DE2914095A1 - Hollow camshaft for IC engine prodn. - involves deep drawn half cams or bearings assembled mirror symmetrically and welded, with flanges formed by forging, or casting etc. - Google Patents
Hollow camshaft for IC engine prodn. - involves deep drawn half cams or bearings assembled mirror symmetrically and welded, with flanges formed by forging, or casting etc.Info
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Abstract
Description
Verfahren zur Herstellung von Nockenwellen Process for the manufacture of camshafts
Die erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung voll Nockenwellen aus mehreren einzelnen Teileu, die teilweise durch Pressen oder Gießen vorfertigbar sind u anschliessend durch schweißen miteinander verbunden werden.The invention relates to a method for producing full camshafts from several individual parts, some of which can be prefabricated by pressing or casting are then connected to each other by welding.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist bereits aus der DE-PS 498 170 bekannt und dient zur Herstellung von Kurbelwellen. Die einzelnen Teile der Kurbelxellen werden durch Gießen oder Pressen hergestellt, wonach die durch Blechpreßlinge gebildeten einzelnen Teile an den Stirnkanten zusammengeschweißt werden.A method of the type mentioned is already from DE-PS 498 170 known and is used to manufacture crankshafts. The individual parts the crankshafts are made by casting or pressing, after which the by Pressed sheet metal parts are welded together at the front edges will.
Nockenwellen werden im allgemeinen aus Gußeisen gegossen oder aus Vollmaterial gedreht, was dazu führt, daß das Gewicht solcher Nockenwellen relativ groß ist und insbesondere bei aus Vollmaterial gedrehten Nockenwellen ein hoher flaterialaufwand unumgänglich ist.Camshafts are generally cast or made from cast iron Rotated solid material, which means that the weight of such camshafts is relative is large and, especially in the case of camshafts turned from solid material, a high one material expenditure is unavoidable.
Der Erfindung liegt die rufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Nockenwellen zu schaffen, durch das sich Nockenwellen herstellen lassen, die bei Einsparung von iX-terial geringes Gewicht haben.The invention is based on the task of a method for production of camshafts, through which camshafts can be produced that have a low weight while saving iX-terial.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Halbnocken und/oder Halblager durch Tiefziehen in eine Endform gebracht werden, daß die Halbnocken und/oder Halblager spiegelsymmetrisch zusammengefügt und zusammengeschweißt werden, daß Flanschelemente durch Schmieden, Gießen oder Drehen aus Vollmaterial hergestellt werden und daß anschließend die Halbnockenpaare, Halblagerpaare und Flanschelemente unter Zwischenfügung von rohrförmigen Elementen zu einer Nockenwelle zusammengeschweißt werden.According to the invention, this object is achieved in that half-cams and / or half bearings are brought into a final shape by deep drawing that the half cams and / or half-bearings mirror-symmetrically joined and welded together be that flange elements by forging, casting or turning from solid material are produced and that then the half cam pairs, half bearing pairs and Flange elements with the interposition of tubular elements to form a camshaft be welded together.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Untesransprüchen.Further embodiments of the invention emerge from the subclaims.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Nockenwellen herstellen, die gegenüber Nockenwellen, die ausschließlich aus Gußeisen gegossen oder aus Vollmaterial gedreht sind, geringes Gewicht haben. Die Gewichtsreduzierung liegt bei etwa einem Viertel des Gewichts herkömmlicher Nockenwellen, beispielsweise im Falle von Vierzylinder-Nockenwellen, oder bei etwa einem Drittel bezüglich Zehnzylinder-Nockenwellen. Weiter vorteilhaft ist, daß sich Nockenwellen in beliebiger Weise unter Einsatz der jeweiligen Zahl von Halbnocken- und Halblager-Paaren zusammensetzen lassen. Das erfindungsgemäße Verfahren führt gegenüber der herkömmlichen Herstellung von Nockenwellen durch Gießen oder Drehen aus Vollmaterial zu einer Materialersparnis von etwa 35 %. Es lassen sich ohne weiteres Nockenwellen mit einer Wanddicke von 2 mm oder 3 mm herstellen.With the method according to the invention, camshafts can be produced, the opposite camshafts, which are cast exclusively from cast iron or from solid material rotated, are light in weight. The weight reduction is around one Quarter of the weight of conventional camshafts, for example in the case of four-cylinder camshafts, or about a third with respect to ten-cylinder camshafts. Further advantageous is that camshafts in any way using the respective number can be put together by half-cam and half-bearing pairs. The inventive Process leads to the conventional production of camshafts by casting or turning from solid material to a material saving of about 35%. Leave it easily produce camshafts with a wall thickness of 2 mm or 3 mm.
Das Zusammenschweißen der einzelnen Teile, nämlich der Halbnokken und Halblager, sowie der Flanschelemente zu einer Nockenwelleneinheit oder zu den Halbnockenpaaren bzw. Halblagerpaaren wird vorzugsweise mittels des WlG-Schweißverfahrens (Wolframlnert-Gas-Schweißverfahren> oder mittels des sogenannten MBL-Schweißverfahrens, d.h. einem Schweißvorgang mit magnetisch bewegtem Lichtbogen ausgeführt. Es kann aber auch vorteilhaft das Elektronenstrahlschweißen angewendet werden. Die Flanschelemente können durch llieí3pressen, Schmieden, Gießen oner durch Drehen aus Vollmaterial hergestellt werden. Vorzugsweise werden die Flanschelemente jedoch durch Fließpressen hergestellt.The welding together of the individual parts, namely the half lugs and half bearings, as well as the flange elements to a camshaft unit or to the Half-cam pairs or half-bearing pairs are preferably made by means of the WIG welding process (Tungsten inert gas welding process> or by means of the so-called MBL welding process, i.e. carried out a welding process with a magnetically moved arc. It can but electron beam welding can also be used advantageously. The flange elements can manufactured by pressing, forging, casting or turning from solid material will. Preferably, however, the flange elements are produced by extrusion.
Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie eine Ausführungsform einer nach diesem Verfahren hergestellten imockenwelle anhand der Zeichnung zur Erläuterung weiterer Plerkmale beschrieben. Es zeigen: Fig. 1a und 1b eine Schnittansicht und eine Draufsicht auf einen Halbnocken.The following is a preferred embodiment of the invention Process and an embodiment of one produced by this process i-camshaft described with reference to the drawing to explain further features. 1a and 1b show a sectional view and a plan view of a half-cam.
ig. 2 eine Schnittansicht eines lialbnockenpaares, Fig. 3a und 3b eine bchnittansicht durch ein Halblagerpaar sowie eine Vorderansicht auf ein Halblager, Fig. 4a und 4b und -Flanschelementes und ig. 5 eine Teilansicht einer nockenwelle in Schnittdar-Stellung.ig. 2 shows a sectional view of a pair of lialbams, FIGS. 3a and 3b a sectional view through a pair of half bearings and a front view of a half bearing, Fig. 4a and 4b and -Flanschelementes and ig. 5 is a partial view of a camshaft in sectional view.
Fig. la veranschaulicht in Schnittansicht einen Halbnocken 1, der auf seiner einen eite eine kreisförmige Öffnung 2 aufweist. Gemäß der Darstellung nach Fig. Ib ist die der kreisförmigen Öffnung 2 gegenäberliegende Öffnung 3 nockenförmig ausgebildet. Der locken ist in si. Ib mit 3a bezeichnet. Die Wandstärke ist in Fig. 1a und 1b über die gesamte Breite gleichbleibend. Der Halbnocken 1 kann daher durch Tiefziehen hergestellt werden, da seine Wanddicke durchgehend konstant sein kann. Die nockenförmige Erweiterung 3a ist über dei Außendurchmesser der kreisförmigen Öffnung 2 hinausgezogen.Fig. La illustrates a sectional view of a half cam 1, the has a circular opening 2 on one side. According to the illustration According to Fig. Ib, the opening 3 opposite the circular opening 2 is cam-shaped educated. The curl is in si. Ib denoted by 3a. The wall thickness is shown in Fig. 1a and 1b constant over the entire width. The half cam 1 can therefore by Deep drawing can be produced because its wall thickness is constant throughout be can. The cam-shaped extension 3a is circular over the outer diameter Opening 2 pulled out.
Fig. 2 zeigt ein Halbnockenpaar, bestehend aus zwei Halbnocken 1, die an ihren Stirnflächen 4 mit gleicher Formu;e bung zusammengefügt sind und zusammengeschweißt werden können.Fig. 2 shows a pair of half cams, consisting of two half cams 1, which are joined together at their end faces 4 with the same shape and welded together can be.
In Fig. 3a und 3b ist ein weiteres Teil dargestellt, weiches zusammen mit den Halbnockenpaaren entsprechend Fig. 2 und weiteren Teilen eine Nockenwelleneinheit ergeben kann. Das in Fig. 3a dargestellte Halblagerpaar besteht aus zwei lialblagern 5 gleicher Formgebung, die entsprechend dem Halbnockenpaar in Fig. 2 spiegelsymmetrisch zueinander zusanmengefügt sind und zusammengeschweißt werden können. Jedes Halblager 5 weist auf einer Seite eine kreisförmige Öffnung 6 und auf der gegenüberliegenden seite eine kreisförmige Öffnung 7 auf. Die kreisförmige Offnung 7 hat dabei kleineren Durchmesser als die auf der anderen beite jedes Halblagers 5 ausgebildete Öffnung 6. Die Wanddicke jedes Halblagers 5 ist über die gesamte Breite dieses Elements gleichbleibend. Fig.In Fig. 3a and 3b a further part is shown, soft together with the half cam pairs according to FIG. 2 and other parts of a camshaft unit can result. The half-bearing pair shown in Fig. 3a consists of two lialblagern 5 of the same shape, which corresponds to the pair of half cams in FIG. 2 with mirror symmetry are joined together and can be welded together. Every half warehouse 5 has a circular opening 6 on one side and on the opposite side a circular opening 7. The circular opening 7 has smaller ones Diameter than the opening formed on the other side of each half bearing 5 6. The wall thickness of each half-bearing 5 is over the entire width of this element constant. Fig.
3b gibt eine Ansicht auf ein Halblager, von der zweite der Öffnung 7 gesehen, wieder.Figure 3b gives a view of one half-bearing, from the second of the opening 7 seen again.
In den Fig. 4a und 4b ist ein Flanschelement 8 dargestellt.A flange element 8 is shown in FIGS. 4a and 4b.
Aus der Schnittansicht nach Fig. 4a ist ersichtlich, daß auf einer Seite des Flanschelements 8 eine kreisförmige Öffnung 9 ausgebildet ist, deren Hand in einen ringförmigen Flansch 10 übergeht, in welchem Gewindebohrungen 11 umfangsmäßig verteilt ausgebildet werden. Der Flansch 10 begrenzt eine Üffnung 12, die durch eine Wand 13 gegenüber der kreisförmigen Öffnung 9 abgetrennt ist. Aus Fig. 4b ist die mögliche anordnung der Gewindebohrungen 11 ersichtlich. Somit gibt Fi. 4b eine Ansicht des Flanschelementes 8 von der Seite der Öffnung 12 wieder.From the sectional view of Fig. 4a it can be seen that on one Side of the flange element 8 a circular opening 9 is formed, the hand of which merges into an annular flange 10, in which threaded bores 11 circumferentially be trained in a distributed manner. The flange 10 delimits an opening 12 which passes through a wall 13 opposite the circular opening 9 is separated. From Fig. 4b is the possible arrangement of the threaded holes 11 can be seen. Thus, Fi. 4b a View of the flange element 8 from the side of the opening 12 again.
weben den unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 erwähnten Einzelteilen können noch weitere Teile, nämlich rohrförmige Blemente 13, zusammen mit den Halbnocken, Halblagern und Flanschelementen zur Herstellung einer Nockenwelle verwendet werden.weave the items mentioned with reference to FIGS can still other parts, namely tubular Blemente 13, together with the half-cams, Half bearings and flange elements are used to manufacture a camshaft.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel des Aufbaus einer Nockenwelle, die aus mehreren Halbnocken 1, Halblagern 5, einem Flanschelement 8 und mehreren rohrförmigen Elementen 13 besteht. Die Dimensionierung der einzelnen Teile ist vorzugsweise derart gewählt, daß der Innen- und Außendurchmesser der die Öffnung 2 festlegenaen, mit 2' bezeichneten Ringwand gedes Halbnockens 1 vorzugwsweise gleich gro2 wie der Innen- und Außendurchmesser des rohrförmigen Elements 13 sowie des Lasen nd Außendurchmessers einer die öffnung 9 festlegenden Hingwend 9 bestimmt ist. nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel entsprechend Fig. ' besteht die Nockenwelle aus einem Flanschelement 8, an welches sich ein rohrförmiges Element 13, in mit 14 bezeichnetes Halbnockenpaar, ein mit 15 bezeichnetes weiteres Halbnockeipaar, ein weiteres rohrförmiges Element 13 und ein Halblagerpaar 16 anschließen. Es folgen dann nochmals ein rohrförmiges Element 13, ein Halbnockenpaar 16 usw. Die mit 14, 15 una 16 bezeichneten Halbnockenpaare bestehen jeweils aus zwei Halbnocken 1 der beschriebenen Art. Das Halblagerpaar 16 setzt sich aus zwei Halblager 5 zusammen Die einzelnen, mit 8, 13 bis 16 bezeichneten Teile werden in der dargestellten Anordnung und Reihenfolge zusammengeschweißt, wie im folgenden noch beschrieben ist.Fig. 5 shows an example of the structure of a camshaft consisting of several Half cam 1, half bearings 5, a flange element 8 and several tubular elements 13 exists. The dimensions of the individual parts are preferably chosen in such a way that that the inner and outer diameter of the opening 2 defineaen, designated with 2 ' The ring wall of the half-cam 1 is preferably the same size as the inside and outside diameter of the tubular element 13 and the Lasen nd outer diameter of the opening 9 defining application 9 is determined. according to a preferred embodiment According to FIG. 'The camshaft consists of a flange element 8 to which a tubular element 13, in designated with 14 half-cam pair, a with 15 designated another pair of half cams, a further tubular element 13 and connect a pair of half bearings 16. Another tubular element then follows 13, a pair of half cams 16, etc. The pairs of half cams designated 14, 15 and 16 each consist of two half-cams 1 of the type described. The half-bearing pair 16 is made up of two half bearings 5. The individual ones, labeled 8, 13 to 16 Parts are welded together in the order and arrangement shown, as described below.
Die Hcrstellung der in Fig. 5 dargestellten ijockenwelle erfolgt auf nachfolgende Weise. Die Halbnocken 1 und die Halblager 5 werden jeweils durch Tiefziehen in die jeweils gewünschte Endform {;ebracht, beispielsweise wie sie unter Bezugnahme auf Fig. und 3 beschrieben ist. Dabei werden jeweils zwei Halbnocken zu einem Halbnockenpaar und jeweils zwei Halblager zu einem Halblagerpaar zusammengeschweißt. Die Flanschelemente 8 können durch schmieden, Gießen oder durch Drehen aus Vollmaterial hergestellt werden. Vorzugsweise werden die Flanschelemente 8 jedoch durch Fließpressen hergestellt da sie be reichsweise unterschiedliche Wandstärken haben und mit Cewindebohrungen versehen werden sollen. Die Halbnockenpaare, Halblagerpaare und die Flanschelemente werden unter Zwischenfügung der rohrförmigen elemente 13 in einer vorgestimmten Reihenfolge, wie sie beispielsweise unter Bezugnahme auf Fig. 5 erläutert ist, zusammengeschweißt. Vor dem Zusammensetzen der einzelnen Elemente und dem Zusammenschweißen werden die Flanschelemente 8 bearbeitet1 beispielsweise mit den Gewindebohrungen 11 versehen. Nach dem Zusammenschweißen werden die Flanschelemente 8 bearbeitet, beispielsweise mit den Gewindebohrungen 11 versehen. nach dem Zusammenschweißen der einzelnen Teile der Nockenwelle wird die Nockenwelle vorzugsweise gerichtet und anschließend vorgeschliffen. Danach wird die soweit fertiggestellte nockenwelle in einem Linsatzhärtvorgang oder in einem Nitrierbad gehärtet ixach den Härtungsvor:ang wird die Nockenwelle fertig geschliffene Zum Zusammenschweißen der einzelnen Nockenwellenteile wird vorzugsweise das wIG-Impuls-SchweiBserfahren angewandt. Anstelle des WIG-Impuls-Schweißverfahrens können die Teile auch mittels des NBL-Schweißverfahrens zusammengeschweißt werden. Die rohrförmigen Blemente 13 können beispielsweise durch Gießen hergestellt werden. Die in Fig. 5 dargestellte Anordnung der einzelnen Teile der Nockenwelle läßt sich beliebig verändern, so daß je nach Bedarf eine Sockenwelle mit der jeweils gewünschten Form und Zusammensetzung von Halbnocken, Halblagern, Flanschelementen und rohrförmigen Elementen erhalten werden kann.The production of the camshaft shown in FIG. 5 takes place on subsequent way. The half cams 1 and the half bearings 5 are each made by deep drawing in the final form desired in each case, for example as described with reference on Figs. and 3 is described. Two half cams become a pair of half cams and two half-bearings are welded together to form a half-bearing pair. The flange elements 8th can be made from solid material by forging, casting or turning getting produced. Preferably, however, the flange elements 8 are extruded manufactured because they have different wall thicknesses and with Cewindbohrungen should be provided. The half-cam pairs, half-bearing pairs and the flange elements are with the interposition of the tubular elements 13 in a pre-determined Order, as it is explained for example with reference to Fig. 5, welded together. Before the individual elements are assembled and welded together, the Flange elements 8 machined 1 provided with the threaded bores 11, for example. After being welded together, the flange elements 8 are machined, for example provided with the threaded holes 11. after welding the individual parts together the camshaft is preferably straightened and then pre-ground. Then the camshaft, which has been completed so far, is hardened in a lens or After the hardening process, the camshaft is finished in a nitriding bath ground To weld the individual camshaft parts together, it is preferred the TIG pulse welding process is used. Instead of the TIG pulse welding process the parts can also be welded together using the NBL welding process. The tubular Blemente 13 can be produced, for example, by casting. The arrangement of the individual parts of the camshaft shown in FIG. 5 can be change at will, so that a sockshaft with the desired one as required Shape and composition of half-cams, half-bearings, flange elements and tubular Elements can be obtained.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8141 | Disposal/no request for examination |