DE102012217300A1

DE102012217300A1 - Gebautes Nockenstück für einen hubvariablen Ventiltrieb

Info

Publication number: DE102012217300A1
Application number: DE201210217300
Authority: DE
Inventors: Christoph Ross; Klaus Daut
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2014-03-27

Abstract

Vorgeschlagen ist eine Nockenwelle für einen hubvariablen Gaswechselventiltrieb einer Brennkraftmaschine. Die Nockenwelle umfasst ein Schiebenockenstück (5), das ausschließlich aus miteinander gefügten Blechumformteilen (1, 3, 12, 13) besteht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schiebenockensystem in einer Brennkraftmaschine. Der Teilbereich einer Nockenwelle, vorzugsweise der Teil der einen gesamten Zylinder steuert also für zwei Ventile öffnet oder schließt. Das sogenannte Nockenstück soll mittels verschiedener Blechteile leichter und wirtschaftlicher werden.
Schiebenocken sind durch zahlreiche bereits laufende Projekte bekannt. Bei den meisten Anwendungen werden zwischen den Nocken, Nuten zur Verschiebung des Nockenstückes verwendet.
Diese Nockenstücke sind „einstückig“ hergestellt. Meist aus Stangenmaterial in vielen Einzelschritten komplett spanend hergestellt. Dies ist zeit- und kostenintensiv! Eine Kostenreduktion ist nur im Cent Bereich möglich. Da es sich um Vollmaterial handelt ist das Gewicht hoch und die Zerspanungsrate ebenfalls. Alle Qualitätsbestimmenden Merkmale sind in einem Werkstück, dadurch erhöhte Ausschussquote. Keine Gleichteile dadurch keine Skaliereffekte hin zu neuen Kunden.
Die Erfindung besteht in der Herstellung einer Schiebenocke aus mehreren günstigen Einzelteilen welche anschließend vorzugsweise mittels Kondensatorentladungsschweißen miteinander verbunden werden.
1: gewalztes Keilwellenprofil in drei Ansichten (gebogenes Band, Seitenansicht, Draufsicht)
2: Blechschiebenut in drei Ansichten (Profilgewalztes Blech, Schnittdarstellung des Rundbiegevorganges, Schnittdarstellung des gekröpften Nutprofiles).
3: Alternative Blechschiebenut 12’
3a: Band beschneiden mit partieller Ausnehmung im Bereich der späteren Steigung (links Querschnitt, rechts Draufsicht)
3b: Band zu U-Profil walzen (links Querschnitt, rechts Draufsicht)
3c: Band biegen (Seitenansicht)
3d: Kröpfen im Bereich ohne Steigung, wo seitliche „Verschiebung“ erfolgt
4: Nocke aus gestanzten Tafelblech
5 und 6: Nocke aus Tiefziehblech in zwei Varianten, (offen und geschlossen)
Aus Bandmaterial wird ein Blech zu einem Keilprofil gebogen. Das Keilwellenprofil (1, Pos1) wird rund gebogen und der letzte „Zahn“ wird breiter ausgeführt. Beim Rundbiegen überdeckt der letzte Zahnabschnitt den ersten Zahnabschnitt. In der Zeichnung als (Pos4) gekennzeichnet. Das ermöglicht eine gezielte Einstellung des Ø zum Zeitpunkt des Schweißens. Dieser letzte Zahn trägt dann jedoch nicht so exakt wie die anderen Zähne. Diese Reserven stecken jedoch im System und können vernachlässigt werden.
Das Keilwellenprofil (1, Pos1) wird aus einem Bandmaterial gefertigt. In das Blech wird der Zahnkopf (Pos7) und der Zahnfuß (Pos8) eingewalzt. Am Ende der Bihler-Maschine wird das Band rund aufgewickelt und der letzte Zahn (Pos9) wird in den ersten Zahn gesteckt. Da der letzte Zahnfuß ca. 1,0 mm breiter ausgeführt wird kann er über den ersten Zahn mit Spiel geschoben werden. Mit diesem Spiel ist die Maschine in der Lage die Ø Toleranz genau einzustellen bevor das Teil verschweißt wird. Dieser letzte Zahn trägt somit nicht auf der gesamten Breite. Dies soll jedoch nicht stören da das Keilwellenprofil überdimensioniert ist.
Ein Bandmaterial (2, Pos2) wird in der sogenannten Biehlertechnologie gefertigt und anschließend gekröpft um die Steuerkontur für den Aktor einzubringen. Anschließend wird auch dieses Bauteil mit dem Keilwellenprofil verschweißt.
Bandmaterial wird zu einem U-Profil (2, Pos10) ähnlich einer „Dachrinne“ gewalzt. Auf einer Biehlermaschine wird dieses dann rund gebogen und verschweißt (Pos11). Anschließend wird die Verschiebekontur eingekröpft (Pos12). Diese Verschiebenut wird zwei mal benötigt und ebenfalls auf die Keilwellenhülse geschoben. Anschließend werden alle Teile final miteinander verschweißt.
Nocken (4, Pos3) werden aus Blechtafeln ausgestanzt und ebenfalls mit Teil (Pos1) verschweißt.
Dadurch können relativ einfach verschiedene Kundenapplikationen schnell adaptiert werden. Durch die Gleichteilestrategie können die Einzelteile kostengünstig in großen Serien gefertigt werden.
Das gebaute Schiebenockenstück (4, Pos: 5) ist formschlüssig mit der Keilwelle (Pos:6) verbunden. Der Formschluß lässt eine gleitende Verschiebung (großzügige Spielpassung) des Nockenstückes zu. Das Schiebenockenstück beinhaltet links und rechts die drei Nockenkonturen mit den aus der Motorenabstimmung definierten Nockengeometrien (Pos3). Jeweils zwei Nocken sind Gleichteile. Die Nocken können aus Tafelblech mit der benötigten Geometrie ausgestanzt werden (4). Auch drei Halbschalen aus tiefgezogenen Blech (6, Pos13) welche dann ebenfalls zusammengeschweißt werden sind denkbar. Damit lässt sich weiteres Gewicht sparen.
Denkbar ist auch das Umspritzen mit Kunststoff. Dadurch können eventuell auftretende Geräusche minimiert werden. Auch die Bauteilsteifigkeit ist somit erhöht.
Für die Nocken sind weitere Design und Fertigungsmöglichkeiten angedacht. Es sind auch gekröpfte Nocken in Stufenausführungen denkbar. Hierbei können mehrere Nocken in ein Umformteil gelegt werden. oder man formt die Nocken gänzlich aus einem Band welches nur „unrund“ in eine Nockenform gebogen wird
Die vorgestellte Erfindung ermöglicht eine kostengünstige Massenfertigung von Schiebenocken. Die Einzelteile werden umformtechnisch sehr günstig hergestellt und erlauben eine schnelle Applikation auf neue Kunden. Durch viele Gleichteile können größere Volumen in kürzerer Zeit gefertigt werden. Die Fertigung ist kostengünstiger und das Teilegewicht ist deutlich reduziert. Will man mehr Bauteilsteifigkeit erreichen kann man das Blechteil mit Kunststoff umspritzen.
Eine Teilweise Umspritzung mit Kunststoff kann ebenfalls eine Unterstützung der Schweißteile bewirken und die Vibrationsneigung minimieren.

Claims

Nockenwelle für einen Gaswechselventiltrieb einer Brennkraftmaschine, umfassend eine außenverzahnte Trägerwelle (6) und ein aus mehreren Teilen zusammengesetztes, innenverzahntes Nockenstück (5), das mittels der Verzahnung drehfest und axialverschiebbar auf der Trägerwelle (6) gelagert ist und zumindest eine Nockengruppe unmittelbar benachbarter Nocken (3, 13) mit unterschiedlichen Erhebungen zur hubvariablen Gaswechselventilbetätigung und eine Verschiebekontur (12) aufweist, in die zwecks der Verschiebung des Nockenstücks (5) ein Betätigungsstift einkoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenstück (5) ausschließlich aus miteinander gefügten Blechumformteilen (1, 3, 12, 12’, 13) besteht.
Nockenstück (5) für eine Nockenwelle nach Anspruch 1.
Nockenstück (5) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechumformteile (1, 3, 12, 12’, 13) miteinander kondensatorentladungsverschweißt sind.