DE8426999U1 - camshaft - Google Patents
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- F16H53/025—Single-track cams for single-revolution cycles; Camshafts with such cams characterised by their construction, e.g. assembling or manufacturing features
Description
HOEGER. STELLRECHT & PARTNERHOEGER. LEGAL LAW & PARTNERS
PATENTANWÄLTE UHUANOSTRASSE Ue-O 70OO STUTTGART 1PATENTANWÄLTE UHUANOSTRASSE Ue-O 70OO STUTTGART 1
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A 46 161 b Anm.: J. Wizemann GmbH & Co.A 46 161 b Note: J. Wizemann GmbH & Co.
b-2D4 Quellenstrasse 7b-2D4 Quellenstrasse 7
2. Juli 1984 7000 Stuttgart 50July 2nd, 1984 7000 Stuttgart 50
S Sogenannte gebaute Nockenwellen, bestehend aus eine»n Tragrohr und aus auf dieses aufgeschobenen und mit ihm durch Löten oder. Schweissen verbundenen Nockenscheibe^ sindSo-called assembled camshafts, consisting of a support tube and off on this postponed and with it by soldering or. Welding connected cam plate ^ are
; bereits bekannt; sie weisen den Vorteil auf, daß sich durch die Ausbildung der eigentlichen Welle als Rohr Gewicht sparen lässt und daß für die Nocken ein Material verwendet werden kann, welches der spezifischen Beanspruchung der Nocken einer nockenwelle in besonderem Masse gerecht wird, sich aber für- die eigentliche Welle nicht eignen würde.; already known; they have the advantage that By designing the actual shaft as a tube, weight can be saved and that a material is used for the cams can be used depending on the specific load on the cams of a camshaft Mass is fair, but would not be suitable for the actual wave.
Bislang wurden bei der Herstellung derartiger gebauter Nockenwellen vorzugsweise die Ncckenscheiben auf das Tragrohr geschoben, worauf die ganze Nockenwelle in einen Ofen kam, um die Nockenscheiben und das Tragrohr miteinander durch Löten zu verbinden. Um dabei die Nockenscheiben auf dem Tragrohr in axialer Richtung und drehwinkelmässig zu fixieren, wurden· das. Tragrohr außen mit einer Längsnut und die Nockenschei ,hen innen mit jeweils einer Nase versehen oder musste das Tragrohr mit den Ncckenscheiben in eine Vorrichtung eingelegt und samt dieser in den Ofen gegeben werden.So far, in the manufacture of such built camshafts preferably the Ncckenscheiben pushed onto the support tube, whereupon the entire camshaft was put into a furnace to To connect the cam disks and the support tube to one another by soldering. To do this the cam disks on the support tube to be fixed in the axial direction and in terms of the angle of rotation, the. Support tube outside with a longitudinal groove and the Nockenschei, hen inside with each provided with a nose or had to use the support tube with the neck washers placed in a device and put together with this in the oven will.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Jiese umständliche MäsSnahme zu vermeiden, und ausgehend von einer gebauten Nockenwelle mit einem die Welle bildenden Tragrohr und auf dieses aufgeschobenen und mit ihm stoffschlüssig verbundenen, eine dem Tragrohr-AussenquerschnittThe invention was based on the object of avoiding this cumbersome measure, and proceeding from one built camshaft with a support tube forming the shaft and pushed onto this and cohesively with it connected, one of the supporting tube outer cross-section
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entsprechende Öffnung aufweisenden Nockenscheiben, deren Öffnungswand ebenso wie die Aussenseite des Tragrohrs zumindest im Bereich der Nockenscheiben metallisch ist/ lässt sich diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch lösen, daß die Verbindung von Nockenscheiben und Tragrohr lasergeschweisst bzw. -gelötet ist. Wird vom Rohräusseren her geschweisst bzw. gelötet, so lassen sich die Nockenscheiben nur im Bereich ihrer Stirnseiten mit dem Tragrohr verbinden, weshalb eine Ausführungsform bevorzugt wird, bei der die Nockenscheiben und das Tragrohr von dessen Innerem her lasergeschwe.isst bzw. -gelötet sind, wodurch die Öffnungswand eines.' Nockenscheibe vollflächig oder z.B. längs einer oder mehrerer Ringzonen oder längs einer schraubenlinienförmig verlaufenden Zone mit dem Tragrohr verbunden werden kann.corresponding opening having cam disks, the opening wall as well as the outside of the support tube At least in the area of the cam disks, this object is / can be achieved according to the invention by that the connection between the cam disks and the support tube is laser-welded or is soldered. If the outside of the pipe is welded or soldered, the cam disks can be connect to the support tube only in the area of their end faces, which is why one embodiment is preferred in which the cam disks and the support tube are laser welded or soldered from the inside are, making the opening wall of a. ' Cam disc over the entire surface or e.g. along one or more ring zones or can be connected to the support tube along a helical zone.
Bei gelöteten Nockenwellen können die Öffnungswand der Nockenscheiben und die von den letzteren umschlossenen ümfangsbereiche des Tragrohrs aus für das Löten geeigneten Werkstoffen bestehen, es ist aber auch möglich, zwischen die Nockenscheiben und das Tragrohr eine Lötfolie einzulegen oder aus Lot bestehende Ringe beidseitig einer jeden Nockenscheibe auf dem Tragrohr anzuordnen.When the camshafts are soldered, the opening wall of the cam disks and that enclosed by the latter can be used There are circumferential areas of the support tube from materials suitable for soldering, but it is also possible between insert a soldering foil into the cam disks and the support tube or a ring made of solder on both sides to arrange each cam disc on the support tube.
Für das Tragrohr wird zweckmässigerweise ein Stahlrohr verwendet, welches gezogen oder geschliffen und gegebenenfalls aussen verkupfert ist. Für die Nockenscheiben eignen sich besonders Schalenhartguss, teilkarbidis.cher Guß, Werkzeugstahl, Schnellstahl, legiertes Sintereisen τ öder keramisches Material, wobei dieFor the support tube, a steel tube is expediently used, which is drawn or ground and optionally is copper-plated on the outside. Chilled cast iron, partially carbide cast iron, tool steel, High-speed steel, alloyed sintered iron τ or ceramic material, the
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Öffnungswand im letzteren Fall z.B. durch Bedampfen mit einer Metallschicht versehen worden sein kann.In the latter case, the opening wall may have been provided with a metal layer, e.g. by vapor deposition.
Vorstehend wurde nur auf Nockenscheiben Bezug genommen; dasselbe gilt aber auch für Lagerstellen bildende ring- oder scheibenförmige Körper sowie für Exzenterscheiben für eine Pumpenbetätigung, die in derselben Weise wie die erwähnten Nockenscheiben ausgebildet und auf dem Tragrohr befestigt werden.Reference was made above only to cam disks; but the same also applies to ring-shaped or disk-shaped bodies which form bearings, and to eccentric disks for a pump actuation which is formed in the same way as the aforementioned cam disks and is based on the Support tube to be attached.
Um mit einem außerhalb des Tragrohrs befindlichen Laser arbeiten zu können, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, zum Verbinden einer Nockenscheibe mit dem Tragrohr einen ungefähr in Richtung der Tragrohrachse verlaufenden Laserstrahl auf einen im Tragrohrinnern befindlichen Umlenkspiegel zu richten und durch diesen in Richtung auf die Öffnungswand der Nockenscheibe umzulenken. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren ist es dann nur erforderlich, den Umlenkspiegel nach dem Anschweissen oder Anlöten einer Nockenscheibe oder eines Lagerrings längs der Tragrohrachse zum nächsten, zu befestigendem Element zu verschieben.To with a laser located outside the support tube to be able to work, it is proposed according to the invention, for connecting a cam disk to the support tube, a cam extending approximately in the direction of the support tube axis To direct the laser beam onto a deflecting mirror located in the inside of the support tube and through it into Direction to deflect the opening wall of the cam disk. In the method according to the invention is it then only required the deflection mirror after welding or soldering a cam disk or to move a bearing ring along the support tube axis to the next element to be fastened.
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Um die Belastung des Umlenkspiegels zu vermindern, empfiehlt es sich, den Laserstrahl nicht auf den Umlenkspiegel zu fokussieren,sondern einen teilfokussierten Laserstrahl auf den Umlenkspiegel fallen zu lassen und den Laserstrahl durch Verwendung eines konkaven Umlenkspiegels auf die Verbindungsstelle zu fokussieren, insbesondere also auf die Fläche der Öffnungswand der Nockenscheibe bzw, des Lagerrings.To reduce the load on the deflector mirror, it is advisable not to focus the laser beam on the deflecting mirror, but rather a partially focused one Letting the laser beam fall on the deflecting mirror and the laser beam by using a concave deflecting mirror to focus on the connection point, in particular on the surface of the opening wall of the cam disk or the bearing ring.
Wird die wirksame Fläche des Umlenkspiegels als Kegel ausgebildet und die Mittelachse des Laserstrahls auf die Kegelspitze gerichtet, so kann man die Nockenscheibe bzw. den Lagerring ringsum gleichzeitig mit dem Tragrohr verbinden. Trifft der Laserstrahl aussermittig auf die als Umlenkspiegel dienende Kegelfläche, so muss der Laser so bewegt werden, dass die Längsmittelachse des Laserstrahls einen Kreiszylinder beschreibt. Wird aber ein konkaver Umlenkspiegel verwendet, kann der Laser stationär gehalten werden, wobei dann der Umlenkspiegel um die Tragrohrachse gedreht wird.If the effective surface of the deflection mirror is designed as a cone and the central axis of the laser beam directed the cone tip, so you can the cam disk or the bearing ring all around at the same time with the support tube associate. If the laser beam hits the conical surface serving as a deflecting mirror off-center, then the Laser are moved so that the longitudinal center axis of the laser beam describes a circular cylinder. But will If a concave deflection mirror is used, the laser can be held stationary, in which case the deflection mirror is rotated around the support tube axis.
Um ein Verziehen oder Blindwerden des Spiegels wegen einer zu hohen Strahlungsdichte zu vermeiden, wird bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens der Umlenkspiegel gekühlt^ und zwar vorzugsweise mit durch sein Inneres geleitetem Kühlwasser.In order to avoid warping or blindness of the mirror due to excessive radiation density, a preferred embodiment of the method according to the invention the deflection mirror is cooled, preferably with cooling water passed through its interior.
Wird mit einem in das Innere des Tragrohrs gerichteten Laserstrahl geschweisst oder gelötet, so stellt es überhaupt kein Problem dar, die Nockenscheiben und LagerringeIf a laser beam directed into the interior of the support tube is welded or soldered, then it is at all the cam disks and bearing rings are no problem
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durch eine Vorrichtung in axialer Richtung sowie drehwinkelmässig gegenüber dem Tragrohr zu fixieren, wobei die Vorrichtung z.B. eine schalenförmige und derart strukturierte Ausnehmung haben kann, daß sich das Tragrohr mit Nockenscheiben und Lagerringen in die Vorrichtung einfach einlegen lässt.by means of a device in the axial direction and in terms of the angle of rotation to be fixed with respect to the support tube, the device e.g. a bowl-shaped and such structured recess that the support tube with cam disks and bearing rings in the device easy to insert.
Im Falle eines ungünstigen Schwingungsverhaltens einer derartigen gebauten Nockenwelle wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Tragrohr nach dem Befestigen der Nockenscheibe und dgl. ganz oder teilweise mit einem dämpfenden Werkstoff (z.B. einem Polymer oder einem Gemisch aus Gießharz und Füllstoffen, insbesondere Verstärkungsfasern) auszukleiden oder auszufüllen.In the event of an unfavorable vibration behavior of a camshaft constructed in this way, it is proposed according to the invention that the support tube after attaching the cam disk and the like. Wholly or partially with a damping material (e.g. a polymer or a mixture of casting resin and fillers, especially reinforcing fibers) or to be filled out.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie der beigefügten zeichnerischen Darstellung mehrerer bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemässen Nockenwelle und des erfindungsgemässen Verfahrens; in der Zeichnung zeigen: Further features, advantages and details of the invention emerge from the following description as well as from attached graphic representation of several preferred embodiments of the camshaft according to the invention and the method according to the invention; show in the drawing:
Figur 1Figure 1
Figur 2Figure 2
Figur 3Figure 3
einen axialen Schnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemässen Nockenwelle, wobei ein Laserstrahl von aussen gegen die Nockenscheiben und Lagerringe gerichtet wird; einen axialen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemässen Nockenwelle mit einem vom einen Ende des Tragrohrs in dieses eingeführten Umlenkspiegel und einem vom anderen Tragrohrende her auf den Umlenkspiegel gerichteten Laserstrahl undan axial section through a first embodiment of the invention Camshaft, with a laser beam from the outside against the cam disks and Bearing rings is straightened; an axial section through a second embodiment of the invention Camshaft with a deflecting mirror inserted into this from one end of the support tube and a laser beam directed from the other end of the support tube onto the deflecting mirror and
die bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäss eingesetzten Umlenkspiegels.the preferred embodiment of the deflection mirror used according to the invention.
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Die Figur 1 zeigt eine aus einer gegebenenfalls verkupferten Stahlstange gebildete Welle 10, die, wenn von. aussen geschweisst oder gelötet wird, anstelle eines Tragrohrs verwendet werden kann. Auf diese Welle sind mehrere Nockenscheiben 12 und Lagerringe 14 aufgeschoben, zu welchem Zweck diese mit auf die Querschnittsabmessungen der Welle 10 abgestimmten öffnungen 16 bzw. 18 versehen sind.FIG. 1 shows one of an optionally copper-plated Steel bar formed shaft 10 which, if of. welded on the outside or soldered, can be used instead of a support tube. There are several cam disks on this shaft 12 and bearing rings 14 pushed to which For this purpose, these are provided with openings 16 and 18 that are matched to the cross-sectional dimensions of the shaft 10.
Mit 20 wurde jeweils ein Laserstrahl bezeichnet, mit dessen Hilfe sich die Nockenscheiben 12 und Lagerringe 14 mit der Welle 10 verschweissen lassen. Hierzu kann entweder der Laser um die Welle 10 herumgeführt oder die Welle mit den auf sie aufgeschobenen Elementen gegenüber dem Laserstrahl gedreht werden..A laser beam was designated by 20, with the aid of which the cam disks 12 and bearing rings 14 can be welded to the shaft 10. For this purpose, either the laser can be guided around the shaft 10 or the The shaft with the elements pushed onto it can be rotated in relation to the laser beam.
Bei zwei der Nockenscheiben 12 sind Kupferlotringe 22 dargestellt, die entweder gegen die Stirnseiten der Nockenscheiben angelegt oder in ringförmige Aussparungen in der Wand der öffnung 16 eingelegt sein können, wobei sich diese Aussparungen in geringem Abstand von den Stirnflächen der Nockenscheiben befinden.With two of the cam disks 12 copper solder rings 22 are shown, which either against the end faces of the cam disks applied or inserted into annular recesses in the wall of the opening 16, these Recesses are located a short distance from the end faces of the cam disks.
Bevorzugt wird die in Figur 2 dargestellte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Nockenwelle mit einem Tragrohr 10' anstelle der Welle 10, auf welches Nockenscheiben 12· und Lagerringe 14' aufgeschoben sind, deren öffnungen 16' wiederum dem Aussenquerschnitt des Tragrohrs 10* angepasst sind, und zwar derart, daß sich eine sog. Schiebepassung ergibt. Das vorzugsweise alsThe embodiment of a camshaft according to the invention with a support tube shown in FIG. 2 is preferred 10 'instead of the shaft 10, on which cam disks 12 · and bearing rings 14 'are pushed on, the openings 16' of which in turn correspond to the outer cross-section of the support tube 10 * are adapted in such a way that a so-called sliding fit results. Preferably as a
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gezogenes oder geschliffenes Stahlrohr ausgebildete Tragrohr ΙΟ1 kann verkupfert oder-verzinnt sein/"bei 22· wurde jedoch eine KupferIotschicht angedeutet, die die Wand der öffnung 16' der betreffenden Nockenscheibe bilden kann oder in Form eines Folienrings zwischen die Nockenscheibe und das Tragrohr eingelegt wurde.Drawn or ground steel pipe formed support tube ΙΟ 1 can be copper-plated or tin-plated / "at 22 · however a copper solder layer was indicated, which can form the wall of the opening 16 'of the respective cam disk or was inserted in the form of a foil ring between the cam disk and the support tube .
In das Tragrohr 10" wurde gemäss Figur 2 von links ein Stab Z-- eingeschoben, welcher aus einem-Aussenrohr 32' und einem hierzu koaxialen Innenrohr 34' besteht. Das letztere ist an seinem inneren, d.h. gemäss Figur 2 rechten Ende, offen, während das rechte Ende des Aussenrohrs 32 verschlossen ist und aussen einen als Kegelfläche ausgebildeten umlenkspiegel 36' bildet, welcher vorzugsweise aus hochglanzpoliertem Kupfer oder Wolfram besteht. Die Achse des Stabs 30* und damit die Achse der vom Umlenkspiegel 36' gebildeten Kegelflache fällt mit der Achse 10a* des Tragrohrs 10* zusammen. Gemäss Figur 2 von :rechts ist in das Tragrohr 10' ein Laserstrahl 20' hineingerichtet, dessen Achse mit der Tragrohrachse 10a' zusammenfällt. In diesem Fall wird ein nicht oder nur teilweise auf den Umlenkspiegel 36' f okus si er ter 'Laserstrahl verwendet, damit über den ganzen Umfang der öffnung 16' des betreffenden Lagerrings oder der betreffenden Nockenscheibe gleicnzeitig geschweisst bzw. gelötet werden kann. Verläuft der Laserstrahl 20· jedoch parallel zur Tragrohrachse 10a1 , aber neben dieser, so muss der Laserstrahl so bewegt werden, daß die Strahlachse einen Kreiszylinder beschreibt, dessen Achse mit der Tragrohrachse 10a' zusammenfällt. According to FIG. 2, a rod Z--, which consists of an outer tube 32 'and an inner tube 34' coaxial thereto, was inserted into the support tube 10 ″ from the left. The latter is open at its inner end, ie the right end according to FIG. while the right end of the outer tube 32 is closed and on the outside forms a deflecting mirror 36 'designed as a conical surface, which is preferably made of highly polished copper or tungsten. The axis of the rod 30 * and thus the axis of the conical surface formed by the deflecting mirror 36' coincides with the axis . 10a * of the supporting tube 10 * together According to FIG 2 of: on the right is in the support tube 10 ', a laser beam 20' into directed, the axis 'coincides in this case, a non- or only partially on the deflecting mirror 36th' with the supporting tube axis 10a f okus si er ter 'laser beam is used so that welding or soldering is carried out at the same time over the entire circumference of the opening 16' of the relevant bearing ring or the relevant cam disk n can. If the laser beam 20 runs parallel to the support tube axis 10a 1 , but next to it, the laser beam must be moved so that the beam axis describes a circular cylinder, the axis of which coincides with the support tube axis 10a '.
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Wird gleichzeitig der Umlenkspiegel 36' in axialer Richtung verschoben, ergibt sich eine schraubenlinienförmige Schweissnaht 40', ansonsten entsteht eine kreisringförmige Schweissnaht 42'.At the same time, the deflecting mirror 36 'becomes in the axial direction shifted, a helical weld seam 40 'results, otherwise a circular ring-shaped one results Weld seam 42 '.
Erfindungsgemäss wird durch das Innenrohr 34' Kühlwasser zu- oder abgeleitet, während der Ringraum zwischen Innen- und Aussenrohr 34' bzw. 32' der Kühlwasserableitung bzw. der Kühlwasserζufuhr dient.According to the invention, cooling water is supplied through the inner pipe 34 ' supplied or discharged, while the annular space between the inner and outer pipe 34 'or 32' of the cooling water discharge or serves to supply the cooling water.
Die Figur 3 zeigt die bevorzugte Ausführungsform eines Umlenkspiegels 36", der das rechte Ende eines Stabs 30" bildet, decsen Achse mit der Tragrohrachse 10a1 zusammenfällt. Der Umlenkspiegel 36" ist konkav ausgebildet und dient der Fokusierung eines vorfokussierten Laserstrahls 20", so dass sich der Laserstrahl auf die Wand des Trac/rohrs 101 oder aber die Wand der öffnung 16' des betreffenden, auf dem Tragrohr zu befestigenden Elements fokussieren lässt. Während des Schweissens oder Lötens wird der Stab 30" dann um die Tragrohrachse 10a1 gedreht. Auch dieser Umlenkspiegel 36" soll in derselben Weise wie der Umlenkspiegel 36' durch Kühlwasser gekühlt werden. Natürlich könnte die Spiegelfläche auch eben sein.FIG. 3 shows the preferred embodiment of a deflecting mirror 36 ″, which forms the right end of a rod 30 ″, the axis of which coincides with the support tube axis 10a 1 . The deflection mirror 36 ″ is concave and is used to focus a pre-focused laser beam 20 ″ so that the laser beam can be focused on the wall of the tracer tube 10 1 or the wall of the opening 16 ′ of the relevant element to be attached to the support tube . During the welding or soldering, the rod 30 ″ is then rotated about the support tube axis 10a 1. This deflection mirror 36 ″ should also be cooled by cooling water in the same way as the deflection mirror 36 ′. Of course, the mirror surface could also be flat.
Claims (3)
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Family Applications (1)
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|---|---|
| DE (1) | DE8426999U1 (en) |
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