DE19916689C1

DE19916689C1 - Verfahren zur Herstellung von Nocken mit zwei Nockenbahnen

Info

Publication number: DE19916689C1
Application number: DE1999116689
Authority: DE
Inventors: Ulrich Kolland; Fredy Dost
Original assignee: MAN B&W Diesel GmbH
Current assignee: MAN Energy Solutions SE
Priority date: 1999-04-14
Filing date: 1999-04-14
Publication date: 2000-12-07
Anticipated expiration: 2019-04-15

Abstract

Bei einem mit einem Nockenstößel zusammenwirkenden Nocken mit mindestens zwei um einen Winkel um die Nockenwelle gegeneinander versetzten Nockenbahnen, von denen jeweils eine durch axiale Verschiebung der Nockenwelle in Steuerposition bringbar ist, besteht der Übergang zwischen zwei gleich ausgebildeten Nockenbahnen (1, 2) aus einer Mehrzahl von schmalen, parallel zu den Nockenbahnen, zur Vermeidung einer Überbelastung aus einer Mehrzahl von schmalen, parallel zu den Nockenbahnen verlaufenden Streifen, die jeweils die Außenkontur der Nockenbahnen (1, 2) aufweisen und schrittweise jeweils um einen Teilwinkel des Winkels (alpha) zwischen den Nockenbahnen (1, 2) um die Nockenwelle (3) gedreht angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mit einem Nockenstößel zusammenwirkenden Nocken mit mindestens zwei um einen Winkel um die Nockenwelle gegeneinander versetzten Nockenbahnen, von denen jeweils eine durch axiale Verschiebung der Nockenwelle in Steuerposition bringbar ist.

Solche Nocken werden insbesondere zur Steuerung der Ventile bei Hubkolben- Brennkraftmaschinen, beispielsweise großen Dieselmotoren, verwendet. Sie können aber auch für alle bekannten, durch Nocken gesteuerten Antriebe verwendet werden. Die Konturen der Nockenbahnen sind so ausgelegt, dass der Nockenstößel bei der maximalen Drehzahl noch nicht von der Oberfläche der Nockenbahn abhebt. Der Übergang zwischen den beiden Nockenbahnen wird üblicherweise so gefertigt, dass ein Fräser, der zusätzlich mit einer Schräge versehen ist, gleichzeitig die eine Nockenbahn und den Übergang zur höher gelegenen Nockenbahn erzeugt. Hierdurch wird ein Übergang konstanter Schräge erzielt, deren Nockenerhebung von den ausgelegten Nockenbahnen so abweicht, dass der mit der Nockenbahn zusammenwirkende Nockenstößel oder die daran angebrachte Rolle bei höheren Drehzahlen von der Oberfläche des Überganges abhebt. Die Lebensdauer derartiger Nocken ist in Folge lokaler Überbelastung daher begrenzt.

Aus der DE 40 26 264 A1 ist eine Nockenwelle für quantitätsgesteuerte Motoren bekannt, deren axiale Verschiebung zu verschiedenen Nockenerhebungskurven führt, wodurch die Steuerzeiten der Einlaßventile verändert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Nocken mit mindestens zwei Nockenbahnen zu schaffen, dessen Übergang zwischen den beiden Nockenbahnen so gestaltet ist, dass ein Abheben der Rolle oder des Nockenstößels und damit eine lokale Überbelastung der Bauteile vermieden wird.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Nocken der eingangs genannten Gattung dadurch erreicht, dass der Übergang zwischen zwei gleich ausgebildeten Nockenbahnen aus einer Mehrzahl von schmalen, parallel zu den Nocken verlaufenden Streifen besteht, die jeweils die Außenkontur der Nockenbahnen aufweisen und schrittweise um je einen Teilwinkel des Winkels zwischen den Nockenbahnen um die Nockenwelle gedreht angeordnet sind.

Bei Nocken mit ungleich ausgebildeten Nockenbahnen wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Übergang zwischen zwei ungleich ausgebildeten Nockenbahnen aus einer Mehrzahl von schmalen, parallel zu den Nockenbahnen verlaufenden Streifen besteht, jeder Streifen eine schrittweise von der Außenkontur der einen Nockenbahn zur Außenkontur der anderen Nockenbahn übergehende Außenkontur aufweist und die Streifen schrittweise jeweils um einen Teilwinkel des Winkels zwischen den Nockenbahnen um die Nockenwelle gedreht angeordnet sind. Dabei können die Nockenbahnen jegliche Gestalt haben, wie z. B. konkave oder konvexe Formen.

Die Breite jedes Streifens kann dabei variieren. Sie hängt von der Breite des Übergangs und der Anzahl der Streifen ab, sowie von den Steigungen der Nockenbahnen in Verbindung mit der Form des Nockenstößels.

Weiterhin kann die Außenkontur, die jeder Streifen aufweist, von der linear von der einen Nockenbahn zur anderen ermittelten Außenkontur um einen Korrekturwert abweichen. Dieser Korrekturwert ergibt sich daher, dass der Nockenstößel zur höher gelegenen Nockenbahn eine Rundung oder Abflachung aufweist, und somit die Erhebung des Nockenstößels nicht genau mit der Erhebung der Außenkontur übereinstimmt.

Eine weitere Korrekturmöglichkeit besteht darin, die Streifen nicht um einen konstanten Teilwinkel zu verdrehen, sondern die Winkel so zu wählen, dass die Krümmungsradien auf dem Übergang zwischen den Streifen an den Stellen mit hoher Belastung möglichst groß werden, damit die Hertz'sche Pressung zwischen Nockenstößel und Nocken möglichst gering wird.

Bei einem derart ausgelegtem Nocken läuft der Nockenstößel oder die Rolle auch im Übergang auf einer Außenkontur, die der der schwingungsberuhigt ausgelegten Nockenbahn entspricht.

Durch diese Maßnahmen läßt sich ein schwingungsberuhigter Übergang zwischen den beiden Nockenbahnen erzielen und damit eine lokale Überlastung der Bauteile vermeiden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. In dieser zeigt

Fig. 1 eine schematische Stirnansicht des Überganges zwischen zwei Nockenbahnen und

Fig. 2 eine perspektivische Prinzipskizze des vollständigen Nockens.

Der auf der Zeichnung dargestellte Nocken weist zwei Nockenbahnen 1 und 2 auf, die fest auf einer Nockenwelle 3 sitzen. Durch axiale Verschiebung der Nockenwelle 3 wird jeweils eine Nockenbahn in die Steuerposition gebracht, in der ein nicht dargestellter Nockenstößel oder eine Rolle an diesem Stößel an der Nockenbahn anliegt. Zwischen den beiden Nockenbahnen 1, 2 ist ein Übergang 4 angeordnet. Die dem Übergang 4 zugewandten Abschlußebenen der Nockenbahnen 1 und 2 sind mit 5 und 6 bezeichnet. Die Nockenbahn 1 weist eine Außenkontur 7 und die Nockenbahn 2 eine Außenkontur 8 auf. Beide Außenkonturen 7, 8 sind gleich ausgebildet. Eine von der Mitte der Außenkontur 7 zur Achse der Nockenwelle 3 verlaufende Mittelsenkrechte ist A gekennzeichnet. Ebenso ist eine Mittelsenkrechte B von der Mitte der Außenkontur 6 zur Nockenwelle 3 eingezeichnet. Zwischen den Mittelsenkrechten A und B ergibt sich ein Winkel α, um den die beiden Nockenbahnen 1 und 2 gegeneinander verdreht sind.

Der Übergang 4 ist in eine Mehrzahl von sehr schmalen, parallel zu den Nockenbahnen 1, 2 verlaufenden Streifen 9 aufgeteilt. Zweckmäßig weisen die Streifen eine Breite von weniger als 1 mm auf. Sie können beispielsweise 1/10 mm breit sein. Fig. 1 läßt erkennen, dass die Streifen 9 jeweils die gleiche Außenkontur wie die Außenkonturen 7 und 8 der Nockenbahnen 1 und 2 haben. Der der Außenkontur 7 zugewandte Streifen 9 ist gegenüber der Außenkontur 7 um einen Teilwinkel des Winkels α gedreht, dessen Größe von der Zahl der Streifen abhängt. Die weiteren Streifen 9 sind dann jeweils schrittweise um einen Teilwinkel gegenüber dem vorhergehenden Streifen um die Achse der Nockenwelle 3 gedreht.

Zur Herstellung eines derartigen Nockens wird der Übergang 4 zwischen zwei Nockenbahnen 1 und 2 gleicher Außenkontur in eine Mehrzahl von schmalen, parallel zu den Abschlußelementen 5, 6 der Nockenbahnen verlaufenden Streifen aufgeteilt. Dann wird der Winkelversatz zwischen den beiden Nockenbahnen 1 und 2 auf eine der um eins erhöhten Zahl der Streifen 9 entsprechende Zahl von Teilwinkeln aufgeteilt. Letztlich wird jeder Streifen um einen Teilwinkel gedreht, mit der gleichen Außenkontur wie die Nockenbahnen erzeugt. Die Bearbeitung kann spanabhebend, beispielsweise durch Fräsen, Drehen, Schleifen oder von Hand schleifen, erfolgen. Auch eine Erzeugung durch Stereolithographische Verfahren für das Bauteil selbst oder ein entsprechendes Gußmodell ist mit diesem Verfahren möglich. Um die für Nockenwellen üblichen Rauhtiefen auf der Oberfläche des Übergangs zu erhalten, sind alle üblichen Schleif- oder Rollverfahren geeignet.

Bei einem Nocken der zwei Nockenlaufbahnen ungleicher Außenkontur hat, besteht der Übergang zwischen den beiden Nockenbahnen wiederum aus einer Mehrzahl von schmalen, parallel zu den Nockenbahnen verlaufenden Streifen. Jeder Streifen weist dann eine schrittweise von der Außenkontur der einen Nockenbahn zur Außenkontur der anderen Nockenbahn übergehende Außenkontur auf. Die einzelnen Streifen sind dann wiederum jeweils um einen Teilwinkel des Winkels zwischen den Nockenbahnen der Nockenwelle gedreht angeordnet.

Die Herstellung eines derartigen Nockens erfolgt in der gleichen Weise wie für einen Nocken mit zwei gleichen Nockenbahnen beschrieben unter Berücksichtigung der stufenweisen Änderung der Außenkontur der Streifen. Zweckmäßig werden die Streifen nacheinander durch Fräsen bearbeitet.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines, mit einem Nockenstößel zusammenwirkenden, Nocken mit mindestens zwei um einen Winkel (α) um die Nockenwelle (3) gegeneinander versetzten Nockenbahnen (1, 2), von denen jeweils eine durch axiale Verschiebung der Nockenwelle (3) in Steuerposition bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang (4) zwischen zwei Nockenbahnen (1, 2) in eine Mehrzahl von schmalen, parallel zu den Abschlußebenen (5, 6) der Nockenbahnen (1, 2) verlaufenden Streifen (9) aufgeteilt wird, der Winkelversatz (α) zwischen den Nockenbahnen (1, 2) auf eine der um eins erhöhten Zahl der Streifen (9) entsprechende Zahl von Teilwinkeln des Winkels (α) aufgeteilt wird und jeder Streifen (9) um einen Teilwinkel gedreht bearbeitet wird.

2. Verfahren zur Herstellung eines Nocken eines Nockens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang (4) zwischen zwei Nockenbahnen (1, 2) gleicher Außenkonturen in eine Mehrzahl von schmalen, parallel zu den Abschlußebenen (5, 6) der Nockenbahnen (1, 2) verlaufenden Streifen (9) aufgeteilt wird, der Winkelversatz (α) zwischen den Nockenbahnen (1, 2) auf eine der um eins erhöhten Zahl der Streifen (9) entsprechende Zahl von Teilwinkeln des Winkels (α) aufgeteilt wird und jeder Streifen (9) um einen Teilwinkel gedreht mit der gleichen Außenkontur wie die Nockenbahnen (1, 2) bearbeitet wird.

3. Verfahren zur Herstellung eines Nockens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang (4) zwischen zwei Nockenbahnen (1, 2) verschiedener Außenkontur (7, 8) in eine Mehrzahl von schmalen, parallel zu den Abschlußebenen der Nockenbahnen (5, 6) verlaufenden Streifen (9) aufgeteilt sowie der Winkelversatz (α) zwischen den Nockenbahnen (1, 2) auf eine der um eins erhöhten Zahl der Streifen (9) entsprechende Zahl von Teilwinkeln des Winkels (α) aufgeteilt wird und jeder Streifen (9) um einen Teilwinkel gedreht mit einer schrittweise von der Außenkontur (7; 8) der einen Nockenbahn (1; 2) zur Außenkontur (7; 8) der anderen Nockenbahn (1; 2) übergehenden Außenkontur (7; 8) bearbeitet wird.

4. Verfahren zur Herstellung eines Nockens nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Streifen (9) möglichst klein ist, vorzugsweise weniger als 1 mm beträgt.

5. Verfahren zur Herstellung eines Nockens nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite aller Streifen (9) gleich ist.

6. Verfahren zur Herstellung eines Nockens nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe aller Teilwinkel gleich ist.

7. Verfahren zur Herstellung eines Nockens nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang (4) so bearbeitet wird, dass die Streifen (9) eine durchgehend glatte, stufenlose Oberfläche bilden.

8. Verfahren zur Herstellung eines Nockens nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (9) nacheinander durch Fräsen oder Drehen bearbeitet werden.