DE3743816C2

DE3743816C2 - Nocken für eine gebaute Nockenwelle einer Hubkolben-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3743816C2
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: 1996-09-05
Anticipated expiration: 2007-12-24
Also published as: DE3743816A1

Description

Die Erfindung bezieht sich aufeinen Nocken für eine gebaute Nockenwel le einer Hubkolben-Brennkraftmaschine.

Im Zuge der Optimierung der Gaswechselsteuerung bei Hubkolben- Brennkraftmaschinen zum Zwecke der Verlegung des maximalen Dreh moments in den Bereich niedriger Drehzahlen und Verringerung der Überschneidung der Einlaß- und Auslaßventilzeiten kommt es zu einer erheblichen mechanischen Belastung der Nocken infolge einer Ver kleinerung des Nockenspitzenradius und gelegentlich auch einer Ver größerung des Nockenhubes.

Zu dieser Problematik ist aus der DE-PS 9 53 672 eine Ventilsteuerung für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine bekannt. Dort sind zwischen den Nocken und den oberen Ventilenden Schlepphebel angeordnet, wobei die Schlepphebel mit Einlagen aus Hartmetall versehen sind.

Ferner ist aus der GB-PS 859 327 eine Nockenwelle bekannt, deren Nocken eine umlaufende Hohlkehle aufweisen, die mit einem abriebfesten Material gefüllt ist.

Um die zulässige Hertz′sche Flächenpressung zwischen dem Nocken und den Nockenfolger zu erhöhen, ist es darüber hinaus bekannt, den Nocken mit einer ledeburitischen Randschicht zu versehen, indem entweder das Schalenhartgußverfahren angewandt oder ein Umschmelzhärten der Umfangsfläche des Nockens vorgenommen wird. Durch diese Verfahren kann eine zulässige Flächenpressung 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 steilen Anstiegsflanke verwirklicht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in die Nocken spitze ein Hartmetall-Einsatz eingebettet ist, der den wesentlichen Teil der Umfangsfläche des Nockens im Beschleunigungsbereich bildet und seitlich sowie an seiner radial inneren Begrenzungsfläche mit dem Nockenmaterial verlötet ist.

Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag wird ein Nocken geschaffen, der in dem beanspruchten Bereich einer spezifischen Flächenpressung von mindestens 1500 N/mm² standhält, so daß ein sehr "scharfer" Nocken verwirklicht werden kann. Naturgemäß muß auch der Nockenfolger, also der Tassenstößel, Kipphebel, Schwenkhebel und dergleichen, an seiner mit dem Nocken in Berührung kommenden Fläche einen ebenso harten Werkstoff aufweisen.

Zur Aufnahme des Hartmetall-Einsatzes weist die Nockenspitze vorzugs weise 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 großflächig an Wänden des Nockens an, so daß nach dem Verlöten mit einem Cu- oder Ag-Lot eine sichere Befestigung des Einsatzes gewährleistet ist. Außerdem sind die Kanten des spröden Hartmetall-Einsatzes gegen Ausbrechen geschützt.

Die Umfangsfläche kann im Bereich des Hartmetall-Einsatzes gegenüber der Umfangsfläche im Bereich der Schenkel leicht ballig ausgebildet sein, um zu erreichen, daß nur der Hartmetall-Einsatz, nicht jedoch die aus weicherem Material bestehenden Schultern zum Tragen kommen. Die Balligkeit kann sehr gering sein und beispielsweise 2 µm betragen.

Eine weitere Steigerung der Verschleißfestigkeit wird erreicht, wenn der von dem Hartmetall-Einsatz gebildete Teil der Nocken-Umfangsfläche mit NiC beschichtet 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 1 auf einen zylindrischen Tragkörper, vorzugsweise auf ein Rohr, aufgeschoben 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 die radial nach innen zu von dem Grundkreis 7 des Nockens 1 begrenzt ist. In die Aussparung 4 ist ein Hartmetall-Einsatz 8 eingebettet, der mit den Innenflächen der Schenkel 5 und 6 sowie mit der Bodenfläche 9 der Aussparung 4 mittels eines Cu- oder Ag-Lotes verlötet ist.

Der Hartmetall-Einsatz 8 bildet die Umfangsfläche 10 des Nockens 1 zumindestens in dem Beschleunigungsbereich des Nockens 1. 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 Öffnungsflanke ergibt.

Um zu erreichen, daß der Nocken 1 im Bereich des Hartmetall-Einsatzes 8 nur mit diesem Hartmetall-Einsatz 8 an dem nicht gezeigten Nockenfolger zur Anlage kommt, ist die Umfangsfläche 10 im Bereich des Hartmetall-Einsatzes 8 leicht ballig 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 Hartmetall-Einsatz 8 eignet sich bekanntes Hartmetall, wie es für Werkzeugstähle verwendet wird, z. B. Wolfram-, Titan- oder Tantalcarbid, Bornitrid und dergleichen. Derartige Hartmetalle sind verhältnismäßig teuer. Dadurch, daß nicht der ganze Nocken 1 aus diesem Werkstoff besteht, sondern nur ein Einsatz für den belasteten Bereich des Nockens 1 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 Hartmetall-Einsatz (8) eingebettet ist, der den wesentlichen Teil der Umfangsfläche (10) des Nockens (1) im Beschleunigungsbereich bildet und seitlich sowie an seiner 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 die Umfangsfläche (10) im Bereich des Hart metall-Einsatzes (8) gegenüber der Umfangsfläche (10) im Bereich der Schenkel (5, 6) leicht ballig ausgebildet ist.

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