DE3321846C2

DE3321846C2 -

Info

Publication number: DE3321846C2
Application number: DE19833321846
Authority: DE
Inventors: Shigeru Urano; Michiyoshi Matsuzaki; Shunsuke Saitama Jp Takeguchi
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1982-06-17
Filing date: 1983-06-16
Publication date: 1990-07-05
Also published as: GB2121908A; JPS58191305U; GB8316359D0; DE3321846A1; GB2121908B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Nockenwelle für die Verwendung in einer eine Vielzahl von Zylindern aufwei senden Brennkraftmaschine mit einem Schaft aus einem Stahl rohr, auf dem eine Vielzahl von Einlaß- und Auslaß-Nocken angebracht ist und der in Umfangsrichtung mit einer Viel zahl von Nut-Vorsprung-Mitnehmern für eine Verbindungsan lage mit zumindest einem Nut-Vorsprung-Mitnehmer versehen ist, der im Innenumfang des jeweiligen Nockens gebildet ist.

Bei Nockenwellen für eine Brennkraftmaschine ist es er forderlich, daß sie abnutzungsbeständige Nocken sowie ei nen stabilen und einer Ermüdung widerstehenden Wellen teil aufweisen. Daneben ist es erwünscht, daß die Nocken wellen zur Einsparung von Kraftstoff leicht sind. Allge mein sind einstückige Nockenwellen aus Hartguß oder aus gehärtetem Legierungs-Gußeisen hinsichtlich des Abnutzungs widerstands bzw. der Verschleißfestigkeit überlegen. Eine Nockenwelle aus Gußeisen wird dabei jedoch mit der Länge nachteilig, da sie nämlich nicht verlängert werden kann, ohne daß das Verziehen durch das Gießen und die Dicke zur Erzielung einer gewünschten Festigkeit zunehmen.

Eine zusammengesetzte Nockenwelle ist in der DE-OS 28 38 995 beschrieben, die einen Schaft aus einem Stahl rohr und Nocken aus einer mit Öl imprägnierten Sinterle gierung aufweist. Die Nocken sind mit Hilfe von Nut-Vor sprung-Mitnehmern an dem Stahlrohr fixiert. Zu diesem Zweck weist die Nockenwelle Nuten in einer Anzahl auf, die der Anzahl der Nocken entspricht. Dabei ist die An zahl doppelt so groß wie die Anzahl der Motorzylinder, da nämlich jeder Zylinder zwei verschiedene Kurbelwinkel für die Betätigung seiner Einlaß- und Auslaßventile auf weist. Die Bereitstellung so vieler Nuten auf dem Schaft führt jedoch zu Nachteilen, deren einer darin besteht, daß der Schaft viele teure Bearbeitungsoperationen er fordert. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß die Festigkeit des Schaftes wegen der sich ergebenden Schwächungs bereiche aufgrund der Vielzahl der Nuten herabgesetzt ist.

Jeder Typ eines Nockens aus einer Sinterlegierung oder aus Gußstahl benötigt eine andere Form. Dies führt zu Nach teilen, deren einer darin liegt, daß die Nocken mit der Anzahl ihrer Arten teuer werden. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß die Wahrscheinlichkeit besteht, daß die Nocken mit der Anzahl ihrer Arten auf dem Schaft ungenau zusammengebaut werden.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Nockenwelle zu schaffen, die billiger und rentabler ist und ein relativ geringes Gewicht und eine hohe Festig keit aufweist.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einer Nockenwelle der in den Patentansprüchen gekennzeichneten Ausbildung.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Nockenwelle,

Fig. 2 perspektivisch eine Teilansicht der Nockenwelle nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Vorderansicht eines Nockens nach Fig. 1,

Fig. 4 eine etwas gedrehte Schnittansicht längs der Linie IV-IV in Fig. 1,

Fig. 5 eine Teilansicht ähnlich Fig. 2 einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 6 eine Vorderansicht eines Nockens nach einer weiteren Ausführungsform.

Es wird eine zusammengesetzte Nockenwelle geschaffen, deren Schaft mit einer Vielzahl von axial verlaufenden Nut-Vorsprung-Mitnehmern versehen ist, die zur Anlage an zumindest einem Nut-Vorsprung-Mitnehmer dienen, der im Innenumfang des jeweiligen Nockens vorgesehen ist. Dabei ist der Nut-Vorsprung-Mitnehmer im Innenumfang des Nockens um einen gewählten Winkel von einer Symme trielinie aus versetzt, welche durch die Spitze der Nockennasse verläuft. Außerdem ist der gewählte Winkel halb so groß wie ein Winkel, der durch die entsprechen den Nockennasen eines Paares Nocken oder von Ansaug- bzw. Einlaß- und Auslaß-Nocken definiert ist.

In Fig. 1 ist im Längsschnitt eine Ausführungsform mit einem Stahlrohrschaft 1, Einlaß-Nocken 31, 33, 35, 37, Auslaß-Nocken 32, 34, 36, 38 mit Lagern 4, mit einem Zahn rad 5, mit einem antriebsseitigen Endabschnitt 21 und mit einem freien Endabschnitt 22 gezeigt. Alle diese Bauteile sind einzeln auf dem Schaft 1 der Nockenwelle angebracht. Jeder Nocken weist an seinem Innenumfang einen Vorsprung 30 auf, welcher in eine von axial verlaufenden Nuten 13 eingreift, die am Außenumfang des Schaftes 1 ausgebildet sind. Der Nocken besteht aus einer Sinterlegierung, die gut formbar ist, eine geeignete Schmierfähigkeit mit sich bringt und metallurgisch verschleißfest ist. Der Nocken besteht insbesondere aus einer in der Flüssigkeitsphase gesinterten Legierung, um eine hohe Druckfestigkeit und metallurgische Verbindung mit dem Schaft zu erzielen, wenn Nocken und Schaft als ein Stück bei einer Temperatur gesintert werden, bei welcher eine Diffusion der Flüssig keitsphase erfolgt. Die Lager 4, das Zahnrad 5 und die Endabschnitte 21, 22 brauchen keine hohe Verschleißfestig keit aufzuweisen; demzufolge können sie aus Stahl, Kunst harz, Gußeisen oder einer Sinterlegierung bestehen.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sind in dem Schaft 1 axial ver laufende Nuten 11, 12, 13, 14 in entsprechender Anzahl wie die Zylinder eines (nicht dargestellten) Vier-Zylinder- Motors vorgesehen, um jeden Nocken in einer bestimmten Position zu halten. Jeder Nocken weist an seinem Innen umfang 39 einen Vorsprung 30 auf, welcher mit einer von vier Nuten 11, 12, 13 und 14 in Anlage bringbar ist. Die Nocken 31, 32 für den ersten Zylinder sind winkelmäßig durch die Nut 11 positioniert, in welcher die Vorsprünge 30 untergebracht sind; die Nocken 33, 34 für den zweiten Zylinder sind durch die Nut 12 positioniert, mit der die entsprechenden Vorsprünge 30 in Verbindung stehen. Die anderen Nocken für den dritten Zylinder und für den vier ten Zylinder sind durch die Nuten 13, 14 positioniert. Das Lager 4 ist an dem Schaft 1 metallurgisch befestigt.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist der Vorsprung 30 um einen Winkel von β von einer Linie A-A versetzt, die durch die Nockennase 300 und der Rotationsmitte des Nockens 3 verläuft. Die Linie A-A ist eine Symmetrielinie des Nockens, falls er mit Ausnahme der Vorsprünge symmetrisch ausgebildet ist.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, weisen die Einlaß- und Aus laß-Nocken 31 bzw. 32 Nockennasen auf, die auf den Sei ten angeordnet sind, welche in bezug auf eine Ebene je weils gegenüberliegend verlaufen, welche sich durch den entsprechenden Vorsprung 30 erstreckt. Die beiden Symme trielinien der Einlaß- und Auslaß-Nocken 31, 32 schließen einen Winkel von α ein und sind um einen Winkel β zu ei ner Linie versetzt, die in einer Ebene senkrecht zur Schaftachse durch die Nockennase 300 und den Rotations mittelpunkt des Nockens verläuft. Die Einlaß- und Auslaß- Nocken 31, 32 sind von identischer Form, jedoch umgekehrt zueinander, wobei ihre Vorsprünge 30 in einer gemeinsamen Nut in dem Schaft 1 untergebracht sind. Dies führt dazu, daß die Anzahl der Nuten halb so groß ist wie die Anzahl der Nocken oder entsprechend der Anzahl der Zylinder. Der Winkel b ist halb so groß wie der Winkel α, der durch die entsprechenden Nockennasen der Einlaß- und Auslaß-Nocken buckel 31 und 32 desselben Zylinders festgelegt ist.

Wenn der Nocken aus einer Sinterlegierung besteht, kann Legierungspulver in derselben Art der Form geformt und in eine Art eines Nockens geformt werden, der sowohl als Einlaßnocken als auch als Auslaßnocken verwendbar ist, wenn er umgedreht bzw. um 180° gewendet wird.

Der Schaft der Nockenwelle weist Nuten auf, die in ihrer Anzahl auf die Hälfte im Vergleich mit einem herkömmlichen Schaft vermindert sind. Dies führt zu Vorteilen, deren einer darin liegt, daß die teuren Bearbeitungsgänge er heblich vermindert sind. Ein weiterer Vorteil besteht da rin, daß der Schaft trotz der Nuten eine gute Festigkeit aufweist.

Bei einer weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 5 weist der Schaft 1 einen Vorsprung 10 anstelle der Nut auf, wäh rend der Nocken 3 mit einer Nut 30 für eine Anlage an dem Vorsprung versehen ist. Der Schaft kann ohne Verlust seiner Festigkeit dünner ausgebildet werden, da er keine Nut aufweist. Die Nocken und der Schaft werden einfach und ge nau dadurch zusammengebaut, daß vor dem Zusammenbauen eine Markierungsnut 17 gebildet wird, welche den indivi duellen Zylinder auf dem Vorsprung 10 anzeigt, und daß eine weitere Markierung 301 auf der Seite des Nockens ge bildet wird. Die Einlaß- und Auslaß-Nocken 31 und 32 sind leicht paarweise zusammengestellt, wenn ihre Markierungen 301 zueinander zeigen; ihre Winkel- und Axialstellungen auf dem Schaft können durch die Markierung 17 bestätigt werden.

Der Vorsprung oder die Nut des Nockens 3 kann nicht nur auf der Seite der Nockennase 300, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, sondern auch auf einer der Nocken nase 300 abgewandten Seite ausgebildet sein, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, nach welcher der Nocken 3 einen Vorsprung 30 aufweist, der an einer Stelle angeordnet ist, welche um einen Winkel β von der Symmetrielinie A-A versetzt ist, die durch die Nockennase 300 läuft. Der Nocken kann zwei Vorsprünge auf derselben Seite und auf gegenüberliegenden Seiten der Nockennase aufweisen, falls die Seite markiert ist.

Der Nocken kann so viele Vorsprünge aufweisen, wie Zy linder vorgesehen sind. So kann er beispielsweise vier Vorsprünge bei einem Motor mit vier Zylindern aufweisen, wobei jeder Vorsprung eine Phasendifferenz von 90° auf weist. Im Falle eines aus einer Sinterlegierung bestehen den Nockens ist es wünschenswert, einen einzigen Vorsprung zur Verfügung zu haben, da nämlich der betreffende Vor sprung eine Belastung für die Metallform darstellt. Der Vorsprung weist allgemein die Form eines Bogens anstatt eines Dreiecks auf.

Die Vorsprünge bzw. Nuten in dem Schaft entsprechen der Anzahl der Zylinder. Dabei sollten jedoch zwei oder mehr Zylinder mit derselben Phase als ein Zylinder gezählt wer den. So werden beispielsweise acht Zylinder als vier Zy linder gezählt, wenn alle zwei Zylinder dieselbe Phase vorliegt, was dazu führt, daß der Schaft mit vier Vor sprüngen oder Nuten gebildet ist. Dies bedeutet, daß die Nockenwelle mit zunehmender Anzahl von Zylindern vorteil hafter wird.

Claims

1. Nockenwelle für die Verwendung in einer eine Vielzahl von Zylindern aufweisenden Brennkraftmaschine mit einem Schaft aus einem Stahlrohr, auf dem eine Viel zahl von Einlaß- und Auslaß-Nocken angebracht ist und der in Umfangsrichtung mit einer Vielzahl von Nut-Vorsprung- Mitnehmern für eine Verbindungsanlage mit zumindest einem Nut-Vorsprung-Mitnehmer versehen ist, der im Innenumfang des jeweiligen Nockens gebildet ist, dadurch gekenn zeichnet, daß der mindestens eine Nut-Vorsprung- Mitnehmer (30) eines jeden Nockens (31-38) auf dessem Innenumfang um einen von Null verschiedenen Winkel (β) zu einer Linie versetzt ist, die in einer Ebene senkrecht zur Schaftachse durch die Nockennase (300) und den Rota tionsmittelpunkt des Nockens (31-38) verläuft, und daß die Einlaß- (31, 33, 35, 37) und Auslaßnocken (32, 34, 36, 38) für einen jeden Zylinder bei identisch angeordneten Nut- Vorsprung-Mitnehmern (30) auf dem Schaft um 180° gegen einander gedreht angeordnet sind.

2. Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Nut-Vorsprung-Mitnehmer (11, 12, 13, 14) in dem Schaft (1) höchstens gleich der Anzahl der Zy linder ist.

3. Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (1) in Umfangsrichtung mit Nuten (11, 12, 13, 14) als Nut-Vorsprung-Mitnehmer versehen ist und daß der je weilige Nocken zumindest einen Vorsprung (30) als Nut- Vorsprung-Mitnehmer aufweist (Fig. 2).

4. Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (1) in Umfangsrichtung mit mindestens einem Vorsprung (10) als Nut-Vorsprung-Mitnehmer versehen ist und daß der jeweilige Nocken (31) mit zumindest einer Nut als Nut-Vorsprung-Mitnehmer versehen ist (Fig. 5).