DE8517900U1 - Multi-part control shaft for heat engines - Google Patents
Multi-part control shaft for heat enginesInfo
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Description
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TECNAMOTOR S.p.A.
Via delle Cacce 99
1-10135 TurinTECNAMOTOR SpA
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7900 Ulm, 19*06,85 Akte PG/6604 d/th7900 Ulm, 19*06,85 File PG/6604 d/th
Die Erfindung betrifft allgemein Steuerwellen für Wärmekraftmaschinen. Bekanntlich besteht die Hauptfunktion derartiger Wellen dariis, 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, Pampen, Drehzahlmesser, Verdichter usw. betätigen, Und werden über eine Kettentransmission mittels Zahnrädern oder Zahnriemen durch die Antriebswelle, also die Kurbelwelle angetrieben.The invention relates generally to control shafts for heat engines. As is known, the main function of such shafts is to operate the valves of four-stroke engines either directly via tappets and valve plates or indirectly via rocker arms and pushrods. In addition, these shafts are intended to operate other components of the engine, such as distributors, pistons, tachometers, compressors, etc., and are driven by a chain transmission using gears or toothed belts through the drive shaft, i.e. the crankshaft.
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.The control shafts often also serve as oil lines for the lubricating oil, which enters the shaft at the level of a main bearing and is then distributed via holes into the areas requiring lubrication.
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 wear resistance, especially at the most critical points (noses) of the eccentric profiles.
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Herkömmlicherweise werden diese Steuerwellen aus gesenkgeschmiedeten Stahltellen 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 Wärmebe-Handlungen (Vergütungen) unterworfen. Schließlich werden sie den Schleifbearbeitungen unterzogen.These control shafts are traditionally made from drop-forged steel parts or from more or less highly alloyed cast iron parts. They are then subjected to a series of * mechanical processing operations such as turning, turning, gear cutting, drilling, milling and then heat treatments (hardening and tempering). 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 ge- |In view of the ease of manufacturing even complex profile parts using sintering technology with metallic powders and the good wear resistance of profile parts manufactured in this way both due to surface hardening treatments and due to the good oil storage capacity of a ge- |
sinterten Werkstoffes aufweisen,werden in Jüngster Zeit auf dem Markt Steuerwellen angeboten, die entweder ganz in Sintertechnik oder in Anwendung von 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 Tintermaterial, auf Löten zwischen Welle und fertigem Sintermaterial usw* .sintered material, control shafts have recently been offered on the market which are either made entirely using sintering technology or using mixed techniques, with the latter involving the sintered components being mounted on a steel support shaft. In this case, the mechanical connection by which the sintered components are firmly connected to the shaft in their precise adjustment position relative to one another is based on welding processes such as electric resistance welding, soldering with the still "wet", unfinished sinter material, soldering between the shaft and the finished sinter 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 positioned on the shaft in exactly the position required for the correct angle setting.
Ausgabe der* Erfindung ist die Ver-iüöidung 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 aim of the invention is to eliminate these disadvantages and to produce a multi-part control shaft that does not require any special locking devices for the correct positioning of the sintered components on the support shaft and also does not require any difficult welding work between these parts.
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 aufwdsen.This object is achieved according to the invention by a multi-part control shaft, which is characterized in that the shaft has elements for prismatic connection on the outer circumference at least in the area of the attached sintered components, and that the sintered components have internal counter elements for prismatic connection to protect against torsion relative to 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 producing the prismatic connection are designed in such a way 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 consist of ribs on the support shaft and corresponding
I« * * * &Lgr; 4« 44 4·4·I« * * * &Lgr; 4« 44 4·4·
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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 using conventional techniques, e.g. by milling, rolling, broaching, extrusion or drawing either in the axial direction of the shaft or 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 the elements into the prismatic connection or by welding at the level of the areas circumscribed by these sintered components.
Weitere Besonderheiten und Vorzüge ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels &igr; es zeigen: Further special features and advantages emerge from the following description of an embodiment &igr; it shows:
Fig. 1 eine perspektivische, teilweise unterbrochene Ansicht einer mehrteiligen Steuerwelle für Wärmekraftmaschinen nach der Erfindung,Fig. 1 is a perspective, partially interrupted 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-IIf III-III und IV-IVFig. 2, 3 and 4 each show three cross-sectional views along the lines H-II f III-III and IV-IV
[ nach Fig. 1.[ 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. 1, consists essentially of a hollow support shaft 12, which in the axial direction has a series of components made by sintering from 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.parts. These sintered components include, for example, cams 14 for actuating the valves of the cylinders of an engine, furthermore bearing pins 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 on the support shaft 12 are secured against torsion by simple prismatic connections. In the embodiment shown, these prismatic connections consist of external ribs 22, which are attached directly to the support shaft 12 by means of conventional mechanical processing, and of internal grooves 24 in a shape adapted thereto, which are incorporated into the sintered components 12-20.
Im dargestellten Beispiel verlaufen die Rippen ohne Unterbrechung parallel eut 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 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 run without interruption parallel to the axis of the support shaft 12. A total of three of these ribs are provided at an angle and at the same distance from one another. The same applies to the grooves 24 of the components to 20. However, it should be noted that the design and arrangement of the ribs 22 and the grooves can 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 a further,
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nicht dargestellten Ausführungsforin können die Rippen 22 auch schraubenförmig anstatt axial verlaufen, so daß dadurch auch die korrekte Winkeleinstellung der Bauteile 14 bis 20 gegenüber der Tragv/elle 12 vorgenommen werden kann, ohne daß dies Änderungen bezüglich der Anordnung der Nuten 24 erforderlich machen würde.In an embodiment not shown, the ribs 22 can also run helically instead of axially, so that the correct angle setting of the components 14 to 20 relative to the support shaft 12 can be carried out without this requiring changes to 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 SchweiSung in Höhe der von diesen Bauteilen begrenzten und umschriebenen Bereiche hergestellt werden.The axial retention of the sintered components 14 on the support shaft 12 can be achieved by means of a simple clamping connection of ribs 22 and grooves 24 in the form of a press fit. This connection can also be made by means of gluing or welding at the level of the areas delimited and circumscribed by these components.
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 design according to the invention allows a considerable simplification in the manufacture of the control shaft and at the same time enables a robust construction, since the bending and torsional strength of the control shaft as a whole is determined solely by the design of the support shaft 12 thanks to the prismatic connections described above.
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