DE10162109C1

DE10162109C1 - Verfahren zur Herstellung eines ringartigen Nockens sowie Nockenring für eine Nockenwelle von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE10162109C1
Application number: DE2001162109
Authority: DE
Original assignee: METEOR UMFORMTECHNIK GmbH
Current assignee: METEOR UMFORMTECHNIK GmbH
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2003-05-22
Anticipated expiration: 2021-12-19

Abstract

Um ein Verfahren zur Herstellung eines ringartigen Nockens für eine Nockenwelle von Brennkraftmaschinen zu schaffen, das eine kostengünstige und leichtgewichtige Fertigung des Nockenrings ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass in einem ersten Verfahrensschritt ein Bandstahlstreifen (1), dessen Dicke gering größer als die Höhe des zu erzeugenden Nockenringes (5) ist, annähernd entsprechend dem Innenmaß des zu erzeugenden Nockenrings (5) gelocht wird, in einem zweiten Verfahrensschritt der Stanzgrat an dem Austrittsbereich des Lochungswerkzeuges verprägt wird, in einem dritten Verfahrensschritt ein Innenformstempel in die Lochung von der Seite her zugeführt wird, die den verprägten Stanzgrat aufweist, und vollständig in die Lochung eingefahren wird, wobei die Abmessung des Innenformstempels dem Innensollmaß des zu erzeugenden Nockenringes (5) entspricht, in einem vierten Verfahrensschritt bei in der Lochung befindlichem Innenformstempel der zu erzeugende Nockenring (5) aus dem Bandstahlstreifen (1) ausgeschnitten wird, wobei durch den Schneidvorgang ein Fließpressvorgang erzeugt wird, so dass der Nockenring (5) innenseitig auf das Maß des Innenformstempels umgeformt wird, das dem Sollmaß entspricht, wobei der Nockenring (5) durch den Schneidvorgang außen auf Sollmaß geschnitten wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines ringartigen Nockens für eine Nockenwelle von Brennkraftmaschinen, wobei die Wandstärke kleiner als die 0,6-fache Höhe, vorzugsweise kleiner als die 0,3- fache Höhe, des Nockenrings ist, sowie einen Nockenring für eine Nockenwelle von Brennkraftmaschinen, wobei die Wandstärke kleiner als die 0,6-fache Höhe, vorzugsweise kleiner als die 0,3-fache Höhe, des Nockenrings ist.

Im Stand der Technik sind neue Technologien zur Gewichtserleichterung von Nockenwellen bekannt.

Um eine entsprechende Gewichtserleichterung zu erreichen, ist es aus der DE 32 27 693 A1 bekannt, die Nockenwelle selbst aus einem Rohr und nicht mehr aus massivem Material herzustellen. Auch die auf der Nockenwelle anzubringenden Nocken werden als ringartige Teile vorgefertigt und auf die Nockenwelle aufgeschoben und mit dieser bleibend verbunden, beispielsweise durch Aufschrumpfen oder dergleichen.

Die Herstellung der Nockenwelle selbst aus einem Rohrstück ist relativ unproblematisch. Zur Herstellung der ringartigen Nocken haben Versuche stattgefunden, solche Nockenringe in der Weise herzustellen, dass diese aus vollem Material gefräst werden. Auf diese Weise kann zwar ein entsprechender Nockenring gefertigt werden, jedoch ist der Arbeits- und Zeitaufwand relativ groß, so dass die Herstellung der Nocken relativ teuer ist.

Ausgehend von dieser Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren eingangs bezeichneter Art zu schaffen beziehungsweise einen Nockenring eingangs bezeichneter Art zu schaffen, der kostengünstig und leichtgewichtig hergestellt werden kann.

Zur verfahrenstechnischer Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass
in einem ersten Verfahrensschritt ein Bandstahlstreifen, dessen Dicke gering größer als die Höhe des zu erzeugenden Nockenringes ist, annähernd entsprechend dem Innenmaß des zu erzeugenden Nockenrings gelocht wird, mit gering größerer Lochung als dem Sollmaß entspricht,
in einem zweiten Verfahrensschritt der Stanzgrat an dem Austrittsbereich des Lochungswerkzeuges verprägt wird,
in einem dritten Verfahrensschritt ein Innenformstempel in die Lochung von der Seite her zugeführt wird, die den verprägten Stanzgrat aufweist, und vollständig in die Lochung eingefahren wird, wobei die Abmessung des Innenformstempels dem Innensollmaß des zu erzeugenden Nockenringes entspricht,
in einem vierten Verfahrensschritt der zu erzeugende Nockenring aus dem Bandstahlstreifen ausgeschnitten wird, wobei durch den Schneidvorgang ein Fliesspressvorgang erzeugt wird, so dass der Nockenring innenseitig auf das Maß des Innenformstempels umgeformt wird, das dem Sollmaß entspricht, wobei der Nockenring durch den Schneidvorgang außen auf Sollmaß geschnitten wird.

Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass im ersten Verfahrensschritt die Lochung mit einem Übermaß von 5/100 größer als Sollmaß erzeugt wird.

Zudem ist bevorzugt vorgesehen, dass nach dem vierten Verfahrensschritt entgratet wird.

Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Stirnflächen des Nockenrings nach dem vierten Verfahrensschritt auf Sollmaß plangeschliffen werden.

Eine Besonderheit wird darin gesehen, dass der das Ausgangsmaterial bildende Bandstahlstreifen auf eine Dicke von ca. 8 bis 9 mm bemessen wird.

Eine weitere wesentliche Besonderheit wird darin gesehen, dass die Wandstärke des zu erzeugenden Nockenrings auf etwa 2,0 bis 2,4 mm bemessen wird.

Ein erfindungsgemäßer Nockenring kennzeichnet sich dadurch, dass der Nockenring aus einem Bandstahlstreifen einstückig als endloser Ring spanlos geformt, insbesondere gestanzt ist.

Gemäß der Erfindung wird der entsprechende Nockenring nicht mehr aus Vollmaterial gefräst, sondern der Nockenring wird aus Bandstahl im Wege des Feinstanzens gefertigt, wobei die Feinstanztechnik mit einer Kaltfließpresstechnik überlagert ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines schematisierten Ausführungsbeispieles erläutert.

In der einzigen Zeichnungsfigur ist ein Ablaufschema zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Nockenrings gezeigt. Als Ausgangsmaterial für die Fertigung des Nockenrings dient ein Bandstahlstreifen 1, der in der Zeichnungsfigur in gestrichelten Linien symbolisiert ist. Sofern beispielsweise der Nockenring im Endzustand eine Höhe von 8,4 mm und eine Wandstärke von 2,2 mm aufweisen soll, wird als Ausgangsmaterial ein Bandstahl von einer Stärke von 8,6 bis 8,9 mm eingesetzt. Der entsprechende Bandstahlstreifen 1 wird in Richtung des Bewegungspfeiles 2 in eine entsprechende Stanz vorrichtung eingebracht.

Das einfache Stanzen eines solchen Nockenringes aus dem angegebenen Material ist nicht möglich, da nach herkömm licher Verfahrenstechnik die Wandstärke eines zu stanzenden Gegenstandes mindestens der 0,6-fachen Materialstärke des Ausgangsmaterials entsprechen muss, andernfalls der Stanzprozess nicht fehlerfrei ablaufen kann. Bei einer geringeren Wandstärke besteht die Gefahr, dass sich Risse in der Wandung des zu stanzenden Teiles bilden, so dass das Teil unbrauchbar ist.

Um dennoch einen entsprechenden Nockenring fertigen zu können, schlägt die Erfindung eine bestimmte Verfahrens weise vor. In einem ersten Verfahrensschritt, der in der Position I in der Zeichnung gezeigt ist, wird aus dem Bandstahlstreifen 1, dessen Dicke beispielsweise 8,6 bis 8,9 mm beträgt und dessen Dicke gering größer als die Höhe des zu erzeugenden Nockenringes ist, der beispielsweise im Endzustand eine Höhe von 8,4 mm aufweisen soll, entsprechend etwa dem Innenmaß des zu erzeugenden Nockenrings ein erster Stanzvorgang durchgeführt, indem der Bandstahlstreifen 1 gelocht wird. Somit wird die Innenkontur des zu erzeugenden Nockenringes erzeugt, die in der Zeichnung bei 3 angegeben ist. Vorzugsweise wird dabei die Innenform des Nockenringes aus dem Bandmaterial 1 um ca. 5/100 mm größer erzeugt, als der Sollabmessung entspricht. Bei der in der Zeichnung dargestellten Verfahrensweise erfolgt der Lochungsvorgang durch ein Lochungs- oder Stanzwerkzeug, welches von vorn durch die Zeichnungsebene nach hinten bewegt wird. Hierdurch entsteht an dem in der Stufe I gelochten Bandstahl streifen 1 rückseitig ein Stanzgrad am Austrittsbereich des Lochungswerkzeuges. Dieser Stanzgrad würde in einer nachfolgenden Verfahrensstufe stören. Aus diesem Grunde wird der Stanzgrad in dem mit II gekennzeichneten Verfahrensschritt verprägt, wobei hierdurch gleichzeitig eine Anfasung unterseitig des Bandstahlstreifens 1 im Bereich der Lochung 3 erzeugt wird. Zusätzlich kann in der Verfahrensstufe 2 noch mittels eines Suchstiftes die exakte Positionierung erfasst werden, so dass für den nachfolgenden weiteren Arbeitsvorgang eine lagerichtige Positionierung erreicht ist.

In dem dritten Verfahrensschritt, der mit III gekennzeichnet ist, wird ein Innenformstempel von der Unterseite des Stahlbandes 1 in die Lochung eingeführt, also von der Seite her, die den verprägten Stanzgrad aufweist. Der Innenformstempel wird vollständig in die Lochung eingefahren, wobei die Abmessung des Innenformstempels dem Innensollmaß des zu erzeugenden Nockenringes entspricht.

In einem vierten Verfahrensschritt, der ebenfalls in der Position III durchgeführt werden kann, wird der zu erzeugende Nockenring aus dem Bandstahlstreifen 1 ausgeschnitten. Die Schnittlinie ist mit 4 angegeben. Durch den Schneidvorgang, der wiederum in der Zeichnung von vorn durch die Zeichnungsebene nach hinten vorgenommen wird, wird gleichzeitig eine Art Fließpress vorgang bewirkt, so dass der Nockenring einerseits hinsichtlich der Außenkontur maßgerecht geschnitten wird und andererseits innenseitig im Wege des Fließpressens auf das Maß des Innenformstempels umgeformt wird, welches dem Sollmaß entspricht. Auf diese Weise entsteht der Nockenring 5, der ohne weitere Bearbeitung sowohl am Außenumfang als auch am Innenumfang das gewünschte Sollmaß aufweist.

Um den Stanzgrad, der im vierten Verfahrensschritt erzeugt worden ist, zu entfernen, wird der Nockenring 5 nach dem vierten Verfahrensschritt entgratet. Des Weiteren werden die beiden Stirnflächen des Nockenrings 5 anschließend auf Sollmaß geschliffen (plangeschliffen). Im Beispiel entsteht somit ein Nockenring, der eine Höhe von 8,4 mm und eine Wandstärke von 2,2 mm aufweist.

Von herkömmlichen Nockenringen unterscheidet sich der Nockenring 5 dadurch, dass er aus einem Bandstahlstreifen 1 oder dergleichen ebenflächigem Material einstückig als endloser Ring spanlos geformt, insbesondere gestanzt ist, wobei die Wandstärke des Nockenrings 5 kleiner als die 0,25-fache Höhe des Nockenrings ist. Die bei der Umformung des Nockenrings 5 entstehende Materialverfestigung kann durch anschließende Wärmebehandlung beseitigt werden.

Im Ergebnis entsteht ein äußerst kostengünstig zu fertigender Nockenring 5, der leichtgewichtig ist und vorzügliche Brauchbarkeit hat.

Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.

Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines ringartigen Nockens für eine Nockenwelle von Brennkraftmaschinen, wobei die Wandstärke kleiner als die 0,6-fache Höhe, vorzugsweise kleiner als die 0,3-fache Höhe, des Nockenrings (5) ist, dadurch gekennzeichnet, dass
in einem ersten Verfahrensschritt ein Bandstahlstreifen (1), dessen Dicke gering größer als die Höhe des zu erzeugenden Nockenringes (5) ist, annähernd entsprechend dem Innenmaß des zu erzeugenden Nockenrings (5) gelocht wird, mit gering größerer Lochung (3) als dem Sollmaß entspricht,
in einem zweiten Verfahrensschritt der Stanzgrat an dem Austrittsbereich des Lochungswerkzeuges verprägt wird,
in einem dritten Verfahrensschritt ein Innenformstempel in die Lochung von der Seite her zugeführt wird, die den verprägten Stanzgrat aufweist, und vollständig in die Lochung eingefahren wird, wobei die Abmessung des Innenformstempels dem Innensollmaß des zu erzeugenden Nockenringes (5) entspricht,
in einem vierten Verfahrensschritt bei in der Lochung befindlichem Innenformstempel der zu erzeugende Nockenring (5) aus dem Bandstahlstreifen (1) ausgeschnitten wird, wobei durch den Schneidvorgang ein Fliesspressvorgang erzeugt wird, so dass der Nockenring (5) innenseitig auf das Maß des Innenformstempels umgeformt wird, das dem Sollmaß entspricht, wobei der Nockenring (5) durch den Schneidvorgang außen auf Sollmaß geschnitten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Verfahrensschritt die Lochung (3) mit einem Übermaß von 5/100 größer als Sollmaß erzeugt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenring (5) nach dem vierten Verfahrensschritt entgratet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen des Nockenrings (5) nach dem vierten Verfahrensschritt auf Sollmaß plangeschliffen werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der das Ausgangsmaterial bildende Bandstahlstreifen (1) auf eine Dicke von ca. 8 bis 9 mm bemessen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des zu erzeugenden Nockenrings (5) auf etwa 2,0 bis 2,4 mm bemessen wird.

7. Nockenring (5) für eine Nockenwelle von Brennkraftmaschinen, wobei die Wandstärke kleiner als die 0,6-fache Höhe, vorzugsweise kleiner als die 0,3- fache Höhe, des Nockenrings (5) ist, insbesondere hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenring (5) aus einem Bandstahlstreifen (1) einstückig als endloser Ring spanlos geformt, insbesondere gestanzt ist.