DE19638329B4

DE19638329B4 - cam

Info

Publication number: DE19638329B4
Application number: DE19638329A
Authority: DE
Inventors: Alfred Beier; Conrad Kulus; Dietrich Distler
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1995-09-28
Filing date: 1996-09-19
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2016-09-20
Also published as: GB9619888D0; GB2305704A; FR2739429A1; DE19638329A1; FR2739429B1; GB2305704B

Abstract

Nocken (1), bestehend aus einer Mehrzahl von axial aufeinander folgenden, ausgestanzten Materiallagen (2) mit je einer Nockenprofilfläche (3), dadurch gekennzeichnet, dass in der durch die Nockenprofilflächen (3) zusammengesetzten Gesamtprofilfläche (4) des Nockens (1) Schmiertaschen (15) gebildet sind durch beim Stanzen in Folge der gewählten Stanzparameter in Ausstanzrichtung (A) vor jeder Nockenprofilfläche (3) erzeugte Verrundungen (12) und in Ausstanzrichtung (A) hinter jeder Nockenprofilfläche (3) in der jeweils benachbarten Materiallage (2) erzeugte Bruchanteile (14), die mit jeweils einem axial überstehenden Bruchgrat (16), in die Verrundungen (12) der jeweils benachbarten Materiallage (2) eingreifen.cam (1) consisting of a plurality of axially consecutive, punched-out material layers (2) each with a cam profile surface (3), characterized in that in the through the cam profile surfaces (3) composite total profile surface (4) of the cam (1) lubrication pockets (15) are formed by the Punching in a row of the chosen Punching parameters in punching direction (A) in front of each cam profile surface (3) created fillets (12) and in punching (A) behind each Cam profile surface (3) fractions generated in the respectively adjacent material layer (2) (14), each with an axially protruding ridge (16), into the fillets (12) of the respectively adjacent material layer (2) intervention.

Description

Die Erfindung betrifft einen Nocken gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The The invention relates to a cam according to the preamble of claim 1.

Nocken, wie sie beispielsweise zur Steuerung von Ein- und Auslaßventilen von Brennkraftmaschinen eingesetzt werden, erfordern im allgemeinen aufwendige und kostenintensive Herstellungsverfahren, da die Nockenprofilfläche nach der eigentlichen Formgebung eine zusätzliche Oberflächenbearbeitung erfordert.Cam, as for example for the control of intake and exhaust valves are used by internal combustion engines, generally require complex and costly manufacturing processes, since the cam profile surface after the actual shaping an additional surface treatment requires.

Zur Lösung dieses Problemes wurde bereits in DE-44 23 107 A1 vorgeschlagen, einen Nocken aus einer Mehrzahl von axial aufeinanderfolgenden, ausgestanzten Materiallagen zu fertigen. Vorteilhafterweise ist mit einem derartigen Nocken eine Fertigung besonders einfach, weil die Formgebung der einzelnen Materiallagen bereits durch das Stanzen erfolgt und alle Materiallagen mittels ein und derselben Stanze geformt werden können. Eine nachträgliche Oberflächenfeinbehandlung ist nicht erforderlich.to solution this problem has already been proposed in DE-44 23 107 A1, a cam of a plurality of axially consecutive, punched out Manufacture material layers. Advantageously, with such Cams make a production particularly easy, because the shaping of the individual Material layers already done by punching and all material layers can be shaped by means of one and the same punch. A subsequent Fine surface treatment not necessary.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten, aus mehreren axial aufeinanderfolgenden, ausgestanzten Materiallagen bestehenden Nocken zu schaffen, welcher insbesondere bezüglich der an seiner Nockenprofillauffläche vorliegenden Reibungs- und Schmierverhältnisse optimiert ist. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.Of the Invention is based on the object, an improved, several axially successive, punched material layers existing To create cams, which in particular with respect to the present at its Nockenprofillauffläche Friction and lubrication conditions is optimized. The solution This object is achieved with the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.advantageous Embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß sich infolge von geeigneten Stanzprozeßparametern auf der Nockenprofillauffläche einerseits ein für die auftretenden Belastungen ausreichender, geradlinig verlaufender Schnittanteil und ein sich zwangsläufigerweise infolge des Stanzprozesses ergebender Bruchanteil einstellt, andererseits ein völlig planes Zusammenfügen der einander zugewandten Oberflächen von benachbarten Materiallagen dadurch gewährleistet ist, daß ein sich im Anschluß an den Bruchanteil einstellender, die Materialstärke der einzelnen Materiallage überragender Bruchgrat in eine korrespondierende Verrundung der jeweils benachbarten Materiallage eingreifen kann.The inventive solution draws characterized by the fact that due to suitable punching process parameters on the Nockenprofillauffläche on the one hand one for the occurring loads sufficient, straight running Cutting proportion and inevitably due to the punching process resulting fractional fraction sets, on the other hand, a completely flat Put together the facing surfaces is guaranteed by adjacent material layers, that a in connection to the fracture fraction of adjusting, the material thickness of each material layer outstanding Bruchgrat in a corresponding rounding of the respective adjacent material layer can intervene.

Die axiale Erstreckung des Schnittanteils beträgt dabei ca. neun Zehntel der gesamten axialen Erstreckung einer Materiallage, demzufolge erstreckt sich der Bruchanteil über ca. ein Zehntel.The axial extent of the section share is about nine tenths of entire axial extent of a material layer, consequently extending the fractional fraction over about a tenth.

Vorteilhafterweise wirken die als Vertiefungen auf der Nockenprofilfläche des gesamten Nockens auftretenden Bruchanteile der einzelnen Materiallagen als Schmiertaschen, beispielsweise im Falle einer Anwendung solcher Nocken in einem Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine. Die Versorgung dieser Schmiertaschen mit Schmieröl kann dabei vorteilhaft durch die äußerst gering bemessenen, zwischen den einzelnen Materiallagen auftretenden Spalte erfolgen.advantageously, act as depressions on the cam profile surface of the entire cam occurring fractions of the individual material layers as lubrication pockets, for example in the case of application of such Cam in a valve train of an internal combustion engine. The supply This lubricating pockets with lubricating oil can thereby be advantageous the extremely low dimensioned gaps occurring between the individual material layers respectively.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläuterten Ausführungsbeispiel der Erfindung.Further Advantages of the invention will become apparent from the following with reference to a Drawing explained in more detail embodiment the invention.

Die Zeichnung zeigt in 1 den prinzipiellen Aufbau eines solchen Nockens in einer Draufsicht mit der Nockenerhebung senkrecht über der Zeichnungsebene, während in 2 eine vergrößerte und stark schematisierte Teilansicht von zwei benachbarten Materiallagen wiedergegeben ist.The drawing shows in 1 the basic structure of such a cam in a plan view with the cam projection vertically above the plane of the drawing, while in 2 an enlarged and highly schematic partial view of two adjacent layers of material is reproduced.

Gemäß 1 weist der Nocken 1 eine Vielzahl von Materiallagen 2 auf, bestehend aus hoch vergütetem, kalt gewalztem Stahlblech C75. Ein solches Material weist beispielsweise für die Verwendung des Nockens 1 im Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine eine ausreichende Härte auf, so daß keinerlei Nachbehandlung erforderlich ist.According to 1 has the cam 1 a variety of material layers 2 on, consisting of high-tempered, cold-rolled steel plate C75. Such a material, for example, for the use of the cam 1 in the valve train of an internal combustion engine sufficient hardness, so that no aftertreatment is required.

Die Materiallagen 2 sind herstellungsmäßig durch Ausstanzen so geformt, daß ihre radial außen liegenden Ränder in Form von Nockenprofilflächen 3 in ihrer Gesamtheit eine Gesamtprofilfläche 4 des Nockens 1 bilden. Hierbei entsteht aufgrund des verwendeten Materials eine für den Verwendungszweck ausreichend feine Rauhtiefe auf der Fläche 4.The material layers 2 are manufactured by punching out such that their radially outer edges in the form of cam profile surfaces 3 in their entirety an overall profile surface 4 of the cam 1 form. This creates due to the material used a sufficiently fine for the purpose roughness on the surface 4 ,

Zeitgleich mit dem Ausstanzen der einzelnen Materiallagen 2 werden aus diesen Ausnehmungen 5 ausgestanzt, welche der Aufnahme einer Nockenwelle 6 dienen.At the same time as punching out the individual material layers 2 become out of these recesses 5 punched, which is the inclusion of a camshaft 6 serve.

Die einzelnen Materiallagen 2 sind so auf der Nockenwelle 6 befestigt, daß sich im Bereich der Ausnehmung 5 ein axialer Zusammenhalt einstellt. Eine weitere axiale Verbindung ist durch einen im Bereich der Nockenerhebung angeordneten Stift 7 geschaf fen, der zwischen seinem Bund 8 und einer bei 9 durch Laserverschweißung festgelegten Scheibe 10 die Materiallagen 2 achsparallel zusammenspannt.The individual material layers 2 are so on the camshaft 6 fastened that in the area of the recess 5 sets an axial cohesion. Another axial connection is provided by a pin arranged in the area of the cam lobe 7 created between his covenant 8th and one at 9 determined by laser welding disc 10 the material layers 2 clamped axially parallel.

Der Nocken 1 weist eine axiale Länge L auf, welche sich aus der Summe der axialen Erstreckungen D jeder Materiallage 2 ergibt.The cam 1 has an axial length L, which is the sum of the axial extents D of each material layer 2 results.

Jede Materiallage 2 wird in einer Ausstanzrichtung A ausgestanzt, wobei sich infolge des Ausstanzprozesses an der in Stanzrichtung A vorne liegenden Kante 11 im Bereich der Nockenprofilfläche 3 eine Verrundung 12 einstellt.Every material situation 2 is in a punching punched out direction A, wherein due to the punching process at the front in punching direction A edge 11 in the area of the cam profile surface 3 a rounding 12 established.

Des weiteren stellt sich auf der Nockenprofilfläche 3 in Stanzrichtung A im Anschluß an die Verrundung 12 ein geradlinig verlaufender Schnittanteil 13 ein, dessen axiale Erstreckung S zwischen 80 und 95 Prozent von der Erstreckung D der Materiallage 2 beträgt.Furthermore, it turns on the cam profile surface 3 in the punching direction A following the rounding 12 a straight cut section 13 whose axial extent S is between 80 and 95 percent of the extent D of the material layer 2 is.

An den Schnittanteil 13 schließt sich in Ausstanzrichtung A ein Bruchanteil 14 an, mit einer axialen Erstreckung B zwischen 20 und 5 Prozent der Erstreckung D.At the cut percentage 13 closes in punching A A fraction 14 at, with an axial extent B between 20 and 5 percent of the extension D.

Diese Bruchanteile 14 führen gemeinsam mit den Verrundungen 12 in der Gesamtprofilfläche 4 zu Vertiefungen 15.These fractions 14 lead together with the rounding 12 in the overall profile area 4 to depressions 15 ,

Infolge des Ausstanzprozesses stellt sich in Ausstanzrichtung A gesehen am Ende der Erstreckung B ein Bruchgrat 16 ein, welcher die Erstreckung D der einzelnen Materiallage 2 überragt.As a result of the punching process is seen in Ausstanzrichtung A at the end of the extension B a Bruchgrat 16 which is the extent D of the individual material layer 2 surmounted.

Die Stanzprozeßparameter können dabei so gewählt werden, daß sich infolge der Schnittgeschwindigkeit, der Erstreckung D und der Materialauswahl solche Verrundungen 12 bzw. Bruchgrate 16 einstellen, daß letztere in die durch die Verrundung 12 der benachbarten Materiallage 2 geschaffene Lücke eingreifen können.The punching process parameters can be selected so that due to the cutting speed, the extent D and the material selection such rounding 12 or fractured burrs 16 adjust that latter in by the rounding 12 the neighboring material situation 2 can intervene in the created gap.

Unter Abwägung von Stanzprozeßparametern und Kasten beispielsweise für das Rohmaterial der Materiallagen 2 können unterschiedliche Erstreckungen D der Materiallagen 2 gewählt werden, wie anhand von folgendem Zahlenbeispiel verdeutlich.Considering punching process parameters and box, for example, for the raw material of the material layers 2 can have different extensions D of the material layers 2 be selected, as illustrated by the following numerical example.

Bei einer angestrebten Gesamterstreckung L eines Nockens 1 von 15 mm ergeben sich bei einer Erstreckung D je Lage 2 von 0,25 mm insgesamt 60 Lagen. Der sich einstellende Bruchanteil 14 erstreckt sich im Bereich B jeweils über ca. 0,03 mm, so daß bezogen auf die Gesamterstreckung L von 15 mm ein Bruchanteil von ca. 1,8 mm entsteht. Bei Verwendung von Materiallagen der Erstreckung D von 0,15 mm, also 100 Materiallagen 2, stellt sich je Lage ein Bruchanteil von ca. 0,015 mm ein, so daß sich ein Bruchanteil von ca. 1,5 mm an der Gesamterstreckung L ergibt.For a desired total extension L of a cam 1 of 15 mm results in an extension D per layer 2 of 0.25 mm a total of 60 layers. The resulting fractional fraction 14 extends in the region B each about about 0.03 mm, so that based on the total extension L of 15 mm, a fraction of about 1.8 mm. When using material layers of the extension D of 0.15 mm, so 100 material layers 2 , Depending on the position, a fracture fraction of approximately 0.015 mm sets in, so that a fraction of about 1.5 mm of the total extension L results.

Nocken 1 mit Erstreckungen D zwischen 0,1 und 0,5 mm ergaben in Versuchen befriedigende Ergebnisse, wobei zwischen 30 und 100 Materiallagen variiert wurde. Hierbei stellten sich insbesondere bei Erstreckungen D zwischen 0,15 und 0,35 mm und 100 bis 40 Materiallagen 2 gute Resultate bezüglich der Oberflächenrauhigkeit der Profilfläche 3, 4 und der Bruchanteile 14 bezüglich der gesamten Erstreckung L ein.cam 1 with extensions D between 0.1 and 0.5 mm gave satisfactory results in experiments, with between 30 and 100 material layers was varied. In particular, at extensions D between 0.15 and 0.35 mm and 100 to 40 material layers were encountered 2 good results regarding the surface roughness of the profile surface 3 . 4 and the fractions 14 with respect to the entire extension L a.

Anzustreben sind im allgemeinen feinere Bleche, da sich bessere Oberflächen bei Stanzprozessen durch die Verwendung von dünneren Blechen einstellen, beispielsweise bezüglich der Rauhigkeit der Nockenprofilfläche 3. Vorteilhafterweise ist mit dem erfindungsgemäßen Nocken eine sehr hohe Prozeßsicherheit und Prozeßgenauigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Nocken gegeben, da sich durch den Stanzprozeß und die geeignete Materialwahl ohne Probleme Toleranzlagen einer nächst höheren Toleranzklasse im Vergleich zu konventionellen Nocken erzielen lassen.The aim is generally finer sheets, as better surfaces in punching processes set by the use of thinner sheets, for example, with respect to the roughness of the cam profile surface 3 , Advantageously, given the cam according to the invention a very high process reliability and process accuracy compared to conventional cams, as can be achieved by the punching process and the appropriate choice of material without problems tolerance levels of a next higher tolerance class compared to conventional cams.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß durch einen einfachen Austausch des Stanzwerkzeuges andere Nockenformen einstellbar sind, ohne in aufwendiger Weise eine neue Nockenwelle fertigen zu müssen.One Another advantage is the fact that by a simple exchange the punching tool other cam shapes are adjustable without consuming Way to make a new camshaft.

Claims

Cams ( 1 ), consisting of a plurality of axially successive, punched-out material layers ( 2 ) each having a cam profile surface ( 3 ), characterized in that by the cam profile surfaces ( 3 ) composite total profile surface ( 4 ) of the cam ( 1 ) Lubrication pockets ( 15 ) are formed by punching in sequence of the selected punching parameters in the punching (A) in front of each cam profile surface ( 3 ) created roundings ( 12 ) and in punching (A) behind each cam profile surface ( 3 ) in the respectively adjacent material layer ( 2 ) fractions generated ( 14 ), each with an axially projecting Bruchgrat ( 16 ), in the rounding ( 12 ) of the respectively adjacent material layer ( 2 ) intervene.

Cam according to claim 1, characterized in that for the material layers ( 2 ) cold rolled, tempered steel sheet is used.

Cam according to claim 1 or 2, characterized in that the extension (D) of each material layer ( 2 ) is between 0.1 and 0.5 mm, preferably between 0.15 and 0.35 mm.

Cam according to one or more of the preceding claims, characterized in that the cam ( 1 ) from 30 to 100 material layers ( 2 ), preferably from 60 to 100.

Cam according to claim 1, characterized in that the cam profile surface ( 3 ) an axial extent (S) between 80 and 95 percent and the fractional part (S) 14 ) such (B) between 20 and 5 percent of the predetermined axial extent (D) every material situation ( 2 ) is.