DE19601158C1

DE19601158C1 - Honed cylinder bore for piston engine in motor vehicle

Info

Publication number: DE19601158C1
Application number: DE1996101158
Authority: DE
Inventors: Rainer Kannchen
Original assignee: Daimler Benz AG; Mercedes Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1996-01-15
Filing date: 1996-01-15
Publication date: 1997-06-26
Anticipated expiration: 2016-01-16

Abstract

The bore is open at one end and closed or partly obstructed at the other. It accommodates a reciprocating piston with rings. The section of the bore (1) nearest to the obstructed end (4), and over which the piston rings do not travel is merely fine-bored (8). It joins flush on to the adjacent honed section (9). The axial length of the fine-bored section from the join with the honed section can be roughly equal to the axial stroke of the honing tool while working.

Description

Die Erfindung betrifft eine gehonte Zylinderbohrung eines Hubkolben-Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Patent anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung gemäß Patentanspruch 3.The invention relates to a honed cylinder bore Reciprocating internal combustion engine according to the preamble of the patent claims 1 and a method for their manufacture according Claim 3.

Bei einer an einem Ende geschlossenen oder nicht frei auslau fenden Zylinderbohrung kann es in diesem Endbereich beim Ho nen zu einer leichten konischen Verengung kommen. Dieses Pro blem ist bekannt und ergibt sich immer dann, wenn bei der Honbearbeitung einer Bohrung die Honleisten des Honwerkzeuges nicht über zumindest einen größeren Bereich frei über das Bohrungsende hinaus auslaufen können.If the end is closed or not freely available The cylinder bore in this end area at the ho slight conical narrowing. This pro blem is known and always arises when the Honing a hole the honing stones of the honing tool not over at least a larger area freely over that End of the hole can leak.

Bekannte Abhilfemaßnahmen bestehen in kompliziert aufgebauten und bedienbaren Honwerkzeugen mit entweder über deren Länge bereichsweise steuerbaren Honleisten (DE 35 37 009 A1) oder mit den Honleisten speziell zugeordneten Führungsleisten (WO 92/18287 A1).Known remedial measures consist of complex structures and operable honing tools with either their length regionally controllable honing stones (DE 35 37 009 A1) or with the guide bars specially assigned to the honing stones (WO 92/18287 A1).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die Zylinder bohrung eines Hubkolben-Verbrennungsmotors ein einfaches und wirtschaftlich günstiges Honverfahren anzuwenden, wodurch die Bearbeitungsgenauigkeit am nicht frei auslaufenden Bohrungs ende verbessert wird.The invention has for its object for the cylinder bore a reciprocating internal combustion engine a simple and apply economically favorable honing process, whereby the Machining accuracy on the bore that does not run out freely end is improved.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 und des Patentanspruchs 3 gelöst.This task is carried out in a generic facility with the characterizing features of the claim 1 and claim 3 solved.

Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, daß es ausreichend ist, lediglich denjenigen Bereich der Zylinderlauffläche zu honen, auf dem die Kolbenringe des Hubkolbens gleiten. Bei dem außerhalb hiervon liegenden Bereich reicht dagegen eine feingedrehte Oberfläche aus, wenn ein absolut absatzloser Übergang zwischen den beiden Bereichen gegeben ist. Der le diglich feingedrehte Endbereich kann bei einer gattungsgemä ßen Zylinderbohrung an dem kurbelraumseitigen Ende liegen, wenn an diesem die Honleisten des Honwerkzeuges wegen dort vorhandener Hindernisse, die beispielsweise in dort gelegenen Lagerstühlen bestehen können, nicht ausreichend aus dem Boh rungsende ausgefahren werden können.The invention is based on the idea that it is sufficient is only that area of the cylinder running surface honing on which the piston rings of the reciprocating piston slide. At on the other hand, one area is sufficient finely turned surface if an absolutely paragraph-free There is a transition between the two areas. The le diglich finely turned end portion can with a generic outer cylinder bore lie at the end on the crankcase side, if on this the honing stones of the honing tool because there existing obstacles, such as those located there Storage chairs can exist, not sufficient from the Boh can be extended.

Die Erfindung ist an Hand eines in der Zeichnung dargestell ten Ausführungsbeispieles nachfolgend noch erläutert; dabei zeigt die einzige Figur einen Längsschnitt durch ein Kurbel gehäuse einer Hubkolbenmaschine, bei dem die Zylinderlauf büchsen an ihrer Lauffläche in Axialrichtung unterschiedlich texturiert sind.The invention is illustrated by means of one in the drawing th embodiment explained below; there the only figure shows a longitudinal section through a crank Housing of a reciprocating machine, in which the cylinder barrel bushes on their tread in the axial direction different are textured.

Das in der Figur dargestellte Kurbelgehäuse 2 eines Hubkol ben-Verbrennungsmotors weist mehrere in einer Reihe angeord nete Zylinderbohrungen 1 auf, in denen nach Fertigstellung des Motors ein mit mit Kolbenringen 6 bestückter Hubkolben 5 auf- und abbeweglich gleitend führbar ist. Jede Zylinderboh rungen 1 weist jeweils ein nach oben offenes erstes Ende 3 auf, in die ein nicht dargestelltes Bearbeitungswerkzeug, z. B. ein Bohrwerkzeug oder ein Honwerkzeug einfahren kann. Das untere zweite Ende 4 der Zylinderbohrungen 1 ist nicht frei aus laufend, vielmehr ist dort der Auslauf des Bearbei tungswerkzeuges beim dargestellten Ausführungsbeispiel durch die Lagestühle 10 für die Kurbelwelle begrenzt, was vorlie gend eine gewisse Beschränkung der Auslauflänge für den Hon vorgang darstellt. Durch die unterseitige Beschränkung der Auslauflänge des Hohnwerkzeuges wurde sich bei einen Honvor gang eine Verjüngung im Bereich des unteren Bohrungsendes er geben, was nicht zugelassen werden kann. The crankcase 2 shown in the figure of a Hubkol ben-combustion engine has a plurality of angeord to in a number of cylinder bores 1, in which after completion of the engine with a tipped up with piston rings 5 and 6 reciprocating piston is slidably abbeweglich feasible. Each cylinder bores stanchions 1 each have an upwardly open first end 3 , in which a processing tool, not shown, for. B. can retract a drilling tool or a honing tool. The lower second end 4 of the cylinder bores 1 is not free from running, rather there is the outlet of the machining tool in the illustrated embodiment limited by the position chairs 10 for the crankshaft, which presents a certain limitation of the outlet length for the honing process. Due to the underside limitation of the discharge length of the honing tool, a taper in the area of the lower end of the bore was given during a honing process, which cannot be permitted.

Bei der Herstellung von Zylinderbohrungen an Verbrennungsmo toren wird deren Innenoberfläche zunächst mit einem Bearbei tungsaufmaß für das Hohnen gegenüber dem Fertigmaß feinge dreht und dann die Innenoberfläche anschließend auf Fertigmaß gehont, wobei nicht nur das exakte Zylindermaß, sondern auch die für den späteren Motorbetrieb gewünschte Kreuzriefen-Textur der Innenoberfläche erzeugt wird.In the production of cylinder bores on combustion engines The inner surface is first machined measurement allowance for honing compared to the finished size turns and then the inner surface to finished size honed, not only the exact cylinder dimension, but also the one desired for later engine operation Creased texture of the inner surface is created.

Um trotz der oben erwähnten Beschränkung der Auslauflänge des Honwerkzeuges im Bereich der unteren Bohrungsöffnung die Zy linderbohrung exakt zylindrisch honen zu können, ist erfin dungsgemäß ein dem zweiten Ende 4 der Zylinderbohrung 1 zu nächst liegender, von den Kolbenringen 6 des Hubkolbens 5 nicht überstrichene Bereich 7 der Zylinderlauffläche ledig lich feingedreht (Bereich 8), der bündig in den sich an schließenden gehonten Zylinderbohrungsbereich 9 übergeht. Die axiale Länge des lediglich feingedrehten Bereiches 8 der Zy linderlauffläche ist so bemessen, daß die vom Übergang des gehonten Bereiches 9 in den feingedrehten Bereich 8 bis zur stirnseitigen Begrenzung durch die Lagerstühle 10 gemessene Auslauflänge 11 etwa so groß ist wie der beim Honen ausge führte Axialhub des Honwerkzeuges. Dadurch kann eine ausrei chend große Auslauflänge für die Honsteine auch am unteren Ende des gehonten Bereiches sichergestellt werden, so daß dieser exakt Bereich zylindrisch gehont werden kann.In order to be able to hone the cylinder bore exactly cylindrical despite the above-mentioned limitation of the discharge length of the honing tool in the area of the lower bore opening, a region 7 closest to the second end 4 of the cylinder bore 1 , not covered by the piston rings 6 of the reciprocating piston 5 , is invented of the cylinder surface only finely turned (area 8 ), which merges flush with the honed cylinder bore area 9 that closes. The axial length of the only finely turned area 8 of the cylinder barrel is so dimensioned that the outlet length 11 measured from the transition of the honed area 9 into the finely turned area 8 to the frontal boundary by the bearing chairs 10 is approximately as large as the axial stroke that is performed during honing of the honing tool. As a result, a sufficiently long outlet length for the honing stones can also be ensured at the lower end of the honed area, so that this exact area can be honed cylindrically.

Damit der in der Endbearbeitung lediglich feingedrehte Boh rungsbereich 8 der Zylinderbohrung 1 exakt konzentrisch und oberflächenbündig zu der gehonten Oberfläche in dem oberen Bereich 9 liegt, werden beide Bereiche 8 und 9 der Zylinder bohrung in der Feindrehoperation gemeinsam mit einem einheit lichen Bohrwerkzeug in ein und derselben Werkstückaufspannung feingedreht. Hierbei gibt es zweierlei Möglichkeiten: Beim Übergang von dem zu honenden Bereich 9 in den lediglich fein zudrehenden Bereich 8 wird entweder eine bewegliche Schneide des Bohrwerkzeuges um das Bearbeitungsaufmaß für das Hohnen zugestellt oder es wird ein Bohrwerkzeug mit zwei unter schiedliche Schneiden verwendet, von denen eine Schneide fest und die andere Schneide radialverschiebbar im Bohrwerkzeug angeordnet ist. Die feststehende Schneide ist dem zu honenden Bereich 9 und die radialverschiebbare Schneide dem lediglich feinzudrehenden Bereich 8 zugeordnet. Beim Übergang von dem zu honenden Bereich 9 in den lediglich feinzudrehenden Be reich 8 wird die radialverschiebbare Schneide aus einer radi al zurückgezogenen und dort wirkungslosen Position in eine definierte, radial nach außen verlagerte Arbeitsposition be wegt, in der sie dann die Oberfläche im Bereich 8 bearbeitet. Dieser feingedrehte, nicht mehr nachzubearbeitende Endbereich der Zylinderbohrung erhält dabei einen größeren Innendurch messer als der oberhalb davon liegende, zu honende Zylinder bereich 9. Die Durchmesserdifferenz bestimmt sich dabei nach dem Bearbeitungsaufmaß für das Honen.So that the only finely turned drilling area 8 of the cylinder bore 1 is exactly concentric and flush with the honed surface in the upper area 9 , both areas 8 and 9 of the cylinder bore in the precision turning operation together with a uniform drilling tool in one and the same Workpiece clamping finely turned. There are two options here: At the transition from the area 9 to be honed to the area 8 that only needs to be turned, either a movable cutting edge of the drilling tool is moved around the machining allowance for honing or a drilling tool with two different cutting edges is used, one of which Cutting edge is fixed and the other cutting edge is radially displaceable in the drilling tool. The fixed cutting edge is assigned to the area 9 to be honed and the radially displaceable cutting edge is assigned to the area 8 which is only to be finely turned. At the transition from the area 9 to be honed into the region 8 which can only be turned finely, the radially displaceable cutting edge is moved from a radially retracted and ineffective position into a defined, radially outwardly shifted working position in which it then processes the surface in area 8 . This finely turned end region of the cylinder bore, which is no longer to be reworked, is given a larger inside diameter than the cylinder region 9 to be honed above it. The difference in diameter is determined by the machining allowance for honing.

Die Länge der Honsteine eines erfindungsgemäß einsetzbaren Honwerkzeuges messen etwa das Doppelte derjenigen Länge, in nerhalb der sich das vordere freie ende der Honsteine von dem Übergang zwischen dem gehonten und feingedrehten Bereich noch frei bis zu dem durch die Lagerstühle 10 begrenzten Ende der Zylinderbohrung bewegen kann.The length of the honing stones of a honing tool which can be used according to the invention measure approximately twice the length within which the front free end of the honing stones can still move freely from the transition between the honed and finely turned area to the end of the cylinder bore delimited by the bearing chairs 10 .

Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, daß auch bei einer Zylinderbohrung, bei der das Honwerkzeug nicht ausreichend aus der bearbeiteten Bohrung austauchen kann, ein exakt zylindrischer, das heißt achsparalleler Verlauf der Mantellinien innerhalb des gehonten Zylinderbereiches gewähr leistet ist. Ein konisches Verziehen der gehonten Oberfläche zu demjenigen Ende der Bohrung hin, an dem das Honwerkzeug nicht ausreichend ausfahren kann, wird durch den erfindungs gemäß vorgesehenen lediglich feingedrehten zylindrisch ver laufenden Endbereich sicher vermieden. Die Feindrehstruktur ist in dem von den Kolbenringen nicht überstrichenen und da mit tribologisch weniger stark beanspruchten Bereich ohne weiteres tolerierbar. Die unterschiedliche Strukturierung der Zylinderlauffläche ist damit für das Laufverhalten des in der Bohrung gleitenden Kolbens unschädlich.The advantage of the invention is in particular that even with a cylinder bore in which the honing tool is not can sufficiently emerge from the machined hole exactly cylindrical, that means axis-parallel course of the Ensure surface lines within the honed cylinder area is accomplished. A conical warping of the honed surface towards the end of the hole where the honing tool can not extend sufficiently, is the invention provided only finely turned cylindrical ver Avoid running end area safely. The precision turning structure is in the one not covered by the piston rings and there with less tribologically stressed area without more tolerable. The different structuring of the Cylinder tread is therefore responsible for the running behavior of the Bore sliding piston harmless.

Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeig netes Bohrwerkzeug könnte zweckmäßiger Weise wie folgt ausge bildet sein. Das Bohrwerkzeug besitzt zwei Schneiden, von de nen die eine fest stehend am freien Ende des Bohrwerkzeuges angebracht und für die Bearbeitung des zu honenden Bereiches 9 der Zylinderbohrung zuständig ist. Die andere der beiden Schneiden ist in einem radial zwischen zwei festen Endstel lungen verschiebbaren Halter befestigt und für die Bearbei tung des verbleibenden, lediglich feinzudrehenden Zylinderbe reiches 8 zuständig. Der verbleibende feingedrehte Bereich 8 wird im Durchmesser auf das Fertigmaß der Zylinderbohrung 1 bearbeitet, wogegen der in der Feindrehoperation zwar auch bearbeitete, anschließend aber noch zu honende Bereich 9 in dieser Bearbeitungsphase einen geringeren Innendurchmesser erhält. Und zwar ist hier der feingebohrte Innendurchmesser um das Doppelte des Honbearbeitungsaufmaßes kleiner als im Bereich 8. Der Radialhub der beweglichen Schneide gegenüber der festen Schneide bzw. der Radialversatz in der nach außen ausgefahrene Endstellung der zweiten Schneide entspricht da her etwa dem Einfachen Honbearbeitungsaufmaß.A drilling tool suitable for carrying out the method according to the invention could expediently be formed as follows. The drilling tool has two cutting edges, one of which is fixed at the free end of the drilling tool and is responsible for machining the area 9 to be honed of the cylinder bore. The other of the two cutting edges is fixed in a radially movable between two fixed end positions and holder for the processing of the remaining, only fine-turning cylinder area 8 responsible. The remaining finely turned area 8 is machined in diameter to the finished dimension of the cylinder bore 1 , whereas the area 9 , which was also machined in the fine turning operation but is still to be honed, is given a smaller inner diameter in this machining phase. Here, the finely bored inner diameter is twice the honing allowance smaller than in area 8 . The radial stroke of the movable cutting edge relative to the fixed cutting edge or the radial offset in the outwardly extended end position of the second cutting edge therefore corresponds approximately to the simple honing machining allowance.

Claims

1. Honed cylinder bore in the crankcase of a Hubkol ben internal combustion engine with an open first end and a closed or at least not free-flowing second end, in which cylinder bore a piston equipped with piston rings can be moved up and down in a sliding manner, characterized in that a second end ( 4 ) of the cylinder bore ( 1 ) to the nearest region ( 7 ) of the cylinder running surface, which is not covered by the piston rings ( 6 ) of the reciprocating piston ( 5 ), is only finely turned (8) in the finished state (8) and is flush with the honed cylinder bore region ( 9 ) transforms.

2. Cylinder bore according to claim 1, characterized in that the axial length of the only finely turned region ( 7 ) of the cylinder running surface is dimensioned such that the transition from the honed ( 9 ) into the finely turned region ( 8 ) up to the end boundary ( 10 ) of the cylinder bore measured outlet length ( 11 ) is approximately as large as the axial stroke of the honing tool carried out during honing.

3. A method for producing a honed cylinder bore according to claim 1, in which the inner surface is first finely turned with egg nem machining allowance for honing compared to the finished size and the inner surface is then honed to finished size, characterized in that the only finely turned drilling area in the finishing ( 8 ) the cylinder bore ( 1 ) together in the precision lathe pre-machining for the area to be honed ( 9 ) the cylinder bore ( 1 ) with a uniform drilling tool in one and the same workpiece clamping, where in the transition from the area to be honed ( 9 ) in the le diglich fine-turning area ( 8 ) either a cutting edge of the drilling tool is delivered around the machining allowance for honing or two different cutting edges are used, one of which is a fixed cutting edge in the drilling tool to be honed area ( 9 ) and the other radially displaceable Cut that only finely turned area ( 8 ) is assigned, which is moved during the transition from the area to be ho ( 9 ) in the only fine-grained area ( 8 ) from a radially retracted position into a defi ned, radially outwardly shifted working position.