EP1907672A1 - Camshaft and method for manufacturing a camshaft - Google Patents

Camshaft and method for manufacturing a camshaft

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Publication number
EP1907672A1
EP1907672A1 EP06776223A EP06776223A EP1907672A1 EP 1907672 A1 EP1907672 A1 EP 1907672A1 EP 06776223 A EP06776223 A EP 06776223A EP 06776223 A EP06776223 A EP 06776223A EP 1907672 A1 EP1907672 A1 EP 1907672A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
camshaft
gear
tube
collar
pass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06776223A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Tobias Eberhard
Sebastian Hartmann
Ralf Quaas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Publication of EP1907672A1 publication Critical patent/EP1907672A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K25/00—Uniting components to form integral members, e.g. turbine wheels and shafts, caulks with inserts, with or without shaping of the components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/026—Gear drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making
    • Y10T29/49293—Camshaft making

Definitions

  • the invention relates to a camshaft and a method for producing a camshaft.
  • Camshaft journal bearing with adjacent camshaft gear or gear is currently realized in built-camshaft by a flange, which is introduced by welding or pressing in the camshaft.
  • the camshaft is typically designed as a steel cylinder made of solid material.
  • the use of a pressed or welded flange requires a further step, which makes the production more expensive.
  • the camshaft must be re-clamped, which can result in Umspanncons.
  • the document DE 37 04 092 Cl describes a hollow shaft and a method for their preparation.
  • This hollow shaft consists of a base body having in the axial direction with the same wall thickness changing inner and outer radii. It is envisaged that in particular in areas with enlarged inner and outer radii torque-transmitting structural elements such as gears, cams and the like are connected to the main body.
  • the publication DE 195 02 834 Al discloses an arrangement for mounting a component. This arrangement includes, inter alia, a camshaft having a cylindrical inner wall and an outer wall having a radially and axially varying outer diameter. In a region in which the camshaft has a particularly large outer diameter, a cam is integrated in this camshaft as part of the outer wall. A cam wheel is attached thereto as an additional element in a region of the outer wall of the camshaft.
  • the object is to provide a simple and inexpensive to manufacture camshaft low mass and high stability.
  • a gear is applied to a camshaft tube.
  • a collar attached to the gear and a pilot bearing member mounted on the camshaft tube define a registration seat of the camshaft.
  • the so-called built camshaft according to the present invention is designed to be homogeneous and without material weakening.
  • the gear with the collar sits like all other components of the camshaft, so the ball bearing element and cams, shafts and the like, without any relining of the camshaft tube to provide a secure gear seat directly on the camshaft tube, which is particularly hollow in a region of the gear seat.
  • camshaft the gear with the collar or a camshaft with an attached collar not like other built camshafts on a steel cylinder, but sitting on the hollow camshaft tube, results over other constructions with steel cylinders made of solid material, a weight advantage.
  • ball bearing seat is easy to implement and to position accurately along the camshaft.
  • the ball bearing seat is generally formed or bounded by two on the camshaft tube in the axial direction offset from each other Passlagerettin.
  • camshafts Although other known camshafts have hollow bodies instead of a simple cylindrical camshaft tube as the camshaft body.
  • the bodies of such camshafts such as, for example, DE 37 04 092 C1 or DE 195 02 834 A1, have outer and / or inner walls with radially and / or axially changing radii.
  • Such complicated body to be produced are not required for the camshaft of the present invention.
  • Individual components of the camshaft such as the gear, fulcrum, cams, shafts and the like, are in simple manner with appropriate axial and radial positioning to each other directly applied to a cylindrical outer wall or a cylindrical shell of the camshaft tube, so that in each case two of these components after attachment to the camshaft tube have a suitable distance from each other and a suitable orientation relative to each other.
  • This limited by the ball bearing element and the collar of the gear ball bearing seat is provided, for example, for receiving a fulcrum or fulcrum ring on the camshaft tube and thus the camshaft.
  • the federal government may in particular be laterally on the gear. This attached to the gear collar forms an axial securing of the gear on the camshaft and a one-sided or normally two-sided axial start-up for the Passlagersitz.
  • the gear wheel and the pass-bearing bearing element wherein the pass-bearing bearing element can be designed as a starting disc or alternatively as a cam or special cam with preferably integrated ring are applied to the camshaft tube with a suitable joining method.
  • the gear and / or the pass-bearing element are shrunk onto the camshaft tube.
  • the gear is heated with the collar and / or the pass-bearing element and mounted with a relation to the camshaft tube higher temperature on the camshaft tube and placed in a suitable axial and radial position.
  • temperature adjustment between the gear with the collar and / or the pass-bearing element and the camshaft tube is between the gear with the collar and / or the pass-bearing element and the camshaft tube a positive-locking shrink connection available.
  • an axial and radial securing of the fitting to be arranged in the ball bearing seat passport is formed by the shrink fit or a shrink fit or optionally by another suitable attachment of the pivot bearing elements.
  • the gear and / or the pass-bearing element are axially and / or radially secured to the camshaft tube by the shrink fit or a correspondingly secure fit.
  • An overall length of the camshaft is formed by the camshaft tube.
  • the gear may be attached to the end of the camshaft tube.
  • Camshaft tube applied so that a limitation of a pinion bearing seat for the camshaft along the camshaft tube is provided by the ball bearing element and the gear.
  • the gear can be shrunk onto a cylindrical outer wall of the camshaft tube with the collar and / or the pass-bearing element, wherein the pass-bearing element can either be designed as a starting disc or as a cam, for example special cams, with integrated ring.
  • the collar is attached to the gear before applying the gear on the camshaft tube side, so that this collar together with the pass-bearing element, so the run-up disc or the cam with ring forms the pass-bearing seat.
  • a so-called built camshaft is produced.
  • An advantage of the invention is the favorable production.
  • a production of the ball bearing seat for the ball bearing easier and more accurate to realize than other manufacturing methods, since no Vorhaltefure for a connection of a pin with the camshaft tube are needed.
  • Fig. Ia shows a first embodiment for the design of a Passlager- and gear seat in a built camshaft in a schematic representation.
  • Fig. Ib shows the embodiment of Fig. Ia in a sectional view.
  • Fig. 2a shows a second embodiment for the design of a Passlager- and gear seat in a built camshaft in a schematic representation.
  • Fig. 2b shows the embodiment of Fig. 2a in Thomasdarsander.
  • Fig. 3a shows a built camshaft according to the prior art in a schematic representation.
  • Fig. 3b shows the assembled camshaft according to the prior art of Fig. 3a in a sectional view.
  • Figures 3a and 3b show a design of a fulcrum seat 33 and a seat of a gear 35 on a built camshaft 37 according to the prior art. 3b, the camshaft 37 and its components are shown in sectional view.
  • a base body 39 of this camshaft 37 is solid and has along an outer wall different cylindrically symmetrical outer radii, which are produced, for example, by casting and / or cutting processes, for example loops.
  • the gear 35 of the camshaft 37 sits here on a steel cylinder made of solid material.
  • the ball bearing seat 33 is thus limited by two sections 41, 43 of the base body 39, which have an enlarged outer radius.
  • a flange 45 is connected to the main body 39 by welding or pressing. On this flange 45, the gear 35 is fixed.
  • the base body 39 In the manufacture of the base body 39 is additionally equipped with a fitting bore 47 for a mounting process and a grinding center 49 for an additional grinding process to be performed.
  • the camshaft 37 must be reclamped during manufacture, which can result Umspannminus.
  • An axis of the camshaft 37 according to the prior art consists of two parts, namely the base body 39 and the flange 45, so that a construction of this camshaft 37 is weakened and to a certain extent has a predetermined breaking point.
  • FIGS. 1 a and 1 b each show, in sections, a first embodiment of a camshaft 1 according to the invention, the camshaft 1 or individual components of the camshaft 1 being illustrated in a sectional view in FIG.
  • This so-called built camshaft 1 has a camshaft tube 3.
  • This camshaft tube 3 is hollow inside and has a cylindrical inner wall and a cylindrical outer wall, wherein the inner wall and the outer wall are arranged coaxially to each other.
  • a toothed wheel 5 provided for driving the camshaft 1, which is arranged at the end of the camshaft tube 3 and has a laterally mounted collar 7, and a pass-bearing element designed as a thrust washer 9.
  • the gear 5 and the thrust washer 9 are mounted directly on the cylindrical outer wall of the camshaft tube 3 in the manufacture of the camshaft 1 and positioned in a suitable manner axially and / or radially on the camshaft tube 3.
  • An attachment of the gear 5 with the collar 7 and formed as thrust washer 9 Passlagerelements done by shrinking.
  • the camshaft 1 has a further, as shown in Fig. Ia, designed as a cam 13 component.
  • this cam 13 is likewise mounted on the camshaft tube 3 and suitably axially and / or radially to other components of the camshaft 1, that is to say the thrust washer 9 and / or the toothed wheel 5 and, for example, further in FIGS. 1a and 1b not shown cams or shafts to position radially and axially in a suitable manner.
  • An attachment of this cam 13 and other not shown components of the camshaft 1 on the camshaft tube 3 can also be done by shrinking.
  • FIGs 2a and 2b each show a schematic representation in sections of a second embodiment of a camshaft 19 according to the invention with a gear seat.
  • individual components of this so-called built camshaft 19 are shown in Fig. 2b in sectional view.
  • This camshaft 19 has a hollow, cylindrical camshaft tube 21 with a constant wall thickness, a gear 23 applied to the end of the camshaft tube 21, for example by shrinking, directly onto an outer wall of the camshaft tube 21 lateral collar 27 and a trained in this case as a cam 25 and Sondereocken and also applied by shrinking onto the camshaft tube 21 Passport bearing element.
  • a ring 29 is integrated on the cam 25, a ring 29 is integrated.
  • the gear 23 with the attached collar 27 and the cam 25 are positioned radially and axially to the camshaft tube 21 and relative to each other.
  • the lateral collar 27 of the gearwheel 23 and the ring 29 integrated with the cam 25 form or delimit along an outer wall of the camshaft tube 21 a pass-bearing seat 31 which is designed to receive or arrange a passport bearing or a passport bearing ring (not shown here).
  • Built camshafts 1, 19, as shown in Figures Ia to 2b, are basically composed of at least two components.
  • the described built camshafts 1, 19 have the hollow cylindrical camshaft tubes 3, 21 as end pieces on the camshaft tubes 3, 21 applied gears 5, 23 with lateral collars 7, 27 and pass-bearing elements, such.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
  • Gears, Cams (AREA)

Abstract

The invention relates to a camshaft (1) and to a method for manufacturing a camshaft (1). In the case of said camshaft (1), a gearwheel (5) is attached to a camshaft tube (3). A collar (7) which is attached to the gearwheel (5) and a locating bearing element which is attached to the camshaft tube (3) delimit a locating bearing seat (11) of the camshaft (1).

Description

Nockenwelle und Verfahren zur Herstellung einer Nockenwelle Camshaft and method for producing a camshaft
Die Erfindung betrifft eine Nockenwelle sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Nockenwelle.The invention relates to a camshaft and a method for producing a camshaft.
Eine Gestaltung und axiale Sicherung einesA design and axial securing of a
Nockenwellenpasslagers mit angrenzendem Nockenwellenrad bzw. Zahnrad wird derzeit bei gebauten Nockenwellen durch einen Flansch realisiert, der durch Schweißen oder Einpressen in die Nockenwelle eingebracht wird. Hierbei ist die Nockenwelle typischerweise als Stahlzylinder aus Vollmaterial ausgebildet. Die Verwendung eines eingepressten oder geschweißten Flansches erfordert jedoch einen weiteren Arbeitsschritt, wodurch sich die Herstellung verteuert. Insbesondere muss die Nockenwelle dabei umgespannt werden, was Umspannfehler zur Folge haben kann.Camshaft journal bearing with adjacent camshaft gear or gear is currently realized in built-camshaft by a flange, which is introduced by welding or pressing in the camshaft. Here, the camshaft is typically designed as a steel cylinder made of solid material. However, the use of a pressed or welded flange requires a further step, which makes the production more expensive. In particular, the camshaft must be re-clamped, which can result in Umspannfehler.
Die Druckschrift DE 37 04 092 Cl beschreibt eine Hohlwelle sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Diese Hohlwelle besteht aus einem Grundkörper, der in axialer Richtung bei gleicher Wandstärke sich ändernde Innen- und Außenradien aufweist. Es ist vorgesehen, dass insbesondere in Bereichen mit vergrößerten Innen- und Außenradien drehmomentübertragende Konstruktionselemente wie Zahnräder, Nocken und dergleichen mit dem Grundkörper verbunden sind. Die Druckschrift DE 195 02 834 Al offenbart eine Anordnung zur Lagerung eines Bauteils. Diese Anordnung umfasst unter anderem eine Nockenwelle mit einer zylindrischen Innenwandung und einer Außenwandung, die einen sich sowohl radial als auch axial verändernden Außendurchmesser aufweist. In einem Bereich, in dem die Nockenwelle einen besonders großen Außendurchmesser aufweist, ist in diese Nockenwelle als Bestandteil der Außenwandung ein Nocken integriert. Ein Nockenrad ist als zusätzliches Element in einem Bereich der Außenwandung der Nockenwelle an dieser befestigt.The document DE 37 04 092 Cl describes a hollow shaft and a method for their preparation. This hollow shaft consists of a base body having in the axial direction with the same wall thickness changing inner and outer radii. It is envisaged that in particular in areas with enlarged inner and outer radii torque-transmitting structural elements such as gears, cams and the like are connected to the main body. The publication DE 195 02 834 Al discloses an arrangement for mounting a component. This arrangement includes, inter alia, a camshaft having a cylindrical inner wall and an outer wall having a radially and axially varying outer diameter. In a region in which the camshaft has a particularly large outer diameter, a cam is integrated in this camshaft as part of the outer wall. A cam wheel is attached thereto as an additional element in a region of the outer wall of the camshaft.
Ausgehend hiervon stellt sich die Aufgabe, eine einfach und günstig zu fertigende Nockenwelle geringer Masse und hoher Stabilität bereitzustellen.Based on this, the object is to provide a simple and inexpensive to manufacture camshaft low mass and high stability.
Hierzu wird eine Nockenwelle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Nockenwelle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 vorgestellt.For this purpose, a camshaft having the features of patent claim 1 and a method for producing a camshaft having the features of claim 7 is presented.
Bei der erfindungsgemäßen Nockenwelle ist auf einem Nockenwellenrohr ein Zahnrad aufgebracht. Ein an dem Zahnrad angebrachter Bund und ein auf dem Nockenwellenrohr aufgebrachtes Passlagerelement begrenzen einen Passlagersitz der Nockenwelle.In the camshaft according to the invention a gear is applied to a camshaft tube. A collar attached to the gear and a pilot bearing member mounted on the camshaft tube define a registration seat of the camshaft.
Im Gegensatz zu bisherigen gebauten Nockenwellen, die durch einen separaten reibgeschweißten Bund oder Zapfen derart geschwächt werden, dass dadurch eine Sollbruchstelle geschaffen wird, ist die sogenannte gebaute Nockenwelle nach der vorliegenden Erfindung homogen gestaltet und ohne Materialschwächung zu realisieren. Das Zahnrad mit dem Bund sitzt wie alle anderen Komponenten der Nockenwelle, also das Passlagerelement sowie Nocken, Wellen und dergleichen, ohne jegliche Unterfütterung des Nockenwellenrohrs unter Bereitstellung eines sicheren Zahnradsitzes unmittelbar auf dem Nockenwellenrohr, das insbesondere in einem Bereich des Zahnradsitzes hohl ausgebildet ist.In contrast to previously built camshafts, which are weakened by a separate friction welded collar or pin so that thereby a predetermined breaking point is created, the so-called built camshaft according to the present invention is designed to be homogeneous and without material weakening. The gear with the collar sits like all other components of the camshaft, so the ball bearing element and cams, shafts and the like, without any relining of the camshaft tube to provide a secure gear seat directly on the camshaft tube, which is particularly hollow in a region of the gear seat.
Das bei der erfindungsgemäßen gebauten Nockenwelle das Zahnrad mit dem Bund bzw. ein Nockenwellenrad mit einem angebrachten Bund nicht wie bei anderen gebauten Nockenwellen auf einem Stahlzylinder, sondern auf dem hohlen Nockenwellenrohr sitzt, ergibt sich gegenüber anderen Konstruktionen mit Stahlzylindern aus Vollmaterial ein Gewichtsvorteil. Abgesehen von einer extrem günstigen Fertigung dieser gebauten Nockenwelle ist der zur Aufnahme eines Passlagers bzw. Nockenwellenpasslagers vorgesehene Passlagersitz einfach zu realisieren und entlang der Nockenwelle genau zu positionieren. Der Passlagersitz ist im allgemeinen durch zwei auf dem Nockenwellenrohr in axialer Richtung zueinander versetzten Passlagerelementen gebildet oder begrenzt.The built with the present invention camshaft, the gear with the collar or a camshaft with an attached collar not like other built camshafts on a steel cylinder, but sitting on the hollow camshaft tube, results over other constructions with steel cylinders made of solid material, a weight advantage. Apart from an extremely low-cost production of this built camshaft intended for receiving a fulcrum or camshaft bearing bearing ball bearing seat is easy to implement and to position accurately along the camshaft. The ball bearing seat is generally formed or bounded by two on the camshaft tube in the axial direction offset from each other Passlagerelementen.
Andere bekannte Nockenwellen weisen anstatt eines einfachen zylindrischen Nockenwellenrohrs als Nockenwellenkörper zwar hohle Körper auf. Die Körper derartiger Nockenwellen besitzen jedoch, wie bspw. die Druckschriften DE 37 04 092 Cl oder DE 195 02 834 Al zeigen, Außen- und/oder Innenwandungen mit sich radial und/oder axial verändernden Radien.Although other known camshafts have hollow bodies instead of a simple cylindrical camshaft tube as the camshaft body. However, the bodies of such camshafts, such as, for example, DE 37 04 092 C1 or DE 195 02 834 A1, have outer and / or inner walls with radially and / or axially changing radii.
Derart kompliziert herzustellende Körper sind für die Nockenwelle der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich. Einzelne Komponenten der Nockenwelle, wie das Zahnrad, Passlagerelemente, Nocken, Wellen und dergleichen, werden in einfacher Weise unter geeigneter axialer und radialer Positionierung zueinander direkt auf eine zylindrische Außenwandung bzw. einen zylindrischen Mantel des Nockenwellenrohrs aufgebracht, so dass jeweils zwei dieser Komponenten nach einer Befestigung auf dem Nockenwellenrohr einen geeigneten Abstand voneinander sowie eine geeignete Ausrichtung relativ zueinander aufweisen. Dieser durch das Passlagerelement und den Bund des Zahnrads begrenzte Passlagersitz ist beispielsweise zur Aufnahme eines Passlagers oder Passlagerrings an dem Nockenwellenrohr und somit der Nockenwelle vorgesehen.Such complicated body to be produced are not required for the camshaft of the present invention. Individual components of the camshaft, such as the gear, fulcrum, cams, shafts and the like, are in simple manner with appropriate axial and radial positioning to each other directly applied to a cylindrical outer wall or a cylindrical shell of the camshaft tube, so that in each case two of these components after attachment to the camshaft tube have a suitable distance from each other and a suitable orientation relative to each other. This limited by the ball bearing element and the collar of the gear ball bearing seat is provided, for example, for receiving a fulcrum or fulcrum ring on the camshaft tube and thus the camshaft.
Der Bund kann insbesondere seitlich an dem Zahnrad sein. Dieser an dem Zahnrad angebrachte Bund bildet eine axiale Sicherung des Zahnrads an der Nockenwelle und einen einseitigen bzw. im Normalfall zweiseitigen axialen Anlauf für den Passlagersitz.The federal government may in particular be laterally on the gear. This attached to the gear collar forms an axial securing of the gear on the camshaft and a one-sided or normally two-sided axial start-up for the Passlagersitz.
Das Zahnrad und das Passlagerelement, wobei das Passlagerelement als AnlaufScheibe oder alternativ als Nocken oder Sondernocken mit vorzugsweise integriertem Ring ausgebildet sein kann, sind mit einem geeigneten Fügeverfahren auf dem Nockenwellenrohr aufgebracht.The gear wheel and the pass-bearing bearing element, wherein the pass-bearing bearing element can be designed as a starting disc or alternatively as a cam or special cam with preferably integrated ring are applied to the camshaft tube with a suitable joining method.
In bevorzugter Ausgestaltung werden das Zahnrad und/oder das Passlagerelement auf das Nockenwellenrohr aufgeschrumpft. Hierzu wird das Zahnrad mit dem Bund und/oder das Passlagerelement erwärmt und mit einer gegenüber dem Nockenwellenrohr höheren Temperatur auf das Nockenwellenrohr aufgezogen und in eine geeignete axiale und radiale Position gebracht. Nach Temperaturangleich zwischen dem Zahnrad mit dem Bund und/oder dem Passlagerelement sowie dem Nockenwellenrohr ist zwischen dem Zahnrad mit dem Bund und/oder dem Passlagerelement sowie dem Nockenwellenrohr eine formschlüssige Schrumpfverbindung vorhanden.In a preferred embodiment, the gear and / or the pass-bearing element are shrunk onto the camshaft tube. For this purpose, the gear is heated with the collar and / or the pass-bearing element and mounted with a relation to the camshaft tube higher temperature on the camshaft tube and placed in a suitable axial and radial position. After temperature adjustment between the gear with the collar and / or the pass-bearing element and the camshaft tube is between the gear with the collar and / or the pass-bearing element and the camshaft tube a positive-locking shrink connection available.
Zusätzlich wird eine axiale und radiale Sicherung des in dem Passlagersitz anzuordnenden Passlagers durch die Schrumpfverbindung bzw. einen Schrumpfsitz oder gegebenenfalls durch eine andere geeignete Befestigung der Passlagerelemente gebildet. Das Zahnrad und/oder das Passlagerelement sind durch den Schrumpfsitz bzw. einen entsprechend gesicherten Passsitz axial und/oder radial an dem Nockenwellenrohr gesichert. Eine Gesamtlänge der Nockenwelle wird durch das Nockenwellenrohr gebildet. Das Zahnrad kann am Ende des Nockenwellenrohrs befestigt sein.In addition, an axial and radial securing of the fitting to be arranged in the ball bearing seat passport is formed by the shrink fit or a shrink fit or optionally by another suitable attachment of the pivot bearing elements. The gear and / or the pass-bearing element are axially and / or radially secured to the camshaft tube by the shrink fit or a correspondingly secure fit. An overall length of the camshaft is formed by the camshaft tube. The gear may be attached to the end of the camshaft tube.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Nockenwelle werden ein Passlagerelement und ein Zahnrad, an dem ein Bund angebracht ist, derart auf einemIn the method for producing a camshaft according to the invention, a pass-bearing element and a gear, to which a collar is attached, so on a
Nockenwellenrohr aufgebracht, dass durch das Passlagerelement und das Zahnrad eine Begrenzung eines Passlagersitzes für die Nockenwelle entlang des Nockenwellenrohrs bereitgestellt wird.Camshaft tube applied so that a limitation of a pinion bearing seat for the camshaft along the camshaft tube is provided by the ball bearing element and the gear.
Bei Durchführung des Verfahrens können das Zahnrad mit dem Bund und/oder das Passlagerelement, wobei das Passlagerelement entweder als AnlaufScheibe oder als Nocken, bspw. Sondernocken, mit integriertem Ring ausgebildet sein kann, auf eine zylindrische Außenwandung des Nockenwellenrohrs aufgeschrumpft. Der Bund wird an das Zahnrad vor einem Aufbringen des Zahnrads auf das Nockenwellenrohr seitlich angebracht, so dass dieser Bund gemeinsam mit dem Passlagerelement, also der AnlaufScheibe oder dem Nocken mit Ring, den Passlagersitz bildet. Mit dem vorliegenden Verfahren wird eine sogenannte gebaute Nockenwelle hergestellt. Ein Vorteil der Erfindung besteht in der günstigen Fertigung. Außerdem ist eine Herstellung des Passlagersitzes für das Passlager einfacher und genauer als bei anderen Herstellungsmethoden zu realisieren, da keine Vorhaltemaße für eine Verbindung eines Zapfens mit dem Nockenwellenrohr benötigt werden.When carrying out the method, the gear can be shrunk onto a cylindrical outer wall of the camshaft tube with the collar and / or the pass-bearing element, wherein the pass-bearing element can either be designed as a starting disc or as a cam, for example special cams, with integrated ring. The collar is attached to the gear before applying the gear on the camshaft tube side, so that this collar together with the pass-bearing element, so the run-up disc or the cam with ring forms the pass-bearing seat. With the present method, a so-called built camshaft is produced. An advantage of the invention is the favorable production. In addition, a production of the ball bearing seat for the ball bearing easier and more accurate to realize than other manufacturing methods, since no Vorhaltemaße for a connection of a pin with the camshaft tube are needed.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is illustrated schematically by means of embodiments in the drawing and will be described in detail below with reference to the drawing.
Fig. Ia zeigt eine erste Ausführungsform zur Gestaltung eines Passlager- und Zahnradsitzes bei einer gebauten Nockenwelle in schematischer Darstellung.Fig. Ia shows a first embodiment for the design of a Passlager- and gear seat in a built camshaft in a schematic representation.
Fig. Ib zeigt die Ausführungsform aus Fig. Ia in geschnittener Darstellung.Fig. Ib shows the embodiment of Fig. Ia in a sectional view.
Fig. 2a zeigt eine zweite Ausführungsform zur Gestaltung eines Passlager- und Zahnradsitzes bei einer gebauten Nockenwelle in schematischer Darstellung.Fig. 2a shows a second embodiment for the design of a Passlager- and gear seat in a built camshaft in a schematic representation.
Fig. 2b zeigt die Ausführungsform aus Fig. 2a in Schnittdarsteilung. Fig. 3a zeigt eine gebaute Nockenwelle nach Stand der Technik in schematischer Darstellung.Fig. 2b shows the embodiment of Fig. 2a in Schnittdarsteilung. Fig. 3a shows a built camshaft according to the prior art in a schematic representation.
Fig. 3b zeigt die gebaute Nockenwelle nach Stand der Technik aus Fig. 3a in Schnittdarstellung.Fig. 3b shows the assembled camshaft according to the prior art of Fig. 3a in a sectional view.
Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Bauteile .The figures are described coherently and comprehensively. Like reference numerals designate like components.
Zur Erläuterung der Erfindung zeigen die Figuren 3a und 3b eine Gestaltung eines Passlagersitzes 33 sowie eines Sitzes eines Zahnrads 35 an einer gebauten Nockenwelle 37 nach dem Stand der Technik. Dabei sind in Fig. 3b die Nockenwelle 37 bzw. deren Komponenten in Schnittdarstellung dargestellt.To illustrate the invention, Figures 3a and 3b show a design of a fulcrum seat 33 and a seat of a gear 35 on a built camshaft 37 according to the prior art. 3b, the camshaft 37 and its components are shown in sectional view.
Ein Grundkörper 39 dieser Nockenwelle 37 ist massiv ausgebildet und weist entlang einer Außenwandung verschiedene zylindersymmetrische Außenradien auf, die beispielsweise durch Gießen und/oder spanende Prozesse, beispielsweise Schleifen, hergestellt sind. Das Zahnrad 35 der Nockenwelle 37 sitzt hierbei auf einem Stahlzylinder aus Vollmaterial. Der Passlagersitz 33 ist somit durch zwei Abschnitte 41, 43 des Grundkörpers 39, die einen vergrößerten Außenradius aufweisen, begrenzt. An einem Ende der Nockenwelle 37 ist ein Flansch 45 durch Schweißen oder Anpressen mit dem Grundkörper 39 verbunden. Auf diesem Flansch 45 ist das Zahnrad 35 befestigt .A base body 39 of this camshaft 37 is solid and has along an outer wall different cylindrically symmetrical outer radii, which are produced, for example, by casting and / or cutting processes, for example loops. The gear 35 of the camshaft 37 sits here on a steel cylinder made of solid material. The ball bearing seat 33 is thus limited by two sections 41, 43 of the base body 39, which have an enlarged outer radius. At one end of the camshaft 37, a flange 45 is connected to the main body 39 by welding or pressing. On this flange 45, the gear 35 is fixed.
Bei der Herstellung ist der Grundkörper 39 zusätzlich mit einer Passbohrung 47 für einen Montageprozess und einem SchleifZentrum 49 für einen zusätzlich durchzuführenden Schleifprozess auszustatten. Außerdem muss die Nockenwelle 37 während der Herstellung umgespannt werden, was Umspannfehler zur Folge haben kann. Eine Achse der Nockenwelle 37 nach Stand der Technik besteht aus zwei Teilen, nämlich dem Grundkörper 39 und dem Flansch 45, so dass eine Konstruktion dieser Nockenwelle 37 geschwächt ist und gewissermaßen eine Sollbruchstelle aufweist.In the manufacture of the base body 39 is additionally equipped with a fitting bore 47 for a mounting process and a grinding center 49 for an additional grinding process to be performed. In addition, the camshaft 37 must be reclamped during manufacture, which can result Umspannfehler. An axis of the camshaft 37 according to the prior art consists of two parts, namely the base body 39 and the flange 45, so that a construction of this camshaft 37 is weakened and to a certain extent has a predetermined breaking point.
Die Figuren Ia und Ib zeigen jeweils abschnittsweise eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Nockenwelle 1, wobei in Fig. Ib die Nockenwelle 1 bzw. einzelne Komponenten der Nockenwelle 1 in Schnittdarstellung dargestellt sind. Diese sogenannte gebaute Nockenwelle 1 weist ein Nockenwellenrohr 3 auf. Dieses Nockenwellenrohr 3 ist innen hohl und weist eine zylindrische Innenwandung sowie eine zylindrische Außenwandung auf, wobei die Innenwandung und die Außenwandung zueinander koaxial angeordnet sind.FIGS. 1 a and 1 b each show, in sections, a first embodiment of a camshaft 1 according to the invention, the camshaft 1 or individual components of the camshaft 1 being illustrated in a sectional view in FIG. This so-called built camshaft 1 has a camshaft tube 3. This camshaft tube 3 is hollow inside and has a cylindrical inner wall and a cylindrical outer wall, wherein the inner wall and the outer wall are arranged coaxially to each other.
Auf dem Nockenwellenrohr 3 sind folgende Komponenten aufgebracht: ein zum Antrieb der Nockenwelle 1 vorgesehenes Zahnrad 5, das am Ende des Nockenwellenrohrs 3 angeordnet ist und einen seitlich angebrachten Bund 7 aufweist, sowie ein als Anlaufscheibe 9 ausgebildetes Passlagerelement.The following components are mounted on the camshaft tube 3: a toothed wheel 5 provided for driving the camshaft 1, which is arranged at the end of the camshaft tube 3 and has a laterally mounted collar 7, and a pass-bearing element designed as a thrust washer 9.
Das Zahnrad 5 sowie die Anlaufscheibe 9 werden bei Herstellung der Nockenwelle 1 unmittelbar auf die zylindrische Außenwandung des Nockenwellenrohrs 3 aufgezogen und in geeigneter Weise axial und/oder radial an dem Nockenwellenrohr 3 positioniert. Eine Befestigung des Zahnrads 5 mit dem Bund 7 sowie des als Anlaufscheibe 9 ausgebildeten Passlagerelements erfolgt durch Aufschrumpfen.The gear 5 and the thrust washer 9 are mounted directly on the cylindrical outer wall of the camshaft tube 3 in the manufacture of the camshaft 1 and positioned in a suitable manner axially and / or radially on the camshaft tube 3. An attachment of the gear 5 with the collar 7 and formed as thrust washer 9 Passlagerelements done by shrinking.
Entlang eines Abschnitts an der Außenwandung des Nockenwellenrohrs 3 wird durch das als Anlaufscheibe 9 ausgebildete Passlagerelement sowie den seitlichen Bund 7 des Zahnrads 5 unter Bereitstellung eines Zahnradsitzes ein Passlagersitz 11 gebildet bzw. begrenzt. Dieser Passlagersitz 11 ist zur Aufnahme eines hier nicht abgebildeten Passlagers oder Passlagerings vorgesehen. Das Nockenwellenrohr 3 weist zumindest im Bereich des Passlagersitzes 11 und des Zahnradsitzes, also in dem in den Figuren Ia und Ib dargestellten Bereich, eine gleichbleibende Wandstärke auf.Along a section on the outer wall of the camshaft tube 3 is formed by the formed as a thrust washer 9 Passport bearing element and the side flange 7 of the Gear 5 is provided under provision of a gear seat, a pass bearing seat 11 or limited. This Passlagersitz 11 is provided for receiving a not shown here Passport or Passlagerings. The camshaft tube 3, at least in the region of the ball bearing seat 11 and the gear seat, ie in the area shown in Figures Ia and Ib, a constant wall thickness.
Die Nockenwelle 1 weist eine weitere, lediglich in Fig. Ia dargestellte, als Nocken 13 ausgebildete Komponente auf. Dieser Nocken 13 ist bei Herstellung der Nockenwelle 1 ebenfalls auf das Nockenwellenrohr 3 aufzuziehen und in geeigneter Weise axial und/oder radial zu anderen Komponenten der Nockenwelle 1, also der AnlaufScheibe 9 und/oder dem Zahnrad 5 sowie beispielsweise weiteren in den Figuren Ia und Ib nicht dargestellten Nocken oder Wellen, in geeigneter Weise radial und axial zu positionieren. Eine Befestigung dieses Nockens 13 sowie weiterer nicht dargestellter Komponenten der Nockenwelle 1 an dem Nockenwellenrohr 3 kann ebenfalls durch Aufschrumpfen erfolgen. Außerdem ist an dem Zahnrad 5 mittels einer Befestigungseinrichtung 15 ein weitgehend tellerförmiges Begrenzungselement 17, das koaxial zu dem Bund 7 angeordnet ist, befestigt.The camshaft 1 has a further, as shown in Fig. Ia, designed as a cam 13 component. When the camshaft 1 is produced, this cam 13 is likewise mounted on the camshaft tube 3 and suitably axially and / or radially to other components of the camshaft 1, that is to say the thrust washer 9 and / or the toothed wheel 5 and, for example, further in FIGS. 1a and 1b not shown cams or shafts to position radially and axially in a suitable manner. An attachment of this cam 13 and other not shown components of the camshaft 1 on the camshaft tube 3 can also be done by shrinking. In addition, a largely plate-shaped limiting element 17, which is arranged coaxially with the collar 7, attached to the gear 5 by means of a fastening device 15.
Die Figuren 2a und 2b zeigen jeweils in schematischer Darstellung abschnittsweise eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Nockenwelle 19 mit einem Zahnradsitz. Dabei sind einzelne Komponenten dieser sogenannten gebauten Nockenwelle 19 in Fig. 2b in Schnittdarstellung dargestellt. Diese Nockenwelle 19 weist ein hohles, zylindrisches Nockenwellenrohr 21 mit gleichbleibender Wandstärke, ein am Ende des Nockenwellenrohrs 21, beispielsweise durch Aufschrumpfen, direkt auf eine Außenwandung des Nockenwellenrohrs 21 aufgebrachtes Zahnrad 23 mit einem seitlichen Bund 27 sowie ein in diesem Fall als Nocken 25 bzw. Sondernocken ausgebildetes und ebenfalls durch Aufschrumpfen auf das Nockenwellenrohr 21 aufgebrachtes Passlagerelement auf.Figures 2a and 2b each show a schematic representation in sections of a second embodiment of a camshaft 19 according to the invention with a gear seat. In this case, individual components of this so-called built camshaft 19 are shown in Fig. 2b in sectional view. This camshaft 19 has a hollow, cylindrical camshaft tube 21 with a constant wall thickness, a gear 23 applied to the end of the camshaft tube 21, for example by shrinking, directly onto an outer wall of the camshaft tube 21 lateral collar 27 and a trained in this case as a cam 25 and Sondereocken and also applied by shrinking onto the camshaft tube 21 Passport bearing element.
An dem Nocken 25 ist ein Ring 29 integriert. Das Zahnrad 23 mit dem angebrachten Bund 27 und der Nocken 25 sind radial und axial zu dem Nockenwellenrohr 21 sowie relativ zueinander positioniert. Somit bilden oder begrenzen der seitliche Bund 27 des Zahnrads 23 und der an dem Nocken 25 integrierte Ring 29 entlang einer Außenwandung des Nockenwellenrohrs 21 einen Passlagersitz 31, der zur Aufnahme oder Anordnung eines hier nicht dargestellten Passlagers oder Passlagerrings ausgebildet ist.On the cam 25, a ring 29 is integrated. The gear 23 with the attached collar 27 and the cam 25 are positioned radially and axially to the camshaft tube 21 and relative to each other. Thus, the lateral collar 27 of the gearwheel 23 and the ring 29 integrated with the cam 25 form or delimit along an outer wall of the camshaft tube 21 a pass-bearing seat 31 which is designed to receive or arrange a passport bearing or a passport bearing ring (not shown here).
Gebaute Nockenwellen 1, 19, wie in den Figuren Ia bis 2b dargestellt, sind grundsätlich aus mindestens zwei Komponenten zusammengesetzt. Die beschriebenen gebauten Nockenwellen 1, 19 weisen die hohlzylindrischen Nockenwellenrohre 3, 21 als Endstücke auf den Nockenwellenrohren 3, 21 aufgebrachte Zahnräder 5, 23 mit seitlichen Bünden 7, 27 sowie Passlagerelemente, wie z. B. die Anlaufscheibe 9 oder den Nocken 25 mit integriertem Ring 29, auf.Built camshafts 1, 19, as shown in Figures Ia to 2b, are basically composed of at least two components. The described built camshafts 1, 19 have the hollow cylindrical camshaft tubes 3, 21 as end pieces on the camshaft tubes 3, 21 applied gears 5, 23 with lateral collars 7, 27 and pass-bearing elements, such. As the thrust washer 9 or the cam 25 with integrated ring 29, on.
Die Nockenwellen 1, 19 aus den Figuren Ia bis 2b, bei denen die Zahnräder 5, 23 mit den Bünden 7, 27 auf zylindrischen Nockenwellenrohren 3, 21 sitzen, die auch im Bereich des Zahnradsitzes hohl sind, besitzen jeweils eine geringere Masse als die Nockenwelle 37 nach dem Stand der Technik aus Fig. 3a und 3b, bei der das Zahnrad 35 auf einem Stahlzylinder aus Vollmaterial sitzt. Durch Verwendung des eingepressten oder geschweißten Flansches 45 ergibt sich bei der Herstellung der Nockenwelle 37 nach dem Stand der Technik ein weiterer Arbeitsschritt, so dass die Nockenwelle 37 nach dem Stand der Technik im Vergleich zu den Nockenwellen 1, 19 aus den Figuren Ia bis 2b in der Herstellung aufwendiger ist. The camshafts 1, 19 of Figures Ia to 2b, in which the gears 5, 23 sit with the collars 7, 27 on cylindrical camshaft tubes 3, 21, which are hollow in the region of the gear seat, each having a lower mass than the camshaft 37 according to the prior art of Fig. 3a and 3b, in which the gear 35 is seated on a steel cylinder made of solid material. By using the pressed or welded flange 45 results in the production of the camshaft 37 according to the prior art, a further step, so that the camshaft 37 according to the prior art in comparison to the camshafts 1, 19 from the figures Ia to 2b in the production is more complicated.

Claims

Patentansprüche claims
1. Nockenwelle, bei der ein Zahnrad (5, 23) auf einem Nockenwellenrohr (3, 21) aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein an dem Zahnrad (5, 23) angebrachter Bund (7, 27) sowie ein auf dem Nockenwellenrohr (3, 21) aufgebrachtes Passlagerelement einen Passlagersitz (11, 31) begrenzen.1. camshaft in which a gear (5, 23) on a camshaft tube (3, 21) is applied, characterized in that on the gear (5, 23) mounted collar (7, 27) and one on the camshaft tube ( 3, 21) applied pass-bearing element a pass-bearing seat (11, 31) limit.
2. Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (5, 23) mit dem angebrachten Bund (7, 27) auf dem Nockenwellenrohr (3, 21) aufgeschrumpft ist.2. Camshaft according to claim 1, characterized in that the gear (5, 23) with the attached collar (7, 27) on the camshaft tube (3, 21) is shrunk.
3. Nockenwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Passlagerelement als AnlaufScheibe (9) ausgebildet ist.3. Camshaft according to claim 1 or 2, characterized in that the pass-bearing element is designed as a starting disc (9).
4. Nockenwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Passlagerelement als Nocken (25) mit integriertem Ring (29) ausgebildet ist.4. Camshaft according to claim 1 or 2, characterized in that the pass-bearing element as a cam (25) with integrated ring (29) is formed.
5. Nockenwelle nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Passlagerelement und das Zahnrad (5, 23) mit dem angebrachten Bund (7, 27) durch einen Passsitz axial gesichert sind.5. Camshaft according to one of the preceding claims, characterized in that the pass-bearing element and the gear (5, 23) with the attached collar (7, 27) are axially secured by a fit.
6. Nockenwelle nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge der Nockenwelle (1, 19) einer Länge des Nockenwellenrohrs (3, 21) entspricht und das Zahnrad (5, 23) mit dem angebrachten Bund (7, 27) an einem Ende des Nockenwellenrohrs (3, 21) aufgebracht ist.6. Camshaft according to one of the preceding claims, characterized in that a length of the camshaft (1, 19) corresponds to a length of the camshaft tube (3, 21) and the gear (5, 23) with the attached collar (7, 27) one end of the camshaft tube (3, 21) is applied.
7. Verfahren zur Herstellung einer Nockenwelle (1, 19), bei dem ein Zahnrad (5,- 23) auf ein Nockenwellenrohr (3, 21) aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Bund (7, 27), der an dem Zahnrad (5, 23) angebracht ist, sowie durch ein Passlagerelement, das auf das Nockenwellenrohr (3, 21) aufgebracht wird, eine Begrenzung eines Passlagersitzes (11, 31) für die Nockenwelle (1, 19) bereitgestellt wird.7. A method for producing a camshaft (1, 19), wherein a gear (5, - 23) on a camshaft tube (3, 21) is applied, characterized in that by a collar (7, 27) which on the Gear (5, 23) is mounted, and by a pass-bearing element, which is applied to the camshaft tube (3, 21), a limitation of a pass-bearing seat (11, 31) for the camshaft (1, 19) is provided.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (5, 23) auf das Nockenwellenrohr (3, 21) aufgeschrumpft wird.8. The method according to claim 7, characterized in that the gear (5, 23) on the camshaft tube (3, 21) is shrunk.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Passlagerelement auf das Nockenwellenrohr (3, 21) aufgeschrumpft wird.9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that the pass-bearing element is shrunk onto the camshaft tube (3, 21).
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Bund (7, 27) an dem Zahnrad (5, 23) vor einem Aufbringen auf das Nockenwellenrohr (3, 21) angebracht wird. 10. The method according to any one of claims 7 to 9, characterized in that the collar (7, 27) on the gear (5, 23) in front of a Applying to the camshaft tube (3, 21) is attached.
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