DE60317875T2 - Nockenwellenauslegung für Motoren - Google Patents

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Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Schrift DE 101 29 419 zeigt Nockenwellenelemente, die mit Nieten an dem Rohr befestigt sind.
  • 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.
  • 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.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer verbesserten Nockenwellenanordnung für einen Motor.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; darin zeigen:
  • 1 eine Seitenansicht eines Motors mit einer Nockenwellenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine Teilansicht eines Endes der Nockenwelle von 1 vor Beendigung ihrer Herstellung;
  • 3 eine Ansicht von 2 mit einem an dem Ende montierten Nockenwellenelement;
  • 4 die Ansicht von 3 bei Beendigung des Herstellungsvorgangs gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 5 eine Variation der Anordnung nach den 2 und 3;
  • 6 die Ansicht von 5 bei Beendigung eines Herstellungsvorgangs gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 7 eine Darstellung eines Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • 8 eine Variation des Verfahrens von 7.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (10)

  1. Nockenwelle für einen Motor, wobei die Nockenwelle (16) eine Stützwelle (22) umfasst, die im Bereich eines Endes (26) davon ein Nockenwellenelement (24) zum Mitdrehen damit trägt, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellenelement (24) durch den Kopf (28) eines Niets (22, 28), der durch plastische Verformung des Endes (26) der Stützwelle (22) gebildet ist, auf der Stützwelle (22) festgehalten wird.
  2. Nockenwelle nach Anspruch 1, wobei die Stützwelle (22) einen hohlen Teil enthält, der sich von dem Ende (26) nach innen erstreckt, wobei die Stützwelle (22) vorzugsweise ein Rohr umfasst.
  3. Nockenwelle nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Niet (22, 28) einen sich radial erstreckenden Ösenniet umfasst.
  4. Nockenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Nietkopf (28) mittels eines Radialkaltfließdrückverfahrens, wie zum Beispiel ein Schwing- oder Taumelnietverfahren, gebildet ist.
  5. Nockenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Nietkopf (28) aus einer Verformungszone (46) der Stützwelle (22) gebildet ist, wobei die Verformungszone über das Nockenwellenelement (24) vorkragt, wenn dieses in Position ist, und vorzugsweise vor der Verformung einen hohlen Rand an dem Ende (26) umfasst.
  6. Nockenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Nockenwellenelement (24) ein Drehsensorzielglied, vorzugsweise ein im Wesentlichen planares Zielglied, umfasst, das vorzugsweise aus einem Flach- oder Plattenmaterial gebildet ist.
  7. Nockenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Nockenwellenelement (24) auf einem Zapfen (34) an dem Ende (26) der Stützwelle (22) angeordnet ist und durch den Nietkopf (28) gegen eine Schulter (38) an der Stützwelle festgehalten wird.
  8. Verfahren zur Herstellung einer Nockenwelle (16) für einen Motor (10), wobei das Verfahren Folgendes umfasst: a) Bereitstellen einer Stützwelle (22) mit einem Endteil (34), der zum Stützen eines Nockenwellenelements (24) ausgeführt ist, wobei die Stützwelle vorzugsweise einen hohlen Teil enthält, der sich durch den Endteil nach innen erstreckt und vorzugsweise ein Rohr umfasst; b) Bereitstellen an dem Endteil ein Wellenelement zum Mitdrehen mit der Stützwelle, wie zum Beispiel ein Drehsensorzielglied (24); und c) Festhalten des Wellenelements an der Stützwelle durch plastisches Verformen einer Verformungszone (46) des Endteils zu einem sich radial erstreckenden Nietkopf (28).
  9. Verfahren nach Anspruch 8, das Nieten des Wellenelements (24) an die Stützwelle (22) unter Verwendung eines Radialkaltfließdrückverfahrens, wie zum Beispiel Schwing- oder Taumelnieten, umfasst.
  10. Motor (10) mit einer Nockenwelle (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder einer Nockenwelle (16), die gemäß dem Verfahren von Anspruch 8 oder 9 hergestellt ist.
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