DE102022207757A1 - Method for producing a camshaft - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Nockenwelle (1). Die Nockenwelle (1) weist eine Welle (2) und zumindest zwei mit der Welle (2) drehfest gefügte Bauteile (3) auf. Die Welle (2) weist für das jeweilige Bauteil (3) eine zugehörige Fügestelle (7) mit einem Außendurchmesser (8) auf.
Eine kostengünstigere Herstellung der Nockenwelle (1) wird dadurch erreicht, dass die Bauteile (3) in einer Fügerichtung (R4) in Richtung der zugehörigen Fügestelle (7) bewegt und mit der zugehörigen Fügestelle (7) gefügt werden, wobei zumindest eine der Fügestellen (7) einen Außendurchmesser (8) aufweist, welcher größer ist als der Außendurchmesser (8) der entgegen der Fügerichtung (R4) folgenden Fügestellen (7).
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine derart hergestellte Nockenwelle (1).
The present invention relates to a method for producing a camshaft (1). The camshaft (1) has a shaft (2) and at least two components (3) which are connected to the shaft (2) in a rotationally fixed manner. The shaft (2) has an associated joint (7) with an outer diameter (8) for the respective component (3).
A more cost-effective production of the camshaft (1) is achieved by moving the components (3) in a joining direction (R4) in the direction of the associated joining point (7) and joining them to the associated joining point (7), with at least one of the joining points ( 7) has an outer diameter (8) which is larger than the outer diameter (8) of the joining points (7) following the joining direction (R4).
The invention further relates to a camshaft (1) produced in this way.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Nockenwelle, welche eine Welle und zumindest zwei mit der Welle drehfest gefügte Bauteile aufweist. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine derartig hergestellte Nockenwelle.The present invention relates to a method for producing a camshaft which has a shaft and at least two components which are non-rotatably joined to the shaft. The invention further relates to a camshaft manufactured in this way.
Nockenwellen kommen vielfältig, insbesondere zum Betätigen von Ventilen einer Brennkraftmaschine, zum Einsatz. Eine Nockenwelle weist zu diesem Zweck eine im Betrieb um eine axiale Rotationsachse rotierenden Welle sowie drehfest an der Welle gefügte Bauteile, wie beispielsweise Nocken, auf. Die Welle weist für das jeweilige, mit der Welle gefügte Bauteil, einen zugehörigen Fügeabschnitt auf, welcher nachfolgend auch als Fügestelle bezeichnet wird. Das jeweilige Bauteil ist also mit der zugehörigen Fügestelle der Welle gefügt.Camshafts are used in a variety of ways, particularly for actuating valves in an internal combustion engine. For this purpose, a camshaft has a shaft that rotates around an axial axis of rotation during operation and components that are non-rotatably attached to the shaft, such as cams. The shaft has an associated joining section for the respective component joined to the shaft, which is also referred to below as the joining point. The respective component is therefore joined to the associated joint on the shaft.
Um einen möglichst präzisen Betrieb der Nockenwelle, insbesondere eine präzise Betätigung von Ventilen der Brennkraftmaschine, zu erreichen, sind die Welle und die Bauteile entsprechend präzise zueinander auszurichten und miteinander zu fügen. Zu diesem Zweck weisen die Welle und die Bauteile üblicherweise derart aufeinander abgestimmte Außendurchmesser bzw. Innendurchmesser auf, dass im Betrieb der Welle möglichst kein Spiel auftritt. Die Herstellung einer solchen Nockenwelle erfolgt üblicherweise durch eine thermische Ausdehnung der Bauteile, sodass sich diese bis zur zugehörigen Fügestelle bewegen und anschließend mit der zugehörigen Fügestelle fügen lassen.In order to achieve the most precise operation of the camshaft, in particular precise actuation of valves of the internal combustion engine, the shaft and the components must be aligned and joined to one another with corresponding precision. For this purpose, the shaft and the components usually have external diameters or internal diameters that are coordinated with one another in such a way that as little play as possible occurs during operation of the shaft. Such a camshaft is usually produced by thermally expanding the components so that they can move to the associated joint and then be joined to the associated joint.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, für ein Verfahren zur Herstellung einer Nockenwelle der eingangs genannten Art sowie für eine solche Nockenwelle verbesserte oder zumindest andere Ausführungsformen anzugeben, welche insbesondere Nachteile aus dem Stand der Technik beseitigen. Insbesondere beschäftigt sich die vorliegende Erfindung mit der Aufgabe, für das Verfahren sowie für die Nockenwelle verbesserte oder zumindest andere Ausführungsformen anzugeben, welche sich durch eine kostengünstigere Herstellung auszeichnen.The present invention is concerned with the task of providing improved or at least different embodiments for a method for producing a camshaft of the type mentioned at the outset and for such a camshaft, which in particular eliminate disadvantages from the prior art. In particular, the present invention is concerned with the task of providing improved or at least different embodiments for the method and for the camshaft, which are characterized by more cost-effective production.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved according to the invention by the subjects of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die vorliegende Erfindung beruht demnach dem allgemeinen Gedanken, zur Herstellung einer eine Welle und Bauteile aufweisenden Nockenwelle die Bauteile von einem Ende der Welle aus bis zu einer zugehörigen Fügestelle der Welle zu bewegen und anschließend mit der Fügestelle zu fügen, wobei zumindest eine der Fügestellen größer ist als die entgegen der besagten Bewegung folgenden Fügestellen. Somit lässt sich das der größeren Fügestelle zugehörige Bauteil kontaktlos und somit auch ohne thermischen Aufwand bis zur zugehörigen Fügestelle bewegen. Der Entfall des thermischen Aufwands, das heißt der Entfall oder zumindest Reduzierung des Erwärmens des Bauteils und/oder Kühlung der Welle, führt zu einem reduzierten Energieverbrauch bei der Herstellung der Nockenwelle. Dies führt zu einer kostengünstigeren Herstellung der Nockenwelle. Zudem führt der Entfall des thermischen Aufwands zu einem entsprechenden Entfall der zur thermischen Behandlung benötigten Zeit und folglich zu einer erhöhten Taktung bei der Herstellung der Nockenwelle. Auch dies führt zu reduzierten Herstellungskosten. Zugleich werden thermische Belastungen des Bauteils und/oder der Welle während der Herstellung der Nockenwelle zumindest reduziert. In der Folge kommt es zu einer qualitativ hochwertigeren Nockenwelle. Darüber hinaus lassen sich auf diese Weise kostengünstigere Bauteile und/oder Wellen einsetzen, sodass die Nockenwelle wiederum kostengünstiger hergestellt werden kann. Ferner kommt es auf diese Weise beim der größeren Fügestelle zugehörigen Bauteil zu einer Reduzierung des Kraftaufwands und einer Reduzierung der beim Fügen erfolgten Formveränderungen, sodass sowohl das Bauteil als auch die zugehörige Fügestelle geschont werden. Dies führt wiederum zu einer erhöhten Qualität der Nockenwelle und zu einer Reduzierung von Ausschüssen, wobei letzteres wiederum zu reduzierten Herstellungskosten führt.The present invention is therefore based on the general idea that, in order to produce a camshaft having a shaft and components, the components are moved from one end of the shaft to an associated joint on the shaft and then joined to the joint, with at least one of the joints being larger as the joints that follow in the opposite direction to the said movement. This means that the component associated with the larger joint can be moved to the associated joint without contact and therefore without thermal expenditure. The elimination of thermal expenditure, that is to say the elimination or at least reduction of heating of the component and/or cooling of the shaft, leads to reduced energy consumption in the production of the camshaft. This leads to a more cost-effective production of the camshaft. In addition, the elimination of thermal effort leads to a corresponding elimination of the time required for thermal treatment and consequently to increased timing in the production of the camshaft. This also leads to reduced manufacturing costs. At the same time, thermal loads on the component and/or the shaft are at least reduced during the production of the camshaft. The result is a higher quality camshaft. In addition, more cost-effective components and/or shafts can be used in this way, so that the camshaft can in turn be manufactured more cost-effectively. Furthermore, in this way there is a reduction in the effort required for the component associated with the larger joint and a reduction in the shape changes that occur during joining, so that both the component and the associated joint are protected. This in turn leads to increased quality of the camshaft and a reduction in rejects, the latter in turn leading to reduced manufacturing costs.
Dem Erfindungsgedanken entsprechend werden zur Herstellung der Nockenwelle die Welle und die Bauteile bereitgestellt. Die Welle erstreckt sich in einer Axialrichtung und rotiert im Betrieb um eine axiale Rotationsachse. Zudem weist die Welle für das jeweilige Bauteil eine zugehörige Fügestelle auf. Die jeweilige Fügestelle und das zugehörige Bauteil sind derart aneinander angepasst, dass sie miteinander gefügt werden können. Das heißt, dass die jeweilige Fügestelle einen Außendurchmesser aufweist, welcher einem Innendurchmesser des zugehörigen Bauteils angepasst und somit zugehörig ist, sodass das Bauteil mit der zugehörigen Fügestelle fügbar ist. Zur Herstellung der Nockenwelle wird das jeweilige Bauteil von einem axialen Ende der Welle aus in einer axialen Richtung hin zur zugehörigen Fügestelle bewegt und mit der zugehörigen Fügestelle gefügt. Die Richtung wird nachfolgend auch als Fügerichtung bezeichnet. Dabei weist zumindest eine der Fügestellen einen Außendurchmesser auf, der größer ist als der Außendurchmesser der jeweiligen entgegen der Fügerichtung folgenden Fügestelle, sodass das zugehörige Bauteil in Fügerichtung kontaktlos bis zur zugehörigen Fügestelle bewegt werden kann.According to the idea of the invention, the shaft and the components are provided for producing the camshaft. The shaft extends in an axial direction and rotates about an axial axis of rotation during operation. In addition, the shaft has an associated joint for the respective component. The respective joint and the associated component are adapted to one another in such a way that they can be joined together. This means that the respective joint has an outer diameter which is adapted to an inner diameter of the associated component and is therefore associated, so that the component can be joined to the associated joint. To produce the camshaft, the respective component is moved from an axial end of the shaft in an axial direction towards the associated joint and joined to the associated joint. The direction is also referred to below as the joining direction. At least one of the joints has an outer diameter that is larger than the outer diameter of the respective joint that follows the joining direction, so that the associated component can be moved contactlessly in the joining direction up to the associated joint.
Die vorliegend angegebenen Richtungen beziehen sich auf die Axialrichtung. Dementsprechend bedeutet „axial“ parallel, insbesondere koaxial, zur Axialrichtung. Ferner verläuft „radial“ quer zur Axialrichtung und somit quer zu axial. Zudem verläuft die Umfangsrichtung die Axialrichtung umgebend.The directions given here refer to the axial direction. Accordingly, “axial” means parallel, especially coaxial, to the axial direction. Furthermore, “radial” runs transversely to the axial direction and therefore transversely to axially. In addition, the circumferential direction runs surrounding the axial direction.
Wie vorstehend erläutert, sind die jeweilige Fügestelle und das zugehörige Bauteil hinsichtlich der Durchmesser aneinander angepasst. Das heißt, dass das der Fügestelle mit dem größeren Außendurchmesser zugehörige Bauteil vorteilhaft einen Innendurchmesser aufweist, der entsprechend größer ist als die Innendurchmesser der entgegen der Fügerichtung folgenden Bauteile.As explained above, the respective joint and the associated component are adapted to one another in terms of diameter. This means that the component associated with the joint with the larger outside diameter advantageously has an inside diameter that is correspondingly larger than the inside diameter of the components following the joining direction.
Die Fügestelle der Welle ist ein Abschnitt der Welle, welcher sich axial und in Umfangsrichtung erstreckt. Die jeweilige Fügestelle kann somit auch als Fügeabschnitt bezeichnet werden.The shaft joint is a section of the shaft that extends axially and in the circumferential direction. The respective joining point can therefore also be referred to as a joining section.
Das Fügen des jeweiligen Bauteils mit der zugehörigen Fügestelle führt zu einer drehfesten Verbindung des Bauteils mit der zugehörigen Fügestelle und somit mit der Welle. Vorteilhaft wird somit ein Festsitz des Bauteils mit der Fügestelle, das heißt eine drehfeste und in Axialrichtung feste Verbindung, erzielt.Joining the respective component with the associated joint leads to a rotation-proof connection of the component with the associated joint and thus with the shaft. A tight fit of the component with the joint, i.e. a connection that is rotationally fixed and fixed in the axial direction, is thus advantageously achieved.
Prinzipiell kann der Außendurchmesser der jeweiligen Fügestelle mit dem größeren Außendurchmesser beliebig viel größer sein als der Außendurchmesser der entgegen der Fügerichtung folgenden Fügestellen.In principle, the outside diameter of the respective joint with the larger outside diameter can be as much larger as the outside diameter of the joints following the direction opposite to the joining direction.
Vorteilhaft wird die Welle derart bereitgestellt, dass zumindest eine der Fügestellen mit dem größeren Außendurchmesser einen Außendurchmesser aufweist, welcher zumindest 0,005 mm, insbesondere zwischen 0,005 mm und 0,10 mm, größer ist als der Außendurchmesser der entgegen der Fügerichtung nächstbenachbarten Fügestelle. Die führt bei einer einfachen Herstellung der Welle zu einer einfachen Bewegung des Bauteils zur zugehörigen Fügestelle. Folglich ist auf diese Weise die Herstellung der Nockenwelle einfacher und somit kostengünstiger.The shaft is advantageously provided in such a way that at least one of the joints with the larger outside diameter has an outside diameter which is at least 0.005 mm, in particular between 0.005 mm and 0.10 mm, larger than the outside diameter of the next adjacent joint opposite the joining direction. With simple production of the shaft, this leads to a simple movement of the component to the associated joint. Consequently, the production of the camshaft is simpler and therefore more cost-effective in this way.
Das Fügen des jeweiligen Bauteils mit der zugehörigen Fügestelle kann prinzipiell auf beliebige Weise erfolgen.In principle, the respective component can be joined to the associated joint in any way.
Vorteilhaft erfolgt das Fügen mittels Passung. Das heißt, dass zumindest eines der Bauteile mit der zugehörigen Fügestelle mittels Passung gefügt wird. The joining is advantageously carried out using a fit. This means that at least one of the components is joined to the associated joint using a fit.
Bevorzugt handelt es sich bei der Passung um eine Presspassung. Das heißt, dass zumindest eines der Bauteile, vorzugsweise das jeweilige Bauteil, mit der zugehörigen Fügestelle mittels Presspassung gefügt wird. Bevorzugt wird somit ein Längspresssitz hergestellt. Somit kommt es zu einer einfachen und folglich kostengünstigen Herstellung der Nockenwelle. Ferner führt der erfindungsgemäße Gedanke, nämlich die Bereitstellung der Welle mit der zumindest einen größeren Fügestelle, zu einer vorteilhaften synergetischen Zusammenwirkung mit der Presspassung, sodass der Energieaufwand erheblich reduziert und die Herstellung der Nockenwelle entsprechend kostengünstiger ist. Zugleich werden Beschädigungen und Deformationen des der Fügestelle mit dem größeren Außendurchmesser zugehörigen Bauteils verhindert oder zumindest reduziert, sodass es zu einer entsprechend qualitativ hochwertigen Nockenwelle kommt. Zugleich lassen sich kostengünstigere Bauteile einsetzen, sodass die Herstellung der Nockenwelle wiederum kostengünstiger wird.The fit is preferably a press fit. This means that at least one of the components, preferably the respective component, is joined to the associated joint using a press fit. A longitudinal press fit is therefore preferably produced. This results in a simple and therefore cost-effective production of the camshaft. Furthermore, the idea according to the invention, namely the provision of the shaft with the at least one larger joint, leads to an advantageous synergistic interaction with the press fit, so that the energy expenditure is significantly reduced and the production of the camshaft is correspondingly more cost-effective. At the same time, damage and deformation of the component associated with the joint with the larger outside diameter is prevented or at least reduced, resulting in a correspondingly high-quality camshaft. At the same time, cheaper components can be used, making the production of the camshaft more cost-effective.
Das jeweilige Bauteil kann ein beliebiges Bauteil der Nockenwelle sein.The respective component can be any component of the camshaft.
Zumindest eines der Bauteile ist vorteilhaft ein Nocken.At least one of the components is advantageously a cam.
Ebenso kann zumindest eines der Bauteile ein Kettenrad, ein Zahnrad und dergleichen sein.Likewise, at least one of the components can be a chain wheel, a gear and the like.
Zumindest eines der Bauteile ist vorteilhaft ein Positionsgeber, welche eine sich in Umfangsrichtung verändernde Außenkontur aufweist und im Betrieb mit einem entsprechenden Sensor zusammenwirkt, welche aufgrund der Außenkontur des Positionsgebers die Drehposition des Positionsgebers und somit die Drehposition der mit dem Positionsgeber drehfesten Welle ermittelt.At least one of the components is advantageously a position transmitter, which has an outer contour that changes in the circumferential direction and interacts during operation with a corresponding sensor, which, based on the outer contour of the position transmitter, determines the rotational position of the position transmitter and thus the rotational position of the shaft which is rotationally fixed with the position transmitter.
Als bevorzugt gelten Ausführungsformen, bei denen zumindest eines der Bauteile, vorteilhaft das jeweilige Bauteil, mit der zugehörigen Fügestelle bei Raumtemperatur gefügt wird. Besonders bevorzugt wird zumindest eines der Bauteile, vorteilhaft das jeweilige Bauteil, mit der zugehörigen Fügestelle bei Raumtemperatur mittels Passung, vorzugsweise mittels Presspassung, bevorzugt mittels Längspresssitz, gefügt. Auf diese Weise kommt es zu einer erheblichen Reduzierung der zu Herstellung der Nockenwelle benötigten Energie und folglich zu einer entsprechend kostengünstigen Herstellung der Nockenwelle. Das Fügen bei Raumtemperatur führt bei Bauteilen mit einer hohen Härteanforderung, beispielsweise bei Härteanforderungen über 58 HRC, dazu, dass aufgrund der Erwärmung des Bauteils auftretende Härteabfälle ausbleiben oder zumindest reduziert sind. Zudem führt das Fügen bei Raumtemperatur bei dünnwandigen Bauteilen, insbesondere bei Blechbauteilen, dazu, dass aufgrund der Erwärmung auftretende Freigaben von Spannungen entfallen oder zumindest reduziert werden. Dies hat den Vorteil, dass aufgrund der Freigabe der Spannungen auftretende Deformationen des Blechbauteils, auch als Verzug bekannt, ausbleiben oder zumindest reduziert sind. Insgesamt werden also Beschädigungen des jeweiligen Bauteils vermieden oder zumindest reduziert. Folglich kommt es zu einer synergetischen Zusammenwirkung der zumindest einen Fügestelle mit dem größeren Außendurchmesser sowie dem Fügen bei Raumtemperatur derart, dass die Nockenwelle bei kostengünstigerer Herstellung qualitativ hochwertiger ist.Embodiments in which at least one of the components, advantageously the respective component, is joined to the associated joint at room temperature are considered preferred. Particularly preferably, at least one of the components, advantageously the respective component, is joined to the associated joint at room temperature by means of a fit, preferably by means of a press fit, preferably by means of a longitudinal press fit. In this way, there is a significant reduction in the energy required to produce the camshaft and consequently a correspondingly cost-effective production of the camshaft. For components with high hardness requirements, for example hardness requirements above 58 HRC, joining at room temperature means that hardness drops that occur due to heating of the component are eliminated or at least reduced. In addition, joining at room temperature in thin-walled components, especially sheet metal components, leads to releases occurring due to heating Tensions are eliminated or at least reduced. This has the advantage that deformations of the sheet metal component that occur due to the release of the stresses, also known as distortion, are eliminated or at least reduced. Overall, damage to the respective component is avoided or at least reduced. Consequently, there is a synergistic interaction between the at least one joint with the larger outer diameter and the joining at room temperature such that the camshaft is of higher quality with cheaper production.
Bevorzugt sind dabei Ausführungsformen, für zumindest eine Fügestelle mit dem größeren Außendurchmesser als zugehöriges Bauteil ein Blechbauteil verwendet wird. Somit lässt sich das Bauteil kostengünstig bereitstellen, sodass die Herstellung der Nockenwelle kostengünstiger ist. Zugleich weist die Nockenwelle, wie vorstehend erläutert, eine erhöhte Qualität auf. Das heißt, dass somit bei einer kostengünstigen Herstellung der Nockenwelle zugleich eine qualitativ hochwertige Herstellung der Nockenwelle gegeben sind.Embodiments are preferred in which a sheet metal component is used as the associated component for at least one joint with the larger outer diameter. The component can therefore be provided cost-effectively, so that the production of the camshaft is more cost-effective. At the same time, the camshaft has increased quality, as explained above. This means that while the camshaft is produced cost-effectively, the camshaft is produced at a high quality at the same time.
Bevorzugt handelt es sich bei einem der Blechbauteile um einen Positionsgeber. Der ausbleibende oder zumindest reduzierte Verzug des Positionsgebers führt zu einer entsprechend präziseren Ermittlung der Drehposition des Positionsgebers und somit der Nockenwelle.One of the sheet metal components is preferably a position sensor. The absence or at least reduced distortion of the position sensor leads to a correspondingly more precise determination of the rotational position of the position sensor and thus of the camshaft.
Prinzipiell kann lediglich eine der Fügestellen einen Außendurchmesser aufweisen, welcher größer ist als die Außendurchmesser der entgegen der Fügerichtung folgenden Fügestellen.In principle, only one of the joints can have an outside diameter which is larger than the outside diameter of the joints following the joining direction.
Bei bevorzugten Ausführungsformen ist die jeweilige Fügestelle eine solche mit einem größeren Außendurchmesser im Vergleich zu den entgegen der Fügerichtung folgenden Fügestellen. Das heißt, dass eine Welle bereitgestellt wird, bei welcher die Außendurchmesser der in Fügerichtung aufeinanderfolgenden Fügestellen zunehmen. Somit lässt sich das jeweilige Bauteil kontaktlos bis zur zugehörigen Fügestelle bewegen. In der Folge kommt es zu einer besonders kostengünstigen Herstellung der Nockenwellen.In preferred embodiments, the respective joint is one with a larger outer diameter compared to the joints following the opposite direction to the joining. This means that a shaft is provided in which the outside diameters of the joints that follow one another in the joining direction increase. This means that the respective component can be moved contactlessly to the associated joint. As a result, the camshafts can be manufactured particularly cost-effectively.
Vorteilhaft nehmen dabei die Außendurchmesser der in Fügerichtung aufeinanderfolgenden Fügestellen zwischen 0,005 mm und 0,10 mm zu. Vorteilhaft ist es also, wenn die Außendurchmesser der Fügestellen in Fügerichtung nacheinander um jeweils zwischen 0,005 mm und 0,10 mm zunehmen.Advantageously, the outer diameter of the joints successive in the joining direction increases between 0.005 mm and 0.10 mm. It is therefore advantageous if the outer diameters of the joints increase one after the other in the joining direction by between 0.005 mm and 0.10 mm.
Nehmen die Außendurchmesser der aufeinanderfolgenden Fügestellen in Fügerichtung zu, gilt dies zweckmäßig entsprechend für die zugehörigen Bauteile. Das heißt, dass die Innendurchmesser der in Fügerichtung aufeinanderfolgenden Bauteile entsprechend zunehmen.If the outer diameter of the successive joints increases in the joining direction, this appropriately applies to the associated components. This means that the internal diameters of the components following each other in the joining direction increase accordingly.
Vorteilhaft wird das Blechbauteil, insbesondere der Positionsgeber, mit der in Fügerichtung äußersten Fügestelle gefügt. Da die in Fügerichtung äußerste Fügestelle einen größeren Außendurchmesser, insbesondere den größeren Außendurchmesser, aufweist, weist somit das Blechbauteil bzw. der Positionsgeber, einen vergrößerten Innendurchmesser, insbesondere den größten Innendurchmesser der Bauteile, auf. Weil das Blechbauteil, insbesondere der Positionsgeber im Betrieb üblicherweise keiner oder reduzierten mechanischen Belastungen ausgesetzt ist, können somit die anderen Bauteile, beispielsweise Nocken, Kettenräder, Zahnräder und dergleichen, vorzugsweise derartige Bauteile mit erhöhten Härteanforderungen, mit entsprechend kleineren Innendurchmesser bereitgestellt werden. Dies führt zu einer vereinfachten und somit kostengünstigen Herstellung dieser Bauteile, wobei zugleich die Härteanforderungen an den Bauteilen vereinfacht erreicht werden.The sheet metal component, in particular the position sensor, is advantageously joined with the outermost joint in the joining direction. Since the outermost joint in the joining direction has a larger outside diameter, in particular the larger outside diameter, the sheet metal component or the position sensor therefore has an enlarged inside diameter, in particular the largest inside diameter of the components. Because the sheet metal component, in particular the position sensor, is usually exposed to no or reduced mechanical loads during operation, the other components, for example cams, sprockets, gears and the like, preferably such components with increased hardness requirements, can be provided with correspondingly smaller inner diameters. This leads to a simplified and therefore cost-effective production of these components, while at the same time the hardness requirements for the components are achieved in a simplified manner.
Die Welle kann prinzipiell eine beliebige Grundform aufweisen.In principle, the wave can have any basic shape.
Als vorteilhaft gelten Ausführungsformen, bei welchen die Welle eine im Wesentlichen zylindrische Grundform aufweist, von welcher die Fügestellen radial abstehen. Dies führt zu einer einfachen und somit kostengünstigen Herstellung der Nockenwelle. Die im Wesentlichen zylindrische Grundform der Welle führt ferner zu einer vereinfachten Rotation der Welle im Betrieb, insbesondere zu reduzierter Unwucht in und dergleichen, insbesondere im Vergleich zu einer Welle mit einer Kegelform als Grundform.Embodiments in which the shaft has a substantially cylindrical basic shape from which the joints protrude radially are considered advantageous. This leads to a simple and therefore cost-effective production of the camshaft. The essentially cylindrical basic shape of the shaft also leads to a simplified rotation of the shaft during operation, in particular to reduced unbalance and the like, in particular in comparison to a shaft with a conical shape as the basic shape.
Unter zylindrisch sind dabei auch hohlzylindrisch Wellen zu verstehen. Das heißt, dass die Welle vorteilhaft eine hohlzylindrische Grundform aufweisen kann, von welcher die Fügestellen radial abstehen.Cylindrical also includes hollow cylindrical shafts. This means that the shaft can advantageously have a hollow cylindrical basic shape from which the joints protrude radially.
Die Welle kann zwischen zumindest zwei aufeinanderfolgenden Fügestellen einen Abschnitt aufweisen, welcher einem anderen Zweck als dem Fügen eines Bauteils dient.The shaft can have a section between at least two successive joining points which serves a purpose other than joining a component.
Vorstellbar ist es insbesondere, dass eine Welle bereitzustellen, welche zwischen zumindest zwei aufeinanderfolgenden Fügestellen eine Lagerstelle zum Lagern der Welle aufweist. Vorteilhaft ist die jeweilige Lagerstelle radial kleiner ist als die jeweilige Fügestelle. Somit steht die zumindest eine Lagerstelle der kontaktlosen Bewegung der entsprechenden Bauteile bis zur zugehörigen Fügestelle nicht entgegen. Das heißt, dass auf diese Weise die Herstellung der Nockenwelle vereinfacht und kostengünstiger wird.It is particularly conceivable to provide a shaft which has a bearing point for supporting the shaft between at least two successive joining points. Advantageously, the respective bearing point is radially smaller than the respective joint point. The at least one bearing point therefore does not stand in the way of the contactless movement of the corresponding components up to the associated joining point. That means that on this Way the production of the camshaft is simplified and cheaper.
Insbesondere ist die jeweilige Lagerstelle zwischen 0,005 und 0,50 mm kleiner als zumindest der Außendurchmesser der benachbarten zumindest einen Fügestelle.In particular, the respective bearing point is between 0.005 and 0.50 mm smaller than at least the outer diameter of the adjacent at least one joint.
Prinzipiell kann die jeweilige Fügestelle axial im Wesentlichen die gleiche Erstreckung aufweisen wie das zugehörige Bauteil.In principle, the respective joint can have essentially the same axial extent as the associated component.
Bei bevorzugten Ausführungsformen ist zumindest eine der Fügestellen, vorteilhaft die jeweilige Fügestelle, axial größer ist als das zugehörige Bauteil. Vorzugsweise ist die jeweilige Fügestelle axial zumindest 0,80 mm größer als das zugehörige Bauteil. Entsprechend wird die Welle bereitgestellt. In der Folge werden sogenannte Kantenträger beim Fügen vermieden oder zumindest reduziert, sodass entsprechende Anlaufspuren bzw. Verschleißspuren vermieden oder zumindest reduziert sind.In preferred embodiments, at least one of the joints, advantageously the respective joint, is axially larger than the associated component. Preferably, the respective joint is axially at least 0.80 mm larger than the associated component. The wave is provided accordingly. As a result, so-called edge supports are avoided or at least reduced during joining, so that corresponding tarnish marks or traces of wear are avoided or at least reduced.
Die Welle kann prinzipiell auf beliebige Art hergestellt sein.In principle, the shaft can be manufactured in any way.
Als vorteilhaft gelten Ausführungsformen, bei welchen die Welle mittels spitzlosem Rundschleifen, auch bekannt als „Centerless-Schleifen“, hergestellt wird. Embodiments in which the shaft is manufactured using centerless cylindrical grinding, also known as “centerless grinding”, are considered advantageous.
Bevorzugt wird die Welle mittels spitzlosem Einstechschleifen hergestellt. Dabei wird die Welle beim Rundschleifen nicht durch seitliche Spitzen eingespannt, sondern auf der ganzen Länge linienförmig abgestützt. Somit kommt es zu einer vereinfachten und somit kostengünstigen Herstellung der Welle bei zugleich erhöhten Präzision.The shaft is preferably manufactured using centerless plunge grinding. During cylindrical grinding, the shaft is not clamped by lateral points, but is supported in a linear manner along its entire length. This results in a simplified and therefore cost-effective production of the shaft while at the same time increasing precision.
Es versteht sich, dass die Nockenwelle auch zwei ineinander angeordnete Wellen aufweisen kann, sodass eine Innenwelle innerhalb der Außenwelle angeordnet ist. Dabei handelt es sich bei der Welle mit der Fügestelle mit dem größeren Außendurchmesser vorteilhaft um die Außenwelle.It goes without saying that the camshaft can also have two shafts arranged one inside the other, so that an inner shaft is arranged within the outer shaft. The shaft with the joint with the larger outer diameter is advantageously the outer shaft.
Es versteht sich ferner, dass neben dem Verfahren zur Herstellung der Nockenwelle auch eine derart hergestellte Nockenwelle zum Umfang dieser Erfindung gehört.It is further understood that, in addition to the method for producing the camshaft, a camshaft manufactured in this way also belongs to the scope of this invention.
Die Nockenwelle kommt vorteilhaft zum Betätigen von Ventilen einer Brennkraftmaschine zum Einsatz. Ein entsprechendes Brennkraftmaschinensystem umfasst somit die Brennkraftmaschine und die Nockenwelle.The camshaft is advantageously used to operate valves of an internal combustion engine. A corresponding internal combustion engine system thus includes the internal combustion engine and the camshaft.
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 stark vereinfachte Seitenansicht einer Nockenwelle, -
2 eine isometrische Ansicht eines Bauteils der Nockenwelle, -
3 eine Seitenansicht bei der Herstellung der Nockenwelle
-
1 a greatly simplified side view of a camshaft, -
2 an isometric view of a component of the camshaft, -
3 a side view during the production of the camshaft
Eine Nockenwelle 1, wie sie in
Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Nockenwelle 1 rein beispielhaft vier Fügestellen 7 und somit vier Bauteile 3 auf. Somit weist die Welle 2 eine erste Fügestelle 7, 7a, eine axial auf die erste Fügestelle 7, 7a folgende zweite Fügestelle 7, 7b, eine axial auf die zweite Fügestelle 7, 7b folgende dritte Fügestelle 7, 7c sowie eine axial auf die dritte Fügestelle 7, 7c folgende vierte Fügestelle 7, 7d. Dementsprechend weist die Nockenwelle 1 ein mit der ersten Fügestelle 7, 7a gefügtes erstes Bauteil 3, 3a, ein mit der zweiten Fügestelle 7, 7b gefügtes zweites Bauteil 3, 3b, ein mit der dritten Fügestelle 7, 7c gefügtes drittes Bauteil 3, 3c und ein mit der vierten Fügestelle 7, 7d gefügtes viertes Bauteil 3, 3d auf.In the exemplary embodiment shown, the camshaft 1 has four joining points 7 and thus four components 3, purely as an example. The
Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei einem der Bauteile 3 um ein in
Wie in
Wie den
Das Fügen der Bauteile 3 mit den Fügestellen 7 erfolgt vorteilhaft bei Raumtemperatur. Bevorzugt werden die Bauteile 3 mit den Fügestellen 7 bei Raumtemperatur mittels Passung, vorteilhaft Presspassung, vorzugsweise mittels Längspresssitz, gefügt. Dabei können die Bauteile 3 jeweils bis zur zugehörigen Fügestelle 7 bewegt und anschließend mit der zugehörigen Fügestelle 7 gefügt werden. Ebenso können die Bauteile zunächst alle bis zur zugehörigen Fügestelle 7 bewegt und anschließend mit der zugehörigen Fügestelle 7 gefügt werden.The joining of the components 3 with the joints 7 is advantageously carried out at room temperature. The components 3 are preferably joined to the joints 7 at room temperature by means of a fit, advantageously a press fit, preferably by means of a longitudinal press fit. The components 3 can each be moved to the associated joint 7 and then joined to the associated joint 7. Likewise, the components can first all be moved to the associated joint 7 and then joined to the associated joint 7.
Die Welle 2 weist, wie den
Wie insbesondere
Die Welle 2 wird mittels spitzlosem Rundschleifen, auch bekannt als „Centerless-Schleifen“ hergestellt. Vorteilhaft wird die Welle 2 mittels spitzlosem Einstechschleifen hergestellt.
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