EP2828035A1 - Maschinengehäuse mit einer bohrung für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Maschinengehäuse mit einer bohrung für eine brennkraftmaschine

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EP2828035A1
EP2828035A1 EP13709124.5A EP13709124A EP2828035A1 EP 2828035 A1 EP2828035 A1 EP 2828035A1 EP 13709124 A EP13709124 A EP 13709124A EP 2828035 A1 EP2828035 A1 EP 2828035A1
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EP
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bore
machine housing
tool
bearing
internal combustion
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Withdrawn
Application number
EP13709124.5A
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French (fr)
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Thomas Huber
Ludwig STROSS
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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    • F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/0021—Construction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B33/00—Honing machines or devices; Accessories therefor
    • B24B33/02—Honing machines or devices; Accessories therefor designed for working internal surfaces of revolution, e.g. of cylindrical or conical shapes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
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    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00—Metals
    • F05C2201/02—Light metals
    • F05C2201/021—Aluminium

Definitions

  • the invention relates to a machine housing having a bore for an internal combustion engine with the features of the preamble of patent claim 1.
  • the grinding device is suitable for machining a plurality of crankshaft bearing bores for rolling bearings of a crankshaft bearing of a crankcase.
  • the grinding device has a rotationally drivable tool shaft which carries a plurality of axially spaced-apart machining units whose number corresponds to the number of crankshaft bearing bores present on the crankcase.
  • Each machining unit arranged on the tool shaft has at least one grinding wheel.
  • An axial distance between two grinding wheels of two adjacent processing units corresponds to a distance between two adjacent crankshaft bearing bores.
  • German Patent Application DE 102009051 285 A1 discloses a method and a honing tool for producing at least one bearing bore and an internal combustion engine with at least one honed bearing bore. Disclosed is inter alia a method for producing at least one bearing bore in the internal combustion engine, in particular for a crankshaft or a camshaft, by means of a honing tool, which is moved axially parallel to a bore axis of the bearing bore and about a tool axis.
  • a honing tool for producing at least one bearing bore is disclosed.
  • the honing tool is mounted on its side facing away from the tool drive in an abutment which is arranged outside of the internal combustion engine.
  • the method is characterized by at least one power honing operation, wherein an honing of at least 0.5 mm is produced using a honing tool by honing the hole relative to the diameter of the hole, wherein the power honing operation is performed as an aligning honing operation such that the power honing operation results in a displacement of the receipt - tion axis in the direction of the target position.
  • a workpiece holder for the workpiece is provided and further an abutment on the honing spindle side facing away from the workpiece holder for rotatable mounting of the honing tool, wherein the anvil preferably with the lifting movement of the honing tool mitbewegbar with the honing tool , that is, in the axial direction is variable in position.
  • a guide bore integral with the crankcase abutment, so to speak, a guide bore, the tool for the machining of the bore in the machine housing, for example, a crankshaft bearing bore, are performed.
  • the cycle time of processing can be reduced by up to 25%, with excellent coaxiality of the finished bore.
  • the anvil force or form and / or stoffschlüsslg be connected depending on the embodiment with the machine housing.
  • the anvil according to claim 4 is an extension of a bore portion, for example a crankshaft bearing.
  • the counter bearing according to claim 5 serves as a bore for a Radlalwellendichtring. So there is a best possible KoaxiaItician between bearing and Radlalwellendichtring what positive effect on the long-term tightness effect
  • the inner diameter according to claim 6 of the thrust bearing is made smaller than the bore diameter of the bore sections.
  • the method according to the invention can be used not only for a crankshaft bearing track but also, for example, for a camshaft bearing track and / or an eccentric shaft bearing
  • Flg. 1 shows a view of a machine housing according to the invention with a bore for an internal combustion engine.
  • Fig. 1 shows a view of an inventive machine housing 1 for an internal combustion engine.
  • the machine housing 1 has a bore, which in the present exemplary embodiment is formed by five spaced-apart bore sections 2, 2 '.
  • the engine housing 1 for example, a crankcase with five Bore sections 2, 2 'formed by crankshaft bearings.
  • the view of the crankcase is made from below on the crankshaft bearing lane of the crankshaft, with an oil pan, which would prevent the view of the crankshaft bearing lane, is not shown.
  • the machine housing 1 may also be a cylinder head.
  • the machining of bearing bores for balance shafts in a crankcase or bearing bores for camshafts and / or eccentric widths is also possible in a cylinder head.
  • a rod-shaped, rotating and cutting tool 3 is provided, which on the one hand of the machine housing 1 by an axial displacement in the Bohrungsabschnttten 2, 2 'formed hole can be introduced.
  • the cutting tool 3 may be, for example, a fine boring tool or a grinding tool or a honing tool.
  • the tool 3 has for each bore section 2, 2' its own non-numbered cutting area, which is located in the illustrated position in each case in a crankshaft bearing.
  • an abutment 4 for the tool is provided on the side of the bore facing away from a drive 6 of the tool 3, for the radial support of the tool 3.
  • the abutment is 4 integrally formed with the machine housing 1
  • Weather has the tool 3 shown in Figure 1 on the opposite side of the drive a guide pin 5, which is used to guide the
  • the anvil 4 is manufactured in one piece with the machine housing in a casting process.
  • the anvil 4 may also be non-positively or positively connected to the machine housing.
  • the anvil 4 can be screwed on and removed after the fine machining or it can be welded or soldered.
  • the anvil 4 is an extension of a bore portion 2, 2 ', in the present embodiment, a crankshaft bearing. This embodiment reduces the manufacturing costs again.
  • the anvil 4 can also serve as a bore for a Radialwellendlchtring. This has the advantage that the Koaxialtttechnik between radial shaft seal and crankshaft axis is very accurate, so that the greatest possible permanent density of the radial shaft sealing ring is guaranteed.
  • the inner diameter of the anvil 4 is smaller than a bore diameter of the bore sections 2, 2 '.
  • the attachment of a guide option is proposed in the machine housing 1 for the tool 3 for machining the crankshaft bearing track with a defined guidance of the tool 3.
  • the embodiment according to the invention makes it possible to dispense with a separate counter bearing 4 located outside the machine housing 1.
  • the tool 3 for machining the hole in the machine housing 1 are performed. So is a different over the life of the tool 3 Dodge the tool 3, for example, by different materials, no longer possible.
  • the cycle time of machining can be reduced by up to 25%, with excellent coaxiality of the machined bore.

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Abstract

Maschinengehäuse mit einer Bohrung für eine Brennkraftmaschine, die von zumindest zwei voneinander beabstandeten Bohrungsabschnitten gebildet ist, insbesondere eine Lagergasse in einem Kurbeigehäuse oder einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine, wobei zur Bearbeitung der Bohrung ein rotierendes, spanabhebendes Werkzeug vorgesehen ist, das einerseits durch Axialverschiebung in die Bohrung einbringbar ist, wobei andererseits der Bohrung ein Gegenlager für das Werkzeug vorgesehen ist, zur radialen Abstützung des Werkzeuges und wobei das Gegenlager einstückig mit dem Maschinengehäuse ist. Durch das erfindungsgemäße Maschinengehäuse wird der maschinelle Aufwand für die Bearbeitung der Bohrung reduziert.

Description

Maschinengehäuse mit einer Bohrung für eine Brennkraftmaschlne
Die Erfindung betrifft ein Maschinengehause mit einer Bohrung für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zum technischen Umfeld der Erfindung wird beispielsweise auf die deutsche Offenlegungsschrift DE 102010006188 A1 hingewiesen. Aus dieser sind eine Schleifvorrichtung und ein Verfahren zur Fertigung eines Kurbelgehäuses bekannt. Die Schleifvorrichtung ist zur Bearbeitung einer Mehrzahl von Kurbelwellenlagerbohrungen für Wälzlager einer Kurbelwellenlagerung eines Kurbelgehäuses geeignet. Dabei weist die Schleifvorrichtung eine rotatorisch antreibbare Werkzeugwelle auf, die eine Mehrzahl von axial voneinander beabstandet angeordnete Bearbeitungseinheiten trägt, deren Anzahl der Anzahl der an dem Kurbelgehäuse vorliegenden Kurbelwellenlagerbohrungen entspricht Jede auf der Werkzeugwelle angeordnete Bearbeitungseinheit weist wenigstens eine Schleifscheibe auf. Ein axialer Abstand zwischen zwei Schleifscheiben zweier benachbarter Bearbeitungseinhelten entspricht einem Abstand zwischen zwei benachbarten Kurbelwellenlagerbohrungen. Damit eine möglichst hohe Rundschleifgenauigkeit erzielt wird, ist das Schleifwerkzeug auf der, dem Antrieb des Werkzeuges abgewandten Seite des Motors durch ein separates Gegenlager abgestutzt. Weiter sind aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 102009051 285 A1 ein Verfahren und ein Honwerkzeug zur Herstellung zumindest einer Lagerbohrung sowie ein Verbrennungsmotor mit zumindest einer gehonten Lagerbohrung bekannt. Offenbart ist u. a. ein Verfahren zur Herstellung zumindest einer Lagerbohrung in dem Verbrennungsmotor, Insbesondere für eine Kurbelwelle oder eine Nockenwelle, mittels eines Honwerkzeuges, welches parallel zu einer Bohrungsachse der Lagerbohrung axial und um eine Werkzeugachse rotierend bewegt wird. Es wird vorgeschlagen, in einem unbelasteten Zustand der Lagerbohrung durch ein Formhonen der Innenfläche der Lagerbohrung eine derart asymmetrische Ausgangsform der Lagerbohrung zu erzeugen, dass die Lagerbohrung in einem Betriebszustand eine von der Ausgangsform abweichende symmetrische Betriebsform aufweist. Desweiteren wird ein Honwerkzeug zur Herstellung zumindest einer Lagerbohrung offenbart. Um eine bestmögliche Oberflächenqualität zu erhalten, ist auch das Honwerkzeug auf seiner, dem Werkzeugantrieb abgewandten Seite in einem Gegenlager gelagert, welches außerhalb des Verbrennungsmotors angeordnet ist.
Femer sind aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 102010010901 A1 , von der die vorliegende Erfindung ausgeht, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Feinbearbeiten einer Kurbelwellenlagerbohrung bekannt. Bei dem Verfahren zum Feinbearbeiten der Bohrung, insbesondere zum Feinbearbeiten einer Kurbelwellenlagerbohrung in einem Zylinderkurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine, wird ausgehend von einer vorbereiteten Bohrung eine fertig bearbeitete Bohrung mit einem vorgebbaren Sollmaß, einer vorgebbaren Sollstruktur der Bohrungsinnenfläche und einer vorgebbaren Sollposition der Bohrungsachse erzeugt Das Verfahren ist gekennzeichnet durch mindestens eine Leistungshonoperation, bei der unter Verwendung eines Honwerkzeuges durch Honen der Bohrung bezogen auf den Durchmesser der Bohrung ein Abtrag von mindestens 0,5 mm erzeugt wird, wobei die Leistungshonoperation als achslagenkorrigierende Honoperation derart durchgeführt wird, dass durch die Leistungshonoperation eine Verlagerung der Bon- rungsachse in Richtung der Sollposition erfolgt. Um eine möglichst hohe Qualität der gehonten Oberfläche zu erhalten, Ist eine Werkstückhalterung für das Werkstück vorgesehen und weiter ein Gegenlager an der der Honspindel abgewandten Seite der Werkstückhalterung, zur drehbaren Lagerung des Honwerkzeuges, wobei das Gegenlager vorzugsweise bei der Hubbewegung des Honwerkzeuges mit dem Honwerkzeug mitbewegbar, d. h. in axialer Richtung lageveränderbar ist.
Auch wenn die oben genannten Vorrichtungen und Verfahren keine wesentlichen Nachteile aufweisen, ist es wünschenswert, den Platzbedarf für eine gattungsgemäße Bearbeitung eines Maschinengehäuses zu verringern.
Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
In dem erfindungsgemäßen, mit dem Kurbelgehäuse einstückigen Gegenlager, sozusagen eine Führungsbohrung, kann das Werkzeug für die Bearbeitung der Bohrung in dem Maschinengehäuse, beispielsweise eine Kurbel wei- lenlagerbohrung, geführt werden. So ist auch ein über die Standzeit des Werkzeuges unterschiedliches Ausweichen des Werkzeuges, beispielsweise durch unterschiedliche Materialien, nicht mehr möglich, in vorteilhafter Weise kann die Taktzeit der Bearbeitung um bis zu 25 % reduziert werden, bei einer ausgezeichneten Koaxlalität der gefertigten Bohrung.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind ih den Unteransprüchen beschrieben.
Gemäß Patentanspruch 2 kann das Gegenlager Je nach Ausführungsform kraft- oder form- und/oder stoffschlüsslg mit dem Maschinengehäuse verbunden sein.
Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Gegenlager gemäß Patentanspruch 3 mit dem Maschinengehäuse in einem Gießverfahren her- gestellt ist. In anderen Ausführt, ngsformen kann es beispielsweise auch angeschraubt oder angeschweißt oder angelötet sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Gegenlager gemäß Patentanspruch 4 eine Verlängerung eines Bohrungsabschnittes, beispielsweise einem Kurbelwellenlager.
Besonders bevorzugt dient das Gegenlager gemäß Patentanspruch 5 als Bohrung für einen Radlalwellendichtring. So ist eine bestmögliche KoaxiaIität zwischen Lager und Radlalwellendichtring gegeben, was sich positiv auf die Dauerdichtheit auswirkt
Bevorzugt ist der Innendurchmesser gemäß Patentanspruch 6 des Gegenlagers kleiner ausgeführt als der Bohrungsdurchmesser der Bohrungsabschnitte.
Gemäß Patentanspruch 7 kann das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur für eine Kurbelwellenlagergasse verwendet werden, sondern auch beispielsweise für eine Nockenwellenlagergasse und/oder eine Exzenterwellenlager-
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in einer einzigen Figur näher erläutert
Flg. 1 zeigt einen Blick auf ein erfindungsgemäßes Maschinengehäuse mit einer Bohrung für eine Brennkraftmaschine.
Fig. 1 zeigt einen Blick auf ein erfindungsgemäßes Maschinengehäuse 1 für eine Brennkraftmaschine. Das Maschinengehäuse 1 weist eine Bohrung auf, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel von fünf voneinander beabstande- ten Bohrungsabschnitten 2, 2' gebildet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Maschinengehäuse 1 beispielsweise ein Kurbelgehäuse mit fünf von Kurbelwellenlagern gebildeten Bohrungsabschnitten 2, 2'. Der Blick auf das Kurbelgehäuse erfolgt von unten auf die Kurbelwellenlagergasse der Kurbelwelle, wobei eine ölwanne, die den Blick auf die Kurbelwellenlagergasse verhindern würde, nicht dargestellt ist. In einem weiteren Ausfüh- rungsbeisplel kann das Maschinengehäuse 1 auch ein Zylinderkopf sein. Auch die Bearbeitung von Lagerbohrungen für Ausgleichswellen in einem Kurbelgehäuse oder Lagerbohrungen für Nockenwellen und/oder Exzenter- weiten In einem Zylinderkopf ist erfindungsgemäß möglich.
Zur Feinbearbeitung der Bohrung ist ein stangenförmiges, rotierendes und spanabhebendes Werkzeug 3 vorgesehen, das einerseits des Maschinenge- häuses 1 durch eine Axialverschiebung in die aus Bohrungsabschnttten 2, 2' gebildete Bohrung einbringbar ist. Bei dem spanabhebenden Werkzeug 3 kann es sich beispielsweise um ein Feinbohrwerkzeug oder ein Schleifwerkzeug oder ein Honwerkzeug handeln. Zur Bearbeitung der einzelnen Bohrungsabschnitte 2, 2' weist das Werkzeug 3 für Jeden Bohrungsabschnitt 2, 2' einen eigenen nicht bezifferten Schneidenbereich auf, der sich in der dargestellten Lage jeweils In einem Kurbelwellenlager befindet.
Damit beim Feinbearbeiten der Kurbelwellenlagergasse das Werkzeug 3 für eine optimale Oberflächenqualität möglichst schwingungsarm gehalten wird, ist auf der, einem Antrieb 6 des Werkzeuges 3 abgewandten Seite der Bohrung ein Gegenlager 4 für das Werkzeug vorgesehen, zur radialen AbStützung des Werkzeugs 3. Erfindungsgemäß ist das Gegenlager 4 einstückig mit dem Maschinengehäuse 1 ausgebildet Durch diese Maßnahme kann auf ein separates, außerhalb des Maschinengehäuses 1 angeordnetes Gegenlager, wie aus dem oben zitierten Stand der Technik bekannt, verzichtet werden, wodurch die Bearbeituhgsmaschine mit dem Werkzeug deutlich kürzer baut und weniger Platz einnimmt.
Wetter weist das in der Figur 1 dargestellte Werkzeug 3 auf der dem Antrieb gegenüberliegenden Seite einen Führungszapfen 5 auf, der zur Führung des Werkzeuges 3 in dem Gegenlager 4 dient Im vorliegenden Ausführungsbel- spiel ist das Gegenlager 4 einstückig mit dem Maschinengehäuse in einem Gießverfahren hergestellt. In weiteren Ausführungsbeispielen kann das Gegenlager 4 auch kraft- oder formschlüssig mit dem Maschinengehäuse verbunden sein. Beispielsweise kann das Gegenlager 4 angeschraubt und nach der Feinbearbeitung wieder entfernt werden oder es kann festgeschweißt oder festgelötet werden.
Bevorzugt ist das Gegenlager 4 eine Verlängerung eines Bohrungsabschnittes 2, 2', im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Kurbelwellenlager. Diese Ausgestaltung reduziert die Herstellkosten nochmals.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Gegenlager 4 auch als Bohrung für einen Radialwellendlchtring dienen. Dies hat den Vorteil, dass die Koaxialttät zwischen Radialwellendichtring und Kurbelwellenachse sehr exakt stimmt, so dass eine größtmögliche Dauerdichtheit des radialen Wellendicht- ringes gewährleistet ist.
Bevorzugt ist der Innendurchmesser des Gegenlagers 4 kleiner als ein Boh- rungsdurchmesser der Bohrungsabschnitte 2, 2'.
Erfindungsgemäß wird das Anbringen einer Führungsmöglichkeit Im Maschinengehäuse 1 für das Werkzeug 3 vorgeschlagen zur Bearbeitung der Kur- belwellenlagergasse mit einer definierten Führung des Werkzeuges 3. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann auf ein separates, außerhalb des Maschinengehäuses 1 liegendes Gegenlager 4 verzichtet werden. In dem erfindungsgemäßen, mit dem Kurbelgehäuse einstückigen Gegenlager 4, kann das Werkzeug 3 für die Bearbeitung der Bohrung in dem Maschinengehäuse 1 , geführt werden. So ist auch ein über die Standzeit des Werkzeuges 3 unterschiedliches Ausweichen des Werkzeuges 3, beispielsweise durch unterschiedliche Materialien, nicht mehr möglich. In vorteilhafter Welse kann die Taktzeit der Bearbeitung um bis zu 25 % reduziert werden, bei einer ausgezeichneten Koaxialität der gefertigten Bohrung.
Bazugszstohenllste:
1. Maschinengehäuse
2, 2' Bohrungsabschnitt
3. Werkzeug
4. Gegenlager
5. Führungszapfen

Claims

ANSPRÜCHE 1 . Maschinengehäuse (1 ) für eine Brennkraftmaschine, mit einer Bohrung die von zumindest zwei voneinander beabstandeten Bohrungsabschnitten (2, 2') gebildet ist, insbesondere eine Lagergasse in einem Kurbelgehäuse oder einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine, wobei zur Bearbeitung der Bohrung ein rotierendes, spanabhebendes Werkzeug
(3) vorgesehen ist, das einerseits durch Axialverschiebung in die Bohrung einbringbar ist, wobei andererseits der Bohrung ein Gegenlager
(4) für das Werkzeug (3) vorgesehen Ist, zur radialen Abstützung des Werkzeuges (3),
dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager (4) einstückig mit dem Maschinengehäuse (1) ist.
2. Maschinengehäuse nach Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager (4) kraft- oder form- und/oder stoffschlüssig mit dem Maschinengehäuse (1) verbunden ist.
3. Maschinengehäuse nach Patentanspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager (4) mit dem Maschinengehäuse (1) In einem Gießverfahren hergestellt ist.
4. Maschinengehäuse nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager (4) eine Verlängerung eines Bohrungsabschnittes (2, 2') ist.
5. Maschinengehäuse nach einem der Patentansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager (4) als Bohrung für einen Radialwellendichtring vorgesehen ist.
6. Maschinengehäuse nach Patentanspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Innendurchmesser des Gegenlagers (4) kielner Ist als ein Bohrungsdurchmesser der Bohrungsabschnitte (2, 2') .
7. Maschinengehäuse nach einem der Patentansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungsabschnitte (2, 2') eine Kur- belwellenlagergasse und/oder eine Nockenwellenlagergasse und/oder eine Exeenterwellenlagergasse bilden.
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