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Die
vorliegende Erfindung betrifft Nockenwellenanordnungen für Motoren
und insbesondere eine Nockenwelle, die ein Nockenwellenelement enthält, das
zum Mitdrehen damit daran angebracht ist. Solch ein Nockenwellenelement
kann zum Beispiel, aber nicht ausschließlich, ein Zielglied für eine Nockenwellendrehzahl-
und Positionserfassungsanordnung umfassen.
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Es
ist bekannt, Nockenwellen mit Zielen für Drehzahl- und Positionssensoren zu versehen,
und ein Beispiel des Stands der Technik ist in der
GB-2317958 zu finden. Bei dieser Anordnung
ist das Nockenwellensensorziel einstückig mit der Nockenwelle selbst
ausgebildet. Dies erfordert die Durchführung von maschinellen Bearbeitungen
an der Nockenwelle, um die Ziellappen aus dem Vollen herzustellen.
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Statt
der einstückigen
Herstellung des Sensorziels mit der Nockenwelle wird bei einigen
Anordnungen ein Nockenwellensensorziel als eine getrennte Komponente
hergestellt und dann an der Nockenwelle zum Mitdrehen befestigt.
Beispiele für
solche Anordnungen sind in der
US-5627464 ,
US-5987973 und in der
US-6277045 zu finden. In
jedem dieser Fälle
ist eine ein Nockenwellensensorziel enthaltende getrennte Komponente
unter Verwendung eines Gewindebefestigungselements an einem Ende
der Nockenwelle befestigt.
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In
vielen Fällen
der Erfassung von Nockenwellendrehzahl und -position sei darauf
hingewiesen, dass Genauigkeit der ganzen Anordnung sehr empfindlich
für Variationen
des Luftspalts zwischen einem Sensor und seinem Ziel auf der Nockenwelle
ist. Die Breite des Luftspalts zwischen Sensor und Ziel hängt oftmals
von dem Toleranzenaufbau ab, der im Wesentlichen zwei Komponenten
umfasst. Der erste Teil ist der Toleranzenaufbau bei der Herstellung
des Sensors selbst und seiner Positionierung, oftmals an einer Halterung
oder an einem Ansatz am Zylinderkopf oder am Nockendeckel. Die zweite
Komponente ist der Toleranzenaufbau bei der Herstellung des Ziels,
seinem Anbringen an der Nockenwelle und der Positionierung der Nockenwelle
mit ausreichender Berücksichtigung
von Betriebstoleranzen und Verschleiß im Betrieb. Wenn ein Nockenwellensensorziel
an einem Teil einer Nockenwelle vorgesehen werden muss, der nicht
massiv ist, können
besondere Probleme bezüglich
einer Verformung des Ziels und/oder der Nockenwelle mit anschließenden nachteiligen
Auswirkungen auf den zugehörigen
Teil des Toleranzenaufbaus entstehen.
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Weiterhin
ist bekannt, Verbundnockenwellen herzustellen, und ein aktuelles
Beispiel solch einer Nockenwelle nach dem Stand der Technik wird
in der
US-6182361 offenbart. Bei dieser
besonderen Anordnung sind Nockenwellenlappen und Zapfenelemente
als Komponenten hergestellt, die anfangs von einem die Basis für die Nockenwelle
bildenden Rohr getrennt sind. Die Lappen und Zapfen werden dann auf
das Rohr geschoben und durch eine permanente Verriegelung in Position
festgelegt. Der bevorzugte Lösungsansatz
besteht darin, die Lappen und Zapfen in Position zu verstemmen oder
quetschen, wobei als Alternative Schweißen und Löten vorgeschlagen werden. Obgleich
die vorgeschlagenen Verfahren zur Verriegelung für Nockenlappen und Lagerzapfen
annehmbar sein können,
sollte nicht vergessen werden, dass es sich hierbei um ziemlich
große
Teile handelt.
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Die
Schrift
DE 101 29 419 zeigt
Nockenwellenelemente, die mit Nieten an dem Rohr befestigt sind.
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Wenn
eine Zielanordnung zur Nockenwellendrehzahl- und -positionserfassung
an einem nicht massiven Teil der Nockenwelle vorgesehen werden soll,
kann es sich als schwierig erweisen, sie mit ausreichender Genauigkeit
in Position zu halten. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn das
verwendete Ziel aus einer dünnen
Platte hergestellt ist. Zum Beispiel kann bei einem hohlen Teil
einer Nockenwelle das Verstemmen eines vorgeformten Ziels durch
sein Anquetschen an den hohlen Teil zu einer Quetschverformung des
Ziels, der Welle oder beider führen. Dies
kann wiederum Variationen der Luftspalttoleranz zwischen Sensor
und Ziel verursachen, die nicht akzeptabel sind. Ähnliche
Probleme können
aus Wärmeverbindungen,
wie zum Beispiel Schweißen oder
Löten,
aufgrund von Verformung beim Erwärmen
oder Abkühlen
und Schrumpfung entstehen. Darüber
hinaus erfordern solche Wärmeverbindungen
komplizierte Produktionsverfahren und -einrichtungen. Je dünner das
Material, aus dem das Ziel hergestellt ist, ist, desto größer ist
die Gefahr einer Verformung. Bei der Befestigung eines getrennten Zielglieds
an einem hohlen Teil einer Nockenwelle ist es weiterhin ersichtlich,
dass die Verwendung einer mechanischen Befestigung, wie zum Beispiel
eines Gewindebefestigungselements, möglicherweise nicht praktisch
ist.
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Es
besteht weiterhin Bedarf Nockenwellenelemente, wie zum Beispiel
Sensorziele, an Nockenwellen anzubringen, und dies mit guter Baukonsistenz
bei Massenanwendungen. Weiterhin ist ersichtlich, dass dieser Bedarf
besonders dann sehr schwer zu erfüllen sein kann, wenn solch
ein Nockenwellenelement an einem Teil einer Nockenwelle angebracht werden
soll, der hohl ist.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
einer verbesserten Nockenwellenanordnung für einen Motor.
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Demgemäß stellt
die vorliegende Erfindung eine Nockenwelle für einen Motor bereit, wobei
die Nockenwelle eine Stützwelle
umfasst, die im Bereich eines Endes davon ein Nockenwellenelement
zum Mitdrehen damit trägt,
dadurch gekennzeichnet, dass das Wellenelement durch den Kopf eines
Niets, der durch plastische Verformung des Endes der Stützwelle
gebildet ist, auf der Stützwelle
festgehalten wird.
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Die
Stützwelle
kann einen hohlen Teil enthalten, der sich von dem Ende nach innen
erstreckt. Die Stützwelle
kann ein Rohr umfassen. Der hohle Teil kann sich durch zumindest
einen Teil des Teils der Stützwelle
erstrecken, der zum Tragen des Nockenwellenelements ausgeführt ist.
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Der
Niet kann einen sich radial erstreckenden Ösenniet umfassen. Der Nietkopf
kann mittels eines Radialkaltfließdrückverfahrens, wie zum Beispiel eines
Schwing- oder Taumelnietverfahrens, gebildet sein. Der Nietkopf
kann aus einer Verformungszone der Stützwelle gebildet sein, wobei
die Verformungszone über
das Nockenwellenelement vorkragt, wenn dieses in Position ist, und
vorzugsweise vor der Verformung einen hohlen Rand an dem Ende umfasst.
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Das
Nockenwellenelement kann ein Drehsensorzielglied, vorzugsweise ein
im Wesentlichen planares Zielglied, umfassen und vorzugsweise aus einem
Flach- oder Plattenmaterial gebildet sein. Das Nockenwellenelement
kann auf einem Zapfen an dem Ende der Stützwelle angeordnet sein und
durch den Nietkopf gegen eine Schulter an der Stützwelle festgehalten werden.
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Des
Weiteren stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
einer Nockenwelle für einen
Motor bereit, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
- a) Bereitstellen einer Stützwelle
mit einem Endteil, der zum Stützen
eines Nockenwellenelements ausgeführt ist, wobei die Stützwelle
vorzugsweise einen hohlen Teil enthält, der sich durch den Endteil
nach innen oder dort hinein erstreckt und vorzugsweise ein Rohr
umfasst;
- b) Bereitstellen an dem Endteil ein Wellenelement zum Mitdrehen
mit der Stützwelle,
wie zum Beispiel ein Drehsensorzielglied; und
- c) Festhalten des Wellenelements an der Stützwelle durch plastisches Verformen
einer Verformungszone des Endteils zu einem sich radial erstreckenden
Nietkopf.
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Das
Verfahren kann Nieten des Wellenelements an die Stützwelle
unter Verwendung eines Radialkaltfließdrückverfahrens umfassen. Das
Verfahren kann Nieten des Wellenelements an die Stützwelle
unter Verwendung eines Schwing- oder Taumelnietverfahrens umfassen.
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Des
Weiteren stellt die vorliegende Erfindung einen Motor mit einer
Nockenwelle nach der vorliegenden Erfindung oder einer gemäß dem Verfahren der
vorliegenden Erfindung hergestellten Nockenwelle bereit.
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft und unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben; darin zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines Motors mit einer Nockenwellenanordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
Teilansicht eines Endes der Nockenwelle von 1 vor Beendigung
ihrer Herstellung;
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3 eine
Ansicht von 2 mit einem an dem Ende montierten
Nockenwellenelement;
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4 die
Ansicht von 3 bei Beendigung des Herstellungsvorgangs
gemäß der vorliegenden Erfindung;
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5 eine
Variation der Anordnung nach den 2 und 3;
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6 die
Ansicht von 5 bei Beendigung eines Herstellungsvorgangs
gemäß der vorliegenden Erfindung;
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7 eine
Darstellung eines Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;
und
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8 eine
Variation des Verfahrens von 7.
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Auf
die Zeichnungen Bezug nehmend, enthält ein Motor 10 einen
Zylinderblock 12, an dem ein Zylinderkopf 14 angebracht
ist. Eine oben liegende Nockenwellenanordnung 16 erstreckt
sich im Zylinderkopf 14. Die Nockenwelle 16 ist
eine röhrenförmige Nockenwelle
und besteht aus einer Reihe von Nockenwellenelementen, die eine
Reihe von Nockenwellenlappen 18 und Lagerzapfen 20 enthalten,
die jeweils an einer röhrenförmigen Stützwelle 22 verriegelt
sind.
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Die
Nockenwelle 16 trägt
ein weiteres Nockenwellenelement in Form eines Drehsensorzielglieds 24,
das an einem Ende 26 der Nockenwelle 16 angebracht
ist. Das Zielglied 24 ist durch einen Nietkopf 28 an
der Nockenwelle 16 befestigt, der durch plastische Verformung
der Stützwelle 22 selbst
geformt wird, wobei die Stützwelle 22 als
der Schaft des so gebildeten Niets 22, 28 wirkt.
Die Technik des Formens des Nietkopfs 28 wird unten ausführlicher
beschrieben. Der Nietkopf 28 hält das Zielglied 24 in Position
an der Stützwelle 22,
zumindest hinsichtlich der axialen Positionierung, und gewährleistet
vorzugsweise des Weiteren ein Mitdrehen mit der Welle 22 des
Zielglieds 24.
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Das
Zielglied 24 wird unter Zusammenwirkung mit einem Sensor 30 zur
Erfassung der Drehzahl und/oder der Position der Nockenwelle 16 verwendet.
Die so erhaltenen Informationen können zur Bestimmung der Phase
der Nockenwelle 16 in Bezug auf die Drehung einer (nicht
dargestellten) zugehörigen
Nockenwelle verarbeitet werden, und die Phaseninformationen können in
der Regel zur Zeitsteuerung von Kraftstoffeinspritzereignissen oder
zur variablen Ventilsteuerung verwendet werden.
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Der
Sensor 30 kann, wie dargestellt, axial ablesend, das heißt längs zu einer
planaren Fläche 32 des
Zielglieds 24 sein, oder er kann radial ablesend sein.
Die Zielform hängt
von der Art des verwendeten Sensors 30 und den gesuchten
Informationen ab und kann zum Beispiel einen Hallsensor umfassen.
Das Zielglied 24 kann herkömmlicherweise aus einem im
Wesentlichen planaren Material, wie zum Beispiel einem Flachmaterial
oder einer dünnen Platte,
hergestellt sein. Eine typische Dicke kann ein paar Millimeter betragen.
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Die
planare Fläche 32 des
Zielglieds erstreckt sich von einem Bereich des Zielglieds 24,
das an einem Zielzapfen 34 der Stützwelle 22 sitzt,
radial nach außen.
Dieser Bereich des Zielglieds 24 kann zweckmäßigerweise
als die Zielnabe 36 bezeichnet werden und erstreckt sich über die
ganze Strecke um den Zielzapfen 34 herum, wenn sie an der
Stützwelle 22 in
Position ist.
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Der
Zielzapfen 34 kann im Vergleich mit dem Rest der röhrenförmigen Stützwelle 22 einen
verkleinerten Durchmesser aufweisen. Das Zielglied 24 ist zum
Beispiel durch Schieben oder Drücken
auf dem Zielzapfen 34 angebracht und ist nahe einer Schulter 38 oder
im Wesentlichen daran anliegend positioniert. Die Länge des
Zielzapfens 34 wird durch die axiale Position der Schulter 38 festgelegt,
und durch dieses Merkmal wird wiederum die axiale Nennposition an
der Nockenwellenanordnung 16 der Zielfläche 32 festgelegt.
Der Außenrand
der Schulter 38 ist vorzugsweise leicht abgeschrägt oder
abgegratet, um die Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, dass Grat oder
dergleichen die ordnungsgemäße axiale
Positionierung des Zielglieds 24 behindert oder es verformt und
zu axialer Unrundheit führt.
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Das
Festhalten des Zielglieds 24 an der Stützwelle 22 wird im
Folgenden unter Bezugnahme auf zwei bestimmte, aber nicht einschränkende Variationen
der vorliegenden Erfindung ausführlicher
besprochen. In jedem Fall sei jedoch darauf hingewiesen, dass es
ein durch plastische Verformung an einem Ende 26 der Stützwelle 22 selbst
geformter Nietkopf 28 ist, der das Zielglied 24,
zumindest axial und auch zum Mitdrehen, in Position hält.
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Für den Augenblick
insbesondere auf die 2 bis 4 Bezug
nehmend, wird der Endbereich 26 der röhrenförmigen Stützwelle 22 ausführlich für eine Nockenwellenanordnung 16 gemäß einer
ersten Version der vorliegenden Erfindung betrachtet. Bei dieser
Version kann die Zielnabe 36 einen röhrenförmigen Teil 40 umfassen,
der sich axial von der Zielfläche 32 weg
erstreckt und durch zum Beispiel eine Press- oder Stanztechnik hergestellt sein
kann. Im Gebrauch sitzt der röhrenförmige Teil 40 der
Zielnabe 36 so auf dem Zielzapfen 34, dass das
freie Ende des röhrenförmigen Teils 38 gegen
die Schulter 38 stößt, die
das innere Ende und deshalb die Länge des Zielzapfens 34 definiert.
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Am
gegenüberliegenden
Ende des röhrenförmigen Teils 40 stützt die
Zielnabe 36 die Zielfläche 32,
die deshalb von der Schulter 38 weg beabstandet ist. Dadurch
wird gewährleistet,
dass der Abstand von dem durch die Schulter 38 bereitgestellten
Ausgangspunkt zur Zielfläche 32 im
Wesentlichen konstant ist und nicht durch irgendeine Krümmung bei der
Umwandlung der Zielnabe 36 von einer Axial- in eine Radialrichtung
beeinflusst wird.
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Nunmehr
für den
Augenblick auf die 5 und 6 Bezug
nehmend, ist bei einer zweiten Version der vorliegenden Erfindung
das Zielglied 24 auf im Wesentlichen eine Ebene beschränkt und
kann zum Beispiel ein flaches, scheibenförmiges Stück umfassen, das Ziele in Form
von Löchern
oder als sich radial erstreckende Zähne aufweist. In diesem Fall
versteht sich, dass die Herstellung des Zielglieds 24 einfacher
als bei der ersten Version sein kann, aber es versteht sich auch,
dass die Länge
des Zielzapfens 34 vorzugsweise dementsprechend kürzer ist.
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Bei
beiden Versionen enthält
das Ende 26 der Stützwelle 22 eine äußere Abschrägung 42A,
die dazu ausgeführt
ist, das anfängliche
Einführen
des Zielglieds 24 auf den Zielzapfen 34 zu erleichtern.
Im Inneren kann die Stützwelle
eine innere Abschrägung 42B enthalten.
Die Länge
des Zielgliedzapfens 34 ist derart, dass, sobald das Zielglied 24 in
Position ist, ausreichend Stützwellenmaterial über die
Außenfläche des
Zielglieds vorkragt, um eine Formung des Nietkopfs 28 direkt
aus dem Material der Stützwelle 22 selbst
zu gestatten. Dieses vorkragende Material kann zweckmäßigerweise
als eine Verformungszone 46 bezeichnet werden, um darauf
hinzuweisen, dass genau dieser Teil der Stützwelle 22 zur Bildung
des Nietkopfs 28 verwendet wird.
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Das
Vernieten des Zielglieds 24 mit dem Ende der Nockenwellenanordnung 16 kann
für jede der
betrachteten beispielhaften Anordnungen allgemein gleich sein und
wird deshalb für
diese gemeinsam besprochen. Mit Vernieten ist ein Stauchen einer Materialmenge
durch plastische Verformung zur Formung eines Nietkopfs 28 gemeint,
der mehrere zusammengefügte
Teile zusammenhält.
Der Nietkopf 28 kann zum Beispiel in Form einer Ausbauchung vorliegen,
die sich von dem nicht gestörten
Durchmesser des Zielzapfens 34 radial weg erstreckt. Der Nietkopf 28 kann
eine von mehreren Formen umfassen, wie zum Beispiel eine im Wesentlichen planare Fläche, einen
Pilzkopf oder einen Senknietkopf. Die besondere Form des Nietkopfs 28 ist
vorzugsweise kein einschränkender
Faktor, sondern das Prinzip der Formung des Nietkopfs 28 aus
dem Material der Stützwelle 22 selbst.
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In
den besprochenen besonderen Fällen wird
die plastische Verformung durch Radialverformung des Endes der hohlen
Stützwelle 22 ausgeübt, wobei
die Verformung nach außen
hin erfolgt, um solch einen Nietkopf zu formen, der das Zielglied 24 am
Zielzapfen festhält
und verhindert, dass es leicht vom Ende 26 der Nockenwellenanordnung 16 getrennt
wird. Der Nietkopf 28 kann dann eine Form von Niet umfassen,
die in der Technik als Ösenniet
bekannt ist, was zum Beispiel darauf hindeutet, dass der Nietkopf 28 integral
mit und vorzugsweise aus einem röhrenförmigen oder
zumindest teilweise hohlen Glied ausgebildet ist.
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Der
Zweck des Nietkopfs 28 besteht darin, das Zielglied 24 an
der Nockenwellenanordnung 16 gegen Abmontieren und vorzugsweise
so festzuhalten, dass die Zielfläche 32 und
jegliche zugehörigen Ziele
innerhalb von vorbestimmten Toleranzen zur Axialpositionierung und
axialen Unrundheit festgelegt sind. Die Toleranzen selbst werden
durch die eingesetzte bestimmte Sensorinstallation bestimmt. Für solch
ein Sensorzielglied 24, vorzugsweise für eine röhrenförmige Nockenwelle 16,
wird erwartet, dass es ein leichtes Teil ist, und eine durch den
Nietkopf 28 angelegte Axialkraft sollte dazu ausreichend
sein, das Zielglied 24 an der Schulter 38 festzuhalten
und ein Mitdrehen zu gewährleisten.
Es versteht sich jedoch, dass nach Bedarf eine weitere Befestigung
eingesetzt werden kann, um ein Mitdrehen und/oder eine Winkelausrichtung
zu gewährleisten,
zum Beispiel eine radiale Verkeilung oder Keilverzahnung.
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Des
Weiteren versteht sich, dass auch andere Nockenwellenelemente als
ein Drehsensorzielglied 24 durch einen aus dem Ende der
Nockenwelle 16 gebildeten Nietkopf 28 an einer
Nockenwellenanordnung festgehalten werden können. Wenn kein Zielglied 24 an
dem Ende der Nockenwelle 16 angebracht werden soll, könnte zum
Beispiel ein Nietkopf 28 dazu verwendet werden, einen Nockenwellenlappen,
einen Lagerzapfen, eine Druckplatte oder ein Antriebsrad, zumindest
gegen Axialverschiebung, wenn nicht sogar gegen Drehrutschen, wozu
möglicherweise
auch noch andere Verriegelungstechniken erforderlich sein könnten, zu
halten.
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Weiterhin
sei darauf hingewiesen, dass eine Ausführungsform in einer von beiden
Versionen verwendet werden kann, bei der die Stützwelle 22 nicht notwendigerweise
röhrenförmig, oder
zumindest nicht durchweg hohl ist. Bei einer teilweise massiven Stützwelle,
bei der sich zum Beispiel ein hohler Teil von einem Ende der massiven
Welle nach innen in oder durch den Zielzapfen erstreckt, kann die
vorliegende Erfindung auf im Wesentlichen die gleiche Weise für eine hohle
Stützwelle 22 ausgeübt werden. Bei
einer Nockenwelle 16, bei der das Sensorzielglied an einem
massiven Ende angebracht ist, könnte das
Ende der Welle immer noch plastisch verformt werden, um einen Nietkopf
zu bilden, ohne dass notwendigerweise vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung
abgewichen wird, wenn er in seinem allgemeinsten Sinne betrachtet
wird. Die vorliegende Erfindung wird jedoch als besonders zur Implementierung
für hohle
oder röhrenförmige Nockenwellenanordnungen 16 geeignet
erachtet.
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Im
Folgenden wird ein Verfahren betrachtet, das zur Bildung des Nietkopfs 28 aus
dem Ende 26 der Stützwelle
verwendet wird. Es kann eine Direktschub- oder -pressniettechnik
eingesetzt werden, sie wird jedoch nicht bevorzugt und insbesondere
nicht für röhrenförmige Nockenwellen
bevorzugt. Sie wird deshalb nicht oft verwendet, weil die hohen
Schubkräfte
im Gebrauch solch einer Technik den Nietschaft stauchen könnten. Bei
einer röhrenförmigen Nockenwelle 16,
kann sich solch eine Stauchung des Schafts in einen Rundlauffehler
der Nockenwelle 16 an irgendeiner Stelle entlang seiner
Länge auswirken.
Darüber
hinaus können
im Bereich es Nietkopfs 28 aufgrund schneller Metallverformung
metallurgische Probleme verursacht werden, und der Prozess kann
laut sein. Aus diesem Grunde wird ein Radialkaltfließdrückverfahren,
wie er nun unter Bezugnahme auf die 7 und 8 betrachtet
wird, stark bevorzugt.
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Verschiedene
solche Radialkaltfließdrückverfahren
sind unter einem oder mehreren der folgenden Namen bekannt, zum
Beispiel „Schwing-", „Kreisel-", „Dreh-", „Schaukel-" oder „Taumel-"Nieten. Es sei darauf
hingewiesen, dass in bestimmten äquivalenten
Fällen
ein Rollenkopf-Verstemmprozess verwendet werden kann, und dies kann
als immer noch in den allgemeinen Schutzbereich der besprochenen
Verfahren fallend erachtet werden. Die Verwendung solcher Verfahren
in der Technik der Nockenwellenherstellung und insbesondere zur
Bildung von Nietköpfen
aus dem Ende von Motornockenwellen, ist gemäß dem derzeitigen Wissen der
Anmelder bisher nicht offenbart worden.
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Zunächst insbesondere
auf 7 Bezug nehmend, wird das allgemeine Prinzip eines
Radialkaltfließdrückverfahrens
in Form einer Schwing- oder Kreiselnietbewegung
dargestellt. Ein in der Technik als Pinne 48 bekanntes
Werkzeugglied ist in einem vorbestimmten Winkel in einem (nicht
gezeigten) Maschinenkopf angebracht. Der Nietwinkel ist in Abhängigkeit
von dem gewünschten
Ergebnis, zum Beispiel von 1° bis
8°, eingestellt
und kann von dem Fachmann während
Entwicklungstests herausgefunden werden. Die Pinne 48 ist
zur Drehachse abgewinkelt, und ihr Nietamboss 50 sitzt
bei röhrenförmigen oder hohlen
Nietwerkstücken 22 innen
oder bei massiven Werkstücken
oben drauf.
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Die
Spindel des Maschinenkopfs dreht das versetzte Ende 52 der
Pinne 48 um die Mittellinie des Maschinenkopfs, die vorzugsweise
auf die Mittellinie C/L der Nockenwelle 16 ausgerichtet
ist. Diese Drehung kann unidirektional sein und wird durch den Kreis 54 als
solche dargestellt, wobei eine typische Drehzahl 1500 bis 3000 Umdrehungen
pro Minute ist. Die Pinne 48 wird dann in Kontakt mit der
Verformungszone 46 einer hohlen Stützwelle 22 einer Nockenwelle 16 gemäß der vorliegenden
Erfindung gebracht, und es wird ein vorzugsweise konstanter Druck
angelegt, wobei das Zielglied 24 bereits angebracht worden
ist. Dann verformen der Druck und die Bewegung allmählich die
Verformungszone 46 zu einem sich radial erstreckenden Nietkopf 28,
so dass der Nietkopf 28 und die Stützwelle 22 einen Niet 28, 22 der
in der Technik manchmal als Ösenniet
bekannten Art bilden. Diese einfache Form des Radialkaltfließdrückens ist
für die
Nietart ziemlich schnell und ist wirtschaftlich, wodurch es für massengefertigte
Produkte wie Nockenwellen und insbesondere für röhrenförmige Nockenwellen 16 geeignet
ist.
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Nunmehr
insbesondere auf 8 Bezug nehmend, kommt eine
Variation des Themas des Radialkaltfließdrückens in Form eines so genannten Taumelnietens
in Betracht. Das allgemeine Prinzip ähnelt dem bezüglich 7 besprochenen
Schwing- oder Kreiselnieten, wobei der Hauptunterschied darin liegt,
dass die Drehung eine komplexere Form beschreibt. Zum Beispiel werden
pro Zyklus vier Durchläufe/Blütenblätter gezeigt,
wobei die Durchläufe
alle die Mitte berühren
und dort herum winkelförmig gleich
beabstandet sind. Es sind mehr oder weniger Durchläufe möglich, und
die Nietsetzpinne 48 kann als ein Blütenblatt für jede Umdrehung der Maschinenkopfspindel
beschreibend betrachtet werden. Das Material kann nach außen, wenn
sich die Pinne 48 radial nach außen bewegt, und dann nach innen gedrückt werden,
wenn sich die Pinne 48 wieder zur Mitte zurück bewegt.
Diese Version verlängert
in der Regel die Nietzeit im Vergleich zum Schwingnieten, kann sich
aber als bevorzugt erweisen, wenn mit einer dickeren röhrenförmigen Stützwelle
oder einer massiven gearbeitet wird.
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In
jedem Fall kann die Verwendung des Radialkaltfließdrückens pro
Werkstück
auch länger
dauern als einfaches Pressnieten. Jedoch bedeutet das Prinzip des
Vorgangs, dass die an die Stützwelle 22 angelegte
Stauchlast bis zum 6-Fachen niedriger ist als bei einem Pressnietverfahren,
um das gleiche Ausmaß an
Verformung der Verformungszone 46 zu erzeugen. Die Verwendung
dieser bedeutend reduzierten Stauchlast hilft dabei, die Möglichkeit
einer Verformung des Nockensensorzielglieds 24 und seiner
Stützwelle 22 zu
reduzieren.
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Der
Fachmann wird für
eine allgemeine Anleitung bezüglich
der Prinzipien des Radialkaltfließdrückens auf die
US-Patente 3 899 909 und
3 800 579 und auf mehrere der darin
zitierten Schriften verwiesen. Weitere Informationen können auf
der Internet-Website
www.guillemin.net nachgelesen
werden.
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Die
Verbesserungen bei der Befestigung des Ziels und bei der allgemeinen
Herstellung der Nockenwelle reduzieren den Druck auf das Sensorsystem
bezüglich
Toleranzenaufbau und helfen dabei, die Kosten für die Nockenwellenherstellung
niedrig zu halten, da weder Schweißen noch separate mechanische
Befestigungen erforderlich sind. Die Struktur der zusammengefügten Teile ändert sich
wenig oder gar nicht, und sie müssen
nur mit einer begrenzten Verformung und einem begrenzten Druck beaufschlagt
werden. Da Mehrfachkopfnietmaschinen verwendet werden können, und
sich der Prozess für
einen hohen Grad an Automation zusammen mit geringer Lärmbelästigung
eignet, wird der Prozess als eine wesentliche Verbesserung und Ergänzung der Nockenwellenherstellung
nach dem Stand der Technik erachtet.