DE19725446A1 - Verfahren zum Herstellen einer Kettenradanordnung mit Phasenversatz durch Kondensatorenladungsschweißen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Ket­ tenradanordnung mit zwei oder mehr phasenversetzten Komponenten sowie eine derartige Kettenradanordnung, wie sie insbesondere bei Kraftübertragungs- oder Steuerketten verwendet werden.

Kettenantriebe zum Übertragen von Kräften finden sich in der Kraftfahrzeug­ industrie zur Energieübertragung wie auch als Steuerkettenantriebe. Solche besitzen in bekannter Weise mindestens ein antreibendes Kettenrad auf der Kurbelwelle und mindestens ein angetriebenes Kettenrad auf einer Nockenwelle.

Bei anderen Steuerkettenantrieben ist die Kurbelwelle mit zwei OH-Nocken­ wellen über einen Kettenantrieb verbunden. Die Kurbelwelle arbeitet direkt auf die Nockenwellen oder auch über eine Zwischenwelle. Bei letzteren Systemen sind das Zwischenkettenrad und das Kettenrad jeder Nockenwelle mit der gleichen Nabe bzw. Keilnutverbindung gefertigt. So wird die Rotation des Zwischenkettenrades auf beide Nockenwellen-Kettenräder übertragen. Die Abmessung des Zwischenwel­ len-Kettenrades ist so gewählt, daß die Kurbelwelle und die Nockenwellen unter­ schiedliche Drehzahlen erhalten.

Solche Kettentriebe sind laut. Hierfür gibt es verschiedene Lärmquellen, auch die beim Auflaufen der Kette auf das Kettenrad hervorgerufenen Stoßgeräusche sowie die Abwinklung der Kettenglieder auf den Kettenrädern.

Bei den Auflaufgeräuschen ist der Lärmpegel unter anderem von der Auflauf­ geschwindigkeit zwischen Kette und Kettenrad abhängig sowie von der Masse der Kettenglieder, die das Kettenrad zu einem bestimmten Zeitpunkt kontaktieren. Die von dem Auflaufen herrührenden Geräusche sind für gewöhnlich periodisch, weil das Anstoßen der Kette mit einer Frequenz regelmäßig erfolgt, die etwa gleich der Frequenz der mit dem Kettenrad kämmenden Kette ist. Die Frequenz ist von der Zähnezahl am Kettenrad und der Drehzahl des Kettenrades abhängig. Dieser An­ stoßeffekt erzeugt deshalb Geräusche mit lästigen reinen Schallschwingungen.

Das Abwinkeln erfolgt dann, wenn ein Kettenglied von der freien Kette her auf das Kettenrad einläuft. Das Kämmen der Kette mit dem Kettenrad bei Ketten­ kämmfrequenz kann dazu führen, daß sich das freie Kettenstück (zwischen den Kettenrädern) rechtwinklig zur Kettenlaufrichtung, aber in der gleichen Ebene wie Kette und Kettenräder verschiebt. Diese Schwingungsbewegung kann ebenfalls lä­ stige reine Schallschwingungen hervorrufen, deren Frequenz gleich der Ketten­ kämmfrequenz oder deren Ableitung ist.

Es wurden erhebliche Anstrengungen unternommen, den Geräuschpegel und den Frequenzverlauf in Kettentrieben zu verringern, um so die lästigen Geräusch­ entwicklungen mit reinen Schallschwingungen zu minimieren. So wird beispiels­ weise auf das U.S. Patent 5,427,580 hingewiesen, wonach die Kettenräder einen Phasenversatz erhalten, um so die Anstoßgeräusche der Kette wie auch die von der Abwinklung herrührenden Geräusche zu modifizieren. Die vorliegende Erfindung bedient sich der in US 5,427,580 erläuterten Gedanken für ein Kettenradsystem mit Zwischenwelle.

Der Phasenversatz bei einem Kettensystem besteht z. B. darin, daß die Ketten­ räder der beiden OH-Nockenwellen in Bezug aufeinander längs der Zwischenwelle einen Phasenversatz erhalten. Der Phasenversatz der Nockenwellen-Kettenräder kann die Anzahl der Kettenglieder (bzw. der Masse der Ketten) verringern, die an der Zwischenwelle während einer bestimmten Zeitspanne an den Kettenrädern an­ stoßen. In entsprechender Weise kann der Phasenversatz der Kettenräder die Ab­ winklung der Ketten an den Kettenrädern ändern und damit lassen sich die beim Anstoßen und der Abwinklung hervorgerufenen Geräusche beeinflussen.

Bei bekannten Kettentrieben hat man einen Phasenversatz an den OH-Nockenwellen vorgesehen. Bei solchen Antrieben befinden sich aber das Kettenrad der Zwischenwelle und ein Kettenrad jeder Nockenwelle auf einer einzelnen Nabe der Zwischenwelle. Ein solches System bedingt eine komplizierte Herstellung, um drei Kettenräder auf einer einzigen Nabe zu fertigen.

Die Wahl eines Verfahrens zum Herstellen der Kettenradanordnung sowie die zugehörigen Kosten werden durch die Kettenradgeometrie beeinflußt. Beispiels­ weise trägt das Erfordernis einer mittleren Kettennut bei phasenversetzten Kettenrä­ dern zu dem Kostenunterschied zwischen phasenversetzten und herkömmlichen Kettenrädern bei. Herkömmliche Kettenrad-Herstellungsverfahren sind ungeeignet zum Herstellen von Kettenrädern komplexer Geometrie und mit zusätzlichen Merkmalen wie beispielsweise herkömmlichen mehrteiligen Kettenrädern (beispielsweise auf einer Zwischenwelle) oder phasenversetzten Kettenrädern. So beträgt beispielsweise bei herkömmlichen Preß- und Feinstanzverfahren die maxi­ male Dicke einzelner Teile (z. B. der Zähne) ungefähr 5,00 mm. Da außerdem der Einsatz eines GRIP-FLO-Preßverfahrens auf Kettenräder einfacher Geometrie mit wenigen Zusatzmerkmalen beschränkt ist, läßt es sich nicht bei vielen Arten von geräuscharmen Ketten mit komplizierter Geometrie und Zusatzmerkmalen verwen­ den.

Bei der Pulvermetalltechnik werden im allgemeinen Metallpulver gebildet, die verdichtet und dann hohen Temperaturen ausgesetzt werden, um ein gesintertes Produkt herzustellen, s. beispielsweise WO 94/05822, WO 94/14557 und WO 95/14568.

Pulvermetall ist jedoch wegen seiner Porosität nur sehr schwer zu schweißen. Die Porosität führt dazu, daß die Schweißung Restgase, Verschmutzungen und Schmiermittel enthält. Das Pulvermetall ist auch wegen seines hohen Kohlenstoff­ gehaltes schwierig zu schweißen; der hohe Kohlenstoffgehalt führt beispielsweise zu einer Übertragung von Kohlenstoff in die Schweißung sowie zu Sprödigkeit und Rissen in dem Material nach dem Abkühlen. Es besteht somit ein Bedarf an einem verbesserten Pulvermetallverfahren, das hohen Belastungen widerstehen kann und den Dauerfestigkeitsanforderungen genügt.

Der Ersatz herkömmlicher Pulvermetall-Verdichtungstechnologien zum Her­ stellen komplizierter Geometrien wie z. B. bei phasenversetzten Kettenrädern an einem Stück war bisher nicht erfolgreich. Ein Problem bei der herkömmlichen Pul­ vermetall-Verdichtungstechnik besteht darin, daß es nicht möglich ist, das Pulver in dem Formwerkzeug spezifiziert und wiederholbar ohne Kaltverformung bzw. Vor­ formung zu positionieren. Eine Vorbearbeitung des Pulvers führt zu Laminaten bzw. Fehlstellen in dem fertigen Teil, was das Betriebsverhalten dieses Teils beeinträch­ tigt. Es besteht somit ein Bedarf an einem präzisen und wirksamen Verfahren zum Herstellen von Kettenradanordnungen komplizierter Geometrie.

Das Schweißen in einer Kondensatorentladungsschweißmaschine ist dem Fachmann bekannt. Typischerweise ist das Kondensatorentladungsschweißen bzw. Impulsschweißen eine Form des Widerstandsschweißens, das innerhalb von Milli­ sekunden bei sehr hohen Stromwerten durch Verwendung von in einer Kondensa­ torbatterie bzw. -bankgespeicherter Energie durchgeführt wird. Verwiesen sei bei­ spielsweise auf die US 3,641,305, US 3,838,786, US 3,852,559, US 3,984,653, US 4,132,879, US 4,672,164 und US 5,359,771.

Beim Kondensatorentladungsschweißen werden Elektroden normalerweise zu den zu verbindenden Teilen bzw. Werkstücken gefördert, und es wird ein extrem kurzer Impuls aufgebracht. Dieser äußerst kurze Energieimpuls erwärmt die Ober­ flächen beider zu verschweißenden Teile zu einem plastischen Zustand, wobei die Entstehung unerwünschter Legierungen an der Schweißzwischenfläche vermieden wird. Der Schweißvorgang wird typischerweise unter hohem Druck (beispielsweise 40 bis 60 Tonnen bei typischen Kettenrädern) durchgeführt, was einen Schweißkopf (weld head) hoher Kraft und geringer Trägheit erzeugt, was zu einer Verbindung ähnlich wie beim Diffusionsschweißen führt. Typischerweise zeigen die Werk­ stücke keine Verformung bzw. Dimensionsänderungen nach dem Kondensatorent­ ladungsschweißen. Die Güte der Schweißung läßt sich mittels Techniken prüfen, wie sie beispielsweise in der US 4,086,817 beschrieben sind.

Beim Kondensatorentladungsschweißen ist ein Schweißvorsprung an einer Außenfläche erforderlich, um kleine lokalisierte Bereiche hoher Wärmeerzeugung zu bilden, und dadurch irgendwelche negativen Auswirkungen der Restwärme (wie z. B. Härteminderung, Spannungsrisse) zu minimieren. Martensite, das bei Schwei­ ßungen hohen Kohlenstoffgehaltes und hohen Legierungsgehaltes entsteht, kann augenblicklich mit einem zweiten Impuls getempert werden, was die Härte mindert und die Gefahr von Schweißfehlern, wie sie bei Hochkohlenstoffschweißungen auf­ treten, eliminiert. Eine entsprechende Schweißvertiefung an einer zweiten Außen­ fläche kann außerdem dazu verwendet werden, den Schweißvorsprung vor dem Schweißvorgang aufzunehmen. Die Schweißvorsprünge und -vertiefungen erleich­ tern die Ausrichtung der Komponenten der Kettenradanordnung und nehmen das an der Schweißstelle vorhandene überschüssige Material auf.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen definiert.

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet das Kondensatorentladungsschweißen zur Herstellung von Kettenradanordnungen aus Pulvermetall komplizierter Geometrie und zusätzlicher Eigenschaften einschließlich von mehrteiligen und phasenversetzten Kettenradanordnungen. Die Verwendung des Kondensatorentladungsschweißen (capacitor discharge welding) zum Verbinden von Kettenradkomponenten aus Pulvermetall hat beispielsweise die folgenden Vor­ teile: kostengünstige Herstellung der erforderlichen Vorsprünge in dem Pulverme­ tall-Werkzeug, rasche Schweißbildung, so daß Restgase, Verschmutzungen und Schmiermittel wie sie aufgrund der Porosität von Pulvermetallteilen typisch sind, in der Schweißnaht fehlen, und eine bemerkenswert erhöhte Robustheit der Hochkoh­ lenstoffschweißung aufgrund der plastischen Phase beim Entstehen der Verbindung, wie sie bei dem zweiten Temperimpuls auftritt.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Steuerkettentriebes mit einer Kurbelwelle, einer Zwischenwelle und zwei oben liegenden Nockenwellen;

Fig. 2 einer perspektivische Explosionsdarstellung einer mehrteiligen Ketten­ radanordnung, die mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden kann, wobei in dieser Figur die einzelnen Komponenten der Kettenrad­ anordnung gezeigt sind;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der in Fig. 2 gezeigten Kettenradanord­ nung im zusammengebauten Zustand;

Fig. 4 eine Schnittansicht der Kettenradanordnung, die mit dem Verfahren ge­ mäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird;

Fig. 5 eine Seitenansicht der Kettenradanordnung mit Nockenwellen-Kettenrä­ dern, die um einen halben Zahl phasenversetzt sind;

Fig. 6 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäß hergestellten Kettenradanord­ nung mit Nockenwellen-Kettenrädern, die um einen viertel Zahn phasenversetzt sind;

Fig. 7 eine schematische Ansicht eines treibenden Kettenrades für eine zwei­ teilige Anordnung, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden kann.

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet das Kondensatorentladungsschweißen von Komponenten mit hohem Kohlenstoffgehalt, um komplizierte Kettenradgeometrien bei vergleichsweise geringen Kosten herzu­ stellen. Insbesondere läßt sich das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung dazu verwenden, Zwischenwellen-Kettenradanordnungen mit Phasenversatz herzu­ stellen, wie sie in der älteren Patentanmeldung 196 54 570.6 offenbart sind. Hierbei handelt es sich um eine Zwischenwellenanordnung, die aus vier einzelnen Teilen besteht. Das Kettenradsystem der Zwischenwelle besitzt ein leerlaufendes Kettenrad sowie zwei zusätzliche Kettenräder (eines für jede Nockenwelle), die längs einer Nabe angeordnet sind. Jedes Kettenrad hat Innenzähne, die in die Nuten der Naben greifen. Eine Drehung des leerlaufenden Kettenrades veranlaßt die Drehung des gesamten Systems auf der Nabe. Diese Anordnung hat Vorteile für die Herstellung der einzelnen Kettenräder anstelle eines einstückigen dreiteiligen Systems sowie Vorteile beim Zusammenbau auf der Nabe.

Die Erfindung betrifft insbesondere Kettentriebe mit Phasenversatz und insbe­ sondere solche, bei denen mehrere Kettenräder auf einer Nabe oder in einer Keil­ nutverzahnung sitzen.

Der Phasenversatz der Kettenräder zur Lärmdämpfung kann so erfolgen, daß die Kettenräder um einen halben Zahn oder um einen Viertelzahn bzw. um einen anderen gewünschten Phasenbetrag gegeneinander versetzt werden.

In einer Ausführungsform soll eine Steuerkette die Kurbelwelle mit zwei OH- Nockenwellen über eine Kette und Kettenräder verbinden. Zunächst läuft eine Kette über die Kurbelwelle und ein Kettenrad auf der Zwischenwelle. Die Zwischenwelle trägt ferner je ein Kettenrad zum Antrieb der OH-Nockenwellen. Die Kettenräder auf der Zwischenwelle sind alle längs einer Nabe bzw. Keilverzahnung angeordnet. Die beiden Kettenräder auf der Zwischenwelle für den Antrieb der Nockenwellen sollen im folgenden "Nockenwellen-Antriebsräder" und das Kettenrad auf der Zwi­ schenwelle, das von der Kurbelwelle her angetrieben wird, "Zwischenwellen-Ket­ tenrad" genannt werden. Die Nockenwellen-Antriebsräder und das Zwischenwellen- Kettenrad besitzen jeweils innere Keilnuten bzw. Zähne, so daß die Kettenräder auf eine genutete Welle mit gleicher Nutzahl bzw. Zähnezahl aufgeschoben werden kann. Die beiden Nockenwellen-Antriebsräder sind mit ihren Zähnen an der Außen­ seite gegeneinander versetzt auf der Keilnut-Verzahnung angeordnet. Der Versatz kann einen halben Zahn oder einen Viertelzahn oder einen anderen Betrag aufwei­ sen.

Beim Zusammenbau wird zunächst die Nabe auf der Zwischenwelle positio­ niert und dann das erste und zweite Nockenwellen-Antriebsrad aufgeschoben, wobei die Außenzähne des zweiten Nockenwellen-Antriebsrades gegenüber dem ersten versetzt angeordnet werden. So werden die beiden Kettenräder gegeneinander ver­ dreht, indem das eine. Kettenrad von einer ersten in eine zweite Lage verdreht wird, nämlich um eine bestimmte Anzahl von inneren Keilnuten oder äußeren Kettenrad­ zähnen bzw. deren Bruchteile.

Nach dem versetzten Aufbringen der beiden Nockenwellen-Antriebsräder wird auch das Zwischenwellen-Kettenrad aufgesetzt und mit einem Haltering befestigt.

Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, die einen Kettentrieb und insbesondere eine Zwischenwellen-Kettenradanordnung zeigt, die sich mit dem er­ findungsgemäßen Verfahren herstellen lassen. Insbesondere bietet das erfindungs­ gemäße Verfahren eine einfache Möglichkeit, den Phasenversatz der Zwischenwel­ len-Kettenräder herzustellen.

In Fig. 1 ist ein Steuerkettenantrieb mit einer Kurbelwelle 10, zwei OH-Noc­ kenwellen 12, 14 und eine Zwischenwelle 15 dargestellt. Die Kurbelwelle 10 trägt ein einzelnes Kettenrad 16. Das Zwischenwellen-Kettenrad 18 wird von der Kur­ belwelle 10 her über eine Kette 20 angetrieben. Die beiden Nockenwellen-Antriebs­ räder 24 und 26 sitzen ebenfalls auf der Zwischenwelle 15 und treiben die Nocken­ wellen 12 und 14 über eine Kette 30 bzw. 32. Das Zwischenwellen-Kettenrad 18 und die beiden Nockenwellen-Antriebsräder 24 und 26 sitzen auf einer Nabe 36 der Zwischenwellen-Baugruppe 34.

Fig. 2 zeigt die einzelnen Teile der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Baugruppe 34, nämlich die drei einzelnen Kettenräder 18, 24, 26, die auf einer Verzahnung 40 der Nabe 36 sitzen. Die Kettenräder sind mit Nuten verse­ hen und passen auf die Verzahnung 40.

Die Innenverzahnung aller Kettenräder 18, 24, 26 paßt mit der Außenverzah­ nung 40 zusammen, so daß sich die Kettenräder aufschieben lassen. Dabei kann das zuerst aufzuschiebende Kettenrad 24 entweder die Nockenwelle auf der linken oder auf der rechten Zylinderbank antreiben.

Dann wird das zweite Nockenwellen-Antriebsrad 26 derart aufgeschoben, daß es gegenüber dem ersten Nockenwellen-Antriebsrad 24 um eine bestimmte Anzahl von Zähnen 40 versetzt liegt, um auf diese Weise einen Versatz um einen Viertel­ zahn oder um einen halben Zahn oder um einen anderen Betrag der äußeren Ketten­ radzähne zu erzielen. Als nächstes wird das Zwischenwellen-Kettenrad 18 auf die Verzahnung 40 aufgeschoben und schließlich wird ein Befestigungsring 38 einge­ setzt, um die Baugruppe 34 auf der Verzahnung 40 zu halten.

Fig. 3 zeigt die zusammengebaute Baugruppe 34 und Fig. 4 zeigt einen Schnitt der Baugruppe 34.

Alternativ hierzu werden, ehe die Kettenräder auf der Welle ausgerichtet wer­ den, die Kettenräder durch einen Schweißvorgang, und zwar einen Kondensatorent­ ladungsschweißvorgang, in ihrer Position fixiert. Wie dies beim Entladungsschwei­ ßen bekannt ist, wird ein Impuls eines hohen Strompegels auf den Oberflächen der Kettenräder aufgebracht. Die Schweißung erfolgt, während die Kettenräder unter hohem Druck stehen. Auf diese Weise werden die Kettenräder miteinander verbun­ den und dann auf den Keilen der Welle angeordnet. Die Schweißstelle 37 ist in den Fig. 2 und 4 angedeutet und bildet ein kontinuierliches Band um die Kettenräder herum. Ein Vorsprung 39 eines Kettenrades kann zur Unterstützung des Schweiß­ vorganges benutzt werden, wie in Fig. 2 angedeutet ist. Alternativ hierzu kann eine Vertiefung 41, die an der der Fläche mit dem Vorsprung gegenüberliegenden Fläche gebildet ist, an der Schweißstelle 37 vorgesehen werden.

Die Fig. 5 und 6 zeigen, in welcher Weise der Versatz um einen Viertelzahn bzw. einen halben Zahn herbeigeführt wird. Dieser Versatz ist so definiert, daß das eine Nockenwellen-Antriebsrad am Umfang gegenüber dem anderen versetzt ange­ ordnet ist. Der Versatz um einen Viertelzahn oder um einen halben Zahn wird in einer bevorzugten Ausführungsform dadurch ermöglicht, daß die Nockenwellen- Antriebsräder 30 Zähne am Außenumfang und 16 Innenzähne aufweisen. Es lassen sich natürlich auch andere Paarungen benutzen. Die Anzahl der Innenzähne, um die das eine Nockenwellen-Antriebsrad gegenüber dem zweiten Nockenwellen-An­ triebsrad versetzt bzw. verdreht sein muß, bestimmt sich nach folgendem Verhält­ nis:

Die Phasenlage der Nockenwellen-Antriebsräder bestimmt sich durch die An­ zahl der verdrehten Kettenradzähne.

Abhängig von der Anzahl der verdrehten Innenzähne, d. h. wieviele Innen­ zähne des zweiten Nockenwellen-Antriebsrades gegenüber dem ersten Nockenwel­ len-Antriebsrad verdreht werden, bevor es auf die Verzahnung aufgesetzt wird, muß die Anzahl des Kettenrad-Zahnversatzes nicht ganzzahlig sein. Die Anzahl des Kettenrad-Zahnversatzes besteht für gewöhnlich aus einer ganzen Zahl und einem Bruchteil. Die Phasenlage der Kettenradzähne bestimmt sich nach dem Bruchteil der Zahl des Kettenrad-Zahnversatzes.

Beträgt der Bruchteil der Zahl des Kettenrad-Zahnversatzes gleich 1/2, dann ist das zweite Nockenwellen-Antriebsrad um einen halben Außenzahn gegenüber dem ersten Nockenwellen-Antriebsrad versetzt. Dies führt zu einer Phasenverschie­ bung der beiden Nockenwellen-Antriebsräder um 1/2. Beträgt aber der Bruchteil 1/4 oder 3/4 so wird das zweite Nockenwellen-Antriebsrad gegenüber dem ersten Nockenwellen-Antriebsrad um 1/4 bzw. 3/4 der äußeren Kettenradzähne versetzt. Damit erhält man eine Phasenverschiebung von 1/4 an beiden Nockenwellen-Antriebsrä­ dern.

Um so den Betrag für die Verdrehung der Innenzähne zu berechnen, wird zu­ erst das Verhältnis der äußeren Kettenradzähne zu den Innenzähnen bestimmt. Wenn in der bevorzugten Ausführungsform beide Nockenwellen-Antriebsräder 30 Außenzähne und 16 Innenzähne aufweisen, so beträgt das Verhältnis 30 : 16 oder 1,875. Dann wird die Anzahl der Innenzähne bestimmt, um die das eine Nockenwel­ len-Antriebsrad gegenüber dem anderen verdreht werden muß, um einen Versatz von 1/4 oder 1/2 zu erzielen. Dies wird aus dem vorstehenden Verhältnis bestimmt. So muß der Bruchteil für den Kettenrad-Zahnversatz 1/2 bei einem Versatz von einem halben Zahn oder 1/4 bzw. 3/4 bei einem Versatz von 1/4 Zahn betragen.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ergibt sich aus dem vorstehenden Verhältnis, daß man einen Versatz von einer halben Teilung erhält, wenn das zweite Nockenwellen-Antriebsrad 26 um vier Innenzähne gegenüber dem ersten Nocken­ wellen-Antriebsrad 24 verdreht wird. Multipliziert man den Versatz von vier Innen­ zähnen 40 mit dem Verhältnis der Außenradzähne zu den Innenzähnen, so ergibt sich viermal 1,875, was einem Versatz von 7 1/2 Kettenradzähnen entspricht. Ver­ dreht man so das eine Nockenwellen-Antriebsrad gegenüber dem anderen um vier Innenzähne vor dem Aufsetzen auf die Verzahnung, so ergibt dies eine Verdrehung von 7 1/2 Kettenradzähnen und dies führt zu einem Versatz von 1/2 Zahn. Der Bruch­ teil beträgt also 1/2 und damit sind die beiden Nockenwellen-Antriebsräder 24 und 26 um einen halben Außenzahn gegeneinander versetzt angeordnet.

Wenn bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel das zweite Nockenwellen- Antriebsrad 26 nur um zwei Innenzähne 40 gegenüber dem anderen Rad 24 verdreht wird, dann erhält man einen Versatz von 1/4. Multipliziert man also den Versatz von zwei Innenzähnen 40 mit dem Verhältnis der Außenzähne zu den Innenzähnen, also 2 × 1,875, so erhält man einen Versatz von 3 3/4 Kettenradzähnen. Verdreht man also das eine Nockenwellen-Antriebsrad gegenüber dem anderen um zwei Innen­ zähne vor dem Aufschieben auf die Verzahnung 40, so führt das zu einer Verdre­ hung von 3 3/4 Außenzähnen und dies entspricht einem Versatz von 1/4 Zahn. Somit ist der Bruchteil 3/4 und der Versatz des zweiten Nockenwellen-Antriebsrades 26 beträgt 3/4 Außenzähne des ersten Nockenwellen-Antriebsrades 24 bzw. ist das erste Nockenwellen-Antriebsrad 24 um 1/4 Außenzahn zum zweiten Nockenwellen-An­ triebsrad 26 versetzt.

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann dazu benutzt werden, ein Kettenrad 50 aus Pulvermetall mit einer Hülse 52 aus einem anderen Material (z. B. Guß- oder Rohrmaterial) zu verschweißen. Fig. 7 beispielsweise zeigt in schematischer Weise eine derartige aus zwei Teilen bestehende Anordnung, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden kann.

Beispiel 1

Der Entladungsschweißvorgang für die Kettenradanordnung wurde in der Praxis an Kettenrädern durchgeführt, die aus MPIF FN-0208 (0,75% Kohlenstoff) bei einer Dichte von 6,60 bis 7,00 g/cm³ hergestellt wurden. Zwölf Kettenradkom­ binationen wurden geschweißt und belastet, indem eine Gruppe von Kettenradzäh­ nen festgelegt und die anderen gedreht wurden. Alle zwölf Kettenradanordnungen zeigten eine durchschnittliche Festigkeit von 2.678 bar (39.000 psi) in der Nähe der Schweißverbindung, was nahezu die erwartete Zugfestigkeit des Materials darstellt.

Claims (12)

1. Verfahren zum Herstellen einer Kettenradanordnung mit Phasenversatz, welche zwei oder mehr metallische Kettenradteile aufweist, bei welchem Verfahren:
die metallischen Kettenradteile hergestellt werden,
die Kettenradteile zueinander ausgerichtet werden und
die Kettenradteile durch Kondensatorentladungsschweißen geschweißt wer­ den.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettenrad­ teile Teile aus Metallpulver sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Schweißvorgang mindestens ein Schweißvorsprung an der Außenfläche mindestens eines der Kettenradteile vorgesehen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Schweißvorgang mindestens eine Schweißvertiefung an der Außenfläche minde­ stens eines der Kettenradteile vorgesehen wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß vor dem Schweißvorgang zum Herstellen mindestens eines der metal­ lischen Kettenradteile ein Metallpulver zu einer gewünschten Form verdichtet und dann gesintert wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß während des Ausrichtevorganges zwei oder mehr Kettenradteile rela­ tiv zueinander phasenversetzt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischen­ wellen-Kettenrad und zwei weitere Komponenten der Kettenradanordnung auf einer gemeinsamen Zwischenwellen phasenversetzt werden.

8. Kettenradanordnung mit Phasenversatz mit:
einem ersten Kettenrad (24) aus einer metallischen Verbindung,
einem zweiten Kettenrad (26) aus einer metallischen Verbindung,
wobei die beiden Kettenräder (24, 26) auf einer gemeinsamen Welle (15) angeordnet sind,
die Kettenzähne des ersten Kettenrades (24) in Umfangsrichtung zu den Kettenzähnen des zweiten Kettenrades (26) versetzt sind und
die beiden Kettenräder (24, 26) durch Kondensatorentladungsschweißen ver­ bunden sind.

9. Kettenradanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß min­ destens eines der Kettenräder (24, 26) aus Metallpulver besteht.

10. Kettenradanordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Welle (15) ein drittes Kettenrad (18) angeordnet ist, das mit dem zwei­ ten Kettenrad (26) durch Kondensatorentladungsschweißen verbunden ist.

11. Kettenradanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schweißung längs eines Vorsprunges (39) an der Außenflä­ che des ersten Kettenrades (24) gebildet ist.

12. Kettenradanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißung in einer Vertiefung (41) an der Außenfläche des zweiten Kettenrades (26) gebildet ist.