DE3619913A1 - Vorrichtung zur lagerung einer verbund-nockenwelle waehrend eines sintervorgangs - Google Patents

Vorrichtung zur lagerung einer verbund-nockenwelle waehrend eines sintervorgangs

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Description

Vorrichtung zur Lagerung einer Verbund-Nockenwelle während eines Sintervorgangs
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Lagerung einer Verbund-Nockenwelle mit einer Stahlwelle sowie einem Sinterteil während eines Sintervorgangs, um das Sinterteil mit der Stahlwelle zu verbinden, in einem Sinterofen.
Eine Verbund-Nockenwelle, die aus einer Stahlwelle und Sinterteilen, wie ein Nocken, ein Wellenlager, ein Zahnrad und ein Kopf für einen Schraubenschlüssel, besteht, ist allgemein bekannt. Die JP-GM-Schrift Nr. 51 - 7367 offenbart eine Verbund-Nockenwelle dieser Art, wobei wenigstens ein Nocken und ein Wellenlager als ein gesintertes Bauteil ausgebildet sind und in einem Sintervorgang mit der Stahlwelle verbunden werden.
Wenn ein Sinterteil mit einer Stahlwelle verbunden wird, dann wird das Sinterteil zuerst auf die Welle gepaßt und
dann mit dieser einstückig durch Diffusion zwischen dem Sinterteil und der Stahlwelle bei Erhitzung in einem Sinterofen verbunden. Zur Durchführung dieses Sintervorgangs im Sinterofen wird eine Vorrichtung, in der mehrere Nockenwellen gelagert oder aufgenommen sind, verwendet, und üblicherweise werden viele solche Vorrichtungen vertikal aufeinandergesetzt, um den begrenzten Raum im Ofen maximal auszunutzen.
Eine solche Vorrichtung zur Lagerung der zu sinternden Verbund-Nockenwellen wurde im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit und Kosten aus Stahl gefertigt, und zwar besteht diese Stahl-Vorrichtung zur Lagerung der Nockenwellen im allgemeinen aus einem rechtwinkligen Rahmen mit einander gegenüberliegenden, mit Ausnehmungen oder Kehlen versehenen Stegen, wobei die zu sinternden Verbund-Nockenwellen von den gegenüberliegenden Stegen unter unmittelbarer Anlage der Stahlwelle an dem Stahlrahmen getragen werden.
Diese herkömmliche Stahlrahmen-Vorrichtung neigt nun aber zu Verformungen, wenn sie in einer hohe Temperaturen aufweisenden Umgebung zum Einsatz kommt, und in einem Sinterofen herrschen Temperaturen von über 11000C. Eine solche Verformung der Stahl-Vorrichtung hat zum Ergebnis, daß es Schwierigkeiten bereitet, die Vorrichtung wiederholte Male zu verwenden, und daß dadurch die Qualität der Nockenwelle selbst in unerwünschter Weise beeinträchtigt wird, z.B, durch ein Verbiegen der Nockenwelle, durch eine Verlagerung des zu sinternden Bauteils (Nocken und/oder Wellenlager) mit Bezug zur Stahlwelle in axialer Richtung der Nockenwelle und durch eine Verschlechterung in der Festigkeit der Verbindung sowie den Grundsubstanzen zwischen dem Sinterteil und der Stahlwelle.
361S913
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Lagerung einer in einem Sinterofen zu sinternden Verbund-Nockenwelle zu schaffen, durch die ein Verbiegen der Verbund-Nokkenwelle während des Sinterns sowie eine Verschlechterung in der Verbindung zwischen derStahlwelle und dem Sinterteil verhindert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Lagerung einer Verbund-Nockenwelle während eines Sintervorgangs gelöst, die einen aus Graphit gefertigten Rahmen mit wenigstens zwei einander gegenüberliegenden Querstegen und in den oberen Teilen eines jeden Querstegs ausgebildete Ausnehmungen, in denen eine zu sinternde Verbund-Nockenwelle aufgenommen wird, sowie eine an der Oberfläche der Ausnehmungen vorgesehene Keramikauflage umfaßt.
Da der Rahmen aus Graphit gefertigt ist, wird sich die Vorrichtung auch nicht bei der hohen, in einem Sinterofen herrschenden Umgebungstemperatur verformen oder verziehen. Weil ferner an der Oberfläche der die Stahlwelle aufnehmenden Ausnehmung eine Keramikauflage oder -schicht vorhanden ist, kommt die Stahlwelle der Verbund-Nockenwelle nicht unmittelbar mit dem Graphitrahmen in Berührung, so daß eine Diffusion von Graphit in den Stahl nicht auftritt.
Der Erfindungsgegenstand wird anhand der folgenden, auf die Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung, aus der die Aufgabe und deren Lösung, weitere Ziele sowie die Merkmale und Vorteile des Erfindungsgegenstandes deutlich werden, erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Lagerung einer Verbund-Nockenwelle während eines Sintervorgangs gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine Teil-Frontansicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung im Bereich einer der Kehlen;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer gegenüber Fig.1 abgewandelten Vorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 4 eine Teil-Frontansicht von mehreren aufeinandergesetzten Vorrichtungen gemäß Fig. 1 oder Fig.3.
Die Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 in einer Ausführungsform y gemäß der Erfindung und eine in dieser Vorrichtung zu lagernde Verbund-Nockenwelle 2. Die Vorrichtung 1 ist aus Graphit gefertigt und hat zwei einander gegenüberliegende sowie parallel verlaufende Querstege 3 und 4, die plattenartig ausgebildet sind und deren Breite sich in der vertikalen Richtung erstreckt. Die beiden Querstege 3, 4 sind miteinander durch zu ihnen rechtwinklig verlaufende Längsstreben verbunden, so daß die Querstege und Längsstreben einen rechtwinkligen Rahmen 7 bilden.
Die zu sinternde Verbund-Nockenwelle 2 wird so auf den Querstegen 3, 4 gelagert, daß sie sich über diese Stege hinweg erstreckt. Im oberen Teil eines jeden Querstegs 3, 4 ist jeweils wenigstens eine Kehle oder Ausnehmung 8 ausgestaltet, die jeweils vorzugsweise miteinander fluchten und in denen die Verbund-Nockenwelle 2 aufgenommen wird. Die Anzahl der Kehlen 8 wird entsprechend der Zahl der von einem Rahmen
7 zum Sintern zu lagernden Nockenwellen 2 gewählt, wobei auch Vorsorge dafür getroffen ist, daß die in den Kehlen
8 aufgenommene Nockenwelle 2 an einem Verschieben gegenüber dem Rahmen 7 gehindert ist.
Bei den gezeigten Ausführungsformen haben die Kehlen 8 eine V-Form, jedoch können diese Kehlen auch andersartig ausgestaltet sein, z.B. in U-Form,wenn die Ausgestaltung zur sicheren Aufnahme eines Teils der Verbund-Nockenwelle 2 geeignet ist.
361991
Bei der Vorrichtung 1 von Fig. 1 sind nur zwei Querstege 3 und 4 zur Lagerung der Nockenwelle 1 vorhanden, jedoch kann die Vorrichtung 1 des weiteren noch wenigstens einen Zwischensteg 11 zur Auflagerung der Verbund-Nockenwelle 2 enthalten, um zu verhindern, daß sich die Nockenwelle unter ihrem Eigengewicht, wenn sie beispielsweise lang ist, durchbiegt.Bei kurzen Nockenwellen ist dieser Zwischensteg 11, der parallel zu den Querstegen 3 und 4 verläuft, jedoch nicht erforderlich. Im Zwischensteg 11 sind in gleicher Anzahl wie in den Querstegen 3, 4 und mit den Kehlen 8 der Querstege fluchtende Kehlen 8 ausgebildet.
An den Oberflächen der Kehlen 8 in den Querstegen 3, 4 sowie im Zwischensteg 11 ist jeweils eine Keramikauflage oder -schicht 9 vorhanden, die in einem Überzugs- oder Flammenbeschichtungsvorgang aufgebracht wird oder auch ein mit der Oberfläche der Kehle 8 verklebtes Keramikteil sein kann.
Im unteren Teil eines jeden der mit Kehlen 8 versehenen Stege 3, 4 und 11 ist ein in der Stegbreite verlaufender Ausschnitt 10 ausgebildet, so daß für über die Ebene der Oberkanten der Querstege 3, 4 sowie des Zwischenstegs 11 ragende Teile der Nockenwellen ein Freiraum vorhanden ist und mehrere Vorrichtungen 1 aufeinandergestapelt werden können, ohne durch solche vorragenden Teile beeinträchtigt oder behindert zu werden.
Die zu sinternde Verbund-Nockenwelle 2 hat, wie Fig.1 zeigt, eine aus Stahl bestehende Welle 2a, z.B. ein Stahlrohr, und wenigstens ein Sinterteil 2b, das auf die Welle 2a gepaßt, jedoch an dieser noch nicht fest ist. Zum Sintern werden die Verbund-Nockenwellen 2 in die in den Querstegen 3, 4 der Rahmen 7 ausgebildeten Kehlen 8 gelegt, worauf mehrere dieser Rahmen 7, die im wesentlichen die Vorrichtungen 1
bilden, aufeinandergestapelt und in einen Sinterofen eingebracht werden, um die Sinterteile 2b durch einen Diffusionssintervorgang einstückig mit der Stahlwelle 2a zu verbinden. Wenngleich die Gastemperatur im Ofen höher als 11QO°C ist, so verformt sich die Vorrichtung 1 nicht, selbst wenn sie das volle Gewicht der Verbund-Nockenwellen 2 aufnimmt, weil der Rahmen 7 aus Graphit besteht und die Vorrichtung 1 somit hohe Temperaturen aushalten kann. Das hat zum Ergebnis, daß ein Verbiegen der Verbund-Nockenwelle 2 und auch eine Verschiebung oder Verlagerung des Sinterteils 2b nicht eintreten können, womit also die Zuverlässigkeit in der Verbindung zwischen dem Sinterteil 2b und der Stahlwelle 2a bezüglich ihrer Festigkeit und Grundsubstanzen erhöht wird.
Wenn die Nockenwelle 2 von der Vorrichtung 1 an einem Sinterteil 2b abgestützt wird, dann wird sich das Sinterteil 2b auf Grund des Wärmedehnungsunterschieds zwischen der Stahlwelle 2a und dem Rahmen 7 verlagern, weshalb die Verbund-Nockenwelle 2 von der Vorrichtung 1 an einem Teil der Stahlwelle 2a abzustützen ist. Würde hierbei die Stahlwelle 2a mit dem Graphitrahmen 7 in unmittelbare Berührung kommen, dann wird eine Diffusion von Kohlenstoff aus dem Graphitrahmen 7 in den Stahl der Welle 2a eintreten, was ein Härten der Welle 2a in einem deren Oberfläche nahen Bereich zur Folge hat. Da jedoch bei dem Erfindungsgegenstand die Stahlwelle 2a über die Keramikauflagen 9 vom Graphitrahmen 7 abgestützt wird und insofern eine unmittelbare Anlage der Stahlwelle 2a am Graphitrahmen 7 verhindert ist, wird ein Härten der Stahlwelle 2a durch Kohlenstoffanreicherung nicht eintreten.
Erfindungsgemäß werden also die Wirkungen erzielt, daß eine Verformung der Verbund-Nockenwelle 2, eine Verlagerung des Sinterteils 2b längs der Welle 2a und ein Härten der Stahlwelle 2a unterbunden werden.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf ihre bevorzugte Ausführungsform dargestellt und beschrieben, jedoch ist sie darauf nicht beschränkt. Bei Kenntnis der offenbarten Erfindung wird der Fachmann Möglichkeiten zu Abwandlungen, Auslassungen und Änderungen sehen, die jedoch als im Rahmen der Erfindung liegend zu betrachten sind.
OfUQsNAL SNSP
- Lee rMsite -

Claims (12)

  1. Patentansprüche
    Vorrichtung zur Lagerung einer aus einer Stahlwelle (2a) und einem mit dieser durch Sintern zu verbindenden Sinterteil (2b) bestehenden Verbund-Nockenwelle (2) während eines Sintervorgangs, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) umfaßt:
    - einen aus Graphit gefertigten Rahmen (7) mit wenigstens zwei einander gegenüberliegenden, zueinander parallelen Quefstegen (3, 4),
    - in einem oberen Teil der beiden Querstege ausgebildete Kehlen (8) zur Aufnahme eines Teils der zu sinternden Verbund-Nockenwelle (2) und
    - an der Oberfläche der Kehlen angeordnete Keramikauflagen (9).
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Querstege (3, 4) plattenartig ausgebildet sind und deren Breitenerstreckung in vertikaler Richtung verläuft.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Querstege (3, 4) untereinander durch zwei Längsstreben (5, 6), die rechtwinklig zu den Querstegen angeordnet sind, verbunden sind.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der in jeder der beiden Querstege (3, 4) ausgebildeten Kehlen (8) der Anzahl der auf den Querstegen zu lagernden Verbund-Nockenwellen (2) entspricht.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kehlen (8) eine V-Form haben.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kehlen (8) eine U-Form haben.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikauflage (9) eine in einem Überzugsvorgang aufgebrachte Keramikschicht ist.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikauflage (9) eine in einem Flammenbeschichtungsvorgang aufgebrachte Keramikschicht ist.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kersmikauflage (9) aus einem mit der Oberfläche der Kehle (8) verklebten Keramikteil gebildet ist.
  10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Quersteg (3, 4) in seinem unteren Teil einen in der Breitenrichtung sich erstrekkenden Ausschnitt (10) aufweist, der im gestapelten Zustand mehrerer Vorrichtungen (1) von einer die Oberflächen der beiden Querstege einer nächst unteren Vorrichtung enthaltenden Ebene aufragende Teile der in der unteren Vorrichtung gelagerten Verbund-Nockenwelle (2) aufnimmt.
  11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Querstegen (3,4) ein zu diesen paralleler Zwischensteg (11) aus Graphit angeordnet ist, der mit zu den Kehlen (8) in den Querstegen fluchtenden sowie gleich ausgestalteten Kehlen (8), die mit gleichartigen Keram.ikauflagen (9) wie diejenigen an den Kehlen der Querstege versehen sind, ausgestattet ist.
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Quersteg (3,4) in seinem unteren Teil einen in der Breitenrichtung sich erstreckenden Ausschnitt (10) aufweist, der im gestapelten Zustand mehrerer Vorrichtungen (1) von einer die Oberflächen der beiden Querstege einer nächst unteren Vorrichtung enthaltenden Ebene vorragende Teile der in der unteren Vorrichtung gelagerten Verbund-Nockenwelle (2) aufnimmt, und daß der Zwischensteg (11) in seinem unteren Teil mit einem zu den Ausschnitten in den beiden Querstegen (3, 4) gleich ausgebildeten Ausschnitt (10) versehen ist.
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