DE3531890A1

DE3531890A1 - Nockenwelle

Info

Publication number: DE3531890A1
Application number: DE19853531890
Authority: DE
Inventors: Shigeru Omiya Saitama Urano
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1984-09-11
Filing date: 1985-09-06
Publication date: 1986-03-27
Also published as: GB2164420B; GB2164420A; US4708029A; JPS6167525A; JPH0418929B2; GB8522331D0; US4761870A

Description

Beschreibung

Diese Erfindung betrifft eine Nockenwelle für eine Brennkraftmaschine und insbesondere eine aus einzelnen Bauteilen hergestellte Nockenwelle.

Es besteht eine zunehmende Nachfrage nach leichtgewichtigen Brennkraftmaschinen, da diese zur Energieeinsparung beitragen. Ferner besteht auch eine Nachfrage nach Brennkraftmaschinen mit hoher Drehzahl und hoher Leistung. Unter Berücksichtigung dieser Tatsachen sind Versuche unternommen worden, Nockenwellen zu schaffen, die nicht nur ein geringes Gewicht, sondern auch hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit aufweisen. Anstrengungen sind unternommen worden, die Produktivität von Verfahren zur Herstellung solcher Nockenwellen zu erhöhen.

Obgleich geschmiedete Nockenwellen herkömmlicher Weise verwendet wurden, um relativ geringe Lasten zu tragen, werden die aus abschreckgehärtetem Gußeisen hergestellten im allgemeinen verwendet, wenn die Leistung einer Brennkraftmaschine erhöht wird.

Jedoch weist eine gußeiserne Nockenwelle technische Nachteile auf insofern, als sie im allgemeinen schwer ist, während der Verwendung an Festigkeit verliert und während der Verwendung gebogen werden kann. Ferner können Fehler auftreten, wenn eine große Nockenwelle gegossen wird, und zusätzlich verlangen die Abschrecktechniken Spezialkenntnisse, um die abgeschreckte Oberflächenschicht und gesteuerte Abschreckhärten zu erreichen.

Andererseits sind Nockenwellen mit verbesserter Festigkeit und geringerem Gewicht bekannt, deren Nocken aus einer gesinterten Legierung und deren Mittelschaft aus einem Stahlrohr hergestellt sind. Um solche Nockenwellen herzustellen, müssen jedoch die Nocken und der Schaft sowohl in axialer als auch in Drehrichtung zueinander positio-

niert werden. Die Nocken werden dann mit dem Schaft gekoppelt, wobei jedoch, wenn eine fehlerhafte Kopplung an irgendeiner Stelle auftritt, der Zusammenbau nicht verwendet werden kann. Ferner verlangt die Herstellung einer solchen Nockenwelle eine komplizierte Anzeigeeinrichtung, um die Position der Nocken in Drehrichtung sowie in axialer Richtung zu bestimmen. Als Ergebnis hiervon weisen Verfahren zum Herstellen solcher Anordnungen eine sehr geringe Produktivität auf.

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Aus der JA-PS 46-7644 ist die Verwendung eines Ausbauchverfahrens zur Herstellung einer Nockenwelle bekannt, die an den hauptsächlichen Stellen Lager aufweist, um das Gewicht der Nockenwelle zu verringern. Aber diese Offenbarung bezieht sich nur auf eine kleine Nockenwelle mit einer einzigen Einheit und kann nicht bei großen Nockenwellen angewandt werden.

Im Hinblick auf die vorstehenden Ausführungen besteht eine Zielsetzung der Erfindung darin, eine für die Massenherstellung geeignete Nockenwelle mit geringem Gewicht und großer Abmessung zu schaffen.

Um dieses und andere Zielsetzungen der Erfindung zu erreichen, ist eine Nockenwelle vorgesehen, die aus einer Vielzahl von Nocken besteht, von denen jeder eine hindurchgehende Öffnung aufweist. Die Öffnungen in den Nocken sind allgemein zu der Drehachse der Nocken ausgerichtet. Die Nockenwelle umfaßt ferner ein mittiges Nockenstützelement, welches wiederum aus einer Vielzahl von rohrförmigen Ringen bzw. Hülsen bzw. Buchsen besteht und in die Öffnungen in den Nocken hineinpaßt. Die Enden der Buchsen sind voneinander beabstandet, um wenigstens einen Umfangsspalt zu bilden. Ein mittiges Rohrelement wird innerhalb der Buchsen und auch in den Spalten ausgedehnt, um Achslagerabschnitte für die Nockenwelle zu bilden. Vorzugsweise umfassen die Buchsen an wenigstens einem ihrer Enden eine Kerbe auf, die so angeordnet ist, daß sie mit einem Teil des mittigen Rohrelementes in Eingriff gelangt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Figuren 1 - 3 seitliche Schnittdarstellungen, die eine Einrichtung

zur Herstellung einer Nockenwelle zeigen, die die vorliegende Erfindung verkörpert,

Figur 4 eine schematische Darstellung einer anderen Ausfüh-

rungsform einer Nockenwelle, bei der die Erfindung

verwendet wird, und

Figur 5 eine seitliche Schnittdarstellung der Nockenwelle

gemäß Figur 4.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

Erfindungsgemäß umfaßt die Nockenwelle eine Vielzahl von Nocken, von denen jeder eine hindurchgehende Öffnung aufweist. Die Öffnungen sind allgemein mit der Drehachse der Nocken ausgerichtet.

Wie hier verkörpert und in Figur 1 dargestellt, ist eine Vielzahl von Nocken 1 in Längsrichtung der Nockenwelle angeordnet. Gemäß Figur 4 sind die Nocken in herkömmlicher Weise ausgebildet und vorzugsweise aus Sintermetall hergestellt. Wie auch in den Figuren 1 bis 3 dargestellt, weisen die Nocken eine Öffnung 10 auf, die vorzugsweise koaxial zu der Drehachse der Nocken 1 ausgerichtet ist.

Erfindungsgemäß weist die Nockenwelle ein mittiges Nockentragelement auf, welches die Figuren 2 und 3 als Kombination der Buchsen 2 und des mittigen Rohrelementes 5 zeigen. Die Buchsen 2 sind so angeordnet, daß sie in die Öffnungen 10 in den Nocken 1 hineinpassen. Wie die Figuren 1 bis 3 zeigen, wird es bevorzugt, daß die Enden der Buchsen voneinander beabstandet sind, um wenigstens zwischen ihnen

einen Umfangsspait bzw. eine Umfangslücke zu bilden. Ein solcher Spalt ist als Spalt 12 in Figur 1 dargestellt. Die erfindungsgemäße Nockenwelle umfaßt ferner ein mittiges Rohrelement, welches hier als Rohrelement 5 gezeigt ist und innerhalb der Buchsen 2 ausgedehnt wird, um Lagerungen 6 für die Nockenwelle zu bilden.

Vorzugsweise weist jede Buchse an wenigstens einem ihrer Enden eine Kerbe auf, wobei die Kerbe so angeordnet ist, daß sie mit einem Teil des mittigen Rohrelementes in Eingriff gelangt. Wie hier ausgeführt und in den Figuren 4 und 5 gezeigt, sind die Kerben 7 an gegenüberliegenden Enden der Buchse 2 angeordnet. Wie in Figur 5 dargestellt, dehnt sich das Element 5, wenn das mittige Rohrelement 5 zur Bildung der Lagerungen 6 ausgedehnt wird, ebenfalls in die Kerbe 7 hinein aus, wodurch eine relative Bewegung zwischen dem Element 5 und der Buchse 2 verhindert wird.

Ein Verfahren zur Herstellung des Erfindungsgegenstandes wird nun angegeben.

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Figur 1 zeigt eine Vielzahl Buchsen 2 an deren Außenumfang Nocken 1 befestigt sind. Die Buchsen sind in einer Form 3 so angeordnet, daß ihre Mittelachsen zueinander augerichtet sind. Deshalb liefert die Form sowohl eine axiale als auch eine umfangsmäßige Positionierung der Nocken. Der Einlaß- und Auslaßnocken 1 für einen Zylinder der Brennkraftmaschine (nicht dargestellt), die die Nockenwelle verwendet, wird als eine Einheit festgelegt. In der Form 3 ist eine Ausnehmung 4 vorgesehen, wo eine hohle Lagerung (dies wird später beschrieben) zwischen den Buchsen 2 gebildet wird. Jede Buchse 2 wird in der Form 3 dadurch angeordnet, tieß sie durch die Ausnehmung 4 hindurchgeht.

Gemäß Figur 2 wird ein hohles Rohrelement 5 in die Vielzahl von Buchsen 2 eingeführt, welche in der Form 3 mit zueinander ausgerichteten Mittelchsen festgelegt sind. In diesem Zustand wird ein Aus-

bauchungsverfahren angewandt, bei dem Druckfluid von einem Ende der Form in das Rohrelement eingebracht wird. Der der Ausnehmung 4 gegenüberliegende Abschnitt des Rohrelementes wird gezwungen, sich in die Ausnehmung 4 auszudehnen, wie es Figur 3 zeigt, da das Druckfluid innerhalb des Rohrelementes 5 das Rohrelement 5 dazu zwingt, sich nach außen auszudehnen, wodurch die hohle Lagerung 6 gebildet wird. Das Element 5 und jede Buchse 2 werden somit aufgrund der Lagerung 6 axial miteinander kombiniert. 10

Die Figuren 4 und 5 zeigen eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Nockenwelle.

Bei dieser Ausführungsform weisen beide Enden der Buchse 2 Einschnitte bzw. Kerben 7 auf. Eine solche Buchse 2 wird innerhalb einer Form 3 festgelegt und Druckfluid wird in das Rohrelement 5 eingebracht, wie es Figur 3 zeigt. Der Abschnitt des Rohrelementes 5, der der Ausnehmung 4 gegenüberliegt, wird ausgedehnt und eine hohle Lagerung 6 wird gebildet. Gleichzeitig wird auch der Teil des Rohrelementes 5, der der Kerbe bzw. dem Einschnitt 7 gegenüberliegt, in die Kerbe 7 hinein ausgedehnt. Demgemäß wird die Kopplung zwischen dem Rohrelement 5 und der Buchse 2 verfestigt und gleichzeitig wird die Sicherheit verbessert, da die zwei Teile miteinander verriegelt sind, so daß sie sich nicht relativ zueinander drehen können.

Wie vorhergehend ausgeführt, können lange Nockenwellen mittels Massenproduktion ohne große Sinterofen hergestellt werden, da Nocken 1 aus Sintermetall mit dem Rohrelement 5 und einer Vielzahl von Buchsen 2 unter gleichzeitiger Bildung von Lagerungen kombiniert werden. Ferner erlaubt die Verwendung des Ausbauchverfahrens zum Bilden der hohlen Lagerungen 6, indem das Rohrelement 5 ausgedehnt wird, die Herstellung von Nockenwellen mit geringem Gewicht.

Da ferner bei einer bevorzugten Ausführungsform Kerben oder Einschnitte 7 an beiden Enden der Buchse 2 vorgesehen sind und sich ein

Teil des Rohrelementes in die Kerben 7 ausdehnt, ergibt sich dadurch eine erhöhte Kopplungsfestigkeit und größere Sicherheit, da die zwei Teile positiv miteinander verriegelt sind. 5

Die Erfindung wurde in bezug auf bevorzugte Ausführungsformen angegeben, ohne daß dadurch der Erfindungsbereich begrenzt wäre. Der Erfindungsbereich wird durch die beigefügten Ansprüche und ihre Äquivalente bestimmt. 10

- Leerseite -

Claims

GRÜNECKER. KlNKELDEY. STOCKMAIR & PARTNER

PATENTANWÄLTE

A GRUNECfER [>■·. "...

DR H KINKELDEY !'■·. ·.■ DR W STOCKMAIR t..r._t „t, »; _lti DR K SCHUMANN run "-··■-.

P H JAKOB :»i\ «, DR G BEZOLD ci.pi r.<F·· Λ MEISTER r»i\ .Nt.

H HILGERS -nip. inc.

DR H MEYE R-PLATH Π"· ·ν& DR M BOTT-BODENHAUSEN.-ii.*., DR U KINKELDEYtLf. β ·.

ÖOOO MUNC HEN 22

6. September 1985 P 19 804 - 06/GM

Nippon Piston Ring Co., Ltd. No. 2-6, Kudankita 4-chome Chiyoda-ku Tokyo, Japan

Nockenwelle 20

Patentansprüche

25 /1.) Nockenwelle, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von ^^ Nocken (1), von denen jeder eine hindurchgehende Öffnung (10) aufweist, die allgemein mit der Drehachse des Nockens (1) ausgerichtet ist, und durch ein mittiges Nockentragelement, welches eine Vielzahl von rohrförmigen Buchsen (2) umfaßt, die so ange-

30 ordnet sind, daß sie in die Öffnungen (10) in den Nocken (1)

passen, wobei die Enden der Buchsen (2) voneinander beabstandet sind, um wenigstens einen Umfangsspalt (4) zu bilden und das mittige Nockentragelement ferner ein mittiges Rohrelement (5) aufweist, das innerhalb der Buchsen (2) und zur Bildung von Lage-

35 rungen (6) für die Nockenwelle innerhalb der Spalte (4) ausgedehnt

ist.
2. Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchsen (2) an wenigstens einem ihrer Enden einen Einschnitt bzw. Kerbe (7) aufweisen, die zum Eingriff mit einem

5 Teil des mittigen Rohrelementes (5) angeordnet sind.
3. Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ende der Buchsen (2) einen Einschnitt bzw. Kerbe (7) aufweist.
4. Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken aus Sintermetall gebildet sind.