DE102016206640A1 - Support tube of a camshaft with varying wall thickness - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Trägerrohr einer Nockenwelle sowie eine entsprechende Nockenwelle, wobei das Trägerrohr zumindest einen Setzbereich zum Setzen wenigstens einer Komponente und einen an den Setzbereich angrenzenden Freibereich, sowie eine in deren Stärke variierende Rohrwandung, wobei die Rohrwandung im Setzbereich eine Wandstärke aufweist, welche dicker ist, als die Wandstärke der Rohrwandung im Freibereich aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen dieses Trägerrohres, wobei ein profiliertes Bandmaterial umfassend eine variierende Wandstärke zu dem Trägerrohr geformt wird.The present invention relates to a carrier tube of a camshaft and a corresponding camshaft, the carrier tube having at least one setting region for setting at least one component and an open area adjacent to the setting region, and a tube wall varying in its thickness, the tube wall having a wall thickness in the setting region thicker than the wall thickness of the pipe wall has in the open area. Furthermore, the invention relates to a method for producing this support tube, wherein a profiled strip material comprising a varying wall thickness is formed to the support tube.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Trägerrohr einer Nockenwelle mit einer variierenden Rohrwandstärke. Ferner betrifft die Erfindung eine Nockenwelle aufweisend ein Trägerrohr mit variierender Rohrwandstärke sowie ein Verfahren zur Herstellung dieses Trägerrohres. The present invention relates to a support tube of a camshaft having a varying tube wall thickness. Furthermore, the invention relates to a camshaft comprising a support tube with varying tube wall thickness and a method for producing this support tube.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Grundlegend ist es bekannt, dass Nockenwellen, insbesondere gebaute Nockenwellen für die Ventilsteuerung einer Verbrennungskraftmaschine dienen. Gebaute Nockenwelle sind beispielsweise aus der
OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Trägerrohr, insbesondere eine Nockenwelle zur Verfügung zu stellen, welche in einfacher und kostengünstiger Art und Weise herstellbar ist/sind, sowie hinreichend Gewichtseinsparpotenzial bieten und hinsichtlich der jeweiligen Verbindungskonzepte eine prozesssichere und wirtschaftliche Montage einzelner Komponenten ermöglichen.It is therefore the object of the present invention to provide a carrier tube, in particular a camshaft, which can be produced in a simple and cost-effective manner, as well as offering sufficient weight-saving potential and enabling a reliable and economic assembly of individual components with regard to the respective connection concepts.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Trägerrohr einer Nockenwelle mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Nockenwelle aufweisend ein Trägerrohr mit den Merkmalen gemäß Anspruch 5 und durch ein Verfahren zum Herstellen des Trägerrohrs mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Trägerrohr beschrieben sind, selbstständig auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Nockenwelle bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.The above object is achieved by a support tube of a camshaft with the features of claim 1 and by a camshaft comprising a support tube having the features of
Das erfindungsgemäße Trägerrohr einer Nockenwelle weist zumindest einen Setzbereich zum Setzen wenigstens einer Komponente und einen an den Setzbereich angrenzenden Freibereich sowie eine in deren (ihrer) Stärke variierende Rohrwandung auf. Erfindungsgemäß weist die Rohrwandung im Setzbereich eine Wandstärke auf, welche dicker ist als die Wandstärke der Rohrwandung im Freibereich. Vorteilhaft ist das Trägerrohr in Gestalt einer Hohlwelle ausgebildet und weist demzufolge eine sich in axialer Richtung entlang des Trägerrohrs erstreckende Durchgangsöffnung auf. Dies dient besonders vorteilhaft zum Herstellen einer Leichtbau-Nockenwelle, insbesondere eines Leichtbau-Trägerrohres. Das Trägerrohr der Nockenwelle ist folglich ein Bestandteil einer gebauten Nockenwelle, welche, wie nachfolgend noch beschrieben, zusätzlich zu einem Trägerrohr auch Komponenten aufweist, welche formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Trägerrohr verbunden sind. Unter einem Setzen der Komponente auf den Setzbereich des Trägerrohres wird im Rahmen der Erfindung insbesondere ein Anordnen bzw. Montieren, vorteilhaft ein kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbinden der wenigstens einen Komponente mit dem Trägerrohr zumindest im Setzbereich verstanden. Vorteilhaft erstreckt sich die Verdickung der Wandstärke der Rohrwandung des Trägerrohrs in Richtung der Durchgangsöffnung und folglich nach innen in das Trägerrohr hinein. Das bedeutet, dass die äußere Umfangsoberfläche des Trägerrohres selbst derart gleich bleibenden ausgebildet ist, dass kein Übergang oder Versatz zwischen dem Setzbereich und dem Freibereich des Trägerrohres vorzufinden ist.The carrier tube according to the invention of a camshaft has at least one setting region for setting at least one component and an open area adjacent to the setting region and a tube wall varying in its thickness. According to the invention, the pipe wall in the setting region has a wall thickness which is thicker than the wall thickness of the pipe wall in the open area. Advantageously, the support tube is designed in the form of a hollow shaft and therefore has a passage opening extending in the axial direction along the support tube. This is particularly advantageous for producing a lightweight camshaft, in particular a lightweight carrier tube. The support tube of the camshaft is therefore a component of a built-up camshaft, which, as described below, in addition to a support tube also components which are positively and / or non-positively connected to the support tube. In the context of the invention, placing the component on the setting region of the carrier tube is understood to mean in particular arranging or mounting, advantageously frictional and / or positive connection of the at least one component to the carrier tube at least in the setting region. Advantageously, the thickening of the wall thickness of the tube wall of the carrier tube extends in the direction of the passage opening and consequently inwards into the carrier tube. This means that the outer peripheral surface of the support tube itself is formed so constant that no transition or offset between the setting area and the free area of the support tube is to be found.
Im Rahmen der Erfindung ist es des Weiteren denkbar, dass die Rohrwandung im Setzbereich eine Wandstärke aufweist, welche ca. 110% bis 190% der Wandstärke der Rohrwandung im Freibereich entspricht. Vorteilhaft variiert je nach zu setzender Komponente bzw. je nach verwendetem Setzverfahren, das heißt mit oder ohne Vorbehandlung des Trägerrohrs, die Wandstärke des Setzbereiches in Hinblick auf die Wandstärke der Rohwandung im Freibereich. So ist es möglich, dass das Trägerrohr eine Mehrzahl an Setzbereichen aufweist, welche jeweils eine zueinander unterschiedliche Wandstärke aufweisen. Folglich ist es möglich, dass Setzbereiche, welche mittels einer Materialaufwerfung, wie einer Rollierung, vorbehandelt werden eine größere bzw. dickere Wandstärke aufweisen als beispielsweise ein Setzbereich des Trägerrohres, welcher keine Vorbehandlung erfahren hat.In the context of the invention, it is also conceivable that the pipe wall in the setting area a Wall thickness, which corresponds to about 110% to 190% of the wall thickness of the pipe wall in the open area. Advantageously, depending on the component to be set or depending on the setting method used, that is, with or without pretreatment of the support tube, the wall thickness of the setting range in view of the wall thickness of the Rohwandung in the open area. Thus, it is possible that the support tube has a plurality of setting areas, which each have a mutually different wall thickness. Consequently, it is possible that setting areas, which are pretreated by means of a material application, such as a curling, have a greater or thicker wall thickness than, for example, a setting region of the carrier tube which has not undergone pretreatment.
Es ist des Weiteren möglich, dass die Rohrwandung im Setzbereich eine Wandstärke aufweist, welche doppelt so groß ist, als die Wandstärke der Rohrwandung im Freibereich. Vorteilhaft ist es dabei denkbar, dass auch bei Vorliegen einer Mehrzahl an Setzbereichen diese jeweils eine doppelte Wandstärke in Hinblick auf die vorteilhaft zwischen den Setzbereichen ausgebildeten Freibereiche aufweisen. Hierdurch ist eine einfache und kostengünstige Herstellung des Trägerrohres möglich.It is also possible that the pipe wall in the setting region has a wall thickness which is twice as large as the wall thickness of the pipe wall in the open area. Advantageously, it is conceivable that, even in the presence of a plurality of setting areas, these each have a double wall thickness with regard to the free areas advantageously formed between the setting areas. As a result, a simple and inexpensive production of the support tube is possible.
Es ist zudem denkbar, dass das Trägerrohr mittels eines Hydroformverfahrens hergestellt ist. Dank des Hydroformverfahrens ist vorteilhaft die Ausbildung unterschiedlicher Wandstärken von Setzbereichen und Freibereichen in einfacher Art und Weise möglich. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Trägerrohr mittels eines anderen Verfahrens hergestellt ist. Demnach ist es möglich, dass das Trägerrohr mittels eines kalten oder auch unter Wärmezufuhr erfolgenden Stauchverfahrens hergestellt ist. Vorteilhaft findet hierfür eine Stauchpresse Anwendung. Mittels des Stauchverfahrens werden insbesondere definierte unterschiedliche Wandstärken des Trägerrohres erzeugt.It is also conceivable that the carrier tube is produced by means of a hydroforming process. Thanks to the hydroforming process, the formation of different wall thicknesses of setting areas and free areas is advantageously possible in a simple manner. However, it is also conceivable that the support tube is made by another method. Accordingly, it is possible that the support tube is made by means of a cold or even under heat supply upsetting process. Advantageously, this is an upsetting press application. By means of the upsetting process, in particular defined different wall thicknesses of the carrier tube are produced.
Es ist des Weiteren eine Nockenwelle beansprucht, welche ein Trägerrohr gemäß der oben genannten Art sowie wenigstens eine im Setzbereich des Trägerrohrs gesetzte Komponente aufweist. Vorteilhaft weist die Nockenwelle eine Mehrzahl an gesetzte Komponenten auf. Dabei ist es denkbar, dass die Nockenwelle beispielsweise einen Setzbereich aufweist, auf welchem eine Mehrzahl an Komponenten gesetzt ist. Es ist zudem denkbar, dass die Nockenwelle, insbesondere das Trägerrohr der Nockenwelle eine Mehrzahl an Setzbereichen aufweist, wobei jeder der Setzbereiche wenigstens eine, vorteilhaft eine Mehrzahl an Komponenten aufweist.It is further claimed a camshaft having a support tube according to the above-mentioned type and at least one set in the setting region of the support tube component. Advantageously, the camshaft has a plurality of set components. It is conceivable that the camshaft, for example, has a setting region on which a plurality of components is set. It is also conceivable that the camshaft, in particular the support tube of the camshaft has a plurality of setting areas, each of the setting areas having at least one, advantageously a plurality of components.
Es ist zudem möglich, dass die Komponente ein Nocken, ein Nockensegment umfassend wenigstens zwei Nocken mit zueinander unterschiedlichen Nockenbahnen, ein Lagerring, ein Schiebeelement aufweisend wenigstens eine Führungsbahn, oder eine Trägerhülse zur Anordnung eines Nockens, eines Nockenelementes oder eines Schiebeelementes ist. Vorteil-haft weist die Nockenwelle eine Mehrzahl unterschiedlichster Komponenten auf. Dabei ist es denkbar, dass Komponenten unterschiedlichster Ausgestaltung jeweils auf einem entsprechenden eigenen Setzbereich oder auf ein und demselben Setzbereich gesetzt bzw. angeordnet sind. Vorteilhaft ist folglich eine Mehrzahl an Komponenten in Axialrichtung nebeneinander über einen Freibereich voneinander beabstandet oder direkt aneinander angrenzend (einander kontaktierend) auf einem Setzbereich oder einer Mehrzahl an Setzbereichen angeordnet.It is also possible that the component is a cam, a cam segment comprising at least two cams with mutually different cam tracks, a bearing ring, a sliding element having at least one guideway, or a support sleeve for arranging a cam, a cam element or a sliding element. Advantageously, the camshaft has a plurality of different components. It is conceivable that components of very different configurations are each set or arranged on a corresponding own setting area or on one and the same setting area. Advantageously, therefore, a plurality of components in the axial direction next to each other over a free space spaced from each other or directly adjacent to each other (contacting each other) arranged on a setting area or a plurality of setting areas.
Im Rahmen der Erfindung ist es des Weiteren denkbar, dass wenigstens im Setzbereich das Material der Rohrwandung des Trägerrohres auf der Außenumfangsfläche zumindest eine Aufwerfung oder einen Vorsprung oder eine Verzahnung aufweist. Die Aufwerfung bzw. Materialaufwerfung und der Vorsprung dienen vorteilhaft zum Positionieren und besonders vorteilhaft zum Halten bzw. Fixieren der wenigsten einen Komponente. Dabei ist es möglich, dass die Komponente bzw. wenigstens eine Komponente kraftschlüssig auf dem Trägerrohr angeordnet ist. Die Verzahnung dient vorteilhaft zur formschlüssigen Anordnung der wenigstens einen Komponente auf dem Trägerrohr, insbesondere dem Setzbereich des Trägerrohrs. Es ist denkbar, dass die Nockenwelle ein Trägerrohr aufweist, welches eine Mehrzahl an Setzbereichen umfasst, wobei jeder der Setzbereiche eine zueinander unterschiedliche äußere Oberfläche aufweist. Das bedeutet, dass beispielsweise einer der Setzbereiche eine Materialaufwerfung haben kann, während ein anderer der Setzbereich eine Verzahnung aufweist. Vorteilhaft ist die Ausgestaltung der äußeren Oberfläche des jeweiligen Setzbereiches abhängig von der auf den Setzbereich zu setzen Komponente.In the context of the invention, it is also conceivable that at least in the setting region, the material of the tube wall of the carrier tube on the outer peripheral surface has at least one raising or a projection or a toothing. The posing or material placement and the projection are advantageously used for positioning and particularly advantageous for holding or fixing the least one component. It is possible that the component or at least one component is arranged non-positively on the support tube. The toothing advantageously serves for the form-fitting arrangement of the at least one component on the carrier tube, in particular the setting region of the carrier tube. It is conceivable that the camshaft has a carrier tube which comprises a plurality of setting regions, wherein each of the setting regions has a mutually different outer surface. This means that, for example, one of the setting areas can have a material launch, while another of the setting area has a toothing. The configuration of the outer surface of the respective setting region is advantageously dependent on the component to be placed on the setting region.
Es ist des Weiteren möglich, dass die Verzahnung eine Längsverzahnung ist. Dies führt vorteilhaft dazu, dass die auf der mit der Längsverzahnung versehenen Setzbereich angeordneten Komponente zumindest abschnittsweise in axialer Richtung zu bewegen ist.It is also possible that the toothing is a longitudinal toothing. This advantageously leads to the fact that the component arranged on the set-up area provided with the longitudinal toothing is to be moved at least in sections in the axial direction.
Es ist des Weiteren ebenfalls möglich, dass die Aufwerfung eine Rollierung ist. Eine Rollierung ist eine in einfacher Art und Weise herstellbare Materialaufwerfung, welche für eine kraftschlüssige Anordnung einer Komponente auf dem Trägerrohr dient.Furthermore, it is also possible that the posing is a rolling. A rolling is a producible in a simple manner Materialauflege, which serves for a frictional arrangement of a component on the support tube.
Bei der erfindungsgemäßen Nockenwelle ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu dem Trägerrohr gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.In the case of the camshaft according to the invention, all the advantages which have already been described for the support tube according to the first aspect of the invention result.
Es ist des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines oben genannten Trägerrohrs einer oben genannten Nockenwelle beansprucht, wobei ein profiliertes Bandmaterial umfassend eine variierende Wandstärke zu dem Trägerrohr geformt wird. It is further claimed a method for producing an above-mentioned support tube of an above-mentioned camshaft, wherein a profiled strip material comprising a varying wall thickness is formed to the support tube.
Bei dem beschriebenen Verfahren ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu dem Trägerrohr gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sowie zu der Nockenwelle gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. In the described method, all the advantages that have already been described to the support tube according to the first aspect of the invention and to the camshaft according to the second aspect of the invention.
Eine erfindungsgemäße Nockenwelle wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt schematisch:A camshaft according to the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. It shows schematically:
In
Des Weiteren ist ein Nockensegment
Es ist jedoch auch denkbar, dass auf der äußeren Oberfläche
Wie in der
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Trägerrohr support tube
- 22
- Rohrwandung pipe wall
- 3.13.1
- (erster) Setzbereich (first) setting area
- 3.2 3.2
- (zweiter) Setzbereich(second) setting area
- 4.14.1
- (erster) Freibereich (first) outdoor area
- 4.24.2
- (zweiter) Freibereich (second) outdoor area
- 4.3 4.3
- (dritter) Freibereich (third) outdoor area
- 55
- Durchgangsöffnung Through opening
- 66
- (Material)aufwerfung (Material) posing
- 77
- Wandstärke des Freibereichs Wall thickness of the outdoor area
- 88th
- Wandstärke des Setzbereiches Wall thickness of the setting area
- 99
- äußere Oberfläche des Trägerrohres outer surface of the support tube
- 1010
- Nockenwelle camshaft
- 1111
- Nockensegment cam segment
- 11.111.1
- erster Nocken first cam
- 11.211.2
- zweiter Nocken second cam
- 1212
- Trägerhülse support sleeve
- 2020
- Komponente component
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- DE 4121951 [0002] DE 4121951 [0002]
- EP 1860285 A1 [0002] EP 1860285 A1 [0002]
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