DE102009051258A1 - Verfahren und Honwerkzeug zur Herstellung zumindest einer Lagerbohrung und Verbrennungsmotor mit zumindest einer gehonten Lagerbohrung - Google Patents

Verfahren und Honwerkzeug zur Herstellung zumindest einer Lagerbohrung und Verbrennungsmotor mit zumindest einer gehonten Lagerbohrung Download PDF

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Volker Dr.-Ing. Lagemann
Michael Dr.-Ing. Lahres
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung zumindest einer Lagerbohrung (2) in einem Motor (1), insbesondere für eine Kurbelwelle oder eine Nockenwelle eines Verbrennungsmotors, mittels eines Honwerkzeugs (6), welches parallel zu einer Bohrungsachse der Lagerbohrung (2) axial und um eine Werkzeugachse rotierend bewegt wird. Erfindungsgemäß wird in einem unbelasteten Zustand der Lagerbohrung (2) durch ein Formhonen einer Innenfläche (4) der Lagerbohrung (2) eine derart asymmetrische Ausgangsform (5) der Lagerbohrung (2) erzeugt, dass die Lagerbohrung (2) in einem Betriebszustand eine von der Ausgangsform (5) abweichende symmetrische Betriebsform aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Honwerkzeug (6) zur Herstellung zumindest einer Lagerbohrung (2) und einen Motor (1) mit zumindest einer gehonten Lagerbohrung (2).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung zumindest einer Lagerbohrung nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, ein Honwerkzeug zur Herstellung zumindest einer Lagerbohrung nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 5 und einen Motor mit zumindest einer gehonten Lagerbohrung nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 10.
  • Aus dem Stand der Technik ist, wie in der EP 1 321 229 A1 beschrieben, ein Verfahren zur Herstellung einer Bohrung, insbesondere einer Zylinderbohrung einer Hubkolbenmaschine bekannt. Die Bohrung weist in unbelastetem Zustand eine Ausgangsform und im Betriebszustand eine von der Ausgangsform abweichende Sollform auf. Die Verformung der Bohrung zur Sollform wird im Betriebszustand ermittelt, mittels der Sollform und der Verformung wird die Ausgangsform ermittelt und die Bohrung wird mit einem Bearbeitungsverfahren in die Ausgangsform gebracht.
  • In der EP 1 790 435 A1 werden ein Verfahren zum Honen von Bohrungen sowie ein Honwerkzeug hierfür und ein gehontes Werkstück beschrieben. In dem Verfahren zum Honen der Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück, insbesondere zum Honen einer Zylinderlauffläche bei der Herstellung von Zylinderblöcken für Brennkraftmaschinen wird ein Honwerkzeug innerhalb der Bohrung axial beweglich und um seine Werkzeugachse rotierend angetrieben. Durch eine im Wesentlichen starre Führung der Axialbewegung des Honwerkzeuges zur Erzeugung einer Axialbewegung des Honwerkzeuges im Wesentlichen parallel zur Bohrungsachse der Bohrung und eine zeitlich asymmetrische Steuerung der Zustellkraft einer einseitig der Werkzeugachse an dem Honwerkzeug angebrachten Schneidgruppe in Abhängigkeit von der Hublage und/oder der Winkelposition des Honwerkzeuges wird erreicht, dass die Bohrung zumindest in einem axialen Bohrungsabschnitt eine nichtkreiszylindrische Bohrungsform erhält, die von einer bezogen auf die Bohrungsachse 2-zählig radialsymmetrischen Form signifikant abweicht. Dadurch kann z. B. ein Zylinderblock hergestellt werden, dessen Zylinderbohrungen im Betriebszustand des Zylinderblockes mit auf dem Zylinderblock aufgeschraubtem Zylinderkopf einen Zylindrizitätsfehler von weniger als 10 Pm aufweisen.
  • In der noch nicht veröffentlichten Anmeldung DE 10 2009 007 023.0 der Anmelderin wird ein Verfahren zur Auslegung und Herstellung von Bohrungen in einem Gehäuse, insbesondere von Zylinderbohrungen für eine Hubkolbenmaschine in einem Zylinderkurbelgehäuse beschrieben. Die Bohrungen weisen in einem unbelasteten Zustand eine Ausgangsform und im Betriebszustand eine von der Ausgangsform abweichende Betriebsform auf, welche eine zylindrische Sollform ist bzw. dieser möglichst nahe kommt. In einem ersten Schritt wird mindestens eine Form mindestens einer Zylinderlauffläche des Zylinderkurbelgehäuses im kalten, unverspannten Zustand des Zylinderkurbelgehäuses simuliert und anschließend wird mindestens eine Betriebsform dieser Zylinderlauffläche ermittelt, die die Zylinderlauffläche aufgrund einer vorgegebenen mechanischen und/oder thermischen Beanspruchung annimmt.
  • In der DE 10 2007 024 569 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung von Bohrungen in Gehäusen, insbesondere von Zylinderbohrungen für Hubkolbenmaschinen in Zylinderkurbelgehäusen beschrieben. Die Bohrungen weisen in einem unbelasteten Zustand eine Ausgangsform und im Betriebszustand eine von der Ausgangsform abweichende Betriebsform auf. Das Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte:
    • a) Versetzen eines Referenzgehäuses in einen betriebsähnlichen Zustand,
    • b) Herstellen einer der Betriebsform entsprechenden Sollform der Bohrung im betriebsähnlichen Zustand des Referenzgehäuses,
    • c) Versetzen des Referenzgehäuses in den unbelasteten Zustand,
    • d) Vermessen der sich aus der Sollform ergebenden Ist-Ausgangsform der Bohrung,
    • e) Ermitteln der Soll-Ausgangsform auf Basis der gemessenen Ist-Ausgangsform und
    • f) Einbringen der Soll-Ausgangsform mit einem Bearbeitungsverfahren in weitere Gehäuse im unbelasteten Zustand.
  • In der DE 10 2007 031 589 A1 wird ein Verfahren und ein Werkzeug zur Erzeugung einer von einer Zylinderform abweichenden Innenfläche in einem Gehäuse beschrieben. Das Werkzeug umfasst eine Freiformnockenwelle und einen koaxial, verschieblich und drehbar gegenüber der Freiformnockenwelle angeordneten Hohlzylinder. Auf dem Hohlzylinder ist drehbar und/oder verschiebbar mindestens ein Schneidwerkzeug angeordnet. Bei Drehungen und Verschiebungen des Hohlzylinders gegenüber der stationär am Gehäuse befestigten Freiformnockenwelle wird von dem Schneidwerkzeug die Kontur der Mantelfläche auf die Bohrung übertragen und so die Ausgangsform erzeugt.
  • In der noch nicht veröffentlichten Anmeldung DE 10 2008 064 592.3 der Anmelderin wird eine Vorrichtung zur Erzeugung einer nicht zylindrischen Innenfläche einer Bohrung beschrieben. Die Vorrichtung umfasst entlang des Umfangs der Bohrung angeordnete und auf die Innenfläche der Bohrung radial zustellbare Bearbeitungswerkzeuge und ein Zustellsystem, das elektrische Stellelemente aufweist, deren wirksame Flächen durch elektrische Steuersignale verstellbar sind und auf Zustellelemente einwirken, durch die die Bearbeitungswerkzeuge auf die Bohrung zugestellt werden. Die wirksamen Flächen der elektrischen Stellelemente wirken auf ein hydraulisches Leitungssystem ein, über das zumindest ein Zustellelement verschoben wird. Die von dem Medium des hydraulischen Systems beaufschlagte Fläche des Zustellelements ist geringer als die auf das hydraulische System einwirkende Fläche des elektrischen Stellelementes.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung zumindest einer Lagerbohrung, ein verbessertes Honwerkzeug zur Herstellung zumindest einer Lagerbohrung und einen verbesserten Motor mit zumindest einer gehonten Lagerbohrung anzugeben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung zumindest einer Lagerbohrung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Honwerkzeug zur Herstellung zumindest einer Lagerbohrung mit den Merkmalen des Anspruchs 5 und einen Motor mit zumindest einer gehonten Lagerbohrung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • In einem Verfahren zur Herstellung zumindest einer Lagerbohrung in einem Motor, insbesondere für eine Kurbelwelle oder eine Nockenwelle eines Verbrennungsmotors, mittels eines Honwerkzeugs, welches parallel zu einer Bohrungsachse der Lagerbohrung axial und um eine Werkzeugachse rotierend bewegt wird, wird erfindungsgemäß in einem unbelasteten Zustand der Lagerbohrung durch ein Formhonen einer Innenfläche der Lagerbohrung eine derart asymmetrische Ausgangsform der Lagerbohrung erzeugt, dass die Lagerbohrung in einem Betriebszustand eine von der Ausgangsform abweichende symmetrische Betriebsform aufweist.
  • Vorteilhafterweise ist in der Lagerbohrung ein Wälzlager angeordnet. Der Motor kann insbesondere ein Verbrennungsmotor mit einer gehonten Lagerbohrung für eine Kurbelwelle oder eine Nockenwelle sein.
  • Aufgrund von unvermeidbaren, geometrischen Verzügen bei einer Montage, thermischen Verzügen bei Betriebstemperatur und dynamischen, mechanischen Veränderungen in einem Lastfall sind Lagerbohrungen bei Verbrennungsmotoren und Elektromotoren in einem Betriebszustand nie ideal rund und ideal fluchtend. Dies wird nach dem Stand der Technik toleriert und geometrisch durch eine Gleitlagertechnlogie mit ca. 0,1% Spaltmaß abgefangen. Ein Einsatz von reibleistungsmindernden Wälzlagern erfordert jedoch weitaus engere Toleranzen für Fluchtung, Rundheit und Spaltmaß (< 0,03%), damit diese statistisch ausreichend betriebssicher und akustisch unauffällig ein berechnetes Lebensdauerziel erreichen. Im Pkw-Einsatz wird derzeit ein maximal zulässiger Ausfall von weniger als 30 Wälzlagern von einer Million eingesetzten Wälzlagern über 300.000 km gefordert. Dies wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens sichergestellt.
  • Durch das asymmetrische Honen der Lagerbohrung, so dass diese im Betriebszustand durch die beschriebenen Einflüsse eine symmetrische Betriebsform einnimmt, wird ein Funktionsverhalten des in die Lagerbohrung eingesetzten Wälzlagers im Hinblick auf Akustik, Reibung und Verschleiß optimiert und dadurch eine Ausfallsicherheit erheblich gesteigert.
  • Mittels des Verfahrens sind beliebig ausgeformte segmentierte Unrundformen der Lagerbohrung herstellbar, wobei eine Ausformung der Lagerbohrung insbesondere auch reproduzierbar ist, so dass gleiche Lagerbohrungen in Serienfertigung hergestellt werden können. Dabei können die Lagerbohrungen einzeln oder eine Mehrzahl in einem Paket hergestellt werden, beispielsweise in einem montierten Zustand in einem Kurbelgehäuse oder auch in einem losen Zustand mit nachträglicher Verschraubung im Kurbelgehäuse. Durch eine Serienfertigung von einer Mehrzahl von Lagerbohrungen in einer Aufspannung ist eine besonders wirtschaftliche Fertigung ermöglicht.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1a eine perspektivische Darstellung eines Motorblocks eines Verbrennungsmotors,
  • 1b eine Detailansicht von 1a,
  • 1c eine Detailansicht von 1b,
  • 2a eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines in Lagerbohrungen angeordneten Honwerkzeugs,
  • 2b eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines in Lagerbohrungen angeordneten Honwerkzeugs,
  • 3a eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines in Lagerbohrungen angeordneten Honwerkzeugs,
  • 3b eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines in Lagerbohrungen angeordneten Honwerkzeugs,
  • 4 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Ansteuerung von Honleisten am Honwerkzeug, und
  • 5 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Ansteuerung von Honleisten am Honwerkzeug.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1a zeigt eine perspektivische Darstellung eines Motors 1, welcher als Verbrennungsmotor ausgebildet ist, wobei in Lagerbohrungen 2 für eine nicht dargestellte Kurbelwelle Wälzlager 3 angeordnet sind. 1b zeigt eine Detailansicht der Lagerbohrungen 2 aus 1a, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit die Wälzlager 3 nicht dargestellt sind. 1c zeigt eine Detailansicht von 1b, wobei dargestellte Innenflächen 4 der Lagerbohrungen 2 einen Außenring der Wälzlager 3 bilden.
  • Aufgrund von unvermeidbaren, geometrischen Verzügen bei einer Montage, thermischen Verzügen bei Betriebstemperatur und dynamischen, mechanischen Veränderungen in einem Lastfall sind derartige Lagerbohrungen 2 und des Weiteren beispielsweise auch Lagerbohrungen 2 für eine Nockenwelle des Verbrennungsmotors und Lagerbohrungen 2 von Elektromotoren in einem Betriebszustand nie ideal rund und ideal fluchtend. Dies wird nach dem Stand der Technik toleriert und geometrisch durch eine Gleitlagertechnlogie mit ca. 0,1% Spaltmaß abgefangen. Ein Einsatz von reibleistungsmindernden Wälzlagern 3 erfordert jedoch weitaus engere Toleranzen für Fluchtung, Rundheit und Spaltmaß (< 0,03%), damit diese statistisch ausreichend betriebssicher und akustisch unauffällig ein berechnetes Lebensdauerziel erreichen. Im Pkw-Einsatz wird derzeit ein maximal zulässiger Ausfall von weniger als 30 Wälzlagern 3 von einer Million eingesetzten Wälzlagern 3 über 300.000 km gefordert.
  • Um dies zu erreichen, sind zunächst statische, thermische und dynamische Verzüge der Lagerbohrungen 2 im Betriebszustand zu ermitteln. Dies erfolgt beispielsweise durch eine simulative Vorausberechnung oder durch ein Versetzen der Lagerbohrungen 2 in den Betriebszustand bzw. in einen diesem nahe kommenden Zustand, beispielsweise durch ein Erwärmen und Verspannen. Danach wird durch eine Vorgabe daraus resultierender unrunder Maßabweichungen für einen unbelasteten Zustand vorzugsweise jede Lagerbohrung 2 im unbelasteten Zustand so bearbeitet, dass in diesem unbelasteten Zustand eine derart asymmetrische Ausgangsform 5 der Lagerbohrung 2 erzeugt wird, dass die Lagerbohrung 2 im Betriebszustand eine von der Ausgangsform 5 abweichende symmetrische Betriebsform aufweist.
  • Dies erfolgt in einem Verfahren zur Herstellung der Lagerbohrung 2 durch ein Formhonen der Innenfläche 4 der Lagerbohrung 2, so dass die Lagerbohrung 2 nach dem Formhonen die in 3c schematisch dargestellte asymmetrische Ausgangsform 5, d. h. eine segmentierte Unrundform aufweist. Anschließend ist in den bearbeiteten Lagerbohrungen 2 jeweils ein Wälzlager 3 anordbar. Die asymmetrisch ausgeformte Lagerbohrung 2 nimmt im Betriebszustand durch die beschriebenen Einflüsse eine symmetrische Betriebsform ein, wodurch ein Funktionsverhalten des in die Lagerbohrung 2 eingesetzten Wälzlagers 3 im Hinblick auf Akustik, Reibung und Verschleiß optimiert und dadurch eine Ausfallsicherheit erheblich gesteigert ist.
  • Die 2a, 2b, 3a und 3b zeigen verschiedene Ausführungsformen eines im Verfahren zur Herstellung der Lagerbohrungen 2 eingesetzten Honwerkzeugs 6. Bei allen Ausführungsformen wird das Honwerkzeug 6 parallel zu einer Bohrungsachse der Lagerbohrung 2 axial und um eine Werkzeugachse rotierend bewegt.
  • In den 2a und 2b weist das Honwerkzeug 6 zu einer Positionierung parallel zur Bohrungsachse eine Mehrzahl über einen Umfang des Honwerkzeugs 6 verteilter radial ansteuerbarer Stützleisten 7 auf. Alternativ dazu ist das in den 3a und 3b dargestellte Honwerkzeug 6 in außerhalb der zu bearbeitenden Lagerbohrungen 2 angeordneten Honwerkzeuglagerungen 8 gelagert und parallel zur Bohrungsachse gehaltert, wodurch auf einfache Weise eine exakte Positionierung des Honwerkzeugs 6 unabhängig von einem Bearbeitungszustand der Lagerbohrungen 2 ermöglicht ist. Allerdings sind hier vor einer Bearbeitung die Lagerbohrungen 2 und das Honwerkzeug 6 sehr exakt zueinander auszurichten, um eine parallele Ausrichtung der Werkzeugachse des Honwerkzeugs 6 zur Bohrungsachse der zu bearbeitenden Lagerbohrungen 2 sicherzustellen.
  • Im Gegensatz dazu ist das Honwerkzeug 6 durch die Stützleisten 7 beispielsweise mittels einer nicht näher dargestellten kardanischen Werkzeugaufnahme an einer nicht dargestellten Honmaschine befestigbar, mittels welcher das Honwerkzeug 6 axial bewegt und rotiert wird. Die kardanische Werkzeugaufnahme ist ermöglicht, da eine Koaxialität zwischen den Lagerbohrungen 2 und der Werkzeugachse des Honwerkzeugs 6 durch eine Führung in den Lagerbohrungen 2 mittels der Stützleisten 7 realisiert ist.
  • Das Honwerkzeug 6 weist des Weiteren eine Mehrzahl über den Umfang des Honwerkzeugs 6 verteilter radial ansteuerbarer Honleisten 9 auf. Diese Honleisten 9 sind Schneidkörper, mittels welcher durch ein Anpressen an die Innenflächen 4 der Lagerbohrungen 2 und ein Bewegen über die Innenflächen 4, verursacht durch die axiale Bewegung und Rotationsbewegung des Honwerkzeugs 6, ein Materialabtrag der Innenflächen 4 ermöglicht ist.
  • In den 2b und 3b weist das Honwerkzeug 6 eine Mehrzahl von Gruppen dieser über den Umfang des Honwerkzeugs 6 verteilten radial ansteuerbaren Honleisten 9 auf, wobei die Gruppen jeweils axial versetzt zueinander am Honwerkzeug 6 angeordnet sind. Ein Abstand zwischen den Gruppen von Honleisten 9 entspricht vorzugsweise einem Abstand der axial hintereinander angeordneten und zu bearbeitenden Lagerbohrungen 2, beispielsweise wie hier dargestellt, in einem Motorblock des Motors 1. Dadurch ist eine gleichzeitige Bearbeitung mehrerer Lagerbohrungen 2 ermöglicht. Des Weiteren können beispielsweise auch mehrere einzelne, noch nicht verbaute Lagerbohrungen 2 beispielsweise in Form von Lagerschalen in einem vorgegebenen Abstand axial hintereinander angeordnet und auf diese Weise bearbeitet werden. Dadurch ist eine sehr schnelle und effektive Fertigung beispielsweise für eine Großserienproduktion ermöglicht. Durch eine individuelle Ansteuerung der Gruppen von Honleisten 9 sind die axial angeordneten Lagerbohrungen 2 auch jeweils unterschiedlich ausformbar.
  • Wie in 4 dargestellt, weisen in einer Ausführungsform des Honwerkzeugs 6 alle über den Umfang des Honwerkzeugs 6 verteilten radial ansteuerbaren Honleisten 9 eine gleiche maximale radiale Aussteuerbarkeit auf, so dass im Verfahren alle Honleisten 9 gleichmäßig zum asymmetrischen Ausformen der Lagerbohrung 2 genutzt werden können. Eine radiale Aussteuerung sR1 der Honleisten 9 in Bezug auf einen Bohrungsumfang u und eine Bohrungshöhe h ist in einem zugeordneten Diagramm D1 dargestellt. Alle Honleisten 9 werden jeweils in Abhängigkeit von einer Winkellage und/oder einer axialen Ausrichtung des Honwerkzeugs 6 radial ausgesteuert, um die vorgegebene asymmetrische Ausgangsform 5 der Lagerbohrung 2 herzustellen. Auf diese Weise ist eine sehr schnelle und effiziente Bearbeitung der Lagerbohrung 2 ermöglicht.
  • Allerdings ist bei dieser Ausführungsform, um eine sehr starke radiale Aussteuerung sR1 jeder einzelnen Honleiste 9 zu ermöglichen, eine nicht näher dargestellte Zustellaktorik für jede Honleiste 9 erforderlich, welche einen relativ großen Bauraum erfordert. Des Weiteren ist eine relativ komplizierte rechnergestützte Steuerung der Honleisten 9 erforderlich, verbunden mit einem großen Rechenaufwand eines Steuergerätes der Honmaschine.
  • Daher ist, insbesondere bei relativ einfach auszuformenden Lagerbohrungen 2, welche nach der honenden Bearbeitung beispielsweise eine so genannte Zitronenform mit lediglich einer starken, lokal begrenzten asymmetrischen Ausformung A aufweisen sollen, eine zweite, in 5 dargestellte Ausführungsform des Honwerkzeugs 6 vorteilhaft. In dieser Ausführungsform weisen die Honleisten 9 eine unterschiedliche maximale radiale Aussteuerbarkeit auf.
  • Im Diagramm D2 ist die radiale Aussteuerung sR2 einer stärker radial aussteuerbaren Honleiste 9.1 in Bezug auf den Bohrungsumfang u und die Bohrungshöhe h dargestellt. Eine oder mehrere der in den 2a, 2b, 3a und 3b dargestellten Honleisten 9 können als eine derartige stärker radial aussteuerbare Honleiste 9.1 ausgebildet sein. Im Verfahren wird diese stärker radial aussteuerbare Honleiste 9.1 stärker radial ausgesteuert, um die asymmetrische Ausgangsform 5 der Lagerbohrung 2 zu erzeugen.
  • Die anderen Honleisten 9, deren radiale Aussteuerung sR3 in Bezug auf den Bohrungsumfang u und die Bohrungshöhe h in diesem zugeordneten Diagramm D3 dargestellt ist, werden geringer und insbesondere gleichbleibend radial ausgesteuert, um andere Bereiche der Lagerbohrung 2, welche beispielsweise im Wesentlichen kreiszylinderförmig auszuformen sind, zu bearbeiten.
  • Dies ermöglicht eine relativ einfache rechnergestützte Ansteuerung und daraus resultierend einen geringen Rechenaufwand des Steuergeräts für die anderen Honleisten 9, während lediglich zur Ansteuerung der einen stärker radial aussteuerbaren Honleiste 9.1 ein größerer Rechenaufwand des Steuergeräts erforderlich ist, um die eine lokal begrenzte asymmetrische Ausformung A der Lagerbohrung 2 herzustellen.
  • Des Weiteren ist zur radialen Aussteuerung sR3 der anderen Honleisten 9 eine Zustellaktorik erforderlich, welche einen geringen Bauraum benötigt, während lediglich für die eine stärker radial aussteuerbare Honleiste 9.1 eine bauraumintensivere Zustellaktorik erforderlich ist. Dadurch ist ein beispielsweise in einem Inneren des Honwerkzeugs 6 vorhandener Bauraum zu einer Anordnung der Zustellaktoriken für alle Honleisten 9, 9.1 ausreichend vorhanden. Gleichzeitig ist das Honwerkzeug 6 ausreichen klein, d. h. insbesondere mit einem derart geringen Querschnitt herstellbar, dass es zur Herstellung der Lagerbohrungen 2 geeignet ist, welche ebenfalls einen relativ geringen Querschnitt aufweisen.
  • Dieses Honwerkzeug 6 ermöglicht auf kostengünstige Weise einen Einsatz größtmöglicher Schneidflächen der Honleisten 9, 9.1 zur Bearbeitung der Lagerbohrungen 2. Mit dieser Ausführungsform sind beispielsweise Lagerbohrungen 2 in einem gegossenen und nach dem Gießen im Bereich der Lagerbohrungen 2 aufgetrennten und wieder verschraubten Motorblock des Motors 1 zu bearbeiten, da im Bereich einer Trennlinie ein stärkeres asymmetrisches Ausformen der Lagerbohrung 2 erforderlich ist.
  • Alternativ zu der rechnergestützten Ansteuerung der Honleisten 9, 9.1 anhand vorgegebener unrunder Maßabweichungen ist sowohl bei der in 4 als auch bei der in 5 dargestellten Ausführungsform beispielsweise auch eine simultane Abtastung eines nicht dargestellten Referenzmodells der herzustellenden Lagerbohrung 2 und Übertragung der Ausformung des Referenzmodells auf die zu bearbeitende Lagerbohrung 2 möglich, d. h. eine so genannte Kopierbearbeitung. Dies ermöglicht einen wesentlich geringeren Rechenaufwand, insbesondere bei sehr komplizierten auszuformenden asymmetrischen Ausgangsformen 5 der Lagerbohrung 2.
  • Die Zustellaktorik zum radialen Aussteuern der Honleisten 9, 9.1 und/oder der Stützleisten 7 kann beispielsweise mechanisch, elektromechanisch, hydraulisch, pneumatisch, piezoelektrisch oder durch eine Kombination mehrerer dieser Möglichkeiten erfolgen. So ist beispielsweise ein nicht näher dargestelltes Konusgelenk im Honwerkzeug 6 angeordnet, welches axial auf eine Honleiste 9, 9.1 presst, um diese radial auszusteuern. Das Konusgelenk ist beispielsweise mittels eines Servoaktors oder mittels eines Piezoaktors betätigbar. Für eine unterschiedliche Ansteuerung mehrerer Honleisten 9, 9.1 ist für jede Honleiste 9, 9.1 ein eigenes und separat betätigbares Konusgelenk erforderlich.
  • Des Weiteren sind, insbesondere, wenn lediglich ein geringes radiales Aussteuern der Honleisten 9, 9.1 erforderlich ist, beispielsweise auch Piezoaktoren direkt hinter der jeweiligen Honleiste 9, 9.1 im Honwerkzeug 6 anordbar oder über ein Biegegelenk mit der jeweiligen Honleiste 9, 9.1 koppelbar, so dass eine axiale Bewegung der Piezoaktoren in eine radiale Bewegung der Honleisten 9, 9.1 umsetzbar ist. Des Weiteren können die Piezoaktoren beispielsweise auch auf ein hydraulisches Leitungssystem einwirken, welches mit Hydraulikzylindern zum Aussteuern der Honleisten 9, 9.1 verbunden ist. Dadurch sind die Piezoaktoren beispielsweise außerhalb des Honwerkzeugs 6 anordbar und es ist durch eine hydraulische Übersetzung eine Vervielfachung eines Aussteuerwegs der Piezoaktoren ermöglicht, so dass mit einer relativ geringen Aussteuerung der Piezoaktoren ein großes Aussteuern der Honleisten 9, 9.1 ermöglicht ist.
  • Mittels des Verfahrens und unter Einsatz der Ausführungsformen des Honwerkzeugs 6 sind beliebig ausgeformte segmentierte Unrundformen der Lagerbohrung 2 herstellbar, wobei eine Ausformung der Lagerbohrung 2 insbesondere auch reproduzierbar ist, so dass gleiche Lagerbohrungen 2 in Serienfertigung hergestellt werden können. Dabei können die Lagerbohrungen 2 einzeln oder eine Mehrzahl in einem Paket hergestellt werden, beispielsweise in einem montierten Zustand in einem Kurbelgehäuse oder auch in einem losen Zustand mit nachträglicher Verschraubung im Kurbelgehäuse. Durch eine Serienfertigung von einer Mehrzahl von Lagerbohrungen 2 in einer Aufspannung ist eine besonders wirtschaftliche Fertigung ermöglicht.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 1321229 A1 [0002]
    • - EP 1790435 A1 [0003]
    • - DE 102009007023 [0004]
    • - DE 102007024569 A1 [0005]
    • - DE 102007031589 A1 [0006]
    • - DE 102008064592 [0007]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung zumindest einer Lagerbohrung (2) in einem Motor (1), insbesondere für eine Kurbelwelle oder eine Nockenwelle eines Verbrennungsmotors, mittels eines Honwerkzeugs (6), welches parallel zu einer Bohrungsachse der Lagerbohrung (2) axial und um eine Werkzeugachse rotierend bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem unbelasteten Zustand der Lagerbohrung (2) durch ein Formhonen einer Innenfläche (4) der Lagerbohrung (2) eine derart asymmetrische Ausgangsform (5) der Lagerbohrung (2) erzeugt wird, dass die Lagerbohrung (2) in einem Betriebszustand eine von der Ausgangsform (5) abweichende symmetrische Betriebsform aufweist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Honleiste (9, 9.1) des Honwerkzeugs (6) in Abhängigkeit von einer Winkellage und/oder einer axialen Ausrichtung des Honwerkzeugs (6) radial ausgesteuert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Honwerkzeug (6) mittels an diesem angeordneter radial aussteuerbarer Stützleisten (7) und/oder mittels außerhalb der Lagerbohrung (2) angeordneter Honwerkzeuglagerungen (8) parallel zur Bohrungsachse positioniert und gehalten wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Mehrzahl axial versetzt am Honwerkzeug (6) angeordneter radial aussteuerbarer Honleisten (9, 9.1) eine Mehrzahl von axial hintereinander angeordneten Lagerbohrungen (2) gleichzeitig bearbeitet werden.
  5. Honwerkzeug (6) zur Herstellung zumindest einer Lagerbohrung (2) in einem Motor (1), insbesondere für eine Kurbelwelle oder eine Nockenwelle eines Verbrennungsmotors, wobei das Honwerkzeug (6) parallel zu einer Bohrungsachse der Lagerbohrung (2) axial und um eine Werkzeugachse rotierend bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Honwerkzeug (6) zumindest eine Honleiste (9, 9.1) aufweist, welche in Abhängigkeit von einer Winkellage und/oder einer axialen Ausrichtung des Honwerkzeugs (6) radial aussteuerbar ist.
  6. Honwerkzeug (6) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass über einen Umfang des Honwerkzeugs (6) verteilt eine Mehrzahl versetzt angeordneter Honleisten (9, 9.1) angeordnet ist, welche eine unterschiedliche maximale radiale Aussteuerbarkeit aufweisen.
  7. Honwerkzeug (6) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Honwerkzeug (6) in außerhalb der Lagerbohrung (2) angeordneten Honwerkzeuglagerungen (8) gelagert und parallel zur Bohrungsachse gehaltert ist.
  8. Honwerkzeug (6) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Honwerkzeug (6) zu einer Positionierung parallel zur Bohrungsachse eine Mehrzahl radial aussteuerbarer Stützleisten (7) aufweist.
  9. Honwerkzeug (6) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Honwerkzeug (6) eine Mehrzahl axial versetzt am Honwerkzeug (6) angeordneter radial aussteuerbarer Honleisten (9, 9.1) aufweist.
  10. Motor (1) mit zumindest einer gehonten Lagerbohrung (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbohrung (2) in einem unbelasteten Zustand eine asymmetrische Ausgangsform (5) und in einem Betriebszustand eine von der Ausgangsform (5) abweichende symmetrische Betriebsform aufweist.
DE200910051258 2009-10-29 2009-10-29 Verfahren und Honwerkzeug zur Herstellung zumindest einer Lagerbohrung und Verbrennungsmotor mit zumindest einer gehonten Lagerbohrung Withdrawn DE102009051258A1 (de)

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