DE2703469A1

DE2703469A1 - Einrichtung zum haerten der nockenlaufflaechen von nockenwellen fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2703469A1
Application number: DE19772703469
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Heck
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG; Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1977-01-28
Filing date: 1977-01-28
Publication date: 1978-08-03
Also published as: GB1600824A; JPS5394209A; DE2703469B2; DE2703469C3; FR2378864B1; FR2378864A1; JPS5928609B2; IT7847785A0; US4147335A; IT1102521B

Description

AUDI KSU AUTO UNIOK 8O7O Jngolstadt, 25.O

Aktiengesellschaft IP 14-51 Za/L

8O7O Ingolstadt «

Postfach 220 3

Einrichtung z\un Härten der· Nockenlaufflächen von Nockenwellen für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Einrichtung zum Härten der Nockenlaufflächen von Nockenwellen für Brennkraftmaschinen nach dem Lichfbogen-Umschme1z-Härteverfahren.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine funktionssichere und wirtschaftliche Einrichtung zum Härten der Ilockenlauf flächen von Nockenwellen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß rait den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches gelöst.

Weitere wesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele zu entnehmen.

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Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 die schematische Darstellung einer erfindungs- " gemäßen Einrichtung zum Härten der Nockenlauf-.riächen einer 3Iockenv;elle im Schnitt gemäß Linie 1-1 der Fig. 2,

Pi(T. 2 die erfindungsgemäße Einrichtung in der Ansicht 3 der Fig. 1,

Fig. ⁷j die erfindungsgemäße Einrichtung in der Ansicht D der Fig. 1 und in den

Fig. Λ und 5 eine für eine oerienfertigung geeignete, crVindungsgemäße Einrichtung in zwei schematisierten Ansichten.

Die Einrichtung gemäß den Fig. 1-3 v/eist einen Maschinensockel 1 auf, auf dein eine Platte 2 verschiebbar gelagert ist. AuT der Platte ?. ist eine Einspannvorrichtung für eine zu härtende nockenwelle 5 angeordnet. Die Einspannvorrichtung besteht einerseits aus einem Reitstock ι mit einer Körnerspitze 5 und andererseits aus einem Lagerbock 6, in dem eine nagelhülse 7 drehbar gelagert ist. Die Kegelhülse 7 sitzt auf einer gemeinsamen './eile mit einen Antriebsrad 8, welches über einen

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Zahnriemen 9 von einem Elektromotor 10 antreibbar ist. Der Zahnriemen 9 umspannt zugleich ein v/eiteren Antriebsrad 11, v/eiches mit einer parallel zur Nockenwelle J drehbar angeordneten Keisternockenwelle 12 verbunden ist. In der iiegelhülse 7 ist ein Kitnehmer (nicht dargestellt) vorgesehen, der in eine entsprechende Hut der Nockenwelle 3 eingreift und somit eine stets definierte Lage der Nockenwelle 3 zun Antriebsrad 8 sicherstellt. Die Antriebsräder 8 und 11 v/eisen die gleiche Zähnezahl auf und sind derart zueinander eingestellt, daß die Nocken der Nockenwelle 5 und der Meisternockenwelle 12 synchron zueinander rotieren. Hit dem Maschinensockel 1 sind entsprechend, der Anzahl der zu härtenden Hocken im oberen Bereich ;';0 abgev/inkelte Führungen 13 verbunden, auf denen Schlitten 14 gelagert sind. An den Schlitten 14 sind die Brenner 15 und die die Heisternockenv/elle 12 abtastenden und dabei den radialen Hub der Schlitten bzw. Brenner 15 bewirkenden Stößel 16 befestigt. Der Einfachheit halber sind in den Pig. 2 und 3 nur zwei Brenner 15 bzw. zwei Schlitten 14 dargestellt, während die restlichen durch Hittellinien angedeutet sind. An der einen Stirnseite des Ilaschinensockels 1 ist ein Exzenter 17 gelagert, der von einem Elektromotor (nicht dargestellt) angetrieben wird und an der Stirnseite der Platte 2 derart anläuft, daß diese mit einer der Breite der Hocken entsprechenden Amplitude oszilliert. Koaxial mit dem

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Antriebsrad 11 auf der Heisternockenwelle 12 ist eine Steuerscheibe 18 (Fig. 5) angeordnet, die mit ihrem Außenumfang an einer Schalteinheit 19 vorbeiläuft und durch Impulse das Zu- bzw. Abschalten der Brenner 15 steuert. Die Steuerscheibe 18 löst für jeden Hocken einen Impuls zum Zuschalten und zum Abschalten des entsprechenden Brenners 15 aus. Es hat sich durch Versuche orv/iesen, daß eine Kartung nur des Nockenbereiches jeder Hocke eine ausreichende Verschleißfestigkeit der ITockenv/elle 5 sicherstellt. Die Brenner 15 sind demgemäß über dem Nockengrundkreis abgeschaltet (ca. 50 % Energieeinsparung).

•Die Funktion der erfindungsgemäßen Einrichtung nach den Fig. 1 bis 3 ist wie folgt:

Die zu härtende Nockenwelle y wird in die Einspannvorrichtung

eingesetzt, wobei die Körnerspitze 5 S^eS^en &i-^e Kraft einer

nicht dargestellten Feder zurückgedrückt wird. Durch Verdrehen rastet die nockenwelle 5 in den Mitnehmer der Kegelhülse ein. Durch Einschalten des Elektromotors 10 werden die Nockenwelle 3 und die Iieisternockenwelle 12 in Rotation versetzt. Die ebenfalls mitdrehende Steuerscheibe 18 zündet mit einem ersten Zuschaltimpuls den Brenner 15, bei dem der erste Nockenbereich einläuft. Das v/eitere Zu- bzw. Abschalten der entsprechenden Brenner geschieht in der Reihenfolge des Hockenversatzes der

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ITockenv/ello Z und endet rät den Abscholtinpuls für den in der Reihenfolge letzten Hocken, nit den zugleich der Elektromotor 10 wieder abgeschaltet v.'ird . ".,'ührend dec Umschmelzen.^ bzw. Härtens eines ilockeribereicMor-, i.'ird dor radiale Kub des Brenners 15 bzv:. dos entsprechenden Schlittens 1'; durch du.s Abtasten des ■ 3tößo?s 16 de:.· synchron i.iitrotierenderi iiocko der I-ieioternockcnv/e 11 ο $2 bc;i.:i rkf,, no da£ ein kontir.nierl ichor Abstand von ca. ? rjQ zwischen der UKizurschnelzenden -locke v.r;d der ./olfrartelektrodo def: Brenners 15 iiufrechterhalten bleibt. Έ3 ist celbstvor.TtJ.'ndlicli, daß on ^eeinrneter Otelle der I.^rockenv:elle ;> ein .'jtror:^r>.rif>ehluß (iv^sneool) zvrn Schließen der; Stromkreises angelegt v/erdcn nuß. Zvi.^l.eich mit dem Einschalten der, Elektromotors 10 v.'ird auch der Elektromotor für ^.cn Antrieb des Exzenters 17 in Betrieb gesetzt, so caß die i-'lattc ? gegenüber dem Haschinensockel 1 bzv/. gegenüber don Führungen 13, Schlitten 1^zr, Brenner 15 und stößel 16 in einer der Breite der Hocken entsprechenden Amplitude oszilliert. Dadurch verlüui't die Hürtebahn auf der jev.'eiligen üocke in einer Schlangenlinieni.'örniigen, gleichmäßig alterniererden Kurvenbahn. Versuche haben gezeigt, daß damit c-ino befriedigend verschleißfeste Hl'rtung der j'ockenlauffläche bei v/irtschaetlichem Aufv/and erzielt \;ird. Die Frequenz der Platte ?. relativ zur ViinkelgeGchv/indigkeit der nockenwelle 3 ist -ο noch geometrischer Ausbildung und den Leistungskritorien _ der iiockenv/ello > abzustinmen.

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In den Fig. *\ und 5 ist eine Einrichtung schematisch dargestellt, die bei in etwa gleichem Prinzip gänzlich automatisiert ist-. Gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Auf dem llaschinensockel 20 ist eine Grundplatte 21 verschiebbar gelagert. Auf der Grundplatte 21 sind soviele Einspannvorrichtungen. (Reitstock A- init Körnerspitze 5, Lagerbock 6 und Kegelhülse 7) in geringem Abstand nebeneinander angeordnet, als die Nockenwelle 3 zu härtende Nocken aufweist, im Ausführungsbeispiel also acht. Die Antriebsräder 8 der acht Kegelhülsen 7 v/erden über einen gemeinsamen Zahnriemen 22 mittels einem Elektromotor (nicht dargestellt) synchron angetrieben, wobei die Mitnehmer in den Kegelhülsen 7 entsprechend dem Versatz des jeweils einen Nockens zum anderen Hocken versetzt sind., so daß - wie in Fig. 5 ersichtlich ist - bei jeder Nockenwelle ;> ein anderer Nocken an den auf einem gemeinsamen Schlitten 2J befestigten acht Brennern 15 vorbeiläuft. Dementsprechend ist sich die Gchnittebene im Bereich der Nockenwellen y in.. Fig. 5, z. ß. von links auf der Zeichnung beginnend, jeweils v.n einen i'ockon senkrecht auf die Zeichenebene versetzt vorzustellen. Der vertikale Hub des ochlittens 2y wird von einer Heisternockenvfolle (nicht dargestellt) gesteuert, die nur eine Hocke aufweist. Auch das Zu-bzw. Abschalten der acht Brenner 15 erfolgt gleichzeitig, Weiter weist die Einrichtung bei 2¹V eine Vorwürmstation auf, bei der in nicht näher dargestellter V/eise die Nockenwelle y eingespannt und konduktiv auf ca. 680 K vorgewärmt wird. Durch das gleichmäßige Vorwärmen der gesamten Nocken-

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welle v/ird der nachfolgende Umschmelzvorgang begünstigt und Wärmespannungen oder Spannungsrisse vennieden. Das automatische Befördern dor Nockenwellen geschieht mittels einer z. B. pneumatisch betätigten Fördereinrichtung 25, deren beiderseits der Nockenwellen angeordnete Ilubbalken 26 horizontal und vertikal bewegbar sind. Die Hubbalken 26 veisen zum V/eiterbefördern · der Nockenwellen je zehn prismenförmige Mitnehmer 27 (es sind in Fig. 5 nur zwei Mitnehmer 27 dargestellt) auf.

Das Weiterbefördern der Nockenwellen geschieht durch Anheben der Hubbalken 26 und gleichzeitiges Zurückfahren der Reitstöcke ■4-, wodurch die Nockenwellen auf den Mitnehmern 27 aufliegen. Zugleich v/ird auch die Einspannvorrichtung in der Vorwärmstation gelöst, so daß auch die vorgewärmte Nockenwelle frei auf den entsprechenden Mitnehmern 27 aufliegt. Dann werden die ilubbalken 26 horizontal um den Abstand von einer Einspannvorrichtung zur anderen verschoben. Nun fahren die Reitstöcke ¹V bzw. die Einspannvorrichtung der Vorwärmstation wieder in ihre Zuspannstellung. Der die Kegelhülsen 7 antreibende Elektromotor v/ird eingeschaltet und dreht die Kegelhülsen 7» bis deren Mitnehmer in der jeweiligen Nut der Nockenwelle eingerastet sind. Der während der Förderung der Nockenwellen angehobene Schlitten 23 wird abgesenkt und liegt nun auf den Meisternocken auf. Die Hubbalken 26 wurden inzwischen ebenfalls abgesenkt und horizontal

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in ihre Ausgangsstellung zurückverschoben. Nach dem Absenken des Schlittens 2y werden die Brenner 15 gezündet. Zugleich setzt die onziliierende Bewegung der Grundplatte 21 ein. Während des gleichzeitigen Umschmelzens je einer ITocke der acht Nockenwellen v/i rc! Ip der vorgelagerten Vorwärmr, tation 2^LY eine Nockenwelle vorgewärmt. Nach dem Abschalten der Brenner 15 wird der Schlitten '2y hochgefahren und der beschriebene Vorgang wiederholt sich.

'Jährend die in den Fig. 1-3 dargestellte Einrichtung für kleinere Stückzahlen eingerichtet ist, wobei bei im Prinzip gleicher Anordnung auch weniger Brenner, z. B. nur zwei Brenner eingesetzt werden können, ist die Einrichtung nach den Fig. ¹V und 5 "Ur den automatischen Betrieb bzw. für die Serienfertigung vorgesehen. Bei jedem Takt wird eine Nockenwelle fertiggestellt, wobei der Zeitbedarf dem Umschmelzen einer einzigen Nockenlauffliiche plus Pürdorzeit entspricht. Die automatische Steuerung kann elektronisch erfolgen.

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Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung zum Härten der Nockenlauf.fluchen von Nockenwellen für Brennkraftmaschinen nach dem Lichtbogen-Umschrnelz-Härteverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwelle (;>) in einer drehbaren Einspannvorrichtung (4, 5, 6, 7) aufgenommen ist und synchron mit einer Meisternockenwelle (12) und einer Steuereinrichtung (18, 19) angetrieben ist, wobei die Heisternockenwelle (12) über Betätigungsmittel (1⁷I-, 16) den - entsprechend der Kontur des zu härtenden Nockens - radialen Hub des Brenners (15) steuert, während die Steuereinrichtung (18, 19) den Brenner (15) zu- bzw. abschaltet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Einspannvorrichtung (4, 5, 6> 7) in axialer Richtung der Nockenwelle verschiebbar ist und mittels eines Exzenterantriebes (17) während der Rotation der Nockenwelle in einer etwa der Breite des Nockens entsprechenden Amplitude oszilliert.

3- Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (18, 19) den Brenner derart zu- bzw. abschaltet, daß der Bereich des Hdckengrundkreises nicht umgeschmolzen wird bzw. ungehärtet bleibt.

...¹C.

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'+. Einrichtung nach den Ansprüchen 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß je Nocken der Nockenwelle ein Brenner (15) vorgesehen ist, dessen Hub über einen jeweils korrespondierenden Hocken der Neisternockenwelle (12) gesteuert ist.

5· Einrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Voruärntetation (bei 2⁷4·) vorgesehen ist, in der die Nockenv;elle konduktiv vorgewärmt wird.

6. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehend.en Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß je Hocken der Nockenwelle eine separate Härtentntion vorgesehen ist, die untereinander und gegebenenfalls mit der Vorwärmstation mittels einer Fördereinrichtung (25) verbunden sind, daß jede Härtestation mit einer drehbaren Einspannvorrichtung ('+, 5, 6, 7) und einem Brenner (15) ausgestattet ist, wobei die die Nockenwelle justierenden Mitnehmer der Einspannvorrichtung entsprechend den Nockenversetzungen zueinander versetzt angeordnet sind und daß die vorhandenen Härtestationen sowie die Vorwärmstation und die Fördereinrichtung synchron takten.

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