DE7702409U1 - Einrichtung zum haerten der nockenlaufflaechen von nockenwellen fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Einrichtung zum Härten der Nockenlaufflächen vnn Nockenwellen für Brennkraftmaschinen

Die Neuerung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Härten der Ncckenlaufflächen von Nockenwellen für Brennkraftmaschinen nach dem Lichtbogen-Umschmelz-Härteverfahren.

Aufgabe der Heuerung ist es, eine funktionssichere und wirtschaftliche Einrichtung zum Härten der Nockenlaufflächen von Nockenwellen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches gelöst.

Weitere wesentliche Merkmale und Vorteile der Neuerung sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele zu entnehmen.

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Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 die schematische Darstellung einer neuerungsgemäßen Einrichtung zum Härten der Nockenlaufflächen einer Nockenwelle im Schnitt gemäß Linie I-I der Fig. 2,

Fig. 2 die neuerungsgemäße Einrichtung in der Ansicht S der Fig. 1,

Fig. 3 die neuerungsgemäße Einrichtung in der Ansicht D der Fig. 1 und in den

Fig. 4 und 5 eine für eine Serienfertigung geeignete, neuerungsgemäße Einrichtung in zwei schematisierten Ansichten.

Die Einrichtung gemäß den Fig. 1-3 weist einen Maschinensockel 1 auf, auf dem eine Platte 2 verschiebbar gelagert ist. Auf der Platte 2 ist eine Einspannvorrichtung für eine zu härtende Nockenwelle 3 angeordnet. Die Einspannvorrichtung besteht einerseits aus einem Reitstock 4- mit einer Körnex-spitze 5 und andererseits aus einem Lagerbock 6, in dem eine Kegelhülse 7 drehbar gelagert ist. Die Kegelhülse 7 sitzt auf einer gemeinsamen Welle mit einem Antriebsrad 8, welches über einen

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Zahnriemen 9 von einem Elektromotor 10 antreibbar ist. Der Zahnriemen 9 umspannt zugleich ein weiteres Antriebsrad 11, welches mit einer parallel zur Nockenwelle 3 drehbar angeordneten Meisternockenwelie 12 verbunden ist. In der Kegelhülse 7 ist ein Mitnehmer (nicht dargestellt) vorgesehen, der in eine entsprechende Nut der Nockenwelle 3 eingreift und somit eine stets definierte Lage der Nockenwelle 3 zum Antriebsrad 8 sicherstellt. Die Antriebsräder 8 und 11 weisen die gleiche Zähnezahl auf und sind derart zueinander eingestellt, daß die Nocken der Nockenwelle 3 und der Meisternockenwelle 12 synchron zueinander rotieren. Mit dem Maschinensockel 1 sind entsprechend der Anzahl der zu härtenden^Nocken im oberen Bereich 30° abgewinkelte Führungen 13 verbunden, aixf denen Schlitten 14 gelagert sind. An den Schlitten 14 sind die Brenner 13 und die die Meisternockenwelle 12 abtastenden und dabei den radialen Hub der Schlitten bzw. Brenner 15 bewirkenden Stößel 16 befestigt. Der Einfachheit ^ halber sind in den Fig. 2 tind 3 nur zwei Brenner 15 bzw. zwei Schlitten 14 dargestellt, während die restlichen durch Mittellinien angedeutet sind. An der einen Stirnseite des Maschinensockels 1 ist ein Exzenter 17 gelagert, der von. einem Elektromotor (nicht dargestellt) angetrieben wird und an der Stirnseite der Platte 2 derart anläuft, daß diene mit einer der Breite der Nocken entsprechenden Amplitude oszilliert. Koaxial mit dem

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Antriebsrad 11 auf der Meisternockenwelle 12 ist eine Steuerscheibe 18 (Fig. 3) angeordnet, die mit ihrem Außenumi'ang an einer Schalteinheit 19 vorbeiläuft und durch Impulse das Zu- bzw. Abschalten der Brenner 15 steuert. Die Steuerscheibe 18 löst für jeden Nocken einen Impuls zum Zuschalten und zum Abschalten des entsprechenden Brenners 15 aus. Es hat sich durch. Versuche erwiesen, daß eine Härtung nur des Nockenbereiches jeder Nooke eine ausreichende Verschleißfestigkeit der Nockenwelle 3 sicherstellt. Die Brenner 15 sind demgemäß über dem Nockengrundkreis abgeschaltet (ca. 50 % Energieeinsparung).

Die Funktion der erfindungsgemäßen Einrichtung nach den Fig. 1 bis 3 ist wie folgt:

Die zu härtende Nockenwelle 3 wird in die Einspannvorrichtung eingesetzt, wobei die Körnerspitze 5 gegen die Kraft einer nicht dargestellten Feder zurückgedrückt \rivd.'. Durch Verdrehen rastet die Nockenwelle 3 in den Mitnehmer der Kegelhülse ein. Durch Einschalten dos Elektromotors 10 worden die Nockenwelle 3 und die Meisternockenwelle 12 in Rotation versetzt. Die ebenfalls mitdrehende Steuerscheibe 18 zündet mit einem ersten Zuschaltimpuls don Brenner 15, 'bei dem der ernte Nockenbereich einläuft. Das weitere Zu- bzw. Abschalten der entsprechenden Brenner geschieht in der Roiheniolgo des Nockenversatzes der

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Nockenwelle 3 und endet mit dem Abschaltimpuls für den in der ί

I Reihenfolge letzten Nocken, mit dem ztigleich der Elektromotor jj

10 wieder abgeschaltet wird. Während des Umschmelzens Tdzw. Härtens eines Nockenbereiches wird der radiale Hub des Brenners j

15 bzw. des entsprechenden Schlittens 14 dxirch das Abtasten des ; Stb'ße'js 16 der synchron mitrotierenden Nooke der Neisternocken- \

welle 12 bewirkt, so daß ein kontinuierlicher Abstand von ca. ]

2 mm awischen der umzuschmelzenden Nooke und der Wolframelektrode des Brenners 15 aufrechterhalten bleibt. Es ist selbstverständlich, daß an geeigneter Stelle der Nockenwelle 3 ein Stromanschluß (Hassepol) z\w Schließen des Stromkreises^ angelegt werden muß. Zugleich mit dem Einschalten des Elektromotors 10 wird aucn der Elektromotor für den Antrieb des Exzenters 17 in Betrieb gesetzt, so daß die Platte 2 gegenüber dem Maschinensockel 1 bzw. gegenüber den Führungen 13, Schlitten 14, Brenner 15 und Stößel 16 in einer der Breite der Nocken entsprechenden Amplitude oszilliert. Dadurch verläuft die Härtebahn auf der jeweiligen Nocke in einer schlangenlinienformigen, gleichmäßig alternierenden Kurvenbahn. Versuche haben gezeigt, daß damit eine befriedigend verschleißfeste Härtung der Nockenlauffläche bei wirtschaftlichem Aufwand erzielt wird. Die Frequenz der Platte 2 relativ zur Winkelgeschwindigkeit der Nockenwelle 3 ist je "nach geometrischer Ausbildixng und den Leistungskriterien der Nockenwelle 3 abzustimmen.

In den Pig. 4 und 5 ist eine Einrichtung schematisch dargestellt, die bei in etwa gleichem Prinzip gänzlich automatisiert ist. Gleiche Teile sind mit den gleichen Bezug3zeichen versehen. Auf dem Maschinensockel 20 ist eine Grundplatte 21 verschiebbar gelagert. Auf der Grundplatte 21 sind soviele Einspannvorrichtungen (Reitstock 4 mit Körnerspitze 5> Lagerbock 6 und Kegelhülse 7) in geringem Abstand nebeneinander angeordnet, als die Nockenwelle 3 zu härtende Nocken aufweist, im Ausführungsbeispiel also acht. Die Antriebsräder 8 der acht Kegelhülsen 7 werden über einen gemeinsamen Zahnriemen 22 mittels einem Elektromotor (nicht dargestellt) synchron angetrieben, wobei die Mitnehmer in den.Kegelhülsen 7 entsprechend dem Versatz des jeweils einen Nockens zum anderen Nocken versetzt sind, so daß - wie in Fig. 5 ersichtlich ist - bei jeder Nockenwelle 3 ein anderer Nocken an den auf einem gemeinsamen Schlitten 23 befestigten acht Brennern 15 vorbeiläuft, Dementsprechend ist sich die Schnittebene im Bereich der Nockenwellen 3 in Fig. 5j z. B. von links auf der Zeichnung beginnend, jeweils um einen Nocken senkrecht auf die Zeichenebene versetzt vorzustellen. Der vertikale Hub des Schlittens 23 wird von einer Meisternockenwelle (nicht dargestellt) gesteuert, die nur eine Nocke aufweist. Auch das Zu-bzw. Abschalten der acht Brenner 15 erfolgt gleichzeitig, Weiter weist die Einrichtung bei 2^LV eine "Vorwärmstation auf, bei der in nicht näher dargestellter Weise die Nockenwelle 3 eingespannt und konduktiv auf ca. 680 K vorgewärmt wird. Durch das gleichmäßige Vorwärmen der gesamten Nocken-

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welle wird der nachfolgende Umschmelzvorgang begünstigt und Wärmespannungen oder Gpannungsrisse vermieden. Des automatische Befördern der Nockenwellen geschieht mittels einer z. B. pneumatisch betätigten Fördereinrichtung 25, deren beiderseits der Nockenwellen angeordnete Ilubbalket. 26 horizontal und vertikal bewegbar sind. Die Hubbalken 26 weisen zum Weiterbefördern der Nockenwellen je zehn prismenförmige Mitnehmer 27 (es sind in Pig. 5 nur zwei Mitnehmer 27 dargestellt) auf.

Das Weiterbefördern der Nockenwellen geschieht durch Anheben der Hubbalken 26 und gleichzeitiges Zurückfahren der Reit.stöcke 4, wodurch die Nockenwellen au:? den Mitnehmern 27 aufliegen. Zugleich wird auch die Einspannvorrichtung in der Vorwärmstation gelöst, so daß auch.die vorgewärmte Nockenwelle frei auf den entsprechenden Mitnehmern 27 aufliegt. Dann werden die Hubbalken 26 horizontal um den Abstand von einer Einspannt orrichtting zur anderen verschoben. Nun fahren die Reitstöcke 4 bzw. die Einspannvorrichtung der Vorwärmstation wieder in ihre Zuspannstellung. Der die Kegelhülsen 7 antreibende Elektromotor wird eingeschaltet und dreht die Kegelhülsen 7, bis deren Mitnehmer in der jeweiligen Nut der Nockenwelle eingerastet sind. Der während der Förderung der Nockenwellen angehobene Schlitten 25 wird abgesenkt und liegt nun auf den Meisternocken auf. Die Hubbalken 26 wurden inzwischen ebenfalls abgesenkt und horizontal

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in ihre Ausgangsstellung zurückverachobon. Nach dem Absenken ded Schlittens 2.3 v/erden die Brenner 15 gezündet. Zugleich setzt die oszillierende Bewegung der Grundplatte 21 ein. Während des gleichzeitigen Umschmelzens je einer Nooke, der acht Nockenwallen wird in der vorgelagerten Vorwärmatation 24 eine Nockenwelle vorgewärmt. Nach dem Abschalten der Brenner 15 wird der Schlitten 25 hochgefahren und der beschriebene Vorgang wiederholt sich.

Während die in den Fig. 1-3 dargestellte Einrichtung für kleinere Stückzahlen eingerichtet ist, wobei bei im Prinzip gleicher Anordnung auch weniger Brenner, z. B. nur zwei Brenner eingesetzt werden können, ist die Einrichtung nach den Fig. 4 und 5 für den automatischen Betrieb bzw. für die Serienfertigung vorgesehen. Bei jedem Takt wird eine Nockenwelle fertiggestellt, wobei der Zeitbedarf dem Umschmelzen einer einzigen ITockenlaufflache plus Förderzeit entspricht. Die automatische Steuerung kann elektronisch erfolgen.

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Claims (1)

1. Einrichtung zum Härten der Nockenlaufflächen von Nockenwellen für Brennkraftmaschinen nach dem Lichtbogen-Umschmelz-Härteverfahren,, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwelle (3) in einer drehbaren Einspannvorrichtung (4, 5* 6, 7) aufgenommen ist und synchron mit einer Meisternockenwelle (12) und einer Steuereinrichtung (18, 19) angetrieben ist, wobei die Meisternockenwelle (12) über Betätigungsmittel (14, 16) den - entsprechend der Kontur des zu härtenden Nockens - radialen Hub des Brenners (15) steuert, während die Steuereinrichtung (18, 19) den Brenner (15) zu- bzw. abschaltet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Einspannvorrichtung (4, 5» 6, 7) in axialer Richtung der Nockenwelle verschiebbar ist und mittels eines Exzenterantriebes (17) während der Rotation der Nockenwelle in einer etwa der Breite des Nockens entsprechenden Amplitude oszilliert.

3- Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (18, 19) den Brenner derart zu- bzw. abschaltet, daß der Bereich des Nockengrundkreises nicht umgeschmolzen wird bzw. ungehärtet bleibt.

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'■]-. Einrichtung nach don Ansprächen 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß je Nocken der Nockenwelle ein Brenner (15) vorgesehen ist, dessen Hub über einen jeweils korrespondierenden Nocken der Meisternockenwelle (12) gesteuert int.

5. Einrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorwärmstation (bei 24) vorgesehen ist, in der die Nockenwelle konduktiv vorgewärmt wird.

6. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß je Nocken der Nockenwelle eine separate Härtestation vorgesehen ist, die untereinander und gegebenenfalls mit der Vorwärmntation mittels einer Fördereinrichtung (25) verbunden sind, daß jede Härtestation mit einer drehbaren Einspannvorrichtung (4·, 5_? 6, 7) und einem Brenner (15) ausgestattet ist, wob'ei die die Nockenwelle justierenden Mitnehmer der Einspannvorrichtung entsprechend den Nockenversetzungen zueinander versetzt angeordnet sind xxnd. daß die vorhandenen Härtestationen sowie die Vorwärmstation und die Fördereinrichtung synchron takten.

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