion de la division de estampa 13. Esto se consigue en el presente caso por que la anchura forjada de la pieza bruta de arbol 11, es decir, la distancia mutua S1 de las rebabas de forja 14, corresponde al menos al triple de la altura H de la acanaladura 15 (las rebabas de forja 14 que se forman entre las almas de rebaba 17 no estan incluidas en la medida S1).

Como se puede ver en las figuras 3 y 4, esta anchura S1 originalmente forjada en la seccion de arbol 5 del arbol compensador 1 acabado ya no existe. La separacion de las rebabas de forja 14 se produce mas bien (con una herramienta de separacion no representada) en puntos de recorte desarrollados a ambos lados del plano de desequilibrio, cuya distancia S2 es claramente menor que la distancia S1 de las rebabas de forja 14 antes de la separacion (vease la lmea de puntos de la figura 3). Debido a la proporcion de S2:S1, que en el presente caso es de 0,5, el recorte de la pieza bruta de arbol forjada 11 se produce en la zona de pared gruesa del cuerpo base 16 y da lugar a las anchas superficies de corte 18 que se ven claramente en la figura 4. Su grosor D (medido en direccion del plano de desequilibrio) es en el arbol compensador 1 realizado aproximadamente de 8 mm con S2 = 14 mm, con lo que se obtiene una proporcion D:S2 de 0,57.

El proceso de recorte sin arranque de virutas y simultaneo en los dos puntos de recorte de la pieza bruta de arbol 11 se lleva a cabo inmediatamente despues del proceso de forjado, por lo que las fuerzas de corte de la herramienta se pueden minimizar gracias a que la pieza bruta de arbol 11 aun esta caliente. No se preve ningun repaso con arranque de virutas de las superficies de corte 18.

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Lista de referencias

1 Arbol compensador

2 Munon

3 Munon

4 Seccion de arbol

5 Seccion de arbol

6 Seccion de arbol

7 Eje de rotacion

8 Centro de gravedad

9 Estampa superior

10 Estampa inferior

11 Pieza bruta de arbol

12 Grieta de rebaba

13 Division de estampa

14 Rebaba de forja

15 Acanaladura

16 Cuerpo base

17 Alma de rebaba

18 Superficie de corte

51 Distancia interior entre las rebabas de corte

52 Distancia de los puntos de recorte H Altura de la acanaladura

D Grosor de la superficie de corte

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la fabricacion de un arbol compensador (1) a partir de una pieza bruta de arbol forjada (11), presentando el arbol compensador (1) una seccion de arbol (5) con un centro de gravedad (8) que se desarrolla de forma excentrica respecto al eje de rotacion (7) del arbol compensador (1), que junto con el eje de rotacion (7) forma un plano de desequilibrio que se extiende fundamentalmente de manera ortogonal a la division de estampa (13), presentando la seccion de arbol (5) un cuerpo base (16) y una acanaladura (15) que sale del mismo, que respecto al eje de rotacion (7) se desarrolla en la direccion opuesta al centro de gravedad (8) del plano de desequilibrio con una altura H, caracterizado por el siguiente paso de procedimiento:

- separacion de las rebabas de estampa (14) formadas en la estampa (9, 10) mediante recorte de la pieza bruta de arbol forjada (11) hasta obtener la forma aproximada del contorno definitivo del cuerpo base (16) en los puntos de recortado que se encuentran en la seccion transversal de la pieza bruta de arbol (11) a ambos lados de la acanaladura (15) y cuya distancia S2 entre sf es mucho mas pequena que la distancia S1 de las rebabas de forja (14) antes de la separacion.
2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que para la distancia S1 de las rebabas de forja (14), la distancia S2 de los puntos de recorte y la altura H de la acanaladura (15) se ajustan las siguientes proporciones: S2:S1<0,5 y S1:H>2.
3. Procedimiento segun la reivindicacion 2, caracterizado por ser S1:H>3.
4. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la proporcion del grosor D medido en direccion del plano de desequilibrio del cuerpo base (16) en los puntos de recorte es la de D:S2>0,5.
5. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el recorte se produce en estado caliente de la pieza bruta de arbol (11), inmediatamente despues del proceso de forjado.