DE19606397A1 - Multiple cam module - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft Mehrfachnocken-Module als Bauelemente zum Fügen aufgebauter Nockenwellen und ein Verfahren zu deren Herstellung.The invention relates to multiple cam modules as components for Joining assembled camshafts and a method for their production.
Auf dem Gebiet der Nockenwellen stellt sich mit dem Vordringen der Mehrventiltechnik zunehmend die Frage, Wellen mit vielen, sehr eng nebeneinanderliegenden Nocken und sonstigen Funktionsteilen wie Gleitlagern und Axialanschlägen zu bauen. Dies bereitet mit konventioneller Technik zunehmend Schwierigkeiten. Insbesondere bei Massiv-Wellen mit größeren Durchmessern kommt das Problem des mit dem Quadrat des Durchmessers steigenden Gewichts hinzu.In the field of camshafts, the advance of Multi-valve technology is increasingly the question of shafts with many, very narrow adjacent cams and other functional parts such as To build plain bearings and axial stops. This prepares with conventional technology increasingly difficult. Especially at Solid shafts with larger diameters come with the problem of weight increasing by the square of the diameter.
Interessante Ansätze zur Lösung dieses Problems gibt es insbesondere auf dem Gebiet aufgebauter hohler Nockenwellen. Dabei lassen sich zwar die Probleme des Nockenabstandes bei sinkendem Gewicht lösen, jedoch ergeben sich gleichzeitig Probleme mit sinkender Torsionssteifigkeit. Relative Verbesserungen lassen sich hierbei durch die Verwendung von aus Rohrprofilen durch Twisten hergestellte Mehrfachnocken erzielen. Hierbei ist man jedoch auf gleiche Nockenprofile und relativ geringen Winkelversatz der Nockenspitzen beschränkt. Außerdem bieten die einzelnen Hohlnocken ohne Seitenflanken keine hohe Steifigkeit gegen die Belastungen des Stößeldrucks.There are particularly interesting approaches to solving this problem the area of constructed hollow camshafts. Here, the Solve cam clearance problems with decreasing weight, however problems with decreasing torsional rigidity arise at the same time. Relative improvements can be made by using Achieve tube profiles with multiple cams produced by twisting. Here but you are on the same cam profiles and relatively low Limited angular misalignment of the cam tips. They also offer individual hollow cams without side flanks no high rigidity against the Tappet pressure loads.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, Mehrfachnocken als Bauelemente zum Fügen aufgebauter Hohlwellen vorzuschlagen, die auch bei größeren Durchmessern höchste Präzision und Torsionssteifigkeit aufweisen, einfach, leicht und wenig aufwendig in der Konstruktion und Herstellung sind und Vorteile in der mechanischen Bearbeitung der Funktionsteile bieten, sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Mehrfachnocken.The invention is based on the technical problem of multiple cams Propose components for joining assembled hollow shafts, which too for larger diameters maximum precision and torsional rigidity have, simple, light and little effort in construction and Manufacturing and advantages in mechanical processing of the Offer functional parts, as well as a method for producing such Multiple cams.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Mehrfachnocken- Modul, das zumindest teilweise die Funktionselemente für einen Zylinder oder benachbarte Zylinder umfaßt und als Bauelement zum Fügen aufgebauter Nockenwellen einsetzbar ist, bei dem das Produkt aus Wandstärke und Umfang der Modulelemente an jeder Stelle im wesentlichen gleich ist, die radial über den inneren Wellengrundkreis überstehenden Teile der Funktionselemente hohl sind, wobei die Mehrfachnocken aus duktilem Material bestehen sowie durch ein Verfahren, bei dem in jedem Abschnitt die Konturen der in ihm liegenden Funktionselemente, die entsprechend in einem Untergesenk und in einem Preßstempel ausgebildet sind, eingepreßt werden und die fertig profilierten Teilkreisabschnitte in weiteren Verformungsschritten, insbesondere über einen Innendorn ringförmig umgebogen sowie die zusammenstoßenden Seitenkanten des Blechzuschnitts verschweißt werden.According to the invention, this problem is solved by a multiple cam Module that is at least partially the functional elements for a cylinder or includes adjacent cylinders and as a component for joining built-up camshafts can be used, in which the product Wall thickness and circumference of the module elements at every point in the is essentially the same radially over the inner shaft base circle protruding parts of the functional elements are hollow, the Multiple cams made of ductile material as well as a Process in which in each section the contours of those lying in it Functional elements that correspond in a lower die and in a Press stamps are formed, pressed and the finished profiled Pitch circle sections in further deformation steps, in particular over an inner mandrel bent in a ring and the colliding Side edges of the sheet metal blank are welded.
Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Mehrfachnockens wird ein Blech in den Abmessungen zugeschnitten, aus dem das gewünschte Nockenpaket hergestellt werden kann. Dieser Blechzuschnitt wird mit den Nockenflanken und -Spitzen, den Lagerflächen und sonstigen Funktionsteilen entsprechenden bahnförmigen Ausprägungen profiliert. Das profilierte Blech wird mehrstufig verformt. In der ersten Verformungsstufe wird der Blechzuschnitt in einem Untergesenk durch einen Stempel verformt, in dem die Konturen der Nocken- und Funktionselemente ausgearbeitet sind, und die abschnittsweise entsprechend dem Wellengrundkreis gebogen sind. In mindestens einer weiteren Verformungsstufe werden die teilkreisförmigen Abschnitte über einen Innendorn zu einem Ring umgebogen, dessen Seitenkanten gegeneinanderstoßen.A sheet is used to produce a multiple cam according to the invention cut to the dimensions from which the desired cam package can be manufactured. This sheet metal blank is made with the cam flanks and tips, the bearing surfaces and other functional parts profiled corresponding web-shaped features. The profiled Sheet metal is deformed in several stages. In the first stage of deformation, the Sheet metal cut in a lower die deformed by a stamp in which the contours of the cam and functional elements are worked out, and which are bent in sections according to the wave base circle. In At least one further deformation stage is the part-circular Sections over an internal mandrel bent into a ring, the Butt side edges.
Stehen die axial verlaufenden Außenkanten der verschiedenen Funktionselemente des Mehrfachnockenmoduls maximal parallel zueinander, kann die Verformung auch zweistufig erfolgen. Dabei wird der Blechzuschnitt in der ersten Verformungsstufe in einem U-förmigen Untergesenk verformt, so daß sich ein U-förmiges Gebilde mit etwa parallel laufenden Schenkeln ergibt. In der zweiten Verformungsstufe wird das jetzt U-förmige Zwischenprodukt, das im Untergesenk verbleibt, mit einem O- förmigen Obergesenk so verformt, daß die U-Schenkel zu einem geschlossenen Profil umgeformt werden. Vorteilhaft wird bei dem zweiten Verformungsschritt mit einem Innendorn gearbeitet.Are the axially running outer edges of the different Functional elements of the multiple cam module maximally parallel to each other, the deformation can also take place in two stages. The Sheet cutting in the first deformation stage in a U-shaped Lower die deformed so that a U-shaped structure is approximately parallel running legs results. In the second stage of deformation it will now U-shaped intermediate product that remains in the lower die with an O- shaped upper die so deformed that the U-legs into one closed profile are formed. The second is advantageous Deformation step worked with an internal mandrel.
Alternativ kann auch der nicht vorprofilierte Blechzuschnitt mehrstufig mittels Pressen umgeformt werden, so daß beim Pressen gleichzeitig die Profilierung der Funktionselemente erfolgt. Alternatively, the sheet metal blank, which has not been pre-profiled, can be multi-stage by means of presses, so that at the same time the pressing The functional elements are profiled.
Das jetzt praktisch runde Zwischenprodukt wird an der Stoßstelle verschweißt, beispielsweise durch Widerstands-, Laser-, Plasma- oder Elektronenstrahlschweißung. Vorteilhaft werden die Stoßstellen vor dem Schweißen zur Sicherstellung eines parallelen Kantenverlaufs beigearbeitet. Nach der Schweißung erfolgt die mechanische Bearbeitung der Schweißstelle, beispielsweise das Beischleifen, und je nach Bedarf eine Wärmebehandlung, Einsatzaufkohlung oder Randschichthartung. Wenn die Laufflächen verschiedener Funktionsteile in unterschiedlichen Materialien erforderlich oder vorteilhaft sind, lassen sich diese durch Plattierung oder durch entsprechenden Sandwich-Aufbau des Blechzuschnitts in einfacher Weise herstellen. In besonders vorteilhafter Weise werden die Profilierung und insbesondere die Preßumformung kalt durchgeführt.The now practically round intermediate product is at the joint welded, for example by resistance, laser, plasma or Electron beam welding. The joints in front of the Welding added to ensure a parallel edge course. After welding, the mechanical processing of the Welding point, for example grinding, and one as required Heat treatment, carburizing or surface hardening. If the Treads of different functional parts in different materials are necessary or advantageous, these can be by plating or through appropriate sandwich construction of the sheet metal cut in easier Create way. The profiling is particularly advantageous and in particular the press forming was carried out cold.
Während normalerweise die über die Silhouette des verwollständigten Wellengrundkreises radial überstehenden Teile der Funktionselemente sie seitlich verschließende Flanken aufweisen, kann in einer besonderen Ausführungsform das Material seitlich dieser Funktionselemente, insbesondere an den Nockenspitzen, abgeschert sein.While normally the one overgrown by the silhouette of the Shaft base circle of radially protruding parts of the functional elements sideways closing flanks can be in a special Embodiment the material on the side of these functional elements, particularly at the tips of the cams.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines konventionellen Einsatzstahls mit beispielsweise 0,1 bis 0,15% C, der einfach verformbar und schweißbar ist. Ein solcher Werkstoff kann durch Einsatzaufkohlung des fertiggeschweißten Mehrfachnockenpaketes und durch Härten auf die für die Anforderungen an Nocken und Funktionselemente erforderlichen Materialeigenschaften gebracht werden. Dies ist aus dem Grunde sehr wichtig, da Materialien, die die geforderten Betriebs- und Verschleißeigenschaften von sich aus aufweisen, nur sehr schwer schweißbar und häufig schwieriger verformbar sind.The use of a conventional one is particularly advantageous Case hardening steel with 0.1 to 0.15% C, for example, which is easily deformable and is weldable. Such a material can be carburized of the welded multiple cam package and by hardening to the required for the requirements for cams and functional elements Material properties are brought. That's why it's very important because materials that meet the required operating and Have inherent wear properties, very difficult are weldable and often more difficult to deform.
Die Schweißbahn muß nicht gerade verlaufen, sie sollte jedoch vorteilhaft immer im Nockengrundkreis liegen.The weld path does not have to be straight, but it should be advantageous always lie in the cam base circle.
Die erfindungsgemäßen Mehrfachnocken bieten große Vorteile beim Fügen aufgebauter Nockenwellen. Insbesondere bei dem Fügeverfahren, bei dem verschiedene Funktionselemente und im vorliegenden Fall die Mehrfachnocken auf ein Wellenrohr aufgeschoben werden, das Wellenrohr abschnittsweise im Bereich der Fügestelle hydraulisch aufgeweitet und derart plastisch verformt wird, daß die außen auf dem Wellenrohr befindlichen Funktionselemente an den Fügestellen nur elastisch aufgeweitet werden, lassen sich bei den Mehrfachnockenelementen die Fügestellen insgesamt optimieren. Insbesondere bei Wellen mit größeren Durchmessern kommt dabei vorteilhaft zum Tragen, daß das Gewicht nur linear mit dem Rohrdurchmesser ansteigt, während sich die Torsionssteifigkeit in vierfacher Potenz mit dem Durchmesser erhöht. Dadurch können auch mit relativ geringen Wandstärken für das Wellenrohr und die Funktionselemente sehr leichte und extrem torsionssteife Wellen hergestellt werden.The multiple cams according to the invention offer great advantages when joining assembled camshafts. Especially in the joining process, in which various functional elements and in the present case the Multiple cams are pushed onto a shaft tube, the shaft tube hydraulically expanded in sections in the area of the joint and is plastically deformed so that the outside on the shaft tube Functional elements located at the joints only elastic can be expanded, the multiple cam elements Optimize joints overall. Especially with waves with larger ones Diameters are advantageous in that the weight only increases linearly with the pipe diameter, while the Torsional rigidity increased fourfold with the diameter. This allows even with relatively small wall thicknesses for the shaft tube and the functional elements are very light and extremely torsionally stiff shafts getting produced.
Diese und weitere Vorteile werden in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Mehrfachnockenpaketes verdeutlicht, die in der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigenThese and other advantages are described in the description of the Embodiments of a multiple cam package according to the invention clarifies, which are shown in the drawing. Show in the drawing
Fig. 1 ein Untergesenk und einen Preßstempel mit eingelegtem Blechzuschnitt vor Umformung; Figure 1 is a lower die and a press ram with inserted sheet metal blank before forming.
Fig. 2 Vorrichtung gemäß Fig. 1, jedoch nach erstem Umformschritt; FIG. 2 device according to FIG. 1, but after the first forming step;
Fig. 3 Vorrichtung gemäß Fig. 1, jedoch mit Obergesenk und nach zweitem Umformschritt; Fig. 3 device according to Fig 1, but with upper die and after the second shaping step.
Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Mehrfachnocken in geschnittener Ansicht und Fig. 4 shows a multiple cam according to the invention in a sectional view and
Fig. 5 Untergesenk mit drei teilkreisförmigen Verformungsabschnitten. Fig. 5 lower die with three part-circular deformation sections.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Ausschnitt aus einer Verformungseinrichtung zur Herstellung von Mehrfachnocken, bestehend aus einem Untergesenk 2, einem Preßstempel 3 und einem eingelegten Blechabschnitt 1. Im Untergesenk sind an diesem Beispiel die Konturen 5′ und 6′ für zwei Nocken 5 und 6 angedeutet. Senkt sich der Preßstempel 3 in Richtung des Pfeils weiter ab, preßt er den Blechzuschnitt 1 in die ausgearbeitete Form 4 im Untergesenk 2. Fig. 1 shows schematically a section of a deforming means for the production of multiple cam, consisting of a bottom die 2, a pressing plunger 3 and an inserted sheet metal section 1. In the lower die, the contours 5 'and 6 ' for two cams 5 and 6 are indicated in this example. If the ram 3 lowers further in the direction of the arrow, it presses the sheet metal blank 1 into the form 4 in the lower die 2 .
In Fig. 2 ist die gleiche Situation dargestellt, allerdings nach Beendigung des ersten Umformschrittes. Der Preßstempel 3 ist wieder in Rückwärtsbewegung nach oben und der Blechzuschnitt 1 bildet ein U- förmiges Zwischenprodukt, in dessen Mitte zwei Nocken 5 und 6 ausgebildet sind. Es ist deutlich zu erkennen, daß beim Preßstempel 3 die entsprechenden Nockenkonturen so ausgebildet sind, daß in der nach unten abgesenkten Lage des Preßstempels 3 zwischen diesem und dem Untergesenk 2 exakt der Freiraum bleibt, der vom zu einem u-förmigen Zwischenprodukt umgeformten Blechzuschnitt 1 ausgefüllt wird.The same situation is shown in FIG. 2, however after the first forming step has ended. The ram 3 is again in a backward movement upwards and the sheet metal blank 1 forms a U-shaped intermediate product, in the middle of which two cams 5 and 6 are formed. It can be clearly seen that the corresponding cam contours are formed in the press ram 3 in such a way that in the downwardly lowered position of the press ram 3 between the latter and the lower die 2 exactly the free space remains, which is filled by the sheet metal blank 1 formed into a u-shaped intermediate product becomes.
Fig. 3 zeigt den nächsten Verformungsschritt. Statt des Preßstempels 3 wird hier das Obergesenk 10 heruntergepreßt, das in seiner Ausformung die U- förmigen Schenkel des Zwischenprodukts erfaßt und beim weiteren Absenken teilkreisförmig abbiegt. Die Seitenkanten des Blechzuschnitts 1 stoßen an der Stoßstelle 7 aneinander, so daß nach diesem zweiten Verformungsschritt der Mehrfachnocken in seiner Grundform fertiggestellt ist, jedoch an der Stoßstelle noch auseinanderklafft. In einem weiteren Bearbeitungsschritt werden die Stoßkanten so beigearbeitet, daß sie parallel zueinander verlaufen. Im folgenden Schrift wird die Stoßstelle verschweißt, so daß aus dem Blechzuschnitt 1 ein Mehrfachnocken 1 mit den Nocken 5 und 6 und einer Schweißstelle 8 entsteht. Fig. 3 shows the next shaping step. Instead of the press ram 3 , the upper die 10 is pressed down here, the shape of which grips the U-shaped legs of the intermediate product and bends in part-circle fashion as it is lowered further. The side edges of the sheet metal blank 1 abut against each other at the joint 7 , so that after this second deformation step the basic shape of the multiple cam is finished, but still gaps apart at the joint. In a further processing step, the abutting edges are worked in such a way that they run parallel to one another. In the following document, the joint is welded so that a multiple cam 1 with cams 5 and 6 and a weld 8 is formed from sheet metal blank 1 .
Während die Verformungsstufen in den Fig. 1 bis 3 einem zweistufigen Umformverfahren zur Herstellung des Mehrfachnockens gemäß Fig. 4 entsprechen, kann das erfindungsgemäße Verfahren auch mehrstufig, beispielsweise dreistufig arbeiten. Dies ist immer dann erforderlich, wenn die freien Enden der axial verlaufenden Außenkanten der verschiedenen Funktionselemente nicht parallel zueinander verlaufen, sondern in einem Winkel zueinanderstehen, die Flanken also über den Parallelverlauf hinaus nach unten auseinanderlaufen.While the deformation stages in FIGS. 1 to 3 correspond to a two-stage forming process for the production of the multiple cam according to FIG. 4, the method according to the invention can also work in multiple stages, for example three stages. This is always necessary if the free ends of the axially extending outer edges of the various functional elements do not run parallel to one another, but are at an angle to one another, that is to say the flanks diverge downwards over the parallel course.
In Fig. 5 ist schematisch aufgezeigt, wie das Untergesenk zur Herstellung eines Mehrfachnockens aussieht, dessen beispielsweise sechs Nocken derart angeordnet sind, daß jeweils drei Nockenspitzen um 120° versetzt sind, wobei jeweils zwei benachbarte Nocken um etwa 15° versetzt sind, ähnlich wie bei dem Mehrfachnocken gemäß Fig. 4. Der Blechzuschnitt 1 würde in diesem Fall in drei teilkreisförmige Abschnitte geteilt und verformt, wobei in jedem Teilkreisabschnitt zwei Nockenspitzen angeordnet sind. In weiteren Verformungsschritten werden die beiden außenliegenden Abschnitte über einen Innendorn so umgebogen, daß ihre Seitenkanten sich an der Stoßstelle gegenüberstehen. Danach erfolgt das Schweißen in ähnlicher Form, wie es im Ausführungsbeispiel der zweistufigen Verformung beschrieben ist.In Fig. 5 it is shown schematically what the lower die looks like for the production of a multiple cam, the six cams of which, for example, are arranged in such a way that three cam tips are offset by 120 °, two adjacent cams being offset by approximately 15 °, similar to the multiple cam as shown in FIG. 4. the sheet-metal blank 1 would be divided in this case into three part-circular sections and deformed, said two cam tips are arranged in each part-circle portion. In further deformation steps, the two outer sections are bent over an inner mandrel so that their side edges face each other at the joint. The welding then takes place in a similar form to that described in the two-stage deformation embodiment.
Claims (5)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19606397A DE19606397A1 (en) | 1995-02-25 | 1996-02-21 | Multiple cam module |
PCT/DE1996/000355 WO1996027076A1 (en) | 1995-02-25 | 1996-02-26 | Multiple cam module |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19506650 | 1995-02-25 | ||
DE19606397A DE19606397A1 (en) | 1995-02-25 | 1996-02-21 | Multiple cam module |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19606397A1 true DE19606397A1 (en) | 1996-09-05 |
Family
ID=7755051
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19606397A Ceased DE19606397A1 (en) | 1995-02-25 | 1996-02-21 | Multiple cam module |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19606397A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH694812A5 (en) * | 2000-08-18 | 2005-07-29 | Karl Merz | Camshaft arrangement with inner and outer camshafts, has torque coupling part connecting outer camshaft sections and extending through cams on inner camshaft |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4324836A1 (en) * | 1993-07-23 | 1995-01-26 | Schaeffler Waelzlager Kg | Lightweight camshaft |
-
1996
- 1996-02-21 DE DE19606397A patent/DE19606397A1/en not_active Ceased
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4324836A1 (en) * | 1993-07-23 | 1995-01-26 | Schaeffler Waelzlager Kg | Lightweight camshaft |
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