DE3522020A1

DE3522020A1 - MULTI-PIECE CONTROL SHAFT FOR THERMAL ENGINES

Info

Publication number: DE3522020A1
Application number: DE19853522020
Authority: DE
Inventors: Alberto Bimbi; Luciano Turin/Torino Golzio
Original assignee: TECNAMOTOR SpA
Current assignee: TECNAMOTOR SpA
Priority date: 1984-11-19
Filing date: 1985-06-20
Publication date: 1986-05-28
Also published as: IT1180140B; IT8468156A0; GB2167524A; DE8517900U1; IT8468156A1; GB8511181D0; FR2573479A1

Description

PATENTANWALT■-DIPL.-PHYS. DR. HERMANN FAYPATENT ADVERTISER ■ -DIPL.-PHYS. DR. HERMANN FAY

TECNAMOTOR S.p.A.
Via delle Cacce 99
1-10135 TurinTECNAMOTOR SpA
Via delle Cacce 99
1-10135 Turin

7900 Ulm, 19.06.85 Akte PG/6604 d/th7900 Ulm, 06/19/85 File PG / 6604 d / th

Mehrteilige Steuerwelle für Wärmekraftmaschinen. Multi-part control shaft for heat engines .

Die Erfindung betrifft allgemein Steuerwellen für Wärmekraftmaschinen. Bekanntlich besteht die Hauptfunktion derartiger Wellen darin, die Ventile von Vier-Takt-Motoren entweder direkt über Stößel und Ventilteller oder indirekt über Kipphebel und Stoßstangen zu betätigen. Außerdem sollen diese Wellen weitere Bestandteile des Motors, wie Verteiler, Pumpen, Drehzahlmesser, Verdichter usw. betätigen, *iThe invention relates generally to control shafts for heat engines. It is well known that the main function is there such waves in it, the valves of four-stroke engines either directly via tappets and Operate valve disc or indirectly via rocker arms and push rods. Also, these waves are supposed to operate other components of the engine, such as distributors, pumps, tachometers, compressors, etc., * i

und werden über eine Kettentransmission mittels \and are transmitted via a chain using \

Zahnrädern oder Zahnriemen durch die Antriebswelle, *Gear wheels or toothed belts through the drive shaft, *

also die Kurbelwelle angetrieben.so the crankshaft is driven.

Häufig dienen die Steuerwellen auch noch als Ölleitungen für das Schmieröl, welches in Höhe eines Hauptlagers der Welle in diese eintritt und über Bohrungen anschließend in die der Schmierung bedürfenden Bereiche verteilt wird.Often the control shafts also serve as oil lines for the lubricating oil, which is in the amount of a Main bearing of the shaft enters this and then through bores into the one in need of lubrication Areas is distributed.

Die mechanische Eigenart dieser Wellen ist ihre gute Festigkeit gegen Torsion und Biegung und ihre ausgezeichnete Verschleißfestigkeit insbesondere an den kritischsten Punkten (Nasen) der Exzenterprofile.The mechanical peculiarity of these shafts is their good resistance to torsion and bending and their excellent strength Wear resistance especially at the most critical points (noses) of the eccentric profiles.

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Herkömmlicherweise werden diese Steuerwellen aus gesenkgeschmiedeten Stahlteilen oder aus mehr oder minder hoch legierten Gußeisenteilen hergestellt. Anschließend werden sie einer Reihe von mechanischen Bearbeitungen wie Drehen, Formdrehen, Verzahnen, Bohren, Fräsen und danach den Wärmebehandlungen (Vergütungen) unterworfen. Schließlich werden sie den Schleifbearbeitungen unterzogen.Conventionally, these control shafts are made of drop-forged steel parts or more or less high-alloy cast iron parts. Then they are a number of mechanical processing such as turning, form turning, gear cutting, drilling, milling and then the heat treatments (Remuneration) subject. Finally, they are subjected to grinding operations.

Angesichts der einfachen Herstellung auch von komplexen Profilteilen mit Hilfe der Sintertechnik mit metallischen Pulvern und der guten Verschleißfestigkeit, die so hergestellte Profilteile sowohl durch die Behandlungen zur Oberflächenhärtung, als auch wegen des guten Ölspeichervermögen eines gesinterten Werkstoffes aufweisen,werden in jüngster Zeit auf dem Markt Steuerwellen angeboten, die ent-In view of the simple production of complex profile parts using sintering technology with metallic powders and the good wear resistance, both the profile parts produced in this way by the treatments for surface hardening, as well as because of the good oil storage capacity of a sintered Have material, control shafts have recently been offered on the market that

J weder ganz in Sintertechnik oder in Anwendung von J neither entirely in sintering technology or in the application of

Mischtechniken hergestellt sind, wobei bei letzteren die gesinterten Bauteile auf einer Tragwelle aus Stahl angebracht werden. In diesem Fall beruht die mechanische Verbindung, durch die die gesinterten Bauteile in ihrer genauen Einstellposition zueinander fest mit der Welle verbunden werden, auf Schweißverfahren, wie elektrisches Widerstandsschweißen, auf Löten mit dem noch "nassen", unfertigen Sintermaterial, auf Löten zwischen Welle und fertigem Sintermaterial usw. .Mixed techniques are produced, with the latter the sintered components on a support shaft made of steel be attached. In this case, the mechanical connection through which the sintered components relies are firmly connected to the shaft in their exact setting position to each other, on welding processes, like electrical resistance welding, to soldering with the still "wet", unfinished sintered material, to soldering between the shaft and the finished sintered material, etc.

Diese Techniken sind aufwendig und kostspielig und erfordern außerdem komplizierte Feststellein-These techniques are complex and expensive and also require complicated locking devices.

richtungen, damit die gesinterten Teile in ihrer Lage auf der Welle in genau der Position angebracht werden, die für die korrekte Winkeleinstellung erforderlich ist.directions, so that the sintered parts are attached in their position on the shaft in the exact position required for correct angle adjustment.

Aufgabe der Erfindung ist die Vermeidung dieser Nachteile und die Herstellung einer mehrteiligen Steuerwelle, die keine besonderen Feststelleinrichtungen zur korrekten Positionierung der gesinterten Bauteile auf der Tragwelle benötigt und auch keine schwierigen Schweißarbeiten zwischen diesen Teilen erforderlich macht.The object of the invention is to avoid these disadvantages and to produce a multi-part Control shaft that does not have any special locking devices for correct positioning of the sintered Components required on the support shaft and no difficult welding work between these parts makes necessary.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine mehrteilige Steuerwelle gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Welle am äußeren Umfang zumindest im Bereich der angebrachten gesinterten \ Bauteile Elemente zur prismatischen Verbindung aufweist, und daß die gesinterten Bauteile innenliegende Gegenelemente zur prismatischen Verbindung zur Sicherung gegen Torsion gegenüber der Tragwelle aufwäsen.This object is achieved according to the invention by a multipart control shaft, which is characterized in that the shaft at the outer circumference has at least in the region of the mounted sintered \ components elements of prismatic, and in that the sintered components inner mating elements for prismatic connection for securing against Torsion against the support shaft.

Dabei sind die Elemente und Gegenelemente zur Herstellung der prismatischen Verbindung so beschaffen, daß die korrekte Winkellage zwischen den gesinterten Bauteilen und der Tragwelle gegeben ist.The elements and counter-elements for establishing the prismatic connection are designed in such a way that that the correct angular position between the sintered Components and the support shaft is given.

Diese Verbindungselemente bestehen zweckmäßigerweise aus Rippen an der Tragwelle und entsprechen-These connecting elements expediently consist of ribs on the support shaft and corresponding

den Nuten an den gesinterten Bauteilen oder umgekehrt. Die Rippen können an der Welle durch herkömmliche Techniken, z. B. durch Fräsen, Walzen^ Räumen, Strangpressen oder Ziehen entweder in axialer Richtung der Welle oder schraubenförmig angebracht sein.the grooves on the sintered components or vice versa. The ribs can be attached to the shaft by conventional Techniques, e.g. B. by milling, rolling ^ broaching, extrusion or drawing either in axial direction of the shaft or be attached helically.

Der axiale Halt der gesinterten Bauteile auf der Tragwelle kann durch einfaches Einpressen der Elemente in die prismatische Verbindung oder mittels Schweißen in Höhe der von diesen gesinterten Bauteilen umschriebenen Bereiche erreicht werden.The axial hold of the sintered components on the support shaft can be achieved by simply pressing in the elements into the prismatic connection or by means of welding at the level of the components sintered by them circumscribed areas can be reached.

Weitere Besonderheiten und Vorzüge ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels; es zeigen: Further special features and advantages emerge from the following description of an exemplary embodiment; show it:

/ Fig. 1 eine perspektivische, teilweise unterbroche / Fig. 1 is a perspective, partially interrupted

ne Ansicht einer mehrteiligen Steuerwelle für Wärmekraftmaschinen nach der Erfindung,ne view of a multi-part control shaft for heat engines according to the invention,

Fig. 2, 3 und 4 jeweils drei Querschnittsansichten längs den Linien H-II, IH-III und IV-IV nach Fig. 1.FIGS. 2, 3 and 4 each have three cross-sectional views along the lines H-II, IH-III and IV-IV according to Fig. 1.

Die in Fig. 1 in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete mehrteilige Steuerwelle nach der Erfindung besteht im wesentlichen aus einer hohlen Tragwelle 12, die in axialer Richtung eine Reihe von durch Sintern aus metallischen Pulvern hergestellten Bau-The multi-part control shaft according to the invention, designated in its entirety by 10 in FIG consists essentially of a hollow support shaft 12, which in the axial direction by a number of Sintering of metallic powders

teilen trägt. Diese gesinterten Bauteile umfassen zum Beispiel Nocken 14 zur Ventilbetätigung der Zylinder eines Motors, ferner Lagerzapfen 16 zum Tragen der in Drehung befindlichen Welle 10, eine mit Nocken versehene Rotorscheibe 10 für die ölpumpe zum Schmieren des Motors und weitere nicht dargestellte Bauteile.share carries. These sintered components include, for example, cams 14 for actuating the valve Cylinder of an engine, also bearing journals 16 for supporting the rotating shaft 10, a rotor disk 10 provided with cams for the oil pump for lubricating the engine and other components not shown.

Gemäß der Erfindung sind die gesinterten Bauteile 14 bis 20 auf der Tragwelle 12 durch einfache prismatische Verbindungen gegen Torsion gesichert. Diese prismatischen Verbindungen bestehen im dargestellten Ausführungsbeispiel aus außenliegenden Rippen 22, die direkt mittels herkömmlicher mechanischer Bearbeitungen auf der Tragwelle 12 angebracht werden, und aus innenliegenden Nuten 24 in dazu angepaßter Form, die in die gesinterten Bauteile 12-20 eingearbeitet sind.According to the invention, the sintered components 14 to 20 are on the support shaft 12 by simple prismatic Connections secured against torsion. These prismatic connections exist in the one shown Embodiment of external ribs 22, which are directly by means of conventional mechanical Machinings are attached to the support shaft 12, and from internal grooves 24 in adapted to the shape, which are incorporated into the sintered components 12-20.

Im dargestellten Beispiel verlaufen die Rippen 22 ohne Unterbrechung parallel eur Achse der Tragwelle 12. Es sind insgesamt drei dieser Rippen winkelig in gleichem Abstand voneinander vorgesehen. Entsprechendes gilt für die Nuten 24 der Bauteile bis 20. Es ist jedoch zu beachten, daß die Ausbildung und Anordnung der Rippen 22 und der Nuten 24 von dem dargestellten Beispiel abweichen können. Insbesondere können die Rippen 22 auf den Bereich beschränkt sein, in dem die gesinterten Bauteile 14 bis 20 angebracht sind. Gemäß einer weiteren,In the example shown, the ribs 22 run parallel to the axis of the support shaft without interruption 12. A total of three of these ribs are provided angularly at the same distance from one another. The same applies to the grooves 24 of the components to 20. It should be noted, however, that the training and the arrangement of the ribs 22 and the grooves 24 may differ from the example shown. In particular, the ribs 22 can be limited to the area in which the sintered components 14 to 20 are attached. According to another,

-s--s-

nicht dargestellten Ausführungs£orm können die Rippen 22 auch schraubenförmig anstatt axial verlaufen, so daß dadurch auch die korrekte Winkeleinstellung der Bauteile 14 bis 20 gegenüber der Tragwelle 12 vorgenommen werden kann, ohne daß dies Änderungen bezüglich der Anordnung der Nuten 24 erforderlich machen würde.Not shown embodiment £ orm can Ribs 22 also run helically instead of axially, so that this also allows the correct angle setting the components 14 to 20 can be made with respect to the support shaft 12 without this would require changes in the arrangement of the grooves 24.

Der axiale Halt der gesinterten Bauteile 14 bis auf der Tragwelle 12 kann mit Hilfe einer einfachen Klemmverbindung von Rippen 22 und Nuten 24 in Form eines Preßsitzes erfolgen. Ebenso kann diese Verbindung auch mittels Klebung oder Schweißung in Höhe der von diesen Bauteilen begrenzten und umschriebenen Bereiche hergestellt werden.The axial hold of the sintered components 14 up to the support shaft 12 can be done with the help of a simple Clamped connection of ribs 22 and grooves 24 take place in the form of a press fit. Likewise, this connection can also by means of gluing or welding in the amount of those delimited and circumscribed by these components Areas are made.

Daraus ergibt sich, daß die Konstruktion gemäß der Erfindung eine erhebliche Vereinfachung in der Herstellung der Steuerwelle zuläßt und gleichzeitig einen robusten Aufbau ermöglicht, da die Biege- und Torsionsfestigkeit der Steuerwelle in ihrer Gesamtheit dank der oben beschriebenen prismatischen Verbindungen allein durch die Auslegung der Tragwelle 12 bestimmt ist.It follows that the construction according to the invention is a considerable simplification in manufacture of the control shaft and at the same time enables a robust construction, since the bending and torsional strength of the control shaft in its entirety thanks to the prismatic ones described above Connections is determined solely by the design of the support shaft 12.

Claims

PATENTANWALT-D-IPL-PHYS. D-R. HERMANN FAY

TECNAMOTOR SpA
Via delle Cacce 99
1-10135 Turin

7900 Ulm, 06/19/85 File PG / 6604 d / th

Expectations:

Multi-part control shaft for heat engines, consisting of a support shaft and a rack sintered components, such as cams, bearing journals, gears and the like, which are on the support shaft are rotatably arranged, characterized in that the support shaft (12) on the outer circumference at least in the area of the attached sintered parts (14, 16, 18, 10) elements (22) for has prismatic connection and that the f

sintered components (14, 16, 18, 20) inside \

lying opposite elements (24) for a prismatic connection to secure against torsion the support shaft (12).

2. Control shaft according to claim 1, characterized in that the connecting elements and the connecting counter-elements consist of ribs (22) or grooves (24).

3. Control shaft according to claim 2, characterized in that the ribs (22) parallel to the axis of the Support shaft (12) run.

Adresse: Pusifach 1767,7900 Ulm-Donau Telefon Telcnrammc Posischeckkonin BnnkknninAddress: Pusifach 1767,7900 Ulm-Donau Telephone Telcnrammc Posischeckkonin Bnnkknnin

4. Control shaft according to claim 2, characterized. that the ribs (22) extend helically along the support shaft (12).