DE19717660A1 - Cam-production method using thin plates - Google Patents

Cam-production method using thin plates

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Abstract

The steel plates are stamped to accommodate a tube passing through them and forming a camshaft. Thin plates (1), preferably 0.4 to 1.5mm thick are shaped by stamping at predetermined positions, forming hollow embossed portions and openings. Thicker plates are shaped by embossing at predetermined positions, and permanently joined together for safe transport. The plates can be so stacked together that their cylindrical or tapering protrusions (2, 3) fit in the recesses in adjacent plates.

Description

Die Erfindung betrifft die Fertigung von Nocken, um diese in einer Leichtbauweise letztendlich vorzugsweise mittels Innen­ hochdruck-Umformen mit einem Rohr als Welle zu einer Nockenwelle zusammenfügen zu können. Besonders durch die da­ mit erzielte Leichtbauweise unter anderem in der Kraftfahr­ zeugindustrie und damit verbunden mit einer Kraftstoffeinspa­ rung werden diese Forderungen immer vordergründiger.The invention relates to the manufacture of cams in order to a lightweight construction ultimately preferably by means of the inside high pressure forming with a tube as a shaft to a camshaft to be able to put together. Especially because of that with achieved lightweight construction, among other things in motor vehicles and the associated industry with fuel savings These demands are becoming more and more superficial.

Bekannt sind Nockenwellen mit Ausbuchtungen an einer Schei­ be oder einer Welle, welche einer Übertragung von Bewegun­ gen zur Steuerung von Viertaktmotoren dienen, um die Motor­ leistung, den Raumbedarf, die Geräuschbildung und somit auch die Herstellungskosten zu beeinflussen. Gefertigt werden diese dreh- und biegesteifen Nockenwellen einteilig mit Nocken aus Einsatzstahl im Gesenk geschlagen oder mit Sonder­ legierungen gegossen. Als sogenanntes Randgebiet kommen auch Betonstähle als Nockenstahl in Form profilierter Rund­ stähle zum Einsatz.Camshafts with bulges on a sheave are known be or a wave that transmits motion to control four-stroke engines to serve the engine performance, the space requirement, the noise and thus also affect manufacturing costs. Be made these torsionally rigid and rigid camshafts in one piece with cams made of case hardened steel or with a special alloys cast. Come as a so-called peripheral area also reinforcing bars as cam steel in the form of profiled round steels for use.

Nocken aus mehreren mittels Stanzen vorgefertigte Platinen- Lagen zu einem gesamten Stück entsprechend ihrer erforderli­ chen Größe übereinander zu stapeln, diese Platinen-Lagen mittels eines Dorns oder eines Nietes eine Führung zu geben und zusätzlich in der ausgebuchteten Öffnung Platz zum La­ serschweißen zu schaffen und durch diese Öffnung die Welle oder das Rohr zur Vervollständigung der Nockenwelle hin­ durchführen zu können, sind ebenfalls bekannt.Cams made from several blank plates Layers to an entire piece according to your requirements stacked on top of each other, these board layers to give guidance by means of a mandrel or rivet and in addition in the full opening space to the La to create welding and through this opening the shaft or the tube to complete the camshaft to be able to perform are also known.

Abgesehen von der aufwendigen Endbearbeitung der Nocken aus einem ganzen Stück existiert zum automatischen Fügen der einzelnen Platinen-Lagen zu einer Nocke als Stück keine technische Lehre.Apart from the elaborate finishing of the cams from a whole piece exists for automatic joining  the individual board layers to a cam as a piece none technical teaching.

Aufgabe der Erfindung ist es, Nocken aus Einzelelementen aus einem umzuformenden Stahl-Werkstoff mit niedrigen Fließ- spannungen, ausreichendem Formänderungsvermögen und nach dem Umformen mit optimaler Festigkeit effizient zu ferti­ gen, daß letztendlich die Nocken mittels Innenhochdruck-Um­ formen mit dem als Welle verwendeten Rohr zusammengefügt werden.The object of the invention is to make cams from individual elements a steel material to be formed with low flow tensions, sufficient resilience and after forming with optimum strength, efficiently to ferti conditions that ultimately the cams by means of high pressure Um form together with the tube used as a shaft will.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst daß die aus einem Stahl-Werkstoff ausgestanzten Platinen bis in Höhe der gewünschten Nocke plan aufeinander gelegt werden. Die eine Nocke bildenden dünneren Platinen von vorzugsweise 0,4 bis 1,5 mm werden dann an ihren vorbestimmten Positionen mittels Hohlprägungen und Materialdurchsetzungen umge­ formt. Bei der Anwendung von dickeren Platinen über vorzugs­ weise 1,5 mm werden an vorbestimmten Positionen Platinen dieser Art mittels angeschnittener Prägezapfen durch Massiv­ prägen umgeformt. Mit einer an sich bekannten Verbindungsart werden darauffolgend die einzelnen Platinen dauerhaft und transportsicher aneinander gefügt. So ergeben sich zur Ferti­ gung dieser Nocken verschiedene Stapelmöglichkeiten. Zum einen werden die einzelnen Platinen mit ihren zylindrischen und/oder konischen Verformungen derart aufeinander gesta­ pelt, daß die erhabenen Verformungen in die Vertiefungen der nächsten Platine ineinandergreifen. So können diese einzel­ nen zylindrisch und/oder konisch verformten Platinen auch ge­ gensinnig zueinander mit einer weiteren mit einer Durchgangs­ öffnung versehenen mittleren Platine ineinander gestapelt wer­ den. Es besteht auch die Möglichkeit, beim Stapeln von mehr als drei Platinen vorzugsweise jede einzelne Platine derart zu verformen, daß die eine obere Seite der Platine eine zylindri­ sche Prägung vertieft und in die untere Seite der Platine eine konische erhabene Prägung bzw. ein Prägezapfen eingebracht wird. Eine weitere Variante des Stapelns der Platinen ist die, daß die obere Seite der Platine eine vertiefte zylindrische Prä­ gung und die untere Seite der Platine in ihrem Ansatz in eine relativ kurze zylindrische Prägung mit anschließender koni­ scher Prägung umgeformt werden. Um den einzelnen Platinen gleich welcher Stärke einen transportsicheren Halt und einer Lagefixierung zu ermöglichen, ist es von Vorteil wenn die Prä­ gezapfen in ihrer maßlichen Bestimmung ein bestimmtes Maß größer gefertigt werden als die in den Platinen eingebrachten Hohlprägungen.According to the invention the object is achieved in that the made of steel material punched out in height the desired cam are placed flat on top of each other. The a cam forming thinner boards of preferably 0.4 up to 1.5 mm are then at their predetermined positions by means of hollow embossing and material enforcement forms. When using thicker boards over preference wise 1.5 mm become boards at predetermined positions of this type by means of solid embossing pins shape reshaped. With a connection type known per se then the individual boards become permanent and joined together securely for transport. This is how Ferti different stacking options. To the the individual boards with their cylindrical ones become one and / or conical deformations stacked on one another in this way pelt that the raised deformations in the depressions of the interlock next board. So these can be single NEN cylindrical and / or conically shaped plates sensible to each other with another with a passage  opening provided middle board stacked into each other the. There is also the option of stacking more as three boards, preferably each individual board in this way deform that the one upper side of the board a cylindri embossed and deepened in the lower side of the board conical raised embossing or an embossing pin introduced becomes. Another variant of stacking the boards is that that the upper side of the board has a recessed cylindrical pre gung and the lower side of the board in their approach in one relatively short cylindrical embossing followed by coni be shaped. To the individual boards no matter what strength a secure hold and one To enable position fixation, it is advantageous if the pre tap a certain amount in its dimensional determination are made larger than those in the circuit boards Hollow embossing.

Letztendlich werden die einzelnen Platinen mit ihren zylindri­ schen und/oder konischen Verformungen mittels Fügeverfah­ ren untereinander gelötet, geklebt, genietet oder geschweißt.Ultimately, the individual boards with their cylindrical and / or conical deformations using the joining process soldered, glued, riveted or welded to one another.

Die verschiedenen Stapel-Möglichkeiten der einzelnen Plati­ nenformen zu einem Nocken und das energiearme Fügen die­ ses Werkstückes lassen den ständig zunehmenden Verbrauch an Rohstoffe und Energie spürbar senken.The different stacking options of the individual plati forms into a cam and the low-energy joining of this workpiece let the constantly increasing consumption of raw materials and energy.

Nachstehend ist die Erfindung mit ihren ihr als wesentlich zu­ gehörenden Varianten anhand der Zeichnungen noch näher beschrieben. Es zeigt in schematischer Darstellung:In the following, the invention with its essential belonging variants with reference to the drawings described. It shows in a schematic representation:

Fig. 1 eine Variante nach Anspruch 2, wie die einzelnen Platinen jeweils mit zylindrischen und konischen Verformungen im Wechsel übereinandergestapelt werden bis die gewünschte Höhe des Nocken er­ reicht ist. Fig. 1 shows a variant according to claim 2, how the individual boards are stacked one above the other with cylindrical and conical deformations until the desired height of the cam is sufficient.

Fig. 2 eine Variante nach Anspruch 3, wie jeweils zwei Pla­ tinen mit zylindrischen Verformungen gegensinnig zueinander gestapelt werden und eine dritte dazwi­ schen eingefügte Platine mit einer Durchgangs­ öffnung eingebracht wird. Fig. 2 shows a variant according to claim 3, such as two plains with cylindrical deformations are stacked in opposite directions to each other and a third intermediate plate inserted with a through hole is introduced.

Fig. 3 zeigt gemäß Anspruch 4, wie die Platinen mit ihrer Unterseite mit dem konisch erhabenen Prägezapfen in die zylindrische vertiefte Prägung der Oberseite der nächstfolgenden Platine eingreift. Fig. 3 shows according to claim 4, as engages the circuit boards with their bottom with the conical raised embossing pins into the cylindrical recessed embossment of the top of the next succeeding sheet.

Fig. 4 zeigt gemäß Anspruch 5 eine Variante wie in Fig. 4, jedoch wie ein zylindrisch-konisch erhabener Präge­ zapfen in die vertiefte Prägung der Oberseite der nächstfolgenden Platine eingreift. Fig. 4 shows according to claim 5 a variant as in Fig. 4, but like a cylindrical-conically raised embossing pin engages in the recessed embossing of the top of the next board.

Fig. 5 zeigt gemäß Anspruch 1 eine Variante der Material­ durchsetzung. Fig. 5 shows according to claim 1 a variant of the material enforcement.

Der Grundgedanke dieser Erfindung ist, zur Fertigung von Nocken, anstelle der bisher bekannten Lösung, die Nockenwel­ le aus einem Stück zu drehen oder die Nocken selbst vor dem eigentlichen Verbinden mit der Welle oder dem Rohr aus ei­ nem Stück mittels einer aufwendigen Konturenbearbeitung auf­ zubereiten- diese nunmehr aus mehreren Platinen-Lagen mit verschiedenen Verformungen übereinander zu stapeln. Der Werkstoff für die zu stapelnden Platinen 1 zu einem Nocken sollte aus einem umzuformenden Stahl mit ausreichenden For­ mänderungsvermögen und ausreichendem Fließverhalten bestehen.The basic idea of this invention is, for the production of cams, instead of the previously known solution, to turn the Nockenwel le from a single piece or to prepare the cams themselves from a piece by means of an elaborate contour machining prior to the actual connection to the shaft or the tube. to stack these now from several layers of boards with different deformations on top of each other. The material for the blanks 1 to be stacked into a cam should consist of a steel to be formed with sufficient modifiability and sufficient flow behavior.

Mittels eines Folgeschneidwerkzeuges werden diese Platinen 1 geprägt, gelocht und ausgeschnitten sowie z. B. auf einen Ge­ genhalter bis in die gewünschte Höhe von etwa 20 mm gesta­ pelt, um diesen Platinen-Stapel dann mittels eines Schiebers aus dem Folgeschneidwerkzeug ausbringen zu können. Auf diesem an sich bekanntem Verfahrensweg erfahren die einzel­ nen Platinen 1 durch die jeweiligen Werkzeuge die in den An­ sprüchen genannten Verformungen. Dabei ist es von wirt­ schaftlicher Bedeutung, daß die dünneren Platinen 1, die vor­ zugsweise eine Stärke von 0,4 bis 1,5 mm aufweisen sollten, eine Hohlprägung oder Materialdurchsetzungen erfahren. Stär­ kere Platinen 1 über den zu vorgenannten Platinendicken von über 1,5 mm werden bevorzugt mittels angeschnittener Prä­ gezapfen durch das Massivprägen umgeformt. Zusätzlich zu den jeweiligen ineinandergreifenden Prägungen werden wäh­ rend des Stapelns oder nach dem Stapeln der Platinen 1 diese mittels einer Verbindungsart aneinandergefügt.By means of a sequential cutting tool, these blanks 1 are embossed, punched and cut out and z. B. on a Ge genhalter up to the desired height of about 20 mm stacked in order to then be able to deploy this stack of boards by means of a slide from the sequential cutting tool. In this known method, the individual NEN boards 1 experience through the respective tools, the deformations mentioned in the claims. It is of economic importance that the thinner blanks 1 , which should preferably have a thickness of 0.4 to 1.5 mm, experience a hollow embossing or material penetration. Stronger boards 1 over the above-mentioned board thicknesses of over 1.5 mm are preferably formed by means of cut embossing spigots by the massive embossing. In addition to the respective interlocking embossments, the boards 1 are joined together by means of a connection type during stacking or after stacking.

Wichtig ist dabei zu beachten, daß die Hohlprägungen und die Prägezapfen nicht auf dem Boden der nächsten Prägung der Platine 1 aufliegen, damit die oberen Flächen und unteren Flä­ chen der Platinen 1 plan aufeinander liegen.It is important to note that the hollow embossments and the embossing pins do not rest on the bottom of the next embossing of the board 1 , so that the upper surfaces and lower surfaces of the boards 1 lie flat on one another.

Als generelle Grundlösung werden die Prägungen als zylindri­ sche 2 und/oder konische Verformungen 3 in den einzelnen Platinen 1 als Hohlprägungen oder Prägezapfen an vorbe­ stimmten Orten in der Ebene der einzelnen Platinen 1 nach voran beschriebenen Umformvorgang mittels des Folgeschneid­ werkzeuges eingebracht.As a general basic solution, the embossments are introduced as cylindri cal 2 and / or conical deformations 3 in the individual blanks 1 as hollow embossments or embossing pins at predetermined locations in the plane of the individual blanks 1 after the shaping process described above by means of the sequential cutting tool.

So besteht nach Fig. 2 die Möglichkeit, die einzelnen Platinen 1 mit ihren konischen und/oder zylindrischen Verformungen gegensinnig zueinander so anzuordnen, daß eine weitere Pla­ tine als Zwischenplatine 1.1 mit einer Durchgangsöffnung 4 zwischen den beiden äußeren Platinen 1 eingebracht wird. Eine weitere Möglichkeit ist die, daß in die Ebene der obere Seite der Platine 1 eine zylindrisch vertiefte Prägung 2 und in die darunter befindliche Seite der Platine 1 eine konisch erha­ bene Prägung 3 in Form eines Prägezapfens erhält. (Fig. 3) Eine sehr gute Preßpassung ist zu erreichen, indem die obere Seite der Platine 1 in eine zylindrische Prägung 2 und die un­ tere Seite der Platine 1 einen relativ kurzen zylindrischen Prä­ gezapfen mit anschließender konischer Prägung 3 erhalten und die Prägezapfen um ein geringes Maß größer gefertigt werden als die vertiefte zylindrische Prägung 2, vorzugsweise 0,02 mm (Fig. 4).Thus, according to Fig. 2, the possibility that the individual boards 1 with its conical and / or cylindrical deformations in opposite directions to be arranged to each other so that a further Pla tine is introduced as an intermediate board 1.1 with a passage opening 4 between the two outer plates 1. Another possibility is that in the plane of the upper side of the board 1 a cylindrically recessed embossing 2 and in the underlying side of the board 1 receives a conically raised embossing 3 in the form of an embossing pin. ( Fig. 3) A very good press fit can be achieved by the upper side of the board 1 in a cylindrical embossing 2 and the lower side of the board 1 receive a relatively short cylindrical embossing pin with subsequent conical embossing 3 and the embossing pin around small dimensions are made larger than the recessed cylindrical embossing 2 , preferably 0.02 mm ( Fig. 4).

Der Vollständigheit halber sei an dieser Stelle noch erwähnt, daß gemäß Anspruch 1 die Materialdurchsetzung der einzelnen Platinen 1 z. B. bei einer Materialdicke von 0,4 mm vorzugswei­ se 1 bis 1,1 mm angeschnitten werden. Aufeinander und mit ihren Materialdurchsetzungen ineinanderliegend werden die einzelnen Platinen 1 in die erforderliche Höhe des Nockens gestapelt und aneinandergepreßt (Fig. 5).For the sake of completeness, it should be mentioned at this point that, according to claim 1, the material implementation of the individual boards 1 z. B. with a material thickness of 0.4 mm vorzugswei se 1 to 1.1 mm can be cut. On top of each other and with their material penetrations one inside the other, the individual boards 1 are stacked to the required height of the cam and pressed against one another ( FIG. 5).

Claims (7)

1. Fertigung von Nocken aus mehreren in seiner Größe, Form und Aussparungen für das hindurchzuführende Rohr als Welle vorbestimmten ausgestanzten Platinen aus einem Stahl- Werkstoff, die Platinen aus mehreren Lagen plan bis in Höhe einer Nocke gelegt und mittels seitlichen Laserschweißens die einzelnen Platine-Lagen in einer Öffnung des Rohres zusam­ mengefügt werden, gekennzeichnet dadurch,
  • - daß die von vorzugsweise 0,4 bis 1,5 mm dünnen Platinen (1) an vorbestimmten Positionen mittels Hohlprägungen und Mate­ rialdurchsetzungen umgeformt werden,
  • - daß die über vorzugsweise 0,4 bis 1,5 mm dicken Platinen (1) an vorbestimmten Positionen mittels angeschnittener Präge­ zapfen durch Massivprägen umgeformt werden und
  • - daß vorzugsweise die über 0,4 bis 1,5 mm dicken Platinen (1) mittels einer Verbindungsart an einer Fügestelle dauerhaft und transportsicher aneinander gefügt werden.
1. Production of cams from several in their size, shape and recesses for the pipe to be passed as a predetermined punched-out blank plates made of a steel material, the plates made of several layers laid flat up to the height of a cam and by means of lateral laser welding the individual plate layers be joined together in an opening of the tube, characterized in that
  • - That the preferably 0.4 to 1.5 mm thin blanks ( 1 ) are formed at predetermined positions by means of hollow embossing and mate rial enforcements,
  • - That the preferably about 0.4 to 1.5 mm thick blanks ( 1 ) tap at predetermined positions by means of cut embossing by massive embossing and
  • - That preferably the over 0.4 to 1.5 mm thick boards ( 1 ) by means of a type of connection at a joint are joined together permanently and safely.
2. Fertigung von Nocken nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die einzelnen Platinen (1) mit ihren zylindrischen (2) und/oder konischen (3) Verformungen derart aufeinander gestapelt werden, so daß die erhabenen Verformungen in die Vertiefungen der nächsten Platine (1) ineinandergreifen.2. Production of cams according to claim 1, characterized in that the individual boards ( 1 ) with their cylindrical ( 2 ) and / or conical ( 3 ) deformations are stacked on one another such that the raised deformations in the recesses of the next board ( 1 ) interlock. 3. Fertigung von Nocken nach Anspruch 1 und 2, gekenn­ zeichnet dadurch, daß die einzelnen Platinen (1) mit ihren zy­ lindrischen (2) und/oder konischen (3) Verformungen gegen­ sinnig zueinander mit einer weiteren einer Durchgangsöffnung (4) versehenen Zwischenplatine (1.1) ineinander gestapelt werden. 3. Production of cams according to claim 1 and 2, characterized in that the individual boards ( 1 ) with their zy-cylindrical ( 2 ) and / or conical ( 3 ) deformations against each other sensually with another through hole ( 4 ) provided intermediate board ( 1.1 ) can be stacked one inside the other. 4. Fertigung von Nocken nach Anspruch 1 und 2, gekenn­ zeichnet dadurch, daß bei einem Stapeln von mehr als drei Platinen (1) vorzugsweise jede einzelne Platine (1) derart ver­ formt wird, daß in die obere Seite der Platine (1) eine zulindrisch vertiefte Prägung (2) und in die untere Seite der Platine (1) eine konisch erhabene Prägung (3) in Form eines Präge­ zapfens eingebracht wird.4. Production of cams according to claim 1 and 2, characterized in that when stacking more than three boards ( 1 ) preferably each individual board ( 1 ) is formed such that in the upper side of the board ( 1 ) one deeply recessed embossing ( 2 ) and a conically raised embossing ( 3 ) in the form of an embossing pin is introduced into the lower side of the circuit board ( 1 ). 5. Fertigung von Nocken nach Anspruch 1 und 2, gekenn­ zeichnet dadurch, daß die obere Seite der Platine (1) in eine zylindrisch vertiefte Prägung (2) und die untere Seite der Plati­ ne (1) in ihrem Ansatz in eine relativ kurze zylindrisch erhabe­ ne Prägung (2) mit konischem Fortsatz (6) umgeformt werden.5. Production of cams according to claim 1 and 2, characterized in that the upper side of the board ( 1 ) in a cylindrically recessed embossing ( 2 ) and the lower side of the plati ne ( 1 ) in their approach in a relatively short cylindrical raised ne embossing ( 2 ) with a conical extension ( 6 ). 6. Fertigung von Nocken nach Anspruch 1 bis 5, gekenn­ zeichnet dadurch, daß für einen transportsicheren Halt und einer Lagefixierung der einzelnen Platinen (1) die Prägezapfen in ihrer maßlichen Bestimmung ein bestimmtes Maß größer sind als die in den Platinen (1) eingebrachten Hohlprägungen. 6. Production of cams according to claim 1 to 5, characterized in that for a transport-safe hold and a position fixation of the individual boards ( 1 ) the embossing pins are a certain size larger in their dimensional determination than the hollow embossments introduced in the boards ( 1 ) . 7. Fertigung von Nocken nach Anspruch 1 bis 6, gekenn­ zeichnet dadurch, daß die einzelnen Platinen (1) mit ihren zy­ lindrischen (2) und/oder konischen (3) Verformungen mittels des Fügeverfahrens an der dafür vorgesehenen Fügestelle ge­ genseitig gelötet, geklebt, genietet oder geschweißt werden.7. Production of cams according to claim 1 to 6, characterized in that the individual boards ( 1 ) with their zy-cylindrical ( 2 ) and / or conical ( 3 ) deformations by means of the joining process at the joint provided ge mutually soldered, glued , riveted or welded.
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