DE102013015408A1 - Method for manufacturing rolling bearing for crankshaft of internal combustion engine of e.g. passenger car, involves selecting rolling element based on outer and inner diameters of inner and outer bearing rings respectively - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Wälzlagerung für eine Welle einer Verbrennungskraftmaschine.The invention relates to a method for producing a roller bearing for a shaft of an internal combustion engine.
Aus dem allgemeinen Stand der Technik, insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau sind Lagerungsanordnungen von Wellen an Bauelementen von Verbrennungskraftmaschinen hinlänglich bekannt. Bei einer solchen Welle handelt es sich beispielsweise um eine Kurbelwelle der als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine. Die Kurbelwelle ist dabei an einem Gehäuseelement eines Kurbelgehäuses der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine um eine Drehachse relativ zu dem Gehäuseelement drehbar gelagert.From the general state of the art, in particular from the mass-produced vehicle storage arrangements of waves on components of internal combustion engines are well known. Such a shaft is, for example, a crankshaft of the internal combustion engine designed as a reciprocating internal combustion engine. The crankshaft is rotatably mounted on a housing element of a crankcase of the reciprocating internal combustion engine about an axis of rotation relative to the housing element.
Zur Darstellung einer besonders reibungsarmen Lagerung der Welle (Kurbelwelle) wird beispielsweise eine Wälzlagerung eingesetzt. Eine solche Wälzlagerung umfasst wenigstens ein Wälzlager, über das die Welle am korrespondierenden Bauelement relativ zum Bauelement drehbar gelagert ist. Ein solches Wälzlager umfasst üblicherweise einen an bzw. auf der Welle montierten Lagerinnenring und ein mit den Lagerinnenring korrespondierenden und am Bauelement montierten Lageraußenring. Im über das Wälzlager am Bauelement gelagerten Zustand der Welle ist der Lagerinnenring in radialer Richtung nach außen zumindest bereichsweise durch den Lageraußenring überdeckt. Ferner umfasst das Wälzlager Wälzkörper, welche in radialer Richtung zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring angeordnet sind. Die Wälzkörper können einerseits an einer innenumfangsseitigen Lauffläche des Lageraußenrings und andererseits an einer außenumfangsseitigen Lauffläche des Lagerinnenrings abwälzen, so dass beispielsweise der Lagerinnenring in radialer Richtung am Lageraußenring über die Wälzkörper abgestützt ist.To represent a particularly low-friction bearing of the shaft (crankshaft), for example, a rolling bearing is used. Such a roller bearing comprises at least one roller bearing, via which the shaft is rotatably mounted on the corresponding component relative to the component. Such a roller bearing usually comprises a mounted on or on the shaft bearing inner ring and a corresponding with the bearing inner ring and mounted on the component bearing outer ring. In the state of the shaft mounted on the component via the roller bearing, the bearing inner ring is at least partially covered by the bearing outer ring in the radial direction to the outside. Furthermore, the rolling bearing comprises rolling elements, which are arranged in the radial direction between the bearing inner ring and the bearing outer ring. The rolling elements can roll on the one hand on an inner peripheral side running surface of the bearing outer ring and on the other hand on an outer peripheral side running surface of the bearing inner ring, so that for example the bearing inner ring is supported in the radial direction on the bearing outer ring on the rolling elements.
Ein solches Wälzlager weist üblicherweise ein radiales Wälzlagerspiel auf, welches üblicherweise auch als Lagerluft oder als radiale Lagerluft bezeichnet wird. Unter der Lagerluft wird das Maß verstanden, um das sich beispielsweise der Lagerinnenring gegenüber dem Lageraußenring in radialer Richtung von einer Grenzstellung zu einer gegenüberliegenden, weiteren Grenzstellung ohne Messbelastung verschieben lässt.Such a rolling bearing usually has a radial rolling bearing clearance, which is commonly referred to as bearing clearance or radial clearance. Under the bearing clearance is understood the measure by which, for example, the bearing inner ring relative to the bearing outer ring in the radial direction can be moved from a limit position to an opposite, further limit position without measuring load.
Die Lagerluft ist dabei kein qualitatives, sondern ein konstruktives Merkmal. Mit Rücksicht auf gute kinematische Bedingungen, günstige Lastverteilung innerhalb des Wälzlagers und hohe Führungsgenauigkeit sollte die Lagerluft im eingebauten, betriebsbereiten Zustand nur wenige Mikrometer betragen. Radialspielklassen sind beispielsweise in der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Herstellen eines Wälzlagers für eine Welle einer Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, mittels welchem die Lagerluft besonders präzise eingestellt werden kann.Object of the present invention is therefore to provide a method for producing a rolling bearing for a shaft of an internal combustion engine, by means of which the bearing clearance can be adjusted very precisely.
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.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.
Bei einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Wälzlagerung für eine Welle einer Verbrennungskraftmaschine werden wenigstens ein Lagerinnenring und wenigstens ein vom Lagerinnenring separater Lageraußenring eines Wälzlagers zum Lagern der Welle bereitgestellt. Dies bedeutet, dass nicht etwa das bereits zusammengebaute Wälzlager als Ganzes bereitgestellt wird. Vielmehr werden der Lagerinnenring und der Lageraußenring, welche auch als Lagerringe bezeichnet werden, als voneinander separate, d. h. als nicht miteinander verbundene Bauteile bereitgestellt.In a first step of the method according to the invention for producing a roller bearing for a shaft of an internal combustion engine, at least one bearing inner ring and at least one bearing outer ring of a rolling bearing separate from the bearing inner ring are provided for supporting the shaft. This means that not the already assembled rolling bearing is provided as a whole. Rather, the bearing inner ring and the bearing outer ring, which are also referred to as bearing rings, as separate from each other, d. H. provided as non-interconnected components.
Bei einem zweiten Schritt des Verfahrens wird der Lagerinnenring an bzw. auf der Welle montiert. Bei einem dritten Schritt des Verfahrens wird ein Außendurchmesser des Lagerinnenrings erfasst. Bei einem vierten Schritt des Verfahrens wird der Lageraußenring an einem Bauelement der Verbrennungskraftmaschine montiert. Bei einem fünften Schritt des Verfahrens wird ein Innendurchmesser des Lageraußenrings erfasst. Bei einem sechsten Schritt des Verfahrens werden Wälzkörper für das Wälzlager in Abhängigkeit von dem erfassten Außendurchmesser und dem erfassten Innendurchmesser ausgewählt. Schließlich werden bei einem siebten Schritt des Verfahrens die ausgewählten Wälzkörper montiert. Die Schritte des Verfahrens müssen nicht zwangsläufig in der genannten Reihenfolge durchgeführt werden. Es ist ohne weiteres möglich, die Schritte auch in einer von der genannten Reihenfolge unterschiedlichen Reihenfolge durchzuführen.In a second step of the method, the bearing inner ring is mounted on or on the shaft. In a third step of the method, an outer diameter of the bearing inner ring is detected. In a fourth step of the method, the bearing outer ring is mounted on a component of the internal combustion engine. In a fifth step of the method, an inner diameter of the bearing outer ring is detected. In a sixth step of the method, rolling elements for the rolling bearing are selected as a function of the detected outer diameter and the detected inner diameter. Finally, in a seventh step of the process, the selected rolling elements are mounted. The steps of the method need not necessarily be carried out in the stated order. It is easily possible to carry out the steps also in a different order from the order mentioned.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich das radiale Lagerspiel bzw. die radiale Lagerluft des Wälzkörpers besonders präzise einstellen und besonders gering halten. Der Erfindung liegt nämlich die Erkenntnis zu Grunde, dass ein Wälzlager zum Lagern einer Welle üblicherweise als Ganzes, d. h. als zusammengebautes Bauteil vom Hersteller bezogen und bereitgestellt wird. Hierbei sind der Lagerinnenring, der Lageraußenring und die Wälzkörper bereits montiert und in Bezug auf ihre Lagerluft klassiert. Da jedoch alle an der Wälzlagerung beteiligten Bauteile, so z. B. die Welle, das Bauelement, die Lagerringe selbst und auch die Wälzkörper beispielsweise mit etwa 50 μm toleranzbehaftet sind, kann die Lagerluft auf herkömmliche Weise, d. h. wenn das Wälzkörper bereits als zusammengebautes Bauteil bereitgestellt wird, nicht oder nur mit sehr großem Aufwand mit der gewünschten Genauigkeit eingestellt werden.By means of the method according to the invention, the radial bearing clearance or the radial bearing clearance of the rolling element can be set particularly precisely and kept to a particularly low level. The invention is based on the finding that a rolling bearing for supporting a shaft usually as a whole, ie as an assembled component from Manufactured and supplied. Here, the bearing inner ring, the bearing outer ring and the rolling elements are already mounted and classified with respect to their storage air. However, since all components involved in the rolling bearing, such. B. the shaft, the component, the bearing rings themselves and the rolling elements, for example, with about 50 microns are tolerant, the bearing air in a conventional manner, ie if the rolling element is already provided as an assembled component, not or only with great effort with the desired accuracy can be set.
Dies ist jedoch nun durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich, da das Wälzlager nicht bereits montiert und klassiert bezogen, sondern die Lagerringe als Standard-Teile vorzugsweise mit gleichem Nennmaß und Toleranzen beschafft wird. Die Wälzkörper können daher bedarfsgerecht in Abhängigkeit von dem Innendurchmesser und dem Außendurchmesser ausgewählt werden, so dass es beispielsweise möglich ist, aus einer Mehrzahl von unterschiedlichen Wälzkörper diejenigen Wälzkörper auszuwählen, mittels welchen sich die Lagerluft auf 4 μm genau einstellen lässt.However, this is now possible by the method according to the invention, since the rolling bearing is not already mounted and classified covered, but the bearing rings is procured as standard parts preferably with the same nominal size and tolerances. The rolling elements can therefore be selected according to need as a function of the inner diameter and the outer diameter, so that it is possible, for example, to select those rolling elements from a plurality of different rolling elements, by means of which the bearing clearance can be adjusted to 4 microns accurate.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der Außendurchmesser des Lagerinnenrings im auf der Welle montierten Zustand des Lagerinnenrings erfasst wird. Ferner ist es alternativ oder zusätzlich vorgesehen, dass der Innendurchmesser des Lageraußenrings im am Bauelement der Verbrennungskraftmaschine montierten Zustand des Lageraußenrings erfasst wird. Hierdurch fließt beispielsweise eine durch die Montage des jeweiligen Lagerrings bewirkte und sich auch auf den Außendurchmesser bzw. Innendurchmesser auswirkende Verformung des jeweiligen Lagerrings in die Erfassung des Außendurchmessers bzw. Innendurchmessers mit ein, so dass solche Verformungen insbesondere bei der Wahl der Wälzkörper berücksichtigt werden.Preferably, it is provided that the outer diameter of the bearing inner ring is detected in mounted on the shaft state of the bearing inner ring. Furthermore, it is alternatively or additionally provided that the inner diameter of the bearing outer ring is detected in the mounted on the component of the internal combustion engine state of the bearing outer ring. As a result, for example, a deformation of the respective bearing ring caused by the mounting of the respective bearing ring and also having an effect on the outer diameter or inner diameter flows into the detection of the outer diameter or inner diameter, so that such deformations are taken into account, in particular in the selection of the rolling bodies.
Vorteilhafterweise ist es vorgesehen, dass eine Differenz zwischen dem Innendurchmesser und dem Außendurchmesser berechnet wird, wobei die Wälzkörper in Abhängigkeit von der berechneten Differenz ausgewählt werden. Aus der Differenz kann beispielsweise ein Durchmesser der zur spezifischen Paarung aus Lagerinnenring und Lageraußenring passenden Wälzkörper bestimmt werden, so dass dann Wälzkörper mit diesem spezifischen Durchmesser zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring angeordnet bzw. eingeführt werden können.Advantageously, it is provided that a difference between the inner diameter and the outer diameter is calculated, wherein the rolling elements are selected as a function of the calculated difference. From the difference, for example, a diameter of the specific pairing of bearing inner ring and bearing outer ring matching rolling elements can be determined, so that then rolling elements can be arranged or introduced with this specific diameter between the bearing inner ring and the bearing outer ring.
Der Erfindung liegt somit die Idee zu Grunde, den Lagerinnenring und den Lageraußenring als Gleichteile zu beschaffen bzw. bereitzustellen, deren Außen- bzw. Innendurchmesser herstellungsbedingten Toleranzen unterliegen und weiterhin durch jeweilige Montage an toleranzbehafteten Bauteilen wie der Welle bzw. dem Bauelement verändert werden können.The invention is thus based on the idea to procure or provide the bearing inner ring and the bearing outer ring as equal parts whose outer and inner diameter are subject to manufacturing tolerances and can be further modified by respective mounting on tolerant components such as the shaft or the component.
Die Wälzkörper können dabei beispielsweise nach Außendurchmesser klassiert vorliegen, beispielsweise in 2-μm-Stufen, insbesondere mit einer Toleranz von ±1 μm im Außendurchmesser. Diese Klassierung kann z. B. farblich gekennzeichnet sein, so dass keine Verwechslungen von Wälzkörpern unterschiedlicher Außendurchmesser-Nennmaße auftreten können. Hierdurch lässt sich auf besonders einfache zeit- und kostengünstige Weise ein Wälzlager bzw. eine Wälzlagerung herstellen, dessen radiale Lagerluft besonders genau auf beispielsweise 4 μm eingestellt werden kann.The rolling elements may be classified, for example, according to outside diameter, for example in 2-micron steps, in particular with a tolerance of ± 1 micron in the outer diameter. This classification can z. B. color, so that no confusion of rolling elements different outer diameter nominal dimensions can occur. This makes it possible to produce in a particularly simple time and cost-effective manner a rolling bearing or a roller bearing whose radial bearing clearance can be adjusted particularly accurately to, for example, 4 microns.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawings; these show in:
Zur Realisierung einer besonders reibungsarmen Lagerung der Kurbelwelle
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen der Wälzlagerung beschrieben, mittels welchem sich das radiale Lagespiel bzw. die radiale Lagerluft des Wälzlagers
Bei einem ersten Schritt dieses Verfahrens werden der Lagerinnenring
Bei einem zweiten Schritt des Verfahrens wird der Lagerinnenring
Bei einem vierten Schritt des Verfahrens wird ein Außendurchmesser des Lagerinnenrings
Die genannte, aus der jeweiligen Montage der Lagerringe am Kurbelgehäuse
Aus dem gemessenen Innendurchmesser und dem gemessenen Außendurchmesser wird beispielsweise eine Differenz berechnet. In Abhängigkeit von der berechneten Differenz werden nun bei einem sechstens Schritt aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Wälzkörpern die Wälzkörper
Da bei dem Verfahren das Wälzlager
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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