DE19703821A1 - Gefügte Welle - Google Patents
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-
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Description
Die Erfindung betrifft eine gefügte Welle, insbesondere eine gefügte hohle
Nockenwelle für den Ventiltrieb von Brennkraftmaschinen, bestehend aus einem
massiven oder hohlen Wellenstück und darauf oder darin kraftschlüssig befestigten
Funktionselementen, wie z. B. Nocken, Lagerringen, Endstücken. Das Wellenstück
und/oder die Funktionselemente weisen auf den Fügeflächen eine
Oberflächenrauhigkeit von Rz < 2 µm und eine reibwertsteigernde verbundstabile
Beschichtung mit einer Dicke von 2 µm bis 5 µm auf und alle zu fügenden Teile
haben an mindestens einem Ende der außen liegenden Fügeflächen eine Fase mit
einem Winkel von 2° bis 10° und an mindestens einem Ende der innen liegenden
Fügeflächen eine Fase von mindestens 0,5 × 30° bis 0,3 × 45°.
Nockenwellen in Brennkraftmaschinen steuern über ihre Nockenkonturen die
Ventilbewegungen und damit den Gaswechselprozeß. Seit langem sucht man nach
Technologien zur Herstellung leichter und kostengünstiger Nockenwellen, die die
am weitesten verbreiteten Schalenhartguß-Nockenwellen bei gleicher Lebensdauer
und Zuverlässigkeit ersetzen.
Gefügte Nockenwellen bestehen aus einem dünnwandigen Rohr einfacher
Werkstoffqualität, auf dem Nocken aus einem hochwertigeren härtbaren Werkstoff
genau positioniert und befestigt werden. Dazu kommen noch weitere
Funktionselemente wie z. B. Lagerringe und Endstücke, die ebenfalls auf oder in
das Rohr gesteckt und fixiert werden.
Die in den letzten Jahren bekannt gewordenen Technologien zur Befestigung der
Nocken auf dem Rohr reichen vom thermischen Querpressen der Nocken auf das
Rohr über das Querpressen durch partielles oder komplettes Innenhochdruckauf
weiten des Rohres bis zum Fügen durch axiales Aufdrücken von innenverzahnten
Nocken auf partiell mit Rillen versehene Rohre. All diese Verfahren erfordern
entweder eine aufwendige Vorbearbeitung der verzahnten Nocken und gerillten
Rohre, eine aufwendige Hochdruckeinrichtung und Spezialwerkzeuge zum
Einbringen und Halten des Druckes unter der Fügefläche oder Vorrichtungen zum
Erwärmen der Nocken, Abkühlen der Wellen und schnellen Positionieren der
warmen Nocken auf der kalten Welle bevor Kraftschluß entsteht.
Aus dem DDR-Wirtschaftspatent 0152972 ist bekannt, daß bestimmte
Beschichtungen den Kraftschluß in Preßverbindungen erheblich erhöhen und
zudem ein mehrfaches Längsfügen mit erheblichem Übermaß über die
beschichteten Oberflächen erlauben. In der praktischen Anwendung wird beim
mehrfachen Längsfügen jedoch oft die Beschichtung abgeschert oder es werden die
Oberflächen der Funktionselemente zerstört, wenn keine geeigneten Fügehilfen
vorhanden sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gefügte Welle der eingangs
beschriebenen Art zu schaffen, bei der die Oberflächen und die Funktionselemente
so gestaltet sind, daß mehrere Funktionselemente in einfacher Längsfügetechnik
nacheinander auf die gleiche Oberfläche gefügt werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil des
Anspruches 1 dadurch gelöst, daß das Wellenstück und/oder die
Funktionselemente auf den Fügeflächen eine Oberflächenrauhigkeit von Rz < 2 µm
und eine reibwertsteigernde verbundstabile Beschichtung mit einer Dicke von 2 µm
bis 5 µm aufweisen und daß alle zu fügenden Teile an mindestens einem Ende der
außen liegenden Fügeflächen eine Fase mit einem Winkel von 2° bis 10° und an
mindestens einem Ende der innen liegenden Fügeflächen eine Fase von mindestens
0,5 × 30° bis 0,3 × 45° haben. Durch die Beschichtung wird zum einen eine
Steigerung der Kraftübertragungsfähigkeit der Preßverbindung erreicht und zum
anderen ein Verschleißschutz der Oberflächenbereiche, über die die
Funktionselemente beim Längsfügen herübergeschoben werden müssen. Durch die
Abstimmung der Schichtdicke auf die Oberflächenrauhigkeit entsteht eine stabile
Verbindung, die auch bei mehrmaligem Fügen nicht abschert, wenn die zu
fügenden Teile bestimmte Fasenwinkel aufweisen. So verhindern flache
Auflauffasen von 2° bis 10° an den Druckkanten der außen liegenden Fügeflächen
und Fasen von 0,5 × 30° bis 0,3 × 40° an den Druckkanten der innen liegenden
Fügeflächen ein Abscheren der Beschichtung und eine Spanbildung.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sollen die Auflauffasen riefenfrei
geschliffen sein, um die Spanbildung noch sicherer zu verhindern.
Für die Beschichtung stehen viele Alternativen zur Wahl. Gemäß Anspruch 3 soll
die Beschichtung eine Phosphatschicht sein.
Für höchste Anforderungen an die Kraftübertragung in der Fügefläche, soll nach
Anspruch 4 die Beschichtung eine metallische Schicht sein.
Um Beschichtungsmaterial zu sparen, sollen insbesondere bei teueren
Beschichtungen nach Anspruch 5 das Wellenstück und/oder die Funktionselemente
nur partiell beschichtet sein.
Die Erfindung ist nicht nur auf die Merkmale ihrer Ansprüche beschränkt. Denkbar
und vorgesehen sind auch Kombinationsmöglichkeiten einzelner Anspruchs
merkmale und Kombinationsmöglichkeiten einzelner Anspruchsmerkmale mit dem
in den Vorteilsangaben und zu dem Ausgestaltungsbeispiel Offenbarten.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Fig. 1
dargestellt, die einen Schnitt durch die erfindungsgemäße gefügte Welle zeigt.
Fig. 1 zeigt eine gefügte hohle Nockenwelle. Das Wellenstück bzw. Rohr 1 ist auf
seiner gesamten Länge außen mit einer feinkristallinen Phosphatschicht oder einer
metallischen Schicht 2 beschichtet. Die Beschichtung ist so dick, daß nur wenige
Rauheitsspitzen des Rohrmaterials aus der dünnen, stabil haftenden Beschichtung
herausragen. An beiden Enden 3 hat das Rohr auf seiner außen liegenden
Fügefläche Auflauffasen von 2° bis 10° bei einer Länge von ca. 5 mm. Über diese
Auflauffasen können nacheinander von beiden Seiten verschiedene
Funktionselemente im Längspreßverfahren auf das Rohr aufgepreßt werden, ohne
daß durch ein Verkanten der zu fügenden Teile auf dem Rohr die Beschichtung
abgeschert oder ein Span gebildet wird. Besonders zu empfehlen ist ein
riefenfreies Schleifen der Auflauffasen, um das Aufdrücken der Funktionselemente
noch weiter zu erleichtern und ein Fressen zu verhindern.
Beim Längspressen verhindert die Phosphatschicht zusammen mit der Kantenform
wirksam den Verschleiß der Oberflächen und bewirkt in dem Preßsitz eine
deutliche Steigerung der örtlichen Reibungszahlen. Deshalb kann das Wellenstück
als sehr dünnwandiges und damit leichtes Rohr ausgeführt sein.
Funktionselemente sind bei der Nockenwelle nach Fig. 1 acht Nocken 5, zwei
Lagerringe 6 sowie zwei Endstücke 7. Die Nocken und Lagerringe sind in den
Bohrungen nicht beschichtet. Um eine Spanbildung und das Abscheren der
Beschichtung beim Längspressen zu verhindern, haben sie mindestens an den
Druckkanten der innen liegenden Fügeflächen Fasen von mindestens 0,5 × 30° bis
0,3 × 45°.
Die beiden Endstücke 7 sind in das Rohr 1 hineingepreßt. Dazu sind die beiden
Endstücke mindestens partiell, nämlich auf ihren Fügeflächen beschichtet, weil das
Rohr innen unbeschichtet bleibt. An den Druckkanten der außen liegenden
Fügeflächen haben die Endstücke Fasen von 2° bis 10°. Die Innenfläche des
Rohres ist nicht beschichtet. An den Druckkanten der unbeschichteten, innen
liegenden Fügefläche hat das Rohr Fasen von 0,5 × 30° bis 0,3 × 45°.
1
Wellenstück (Rohr)
2
Beschichtung
3
Auflauffase an der außen liegenden Fügefläche des Innenteiles einer Verbindung
4
Fase an der innen liegenden Fügefläche des Außenteils einer Verbindung
5
Nocke
6
Lagerring
7
Endstück
8
gefügte Welle
Claims (5)
1. Gefügte Welle (8), insbesondere gefügte hohle Nockenwelle für den Ventiltrieb
von Brennkraftmaschinen, bestehend aus einem massiven oder hohlen Wellenstück
(1) und darauf oder darin kraftschlüssig befestigten Funktionselementen, wie z. B.
Nocken (5), Lagerringen (6), Endstücken (7), dadurch gekennzeichnet, daß das
Wellenstück und/oder die Funktionselemente auf den Fügeflächen eine
Oberflächenrauhigkeit von Rz < 2 µm und eine reibwertsteigernde verbundstabile
Beschichtung mit einer Dicke von 2 µm bis 5 µm aufweisen und daß alle zu
fügenden Teile an mindestens einem Ende der außen liegenden Fügeflächen eine
Fase mit einem Winkel von 2° bis 10° und an mindestens einem Ende der innen
liegenden Fügeflächen eine Fase von mindestens 0,5 × 30° bis 0,3 × 45° haben.
2. Gefügte Welle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasen an den
beschichteten Fügeflächen riefenfrei geschliffen sind.
3. Gefügte Welle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung
eine Phosphatschicht ist.
4. Gefügte Welle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung
eine metallische Schicht ist.
5. Gefügte Welle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr
und/oder die Funktionselemente nur partiell beschichtet sind.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE1997103821 DE19703821A1 (de) | 1997-02-01 | 1997-02-01 | Gefügte Welle |
Applications Claiming Priority (1)
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DE1997103821 DE19703821A1 (de) | 1997-02-01 | 1997-02-01 | Gefügte Welle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE19703821A1 true DE19703821A1 (de) | 1998-08-06 |
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ID=7819051
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE1997103821 Withdrawn DE19703821A1 (de) | 1997-02-01 | 1997-02-01 | Gefügte Welle |
Country Status (1)
Country | Link |
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