DE3743816A1

DE3743816A1 - Nocken fuer eine gebaute nockenwelle einer hubkolben-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3743816A1
Application number: DE19873743816
Authority: DE
Inventors: Armin Dipl Ing Bauder
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1987-12-23
Filing date: 1987-12-23
Publication date: 1989-07-06
Anticipated expiration: 2007-12-24
Also published as: DE3743816C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Nocken für eine gebaute Nockenwelle einer Hubkolben-Brennkraftmaschine.

Im Zuge der Optimierung der Gaswechselsteuerung bei Hub kolben-Brennkraftmaschinen zum Zwecke der Verlegung des maximalen Drehmoments in den Bereich niedriger Drehzahlen und Verringerung der Überschneidung der Einlaß- und Aus laßventilzeiten kommt es zu einer erheblichen mechani schen Belastung der Nocken infolge einer Verkleinerung des Nockenspitzenradius und gelegentlich auch einer Ver größerung des Nockenhubes. Um die zulässige Hertz′sche Flächenpressung zwischen dem Nocken und den Nockenfolger zu erhöhen, ist es bekannt, den Nocken mit einer lede buritischen Randschicht zu versehen, indem entweder das Schalenhartgußverfahren angewandt oder ein Umschmelz härten der Umfangsfläche des Nockens vorgenommen wird. Durch diese Verfahren kann eine zulässige Flächen pressung von etwa 800-900 N/mm² erreicht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Nocken zu schaffen, der einer erheblich höheren spezifischen Flächenpressung standhält und dadurch eine Nockenkontur ermöglicht, mit der eine Ventilerhebungskurve mit einer sehr steilen Anstiegsflanke verwirklicht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in die Nockenspitze ein im wesentlichen dreieckiger Hart metall-Einsatz eingebettet ist, der den wesentlichen Teil der Umfangsfläche des Nockens zumindest im Beschleunigungsbereich bildet und seitlich sowie an der radial inneren Begrenzungsfläche mit dem Nocken material verlötet ist.

Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag wird ein Nocken ge schaffen, der in dem beanspruchten Bereich einer spezi fischen Flächenpressung von mindestens 1500 N/mm² stand hält, so daß ein sehr "scharfer" Nocken verwirklicht werden kann. Naturgemäß muß auch der Nockenfolger, also der Tassenstößel, Kipphebel, Schwenkhebel und der gleichen, an seiner mit dem Nocken in Berührung kommenden Fläche einen ebenso harten Werkstoff auf weisen.

Zur Aufnahme des Hartmetalleinsatzes weist die Nocken spitze vorzugsweise eine Aussparung auf, die seitlich von zwei die Seitenflächen des Nockens bildenden Schenkeln und radial nach innen zu von dem Grundkreis des Nockens begrenzt ist. Dadurch liegt der Hartmetall-Einsatz groß flächig an Wänden des Nockens an, so daß nach dem Ver löten mit einem Cu- oder Ag-Lot eine sichere Befestigung des Einsatzes gewährleistet ist. Außerdem sind die Kanten des spröden Hartmetall-Einsatzes gegen Aus brechen geschützt.

Die Umfangsfläche des Nockens kann im Bereich des Hart metall-Einsatzes in Bezug auf eine zur Nockenwellen- Drehachse parallele Gerade leicht konkav ausgebildet sein, um zu erreichen, daß nur der Hartmetall-Einsatz, nicht jedoch die aus weicherem Material bestehenden Schultern zum Tragen kommen. Diese konkave Wölbung kann äußerst gering sein und beispielsweise 2 µm be tragen.

Eine weitere Steigerung der Verschleißfestigkeit wird erreicht, wenn die von dem Hartmetall-Einsatz ge bildete Nocken-Umfangsfläche mit NiC beschichet ist.

Das Material des Nockens selbst kann Stahl, Sinterstahl oder auch Gußstahl sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Nockens, und

Fig. 2 einen Querschnitt des Nockens von Fig. 1.

Der in den Zeichnungen dargestellte Nocken 1 weist eine Längsbohrung 2 auf, mit welcher der Nocken auf einem zylindrischen Tragkörper, vorzugsweise auf ein Rohr auf geschoben wird. Die Befestigung erfolgt vorzugsweise durch Löten, wenn der Nocken 1 aus einem Sinterstahl besteht, oder auch durch Aufschrumpfen.

Die Nockenspitze 3 ist mit einer Aussparung 4 versehen, die seitlich von zwei die Seitenflächen des Nockens 1 bildenden Schenkeln 5 und 6 und radial nach innen zu von dem Grundkreis 7 des Nockens begrenzt ist. In die Aus sparung 4 ist ein im wesentlichen dreieckiger Hartmetall- Einsatz 8 eingebettet, der mit den Innenflächen der Schenkel 5 und 6 sowie mit der Bodenfläche 9 der Aus sparung 4 mittels eines Cu- oder Ag-Lotes verlötet ist.

Der Einsatz 8 bildet die Umfangsfläche des Nockens 1 zumindest in dem Beschleunigungsbereich des Nockens. Da das Hartmetall einer sehr hohen Flächenpressung in der Größenordnung von 1500 N/mm² standzuhalten vermag, kann ein sehr "scharfer" Nocken verwirklicht werden, der eine Ventilerhebungskurve mit einer steilen Öffnungs flanke ergibt.

Um zu erreichen, daß der Nocken im Bereich des Hartmetall- Einsatzes 8 nur mit diesem Einsatz an dem nicht ge zeigten Nockenfolger zur Anlage kommt, ist die Umfangs fläche 10 im Bereich des Einsatzes 8 in Bezug auf eine zur Nockenwellendrehachse D parallelen Geraden leicht konkav ausgebildet, so daß die Schenkel 5 und 6 nicht zum Tragen kommen. Zur Erreichung dieses Ziels genügt eine sehr geringe Balligkeit von beispielsweise nur etwa 2 µm.

Das Material des Nockens 1 kann beispielsweise Stahl, Sinterstahl oder auch Gußeisen sein. Für den Einsatz 8 eignet sich bekanntes Hartmetall, wie es für Werkzeug stähle verwendet wird, z.B. Wolfram-, Titan- oder Tantal carbid, Bornitrid und dergleichen. Derartige Hartmetalle sind verhältnismäßig teuer. Dadurch, daß nicht der ganze Nocken aus diesem Werkstoff besteht, sondern nur ein Ein satz für den belasteten Bereich des Nockens vorgesehen ist, bleibt die Verteuerung in Grenzen.

Claims

1. Nocken für eine gebaute Nockenwelle einer Hubkolben- Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß in die Nockenspitze (3) ein im wesentlichen drei eckiger Hartmetall-Einsatz (8) eingebettet ist, der den wesentlichen Teil der Umfangsfläche (10) des Nockens (1) zumindest im Beschleunigungsbereich bildet und seitlich sowie an der radial inneren Begrenzungs fläche mit dem Nockenmaterial verlötet ist.

2. Nocken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenspitze (3) zur Aufnahme des Hartmetall- Einsatzes (8) eine Aussparung (4) aufweist, die seit lich von zwei die Seitenflächen des Nockens bildenden Schenkeln (5, 6) und radial nach innen zu von dem Grundkreis (7) des Nockens begrenzt ist.

3. Nocken nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß seine Umfangsfläche (10) im Bereich des Hart metall-Einsatzes (8) in Bezug auf eine zur Nocken wellen-Drehachse (D) parallelen Geraden leicht konvex ausgebildet ist.

4. Nocken nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Hartmetall-Ein satz (8) gebildete Nocken-Umfangsfläche mit NiC beschichtet ist.