DE102018121129A1 - Smooth rolling tool and method for smooth rolling at least one inner peripheral surface of a component, in particular for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Glattwalzwerkzeug (1) zum Glattwalzen wenigstens einer innenumfangsseitigen Mantelfläche (4), mit einem Grundkörper (5), mit einem Walzbereich (9), welcher mehrere, in Umfangsrichtung des Grundkörpers (5) aufeinanderfolgende und drehbar an dem Grundkörper (5) gehaltene Walzkörper (10) zum Walzen der innenumfangsseitigen Mantelfläche (4) aufweist, mit wenigstens einem Versorgungskanal (11) zum Führen eines Fluids, mittels welchem die Walzkörper (10) mit einer in radialer Richtung (7) nach außen wirkenden Kraft beaufschlagbar und dadurch gegen die innenumfangsseitige Mantelfläche (4) zu drücken sind, und mit wenigstens einem auf den Walzbereich (9) folgenden zweiten Walzbereich (9), welcher mehrere, in Umfangsrichtung des Grundkörpers (5) aufeinanderfolgende und drehbar an dem Grundkörper (5) gehaltene zweite Walzkörper (10) zum Walzen einer weiteren innenumfangsseitigen Mantelfläche (4), wobei die zweiten Walzkörper (10) mittels des Fluids mit einer jeweiligen, einer in radialer Richtung (7) nach außen wirkenden Kraft beaufschlagbar und dadurch gegen die weitere innenumfangsseitige Mantelfläche (4) zu drücken sind.The invention relates to a smooth rolling tool (1) for smooth rolling at least one inner circumferential surface (4), with a base body (5), with a rolling region (9), which has a plurality of successive rotatable elements in the circumferential direction of the base body (5) on the base body (5 ) held rolling body (10) for rolling the inner peripheral surface (4), with at least one supply channel (11) for guiding a fluid, by means of which the rolling body (10) can be acted upon by a force acting outwards in the radial direction (7) and thereby are to be pressed against the inner circumferential lateral surface (4), and with at least one second rolling region (9) following the rolling region (9), which has a plurality of second rolling bodies successively arranged in the circumferential direction of the main body (5) and rotatably held on the main body (5) (10) for rolling a further inner circumferential surface (4), the second rolling elements (10) using the fluid a respective force acting in the radial direction (7) to the outside can be acted upon and thereby pressed against the further inner peripheral surface (4).
Description
Die Erfindung betrifft ein Glattwalzwerkzeug zum Glattwalzen beziehungsweise Rollieren wenigstens einer innenumfangsseitigen Mantelfläche eines Bauteils, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Glattwalzen beziehungsweise Rollieren wenigstens einer innenumfangsseitigen Mantelfläche eines Bauteils, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 8.The invention relates to a smooth rolling tool for smooth rolling or rolling at least one inner circumferential surface of a component, in particular for a motor vehicle, according to the preamble of
Die
Die
Darüber hinaus ist der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Glattwalzwerkzeug und ein Verfahren zu schaffen, sodass wenigstens ein Bauteil auf besonders zeit- und kostengünstige Weise mit einer besonders hohen Qualität glattgewalzt werden kann.The object of the present invention is to provide a smooth rolling tool and a method so that at least one component can be smoothly rolled with a particularly high quality in a particularly time and cost-effective manner.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Glattwalzwerkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a smooth rolling tool with the features of
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Glattwalzwerkzeug zum Glattwalzen beziehungsweise Rollieren wenigstens einer innenumfangsseitigen Mantelfläche eines Bauteils, insbesondere für ein Kraftfahrzeug und dabei vorzugsweise für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Das Glattwalzen wird üblicherweise auch als Rollieren bezeichnet, wobei im Rahmen der Erfindung unter „Glattwalzen“ ein Umformverfahren zu verstehen ist, mittels welchem eine besonders glatte, insbesondere spiegelglatte, Oberfläche vorliegend in Form der innenumfangsseitigen Mantelfläche des Bauteils und/oder eine definierte Oberflächenstruktur der innenumfangsseitigen Mantelfläche hergestellt werden kann. Durch das Glattwalzen kann eine besonders hohe Oberflächengüte der innenumfangsseitigen Mantelfläche realisiert werden, wobei vorzugsweise das Bauteil aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus einem Stahl, gebildet ist, und wobei durch den metallischen Werkstoff, insbesondere durch den Stahl, die innenumfangsseitige Mantelfläche gebildet ist. Im Rahmen der Erfindung sind die Begriffe „Glattwalzen“ und „Rollieren“ synonym zu betrachten.A first aspect of the invention relates to a smooth rolling tool for smooth rolling or rolling at least one inner circumferential surface of a component, in particular for a motor vehicle, and preferably for an internal combustion engine of a motor vehicle. Smooth rolling is usually also referred to as roller burnishing, in the context of the invention “smooth rolling” is to be understood as a shaping process by means of which a particularly smooth, in particular mirror-smooth, surface in the form of the inner peripheral surface of the component and / or a defined surface structure of the inner peripheral side Shell surface can be produced. A particularly high surface quality of the inner circumferential lateral surface can be achieved by the smooth rolling, the component preferably being formed from a metallic material, in particular from a steel, and the inner circumferential lateral surface being formed from the metallic material, in particular the steel. In the context of the invention, the terms “smooth rolling” and “rolling” are to be considered synonymously.
Das Glattwalzwerkzeug weist einen auch als Basis oder Basiselement bezeichneten Grundkörper und einen Walzbereich auf, welcher auch als erster Walzbereich bezeichnet wird. Der erste Walzbereich weist mehrere, in Umfangsrichtung des Grundkörpers aufeinanderfolgende und in Umfangsrichtung des Grundkörpers voneinander beabstandete erste Walzkörper zum Walzen der innenumfangsseitigen Mantelfläche auf. Die ersten Walzkörper sind dabei, insbesondere in alle möglichen Richtungen und/oder frei, drehbar an dem Grundkörper gehalten, sodass der jeweilige erste Walzkörper - während er an dem Grundkörper gehalten ist - in jede mögliche Richtung beziehungsweise um jede mögliche Drehachse, insbesondere relativ zu dem Grundkörper, gedreht werden kann. Mit anderen Worten kann der jeweilige erste Walzkörper relativ zu dem Grundkörper, insbesondere frei, gedreht werden, während der jeweilige Walzkörper an dem Grundkörper gehalten ist.The smooth rolling tool has a base body, which is also referred to as the base or base element, and a rolling region, which is also referred to as the first rolling region. The first rolling region has a plurality of first rolling bodies, which follow one another in the circumferential direction of the base body and are spaced apart in the circumferential direction of the base body, for rolling the inner circumferential surface. The first roller bodies are rotatably held on the base body, in particular in all possible directions and / or freely, so that the respective first roller body - while it is held on the base body - in every possible direction or around every possible axis of rotation, in particular relative to that Basic body that can be rotated. In other words, the respective first roller body can be rotated relative to the base body, in particular freely, while the respective roller body is held on the base body.
Das Glattwalzwerkzeug weist darüber hinaus wenigstens einen Versorgungskanal zum Führen beziehungsweise Leiten eines Fluids, insbesondere einer Flüssigkeit, auf. Der Versorgungskanal verläuft zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, innerhalb des Grundkörpers. Über den Versorgungskanal sind die ersten Walzkörper mittels des Fluids mit einer jeweiligen, in radialer Richtung, insbesondere des Grundkörpers, nach außen und somit beispielsweise von dem Grundkörper beziehungsweise von dem Versorgungskanal weg wirkenden Kraft beaufschlagbar. Hierdurch sind die jeweiligen ersten Walzkörper gegen die innenumfangsseitige Mantelfläche, welche auch als erste innenumfangsseitige Mantelfläche bezeichnet wird, zu drücken.The smooth rolling tool also has at least one supply channel for guiding or guiding a fluid, in particular a liquid. The supply channel runs at least partially, in particular at least predominantly or completely, within the base body. Via the supply channel, the first roller bodies can be acted upon by the fluid with a respective force acting in the radial direction, in particular of the base body, and thus, for example, away from the base body or away from the supply channel. As a result, the respective first rolling bodies are pressed against the inner circumferential surface, which is also referred to as the first inner circumferential surface.
Das Glattwalzwerkzeug ist beziehungsweise wird beispielsweise um eine Drehachse relativ zu dem Bauteil und somit relativ zu der ersten innenumfangsseitigen Mantelfläche drehbar beziehungsweise gedreht, um dadurch die innenumfangsseitige Mantelfläche zu rollieren, das heißt glattzuwalzen. Unter der zuvor genannten radialen Richtung, insbesondere des Grundkörpers beziehungsweise des Glattwalzwerkzeugs insgesamt, ist eine Richtung zu verstehen, welche senkrecht zur axialen Richtung und somit beispielsweise zur Längserstreckungsrichtung des Grundkörpers verläuft. Insbesondere verläuft die radiale Richtung in einer, insbesondere senkrecht zur axialen Richtung verlaufenden, Ebene, in welcher die zuvor genannten Umfangsrichtung, entlang welcher die auch als erste Walzkörper bezeichneten Walzkörper des ersten Walzbereichs aufeinanderfolgen und voneinander beabstandet sind.The smooth rolling tool can be rotated or rotated, for example, about an axis of rotation relative to the component and thus relative to the first inner circumferential surface, in order to thereby roll the inner circumferential surface, that is, to roll it smooth. The aforementioned radial direction, in particular of the base body or of the smooth rolling tool as a whole, is to be understood as a direction which is perpendicular to the axial direction and thus, for example, to Direction of longitudinal extension of the base body. In particular, the radial direction runs in a plane, in particular perpendicular to the axial direction, in which the aforementioned circumferential direction, along which the rolling bodies of the first rolling region, also referred to as the first rolling bodies, follow one another and are spaced apart.
Um nun das Bauteil auf besonders zeit- und kostengünstige Weise und mit einer besonders hohen Qualität rollieren beziehungsweise glattwalzen zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Glattwalzwerkzeug wenigstens einen in axialer Richtung des Glattwalzwerkzeugs beziehungsweise des Grundkörpers auf den ersten Walzbereich folgenden und von dem ersten Walzbereich beabstandeten zweiten Walzbereich aufweist. Die axiale Richtung verläuft dabei senkrecht zu der zuvor genannten, gedachten Ebene und fällt beispielsweise mit der genannten Drehachse zusammen beziehungsweise verläuft parallel zur Drehachse. Der zweite Walzbereich weist mehrere, in Umfangsrichtung des Grundkörpers und somit des Glattwalzwerkzeugs insgesamt aufeinanderfolgende, voneinander beabstandete und drehbar an dem Grundkörper gehaltene zweite Walzkörper zum Walzen einer weiteren innenumfangsseitigen Mantelfläche des Bauteils auf. Die vorigen und folgenden Ausführungen zu den ersten Walzkörpern können ohne weiteres auch auf die zweiten Walzkörper übertragen werden und umgekehrt. Somit können beispielsweise die zweiten Walzkörper, insbesondere während sie an dem Grundkörper gehalten sind, in jedwede Richtung beziehungsweise um jedwede Drehachse relativ zu dem Grundkörper gedreht werden. Somit sind vorzugsweise die zweiten Walzkörper relativ zu dem Grundkörper drehbar an dem Grundkörper gehalten.In order to be able to roll or smooth-roll the component in a particularly time-saving and cost-effective manner and with a particularly high quality, it is provided according to the invention that the smooth-rolling tool follows at least one in the axial direction of the smooth-rolling tool or the base body after the first rolling region and from the first Rolling region has spaced apart second rolling region. The axial direction runs perpendicular to the previously mentioned imaginary plane and coincides, for example, with the said axis of rotation or runs parallel to the axis of rotation. The second rolling region has a plurality of second rolling bodies which are successive in the circumferential direction of the base body and thus the smooth rolling tool, spaced apart from one another and rotatably held on the base body, for rolling a further inner circumferential surface of the component. The previous and following explanations regarding the first rolling elements can also be easily transferred to the second rolling elements and vice versa. Thus, for example, the second roller bodies, in particular while they are held on the base body, can be rotated in any direction or about any axis of rotation relative to the base body. Thus, the second roller bodies are preferably held rotatably on the base body relative to the base body.
Dabei sind auch die zweiten Walzkörper über den Versorgungskanal mittels des Fluids mit einer jeweiligen, in radialer Richtung nach außen wirkenden Kraft beaufschlagbar und dadurch gegen die weitere innenumfangsseitige Mantelfläche zu drücken. Auf diese Weise ist es möglich, insbesondere durch Drehen des Glattwalzwerkzeugs und des Bauteils um die Drehachse relativ zueinander, die beispielsweise in axialer Richtung des Glattwalzwerkzeugs voneinander beabstandeten innenumfangsseitigen Mantelflächen mittels der Walzbereiche des Glattwalzwerkzeugs gleichzeitig beziehungsweise parallel zu bearbeiten und dabei glattzuwalzen, sodass zeitlich aufeinanderfolgende Rollierbeziehungsweise Walzvorgänge, in deren Rahmen die jeweiligen innenumfangsseitigen Mantelflächen zeitlich nacheinander beziehungsweise sukzessive glattgewalzt werden, vermieden werden können.The second roller bodies can also be acted upon by the fluid with a respective force acting in the radial direction outward via the supply channel and thereby pressed against the further inner circumferential surface. In this way, it is possible, in particular by rotating the smooth rolling tool and the component about the axis of rotation relative to one another, to process the inner circumferential lateral surfaces spaced apart from one another in the axial direction of the smooth rolling tool, for example, simultaneously or in parallel by means of the rolling regions of the smooth rolling tool, and thereby smoothing them, so that chronologically successive burnishing or respectively Rolling processes in the course of which the respective inner circumferential lateral surfaces are successively or successively smooth-rolled can be avoided.
Die innenumfangsseitigen Mantelflächen sind beispielsweise in axialer Richtung des Glattwalzwerkzeugs voneinander beabstandet, sodass beispielsweise in axialer Richtung des Glattwalzwerkzeugs zwischen den innenumfangsseitigen Mantelflächen eine Unterbrechung beziehungsweise eine Vertiefung angeordnet ist, die in radialer Richtung des Glattwalzwerkzeugs gegenüber den innenumfangsseitigen Mantelflächen zurückversetzt ist. Ferner ist es denkbar, dass in axialer Richtung des Glattwalzwerkzeugs zwischen den innenumfangsseitigen Mantelflächen ein Freiraum, ein Hohlraum beziehungsweise ein Spalt ist. Ferner ist es möglich, dass die innenumfangsseitigen Mantelflächen jeweilige Teile, Bereiche oder Bestandteile einer innenumfangsseitigen Gesamtmantelfläche sind, wobei die Bestandteile beispielsweise in axialer Richtung des Glattwalzwerkzeugs unterbrechungsfrei ineinander übergehen. In jedem Fall ist es möglich, das Bauteil mittels des erfindungsgemäßen Glattwalzwerkzeugs gleichzeitig an voneinander beabstandeten Stellen, an welchen die innenumfangsseitigen Mantelflächen angeordnet sind, zu bearbeiten und dabei glattzuwalzen, sodass das Bauteil zeit- und kostengünstig und dabei mit einer besonders hohen Qualität bearbeitet werden kann.The inner circumferential side surfaces are spaced apart, for example, in the axial direction of the smooth rolling tool, so that, for example, in the axial direction of the smooth rolling tool, an interruption or a recess is arranged between the inner circumferential side surface surfaces, which is set back in the radial direction of the smooth rolling tool with respect to the inner circumferential side surfaces. Furthermore, it is conceivable that there is a free space, a cavity or a gap in the axial direction of the smooth rolling tool between the inner circumferential lateral surfaces. Furthermore, it is possible that the inner circumferential lateral surfaces are respective parts, areas or components of an inner circumferential total lateral surface, the components, for example, merging into one another without interruption in the axial direction of the smooth rolling tool. In any case, it is possible to simultaneously machine the component by means of the smooth rolling tool according to the invention at spaced-apart locations at which the inner circumferential lateral surfaces are arranged, so that the component can be machined in a time and cost-effective manner and with a particularly high quality .
Um das Bauteil mit einer besonders hohen Qualität bearbeiten zu können, ist es in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass an dem Grundkörper Führungselemente, insbesondere drehfest und/oder verschiebefest, gehalten sind. Unter dem Merkmal, dass die Führungselemente beispielsweise drehfest an dem Grundkörper gehalten sind, ist zu verstehen, dass die Führungselemente gegen relativ zu dem Grundkörper erfolgende Relativdrehung gesichert sind. Unter dem Merkmal, dass die Führungselemente verschiebefest an dem Grundkörper gehalten sind, ist zu verstehen, dass die Führungselemente gegen relativ zu dem Grundkörper erfolgende Verschiebungen gesichert sind. Über die Führungselemente ist der Grundkörper an der jeweiligen, innenumfangsseitigen Mantelfläche in radialer Richtung des Glattwalzwerkzeugs abstützbar und dadurch in einem radialen Abstand von der jeweiligen, innenumfangsseitigen Mantelfläche zu halten. Unter dem radialen Abstand ist zu verstehen, dass der Abstand in radialer Richtung des Glattwalzwerkzeugs und somit der jeweiligen innenumfangsseitigen Mantelfläche verläuft. Die jeweilige innenumfangsseitige Mantelfläche weist vorzugsweise eine zylindrische Form, das heißt die Form eines geraden Kreiszylinders, auf, wobei die jeweilige innenumfangsseitige Mantelfläche konkav, das heißt nach innen und somit in radialer Richtung des Glattwalzwerkzeugs von dem Glattwalzwerkzeug weg gewölbt ist.In order to be able to machine the component with a particularly high quality, it is provided in an advantageous embodiment of the invention that guide elements, in particular non-rotatably and / or non-displaceably, are held on the base body. The feature that the guide elements are, for example, held in a rotationally fixed manner on the base body means that the guide elements are secured against relative rotation taking place relative to the base body. The feature that the guide elements are held on the base body so as to be non-displaceable is to be understood that the guide elements are secured against displacements relative to the base body. The base body can be supported on the respective inner circumferential lateral surface in the radial direction of the smooth rolling tool via the guide elements and thereby be held at a radial distance from the respective inner circumferential lateral surface. The radial distance is understood to mean that the distance runs in the radial direction of the smooth rolling tool and thus of the respective inner circumferential surface. The respective inner circumferential lateral surface preferably has a cylindrical shape, that is to say the shape of a straight circular cylinder, the respective inner circumferential lateral surface being concave, that is to say arched inward and thus in the radial direction of the smooth rolling tool away from the smooth rolling tool.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das jeweilige Führungselement aus einem Kunststoff gebildet ist. Dadurch können insbesondere dann, wenn das Glattwalzwerkzeug beziehungsweise zumindest einer der Walzbereiche in axialer Richtung des Glattwalzwerkzeugs durch die innenumfangsseitige Mantelfläche hindurchgeschoben wird, während die Führungselemente an der innenumfangsseitigen Mantelfläche abgleiten, vermieden werden, dass es hierbei zu unerwünschten Beschädigungen, insbesondere Kratzern, der innenumfangsseitigen Mantelfläche kommt. Das jeweilige Führungselement weist dabei vorzugsweise wenigstens eine Kontaktfläche auf, über welche das jeweilige Führungselement direkt beziehungsweise unmittelbar in radialer Richtung des Glattwalzwerkzeugs an zumindest einer der innenumfangsseitigen Mantelflächen abstützbar ist. Die Kontaktfläche ist dabei durch den Kunststoff gebildet. Unter dem Merkmal, dass das jeweilige Führungselement über die Kontaktfläche und somit die Kontaktfläche selbst direkt beziehungsweise unmittelbar an der innenumfangsseitigen Mantelfläche abstützbar ist beziehungsweise abgestützt wird, ist zu verstehen, dass die Kontaktfläche die innenumfangsseitige Mantelfläche direkt berühren kann beziehungsweise berührt, insbesondere während des Glattwalzens.It has proven to be particularly advantageous if the respective guide element is formed from a plastic. As a result, in particular when the smooth rolling tool or at least one of the rolling areas in Axial direction of the smooth rolling tool is pushed through the inner circumferential surface while the guide elements slide on the inner circumferential surface, avoiding undesirable damage, in particular scratches, to the inner circumferential surface. The respective guide element preferably has at least one contact surface, via which the respective guide element can be supported directly or directly in the radial direction of the smooth rolling tool on at least one of the inner circumferential lateral surfaces. The contact area is formed by the plastic. The feature that the respective guide element can be supported or is supported directly or directly on the inner circumferential lateral surface via the contact surface and thus the contact surface itself is to be understood to mean that the contact surface can directly touch or touch the inner circumferential lateral surface, in particular during smooth rolling.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das jeweilige Führungselement als eine Führungsschiene ausgebildet, sodass das jeweilige Führungselement eine in axialer Richtung des Glattwalzwerkzeugs verlaufende Längserstreckung aufweist. Hierdurch kann das Glattwalzwerkzeug besonders vorteilhaft an zumindest einer der innenumfangsseitigen Mantelflächen abgestützt werden, sodass ein Verkanten vermieden werden kann.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the respective guide element is designed as a guide rail, so that the respective guide element has a longitudinal extent extending in the axial direction of the smooth rolling tool. As a result, the smooth rolling tool can be supported particularly advantageously on at least one of the inner circumferential lateral surfaces, so that tilting can be avoided.
Um die jeweilige innenumfangsseitige Mantelfläche mit einer besonders hohen Qualität rollieren beziehungsweise glattwalzen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der jeweilige Walzkörper als eine Kugel, das heißt als eine Walzkugel, ausgebildet ist.In order to be able to roll or smooth-roll the respective inner circumferential surface with a particularly high quality, it is provided in a further embodiment of the invention that the respective rolling body is designed as a ball, that is to say as a rolling ball.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der jeweilige Walzkörper in radialer Richtung des Glattwalzwerkzeugs relativ zu dem Grundkörper translatorisch bewegbar an dem Grundkörper gehalten ist. Dies bedeutet, dass der jeweilige Walzkörper eine gewisse Strecke beziehungsweise einen gewissen Weg in radialer Richtung des Glattwalzwerkzeugs relativ zu dem Grundkörper translatorisch bewegt, das heißt verschoben, werden kann, während der jeweilige Walzkörper an dem Grundkörper gehalten ist. Einerseits kann hierdurch sichergestellt werden, dass der jeweilige Walzkörper an dem Grundkörper gehalten bleibt und somit nicht verloren geht beziehungsweise sich nicht von dem Grundkörper löst. Andererseits kann dadurch sichergestellt werden, dass der jeweilige Walzkörper während des Glattwalzens an der jeweiligen innenumfangsseitigen Mantelfläche anliegt, das heißt sich in Stützanlage mit der jeweiligen innenumfangsseitigen Mantelfläche befindet, sodass die jeweilige innenumfangsseitige Mantelfläche mit einer besonders hohen Qualität glattgewalzt werden kann. Ferner kann der jeweilige Walzkörper mittels des Fluids besonders vorteilhaft gegen die innenumfangsseitige Mantelfläche gedrückt und somit in Stützanlage mit der innenumfangsseitigen Mantelfläche gehalten werden. Außerdem kann beispielsweise durch Einstellen eines Drucks des Fluids die Kraft, mit welcher der jeweilige Walzkörper beaufschlagt und in Stützanlage mit der innenumfangsseitigen Mantelfläche gehalten wird, besonders präzise und definiert eingestellt werden. Dadurch können der Druck und somit die Kraft an jeweilige, unterschiedliche Anforderungen bedarfsgerecht angepasst werden.A further embodiment is characterized in that the respective rolling body is held on the base body so as to be translationally movable relative to the base body in the radial direction of the smooth rolling tool. This means that the respective rolling body can be moved, that is to say shifted, a certain distance or a certain distance in the radial direction of the smooth rolling tool relative to the base body, while the respective rolling body is held on the base body. On the one hand, this can ensure that the respective rolling body remains held on the base body and is therefore not lost or does not detach from the base body. On the other hand, it can thereby be ensured that the respective rolling body lies against the respective inner circumferential lateral surface during the smooth rolling, that is to say it is in support system with the respective inner circumferential lateral surface, so that the respective inner circumferential lateral surface can be rolled with a particularly high quality. Furthermore, the respective rolling body can be pressed particularly advantageously against the inner circumferential surface by means of the fluid and can thus be held in support contact with the inner circumferential surface. In addition, for example, by setting a pressure of the fluid, the force with which the respective roller body is acted upon and held in support system with the inner circumferential surface can be set particularly precisely and in a defined manner. As a result, the pressure and thus the force can be adapted to different requirements as required.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der jeweilige Walzkörper in einer Tasche des Versorgungskanals aufgenommen und dadurch direkt mit dem Fluid beaufschlagbar. Darunter ist zu verstehen, dass das in dem Versorgungskanal aufgenommene Fluid den jeweiligen Walzkörper direkt berühren und somit kontaktieren und dadurch in radialer Richtung nach außen drücken kann, sodass der jeweilige Walzkörper besonders vorteilhaft in Stützanlage mit der innenumfangsseitigen Mantelfläche gehalten und sodass der Druck beziehungsweise die Kraft besonders präzise eingestellt werden können.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the respective roller body is accommodated in a pocket of the supply channel and can thus be acted upon directly with the fluid. This is to be understood to mean that the fluid received in the supply channel directly touches the respective roller body and thus can contact it and thereby press it outward in the radial direction, so that the respective roller body is held particularly advantageously in a support system with the inner peripheral surface and so that the pressure or the force can be set particularly precisely.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Glattwalzen wenigstens einer innenumfangsseitigen Mantelfläche eines Bauteils, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Bei dem Verfahren wird die wenigstens eine innenumfangsseitige Mantelfläche des Bauteils mittels eines Glattwalzwerkzeugs, insbesondere mittels eines Glattwalzwerkzeugs gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, glattgewalzt, das heißt rolliert. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Glattwalzwerkzeug einen auch als Basis oder Basiselement bezeichneten Grundkörper und einen ersten Walzbereich auf, welcher mehrere, in Umfangsrichtung des Grundkörpers aufeinanderfolgende, voneinander beabstandete und drehbar an dem Grundkörper gehaltene erste Walzkörper zum Walzen der auch als erste innenumfangsseitige Mantelfläche bezeichneten innenumfangsseitigen Mantelfläche umfasst. Außerdem weist das Glattwalzwerkzeug bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wenigstens einen Versorgungskanal auf, mittels welchem ein Fluid geführt wird, mittels welchem die ersten Walzkörper mit einer jeweiligen, in radialer Richtung nach außen wirkenden Kraft beaufschlagt und dadurch gegen die erste innenumfangsseitige Mantelfläche gedrückt werden, insbesondere während das Bauteil und das Glattwalzwerkzeug um eine Drehachse relativ zueinander gedreht werden.A second aspect of the invention relates to a method for smooth rolling at least one inner peripheral surface of a component, in particular for a motor vehicle. In the method, the at least one inner circumferential surface of the component is rolled, that is rolled, by means of a smooth rolling tool, in particular by means of a smooth rolling tool according to the first aspect of the invention. Within the scope of the method according to the invention, the smooth rolling tool has a base body, which is also referred to as a base or base element, and a first rolling region which has a plurality of first rolling bodies, which are successive in the circumferential direction of the base body and are spaced apart from one another and rotatably held on the base body, for rolling what is also referred to as the first inner circumferential surface includes inner circumferential surface. In addition, the smooth rolling tool in the method according to the invention has at least one supply channel, by means of which a fluid is guided, by means of which the first rolling elements are acted upon by a respective force acting in the radial direction and are thereby pressed against the first inner circumferential lateral surface, in particular during this Component and the smooth rolling tool are rotated relative to each other about an axis of rotation.
Um nun das Bauteil besonders zeit- und kostengünstig sowie mit einer besonders hohen Qualität glattwalzen zu können, ist es bei dem zweiten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass das Glattwalzwerkzeug wenigstens einen in axialer Richtung des Glattwalzwerkzeugs auf den ersten Walzbereich folgenden und von dem ersten Walzbereich beabstandeten zweiten Walzbereich aufweist, welcher mehrere, in Umfangsrichtung des Grundkörpers aufeinanderfolgende, voneinander beabstandete und drehbar an dem Grundkörper gehaltene zweite Walzkörper zum Walzen einer weiteren beziehungsweise zweiten innenumfangsseitigen Mantelfläche des Bauteils aufweist. Dabei werden auch die zweiten Walzkörper über den Versorgungskanal mittels des Fluids mit einer jeweiligen, eine in radialer Richtung nach außen wirkenden Kraft beaufschlagt und dadurch gegen die weitere innenumfangsseitige Mantelfläche gedrückt, insbesondere während das Bauteil und das Glattwalzwerkzeug um die Drehachse relativ zueinander gedreht werden. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.Now the component is particularly time-saving and cost-effective as well as with a particularly high In order to be able to smoothly roll quality, it is provided in the second aspect of the invention that the smooth rolling tool has at least one second rolling region which follows the first rolling region in the axial direction of the first rolling region and is spaced apart from the first rolling region and which has a plurality of successive ones in the circumferential direction of the base body has spaced and rotatably held on the base body second rolling body for rolling a further or second inner circumferential surface of the component. The second rolling bodies are also acted upon by the fluid with a respective force acting in the radial direction outward via the supply channel and thereby pressed against the further inner circumferential surface, in particular while the component and the smooth rolling tool are rotated relative to one another about the axis of rotation. Advantages and advantageous configurations of the first aspect of the invention are to be regarded as advantages and advantageous configurations of the second aspect of the invention and vice versa.
Wie bereits zuvor erwähnt, fällt die axiale Richtung des Glattwalzwerkzeugs mit der Drehachse zusammen beziehungsweise verläuft parallel zur Drehachse, während die radiale Richtung des Glattwalzwerkzeugs und somit des Grundkörpers senkrecht zur axialen Richtung verläuft. Der Grundkörper ist beispielsweise, insbesondere außenumfangsseitig, zylindrisch ausgebildet und weist somit zumindest außenumfangsseitig beispielsweise die Form eines geraden Kreiszylinders auf.As already mentioned before, the axial direction of the smooth rolling tool coincides with the axis of rotation or runs parallel to the axis of rotation, while the radial direction of the smooth rolling tool and thus of the base body runs perpendicular to the axial direction. The base body is cylindrical, for example, in particular on the outer circumference, and thus has, for example, the shape of a straight circular cylinder at least on the outer circumference.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden das Bauteil und das Glattwalzwerkzeug relativ zueinander mit einer Drehzahl gedreht, welche in einem Bereich von einschließlich 2.000 Umdrehungen bis einschließlich 5.000 Umdrehungen pro Minute, insbesondere in einem Bereich von einschließlich 2.500 Umdrehungen pro Minute bis einschließlich 4.000 Umdrehungen pro Minute und vorzugsweise in einem Bereich von einschließlich 2.500 Umdrehungen pro Minute bis einschließlich 3.500 Umdrehungen pro Minute, liegt. Vorzugsweise beträgt die Drehzahl, insbesondere genau, 3.000 Umdrehungen pro Minute. Hierdurch lässt sich eine besonders hohe Qualität der jeweiligen, glattgewalzten innenumfangsseitigen Mantelfläche realisieren.In an advantageous embodiment of the invention, the component and the smooth rolling tool are rotated relative to one another at a speed which is in a range from 2,000 revolutions up to and including 5,000 revolutions per minute, in particular in a range from 2,500 revolutions per minute up to and including 4,000 revolutions per minute and preferably in a range from 2,500 revolutions per minute up to 3,500 revolutions per minute. The speed, in particular precisely, is preferably 3,000 revolutions per minute. This makes it possible to achieve a particularly high quality of the respective smooth-rolled inner circumferential surface.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das vorzugsweise als Flüssigkeit, insbesondere als Öl, ausgebildete Fluid einen Druck auf, während die Walzkörper mittels des Fluids in radialer Richtung nach außen gedrückt werden, wobei der Druck in einem Bereich von einschließlich 15 bar bis einschließlich 70 bar liegt. Hierdurch kann eine besonders hohe Qualität gewährleistet werden.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the fluid, which is preferably in the form of a liquid, in particular an oil, has a pressure, while the rolling elements are pressed outward in the radial direction by means of the fluid, the pressure being in a range from 15 bar to 70 inclusive bar. This enables a particularly high quality to be guaranteed.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn als das Bauteil ein wenigstens eine Lagergasse aufweisendes Bauelement einer Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs verwendet wird, wobei die innenumfangsseitigen Mantelflächen durch die Lagergasse gebildet sind, welche mittels des Glattwalzwerkzeugs glattgewalzt wird. Dieser Ausführungsform liegt die Erkenntnis zugrunde, dass insbesondere bei Verbrennungskraftmaschinen, welche beispielsweise als Hubkolbenmaschinen ausgebildet sind, hohe Qualitäten von Lagergassen gefordert werden. Gleichzeitig ist es wünschenswert, diese hohe Qualität zeit- und kostengünstig darstellen zu können. Dies kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens beziehungsweise mittels des erfindungsgemäßen Glattwalzwerkzeugs realisiert werden. Insbesondere kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine besonders präzise Rundheit der Lagergasse realisiert werden, sodass an der Lagergasse und somit über die Lagergasse an dem Bauteil eine Welle besonders präzise und somit belastungsarm drehbar gelagert werden kann. Bei der Welle handelt es sich beispielsweise um eine insbesondere als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine, um eine Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine oder um eine Exzenterwelle der Verbrennungskraftmaschine.Finally, it has proven to be particularly advantageous if a component of an internal combustion engine for driving a motor vehicle having at least one bearing aisle is used as the component, the inner circumferential lateral surfaces being formed by the bearing aisle, which is smoothed using the smooth rolling tool. This embodiment is based on the knowledge that, in particular in the case of internal combustion engines, which are designed, for example, as reciprocating piston engines, high qualities of bearing aisles are required. At the same time, it is desirable to be able to present this high quality in a time and cost-effective manner. This can be achieved by means of the method according to the invention or by means of the smooth rolling tool according to the invention. In particular, a particularly precise roundness of the bearing aisle can be realized by means of the method according to the invention, so that a shaft can be mounted on the bearing aisle and thus via the bearing aisle on the component in a particularly precise and thus low-load rotatable manner. The shaft is, for example, an output shaft of the internal combustion engine, in particular a crankshaft, a camshaft of the internal combustion engine or an eccentric shaft of the internal combustion engine.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:
-
1 eine schematische Draufsicht eines erfindungsgemäßen G lattwalzwerkzeu g s; -
2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Glattwalzen eines Bauteils; -
3 ausschnittsweise eine schematische Draufsicht des Glattwalzwerkzeugs; und -
4 eine schematische Querschnittsansicht des Glattwalzwerkzeugs beim Glattwalzen des Bauteils.
-
1 a schematic plan view of a Gatt rolling tool according to the invention; -
2 is a schematic representation of a method according to the invention for smooth rolling a component; -
3 excerpts a schematic top view of the smooth rolling tool; and -
4 is a schematic cross-sectional view of the smooth rolling tool when smooth rolling the component.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference symbols.
Die Lagergasse
Hierzu weist das Glattwalzwerkzeug
Das Glattwalzwerkzeug
Wie besonders gut aus
Aus
Das Fluid wird mittels des Versorgungskanals
Aus der jeweiligen Kraft resultiert eine in
Werden nun das Glattwalzwerkzeug
Aus
Wie besonders gut aus
Nach dem Glattwalzen wird das Glattwalzwerkzeug
Das Glattwalzwerkzeug
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Lagergasse
Dadurch, dass sich die Kugel in radialer Richtung des Grundkörpers
Vorzugsweise weist der jeweilige Walzbereich
In Abhängigkeit von der aus der Vorbearbeitung resultierenden Oberfläche, dem aus der Vorbearbeitung resultierenden Durchmesser der jeweiligen innenumfangsseitigen Mantelfläche
Das eigentliche Glattwalzen der innenumfangsseitigen Mantelflächen
Die jeweilige Kugel dreht sich beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von 3,61 Metern pro Sekunde, insbesondere relativ zu dem Grundkörper
In
BezugszeichenlisteReference list
- 11
- GlattwalzwerkzeugSmooth rolling tool
- 22
- Bauteilcomponent
- 33
- LagergasseLagergasse
- 44
- innenumfangsseitige Mantelflächeinner circumferential surface
- 55
- GrundkörperBasic body
- 66
- außenumfangsseitige Mantelflächeouter circumferential surface
- 77
- DoppelpfeilDouble arrow
- 88th
- DoppelpfeilDouble arrow
- 99
- WalzbereichRolling area
- 10 10
- WalzkugelRolled ball
- 1111
- VersorgungskanalSupply channel
- 1212th
- Taschebag
- 1313
- FührungsschieneGuide rail
- 1414
- Pfeilarrow
- 1515
- Pfeilarrow
- 1616
- FührungsbereichLeadership area
- FR F R
- Reibungfriction
- LL
- LagerstelleDepository
- RR
- ReaktionskraftReaction force
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- EP 0353376 A1 [0002]EP 0353376 A1 [0002]
- DE 102016002119 B3 [0003]DE 102016002119 B3 [0003]
- EP 2828036 B1 [0004]EP 2828036 B1 [0004]
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-
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