NL8802389A - Nokkenas, alsmede werkwijze voor het vervaardigen van deze nokkenas. - Google Patents

Description

NL 35.389-Me/gb ï *

Nokkenas, alsmede werkwijze voor het vervaardigen van deze nokkenas

De uitvinding heeft betrekking op nokkenassen voor verbrandingsmotoren en dergelijke.De uitvinding betreft in het bijzonder nokkenassen en een werkwijze voor het vervaardigen van een nokkenas, waarbij afzonderlijk geproduceerde 5 nokken en ashalselementen worden bevestigd aan een holle buis door buitenwaarts deformeren van de buis met een verloren doom die stevig op zijn plaats wordt gelaten voor het vormen van een afdichting in de buis.

Ten gevolge van de toenemende vraag naar hogere 10 prestaties, minder onderhoud en beter brandstofverbruik is het wenselijk nokkenassen voor automobielen lichter en duurzamer te maken. Aldus zijn nokkenassen ontwikkeld die afzonderlijk geproduceerde nokelementen voor betere slijtageweer-stand en een stalen buis voor gewichtsbesparing bezitten.

15 Deze soorten nokkenassen worden vervaardigd door het samenvoegen van de afzonderlijke componenten, zoals nokken en halsaselementen, op een afzonderlijke holle buis en het vervolgens aan elkaar bevestigen van de samengevoegde elementen. Deze samengestelde nokkenassen en de werkwijze 20 voor het vervaardigen hiervan bezitten evenwel vele tekortkomingen die resulteren in tijdrovende montagestappen, grote benodigde montagekrachten en overmatige tolerantiecontroles.

Dit alles heeft een duurdere vervaardiging tot gevolg.

Het Amerikaanse octrooischrift 4.597.367 ten name 25 van Madaffer openbaart een samengestelde nokkenas die is gevormd van een uitzetbare stalen buis en afzonderlijke geharde nok- en halsaselementen. De elementen worden aan elkaar bevestigd door mechanische uitzetting van de buis. Een ronde vormdoorn wordt door de buis gedrukt teneinde de buiswand 30 buitenwaarts uit te zetten voor het verschaffen van een stevige verbindingspassing met de hexagonale openingen in de nok- en halsaselementen. De in dit octrooischrift geopenbaarde werkwijze benodigt een grote hoeveelheid kracht aangezien zowel de binnendiameter als de buitendiameter van 35 de buis geheel wordt uitgezet. Bovendien moet de vormdoorn, ga^ajj de^e door de buis is gedwongen, langzaam door de buis % -2 - worden teruggetrokken teneinde het metaal-tegen-metaal-contact te minimaliseren. Aldus vereist deze vervaardigings-werkwijze grote hoeveelheden kracht en tijd.

Voorts worden, indien het gewenst is de nokkenas-5 vormende holle buis af te dichten of dicht te stoppen, afzonderlijke vervaardigings- en montagestappen vereist. Het afdichtorgaan moet met nauwkeurige toleranties worden vervaardigd, zodat het nauwkeurig in de holle vervormde nokken-asbuis past en deze afdicht. Anders dient een afzonderlijke 10 afdichtbewerking, zoals hardsolderen, te worden uitgevoerd. Bijgevolg vereist een nokkenas met een geplugde buis bijkomende vervaardigingsstappen en dure tolerantiecontroles.

De onderhavige uitvinding verschaft een nieuw afgedicht nokkenassamenstel van afzonderlijk geproduceerde ele-15 menten en een nieuwe werkwijze voor het maken van deze samenstellen. De onderhavige uitvinding verschaft een verbeterde afgedichte nokkenasconstructie. Bovendien vereenvoudigt en elimimeert de nieuwe werkwijze voor het vervaardigen van nokkenassamenstellen vervaardigingsstappen van tot nu toe 20 bekende werkwijzen.

Dienovereenkomstig is het een doel van deze uitvinding een werkwijze te verschaffen voor het borgen van afzonderlijke nok- en ashalselementen op de buis onder gebruikmaking van plaatselijke deformatie van de buis.

25 Een ander doel van deze uitvinding is het verschaf fen van een als verloren doorn uitgevoerde vormplug, die kan worden gebruikt voor het deformeren van de buis teneinde de elementen op de buis te borgen en die vervolgens in de buis kan blijven als een geïntegreerde afdichtplug.

30 Deze uitvinding verschaft een nokkenassamenstel met hoge prestaties en lage kosten en een vervaardigingswijze die gebruik maakt van gewoon beschikbare materialen en die gemakkelijk kan worden geïmplementeerd.

Deze en andere kenmerken en voordelen van de uit-35 vinding zullen meer volledig worden begrepen uit de nu volgende beschrijving van een voorkeursuitvoering aan de hand van de bijgaande tekeningen.

Fig. 1 is een perspectivisch aanzicht van een gedeelte van een nokkenassamenstel in overeenstemming met de •8&Θ23&9 - 3 -

A

onderhavige uitvinding .

Fig. 2 is een langsdoorsnede van een gedeelte van een nokkenassamenstel

Fig. 3 is een dwarsdoorsnede van een nokkenas-5 samenstel volgens de lijnen 3-3 in fig. 2.

Fig. 4 is een vooraanzicht van de vormplug.

Fig. 5 is een zijaanzicht van de vormplug.

Allereerst wordt verwezen naar fig. 1 van de tekeningen, waarin verwijzingscijfer 10 een afgewerkt nokkenas-10 samenstel gevormd in overeenstemming met de onderhavige uitvinding in zijn geheel aanduidt. Nokkenas 10 omvat een holle steunbuis of -schacht 12, die bij voorkeur is gevormd van gewoon staal met laag koolstofgehalte, dat plaatselijk is uitgezet op een wijze die in het navolgende zal worden 15 beschreven. Op de buis zijn een aantal nokelementen 14 en ashalselementen 16 nauwkeurig geplaatst. De elementen zijn axiaal over de lengte van de schacht verdeeld. De nokelementen 14 bezitten een onderlinge hoekoriëntatie volgens een vooraf bepaalde faserelatie voor het bedienen van de kleppen 20 van een verbrandingsmotor. De nok- en ashalselementen zijn afzonderlijk vervaardigd teneinde de beste slijtagebestendige eigenschappen te verkrijgen. Zij kunnen bijvoorbeeld zijn gevormd door machinale bewerking of door sinteren.

Het samenstel verschaft een lichtgewicht nokkenas 25 van hoge sterkte ten gevolge van de holle buisvormige steun en de afzonderlijk vervaardigde elementen van hoge sterkte.

De nokkenas volgens de onderhavige uitvinding wordt samengesteld in overeenstemming met de volgende stappen:

De nokkenaselementen waarvan wordt gewenst dat zij 30 een hoge slijtageweerstand bezitten, zoals de nokken- en ashalselementen, worden door afzonderlijke processen tot relatief nauwkeurige uiteindelijke toleranties gevormd. Een kleine hoeveelheid overmaat aan materiaal wordt overgelaten voor het slijpen na de montage. Zoals te zien is in fig. 3 is 35 elk element voorzien van een axiale opening 18, die bij voorkeur is uitgevoerd met een in het algemeen uitgeschulpte cirkelvorm. Een aantal op gelijke afstand van elkaar aangebrachte axiaal verlopende groeven 19 vormen de uitgeschulpte » 8802339 . ί , -4 - omzoming om de in het algemeen cirkelvormige opening. Elk aantal groeven kan worden toegepast, zoals bijvoorbeeld vier tot twaalf groeven. In de tekening is een opening met acht groeven weergegeven.

5 De centrale buis of schacht 12 is gemaakt van stalen buis met laag koolstofgehalte met de juiste buiten- en binnendiameters. De buis wordt op de gewenste nokkenaslengte gesneden. De buitendiameter van de buis is bij voorkeur zodanig dat deze nauwkeurig, doch gemakkelijk in de voorgevorm-10 de openingen 18 in de elementen 14 en 16 past. De binnendia-meter van de buis wordt gekozen om een adequate wandsterkte te verschaffen voor de vervaardiging, terwijl deformatie door mechanische uitzetting op een nog te beschrijven wijze wordt beperkt.

15 De afzonderlijke nok- en lagerloopvlakelementen worden in een spanklem gestoken, welke deze vooraf in een gewenste oriëntatie plaatst. De openingen 18 worden axiaal in lijn gebracht voor het insteken van de buis.

De buis 12 wordt door de in lijn gelegen elementen 20 gestoken tot een vooraf bepaalde plaats in de langsrichting.

Een als verloren doorn uitgevoerde vormplug 20 wordt toegepast als de gereedschapskop of de mechanische buisuitzetter. De fig. 4 en 5 tonen de vormplug volgens de onderhavige uitvinding. De plug 20 bezit een in het algemeen 25 cirkelvormige vorm. De buitenomtrek bezit een aantal op gelijke afstanden van elkaar aangebrachte knopen 22. De knopen 22 zijn complementair met de vorm van de groeven 19 in de axiale openingen van de elementen. De gemiddelde of effectieve diameter van de plug is enigszins groter dan de oor-30 spronkelijke buisdiameter. De voorste rand van de cilindrische plug heeft een enigszins taps toelopende rand 24, die is berekend voor een lichte perspassing of uitzetpassing met de binnendiameter van de te bewerken buis. De knopen 22 zullen de binnendiameter van de buis werkelijk vervormen in 35 die mate dat lokale uitstulpingen of uitsteeksels 30 op de buitenzijde van de buis worden gevormd. Ten gevolge van hun plaatsing in een spanklem worden de bijbehorende groeven in de axiale openingen van de nokken- en halsaselementen in lijn i8802389

'I

- 5 - i gebracht met deze uitstulpingen of uitsteeksels. Deze lokale uitstulpingen vullen de groeven 19 en vloeien voor en achter de nokken en ashalzen over. De plaatselijke deformatie van het buismetaal veroorzaakt dat de nokken en ashalzen axiaal 5 en radiaal op de holle buis worden geborgd.

Wanneer de als verloren doorn uitgevoerde vormplug door de holle buis tot een vooraf bepaalde axiale plaats voorbij alle op de as te bevestigen elementen is gedrukt, wordt de verloren doom van het drukorgaan losgemaakt. Het 10 drukorgaan kan dan gemakkelijk en snel uit de buis worden teruggetrokken met een minimaal metaal-tegen-metaal-contact.

De doom wordt als een plug of afdichting in de buis gelaten.

Er zijn geen bijkomende vervaardigings- of montagestappen vereist voor het afdichten van deze zijde van de buis. Dit 15 verminderd stappen voor het afdichten van de buis met de helft.

De samengestelde, onafgemaakte nokkenas kan uit de spanklem worden verwijderd en de slijtageoppervlakken van de nokken en ashalzen kunnen op elke gebruikelijke manier tot 20 hun uiteindelijke afmeting worden geslepen.

Het nokkenassamenstel en de werkwijze in overeenstemming met de onderhavige uitvinding verschaffen de voordelen van het lichte gewicht met relatief eenvoudige en goedkope vervaardiging. Bovendien zijn er, wanneer een 25 geplugde nokkenas wordt gevormd, minder vervaardigingsstappen en de gereedschapstoleranties voor een afdichting zijn gematigd aangezien de vormdoorn eveneens wordt gebruikt als een afdichtplug.

Alhoewel de uitvinding is beschreven aan de hand 30 van één de voorkeur verdienend uitvoeringsvoorbeeld, dient te worden begrepen dat vele wijzigingen kunnen worden aangebracht in het nokkenasontwerp en de vervaardigingswerk-wijze zonder buiten het kader van de uitvinding te treden. Dienovereenkomstig is de uitvinding slechts beperkt door de 35 hierna volgende conclusies.

... 8802389

Claims (3)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een nokken-assamenstel, met het kenmerk, dat een aantal nok-en ashalselementen wordt verschaft, die elk een in het algemeen cirkelvormige axiale opening met axiaal verlopende 5 groeven bezitten; dat de genoemde elementen in een vooraf bepaalde fase-oriëntatie en met axiale tussenruimte worden geplaatst, waarbij de genoemde openingen op een gemeenschappelijke as in lijn liggen; dat een holle buis in de elementen wordt gestoken in nauwkeurig passende relatie met de opening-10 en; dat een vormplug wordt verschaft, waarvan de vorm complementair is met de vorm van de openingen en waarvan de gemiddelde diameter groter is dan de binnendiameter van de buis; dat de vormplug door de buis tot een vooraf bepaalde plaats wordt gedwongen teneinde de buiswand buitenwaarts te 15 vervormen; dat de holle buis in mechanische ingrijping met alle elementopeningen wordt uitgezet teneinde de elementen permanent op de buis in de genoemde vooraf bepaalde oriëntatie te borgen; en dat de holle buis wordtdichtgestopt doordat de vormplug in vaste mechanische ingrijping met de 20 binnenwand van de buis op de genoemde voorafbepaalde plaats wordt gelaten.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat hét dwingen tot stand wordt gebracht door een montagemachine-orgaan, dat vlot kan worden teruggetrokken 25 nadat de vormplug de vooraf bepaalde plaats heeft bereikt.

3. Nokkenassamenstel, gekenmerkt door een aantal nok- en ashalselementen, die elk een in het algemeen cirkel- vormige axiale opening met axiaal verlopende groeven bezit- ten; een holle buis die zich axiaal door de openingen 30 uitstrekt en in ingrijping is met de elementen; axiale uitsteeksels, welke op de buitenwand van de buis zijn gevormd en in ingrijping zijn met de groeven van de openingen; en een plug met een vorm die complementair is met de vorm van de elementopeningen en in ingrijping is met de binnenwand van de 35 buis. «·8802389