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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Lagereinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Aus dem Serienfahrzeugbau ist es bekannt, zur Lagerung von Kurbelwellen an korrespondierenden Kurbelgehäusen von jeweiligen Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen Lagereinrichtungen zu verwenden. Eine solche Lagereinrichtung weist eine Lagergasse auf mit zwei in axialer Richtung der Kurbelwelle voneinander beabstandeten, aufeinander folgenden Lagerstellen. Die Lagerstellen weisen dabei jeweils eine Lageraufnahme auf, welche üblicherweise auch als Lagerbohrung bezeichnet wird. Im über die Lagereinrichtung am Kurbelgehäuse gelagerten Zustand durchdringt die Kurbelwelle die jeweiligen Lageraufnahmen bzw. Lagerbohrungen.
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Die Lageraufnahmen werden dabei jeweils von wenigstens einem Lagerelement der jeweiligen Lagerstelle zumindest teilweise begrenzt. Bei derartigen Lagerelementen kann es sich beispielsweise um einen sogenannten Lagerstuhl oder einen damit korrespondierenden Lagerdeckel handeln. Mit anderen Worten umfasst eine erste der Lagerstellen einen ersten Lagerdeckel und einen ersten Lagerstuhl, welche eine erste der Lageraufnahmen jeweils teilweise und beispielsweise jeweils zur Hälfte begrenzen. Der erste Lagerdeckel und der erste Lagerstuhl sind unter Ausbildung der ersten Lageraufnahme miteinander verbunden. Die zweite Lagerstelle weist einen zweiten Lagerstuhl und einen damit korrespondierenden, zweiten Lagerdeckel auf, welche die in axialer Richtung der Kurbelwelle von der ersten Lageraufnahme beabstandete, zweite Lageraufnahme jeweils teilweise und beispielsweise jeweils zur Hälfte begrenzen. Der zweite Lagerdeckel und der zweite Lagerstuhl sind dabei unter Ausbildung der zweiten Lageraufnahme miteinander verbunden.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass die Lagerdeckel und die Lagerstühle jeweils separat vom Kurbelgehäuse ausgebildet sind. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die Lagerstühle jeweils einstückig mit dem Kurbelgehäuse ausgebildet sind.
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Die Fertigung der die Lagerelemente umfassenden Lagereinrichtung hat sich als besonders aufwändig erwiesen, da eine Vielzahl von Fertigungsschritten durchzuführen ist.
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Ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Lagereinrichtung zur Lagerung einer Welle, insbesondere einer Kurbelwelle, an einem Gehäuse einer Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise der
DE 10 2011 015 929 A1 als bekannt zu entnehmen. Bei diesem Verfahren wird wenigstens ein erstes Lagerelement einer ersten Lagerstelle der Lagereinrichtung und wenigstens ein zweites Lagerelement einer in axialer Richtung der Welle von der ersten Lagerstelle beabstandeten, zweiten Lagerstelle der Lagereinrichtung wenigstens einem ersten Fertigungsschritt unterzogen, wobei die Lagerelemente während des ersten Fertigungsschritts separat voneinander und separat von dem Gehäuse sind. Mit anderen Worten werden die Lagerelemente in einem voneinander separaten und von dem Gehäuse separaten Zustand dem ersten Fertigungsschritt unterzogen.
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Bei dem Verfahren wird wenigstens ein zeitlich auf den ersten Fertigungsschritt folgender, zweiter Fertigungsschritt durchgeführt. Die Lagerelemente werden dem zweiten Fertigungsschritt unterzogen, wobei die Lagerelemente während des zweiten Fertigungsschritts mit dem Gehäuse und über das Gehäuse miteinander verbunden sind. Dies bedeutet, dass die Lagerelemente zeitlich nach dem ersten Fertigungsschritt mit dem Gehäuse verbunden, d. h. an diesem montiert werden, und in diesem mit dem Gehäuse und über das Gehäuse miteinander verbundenen Zustand dem zweiten Fertigungsschritt unterzogen werden.
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Die
DE 10 2007 058 757 A1 offenbart eine Kurbelwellenlagerung, mit mindestens einem Lagerbock und mindestens einer einen Wälzkörper umfassenden Wälzkörperanordnung. Dabei ist es vorgesehen, dass der mindestens eine Lagerbock eine Laufbahn aufweist, auf der die Wälzkörper der Wälzkörperanordnung direkt abrollen.
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Schließlich offenbart die
DE 102 16 329 B4 eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, einem Zylinderkopf und einem Triebwerk, wobei das Triebwerk aus einer Kurbelwelle, Pleuel und Kolben besteht. Ferner ist eine Lagerung des Triebwerks im Kurbelgehäuse vorgesehen, wobei die Lagerung aus mindestens einem Lagerdeckel und mindestens einem Lagerstuhl besteht. Der Lagerstuhl ist separat in das Kurbelgehäuse eingesetzt. Dabei ist es vorgesehen, dass das Triebwerk mit Lagerdeckel und Lagerstuhl eine vormontierte Einheit bildet und die Lagerstühle und Lagerdeckel über die Kurbelwelle ohne jeweilige Passung der einzelnen Lagerstühle zum Kurbelgehäuse positioniert sind.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Lagereinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders zeit- und kostengünstige Fertigung der Lagereinrichtung realisierbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um ein Verfahren zum Herstellen einer Lagereinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, mittels welchem sich eine besonders einfache, zeit- und kostengünstige Fertigung der Lagereinrichtung realisieren lässt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Lagerelemente wenigstens einem dritten Fertigungsschritt unterzogen werden, wobei die Lagerelemente während des dritten Fertigungsschritts separat von dem Gehäuse und über eine vom Gehäuse unterschiedliche Vorrichtung miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten sind die Lagerelemente während des dritten Fertigungsschritts mit der vom Gehäuse unterschiedlichen Vorrichtung verbunden und über diese Vorrichtung miteinander verbunden, wobei sie in diesem Zustand dem dritten Fertigungsschritt unterzogen werden.
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Hierdurch ist es möglich, das jeweilige Lagerelement, welches auch als Lagersegment bezeichnet wird, einzeln und außerhalb des Gehäuses, d. h. von diesem separat, auf ein definiertes Maß, insbesondere Aufmaß, zu fertigen. Dabei werden die Lagerelemente in dem voneinander separaten und jeweils von dem Gehäuse separaten Zustand vorzugsweise nur den nötigsten Fertigungsschritten unterzogen. Dies bedeutet, dass die Anzahl an ersten Fertigungsschritten, im Rahmen derer die Lagerelemente einzeln, d. h. separat voneinander und separat vom Gehäuse bearbeitet bzw. einer Fertigungshandlung unterzogen werden, möglichst gering gehalten wird. Vorzugsweise wird – soweit möglich – eine möglichst hohe Anzahl an dritten Fertigungsschritten vorgesehen, im Rahmen derer die Lagerelemente in miteinander über die Vorrichtung verbundenem Zustand bearbeitet bzw. einer Fertigungshandlung unterzogen werden. Während dieser vorzugsweise besonders hohen Anzahl an dritten Fertigungsschritten sind die Lagerelemente über die Vorrichtung miteinander verbunden und somit vom insbesondere als Kurbelgehäuse ausgebildeten Gehäuse separat. Bei diesen dritten Fertigungsschritten kann es sich insbesondere um eine spanende Bearbeitung mit beispielsweise der zumindest teilweisen Ausbildung einer jeweiligen Lagerbohrung handeln. Ferner kann es sich bei diesen dritten Fertigungsschritten um ein Härten und/oder um ein Bearbeiten auf Endmaß etc. handeln.
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Weiterhin vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Lagerelemente im zweiten Fertigungsschritt fertig bearbeitet und insbesondere lediglich fertig bearbeitet werden. Hierbei findet beispielsweise eine Feinbearbeitung im über das Gehäuse miteinander verbundenen Zustand statt, so dass besonders geringe Toleranzen insbesondere hinsichtlich einer fluchtenden Anordnung von jeweiligen Lageraufnahmen der Lagerelemente sowie hinsichtlich einer erwünschten Form, insbesondere Zylinderform, realisiert werden kann. Somit ist es besonders vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Lagerelemente überwiegend in über die Vorrichtung miteinander verbundenem Zustand und somit separat vom Gehäuse bearbeitet werden. Mit anderen Worten ist im Vergleich mit den ersten Fertigungsschritten und den zweiten Fertigungsschritten eine besonders hohe Anzahl an dritten Fertigungsschritten vorgesehen, um somit eine besonders einfache, zeit- und kostengünstige Fertigung der Lagereinrichtung zu realisieren.
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Hierdurch ist es möglich, die Lagerelemente im Rahmen des wenigstens einen dritten Fertigungsschritts separat vom Kurbelgehäuse, jedoch in miteinander verbundenem Zustand zu bearbeiten bzw. Fertigungshandlungen zu unterziehen, so dass die Lagerelemente als Lieferteile besonders umfangreich vorbearbeitet und in diesem fast fertig bearbeiteten Zustand an eine Fertigungslinie zum Herstellen des Gehäuses angeliefert werden können. Die Lagerelemente müssen dann vorzugsweise nur noch am Gehäuse montiert und vorzugsweise lediglich einem letzten Fertigungsschritt in Form des zweiten Fertigungsschritts unterzogen werden, in dessen Rahmen die Lagerelemente fertig bearbeitet bzw. fein bearbeitet werden. Hierdurch können auch besonders genaue und geringe Toleranzen einer Lagergasse zum Lagern der Welle realisiert werden.
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Die Fertigungslinie zum Herstellen des beispielsweise als Kurbelgehäuse ausgebildeten Gehäuses kann besonders kostengünstig gestaltet werden, da in dieser Fertigungslinie lediglich die Feinbearbeitung der Lagerelemente in Zusammenbau mit dem Kurbelgehäuse vorgesehen ist. Hierdurch kann auch die von der Fertigungslinie zum Herstellen des Gehäuses benötigte Fläche sowie Anzahl an Bearbeitungsmaschinen zum Herstellen des Gehäuses gering gehalten werden. Darüber hinaus sind besonders geringe Takt- und Prozesszeiten realisierbar. Gleichzeitig können durch die Fertigbearbeitung im Zusammenhang mit dem Gehäuse besonders geringe Toleranzen insbesondere hinsichtlich der Fluchtung von Lageraufnahmen der Lagereinrichtung und/oder hinsichtlich einer jeweiligen Zylinderform der Lageraufnahmen realisiert werden.
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Die Vorrichtung zum vom Gehäuse unabhängigen Verbinden der Lagerelemente miteinander kann dabei mehrmals, d. h. für mehrere, zeitlich aufeinanderfolgende, dritte Fertigungsschritte verwendet werden, was der kostengünstigen Fertigung der Lagereinrichtung zugutekommt. Ferner kommt die Realisierbarkeit der geringen Toleranzen insbesondere hinsichtlich der Fluchtung bzw. Koaxialität und/oder hinsichtlich der Zylinderform einer hohen Betriebssicherheit, einer geringen Reibleistung sowie geringen Belastungen der beispielsweise als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine insgesamt zugute, so dass diese besonders effizient und somit kraftstoffverbrauchsarm betrieben werden kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Perspektivansicht eines urgeformten Lagerteils einer Lagereinrichtung zur Lagerung einer Welle in Form einer Kurbelwelle an einem Gehäuse in Form eines Kurbelgehäuses einer als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine;
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2a eine schematische und perspektivische Schnittansicht des bearbeiteten Lagerteils;
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2b ausschnittsweise eine schematische, perspektivische und geschnittene Unteransicht des bearbeiteten Lagerteils gemäß 2a;
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3 eine schematische Perspektivansicht von Lagerteilen der Lagereinrichtung, welche von dem Kurbelgehäuse separat und über eine Vorrichtung miteinander verbunden sind und in diesem Zustand wenigstens einem Fertigungsschritt unterzogen werden;
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4a eine weitere schematische und perspektivische Schnittansicht des weiter bearbeiteten Lagerteils gemäß 2a und 2b;
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4b ausschnittsweise eine schematische, perspektivische und geschnittene Unteransicht des Lagerteils gemäß 4a;
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5 eine weitere schematische Perspektivansicht der weiter bearbeiteten, vom Kurbelgehäuse separaten und über die Vorrichtung miteinander verbundenen Lagerteile gemäß 3;
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6 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht des Kurbelgehäuses, an welchem die Lagerteile befestigt sind;
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7 eine weitere schematische Perspektivansicht der Lagerteile gemäß 5, welche über eine vom Kurbelgehäuse unterschiedliche, weitere Vorrichtung miteinander verbunden und vom Kurbelgehäuse separat sind und in diesem Zustand einer Bearbeitung unterzogen werden;
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8 eine schematische Seitenansicht der über die weitere Vorrichtung miteinander verbundenen und vom Kurbelgehäuse separaten Lagerteile gemäß 7; und
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9 eine schematische Vorderansicht der Lagerteile gemäß 7 und 8.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 bis 9 dienen zur Veranschaulichung eines Verfahrens, mittels welchem eine aus 3 und 5 erkennbare und im Ganzen mit 10 bezeichnete Lagereinrichtung hergestellt wird. Die Lagereinrichtung 10 dient dabei zur Lagerung einer Welle in Form einer Kurbelwelle an einem Gehäuse in Form eines aus 6 erkennbaren Kurbelgehäuses 12 einer als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine. Die Verbrennungskraftmaschine dient dabei beispielsweise zum Antreiben eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens.
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Wie aus 3 und 5 erkennbar ist, umfasst die Lagereinrichtung 10 vorliegend fünf Lagerteile 14. Die Lagerteile 14 werden auch als Lagerpaare bezeichnet, da sie jeweils ein erstes Lagerelement 16 in Form eines sogenannten Lagerstuhls und ein damit korrespondierendes, zweites Lagerelement 18 in Form eines sogenannten Lagerdeckels umfassen. Wie in Zusammenschau mit 6 erkennbar ist, handelt es sich bei den Lagerelementen 16, 18 um separat vom Kurbelgehäuse 12 ausgebildete, jeweilige Bauteile. Dadurch ist es möglich, das Kurbelgehäuse 12 aus einem ersten Werkstoff und die Lagerelemente 16, 18 aus einem jeweiligen, zweiten und vom ersten Werkstoff unterschiedlichen Werkstoff herzustellen. So ist es beispielsweise möglich, das Kurbelgehäuse 12 aus einem Leichtmetall, insbesondere einer Leichtmetalllegierung und beispielsweise aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung zu bilden, während die Lagerelemente 16, 18 aus einem Stahl hergestellt werden können. Hierdurch kann ein besonders geringes Gewicht der Verbrennungskraftmaschine insgesamt dargestellt werden bei gleichzeitiger Realisierung einer besonders steifen, festen und stabilen Lagerung der Kurbelwelle am Kurbelgehäuse 12.
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Die Lagerteile 14 und somit die jeweiligen Lagerelemente 16, 18 der Lagereinrichtung 10 werden im Zuge ihrer Herstellung bzw. Fertigung mit einer jeweiligen Lageraufnahme 20 versehen, welche auch als Lagerbohrung bezeichnet wird. In ihrem über die Lagereinrichtung 10 am Kurbelgehäuse 12 gelagerten Zustand durchdringt die Kurbelwelle die jeweiligen Lageraufnahmen 20.
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Die in axialer Richtung der Kurbelwelle voneinander beabstandeten, nacheinander angeordneten Lageraufnahmen 20 bilden eine sogenannte Lagergasse 26 zur Lagerung der Kurbelwelle. Die Lageraufnahmen 20 sind dabei jeweils einer Lagerstelle der Lagergasse 26 und somit der Lagereinrichtung 10 zugeordnet. Dies bedeutet, dass eine erste der Lagerstellen eine erste der Lageraufnahmen 20 und eine in axialer Richtung von der ersten Lagerstelle beabstandete, zweite der Lagerstellen eine in axialer Richtung von der ersten Lageraufnahme 20 beabstandete, zweite der Lageraufnahmen 20 aufweist usw. Demzufolge umfasst die erste Lagerstelle ein erstes der Lagerteile 14 und dessen Lagerelemente 16, 18, während die zweite Lagerstelle ein in axialer Richtung der Kurbelwelle vom ersten Lagerteil 14 beabstandetes, zweites der Lagerteile 14 und dessen Lagerelemente 16, 18 umfasst usw.
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Wie besonders gut aus 6 erkennbar ist, wird die jeweilige Lageraufnahme 20 des jeweiligen Lagerteils 14 teilweise und vorliegend zu einer ersten Hälfte durch ein Aufnahmeelement in Form einer Ausnehmung 22 des jeweiligen Lagerelements 16 und teilweise und vorliegend zur zweiten Hälfte durch ein Aufnahmeelement in Form einer Ausnehmung 24 des Lagerelements 18 begrenzt. Sind die jeweiligen Lagerelemente 16, 18 eines der Lagerteile 14 am Kurbelgehäuse 12 montiert und miteinander verbunden, so ist – wie aus 6 erkennbar ist – die jeweilige Lageraufnahme 20 vollständig ausgebildet.
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Die Kurbelwelle kann dabei beispielsweise unter Vermittlung wenigstens eines jeweiligen und in der jeweiligen Lageraufnahme 20 zumindest teilweise anordenbaren Lagermittels am jeweiligen Lagerteil 14 und darüber am Kurbelgehäuse 12 gelagert sein. Bei diesem Lagermittel handelt es sich beispielsweise um ein Gleitlagerelement, mittels welchem eine Gleitlagerung der Kurbelwelle darstellbar ist. Vorzugsweise werden zur Darstellung der Gleitlagerung zwei miteinander korrespondierende Gleitlagerelemente in Form von Gleitlagerschalen verwendet.
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Alternativ dazu kann es sich bei dem wenigstens einen Lagermittel um ein Wälzlagerelement handeln, mittels welchem eine Wälzlagerung der Kurbelwelle am Kurbelgehäuse 12 darstellbar ist. Dies bedeutet, dass das zuvor und im Folgenden Geschilderte ohne weiteres auf eine Gleitlagerung sowie auf eine Wälzlagerung der Kurbelwelle am Kurbelgehäuse 12 übertragen werden kann.
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Das Wälzlagerelement kann dabei Wälzkörper umfassen, welche beispielsweise unter Vermittlung von jeweiligen Lagerringen an der Kurbelwelle einerseits und/oder am jeweiligen Lagerteil 14 bzw. an dessen Lagerelemente 16, 18 andererseits abgestützt sind. Alternativ dazu kann auf derartige Lagerringe verzichtet werden, so dass die Wälzkörper beispielsweise direkt an einer innenumfangsseitigen Mantelfläche des jeweiligen Lagerteils 14 und/oder direkt an einer außenumfangsseitigen Mantelfläche der Kurbelwelle abwälzen. Hierdurch kann eine besonders kompakte Wälzlagerung dargestellt werden.
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Wie im Folgenden erläutert wird, sind zur Herstellung der Lagereinrichtung 10 wenigstens ein erster Fertigungsschritt oder erste Fertigungsschritte, wenigstens ein zweiter Fertigungsschritt oder zweite Fertigungsschritte sowie wenigstens ein dritter Fertigungsschritt oder dritte Fertigungsschritte vorgesehen.
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1, 2a und 2b dienen dabei zur Veranschaulichung der ersten Fertigungsschritte. Die Lagerteile 14 werden im Rahmen des Verfahrens den ersten Fertigungsschritten unterzogen, wobei die Lagerteile 14 während der ersten Fertigungsschritte separat voneinander und separat vom Kurbelgehäuse 12 sind. 1 zeigt dabei eines durch Schmieden urgeformtes der Lagerteile 14, wobei jedes der Lagerteile 14 durch schmieden aus einem jeweiligen Rohteil hergestellt wird. Die jeweiligen Lagerteile 14 werden somit separat voneinander und separat vom Kurbelgehäuse 12, d. h. einzeln den ersten Fertigungsschritten unterzogen.
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Zunächst wird ein erster Teil der ersten Fertigungsschritte durchgeführt, wobei das jeweilige Rohteil im geschmiedet, gelocht und entgratet und gestrahlt wird. Darüber hinaus werden die jeweiligen, geschmiedeten Rohteile bzw. die Lagerteile 14 im Rahmen der Durchführung des ersten Teils der ersten Fertigungsschritte spannungsarm geglüht. Die Rohteile sind dabei voneinander und von dem Kurbelgehäuse separat.
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2a und 2b zeigen das weiter bearbeitete Rohteil bzw. Lagerteil 14. Im Rahmen einer sich zeitlich an den ersten Teil anschließenden, ersten Vorbearbeitung des Verfahrens werden weitere der ersten Fertigungsschritte durchgeführt. Dabei werden die Lagerteile 14 separat voneinander und separat vom Kurbelgehäuse mechanisch bzw. spanend bearbeitet, wobei beispielsweise jeweilige Anbindungsflächen 28 der Lagerteile 14 ausgebildet werden. Im späteren, am Kurbelgehäuse 12 montierten Zustand stützen sich die Lagerteile 14 über die Anbindungsflächen 28 am Kurbelgehäuse 12 ab, wobei die Lagerteile 14 über ihre Anbindungsflächen 28 das Kurbelgehäuse 12 direkt berühren. Darüber hinaus können im Rahmen der ersten Vorbearbeitung seitliche Anlageflächen 29, Durchgangsbohrungen 30 wenigstens eine jeweilige Bohrung 32 für ein Schmiermittel sowie Auflageflächen 34 für einen jeweiligen Schraubenkopf durch mechanisches, insbesondere spanendes, Bearbeiten ausgebildet werden. Die Lagerteile 14 stützen sich im späteren, am Kurbelgehäuse 12 montierten Zustand über die seitlichen Anlageflächen 29 am Kurbelgehäuse 12 ab.
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Vorzugsweise wird die Anzahl an ersten Fertigungsschritten, während derer die Lagerteile 14 separat voneinander separat vom Kurbelgehäuse 12 bearbeitet bzw. jeweiligen Fertigungshandlungen unterzogen werden, besonders gering gehalten.
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Das Verfahren umfasst auch wenigstens einen zweiten Fertigungsschritt. Im zweiten Fertigungsschritt werden die Lagerteile 14 fertig bearbeitet, wozu sie beispielsweise feinbearbeitet werden. Während des zweiten Fertigungsschritts sind die jeweiligen Lagerteile 14 mit dem Kurbelgehäuse 12 verbunden und über das Kurbelgehäuse 12 miteinander verbunden, wie es aus 6 erkennbar ist. Vorzugsweise ist lediglich ein zweiter Fertigungsschritt vorgesehen, in welchem die Lagerteile 14, insbesondere ihre jeweiligen, innenumfangsseitigen und die jeweilige Lageraufnahme 20 begrenzenden Flächen fertig bearbeitet werden.
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Das Verfahren umfasst auch wenigstens einen dritten Fertigungsschritt oder eine Mehrzahl von dritten Fertigungsschritten, während derer die Lagerteile 14 miteinander verbunden, jedoch separat vom Kurbelgehäuse 12 sind und in diesem Zustand bearbeitet bzw. jeweiligen Fertigungshandlungen unterzogen werden. Im Vergleich zur Anzahl der ersten Fertigungsschritte und der dritten Fertigungsschritte ist die Anzahl der zweiten Fertigungsschritte vorzugsweise besonders hoch. So ist es möglich, die Lagerteile 14 besonders umfangreich zeitlich vor ihrer Montage am Kurbelgehäuse 12 zu bearbeiten, so dass sie im am Kurbelgehäuse 12 und über das Kurbelgehäuse 12 miteinander verbundenen Zustand lediglich einer Fertigbearbeitung (zweiter Fertigungsschritt) unterzogen werden müssen. Dadurch kann das Kurbelgehäuse 12 besonders zeit- und kostengünstig hergestellt werden.
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Während der dritten Fertigungsschritte sind die Lagerteile 14 – wie besonders gut aus 3 und 5 erkennbar ist – vom Kurbelgehäuse 12 separat und über eine Hilfsvorrichtung 36 miteinander verbunden. Die Hilfsvorrichtung 36 ist dabei eine vom Kurbelgehäuse 12 unterschiedliche Vorrichtung und übernimmt die Rolle des Kurbelgehäuses 12, so dass die Lagerteile 14 unabhängig vom Kurbelgehäuse 12 in miteinander verbundenem Zustand den dritten Fertigungsschritten unterzogen werden können.
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Im Rahmen der sich an die ersten Fertigungsschritte (erster Teil und erste Vorbearbeitung) anschließenden dritten Fertigungsschritte werden die jeweils noch einstückig ausgebildeten Lagerteile 14 vorzugsweise zunächst mit der jeweiligen Lagerbohrung (Lageraufnahme 20) versehen, wobei die jeweiligen Lagerelemente 16, 18 mit ihrer jeweiligen Ausnehmung 22 bzw. 24 versehen werden. Mit anderen Worten werden die Lagerteile 14 im Paket mit der jeweiligen Lagerbohrung versehen.
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Zum Verbinden der jeweiligen Lagerteile 14 mit der Hilfsvorrichtung 36 werden jeweilige Schrauben 38 verwendet, welche durch die zuvor einzeln ausgebildeten Durchgangsbohrungen 30 hindurchgesteckt und in die Hilfsvorrichtung 36 eingeschraubt werden.
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Darüber hinaus ist im Rahmen der dritten Fertigungsschritte vorgesehen, dass die Lagerteile 14 separat vom Kurbelgehäuse 12 und in dem über die Hilfsvorrichtung 36 miteinander verbundenen Zustand, d. h. im Paket, gehärtet werden. Hierbei kann beispielsweise ein induktives Vorschubhärten und ein Anlassen erfolgen. Somit schließt sich an den ersten Teil und die erste Vorbearbeitung zunächst das Ausbilden der jeweiligen Lagerbohrung an, woran sich das Härten im Paket anschließt.
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Wie aus 4a und 4b erkennbar ist, kann sich an das Härten im Paket eine zweite Vorbearbeitung anschließen, in deren Rahmen vierte Fertigungsschritte durchgeführt werden. Dabei werden die Anbindungsflächen 28, die seitlichen Anlageflächen 29, die Auflageflächen 34 bearbeitet, insbesondere nachbearbeitet. Ferner werden bei der zweiten Vorbearbeitung beispielsweise jeweilige Bohrungen 31 und jeweilige Gewinde 33 für eine Leiterplattenanbindung ausgebildet. Darüber hinaus kann bei der zweiten Vorbearbeitung auch eine Bearbeitung der jeweiligen Lagerbohrung vorgesehen sein. Den vierten Fertigungsschritten werden die Lagerteile 14 wie den ersten Fertigungsschritten in einem Zustand unterzogen, in welchem sie separat voneinander und separat vom Kurbelgehäuse 12 sind.
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Im Anschluss an die zweite Vorbearbeitung daran findet ein Cracken, d. h. ein Zertrennen der noch einstückigen Lagerteile 14 statt. Hierbei werden die bis hierhin noch einstückigen Lagerteile 14 jeweils in zwei Teile, nämlich die Lagerelemente 16, 18 geteilt. Zum Cracken wird eine Laserkerbe mit einer Schräge von 7° gesetzt. Daran schließt sich das eigentliche Cracken, d. h. das Zertrennen des jeweiligen Lagerteils 14 an. Die Lagerelemente 16, 18 des jeweiligen Lagerteils 14 werden – wie aus 5 erkennbar ist – miteinander und mit der Hilfsvorrichtung 36 verschraubt. Das Verschrauben und somit das Verbinden mit der Hilfsvorrichtung 36 und über diese miteinander kann zeitlich nach dem Cracken oder vor dem Cracken stattfinden, so dass die Lagerteile 14 während des Crackens bereits mit der Hilfsvorrichtung 36 und über diese miteinander verbunden sind.
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Dann wird die Schraubverbindung geöffnet, um sogenannten Crackflitter zu entfernen. Daran anschließend werden die Lagerelemente 16, 18 wieder miteinander und mit der Hilfsvorrichtung 36 verschraubt. Im Anschluss daran wird die jeweilige Lagerbohrung, insbesondere ihr jeweiliger Innendurchmesser, auf ein definiertes Aufmaß vorbearbeitet, wobei dies im Paket, d. h. im über die Hilfsvorrichtung 36 miteinander verbundenen Zustand mit den Lagerteilen 14 erfolgt.
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Im Anschluss daran ist vorzugsweise lediglich die Durchführung des einen, zweiten Fertigungsschritts vorgesehen, in dessen Rahmen eine Fertigbearbeitung der jeweiligen Lagerbohrungen im Zusammenbau mit dem Kurbelgehäuse 12 erfolgt.
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Wie im Folgenden noch näher erläutert wird, kann im Rahmen der anhand von 2a und 2b geschilderten, ersten Vorbearbeitung, wobei die Anbindungsflächen 28, die seitlichen Anlageflächen 29, die Durchgangsbohrungen 30 und die Auflageflächen 34 ausgebildet werden, auch eine entsprechende, erste Vorbearbeitung im Paket vorgesehen sein.
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Vorzugsweise wird eine besonders hohe Anzahl der dritten Fertigungsschritte vorgesehen, während die Anzahl der ersten und zweiten und gegebenenfalls vierten Fertigungsschritte besonders gering gehalten wird. Dadurch kann eine besonders kostengünstige Herstellung realisiert werden.
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Bei einer Variante des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das geschilderte Zertrennen bzw. Cracken der zunächst noch einstückigen Lagerteile 14 in die beiden Lagerelemente 16, 18 zeitlich vor dem Härten erfolgt. Dies bedeutet, dass zunächst der erste Teil der ersten Fertigungsschritte, und daran anschließend die erste Vorbearbeitung mit den weiteren ersten Fertigungsschritten durchgeführt werden. Zunächst wird also das jeweilige Rohteil geschmiedet, gelocht und entgratet, gestrahlt und spannungsarm geglüht. Daran anschließend werden die Anbindungsflächen 28 zum Kurbelgehäuse 12, die seitlichen Anlageflächen 29, die Durchgangsbohrungen 30 für jeweilige Schrauben, die wenigstens eine Bohrung 32 für das Schmiermittel sowie die Auflageflächen 34 ausgebildet, wobei dies im Rahmen der ersten Fertigungsschritte erfolgt, d. h. die Lagerteile 14 sind voneinander und vom Kurbelgehäuse 12 separat. Im Rahmen dieser ersten Vorbearbeitung kann auch die jeweilige Herstellung der jeweiligen Lagerbohrung vorgesehen sein. Die Lagerbohrung kann auch im Zuge der zweiten Vorbearbeitung hergestellt oder nachbearbeitet werden.
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Im Gegensatz zum zuvor Geschilderten schließt sich nun die erste Vorbearbeitung nicht das Härten im Paket, sondern das Cracken, d. h. das Zertrennen der jeweiligen Lagerteile 14 in die Lagerelemente 16, 18 an. Hierbei wird zunächst die Laserkerbe mit einer Schräge von 7° gesetzt. Schließlich werden die Lagerteile 14 einzeln zertrennt (gecrackt). Die Lagerelemente 16, 18 werden miteinander und mit der Hilfsvorrichtung 36 verschraubt, die jeweilige Schraubverbindung wird geöffnet, um Crackflitter zu entfernen und die Lagerelemente 16, 18 werden wieder miteinander mit der Hilfsvorrichtung 36 verschraubt, woraufhin vorzugsweise die Lagerbohrungen im Paket vorbearbeitet werden.
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Im Anschluss daran erfolgt schließlich das Härten im Paket, wozu ein induktives Vorschubhärten und ein Anlassen vorgesehen sein können.
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Daran schließt sich die geschilderte, zweite Vorbearbeitung an, wobei die Anbindungsflächen 28, die seitlichen Anlageflächen 29, die Auflageflächen 34 sowie jeweils die wenigstens eine Bohrung 31 und das wenigstens ein Gewinde 33 für die Leiterplattenanbindung ausgebildet bzw. bearbeitet werden. Diese zweite Vorbearbeitung kann einzeln erfolgen.
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An die zweite Vorbearbeitung schließt sich dann beispielsweise eine dritte Vorbearbeitung an, wobei die Lagerelemente 16, 18 miteinander und mit der Hilfsvorrichtung 36 verschraubt werden. Schließlich wird die jeweilige Lagerbohrung auf ein definiertes Aufmaß im Paket bearbeitet. Kommt es beim Härten zu einem nur sehr geringen Wärmeverzug, so kann die zweite Vorbearbeitung entfallen.
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Anhand von 7 bis 9 ist eine weitere Ausführungsform des Verfahrens veranschaulicht. Um bei einer vom Kurbelgehäuse 12 separaten Fertigung der Lagergasse 26 zu verhindern, dass es zu unerwünscht hohen Toleranzen einer fluchtenden Ausrichtung der Lagerbohrungen, einer jeweiligen Zylinderform aufgrund von Formtoleranzen, zu unerwünschten Werkstoffinhomogenitäten, zu unerwünschtem, elastisch-plastischem Verhalten sowie zu einer unerwünschten Streuung einer Vorspannkraft von Lagerstuhlschrauben 40 zum Befestigen der Lagerteile 14 am Kurbelgehäuse 12 kommt, ist die Verwendung einer in 7 bis 9 gezeigten Vorrichtung 42 vorgesehen. Dabei kann die Vorrichtung 42 anstelle der Hilfsvorrichtung 36 oder zusätzlich zur Hilfsvorrichtung 36 verwendet werden. Die Vorrichtung 42 dient dazu, die jeweiligen Lagerteile 14 unabhängig vom Kurbelgehäuse 12 miteinander zu verbinden, um so die jeweiligen Anbindungsflächen 28 in einem jeweiligen Zustand der Lagerteile 14 herzustellen, in dem die Lagerteile 14 vom Kurbelgehäuse 12 separat, jedoch über die Vorrichtung 42 miteinander verbunden sind.
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Die Anbindungsflächen 28 werden auch als Bezugsflächen bezeichnet, da sie eine wichtige Rolle für die Positionierung der Lagerteile 14 zum Kurbelgehäuse 12 spielen. Dies ist der Fall, da sich die Lagerteile 14 über die Anbindungsflächen 28 am Kurbelgehäuse 12 abstützen. Gleiches kann auf die seitlichen Anlageflächen 29 zutreffen, über die sich die Lagerteile 14 gegebenenfalls auch am Kurbelgehäuse 12 abstützen können.
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In 7 ist die Längsrichtung der Lagergasse 26 durch einen Richtungspfeil 44, die Hochrichtung des Kurbelgehäuses 12 und somit der Verbrennungskraftmaschine durch einen Richtungspfeil 46 und die Querrichtung durch einen Richtungspfeil 48 veranschaulicht. Mittels der Vorrichtung 42 ist es möglich, die Anbindungsflächen 28 und die seitlichen Anlageflächen 29 nach der Bearbeitung der Lagergasse 26 und im Zusammenbau der Lagerteile 14 mit der Vorrichtung 42 herzustellen bzw. zu bearbeiten, insbesondere nachzubearbeiten.
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Mittels der Vorrichtung 42 ist es somit insbesondere möglich, die Anbindungsflächen 28 und die seitlichen Anlageflächen 29 separat vom Kurbelgehäuse 12 zeitlich nach dem Härten im Paket insbesondere im Rahmen der zweiten Vorbearbeitung und/oder zeitlich nach dem Cracken nachzubearbeiten.
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Die Fertigung bzw. Herstellung oder Bearbeitung der Anbindungsflächen 28 und/oder der seitlichen Anlageflächen 29 erfolgt nun derart, dass die vorbearbeiteten Lagerteile 14 an der Vorrichtung 42 im Vergleich zu ihrer Befestigung an der Hilfsvorrichtung 36 auf dem Kopf stehend montiert werden. Dabei ist es beispielsweise vorgesehen, dass die Lagergasse 26 im Bezug zu einer seitlichen Bezugsfläche 50 der Vorrichtung 42 und einer unteren Bezugsfläche 52 der Vorrichtung 42 hergestellt wird. Die Bezugsfläche 50 verläuft dabei zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Querrichtung (Richtungspfeil 48), während die Bezugsfläche 52 zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Hochrichtung (Richtungspfeil 46) verläuft.
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Danach werden die jeweiligen Anbindungsflächen 28 und/oder die seitlichen Anlageflächen 29 gefertigt, wobei sie im Bezug zur jeweiligen Lagerbohrung gefertigt werden. Durch die jeweiligen, seitlichen Anlageflächen 29 können Versätze in Querrichtung, relative Versätze um die Hochrichtung und/oder etwaige weitere Versätze kompensiert werden. Durch die jeweilige Anbindungsfläche 28 werden Versätze in Hochrichtung sowie ein etwaiges, elastisch-plastisches Verhalten der Vorrichtung 42 und Versätze um die Längsrichtung etc. kompensiert.
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Wie aus 9 erkennbar ist, kann die Vorrichtung 42 ein seitliches Anschlagelement 54 mit einer Anschlagfläche 56 umfassen, mittels welchem das jeweilige Lagerteil 14 auch in Querrichtung (Richtungspfeil 48) positioniert werden kann. Hierdurch kann das Aufmaß besonders gering gehalten werden. Ein weiteres Positionselement wären Passhülsen oder -stifte. Ein solches, nur geringes Aufmaß ist vorteilhaft für die im Rahmen des zweiten Fertigungsschritts durchzuführende, Fertigbearbeitung der Lagerteile 14 in Zusammenbau mit dem Kurbelgehäuse 12, so dass diese Fertig- bzw. Feinbearbeitung besonders zeit- und somit kostengünstig durchgeführt werden kann. Im Zuge dieser Fertig- oder Feinbearbeitung, d. h. im Rahmen des zweiten Fertigungsschritts werden die jeweiligen, die Lagerbohrungen begrenzenden Flächen der Lagerteile 14 vorzugsweise gehont.
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In 8 ist eine Bohrungsachse D erkennbar, welche mit einer jeweiligen Mittelachse der jeweiligen Lagerbohrungen (Lageraufnahmen 20) zusammenfällt. Um die Bohrungsachse D wird beispielsweise wenigstens ein Bearbeitungswerkzeug gedreht, um die jeweiligen, die jeweilige Lagerbohrung begrenzenden Flächen der jeweiligen Lagerteile 14 insbesondere spanend und/oder anderweitig, mechanisch zu bearbeiten. Ausgehend von der Bohrungsachse D ist eine Erstreckung bis zu den jeweiligen Anbindungsflächen 28 mit G bezeichnet, wobei ausgehend von der Bohrungsachse D eine Erstreckung bis zur Bezugsfläche 52 der Vorrichtung 42 mit E bezeichnet ist.
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Aus 7 bis 9 sind auch Schrauben 58 erkennbar, mittels welchen die Lagerteile 14 an der Vorrichtung 42 auf dem Kopf stehend befestigt werden. Wie aus 7 erkennbar ist, durchdringen die Schrauben 58 jeweilige Durchgangsöffnungen der Vorrichtung 42 und sind zumindest mit dem Lagerelement 18 (Lagerdeckel) verschraubt, so dass die Lagerteile 14 an der Vorrichtung 42 befestigt und über diese miteinander verbunden sind.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Lagereinrichtung
- 12
- Kurbelgehäuse
- 14
- Lagerteil
- 16
- Lagerelement
- 18
- Lagerelement
- 20
- Lageraufnahme
- 22
- Ausnehmung
- 24
- Ausnehmung
- 26
- Lagergasse
- 28
- Anbindungsfläche
- 29
- Seitliche Anlagefläche
- 30
- Durchgangsbohrung
- 31
- Bohrung
- 32
- Bohrung
- 33
- Gewinde
- 34
- Anlagefläche
- 36
- Hilfsvorrichtung
- 38
- Schraube
- 40
- Lagerstuhlschraube
- 42
- Vorrichtung
- 44
- Richtungspfeil
- 46
- Richtungspfeil
- 48
- Richtungspfeil
- 50
- Bezugsfläche
- 52
- Bezugsfläche
- 54
- Anschlagelement
- 56
- Anschlagfläche
- 58
- Schraube
- D
- Bohrungsachse
- E
- Erstreckung
- G
- Erstreckung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011015929 A1 [0006]
- DE 102007058757 A1 [0008]
- DE 10216329 B4 [0009]
