DE19837385A1

DE19837385A1 - Gebaute Nockenwelle

Info

Publication number: DE19837385A1
Application number: DE1998137385
Authority: DE
Inventors: Joachim Gadau; Herbert Gropp
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-08-18
Filing date: 1998-08-18
Publication date: 2000-02-24

Abstract

Bisher bekannte Konstruktionsvarianten gehen im wesentlichen von Rohren aus, auf die die Nocken radial DOLLAR A - kraftschlüssig, DOLLAR A - formschlüssig oder DOLLAR A - kraftschlüssig mit Formschlußsicherung DOLLAR A befestigt werden. Alle diese Verfahren sind an bestimmte Restriktionen gebunden und fertigungstechnisch aufwendig bzw. automatisierungsunfreundlich. DOLLAR A Die Erfindung betrifft eine gebaute Nockenwelle, die aus den Einzelelementen DOLLAR A - Nocken (1), DOLLAR A - Zwischenstücke (2 bzw. 2*), DOLLAR A - Ketten- bzw. Zahnriemenrad (3) DOLLAR A besteht, die durch ein zentrales Zugelement (4) nach dem Ausrichten der Nocken (1) zueinander und diese zu dem Ketten- bzw. Zahnriemenrad (3) (s. Bild) axial gegeneinander verspannt werden. Zur Erhöhung des Reibwertes werden die Kraftschlußstellen (8) mit einer Konversionsschicht versehen; die Verbindung der Elemente untereinander erfolgt kraftschlüssig und/oder kraftschlüssig mit Formschlußsicherung (vorgespannter Formschluß).

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine gebaute Nockenwelle für Kfz, die es ermöglicht, aus vorgefertig ten Massenteilen (Nocken (1), Zwischenstücken (2 und 2*), Ketten- bzw. Zahnriemenrad (3), Zugelement (4) - siehe Bild) Nockenwellen für die unterschiedlichsten Anwendungsfälle ko stengünstig herzustellen.

Die Nockenwelle kann aufgrund ihrer Konstruktion und Fertigung sowohl gleit- als auch walzgelagert eingesetzt werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Befestigung der Nocken auf den Wellen erfolgt bei gebauten Nockenwellen zum größten Teil durch unterschiedlich realisierte Preßverbindungen. Nachfolgend sind diese Befesti gungsverfahren, die einen sehr unterschiedlichen industriellen Anwendungsstand besitzen, kurz beschrieben.

Mechanisches Aufweiten der Hohlwelle

Die Nocken werden mit Spiel auf die Hohlwelle, die ein glattes Rohr ist, geschoben und durch entsprechende Vorrichtungen in den erforderlichen Lagen fixiert. Anschließend wird das Rohr durch Hindurchziehen oder Hindurchschieben eines kegelförmigen oder kugelför migen Werkzeuges radial aufgeweitet, wobei die Aufweitung bei dem Rohr erst im elasti schen, dann im plastischen Bereich und nach Kompensierung des ursprünglichen Spieles zwi schen Hohlwelle und Nocken beim Nocken nur im elastischen Bereich erfolgt. Nach dem Zurückfedern der elastischen Verformungsanteile verbleibt ein Übermaß der Welle, wodurch die Preßverbindung realisiert wird.

Nachteilig ist, daß infolge der hohen Axialkräfte Verformungen auftreten, die durch nachfol gende Arbeitsgänge wieder beseitigt werden müssen. Weiterhin wird das Rohr auch dort auf geweitet, wo es nicht erforderlich oder sogar nachteilig ist, wie z. B. bei den Lagersitzen.

Hydraulisches Aufweiten der gesamten Hohlwelle

Bei diesem Verfahren werden etwa dieselben Wirkungen wie beim vorher beschriebenen me chanischen Aufweiten erzielt, wobei aber hier die Aufweitung des Rohres mit hydraulischem Druck erfolgt. Um eine starke Aufweitung des Rohres an den Stellen zu verhindern, wo kein Nocken sitzt, muß eine entsprechende als "Bandage" wirkende Vorrichtung verwendet wer den.

Nachteilig sind die hohen Drücke, der relativ hohe Aufwand und die als "Bandage" wirkende erforderliche Vorrichtung sowie die in relativ engen Grenzen erforderliche Streckgrenzen abstimmung des Rohres und der Nocken, wie auch bei dem vorher und nachfolgend beschrie benen Verfahren.

Partielles hydraulisches Aufweiten der Hohlwelle

Im Gegensatz zur vorher beschriebenen Methode wird hier nicht das gesamte Rohr dem hy draulischen Druck ausgesetzt, sondern nur die Stellen, an denen die mit Spiel aufgeschobenen Nocken durch eine Preßverbindung auf dem Rohr befestigt werden sollen. Hierzu findet eine spezielle Sonde Anwendung, die in das Rohr eingeführt wird und durch entsprechend ange ordnete Dichtungen die nicht aufzuweitenden Bereiche von denen trennt, die der Druckwir kung ausgesetzt werden müssen. Die Aufweitung der einzelnen Bereiche kann zeitlich nach einander oder auch gleichzeitig erfolgen.

Nachteilig sind der hohe Druck und vor allem die gesamte Abdichtungsproblematik sowie die im vorstehenden Verfahren beschriebenen Probleme.

Längspreßverbindung mit profilierten Paßflächen

Die Nockenbohrung ist hier mit einem speziellen Profil versehen, das etwa einem extrem flachen Keilnabenprofil entspricht und dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser der Welle zuzüglich eines erforderlichen Spieles entspricht. Vor dem Aufpressen eines jeden ein zelnen Nockens wird auf die entsprechende Stelle der Hohlwelle ein gewindeähnliches Profil gerollt, wodurch das für die Preßverbindung erforderliche Übermaß der Welle entsteht. Der in seiner Lage fixierte Nocken wird anschließend längs aufgepreßt. Die dabei entstehende Preß verbindung ist eine Kombination aus kraft-und formschlüssiger Verbindung. Die Abmessun gen sind nur empirisch festzulegen und die Ermittlung der Übertragungsfähigkeit muß an schließend experimentell erfolgen. Die Profilierung der Wellenoberfläche und das Aufpressen der Nocken müssen für jede auszuführende Preßverbindung einzeln erfolgen.

Querpreßverbindung als Schrumpfverbindung

Beim Fügen der Schrumpfverbindung ist die Fügetemperatur der Nocken durch ihre erfor derliche Härte begrenzt. Zu Beginn und während des Fügevorganges darf es zu keinem Kontakt zwischen Nocken und Hohlwellen kommen, da sonst der Nocken vorzeitig festsitzt.

Längspreßverbindungen mit verbundstabilen Konversionsschichten

Hier wird das DDR-Wirtschaftspatent 0152972 "Wellen-Naben-Verbindung, insbesondere Preßverbindung mit beschichteten Paßflächen" genutzt. Auf die Paßfläche der Hohlwelle (oder der Nocken) wird eine verbundstabile Konversionsschicht in Form einer feinkristallinen Phosphatschicht aufgebracht. Da diese Schicht eine geringe Adhäsionsneigung hat, ist ein Fügen der Längspreßverbindung ohne nachteilige Freßerscheinungen usw. möglich. Mit dem hohen Haftbeiwert µ ≧ 0,2 (gegenüber µ = 0,1, . . ., 0,12 bei geschmiert gefügten Längspreß verbindungen) ist eine sehr hohe Übertragungsfähigkeit bei Verhinderung von Tribokorrosion gewährleistet.

Außer Preßverbindungen kommen auch Schraubenverbindungen zur Befestigung der Nocken auf den Wellen zur Anwendung, wobei es sich hier aber um Vollwellen und nicht um Hohl wellen handelt. Industrielle Ausführungen sind von dem nachfolgend kurz beschriebenen Verfahren nicht bekannt.

Schraubenverbindung

Die Nocken werden mit Spiel auf die Welle geschoben und anschließend radial verschraubt. Das bei der Montage vorhandene Fügespiel wird beim Anziehen der radial angeordneten Zug schrauben partiell beseitigt, da der Nocken einseitig gegen die Welle gezogen wird.

Der Fertigungs- und Montageaufwand ist hoch.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gebaute Nockenwelle zu schaffen, die es er möglicht, aus in industrieller Massenfertigung hergestellten Einzelelementen Nockenwellen in unterschiedlichen Abmessungen für die unterschiedlichsten Anwendungsfälle kosten günstig herzustellen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die herkömmliche Nockenwelle in Einzelelemente Nocken (1) mit Bohrung, Zwischenstücke (2 bzw. 2*) in Rohrform mit Zen trierbunden (5) sowie dem Ketten- bzw. Zahnriemenrad - siehe Bild) aufgelöst wird, die sich als Massenteile einfach und sehr rentabel fertigen lassen und die bei der Montage nach dem Ausrichten der Einzelelemente zueinander durch ein zentral angeordnetes Zugelement (4) axial kraftschlüssig und/oder kraftschlüssig mit Formschußsicherung (vorgespannter Form schluß) verspannt werden und zur Erhöhung des Reibwertes an den Kraftschlußstellen (8) mit einer Konversionsschicht, wie sie bisher bei Preßverbindungen gemäß dem DDR- Wirtschaftspatent 0152972 genutzt wurde, versehen sind (s. Bild).

Die Lagerung der Nockenwelle, die auf den Zwischenstücken (2 und 2*) erfolgt, kann in Gleit- oder in Wälzlagern erfolgen, indem die Zwischenstücke vor der Montage mit den ent sprechenden Wälzlagern oder Wälzlagerelementen bzw. Gleitlager oder Gleitlagerelementen bestückt werden.

Claims

1. Gebaute Nockenwelle, gekennzeichnet dadurch, daß die Verbindung der Elemente Nocken (1), Zwischenstücke (2), Ketten- bzw. Zahnriemenrad (3) über axialen Kraftschluß und/oder axialen Kraftschluß mit Formschlußsicherung (vorgespannter Formschluß) hervor gerufen durch ein zentral angeordnetes Zugelement (4) erfolgt.

2. Gebaute Nockenwelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Zentrierung der Elemente Nocken (1) und Zwischenstücke (2) mittels Zentrierbunden bzw. Zentrierung (5) an den Zwischenstücken erfolgt.

3. Gebaute Nockenwelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Zentrierung der Elemente Nocken (1) und Zwischenstücke (2) mittels Zentrierstücken (6), die mit einer ge eigneten Passung in den Nocken sitzen, erfolgt.

4. Gebaute Nockenwelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Zentrierung der Elemente Nocken (1) und Zwischenstücke (2) mittels dünnwandigem Zentralrohr (Zentrierrohr) (7) erfolgt.

5. Gebaute Nockenwelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Lagerung der Nockenwelle in Gleit- oder Wälzlagern (direkt oder indirekt) erfolgen kann.

6. Gebaute Nockenwelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein Element an einer Kraftschlußstelle (8) mit einer verbundstabilen Konversionsschicht (Phosphatschicht) gemaß DDR-Wirtschaftspatent 0152972 versehen wird und/oder beide Elemente an einer Kraft schlußstelle mit dieser Phosphatschicht versehen werden oder die Teile vollstandig phospha tiert sind.

7. Gebaute Nockenwelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Justierung der Nocken zueinander und zum Ketten- bzw. Zahnriemenrad während der Montage vor dem Spannen des zentral angeordneten Zugelementes (4) erfolgt, wobei die Justierung kraft schlüssig und/oder kraftschlüssig mit Formschlußsicherung (vorgespannter Formschluß) er folgen kann.

8. Gebaute Nockenwelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das gesteuerte Vor spannen des zentral angeordneten Zugelementes (4) torsionsspannungsfrei oder nicht torsi onsspannungsfrei (Schraube mit Drehmoment vorgespannt) erfolgen kann.

9. Gebaute Nockenwelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Zwischenraum zwischen dem zentral angeordneten Zugelement und den Zentrierelementen zur Verstellung der dann indirekt zu lagernden Nocken verwendet wird.