DE4307562A1 - Verfahren zur Herstellung eines Steuernockens einer gebauten Steuerwelle, insbesondere für den Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines Steuernockens einer gebauten Steuerwelle, insbesondere für den Ventiltrieb einer BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung geht gemäß dem Oberbegriff des Pa
tentanspruches 1 von der DE-A 23 36 241 aus.
Für die serienmäßige Verwendung gebauter Steuerwellen mit
von der Welle gesondert gefertigten Steuernocken der vor
bekannten Bauart ist u. a. auch wesentlich der Verfahrens
aufwand zur Herstellung einer der fertigen Außenkontur
des Steuernockens maß- und winkelgenau zugeordneten
Wellen-Aufnahmebohrung im Steuernocken.
Aufgabe der Erfindung ist es, das gattungsgemäße Her
stellverfahren für eine Massenfertigung der gebauten
Steuerwelle so weiterzubilden, daß in jedem Steuernocken
eine genaue geometrische Zuordnung der Wellen-Aufnahme
bohrung zur maß- und formgenau gefertigten Außenkontur in
einfacher und zuverlässiger Verfahrensweise erzielt wird.
Diese Aufgabe wird nach den kennzeichnenden Merkmalen des
Patentanspruches 1 dadurch gelöst, daß der Steuernocken
in einer mit der Drehachse zur Achse der Wellen-Aufnahme
bohrung koaxial positionierten Werkstückaufnahme einer
Fertigungsmaschine abschnittsweise konturengenau einge
spannt gehalten wird, wobei die Wellen-Aufnahmebohrung
auf einen vorbestimmten Schrumpf-Durchmesser feingedreht
wird.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der
Verwendung der maß- und formgenau gefertigten Außenkontur
des Steuernockens als ausschließlicher Bezugspunkt für
die spanabhebende Bearbeitung der Wellen-Aufnahmebohrung
zu sehen. Da die Verwendung einer der ansonsten funk
tionslosen Stirnseiten des Steuernockens als möglicher
Bezugspunkt entfällt, ergibt sich mit der erfindungsge
mäßen Verfahrensweise eine in der Maß und Winkelqualität
hochwertige Zuordnung der Wellen-Aufnahmebohrung zur be
reits verwendungsfähigen Außenkontur des Steuernockens.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich aus der
Kombination der verwendungsfähigen Außenkontur als Be
zugspunkt mit der spanabhebenden Bearbeitung der Wellen
aufnahmebohrung durch Feindrehen. Bei Verwendung eines
starren, biegesteifen Drehmeißels zum Feindrehen der im
Steuernocken vorgeformt angeordneten Wellen-Aufnahmeboh
rung ist bei dessen abweichender Lage trotzdem eine ge
naue Zuordnung zur Außenkontur erzielbar. Weiter ist die
mechanische Belastung des Schmiedesinter-Nockens durch
das Feindrehen gegenüber anderen spanabhebenden Bearbei
tungen deutlich geringer, so daß z. B. ein Platzen des
Sinter-Steuernockens vermieden wird.
Der vorzugsweise aus einem legierten, insbesondere hoch
legierten Stahlpulver hergestellte Steuernocken kann in
Anwendung des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens nach
dem Schmiedesintern, insbesondere unmittelbar mit der ge
gebenen Verfahrenstemperatur, jedoch vor dem Feindrehen
der Wellen-Aufnahmebohrung, durch Abschreckhärten gehär
tet werden. Anschließend wird der Steuernocken in der er
zielten Härte mittels eines Diamant-Drehmeißels in der
Aufnahmebohrung feingedreht. Damit wird eine in der Rund
heit genaue Wellen-Aufnahmebohrung für einen flächig
satten Schrumpfsitz des Steuernockens auf der Welle bei
einer für den Sinterwerkstoff günstigen Schrumpfspannung
erzielt. Die Gefahr von beim Schrumpfen platzender
Sinter-Steuernocken reduziert sich damit erheblich. Wei
ter wird mit der im gehärteten Steuernocken in der Auf
nahmebohrung mittels des Diamant-Drehmeißels erzeugten
Drehspur durch ihre erhebliche Formbeständigkeit am Ende
des Schrumpfvorganges ein wirkungsvolles Verkrallen mit
der Welle bewirkt. Auch dies reduziert das Maß der
Schrumpfvorspannung für eine sichere Drehmomentübertra
gung zwischen Steuerwelle und Steuernocken vorteilhaft.
Um eine insgesamt kostengünstige und leichte, gebaute
Steuerwelle zu erreichen, werden die erfindungsgemäß her
gestellten Steuernocken auf einer durch spitzenloses
Schleifen feinbearbeiteten Hohlwelle maschinell für ther
misches Schrumpfen positioniert. Zum leichteren Auffädeln
der Steuernocken auf die Welle weist jeder Steuernocken
eine an einer Stirnseite der Wellen-Aufnahmebohrung kon
zentrisch zugeordnete Ansenkung auf. Diese wird mit der
Aufnahmebohrung in einem Arbeitsgang mittels des Diamant-
Drehmeißels feingedreht.
Die Erfindung ist anhand einer in der Zeichnung schema
tisch dargestellten Vorrichtung zur Durchführung des Ver
fahrens beschrieben.
Bei dem Herstellverfahren für einen Steuernocken 1 einer
nicht dargestellten, gebauten Steuerwelle wird von einem
pulvermetallurgisch hergestellten Steuernocken 1 ausge
gangen, der in seiner aus einem Grundkreis 2 und einem
Nocken 3 bestimmten Außenkontur 4 durch Schmiedesintern
maß- und formgenau gefertigt ist. Weiter weist der
Sinter-Steuernocken 1 eine mit Aufmaß vorgeformte Wellen-
Aufnahmebohrung 5 auf zur späteren Anordnung auf einer
hohlen, abschnittsweise angedeuteten Steuerwelle 6. Die
als Hohlwelle gestaltete Steuerwelle 6 hat über ihre ge
samte Länge einen einheitlichen Außendurchmesser, der für
eine Feinbearbeitung der Steuerwelle 6 am Außenumfang 7
durch spitzenloses Schleifen vorteilhaft ist. Auf der im
Außenumfang 7 maß- und formgenau geschliffenen Steuer
welle 6 wird schließlich jeder fertig bearbeitete Steuer
nocken 1 durch thermisches Schrumpfen drehfest angeord
net.
Der Schmiedesinter-Steuernocken 1 wird mit dem Ziel hoher
Verschleißfestigkeit aus einem insbesondere hochlegierten
Stahlpulver gefertigt, wobei mit diesem Werkstoff der
Steuernocken 1 beispielsweise im unmittelbaren Anschluß
an das Schmiedesintern durch rasches Abkühlen aus der
Schmiedesinter-Temperatur härtbar ist. In dem durch Ab
schreckhärten in der maß- und formgenauen Außenkontur 4
verschleißfesten Steuernocken 1 wird im folgenden die
vorgeformte Wellen-Aufnahmebohrung 5 spanabhebend bear
beitet.
Zur Erzielung eines satten Schrumpfsitzes zwischen
Steuernocken 1 und Steuerwelle 6 ist für die Wellen-Auf
nahmebohrung 5 eine erhebliche Naß- und Formgenauigkeit
gefordert. Als weiteres Erfordernis tritt bei einem
Steuernocken 1 mit bereits fertiger, verwendungsfähiger
Außenkontur 4 hinzu die exakte maß- und winkelhaltige Zu
ordnung der Wellen-Aufnahmebohrung 5 zur Außenkontur 4.
Beide Erfordernisse erfüllt das erfindungsgemäße Verfah
ren dadurch, daß der Steuernocken in einer mit der
Drehachse 8 zur Achse 9 der Wellen-Aufnahmebohrung 5 ko
axial angeordneten Werkstückaufnahme 10 einer Fertigungs
maschine zumindest abschnittsweise konturgenau einge
spannt eingehalten wird, wobei die Wellen-Aufnahmebohrung
auf einen vorbestimmten Schrumpf-Durchmesser feingedreht
wird.
Die zur Durchführung dieses Verfahrens dienende Werk
stückaufnahme 10 ist zweigeteilt in einen mit einer ma
schinenseitigen Dreheinrichtung 11 starr verbundenen An
schlagbacken 12 und in einen relativ zum Anschlagbacken
12 beweglich angeordneten Spannbacken 13. Der gemäß Pfeil
A beweglich angeordnete Spannbacken 13 wirkt mit einer
durch Pfeil B symbolisch veranschaulichten Spanneinrich
tung zusammen.
Der Spannbacken 13 weist eine dem Nocken 3 des Schmiede
sinter-Steuernockens 1 konturgenau angepaßte Spannfläche
14 und der Anschlagbacken 12 eine dem Grundkreis 2 des
Steuernockens 1 konturgenau angepaßte Spannfläche 15 auf.
Eine Achse 16 der entsprechend dem Grundkreis 2 kreisbo
genförmigen bzw. zylindrischen Spannfläche 15 ist mit der
Achse 9 der Wellen-Aufnahmebohrung 5 identisch und mit
der Drehachse 8 der die Werkstückaufnahme 10 tragenden
Dreheinrichtung 11 fluchtend angeordnet.
Der in der Werkstückaufnahme 10 konturgenau gehaltene
und durch das Abschreckhärten im wesentlichen durchgehär
tete Steuernocken 1 wird in der Wellen-Aufnahmebohrung 5
mit einem Diamant-Drehmeißel feingedreht. Eine an einer
Stirnseite des Steuernockens 1 vorgesehene, dem leichte
ren maschinellen Auffädeln des Steuernockens 1 auf die
Steuerwelle 6 dienende Ansenkung 17 kann in einem Ar
beitsgang mit der Aufnahmebohrung 5 feingedreht werden.
Schließlich wird jeder Steuernocken 1 auf der Steuerwelle
6 maschinell für thermisches Schrumpfen in der entspre
chenden Position und relativen Winkellage angeordnet.
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung eines Steuernockens einer
gebauten Steuerwelle, insbesondere für den Ventil
trieb einer Brennkraftmaschine,
- - bei dem ein pulvermetallurgisch hergestellter Steuernocken in seiner aus Grundkreis und Nocken bestimmten Außenkontur durch Schmiede sintern maß- und formgenau gefertigt und
- - mit einer Welle durch Schrumpfen einer Wellen- Aufnahmebohrung des Steuernockens verbunden wird,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß der Steuernocken in einer mit der Drehachse zur Achse der Wellen-Aufnahmebohrung koaxial angeordneten Werkstückaufnahme einer Fertigungsmaschine zumindest abschnittsweise konturengenau eingespannt gehalten wird, wobei
- - die Wellen-Aufnahmebohrung auf einen vorbe stimmten Schrumpf-Durchmesser feingedreht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Steuernocken aus einem legierten Stahlpul
ver hergestellt und nach dem Schmiedesintern, je
doch vor dem Feindrehen der Wellen-Aufnahmebohrung
durch Abschreckhärten gehärtet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Wellen-Aufnahmebohrung und eine
dieser an einer Stirnseite des Steuernockens kon
zentrisch zugeordnete Ansenkung in einem Arbeits
gang mit einem Diamant-Drehmeißel feingedreht wer
den.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Steuernocken auf einer durch
spitzenloses Schleifen feinbearbeiteten Welle, ins
besondere Hohlwelle, maschinell für thermisches
Schrumpfen positioniert wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Werkstückaufnahme (10) zweigeteilt ist in einen mit einer maschinenseitigen Dreh einrichtung (11) starr verbundenen Anschlag backen (12) und in einen relativ zum Anschlag backen (12) beweglich angeordneten Spannbacken (13), wobei
- - der Spannbacken (13) eine dem Nocken (3) des Steuernockens (1) konturgenau angepaßte Spann fläche (14) und
- - der Anschlagbacken (12) eine dem Grundkreis (2) des Steuernockens (1) konturgenau ange paßte Spannfläche (15) aufweist, deren
- - mit der Achse (9) der Wellen-Aufnahmebohrung (5) des Steuernockens (1) identische Achse (16) mit der Drehachse (8) der die Werkstück aufnahme (10) tragenden Dreheinrichtung (11) fluchtend angeordnet ist.
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