DE3501433C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hohle Nockenwelle mit einem einen kreisring­ förmigen Querschnitt aufweisenden Schmierölkanal und mit Verbindungsboh­ rungen zwischen dem Schmierölkanal und den Nockenwellenlagern sowie den Außenflächen der Nocken. Eine solche Hohlwelle ist bereits aus der DE-PS 3 63 862 bekannt.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen der erfindungs­ gemäßen hohlen Nockenwelle.

Hohle Nockenwellen für Brennkraftmaschinen sind bereits bekannt. Derartige Nockenwellen zeichnen sich durch ein geringes Gewicht aus. Da jedoch die Durchgangsbohrung einer solchen Hohlwelle typischer­ weise ein großes Volumen aufweist, ist eine nicht unbeträchtlich lange Zeitdauer erforderlich, um diese Durchgangsbohrung beim Start der Brennkraftmaschine mit Schmieröl zu füllen. Infolge eines Schmieröl­ mangels kann es deshalb in der Startphase bei diesen bekannten hohlen Nockenwellen zu Verschleißerscheinungen kommen.

In der genannten DE-PS 3 63 862 ist eine Vorrichtung zur Verteilung von Schmieröl mittels sich drehender Wellen beschrieben, bei welchen der Ölzutritt in zwei Adern geteilt ist. Dabei wird insbesondere die Unterteilung des Ölzutrittes in zwei Adern dazu genutzt, eine gleichmäßi­ ge Schmierung in räumlich voneinander entfernteren Maschinenteilen zu gewährleisten.

Die erste der beiden Ölzutrittsadern ist durch ein zentrales Rohrstück gebildet, mit deren Hilfe das Schmieröl hauptsächlich den von der Eintrittsstelle des Schmieröls am weitesten entfernt liegenden Verbraucher­ stellen zuführbar ist. Die zweite der beiden Ölzutrittsadern ist als einen kreisringförmigen Querschnitt aufweisender Kanal zwischen einem äußeren Rohr und der Außenwandung des zentralen Rohrabschnittes ausgebildet und dient zur Ölversorgung näherliegender Verbrauchsstellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße hohle Nockenwelle so auszubilden, daß kein Schmierölmangel in der Startphase auftritt. Die Nockenwelle soll einfach herzustellen, leicht und dauerhaft sein.

Im Rahmen dieser Aufgabe will die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen hohlen Nockenwelle angeben.

Vorrichtungsmäßig wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1 und verfahrensmäßig wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 9 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich insbesondere daraus, daß der aus einem durch Spritzgießen eines harzartigen Werkstoffes hergestellte Kern das Volumen der Durch­ gangsbohrung, d. h. des Innenhohlraumes der Nockenwelle, so verklei­ nert, daß bereits in der Startphase, also bei noch nicht voller Leistung der Ölförderpumpe, ein hinreichender Schmieröldruck im ringförmigen Schmierölkanal und der Hohlwellen-Außenwandung vorhanden ist, so daß eine hinreichende Schmierung der Nocken mit Hilfe der Verbin­ dungsbohrungen zwischen dem Schmierölkanal und den Nockenwellen-La­ gern sowie der Außenflächen der Nocken gewährleistet ist.

Der durch Spritzgießen hergestellte Kern ist bei geeigneter Werkstoff­ wahl nicht nur schmierölbeständig, sondern auch leicht und korrosions­ beständig.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Nockenwelle,

Fig. 2(a) einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform der Nockenwelle nach der Erfindung,

Fig. 2(b) einen Querschnitt durch die in Fig. 2(a) gezeigte Nockenwelle bei Betrachtung von der Linie A-A in Fig. 2(a),

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Nockenwelle und eine Spritzgieß­ maschine zwecks Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Kerns mittels Spritzgießen und

Fig. 4 und 5 Längsschnitte durch Ausführungsbeispiele von Endgliedern einer erfindungsgemäßen Nockenwelle.

Fig. 1 zeigt eine allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnete erfindungs­ gemäße Nockenwelle, die ein Rohrstück 13 mit einer sich entlang der Rohrstück-Längsachse erstreckenden Durchgangsbohrung 25 umfaßt. Das Rohrstück 13 weist auch eine innere zylindrische Fläche 27 auf.

Ein aus einem leichtgewichtigen harzartigen Werkstoff gebildeter Kern 15 ist in der Durchgangsbohrung 25 angeordnet und derart innerhalb derselben positioniert, daß ein einen kreisringförmigen Querschnitt aufweisender Schmierölkanal 14 zwischen der inneren zylindrischen Fläche 27 des Rohrstücks 13 und einer Außenwandung des Kerns 15 gebildet ist. Wellen-Endglieder 17 a, 17 b sind an den Enden 31 a, 31 b des Rohrstücks 13 vor­ gesehen. Die Endglieder 17 a, 17 b sind gestaltet, um mit den jeweiligen Enden des Rohrstücks 13 im Eingriff zu sein. Sie umfassen Vertiefungen 29 a, 29 b, die so bemessen und geformt sind, daß sie die axialen Enden 35 a, 35 b des Kerns 15, wie in Fig. 1 gezeigt, passend aufnehmen.

Der in Fig. 1 dargestellte Kern 15 ist durch Spritzgießen eines härt­ baren, flüssigen, harzartigen Werkstoffes gebildet worden, wie noch zu beschreiben ist. Der Kern 15 weist vorzugsweise ein innerhalb desselben in Längsrichtung verlaufendes Durchgangsloch 18 auf. Der ringförmige Schmierölkanal 14 ist zwischen der Innenfläche 27 des Rohrstücks 13 und der Außenwandung des Kerns 15 ausgebildet. Das Volumen des ringförmigen Schmierölkanals 14 ist kleiner als das Gesamt­ volumen der Durchgangsbohrung der in herkömmlichen hohlen Nockenwellen verwendeten hohlen Rohre, so daß das Schmieröl nach dem Starten des Motors schnell den Schmierölkanal 14 füllen und zu den Nockenwellen­ lagern sowie den Außenflächen der Nocken, wie nachstehend beschrieben ist, strömen kann.

Wie in Fig. 1 zu sehen ist, sitzt eine Mehrzahl von Lager­ teilen 11 und Nocken 12 fest auf dem Außenumfang des Rohrstücks 13. Jedes Lagerteil 11 und Nockenteil 12 ist mit einer Schmieröl-Einlaß/Auslaß-Leitung 16 ver­ sehen, die mit dem Schmierölkanal 14 in Verbindung steht, um zu ermöglichen, daß Schmieröl in den Schmierölkanal 14 ein- oder ausströ­ men kann. Hohle Nockenwellen werden charakteristischerweise durch wenigstens eines ihrer Lager mit Schmieröl versorgt, woraufhin das Öl durch das Durchgangsloch und zu den Nocken und zu den anderen Lagern strömt.

Die gegenüberliegenden Enden 31 a, 31 b des Rohrstückes 13 und die Enden 35 a, 35 b des Kerns 15 sind in die jeweiligen Wellen-Endglieder 17 a, 17 b eingesetzt. Eines der Wellen- Endglieder, z. B. das in Fig. 1 auf der linken Seite an­ geordnete Glied 17 a, kann eine Rolle und das andere, z. B. das Glied 17 b rechts in Fig. 1, kann vorzugsweise eine Kapsel sein.

Ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Nockenwelle ist in den Fig. 2(a) und 2(b) gezeigt. In diesem allgemein mit dem Bezugszeichen 100 bezeichneten Ausführungsbeispiel sind Bauteile der Nockenwelle, die identisch mit denen des in Fig. 1 gezeigten Ausführungs­ beispieles sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Nockenwelle 100 umfaßt einen Kern 105 mit einem massi­ ven Querschnitt und mit Enden 135 a, 135 b. Dieser Kern ist durch Spritzgießen eines harzartigen Materials ge­ bildet. Die Nockenwelle 100 weist ferner wenigstens einen Abstandshalter 109 auf, der den Kern 105 umgibt und zwischen der Innenfläche 27 des Rohrstücks 13 und der Außenwandung des Kerns 105 angeordnet ist. Die verbleiben­ den Bauteile in diesem Ausführungsbeispiel mit der Aus­ nahme der Wellen-Endglieder 117 a, 117 b sind in der glei­ chen Art wie diejenigen im ersten Ausführungsbeispiel konstruiert.

Die Abstandshalter 109 sind entlang der Längsachse an­ geordnet, so daß sie Vibrationen des Rohrstücks 13 und des Kerns 105 während des Betriebes bei rotierender Welle, wie der Fachmann erkennt, verhindern. Der Abstandshalter 109 umfaßt, wie in Fig. 2(b) gezeigt, vorzugsweise einen ringförmigen Körper 109′ und zwei Paar Vorsprünge 109′′, die am ringförmigen Körper 109′ abstehen und mit Abständen symmetrisch um diesen herum angeordnet sind. Teile des Schmierölkanals 14 sind durch Bereiche gebildet, die um­ geben sind von der Außenwand des ringförmigen Körpers 109′, den Seitenwänden der Vorsprünge 109′′ und der Innenflä­ che des Rohrstücks 13. Die Abstandshalter 109 sollten aus einem Material bestehen, das weder eine Neigung zur Verformung bei der Anbringung in dem Schmierölkanal 14 aufweist, noch dazu neigt, durch das in dem Kanal 14 strömende Schmieröl beschädigt zu werden.

Die in den Fig. 1 und 2(a) gezeigten Kerne 15 bzw. 105 werden aus einem harzartigen Material durch Spritzgießen unter Verwendung eines der nachstehenden Verfahren hergestellt. Wie in Fig. 3 dargestellt, wird die Form 210 zuerst in die Durchgangsbohrung 25 des Rohrstücks 13 eingesetzt. Die Form 210 umfaßt einen zylindrischen Hohl­ raum 221, der auf die Formachse ausgerichtet ist und einen geringeren Durchmesser aufweist als die Durchgangsbohrung 25. Sodann wird ein geschmolzener harzartiger Werkstoff 214 von einer an einer Spritzgußmaschine 211 vorgesehenen Düse 212 in den Hohl­ raum 221 eingespritzt. Nachdem der Werkstoff ausgehärtet ist, wird die Form 210 aus dem Rohrstück 13 herausgezogen, um den Kern zu bilden. Der durch Spritzgießen unter Verwendung der Form 210 nach Fig. 3 geformte Kern ist ein solcher mit einem darin ausgebildeten Durchgangsloch.

Beim Spritzgießen des Kerns kann ein Wellen- Endglied an dem der Füllmaschine entfernten Ende des Rohrstücks angebracht werden. Das Wellenende kann auch einen bei eingesetzter Form mit dem Formhohl­ raum in Verbindung stehenden Vertiefungsbereich zur For­ mung des Kernendes in der Vertiefung aufweisen. Das Abziehen der Form wird erleichtert, wenn das Wellen-End­ glied einen Vertiefungsbereich großen Durchmessers aufweist.

Die Fig. 4 und 5 zeigen Einzelheiten von Abwandlungen des in Fig. 2(a) dargestellten Ausführungsbeispiels. Aus ihnen ist zu erkennen, daß Endbereiche 313 bzw. 413 erwei­ terten Durchmessers der Kerne 305 und 405 durch die korrespondierenden Wellen-Endglieder 317 und 417 mit geeigneter Ausbildung gehalten werden. Die Endglieder 317 und 417 sind mit Vertiefungsbereichen 340 bzw. 440 geringen Durchmessers und mit vergrößerten Vertiefungsbereichen 350 bzw. 450 versehen. Während des Spritzgießens strömt das flüssige Material von der Formmaschine durch den Formhohlraum, durch die Ver­ tiefungsbereiche geringen Durchmessers und hinein in die vergrößerten Vertiefungsbereiche, wo es aushärten kann.

Auf diese Weise kann gemäß den in den Fig. 4 und 5 dar­ gestellten Ausführungsformen ein Herausziehen der Kerne 305 und 405 zu­ sammen mit der Form (nicht gezeigt) aus dem Rohrstück 13 beim Herausziehen der Form aus dem Rohrstück 13 nach Be­ endigung des Spritzgießvorganges und nach dem Aushärt­ vorgang verhindert werden. Die Beispiele für das Formen der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Teile 313 und 413 erweiter­ ten Durchmessers sind an einem Kern ohne Durchgangs­ loch dargestellt, jedoch ist es auch möglich, die je­ weiligen Wellen-Endabschnitte so auszubilden, daß ein Vertiefungsbereich erweiterten Durchmessers darin zur Aufnahme eines Kerns mit einem Durchgangsloch geformt ist. Ein solcher hohler Kern ist leichter als ein Kern ohne Durchgangsloch, woraus sich eine weitere entsprechende Gewichtsersparnis der Nockenwelle ergibt.

Claims (10)

1. Hohle Nockenwelle mit einem einen kreisringförmigen Querschnitt aufweisenden Schmierölkanal (14) und mit Verbindungsbohrungen zwischen dem Schmierölkanal und den Nockenwellenlagern sowie den Außenflächen der Nocken, gekennzeichnet durch einen zentralen, den Raum um die Nockenwellenachse gegen den Zutritt von Schmieröl abschließenden und die innere Begren­ zung des Schmierölkanals (14) bildenden Kern (15, 105, 305, 405) aus einem durch Spritzgießen verarbeiteten harzartigen Werkstoff.

2. Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (15) hohl ist.

3. Nockenwelle nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Paar Endglieder (17 a, 17 b; 117 a, 117 b; 317; 417) an den axialen Enden (31 a, 31 b) der Nockenwelle (10, 100), die jeweils mit einer darin ausgebildeten Vertiefung (29 a, 29 b; 340, 350; 440, 450) zur Aufnahme des jeweiligen axialen Endes (35 a, 35 b; 135 a, 135 b) des Kerns (15, 105) versehen sind.

4. Nockenwelle nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, gekenn­ zeichnet durch eine Einrichtung zum Verhindern einer relativen Axialbe­ wegung zwischen einem Ende des Kerns (305, 405) und dem jeweiligen Endglied (317, 417).

5. Nockenwelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Verhindern einer relativen Axialbewegung einen an einem Ende des Kerns (305, 405) ausgebildeten erweiter­ ten Teil (313, 413) umfaßt, dessen Durchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Kerns (305, 405), und daß die jeweilige Endglied-Vertiefung einen komplementären, erweiterten Bereich (350, 450) aufweist.

6. Nockenwelle nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen oder mehrere Abstandshalter (109), die den Kern (105) umgeben und die gegebenenfalls mit gegensei­ tigem axialen Abstand angeordnet sind.

7. Nockenwelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter (109) einen den Kern (105) umgebenderweise berührenden, ringförmigen Körper (109′) und eine Mehrzahl von radial von dem Körper (109′) vorspringenden und die Innenfläche (27) der Nockenwelle (10) berührenden Elementen (109′′) umfaßt.

8. Nockenwelle nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter (109) axial so angeordnet ist, daß Vibrationen bei Rotation der Nockenwelle (100) reduziert werden.

9. Verfahren zum Herstellen einer hohlen Nockenwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine zylinderförmige Form in eine in bekannter Weise hergestellte hohle Nockenwelle eingebracht wird, daß ein flüssiger, harzarti­ ger Werkstoff in den Formhohlraum hineingespritzt wird und daß die Form nach Aushärten des harzartigen Werkstoffes abgezo­ gen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nockenwelle mit einem daran angebrachten Endglied verwendet wird, das eine Vertiefung aufweist, die bei in die Nockenwelle eingesetzter Form mit dem Formhohlraum in Verbindung steht, und daß das Einspritzen so erfolgt, daß der eingespritzte, harzartige Werkstoff durch den Formhohlraum in die Vertiefung hineinströmt.