DE3205952A1

DE3205952A1 - Camshaft

Info

Publication number: DE3205952A1
Application number: DE19823205952
Authority: DE
Inventors: Eduard 7000 Stuttgart Friedrich; Kurt Wizemann
Original assignee: Wizemann U Co J GmbH
Current assignee: Wizemann U Co J GmbH
Priority date: 1981-09-12
Filing date: 1982-02-19
Publication date: 1983-03-31

Abstract

Camshaft for reciprocating piston internal combustion engines, with a shaft body and annular elements such as cams and bearing rings fixed to this and pierced by the shaft body, the annular elements, in order to reduce the weight of the camshaft, being prefabricated from a wear- resistant material such as white cast iron and the shaft body of light alloy then being cast through the openings of the annular elements onto these. In order to prevent twisting of the annular elements on the shaft, the annular elements have a type of toothing or a series of recesses on their inner circumference.

Description

NOCXENWELLE NOCXE

Die Erfindung betrifft eine Nockenwelle für Hubkolben-Verbrennungsmotoren, die einen Wellenkörper sowie hierauf befestigte und vom Wellenkörper durchsetzte Ringelemente wie Nocken und Lagerringe aufweist.The invention relates to a camshaft for reciprocating internal combustion engines, which a shaft body and attached to it and penetrated by the shaft body Has ring elements such as cams and bearing rings.

Bei einer bekannten Nockenwelle dieser Art (DE-PS 25 46 802) hat der Wellenkörper die Form einer Hohlwelle, auf der die Ringelemente durch Aufweiten der Hohlwelle befestigt werden. Die Ringelemente haben an ihrem Innenumfang in axialer und/oder Umfangsrichtung verlaufende Nuten, in die die Hohlwelle beim Aufweiten hineingedrückt werden muß. Die Herstellunc dieser bekannten Nockenwelle ist verhältnismäßig kostspielig, und außerdem erscheint es zweifelhaft, ob sich in einer Serienproduktion durch die beschriebenen Maßnahmen die Ringelemente mit der erforderlichen Präzision und Sicherheit auf der Hohlwelle festlegen lassen.In a known camshaft of this type (DE-PS 25 46 802) has Shaft body in the form of a hollow shaft on which the ring elements are expanded attached to the hollow shaft. The ring elements have an axial on their inner circumference and / or grooves running in the circumferential direction into which the hollow shaft enters when expanding must be pushed in. The manufacture of this known camshaft is proportionate expensive, and besides, it seems doubtful whether it will be in series production by the measures described, the ring elements with the required precision and have security set on the hollow shaft.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Nockenwelle geringen Gewichts zu schaffen, die sich kostengünstig herstellen läßt, und ausgehend von einer Nockenwelle der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest ein Teil der Ringelemente als vorgefertigte Teile ausgebildet sind und aus einem verschleißbeständigen Werkstoff bestehen, daß der Wellenkörper als Leichtmetall -Gußteil ausgebildet ist und daß die Ringelemente und der Wellenkörper derart formschlüssig miteinander verbunden sind, daß die Ringelemente in axialer Richtung sowie gegen Verdrehen gesichert sind. Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Nockenwelle wird zweckmäßigerweise so vorgegangen, daß die vorgefertigten Ringelemente in eine Gießform für den Wellenkörper eingelegt werden, worauf der letztere durch die Öffnungen der Ringelemente hindurch gegossen wird. Diese Herstellungsart ist verhältnismäßig billig, und wegen der Leichtmetallwelle führt sie zu einer Nockenwelle geringen Gewichts.The invention was based on the object of providing a low camshaft To create weight that can be manufactured inexpensively, and starting from a camshaft of the type mentioned at the outset, this object is achieved according to the invention solved in that at least some of the ring elements as prefabricated parts are designed and consist of a wear-resistant material that the Shaft body as light metal -Cast is formed and that the Ring elements and the shaft body are positively connected to one another in such a way that that the ring elements are secured in the axial direction and against rotation. To the Production of a camshaft according to the invention is expediently proceeded as follows: that the prefabricated ring elements are placed in a mold for the shaft body whereupon the latter is poured through the openings of the ring elements will. This type of production is relatively cheap, and because of the light metal shaft it leads to a camshaft of light weight.

Durch eine entsprechende Gestaltung des Innenumfangs der Ringelemente'läßt sich aber eine zuverlässige Sicherung der Ringelemente in axialer Richtung und gegen Verdrehen erreichen.By appropriately designing the inner circumference of the ring elements but a reliable backup of the ring elements in the axial direction and against Achieve twisting.

Die Nocken fertigt man am besten aus Werkzeugstahl, Schnellstahl oder Hartguß, da sich diese Werkstoffe als besonders verschleißbeständig erwiesen haben. In Einzelfellen, in denen eine Ausführung der Lagerringe in Grauguß gegenüber Leichtmetall-Lagerringen nur zu einer geringen Gewichtserhöhung führt, wird man Hartquß-Laqerringe vorziehen, um die Herstellung einer Laufflächenschicht auf den Lagerringen zu vermeiden, eine Maßnahme, die im Hinblick auf die heute allgemein verwendeten Leichtmetall-Zylinderköpfe erforderlich ist, wenn man Lagerringe aus Leichtmetall an den Wellenkörper angießt.The cams are best made from tool steel, high-speed steel or Chilled cast iron, as these materials have proven to be particularly wear-resistant. In individual skins, in which the bearing rings are made of gray cast iron compared to light metal bearing rings only leads to a slight increase in weight, one will prefer hard Quess bearing rings, in order to avoid the production of a running surface layer on the bearing rings, a Measure with regard to the light alloy cylinder heads commonly used today is required when casting light metal bearing rings onto the shaft body.

Der Formschluß zwischen den Ringelementen und dem Wellenkörper ist so auszubilden, daß das Leichtmetall beim Abkühlen nicht von den Ringelementen wegschrumpfen kann.The form fit between the ring elements and the shaft body is to be designed so that the light metal does not shrink away from the ring elements when it cools can.

Eine besonders zuverlässige Verbindung zwischen den Teilen unterschiedlichen Werkstoffs und unterschiedlicher Wärmedehnung wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Ringelemente an ihrem Innenumfang in den Wellenkörper eingreifende Vorsprünge oder Ausnehmungen aufweisen, die dann in Ausnehmungen bzw. in die Vorsprünge des Wellenkörpers eingreifen, wobei die Vorsprünge in einer solchen Zahl und Anordnung vorgesehen werden, daß sie in Umfangs-und Achsrichtung im Abstand voneinander angeordnet sind, so daß sich nicht nur eine gute Drehsicherung ergibt, sondern auch verhindert wird, daß das Leichtmetall des Wellenkörpers beim Abkühlen von den Ringelementen wegschrumpft.A particularly reliable connection between the different parts Material and different Thermal expansion is according to the invention achieved in that the ring elements on their inner circumference in the shaft body have engaging projections or recesses, which then in recesses or engage in the projections of the shaft body, the projections in such Number and arrangement are provided so that they are spaced circumferentially and axially are arranged from each other, so that not only does a good rotation lock result, but also prevents the light metal of the shaft body from cooling down shrinks away from the ring elements.

Die Verbindung der Nocken mit dem Wellenkörper erfolg;-zweckmäßigerweise durch am Innenumfang der Nocken vc:-gesehene Vorsprünge, um eine hinreichende Stabilität der Nocken auch im Bereich ihrer kleinsten radialen Ausdehnung zu gewährleisten.The connection of the cams to the shaft body is successful; - expediently by projections seen on the inner circumference of the cams vc: to ensure sufficient stability to ensure the cam even in the area of its smallest radial extent.

Eine andere Möglichkeit für eine gute formschlüssige Verbindung besteht in der Verwendung rauher Guß oder flächen (Rauhguß), durch die eine Hinterschnitte aufweisende Verbindung entsteht.There is another possibility for a good form-fitting connection in the use of rough cast or surfaces (rough cast), through which an undercut having connection arises.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der -Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und/oder aus der nachfolgenden Beschreibung sowie der beiliegenden zeichnerischen Darstellung einer erfindungsgemäßen Nockenwelle mit mehreren Ausführungsformen des Formschlusses zwischen Ringelementen und Wellenkörper; in der Zeichnung zeigen Figur 1 einen Teil eines Axialschnitts durch die Nocken welle; Figur 1 a) den gemäß Figur 1 linken Nocken in der Seitenansicht; Figur 1 b) den gemäß Figur 1 zweiten Nocken von links in der Seitenansicht; Figur 1 c) das gemäß Figur 1 dritte Ringelement von links, einen Lagerring, in der Seitenansicht, und Figur 1 d) den gemäß Figur 1 rechten Nocken in der Seitenansicht Die Figur 1 zeigt einen als teichtmetall-Gußteil ausgebildeten Wellenkörper 10, auf dem von links nach rechts zwei Nocken 12, 14, ein Lagerring 16 und ein weiterer Nocken 18 angebracht sind; diese Ringelemente 12, 14, 16 und 18 sind in den Figuren 1 a) bis 1 d) jeweils in der Seitenansicht dargestellt.Further features, advantages and details of the invention result from the appended claims and / or from the following description and the accompanying graphic representation of a camshaft according to the invention with several embodiments of the form fit between ring elements and shaft body; In the drawing, FIG. 1 shows part of an axial section through the cams wave; FIG. 1 a) the left cam according to FIG. 1 in a side view; FIG. 1 b) the second cam from the left according to FIG. 1 in a side view; figure 1 c) the third ring element from the left according to FIG. 1, a bearing ring, in the side view, and FIG. 1 d) the right cam according to FIG. 1 in the side view shows a shaft body 10 designed as a partial metal casting, on which of left to right two cams 12, 14, a bearing ring 16 and another cam 18 are appropriate; these ring elements 12, 14, 16 and 18 are shown in FIGS. 1 a) to 1 d) each shown in the side view.

Um den Nocken 12 auf dem Wellenkörper 10 gegen Verdrehen und gegen Verschieben in axialer Richtung zu sichern, ist erfindungsgemäß eine Verzahnung 20 vorgesehen, die von zwei Reihen von Zähnen 22 und 24 am Innenumfang des Nockens 12 gebildet wird, wobei die Zähne 22 bzw. 24 einer jeden Reihe in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordnet sind und die beiden Reihen der Zähne 22, 24 in axialer Richtung einen Abstand voneinander aufweisen. Die Zähne 22, 24 sind außerdem so gestaltet, daß sich im Axialschnitt eine Art Schwalbenschwanzprofil ergibt. Beim Gießen des Wellenkörpers 10 fließt das Leichtmetall in die in Umfangsrichtung zwischen den Zähnen 22 bzw. 24 vorgesehenen Lücken sowie in die Lücken zwischen den beiden Zahnreihen, und der sich dabei ergebende Formschluß hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, da das Leichtmetall des Wellenkörpers 10 beim Abkühlen nicht von dem Nocken 12 wegschrumpfen kann.To the cam 12 on the shaft body 10 against rotation and against To secure displacement in the axial direction, according to the invention, is a toothing 20 provided by two rows of teeth 22 and 24 on the inner circumference of the cam 12 is formed, the teeth 22 and 24 of each row in the circumferential direction spaced apart and the two rows of teeth 22, 24 in have a distance from each other in the axial direction. The teeth 22, 24 are also designed so that there is a kind of dovetail profile in axial section. At the Casting the shaft body 10, the light metal flows in the circumferential direction between the gaps provided in the teeth 22 and 24 and in the gaps between the two Rows of teeth, and the resulting form fit, has proven to be particularly advantageous proven since the light metal of the shaft body 10 does not shrink away from the cam 12 when it cools can.

Etwas einfacher ist der Formschluß zwischen dem Nocken 14 und dem Wellenkörper 10 gestaltet, da der Nocken 14 nur eine.einzige.Reihe von Zähnen 26 besitzt.The form fit between the cam 14 and the is somewhat simpler Shaft body 10 designed because the cam 14 only has a single row of teeth 26 owns.

Während maz bei den Nocken die Vorsprünge oder Zähne besser am innenumfang der Nocken vorsieht und in den Wellenkörper hinein vorspringen läßt, um die Nocken im Bereich ih-er kleinsten radialen Erstreckung nicht zu schwächen, können an den Wellenkörpr 10 im Bereich eines Lagerrings wie des Lagerrings 16 Vorsprünge 29, 31 ans:egossen werden, die dadurch entstehen, daß man am Innenumfang des Lagerrings 16 Z=hne 28, 30 und 32 vorsieht, die nicht n den eigentlichen Wellenkörper 10 hinein vorspringen.While maz with the cams, the projections or teeth better on the inner circumference the cam provides and can protrude into the shaft body to the cam not to weaken in the area of their smallest radial extent, can at the Shaft body 10 in the area of a bearing ring such as the bearing ring 16, projections 29, 31 ans: are poured out by working on the inner circumference of the bearing ring 16 teeth 28, 30 and 32 which are not n the actual shaft body 10 into it protrude.

Der Nocken 18 besitzt wieder zwei Reihren von Zähnen 34 und 36, jedoch unterscheidet sich der Formschluß im Bereich dieses Nockens von demjenigen im Bereich des Nockens 12 dadurch, daß die Zähne 34 und 36 nicht auf ihren einander zugewandten Seiten, sondern auf ihren voneinander abgewandten Seiten jeweils eine Hinterschneidung aufweisen.The cam 18 again has two rows of teeth 34 and 36, however the form fit in the area of this cam differs from that in the area of the cam 12 in that the teeth 34 and 36 are not facing each other Sides, but on their sides facing away from each other an undercut exhibit.

Als besonders vorteilhaft hat sich cer Formschluß in Gestalt der Verzahnung 20 am linken Nocken 12 erwiesen.Cer form locking in the form of the toothing has proven to be particularly advantageous 20 on the left cam 12.

Erfindungsgemäß bestehen die Nocke 12, 14 und 18 aus Schalenhartguß, und läuft die Nockenwelle in einem Leichtmetall -Zylinderkopf, so empfiehlt es sich, die Lagerringe 16 aus Grauguß herzustellen, um sich so die Herstellung einer Laufflächensch-cht auf den Lagerringen zu ersparen. Können die Lagerringe der Nockenwelle im Hinblick auf die Lagerverhältnisse jedoch auch aus Leichtmetall bestehen, empfiehlt es sich, die Lagerringe zwecks Gewichtseinsparung an den Wellenkörper 10 anzugießen.According to the invention, the cam 12, 14 and 18 are made of chilled cast iron, and the camshaft runs in a light metal -Cylinder head, like that it is recommended to make the bearing rings 16 from gray cast iron in order to make the production to spare a contact surface layer on the bearing rings. Can the bearing rings However, the camshaft is also made of light metal with regard to the bearing conditions exist, it is advisable to attach the bearing rings to the shaft body in order to save weight 10 to be poured on.

Claims

CLAIMS 1. Camshaft for reciprocating internal combustion engines, with a Shaft body as well as ring elements fastened thereon and penetrated by the shaft body such as cams and bearing rings, characterized in that at least some of these Ring elements are designed as prefabricated parts and made of a wear-resistant Material exist that the shaft body is designed as a light metal casting and that the ring elements and the shaft body are connected to one another in a form-fitting manner are that the ring elements are secured in the axial direction and against rotation.

2. Camshaft according to claim 1, characterized in that the ring elements consist of tool steel, high-speed steel or chilled cast iron.

3. Camshaft according to claim 1 or 2, characterized in that the shaft body is designed as a sand casting.

4. Camshaft according to claim 1 or 2, characterized in that the shaft body is designed as a die-cast part.

5. Camshaft according to one or more of claims 1 to 4, characterized characterized in that the form fit between the ring elements and the shaft body is designed such that the light metal does not fall from the ring elements when it cools can shrink away.

6. Camshaft according to claim 5, characterized in that the ring elements have projections on their inner circumference which engage in the shaft body.

7. Camshaft according to claim 5, characterized in that the shaft body in the area of a ring element has projections on its circumference, which protrude into the ring element intervention.

8. Camshaft according to claim 6 or 7, characterized in that the projections are arranged at a distance from one another in the circumferential and axial directions.

9. A method for producing a camshaft according to one or more of the preceding claims, characterized in that the ring elements in a Casting mold for the shaft body are inserted, whereupon the latter through the opening; the ring elements is poured through.