DE19640872C2 - Nocken für gebaute Nockenwelle - Google Patents
Nocken für gebaute NockenwelleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Nocken für gebaute Nockenwellen insbesondere in
Verbrennungsmotoren. Derartige Nocken sind heute aus Stahl-Vollmaterial und mit einer
Bohrung zur Befestigung auf der Welle versehen. Sie werden durch Aufweiten des Rohres,
durch Schrumpfen oder Pressen auf Rohr oder Vollwellen, durch Kleben oder Schweißen
zusammengefügt. Es ist versucht worden, das Gewicht der Nocken durch weitere Bohrungen
oder T-förmige Querschnitte zu verringern. Dies führt zu höherem Fertigungsaufwand.
Desweiteren sind durch die US 520 1246 und die DE 87 09 009 U1 aus Blech umgeformte
Nocken bekannt.
Durch die JP 3-288 051 (A) ist es bekannt die Kontaktfläche des Nockens zur Welle zu
beschichten.
Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen
gewichtsverringerten und doch einfach und damit billig herzustellenden Nocken zu schaffen,
der leicht auf ein Rohr aufgefädelt und befestigt werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Ausbildung des Nockens nach den Merkmalen
des Anspruchs 1.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung enthalten die Unteransprüche.
Ein kombiniertes Umformverfahren erzeugt Teile mit hoher Formstabilität, Maßgenauigkeit
und Oberflächengüte. Der Nocken ist nach diesem Herstellprozeß abmessungsmäßig fertig und
braucht nach dem Fügen, das zweckmäßigerweise durch Pressen auf ein Rohr erfolgt, lediglich
oberflächengehärtet werden, was heute ohne Verzug möglich ist. Die mit dem
erfindungsgemäßen Nocken ausgerüstete gebaute Nockenwelle ergibt damit nicht nur eine
maximale Gewichtseinsparung, sondern auch eine einfache Massenfertigung:
- - Umformtechnische Bearbeitung der Nocken vom Band
- - Aufpressen auf das Rohr
- - Oberflächenhärten.
Nacharbeit ist nicht erforderlich. Flexibilität ist in einer geeigneten Fügevorrichtung zu
erreichen, in der heute die Nockenwelle, morgen eine andere Nockenwelle gefertigt werden
kann, sodaß auch kleine Lose wirtschaftlich hergestellt werden können. Schließlich sollte auch
nicht unerwähnt bleiben, daß Änderungen in Abstand, Größe und Form der Nocken relativ
schnell eingeführt werden können.
Die Fertigung der Nocken erfolgt zweckmäßigerweise auf normalen schnellaufenden Pressen
mit einem Folgewerkzeug. Der Preßsitz ist eine im Maschinenbau übliche Art des Fügens von
Wellen und Zahnrädern und bei Einhalten der Toleranzen unproblematisch. Die Fertigung der
Nocken kann zum Beispiel bei der Passung mit der Welle die
ISA-Qualität IT 6 und die Rauhtiefe R = 1,6 µ erreichen.
Mit einem kombinierten Umformverfahren kann man an den Kontaktflächen des Innen- und
Außenbordes zur Welle und zum Gleitschuh besonders gute Oberflächen und erhöhte
Festigkeit erzielen, wenn die Wandstärke des Innen- und Außenbordes durch Umformung
verringert wird.
Außerdem ist es möglich, die Kontaktflächen des Innenbordes zur Welle nicht parallel
auszuführen, sondern in einem geringen Winkel zur Längsachse der Welle zu belassen. Dies
führt zu erhöhter Reibung und einem verbesserten Preßsitz.
Es ist eine feinkristalline, anorganisch-nichtmetallische, verbundstabile Konversionsschicht,
zum Beispiel Phosphat, auf die Bohrung, d. h. die Kontaktflächen des Innenbordes zur Welle,
aufzutragen, um die dynamische Betriebssicherheit gegen Verdrehen bei Preßverbindungen zu
erhöhen. Diese Konversionsschicht wirkt beim Aufschieben des Nockens auf die Welle als
Gleitschicht und im Betriebszustand durch Veränderung der Schichteigenschaften einer
Verdrehung des Nockens entgegen.
Außenbord und Innenbord können unterschiedlich lang ausgeführt werden. Die Länge des
Außenbordes richtet sich nach der Lauffläche des Gleitschuhs, die Länge des Innenbordes nach
den Notwendigkeiten des Preßsitzes.
Nachstehend wird die Erfindung durch Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 den schematischen Schnitt durch einen Nocken
Fig. 2 die Ansicht des Nockens aus Fig. 1 von der Seite
Fig. 3 den schematischen Schnitt durch einen Nocken mit verformtem Steg
Fig. 4 den schematischen Schnitt durch einen Nocken mit verkürztem Innenbord und
geringerer Wanddicke des Innen- und Außenbords
Fig. 5 den schematischen Schnitt durch einen zusammengesetzten Nocken
Fig. 6 den schematischen Schnitt durch einen Nocken mit winkligem Innenbord
Gemäß Fig. 1 befindet sich der Nocken auf der tragenden Welle, hier das Rohr 1. Außenbord 2
und Innenbord 3 sind gleichlang und gleichdick. Der Steg 4 ist der Boden des Umformteils, der
gemäß Fig. 3 auch steifer ausgebildet sein kann, beispielsweise durch eine Einbeulung 5.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 4, nämlich einen Nocken, bei dem der Innenbord 6
kürzer als der Außenbord 7 ist und beide Borde gegenüber dem gleichwandigen Steg 8 eine
Wanddicken-Verjüngung zur Spitze hin aufweisen.
Der zusammengesetzte Nocken aus Fig. 5 ist dadurch gekennzeichnet, daß beide
Nockenhälften deutlich kürzere Innen- und Außenborde 9, 10, 11, 12 aufweisen, die Vorteile
beim Umformprozeß bieten.
In Fig. 6 ist der Innenbord 13 mit einem leichten Winkel zur Längsachse versehen, der den
Reibschluß nach dem Aufpressen auf das Tragrohr erhöht. Diese Ausbildung sorgt dafür, daß
in dem an sich labileren Bereich des freien Bordendes die Reibung so hoch wird wie in dem
Bereich, in dem der Steg vorhanden ist, sodaß ein annähernd gleicher Reibschluß über der
Nockenbreite erreicht wird.
Claims (5)
1. Nocken für gebaute Nockenwellen, insbesondere in Verbrennungsmotoren, wobei der
Nocken durch ein kombiniertes Umformverfahren aus ebenem Blech erzeugt und aus einem
Innenbord (3), einem Außenbord (2) und einem dazwischenliegenden Steg (4) besteht,
wobei der Innenbord (3) auf der Tragwelle (1) sitzt und der Außenbord die Bahn des
Gleitschuhs vorgibt und der Steg (4) den Boden des umgeformten Napfes darstellt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche des Innenbords zur Tragwelle (1) mit
einer feinkristallinen, anorganisch-nichtmetallischen, verbundstabilen Konversionsschicht
(14) versehen ist, welche beim Aufschieben des Nockens als Gleitschicht wirkt und im
Betriebszustand einer Verdrehung des Nockens entgegenwirkt.
2. Nocken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Innen- und Außenbord des
Nockens (6, 7) eine sich zum freien Ende verringernde Wandstärke mit erhöhter Festigkeit
und verbesserter Oberflächengüte an den Kontaktflächen zu Welle und Gleitschuh/Rolle
besitzen.
3. Nocken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbord mit einen Winkel
zur Tragwelle (13) ausgeführt ist.
4. Nocken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg eine
steifigkeitsfördernde Einbeulung (5) aufweist.
5. Nocken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung der
Kontaktfläche des Innenbords aus einer Phosphatschicht besteht.
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