DE19542892C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Honen von Kolbenlaufbahnen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Honen von Kolbenlaufbahnen.

Die Kolbenlaufbahnen von Verbrennungsmotoren werden üblicher­ weise so bearbeitet, daß ihre Oberflächen in der Lage sind, ein gewisses Ölvolumen aufzunehmen. Hierzu dient beispiels­ weise das sog. Plateauhonen, bei dem die Spitzen zwischen tieferen Riefen abgeflacht werden. Die tieferen Riefen dienen zur Aufnahme des Öls. (Firmen-Druckschrift Nagel: Plateauho­ nen, Ausgabe 1/72 d).

Ebenfalls bekannt ist es, an den Stellen, an denen mit einem normalen Honwerkzeug kein Überlauf möglich ist, ein sog. Se­ kundärhonen mit kürzeren Hüben durchzuführen. Damit soll ins­ besondere bei Sacklochbohrungen am unteren Ende eine Formver­ besserung erreicht werden. (Firmen-Druckschrift Nagel: Honen von Sacklochbohrungen, Ausgabe 2/71 d).

Weiterhin ist ein Werkzeug bekannt, (DE 35 37 009 A1), mit dessen Hilfe es möglich ist, zur Bearbeitung des unteren Be­ reichs einer Sacklochbohrung mit oszilierenden Kurzhüben zu arbeiten. Hierzu sind Kurzhub-Honleisten vorgesehen. Durch die Kurzhübe soll der am Boden von Sacklochbohrungen fehlen­ de Überlauf kompensiert werden.

Ebenfalls bekannt ist eine Honmaschine (DE 27 11 862 C2), die eine Kurzhubeinrichtung aufweist, mit der in Abhängigkeit von Geometriefehlern an bestimmten Stellen einer Bohrung Kurzhübe durchgeführt werden können.

Bei einem weiterem bekannten Honwerkzeug zum Bearbeiten von Bohrungen (WO 92/18287 A1) sollen Bohrungen in ihrem Endbereich mit kurzen Hüben des Werkzeugs bearbeitet werden. Damit soll der fehlende Überlauf bei Sacklochbohrungen kompensiert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, die Kolbenlaufbahn in ihrer Oberflächenstruktur noch besser an die Erfordernisse eines Dauerbetriebes anzu­ passen.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen sowie ein Honwerk­ zeug mit den im Anspruch 9 aufgeführten Merkmalen vor. Wei­ terbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen ab­ hängigen Ansprüche.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren und mit dem erfindungs­ gemäßen Honwerkzeug wird es möglich, der Kolbenlaufbahn im Bereich der Totpunkte, insbesondere des oberen Totpunktes, eine andere Struktur oder eine andere Beschaffenheit zu ge­ ben. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß die Anforderun­ gen an die Oberfläche der Kolbenlaufbahnen an verschiedenen Stellen des Hubs des Kolbens unterschiedlich sein können.

In Weiterbildung kann vorgesehen sein, daß die zweite Hon­ bearbeitung im Bereich des einen oder beider Totpunkte im Anschluß an die erste, sich über die gesamte Länge er­ streckende Honbearbeitung erfolgt.

Es ist aber ebenfalls möglich und wird von der Erfindung vorgeschlagen, die zweite Honbearbeitung während der ersten Honbearbeitung durchzuführen, d. h. beispielsweise nach einer bestimmten Anzahl von Langhüben einen oder mehrere Kurzhübe im Bereich der Totpunkte durchzuführen.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, daß die beiden Honbear­ beitungen mit einem einzigen Werkzeug durchgeführt werden, so daß keine Umrüstzeiten entstehen.

In nochmaliger Weiterbildung kann vorgesehen sein, daß die beiden Honbearbeitungen mit verschiedenen Honeinrichtungen, d. h. Honleisten oder Honsteinen, des Werkzeugs durchgeführt werden.

Es kann vorgesehen sein, daß die beiden verschiedenen Honein­ richtungen mit verschiedenem Korn versehen sind, so daß die beiden Honbearbeitungen mit verschiedenem Korn und/oder auch mit verschiedenem Anpreßdruck durchgeführt werden können.

Insbesondere kann vorgesehen sein, den Bereich des oberen Totpunktes der Kolbenlaufbahn so zu bearbeiten, daß dort eine größere Rauhigkeit erzeugt wird. Die größere Rauhigkeit kann dazu dienen, ein größeres Ölvolumen zu speichern. Dies ist insbesondere im Bereich des oberen Totpunktes der Kolbenlauf­ bahn wichtig, da die bei Zündung entstehende Flammfront ein gewisses Maß an Öl verbrennt und damit verbraucht.

Zur Herstellung der größeren Rauhigkeit kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, die Honbearbeitung im Totpunktbereich der Kolbenlaufbahn mit einem gröberen Schneidkorn durchzuführen.

Die Erfindung schlägt ebenfalls die Verwendung eines Hon­ werkzeugs zum Herstellen von Kolbenlaufbahnen mit unter­ schiedlichen Oberflächenbeschaffenheiten vor.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge ergeben sich aus den Patentansprüchen, deren Wortlaut durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird, der folgenden Beschrei­ bung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Längsschnitt durch eine Kolbenlaufbahn eines Verbrennungsmotors;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Honwerkzeug nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt stark schematisiert einen Teilschnitt durch einen Motorblock 1 bei abgenommenem Zylinderkopfdeckel. In dem Motorblock ist ein Zylinder mit einer Kolbenlaufbahn 2 ausgebildet. Die Kolbenlaufbahn 2 wird zur Erreichung einer gewünschten Oberflächenqualität gehont. Im Betrieb des Motors bewegt sich der Kolben längs der Kolbenlaufbahn zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt. Der Bereich 3 des oberen Totpunktes und der Bereich 4 des unteren Tot­ punktes sind in der Fig. 1 gestrichelt als schmale Bänder dargestellt. Die Relativgeschwindigkeit des im Zylinder auf- und abgehenden Kolbens ist längs der Kolbenlaufbahn unter­ schiedlich.

Die Erfindung schlägt nun vor, im Bereich 3 des oberen Tot­ punktes und ggf. auch im Bereich 4 des unteren Totpunktes zusätzlich zu der Honbearbeitung, die die gesamte axiale Länge bearbeitet, eine kurzhubige Honbearbeitung durchzufüh­ ren, die nur den Bereich 3 bzw. 4 abdeckt.

Zur Durchführung dieses Verfahrens ist das in Fig. 2 darge­ stellte Honwerkzeug bestimmt. Das Honwerkzeug enthält einen Werkzeugkörper 5, der im dargestellten Beispiel hülsenartig ausgebildet ist mit einem zylindrischen Innenraum 6. An einem Ende ist der Werkzeugkörper 5 mit einem Ansatz 7 verringerten Durchmessers versehen. Dieser Ansatz weist eine Befestigungs­ einrichtung 8 in Form eines Bajonettverschlusses zur Befesti­ gung des Werkzeugkörpers 5 an der Spindel einer Honmaschine auf.

Das Honwerkzeug enthält eine erste Honeinrichtung 9. Die Hon­ einrichtung 9 enthält über den Umfang des Werkzeugs verteilt mehrere Honleistenträger 10, an deren radialen Außenseiten Honleisten 11 befestigt sind. Die Honleisten 11 erstrecken sich über etwa die halbe axiale Länge des Honwerkzeugs.

Die radiale Innenseite der Honleistenträger 10 weist zwei mit axialem Abstand voneinander angeordnete, schräg verlaufende Angriffsflächen 12 auf. Die Angriffsflächen 12 verlaufen pa­ rallel zueinander. Die Honleistenträger 10 mit ihren Honlei­ sten 11 greifen durch Schlitze des Werkzeugkörpers 5 hin­ durch. Die Schlitze sind so bemessen, daß eine axiale oder Umfangsbewegung des Honleistenträgers 10 gegenüber dem Werk­ zeugkörper 5 verhindert wird.

Zur radialen Verstellung der Honleistenträger 11, nämlich der Zustellung des Honwerkzeugs, dient eine Zustelleinrichtung 13. Die Zustelleinrichtung 13 enthält einen bis zum Befesti­ gungsende des Werkzeugkörpers 5 reichenden zentralen Schaft 14, an dem zwei Kegel 15 mit Abstand voneinander ausgebildet sind. Die Schräge der Kegel 15 entspricht der Schräge der An­ griffsflächen 12 der Honleistenträger 10. Eine Verschiebung des Schaftes 14 mit den Kegeln 15 in Richtung auf das freie Ende des Honwerkzeugs führt zu einer Zustellung der Honein­ richtung. Die umgekehrte Zurückziehbewegung kann beispiels­ weise durch Federn bewirkt werden. Diese sind aus Gründen der Vereinfachung nicht dargestellt.

Das Honwerkzeug der Fig. 2 enthält eine zweite Honeinrichtung 16. Diese zweite Honeinrichtung 16 weist wiederum mehrere über den Umfang des Werkzeugs verteilte Honleistenträger 17 mit daran angebrachten Honleisten 18 auf. Die Honleisten 18 sind in axialer Richtung des Werkzeugs gesehen in dem Bereich des einen axialen Endes der jeweils anderen Honträger 10 an­ geordnet. In Umfangsrichtung des Werkzeugs gesehen sind die Honleistenträger 17 der zweiten Honeinrichtung 16 mittig zwi­ schen den Honleistenträgern 10 der ersten Honeinrichtung 9 angeordnet. Die Honleistenträger 17 greifen durch Schlitze in dem Werkzeugkörper hindurch. Wiederum sind die Schlitze so bemessen, daß nur eine radiale Bewegung der Honleistenträger 17 möglich ist.

Für die zweite Honeinrichtung 16 ist ebenfalls eine Zustell­ einrichtung 19 vorgesehen. Die Zustelleinrichtung 19 weist eine Hülse 20 auf, die mit ihrer zylindrischen Außenseite 21 an der Innenseite des Innenraumes 6 des Werkzeugkörpers 5 an­ liegt und dadurch geführt ist. Die zylindrische Innenseite 22 der Hülse 20 gleitet an kurzen zylindrischen Abschnitten 23 der Kegel 15. Die Hülse 20 ist im Bereich des Befesti­ gungsendes des Werkzeugs mit einer Betätigungshülse 24 ver­ sehen, die durch den Ansatz 7 des Werkzeugkörpers 5 hindurch zwischen der Außenwand und dem zentralen Schaft 14 verläuft. Die Betätigungshülse 24 ist mit ihrem freien Ende etwa an der gleichen Stelle angeordnet wie das Ende des Schaftes 14.

An ihrer Außenseite 21 enthält die Hülse 20 etwa mittig einen Abschnitt 25 mit Kegelform, der an den schräg verlaufenden Angriffsflächen 26 der Honleistenträger 17 angreift. Eine Verschiebung der Hülse 20 mit Hilfe der Betätigungshülse 24 führt zu einer Zustellung der zweiten Honeinrichtung 16.

Das Werkzeug der Fig. 2 wird so verwendet, daß beispielsweise zunächst nur mit Hilfe der ersten Honeinrichtung 9 Langhübe über die Kolbenlauffläche 2 des Motorblockes 1 gefahren wer­ den, bis die gewünschte Oberflächengüte erreicht ist. An­ schließend werden die Honleisten 11 der ersten Honeinrichtung 9 wieder eingefahren und die zweite kürzere Honeinrichtung 16 zugestellt. Mit diesen kürzeren Honleisten 18 erfolgt dann eine Kurzhubhonbearbeitung des Bereiches 3 des oberen Tot­ punktes, um diesem Bereich eine andere Oberflächenbeschaffen­ heit zu verleihen. Es kann sich bei den Honleisten 18 der zweiten Honeinrichtung 16 beispielsweise um Honleisten mit einem gröberen Schneidkorn handeln, so daß im Bereich 3 des oberen Totpunktes eine größere Rauhigkeit der Oberfläche ge­ schaffen wird, damit dort ein größeres Ölhaltevolumen vorhan­ den ist.

Die Hülse 20 weist sich in axialer Richtung erstreckende Schlitze 27 auf, durch die die Honleistenträger 10 der ersten Honeinrichtung 9 hindurchgreifen können. Diese Schlitze 27 weisen eine größere axiale Länge als die entsprechenden Teile der Honleistenträger 10 auf, damit eine Verstellung beider Zustelleinrichtungen 13, 16 unabhängig voneinander erfolgen kann.

Claims (12)

1. Verfahren zum Honen von Kolbenlaufbahnen (2), insbeson­ dere Kolbenlaufbahnen (2) von Verbrennungsmotoren, bei dem

• 1. 1.1 die Kolbenlaufbahn (2) in einer ersten sich über ihre gesamte Länge erstreckenden Honbewe­ gung gehont wird und
• 2. 1.2 die Kolbenlaufbahn (2) im Bereich (3, 4) des oberen und/oder unteren Totpunktes in einer zweiten Honbewegung gehont wird,
  • 1. 1.2.1 deren Hublänge sich nur über diesen Bereich (3, 4) des Totpunktes erstreckt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die zweite Honbear­ beitung im Anschluß an die erste Honbearbeitung erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die zweite Honbear­ beitung während bzw. gleichzeitig mit der ersten Honbe­ arbeitung erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die beiden Honbearbeitungen mit einem einzigen Werk­ zeug durchgeführt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die beiden Honbear­ beitungen mit verschiedenen Honeinrichtungen (9, 16) des Werkzeugs durchgeführt werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die beiden Honbearbeitungen mit verschiedenem Korn und/oder verschiedenem Anpreßdruck durchgeführt werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem im Bereich (3) des oberen Totpunktes der Kolbenlauf­ bahn (2) eine größere Rauhigkeit erzeugt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Honbearbeitung der Totpunktbereiche (3, 4) der Kolbenlaufbahn (2) mit gröberem Schneidkorn durchgeführt wird.

9. Honwerkzeug zum Honen von Kolbenlaufbahnen (2), insbe­ sondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit

• 1. 9.1 einem Werkzeugkörper (5), der
  • 1. 9.1.1 eine Befestigungseinrichtung (8) zur Befestigung des Werkzeuges an einer Honmaschine aufweist,
• 2. 9.2 einer ersten Honeinrichtung (9),
• 3. 9.3 einer Zustelleinrichtung (13) zum Zustellen der ersten Honeinrichtung (9),
• 4. 9.4 einer zweiten Honeinrichtung (16),
  • 1. 9.4.1 deren axiale Länge kürzer ist als die der ersten Honeinrichtung (9), sowie mit
• 5. 9.5 einer zweiten Zustelleinrichtung (19), die
  • 1. 9.5.1 zum Zustellen der zweiten Honeinrichtung (16) dient und
  • 2. 9.5.2 unabhängig von der ersten Zustelleinrichtung (13) betätigbar ist.

10. Honwerkzeug nach Anspruch 9, bei dem die Honleisten (11, 18) bzw. Honsteine beider Honeinrichtungen (9, 16) un­ terschiedliches Schneidkorn aufweisen.

11. Honwerkzeug nach Anspruch 9 oder 10, bei dem die Hon­ leisten (18) der kürzeren Honeinrichtung (16) im Bereich des einen axialen Endes der anderen Honeinrichtung (9) angeordnet sind.

12. Verwendung eines Honwerkzeugs nach einem der Ansprüche 9 bis 11 zum Herstellen eines Bereiches größerer Rauhig­ keit in einer Kolbenlaufbahn (2) im Bereich (3, 4) des oberen und/oder unteren Totpunktes des Kolbens.