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Verfahren zur Herstellung einer Nockenwellenbaugruppe
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sowie dadurch hergestellte Nockenwellenbaugruppe Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Nockenwellenbaugruppe sowie eine nach
diesem Verfahren hergestellte Nockenwellenbaugruppe.
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Es sind bereits zahlreiche verschiedene Verfahren zur Herstellung
einer Nockenwellenbaugruppe vorgeschlagen worden, bei denen auf die Außenseite einer
hohlen oder massiven Nockenwelle aus Stahl die zunächst getrennt von dieser hergestellten
Nocken bzw. Nockenringe aufgesetzt werden und die Nockenwelle sowie die Nockenringe
zu einer Einheit fest miteinander verbunden werden. Zu diesen bekannten Verfahren
gehört, daß auf der Außenseite der Nokkenwelle Nuten in einer Anzahl ausgebildet
werden, die der Anzahl der Nocken bzw. eNockenringe entspricht. Jeder der zunächst
getrennt von der Nockenwelle hergestellten Nockenringe wird mit einem Vorsprung
für die zugeordnete
Nut versehen, so daß die Nockenwelle und die
Nockenringe dadurch fest miteinander zusammengebaut werden können, daß die Vorsprünge
in die zugehörigen Nuten eingepaßt werden. Dies erfordert jedoch erheblichen Arbeitsaufwand
und verursacht nennenswerte Kosten, weil die Nuten auf der Außenseite der Nockenwelle
ausgebildet werden müssen und zusätzlich Ölbohrungen zum Schmieren gebohrt werden
müssen. Verbesserungen hinsichtlich dieser Punkte sind daher bei der Herstellung
einer Nockenwellenbaugruppe wünschenswert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung
einer Nockenwellenbaugruppe zu schaffen, das es ermöglicht, die Nockenwelle und
die Nockenringe fest miteinander zu verbinden, ohne daß zu diesem Zweck Nuten und
Vorsprünge an der Nockenwelle bzw. den Nockenringen notwendig sind. Ferner liegt
der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfacher herzustellende Nockenwellenbaugruppe
zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das in den Patentansprüchen
gekennzeichnete Verfahren sowie die in den Patentansprüchen gekennzeichnete Nockenwellenbaugruppe
gelöst.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Nockenwellenbaugruppe
werden die Ölbohrungen ausgenutzt, die unter dem Gesichtspunkt der einwandfreien
Funktion einer Brennkraftmaschine zum Schmieren ohnehin notwendig sind und in der
Nockenwellenbaugruppe vorgesehen sind, so daß die Nuten auf der Nockenwelle nicht
mehr vorgesehen zu sein brauchen, die unter dem Gesichtspunkt der Funktion der Brennkraftmaschine
nicht notwendig sind. Erfindungsgemäß werden ein aufzusetzendes Teil, wie beispielsweise
ein Nockenring, ein- Lagerring und dergl., sowie die Nok-
kenwelle
dadurch fest miteinander verbunden, daß ein Paßstift in die in das aufzusetzende
Teil sowie die Nockenwelle gebohrten Bohrungen eingesetzt wird, der dadurch eine
Brücke bzw. ein Verbindungsteil bildet.
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Dies heißt genauer, daß beim erfindungsgemäßen Vorgehen ein aufzusetzendes
Teil, beispielsweise ein Nockenring oder ein Lagerring, auf die Außenseite einer
hohlen Nokkenwelle aufgesetzt wird, in der ein in Axialrichtung verlaufender Ölkanal
ausgebildet ist. Radial durch die Wand des aufgesetzten Teils verläuft eine als
Durchgangsloch ausgebildete Ölbohrung, die mit einer ebenfalls als Durchgangsloch
ausgebildeten Ölbohrung ausgerichtet wird, die radial durch die Wand der Nockenwelle
verläuft, so daß der Ölkanal mit der Außenseite des aufgesetzten Teils durch die
beiden Ölbohrungen in Verbindung steht. Dann wird ein Paßstift in die beiden Ölbohrungen
eingesetzt, der zwischen dem aufgesetzten Teil und der Nockenwelle verläuft und
diese fest zu einer Einheit miteinander verbindet.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäß hergestellten
Nockenwellenbaugruppe; Fig. 2 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung; Fig. 3 (A) und (B) perspektivische Ansichten von Paßstiften, die
in Ölbohrungen eingesetzt werden können;
Fig. 4 eine Schnittdarstellung
durch ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung; und Fig. 5 eine Ansicht, teilweise
im Schnitt, des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 4.
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Irn folgenden wird zunächst auf Fig. 1 eingegangen, die eine perspektivische
Ansicht einer erfindungsgemäßen Nokkenwellenbaugruppe zeigt. Zu dieser gehören eine
Nockenwelle 1 und zwei aufgesetzte Teile, nämlich ein Nockenring 2 und ein Lagerring
3, die auf die Außenseite der Nockenwelle gesetzt und fest mit dieser verbunden
sind. Die rohrartige Nockenwelle ist aus einem Rohr aus Maschinenbaustahl hergestellt
worden, und ihr Inneres dient als Ölkanal. Der Nockenring ist mit einer als Durchgangsbohrung
ausgebildeten Ölbohrung 2' versehen, und der Lagerring ist mit einer als Durchgangsbohrung
ausgebildeten Ölbohrung 3' versehen. Der Nockenring und der Lagerring sind mit der
Nockenwelle jeweils auch dadurch verbunden, daß ein Paßstift 4 in die Ölbohrung
2' bzw. 3' des Nockenrings bzw. des Lagerringes sowie eine Ölbohrung 1' eingesetzt
ist, die durch die Wand der Nockenwelle verläuft.
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Fig. 2 zeigt die Verbindung zwischen dem Lagerring 3 und der Nockenwelle
1 ausführlicher. Zwischen der rohrförmigen Nockenwelle 1 und dem Lagerring 3 besteht
ein Preßsitz.
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In die Ölbohrungen 1' und 3' in der Nockenwelle 1 und dem Lagerring
3 ist ein hohler, zylindrischer Paßstift 4, der ausführlicher in Fig. 3 (A) gezeigt
ist, eingepreßt. Der Paßstift verstärkt die feste Verbindung zwischen der Nockenwelle
und dem Lagerring in Schub- und Radialrichtung des Lagerrings. Das hohle Innere
des Pa»-stiftes 41 dient als Ölbohrung.
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Als Werkstoff für die Nockenwelle 1 kommt ein Stahl mit der Werkstoffbezeichnung
STKM 17C in Frage, dessen Vickers-Härte HV mehr als 200 beträgt. Als Werkstoff für
den Lagerring kommt ein Stahl mit der Werkstoffbezeichnung SCM 40 in Frage, dessen
Vickers-Härte HV mehr als 300 beträgt. Der Paßstift 41 kann aus einem Werkstoff
mit der Werkstoffbezeichnung SK 5 bestehen, dessen Rockwell-Härte Hr C 45 bis 50
beträgt. Obwohl die Erfindung nicht auf irgendwelche speziellen Abmessungen beschränkt
ist, können die Abmessungen der Nockenwelle, des Lagerrings und des Paßstiftes wie
folgt sein: Außendurchmesser der Nockenwelle 28 mm Einpreßtoleranz des Innendurchmessers
des Lagerrings 3 , 0,05 mm in Radialrichtung Innendurchmesser des Paßstiftes 41
5 mm Außendurchmesser des Paßstiftes 41 .... 6,5 mm Einpreßtoleranz (Durchmesser)
zwischen dem Paßstift und der Nockenwelle oder dem Lagerring ............... 0,01
mm Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem diese auf
einen Nockenring 2 aus einer Sinterlegierung angewendet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel
wäre es - anders als im Falle des Lagerrings - unter dem Gesichtspunkt der mechanischen
Festigkeit schwierig, zwischen dem Nockenring und der Nockenwelle einen Preßsitz
vorzusehen. Daher ist zwischen der Nockenwelle und dem Nockenring eine Spielpassung
vorgesehen und zwischen diesen Teilen ein Spiel bzw. Zwischenraum vorhanden. Ein
mit einem Schlitz versehener Paßstift 42, der in Fig.
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3(B) gezeigt ist, ist in die Ölbohrungen 1' und 2' eingesetzt, die
miteinander ausgerichtet sind.
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Fig. 5 zeigt im Radialschnitt die Beziehung zwischen den Ölbohrungen
der Nockenwelle und des Nockenrings bzw. Nokkenteils. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist der Paßstift 42 in die Ölbohrung des Nockenrings 42 so eingesetzt, daß ein Zwischenraum
bzw. Spiel zwischen der Innenseite der Ölbohrung des Nockenrings und der Außenseite
des geschlitzten Paßstiftes vorhanden ist, während zwischen der Ölbohrung in der
Nockenwelle und dem Paßstift 42 ein Preßsitz vorliegt. Bei dem Werkstoff des Nockenrings
2 kann es sich um die gesinterte, verschleißfeste Legierung (Fe-5% Cr-l% Mo-2% Cu-l%
Si-0,5% P-2,5%) handeln, d.h.
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um eine Legierung, die aus 5 % Cr, 1 % Mo, 2 % Cu, 1 % Si, 0,5 % P
und 2,5 % C sowie Rest Eisen besteht. Diese Legierung hat eine Vickers-Härte HV
(10 kg) von 150 bis 300 zum Zeitpunkt des Zusammenbaus. Der geschlitzte Paßstift
42 besteht aus einem Werkstoff mit der Werkstoffbezeichnung SCP 28. Der radiale
Abstand zwischen der rohrförmigen Nockenwelle 1 und dem Nockenring 2 liegt zwischen
0,05 und 0,5 mm, so daß nach dem Aufsetzen des Nockenrings 2 auf die Nockenwelle
1 durch Sintern eine Diffusionsverbindung hergestellt werden kann. Die Einpreßtoleranz
zwischen der Nockenwelle 1 und dem geschlitzten Paßstift 42 kann auf 0,2 mm in Radialrichtung
festgelegt sein, weil der geschlitzte Paßstift 42 die Einpreßkraft auffängt. Beim
Zusammenbau bleibt zwischen dem geschlitzten Paßstift 42 und dem Nockenring ein
Spiel im Bereich von 0,0 bis 0,03 mm in Radialrichtung übrig, so daß eine Diffusionsverbindung
durch Sintern, das von einer Kontraktion begleitet ist, herbeigeführt werden kann,
um die Schrägstellung in Druckrichtung und den Fehler der Nockenphase bzw. des Nockenwinkels
möglichst gering zu halten.
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Der Außendurchmesser des geschlitzten Paßstiftes 42 beträgt 3 mrn,
und der Innendurchmesser der Ölbohrung im geschlitzten Paßstift beträgt 1,7 mm.
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Erfindungsgemäß wird somit das aufgesetzte Teil, beispielsweise der
Lagerring oder der Nockenring, mit der Nockenwelle unter Ausnutzung der Ölbohrungen
zusammengebaut, die im aufgesetzten Teil und der Nockenwelle ausgebildet sind, und
zwar durch die Wand des aufgesetzten Teils bzw. durch die Wand der Nockenwelle verlaufen.
Die Arbeit des Herstellens von Nuten auf der Nockenwelle kann somit entfallen, so
daß das erfindungsgemäße Verfahren einfacher als das herkömmliche Verfahren ist.
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Wenn zum festen Verbinden des aufgesetzten Teils mit der Nockenwelle
der Paßstift mit der darin in Längsrichtung ausgebildeten Ölbohrung dient, können
die Ölbohrungen 1'! 2' und 3' im jeweiligen aufgesetzten Teil und der Nockenwelle
auf einfacherere Weise gebohrt werden, weil die Bohrungen, in die der Paßstift eingesetzt
wird, etwas größer sind als die bei einer herkömmlichen Nockenwellenbaugruppe, die
wegen ihres kleineren Durchmessers schwieriger zu bohren sind. Auch dies bedeutet
eine Vereinfachung durch das erfindungsgemäße Verfahren.
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Bei der Erfindung handelt es sich somit im wesentlichen um ein Verfahren
zur Herstellung einer integralen Nockenwellenbaugruppe, bei dem ein Paßstift in
Ölbohrungen eingesetzt wird, die in einem aufgesetzten Teil, beispielsweise einer
Nocke oder einem Lager, sowie einer hohlen Nockenwelle ausgebildet sind, wobei der
Paßstift eine Verbindung dazwischen bildet. Ferner gehört eine integrale Nockenwellenbaugruppe
zur Erfindung, die nach dem genannten Verfahren hergestellt ist.
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Vorstehend sind bevorzugte Ausführungsfcrmen der Erfindung beschrieben.
Es liegt auf der Hand, daß im Rahmen der offenbarten Lehre Abwandlungen und Änderungen
möglich sind. Die Erfindung kann somit auch auf andere Weise,
als
dies vorstehend ausführlich beschrieben ist, realisiert werden, ohne den Grundgedanken
und den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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