DE202006016157U1

DE202006016157U1 - Camshafts with fitted functional elements for internal combustion engine has at least one cam with cam follower tapping surface formed of chilled cast iron

Info

Publication number: DE202006016157U1
Application number: DE202006016157U
Authority: DE
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2006-10-21
Filing date: 2006-10-21
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2016-10-22

Abstract

The camshaft has functional elements including cams (1), at least one of which has a cam follower tapping surface formed of chilled cast iron (2) on a core (3) with anchoring projections (4). The cam in question may be made entirely of chilled cast iron. The core may be made with its core coated with a material other than chilled cast iron.

Description

Die Erfindung betrifft eine gefügte Nockenwelle nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The Invention relates to a joined Camshaft according to the preamble of patent claim 1.

Bei derart bekannten Nockenwellen bestehen die Nocken meist aus geschmiedetem Stahl oder geeignetem, gesintertem Material. Gefügt sind diese Nocken insbesondere durch Presssitze, von denen die thermisch erzeugten besonders rationell herstellbar sind.at such known camshafts, the cams are usually forged Steel or suitable sintered material. These cams are joined in particular through press seats, of which the thermally generated are particularly efficient can be produced.

Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, eine gattungsgemäße Nockenwelle mit Nocken beziehungsweise zumindest Nocken mit einer Nockenfolger-Abgriffsfläche aus einem Material zu schaffen, das eine gegenüber bisher bei gefügten Nockenwellen höhere Betriebsfestigkeit ermöglicht. Dies gilt insbesondere für Nocken, an denen Nockenfolger über einen Gleitabgriff angetrieben werden. Über einen solchen Gleitabgriff werden bei Nockenwellen für Verbrennungsmotoren beispielsweise die Tassen einer Ventilsteuerung benötigt.The Invention busy with the problem, a generic camshaft with cams or at least cam with a cam follower tap area to create a material that compared to previously with joined camshafts higher Operational stability allows. This is especially true for Cam on which cam followers over a Gleitabgriff be driven. About such Gleitabgriff be with camshafts for Internal combustion engines, for example, the cups of a valve control needed.

Erfindungsgemäß gelöst wird dieses Problem in erster Linie durch eine Nockenwelle mit dem kennzeichnenden Merkmal des Patentanspruchs 1.Is solved according to the invention This problem primarily by a camshaft with the characterizing Feature of claim 1.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen einer solchen Nockenwelle mit insbesondere entsprechend speziell gestalteten Nocken sind Gegenstand der Unteransprüche.advantageous and appropriate embodiments such a camshaft with in particular accordingly designed cams are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung beruht insbesondere auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer gattungsgemäßen Nockenwelle für die Nocken ein bei nicht gefügten Nockenwellen an sich als besonders betriebssicher bekanntes Nockenmaterial, das bisher insbesondere für ein Press-Fügen ungeeignet erschien, dennoch erfolgreich einzusetzen. Dabei können die Nocken vorteilhafterweise eine Ausgestaltung aufweisen, bei der das Schalenhartgussmaterial lediglich in einer äußeren, die Nockenfolger-Abgriffsfläche bildenden Schicht des Nockens vorgesehen ist, während anderes, für ein thermisches Fügen besser geeignetes Material einen Kern dieser Nocken bildet.The The invention is based in particular on the general idea a generic camshaft for the Cam on unassembled Camshafts per se known as particularly reliable cam material, so far in particular for a press-joining unsuitable, yet successfully use. The can Cams advantageously have a configuration in which the shell casting material only in an outer, the cam follower-tapping surface forming Layer of the cam is provided while other, for a thermal Joining better suitable material forms a core of these cams.

Bei einem, mit einem radial innen liegenden Kern ausgebildeten Nocken können formschlüssig wirkende Verankerungsmittel für eine Verdrehsicherheit zwischen Kern und Schalenhartguss sorgen. Diese Verankerungsmittel können aus dem Material einer der beiden angrenzenden Materialien ausgeformt sein.at a cam formed with a radially inner core can form-fitting acting anchoring means for a torsional security between core and shell hard casting provide. These anchoring means can formed from the material of one of the two adjacent materials be.

Ein Nocken mit einer radialen Außenschicht aus Schalenhartguss mit einem innen liegenden, ringförmigen Kern kann vorteilhafterweise dadurch erzeugt werden, dass das Schalenhartgussmaterial an den fertigen, innen liegenden Ring-Kern angegossen wird. Besteht der ringförmige Kern, auf den der Schalenhartguss aufgegossen wird, aus Stahl beziehungsweise zumindest einem eisenhaltigen Material, so erfolgt beim Angießen des Schalenhartgusses automatisch eine Härtung dieses angegossenen Materials. Verursacht wird diese Härtung durch eine von dem Stahl beziehungsweise eisenhaltigen Material ausgehende Weisseinstrahlung. Die Härtung erfolgt dabei durch eine entsprechende Materialpaarung und Einstellen entsprechender Gießbedingungen derart, dass kein nachträgliches Härten der radialen Schalenhartguss-Außenschicht eines solchen Nockens mehr erforderlich ist. Dies bedeutet einen Rationalisierungsgewinn bei der Herstellung einer gattungsgemäßen Nockenwelle.One Cam with a radial outer layer made of hard shell with an inner, ring-shaped core can be advantageously produced by the shell casting material is cast on the finished, inner ring core. Consists the annular one Kern, on which the shell hard casting is poured, made of steel respectively at least one iron-containing material, it takes place when casting the Shell hard casting automatically a hardening of this molded material. This hardening is caused by one of the steel or ferrous material outgoing wisdom radiation. The curing is carried out by a appropriate material pairing and setting appropriate casting conditions such that no afterthought hardening the radial shell hard shell outer layer such a cam is required more. This means one Rationalisierungsgewinn in the production of a generic camshaft.

Die Form des Kerns eines erfindungsgemäßen Nockens kann im Prinzip beliebig gewählt werden. Besonders zweckmäßig ist es, eine äußere Schalenhartgussschicht in Umfangsrichtung mit gleicher Dicke verlaufen zu lassen und zwar insbesondere, um beim Umgießen eines Stahlkernes eine bestimmte, gleichmäßige Härtung innerhalb des Schalenhartgusses zu erreichen.The Shape of the core of a cam according to the invention can in principle chosen arbitrarily become. Especially useful it, an outer shell hard casting layer to extend in the circumferential direction with the same thickness and that in particular, when transposing a steel core a certain, uniform hardening within the shell hard casting to reach.

Erfindungsgemäße Nocken und zwar insbesondere solche mit einem Kern können aus einem beispielsweise durch Stranggießen erzeugten Profilrohr als Ausgangsprodukt durch an sich bekannte Trennverfahren abgelängt werden. Ein Profilrohr mit einem Kern als Ausgangsmaterial kann durch Aufbringen des Schalenhartgussmateriales auf den Kern im Stranggussverfahren aufgebracht werden.Cams according to the invention in particular those with a core can be made of one, for example by continuous casting produced profile tube as a starting product by per se known Cutting process cut to length become. A profile tube with a core as the starting material can by applying the shell hard casting material to the core in the continuous casting process be applied.

Liegt eine Nockenwelle vor, die sowohl Nocken für einen Rollabgriff sowie Nocken für einen Gleitabgriff besitzen muss, so können lediglich die für den Gleitabgriff bestimmten Nocken erfindungsgemäß ausgebildet sein, während die an deren Nocken aus anderem, bisher bei gefügten Nockenwellen für Verbrennungsmotoren eingesetzten Materialien bestehen können.Lies a camshaft which includes both cams for a roller tappet and cams for one Must have Gleitabgriff, so can only the for The Gleitabgriff certain cam be formed according to the invention, while the on the cam of other, previously used in joined camshafts for internal combustion engines Materials can exist.

Zur Herstellung der Nockenwelle können die Nocken praktisch nach allen hierfür bei gefügten Nockenwellen bekannten Fügeverfahren auf eine Welle gefügt werden. Solche bekannten Fügeverfahren sind beispielsweise thermisches oder ausschließlich kalt erzeugtes Pressfügen. Bei Vorliegen einer hohlen Welle kann das kalte Pressfügen durch ein Aufweiten der Welle von Innen erfolgen. Auch ein Fügen durch Formschluss oder Kleben ist möglich. Die vorgenannten Fügeverfahren können auch miteinander kombiniert zur Befestigung der Nocken auf der Welle eingesetzt werden.For the production of the camshaft, the cams can practically all of this when joined cams Wellen known joining methods are added to a shaft. Such known joining methods are, for example, thermal or exclusively cold-formed press joining. In the presence of a hollow shaft, the cold press joining can be done by expanding the shaft from the inside. Also a joining by positive locking or gluing is possible. The aforementioned joining methods can also be combined with one another for fastening the cams on the shaft.

Vorteilhafte, nachstehend noch näher erläuterte Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt.Advantageous, in more detail below explained embodiments are shown in the drawing.

In dieser zeigenIn show this

1, 2 jeweils einen Schnitt durch einen radial zweischichtig aufgebauten Nockenring mit unterschiedlichen Schichtquerschnitten, 1 . 2 in each case a section through a radially two-layered cam ring with different layer cross-sections,

3 einen Schnitt durch einen Nockenwellenabschnitt mit zwei materialverschiedenen Nocken. 3 a section through a camshaft portion with two different material cam.

Die dargestellten Nocken (1, 1') sind jeweils radial zweischichtig ausgebildet mit einer äußeren Schicht 2 aus Schalenhartguss und einem inneren, ringförmigen Kern 3 aus einem anderen Material wie beispielsweise Stahl. Der innere Kern 3 kann dabei aus Sinterstahlmaterial bestehen.The illustrated cams ( 1 . 1' ) are each formed radially in two layers with an outer layer 2 made of hard shell and an inner, ring-shaped core 3 made of a different material such as steel. The inner core 3 can consist of sintered steel material.

Der Kern 3 ist nach 1 als ein Ring mit gleichbleibender Dicke ausgebildet, während er bei der Ausführung nach 2 die Querschnittsform eines Nockens besitzt. Durch die Nockenquerschnittsform des inneren Kerns 3 lässt sich die äußere Schalenhartguss-Schicht 2 mit in Umfangsrichtung gleicher Dicke ausbilden.The core 3 is after 1 formed as a ring with a constant thickness, while in the execution of 2 has the cross-sectional shape of a cam. Due to the cam cross section shape of the inner core 3 can be the outer shell hard cast layer 2 form with the same thickness in the circumferential direction.

Zur Erzielung einer verbesserten Verdrehsicherung zwischen dem Kern 3 und dem Schalenhartguss in der äußeren Schicht 2 sind bei der Ausführung nach 1 an dem Kern 3 an dessen äußerem Umfang abstehende Verankerungsmittel 4 für einen formschlüssigen Eingriff in die äußere Schicht 2 angeformt.To achieve an improved anti-rotation between the core 3 and the shell hard casting in the outer layer 2 are in the execution after 1 at the core 3 on the outer periphery projecting anchoring means 4 for a positive engagement in the outer layer 2 formed.

Die gezeichneten Nocken 1, 1' sind durch ein Angießen der äußeren Schalenhartguss-Schicht 2 an einen bereits fertig vorliegenden inneren Kern 3 hergestellt.The drawn cams 1 . 1' are by casting the outer shell hard cast layer 2 to an already finished inner core 3 produced.

Für die Herstellung der äußeren Schalenhartgussschicht 2 können Materialien eingesetzt werden, die jeweils in Gewichtsprozent angegeben die in den nachstehend vier Beispielen angegebenen Legierungsbestandteile enthalten können.For the production of the outer shell hard cast layer 2 For example, materials may be used, each in weight percent, which may include the alloying ingredients set forth in the four examples below.

Beispiel 1

example 1

Beispiel 2

Example 2

Beispiel 3

Example 3

Beispiel 4

Example 4

33

Bei dem in 3 dargestellten Nockenwellenabschnitt sind zwei Nocken, nämlich ein, mit einem inneren Kern 3 ausge kleideter Nocken 1' und ein hiervon beabstandeter, beispielsweise Stahl-Nocken 5 auf eine rohrförmige Stahl-Welle 6 thermisch in jeweils einem Presssitz gefügt. Dabei erfolgt an dem Nocken 1' ein Gleitabgriff durch einen Nockenfolger, während an dem Stahl-Nocken 5 ein Nockenfolger über einen Rollabgriff angreift.At the in 3 shown camshaft portion are two cams, namely one, with an inner core 3 Dressed cam 1' and a distance therefrom, such as steel cams 5 on a tubular steel shaft 6 Thermally joined in each case a press fit. This is done on the cam 1' a sliding tapping by a cam follower while on the steel cam 5 a cam follower attacks via a roller tapping.

Ein Vorteil eines Nockens mit einem Kern besteht darin, dass ein Kernmaterial eingesetzt werden kann, das im Gegensatz zu Schalenhartguss besonders gut für die Erzielung eines thermischen Presssitzes gegenüber einer aus beispielsweise Stahl bestehenden Welle der Nockenwelle geeignet ist. Geeignet sind dabei solche Materialien, die ein rissfreies Dehnen erlauben, da das in einem Pressfügesitz gefügte Material zwangsläufig eine Dehnung zumindest in dem direkt an den Fügepartner angrenzenden Tiefenbereich erfährt und rissfrei ertragen muss, Da Schalenhartgussmaterial rissempfindlich sein kann, kann der Kern dazu dienen, fügebedingte Dehnungen in seinem Inneren aufzufangen, wodurch die äußere Schicht gegenüber Dehnungen entlastet wird.One Advantage of a cam with a core is that a core material can be used, in contrast to shell hard casting especially good for Achieving a thermal press fit against a made of steel, for example shaft of the camshaft suitable is. Suitable materials are those which are crack-free Stretching allow, as the material joined in a Pressfügesitz inevitably a Elongation at least in the depth region directly adjacent to the joining partner learns and Rigid to endure, since shell hard casting material crack sensitive can be, the core can serve to cause stretching in his Inner collect, whereby the outer layer relieves strain becomes.

Alle in der Beschreibung und in den nachfolgenden Ansprüchen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Form miteinander kombiniert erfindungswesentlich sein.All in the description and in the following claims Features can both individually and in any form combined with each other be essential to the invention.

Claims

Camshaft with on a shaft ( 6 ), at least cams ( 1 . 1' . 5 ) comprehensive functional elements, in particular for internal combustion engines, characterized by at least one cam ( 1 . 1' ) with a cam follower tap surface formed of shell-molded casting.

Camshaft according to claim 1, characterized in that the at least one cam ( 1 . 1' ) consists of a total of shell hard casting material.

Camshaft according to claim 1, characterized in that the at least one cam ( 1 . 1' ) radially inward with an annular core ( 3 ) is lined from a different material compared to shell casting.

Camshaft according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one cam ( 1 . 1' ) is essentially joined by a press fit and / or positive connection and / or gluing.

Camshaft according to one of the preceding claims, with the following alloy constituents contained in the shell hard casting in% by weight C: 3-4 Si: 1 to 2.8 mn: 0-1 P: 0-0.3 Cr: 0-1.2 Cu: 0-1 S: 0-0.15 Not a word: 0-1.5 mg: 0-0.1 Ni: 0-1.0

Cams ( 1 . 1' ) for a camshaft according to claim 1 or one of claims 3 to 5, characterized in that the annular core ( 3 ) consists of at least steel parts containing material.

Cams ( 1 . 1' ) for a camshaft according to claim 1 or one of claims 3 to 5, in particular according to claim 6, characterized in that the shell hard casting on the radially inner core ( 3 ) is infused.

Cams ( 1 . 1' ) according to claim 7, characterized in that an outer layer ( 2 ) made of hard shell over the circumference of the cam ( 1 . 1' ) is formed about the same thickness.

Cams ( 1 . 1' ) according to one of claims 7 or 8, characterized in that between the shell hard casting and, at this radially inwardly directly adjacent core ( 3 ) Anchoring means ( 4 ) are provided, which form of the core or shell hard casting formed by the interface between these two materials through the other material form fit.

Cams ( 1 . 1' ) according to one of claims 6 to 9 for a camshaft according to one of claims 1 to 5, characterized in that the cam ( 1 . 1' ) from one, possibly the core ( 3 ) of the finished cam ( 1 . 1' ) having a profile, the thickness of a plurality of cams ( 1 . 1' ) corresponding length is separated.

Cams ( 1 . 1' ) according to claim 10, characterized in that the profile tube, if this consists entirely of shell-hard casting material or at least the outer shell-hard casting layer, if within this a core ( 3 ) is produced by continuous casting.

Camshaft according to one of claims 1 to 5, in particular with cams ( 1 . 1' ) according to one of claims 6 to 11, characterized in that the camshaft different material cam ( 1 . 1'; 5 ), of which the cams ( 1 . 1' ) are used with at least one cam follower tapping surface formed from shell casting exclusively for cams with a cam follower Gleitabgriff.