DE3522020A1 - Mehrteile steuerwelle fuer waermekraftmaschinen - Google Patents

Description

PATENTANWALT■-DIPL.-PHYS. DR. HERMANN FAY

TECNAMOTOR S.p.A.
Via delle Cacce 99
1-10135 Turin

7900 Ulm, 19.06.85 Akte PG/6604 d/th

Mehrteilige Steuerwelle für Wärmekraftmaschinen.

Die Erfindung betrifft allgemein Steuerwellen für Wärmekraftmaschinen. Bekanntlich besteht die Hauptfunktion derartiger Wellen darin, die Ventile von Vier-Takt-Motoren entweder direkt über Stößel und Ventilteller oder indirekt über Kipphebel und Stoßstangen zu betätigen. Außerdem sollen diese Wellen weitere Bestandteile des Motors, wie Verteiler, Pumpen, Drehzahlmesser, Verdichter usw. betätigen, *i

und werden über eine Kettentransmission mittels \

Zahnrädern oder Zahnriemen durch die Antriebswelle, *

also die Kurbelwelle angetrieben.

Häufig dienen die Steuerwellen auch noch als Ölleitungen für das Schmieröl, welches in Höhe eines Hauptlagers der Welle in diese eintritt und über Bohrungen anschließend in die der Schmierung bedürfenden Bereiche verteilt wird.

Die mechanische Eigenart dieser Wellen ist ihre gute Festigkeit gegen Torsion und Biegung und ihre ausgezeichnete Verschleißfestigkeit insbesondere an den kritischsten Punkten (Nasen) der Exzenterprofile.

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Herkömmlicherweise werden diese Steuerwellen aus gesenkgeschmiedeten Stahlteilen oder aus mehr oder minder hoch legierten Gußeisenteilen hergestellt. Anschließend werden sie einer Reihe von mechanischen Bearbeitungen wie Drehen, Formdrehen, Verzahnen, Bohren, Fräsen und danach den Wärmebehandlungen (Vergütungen) unterworfen. Schließlich werden sie den Schleifbearbeitungen unterzogen.

Angesichts der einfachen Herstellung auch von komplexen Profilteilen mit Hilfe der Sintertechnik mit metallischen Pulvern und der guten Verschleißfestigkeit, die so hergestellte Profilteile sowohl durch die Behandlungen zur Oberflächenhärtung, als auch wegen des guten Ölspeichervermögen eines gesinterten Werkstoffes aufweisen,werden in jüngster Zeit auf dem Markt Steuerwellen angeboten, die ent-

J weder ganz in Sintertechnik oder in Anwendung von

Mischtechniken hergestellt sind, wobei bei letzteren die gesinterten Bauteile auf einer Tragwelle aus Stahl angebracht werden. In diesem Fall beruht die mechanische Verbindung, durch die die gesinterten Bauteile in ihrer genauen Einstellposition zueinander fest mit der Welle verbunden werden, auf Schweißverfahren, wie elektrisches Widerstandsschweißen, auf Löten mit dem noch "nassen", unfertigen Sintermaterial, auf Löten zwischen Welle und fertigem Sintermaterial usw. .

Diese Techniken sind aufwendig und kostspielig und erfordern außerdem komplizierte Feststellein-

richtungen, damit die gesinterten Teile in ihrer Lage auf der Welle in genau der Position angebracht werden, die für die korrekte Winkeleinstellung erforderlich ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Vermeidung dieser Nachteile und die Herstellung einer mehrteiligen Steuerwelle, die keine besonderen Feststelleinrichtungen zur korrekten Positionierung der gesinterten Bauteile auf der Tragwelle benötigt und auch keine schwierigen Schweißarbeiten zwischen diesen Teilen erforderlich macht.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine mehrteilige Steuerwelle gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Welle am äußeren Umfang zumindest im Bereich der angebrachten gesinterten \ Bauteile Elemente zur prismatischen Verbindung aufweist, und daß die gesinterten Bauteile innenliegende Gegenelemente zur prismatischen Verbindung zur Sicherung gegen Torsion gegenüber der Tragwelle aufwäsen.

Dabei sind die Elemente und Gegenelemente zur Herstellung der prismatischen Verbindung so beschaffen, daß die korrekte Winkellage zwischen den gesinterten Bauteilen und der Tragwelle gegeben ist.

Diese Verbindungselemente bestehen zweckmäßigerweise aus Rippen an der Tragwelle und entsprechen-

den Nuten an den gesinterten Bauteilen oder umgekehrt. Die Rippen können an der Welle durch herkömmliche Techniken, z. B. durch Fräsen, Walzen^ Räumen, Strangpressen oder Ziehen entweder in axialer Richtung der Welle oder schraubenförmig angebracht sein.

Der axiale Halt der gesinterten Bauteile auf der Tragwelle kann durch einfaches Einpressen der Elemente in die prismatische Verbindung oder mittels Schweißen in Höhe der von diesen gesinterten Bauteilen umschriebenen Bereiche erreicht werden.

Weitere Besonderheiten und Vorzüge ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels; es zeigen:

/ Fig. 1 eine perspektivische, teilweise unterbroche

ne Ansicht einer mehrteiligen Steuerwelle für Wärmekraftmaschinen nach der Erfindung,

Fig. 2, 3 und 4 jeweils drei Querschnittsansichten längs den Linien H-II, IH-III und IV-IV nach Fig. 1.

Die in Fig. 1 in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete mehrteilige Steuerwelle nach der Erfindung besteht im wesentlichen aus einer hohlen Tragwelle 12, die in axialer Richtung eine Reihe von durch Sintern aus metallischen Pulvern hergestellten Bau-

teilen trägt. Diese gesinterten Bauteile umfassen zum Beispiel Nocken 14 zur Ventilbetätigung der Zylinder eines Motors, ferner Lagerzapfen 16 zum Tragen der in Drehung befindlichen Welle 10, eine mit Nocken versehene Rotorscheibe 10 für die ölpumpe zum Schmieren des Motors und weitere nicht dargestellte Bauteile.

Gemäß der Erfindung sind die gesinterten Bauteile 14 bis 20 auf der Tragwelle 12 durch einfache prismatische Verbindungen gegen Torsion gesichert. Diese prismatischen Verbindungen bestehen im dargestellten Ausführungsbeispiel aus außenliegenden Rippen 22, die direkt mittels herkömmlicher mechanischer Bearbeitungen auf der Tragwelle 12 angebracht werden, und aus innenliegenden Nuten 24 in dazu angepaßter Form, die in die gesinterten Bauteile 12-20 eingearbeitet sind.

Im dargestellten Beispiel verlaufen die Rippen 22 ohne Unterbrechung parallel eur Achse der Tragwelle 12. Es sind insgesamt drei dieser Rippen winkelig in gleichem Abstand voneinander vorgesehen. Entsprechendes gilt für die Nuten 24 der Bauteile bis 20. Es ist jedoch zu beachten, daß die Ausbildung und Anordnung der Rippen 22 und der Nuten 24 von dem dargestellten Beispiel abweichen können. Insbesondere können die Rippen 22 auf den Bereich beschränkt sein, in dem die gesinterten Bauteile 14 bis 20 angebracht sind. Gemäß einer weiteren,

-s-

nicht dargestellten Ausführungs£orm können die Rippen 22 auch schraubenförmig anstatt axial verlaufen, so daß dadurch auch die korrekte Winkeleinstellung der Bauteile 14 bis 20 gegenüber der Tragwelle 12 vorgenommen werden kann, ohne daß dies Änderungen bezüglich der Anordnung der Nuten 24 erforderlich machen würde.

Der axiale Halt der gesinterten Bauteile 14 bis auf der Tragwelle 12 kann mit Hilfe einer einfachen Klemmverbindung von Rippen 22 und Nuten 24 in Form eines Preßsitzes erfolgen. Ebenso kann diese Verbindung auch mittels Klebung oder Schweißung in Höhe der von diesen Bauteilen begrenzten und umschriebenen Bereiche hergestellt werden.

Daraus ergibt sich, daß die Konstruktion gemäß der Erfindung eine erhebliche Vereinfachung in der Herstellung der Steuerwelle zuläßt und gleichzeitig einen robusten Aufbau ermöglicht, da die Biege- und Torsionsfestigkeit der Steuerwelle in ihrer Gesamtheit dank der oben beschriebenen prismatischen Verbindungen allein durch die Auslegung der Tragwelle 12 bestimmt ist.

Claims (4)

1. PATENTANWALT-D-IPL-PHYS. D-R. HERMANN FAY

   TECNAMOTOR S.p.A.
   Via delle Cacce 99
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   7900 Ulm, 19.06.85 Akte PG/6604 d/th

   Ansprüche:

   Mehrteilige Steuerwelle für Wärmekraftmaschinen, bestehend aus einer Tragwelle und einer Rahe gesinterter Bauteile, wie Nocken, Lagerzapfen, Zahnräder und ähnliches, die auf der Tragwelle drehfest angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragwelle (12) am Außenumfang wenigstens im Bereich der angebrachten gesinterten Teile (14, 16, 18, 10) Elemente (22) zur prismatischen Verbindung aufweist und daß die f

   gesinterten Bauteile (14, 16, 18, 20) innen- \

   liegende Gegenelemente (24) für eine prismatische Verbindung zur Sicherung gegen Torsion gegenüber der Tragwelle (12) aufweisen.
2. 2. Steuerwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente und die Verbindungsgegenelemente aus Rippen (22) bzw. Nuten (24) bestehen.
3. 3. Steuerwelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (22) parallel zur Achse der Tragwelle (12) verlaufen.

   Adresse: Pusifach 1767,7900 Ulm-Donau Telefon Telcnrammc Posischeckkonin Bnnkknnin
4. 4. Steuerwelle nach Anspruch 2, .dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (22) schraubenförmig längs der Tragwelle (12) verlaufen.