DE102012207076A1

DE102012207076A1 - Außenwelle für eine Nockenwelle und zugehöriges Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102012207076A1
Application number: DE201210207076
Authority: DE
Inventors: Thomas Flender; Michael Kreisig; Falk Schneider
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2013-10-31

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verfahren zur Herstellung einer hohlen Außenwelle (1) für eine Nockenwelle (7) mit einer in der Außenwelle (1) angeordneten Innenwelle (8), gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte, a.) die Außenwelle (1) wird in eine Stanzmaschine eingelegt, b.) mit einem Stanzwerkzeug (3) der Stanzmaschine wird eine Durchgangsöffnung (4) in die Außenwelle (1) gestanzt, c.) die Außenwelle (1) wird um zumindest einen Teil des Durchmessers des Stanzwerkzeug (3) um deren Achse (5) verdreht, d.) mit dem Stanzwerkzeug (3) der Stanzmaschine wird die ursprüngliche Durchgangsöffnung (4) in Umfangsrichtung erweitert, e.) die Verfahrensschritte c.) und d.) werden so oft wiederholt, bis ein in Umfangsrichtung verlaufendes Langloch (2) in die Außenwelle (1) eingestanzt ist, in welchem bei montierter Nockenwelle (7) ein, einen Nocken mit der Innenwelle verbindender Stift geführt ist. Hierdurch können die Langlöcher (2) im Vergleich zu herkömmlichen Laserverfahren deutlich kostengünstiger in die Außenwelle (1) eingebracht werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer hohlen Außenwelle für eine Nockenwelle mit einer in der Außenwelle angeordneten Innenwelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine nach diesem Verfahren hergestellte Nockenwelle.
Verstellbare Nockenwellen mit bspw. einer Innenwelle und einer koaxial dazu angeordneten Außenwelle sind seit langem Stand der Technik, wobei in der Außenwelle in Umfangsrichtung verlaufende Langlöcher angeordnet sind, in denen ein Stift geführt ist, mittels welchem die Innenwelle mit einem außen an der Außenwelle geführten Nocken verbunden ist. Diese Langlöcher werden üblicherweise mittels Laser hergestellt, was jedoch aufwendig und teuer ist.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer hohlen Außenwelle für eine derartige Nockenwelle anzugeben, das insbesondere kostengünstig ist.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein Langloch in einer Außenwelle einer so genannten „Cam in Cam“-Nockenwelle nicht mehr mittels Laser, sondern vielmehr mittels geeigneter Stanzwerkzeuge, das heißt also in einem Stanzverfahren, schrittweise durch vergleichsweise kleine Stanzwerkzeuge, die keine negative Verformung der Außenwelle bewirken, herzustellen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit zunächst die Außenwelle in eine Stanzmaschine eingelegt und dann mit einem Stanzwerkzeug der Stanzmaschine eine entsprechende Durchgangsöffnung in die Außenwelle eingestanzt. Anschließend wird die Außenwelle um zumindest einen Teil des Durchmessers des Stanzwerkzeugs um die Achse der Außenwelle verdreht, um anschließend mit dem Stanzwerkzeug die ursprüngliche Durchgangsöffnung in Umfangsrichtung zu erweitern. Durch die Wiederholung der zuletzt genannten Verfahrensschritte kann somit ein in Umfangsrichtung verlaufendes Langloch in die Außenwelle eingestanzt werden, in welchem bei montierter Nockenwelle ein Stift geführt ist, der die Innenwelle mit einem auf der Außenwelle gleitenden Nocken verbindet. Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt dabei ein so kleines Stanzwerkzeug, welches die Außenwelle mit lediglich so geringen Kräften beaufschlagt, dass diese nicht beschädigt und insbesondere nicht verzogen wird. Im Unterschied zum Stanzen des Langlochs mittels einem einzigen großen Stanzwerkzeug ist dabei die Belastung und die Gefahr einer Beschädigung der Außenwelle deutlich reduziert. Über die Anzahl wie oft die Stanzschritte wiederholt werden, lässt sich die Länge des Langlochs beeinflussen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung wird zum Stanzen des Langlochs dasselbe Stanzwerkzeug verwendet, wie zum Stanzen von anderen Durchgangsöffnungen, insbesondere von Ölzuführungen. Sämtliche Außenwellen der Nockenwellen besitzen dabei üblicherweise gestanzte Ölzuführungen in Form von Durchgangsöffnungen in der Außenwelle, wobei das hierfür eingesetzte, vergleichsweise kleine Stanzwerkzeug nunmehr auch zum Stanzen der die Stifte führenden Langlöcher verwendet wird. Hierdurch ist das Anschaffen eines separaten Stanzwerkzeugs entbehrlich, wodurch das erfindungsgemäße Verfahren nochmals kostengünstiger ausgeführt werden kann.
Generell kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Stanzwerkzeug mit einem runden, einem ovalen oder einem eckigen, insbesondere einem quadratischen oder einem achteckigen Querschnitt eingesetzt werden. Je nach verwendetem Stanzwerkzeug lassen sich dabei insbesondere die geometrischen Endkonturen des Langlochs individuell gestalten, wobei die mittels des erfindungsgemäßen Stanzverfahrens hergestellten Langlöcher beliebig am Umfang der Außenwelle angeordnet werden können, insbesondere hinsichtlich deren Winkel- oder Axialversatz.
Zweckmäßig wird mit dem Stanzwerkzeug die gesamte Außenwelle durchdrungen, so dass zwei gegenüber liegende Langlöcher gleichzeitig gestanzt werden können. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es somit möglich, zwei gegenüber liegende Langlöcher gleichzeitig zu stanzen oder aber bspw. ein Langloch auf der einen und lediglich eine Durchgangsöffnung auf der anderen Seite, wozu dann die Außenwelle lediglich einmal komplett durchdrungen wird.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend 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.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
1a bis 1d unterschiedliche Verfahrensschritte zur Herstellung einer hohlen Außenwelle für eine Nockenwelle,
2 eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Nockenwelle mit unterschiedlichen gestanzten Langlöchern,
3 unterschiedliche Querschnitte für ein Stanzwerkzeug. Entsprechend den 1a bis 1d ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer hohlen Außenwelle 1 für eine nur teilweise gezeigte Nockenwelle 7 mit einer in der Außenwelle 1 angeordneten Innenwelle 8 (strichpunktiert angedeutet) dargestellt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Langlöcher 2 mittels eines entsprechenden Stanzwerkzeugs 3 in die Außenwelle 1 eingestanzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren gliedert sich dabei in folgende Verfahrensschritte: Zunächst wird im ersten Verfahrensschritt a.) gemäß der 1a die Außenwelle 2 in eine Stanzmaschine mit einem entsprechenden Stanzwerkzeug 3 eingelegt. Anschließend wird im Verfahrensschritt b.) gemäß der 1b mit dem Stanzwerkzeug 3 der Stanzmaschine eine entsprechende Durchgangsöffnung 4 in die Außenwelle 1 gestanzt. Im Verfahrensschritt gemäß c.) der 1c wird nun die Außenwelle 1 um zumindest einen Teil des Durchmessers des Stanzwerkzeugs 3 um die Achse 5 verdreht, hier entgegen dem Uhrzeigersinn. Anschließend wird im Verfahrensschritt d.) gemäß der
1d mit dem Stanzwerkzeug 3 der Stanzmaschine die ursprüngliche Durchgangsöffnung gemäß der 1b bzw. der 1c in Umfangsrichtung durch ein erneutes Stanzen erweitert. Die Verfahrensschritte c.) und d.) gemäß den 1c und 1d werden dabei so oft wiederholt, bis ein in Umfangsrichtung verlaufendes Langloch 2 in die Außenwelle 1 eingestanzt ist, in welchem später bei montierter Nockenwelle 7 ein eine Nockenwelle 7 mit der Innenwelle 8 verbindender Stift geführt ist.
Das erfindungsgemäß verwendete Stanzwerkzeug 3 ist dabei hinsichtlich seines Durchmessers und seiner Erstreckung in Umfangsrichtung so klein, dass insbesondere auf eine innere Abstützung der Außenwelle 1 verzichtet und diese zusätzlich beim Stanzen nicht verzogen bzw. verformt wird. Das Stanzwerkzeug 3 kann dabei gemäß der 3 bspw. einen runden, einen ovalen oder einen eckigen Querschnitt aufweisen, insbesondere einen quadratischen oder aber einen achteckigen Querschnitt.
Vorzugsweise wird zum Stanzen des Langlochs 2 dasselbe Stanzwerkzeug 3 verwendet, wie auch zum Stanzen von anderen Durchgangsöffnungen 4, beispielsweise Ölzuführungen 6 (vgl. 2). Hierdurch kann auf ein separates Stanzwerkzeug 3 verzichtet werden, so dass lediglich ein einziges Stanzwerkzeug 3 sowohl zum Herstellen der Langlöcher 2 als auch zum Herstellen der Ölzuführungen 6 erforderlich ist.
Gemäß den Verfahrensschritten a.) bis d.) in den 1a bis 1d wird je Verfahrensschritt lediglich auf einer Seite der Außenwelle 1 eine entsprechende Durchgangsöffnung 4 bzw. später daraus resultierend ein entsprechendes Langloch 2 gestanzt, wobei selbstverständlich auch denkbar ist, dass das Stanzwerkzeug 3 die gesamte Außenwelle 1 durchdringt, so dass zwei gegenüberliegende Langlöcher 2 gleichzeitig gestanzt werden können. Das Stanzwerkzeug 3 wird dabei so gewählt, dass dessen Durchmesser in Axialrichtung ca. 0,5 bis 2 mm größer ist als der Durchmesser des Stiftes der Verstiftung des Nockens mit der Innenwelle 8, wodurch ein problemloses Führen des Stiftes im späteren Langloch 2 gewährleistet ist.
Durch die Verwendung unterschiedlichster Querschnitte für das Stanzwerkzeug 3 können auch unterschiedliche geometrische Langlöcher 2 hergestellt werden, wie dies gemäß der 2 anschaulich dargestellt ist.
Prinzipiell kann das Stanzen von innen oder von außen erfolgen. Das Stanzen von innen erfolgt mit einem zwei geteilten Werkzeug. Die Krafteinleitung zum Stanzen erfolgt durch Herausziehen eines Stabes, der über einen Kegel dann das Stanzwerkzeug 3' (vgl. 1b) nach außen drückt und so das Stanzen ausführt. Das Stanzen von innen ist besonders vorteilhaft, da hierbei eine etwaige Verformung nach außen erfolgt und so eine spätere Relaxation nach einem nachfolgenden Schleifprozess tendenziell nach innen erfolgt und somit für einen darüber gleitenden beweglichen Nocken besser ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich die Langlöcher 2 vergleichsweise kostengünstig in die Außenwelle 1 einstanzen, wodurch ein bisher aufwendiges und teures Laserschneiden vermieden werden kann.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer hohlen Außenwelle (1) für eine Nockenwelle (7) mit einer in der Außenwelle (1) angeordneten Innenwelle (8), gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte, a.) die Außenwelle (1) wird in eine Stanzmaschine eingelegt, b.) mit einem Stanzwerkzeug (3) der Stanzmaschine wird eine Durchgangsöffnung (4) in die Außenwelle (1) gestanzt, c.) die Außenwelle (1) wird um zumindest einen Teil des Durchmessers des Stanzwerkzeug (3) um deren Achse (5) verdreht, d.) mit dem Stanzwerkzeug (3) der Stanzmaschine wird die ursprüngliche Durchgangsöffnung (4) in Umfangsrichtung erweitert, e.) die Verfahrensschritte c.) und d.) werden so oft wiederholt, bis ein in Umfangsrichtung verlaufendes Langloch (2) in die Außenwelle (1) eingestanzt ist, in welchem bei montierter Nockenwelle (7) ein, einen Nocken mit der Innenwelle verbindender Stift geführt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stanzen kann von innen oder von außen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stanzwerkzeug (3) mit einem runden, ovalen oder eckigen Querschnitt verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Stanzen des Langlochs (2) dasselbe Stanzwerkzeug (3) verwendet wird, wie zum Stanzen von Ölzuführungen (6).
Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Stanzwerkzeug (3) dies gesamte Außenwelle (1) durchdrungen wird, so dass zwei gegenüberliegende Langlöcher (2) gleichzeitig gestanzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stanzwerkzeug (3) gewählt wird, dessen Durchmesser in Axialrichtung ca. 0,5–2 mm größer ist als der Durchmesser des Stiftes zur Verstiftung des Nockens mit der Innenwelle.
Außenwelle (1) hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Nockenwelle (7) mit einer Außenwelle (1) hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und einer Innenwelle (8).