DE102012204483A1

DE102012204483A1 - Maschinengehäuse mit einer Bohrung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102012204483A1
Application number: DE102012204483A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Stross; Thomas Huber
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2013-09-26
Also published as: US20150000628A1; US9303585B2; CN104114321A; EP2828035A1; WO2013139674A1

Abstract

Maschinengehäuse mit einer Bohrung für eine Brennkraftmaschine, die von zumindest zwei voneinander beabstandeten Bohrungsabschnitten gebildet ist, insbesondere eine Lagergasse in einem Kurbelgehäuse oder einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine, wobei zur Bearbeitung der Bohrung ein rotierendes, spanabhebendes Werkzeug vorgesehen ist, das einerseits durch Axialverschiebung in die Bohrung einbringbar ist, wobei andererseits der Bohrung ein Gegenlager für das Werkzeug vorgesehen ist, zur radialen Abstützung des Werkzeuges und wobei das Gegenlager einstückig mit dem Maschinengehäuse ist. Durch das erfindungsgemäße Maschinengehäuse wird der maschinelle Aufwand für die Bearbeitung der Bohrung reduziert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Maschinengehäuse mit einer Bohrung für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zum technischen Umfeld der Erfindung wird beispielsweise auf die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2010 006 188 A1 hingewiesen. Aus dieser sind eine Schleifvorrichtung und ein Verfahren zur Fertigung eines Kurbelgehäuses bekannt. Die Schleifvorrichtung ist zur Bearbeitung einer Mehrzahl von Kurbelwellenlagerbohrungen für Wälzlager einer Kurbelwellenlagerung eines Kurbelgehäuses geeignet. Dabei weist die Schleifvorrichtung eine rotatorisch antreibbare Werkzeugwelle auf, die eine Mehrzahl von axial voneinander beabstandet angeordnete Bearbeitungseinheiten trägt, deren Anzahl der Anzahl der an dem Kurbelgehäuse vorliegenden Kurbelwellenlagerbohrungen entspricht. Jede auf der Werkzeugwelle angeordnete Bearbeitungseinheit weist wenigstens eine Schleifscheibe auf. Ein axialer Abstand zwischen zwei Schleifscheiben zweier benachbarter Bearbeitungseinheiten entspricht einem Abstand zwischen zwei benachbarten Kurbelwellenlagerbohrungen. Damit eine möglichst hohe Rundschleifgenauigkeit erzielt wird, ist das Schleifwerkzeug auf der, dem Antrieb des Werkzeuges abgewandten Seite des Motors durch ein separates Gegenlager abgestützt.
Weiter sind aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2009 051 285 A1 ein Verfahren und ein Honwerkzeug zur Herstellung zumindest einer Lagerbohrung sowie ein Verbrennungsmotor mit zumindest einer gehonten Lagerbohrung bekannt. Offenbart ist u. a. ein Verfahren zur Herstellung zumindest einer Lagerbohrung in dem Verbrennungsmotor, insbesondere für eine Kurbelwelle oder eine Nockenwelle, mittels eines Honwerkzeuges, welches parallel zu einer Bohrungsachse der Lagerbohrung axial und um eine Werkzeugachse rotierend bewegt wird. Es wird vorgeschlagen, in einem unbelasteten Zustand der Lagerbohrung durch ein Formhonen der Innenfläche der Lagerbohrung eine derart asymmetrische Ausgangsform der Lagerbohrung zu erzeugen, dass die Lagerbohrung in einem Betriebszustand eine von der Ausgangsform abweichende symmetrische Betriebsform aufweist. Desweiteren wird ein Honwerkzeug zur Herstellung zumindest einer Lagerbohrung offenbart. Um eine bestmögliche Oberflächenqualität zu erhalten, ist auch das Honwerkzeug auf seiner, dem Werkzeugantrieb abgewandten Seite in einem Gegenlager gelagert, welches außerhalb des Verbrennungsmotors angeordnet ist.
Ferner sind aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2010 010 901 A1 , von der die vorliegende Erfindung ausgeht, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Feinbearbeiten einer Kurbelwellenlagerbohrung bekannt. Bei dem Verfahren zum Feinbearbeiten der Bohrung, insbesondere zum Feinbearbeiten einer Kurbelwellenlagerbohrung in einem Zylinderkurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine, wird ausgehend von einer vorbereiteten Bohrung eine fertig bearbeitete Bohrung mit einem vorgebbaren Sollmaß, einer vorgebbaren Sollstruktur der Bohrungsinnenfläche und einer vorgebbaren Sollposition der Bohrungsachse erzeugt. Das Verfahren ist gekennzeichnet durch mindestens eine Leistungshonoperation, bei der unter Verwendung eines Honwerkzeuges durch Honen der Bohrung bezogen auf den Durchmesser der Bohrung ein Abtrag von mindestens 0,5 mm erzeugt wird, wobei die Leistungshonoperation als achslagenkorrigierende Honoperation derart durchgeführt wird, dass durch die Leistungshonoperation eine Verlagerung der Bohrungsachse in Richtung der Sollposition erfolgt. Um eine möglichst hohe Qualität der gehonten Oberfläche zu erhalten, ist eine Werkstückhalterung für das Werkstück vorgesehen und weiter ein Gegenlager an der der Honspindel abgewandten Seite der Werkstückhalterung, zur drehbaren Lagerung des Honwerkzeuges, wobei das Gegenlager vorzugsweise bei der Hubbewegung des Honwerkzeuges mit dem Honwerkzeug mitbewegbar, d. h. in axialer Richtung lageveränderbar ist.
Auch wenn die oben genannten Vorrichtungen und Verfahren keine wesentlichen Nachteile aufweisen, ist es wünschenswert, den Platzbedarf für eine gattungsgemäße Bearbeitung eines Maschinengehäuses zu verringern.
Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. In dem erfindungsgemäßen, mit dem Kurbelgehäuse einstückigen Gegenlager, sozusagen eine Führungsbohrung, kann das Werkzeug für die Bearbeitung der Bohrung in dem Maschinengehäuse, beispielsweise eine Kurbelwellenlagerbohrung, geführt werden. So ist auch ein über die Standzeit des Werkzeuges unterschiedliches Ausweichen des Werkzeuges, beispielsweise durch unterschiedliche Materialien, nicht mehr möglich. In vorteilhafter Weise kann die Taktzeit der Bearbeitung um bis zu 25% reduziert werden, bei einer ausgezeichneten Koaxialität der gefertigten Bohrung.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Gemäß Patentanspruch 2 kann das Gegenlager je nach Ausführungsform kraft- oder form- und/oder stoffschlüssig mit dem Maschinengehäuse verbunden sein.
Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Gegenlager gemäß Patentanspruch 3 mit dem Maschinengehäuse in einem Gießverfahren hergesellt ist. In anderen Ausführungsformen kann es beispielsweise auch angeschraubt oder angeschweißt oder angelötet sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Gegenlager gemäß Patentanspruch 4 eine Verlängerung eines Bohrungsabschnittes, beispielsweise einem Kurbelwellenlager.
Besonders bevorzugt dient das Gegenlager gemäß Patentanspruch 5 als Bohrung für einen Radialwellendichtring. So ist eine bestmögliche Koaxialität zwischen Lager und Radialwellendichtring gegeben, was sich positiv auf die Dauerdichtheit auswirkt.
Bevorzugt ist der Innendurchmesser gemäß Patentanspruch 6 des Gegenlagers kleiner ausgeführt als der Bohrungsdurchmesser der Bohrungsabschnitte.
Gemäß Patentanspruch 7 kann das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur für eine Kurbelwellenlagergasse verwendet werden, sondern auch beispielsweise für eine Nockenwellenlagergasse und/oder eine Exzenterwellenlagergasse.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in einer einzigen Figur näher erläutert.
1 zeigt einen Blick auf ein erfindungsgemäßes Maschinengehäuse mit einer Bohrung für eine Brennkraftmaschine.
1 zeigt einen Blick auf ein erfindungsgemäßes Maschinengehäuse 1 für eine Brennkraftmaschine. Das Maschinengehäuse 1 weist eine Bohrung auf, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel von fünf voneinander beabstandeten Bohrungsabschnitten 2, 2' gebildet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Maschinengehäuse 1 beispielsweise ein Kurbelgehäuse mit fünf von Kurbelwellenlagern gebildeten Bohrungsabschnitten 2, 2'. Der Blick auf das Kurbelgehäuse erfolgt von unten auf die Kurbelwellenlagergasse der Kurbelwelle, wobei eine Ölwanne, die den Blick auf die Kurbelwellenlagergasse verhindern würde, nicht dargestellt ist. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Maschinengehäuse 1 auch ein Zylinderkopf sein. Auch die Bearbeitung von Lagerbohrungen für Ausgleichswellen in einem Kurbelgehäuse oder Lagerbohrungen für Nockenwellen und/oder Exzenterwellen in einem Zylinderkopf ist erfindungsgemäß möglich.
Zur Feinbearbeitung der Bohrung ist ein stangenförmiges, rotierendes und spanabhebendes Werkzeug 3 vorgesehen, das einerseits des Maschinengehäuses 1 durch eine Axialverschiebung in die aus Bohrungsabschnitten 2, 2' gebildete Bohrung einbringbar ist. Bei dem spanabhebenden Werkzeug 3 kann es sich beispielsweise um ein Feinbohrwerkzeug oder ein Schleifwerkzeug oder ein Honwerkzeug handeln. Zur Bearbeitung der einzelnen Bohrungsabschnitte 2, 2' weist das Werkzeug 3 für jeden Bohrungsabschnitt 2, 2' einen eigenen nicht bezifferten Schneidenbereich auf, der sich in der dargestellten Lage jeweils in einem Kurbelwellenlager befindet.
Damit beim Feinbearbeiten der Kurbelwellenlagergasse das Werkzeug 3 für eine optimale Oberflächenqualität möglichst schwingungsarm gehalten wird, ist auf der, einem Antrieb 6 des Werkzeuges 3 abgewandten Seite der Bohrung ein Gegenlager 4 für das Werkzeug vorgesehen, zur radialen Abstützung des Werkzeugs 3. Erfindungsgemäß ist das Gegenlager 4 einstückig mit dem Maschinengehäuse 1 ausgebildet. Durch diese Maßnahme kann auf ein separates, außerhalb des Maschinengehäuses 1 angeordnetes Gegenlager, wie aus dem oben zitierten Stand der Technik bekannt, verzichtet werden, wodurch die Bearbeitungsmaschine mit dem Werkzeug deutlich kürzer baut und weniger Platz einnimmt.
Weiter weist das in der 1 dargestellte Werkzeug 3 auf der dem Antrieb gegenüberliegenden Seite einen Führungszapfen 5 auf, der zur Führung des Werkzeuges 3 in dem Gegenlager 4 dient. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Gegenlager 4 einstückig mit dem Maschinengehäuse in einem Gießverfahren hergestellt. In weiteren Ausführungsbeispielen kann das Gegenlager 4 auch kraft- oder formschlüssig mit dem Maschinengehäuse verbunden sein. Beispielsweise kann das Gegenlager 4 angeschraubt und nach der Feinbearbeitung wieder entfernt werden oder es kann festgeschweißt oder festgelötet werden.
Bevorzugt ist das Gegenlager 4 eine Verlängerung eines Bohrungsabschnittes 2, 2', im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Kurbelwellenlager. Diese Ausgestaltung reduziert die Herstellkosten nochmals.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Gegenlager 4 auch als Bohrung für einen Radialwellendichtring dienen. Dies hat den Vorteil, dass die Koaxialität zwischen Radialwellendichtring und Kurbelwellenachse sehr exakt stimmt, so dass eine größtmögliche Dauerdichtheit des radialen Wellendichtringes gewährleistet ist.
Bevorzugt ist der Innendurchmesser des Gegenlagers 4 kleiner als ein Bohrungsdurchmesser der Bohrungsabschnitte 2, 2'.
Erfindungsgemäß wird das Anbringen einer Führungsmöglichkeit im Maschinengehäuse 1 für das Werkzeug 3 vorgeschlagen zur Bearbeitung der Kurbelwellenlagergasse mit einer definierten Führung des Werkzeuges 3. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann auf ein separates, außerhalb des Maschinengehäuses 1 liegendes Gegenlager 4 verzichtet werden. In dem erfindungsgemäßen, mit dem Kurbelgehäuse einstückigen Gegenlager 4, kann das Werkzeug 3 für die Bearbeitung der Bohrung in dem Maschinengehäuse 1, geführt werden. So ist auch ein über die Standzeit des Werkzeuges 3 unterschiedliches Ausweichen des Werkzeuges 3, beispielsweise durch unterschiedliche Materialien, nicht mehr möglich. In vorteilhafter Weise kann die Taktzeit der Bearbeitung um bis zu 25% reduziert werden, bei einer ausgezeichneten Koaxialität der gefertigten Bohrung.
Bezugszeichenliste

1: Maschinengehäuse
2, 2': Bohrungsabschnitt
3: Werkzeug
4: Gegenlager
5: Führungszapfen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102010006188 A1 [0002]
DE 102009051285 A1 [0003]
DE 102010010901 A1 [0004]

Claims

Maschinengehäuse (1) für eine Brennkraftmaschine, mit einer Bohrung die von zumindest zwei voneinander beabstandeten Bohrungsabschnitten (2, 2') gebildet ist, insbesondere eine Lagergasse in einem Kurbelgehäuse oder einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine, wobei zur Bearbeitung der Bohrung ein rotierendes, spanabhebendes Werkzeug (3) vorgesehen ist, das einerseits durch Axialverschiebung in die Bohrung einbringbar ist, wobei andererseits der Bohrung ein Gegenlager (4) für das Werkzeug (3) vorgesehen ist, zur radialen Abstützung des Werkzeuges (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager (4) einstückig mit dem Maschinengehäuse (1) ist.
Maschinengehäuse nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager (4) kraft- oder form- und/oder stoffschlüssig mit dem Maschinengehäuse (1) verbunden ist.
Maschinengehäuse nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager (4) mit dem Maschinengehäuse (1) in einem Gießverfahren hergestellt ist.
Maschinengehäuse nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager (4) eine Verlängerung eines Bohrungsabschnittes (2, 2') ist.
Maschinengehäuse nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager (4) als Bohrung für einen Radialwellendichtring vorgesehen ist.
Maschinengehäuse nach Patentanspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Innendurchmesser des Gegenlagers (4) kleiner ist als ein Bohrungsdurchmesser der Bohrungsabschnitte (2, 2').
Maschinengehäuse nach einem der Patentansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungsabschnitte (2, 2') eine Kurbelwellenlagergasse und/oder eine Nockenwellenlagergasse und/oder eine Exzenterwellenlagergasse bilden.