DE3227693C2

DE3227693C2 - Verfahren zur Herstellung einer Nockenwelle für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE3227693C2
Application number: DE3227693A
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter 7320 Göppingen Günzrodt; Hans-Joachim 6349 Driedorf Selzer
Original assignee: Mahle GmbH
Current assignee: Mahle GmbH
Priority date: 1982-07-24
Filing date: 1982-07-24
Publication date: 1985-06-13
Also published as: DE3227693A1

Abstract

Eine Nockenwelle für Verbrennungsmotoren ist zusammengesetzt aus einer Hohlwelle (1) und auf diese aufgezogenen Nocken (3). Die Hohlwelle (1) und die Nocken (3) sind vor ihrem Zusammenfügen zur Nockenwelle bereits fertig bearbeitet, so daß nach der Zusammenfügung keine Nachbearbeitung mehr erfolgen muß. Die Nocken werden im Feinstanz-Verfahren erzeugt. Die Verbindung zwischen Nocken (3) und Hohlwelle (1) erfolgt durch Aufweiten der Hohlwelle (1) von innen zur Erzeugung eines Preßsitzes zwischen Hohlwelle (1) und Nocken (3). Zur Erhöhung des Wiederstandsmomentes ist die Hohlwelle (1) mit Kunststoffmaterial (8) gefüllt und durch Einpressen des Kunststoffmaterials zu einem tragenden Verbundteil ausgebildet. Der zum Aufweiten der Hohlwelle (1) erforderliche Druck wird beim Einpressen der Kunststoffmasse (8) erzeugt. Der besondere Vorteil dieser Nockenwelle ist die Möglichkeit einer äußerst wirtschaftlichen Herstellung sowie die Erzielung eines verminderten Gewichtes durch Verwendung einer kunststoffgefüllten Hohlwelle sowie das Anbringen zusätzlicher Ausnehmungen in den Nocken (3).

Description

die der Klebstoff eingeführt werden kann. Die ausreichende Festigkeit erhält der eingebrachte Klebstoff durch Aushärten unter Wärme.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeiclinung darge-

stellt Es zeigt F i g. 1 eine perspektivische Ansicht der Nockenwelle, F i g. 2 eine Haltevorrichtung zur Montage der Nok-

kenwelle in Schnitten nach F i g. 2a und 2b.

Als Hohlwelle dient ein Stahlrohr 1 mit einer W?nddicke von 3 ram und einem Außendurchmesser von etwa 25 mm. Die Oberfläche des Stahlrohres 1 ist in den Lagerbereichen 2 und den Aufnahmebereichen für die Nocken 3 fertig bearbeitet Der Durchmesser in den Bereichen für die Aufnahme der Nocken kann geringfüg'g größer sein ab derjenige der Lagerbereiche. Es ist aber auch möglich, den Außendurchmesser des Stahlrohres in den Lagerbereichen 2 und den Bereichen zur Aufnahme für die Nocken 3 gleich zu wählen. Die Endbearbeitung des Stahlrohraußendurchmes./ers in den Lagerbereichen 2 und den Bereichen für die Aufnahme der Nocken 3 erfolgt durch Schleifen. Das Schleifen erfolgt dabei als sogenanntes Centerless-Schleifen, d. h. ein Schleifen, bei dem das Werkstück nicht zentrisch in der Bearbeitungsmaschine in einer Aufnahmevorrichtung fixiert ist. Die Nocken 3 werden aus einem vergüteten Bandmaterial aus einem legierten Kohlenstoffstahl durch Feinstanzen erzeugt. Die Dicke der Nocken beträgt 16 mm. Eine Oberflächenbehandlung nach dem Feinstanzen ist nicht erforderlich. Zur Gewichtsreduzierung wird bei dem Stanzen außer der Aufnahmebohrung für das Stahlrohr 1 noch eine Ausnehmung 4 mit eingestanzt. Anstelle dieser einen Ausnehmung können auch mehrere kleinere Ausnehmungen eingesetzt werden in den nichttragenden Bereichen der Nocken.

Die Montage der Nockenwelle erfolgt in der Aufnahmevorrichtung 5. In dieser positionieren und halten Greifarme 6 die Nocken 3. Teilbare Ringkörper 7 um-J fassen das Stahlrohr 1 in deren Lagerbereichen 2. Die $ Ringkörper 7 sinu praktisch starr und unnachgiebig aus- $ gebildet. Das Aufweiten des Stahlrohres erfolgt durch Einpressen des Füllmaterials 8 in das Innere des Stahl- |i rohres. Das Verpressen erfolgt bei erhöhter Temperatür des Füllmaterials sowie der die Nockenwelle bilden-Jj" den Teile 1 und 3. Die Temperaturerhöhung erfolgt \ durch Hochfrequenzerwärmung. Durch das Verpressen wird das Stahlrohr 1 aufgeweitet. Dadurch kommt es zu f einer Preßverbindung zwischen dem Stahlrohr und den Nocken 3. Außerhalb der Nocken vergrößert sich der ,. Außendurchmesser des Stahlrohres in den Bereichen ',; außerhalb der Lagerflächen 2, die durch den Ringkörper ; 7 fest, ggf. in definiertem Abstand, umfaßt sind. Durch das Aufweiten des Stahlrohres außerhalb der Aufnahmeflächen für die Nocken werden die Nocken zusätz- \ lieh auch noch seitlich durch eine PreßverbinJung fi- Ί xiert.

Zur Sicherheit sind die Nocken in der Aufnahmeboh- *l rung für die Welle noch beidseitig mit Fasen 9 versehen, die zusammen mit dem Stahlrohr einen Ringspalt bilden. In diesen kann zusätzlich Klebstoff eingeführt werden, um dadurch die mechanische Verbindung zwischen Nocken 3 und Stahlrohr 1 festigkeitsmäßig zu erhöhen. ; Der Klebstoff ist unter Temperatur auszuhärten.
In Fig. 1 ist strichpunktiert noch angedeutet, wie

\ eventuell erforderliche Lagerringe 10 auf der Hohlwelle \ 1 in den Lagerbereichen 2 anzuordnen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Nockenweile für Verbrennungsmotoren mit einer rotationssymmetrischen Hohlwelle und darauf aufgezogenen Nocken und gegebenenfalls Lagerringen, die auf der Hohlwelle positioniert werden und in dieser Stellung zur Erzeugung eines Preßsitzes gehalten werden, der durch ein Aufweiten der Hohlwelle durch einen im Inneren der Hohlwelle aufgebrachten Druck erzielt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Aufweitung der Hohlwelle durch den Innendruck in den Bereichen zwischen den Nocken und gegebenenfalls Lagerringen bzw. Lagerbereichen der Hohlwelle über den innendurchmesser der Nockenbohrungen bzw. der Lagerringe hinaus vorgenommen wird, und

b) der Innendruck durch Verpressen einer in die Hohlwelle eingefüllten Kunststoffmasse unter Bildung eines Verbundkörpers aus Hohlwelle und Kunststoffmasse erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verpressen der Kunststoffmasse unter erhöhter Temperatur erfolgt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Nockenwelle für Verbrennungsmotoren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Nockenwellen mit auf eine Hohlwelle aufgezogenen Nocken sind aus DE-OS 23 36 241 und DE-OS 25 46 802 bekannt. Die Befestigung der Nocken erfolgt bei dem Gegenstand der DE-OS 23 36 241 durch Schrumpfen, Frosten, Löten, Schweißen, Kleben oder ähnliche Verfestigungsverfahren. Bei der Nockenwelle nach der DE-OS 25 46 802 besitzen die aufzuziehenden Nocken bzw. Lagerringe oder Zahnräder einen unrunden Innendurchmesser. Zur Erzielung eines festen Sitzes der genannten aufzuziehenden Teile wird die Hohlwelle im Bereich dieser Teile in die Unrundinnenform dieser Teile aufgeweitet. Erreicht wird diese Aufweitung dadurch, daß z. B. ein Gummistab innerhalb der Hohlwelle im Bereich des zu befestigenden Außenteiles eingebracht und beidseitig durch Preßmittel unter Druck gesetzt wird. Das Aufweiten der Welle geschieht dabei jeweils nur im Bereich eines aufzuziehenden Teiles, z. B. einer Nocke. Dadurch wird die Hohlwelle lediglich im Bereich innerhalb dieses Außenteiles aufgeweitet. Der Bereich zwischen den einzelnen Nocken bzw. Lagerringen oder Zahnrädern bleibt dagegen im Prinzip unverändert.

Das zuletzt beschriebene Herstellungsverfahren erfordert nicht nur einen hohen Fertigungsaufwand, sondern setzt auch eine unrunde Innenform der aufzuziehenden Teile voraus, in die die Außenwand der Hohlwelle so aufgeweitet werden kann, daß allein formbedingt keine Verdrehung der Nocken oder anderer Teile im Betrieb erfolgen kann. Eine derartige formabhängige Verbindung ist bei einer Hohlwelle mit einer relativ dünnen Außenwand zur Erzielung einer sicheren Verbindung auch unbedingt erforderlich. Denn bei einer Verbindung eines aufzuziehenden Teiles mit kreisrunder Innenbohrung und kreisrundem Außendurchmesser der Hohlwelle lediglich durch einen Schrumpfsitz ist in der Regel wegen der Nachgiebigkeit der Außenwand der Hohlwelle ein langfristiger sicherer Sitz nicht ge

währleistet

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren für eine Nockenwelle aus einem Hohlrohr mit aufgezogenen Nocken bzw. Lagerringen und/oder Zahnrädern zu finden, durch das einerseits eine einfache Herstellbarkeit möglich ist und andererseits troiz Verwendung lediglich kreisrunder Sitzflächen ein auch bei einem relativ dünnwandigen Rohr langfristig sicherer Sitz gewährleistet

ίο ist

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist Gegenstand des Anspruchs 2.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Hohlwelle nur sehr wenig und kreissymmetrisch über ihren gesamten Umfang aufgeweitet zu werden braucht. Ein im Betrieb der Nokkenwelle erfolgendes Nachgeben des in den aufgezogenen Teilen aufgeweiteten Wandbereiches der Hohlwelle vermeidet der nach dem Einpressen ausgehärtete Kunststoff im Inneren der Hohlwelle. Außerdem werden die aufgezogenen Teile durch das erfindungsgemäß außeihalb der aufgezogenen Teile bzw. den vorbestimmten Lagerbereichen über den Innendurchmesser der aufgezogenen Teile bzw. des Außendurchmessers der Lagerbereiche erfolgende Aufweiten der Hohlwelle auch txial sicher fixiert.

Das Aufziehen der Nocken und ggf. der Lagerringe erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in einer Haltevorrichtung in einer solchen Art, daß die Nocken im Gleitsitz auf die Nockenwelle aufgeschoben werden und mit Hilfe von Greifeinrichtungen in eine die fertige Nockenwelle bestimmte Lage positioniert und gehalten werden. Die Haltevorrichtung besitzt im übrigen noch verschließbare Ringkörper, die in sich möglichst starr und unnachgiebig sind und um die Lagerbereiche der Hohlwelle gelegt werden, wenn keine Lagerringe erforderlich sind. Dadurch sind die Lagerbereiche der Hohlwelle von außen derart umfaßt, daß ein Halten des Außendurchmessers bzw. ein Aufweiten auf ein vorbc stimmtes Maß durch Aufweiten der Hohlwelle durch Erzeugung eines Druckes im Hohlwelleninneren gewährleistet ist. Mit Hilfe der Kunststoff-Füllung im Inneren der Hohlwelle, die unter Druck in die Hohlwelle eingepreßt wird, erfolgt die erforderliche Aufweitung der Hohlwelle. Dabei sorgt die Aufweitung der Hohlwelle bei den Nocken für die Erzielung eines für den Betrieb der Nockenwelle ausreichenden Preßsitzes zwisehen Welle und Nocken. Das gleiche gilt für evtl. aufzuziehende Lagerringe oder andere Teile. Die Lagerbereiche der Nockenwelle erhalten, wenn sie der Aufweitung mit unterworfen sind, ihr Fertigmaß dadurch, daß sich die betreffenden Lagerflächen fest an die sie umfassenden Ringkörper, die so ausgelegt sind, daß sie sich praktisch nicht aufweiten, anlegen. Bei der Montage der Nocken bzw. ggf. auch der Lagerringe kann die Welle zur temporären Verkleinerung ihres Außendurchmessers unterkühlt werden.

Um die notwendige Aufweitung zu erreichen, wird zweckmäßigerweise ein Stahlrohr von etwa 1—3 mm Dicke für die Hohlwelle gewählt. Zu dem erfolgt das Verpressen des Füllmaterials unter erhöhter Temperatur.

Zur Sicherheit können die Nocken auf der Hohlwelle auch zusätzlich noch verklebt werden. Hierzu erhält die Bohrung der Nocken, über die die Nocken auf die Welle aufgesetzt werden, beidseitig eine geringe Anfasung, in