DE3206791C2

DE3206791C2 - Nockenwellenbaugruppe

Info

Publication number: DE3206791C2
Application number: DE19823206791
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Toyota Aichi Nakamura; Toshiuki Okazaki Aichi Nakura; Kazuhiko Toyota Aichi Tsuda; Chiaki Aichi Tumuki; Katsuhiko Ueda
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1982-02-25
Filing date: 1982-02-25
Publication date: 1984-05-10
Also published as: DE3206791A1

Abstract

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.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Nockenwcllenbaugruppe gemäß dem Oberhegriff der Patentansprüche 1 und 2.

Es sind bereits Nockenwellenbaugruppen bekannt, bei denen auf die Außenseite einer hohlen Nockenwelle aus Stahl die zunächst getrennt von dieser hergestellten Lager- und Nockenringe aufgesetzt sind und die Nockenwelle sowie diese Teile zu einer Einheit fest miteinander verbunden sind. Bei der Fertigung dieser Nockenwellenbaugruppe kann in der Weise vorgegangen werden, daß auf der Außenseite der Nockenwelle Nuten in einer Anzahl ausgebildet werden, die der Anzahl der Lagerbzw. Nockenringe entspricht. Jedes der zunächst getrennt von der Nockenwelle hergestellten Teile wird mit einem Vorsprung für die zugeordnete Nut versehen, so daß die Nockenwelle und die Lager- und Nockenringe dadurch lest 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 Außenseile der Nockenwelle ausgebildet und zusätzlich die erforderlichen Ölbohrungen zum Schmieren gebohrt werden müssen. Verbesserungen hinsichtlich dieser Punkte sind daher bei der Herstellung einer Nockenwellenbaugruppe wünschenswert.

Aus der US-PS 29 22 318 ist eine Nockenwellenbaugruppe bekannt, bei der der Nockenring auf dor Nockenwelle mit Hilfe eines Gewlncieslilles festgeklemmt wird. Dabei ist jedoch die Verbindung zwischen dem Nockenring und der Nockenwelle fur zahlreiche Anwendungsfälle zu gering.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Nockenwellenbaugruppe derart auszubilden, daß ihr Fertigungsaufwand verringert ist, insbesondere zum Zweck der Verbindung keine Nuten und Vorsprünge an der Nockenwelle bzw. den aufzusetzenden Teilen notwendig sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den n) Patentansprüchen I und 2 gekennzeichneten Nockenwellenbaugruppen gelöst.

Bei den erfindungsgemäßen Nockenwellenbaugruppen werden die Ölbohrungen ausgenutzt, die unter dem Gesichtspunkt der einwandfreien Funktion beispielsweise einer Brennkraftmaschine zum Schmieren ohnehin notwendig und in der Nockenwellenbaugruppe vorgesehen sind, so daß die Nuten auf der Nockenwelle nicht mehr vorgesehen zu werden brauchen, die unter dem Gesichtspunkt der Funktion der Brennkraftmaschine nicht not- -° wendig sind. Da der verbindende Stift hohl ist, kann die erforderliche ölzufuhr durch ihn hindurch erfoigen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Nockenwellenbaugruppe;

Fig. 2 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der Nockenwellenbaugruppe;

Fig. 3(A) und (B) perspektivische Ansichten von Stiften, die in Ölbohrungen eingesetzt werden können;

Fig. 4 eine Schnittdarstellung durch ein zweites Ausführungsbeispiel der Nockenwellenbaugruppe und

Fig. 5 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 4.

In folgenden wird zunächst auf Fig. I eingegangen, die eine perspektivische Ansicht einer Nockenwellenbaugruppe zeigt. Zu dieser gehören eine Nockenwelle 1 und zwei aufgesetzte Teile, närnlich ein Nockenring 2 und ein Lagerring 3, die auf die Aciknseite eier Nockenwelle gesetzt und fest mit dieser verbunden werden. 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 T versehen, und der Lagerring ist mit einer als Durchgangsbohrung ausgebildeten Ölbohrung 3' versci.n. Der Nockenring und der Lagerring werden mit der Nockenwelle jeweils auch dadurch verbund&n, daß ein hohler Stift 4 In die Ölbohrung 2' bzw. 3' des Nockenrings bzw. des Lagerringes ein-

'° gesetzt wird sowie eine Ölbohrung Γ vorgesehen ist. die durch die Wand der Nockenwelle verläuft.

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. In die Ölbohrungen Γ und 3' in der Nockenwelle 1 und dem Lagerring 3 ist ein hohler, zylindrischer Stift 41, der ausführlicher in Fig. 3(A) gezeigt und als Paßstift ausgebildet ist. eingepreßt. Der Paßstiit verstärkt die feste Verbindung zwischen der Nockenwelle und

dem Lagerring in Schub- und Radiuiriehtung des Lagerrings. Das hohle Innere des Stiltes 41 dient als Ölbohrung.
Als Werkstoff für die Nockenwelle 1 kommt ein Stahl

. mit der Werkstollbezeichnung STKM 17C in Frage, des-

"' sen Vickers-Härte HV mehr als 200 beträgt. Als Werkstoff für den Lagerring kommt ein Stahl mit der Werkstolfbezeichnung SCM 40 in Frage, dessen Vickers-Härte HV mehr als 300 beträgt. Der Stift 41 kann aus einem

Werkstoff mit der Werkstoffbezeichnung SK 5 bestehen, dessen Rockwell-Härte H₁C 45 bis 50 beträgt. Die Abmessungen der Nockenwelle, des Lagerrings und des Stiftes können wie folgt sein:

Außendurchmesser der Nockenwelle 28 mm

Einpreßtoleranz des Innendurchmessers 0,05 mm

des Lagerrings 3

in Radialrichtung

Innendurchmesser des Stiftes 41 5 mm

Außendurchmesser des Stiftes 41 6,5 mm

Einpreßtoleranz (Durchmesser) zwischen 0,01 mm

dem Paßstift und der Nockenwelle

oder dem Lagerring

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Nockenring 2 aus einer Sinterlegierung besteht. 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 dieseii Teilen ein Spiel bzw. Zwischenraum vorhanden. Ein mit einem Schlitz versehener Stift 42, der in Fig. 3(B) gezeigt ist, ist in die Ölbohrungen Γ und 2' eingesetzt, die miteinander ausgerichtet sind.

Fig. 5 zeigt im Radialschnitt die Beziehung zwischen den Ölbohrungen der Nockenwelle und des Nockenrings. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird 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 Stiftes vorhanden ist, wahrend wischen der Ölbohrung in der Nockenwelle und dem Stift 42 ein Preßsitz vorliegt. Bei dem Werkstoff des Nockenrings 2 kann es sich um die gesinterte, verschleißfeste Legierung (Fe-5t,Cr-l ⁰OMO-I-UZu-I¹SSMU⁰OP^S⁰OC) handeln, d. h. um eine Legierung, die aus 5^Qo Cr, \% Mo, 2% Cu. IS) Si, 0,5-i> 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 Stift 42 besteht aus einem Werkstoff mit der Werkstoftbezeichnung 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 Stift 42 kann auf 0,2 mm in Radialrichtung festgelegt sein, weil der geschlitzte Stift

ι · 42 die Einpreßkraft auffängt. Beim Zusammenbau bleibt zwischen dem geschlitzten Stift 42 und dem Nockenring ein Spiel im Bereich von 0,01 bis 0,03 mm in Radialrichtung übrig, so daß eine Diffusionsverbindung durch Sintern, das von einer Kontraktion begleitet ist. herbeige-

-" führt werden kann, um die SchrägsfMung in Druckrichtung und den Fehler der Nnckennhase bzw. des Nockenwinkels möglichst gering zu halten. Der Außendurchmesser des geschlitzten Stiftes 42 beträgt 3 mm. und der Innendurchmesser der Ölbohrung im geschlitzten Stift

-' beträgt 1,7 mm.

Weil zum festen Verbinden des aufgesetzten Teils mit der Nockenwelle der Stift mit der darin in Längsrichtung ausgebildeten Ölbohrung dient, können die Ölbohrungen Γ, 2' und 3' im jeweiligen aufgesetzten Teil und der Nok-

i" kenwelle auf einfachere 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 Ver-

'· einfachung bei der Fertigung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Nockenwellenbaugruppe mit einer Nockenwelle, in der ein in Axialrichtung verlaufender Ölkanal sowie eine im wesentlichen radiale, vom Ölkanal ausgehende Ölbohrung ausgebildet sind, mit einen auf" die Außenseite der Nockenwelle aufgesetzten Teil, in dem eine mit der Ölbohrung der Nockenwelle fluchtende Ölbohrung ausgebildet ist, und mit einem Verbindunsgelement zur drehfesten Verbindung des aufgesetzten Teils mit der Nockenwelle, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement als hohler Stift (4,41, 42), durch den Öl aus dem Ölkanal Hießen kann, ausgebildet ist, der in die Ölbohrung (Γ) der Nockenwelle (1) und die Ölbohrung (2% 3') des aufgesetzten Teils (2, 3) eingepaßt ist.

2. Nockenwellenbaugruppe mit einer Nockenwelle, in der ein in Axialrichtung verlaufender Ölkanal sowie eine im »-eientlichen radiale, vom Ölkanal ausgehende Ölbohrung ausgebildet sind, mit einem auf die Außenseite der Nockenwelle aufgesetzten Teil, in dem eine mit der Ölbohrung der Nockenwelle fluchtende Ölbohrung ausgebildet ist, und mit einem Verbindungselement zur drehfesten Verbindung des aufgesetzten Teils mit der Nockenwelle, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement als hohler Stift (4, 41, 42). durch den Öl aus dem Ölkanal fließen kann, ausgebildet ist, der in die Ölbohrung (Γ) der Nockenwelle (1) eingepaßt und der im aufgesetzten Teil (2, 3) se eingesetzt ist, daß ein Zwischenraum zwischen der Außenseite des hohlen Stiftes und der Innenseite der Ölbohrung im aufgesetzten Teil besteht, der durch Sintern ausgef'-llt wird.