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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten einer Gehäusewandung
eines Kurbelgehäuses im Bereich zwischen zwei benachbarten
Zylinderräumen zwecks Herstellung einer die Gehäusewandung
durchsetzenden Ventilationsöffnung.
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Zylinderlaufbahnen
von Kurbelgehäusen müssen beispielsweise für
Ventilationsöffnungen spanend bearbeitet werden. Hierbei
kann eine Beschichtung auf der Gehäusewandung zum Erzeugen einer
Zylinderlaufbahn aufgrund der nach innen gewölbten Zylinderfläche
beim Durchbruch der Gehäusewandung mittels eines Bearbeitungswerkzeuges von
einer Seite der Gehäusewandung unkontrolliert sich lösen,
insbesondere abblättern oder abspringen. Die Zylinderlaufbahn
ist damit erheblich beschädigt, mit der Folge einer verminderten
Lebensdauer oder Unbrauchbarkeit des Motors.
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Insbesondere
Zylinderlaufbuchsen von Motorblöcken müssen beispielsweise
für Ventilationsbohrungen spanend bearbeitet werden. Hierbei
besteht die besondere Gefahr, dass eine insbesondere thermisch gespritzte
Schicht aufgrund der nach innen gewölbten Zylinderfläche
beim Durchbruch von einer Zylinderlaufbuchse in die nächste
unkontrolliert absplittern kann.
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In
der
DE 10 2004
038 182 A1 ist ein Verfahren zum spanabhebenden Bearbeiten
von thermisch gespritzten Zylinderlaufbahnen beschrieben. Hierbei werden
die thermisch zu beschichtenden Oberflächen der späteren
Zylinderlaufbahn aufgeraut, die Zylinderlaufbahnen durch ein thermisches
Spritzverfahren beschichtet und die Zylinderlaufbahnen auf Endmaß nachbearbeitet.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Bearbeiten
einer Gehäusewandung eines Kurbelgehäuses im Bereich
zwischen zwei benachbarten Zylinderräumen zwecks Herstellung
einer die Gehäusewandung durchsetzenden Ventilationsöffnung
so weiter zu bilden, dass ein Lösen von auf die Gehäusewandung
der Zylinder aufgebrachten Schichten, insbesondere thermisch aufgebrachter
Schichten, zum Erzeugen von Zylinderlaufbahnen nachhaltig vermieden
wird.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein
Verfahren zum Bearbeiten einer Gehäusewandung eines Kurbelgehäuses
im Bereich zwischen zwei benachbarten Zylinderräumen zwecks Herstellung
einer die Gehäusewandung durchsetzenden Ventilationsöffnung
mit folgenden Merkmalen vor:
- a. Herstellen
von vertieften Bereichen in der Gehäusewandung auf beiden
Seiten der Gehäusewandung, wobei die vertieften Bereiche
senkrecht zur Längserstreckung der Zylinderräumen
fluchten,
- b. Aufbringen einer Beschichtung auf die Gehäusewandungen
zum Erzeugen von Zylinderlaufbahnen,
- c. spanendes Bearbeiten der vertieften Bereiche in der Gehäusewandung
von beiden Seiten der Gehäusewandung, zum weiteren Vertiefen
der vertieften Bereiche zwecks Erzeugen der Ventilationsöffnung.
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Wesentlich
ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, dass
bereits vor dem Aufbringen der Beschichtung auf die Gehäusewandungen
die vertieften Bereiche im Bereich der späteren Ventilationsöffnungen
vorhanden sind. Es ist dann nur noch erforderlich, die vertieften
Bereiche weiter zu vertiefen und bei diesem Arbeitsschritt die Ventilationsöffnung
zu bilden. Aufgrund des spanenden Bearbeitens der vertieften Bereiche
von beiden Seiten der Gehäusewandung kann auf einfache
Art und Weise vermieden werden, dass bei dieser weiteren Bearbeitung
das Bearbeitungswerkzeug im Bereich der Be schichtung aus der Gehäusewandung
austritt. Es kann vielmehr eine Bearbeitung erfolgen, bei der das
Bearbeitungswerkzeug ausschließlich von der Beschichtung
zur Gehäusewandung hin arbeitet. Die Gefahr, dass die Schicht
bei diesem Bearbeitungsvorgang abblättert oder abspringt,
ist hierdurch erheblich reduziert.
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Dies
gilt insbesondere dann, wenn das Aufbringen der Beschichtung auf
die Gehäusewandungen durch thermisches Spritzen erfolgt.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens ist bezüglich
des spanenden Bearbeitens des vertieften Bereiches vorgesehen, dass
das spanende Bearbeiten des vertieften Bereiches auf einer ersten
Seite der Gehäusewandung, von dieser Seite der Gehäusewandung,
zum weiteren Vertiefen dieses Bereichs, ohne Erzeugen einer Öffnung
in der Gehäusewandung erfolgt, während das spanende Bearbeiten
des vertieften Bereichs auf der anderen, zweiten Seite der Gehäusewandung,
von dieser Seite der Gehäusewandung, zum weiteren Vertiefen
dieses Bereichs und Erzeugen der die Gehäusewandung durchsetzenden
Ventilationsöffnung erfolgt. Letzteres geschieht ohne Kontaktieren
der thermisch aufgebrachten Beschichtung der Gehäusewandung auf
der ersten Seite.
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Demzufolge
wird nach dem Aufbringen der Beschichtung zunächst von
der einen Seite der bereits vor dem Aufbringen der Beschichtung
existierende vertiefte Bereich weiter vertieft, aber nur so weit,
dass keine Ventilationsöffnung gebildet wird; diese Ventilationsöffnung
entsteht erst dann, wenn von der anderen Seite der Gehäusewandung
der dortige vertiefte Bereich weiter vertieft wird.
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Das
Herstellen der vertieften Bereiche in der Gehäusewandung
auf beiden Seiten der Gehäusewandung kann durchaus beim
Herstellen des Kurbelgehäuses mittels Gießen erfolgen.
In diesem Fall ist es erforderlich, entsprechende Gusskerne vorzusehen,
die die vertieften Bereiche in den Gehäusewandungen des
Kurbelgehäuses abbilden. Es wird allerdings als vorteilhaft
angesehen, wenn die vertieften Bereiche in der Gehäusewandung
durch spanendes Bearbeiten der Gehäusewandung von beiden
Seiten der Gehäusewandung hergestellt werden. Durch diese
Verfahrensweise lassen sich die vertieften Bereiche besonders präzise
in die Gehäusewandungen einbringen, insbesondere derart,
dass die vertieften Bereiche senkrecht zur Längserstreckung
der Zylinderräume fluchten. Hierdurch ist gewährleistet,
dass beim weiteren Vertiefen der vertieften Bereiche an definiertem
Ort die Ventilationsöffnung entsteht.
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Beim
Bearbeiten des Kurbelgehäuses wird es als vorteilhaft angesehen,
wenn die Gehäusewandungen, benachbart der Zylinderräume,
vor dem Herstellen der vertieften Bereiche, zumindest im Bereich
der später zu bildenden Laufflächen der Zylinder,
aufgerauht werden. Dieses Aufrauhen gewährleistet eine
gute und dauerhafte Verbindung von Gehäusewandung und auf
diese anschließend aufgetragener Beschichtungen.
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Zweckmäßig
ist es, wenn die Gehäusewandungen im Bereich der später
zu bildenden Laufflächen, eines unteren Honauslaufs und
eines Freigangs für Lanzen zum spanenden Bearbeiten und/oder
Beschichten bearbeitet werden.
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Das
spanende Bearbeiten der weiter zu vertiefenden Bereiche und gegebenenfalls
auch der zuvor hergestellten vertieften Bereiche erfolgt bevorzugt
durch Fräsen. Als Bearbeitungswerkzeuge finden insbesondere
Fräswerkzeuge Verwendung, die einen konisch zulaufenden
Fräskopf besitzen.
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Unter
dem Aspekt der spanenden Erzeugung der vertieften Bereiche und der
anschließenden spanenden Erzeugung der weiter vertieften
Bereiche, wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn das
spanende Bearbeiten derart erfolgt, dass ein Bearbeitungswerkzeug
zum Erzeugen des vertieften Bereichs in der Gehäusewandung
einen flacheren Neigungswinkel, somit einen flacher zulaufenden
Konus, und ein Bearbeitungswerkzeug zum Erzeugen der weiteren Vertiefung
dieses vertieften Bereiches einen steileren Neigungswinkel, somit
einen steiler zulaufenden Konus besitzt. Hierdurch ist ein Verfahrensablauf
möglich, bei dem das Bearbeitungswerkzeug zum Erzeugen
der weiteren Vertiefung den zuvor erzeugten vertieften Bereich im
Bereich seines umlaufenden äußeren Randes nicht
weiter vertieft, somit dort beim weiteren Vertiefen kein Kontakt
mit der Beschichtung erfolgt. Zusammenfassend kann festgestellt
werden, dass der Konus das Schneiden von der Schicht ins Material
ermöglicht.
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Es
wird deshalb bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
als Wesentlich angesehen, dass das spanende Bearbeiten des vertieften
Bereichs derart erfolgt, dass die die spanende Bearbeitung bewirkenden
Bearbeitungswerkzeuge in die Beschichtung schneiden und anschließend
die Gehäusewandung spanend bearbeiten. Die Bearbeitungswerkzeuge sind
nicht in umgekehrter Richtung wirksam, demnach nicht dahingehend,
dass von der Gehäusewandung zur Beschichtung hin bearbeitet
wird.
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Zum
Bearbeiten des jeweiligen Zylinderraums finden insbesondere Lanzen
Verwendung. So ist vorgesehen, dass die vertieften Bereiche in der Gehäusewandung
desselben Zylinders und/oder die weiteren vertieften Bereiche in
der Gehäusewandung desselben Zylinders mittels einer in
den Zylinderraum einführbaren und um deren Einführrichtung schwenkbaren
sowie senkecht zur Einführrichtung verfahrbaren Lanze erzeugt
werden. Das Aufbringen der thermischen Beschichtung erfolgt vorzugsweise mittels
einer in den Zylinderraum einführbaren und um deren Einführrichtung
schwenkbaren Lanze.
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Neben
der als bevorzugt angesehenen thermischen Beschichtung der Gehäusewandung
zum Erzeugen von Zylinderlaufbahnen sind durchaus auch andere Beschichtungsverfahren
denkbar, beispielsweise eine chemische Beschichtung.
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Die
durch die Beschichtung erzeugten Zylinderlaufbahnen werden insbesondere
gehont, um mittels dieses zerspanenden Feinbearbeitungsverfahrens
die tribologischen Eigenschaften der Zylinderlaufbahnen positiv
zu beeinflussen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren ist nachfolgend anhand
eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispieles
näher erläutert, ohne hierauf beschränkt
zu sein. Dabei zeigt:
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1 einen
Längsschnitt durch ein Kurbelgehäuse eines Achtzylindermotors
mit V-Anordnung der Zylinder, verdeutlicht für die eine
Kurbelgehäusehälfte, in stark vereinfachter Darstellung,
für den Verfahrensabschnitt des Herstellens der vertieften
Bereiche in die Gehäusewandungen, nach dem Strahlen der
Gehäusewandungen,
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2 eine
Detaildarstellung einer geschnitten dargestellten Gehäusewandung,
nach dem Herstellen der vertieften Bereiche in der Gehäusewandung
von beiden Seiten der Gehäusewandung, bei aus der Vertiefung
herausgefahrenem Fräswerkzeug,
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3 eine
räumliche Ansicht eines in Längsrichtung der zylindergeschnittenen
Teilbereichs des Kurbelgehäuses, mit nach dem spanenden
Bearbeiten der vertieften Bereiche in einen Zylinderraum eingebrachter
Lanze zum Aufbringen einer thermischen Beschichtung auf die Gehäusewandung
dieses Zylinders,
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4 in
einer Darstellung gemäß 2 das Einfahren
eines anderen Fräskopfes, der gegenüber dem Fräskopf
gemäß Verfahrensabschnitt nach 2 einen
steileren Neigungswinkel besitzt, in den zuvor hergestellten vertieften
Bereich der Gehäusewand,
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5 die
Anordnung gemäß 4, allerdings
nach Abschluss des Fräsvorgangs zum Erzeugen des weiter
vertieften Bereiches der Gehäusewandung auf der einen Seite
der Gehäusewandung und
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6 in
einer Anordnung gemäß der 4 und 5,
nach dem Herausfahren des Fräswerkzeugs gemäß 5,
das Einfahren des anderen Fräswerkzeugs in den benachbarten
Zylinderraum zur Erzeugung der weiteren Vertiefung,
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7 die
durch die Fräsvorgänge gemäß der 5 und 6 gebildete
Ventilationsöffnung bei entfernten Fräswerkzeugen.
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1 veranschaulicht
das in Längserstreckung der vier Zylinderräume 1 des
Kurbelgehäuses 2 geschnittene Kurbelgehäuse 2.
Die Gehäusewandung zwischen benachbarten Zylinderräumen 1 ist mit
der Bezugsziffer 3 bezeichnet. Wandungen des Kurbelgehäuses 2,
die keine Zwischenwand zwischen Zylinderräumen 1 darstellen,
sind mit der Bezugsziffer 4 bezeichnet. Jeder Zylinder
weist eine Zylinderlaufbahn 5 auf, die in 1 bereits
veranschaulicht ist, wobei diese erst zu einem späteren
Verfahrensabschnitt erzeugt wird, ferner einen Honauslauf 6 und
einen Freigang 7 für Lanzen.
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Beim
Bearbeitungszustand des Kurbelgehäuses 2, wie
er in 1 veranschaulicht ist, sind bezüglich
des jeweiligen Zylinderraumes 1 die Zylinderlaufbahn 5,
der Honauslauf 6 und der Freigang 7 bearbeitet
worden. Anschließend wird in den jeweiligen Zylinderraum 1 gleichzeitig
oder nacheinander eine Lanze 8 eingefahren, die im Bereich
ihres unteren Endes mit einem Fräswerkzeug 9 versehen
ist. Die in den jeweiligen Zylinderraum 1 einführbare
Lanze 8 ist um deren Einführrichtung schwenkbar,
ferner senkrecht zur Einführrichtung verfahrbar, so dass
das Fräswerkzeug 9 in Position zur Gehäusewandung 3 gebracht
werden kann.
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Das
Fräswerkzeug 9 weist radial außen einen
Konus 10 auf, der ein Kegelstumpf ist mit einer senkrecht
zur Rotationsachse 11 des Fräswerkzeugs 9 angeordneten,
vorlaufenden Fläche 12. Beim Verfahren der in
benachbarte Zylinderräume 1 eingefahrenen Lanzen 8,
mit deren Fräswerkzeug 9 in Richtung radial außen,
werden, wie in 2 veranschaulicht, in der Gehäusewandung 3 die
vertieften Ausnehmungen 13 gebildet. 2 veranschaulicht
für die linke erzeugte vertiefte Ausnehmung 13 das
Fräswerkzeug 9 nach dem Herausfahren aus der Ausnehmung 13,
somit nach Beendigung des Fräsprozesses. Veranschaulicht
ist, dass zwischen den vertieften Ausnehmungen ein relativ dünner
Steg 14 der Gehäusewandung 3 verbleibt.
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Auf
die beschriebene Art und Weise werden, wie es aus 1 ersichtlich
ist, die drei Gehäusewandungen 3 jeweils beidseitig
mit den vertieften Bereichen/Ausnehmungen 13 versehen.
Es könnte zusätzlich auch der links dargestellte
Zylinderraum 1 im Bereich der Wandung 4 mit einer
Ausnehmung versehen sein, sofern in einem anschließenden
Herstellungsprozess gleichfalls eine Öffnung dort gewünscht ist.
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Nach
den in den 1 und 2 veranschaulichten
Verfahrensabschnitten und dem Herausziehen der Lanze 8 bzw.
der Lanzen 8 aus den Zylinderräumen 1 wird
in den jeweiligen Zylinderraum 1 eine weitere Lanze 14 bzw.
es werden in jeden Zylinderraum 1 Lanzen 14 eingefahren,
wie es in 3 veranschaulicht ist, wobei
die jeweilige Lanze 14 mit einem Sprühkopf 15 versehen
ist. Die Lanze 14 ist um deren Einführachse/Einführrichtung
schwenkbar, so dass insbesondere durch thermisches Spritzen mittels
der jeweiligen Lanze die Zylinderlaufbahn 5 des jeweiligen
Zylinders als Beschichtung aufgebracht wird. Beschichtet werden
hierbei auch die im unteren Bereich der Zylinderlaufbahn 5 angeordneten
Ausnehmungen 13 in den Gehäusewandungen 3 des
jeweiligen Zylinders. Veranschaulicht ist in 3 die Lanze 14 in
deren in den Zylinderraum 1 maximal eingefahrenen, somit
untersten Position. Nach dem Beschichten mittels der Lanze wird
diese aus dem Zylinderraum 1 herausgefahren.
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In
einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt wird in den jeweiligen Zylinderraum 1 eine
Lanze eingefahren, die gemäß der zur 1 verdeutlichten Lanze
gestaltet ist, allerdings mit einem Fräswerkzeug 16 statt
des Fräswerkzeugs 9, das sich nur dadurch von
dem Fräswerkzeug 9 unterscheidet, dass es einen
Konus 17 aufweist, der geringfügig steiler ist als
der Konus 10, bei selbem Durchmesser der Fläche 12.
Demzufolge veranschaulicht die 4, dass beim
Einfahren des Fräswerkzeugs 16 bis zu dem Steg 18 zwischen
dem Konus 17 und der Gehäusewandung 3 ein
schmaler Winkelspalt 19 verbleibt.
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Ausgehend
von dieser in 4 gezeigten Stellung wird, bezogen
zunächst auf das bezüglich des linken Zylinderraums 1 dargestellte
Fräswerkzeug 16, dieses radial nach außen
bewegt und reduziert beim Fräsen die Dicke des Steges 8,
bezogen auf die Dicke gemäß 4,
um ein Maß von deutlich mehr als 50%, so dass ein relativ
dünnwandiger Steg 20 verbleibt, wie es der Darstellung
der 5 zu entnehmen ist. Diese Fig. veranschaulicht
auch, dass der Außendurchmesser des Fräswerkzeugs 16 geringer
ist als der Außendurchmesser des Fräswerkzeugs 9,
so dass das Fräswerkzeug 16 einen radial äußeren
Ringbereich 21 der Beschichtung nicht weg fräst.
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Entsprechend
dem Bearbeitungsvorgang, ausgehend von der Situation nach 4 bis
zur Situation nach 5, wird, wie es in 6 veranschaulicht
ist, nach dem Entfernen des linken Fräswerkzeugs, somit
des diesem Zylinderraum 1 zugeordneten Fräswerkzeugs 16,
das Fräswerkzeug 16 des benachbarten Zylinderraums 1 in
Richtung der anderen Ausnehmung 13 dieser Gehäusewandung 3 bewegt und
vertieft entsprechend den vertieften Bereich 13, so dass
der Steg 20 reduzierter Dicke entfernt wird.
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Nach
dem Entfernen des rechten Fräswerkzeugs 16 ergibt
sich gemäß 7 anschaulich,
dass durch das Fräsen mittels der Fräswerkzeuge 16 zwei weiter
vertiefte Aus nehmungen 22 gebildet sind, womit in der Gehäusewandung 3 die
Ventilationsöffnung 23 gebildet ist.
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Entsprechend
dem Vorbeschriebenen erfolgt das Bilden der Ventilationsöffnungen
in allen drei Gehäusewandungen 3 und gegebenenfalls,
allerdings nur mittels Fräsen von einer Seite im Bereich
der Gehäusewandung 4.
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Bei
dem beschriebenen Verfahren schneiden die Fräswerkzeuge 9 und 16 zunächst
in die Beschichtung und anschließend wird die Gehäusewandung 3 spanend
bearbeitet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004038182
A1 [0004]