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Entwicklung von Leichtbaunockenwellen durch alternatives Herstellungsverfahren

 
: Meusel, J.; Knoll, G.; Tuzcu, S.; Neugebauer, Reimund; Schieck, F.; Gentzen, J.; Paul, A.; Müller, T.

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Präsentation urn:nbn:de:0011-n-1486118 (2.5 MByte PDF)
MD5 Fingerprint: 968a293ada921a23fa4764ef901c6fcc
Erstellt am: 14.4.2011


VDI-Gesellschaft Werkstofftechnik:
Ventiltrieb und Zylinderkopf 2010. 4. VDI-Fachtagung : Würzburg, 22. und 23. November 2010
Düsseldorf: VDI-Verlag, 2010 (VDI-Berichte 2115)
ISBN: 978-3-18-092115-0
ISSN: 0083-5560
S.25-36
Fachtagung Ventiltrieb und Zylinderkopf <4, 2010, Würzburg>
Deutsch
Konferenzbeitrag, Elektronische Publikation
Fraunhofer IWU ()
Nockenwelle; gebaute Nockenwelle; Leichtbau; Innenhochdruckumformen; Kostenreduzierung; camshaft; build camshaft; lightweight construction; hydroforming; cost reduction

Abstract
Neben der Emissionsreduktion (CO2, NOx und PM) sind im weltweiten Motorenbau wesentliche Entwicklungsschwerpunkte die Kosten- und Massereduzierung. Das spezielle Fertigungsverfahren von gebauten Nockenwellen der ThyssenKrupp Presta Camshafts Gruppe besitzt bereits heute ein hohes Potential zur Einsparung von Kosten und Gewicht gegenüber den Standardverfahren Gießen und Schmieden. Für spezifische Nockenwellen können weitere Potentiale durch Anwendung alternativer Herstellverfahren erschlossen werden. Eine Konstruktions- und Prozessuntersuchung, am Beispiel der Nockenwelle des Motors 2,0l/ 1,6l 4V TDI CR der VW AG, ermöglichte Verbesserungspotentiale in Verbindung mit dem Fertigungsverfahren "Innenhochdruckumformung". Mit der Umsetzung dieser Technologie wurden konstruktive und technologische Lösungen zur Herstellung der zu fügenden Komponenten und der Integration von Funktionen in das Nockenwellenrohr entwickelt, die durch die Beibehaltung der wesentlichen Konstruktionsschnittstellen zur Motorperipherie als auch der gleichen Funktionsanforderungen mit dem heutigen Serienfertigungsstand kompatibel, d.h. austauschbar sind. Die mit diesem Verfahren gefertigten Nockenwellen zeigen gegenüber dem Presta Verfahren weiteres Einsparpotential der Kosten von ca. 13 % und eine Gewichtsreduktion um ca. 22 %. Diese entwickelten Lösungen wurden erfolgreich auf geschleppten und befeuerten Prüfständen erprobt. Die im IHU-Verfahren gebaute Nockenwelle kann im spezifischen Anwendungsfall eine sinnvolle und vorteilhafte Ergänzung zum Presta-Verfahren sein.

 

In addition to CO2 emissions, costs and component weight are important criteria in the manufacturing of engine parts. In comparison to traditional monolithic casting and forging, the ThyssenKrupp Presta process for assembled camshaft production has shown significant potential for achieving lighter component mass at lower costs.
Further cost and mass savings are possible by integrating hydroforming into the ThyssenKrupp Presta process. These advantages were proven in the present investigation for the case of the 2,0l 4V CR TDI engine camshaft from VW AG. Design and processing technologies were developed in order to implement hydroforming in the production of assembled camshafts that meet a series of functional requirements. The developed technologies were successfully verified in externally-driven as well as internal combustion test rigs.
In comparison to the standard ThyssenKrupp Presta process, the integration of hydroforming resulted in a 13% reduction in manufacturing costs while mass savings reached 22%. It was concluded that in specific applications, the hydroforming process can significantly enhance the cost and part weight advantages currently realized by the ThyssenKrupp Presta process for assembled camshaft production.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-148611.html