DE102005020501B4 - Verfahren zur Einbringung einer unrunden Bolzenbohrung in einen Kolben einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Einbringung einer unrunden Bolzenbohrung in einen Kolben einer Brennkraftmaschine mittels einer sich drehenden und linear verschiebbaren Bohrstange, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrstange zwischen einer festen und einer beweglichen Spitze gelagert ist und mittels eines Kipphebels die einzubringende unrunde Form abgetastet und auf die Bohrstange übertragen wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einbringung einer unrunden Bolzenbohrung in einen Kolben einer Brennkraftmaschine gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
• Es ist bekannt, dass die Bolzenbohrung eines Kolbens einer Brennkraftmaschine unrund ausgeführt ist, um den mechanischen Verformungen des Bolzens, der sich in der Bolzenbohrung befindet, beim Betrieb des Kolbens im Zylinderraum der Brennkraftmaschine entgegenzuwirken. Zur Einbringung einer solchen unrunden Bolzenbohrung sind mechanischen Kopierdreheinrichtungen mit beidseitig geführter Bohrstange bekannt, die auch teilweise mit elektronischer Betätigung der Linearform-Verstellung versehen sind. Daneben gibt es elektronische Verstellsysteme mit Piezo-Antrieb und fliegender Bohrstange, die aber allesamt keine zufrieden stellenden Ergebnisse erbringen.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Einbringung einer unrunden Bolzenbohrung in einen Kolben einer Brennkraftmaschine bereitzustellen, mit der die Bolzenbohrung in axialer und radialer Richtung im Durchmesser veränderlich gebohrt werden können.
• Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
• Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Bohrstange zwischen einer fester und einer beweglichen Spitze gelagert ist und mittels eines Kipphebels die einzubringende unrunde Form abgetastet und auf die Bohrstange übertragen wird. Diese Übertragung der abgetasteten Form erfolgt an der Stelle, an der die Bohrstange an der beweglichen Spitze gelagert ist. Durch dieses Verfahren wird es ermöglicht, die Bolzenbohrung sowohl in der axialen als auch in der radialen Richtung im Durchmesser veränderlich, also unrund, zu bohren. Durch die Abtastung der Form, die die spätere Bolzenbohrung erhalten soll, und die Übertragung auf die Bohrstange wird eine Durchmesserveränderung in der Bolzenbohrung erzeugt, wozu die Bohrstange sich dreht und gleichzeitig linear verschoben wird. Dadurch werden unrunde und in Linearrichtung (in Richtung der Achse der Bolzenbohrung) gesteuert veränderliche Bohrungen erzeugt. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die Möglichkeit zur Kombination verschiedener Polarformen in ein und derselben Bolzenbohrung. Dadurch werden zum Beispiel in der Bolzenbohrung verlaufende Ovalitäten, halbseitige Ovalitäten, Kombinationen von Ovalitäten mit unterschiedlicher Winkellage in der gleichen Bohrung ermöglicht. Durch die daraus resultierende Form der Bolzenbohrung oder einer Kombination der genannten Formen wird eine Entlastung des Kolbens erreicht und damit seine Festigkeit und Dauerhaltbarkeit wesentlich erhöht, da die resultierende unrunde Form oder Formkombination zu einer Reduzierung der Spannungsbelastung im Kolben führt. Hier ist von besonderem Vorteil, dass die Spannungsbelastungen innerhalb der Kolbennabe herabgesetzt werden.
• Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie im folgenden angegeben und werden anhand eines Ausführungsbeispieles, das in der einzigen Figur gezeigt ist, erläutert.
• Die Figur zeigt einen Kolben 1, bei dem es sich beispielsweise um einen Kolbenrohling handelt, der schon mit einer durchmessergleichen und nicht näher bezeichneten Bolzenbohrung in der Kolbennabe versehen ist. Durch diese Bolzenbohrung wird eine Bohrstange 2 geführt, die an einem Ende in einem Reitstock 3 fest und an dem anderen Ende um einen Kipphebeldrehpunkt 4 herum an einem Kipphebel 5 beweglich gelagert ist. Der Kipphebel 5 ist über eine Verbindung 6 und eine Kugelrollspindel 7 mit einem Stellmotor 8 zur linearen Bewegung der Bohrstange verbunden. Weiterhin ist der Kipphebel 5 über eine Spindel 10 rotatorisch angetrieben, so dass die gewünschte unrunde Form in der Bolzenbohrung durch die lineare Bewegung der Bohrstange 2 mittels der Spindel 10 und der linearen Bewegung der Bohrstange 2 durch Antrieb durch den Stellmotor 8 übertragen wird. Hierzu weist die Bohrstange 2 eine Schneide 11 auf, die während der linearen und rotatorischen Bewegung der Bohrstange 2 die Innenkontur der Bolzenbohrung bearbeitet. Dabei wird während der Bewegung der Bohrstange 2 der Formnocken 9 über den Kipphebel 5 abgetastet und dessen Form auf die Bohrstange 2 übertragen. Der Formnocken 9 selber weist die Form auf, die auch die Bolzenbohrung nach ihrer Bearbeitung erhalten wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird auf der Innenseite des Formnockens 9 mit einem Taststift 12, der an dem Kipphebel 5 befestigt, der Formnocken abgetastet.
• Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung, die in der Figur gezeigt und im vorangegangenen beschrieben ist, können also unrunde Formen der Bolzenbohrung erzeugt werden, die nicht nur von der bisher bekannten zylindrischen runden Form abweichen, sondern die schon zu den bekannten unrunden Formen noch neue Formen hinzufügen. Hierbei sind folgende Formen zu nennen: Verlaufende Ovalität in Linearrichtung mit doppelter Ovalität, insbesondere sowohl positiv und/oder auch negativ, halbe Ovalitäten, die gleichbleibend und/oder verlaufend sind, das heißt, dass eine Hälfte der Bolzenbohrung (180°) oval sind, während die andere Hälfte (die anderen 180°) rund ausgeführt sind. Darüber hinaus sind auch mehrere Ovalitäten in einer Bolzenbohrung möglich, die auch unter einem Winkel verdreht zueinander sein können. Die Erfindung bietet damit den großen Vorteil, dass alle Formen, die auf einen Nocken (insbesondere Innenkontur des Formnockens 9) gedreht werden können und abtastbar sind, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der gezeigten Vorrichtung gefertigt werden können.
• Bei der Anwendung des Verfahrens bewegt also der Stellmotor den Formnocken, auf dessen Innenseite die Boloform in x-facher Vergrößerung, zum Beispiel in zehnfacher Vergrößerung, aufgebracht ist, in Richtung der Achse der Bolzenbohrung bewegt, wobei die Vorschubbewegung des Formnockens und des Kolbens synchron ablaufen müssen und mit der Lage der Form in der Bolzenbohrung übereinstimmen muss. Auf der zweiten Seite der Bolzenbohrung, nachdem die erste Seite durchfahren worden ist, wird der Formnocken wieder synchron in die Startposition zurückgefahren, so dass die Form dort spiegelbildlich vorhanden ist.
• Bezugszeichenliste

1

Kolben

2

Bohrstange

3

Reitstock

4

Kipphebeldrehpunkt

5

Kipphebel

6

Verbindung zum Schlitten

7

Kugelrollspindel

8

Stellmotor

9

Formnocken

10

Spindel

11

Schneide

12

Abtaststift

Claims (4)

1. Verfahren zur Einbringung einer unrunden Bolzenbohrung in einen Kolben einer Brennkraftmaschine mittels einer sich drehenden und linear verschiebbaren Bohrstange, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrstange zwischen einer festen und einer beweglichen Spitze gelagert ist und mittels eines Kipphebels die einzubringende unrunde Form abgetastet und auf die Bohrstange übertragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die unrunde Form von einem Formnocken abgetastet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrstange eine Schneide aufweist und linear bewegt, insbesondere linear hin- und her bewegt wird in der Bolzenbohrung des Kolbens.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Formnocken auf seiner Innenseite mit einem Taststift, der an dem Kipphebel befestigt ist, abgetastet wird.

Images