DE19710847A1

DE19710847A1 - Multipart serial produced camshaft for especially internal combustion engine

Info

Publication number: DE19710847A1
Application number: DE1997110847
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Ing Grad Selzer; Herbert Ing Grad Diederichs
Original assignee: Selzer Fertigungstechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Selzer Fertigungstechnik GmbH and Co KG
Priority date: 1997-03-15
Filing date: 1997-03-15
Publication date: 1998-09-24
Anticipated expiration: 2017-03-16
Also published as: DE19710847C2

Abstract

The camshaft (2) has a basic cast material shaft (4) with a series of stepped shoulders (8) arranged as increasing in diameter (D) from the shaft end (6). Each of the shoulders accepts a control cam (10) with a hole in it for the basic shaft. The periphery of each shoulder or hole has at least one group of fine teeth arranged to be touching one another circumferentially and extending axially in the longitudinal direction of the shaft. The control cams are slid on to shoulders in the appropriate order and grip the shaft by the deformation stresses induced.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine aus Einzelelementen zusam mengesetzte Steuerwelle sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Steuerwelle. Insbesondere bezieht sich die Er findung auf eine Nockenwelle für Kraftfahrzeug-Verbrennungsmo toren und ein Verfahren für deren Herstellung.The invention relates to a single elements set control shaft and a method of manufacture such a tax wave. In particular, he refers finding on a camshaft for motor vehicle combustion engine gates and a process for their manufacture.

Früher wurden für kraftfahrzeugtechnische Anwendungen Nocken mit der Nockenwelle zusammen als Ganzes hergestellt, wobei Schalenhartguß, Kugelgraphitguß oder schwarzer Temperguß zum Einsatz kamen bzw. die Nockenwelle aus Stahl geschmiedet wurde. Heute ist es für viele Anwendungsfälle üblich, aus Ein zelteilen zusammengefügte Steuerwellen zu verwenden. Der we sentliche Vorteil derartiger zusammengefügter Steuerwellen ist in der Möglichkeit zu erblicken, daß weitgehend vorgefertigte Elemente auf eine Welle aufgeschoben werden können, wodurch eine Nachbearbeitung der fertigen Steuerwelle weitgehend ent fallen kann.In the past, cams were used for automotive applications made together with the camshaft as a whole, being Chilled cast iron, spheroidal graphite cast iron or black malleable cast iron for Used or the camshaft forged from steel has been. Today it is common for many use cases, from on to use assembled control shafts. The we considerable advantage of such combined control waves is in the possibility to see that largely prefabricated Elements can be pushed onto a shaft, thereby postprocessing of the finished control shaft largely ent can fall.

Im Stand der Technik hat es nicht an Vorschlägen gefehlt, wie derartige Steuerwellen für eine massenweise, möglichst wirt schaftliche Herstellung auszubilden sind.There has been no shortage of proposals in the prior art of how such control waves for a mass, if possible host economic production are to be trained.

So ist beispielsweise aus der DE 23 36 241 A1 bekannt, daß je nach Verwendungszweck der Steuerwelle auf eine Welle ein oder mehrere Lager- und/oder beliebig ausgebildete Steuerelemente wie Nocken, Exzenter oder Zahnräder einzeln nacheinander auf geschoben und mit der Welle fest verbunden werden. Die feste Verbindung der einzelnen Elemente mit der Welle erfolgt dabei durch Schrumpfen, d. h. durch Herbeiführen einer Temperaturdif ferenz zwischen den Elementen und der Welle vor dem Aufschie ben der einzelnen Elemente auf die Welle und anschließenden Temperaturausgleich zur Herstellung einer kraftschlüssigen Verbindung.For example, it is known from DE 23 36 241 A1 that each a shaft according to the intended use of the control shaft several storage and / or any control elements such as cams, eccentrics or gears one after the other pushed and firmly connected to the shaft. The firm The individual elements are connected to the shaft by shrinking, d. H. by bringing about a temperature difference reference between the elements and the shaft before shooting ben of the individual elements on the shaft and subsequent Temperature compensation for the production of a non-positive Connection.

Dies führte in der Praxis jedoch zu erheblichen Fertigungspro blemen, weil diese Temperaturdifferenz vor dem Aufschieben je des einzelnen Elements erzeugt und nach dem Aufschieben jedes einzelnen Elements mindestens bis zum Festsitz des Elements auf der Welle verringert werden mußte, bevor ein entsprechen der Arbeitszyklus für das nächste Element in Angriff genommen werden konnte.In practice, however, this led to considerable manufacturing pro blemen because this temperature difference ever before postponing of the individual element and after postponing each individual element at least until the element is firmly seated had to be reduced on the wave before a match started the work cycle for the next element could be.

Dieser Stand der Technik wurde gemäß der DE 35 25 186 A1 der Anmelderin im Hinblick auf eine wirtschaftlichere Fertigung dahingehend verbessert, daß die Elemente mindestens bezüglich ihrer gegenseitigen Abstände und in Fluchtungslage ihrer Boh rungen in einer Reihe positioniert und gehalten werden, sodann die Elemente erwärmt als auch die Welle gekühlt werden und schließlich die Welle in einer unterbrechungslosen zügigen Be wegung durch die Bohrungen aller Elemente geschoben wird.This prior art was according to DE 35 25 186 A1 Applicant for more economical production improved in that the elements at least with respect their mutual distances and in alignment with their Boh positions in a row and held, then the elements are heated as well as the shaft is cooled and finally the wave in an uninterrupted brisk loading is pushed through the holes of all elements.

Obgleich dieser Stand der Technik gegenüber dem Stand der Technik gemäß der DE 23 36 241 A1 erhebliche Geschwindigkeits vorteile in der Fertigung brachte, besteht bei diesem Herstel lungsverfahren dennoch der Nachteil, daß die Aufheizung bzw. Kühlung der Elemente bzw. der Welle einen erheblichen Energie aufwand und zudem eine geraume Zeit erfordert.Although this prior art over the prior art Technology according to DE 23 36 241 A1 considerable speed advantages in manufacturing, exists with this manufacturer lungsverfahren nevertheless the disadvantage that the heating or Cooling the elements or the shaft a significant energy effort and also requires a considerable amount of time.

Desweiteren wurde in der DE 31 28 522 A1 eine Nockenwelle vor geschlagen, bei der die Nocken als gesonderte Bauteile auf ei ner zylindrisch ausgebildeten Steuerwelle mittels jeweils ei ner Hülse befestigt sind. Die Hülse hat eine dem Durchmesser der Steuerwelle angepaßte zylindrische Innenbohrung und eine kegelstumpfförmige Außenform, der wiederum eine komplementäre konische Bohrung in dem zugeordneten Nocken entspricht. Im je weiligen Nocken ist ein Druckölanschluß vorgesehen, der in die konische Bohrung des Nockens im Bereich ihres größeren Durch messers einmündet und bei Montage des Nockens mit Drucköl be aufschlagt wird, um den gesamten Nocken radial nach außen auf zuweiten, so daß er vollständig auf die Hülse aufgeschoben werden kann. Nach Druckabfall sitzt der Nocken mit Preßsitz auf der Hülse, die wiederum mit Preßsitz auf der Steuerwelle sitzt, um einen drehfesten Verbund auszubilden. Schließlich ist die Steuerwelle mit einem weiteren Druckölanschluß ver sehen, der über einen Druckölkanal zur Innenbohrung der Hülse führt, so daß der mittels Öldruck samt Hülse von der Steuer welle abhebbare Nocken auf der Steuerwelle in tangentialer Richtung verstellt werden kann, ohne daß er gegenüber der Steuerwelle axial versetzt wird.Furthermore, a camshaft was proposed in DE 31 28 522 A1 beaten, in which the cams as separate components on egg ner cylindrical control shaft by means of egg ner sleeve are attached. The sleeve has a diameter the cylindrical shaft adapted cylindrical inner bore and frustoconical outer shape, which in turn is a complementary corresponds to the conical bore in the assigned cam. In each Because of the cam, a pressure oil connection is provided, which in the conical bore of the cam in the area of its larger diameter knife opens and when mounting the cam with pressure oil is hit to the entire cam radially outwards expand so that it is completely pushed onto the sleeve can be. After a drop in pressure, the cam sits with an interference fit on the sleeve, which in turn with an interference fit on the control shaft sits to form a non-rotatable bond. Finally the control shaft is ver with another pressure oil connection see that through a pressure oil channel to the inner bore of the sleeve leads, so that by means of oil pressure together with the sleeve from the tax shaft-liftable cams on the control shaft in tangential Direction can be adjusted without being opposite the Control shaft is axially offset.

Auch dieser Stand der Technik gewährleistet eine für die auf tretenden Kräfte bzw. Momente ausreichend feste, kraftschlüs sige Verbindung zwischen Nocken und Steuerwelle, weist aller dings den Nachteil auf, daß die Herstellung der Druckölan schlüsse sowie der konischen Flächen an dem Nocken und der Hülse relativ kostenintensiv ist.This state of the art also guarantees one for the sufficiently strong, non-positive forces all connection between cam and control shaft dings the disadvantage that the production of Druckölan conclusions as well as the conical surfaces on the cam and the Sleeve is relatively expensive.

Ein weiteres Beispiel für die kraftschlüssige Verbindung von Welle und Nocken zur Ausbildung einer Nockenwelle findet sich in der DT 25 46 802 A1. Gemäß diesem Stand der Technik wird der mit einem Wellenaufnahmeloch versehene Nocken auf eine Hohlwelle aus Stahl aufgeschoben, die nach axialer Positionie rung des Nockens auf der Hohlwelle mittels eines Gummistabs örtlich aufgeweitet wird, um den Nocken festzusetzen.Another example of the frictional connection of There is a shaft and cam to form a camshaft in the DT 25 46 802 A1. According to this state of the art the cam with a shaft receiving hole on one Hollow steel shaft pushed on, according to the axial position tion of the cam on the hollow shaft using a rubber rod is expanded locally to fix the cam.

Auch dieses Verfahren ist für die Massenfertigung zu aufwen dig, wobei erschwerend hinzukommt, daß bei der für den erfor derlichen Kraftschluß notwendigen Aufweitung der Hohlwelle der Nocken einer hohen mechanischen Belastung ausgesetzt wird, die zur Beschädigung des Nockens führen kann.This process also has to be used for mass production dig, which complicates the fact that the necessary adhesion necessary expansion of the hollow shaft Cam is exposed to a high mechanical load, the can damage the cam.

Ferner offenbart die DE 33 21 846 A1 eine zusammengesetzte Nockenwelle für eine Verbrennungskraftmaschine, bei der die Welle am Außenumfang mit einer Mehrzahl von axial verlaufenden Nuten oder Vorsprüngen und die Innenumfangsflächen einer Boh rung im Nocken mit komplementär geformten Vorsprüngen bzw. Nuten versehen sind, so daß die Nocken in axialer Richtung auf die Welle aufgeschoben werden können.Furthermore, DE 33 21 846 A1 discloses a composite Camshaft for an internal combustion engine, in which the Shaft on the outer circumference with a plurality of axially extending Grooves or projections and the inner peripheral surfaces of a Boh tion in the cam with complementary projections or Grooves are provided so that the cams in the axial direction the shaft can be pushed on.

Obgleich somit durch Formschluß eine ausreichende Sicherung der Nocken gegen ein Verdrehen bezüglich der Welle gewährlei stet wird, gestaltet sich hier die Festlegung der Nocken in axialer Richtung auf der Welle schwierig.Although it is therefore adequately secured by positive locking ensure the cam against twisting with respect to the shaft steadily, the definition of the cams in here axial direction difficult on the shaft.

Ahnlich verhält es sich beim Stand der Technik nach der DE 28 38 995 A1, gemäß dem nach Aufschieben des Nockens, der am In nenumfang einer ihn durchsetzenden Bohrung mit Vorsprüngen versehen ist, auf eine Welle mit komplementär geformten Nuten, der Nocken aufwendig mit der Welle verlötet werden muß.The situation is similar in the prior art according to DE 28 38 995 A1, according to the after the cam, which is on the In the circumference of a hole with protrusions passing through it is provided on a shaft with complementarily shaped grooves, the cam has to be soldered to the shaft.

Weiterhin offenbart die DE 33 23 640 A1 eine Nockenwelle, die aus einer Hohlwelle aus Stahl und daran angebrachten Nocken besteht, deren Aufnahmebohrungen an ihren Kantenabschnitten mit radial nach innen vorstehenden, gezackten Vorsprüngen ver sehen sind. Gemäß diesem Stand der Technik können die Nocken ohne große Kraftanstrengung auf die Hohlwelle aufgeschoben werden, woraufhin ein Dorn durch die Hohlwelle hindurch gezo gen wird, der die Hohlwelle radial nach außen aufweitet, so daß die gezackten Vorsprünge in die Mantelfläche der Hohlwelle eindringen und die Nocken an dieser festsetzen.Furthermore, DE 33 23 640 A1 discloses a camshaft that from a hollow steel shaft and cams attached to it exists, the receiving bores at their edge sections with radially inwardly protruding, jagged projections are seen. According to this prior art, the cams pushed onto the hollow shaft without great effort then a mandrel is drawn through the hollow shaft gene, which expands the hollow shaft radially outwards, so that the serrated projections in the outer surface of the hollow shaft penetrate and fix the cams on this.

Zwar werden bei diesem Stand der Technik die Nocken keiner ho hen mechanischen Belastung ausgesetzt, da im Gegensatz zum Stand der Technik gemäß der DT 25 46 802 A1 die Festlegung der Nocken nicht kraft- sondern formschlüssig erfolgt, jedoch ist dafür jedenfalls ein erheblicher Fertigungsaufwand vonnöten.In this prior art, the cams are not ho hen exposed to mechanical stress, as opposed to State of the art according to DT 25 46 802 A1 The cam is not positively but positively, but it is in any case, a considerable manufacturing effort is required.

Schließlich beschreibt die DE 37 17 190 C2 oder die DE 41 21 951 C1 eine zusammengesetzte Nockenwelle, bei der die zur Be festigung der Nocken vorgesehenen Bereiche einer Stahlwelle mittels Rollen oder Walzen bearbeitet werden, um durch Mate rialverdrängung Wülste vergrößerten Durchmessers auszubilden, die der Befestigung der Nocken dienen. Gemäß der DE 37 17 190 C2 haben die Nocken an den Innenumfangsflächen ihrer Aufnahme bohrungen einzelne, weit in die Aufnahmebohrungen hineinkra gende Vorsprünge, die beim Aufpressen des jeweiligen Nockens auf den dafür vorgesehenen Bereich spanend Nuten in die Wülste einbringen, um den Nocken formschlüssig an den Wülsten fest zu legen. Gemäß der DE 41 21 951 C1 hingegen besitzt jeder Nocken an seiner Aufnahmebohrung eine trichterartige Aufweitung, die als Einlaufzone für die Wülste dient, in die beim Aufpressen des Nockens die Wülste unter bleibender Verformung eingepreßt werden, so daß zwischen den Wülsten und der Innenumfangsfläche des Nockens eine kraftschlüssige Verbindung entsteht.Finally, DE 37 17 190 C2 or DE 41 21 951 C1 describes a composite camshaft, in which the Be Areas of a steel shaft provided for the cams by means of rollers or rollers to be processed by mate rial displacement to form beads of enlarged diameter, which are used to attach the cams. According to DE 37 17 190 C2 have the cams on the inner peripheral surfaces of their receptacle individual holes, deeply into the mounting holes protruding protrusions when pressing the respective cam grooves in the beads on the designated area insert to firmly lock the cam to the beads lay. According to DE 41 21 951 C1, however, each has cams a funnel-like widening at its receiving bore, the serves as an inlet zone for the beads, into which when pressed of the cam, the beads pressed in under permanent deformation be so that between the beads and the inner peripheral surface of the cam a non-positive connection is created.

Nachteilig bei diesem Stand der Technik ist, daß an einer Welle nach Festlegung eines Nockens am darauf folgenden Be festigungsabschnitt der Welle für den nächsten Nocken zunächst wieder die Wülste ausgebildet werden müssen, bevor der nächste Nocken aufgepreßt werden kann. Dies erfordert entweder ein häufige s Umspannen der Welle von der Preßvorrichtung zur Roll- bzw. Walzvorrichtung und umgekehrt, oder kann mit einer Vor richtung nur relativ aufwendig realisiert werden.A disadvantage of this prior art is that one Shaft after fixing a cam on the next loading Fixing section of the shaft for the next cam first again the beads must be formed before the next one Cam can be pressed on. This requires either one frequent reclamping of the shaft from the pressing device to the rolling or rolling device and vice versa, or can with a pre direction can be realized only relatively complex.

Zusammenfassend ist festzuhalten, daß nach wie vor ein Bedarf nach einer in der Massenfertigung kostengünstig herstellbaren Nockenwelle besteht.In summary, it can be said that there is still a need after a mass-produced at low cost Camshaft exists.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine aus Grundwelle und Steuerelementen zusammengesetzte Steuerwelle zu schaffen, die bei ausreichender Festigkeit fertigungstechnisch günstig hergestellt werden kann, sowie ein Verfahren zur Her stellung einer solchen Steuerwelle anzugeben.Accordingly, the invention is based on the object Fundamental wave and controls composite control shaft too create the manufacturing technology with sufficient strength can be produced inexpensively, and a process for the manufacture position of such a control shaft.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 bzw. 19 ange gebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte bzw. zweckmäßige Weiter bildungen der Erfindung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 18 bzw. 20 bis 22. This object is achieved by the in claim 1 and 19 respectively given characteristics solved. Advantageous or expedient next Formations of the invention are the subject of claims 2 to 18 or 20 to 22.

Gemäß dem Patentanspruch 1 hat eine zusammengesetzte Steuer welle eine Grundwelle aus Gußmaterial, die eine Mehrzahl von zu einem Wellenende hin im Durchmesser abgestuften Aufnahmeab sätzen für Steuerelemente aufweist, welche jeweils ein Aufnah meloch für die Grundwelle haben, wobei jeder Aufnahmeabsatz oder jedes Aufnahmeloch mindestens einen Umfangsteilabschnitt aufweist, der mit einer Mehrzahl von sich axial erstreckenden, in Umfangsrichtung aneinandergrenzenden feinen Zähnen versehen ist, die das jeweilige Steuerelement beim Aufschieben auf den zugeordneten Aufnahmeabsatz unter Spanabhebung und Verformung an der Grundwelle festsetzen.According to claim 1 has a composite tax wave a fundamental wave made of cast material that a plurality of towards the end of the shaft graduated in diameter sets for controls, each of which is a recording have meloch for the fundamental wave, each recording paragraph or each receiving hole has at least one peripheral section having a plurality of axially extending, provided in the circumferential direction adjacent fine teeth is, which the respective control element when pushed onto the assigned receiving paragraph under chip removal and deformation fix on the fundamental wave.

Gemäß dem Patentanspruch 19 wird eine solche Steuerwelle wie folgt hergestellt. Zunächst wird die Grundwelle gegossen und die Aufnahmeabsätze für die Steuerelemente werden durch Bear beitung der Grundwelle ausgebildet. Sodann werden die Steuer elemente unter Ausbildung des jeweiligen Aufnahmelochs ge schmiedet oder gesintert, wobei gleichzeitig oder in einem Folgeschritt die feinverzahnten Umfangsteilabschnitte an den Aufnahmeabsätzen oder den Aufnahmelöchern ausgebildet werden. Schließlich werden die Steuerelemente auf die jeweils zugeord neten Aufnahmeabsätze der Grundwelle unter Spanabhebung und Verformung durch die feinverzahnten Umfangsteilabschnitte auf geschoben.According to claim 19, such a control shaft as follows manufactured. First, the fundamental wave is poured and the admission paragraphs for the controls are by Bear processing of the fundamental wave. Then the tax elements with the formation of the respective receiving hole ge forges or sinters, simultaneously or in one Follow the fine-toothed peripheral sections on the Recording paragraphs or the receiving holes are formed. Finally, the controls are assigned to each neten receiving paragraphs of the fundamental wave under chip removal and Deformation due to the fine-toothed peripheral sections pushed.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Steuerwelle kann die Grundwelle fertigungstechnisch günstig mit den zum Wellenende hin im Durchmesser abgestuften Aufnahmeabsätzen vollständig ausgebildet werden, bevor die Steuerelemente ohne Unterbre chung beginnend mit dem Steuerelement, dessen Aufnahmeloch den größten Innendurchmesser hat, auf die Grundwelle aufgeschoben werden können. Dabei sind die Unterschiede im Durchmesser der Aufnahmeabsätze der Grundwelle aufgrund der feinen Verzahnung äußerst gering, was im Hinblick auf eine ausreichende Festig keit bei geringem Gewicht der Steuerwelle von Vorteil ist. Darüber hinaus hat sich gezeigt, daß die Ausbildung der Um fangsteilabschnitte mit in Umfangsrichtung aneinandergrenzen den, feinen Zähne in Verbindung mit Gußmaterial als Werkstoff für die Grundwelle zu einer hoch belastbaren Verbindung von Grundwelle und Steuerelementen führt, ohne daß die Steuerele mente beim oder nach Aufschieben auf die Grundwelle einer zu starken mechanischen Belastung ausgesetzt wären, insbesondere wenn die Zähne am Aufnahmeloch der Steuerelemente ausgebildet sind. Des weiteren sorgt die geringe Höhe der feinen Zähne und die Tatsache, daß nur ein Umfangsteilabschnitt des Aufnahmeab satzes bzw. des Aufnahmeloches mit den Zähnen versehen ist, während der verbleibende Umfangsteilabschnitt ohne Zähne aus gebildet ist, dafür, daß die Zentrierung der Steuerelemente auf der Grundwelle beim Aufschieben keine Probleme bereitet. Dadurch, daß die Grundwelle aus einem Gußmaterial hergestellt ist, besteht schließlich noch der Vorteil, daß die an der Grundwelle vorzusehenden Lagerstellen der Steuerwelle nicht mehr nachträglich gehärtet werden müssen, wie dies bei Grund wellen aus Stahl der Fall ist. Zusammenfassend ist festzuhal ten, daß die erfindungsgemäß ausgebildete Steuerwelle bei ge ringem Gewicht und hoher Festigkeit in der Massenfertigung au ßerordentlich günstig herstellbar ist.Due to the inventive design of the control shaft, the Fundamentally cheap in terms of production technology with those to the shaft end completely graduated receiving heels in diameter be trained before the controls without underr chung starting with the control, the receiving hole the has the largest inner diameter, pushed onto the basic shaft can be. The differences in the diameter of the Absorbing paragraphs of the fundamental wave due to the fine toothing extremely low, with regard to sufficient strength speed with a low weight of the control shaft is an advantage. In addition, it has been shown that the training of the order catch sections with adjoin each other in the circumferential direction fine teeth in connection with casting material for the fundamental wave to a highly resilient connection from Fundamental wave and controls leads without the Steuerele elements when or after being pushed onto the fundamental wave would be exposed to strong mechanical stress, especially when the teeth are formed on the receiving hole of the controls are. Furthermore, the low height of the fine teeth and the fact that only a peripheral portion of the receptacle set or the receiving hole is provided with the teeth, while the remaining peripheral section is without teeth is formed for the centering of the controls on the fundamental wave when postponing no problems. In that the fundamental wave made of a casting material Finally, there is the advantage that the Bearing points of the control shaft not to be provided for fundamental wave need to be hardened later, as is the case with reason waves made of steel is the case. To summarize, it should be noted ten that the control shaft designed according to the invention at ge light weight and high strength in mass production is extremely cheap to manufacture.

Gemäß dem Patentanspruch 2 sind mehrere feinverzahnte Um fangsteilabschnitte an einem Aufnahmeabsatz bzw. einem Aufnah meloch in ihrer Winkellage symmetrisch verteilt angeordnet, wodurch auf vorteilhafte Weise Unwuchten vermieden werden und eine ausreichende Zentrierung der Steuerelemente beim Auf schieben auf die Grundwelle noch leichter gewährleistet werden kann.According to claim 2 are several fine-toothed order catch sections on a receiving paragraph or a receptacle meloch arranged symmetrically in its angular position, which advantageously prevents imbalances and Adequate centering of the controls when opening pushing on the fundamental wave can be ensured even more easily can.

Wie Versuche ergeben haben, weist gemäß den Patentansprüchen 3 und 4 ein Aufnahmeabsatz bzw. ein Aufnahmeloch zweckmäßiger weise zwischen 4 und 12 feinverzahnte Umfangsteilabschnitte auf, die jeweils 2 bis 10 Zähne haben, um für eine hoch be lastbare Verbindung zwischen der Grundwelle und den Steuerele menten zu sorgen. As tests have shown, according to patent claims 3 and 4, a receiving shoulder or a receiving hole is more appropriate as between 4 and 12 finely toothed peripheral sections on, each with 2 to 10 teeth to be high for a load-bearing connection between the basic shaft and the control elements to worry about.

Als besonders geeignet, insbesondere in fertigungstechnischer Hinsicht, hat sich eine im Querschnitt im wesentlichen säge zahnförmige Ausbildung der Zähne vor Montage der Steuerele mente auf der Grundwelle herausgestellt, wie im Patentanspruch 5 angegeben, wobei gemäß dem Patentanspruch 6 die Flanken an einandergrenzender Zähne vorzugsweise einen Winkel von etwa 60° einschließen. Zweckmäßig sind dabei die Zähne vor Montage der Steuerelemente auf der Grundwelle im Bereich ihres Fuß kreisdurchmessers mit einem Radius versehen, wie im Patentan spruch 7 angegeben.As particularly suitable, especially in manufacturing technology In terms of cross-section, it has a substantially saw tooth-shaped formation of the teeth before assembly of the control element elements highlighted on the fundamental wave, as in the claim 5 indicated, according to claim 6, the flanks opposite teeth preferably an angle of about Include 60 °. The teeth are useful before assembly of the controls on the fundamental in the area of your foot circle diameter with a radius, as in the patent pronounced 7.

Gemäß dem Patentanspruch 8 sind die Zähne vor Montage der Steuerelemente auf der Grundwelle im Bereich ihres Kopfkreis durchmessers vorzugsweise abgerundet, damit es im Bereich des Kopfkreisdurchmessers der Zähne beim Aufschieben der Steuer elemente auf die zugeordneten Aufnahmeabsätze der Welle zu keinen Materialausbrüchen kommt, was eine Erhöhung der zum Aufschieben benötigten Kräfte zur Folge hätte.According to claim 8, the teeth are before assembly of the Controls on the fundamental in the area of their tip circle diameter preferably rounded so that it is in the range of Tip circle diameter of the teeth when the control is postponed elements to the assigned paragraphs of the shaft no material breakouts, which increases the Postponing required forces would result.

Bevorzugte Maßbereiche für die Zahnhöhe sind in den Patentan sprüchen 9 und 10 angegeben. Gemäß dem Patentanspruch 9 be trägt vor Montage der Steuerelemente auf der Grundwelle am feinverzahnten Umfangsteilabschnitt eines Aufnahmeabsatzes das Verhältnis von Grundkreisdurchmesser zu Kopfkreisdurchmesser der Zähne zwischen 0.975 und 0.999, während das Verhältnis von Fußkreisdurchmesser zu Grundkreisdurchmesser der Zähne zwi schen 0.975 und 0.999 beträgt. Gemäß dem Patentanspruch 10, der auf die Verhältnisse am feinverzahnten Umfangsteilab schnitt eines Aufnahmelochs eines Steuerelements abstellt, be trägt das Verhältnis von Kopfkreisdurchmesser zu Grundkreis durchmesser der Zähne zwischen 0.970 und 0.999, während das Verhältnis von Grundkreisdurchmesser zu Fußkreisdurchmesser der Zähne zwischen 0.970 und 0.999 beträgt.Preferred measurement ranges for the tooth height are in the patent say 9 and 10. According to claim 9 be wears on the basic shaft before mounting the controls finely toothed peripheral section of a receiving paragraph Ratio of base circle diameter to tip circle diameter teeth between 0.975 and 0.999, while the ratio of Base circle diameter to base circle diameter of the teeth between between 0.975 and 0.999. According to claim 10, that depends on the conditions on the finely toothed peripheral part cut off a receiving hole of a control, be carries the ratio of tip circle diameter to base circle diameter of the teeth between 0.970 and 0.999, while the Ratio of base circle diameter to base circle diameter the teeth are between 0.970 and 0.999.

Nach der technischen Lehre des Patentanspruchs 11 weist der Aufnahmeabsatz der Grundwelle bzw. das Aufnahmeloch des Steu erelements in Aufschieberichtung des Steuerelements vor dem verzahnten Umfangsteilabschnitt einen Absatz mit dem Grund kreisdurchmesser der Zähne auf, der einer nochmals verbesser ten Zentrierung der Steuerelemente bezüglich der Grundwelle dient.According to the technical teaching of claim 11, the Receiving paragraph of the fundamental wave or the receiving hole of the tax erelements in the slide-on direction of the control element before toothed peripheral section a paragraph with the reason circle diameter of the teeth, which one further improve Centering the controls with respect to the fundamental serves.

Gemäß dem Patentanspruch 12 ist an dem Aufnahmeabsatz der Grundwelle bzw. an dem Aufnahmeloch des Steuerelements in Auf schieberichtung des Steuerelements vor dem verzahnten Um fangsteilabschnitt eine umlaufende Nut ausgebildet, die der Aufnahme der beim Aufschieben der Steuerelemente auf die zuge ordneten Aufnahmeabsätze anfallenden Späne dient und aufgrund ihrer Lage in vorteilhafter Weise beim Aufschieben verschlos sen wird.According to claim 12 is on the receiving paragraph Fundamental wave or on the receiving hole of the control element in up sliding direction of the control in front of the toothed order catch section formed a circumferential groove that the Inclusion of when the controls are pushed onto the orderly resulting paragraphs and resulting chips their position in an advantageous manner when pushed open will.

Sind die Zähne in einem in Aufschieberichtung des Steuerele ments vorderen Bereich des Aufnahmeabsatzes der Grundwelle bzw. des Aufnahmelochs des Steuerelements gehärtet, wie im Pa tentanspruch 13 angegeben, bleibt die Geometrie der Zähne beim Aufschieben der Steuerelemente auf die zugeordneten Aufnahme absätze der Grundwelle weitgehend unverändert. Dies hat den Vorteil, daß die zum Aufschieben der Steuerelemente benötigte Kraft nicht übermäßig ansteigt, was auch eine Gefahr des Ver kantens der Steuerelemente bezüglich der Grundwelle mit sich bringt.Are the teeth in one of the control element ment front area of the recording paragraph of the fundamental wave or the receiving hole of the control element hardened, as in Pa indicated claim 13, the geometry of the teeth remains at Slide the controls onto the assigned receptacle Paragraphs of the fundamental wave largely unchanged. This has the Advantage that needed to push the controls Force does not increase excessively, which is also a danger of ver edge of the controls with respect to the fundamental brings.

Gemäß dem Patentanspruch 14 ist der Durchmesser der Um fangsteilabschnitte, die keine Verzahnung tragen, vorzugsweise derart gewählt, daß die Steuerelemente im Bereich dieser Um fangsteilabschnitte mit leichtem Preßsitz, d. h. Kraftschluß, auf den Aufnahmeabsätzen der Grundwelle sitzen, wodurch die Festigkeit der Verbindung zwischen den Steuerelementen und der Grundwelle zusätzlich erhöht wird.According to claim 14, the diameter is the order catch sections that do not have teeth, preferably chosen such that the controls in the area of this order catch sections with a light press fit, d. H. Adhesion, sit on the recording heels of the fundamental wave, whereby the Strength of the connection between the controls and the Fundamental wave is additionally increased.

Gemäß dem Patentanspruch 15 ist mindestens ein Steuerelement ein Nocken, der eine Ausnehmung aufweist, die eine denkbar einfache Winkelpositionierung des Nockens auf der Grundwelle erlaubt. Bei einem geschmiedeten oder gesinterten Nocken kann diese Ausnehmung vorteilhaft beim Schmiede- bzw. Sintervorgang mit ausgebildet werden.According to claim 15 is at least one control element a cam that has a recess that is conceivable simple angular positioning of the cam on the basic shaft allowed. A forged or sintered cam can this recess is advantageous during the forging or sintering process be trained with.

Bevorzugte Werkstoffe für den Nocken sind in den Patentansprü chen 16 und 17 angegeben, wobei anzumerken ist, daß der Aus bildung des Nockens aus Sinterstahl gegenüber dem Schmieden des Nockens aus einem legierten Kaltarbeitsstahl aus ferti gungstechnischem Blickwinkel der Vorzug zu geben ist, weil der Nocken, wie im Patentanspruch 21 angegeben, beim Sintern in einem Fertigungsschritt mit den feinverzahnten Umfangsteilab schnitten und außerdem seiner fertigen Lauffläche ausgebildet werden kann. Bei einem geschmiedeten Steuerelement kann der feinverzahnte Umfangsteilabschnitt an dem Aufnahmeloch ferti gungstechnisch günstig mittels Zerspanung durch beispielsweise Räumen oder spanlos mittels beispielsweise Drücken oder Auf dornen mit einem Profilierdorn ausgebildet werden, wie dies im Patentanspruch 20 angegeben ist, allerdings erst nach dem Schmieden.Preferred materials for the cam are in the claims Chen 16 and 17 indicated, it should be noted that the Aus Formation of the sintered steel cam in relation to forging of the cam from an alloyed cold work steel made of ferti from a technical point of view, because the Cam, as specified in claim 21, during sintering in a manufacturing step with the finely toothed peripheral parts cut and also trained his finished tread can be. For a forged control, the finely toothed peripheral section ferti at the receiving hole technically favorable by cutting through, for example Clear or non-cutting by means of, for example, pressing or opening thorns are formed with a profiling mandrel, as in Claim 20 is specified, but only after Forge.

Der im Patentanspruch 18 angegebene Hohlguß der Grundwelle aus einem niedriglegierten oder Cr-Mo-legierten, perlitischen Guß trägt schließlich zur Ausbildung einer leichten Steuerwelle bei, wobei gemäß dem Patentanspruch 22 der feinverzahnte Um fangsteilabschnitt an den Aufnahmeabsätzen der Grundwelle vor teilhaft mittels Zerspanung durch beispielsweise Räumen oder spanlos mittels beispielsweise Formwalzen ausgebildet werden kann.The hollow casting of the fundamental wave specified in claim 18 a low-alloy or Cr-Mo alloyed, pearlitic cast ultimately contributes to the formation of a slight tax wave at, according to claim 22 of the fine-toothed order front section at the receiving paragraphs of the fundamental wave partial by cutting through, for example, rooms or be formed without cutting by means of, for example, forming rolls can.

Die Erfindung und weitere Vorteile der Erfindung werden nach stehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezug nahme auf die Zeichnung näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:The invention and further advantages of the invention will be made after standing with reference to preferred exemplary embodiments took explained in more detail on the drawing, being the same or Similar parts are provided with the same reference symbols. Here demonstrate:

Fig. 1A eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäß aus gebildete Grundwelle für eine zusammengesetzte Steuerwelle vor Montage der Steuerelemente, Fig. 1A is a plan view of a formed according to the invention from the fundamental wave for a composite control shaft prior to assembly of the control elements,

Fig. 1B eine Schnittansicht der in axialer Richtung entsprechend den Aufnahmeabsätzen der Grundwelle gemäß Fig. 1A positionierten Steuerelemente vor Montage auf der Grundwelle gemäß Fig. 1A, Fig. 1B is a sectional view of the, in the axial direction according to the recording paragraphs of the fundamental wave of FIG. 1A positioned controls before mounting on the fundamental wave as shown in FIG. 1A

Fig. 1C eine teilweise geschnitte Draufsicht auf eine aus der Grundwelle gemäß Fig. 1A und den Steuerelementen gemäß Fig. 1B zusammengesetzten Steuerwelle, Fig. 1C is a partial plan view of a geschnitte composed of the fundamental wave shown in Fig. 1A and the control elements shown in FIG. 1B control shaft,

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäß ausge bildetes Steuerelement in Form eines Nockens mit feinverzahn ten Umfangsteilabschnitten am Aufnahmeloch für die Grundwelle, Fig. 2 is a plan view of an inventively imaginary control in the form of a cam with feinverzahn th peripheral sections on the receiving hole for the fundamental wave,

Fig. 3 eine vergrößerte Draufsicht auf die feinver zahnten Umfangsteilabschnitte am Aufnahmeloch des Nockens ge mäß Fig. 2, entsprechend dem Detail X in Fig. 2, Fig. 3 is an enlarged plan view of the feinver toothed peripheral portions ge at the receiving hole of the cam Mäss Fig. 2, according to the detail X in Fig. 2,

Fig. 4 eine vergrößerte Draufsicht auf die feinver zahnten Umfangsteilabschnitte an einem Aufnahmeabsatz der Grundwelle gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfin dung, Fig. 4 dung an enlarged plan view of the peripheral toothed feinver sections on a receiving section of the fundamental wave in accordance with another embodiment of the OF INVENTION,

Fig. 5A eine Schnittansicht durch einen Nocken mit feinverzahnten Umfangsteilabschnitten am Aufnahmeloch für die Grundwelle in einer ersten Variante, Fig. 5A is a sectional view through a cam having fine-toothed peripheral part sections at the receiving hole for the fundamental wave in a first variant,

Fig. 5B eine vergrößerte Schnittansicht eines fein verzahnten Umfangsteilabschnitts des Nockens gemäß Fig. 5A, entsprechend dem Detail Y1 in Fig. 5A, FIG. 5B is an enlarged sectional view of a fine-toothed peripheral part of the cam portion of Fig. 5A, corresponding to detail Y1 in Fig. 5A,

Fig. 6A eine Schnittansicht durch einen Nocken mit feinverzahnten Umfangsteilabschnitten am Aufnahmeloch für die Grundwelle in einer zweiten Variante, bei der das Aufnahmeloch in Aufschieberichtung des Nockens vor der Feinverzahnung einen Absatz mit dem Grundkreisdurchmesser der Feinverzahnung auf weist, Fig. 6A is a sectional view through a cam having fine-toothed peripheral part sections at the receiving hole for the fundamental wave in a second variant in which the receiving hole in mounting direction of the cam before the fine gearing has a shoulder with the base circle diameter of the fine toothing,

Fig. 6B eine vergrößerte Schnittansicht eines fein verzahnten Umfangsteilabschnitts des Nockens gemäß Fig. 6A, entsprechend dem Detail Y2 in Fig. 6A, Fig. 6B is an enlarged sectional view of a fine-toothed peripheral part of the cam portion of Fig. 6A, corresponding to detail Y2 in Fig. 6A,

Fig. 7A eine Schnittansicht durch einen Nocken mit feinverzahnten Umfangsteilabschnitten am Aufnahmeloch für die Grundwelle in einer dritten Variante, bei der das Aufnahmeloch in Aufschieberichtung des Nockens vor der Feinverzahnung eine umlaufende Nut aufweist, FIG. 7A is a sectional view through a cam having fine-toothed peripheral part sections at the receiving hole for the fundamental wave in a third variant in which the receiving hole in mounting direction of the cam before the fine gearing has a circumferential groove,

Fig. 7B eine vergrößerte Schnittansicht eines fein verzahnten Umfangsteilabschnitts des Nockens gemäß Fig. 7A, entsprechend dem Detail Y3 in Fig. 7A, FIG. 7B is an enlarged sectional view of a fine-toothed peripheral part of the cam portion in FIG. 7A, corresponding to detail Y3 in Fig. 7A,

Fig. 8A eine Schnittansicht durch einen Nocken mit feinverzahnten Umfangsteilabschnitten am Aufnahmeloch für die Grundwelle in einer vierten Variante, bei der die Feinverzah nung in einem in Aufschieberichtung des Nockens vorderen Be reich gehärtet ist, Fig. 8A is a sectional view cured rich by a cam having fine-toothed peripheral part sections at the receiving hole for the fundamental wave in a fourth variant in which the Feinverzah voltage in a front pushing-in of the cam Be,

Fig. 8B eine vergrößerte Schnittansicht eines fein verzahnten Umfangsteilabschnitts des Nockens gemäß Fig. 8A, entsprechend dem Detail Y4 in Fig. 8A, Fig. 8B is an enlarged sectional view of a fine-toothed peripheral part of the cam portion in FIG. 8A, corresponding to detail Y4 in Fig. 8A,

Fig. 9 die Aufpreßkraft F_A in kN als Funktion des Aufpreßwegs S_A in mm beim Aufpressen eines gemäß Fig. 2 ausge bildeten Nockens auf den zugeordneten Aufnahmeabsatz der Grundwelle, die Fig. 9, the pressing force F _A in kN as a function of the pressing path S _A in mm when pressing a cam formed according to FIG. 2 on the associated receiving paragraph of the fundamental wave, the

Fig. 10 die Abpreßkraft F_B in kN als Funktion des Ab preßwegs S_B in mm beim Abpressen eines gemäß Fig. 2 ausgebil deten Nockens von dem zugeordneten Aufnahmeabsatz der Grund welle und die Fig. 10, the pressing force F _B in kN as a function of the Ab press way S _B in mm when pressing a trained according to FIG. 2 cam from the associated receiving paragraph of the basic wave and

Fig. 11 das Drehmoment M in Nm beim Verdrehversuch auf einer Zug-Druck-Prüfmaschine mit einem gemäß Fig. 2 ausge bildeten, auf den zugeordneten Aufnahmeabsatz der Grundwelle aufgepreßten Nocken, der bezüglich des Aufnahmeabsatzes der festgehaltenen Grundwelle verdreht wurde. Fig. 11, the torque M in Nm when twisting on a tension-compression testing machine with a formed according to FIG. 2, pressed onto the associated receiving shoulder of the fundamental shaft, which was rotated with respect to the receiving shoulder of the retained fundamental shaft.

In der Fig. 1C ist eine zusammengesetzte Nockenwelle 2 für eine Verbrennungskraftmaschine dargestellt. Die Nockenwelle 2 hat eine in Fig. 1A einzeln gezeigte Grundwelle 4 aus Gußmate rial, die eine Mehrzahl von zu einem Wellenende 6 hin im Hauptdurchmesser D₁ bis D₆ abgestuften Aufnahmeabsätzen 8.1 bis 8.6 für einzeln in Fig. 1B geschnitten dargestellte Nocken 10.1 bis 10.6 aufweist, welche jeweils ein Aufnahmeloch 12.1 bis 12.6 mit entsprechend gestuftem Hauptdurchmesser d₁ bis d₆ für die Grundwelle 4 haben. Wie insbesondere unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 4 noch näher erläutert wird weist jeder der Aufnahmeabsätze 8.1 bis 8.6 der Grundwelle 4 oder jedes der Aufnahmelöcher 12.1 bis 12.6 der Nocken 10.1 bis 10.6 minde stens einen Umfangsteilabschnitt 14 auf, der mit einer Mehr zahl von sich in axialer Richtung der Grundwelle 4 bzw. der Nocken 10.1 bis 10.6 erstreckenden, in Umfangsrichtung der Aufnahmeabsätze 8.1 bis 8.6 bzw. der Aufnahmelöcher 12.1 bis 12.6 aneinandergrenzenden feinen Zähnen 16 versehen ist, die den jeweiligen Nocken 10.1 bis 10.6 beim Aufschieben auf den zugeordneten Aufnahmeabsatz 8.1 bis 8.6 der Grundwelle 4 unter Spanabhebung und Verformung an der Grundwelle 4 festsetzen.A composite camshaft 2 for an internal combustion engine is shown in FIG. 1C. The camshaft 2 has a base shaft 4, shown individually in FIG. 1A, made of cast material, which has a plurality of receiving heels 8.1 to 8.6, stepped toward a shaft end 6 in the main diameter D ₁ to D ₆ , for cams 10.1 to 10.6 shown in section in FIG. 1B which each have a receiving hole 12.1 to 12.6 with a correspondingly stepped main diameter d ₁ to d ₆ for the fundamental 4 . As will be explained in more detail in particular with reference to FIGS. 2 to 4, each of the receiving paragraphs 8.1 to 8.6 of the fundamental wave 4 or each of the receiving holes 12.1 to 12.6 of the cams 10.1 to 10.6 has at least one circumferential subsection 14 which has a number of more extending in the axial direction of the basic shaft 4 or the cams 10.1 to 10.6 , in the circumferential direction of the receiving shoulders 8.1 to 8.6 or the receiving holes 12.1 to 12.6 adjacent fine teeth 16 is provided, which the respective cams 10.1 to 10.6 when pushed onto the associated receiving shoulder 8.1 to 8.6 of the fundamental shaft 4 with chip removal and deformation on the fundamental shaft 4 .

Wie in den Fig. 1A und 1C zu erkennen ist, hat die Nockenwelle 2 in an sich bekannter Weise an ihrem vom Wellenende 6 abge wandten Wellenende 18 Anschlagbünde 20 und zwischen den vom Wellenende 18 her gesehen ersten und zweiten Aufnahmeabsätzen 8.2, zwischen den dritten und vierten Aufnahmeabsätzen 8.3, 8.4 sowie zwischen den fünften und sechsten Aufnahmeabsätzen 8.5, 8.6 jeweils eine Lagerstelle 22. Sowohl die Anschlagbünde 20 als auch die Lagerstellen 22 werden bereits beim Gießen der vorzugsweise als Hohlwelle ausgeführten Grundwelle 4 ausgebil det und dann spanend bearbeitet, vorzugsweise gedreht oder ge schliffen. Als Material für die Grundwelle 4 bietet sich ein niedriglegierter oder ein Cr-Mo-legierter, perlitischer Guß an.As can be seen in FIGS. 1A and 1C, with the camshaft 2 in a known manner at its abge from the shaft end 6 facing shaft end 18 of stop collars 20 and between the viewed from the shaft end 18 of her first and second holding steps 8.2, between the third and fourth receiving paragraphs 8.3 , 8.4 and between the fifth and sixth receiving paragraphs 8.5 , 8.6 a bearing 22 each. Both the stop collars 20 and the bearing points 22 are ausgebil det during the casting of the basic shaft 4 , which is preferably designed as a hollow shaft, and then machined, preferably rotated or ground. A low-alloy or a Cr-Mo-alloyed, pearlitic casting is suitable as the material for the fundamental wave 4 .

Um einen Eindruck von den Dimensionen der Nockenwelle 2 zu vermitteln, gibt die nachstehende Tabelle beispielhaft Durch messermaße einer ausgeführten Nockenwelle 2 an, wobei die La gerstellen 22 mit einem Durchmesser von 28.20 mm und alle üb rigen Absätze zwischen den Aufnahmeabsätzen 8.1 bis 8.6 mit einem Durchmesser von 27.00 mm ausgebildet wurden.
In order to give an impression of the dimensions of the camshaft 2 , the table below gives an example of the diameter of a camshaft 2 , the bearing points 22 with a diameter of 28.20 mm and all other paragraphs between the mounting heels 8.1 to 8.6 with a diameter of 27.00 mm were trained.

Aus der obigen Tabelle ergibt sich, daß die Aufnahmeabsätze 8.1 bis 8.6 im Hauptdurchmesser D₁ bis D₆ mit einer Abstufung von 0.30 mm pro Absatz in Richtung des Wellenendes 6 sehr fein gestuft sind. Darüber hinaus ist der Tabelle zu entnehmen, daß die Hauptdurchmesser d₁ bis d₆ der Aufnahmelöcher 12.1 bis 12.6 der Nocken 10.1 bis 10.6 den Hauptdurchmessern D₁ bis D₆ der Aufnahmeabsätze 8.1 bis 8.6 entsprechen. Allerdings ist es auch möglich, die Hauptdurchmesser D₁ bis D₆ bzw. d₁ bis d₆ derart zu wählen, daß die Nocken 10.1 bis 10.6 neben der noch zu beschreibenden, im wesentlichen formschlüssigen Verbindung mittels der feinverzahnten Umfangsteilabschnitte 14 mit einem leichten Preßsitz aufgrund beispielsweise eines Übermaßes von 0.01 mm kraftschlüssig auf den zugeordneten Aufnahmeabsätzen 8.1 bis 8.6 der Grundwelle 4 sitzen.From the table above it follows that the receiving paragraphs 8.1 to 8.6 in the main diameter D ₁ to D ₆ are graduated very finely with a gradation of 0.30 mm per paragraph in the direction of the shaft end 6 . In addition, the table shows that the main diameters d ₁ to d _{6 of} the receiving holes 12.1 to 12.6 of the cams 10.1 to 10.6 correspond to the main diameters D ₁ to D _{6 of} the receiving paragraphs 8.1 to 8.6 . However, it is also possible to choose the main diameters D ₁ to D ₆ or d ₁ to d ₆ such that the cams 10.1 to 10.6, in addition to the essentially positive connection to be described, by means of the finely toothed peripheral sections 14 with a slight interference fit For example, an oversize of 0.01 mm sits non-positively on the associated receiving paragraphs 8.1 to 8.6 of the fundamental wave 4 .

Obgleich in den Fig. 1A und 1C eine Grundwelle 4 dargestellt ist, deren Aufnahmeabsätze 8 sich lediglich in Richtung eines Wellenendes 6 verjüngen, ist es natürlich auch möglich, die Grundwelle derart auszubilden, daß sich die Aufnahmeabsätze für die Nocken ausgehend von einem mittleren Bereich nach bei den Wellenenden hin verjüngen, so daß die Nocken von zwei Sei ten aufgeschoben werden können. Dies hätte beispielsweise den Vorteil, daß die Aufnahmeabsätze der Grundwelle bzw. die Auf nahmelöcher der Nocken weniger verschiedene Durchmesser haben könnten. Prinzipiell kann die Grundwelle 4 auch als Vollwelle ausgeführt sein.Although shown in Figs. 1A and 1C, a fundamental wave 4 whose recording paragraphs 8 are tapered only in the direction of a shaft end 6, it is of course also possible to make the fundamental wave in such a way that the receptacle heels for the cams, starting from a central area after taper towards the shaft ends so that the cams can be pushed open by two sides. This would have the advantage, for example, that the receiving paragraphs of the fundamental shaft or the receiving holes on the cams could have fewer different diameters. In principle, the fundamental wave 4 can also be designed as a solid wave.

In Fig. 2 ist ein Nocken 10 der Nockenwelle 2 mit feinverzahn ten Umfangsteilabschnitten 14 am Aufnahmeloch 12 für die Grundwelle 4 gezeigt, bevor er auf den zugeordneten Aufnahme absatz 8 der Grundwelle 4 aufgeschoben wird. Die Fig. 3 stellt das Detail X in Fig. 2 vergrößert dar.In Fig. 2, a cam 10 of the camshaft 2 with fine toothed peripheral portions 14 on the receiving hole 12 for the basic shaft 4 is shown before it is pushed onto the associated receiving paragraph 8 of the basic shaft 4 . Fig. 3 shows the detail X in Fig. 2 is enlarged.

Im in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwölf feinverzahnte Umfangsteilabschnitte 14 an der Innenum fangsfläche des Aufnahmelochs 12 des Nockens 10 bezüglich ih rer Winkellage symmetrisch verteilt angeordnet. Jeder der feinverzahnten Umfangsteilabschnitte 14 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel vier radial nach innen vorstehende Zähne 16 auf, die sich in axialer Richtung des Aufnahmelochs 12 er strecken. Die Zähne 16 sind im Querschnitt im wesentlichen sä gezahnförmig ausgebildet, wobei die Flanken aneinandergrenzen der Zähne 16 einen Winkel α von etwa 60° einschließen und je weils ein Zahn 16 ein Winkelsegment β des Aufnahmelochs 12 von etwa 2° einnimmt.In the embodiment shown in FIGS . 2 and 3, twelve fine-toothed peripheral sections 14 are arranged symmetrically distributed on the inner circumferential surface of the receiving hole 12 of the cam 10 with respect to their angular position. Each of the fine-toothed peripheral sections 14 has four radially inwardly projecting teeth 16 in the illustrated embodiment, which extend in the axial direction of the receiving hole 12 . The teeth 16 are essentially saw-tooth-shaped in cross section, the flanks of the teeth 16 bordering one another enclose an angle α of approximately 60 ° and each tooth 16 occupies an angle segment β of the receiving hole 12 of approximately 2 °.

Des weiteren sind in Fig. 3 mit d der Hauptdurchmesser des Auf nahmelochs 12, d. h. der Innendurchmesser der Umfangsteilab schnitte 24, die keine Feinverzahnung tragen, mit d_G der Grundkreisdurchmesser der Zähne 16, mit d_K der Kopfkreisdurch messer der Zähne 16 und mit d_F der Fußkreisdurchmesser der Zähne 16 bezeichnet. Es hat sich gezeigt, daß sich eine aus reichend feste Verbindung zwischen den Nocken 10 und der Grundwelle 4 bei moderaten Kräften beim Aufpressen der Nocken 10 auf die Aufnahmeabsätze 8 erzielen läßt, wenn das Verhält nis von Kopfkreisdurchmesser d_K zu Grundkreisdurchmesser d_G der Zähne 16 derart gewählt ist, daß es zwischen 0.970 und 0.999 beträgt, während das Verhältnis von Grundkreisdurchmes ser d_G zu Fußkreisdurchmesser d_F der Zähne 16 derart gewählt ist, daß es zwischen 0.970 und 0.999 beträgt.Furthermore, in Fig. 3 with d the main diameter of the receiving hole 12 , ie the inner diameter of the peripheral portion 24 , which have no fine toothing, with d _G the base circle diameter of the teeth 16 , with d _K the tip circle diameter of the teeth 16 and with d _F denotes the root diameter of the teeth 16 . It has been shown that a sufficiently strong connection between the cams 10 and the basic shaft 4 can be achieved with moderate forces when the cams 10 are pressed onto the receiving heels 8 if the ratio of the tip diameter d _K to the base diameter d _{G of} the teeth 16 is selected such that it is between 0.970 and 0.999, while the ratio of base circle diameter d d _G to root diameter d _F of teeth 16 is selected such that it is between 0.970 and 0.999.

In der folgenden Tabelle sind diese Durchmesser beispielhaft für Nocken 10.1 bis 10.6 einer ausgeführten Nockenwelle 2 wie dergegeben, die eine entsprechend der obigen Tabelle ausgebil dete Grundwelle 4 sowie Nocken 10.1 bis 10.6 mit den angegebe nen Hauptdurchmessern d₁ bis d₆ der Aufnahmelöcher 12.1 bis 12.6 aufweist.
In the following table, these diameters are examples of cams 10.1 to 10.6 of an executed camshaft 2 , which have a basic shaft 4 and cams 10.1 to 10.6 with the specified main diameters d ₁ to d _{6 of} the mounting holes 12.1 to 12.6 having.

Dieser Tabelle ist zu entnehmen, daß auch die Durchmesser d_K, d_F, d_G der Zähne 16 von Nocken zu Nocken ausgehend vom Wellen ende 18 mit jeweils 0.30 mm fein gestuft sind, wobei die Zähne 16 jeweils mit 0.15 mm bezogen auf den Hauptdurchmesser d der Aufnahmelöcher 12 nur geringfügig nach radial innen vorstehen. Darüber hinaus ist ersichtlich, daß jeder Nocken 10.1 bis 10.5 außer dem letzten Nocken 10.6 ausgehend vom Wellenende 6 über die ihm nicht zugeordneten Aufnahmeabsätze 8 der Grundwelle 4 problemlos hinweggeschoben werden kann, da die Feinverzahnung jedes Nockens 10.1 bis 10.5 einen Kopfkreisdurchmesser d_K auf weist, der mit dem Hauptdurchmesser D des in Aufschieberich tung jeweils letzten Aufnahmeabsatzes 8 vor dem dem jeweiligen Nocken 10 zugeordneten Aufnahmeabsatz 8 auf Null toleriert ist. So entspricht beispielsweise der Kopfkreisdurchmesser d_K der Feinverzahnung des dritten Nockens 10.3 dem Hauptdurchmes ser D₄ des vierten Aufnahmeabsatzes 8.4.This table shows that the diameters d _K , d _F , d _{G of} the teeth 16 from cams to cams starting from the shaft end 18 are each finely graduated, each with 0.30 mm, the teeth 16 each with 0.15 mm based on the main diameter d of the receiving holes 12 protrude only slightly radially inwards. In addition, it is seen that each cam to 10.5 on him not associated receptacle heels of the fundamental wave 4 may 10.1 except the last cams 10.6, starting from the shaft end 6 8 will be pushed away without problems, because the fine teeth of each cam 10.1 to 10.5 has a head diameter d _K, the with the main diameter D of the last Aufschieberich device receiving paragraph 8 before the respective cam 10 associated receiving paragraph 8 is tolerated to zero. For example, the tip diameter d _{K of} the fine toothing of the third cam 10.3 corresponds to the main diameter D _{4 of} the fourth receiving paragraph 8.4 .

Gemäß Fig. 3 sind ferner die Zähne 16 im Bereich ihres Fuß kreisdurchmessers d_F mit einem Radius r versehen, der im dar gestellten Ausführungsbeispiel etwa 0.125 mm beträgt. Durch den Radius r, der auch fertigungstechnisch bedingt ist, werden die beim Aufschieben des jeweiligen Nockens 10 auf den zuge ordneten Aufnahmeabsatz 8 abgehobenen kurzen Gußspäne, die nach radial außen bewegt werden, abgelenkt und können sich we niger leicht zwischen den Zahnflanken und der Wandung der durch die Zähne 16 am jeweiligen Aufnahmeabsatz 8 ausgebilde ten Nuten festsetzen.According to FIG. 3, the teeth 16 are also provided with a radius r in the region of their base diameter d _F , which in the exemplary embodiment shown is approximately 0.125 mm. R by the radius, which is also on manufacturing processes, be diverted off-hook when sliding of the respective cam 10 on the associated seating shoulder 8 short cast chips, which are moved radially outwards, and can we niger easily between the tooth flanks and the wall of the by the teeth 16 on the respective receiving paragraph 8 formed th grooves.

Weiterhin hat gemäß Fig. 2 der Nocken 10 noch eine als Sack- oder Durchgangsloch ausgebildete Ausnehmung 26, die sich ko axial zu aber von dem Aufnahmeloch 12 beabstandet in bzw. durch den Nocken 10 erstreckt und der Winkelpositionierung des Nockens 10 auf der Grundwelle 4 dient. Die Ausnehmung 26 kann ebenso wie die feinverzahnten Umfangsteilabschnitte 14 des Aufnahmelochs 12 mit der Lauffläche 28 des Nockens 10 in einem Arbeitsgang hergestellt werden, wenn der Nocken 10 aus einem Sinterstahl wie D 39 MOD. gesintert wird. Schließlich ist noch zu erwähnen, daß der Nocken 10 auch aus einem legierten Kalt arbeitsstahl wie 100 Cr 6 geschmiedet werden kann. Auch dabei kann die Ausnehmung 26 mitgefertigt werden.Furthermore, according to FIG. 2, the cam 10 also has a recess 26 designed as a pocket or through-hole, which extends co axially to but spaced from the receiving hole 12 in or through the cam 10 and serves for the angular positioning of the cam 10 on the basic shaft 4 . The recess 26 may as well as the fine-toothed peripheral portions 14 of the receiving hole 12 are produced with the tread 28 of the cam 10 in one operation, when the cam 10 consists of a sintered steel such as D 39 MOD. is sintered. Finally, it should also be mentioned that the cam 10 can also be forged from an alloyed cold working steel such as 100 Cr 6 . The recess 26 can also be produced here.

Obgleich in den Fig. 2 und 3 der Nocken 10 mit zwölf symme trisch am Umfang des Aufnahmelochs 12 verteilten feinverzahn ten Umfangsteilabschnitten 14 mit jeweils vier Zähnen 16 dar gestellt ist, kann er am Umfang des Aufnahmelochs auch unsym metrisch verteilte Umfangsteilabschnitte einer anderen Anzahl mit mehr oder weniger Zähnen aufweisen. Allerdings sollte das Aufnahmeloch 12 zwischen 4 und 12 feinverzahnte Umfangsteilab schnitte 14 mit jeweils einer Zahnanzahl zwischen 2 und 10 ha ben, um eine Verbindung ausreichender Festigkeit herzustellen. Although with twelve sym metrically at the periphery of the receiving hole 12 distributed feinverzahn th circumferential sections 14, each having four teeth 16 is placed 10 in FIGS. 2 and 3 of the cam, it can at the periphery of the receiving hole also unsym metrically distributed peripheral portions of a different number with more or have fewer teeth. However, the receiving hole 12 should be finely splined 4-12 Umfangsteilab sections 14 each having a number of teeth 2 to 10 ha ben, to produce a compound of sufficient strength.

Des weiteren ist es möglich, die Zähne 16 im Bereich ihres Kopfkreisdurchmessers d_K abzurunden, so daß sie beim Aufpres sen des Nockens 10 auf die Grundwelle 4 nicht ausbrechen.Furthermore, it is possible to round off the teeth 16 in the region of their tip circle diameter d _K , so that they do not break out when the cam 10 is pressed onto the basic shaft 4 .

Die oben beschriebene Nockenwelle 2 wird folgendermaßen herge stellt.The camshaft 2 described above is as follows.

Zunächst wird die Grundwelle 4 unter gleichzeitiger Ausbildung der Aufnahmeabsätze 8 für die Nocken 10, der Anschlagbünde 20, der Lagerstellen 22 sowie aller übrigen Absätze gegossen. Zu betonen ist hier, daß die Verwendung eines harten Gußmaterials für die Grundwelle 4 ein nachträgliches Härten der Lagerstel len 22 der Nockenwelle 2 überflüssig macht. Die Aufnahmeab sätze 8, die Anschlagbünde 20 und die Lagerstellen 22 werden durch Zerspanung mittels vorzugsweise Drehen oder Schleifen fertig bearbeitet.First, the basic shaft 4 is cast with the simultaneous formation of the receiving paragraphs 8 for the cams 10 , the stop collars 20 , the bearing points 22 and all other paragraphs. It should be emphasized here that the use of a hard casting material for the basic shaft 4 makes subsequent hardening of the bearing positions 22 of the camshaft 2 superfluous. The shooting paragraphs 8 , the stop collars 20 and the bearings 22 are finished by machining by means of preferably turning or grinding.

In einem parallelen Arbeitsschritt werden die Nocken 10 bei gleichzeitiger Ausbildung der Aufnahmelöcher 12 geschmiedet oder gesintert, wobei bei letzterem Verfahren die feinverzahn ten Umfangsteilabschnitte 14 der Aufnahmelöcher 12, die Posi tionierausnehmung 26 sowie die Laufflächen 28 der Nocken 10 gleich mit fertiggestellt werden können, wodurch auch nach trägliche Schleifarbeiten entfallen. Der gesinterte Nocken 10 wird vorzugsweise kalt kalibriert oder warm nachgeschmiedet und verdichtet. Sind die Nockenrohlinge mittels Schmieden her gestellt, bietet sich die Ausbildung der feinverzahnten Um fangsteilabschnitte 14 an den Aufnahmelöchern 12 spanend mit tels Räumen oder spanlos mittels Drücken oder Aufdornen mit einem Profilierdorn an. Die Ausnehmung 26 wird ebenfalls mit geschmiedet oder gefräst bzw. gebohrt und das Schleifen der Laufflächen 28 der Nocken 10 erfolgt vorzugsweise erst nach Aufpressen der Nocken 10 auf die Grundwelle 4 zu einem späte ren Zeitpunkt.In a parallel operation, the cams 10 are forged or simultaneous formation of the receiving holes 12 is sintered, wherein in the latter method, the feinverzahn th peripheral portions 14 of the receiving holes 12, the Posi tionierausnehmung 26 and the running surfaces of the cam 10 can be with completed equal to 28, which also after sluggish grinding work. The sintered cam 10 is preferably cold calibrated or hot forged and compressed. If the cam blanks are made by forging, the formation of the fine-toothed order partial sections 14 at the receiving holes 12 can be machined with spaces or without cutting by means of pressing or thinning with a profiling mandrel. The recess 26 is also forged or milled or drilled and the grinding of the treads 28 of the cams 10 preferably takes place only after the cams 10 have been pressed onto the basic shaft 4 at a later time.

Nun können die Nocken 10 auf die Grundwelle 4 aufgepreßt wer den. Dazu werden die Nocken 10 auf die Grundwelle 4 über deren Wellenende 6 bis kurz vor die ihnen zugeordneten Aufnahmeab sätze 8 aufgeschoben. Dann erfolgt die Winkelpositionierung der Nocken 10 über deren Ausnehmungen 26. Schließlich werden die Nocken 10 und/oder die Grundwelle 4 in Achsrichtung der Grundwelle 4 gegeneinander verschoben, so daß die feinverzahn ten Umfangsteilabschnitte 14 der Aufnahmelöcher 12 mit den Aufnahmeabsätzen 8 der Grundwelle 4 spanend in Eingriff gelan gen. Bei weiterer Verschiebung der Nocken 10 relativ zu der Grundwelle 4 werden deren Aufnahmeabsätze 8 von den Zähnen 16 der Umfangsteilabschnitte 14 spanend bearbeitet bzw. einge schnitten sowie plastisch verformt, wodurch feine Nuten im Gußwerkstoff entstehen. Ist die axiale Endlage der Nocken 10 auf der Grundwelle 4 erreicht, kann die fertige Nockenwelle 2 dem Werkzeug entnommen werden.Now the cams 10 can be pressed onto the basic shaft 4 . For this purpose, the cams 10 are pushed onto the fundamental shaft 4 via the shaft end 6 thereof until shortly before the recording paragraphs 8 assigned to them. Then the cams 10 are angularly positioned via their recesses 26 . Finally, the cam 10 and / or the base shaft 4 in the axial direction of the base shaft 4 of the cam 10 are shifted from each other so that the feinverzahn th peripheral portions 14 of the receiving holes 12 gen gelan with the receiving paragraphs 8 of the fundamental wave 4 machined into engagement. Upon further displacement relative to the fundamental shaft 4 , the receiving paragraphs 8 of the teeth 16 of the peripheral sections 14 machined or cut and plastically deformed, whereby fine grooves are formed in the cast material. When the axial end position of the cams 10 on the base shaft 4 has been reached, the finished camshaft 2 can be removed from the tool.

Zum Aufpressen der Nocken 10 auf die Grundwelle 4 bestehen mehrere Möglichkeiten. Zum einen kann ein Nocken 10 einzeln auf die Grundwelle 4 aufgeschoben, winkelmäßig positioniert und mit der Grundwelle 4 verpreßt werden, bevor der nächste Nocken 10 aufgeschoben, positioniert und verpreßt wird. Auch ist es möglich zunächst alle Nocken 10 auf die Grundwelle 4 aufzuschieben und dann einzeln zu positionieren und aufzupres sen. Schließlich besteht eine fertigungstechnisch besonders günstige Variante darin, die Nocken 10 gemeinsam auf die Grundwelle 4 aufzuschieben und mit dieser zu verpressen. Dabei werden vorzugsweise alle Nocken 10 stellungsrichtig in eine Vorrichtung eingelegt und die Grundwelle 4 durch die Aufnahme löcher 12 eingeschoben. Das Verpressen erfolgt dann über einen relativ kurzen Weg, der etwa der Dicke der Nocken 10 ent spricht. Jedenfalls ist beim Aufpressen der Nocken 10 eine zwischenzeitliche Bearbeitung der Grundwelle 4, etwa zur Aus bildung der Aufnahmeabsätze 8, nicht notwendig.There are several options for pressing the cams 10 onto the basic shaft 4 . On the one hand, a cam 10 individually onto the base shaft 4 pushed angularly positioned and pressed with the base shaft 4 before the next cam is pushed 10, positioned and pressed. It is also possible first to slide all the cams 10 onto the basic shaft 4 and then to position and press them individually. Finally, a variant that is particularly favorable in terms of production technology consists in pushing the cams 10 together onto the basic shaft 4 and pressing them together. All cams 10 are preferably inserted in the correct position in a device and the basic shaft 4 inserted through the receiving holes 12 . The pressing then takes place over a relatively short path, which speaks approximately to the thickness of the cams 10 ent. In any case, when the cams 10 are pressed on, intermediate processing of the fundamental shaft 4 , for example for the formation of the receiving heels 8 , is not necessary.

Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß durch die be schriebene Ausbildung der Grundwelle 4 und der Nocken 10 ein Baukastensystem für Nockenwellen 2 geschaffen ist, bei dem die Winkelstellung der Nocken 10 auf der Grundwelle 4 nicht teil abhängig, sondern fertigungs- bzw. vorrichtungsabhängig ist.From the above description it can be seen that a modular system for camshafts 2 is created by the design of the basic shaft 4 and the cams 10 , in which the angular position of the cams 10 on the basic shaft 4 is not partly dependent, but is dependent on the production or the device .

Fig. 4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, gemäß dem die feinverzahnten Umfangsteilabschnitte 16 an einem Aufnahmeab satz 8 der Grundwelle 4 ausgebildet sind. Die zu der Ausbil dung der Nockenwelle 2, der Grundwelle 4 bzw. der Nocken 10 gemäß den Fig. 1A bis 3 gemachten Ausführungen gelten hier entsprechend, soweit im folgenden nicht anderes gesagt wird. Fig. 4 shows another embodiment, according to which the fine-toothed peripheral sections 16 are formed on a receiving paragraph 8 of the fundamental shaft 4 . The statements made to the training of the camshaft 2 , the basic shaft 4 and the cam 10 according to FIGS. 1A to 3 apply here accordingly, unless otherwise stated below.

Voraussetzung zur Ausbildung der feinverzahnten Umfangsteilab schnitte 14 an den Aufnahmeabsätzen 8 der Grundwelle 4 ist, daß die Grundwelle 4 aus einem Gußwerkstoff besteht, der zu mindest im Bereich der Zähne 16 härter ist als der Werkstoff der Nocken 10. Andernfalls ließen sich die Nocken 10 nicht un ter Ausbildung der oben beschriebenen Nuten zur weitgehend formschlüssigen Festlegung der Nocken 10 an der Grundwelle 4 auf diese aufpressen.A prerequisite for the formation of the fine-toothed peripheral Teilab sections 14 on the receiving paragraphs 8 of the fundamental shaft 4 is that the fundamental shaft 4 consists of a cast material which is at least in the region of the teeth 16 harder than the material of the cams 10 . Otherwise, the cams 10 could not be pressed onto the basic shaft 4 in order to largely form-fit fixing of the cams 10 on the basic shaft 4.

Für eine den Erfordernissen entsprechend ausreichend belast bare Verbindung zwischen der Grundwelle 4 und den Nocken 10 sollte vor Montage der Nocken 10 auf der Grundwelle 4 am fein verzahnten Umfangsteilabschnitt 14 jedes Aufnahmeabsatzes 8 das Verhältnis von Grundkreisdurchmesser D_G zu Kopfkreisdurch messer D_K der Zähne 16 zwischen 0.975 und 0.999 betragen, wäh rend das Verhältnis von Fußkreisdurchmesser D_F zu Grundkreis durchmesser D_G der Zähne 16 zwischen 0.975 und 0.999 betragen sollte.For a sufficiently loadable connection between the basic shaft 4 and the cams 10 , the ratio of the base circle diameter D _G to the tip circle diameter D _{K of} the teeth 16 between the cams 10 on the base shaft 4 on the finely toothed peripheral section 14 of each receiving shoulder 8 0.975 and 0.999, while the ratio of root diameter D _F to base circle diameter D _G of teeth 16 should be between 0.975 and 0.999.

Zur Ausbildung der Zähne 16 an den Aufnahmeabsätzen 8 der Grundwelle 4 bietet sich bei diesem Ausführungsbeispiel Form walzen an.To form the teeth 16 on the receiving shoulders 8 of the basic shaft 4 , roll forming is possible in this embodiment.

Die Fig. 5A und 5B zeigen eine Schnittansicht durch einen Nocken 10 mit feinverzahnten Umfangsteilabschnitten 14 am Auf nahmeloch 12 für die Grundwelle 4 in einer ersten Variante, gemäß der sich die Zähne 16 in axialer Richtung des Aufnahme lochs 12 über die gesamte Breite des Nockens 10 erstrecken. Hier lassen sich die Zähne 16 auch bei einem geschmiedeten Nocken 10 fertigungstechnisch einfach ausbilden, insbesondere wenn die Werkstoffpaarung Grundwelle 4/Nocken 10 derart ge wählt ist, daß der Nocken 10 ohne gesonderte Härtung der Zähne 16 auf die Grundwelle 4 aufgepreßt werden kann. FIGS. 5A and 5B show a sectional view through a cam 10 with fine-toothed circumferential portion portions 14 on On acceptance hole 12 for the fundamental wave 4 in a first variant according to which the teeth 16 the hole in the axial direction of the receptacle 12 over the entire width of the cam 10 extend. Here, the teeth 16 can also be easily manufactured in a forged cam 10 , in particular if the material pairing basic shaft 4 / cam 10 is selected such that the cam 10 can be pressed onto the basic shaft 4 without separate hardening of the teeth 16 .

Gemäß den Fig. 6A und 6B ist bei einer zweiten Variante des Nockens 10 dessen Aufnahmeloch 12 in Aufschieberichtung des Nockens 10 vor dem verzahnten Umfangsteilabschnitt 14 mit einem umlaufenden Absatz 30 versehen, der den Grundkreisdurch messer d_G der Zähne 16 aufweist. Ein derartig ausgebildeter Nocken 10 wird beim Aufpressen auf den zugeordneten Aufnahme absatz 8 der Grundwelle 4 über den Absatz 30 an der Grundwelle 4 zentriert, bevor die Zähne 16 in spanenden Eingriff mit dem Aufnahmeabsatz 8 treten. Die Ausbildung des Absatzes 30 kann bereits beim Sintern des Nockens 10 oder nachträglich mittels beispielsweise spanender Bearbeitung des Nockens 10 erfolgen.Referring to FIGS. 6A and 6B is provided in a second variant of the cam 10 the receiving hole 12 in mounting direction of the cam 10 in front of the toothed peripheral piece portion 14 with a circumferential shoulder 30 having the base circle diameter d _G of the teeth 16. Such a cam 10 is centered when pressed onto the associated receiving paragraph 8 of the basic shaft 4 via the paragraph 30 on the basic shaft 4 before the teeth 16 come into machining engagement with the receiving paragraph 8 . The formation of the shoulder 30 can already take place during the sintering of the cam 10 or subsequently by means of, for example, machining the cam 10 .

In den Fig. 7A und 7B ist eine dritte Variante des Nockens 10 dargestellt, gemäß der an dem Aufnahmeloch 12 des Nockens 10 in Aufschieberichtung des Nockens 10 vor dem verzahnten Um fangsteilabschnitt 14 nach dem oben beschriebenen Absatz 30 eine umlaufende Nut 32 ausgebildet ist, die der Aufnahme der Späne dient, die beim Aufpressen des Nockens 10 auf den zuge ordneten Aufnahmeabsatz 8 der Grundwelle 4 anfallen. Ist der Nocken 10 vollständig auf den zugeordneten Aufnahmeabsatz 8 aufgepreßt, bildet die Nut 32 zusammen mit der Außenumfangs fläche des Aufnahmeabsatzes 8 eine nach außen geschlossene Ringkammer, in der die angefallenen Späne aufgenommen sind. Auch die Nut 32 kann beim Sintern des Nockens 10 oder später mittels spanender Bearbeitung in den Nocken 10 eingebracht werden.In FIGS. 7A and 7B, a third variant of the cam 10 is shown according to the order catch section 14, a circumferential groove 32 is formed in the receiving hole 12 of the cam 10 in sliding direction of the cam 10 in front of the gear according to the above paragraph 30, which serves to accommodate the chips that occur when the cam 10 is pressed onto the associated receiving shoulder 8 of the fundamental shaft 4 . If the cam 10 is completely pressed onto the associated receiving shoulder 8 , the groove 32 forms together with the outer circumferential surface of the receiving paragraph 8 an outwardly closed annular chamber in which the chips obtained are received. The groove 32 can also be machined into the cam 10 during sintering of the cam 10 or later by machining.

Schließlich zeigen die Fig. 8A und 8B eine vierte Variante des Nockens 10, bei der die Zähne 16 des feinverzahnten Um fangsteilabschnitts 14 in einem in Aufschieberichtung des Nockens 10 vorderen Bereich 34 des Aufnahmelochs 12 gehärtet sind, um eine gute Spanbildung und moderate Kräfte beim Auf pressen des Nockens 10 auf die Grundwelle 4 zu gewährleisten.Finally, FIGS . 8A and 8B show a fourth variant of the cam 10 , in which the teeth 16 of the finely toothed order partial section 14 are hardened in a front region 34 of the receiving hole 12 in the push-on direction of the cam 10 , in order to ensure good chip formation and moderate forces during opening press the cam 10 to ensure the basic shaft 4 .

Obgleich die obigen Varianten der Nocken 10 im wesentlichen getrennt beschrieben wurden, ist für den Fachmann ersichtlich, daß sie untereinander kombiniert werden können. Auch können entsprechende Maßnahmen an den feinverzahnten Umfangsteilab schnitten 14 eines Aufnahmeabsatzes 8 der Grundwelle 4, wie er beispielhaft in Fig. 4 dargestellt ist, vorgesehen werden.Although the above variants of cams 10 have been described essentially separately, it will be apparent to those skilled in the art that they can be combined with one another. Corresponding measures can also be cut to the finely toothed peripheral part 14 of a receiving shoulder 8 of the fundamental wave 4 , as is shown by way of example in FIG. 4.

Die Anmelderin hat Versuche durchgeführt, bei denen ein wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ausgebildeter Nocken 10 mit den in den obigen Tabellen für den Nocken 10.1 angegebenen Durch messern am Aufnahmeloch 12 und einer Breite von etwa 12.00 mm auf einen Aufnahmeabsatz 8 einer Grundwelle 4 mit einem Haupt durchmesser D von 30.00 mm aufgepreßt wurde. Der Nocken 10 be stand aus 100 Cr 6 und die Grundwelle 4 aus einem niedrigle gierten Guß. Die am Aufnahmeloch 12 des Nockens 10 vorgesehe nen feinverzahnten Umfangsteilabschnitte 14 waren im Schnitt wie in den Fig. 5A und 5B dargestellt ausgebildet. Die Fig. 9 bis 11 zeigen die Ergebnisse dieser Versuche.The applicant has carried out tests in which a cam 10, as shown in FIGS. 2 and 3, with the diameters at the receiving hole 12 and a width of approximately 12.00 mm on the receiving hole 8 of a fundamental wave, given in the tables above for the cam 10.1 4 was pressed with a main diameter D of 30.00 mm. The cam 10 be made of 100 Cr 6 and the fundamental wave 4 from a cast iron with a low alloy. The provided on the receiving hole 12 of the cam 10 NEN finely toothed peripheral sections 14 were formed in section as shown in FIGS . 5A and 5B. Figs. 9 to 11 show the results of these tests.

In Fig. 9 ist die Aufpreßkraft F_A in kN als Funktion des Auf preßwegs S_A in mm beim Aufpressen des Nockens 10 auf den Auf nahmeabsatz 8 der Grundwelle 4 aufgetragen. Beim Aufpressen des Nockens 10 steigt die notwendige Aufpreßkraft F_A im we sentlichen kontinuierlich auf ca. 29 kN im Punkt P₁ an, bis die volle Nockenbreite aufgepreßt ist. Danach kommt es beim weiteren Aufpressen des Nockens 10 zu einem geringfügigen Ab fall der erforderlichen Aufpreßkraft F_A auf etwa 28 kN im Punkt P₂. Die erforderliche Aufpreßkraft F_A steigt dann mit zunehmendem Aufpreßweg S_A langsam bis auf ca. 36 kN im Punkt P₃ zum Ende des Aufpreßwegs S_A von insgesamt 30 mm an. Im Er gebnis ist der Widerstand gegen ein unbeabsichtigtes Weiter schieben des Nockens 10 im Betrieb der Nockenwelle 2 absolut ausreichend. In Fig. 9, the pressing force F _A in kN as a function of the press travel S _A in mm when pressing the cam 10 onto the receiving paragraph 8 of the fundamental wave 4 is applied. When the cam 10 is pressed on, the necessary pressing force F _A increases substantially to approximately 29 kN at point P ₁ until the full cam width is pressed on. Then there is a slight drop in the required pressing force F _A to about 28 kN at point P ₂ when the cam 10 is further pressed on. The required press-on force F _A then slowly increases with increasing press-on travel S _A to approximately 36 kN at point P ₃ at the end of the press-on travel S _A of a total of 30 mm. As a result, the resistance to unintentional pushing of the cam 10 during operation of the camshaft 2 is absolutely sufficient.

Die Fig. 10 zeigt den Verlauf der Abpreßkraft F_B in kN als Funktion des Abpreßwegs S_B in mm beim Abpressen des Nockens 10 von dem zugeordneten Aufnahmeabsatz 8 der Grundwelle 4 in um gekehrter Richtung. Beim Abpressen steigt die erforderliche Abpreßkraft F_B stetig bis auf etwa 29 kN im Punkt P₄ an, um dann nach dem Lösen des Nockens 10 weiter bis auf ca. 34 kN im Punkt P₅ zu steigen. Über den weiteren Abpreßweg S_B des Nockens 10 verläuft die Abpreßkraft F_B im wesentlichen kon stant, bis der Nocken 10 nicht mehr mit seiner vollen Breite auf dem Aufnahmeabsatz 8 der Grundwelle 4 sitzt. Hier ist festzuhalten, daß auch der Abpreßwiderstand entgegen der Mon tagerichtung des Nockens 10 für den Betrieb der Nockenwelle 2 völlig ausreichend ist. Fig. 10 shows the course of Abpreßkraft F _B in kN as a function of Abpreßwegs S _B in mm for the pressing of the cam 10 from the associated receiving section 8 of the fundamental wave to 4 in reverse direction. During pressing, the required pressing force F _B rises steadily up to about 29 kN at point P ₄ , and then after loosening the cam 10 further increases to about 34 kN at point P ₅ . Over the further pressing path S _{B of} the cam 10 , the pressing force F _B runs essentially constant until the cam 10 no longer sits with its full width on the receiving shoulder 8 of the fundamental shaft 4 . It should be noted that the squeeze resistance against the Mon day direction of the cam 10 for the operation of the camshaft 2 is completely sufficient.

Schließlich ist in Fig. 11 das Drehmoment M in Nm beim Verdre hen des Nockens 10 auf dem zugeordneten Aufnahmeabsatz 8 der festgehaltenen Grundwelle 4 während eines Verdrehversuchs auf einer Zug-Druck-Prüfmaschine dargestellt, wobei die Skalierung der Abszisse lediglich den Vorschubweg des Meßstreifens der Zug-Druck-Prüfmaschine angibt. Bei etwa 515 Nm im Punkt P₆ löst sich der Nocken 10 und verdreht sich bezüglich der fest gehaltenen Grundwelle 4. Dabei fällt das Drehmoment M anfangs schnell auf ca. 350 Nm ab, um dann langsamer auf etwa 300 Nm abzufallen, die beim weiteren Verdrehen des Nockens 10 bezüg lich der Grundwelle 4 annähernd konstant bleiben. Der lineare Bereich der Kurve vor dem Punkt P₆ ist darauf zurückzuführen, daß sich die Aufzeichnungsrolle mit dem Meßstreifen kontinu ierlich bewegt, während die Kraft im Versuch langsam gestei gert wird, d. h. bis zum Punkt P₆ erfolgt keine Verdrehung des Nockens 10 relativ zur Grundwelle 4. Hier zeigte sich, daß auch der Widerstand gegen ein Verdrehen des Nockens 10 bezüg lich der Grundwelle 4 für den Betrieb der Nockenwelle 2 abso lut ausreichend ist.Finally, in Fig. 11 the torque M in Nm when rotating the cam 10 on the associated receiving shoulder 8 of the held fundamental shaft 4 is shown during a torsion test on a tension-compression testing machine, the scaling of the abscissa only showing the feed path of the measuring strip of the train -Pressure testing machine indicates. At approximately 515 Nm at point P ₆ , the cam 10 loosens and rotates with respect to the fixed fundamental shaft 4 . The torque M initially drops quickly to approx. 350 Nm, in order to then drop more slowly to approx. 300 Nm, which remain approximately constant with further rotation of the cam 10 with respect to the basic shaft 4 . The linear area of the curve before the point P ₆ is due to the fact that the recording roller with the measuring strip moves continuously, while the force in the experiment is slowly increased, ie to the point P _{6 there} is no rotation of the cam 10 relative to the fundamental wave 4th Here, it was found that the resistance against rotation of the cam 10 bezüg Lich 4 of the fundamental wave for the operation of the camshaft 2 is abso lut sufficient.

Zusammenfassend bleibt festzuhalten, daß die beschriebene Ver bindung nicht nur hinsichtlich des Verdrehwiderstands sehr fest ist, sondern auch eine ausreichende axiale Festlegung des Nockens 10 auf der Grundwelle 4 gewährleistet, ohne daß wei tere Befestigungsmittel bzw. -schritte notwendig wären.In summary, it should be noted that the described connection Ver is not only very firm with regard to the torsional resistance, but also ensures a sufficient axial fixing of the cam 10 on the basic shaft 4 without further fastening means or steps being necessary.

Abschließend sei angemerkt, daß, obwohl in den obigen Ausfüh rungsbeispielen explizit Nockenwellen angesprochen sind, die beschriebene Verbindung für jede beliebige zusammengesetzte Steuerwelle verwendbar ist, bei der Steuerelemente, wie Nocken, Zahnräder, etc., an einer Grundwelle aus Gußmaterial mit zu einem Wellenende hin im Durchmesser abgestuften Aufnah meabsätzen drehfest zu befestigen sind.Finally, it should be noted that, although in the above Ausfü Examples are explicitly addressed to camshafts that described connection for any compound Control shaft can be used in the controls, such as Cams, gears, etc., on a base shaft made of cast material with receptacle graduated in diameter towards a shaft end the heels are to be fastened in a torque-proof manner.

Es wird eine zusammengesetzte Steuerwelle, insbesondere eine Nockenwelle für eine Verbrennungskraftmaschine, sowie ein Ver fahren für deren Herstellung offenbart. Die Steuerwelle hat eine Grundwelle aus Gußmaterial, die eine Mehrzahl von zu ei nem Wellenende hin im Durchmesser abgestuften Aufnahmeabsätzen für Steuerelemente aufweist, welche jeweils ein Aufnahmeloch für die Grundwelle haben. Jeder Aufnahmeabsatz oder jedes Auf nahmeloch weist mindestens einen Umfangsteilabschnitt auf, der mit einer Mehrzahl von sich axial erstreckenden, in Umfangs richtung aneinandergrenzenden feinen Zähnen versehen ist, die das jeweilige Steuerelement beim Aufschieben auf den zugeord neten Aufnahmeabsatz unter Spanabhebung und Verformung an der Grundwelle festsetzen. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Steuerwelle bzw. das erfindungsgemäße Herstellungsverfah ren für die Steuerwelle kann diese bei ausreichender Festig keit in der Massenfertigung kostengünstig hergestellt werden. It will be a composite control shaft, especially one Camshaft for an internal combustion engine, and a Ver drive disclosed for their manufacture. The tax wave has a fundamental wave made of cast material that has a plurality of egg mounting heels graduated in diameter towards the shaft end for controls, each having a receiving hole for the fundamental wave. Every recording paragraph or every opening Nahlochoch has at least one peripheral subsection, the with a plurality of axially extending, circumferentially direction is provided adjacent fine teeth, the the respective control when pushed onto the assigned neten receiving paragraph under chip removal and deformation on the Set fundamental wave. Through the training according to the invention the control shaft or the manufacturing method according to the invention Ren for the control shaft can this with sufficient strength mass-produced at low cost.

Reference list

22nd

Nockenwelle
camshaft

44th

Grundwelle
Fundamental wave

66

Wellenende
Shaft end

88th

Aufnahmeabsatz
Admission paragraph

1010th

Nocken
cam

1212th

Aufnahmeloch
Receiving hole

1414

Umfangsteilabschnitt
Circumferential section

1616

Zahn
tooth

1818th

Wellenende
Shaft end

2020th

Anschlagbund
Stop collar

2222

Lagerstelle
Depository

2424th

Umfangsteilabschnitt
Circumferential section

2626

Ausnehmung
Recess

2828

Lauffläche
Tread

3030th

Absatz
paragraph

3232

Nut
Groove

3434

vorderer Bereich
d, D Hauptdurchmesser
d_F front area
d, D main diameter
d _F

, D_F , D _F

Fußkreisdurchmesser
d_G Root diameter
d _G

, D_G , D _G

Grundkreisdurchmesser
d_K Base circle diameter
d _K

, D_K , D _K

Kopfkreisdurchmesser
F_A Tip diameter
F _A

Aufpreßkraft
F_B Pressing force
F _B

Abpreßkraft
M Drehmoment
S_A Pressing force
M torque
S _A

Abpreßweg
S_B Squeeze way
S _B

Aufpreßweg
α Flankenwinkel
β Segmentwinkel
Aufpreßweg
α flank angle
β segment angle

Claims

1. Composite control shaft ( 2 ), in particular camshaft for an internal combustion engine, with a basic shaft ( 4 ) made of cast material, which has a plurality of receiving heels ( 8 ) for control elements ( 10 ) which are graduated in diameter (D) towards a shaft end ( 6 ) Each of which has a receiving hole ( 12 ) for the fundamental shaft ( 4 ), each receiving shoulder ( 8 ) or each receiving hole ( 12 ) having at least one peripheral portion ( 14 ) which has a plurality of axially extending, circumferentially adjacent fine Teeth ( 16 ) are provided, which fix the respective control element ( 10 ) when pushed onto the associated receiving shoulder ( 8 ) with chip removal and deformation on the basic shaft ( 4 ).

2. Control shaft ( 2 ) according to claim 1, wherein a plurality of fine-toothed peripheral sections ( 14 ) on a receiving shoulder ( 8 ) or a receiving hole ( 12 ) are arranged symmetrically distributed in their angular position.

3. Control shaft ( 2 ) according to claim 1 or 2, wherein a receiving paragraph ( 8 ) or a receiving hole ( 12 ) between 4 and 12 finely toothed peripheral sections ( 14 ).

4. Control shaft ( 2 ) according to one of the preceding claims, wherein each finely toothed peripheral section ( 14 ) has 2 to 10 teeth ( 16 ).

5. Control shaft ( 2 ) according to any one of the preceding claims, wherein before assembly of the control elements ( 10 ) on the basic shaft ( 4 ), the teeth ( 16 ) are substantially sawtooth-shaped in cross section.

6. control shaft ( 2 ) according to claim 5, wherein the flanks aneinan derlimiting teeth ( 16 ) include an angle α of about 60 °.

7. Control shaft ( 2 ) according to one of the preceding claims, wherein prior to mounting the control elements ( 10 ) on the basic shaft ( 4 ) the teeth ( 16 ) in the region of their root diameter (D _F ; d _F ) are provided with a radius (r) .

8. Control shaft ( 2 ) according to one of the preceding claims, wherein the teeth ( 16 ) are rounded off in the region of their tip circle diameter (D _K ; d _K ) before mounting the control elements ( 10 ) on the basic shaft ( 4 ).

9. control shaft ( 2 ) according to any one of the preceding claims, wherein before assembly of the control elements ( 10 ) on the basic shaft ( 4 ) on the finely toothed peripheral portion ( 14 ) of a receiving paragraph ( 8 ) the ratio of the base circle diameter (D _G ) to the tip circle diameter (D _K ) of the teeth ( 16 ) is between 0.975 and 0.999, while the ratio of the root circle diameter (D _F ) to the base circle diameter (D _G ) of the teeth ( 16 ) is between 0.975 and 0.999.

10. Control shaft ( 2 ) according to one of claims 1 to 8, wherein prior to assembly of the control elements ( 10 ) on the basic shaft ( 4 ) on the finely toothed peripheral section ( 14 ) of a receiving hole ( 12 ) the ratio of the tip circle diameter (d _K ) to the base circle diameter (d _G ) of the teeth ( 16 ) is between 0.970 and 0.999, while the ratio of the base circle diameter (d _G ) to the root circle diameter (d _F ) of the teeth ( 16 ) is between 0.970 and 0.999.

11. Control shaft ( 2 ) according to one of the preceding claims, wherein the receiving paragraph ( 8 ) of the fundamental shaft ( 4 ) or the receiving hole ( 12 ) of the control element ( 10 ) in the slide-on direction of the control element ( 10 ) before the toothed peripheral section ( 24 ) has a shoulder ( 30 ) with the base circle diameter (D _G ; d _G ) of the teeth ( 16 ).

12. Control shaft ( 2 ) according to any one of the preceding claims, wherein on the receiving shoulder ( 8 ) of the fundamental shaft ( 4 ) or on the receiving hole ( 12 ) of the control element ( 10 ) in Aufschieberich direction of the control element ( 10 ) cut in front of the toothed peripheral Teilab ( 14 ) a circumferential groove ( 32 ) is formed.

13. Control shaft ( 2 ) according to one of the preceding claims, wherein the teeth ( 16 ) in a push-on direction of the control element ( 10 ) front area ( 34 ) of the receiving shoulder ( 8 ) of the basic shaft ( 4 ) or the receiving hole ( 12 ) the control element ( 10 ) are hardened.

14. Control shaft ( 2 ) according to any one of the preceding claims, wherein the diameter (D; d) of the peripheral sections ( 24 ), which have no toothing, is selected such that the control elements ( 10 ) in the area of these peripheral sections ( 24 ) light press fit on the mounting shoulders ( 8 ) of the basic shaft ( 4 ).

15. Control shaft ( 2 ) according to one of the preceding claims, wherein at least one control element is a cam ( 10 ) which has a recess ( 26 ) which serves for the angular positioning of the cam ( 10 ) on the basic shaft ( 4 ).

16. Control shaft ( 2 ) according to claim 15, wherein the cam ( 10 ) is forged from an alloyed cold work steel such as 100 Cr 6 .

17. Control shaft ( 2 ) according to claim 15, wherein the cam ( 10 ) with the formation of the fine-toothed peripheral sections ( 14 ) and its tread ( 28 ) made of a sintered steel such as D 39 MOD. is sintered.

18. Control shaft ( 2 ) according to one of the preceding claims, wherein the basic shaft ( 4 ) is hollow cast from a low-alloy or Cr-Mo alloyed, pearlitic casting.

19. A method for producing a control shaft ( 2 ) according to one of the preceding claims, comprising the following steps:

(a) casting the fundamental wave ( 4 ) and forming the receiving heels ( 8 ) for the control elements ( 10 ),
(b) forging or sintering the control elements ( 10 ) to form the respective receiving hole ( 12 ),
(c) Forming the finely toothed peripheral sections on the receiving heels ( 8 ) or the receiving holes ( 12 ) and
(d) pushing the control elements ( 10 ) onto the respectively assigned receiving heels ( 8 ) with chip removal and deformation through the finely toothed peripheral sections ( 14 ).

20. The method according to claim 19, wherein the fine-toothed To sub-section ( 14 ) on the receiving hole ( 12 ) of a forged control element ( 10 ) is formed by machining by example in rooms or non-cutting by means of, for example, pressing or flaring.

21. The method according to claim 19, wherein the fine-toothed To sub-section ( 14 ) on the receiving hole ( 12 ) is formed during sintering of the control element ( 10 ).

22. The method according to claim 19, wherein the finely toothed To catch section ( 14 ) on the receiving shoulders ( 8 ) of the basic shaft ( 4 ) is formed by machining by, for example, broaching or non-cutting by means of, for example, forming rollers.