DE3205952A1

DE3205952A1 - Nockenwelle

Info

Publication number: DE3205952A1
Application number: DE19823205952
Authority: DE
Inventors: Eduard 7000 Stuttgart Friedrich; Kurt Wizemann
Original assignee: Wizemann U Co J GmbH
Current assignee: Wizemann U Co J GmbH
Priority date: 1981-09-12
Filing date: 1982-02-19
Publication date: 1983-03-31

Description

NOCXENWELLE
Die Erfindung betrifft eine Nockenwelle für Hubkolben-Verbrennungsmotoren, die einen Wellenkörper sowie hierauf befestigte und vom Wellenkörper durchsetzte Ringelemente wie Nocken und Lagerringe aufweist.
Bei einer bekannten Nockenwelle dieser Art (DE-PS 25 46 802) hat der Wellenkörper die Form einer Hohlwelle, auf der die Ringelemente durch Aufweiten der Hohlwelle befestigt werden. Die Ringelemente haben an ihrem Innenumfang in axialer und/oder Umfangsrichtung verlaufende Nuten, in die die Hohlwelle beim Aufweiten hineingedrückt werden muß. Die Herstellunc dieser bekannten Nockenwelle ist verhältnismäßig kostspielig, und außerdem erscheint es zweifelhaft, ob sich in einer Serienproduktion durch die beschriebenen Maßnahmen die Ringelemente mit der erforderlichen Präzision und Sicherheit auf der Hohlwelle festlegen lassen.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Nockenwelle geringen Gewichts zu schaffen, die sich kostengünstig herstellen läßt, und ausgehend von einer Nockenwelle der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest ein Teil der Ringelemente als vorgefertigte Teile ausgebildet sind und aus einem verschleißbeständigen Werkstoff bestehen, daß der Wellenkörper als Leichtmetall -Gußteil ausgebildet ist und daß die Ringelemente und der Wellenkörper derart formschlüssig miteinander verbunden sind, daß die Ringelemente in axialer Richtung sowie gegen Verdrehen gesichert sind. Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Nockenwelle wird zweckmäßigerweise so vorgegangen, daß die vorgefertigten Ringelemente in eine Gießform für den Wellenkörper eingelegt werden, worauf der letztere durch die Öffnungen der Ringelemente hindurch gegossen wird. Diese Herstellungsart ist verhältnismäßig billig, und wegen der Leichtmetallwelle führt sie zu einer Nockenwelle geringen Gewichts.
Durch eine entsprechende Gestaltung des Innenumfangs der Ringelemente'läßt sich aber eine zuverlässige Sicherung der Ringelemente in axialer Richtung und gegen Verdrehen erreichen.
Die Nocken fertigt man am besten aus Werkzeugstahl, Schnellstahl oder Hartguß, da sich diese Werkstoffe als besonders verschleißbeständig erwiesen haben. In Einzelfellen, in denen eine Ausführung der Lagerringe in Grauguß gegenüber Leichtmetall-Lagerringen nur zu einer geringen Gewichtserhöhung führt, wird man Hartquß-Laqerringe vorziehen, um die Herstellung einer Laufflächenschicht auf den Lagerringen zu vermeiden, eine Maßnahme, die im Hinblick auf die heute allgemein verwendeten Leichtmetall-Zylinderköpfe erforderlich ist, wenn man Lagerringe aus Leichtmetall an den Wellenkörper angießt.
Der Formschluß zwischen den Ringelementen und dem Wellenkörper ist so auszubilden, daß das Leichtmetall beim Abkühlen nicht von den Ringelementen wegschrumpfen kann.
Eine besonders zuverlässige Verbindung zwischen den Teilen unterschiedlichen Werkstoffs und unterschiedlicher Wärmedehnung wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Ringelemente an ihrem Innenumfang in den Wellenkörper eingreifende Vorsprünge oder Ausnehmungen aufweisen, die dann in Ausnehmungen bzw. in die Vorsprünge des Wellenkörpers eingreifen, wobei die Vorsprünge in einer solchen Zahl und Anordnung vorgesehen werden, daß sie in Umfangs-und Achsrichtung im Abstand voneinander angeordnet sind, so daß sich nicht nur eine gute Drehsicherung ergibt, sondern auch verhindert wird, daß das Leichtmetall des Wellenkörpers beim Abkühlen von den Ringelementen wegschrumpft.
Die Verbindung der Nocken mit dem Wellenkörper erfolg;-zweckmäßigerweise durch am Innenumfang der Nocken vc:-gesehene Vorsprünge, um eine hinreichende Stabilität der Nocken auch im Bereich ihrer kleinsten radialen Ausdehnung zu gewährleisten.
Eine andere Möglichkeit für eine gute formschlüssige Verbindung besteht in der Verwendung rauher Guß oder flächen (Rauhguß), durch die eine Hinterschnitte aufweisende Verbindung entsteht.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der -Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und/oder aus der nachfolgenden Beschreibung sowie der beiliegenden zeichnerischen Darstellung einer erfindungsgemäßen Nockenwelle mit mehreren Ausführungsformen des Formschlusses zwischen Ringelementen und Wellenkörper; in der Zeichnung zeigen Figur 1 einen Teil eines Axialschnitts durch die Nocken welle; Figur 1 a) den gemäß Figur 1 linken Nocken in der Seitenansicht; Figur 1 b) den gemäß Figur 1 zweiten Nocken von links in der Seitenansicht; Figur 1 c) das gemäß Figur 1 dritte Ringelement von links, einen Lagerring, in der Seitenansicht, und Figur 1 d) den gemäß Figur 1 rechten Nocken in der Seitenansicht Die Figur 1 zeigt einen als teichtmetall-Gußteil ausgebildeten Wellenkörper 10, auf dem von links nach rechts zwei Nocken 12, 14, ein Lagerring 16 und ein weiterer Nocken 18 angebracht sind; diese Ringelemente 12, 14, 16 und 18 sind in den Figuren 1 a) bis 1 d) jeweils in der Seitenansicht dargestellt.
Um den Nocken 12 auf dem Wellenkörper 10 gegen Verdrehen und gegen Verschieben in axialer Richtung zu sichern, ist erfindungsgemäß eine Verzahnung 20 vorgesehen, die von zwei Reihen von Zähnen 22 und 24 am Innenumfang des Nockens 12 gebildet wird, wobei die Zähne 22 bzw. 24 einer jeden Reihe in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordnet sind und die beiden Reihen der Zähne 22, 24 in axialer Richtung einen Abstand voneinander aufweisen. Die Zähne 22, 24 sind außerdem so gestaltet, daß sich im Axialschnitt eine Art Schwalbenschwanzprofil ergibt. Beim Gießen des Wellenkörpers 10 fließt das Leichtmetall in die in Umfangsrichtung zwischen den Zähnen 22 bzw. 24 vorgesehenen Lücken sowie in die Lücken zwischen den beiden Zahnreihen, und der sich dabei ergebende Formschluß hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, da das Leichtmetall des Wellenkörpers 10 beim Abkühlen nicht von dem Nocken 12 wegschrumpfen kann.
Etwas einfacher ist der Formschluß zwischen dem Nocken 14 und dem Wellenkörper 10 gestaltet, da der Nocken 14 nur eine.einzige.Reihe von Zähnen 26 besitzt.
Während maz bei den Nocken die Vorsprünge oder Zähne besser am innenumfang der Nocken vorsieht und in den Wellenkörper hinein vorspringen läßt, um die Nocken im Bereich ih-er kleinsten radialen Erstreckung nicht zu schwächen, können an den Wellenkörpr 10 im Bereich eines Lagerrings wie des Lagerrings 16 Vorsprünge 29, 31 ans:egossen werden, die dadurch entstehen, daß man am Innenumfang des Lagerrings 16 Z=hne 28, 30 und 32 vorsieht, die nicht n den eigentlichen Wellenkörper 10 hinein vorspringen.
Der Nocken 18 besitzt wieder zwei Reihren von Zähnen 34 und 36, jedoch unterscheidet sich der Formschluß im Bereich dieses Nockens von demjenigen im Bereich des Nockens 12 dadurch, daß die Zähne 34 und 36 nicht auf ihren einander zugewandten Seiten, sondern auf ihren voneinander abgewandten Seiten jeweils eine Hinterschneidung aufweisen.
Als besonders vorteilhaft hat sich cer Formschluß in Gestalt der Verzahnung 20 am linken Nocken 12 erwiesen.
Erfindungsgemäß bestehen die Nocke 12, 14 und 18 aus Schalenhartguß, und läuft die Nockenwelle in einem Leichtmetall -Zylinderkopf, so empfiehlt es sich, die Lagerringe 16 aus Grauguß herzustellen, um sich so die Herstellung einer Laufflächensch-cht auf den Lagerringen zu ersparen. Können die Lagerringe der Nockenwelle im Hinblick auf die Lagerverhältnisse jedoch auch aus Leichtmetall bestehen, empfiehlt es sich, die Lagerringe zwecks Gewichtseinsparung an den Wellenkörper 10 anzugießen.

Claims

ANSPRUCHE 1. Nockenwelle für Hubkolben-Verbrennungsmotoren, mit einem Wellenkörper sowie hierauf befestigten und vom Wellenkörper-durchsetzten Ringelementen wie Nocken und Lagerringe, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil dieser Ringelemente als vorgefertigte Teile ausgebildet sind und aus einem verschleißbeständigen Werkstoff bestehen, daß der Wellenkörper als Leichtmetall-Gußteil ausgebildet ist und daß die Ringelemente und der Wellenkörper derart formschlüssig miteinander verbunden sind, daß die Ringelemente in axialer Richtung sowie gegen Verdrehen gesichert sind.
2. Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringelemente aus Werkzeugstahl, Schnellstahl oder Hartguß bestehen.
3. Nockenwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenkörper als Sandgußteil ausgebildet ist.
4. Nockenwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenkörper als Druckgußteil ausgebildet ist.
5. Nockenwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Formschluß zwischen den Ringelementen und dem Wellenkörper derart ausgebildet ist, daß das Leichtmetall beim Abkühlen nicht von den Ringelementen wegschrumpfen kann.
6. Nockenwelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringelemente an ihrem Innenumfang Vorsprünge aufweisen, die in den Wellenkörper eingreifen.
7. Nockenwelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenkörper im Bereich eines Ringelements an seinem Umfang Vorsprünge aufweist, die in das Ringelement eingreifen.
8. Nockenwelle nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge in Umfangs- und Achsrichtung im Abstand voneinander angeordnet sind.
9. Verfahren zur Herstellung einer Nockenwelle nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringelemente in eine Gießform für den Wellenkörper eingelegt werden, worauf der letztere durch die Öffnung;erl- der Ringelemente hindurch gegossen wird.