DE671431C

DE671431C - Nockenwelle

Info

Publication number: DE671431C
Application number: DEA85616D
Authority: DE
Inventors: Denis Tabor Brock; George Joseph Trapp
Original assignee: Automotive Products PLC
Current assignee: Automotive Products PLC
Priority date: 1937-01-27
Filing date: 1938-01-25
Publication date: 1939-02-07

Description

A 85616

Es ist bekannt, Walzen oder sonstige Maschinenteile aus einem inneren metallischen Kern und einem äußeren Mantel aus künstlicher Steinmasse herzustellen. Ferner sind auch Kolbenbolzen für Brennkraftmaschinen bekannt, die aus einem inneren profilierten Kern aus Leichtmetall und einem äußeren Stahlmantel bestehen.
Demgegenüber bezieht sich die Erfindung auf die Ausbildung von Nockenwellen mit einem Außenmantel und einem inneren Kern, der mit dem Außenmantel in zwangsläufig treibender Verbindung steht, und besteht im wesentlichen darin, daß der Außenmantel mit über seine ganze Länge sich erstreckenden Vertiefungen versehen ist, die mit Vorsprüngen des Kernes in Eingriff stehen. Durch die Erfindung wird eine Treibwelle geschaffen, welche bei verhältnismäßig geringem Gewicht allen an sie gestellten Anforderungen entspricht. Die Welle- nach der Erfindung ist besonders anwendbar von Nockenwellen für Brennstoffeinspritzpumpen, da- gerade in diesem Anwendungsgebiet jede Gewichtsersparnis von größtem Vorteil ist, insbeson- dere dann, wenn die Einspritzpumpe für ein Luftfahrzeug verwendet werden soll.

Bei der Nockenwelle nach der Erfindung ist der Kern vorteilhaft im Querschnitt profiliert ausgebildet, so daß er nach dem Einbau in den Außenmantel mit diesem sich in der Längsrichtung erstreckende Höhlungen bildet, die eine wesentliche Gewichts- und Werkstoffersparnis bedingen. Beispielsweise kann der Kern tiefe Nuten von im wesentliehen dreieckigem Querschnitt enthalten, deren offene Seiten durch im Innern des Außenmantels angeordnete Längsrippen ausgefüllt sind. Nach einer besonders günstigen Ausführungsform der Erfindung kann ferner der Kern aus Blechmaterial zusammengesetzt sein. Hierbei kann er einen im wesentlichen

dreieckigen Querschnitt erhalten und mit seinen durch den Dreiecksquerschnitt gebildeten Längskanten mit im Innern des Außenmantels angeordneten Längsnuten in Eingriff stehen. In allen Fällen wird vorteilhaft gemäß der Erfindung der im Innern des Außenmantels angeordnete Kern als besonderes Werkstück gesondert von einem Endteil ausgebildet, durch welchen das Drehmoment auf ίο die oder von der Nockenwelle übertragen wird und zweckmäßig mit den übrigen Kernteilen durch Schweißen verbunden sei. Vorzugsweise wird schließlich die Erfindung mit allen ihren Ausführungsformen in der Weise verwirklicht, daß der Außenmantel aus Stahl und der Kern aus Leichtmetall oder einer Leichtmetallegierung besteht.

In den beiliegenden Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar .zeigen:

Fig. ι eine Seitenansicht einer Nockenwelle, die teilweise im Schnitt dargestellt ist, um das Innere der Welle erkennen zu lassen, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. ι und

Fig. 3 und 4 entsprechende Ansichten einer abgeänderten Ausführung der Nockenwelle, wobei der Schnitt in Fig. 4 nach der Linie 4-4 der Fig. 3 gelegt ist.

Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausbildung ist die Nockenwelle insbesondere für eine vierzylindrige Brennstoffeinspritzpumpe einer Brennkraftmaschine bestimmt. Sie besteht aus einem äußeren rohrförmigen Glied 10, auf dem vier Nocken 11, 12, 13 und 14 ausgebildet sind, die normalerweise zur Betätigung der entsprechenden (nicht dargestellten) Kolben der Brennstoffeinspritzpumpe dienen. Im Inneren des äußeren GHedes 10 ist ein Kern angeordnet, der allgemein mit 15 bezeichnet ist. Dieser Kern ist aus mehreren Teilen zusammengesetzt und besteht in seinem mittleren Teil aus drei Blechstreifen 16, 17 und 18, deren Kanten 19 durch Schweißen derart miteinander verbunden sind, daß die in Fig. 2 dargestellte, im wesentlichen dreieckige Ausbildung entsteht. Die Kanten der Streifen 16, 17 und 18 passen genau in Längsnuten 20, welche im Inneren des äußeren Gliedes ro ausgebildet sind. In dieser Weise wird eine treibende Verbindung zwischen dem Kern und dem äußeren Glied hergestellt, welche im wesentlichen über die ganze Länge des äußeren Gliedes reicht. Der Kern weist ferner Endteile 21 und 22 auf, die bei 23 mit Gewinde versehen sind und bei 24 konisch ausgebildet sind, um die Zahnräder oder einen (nicht dargestellten) anderen Mechanismus aufnehmen zu können, durch den die Nockenwelle mit der Brennkraftmaschine und auch mit dem Regler der Einspritzpumpe verbunden ist. Jeder der Endteile 21 und 22 ist mit einem kreisförmigen Flansch 25 ausgebildet, welcher genau in das äußere Glied 10 hineinpaßt. Ferner ist ein im Querschnitt dreieckiger Zapfen 26 vorgesehen, um die Verbindung mit den Streifen 16, 17 und 18 herzustellen. Die Streifen werden vorteilhaft, wie bei 27 dargestellt, in ihrer Lage verschweißt, so daß der Kern sehr fest und doch von geringem Gewicht ist.

Man erkennt, daß ein an den Endteilen 21 oder 22 ausgeübtes Drehmoment von dem dreieckigen Teil 16, 17, 18 des Kernes 15 übertragen wird und sich von dort über die Längsnut 20 auf die ganze Länge des äußeren Gliedes 10 verteilt. In dieser Weise ist die Gefahr einer Überlastung einer besonderen Stelle des äußeren Gliedes 10 beträchtlich geringer. Infolgedessen kann die Metallstärke verringert werden, um das Gewicht herabzusetzen, wie dies für Pumpen für Flugzeugmotoren sehr erwünscht ist.

Die beschriebene Nockenwelle ist in RoI-lenlagern gelagert, welche aus äußeren feststehenden Laufflächen 28 und in Käfigen 30 geführten Rollen 29 bestehen. Man erkennt, daß die Endteile 21 und 22 des Kernes 15 mit genau geschliffenen Laufbahnen 31 versehen sind, die unmittelbar mit den Rollen 29 zusammenwirken.

Eine abgeänderte Ausbildung einer Nockenwelle ist in Fig. 3 und 4 dargestellt. In diesem Fall ist der mit 15 bezeichnete Kern aus einem einzigen Stück Leichtmetall, wie Aluminium- oder Magnesiumlegierung, ausgebildet. Das äußere Glied 10 ist, wie im vorstehenden besprochen, rohrförmig ausgebildet und besitzt Nocken 11 bis 14. Das Innere dieses Gliedes ist mit Längsnuten versehen, so daß sechs Führungen 20 entstehen, die, wie aus Fig. 4 hervorgeht, im gleichen Abstand voneinander angeordnet sind. Der mittlere Teil des Kernes weist sechs tiefe, im wesentlichen dreieckig ausgebildete fluten 32 auf, so daß radiale Stege 33 entstehen, deren Enden in den Nuten 20 des äußeren Gliedes 10 gleiten. In dieser Weise werden die offenen Teile der Nuten 32 durch Längsrücken 34 auf der Innenseite des Gliedes 10 ausgefüllt, so daß eine gut verteilte Antriebsverbindung zwischen dem Kern 15 und dem Glied 10 gewährleistet ist. Genau wie im vorstehenden Fall dienen die Endteile 21 und 22 zur Übertragung des Drehmomentes von der oder auf die Nockenwelle und besitzen eine für diesen Zweck geeignete Ausbildung. Rollenlager 28,29 und 30 sind ebenfalls vorgesehen, doch ist in diesem Fall ein innerer Laufring 35 auf jedem der Endteile 21 und 22 aufgeschrumpft oder in. anderer Weise be-

festigt, da diese Endteile aus Leichtmetall bestehen, welches zur Zeit noch nicht genügend hart hergestellt werden kann, um der Einwirkung der Rollen 29 zu widerstehen.
Man erkennt, daß verschiedene Abänderungen in der Ausbildung der verbesserten Antriebswelle und des Kernes möglich sind; so können diese Teile beispielsweise einen vollen Querschnitt besitzen, vorausgesetzt, daß

»ο zwangsläufig wirkende Antriebsmittel vorgesehen sind, um das Drehmoment von dem Kern auf die äußere rohrförmige Hülle zu übertragen. Es besteht auch die Möglichkeit, dem Kern eine dreieckige, quadratische oder

'5 andere nicht voll ausgebildete Form zu geben, so daß gewisse Gewichtsersparnisse erzielt werden. Auf Grund der praktischen und theoretischen Erwägungen ist die Erfinderin jedoch zur Zeit der Ansicht, daß der dreieckige Querschnitt oder die sternförmige Ausbildung des Querschnittes mit drei oder mehr radialen Vorsprüngen die vorteilhafteste Form für den Kern darstellen, und zwar besonders darum, weil hierdurch große Drehmomente durch Wellen übertragen werden können, die ein verhältnismäßig geringes Gewicht besitzen.

Claims

Patentansprüche:

i. Nockenwelle mit einem Außenmantel und in diesem angeordneten Kern aus einem Werkstoff von vorzugsweise geringem spezifischem Gewicht, der mit dem Außenmantel in zwangsläufig treibender Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des Außenmantels über ihre ganze Länge mit Vertiefungen versehen ist, mit denen Vorsprünge des inneren Kernes in Eingriff stehen.
2. Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern einen profilierten Querschnitt besitzt.
3. Nockenwelle nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern tiefe Nuten von im wesentlichen dreieckigem Querschnitt besitzt, deren offene Seiten durch im Innern des Außenmantels angeordnete Längsrippen abgedeckt sind.
4. Nockenwelle nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus Blechmaterial zusammengesetzt ist.
5. Nockenwelle nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt besitzt und die durch die Ecken des Dreieckes gebildeten Längskanten mit im'Innern des Außenmantels angeordneten Längsnuten in Eingriff stehen.
6. Nockenwelle nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der im Innern des Außenmantels angeordnete Kern gesondert von einem Endteil ausgebildet ist, der, durch Schweißen mit dem eigentlichen Kern verbunden, das Drehmoment auf die oder von der Nockenwelle überträgt.
7. Nockenwelle nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel aus Stahl und der Kern aus Leichtmetall oder einer Leichtmetallegierung besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen