Welle-Nabe-Verbindunα

Die Erfindung betrifft eine Welle-Nabe-Verbindung, insbesondere für gebaute Nockenwellen für Brennkraftmaschinen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Welle-Nabe-Verbindungen, bei denen das jeweilige Funktionsteil mit Presssitz oder Schrumpfsitz auf der Welle befestigt ist, sind in einer Vielzahl von techni- sehen Anwendungen bekannt. Beispielsweise für gebaute Nockenwellen für Brennkraftmaschinen ist es bekannt, die einzelnen Nocken durch Presssitz oder Schrumpfsitz auf der Welle festzulegen. Voraussetzung dafür ist aber, dass die jeweiligen Abschnitte der Welle für die Nocken einen in Montagerichtung gesehen gestuften oder zumindest gleichen Außendurchmesser aufwei- sen. Ist konstruktionsbedingt eine Konfiguration gegeben, bei der ein Abschnitt der Welle in Montagerichtung gesehen einen kleineren Durchmesser als der Vorhergehende hat, so kann das korrespondierende Funktionsteil nicht mehr aufgepresst oder aufgeschrumpft werden, weil es über den Abschnitt größeren Durchmesser nicht aufschiebbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Welle-Nabe-Verbindung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, bei der es mit geringem Mehraufwand gelingt, ein Funktionsteil eines einen geringeren Durchmesser aufweisenden Abschnittes der Welle dennoch durch eine Press- oder Schrumpfverbindung zu fügen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte und besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.

Sinngemäß wird vorgeschlagen, dass der Außenumfang des ersten Abschnittes der Welle eine Konfiguration mit zwei Grundkreisen d| _min und d _if aufweist, über den das zweite Funktionsteil mit einem korrespondierenden Innenumfang mit zwei Grundkreisen Dn _f und Dn _max aufschiebbar ist. Der kleinere Grundkreis Dn _f des zweiten Funktionsteiles entspricht im Fügezustand dem Außendurchmesser dm des zweiten Abschnittes der Welle und der größere Grundkreis d| _f des ersten Abschnittes der Welle dem Innendurchmesser D| _f des ersten Funktionsteiles. Dementsprechend kann das zweite, in Montagerichtung dahinterliegende Funktionsteil bei der Montage über den ersten Abschnitt der Welle geschoben und anschließend auf dem zweiten Abschnitt der Welle durch Press- oder Schrumpfverbindung befestigt werden.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung können der Außenumfang des ersten Abschnittes der Welle und der Innenumfang des zweiten Funktionsteiles mit achsparallelen Nuten und Stegen ausgeführt sein. Das zweite Funk- tionsteil kann dann über den ersten Abschnitt der Welle geschoben werden, wenn dessen Stege in die Nuten des Abschnittes der Welle und umgekehrt eingreifen.

In alternativer Ausgestaltung können der Außenumfang des ersten Abschnittes der Welle und der Innenumfang des zweiten Funktionsteiles mit einer Steckverzahnung versehen sein, wobei die Zähnezahlen, die Zahnformen, etc. an die spezifischen Anforderungen der Fügeverbindung entsprechend angepasst sein können. Zur Sicherstellung einer unproblematischen Montage der Funktionsteile wird femer vorgeschlagen, dass der größere Grundkreis Dn _max des zweiten Funktionsteiles und dessen kleinerer Grundkreis D| _tf mit Spiel zu den korrespondierenden Grundkreisen des ersten Wellenabschnittes ausgeführt sind. Dadurch kann das zweite Funktionsteil kraftfrei über den ersten Wellenabschnitt geschoben werden.

Des Weiteren können in fertigungstechnisch einfacher und kostengünstiger Weise der Außenumfang des zweiten Abschnittes der Welle und der Innen- umfang des ersten Funktionsteiles glattzylindrisch ausgeführt sein.

Der prozentuelle Traganteil zwischen den jeweiligen Fügepartnern Abschnitt der Welle : Funktionsteil kann je nach den spezifischen Anforderungen in einem Bereich von 20 : 80 bis 80: 20, insbesondere jedoch bei 50 : 50, liegen.

Schließlich kann bei einer gebauten Nockenwelle für Brennkraftmaschinen zumindest ein Funktionsteil ein Nocken sein, der in Montagerichtung folgend auf einen weiteren Nocken oder auf ein anderes Funktionsteil auf die Welle aufgeschrumpft oder aufgepresst ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig.1 eine nur teilweise dargestellte, gebaute Nockenwelle für Brennkraft- maschinen, bei der mehrere Nocken auf Abschnitte der Welle aufgeschrumpft sind;

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß Linie Il - Il der Fig. 1 durch einen ersten Abschnitt der Welle, die einen ersten Nocken als Funktionsteil trägt; Fig. 3 einen weiteren Querschnitt gemäß Linie III - III der Fig. 1 durch einen zweiten Abschnitt der Welle, die einen zweiten Nocken aufnimmt; und

Fig. 4 einen Querschnitt gemäß Linie IV - iV der Fig. 1 durch den ersten Abschnitt der Welle und den korrespondierenden ersten Nocken.

In den Fig. 1 bis 4 ist teilweise eine Nockenwelle 10 für Brennkraftmaschinen dargestellt, mit einer Welle 12, auf der u.a. mehrere Nocken 14, 16, 18 (in Fig. 1 gestrichelt angedeutet) angeordnet sind.

Die Welle 12 weist Abschnitte 20, 22 auf, die Verbindungsabschnitte oder rotationssymmetrische Lagerabschnitte bilden. An die Abschnitte 20, 22 schließen rotationssymmetrische Abschnitte 24, 26, 28 der Welle 12 an, die die besagten Nocken 14, 16, 18 tragen. Dabei sitzt in der Fig. 1 der Nocken 14 in ei- nem ersten Fügeverband I kraftschlüssig in Presspassung auf dem Wellenabschnitt 24. In gleicher Weise sitzen die Nocken 16, 18 in einem zweiten und dritten Fügeverband II, III auf den zugehörigen Wellenabschnitten 26, 28.

Konstruktionsbedingt ist die Welle 12 so aufgebaut, dass der Lagerabschnitt 20 den größten Außendurchmesser aufweist, so dass von dieser Seite her die Nocken 14, 16, 18 nicht auf die Welle 12 aufschiebbar sind.

Ferner sind die Außendurchmesser der die Nocken 14, 16 tragenden Abschnitte 24, 26 konstruktionsbedingt so ausgeführt, dass der Außendurchmes- ser d|| _f des mittleren Wellenabschnittes 26 kleiner als der Außendurchmesser d| _f des ersten Wellenabschnittes 24 ist.

Die Nocken 14, 16, 18 werden von der dem Lagerabschnitt 20 abgewandten

Seite auf die Welle 12 beziehungsweise deren tragende Abschnitte 24, 26, 28 gefügt. Dies erfolgt mit Presssitz oder Schrumpfsitz, wobei in bekannter Weise die Außendurchmesser d _!f und dn _f der Abschnitte 24, 26, 28 gegenüber den Bohrungen der Naben der Nocken 14, 16, 18 mit Übermaß gefertigt sind und entweder aufgepresst oder durch Erwärmung aufgeschrumpft werden.

Damit der Nocken 16 des mittleren Abschnittes 26 mit der genannten Fügeverbindung montiert werden kann, ist in Montagerichtung (Pfeil 30) gesehen der erste Abschnitt 24 der Welle 12 mit einem Außenumfang ausgeführt, der einen kleineren Grundkreis d| _min (vgl. Fig. 2) und einen größeren Grundkreis d| _f aufweist.

Dazu ist der Wellenabschnitt 24 mit einer Steckverzahnung 32 versehen, bei der der Kopfkreisdurchmesser den größeren Grundkreis d| _f und der Fußkreisdurchmesser den kleineren Grundkreis d| _min bildet. Der Grundkreis d| _min ist dabei um ein Maß b geringfügig kleiner als der Außendurchmesser dn _f des Ab- Schnittes 26 der Welle 12.

Ferner ist die Nabe des in Montagerichtung 30 gesehen zweiten Nockens 16 mit einer korrespondierenden Steckverzahnung 34 (vgl. Fig. 3) ausgeführt, deren kleinerer Grundkreis Dn _f durch den Kopfkreisdurchmesser und deren größerer Grundkreis Dn _max durch den Fußkreisdurchmesser gebildet ist. Der größere Grundkreis Dn _max ist im Durchmesser wiederum geringfügig um ein Maß a größer als der Außendurchmesser d| _f des Abschnittes 24 der Welle 12.

Die Außendurchmesser d| _f des ersten Wellenabschnittes 24 und dπ _t des mittleren Wellenabschnittes 26 werden auch als Funktionsdurchmesser bezeichnet, auf denen die Nocken 14, 16 mit ihren korrespondierenden

Funktionsdurchmessern D| _f und Dn _f aufgepresst sind. In den Figuren sind die Grundkreise des Nockens 16 sowie des ersten Wellenabschnittes 24 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht maßstabsgetreu wiedergegeben. Die Steckverzahnung 32, 34 ist so ausgeführt, dass die Kopfbereiche und die Fußbereiche der Zähne verrundet sind. Ferner ist die Steckverzahnung symmetrisch derart gefertigt, dass der prozentuelle Traganteil zwischen der Nabe der Nocken 18 16 an den Abschnitten 28, 26 prozentuell 50 : 50 beträgt.

Anstelle der Steckverzahnung kann auch ein aus Stegen und Nuten gebildeter Außenumfang des Abschnittes 28 und ein korrespondierender Innenumfang der Nabe des Nockens 16 vorliegen. Es können auch andere Umfangs-Konfi- gurationen vorgesehen sein, zum Beispiel wellenförmig, die zwei Grundkreise d| _f und d| _min beziehungsweise D _w und Dn _max bilden.

Die Fügepartner des ersten Abschnittes 24 der Welle 12 und des zweiten Nockens 16 sind in einfacher Weise glattzylindrisch ausgeführt. So ist der Abschnitt 26 zum Beispiel durch Drehen oder Schleifen maßgerecht gefertigt, während die Nabe des Nockens 28 feingebohrt oder gehont ist.

Der mit zwei Grundkreisen d| _f , d| _m j _n hergestellte Außenumfang des ersten Wellenabschnittes 24 ist zum Beispiel durch ein Wälzwerkzeug eingeformt und anschließend der Außendurchmesser di _f auf Maß geschliffen; der Innendurchmesser Dn _f der Nabe des Nockens 16 ist feingebohrt und anschließend durch Räumen auf Dn _max beziehungsweise geringfügig größer erweitert.

Zum Fügen der beiden Nocken 14, 16 auf den Abschnitten 24, 26 ist der Au- ßendurchmesser d _if des Abschnittes 26 maßlich mit dem Innendurchmesser Dii _f des Nockens 16 und der Außendurchmesser d _tf mit dem Innendurchmesser D| _f des Nockens 14 mit geringer maßlicher Überdeckung hergestellt.

Hingegen ist der kleinere Grundkreis d| _min des Abschnittes 24 geringfügig um das Maß b kleiner als der Innendurchmesser Dn _f des Nockens 16. Ferner ist der größere Grundkreis Dn _max des Nockens 16 geringfügig um das Maß a größer als der Außendurchmesser d _if des Abschnittes 24.

Daraus resultiert, dass bei der Montage der Nocken der zweite (mittlere) No- cken 16 kraftfrei über den Abschnitt 24 geschoben werden kann, wobei die Steckverzahnung 32, 34 entsprechend ineinander greift.

Sodann kann der Nocken 16 auf den Abschnitt 26 der Welle 12 aufgeschrumpft oder aufgepresst werden. Der Festsitz wird durch die maßliche Überdeckung zwischen dn _f und Dn _f erreicht.

Anschließend wird der Nocken 14 auf den Abschnitt 24 aufgeschrumpft oder aufgepresst, wobei der Festsitz hier durch die maßliche Überdeckung zwischen d| _f und D| _f erzielt ist.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Anstelle einer Nockenwelle können auch andere gebaute Welle-Nabe-Verbindungen entsprechend ausgeführt sein. Ferner könnte der Nocken 16 und/oder der Nocken 18 auch durch ein anderes Funktionsteil, zum Beispiel einen Ex- center, ein Schneckenrad, etc. gebildet sein.