Verfahren zur Herstellung einer Nockenwelle

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Nockenwelle und eine Nockenwelle.

Bei einer Bemaßung einer Nockenwelle spielen Längsmaße der Nocken und eines Zahnrads von einem Passlagersitz eine entscheidende Rolle. Bei herkömmlichen Herstellungsverfahren für Nockenwellen wird ein Zapfen mit einem Bund für ein Nockenwellenrad geschliffen. Dieser Bund bildet eine Zeichnungs-Null für Längsmaße der Nocken. Nach einer Fertigbearbeitung der Nockenwelle wird gemäß diesem Stand der Technik das Nockenwellenrad, das üblicherweise Längstoleranzen aufweist, auf die Welle gepresst oder geschrumpft und an dem Bund des Zapfens angeschlagen.

Diese Vorgehensweise hat jedoch den Nachteil, dass sich einzelne Längstoleranzen in der fertiggestellten Nockenwelle summieren. Bei derartigen Verfahren wird demnach zunächst ein Sitz des Nockenwellenrads geschliffen und das Nockenwellenrad erst anschließend auf die Nockenwelle aufgebracht. Somit ergibt sich, dass ein Abstand des Nockenwellenrads zu einem Passlager relativ grob toleriert ist. Derartige Ungenauigkeiten in einer Bemaßung der Nockenwelle können sich negativ auf deren Lebensdauer auswirken.

Ausgehend hiervon stellt sich die Aufgabe, ein Herstellungsverfahren für eine Nockenwelle vorzustellen, das eine Fertigung einer Nockenwelle mit geringen Toleranzen ermöglicht .

Hierzu wird ein Verfahren zur Herstellung einer Nockenwelle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine Nockenwelle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 vorgeschlagen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Nockenwelle, die einen Nockenwellenkörper aufweist, ist vorgesehen, dass in einem Schritt auf den Nockenwellenkörper ein Nockenwellenrad, das mindestens einen Antastpunkt aufweist, aufgebracht wird. Nachfolgend ist mindestens ein weiterer Schritt vorgesehen, der unter Berücksichtigung des mindestens einen Antastpunkts, der dem bereits auf dem Nockenwellenkörper aufgebrachten Nockenwellenrad zugeordnet ist, durchgeführt wird.

Im Unterschied zu dem Stand der Technik, bei dem zuerst ein Sitz für ein Nockenwellenrad auf einem Grundkörper der Nockenwelle geschliffen wird und erst nach einer Fertigbearbeitung der Nockenwelle das Nockenwellenrad aufgeschrumpft und an dem Bund angeschlagen wird, erfolgt die Herstellung oder Bearbeitung der erfindungsgemäßen Nockenwelle gemäß der nachfolgenden Schritte: zunächst wird das Nockenwellenrad auf den Nockenwellenkörper aufgebracht, erst danach werden ausgehend von dem Antastpunkt des Nockenwellenrads als Referenzpunkt für weitere Bearbeitungsschritte Längsabstände entlang der herzustellenden Nockenwelle festgelegt. Dies umfasst eine Positionierung weiterer Nockenwellenkomponenten in festgelegten Abständen zu dem Antastpunkt und/oder eine

Bearbeitung dieser Nockenwellenkomponenten, ggf. auch des Nockenwellenrads, oder der herzustellenden Nockenwelle in festgelegten Abständen zu dem Antastpunkt.

Der mindestens eine Antastpunkt des Nockenwellenrads dient demnach als Referenzpunkt zur Durchführung des mindestens einen weiteren Schritts zur Herstellung der Nockenwelle. Dies bedeutet, dass die durch das Verfahren hergestellte, sogenannte gebaute Nockenwelle unter Berücksichtigung des mindestens einen Antastpunkts bearbeitet wird und/oder dass zumindest eine Nockenwellenkomponente unter Berücksichtigung des mindestens einen Antastpunkts auf dem Nockenwellenkörper positioniert, angeordnet oder, bspw. durch Aufschrumpfen, aufgebracht wird. Es ist zudem denkbar, dass die Nockenwelle, der Nockenwellenkörper und/oder das Nockenwellenrad unter Berücksichtigung des Antastpunkts bearbeitet wird bzw. werden .

In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der mindestens eine weitere Schritt unter Berücksichtigung eines insbesondere axialen Abstands zu dem Antastpunkt des Nockenwellenrads durchgeführt wird. Eine axiale Positionierung mindestens einer weiteren

Nockenwellenkomponente erfolgt relativ zu dem mindestens einen Antastpunkt. Durch geeignete Bearbeitungsverfahren kann die mindestens eine auf dem Nockenwellenkörper aufgebrachte Nockenwellenkomponente unter Berücksichtigung des axialen Abstands zu dem mindestens einen Antastpunkt bearbeitet werden .

Es kann vorgesehen sein, dass für die herzustellende Nockenwelle ein Passlagersitz bereitgestellt wird. Ein derartiger Passlagersitz erstreckt sich entlang einer Oberfläche des Nockenwellenkörpers und ist durch zwei

Passlagerelemente, die zueinander einen axialen Abstand aufweisen, begrenzt. Das Nockenwellenrad kann als ein derartiges Passlagerelement, insbesondere an einem Ende des Nockenwellenkörpers, aufgebracht werden. Dieses Nockenwellenrad kann als Zahnrad ausgebildet und zum Antrieb der Nockenwelle vorgesehen sein. In dem nachfolgenden weiteren Schritt kann unter Berücksichtigung des Antastpunkts des Nockenwellenrads das Passlager an einer geeigneten Stelle, insbesondere dem Passlagersitz, auf den Nockenwellenkörper aufgebracht werden.

In Ausgestaltung wird bei Durchführung des mindestens einen weiteren Schritts des Verfahrens zur Bearbeitung des Passlagers ein Passlagerbund des Passlagers, eine Passlagerbreite des Passlagers und/oder ein Passlagerdurchmesser des Passlagers unter Berücksichtigung des mindestens einen Antastpunkts geschliffen. Beim Schleifen oder bei anderen spanenden oder materialabtragenden Bearbeitungsverfahren wird der Abstand zu dem mindestens einen Antastpunkt berücksichtigt. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass eine Schleifmaschine, die zum Schleifen des Passlagerbunds, der Passlagerbreite und des Passlagerdurchmessers vorgesehen ist, den mindestens einen Antastpunkt des Nockenwellenrads mit einer dafür vorgesehenen Beabstandungseinrichtung antastet, so dass das Schleifen in einem geeigneten Abstand zu dem mindestens einen Antastpunkt erfolgt.

Bei dem vorliegenden Verfahren wird demnach zunächst das den mindestens einen Antastpunkt aufweisende Nockenwellenrad auf dem Nockenwellenkörper aufgebracht. Weitere Längsabstände entlang dem Nockenwellenkörper werden anschließend durch Positionieren weiterer Nockenwellenkomponenten relativ zu dem mindestens einen Antastpunkt festgelegt.

An dem Nockenwellenrad kann vor einem Aufbringen auf den Nockenwellenkörper ein Bund, der mit einem axialen Aufmaß versehen wird, angebracht werden. Dieser Bund trägt dann den Antastpunkt. Das Nockenwellenrad kann beispielsweise durch Aufschrumpfen auf den Nockenwellenkörper aufgebracht werden.

Die erfindungsgemäße Nockenwelle weist einen Nockenwellenkörper, auf dem ein Nockenwellenrad aufgebracht ist, auf. Diesem Nockenwellenrad ist zumindest ein Antastpunkt zugeordnet. Mindestens eine Nockenwellenkomponente ist unter Berücksichtigung des zumindest einen Antastpunkts des auf dem Nockenwellenkörper aufgebrachten Nockenwellenrads ausgestaltet.

Das Nockenwellenrad kann als ein sogenanntes Passlagerelement ausgebildet sein. Derartige Passlagerelemente sind zur Begrenzung eines Passlagersitzes für ein Passlager als eine Nockenwellenkomponente der Nockenwelle vorgesehen. Außerdem kann mindestens ein Passlagerbund des Passlagers, ein Passlagerdurchmesser des Passlagers und/oder eine Passlagerbreite des Passlagers unter Berücksichtigung des zumindest einen Antastpunkts geschliffen sein.

An dem Nockenwellenrad ist vorzugsweise ein Bund angebracht, der mit einem axialen Aufmaß versehen ist.

Das Nockenwellenrad kann durch Aufschrumpfen auf dem beispielsweise als Nockenwellenrohr ausgebildeten Nockenwellenkörper aufgebracht sein.

An dem Nockenwellenrad, das zum Antrieb der Nockenwelle vorgesehen ist, kann ein Bund angebracht sein, der mit einem axialen Aufmaß versehen ist. Das Nockenwellenrad wird mit

diesem Bund mit axialem Aufmaß auf den Nockenwellenkörper aufgebracht. Anschließend wird in einer Schleifmaschine eine Stirnseite des Nockenwellenrads, an der sich der Antastpunkt befindet, angetastet und beispielsweise ein Passlagerbund für das Passlager relativ zu diesem Antastpunkt geschliffen. Hierdurch können Toleranzen zwischen dem Passlagerbund und einer Bundfläche an dem Bund des Nockenwellenrads bzw. einer Mitte einer Verzahnung des Nockenwellenrads so gering wie möglich gehalten werden. Bei dieser Bearbeitung können gleichzeitig eine Passlagerbreite und ein

Passlagerdurchmesser geschliffen werden, da Axialanschläge des axialen Aufmaßes bereits vor einem Aufbringen des Nockenwellenrads auf den Nockenwellenkörper bzw. vor einem Fügen des Nockenwellenrads gefast sind. Somit wird eine hohe Abstandsgenauigkeit des Passlagerbunds und einer Zeichnungs- Null zu einer Stirnfläche des Nockenwellenrads bereitgestellt. Dies ist möglich, da ein Abstand zwischen dem Bund des Nockenwellenrads und dem Passlagerbund geschliffen ist.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung eines Nockenwellenrads in schematischer Schnittdarstellung .

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines

Passlagers in schematischer Schnittdarstellung.

Fig. 3 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung einen bei Herstellung einer Nockenwelle bevorzugt durchzuführenden Schritt.

Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Bauteile .

Fig. 1 zeigt in schematischer Schnittdarstellung ein Nockenwellenrad 1 und Fig. 2 in schematischer Schnittdarstellung ein Passlager 3. Fig. 3 zeigt eine herzustellende Nockenwelle 7 mit dem auf einem Nockenwellenkörper 5 der Nockenwelle 7 bereits aufgebrachten Nockenwellenrad 1 während einer Positionierung des Passlagers 3 in schematischer Darstellung.

Das Nockenwellenrad 1 ist als Zahnrad ausgebildet und weist eine gefaste Bohrung 8 mit eine Fase 10 auf. Da das Nockenwellenrad 1 an der Bohrung 8 die Fase 10 aufweist, muss vor einem Schleifen des Passlagers 3 kein Freistich erzeugt werden. Somit wird ein zusätzlicher Bearbeitungsschritt vermieden .

Bei einer Herstellung dieser sogenannten gebauten Nockenwelle 7 wird zunächst in einem Schritt das Nockenwellenrad 1 auf dem im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Nockenwellenrohr ausgebildeten Nockenwellenkörper 5 der herzustellenden

Nockenwelle 7 beispielsweise durch Aufschrumpfen aufgebracht. Das Nockenwellenrad 1 ist, wie Fig. 3 zeigt, am Ende des Nockenwellenkörpers 5 mit diesem fest verbunden.

Das Nockenwellenrad 1 weist in der vorliegenden Ausgestaltung einen ersten Antastpunkt 9 und einen zweiten Antastpunkt 12 auf, die als Referenzpunkte für mindestens einen weiteren Schritt bei der Herstellung der Nockenwelle 7 dienen. Diese Antastpunkte 9, 12 können sich an jeder geeigneten, von außen zugänglichen Stelle des Nockenwellenrads 1 befinden. Der erste Antastpunkts 9 befindet sich an einer Stirnseite, die vom Ende des Nockenwellenkörpers 5 abgewandt ist, der zweite Antastpunkt 12 befindet sich an einer Rückseite des Nockenwellenrads 1. Sind zur weiteren Herstellung der Nockenwelle 7 mehrere Schritte erforderlich, so können an dem Nockenwellenrad 1 entsprechend viele Antastpunkte 9, 12 an dafür günstigen Stellen festgelegt sein.

Fig. 3 zeigt, wie bei einem weiteren Schritt zur Herstellung der Nockenwelle 7 das Passlagers 3 auf dem Nockenwellenkörper 5 angeordnet wird. Dieses Passlager 3 ist unter Berücksichtigung eines ersten axialen Abstands Ai, der hier durch einen Doppelpfeil dargestellt ist, relativ zu dem ersten Antastpunkt 9 in einem Passlagersitz 11 entlang dem Nockenwellenkörper 5 zu positionieren. Alternativ ist es möglich, das Passlager 3 unter Berücksichtigung eines zweiten axialen Abstands A ₂ , der hier durch einen gestrichelten Doppelpfeil dargestellt ist, relativ zu dem zweiten Antastpunkt 12 in einem Passlagersitz 11 entlang dem Nockenwellenkörper 5 zu positionieren.

In Fig. 3 nimmt das Passlager 3 nicht zwangsläufig eine gewünschte Endposition ein, eine derartige Endposition ist jedoch von mindestens einem der Antastpunkte 9, 12 unter

Berücksichtigung des jeweiligen gewünschten Abstands Ai, A ₂ zu bemessen. Somit ist es möglich, dass dieses Passlager 3 unter Berücksichtigung eines geeigneten axialen Abstands Ai, A ₂ zu dem entsprechenden Antastpunkt 9, 12 die korrekte Position an dem Nockenwellenkörper 5 frei von Längstoleranzen einnimmt. Bei der Positionierung ist ein günstiger Antastpunkt 9, 12 etwa unter handwerklichen Gesichtspunkten frei zu wählen.

Weiterhin ist vorgesehen, dass das am Ende des Nockenwellenkörpers 5 aufzubringende Nockenwellenrad 1 einen Bund 13, der mit einem axialen Aufmaß 15 versehen ist, sowie eine Befestigungsöffnung 14 aufweist. Dieser Bund 13 mit axialem Aufmaß 15 wird vor einem Fügen oder Aufbringen des Nockenwellenrads 1 auf dem Nockenwellenkörper 5 an dem Nockenwellenrad 1 angebracht.

Nachdem das Nockenwellenrad 1 mit dem axialen Aufmaß 15 an dem Bund 13 auf den Nockenwellenkörper 5 der herzustellenden Nockenwelle 7 aufgebracht ist, wird in einem weiteren Schritt zur Herstellung der Nockenwelle 7 mit einer Schleifmaschine zumindest einer der beiden Antastpunkte 9, 12 an der Stirnseite oder der Rückseite des Nockenwellenrads 1 angetastet und ein Bund 17 des Passlagers 3 geschliffen. Dieser weitere Schritt des Verfahrens erfolgt ebenfalls unter Berücksichtigung mindestens eines der Antastpunkte 9, 12.

Damit ein Planschleifen eines Passlagerbunds an dem Zahnrad und an einem Lagerelement bzw. Passlager 3 erfolgen kann, muss der Passlagerbund bereits vor einem Fügen der Nockenwelle 7 gefast sein, damit vor einer Schleifbearbeitung des Passlagers 3 kein Freistechen und somit kein zusätzlicher Arbeitsgang erfolgen muss. Dies ist notwendig, weil durch die Verrundung einer dabei benutzten Schleifscheibe ansonsten

eine maximal vorgesehene Passlagerbreite nicht geschliffen werden kann.

Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, kann der Bund 17 unter Berücksichtigung der Antastpunkte 9, 12 beim Schleifen sowohl axial als auch radial modelliert werden. Insgesamt ist es durch Berücksichtigung eines der Antastpunkte 9, 12 möglich, eine Passlagerbreite und einen Durchmesser 19 des Passlagers 3 differenziert zu gestalten, so dass das Passlager 3 bedarfsweise eine Querschnittsfläche mit elliptischer, kreisförmiger oder nockenförmiger Umrandung aufweist.

Wie Fig. 2 außerdem zeigt, ist das Passlager 3 mit einer Fase 21 versehen. Diese Fase 21 dient als Axialanschlag des Passlagers 3 und wird vor einem Fügen, also vor einem Aufbringen des Passlagers 3 auf dem Nockenwellenkörper 5, gefast .

Mit den Antastpunkten 9, 12 sowie dem axialen Aufmaß 15 sind weitere axiale Längsabstände entlang dem Nockenwellenkörper 5 der herzustellenden Nockenwelle 7 bereitzustellen. Ausgehend von mindestens einem der Antastpunkte 9, 12 wird die Nockenwelle 7 ohne Längstoleranzen hergestellt. Dies erfolgt durch abstandsgenaues Aufbringen weiterer Nockenwellenkomponenten, wie dem Passlager 3 oder durch geeignetes abstandsgenaues Bearbeiten derartiger Nockenwellenkomponenten, wobei auch das Nockenwellenrad 1 und/oder der Nockenwellenkörper 5 unter Berücksichtigung der Antastpunkte 9 bearbeitet werden können.