DE102009035151A1

DE102009035151A1 - Nockenwelle und Verfahren zur Herstellung eines Nockenwellengrundkörpers

Info

Publication number: DE102009035151A1
Application number: DE102009035151A
Authority: DE
Inventors: Axel Meier
Original assignee: ThyssenKrupp Presta TecCenter AG
Current assignee: Thyssenkrupp Dynamic Components Teccenter AG
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2009-07-29
Publication date: 2011-09-15
Anticipated expiration: 2029-07-30
Also published as: DE102009035151B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nockenwelle (1) mit einem eine Mehrzahl von Nockenelementen (6) tragenden hohlzylindrischen Nockenwellengrundkörper (2) mit kreisringförmigem Querschnitt. Erfindungsgemäß weist der Nockenwellengrundkörper (2) in seiner inneren Mantelfläche eine Mehrzahl nutartiger, sich geradlinig über die gesamte Länge des Nockenwellengrundkörpers (2) erstreckende Ausnehmungen (4) auf, welche im Querschnitt gesehen über die innere Mantelfläche gleichmäßig verteilt angeordnet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine gebaute Nockenwelle sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Nockenwellengrundkörpers für eine Nockenwelle gemäß dem jeweiligen Oberbegriff des entsprechenden unabhängigen Patentanspruchs. Mit Vorteil betrifft die Erfindung Nockenwellen für Brennkraftmaschinen – insbesondere Nockenwellen für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen.
Bei den meisten gebauten Nockenwellen (Nockenwellen, die aus mehreren Einzelkomponenten wie Welle/Wellenrohr und Nockenelement(en) gefertigt sind) gelangt als Grundträgerkomponente ein Rohr zum Einsatz. Dieses Rohr kann geschweißt und anschließend kaltgezogen aber auch nahtlos hergestellt werden. Je nach Herstellungsverfahren sind unterschiedliche Dimensionen möglich, wobei im Querschnitt die Rohre immer rund ausgeführt sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nockenwelle bzw. ein Verfahren zur Herstellung eines hohlen Nockenwellengrundkörpers für eine gebaute Nockenwelle bereit zu stellen, wodurch unter Einsatz eines Werkzeuges eine manuelle Verdrehung der Nockenwelle ermöglicht wird. Zum Verdrehen der Nockenwelle werden entsprechende Flächen benötigt, welche ein Angreifen eines Verdrehwerkzeuges insbesondere eines Standardwerkzeuges wie ein Innensechskantschlüssel (Inbus) oder dergleichen ermöglichen. Im Rahmen der erfindungsgemäß vorgestellten Lösung liegen die genannten Funktionsflächen im Inneren des rohrförmigen Nockenwellengrundkörpers und werden unmittelbar beim Rohrherstellungsprozess (während des Ziehvorgangs) direkt mit eingebracht. Im Querschnitt besteht die Rohrinnenkontur gemäß der Erfindung nur zum Teil aus diesen Funktionsflächen. Zwischen den besagten Funktionsflächen befinden sich sogenannte Kreissegmente bzw. Kreissegmentflächen, welche ein nachträgliches Montieren von Komponenten wie Nockenwellenendstücken oder dergleichen ermöglichen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren sind keine nachträglichen partiellen Umformungen am Nockenwellengrundkörper mehr erforderlich. Des Weiteren sind auch keine zusätzlichen Komponenten an die Nockenwelle anbringbar über die eine entsprechende Verdrehung gewährleistet werden sollte. Vorteile sind nicht zuletzt auch der geringere Materialeinsatz und die dadurch erzielte Gewichtsoptimierung der Nockenwelle.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden während des Ziehvorgangs eine Mehrzahl nutartiger geradlinig über die gesamte Länge des Nockenwellengrundkörpers sich erstreckende Ausnehmungen in die innere Mantelfläche des Nockenwellengrundkörpers eingebracht. Hierdurch werden über die gesamte innere Mantelfläche des Nockenwellengrundkörpers eine Mehrzahl von sogenannten Funktionsflächen geschaffen, welche im Querschnitt des Nockenwellengrundkörpers gesehen über die innere Mantelfläche (innen-umfänglich) gleichmäßig verteilt sind. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden insgesamt sechs nutartige Ausnehmungen erzeugt, so dass die Nockenwelle bzw. der Nockenwellengrundkörper über ein herkömmliches Standardwerkzeug wie einen Inbus-Schlüssel (Innensechskantwerkzeug) verdreht werden kann. Für die Herstellung einer Nockenwelle mit hohlem Wellenkörper bzw. für die Herstellung eines hohlen Nockenwellengrundkörpers kann als Ausgangsstoff ein Vollmaterialkörper oder einem bereits als unbearbeitete Hohlwelle vorliegender zu bearbeitender Ausgangskörper eingesetzt werden.
Erfindungswesentlich ist ferner, dass die nutartigen Ausnehmungen derart bemessen sind, dass zwischen den hierdurch gebildeten Funktionsflächen ausreichend große Kreissegmentflächen gebildet sind, die der sicheren Aufnahme eines ins Innere des Nockenwellengrundkörpers einzubringenden Elementes (mit insbesondere kreisrundem Querschnitt), wie einem Nockenwellenendstück oder dergleichen, geeignet sind. Mit Vorteil wird ein Größenverhältnis der Gesamtflächen zwischen der Gesamtheit der Funktionsflächen und der Gesamtheit der Kreissegmentflächen gebildet welches kleiner oder gleich dem Verhältnis von 1:3 ist.
Die Erfindung umfasst ferner eine Nockenwelle mit einem eine Mehrzahl von Nockenelementen tragenden hohlzylindrischen Nockenwellengrundkörper mit kreisringförmigen Querschnitt, wobei der Nockenwellengrundkörper in seiner inneren Mantelfläche eine Mehrzahl nutartiger geradlinig über die Länge des gesamten Nockenwellengrundkörpers erstreckende Ausnehmungen aufweist, welche im Querschnitt gesehen über die innere Mantelfläche gleichmäßig verteilt (in jede Umfangsrichtung gleich beabstandet) angeordnet sind.
Die einzige Zeichnungsfigur zeigt eine Nockenwelle gemäß der Erfindung in einem Querschnitt gesehen.
Gemäß 1 ist eine Nockenwelle 1 gemäß der Erfindung derart aufgebaut, dass ein hohlzylindrischer Nockenwellengrundkörper 2 eine Mehrzahl von Nockenelementen 6 trägt. Dabei ist der Nockenwellengrundkörper 2 im Querschnitt gesehen kreisringförmig ausgeführt und weist in seiner inneren Mantelfläche eine Mehrzahl nutartiger und geradlinig über die Länge des gesamten Nockenwellengrundkörpers 2 sich erstreckende Ausnehmungen 4 auf, welche im Querschnitt gesehen über die innere Mantelfläche gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Mit Vorteil sind die Ausnehmungen 4 durch die sogenannte Funktionsflächen F für den Eingriff eines Werkzeugs (hier Innensechskantwerkzeug) umfänglich gleichmäßig verteilt in der Innenfläche des Nockenwellengrundkörpers 2 angeordnet, so dass ein herkömmlicher Standard-Inbus-Schlüssel (nach DIN) eine drehfeste Verbindung zur Verdrehung der Nockenwelle 1 ermöglicht. Die dargestellte Ausführungsform einer Nockenwelle 1 zeigt insbesondere auch ein bevorzugtes Flächenverhältnis der eingebrachten Funktionsflächen F und dem zwischen den Funktionsflächen F verbleibenden Kreissegmentflächen K von ≤ 1:3.
Auch ist anhand der dargestellten Ausführungsform mit einem entsprechenden Nockenwellengrundkörper 2 vorstellbar, dass die erfindungsgemäßen Funktionsflächen F auf besonders einfache Weise unmittelbar während des Herstellungsvorganges des Nockenwellengrundkörpers 2 eingebracht werden können, indem während eines sogenannten Ziehvorgangs, während dessen ein Nockenwellengrundkörperhalbzeug über einen entsprechenden Ziehdorn gezogen wird, neben der entsprechenden Einbringung eines im Wesentlichen kreisförmigen Querschnittprofils (durch welches auch später die verbleibenden Kreissegmentflächen K gebildet sind), über die gesamte innere Mantelfläche gleichzeitig entsprechende Funktionsflächen F eingebracht werden können.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines hohlen Nockenwellengrundkörpers (2) mit kreisringförmigem Querschnitt, – wobei während eines Ziehvorgangs die spätere fertige Innenkontur des hohlen Nockenwellengrundkörpers (2) hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des Ziehvorgangs, zur Bildung von inneren Funktionsflächen (F) für den Eingriff eines Werkzeugs, eine Mehrzahl nutartiger, geradlinig über die gesamte Länge des Nockenwellengrundkörpers (2) sich erstreckende Ausnehmungen (4) in die innere Mantelfläche des Nockenwellengrundkörpers (2) eingebracht werden, welche im Querschnitt gesehen über die innere Mantelfläche gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – insgesamt sechs nutartige Ausnehmungen (4) erzeugt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – während des Ziehvorgangs sowohl die nutartigen Ausnehmungen (4) als auch zumindest Teile des zwischen den nutartigen Ausnehmungen (4) befindlichen Grundkörpermaterials abgetragen bzw. geräumt werden, derart, dass zwischen den durch die Ausnehmungen (4) gebildeten Funktionsflächen (F) Kreissegmentflächen (K) gebildet sind.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass – die, durch die Gesamtheit der Funktionsflächen (F) gebildete Gesamtfläche, zu der, durch die Gesamtheit der Kreissegmentflächen (K) gebildete Gesamtfläche, in einem Größenverhältnis kleiner oder gleich 1:3 steht.
Nockenwelle (1) mit einem eine Mehrzahl von Nockenelementen (6) tragenden hohlzylindrischen Nockenwellengrundkörper (2) mit kreisringförmigem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass – der Nockenwellengrundkörper (2) in seiner inneren Mantelfläche eine Mehrzahl nutartiger, sich geradlinig über die gesamte Länge des Nockenwellengrundkörpers (2) erstreckende Ausnehmungen (4) aufweist, welche im Querschnitt gesehen über die innere Mantelfläche gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
Nockenwelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass – die Ausnehmungen (4) derart ausgebildet sind, dass über ein Innensechskantwerkzeug eine drehfeste Verbindung zur Verdrehung der Nockenwelle (1) gewährleistet ist.
Nockenwelle nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass – durch die Gesamtfläche der durch die Ausnehmungen (4) gebildeten Funktionsflächen (F) zu der Gesamtfläche der zwischen den Funktionsflächen (F) verbleibenden Kreissegmentflächen (K) ein Flächenverhältnis von 1:3 oder kleiner entsteht.
Nockenwelle nach einem der vorstehenden Ansprüche 5–7, dadurch gekennzeichnet, dass – der hohle Nockenwellengrundkörper (2) ein zusätzliches Element oder einen Befestigungsteil desselben zwischen seinen Kreissegmentflächen (K) und seinen Funktionsflächen (F) kraft-formschlüssig oder zwischen seinen Kreissegmentflächen (K) kraftschlüssig aufnimmt.