CN103261449A - 加热设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于加热特别是非圆形的空心构件（2）的加热设备（1），其具有：至少一个穿入待加热的所述构件（2）的内部的感应线圈（3）和/或围绕待加热的构件（2）的外部的感应线圈（4）；至少一个元件（5，5’），所述元件影响在所述加热设备（1）工作期间在所述内部的和外部的感应线圈（3、4）之间形成的磁场，并且在待加热的构件（2）的那些比剩余区域更快地变热的区域中，所述元件定位在所述内部的和外部的感应线圈（3、4）之间并且由此所述元件减弱在该区域中的磁场，和/或在待加热的构件（2）的那些比剩余区域更慢地变热的区域中，所述元件定位在所述内部的感应线圈（3）之内和/或在所述外部的感应线圈（4）之外并且由此所述元件增强在该区域中的磁场，由此能够实现相对均匀的加热。以这种方式，能够特别实现均匀地加热用于接合到凸轮轴上的凸轮。

Description

加热设备
技术领域
本发明涉及一种用于加热特别是非圆形的空心构件的加热设备。本发明还涉及一种利用这种加热设备加热凸轮的方法，以用作随后接合过程的准备。
背景技术
凸轮到凸轮轴热接合是一个彻底已知的制造过程，所述过程已经被测试了很长时间，但是由于非圆的凸轮几何形状反复地制造困难。在凸轮的特别是感应加热期间，在这些薄的区域，即例如在基圆的区域被加热得明显更迅速和明显更高于在最大凸轮高度的区域，这可能会导致一个非圆接合和加热的凸轮特别大的变形。这总是导致在基圆上更高的温度或更大的扩展，但由此造成的硬度下降，这能够导致在更高硬度情况下的完成凸轮的问题。众所周知，凸轮是不对称构件，其利用从现有技术中已知作为加热设备的以前的对称线圈仅仅能够不均匀的，即非匀称地加热。另外，可以采用适应相应的凸轮的非对称形线圈，但这是昂贵的。
发明内容
本发明解决的问题是，提供一种用于加热特别是非圆形的空心构件、例如凸轮的加热设备，利用该设备可以避免从现有技术中已知的缺点。
根据本发明，这个问题是通过独立权利要求的主题解决。有利的实施例是从属权利要求的主题。
本发明是基于如下总思路，依据厚度加热非对称构件的并且因此均匀地加热，其中用于加热非圆形的空心的构件，例如凸轮的加热设备配有至少一个穿入待加热的所述构件的内部的感应线圈和/或围绕待加热的构件的外部的感应线圈，并且其中在待加热的构件的那些比剩余区域更快地变热的区域中，例如应为它们是更薄的，影响在所述加热设备工作期间所形成的磁场的至少一个元件定位在所述内部/外部的感应线圈和所述待加热的构件之间，和/或其中在待加热的构件的那些比剩余区域更慢地变热的区域中，例如应为它们是更厚的，这样的元件定位在所述内部的感应线圈之内和/或所述外部的感应线圈之外，所述元件减弱或增强在该区域中的磁场并且因此可以实现均匀地加热非圆的构件。因此，内部的或外部的感应线圈或者附加的内部的以及外部的感应线圈能够选择地设置，其中，在每一种情况下在内部的和外部的感应线圈和/或在内部的感应线圈之内和/或在外部的感应线圈之外能够设置有至少一个元件（屏蔽/强化元件）。利用所述至少一个元件，因此能够屏蔽能更快变热的区域，或强化在更慢变热区域中的磁场，并且由此实现特别均匀加热所述构件。与均匀加热所述构件，也就是例如凸轮相关联地，在随后的与凸轮轴的热接合期间能够实现圆形的接合部，由此，能够提高热接合的质量。除此之外，待加热的构件作为整体被更弱地加热，特别是在屏蔽区域中，这例如在所述构件形成为凸轮时导致一个显著低的回火效果，从而硬度下降。因此利用根据本发明的加热设备，可以实现与凸轮的区域无关优选地完全均匀加热的凸轮。根据本发明的加热设备的主要优点特别是，不需要复杂和昂贵的成形的线圈，但能够使用易于缠绕的感应线圈。
在根据本发明的一个有利的进一步解决方案中，所述至少一个元件特别是电动地，气动地或液压地可调节。这样的可调节元件，一方面有利于加热过程，因为它能够在例如仅当待加热的构件已经被放置在加热设备中时才被移动到位。同时，也可以想到，该元件是以如下方式形成，使得它在加热过程中是可调节的，由此在加热过程中，通过调节所述元件单独地影响加热过程，并由此影响在待加热的构件内的温度分布。
实际上，该元件由铜或铝形成或者由具有嵌入有软铁零件的塑料形成。铜和铝是良好的导热和导电材料，同时可以想到使用是同样良好的导热和导电材料的其他材料用于所述元件。对于塑料的解决方案，特别是具有均匀的填充物与软铁颗粒的高性能热塑性塑料是可能的，借助于其可以局部屏蔽或者局部集中磁场。在这种情况下，可以采用特别是在从3kHz到3MHz的频率范围内并导磁率在7和120mμ之间的这种强磁性塑料。由于软铁颗粒在塑料基体中的均匀分布，此外优选地实现优选各向同性的磁特性。
在根据本发明的解决方案的另一个有利的实施例中，所述外部的感应线圈和/或所述内部的感应线圈被嵌入铸模材料中，其中，所述外部的感应线圈，所述内部的感应线圈，特别是所述相关的铸模材料和/或所述至少一个元件能够被冷却。根据本发明的加热设备的单独构件的单独冷却可以控制成以满足要求，由此特别地能够单独影响待加热的构件的温度。同时，这样冷却的构件可以使得与待加热构件的数量无关地进行均匀地加热过程，由此可以实现连续的高品质的生产。
本发明的其他的重要的特征和优点从从属权利要求，从附图以及从借助于附图的相关图描述中获得。
但是应当理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，上述的并且在下文中仍将进行解释的特征能够不仅用于所述的相应组合中而且用于其他组合中或者单独使用。
本发明的优选的示例性实施例在附图中示出，并且在下面的描述中更详细地进行说明，其中相同的附图标记表示相同或相似的或功能相同的构件。
附图说明
在附图中，分别示意性地示出：
图1示出根据本发明的用于加热特别是非圆形的空心构件的加热设备，
图2a示出通过根据本发明的加热设备进行加热的凸轮，
图2b示出借助于常规加热设备进行加热的凸轮。
具体实施形式
根据图1，根据本发明的加热设备1用于加热不对称的，特别是非圆形的空心构件2，例如凸轮，所述加热设备包括至少一个穿入待加热的所述构件2的内部的感应线圈3和/或包括围绕待加热的构件2的外部的感应线圈4。附加地，根据本发明的加热设备1包括至少一个元件5，所述元件在待加热的构件2的如下区域中被定位在各个感应线圈3，4和待加热的构件2之间，所述区域与剩余的区域相比被更快速地加热，例如因为它们是更薄的。根据本发明，所述至少一个元件5被定位在内部/外部感应线圈3，4和构件2之间，并且在过程中减弱在加热设备1工作期间在内部的感应线圈3和/或外部的感应线圈4之间的这个区域中产生的磁场。因为这个原因，相对均匀地加热构件2，也就是例如相对均匀地加热凸轮是可行的，因此能够在待加热的构件2中获得具有很小的变形的特别均匀的接合。
对此附加地或可替选地，对在加热设备1工作期间产生的磁场产生影响的元件5’能够被定位在待加热的构件2的如下区域中，所述区域与剩余的区域相比被更缓慢地加热，例如因为它们是更厚的，在内部的感应线圈3之内和/或在外部的感应线圈4之外，并且因为这个原因加强了这个区域中的磁场，因此能够同样地获得相对均匀的加热。元件5’因此作用为聚能器，所述聚能器加强了这个区域中的磁场，并且因为这个原因加强了加热。
如已经提到的，待加热的构件2例如能够是用于凸轮轴的凸轮，其中根据图1的外部的感应线圈4被嵌入铸模材料6中。内部的感应线圈3明显也能够以同样的方式被嵌入到这样的铸模材料中。除此之外，可以想到的是，外部的感应线圈4，内部的感应线圈3，特别是它的铸模材料6，和/或至少一个元件5，5’能够被冷却。
为了单独地对加热过程产生影响，至少一个元件5，5’能够被附加地调节，例如电调节、气动调节或者液压调节。如从图1显而易见的，根据本发明的元件5具有通道状的形状，并且因为这个原因特别屏蔽待加热的构件2的基圆7（见图2a，b）。元件5，5’也能够由铜或铝形成，但是在所有的情况下都应当具有良好的导热性和导电性。一般而言，元件5，5’也能够由具有嵌入有软铁零件的塑料形成，其中在这种情况下特别能够考虑通过均匀的填充具有软铁颗粒的高性能热塑性塑料，借助于所述高性能热塑性塑料，局部地屏蔽或者局部地集中磁场是可行的。这样的铁磁塑料能够在宽泛的频率范围和磁导率中使用，并且因为软铁颗粒在塑料基体中的均匀的分布，附加地获得各向同性的磁特性。所提到的塑料不仅能够有成本效益地生产而且还能够容易地制造，特别是通过切割并且不需要后续的研磨返工，并且能够以近乎任意形状被铸造/注塑在适当的模具中。
考虑到图2a与图2b相比，在图2a中显而易见的是，能够观察到待加热的构件2的圆周上方的明显更小的温度差，所述构件在这种情况下成形为凸轮。在图2b中，凸轮突出部8例如与基圆7相比具有明显更低的温度，所述基圆伴随有明显更大的变形。为了能够将根据图2b的凸轮突出部8提高到如图2a中的温度水平，基圆7可能需要被明显更高地加热，然而所述基圆可能伴随有回火，并且因此伴随有所不期望的硬度下降。
通过根据本发明的加热设备1，凸轮因此能够相对均匀地被加热，也就是匀称地被加热，因此特别能够简化和改善未在下文中示出的到凸轮轴的接合过程，但是无论如何能够避免通过过度加热使基圆7上的所不期望的硬度的下降。元件5，5’，例如成形为屏蔽板/增强板，在这种情况下屏蔽基圆7和/或加强凸轮突出部8的区域中的磁场，以至于基圆7因此明显更小强度地加热而凸轮突出部8明显更高强度地加热。在这种情况下凸轮的均匀的加热例如能够经由相应的硬度曲线或者相应的回火颜色来显示。
利用根据本发明的元件5，5’，产生加热的磁场能够被屏蔽或加强，因此加热过程是可精确控制的，并且特别是使得凸轮到凸轮轴的高质量的接合成为可能。此外特别有利的是，通过简单地使用不同的元件5，5’，不需要对感应线圈3，4进行任何改变，加热设备1就能够容易地适合于改变待加热的构件2例如凸轮的构件几何形状。

Claims (9)

1.一种用于加热特别是非圆形的空心构件（2）的加热设备（1），具有：
-至少一个穿入待加热的所述构件（2）的内部的感应线圈（3）和/或围绕待加热的构件（2）的外部的感应线圈（4），
-至少一个元件（5，5’），所述元件在所述加热设备（1）工作期间影响在所述内部的和外部的感应线圈（3、4）之间形成的磁场，
-在待加热的构件（2）的那些比剩余区域更快地变热的区域中，例如因为它们是更薄的，所述元件定位在所述内部的和外部的感应线圈（3、4）之间并且由此所述元件减弱在该区域中的磁场，和/或
-在待加热的构件（2）那些的比剩余区域更慢地变热的区域中，例如因为它们是更厚的，所述元件定位在所述内部的感应线圈（3）之内和/或在所述外部的感应线圈（4）之外并且由此所述元件增强在该区域中的磁场，由此能够实现相对均匀的加热。
2.如权利要求1所述的加热设备，其特征在于，
所述待加热的构件（2）是用于凸轮轴的凸轮。
3.如权利要求1或2所述的加热设备，其特征在于，
所述外部的感应线圈（4）和/或所述内部的感应线圈（3）被嵌入铸模材料（6）中。
4.如权利要求3所述的加热设备，其特征在于，
所述外部的感应线圈（4），所述内部的感应线圈（3），特别是所述铸模材料（6），和/或所述至少一个元件（5，5’）能够被冷却。
5.如权利要求1至4中任一项所述的加热设备，其特征在于，
所述至少一个元件（5，5’）是能调节的，特别是电调节、气动调节或者液压调节。
6.如权利要求1至5中任一项所述的加热设备，其特征在于，
所述至少一个元件（5，5’）具有通道状的形状或者夹子状的形状。
7.如权利要求1至6中的任一项的所述的加热设备，其特征在于，
所述至少一个元件（5，5’）由铜或铝形成或者由具有嵌入有软铁零件的塑料形成。
8.一种用于加热凸轮的方法以用作随后的接合过程作准备，
-将待加热的所述凸轮装入到所述内部的感应线圈（3）上和/或由所述外部的感应线圈（4）围绕，
-将影响在所述加热设备（1）工作期间所产生的磁场的至少一个元件（5）在所述凸轮的基圆（7）的区域中定位在所述内部的/外部的感应线圈（3、4）和所述凸轮之间，和/或
-将影响在所述加热设备（1）工作期间所产生的磁场的至少一个元件（5’）在所述凸轮的突出部（8）的区域中定位在所述内部的感应线圈（3）之内和/或所述外部的感应线圈（4）之外，
-所述内部的/外部的感应线圈（3、4）被通电并且由此产生加热所述凸轮的磁场，其中在所述元件（5、5’）的区域中所述磁场通过所述元件减弱或者增强，使得实现相当均匀地加热所述凸轮。
9.如权利要求8所述的所述方法，其特征在于，
从所述加热设备（1）中移出所述被加热的凸轮并且将所述凸轮装入到所述凸轮轴上。
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