FR2739429A1

FR2739429A1 - CAM CONSISTING OF MULTIPLE CONSECUTIVE MATERIALS

Info

Publication number: FR2739429A1
Application number: FR9611802A
Authority: FR
Inventors: Alfred Beier; Conrad Kulus; Dietrich Distler
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1995-09-28
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 1997-04-04
Anticipated expiration: 2016-09-27
Also published as: GB2305704A; DE19638329B4; GB2305704B; GB9619888D0; DE19638329A1; FR2739429B1

Abstract

Pour améliorer la fabrication d'une came (1) et obtenir une meilleure lubrification sur toute sa surface profilée (4), une came, qui sert en particulier à commander des soupapes d'un moteur, présente plusieurs couches de matière découpées à la matrice (2) et est caractérisée en ce que, dans le cas d'une étendue axiale prédéfinie, on dispose une fraction de découpe qui s'étend en ligne droite, sur la surface profilée, vu dans le sens du découpage à la matrice, avec une étendue axiale représentant entre 80 et 95 pour cent de l'étendue, suivie d'une fraction de rupture ayant une étendue axiale, comprise entre 20 et 5 pour cent de l'étendue, une bavure de rupture d'une couche de matière, venant en prise dans un arrondi, sur le bord qui se trouve en avant dans le sens du découpage, d'une couche directement voisine (2).In order to improve the manufacture of a cam (1) and to obtain better lubrication over its entire profiled surface (4), a cam, which is used in particular to control valves of an engine, has several layers of die-cut material (2) and is characterized in that, in the case of a predefined axial extent, a blank portion is arranged which extends in a straight line on the profiled surface, seen in the direction of die cutting, with an axial extent representing between 80 and 95 percent of the extent, followed by a fracture fraction having an axial extent, between 20 and 5 percent of the extent, a rupture burr of a layer of material, engaging in a rounding, on the edge which is forward in the direction of the cutting, of a directly adjacent layer (2).

Description

L'invention concerne une came consistant en une multiplicité de couches deThe invention relates to a cam consisting of a multiplicity of layers of

matière consécutives dans le sens axial, découpées à la matrice, avec chacune une surface consecutive material in the axial direction, die cut, each with a surface

profilée de came.cam profile.

Des cames, telles que celles que l'on utilise par exemple pour commander les soupapes d'admission et d'échappement des moteurs à combustion interne, exigent en général des procédés de fabrication très coûteux, car la surface profilée de la came requiert, après la mise en forme Cams, such as those used for example to control the intake and exhaust valves of internal combustion engines, generally require very expensive manufacturing methods, since the profiled surface of the cam requires, after Formatting

proprement dite, un traitement de surface additionnel. proper, an additional surface treatment.

Pour résoudre ce problème on a déjà proposé dans le document DE-44 23 107 Al de fabriquer une came à partir d'une multiplicité de couches de matière, découpées à la matrice, consécutives dans le sens axial. De façon avantageuse la fabrication avec une came de ce type est particulièrement simple, car la mise en forme des différentes couches a déjà lieu lors du découpage à la matrice et toutes les couches de matière peuvent être formées au moyen de la même presse à découper. Il n'est pas nécessaire d'avoir un To resolve this problem, it has already been proposed in document DE-44 23 107 A1 to manufacture a cam from a multiplicity of layers of material, cut from the die, consecutive in the axial direction. Advantageously, the manufacture with a cam of this type is particularly simple, since the shaping of the different layers already takes place during die cutting and all the layers of material can be formed by means of the same cutting press. It is not necessary to have a

traitement ultérieur de finition des surfaces. subsequent surface finishing treatment.

L'invention a pour objet de créer une came améliorée, consistant en plusieurs couches de matière, consécutives dans le sens axial, découpées à la matrice, came qui est optimisée en particulier en ce qui concerne les conditions de frottement et de lubrification existant sur sa surface profilée de roulement. On résout ce problème grâce au fait que dans le cas d'une étendue axiale prédéfinie (D) de chaque couche de matière, on dispose une fraction de découpe, qui s'étend en ligne droite, par suite des paramètres du processus de découpage, sur la surface profilée de la came, vu dans le sens du découpage à la matrice, avec une étendue axiale (S) représentant entre 80 et 95 pour cent de l'étendue (D), suivie d'une fraction de rupture ayant une étendue axiale (B), comprise entre 20 et 5 pour cent de l'étendue (D), une bavure de rupture d'une couche de matière, qui dépasse l'étendue (D) dans le sens du découpage à la matrice (A), venant en prise dans un arrondi, qui se produit par suite du découpage à la matrice sur le bord qui se trouve en avant dans le sens du découpage à la matrice (A), d'une The object of the invention is to create an improved cam, consisting of several layers of material, consecutive in the axial direction, cut out from the matrix, a cam which is optimized in particular with regard to the friction and lubrication conditions existing on its profiled rolling surface. This problem is solved by the fact that in the case of a predefined axial extent (D) of each layer of material, there is a cutting fraction, which extends in a straight line, as a result of the parameters of the cutting process, on the profiled surface of the cam, seen in the direction of die cutting, with an axial extent (S) representing between 80 and 95 percent of the extent (D), followed by a fracture fraction having a extent axial (B), between 20 and 5 percent of the extent (D), a burst burr of a layer of material, which exceeds the extent (D) in the direction of die cutting (A) , engaging in a rounding, which occurs as a result of die cutting on the edge which is forward in the direction of die cutting (A), of a

couche de matière directement voisine. directly adjacent material layer.

Cette solution, selon l'invention, se caractérise par le fait que par suite des paramètres appropriés du processus de découpage il se forme d'une part, sur la surface de roulement de la came profilée, une fraction de découpe qui s'étend en ligne droite, suffisante pour recevoir les charges qui se produisent, et une fraction de rupture qui se produit obligatoirement du fait du processus, et d'autre part on a l'assurance d'avoir une jonction complètement plane des surfaces tournées les unes vers les autres des couches de matière voisines, grâce au fait qu'une bavure de rupture, qui se forme à la suite de la fraction de rupture, et qui dépasse l'épaisseur des différentes couches de matière, peut venir en prise dans un arrondi correspondant de la couche de matière This solution, according to the invention, is characterized by the fact that, as a result of the appropriate parameters of the cutting process, there is formed on the one hand, on the rolling surface of the profiled cam, a cutting fraction which extends in straight line, sufficient to receive the charges which occur, and a fraction of rupture which obligatorily occurs due to the process, and on the other hand it is guaranteed to have a completely planar junction of the surfaces turned towards each other other neighboring layers of material, due to the fact that a breaking burr, which forms as a result of the breaking fraction, and which exceeds the thickness of the different layers of material, can engage in a corresponding rounding of the material layer

respectivement voisine.respectively neighbor.

L'étendue axiale de la fraction de découpe représente dans ce cas environ les neuf-dixièmes de toute l'étendue axiale d'une couche de matière et la fraction de The axial extent of the cutting fraction represents in this case approximately nine-tenths of the entire axial extent of a layer of material and the fraction of

rupture s'étend en conséquence sur un-dixième. rupture therefore extends over one-tenth.

De façon avantageuse les fractions de rupture des différentes couches de matière, qui se produisent sous la forme de renfoncements sur la surface profilée de toute la came, opèrent comme des poches de graissage, par exemple dans le cas o l'on utilise de telles cames dans un mécanisme Advantageously, the fractions of rupture of the different layers of material, which occur in the form of indentations on the profiled surface of the entire cam, operate like lubrication pockets, for example in the case where such cams are used. in a mechanism

d'entraînement de soupapes d'un moteur à combustion interne. valve drive of an internal combustion engine.

L'alimentation de ces poches de graissage en huile de lubrification peut dans ce cas avoir lieu de façon avantageuse à travers les fentes de dimension extrêmement faible, qui existent entre les différentes couches de matière; D'autres avantages de l'invention vont ressortir de l'exemple de réalisation de l'invention que l'on va décrire ci-après plus en détail à partir des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 montre la construction de principe d'une telle came selon une vue de dessus avec la levée de la came qui s'effectue perpendiculairement au-dessus du plan du dessin, et la figure 2 montre une vue partielle agrandie et The supply of these lubrication pockets with lubricating oil can in this case take place advantageously through the slots of extremely small dimension, which exist between the different layers of material; Other advantages of the invention will emerge from the embodiment of the invention which will be described below in more detail from the appended drawings in which: FIG. 1 shows the principle construction of such a cam in a top view with the lifting of the cam which takes place perpendicularly above the plane of the drawing, and FIG. 2 shows a partial enlarged view and

fortement schématisée de deux couches de matière voisines. strongly schematized of two neighboring layers of matter.

Selon la figure 1, la came 1 présente une multiplicité de couches de matière 2, consistant en une tôle d'acier C75, laminée à froid, fortement traitée. Une telle matière présente, par exemple pour l'utilisation de la came 1 dans le mécanisme d'entraînement des soupapes d'un moteur à combustioon interne, une dureté suffisante, de telle sorte According to Figure 1, the cam 1 has a multiplicity of layers of material 2, consisting of a steel sheet C75, cold rolled, highly treated. Such a material has, for example for the use of cam 1 in the valve drive mechanism of an internal combustion engine, sufficient hardness, so

qu'un traitement ultérieur n'est en aucune façon nécessaire. that further processing is in no way necessary.

Les couches de matière sont, en ce qui concerne leur fabrication, formées par découpage à la matrice de telle sorte que leurs bords se trouvant radialement à l'extérieur constituent sous la forme de surfaces profilées de came 3 dans leur totalité une surface profilée 4 de la came 1. Dans ce cas on obtient, du fait de la matière utilisée, une profondeur de rugosité suffisamment fine sur la surface 4 The layers of material are, as regards their manufacture, formed by die cutting so that their edges lying radially on the outside constitute in the form of profiled cam surfaces 3 in their entirety a profiled surface 4 of the cam 1. In this case, due to the material used, a sufficiently fine roughness depth is obtained on the surface 4

pour cette application.for this application.

En même temps que le découpage à la matrice des différentes couches de matière 2 on découpe à partir de celles-ci des évidements 5, qui servent à recevoir un arbre à cames 6. Les différentes couches de matière 2 sont ainsi fixées sur l'arbre à cames 6, d'une manière telle qu'il se forme une cohésion axiale dans la zone de l'évidement 5. Une autre liaison axiale est créée par une tige 7 disposée dans la zone du soulèvement de la came, tige qui serre ensemble, parallèlement à l'axe, les couches de matière 2 entre son At the same time as the die cutting of the different layers of material 2, there are cut out from these recesses 5, which serve to receive a camshaft 6. The different layers of material 2 are thus fixed on the shaft. with cams 6, in such a way that an axial cohesion is formed in the region of the recess 5. Another axial connection is created by a rod 7 arranged in the region of the lifting of the cam, rod which tightens together , parallel to the axis, the layers of material 2 between its

collet 8 et une rondelle 10 fixée par soudage au laser en 9. collar 8 and a washer 10 fixed by laser welding at 9.

La came 1 présente une longueur axiale L, qui résulte de la somme des étendues axiales D de chaque couche Cam 1 has an axial length L, which results from the sum of the axial ranges D of each layer

de matière 2.of material 2.

Chaque couche de matière 2 est découpée à la matrice dans un sens de découpage A, un arrondi 12 s'établissant dans la zone de la surface profilée de la came 3 par suite du processus de découpage à la matrice sur le bord 11, qui se trouve en avant dans le sens du découpage A. En outre il s'établit sur la surface profilée de la came 3 dans le sens du découpage A, à la suite de l'arrondi 12, une fraction de découpe 13 s'étendant en ligne droite, dont l'étendue axiale S représente entre 80 et 95 pour cent de Each layer of material 2 is cut with the die in a cutting direction A, a rounding 12 being established in the region of the profiled surface of the cam 3 as a result of the die cutting process on the edge 11, which located forward in the cutting direction A. In addition, it is established on the profiled surface of the cam 3 in the cutting direction A, following the rounding 12, a cutting fraction 13 extending in line straight, whose axial extent S represents between 80 and 95 percent of

l'étendue D de la couche de matière 2. the extent D of the material layer 2.

Il se raccorde à la fraction de découpe 13 dans le sens du découpage à la matrice A une fraction de rupture 14, avec une étendue axiale B qui représente entre 20 et 5 pour cent de l'étendue D. Ces fractions de rupture 14 conduisent en même temps que les arrondis 12 dans la surface globale profilée 4 It is connected to the cutting fraction 13 in the direction of cutting to the matrix A a breaking fraction 14, with an axial extent B which represents between 20 and 5 percent of the extent D. These breaking fractions 14 lead to same time as rounding 12 in the overall profiled surface 4

à des renfoncements 15.to recesses 15.

Du fait du processus de découpage à la matrice il s'établit, vu dans le sens du découpage à la matrice A, à l'extrémité de l'étendue B, une bavure de rupture 16, qui Due to the die cutting process there is established, seen in the direction of die cutting A, at the end of the extent B, a breaking burr 16, which

dépasse l'étendue D des différentes couches de matière 2. exceeds the extent D of the different layers of material 2.

On peut choisir dans ce cas les paramètres du processus de découpage de telle façon que, par suite de la vitesse du découpage, de l'étendue D et du choix de la matière, il se forme des arrondis 12 ou des bavures de rupture 16 tels que ces derniers puissent venir en prise dans les interstices créés par l'arrondissement 12 des couches de In this case, the parameters of the cutting process can be chosen in such a way that, as a result of the speed of cutting, the extent D and the choice of material, rounding 12 or breaking burrs 16 are formed, such that the latter can engage in the interstices created by rounding 12 of the layers of

matière voisines 2.neighboring materials 2.

En choisissant les paramètres du processus de découpage et en pesant les coûts, par exemple de la matière première des couches 2, on peut choisir différentes étendues D de couches de matière 2, comme celles que l'on va préciser à partir de l'exemple numérique suivant. Dans le cas d'une étendue globale désirée L pour une came 1 de 15 mm on aboutit dans le cas d'une étendue D pour chaque couche de 0,25 mm au total à 60 couches. La fraction de rupture 14 qui se forme s'étend dans la zone B respectivement sur environ 0,03 mm, de telle sorte que par rapport à l'étendue totale L de 15 mm il se forme une fraction de rupture d'environ 1,8 mm. En utilisant des couches de matière d'une étendue D de 0,15 mm, donc 100 couches de matière 2, il s'établit pour chaque couche une fraction de rupture d'environ 0,015 mm, de telle sorte que l'on a une fraction de rupture d'environ 1,5 mm sur l'étendue totale L. Des cames 1, avec des étendues D comprises entre 0,1 et 0,5 mm, ont donné aux essais des résultats satisfaisants, en faisant varier entre 30 et 100 couches de matière. Dans ce cas on a obtenu, avec la préférence de 60 à 100 couches de matière, en particulier avec des étendues D comprises entre 0,15 et 0,35 mm et 100 à 40 couches de matière 2, de bons résultats en ce qui concerne la rugosité superficielle des surfaces profilées 3, 4 et les fractions de rupture 14 en ce qui concerne l'étendue totale L. II y lieu de rechercher en général des tôles assez fines, car on obtient de meilleures surfaces lors des processus de découpage en utilisant des tôles assez minces, par exemple en ce qui concerne la rugosité de la surface profilée des cames 3. De façon avantageuse on a avec la came selon l'invention une sécurité et une précision très élevée pour le procédé de fabrication par comparaison avec les cames conventionnelles, car on peut obtenir sans problème, par le procédé de découpage et le choix approprié de la matière, des couches avec des tolérances d'un ordre immédiatement supérieur par comparaison avec celles des cames conventionnelles. Un autre avantage réside dans le fait que l'on peut obtenir, par un simple changement de l'outil de découpage, d'autres formes de came, sans avoir à fabriquer un By choosing the parameters of the cutting process and by weighing the costs, for example of the raw material of layers 2, one can choose different extents D of layers of material 2, like those which we will specify from the example. next digital. In the case of a desired overall extent L for a cam 1 of 15 mm, in the case of an extent D for each layer of 0.25 mm, this results in 60 layers. The fracture fraction 14 which forms extends in the area B respectively over approximately 0.03 mm, so that with respect to the total extent L of 15 mm there is formed a fracture fraction of approximately 1, 8 mm. By using layers of material with an extent D of 0.15 mm, therefore 100 layers of material 2, a breaking fraction of about 0.015 mm is established for each layer, so that there is a fracture fraction of approximately 1.5 mm over the total extent L. Cams 1, with ranges D of between 0.1 and 0.5 mm, gave the tests satisfactory results, varying between 30 and 100 layers of material. In this case, preferably with 60 to 100 layers of material, in particular with ranges D of between 0.15 and 0.35 mm and 100 to 40 layers of material 2, good results have been obtained with regard to the surface roughness of the profiled surfaces 3, 4 and the fracture fractions 14 with regard to the total extent L. It is generally necessary to seek fairly thin sheets, because better surfaces are obtained during the cutting processes using fairly thin sheets, for example with regard to the roughness of the profiled surface of the cams 3. Advantageously, the cam according to the invention has very high safety and precision for the manufacturing process by comparison with the cams conventional, because it is possible to obtain without problem, by the cutting process and the appropriate choice of the material, layers with tolerances of an order immediately superior compared to those of the cams s conventional. Another advantage is that other cam shapes can be obtained by simply changing the cutting tool without having to make a

nouvel arbre à cames d'une manière coûteuse. new camshaft in an expensive way.

Claims

1.Cam (1), consisting of a multiplicity of consecutive layers of material (2) in the axial direction, cut out with the die, each with a profiled cam surface (3), characterized in that, in the case of a predefined axial extent (D) of each layer of material (2), there is a cutting fraction (13), which extends in a straight line as a result of the parameters of the cutting process, on the profiled surface of the cam ( 3), viewed in the direction of die cutting (A), with an axial extent (S) representing between and 95 percent of the extent (D), followed by a fracture fraction (14) having a extent axial (B), between 20 and percent of the extent (D), a breaking burr (16) of a layer of material (2), which exceeds the extent (D) in the direction of cutting to the die (A), engaging in a rounding (12), which occurs as a result of the die cutting on the edge (11) which is in front in the direction of cutting to the

matrix (A), of a directly adjacent layer of material (2).

2. Cam according to claim 1, characterized in that a sheet is used for the layers of material (2)

cold rolled steel, treated.

3. Cam according to claim 1 or 2, characterized in that the extent (D) of each layer of

material (2) is between 0.1 and 0.5 mm, preferably between 0.15 and 0.35 mm.

4. Cam according to one or more of the preceding claims, characterized in that the cam (1)

is composed of 30 to 100 layers of material (2), preferably 60 to 100 layers.

5. Cam according to claim 4, characterized in that the cam (1) is composed in particular of 40 to 100

layers of matter.