DE102022204575A1

DE102022204575A1 - Process for producing a camshaft

Info

Publication number: DE102022204575A1
Application number: DE102022204575.0A
Authority: DE
Inventors: Christoph Steinmetz
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2022-05-10
Filing date: 2022-05-10
Publication date: 2023-11-16
Also published as: CN117020422A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Nockenwelle (1), bei dem- ein Wellenrohr (9) und ein Stopfen (3) bereitgestellt werden,- das Wellenrohr (9) und der Stopfen (3) ausgerichtet und gehalten werden,- der Stopfen (3) über eine Laserschweißverbindung (8) an dem Wellenrohr (9) der Nockenwelle (1) fixiert wird.Hierdurch kann eine kostengünstige, leichte und ressourcenschonende Nockenwelle (1) hergestellt werden.The invention relates to a method for producing a camshaft (1), in which - a shaft tube (9) and a plug (3) are provided, - the shaft tube (9) and the plug (3) are aligned and held, - the plug (3) is fixed to the shaft tube (9) of the camshaft (1) via a laser welding connection (8). This allows a cost-effective, lightweight and resource-saving camshaft (1) to be produced.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Nockenwelle. Die Erfindung betrifft außerdem eine nach diesem Verfahren hergestellte Nockenwelle sowie eine Brennkraftmaschine mit einer solchen Nockenwelle.The present invention relates to a method for producing a camshaft. The invention also relates to a camshaft produced using this method and to an internal combustion engine with such a camshaft.

Bei herkömmlichen Fertigungsverfahren von Nockenwellen werden längsendseitig mit einer solchen Nockenwelle verbundene Stopfen, wie beispielsweise Lagerstopfen, oftmals über einen Presssitz mit einem Wellenrohr der Nockenwelle befestigt. Um eine erforderliche Drehmomentübertragung des Stopfens, insbesondere sofern dieser beispielsweise als Antriebs- oder Abtriebsstopfen ausgebildet ist, gewährleisten zu können, muss das Einpressen hier mit einem vordefinierten Übermaß erfolgen. Hierzu wird ein Axialfortsatz des jeweiligen Stopfens mit hinsichtlich seines Außendurchmessers geringem Übermaß in Bezug auf einen Innendurchmesser des Wellenrohrs der Nockenwelle gefertigt und in das Wellenrohr eingepresst. Da oftmals in einem derartigen Längsendbereich des Wellenrohrs auch eine Lagerstelle vorhanden ist, kann dies dazu führen, dass das Wellenrohr nach dem Einpressen des Stopfens, insbesondere des Lagerstopfens bzw. des Antriebs- oder Abtriebsstopfens, an seiner Lagerstelle aufgrund der durch das Einpressen erfolgten Aufweitung nochmals geschliffen bzw. nachbearbeitet werden muss. Das Einpressen eines derartigen Stopfens kann sich auch negativ auf einen bereits geschliffenen Nocken auswirken, der bereits auf dem Wellenrohr der Nockenwelle gefügt wurde und der dann im Anschluss an das Einpressen des Stopfens ebenfalls nochmals geschliffen werden muss.In conventional manufacturing processes for camshafts, plugs connected to such a camshaft on the longitudinal end, such as bearing plugs, are often fastened via a press fit to a shaft tube of the camshaft. In order to be able to ensure the necessary torque transmission of the plug, especially if it is designed, for example, as a drive or output plug, the pressing in must take place here with a predefined oversize. For this purpose, an axial extension of the respective plug is manufactured with a small excess dimension in terms of its outer diameter in relation to an inner diameter of the shaft tube of the camshaft and pressed into the shaft tube. Since there is often also a bearing point in such a longitudinal end region of the shaft tube, this can lead to the shaft tube being pushed in again after the plug, in particular the bearing plug or the drive or output plug, has been pressed in at its bearing point due to the expansion caused by the pressing in needs to be sanded or reworked. Pressing in such a plug can also have a negative effect on a cam that has already been ground, which has already been joined to the shaft tube of the camshaft and which then also has to be ground again after the plug has been pressed in.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt. Daher mit dem Problem, ein Verfahren zur Herstellung einer Nockenwelle anzugeben, mittels welchem insbesondere die zuvor genannten Nachteile überwunden werden können.The present invention employs. Hence the problem of specifying a method for producing a camshaft, by means of which the aforementioned disadvantages in particular can be overcome.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matter of independent claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Verbindung zwischen einem Wellenrohr einer Nockenwelle und einem längsendseitig daran angebauten Stopfen, beispielsweise einem Lagerstopfen oder einem Antriebs- oder Abtriebsstopfen, nicht wie bislang üblich über einen Presssitz herzustellen, sondern über eine Laserschweißverbindung, welche die zuvor erwähnten Nachteile, d. h. insbesondere ein Nachbearbeiten von Lagerstellen oder Nocken an der Nockenwelle, entbehrlich macht. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Nockenwelle wird zunächst ein Stopfen bereitgestellt, der beispielsweise als Lagerstopfen oder als Antriebs- oder Abtriebsstopfen ausgebildet sein kann. Anschließend werden sowohl das Wellenrohr als auch der Stopfen zueinander ausgerichtet, gehalten und relativ zueinander fixiert. Wiederum anschließend wird der Stopfen über eine Laserschweißverbindung an dem Wellenrohr fixiert. Der große Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt dabei darin, dass im Vergleich zu einem bisherigen Stopfen ein Axialfortsatz deutlich kürzer, d. h. in Axialrichtung kürzer, und damit auch leichter ausgebildet werden oder sogar entfallen kann. Prinzipiell kann somit der Stopfen auch ohne Axialfortsatz ausgeführt werden. Hierdurch lässt sich eine nicht unerhebliche Gewichtseinsparung erreichen. Neben dieser Gewichtseinsparung weist das erfindungsgemäße Verfahren vor allem den großen Vorteil auf, dass kein Einpressen des Stopfens in das Wellenrohr der Nockenwelle mit Übermaß sowie eine damit einhergehende Aufweitung des Wellenrohrs mehr erfolgen, wodurch die Nockenwelle an sich bereits vollständig vorgefertigt, insbesondere auch im Bereich der Nocken bzw. der Lagerstellen geschliffen, werden kann und nicht wie bislang nach dem Einpressen eines solchen Stopfens nachbearbeitet bzw. endgeschliffen werden muss. Trotzdem kann mit einem derartig über eine Laserschweißverbindung gefügten Stopfen ein hohes Drehmoment übertragen werden. Ein weiterer großer Vorteil der erfindungsgemäß eingesetzten Laserschweißverbindung besteht darin, dass bei einem Laserschweißvorgang kein zusätzlicher Schweißwerkstoff und damit auch keine Schweißwulst aufgebracht werden, die unter Umständen zu einer Unwucht führen kann und deshalb nachbearbeitet, beispielsweise geschliffen, werden muss. Über die Laserschweißverbindung wird zudem auch ein lediglich lokal stark begrenzter Wärmeeintrag erzeugt, der zu keinem bzw. lediglich marginalem und tolerierbaren thermischen Verzug oder Änderungen von Gefügeeigenschaften führt. Ein weiterer großer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass für einen solchen Stopfen und ein solches Wellenrohr keine für einen Presssitz erforderlichen geringen Maßtoleranzen eingehalten werden müssen, sodass die Fertigung der einzelnen Teile, konkret des Wellenrohrs und des Stopfens, kostengünstiger möglich ist.The present invention is based on the general idea of establishing a connection between a shaft tube of a camshaft and a plug attached to it on the longitudinal end, for example a bearing plug or a drive or output plug, not via a press fit, as was previously the case, but via a laser welded connection, which is the previous one mentioned disadvantages, i.e. H. In particular, reworking of bearing points or cams on the camshaft is unnecessary. In the method according to the invention for producing a camshaft, a plug is first provided, which can be designed, for example, as a bearing plug or as a drive or output plug. Both the corrugated tube and the plug are then aligned, held and fixed relative to one another. The plug is then fixed to the corrugated tube via a laser welding connection. The big advantage of the method according to the invention is that, compared to a previous plug, an axial extension is significantly shorter, i.e. H. shorter in the axial direction and therefore lighter or can even be omitted. In principle, the plug can also be designed without an axial extension. This makes it possible to achieve significant weight savings. In addition to this weight saving, the method according to the invention has the major advantage that there is no longer any need to press the plug into the shaft tube of the camshaft with excess dimensions and the associated expansion of the shaft tube, as a result of which the camshaft itself is already completely prefabricated, especially in the area of Cams or the bearing points can be ground and do not have to be reworked or final ground after such a plug has been pressed in, as was previously the case. Nevertheless, a high torque can be transmitted with a plug joined in this way via a laser welded connection. Another major advantage of the laser welding connection used according to the invention is that during a laser welding process, no additional welding material and therefore no weld bead are applied, which under certain circumstances can lead to an imbalance and therefore has to be reworked, for example ground. The laser welding connection also generates only locally very limited heat input, which leads to no or only marginal and tolerable thermal distortion or changes in structural properties. Another major advantage of the method according to the invention is that for such a plug and such a corrugated tube no small dimensional tolerances required for a press fit have to be maintained, so that the production of the individual parts, specifically the corrugated tube and the plug, is possible more cost-effectively.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Stopfen mit einem Axialfortsatz und einer Radialstufe bereitgestellt, der mit seinem Axialfortsatz mit Spiel in ein Längsende der Nockenwelle bzw. deren Wellenrohr eingesteckt wird. Ein solcher Axialfortsatz ist im Vergleich zu bisherigen Axialfortsätzen, die für den Presssitz erforderlich waren, deutlich kürzer ausgebildet, wodurch der Stopfen leichter ist. Dieser Axialfortsatz erleichtert im Prozess des Fügens mit dem Wellenrohr die Ausrichtung und das Fügen des Stopfens selbst, wodurch mögliche Fehlmontagen verhindert werden.In an advantageous development of the method according to the invention, a plug with an axial extension and a radial step is provided, which is inserted with play with its axial extension into a longitudinal end of the camshaft or its shaft tube. Such an axial extension is significantly shorter than previous axial extensions, which were required for the press fit, making the plug lighter. This axial extension facilitates the alignment and joining of the stop in the process of joining with the shaft tube fens itself, which prevents possible incorrect assembly.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Stopfen derart weit in das Wellenrohr der Nockenwelle eingesteckt, bis er über seine Radialstufe an einer Stirnseite des Wellenrohrs anliegt. Hierdurch ist es möglich, eine haptisch wahrnehmbare Endeinbauposition zu schaffen, welche eine axiale Relativlage des Stopfens zur Nockenwelle eindeutig vorgibt.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the plug is inserted into the shaft tube of the camshaft until it rests on an end face of the shaft tube via its radial step. This makes it possible to create a haptically perceptible final installation position, which clearly specifies an axial relative position of the plug to the camshaft.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Laserschweißverbindung an zumindest zwei Umfangsstellen gleichzeitig begonnen. Hierdurch ist es möglich, ein unbeabsichtigtes Verkippen des Stopfens relativ zum Wellenrohr beim Eintrag von Wärme beim Herstellen der Laserschweißverbindung zu verhindern oder zumindest zu minimieren, wodurch eine exakt ausgerichtete Lage des Stopfens relativ zum Wellenrohr und damit zur Nockenwelle mittels der Laserschweißverbindung einfach fixierbar ist. Bei einem unerwünschten Verkippen des Bauteils relativ zur Wellenachse kann es zu einem Aufklaffen auf der der Schweißnaht gegenüberliegenden Seite kommen. Dabei ist selbstverständlich klar, dass die Laserschweißverbindung nicht vollumfänglich, d. h. über den gesamten Umfang an einer Verbindungsstelle bzw. Schweißnaht zwischen dem Wellenrohr und dem Stopfen hergestellt werden muss, sondern dass auch lediglich eine umfangssegmentartige Verschweißung möglich ist.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the laser welding connection is started simultaneously at at least two circumferential points. This makes it possible to prevent or at least minimize unintentional tilting of the plug relative to the shaft tube when heat is introduced when producing the laser welded connection, whereby a precisely aligned position of the plug relative to the shaft tube and thus to the camshaft can be easily fixed by means of the laser welded connection. If the component tilts undesirably relative to the shaft axis, a gap can occur on the side opposite the weld seam. It is of course clear that the laser welded connection is not complete, i.e. H. must be made over the entire circumference at a connection point or weld between the shaft tube and the plug, but also only a circumferential segment-like weld is possible.

Besonders bevorzugt wird in diesem Zusammenhang die Laserschweißverbindung an zwei in Umfangsrichtung um 180° versetzten Umfangsstellen gleichzeitig begonnen. Hierdurch kann zuverlässig gewährleistet werden, dass sich der Stopfen im Hinblick auf die Nockenwelle zu Beginn des Laser-Schweißverfahrens nicht verdreht, was insbesondere dann von großem Vorteil ist, sofern der Stopfen beispielsweise als Antriebs- oder Abtriebsstopfen für eine Vakuumpumpe oder als Signalgeber verwendet wird.In this context, the laser welding connection is particularly preferably started simultaneously at two circumferential points offset by 180° in the circumferential direction. This can reliably ensure that the plug does not twist with respect to the camshaft at the beginning of the laser welding process, which is particularly advantageous if the plug is used, for example, as a drive or output plug for a vacuum pump or as a signal generator.

Zweckmäßig wird ein Stopfen mit einem Axialfortsatz mit einer axialen Länge L von 2,0 mm ≤ L ≤ gleich 5,0 mm, insbesondere mit einer axialen Länge L von ca. 4,0 mm verwendet. Dies stellt eine deutliche Reduzierung der axialen Baulänge des Axialfortsatz des eingesetzten Stopfens dar, da bisherige Stopfen einen Axialfortsatz mit einer axialen Länge von ungefähr der Größe eines Welleninnendurchmessers plus einem geringen Längenzuschlag im einstelligen Millimeterbereich zur Reduzierung der funktionsrelevanten Fügeüberdeckung aufwiesen. Eine derartige große axiale Länge des Axialfortsatzes war aufgrund des Presssitzes und der geforderten Drehmomentübertragungsfähigkeit erforderlich. Durch die erhebliche Reduzierung der axialen Länge L des Axialfortsatzes kann der Stopfen deutlich gewichtsoptimiert, deutlich ressourcenschonender und auch deutlich kostengünstiger gefertigt werden, was sich positiv auf die Gesamtkosten der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten erfindungsgemäßen Nockenwelle auswirkt.A plug with an axial extension with an axial length L of 2.0 mm ≤ L ≤ equal to 5.0 mm, in particular with an axial length L of approximately 4.0 mm, is expediently used. This represents a significant reduction in the axial length of the axial extension of the plug used, since previous plugs had an axial extension with an axial length of approximately the size of an inner shaft diameter plus a small length allowance in the single-digit millimeter range to reduce the functionally relevant joint coverage. Such a large axial length of the axial extension was required due to the press fit and the required torque transfer capability. By significantly reducing the axial length L of the axial extension, the plug can be manufactured in a significantly optimized weight, significantly more resource-saving and also significantly more cost-effective, which has a positive effect on the overall costs of the camshaft according to the invention produced using the method according to the invention.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Stopfen ein Antriebs- oder Abtriebsstopfen oder ein Lagerstopfen mit einer geschliffenen Lagerstelle verwendet. Ein Antriebs- oder Abtriebsstopfen kann beispielsweise ein Antriebs-oder Abtriebselement in Form eines Außenzahnrades aufweisen, über welches eine Pumpe, insbesondere eine Vakuumpumpe, angetrieben werden kann. Wird ein Lagerstopfen mit einer bereits geschliffenen Lagerstelle verwendet, bietet dies den großen Vorteil, dass die Lagerstelle am Lagerstopfen bereits vor der Montage an dem Wellenrohr, d. h. vor dem Laserschweißverbinden mit dem Wellenrohr, geschliffen werden kann. Dies ist fertigungstechnisch deutlich einfacher möglich, als in der an die Nockenwelle angebauten Endlage. Durch die Laserschweißverbindung ist auch kein nachträgliches Schleifen der Lagerstelle erforderlich.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, a drive or output plug or a bearing plug with a ground bearing point is used as a plug. A drive or output plug can, for example, have a drive or output element in the form of an external gear, via which a pump, in particular a vacuum pump, can be driven. If a bearing plug with an already ground bearing point is used, this offers the great advantage that the bearing point on the bearing plug is already fixed before assembly on the shaft tube, i.e. H. can be ground before laser welding to the shaft tube. In terms of production technology, this is much easier to do than in the end position attached to the camshaft. The laser welded connection means that no subsequent grinding of the bearing point is necessary.

Zweckmäßig ist längsendseitig der Nockenwelle eine Lagerstelle vorgesehen, die vor dem Laserschweißen des Stopfens geschliffen wird. Generell bietet das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, die Nockenwelle samt eventuell darauf angeordneter Lagerstellen bzw. Nocken bereits fertig zu schleifen, bevor der Stopfen über die Laserschweißverbindung mit dem Wellenrohr der Nockenwelle verbunden wird. Dies war bei einer bisherigen Verbindung über einen Presssitz nicht möglich, da beim Einpressen des Stopfens in die Nockenwelle letztere ausgeweitet wurde und beispielsweise eine in diesem Bereich angeordnete Lagerstelle nachträglich erneut geschliffen werden musste.A bearing point is expediently provided on the longitudinal end of the camshaft, which is ground before the plug is laser welded. In general, the method according to the invention offers the advantage of grinding the camshaft together with any bearing points or cams arranged thereon before the plug is connected to the shaft tube of the camshaft via the laser welding connection. This was not possible with a previous connection via a press fit, because when the plug was pressed into the camshaft, the latter was expanded and, for example, a bearing point arranged in this area had to be ground again afterwards.

Vor dem Laserschweißen des Stopfens kann zumindest ein Nocken auf der Nockenwelle gefügt werden. Dies kann beispielsweise über einen thermischen Fügesitz erfolgen. Der zumindest eine Nocken wird dabei vorzugsweise ebenfalls vor Herstellung der Laserschweißverbindung zwischen dem Stopfen und dem Wellenrohr geschliffen, sodass die Nockenwelle an sich bereits vollständig vorgefertigt ist, bevor der Stopfen über die Laserschweißverbindung an dieser angeschweißt wird.Before laser welding the plug, at least one cam can be joined on the camshaft. This can be done, for example, via a thermal joining seat. The at least one cam is preferably also ground before the laser welding connection is made between the plug and the shaft tube, so that the camshaft itself is already completely prefabricated before the plug is welded to it via the laser welding connection.

Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, eine Nockenwelle anzugeben, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechend den vorherigen Absätzen hergestellt ist. Mit einer derartig hergestellten Nockenwelle können somit die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Nockenwelle übertragen werden. Konkret liegen diese Vorteile in einem reduzierten Gewicht, da ein Axialfortsatz des an dem mit der Nockenwelle zu fügenden Stopfen deutlich kürzer und damit leichter ausgebildet oder sogar entfallen werden kann. Zugleich entfällt auch ein aufwändiges und kostenintensives Nacharbeiten der Nockenwelle nach dem Fügen des Stopfens aufgrund der durch den Presssitz erfolgten Aufweitung des Wellenrohrs. Insbesondere kann hier beispielsweise ein nachträgliches Schleifen einer Lagerstelle im Längsendbereich der Nockenwelle entfallen.The present invention is further based on the general idea of specifying a camshaft which is manufactured using the method according to the invention in accordance with the previous paragraphs. With a camshaft manufactured in this way The advantages of the method according to the invention can therefore be transferred to the camshaft. Specifically, these advantages lie in a reduced weight, since an axial extension of the plug to be joined to the camshaft can be made significantly shorter and therefore lighter or even eliminated. At the same time, there is no need for complex and cost-intensive reworking of the camshaft after the plug has been joined due to the widening of the shaft tube caused by the press fit. In particular, for example, subsequent grinding of a bearing point in the longitudinal end region of the camshaft can be omitted.

Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, eine Brennkraftmaschine mit einer solchen Nockenwelle anzugeben, wodurch die zuvor für die Nockenwelle beschriebenen Vorteile auf die Brennkraftmaschine übertragen werden können.The present invention is further based on the general idea of specifying an internal combustion engine with such a camshaft, whereby the advantages previously described for the camshaft can be transferred to the internal combustion engine.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures based on the drawings.

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.It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.

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 Komponenten beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference numbers referring to the same or similar or functionally the same components.

Es zeigen, jeweils schematisch

1 eine Schnittdarstellung durch eine nach einem konventionellen Verfahren hergestellte konventionelle Nockenwelle,
2 eine Darstellung wie in 1, jedoch bei einer mit einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten, erfindungsgemäßen Nockenwelle,
3 eine Schnittdarstellung und eine Ansicht auf eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Nockenwelle bei einem im Vergleich zu 2 anderen Stopfen.

Show it schematically

1 a sectional view through a conventional camshaft manufactured using a conventional process,
2 a representation like in 1 , but in the case of a camshaft according to the invention produced using a method according to the invention,
3 a sectional view and a view of a camshaft manufactured according to the method according to the invention in a comparison to 2 other plugs.

Entsprechend der 1, weist eine Nockenwelle 1' entsprechend dem Stand der Technik einen Nocken 2' sowie einen längsendseitig darin angeordneten Stopfen 3' mit einem Axialfortsatz 4' und einer Radialstufe 5' auf, wobei der Stopfen 3' dabei im Bereich seines Axialfortsatz des 4' über einen Presssitz 6' mit der Nockenwelle 1' bzw. deren Wellenrohr 9' gefügt. Der Presssitz 6' bewirkt beim Einpressen des Stopfens 3' in das Wellenrohr 9' eine Aufweitung desselben, insbesondere einer Lagerstelle 7', was nach dem Einpressen des Stopfens 3' in die Nockenwelle 1' ein Schleifen des Lagersitzes 7' erforderlich macht, um die dort geforderten Maßtoleranzen einhalten zu können.According to the 1 , a camshaft 1 'according to the prior art has a cam 2' and a plug 3' arranged therein on the longitudinal end with an axial extension 4' and a radial step 5', the plug 3' being in the area of its axial extension of the 4' over a Press fit 6 'joined with the camshaft 1' or its shaft tube 9'. When the plug 3' is pressed into the shaft tube 9', the press fit 6 'causes an expansion of the same, in particular a bearing point 7', which, after the plug 3' has been pressed into the camshaft 1', requires grinding of the bearing seat 7' in order to achieve this to be able to comply with the dimensional tolerances required there.

In den 2 und 3 ist nun eine erfindungsgemäße Nockenwelle 1 gezeigt, die mit einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. Die Bezugszeichen werden dabei analog zu 1 verwendet, jedoch ohne Apostroph.In the 2 and 3 A camshaft 1 according to the invention is now shown, which was produced using a method according to the invention. The reference numbers are analogous to 1 used, but without an apostrophe.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der Nockenwelle 1 wird der Stopfen 3 nicht über einen Pressesitz 6' in das Wellenrohr 9 der Nockenwelle 1 eingepresst bzw. über einen solchen Presssitz 6' mit dem Wellenrohr 9 gefügt, sondern es wird zunächst ein Stopfen 3 mit oder ohne Axialfortsatz 4, hier mit einem Axialfortsatz 4 und einer Radialstufe 5 bereitgestellt, woraufhin anschließend der Stopfen 3 mit seinem Axialfortsatz 4 mit Spiel in ein Längsende des Wellenrohrs 9 eingesteckt wird. Unter Einstecken mit „Spiel“ soll verstanden werden, dass im Bereich zwischen dem Axialfortsatz 4 und dem Wellenrohr 9 kein Presssitz vorliegt.In the method according to the invention for producing the camshaft 1, the plug 3 is not pressed into the shaft tube 9 of the camshaft 1 via a press fit 6 'or joined to the shaft tube 9 via such a press fit 6', but rather a plug 3 is first made with or without axial extension 4, here provided with an axial extension 4 and a radial step 5, whereupon the plug 3 with its axial extension 4 is inserted with play into a longitudinal end of the shaft tube 9. Insertion with “play” should be understood to mean that there is no press fit in the area between the axial extension 4 and the shaft tube 9.

Anschließend werden das Wellenrohr 9 und der Stopfen 3 zueinander ausgerichtet und in ausgerichteter Lage gehalten bzw. fixiert, woraufhin anschließend der Stopfen 3 über eine Laserschweißverbindung 8 an dem Wellenrohr 9 der Nockenwelle 1 fixiert wird. Aufgrund des Entfalls des Presssitzes 6' erfolgt beim Fügen des Stopfens 3 entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren an der Nockenwelle 1 keine Aufweitung des Wellenrohrs 9 und damit der außenliegenden Lagerstelle 7, sodass diese nicht erneut geschliffen werden muss, sondern bereits ein Schleifen der Lagerstelle 7 und/oder des Nockens 2 vor dem Fügen des Stopfens 3 erfolgen können/kann.The shaft tube 9 and the plug 3 are then aligned with one another and held or fixed in an aligned position, whereupon the plug 3 is then fixed to the shaft tube 9 of the camshaft 1 via a laser welding connection 8. Due to the elimination of the press fit 6 ', when the plug 3 is joined in accordance with the method according to the invention on the camshaft 1, there is no expansion of the shaft tube 9 and thus of the external bearing point 7, so that this does not have to be ground again, but the bearing point 7 and / or or the cam 2 can/can be done before the plug 3 is joined.

Dies bietet konkret die Vorteile, dass der Axialfortsatz 4 des Stopfens 3, mit welchen der Stopfen 3 in die Nockenwelle 1 bzw. deren Wellenrohr 9 eingreift, eine deutlich reduzierte axiale Länge L aufweisen und damit nicht nur ressourcenschonender, sondern auch kostengünstiger und vor allem auch leichter ausgebildet werden kann. Theoretisch könnte dieser Axialfortsatz 4 sogar ganz entfallen, wodurch eine nochmalige Gewichtsreduzierung erreicht werden kann. Der Axialfortsatz 4 kann dabei eine axiale Länge L zwischen 2,0 und 5,0 mm, insbesondere eine axiale Länge L von ca. 4,0 mm, aufweisen. Die bisher für den Presssitz 6' erforderliche Länge L' hingegen war erheblich länger.This specifically offers the advantages that the axial extension 4 of the plug 3, with which the plug 3 engages in the camshaft 1 or its shaft tube 9, has a significantly reduced axial length L and is therefore not only more resource-saving, but also more cost-effective and, above all, also can be trained more easily. Theoretically, this axial extension 4 could even be eliminated entirely, which would result in a further weight reduction. The axial extension 4 can have an axial length L between 2.0 and 5.0 mm, in particular an axial length L of approximately 4.0 mm. However, the length L' previously required for the press fit 6' was considerably longer.

Um eine einwandfrei detektierbare Einbaulage des Stopfens 3 in der Nockenwelle 1 bzw. deren Wellenrohrs 9 haptisch erfassen zu können, wird der Stopfen 3 derart weit in die Nockenwelle 1 bzw. deren Wellenrohr 9 eingesteckt, bis er über seine Radialstufe 5 an einer Stirnseite der Nockenwelle 1 bzw. des Wellenrohrs 9 anliegt.In order to be able to haptically detect a perfectly detectable installation position of the plug 3 in the camshaft 1 or its shaft tube 9, the plug 3 is inserted so far into the camshaft 1 or its shaft tube 9 until it over its radial step 5 on an end face of the camshaft 1 or the shaft tube 9 is present.

Die Laserschweißverbindung 8 wird vorzugsweise an zumindest zwei in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordneten Stellen gleichzeitig begonnen, beispielsweise an zwei in Umfangsrichtung um 180° versetzten Umfangsstellen, wodurch ein unbeabsichtigtes Verkippen des Stopfens 3 relativ zur Nockenwelle 1 bzw. zum Wellenrohr 9 derselben zuverlässig vermieden werden kann. Ein derartiges unerwünschtes Verkippen des Stopfens 3 relativ zum Wellenrohr 9 könnte beispielsweise zu Anfang des Schweißvorgangs an lediglich einer Umfangsstelle auftreten.The laser welding connection 8 is preferably started simultaneously at at least two points offset from one another in the circumferential direction, for example at two circumferential points offset by 180 ° in the circumferential direction, whereby unintentional tilting of the plug 3 relative to the camshaft 1 or to the shaft tube 9 of the same can be reliably avoided. Such undesirable tilting of the plug 3 relative to the corrugated tube 9 could occur, for example, at just one circumferential point at the beginning of the welding process.

Gemäß der 2 ist dabei der Stopfen 3 als Antriebs- oder Abtriebsstopfen 3a ausgebildet, während er gemäß der 3 als Lagerstopfen 3b mit einer Lagerstelle 7a ausgebildet ist. Selbstverständlich kann der Lagerstopfen 3b ebenfalls noch ein Antriebs- oder Abtriebselement 10 aufweisen. Die Lagerstelle 7a des als Lagerstopfen 3b ausgebildeten Stopfens 3 kann dabei vor dem Herstellen der Laserschweißverbindung 8 bereits geschliffen sein, sodass auch hier ein nachträgliches Nacharbeiten, insbesondere ein Schleifen, entfallen kann. Auch der Nocken 2 kann bereits vor dem Fügen des Stopfens 3, 3a, 3b fertig geschliffen sein.According to the 2 the plug 3 is designed as a drive or output plug 3a, while according to the 3 is designed as a bearing plug 3b with a bearing point 7a. Of course, the bearing plug 3b can also have a drive or output element 10. The bearing point 7a of the plug 3 designed as a bearing plug 3b can already be ground before the laser welding connection 8 is produced, so that subsequent rework, in particular grinding, can also be omitted here. The cam 2 can also be finished grinding before the plug 3, 3a, 3b is joined.

Der in 3 dargestellte Lagerstopfen 3b kann im Bereich der Lagerstelle 7a auch nur vorbearbeitet sein. Hintergrund dieser Bauteillösung ist der große Durchmesser eines Innengewindes 12 im Lagerstopfen 3b, das bei einer klassischen Lösung mit Position des Innengewindes 12 teilweise im Fügezapfen des Stopfens zu geringen Wandstärken in diesem Bereich führen würde. Auf der einen Seite wird damit der Festsitz des Stopfens in dem Wellenrohr beeinträchtigt, d.h. die Fähigkeit der Verbindung zwischen Stopfen und Wellenrohr höhere bzw. hohe Drehmomente zu übertragen wird eingeschränkt bzw. reduziert. Auf der anderen Seite wird das Innengewinde durch einen Fügesitz (Presssitz) Stopfen in Wellenrohr stärker deformiert, womit das Einschraubmoment ansteigt und u. U. eine Schraube nicht bis zur funktionsrelevanten Endposition angezogen werden kann.The in 3 Bearing plug 3b shown can also only be pre-machined in the area of bearing point 7a. The background to this component solution is the large diameter of an internal thread 12 in the bearing plug 3b, which would lead to small wall thicknesses in this area in a classic solution with the position of the internal thread 12 partially in the connecting pin of the plug. On the one hand, this impairs the tight fit of the plug in the shaft tube, ie the ability of the connection between the plug and the shaft tube to transmit higher or high torques is restricted or reduced. On the other hand, the internal thread is deformed to a greater extent by a joint (press fit) plug in the shaft tube, which increases the screw-in torque and, under certain circumstances, a screw cannot be tightened to the functionally relevant end position.

Die erfindungsgemäß hergestellte Nockenwelle 1 kann dabei Bestandteil einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 11 sein.The camshaft 1 manufactured according to the invention can be part of an internal combustion engine 11 according to the invention.

Mit der erfindungsgemäß hergestellten Nockenwelle 1, bei welcher der Stopfen 3 über eine Laserschweißverbindung 8 mit der Nockenwelle 1 bzw. deren Wellenrohr 9 verbunden ist, lässt sich eine gewichtsreduzierte, ressourcenschonende und insbesondere in Bezug auf einen Nachbearbeitungsaufwand deutlich verbesserte Herstellung erreichen.With the camshaft 1 produced according to the invention, in which the plug 3 is connected to the camshaft 1 or its shaft tube 9 via a laser welding connection 8, a weight-reduced, resource-saving and, in particular, significantly improved production can be achieved in terms of post-processing effort.

Durch die Laserschweißverbindung 8 kann auch eine ansonsten bei einem Pressesitz 6' erforderliche Drehmomentprüfung entfallen, wodurch weitere Kostenvorteile erzielbar sind.The laser welded connection 8 also eliminates the need for a torque test that would otherwise be required for a press fit 6', which means that further cost advantages can be achieved.

Claims

Method for producing a camshaft (1), in which - a shaft tube (9) and a plug (3) are provided, - the shaft tube (9) and the plug (3) are aligned and held, - The plug (3) is fixed to the shaft tube (9) of the camshaft (1) via a laser welding connection (8).

Procedure according to Claim 1 , characterized in that - a plug (3) with an axial extension (4) and a radial step (5) is provided, - the plug (3) with its axial extension (4) with play in a longitudinal end of the shaft tube (9) of the camshaft (1) is inserted.

Procedure according to Claim 2 , characterized in that the plug (3) is inserted into the shaft tube (9) until it rests on an end face of the shaft tube (9) via its radial step (5).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the laser welding connection (8) is started simultaneously at at least two circumferential points.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the laser welding connection (8) is started simultaneously at two circumferential locations offset by 180° in the circumferential direction.

Procedure according to one of the Claims 2 until 5 , characterized in that a plug (3) with an axial extension (4) with an axial length L of 2.0 mm ≤ L ≤ 5.0 mm, in particular an axial length L of 4.0 mm, is used.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a drive or output plug (3a) or a bearing plug (3b) with a ground bearing point (7a) is used as the plug (3).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a bearing point (7) is provided on the longitudinal end of the camshaft (1) on the shaft tube (9), which is ground before the plug (3) is laser welded.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one cam (2) is joined to the shaft tube (9) before laser welding of the plug (3).

Procedure according to Claim 9 , characterized in that the at least one cam (2) is ground.

Camshaft (1) produced by the method according to one of the preceding claims.

Internal combustion engine (11) with a camshaft (1). Claim 11 .