DE102011001230B4 - Method for arranging a functional element on a tubular component and a built-up camshaft - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Anordnung eines Funktionselementes (1a) an einem rohrförmigen Bauteil, insbesondere an einem Trägerrohr (2) einer gebauten Nockenwelle, wobei das Bauteil in eine Öffnung (3) des Funktionselementes (1a) eingesetzt wird, wobei das Bauteil nachfolgend im Bereich des Funktionselementes (1a) durch Beaufschlagung mit einem Innenhochdruck (p) unter plastischer und elastischer Verformung derart aufgeweitet wird, dass die Mantelfläche des rohrförmigen Bauteils an der Innenfläche der Öffnung (3) des Funktionselementes (1a) anliegt, und wobei für das Bauteil und das Funktionselement (1a) entweder unterschiedliche Materialien und unterschiedliche Verformungsgrade oder gleiche Materialien und unterschiedliche Verformungsgrade derart ausgewählt werden, dass das Bauteil nach Wegfall des Innenhochdrucks (p) stärker elastisch zurückfedert als das Funktionselement (1a) und entsprechend ein Spalt (S) gebildet wird, wodurch die Anordnung des Funktionselementes (1a) mit einem von der Kombination der unterschiedlichen Materialien abhängigen Spiel erfolgtMethod for arranging a functional element (1a) on a tubular component, in particular on a support tube (2) of a built-up camshaft, the component being inserted into an opening (3) of the functional element (1a), the component subsequently in the area of the functional element ( 1a) is expanded by applying an internal high pressure (p) with plastic and elastic deformation such that the outer surface of the tubular component bears against the inner surface of the opening (3) of the functional element (1a), and for the component and the functional element (1a ) either different materials and different degrees of deformation or the same materials and different degrees of deformation are selected in such a way that the component springs back more elastically than the functional element (1a) after the internal high pressure (p) is removed and a gap (S) is formed accordingly, whereby the arrangement of the Functional element (1a) with one of d he combination of different materials dependent game takes place

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anordnung eines Funktionselementes an einem rohrförmigen Bauteil, insbesondere an einem Trägerrohr einer gebauten Nockenwelle, sowie eine gebaute Nockenwelle selbst.The invention relates to a method for the arrangement of a functional element on a tubular component, in particular on a support tube of a built camshaft, as well as a built camshaft itself.

Um Wellen mit Funktionselementen zu versehen, ist es bekannt einen stab- oder rohrförmigen Träger einerseits und die Funktionselemente andererseits getrennt zu fertigen und durch einen Presssitz zu verbinden. Ein hierzu geeignetes Verfahren ist das Fügen durch Innenhochdruckumformung (IHU), wobei Funktionselemente mit ihrer Nabe zunächst über ein Trägerrohr geschoben werden, bevor durch die Beaufschlagung mit einem Innenhochdruck das Trägerrohr unter plastischer und elastischer Verformung derart aufgeweitet wird, dass die Mantelfläche des Trägerrohrs an der Innenfläche der Nabe des Funktionselementes anliegt. Entsprechend wird auch die Nabe aufgeweitet. Die Aufweitung erfolgt üblicherweise elastisch, wobei grundsätzlich aber auch ein plastischer Anteil vorhanden sein kann. Nach Wegfall des Innenhochdrucks federn das Trägerrohr und die Nabe um den jeweils elastischen Anteil der Aufweitung zurück, wobei die Materialkombination der beiden Fügepartner so gewählt ist, dass das Funktionselement stärker zurückfedert als das Trägerrohr und damit durch die verbleibenden elastischen Rückstellkräfte in einem Presssitz auf dem Trägerrohr befestigt und axial angeordnet wird. Eine durch Innenhochdruck gebildete gebaute Nockenwelle ist in der DE 37 38 809 C2 beschrieben.In order to provide shafts with functional elements, it is known to manufacture a rod-shaped or tubular support on the one hand and the functional elements on the other hand to be separated and connected by a press fit. A suitable method for this purpose is the joining by hydroforming (hydroforming), wherein functional elements are first pushed with their hub over a support tube before the carrier tube is expanded under plastic and elastic deformation such that the lateral surface of the support tube at the Inner surface of the hub of the functional element is applied. Accordingly, the hub is widened. The expansion is usually elastic, but in principle, but also a plastic portion may be present. After elimination of the internal high pressure, the carrier tube and the hub to the respective elastic portion of the expansion spring back, wherein the combination of materials of the two joining partners is selected so that the functional element spring back stronger than the support tube and thus by the remaining elastic restoring forces in a press fit on the support tube attached and arranged axially. A built by internal high pressure built camshaft is in the DE 37 38 809 C2 described.

Eine Hohlwelle mit darauf durch elastische Verformung befestigten Antriebselementen ist in EP 0 292 794 beschrieben. Des Weiteren ist aus EP 0 265 663 ein Wellenrohr mit drehfest und winklig genau aufgeschobenen Elementen bekannt.A hollow shaft with fixed thereto by elastic deformation drive elements is in EP 0 292 794 described. Furthermore, it is off EP 0 265 663 a shaft tube with non-rotatable and angularly deferred elements known.

Neben Nocken können an einem rohrförmigen Bauteil, insbesondere dem Trägerrohr einer Nockenwelle, auch andere Funktionselemente wie Zahnräder, Sensorringe oder dergleichen in einem Presssitz befestigt werden. Es ist auch bekannt, einen Lagerring in einem Presssitz auf dem Trägerrohr anzuordnen, wobei dieser Lagerring dann mit aufnahmeseitigen Lagerschalen zusammenwirkt, um ein Gleitlager zu bilden. Um eine zuverlässige, präzise Lagerung zu gewährleisten, müssen die Abmessungen des Lagerrings und der aufnahmeseitigen Lagerschalen exakt aufeinander abgestimmt sein.In addition to cams other functional elements such as gears, sensor rings or the like can be mounted in a press fit on a tubular component, in particular the support tube of a camshaft. It is also known to arrange a bearing ring in a press fit on the support tube, said bearing ring then cooperates with receiving side bearing shells to form a sliding bearing. In order to ensure a reliable, precise storage, the dimensions of the bearing ring and the receiving bearing shells must be exactly matched.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Anordnung eines Funktionselementes an einem rohrförmigen Bauteil flexibler zu gestalten und insbesondere die Herstellung von Gegenständen mit einer Vielzahl unterschiedlicher Funktionselemente zu erleichtern. Des Weiteren soll eine gebaute Nockenwelle angegeben werden, die auf besonders einfache Weise gefertigt werden kann.Against this background, the object of the invention is to make a method for arranging a functional element on a tubular component more flexible and, in particular, to facilitate the production of articles having a multiplicity of different functional elements. Furthermore, a built camshaft should be specified, which can be manufactured in a particularly simple manner.

Gegenstand der Erfindung und Lösung der Aufgabe ist ein Verfahren zur Anordnung eines Funktionselementes an einem rohrförmigen Bauteil, insbesondere an einem Trägerrohr einer gebauten Nockenwelle, wobei das Bauteil in eine Öffnung des Funktionselementes eingesetzt wird, wobei das Bauteil nachfolgend zumindest im Bereich des Funktionselementes durch Beaufschlagung mit einem Innenhochdruck unter plastischer und elastischer Verformung derart aufgeweitet wird, dass die Mantelfläche des rohrförmigen Bauteils an der Innenfläche der Öffnung des Funktionselementes anliegt, und wobei für das Bauteil und das Funktionselement entweder unterschiedliche Materialien und Verformungsgrade oder gleiche Materialien und unterschiedliche Verformungsgrade derart ausgewählt werden, dass das Bauteil nach Wegfall des Innenhochdrucks stärker elastisch zurückfedert als das Funktionselement und entsprechend ein Spalt gebildet wird, wodurch die Anordnung des Funktionselementes mit einem von der Kombination der unterschiedlichen Materialien abhängigen Spiel erfolgt.The invention and solution of the problem is a method for arranging a functional element on a tubular component, in particular on a support tube of a built camshaft, wherein the component is inserted into an opening of the functional element, wherein the component subsequently at least in the region of the functional element by applying an internal high pressure under plastic and elastic deformation is expanded such that the lateral surface of the tubular member rests against the inner surface of the opening of the functional element, and wherein for the component and the functional element either different materials and degrees of deformation or the same materials and different degrees of deformation are selected such that the component after elimination of the internal high pressure spring back more resilient than the functional element and a gap is formed accordingly, whereby the arrangement of the functional element with one of the combin ation of different materials dependent game takes place.

Unter Verformungsgrad wird das Maß der im Rahmen der Erfindung geometrischen Formänderung unter Beaufschlagung mit dem Innenhochdruck verstanden, wobei sowohl die elastische als auch die plastische Verformung in Summe zu berücksichtigen sind. Der Verformungsgrad ist damit von dem in der Praxis gebräuchlichen Begriff des Umformgrades zu unterscheiden, der bei dem gefertigten Bauteil, also nach Wegfall des Innenhochdrucks und einer elastischen Rückstellung nur die bleibende Verformung berücksichtigt.The term "degree of deformation" is understood to mean the degree of geometric change in the context of the invention under the action of the internal high pressure, with both the elastic and the plastic deformation in total to be taken into account. The degree of deformation is thus to be distinguished from the usual in practice term of the degree of deformation, which takes into account only the permanent deformation in the finished component, ie after elimination of the internal high pressure and an elastic return.

Während gemäß dem Stand der Technik bei der Herstellung von Nockenwellen Innenhochdruckverfahren stets dazu eingesetzt werden Funktionselemente drehfest in einem Presssitz zu fixieren, lehrt die vorliegende Erfindung, dass durch die Beaufschlagung mit Innenhochdruck und durch eine geeignete Auswahl der Materialien der Fügepartner sowie den Abständen zwischen den Fügepartnern und zwischen der Werkzeuggravur und den Fügepartnern auch ein Spiel zwischen den Fügepartnern genau eingestellt werden kann, so dass das Funktionselement gegenüber dem rohrförmigen Bauteil nach der Innenhochdruckumformung ein gewünschtes Spiel oder definiertes Spaltenmaß aufweist. Insbesondere ist das Funktionselement nach dem Innenhochdruckumformen gegenüber dem rohrförmigen Bauteil drehbar, wenn die Öffnung des Funktionselementes gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Das Funktionselement kann in diesem Fall z. B. als Gleitlagerhülse ausgebildet sein, in der das Trägerrohr drehbar gelagert ist.While according to the state of the art in the manufacture of camshafts, internal high-pressure processes are always used to fix functional elements in a rotationally fixed manner in an interference fit, the present invention teaches that the application of internal high pressure and suitable selection of the materials of the joining partners and the distances between the joining partners and between the tool engraving and the joining partners and a game between the joining partners can be precisely adjusted, so that the functional element relative to the tubular component after the hydroforming has a desired clearance or defined gap dimension. In particular, after the hydroforming, the functional element is rotatable relative to the tubular component when the opening of the functional element has a circular cross-section according to a preferred embodiment. The functional element can in this case z. B. as a plain bearing sleeve be formed, in which the support tube is rotatably mounted.

Im Rahmen der Erfindung ergibt sich auch der Vorteil, dass der Außendurchmesser des rohrförmigen Bauteils sowie der Innendurchmesser der Öffnung des Funktionselementes vor der Beaufschlagung mit Innenhochdruck für das durch den Umformprozess erzeugte Spaltmaß von untergeordneter Bedeutung sind. Bei der Beaufschlagung mit Innenhochdruck wird nämlich das rohrförmige Bauteil auch plastisch verformt, so dass ausgehend von der maximalen Druckbeaufschlagung und Ausdehnung lediglich die elastische Rückstellung des Funktionselementes einerseits und des rohrförmigen Bauteils andererseits für das Spaltmaß bestimmend sind. Insbesondere kann bei einer bekannten Geometrie die elastische Rückstellung des rohrförmigen Bauteils und des Funktionselementes für unterschiedliche Materialien numerisch genau berechnet werden. Insbesondere können unterschiedliche Materialien anhand der numerischen Berechnung ausgewählt werden, um ein für die Funktion des Funktionselementes geeignetes Spaltmaß einzustellen. Es ist damit unter Berücksichtigung der werkstofflichen Merkmale eine hochpräzise Fertigung möglich, ohne dass das rohrförmige Bauteil und das Funktionselement vor dem Innenhochdruckumformen exakte Abmessungen aufweisen müssen.In the context of the invention, there is also the advantage that the outer diameter of the tubular component and the inner diameter of the opening of the functional element prior to the application of internal high pressure for the gap generated by the forming process of minor importance. When subjected to internal high pressure namely the tubular member is in fact plastically deformed, so that starting from the maximum pressure and expansion only the elastic return of the functional element on the one hand and the tubular member on the other hand are decisive for the gap. In particular, in a known geometry, the elastic return of the tubular member and the functional element for different materials can be calculated numerically accurate. In particular, different materials can be selected on the basis of the numerical calculation in order to set a gap dimension suitable for the function of the functional element. It is thus taking into account the material characteristics of a high-precision manufacturing possible without the tubular member and the functional element must have exact dimensions before hydroforming.

Das beschriebene Verfahren ist insbesondere dazu geeignet durch die Anordnung des Funktionselementes an dem Bauteil ein Lager zu bilden, wobei das Spaltmaß des Lagers exakt eingestellt werden kann. Dabei ist zu berücksichtigen, dass für definierte Werkstoffe die mechanischen Eigenschaften wie die Elastizitätsgrenze und der Elastizitätsmodul genau bekannt bzw. bestimmbar sind. Insbesondere ist es in vielen Fällen aus produktionstechnischer Sicht einfacher enge Materialvorgaben als enge Fertigungstoleranzen einzuhalten.The method described is particularly suitable for forming a bearing by the arrangement of the functional element on the component, wherein the gap dimension of the bearing can be set exactly. It should be noted that for defined materials, the mechanical properties such as the elastic limit and the modulus of elasticity are precisely known or determinable. In particular, it is in many cases from a production point of view easier to comply with narrow material specifications as tight manufacturing tolerances.

Wenn durch die Anordnung des Funktionselementes ein Lager gebildet wird, stellt das Funktionselement den äußeren Lagerring dar, der mit der darunter angeordneten Mantelfläche des rohrförmigen Bauteils zusammenwirkt. Zusätzlich zu der Möglichkeit den Lagerspalt genau einzustellen, wird auch die Bildung des Lagers gegenüber dem Stand der Technik insgesamt erheblich vereinfacht.If a bearing is formed by the arrangement of the functional element, the functional element is the outer bearing ring which cooperates with the lateral surface of the tubular component arranged underneath. In addition to the ability to accurately adjust the bearing gap, the formation of the bearing over the prior art is also greatly simplified.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass vor dem Einsetzen des Bauteils in die Öffnung des Funktionselementes die Innenfläche der Öffnung und/oder die Mantelfläche des Bauteils in dem Bereich, in welchem das Funktionselement angeordnet wird, einer Oberflächenbehandlung unterzogen wird. Im Rahmen dieser Oberflächenbehandlung kann beispielsweise ein Finishing erfolgen, bei dem die Oberfläche abgetragen und geglättet wird. Das Finishing oder Superfinishing kann beispielsweise ein Feinschleifen, Polieren oder Honen umfassen. Zusätzlich oder alternativ zu einer Finishing-Behandlung kann auch ein Härten der Oberfläche mittels bekannter Verfahren erfolgen.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, it is provided that prior to the insertion of the component into the opening of the functional element, the inner surface of the opening and / or the lateral surface of the component in the region in which the functional element is arranged, is subjected to a surface treatment. As part of this surface treatment, for example, a finishing can be done in which the surface is removed and smoothed. The finishing or superfinishing may include, for example, a fine grinding, polishing or honing. In addition or as an alternative to a finishing treatment, hardening of the surface can also take place by means of known methods.

Davon abhängig, in welcher Weise das Funktionselement mit dem rohrförmigen Bauteil zusammenwirken soll, kann die Innenfläche der Öffnung und/oder die Mantelfläche des Bauteils im Bereich des Funktionselementes auch mit einer gleichmäßigen oder ungleichmäßigen Oberflächenstrukturierung versehen werden. Bevorzugt erfolgt eine Oberflächenbehandlung im Wesentlichen nur dort, wo das eine Funktionselement angeordnet werden soll.Depending on how the functional element is to interact with the tubular component, the inner surface of the opening and / or the lateral surface of the component in the region of the functional element can also be provided with a uniform or uneven surface structuring. Preferably, a surface treatment essentially takes place only where the one functional element is to be arranged.

Zusätzlich oder alternativ zu einer Oberflächenbehandlung ist auch eine Oberflächenbeschichtung der Innenfläche der Öffnung und/oder der Mantelfläche des Bauteils möglich. Um die Reibung zu reduzieren sind beispielsweise Beschichtungen aus Kunststoff insbesondere Fluorpolymeren, oder aus amorphem Kohlenstoff in Betracht zu ziehen.Additionally or alternatively to a surface treatment, a surface coating of the inner surface of the opening and / or the lateral surface of the component is also possible. In order to reduce the friction, for example, coatings of plastic, in particular fluoropolymers, or of amorphous carbon are to be considered.

Sofern eine Oberflächenbehandlung oder -beschichtung erfolgt, ergibt sich der Vorteil, dass diese vor dem Innenhochdruckumformen erfolgen kann, wobei dann die zur Ausbildung eines Lagers oder dergleichen vorgesehenen Geometrien in einem einzigen Schritt durch Innenhochdruckumformen gebildet werden. Sofern das Funktionselement nach dem Innenhochdruckumformen noch axial verschiebbar ist, wenn also der Durchmesser des rohrförmigen Bauteils im Bereich des Funktionselementes größer ist als der Durchmesser in den angrenzenden Bereichen ist auch noch eine nachträgliche Bearbeitung bzw. Überarbeitung der Mantelfläche des rohrförmigen Bauteils möglich.If a surface treatment or coating takes place, there is the advantage that this can take place before hydroforming, in which case the geometries provided for forming a bearing or the like are formed in one single step by hydroforming. If the functional element is still axially displaceable after hydroforming, ie if the diameter of the tubular component in the region of the functional element is greater than the diameter in the adjoining regions, subsequent machining or reworking of the lateral surface of the tubular component is also possible.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt durch eine geeignete Materialkombination der Fügepartner die Anordnung von Funktionselementen an einem rohrförmigen Bauteil mit einem vorgegebenen Spiel durch Innenhochdruckumformung. Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden in einem separaten Verfahrensschritt oder bevorzugt in dem gleichen Verfahrenschritt, bei dem die Anordnung der Funktionselemente mit einem Spiel erfolgt, zusätzliche Funktionselemente zugeführt, welche durch die Beaufschlagung des Bauteils mit Innenhochdruck in einem Presssitz an diesem befestigt werden. Bei diesen zusätzlichen Funktionselementen kann es sich beispielsweise um übliche Nocken handeln, die in herkömmlicher Weise mittels Presssitz befestigt werden. Um dies zu ermöglichen, müssen die zusätzlichen Funktionselemente gemäß den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren stärker elastisch zurückfedern als das rohrförmige Bauteil, so dass nach dem Wegfall des Innenhochdrucks eine auf das rohrförmige Bauteil wirkende Restspannung des zusätzlichen Funktionselementes verbleibt, welches dadurch in einem Presssitz befestigt wird.The inventive method allows by a suitable combination of materials joining partners the arrangement of functional elements on a tubular member with a predetermined game by hydroforming. According to a particularly preferred embodiment of the invention additional functional elements are supplied in a separate process step or preferably in the same process step in which the arrangement of the functional elements with a game, which are attached by the application of the component with hydroforming in a press fit thereto. These additional functional elements may be, for example, conventional cams, which are fastened in a conventional manner by means of press fit. In order to make this possible, the additional functional elements have to spring back more elastically in accordance with the methods known from the prior art than the tubular component, so that after the omission of the internal high pressure remains a residual stress acting on the tubular member of the additional functional element, which is thereby secured in a press fit.

Die Umformung kann im Rahmen der Erfindung durch den Einsatz einer Sonde erfolgen, welche in das rohrförmige Bauteil eingeführt wird und lediglich an einem begrenzten Längenabschnitt einer Aufweitung durch Innenhochdruck bewirkt. Insbesondere wenn mehrere Funktionselemente in einem Arbeitsgang mit Spiel und/oder in einem Presssitz an dem rohrförmigen Bauteil angeordnet werden sollen, werden das Bauteil und die Funktionselemente in eine Werkzeuggravur eingelegt und dann in einem Arbeitsschritt in der Werkzeuggravur mit einem Innenhochdruck beaufschlagt, welche die Expansion der Teile begrenzt. Bei Verwendung einer Werkzeuggravur kann aufgrund der im Wesentlichen vollständigen Abstützung auch das rohrförmige Bauteil zwischen den Funktionselementen nach freien Vorgaben umgeformt werden. Grundsätzlich ist es auch denkbar aus dem rohrförmigen Bauteil selbst durch Innenhochdruckumformung außerhalb der separaten Funktionselemente funktionelle Ausformungen zu bilden. Durch das Einlegen in eine Werkzeuggravur kann insbesondere auch erreicht werden, dass in Längsrichtung gesehen vor und hinter dem mit einem Spiel angeordneten Funktionselement eine Durchmessererweiterung des rohrförmigen Bauteils vorliegt, wodurch das Funktionselement zwar beweglich, insbesondere drehbar, aber in axialer Richtung gesehen unverlierbar an dem rohrförmigen Bauteil angeordnet ist.The deformation can be carried out in the context of the invention by the use of a probe which is inserted into the tubular member and causes only at a limited length portion of a widening by internal high pressure. In particular, when a plurality of functional elements are to be arranged in one operation with play and / or in a press fit on the tubular component, the component and the functional elements are placed in a tool engraving and then acted upon in one step in the tool engraving with a high internal pressure, which is the expansion of Limited parts. When using a tool engraving, due to the substantially complete support and the tubular member between the functional elements can be converted according to free specifications. In principle, it is also conceivable to form functional shapes from the tubular component itself by hydroforming outside the separate functional elements. By inserting into a tool engraving can be achieved in particular that seen in the longitudinal direction in front of and behind the functional element arranged with a clearance an enlargement of the tubular member is present, whereby the functional element while movable, in particular rotatable, but seen in the axial direction captive on the tubular Component is arranged.

Um nach dem erfindungsgemäßen Verfahren das Funktionselement auf dem rohrförmigen Bauteil anzuordnen, kann das rohrförmige Bauteil beispielsweise aus dem handelsüblichen Stahl E235 bestehen, während für das Funktionselement eine Aluminiumlegierung vorgesehen wird.In order to arrange the functional element on the tubular component according to the inventive method, the tubular member may for example consist of the commercially available steel E235, while an aluminum alloy is provided for the functional element.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine gebaute Nockenwelle mit einem Trägerrohr, die durch das zuvor beschriebene Verfahren gebildet ist. Auf dem Trägerrohr sind an durch Innenhochdruck aufgeweiteten Abschnitten Funktionselemente angeordnet, wobei zumindest eins der Funktionselemente eine geringere Elastizitätsgrenze als das Trägerrohr aufweist und mit einem radialen Spiel drehbar auf dem Trägerrohr angeordnet ist.The subject of the invention is also a built-up camshaft with a carrier tube, which is formed by the method described above. Functional elements are arranged on the support tube at sections which are widened by internal high pressure, wherein at least one of the functional elements has a lower elastic limit than the support tube and is rotatably arranged with a radial play on the support tube.

Das zumindest eine Funktionselement, welches eine geringere Elastizitätsgrenze als das Trägerrohr aufweist, bildet gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der gebauten Nockenwelle mit der zugeordneten Mantelfläche des Trägerrohrs ein Lager, insbesondere ein Gleitlager. Wie zuvor beschrieben kann an der das Trägerrohr umgebenden Innenfläche des Funktionselementes und/oder der zugeordneten Mantelfläche des Trägerrohrs eine Strukturierung oder eine Behandlung durch einen Finishing-Prozess sowie zusätzlich oder alternativ auch eine Oberflächenbeschichtung vorgesehen sein. Das Funktionselement kann auch eine radiale Bohrung aufweisen, die beispielsweise als Fluidkanal zur Schmierung des Lagers mit einem Fluid vorgesehen sein kann. Abhängig von der konkreten Ausgestaltung des Lagers kann das als Öl oder Gas zugeführte Fluid auch eine fluiddynamische Abstützung bewirken, bei der eine Drehung des Trägerrohrs gegenüber dem mit einem Spiel daran angeordneten Funktionselement eine Erhöhung der Lagersteifigkeit bewirkt. Bei der Zuführung von Öl wird ein hydrodynamisches Gleitlager verwirklicht, bei dem zwischen dem Funktionselement und dem Trägerrohr ein tragender Ölfilm vorhanden ist. Um eine erhöhte Tragkraft des hydrodynamischen Lagers zu erreichen, können das Trägerrohr und das Funktionselement leicht exzentrisch zueinander angeordnet werden, so dass sich um den Umfang ein Spalt mit sich ändernder Spaltbreite ergibt. Der die Tragkraft bestimmende höchste Öldruck resultiert dann im Bereich des Spaltminimums.The at least one functional element, which has a lower elastic limit than the support tube, according to a preferred embodiment of the built camshaft with the associated lateral surface of the support tube, a bearing, in particular a sliding bearing. As described above, structuring or treatment by a finishing process and additionally or alternatively also a surface coating can be provided on the inner surface of the functional element surrounding the carrier tube and / or the associated lateral surface of the carrier tube. The functional element can also have a radial bore, which can be provided, for example, as a fluid channel for lubricating the bearing with a fluid. Depending on the specific design of the bearing, the fluid supplied as oil or gas can also cause a fluid dynamic support, in which a rotation of the support tube with respect to the function element arranged with a game causes an increase in the bearing stiffness. When supplying oil, a hydrodynamic slide bearing is realized in which a bearing oil film is present between the functional element and the carrier tube. In order to achieve an increased load capacity of the hydrodynamic bearing, the support tube and the functional element can be arranged slightly eccentric to each other, so that there is a gap around the circumference with changing gap width. The load-determining highest oil pressure then results in the gap minimum.

Insbesondere wenn die gebaute Nockenwelle in einer Werkzeuggravur gefertigt wird, kann der Durchmesser des Trägerrohrs im Bereich des zumindest einen Funktionselementes, welches eine geringere Elastizitätsgrenze als das Trägerrohr aufweist, größer oder kleiner als der Durchmesser in den in Längsrichtung anschließenden Bereichen sein. Wenn sich ausgehend von dem zumindest einen Funktionselement der Durchmesser erweitert, ist dieses Funktionselement unverlierbar an dem Trägerrohr angeordnet. Wenn der Durchmesser sich dagegen verringert, ist das Funktionselement zumindest in einem gewissen Maße noch verschiebbar, so dass dann noch eine Nachbehandlung der Mantelfläche des Trägerrohrs im Bereich des Funktionselementes möglich ist.In particular, when the built camshaft is manufactured in a tool engraving, the diameter of the support tube in the region of the at least one functional element, which has a lower elastic limit than the support tube, greater or smaller than the diameter in the longitudinally adjoining areas. If, starting from the at least one functional element, the diameter widens, this functional element is arranged captively on the carrier tube. On the other hand, if the diameter decreases, the functional element can still be displaced, at least to a certain extent, so that subsequent treatment of the lateral surface of the support tube in the region of the functional element is possible.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert:The invention is explained below with reference to a drawing showing only one exemplary embodiment:

1a bis 1c die Verfahrensschritte zur drehbaren Anordnung eines Funktionselementes an einem rohrförmigen Bauteil, 1a to 1c the method steps for the rotatable arrangement of a functional element on a tubular component,

2a bis 2c eine alternative Ausgestaltung des Verfahrens, bei der ein erstes Funktionselement drehbar mit einem Spiel und ein zweites Funktionselement in einem Presssitz auf dem rohrförmigen Bauteil angeordnet werden, 2a to 2c an alternative embodiment of the method, in which a first functional element is rotatably arranged with a clearance and a second functional element in a press fit on the tubular component,

3 die unverlierbare Anordnung eines Funktionselementes an einem rohrförmigen Bauteil, three the captive arrangement of a functional element on a tubular component,

4 die Anordnung eines gemeinsamen Funktionselementes an zwei rohrförmigen Bauteilen, 4 the arrangement of a common functional element on two tubular components,

5a ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm für die drehbare Anordnung eines Funktionselementes an einem rohrförmigen Bauteil, 5a a stress-strain diagram for the rotatable arrangement of a functional element on a tubular component,

5b ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm zur Erzeugung eines Presssitzes. 5b a stress-strain diagram for generating a press fit.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem Funktionselemente 1a, 1b mittels Innenhochdruck p an einem rohrförmigen Bauteil, insbesondere einem Trägerrohr 2 einer gebauten Nockenwelle befestigt werden.The present invention relates to a method in which functional elements 1a . 1b by means of internal high pressure p on a tubular component, in particular a support tube 2 be attached to a built camshaft.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird gemäß den 1a bis 1c zumindest ein Funktionselement 1a mit einem radialen Spalt S auf dem Trägerrohr angeordnet, wobei das Spaltmaß durch die Geometrie und die Materialkombination von Funktionselement 1a einerseits und Trägerrohr 2 andererseits bestimmt ist.In the method according to the invention is in accordance with the 1a to 1c at least one functional element 1a arranged with a radial gap S on the support tube, wherein the gap dimension by the geometry and the material combination of functional element 1a on the one hand and support tube 2 on the other hand.

Gemäß der 1 wird das Trägerrohr 2 als rohrförmiges Bauteil in eine Öffnung 3 in Form einer Nabe des Funktionselementes 1a eingesetzt. Das Trägerrohr 2 kann beispielsweise aus dem Stahl E235 bestehen, während das in den 1a bis 1c dargestellte Funktionselement 1a aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist. Sowohl die Mantelfläche des Trägerrohrs 2 als auch die Innenfläche der Öffnung 3 können eine nicht dargestellte Oberflächenbehandlung und/oder Oberflächenbeschichtung aufweisen.According to the 1 becomes the carrier tube 2 as a tubular component in an opening three in the form of a hub of the functional element 1a used. The carrier tube 2 can for example consist of the steel E235, while in the 1a to 1c illustrated functional element 1a is formed of an aluminum alloy. Both the lateral surface of the support tube 2 as well as the inner surface of the opening three may have a surface treatment and / or surface coating, not shown.

Gemäß der 1b erfolgt wie bei einem herkömmlichen Innenhochdruckumformprozess eine Aufweitung des Trägerrohrs 2 durch Innenhochdruck p, wodurch Abschnitte dieses Trägerrohrs 2 an die Kontur einer Werkzeuggravur 4 gepresst werden. Der zur Innenhochdruckumformung vorgesehene Druck beträgt beispielsweise zwischen 2500 und 5000 bar. Das Trägerrohr 2 wird unter plastischer und elastischer Verformung derart aufgeweitet, dass die Mantelfläche des Trägerrohrs 2 an der Innenfläche der Öffnung 3 des Funktionselementes 1a anliegt. Auch das Funktionselement 1a wird bis an die Innenkontur der Werkzeuggravur 4 gedehnt, wobei diese Verformung des Funktionselementes 1a rein elastisch und möglichst gering sein sollte.According to the 1b As in a conventional hydroforming process, a widening of the carrier tube takes place 2 by hydroforming p, thereby reducing portions of this support tube 2 to the contour of a tool engraving 4 be pressed. The intended for hydroforming pressure is for example between 2500 and 5000 bar. The carrier tube 2 is widened under plastic and elastic deformation such that the lateral surface of the support tube 2 on the inner surface of the opening three of the functional element 1a is applied. Also the functional element 1a gets to the inner contour of the tool engraving 4 stretched, this deformation of the functional element 1a purely elastic and should be as low as possible.

Nach Wegfall des Innenhochdrucks p federn sowohl das Funktionselement 1a als auch das Trägerrohr 2 um den Anteil der jeweiligen elastischen Verformung zurück. Aufgrund der erfindungsgemäß gewählten Materialkombination federt das Trägerrohr 2 gemäß der 1c stärker zurück als das Funktionselement 1a, so dass zwischen dem Funktionselement 1a und dem Trägerrohr 2 der Spalt S gebildet wird, der von der jeweiligen Materialkombination abhängt.After elimination of the internal high pressure p spring both the functional element 1a as well as the carrier tube 2 by the proportion of the respective elastic deformation. Due to the material combination selected according to the invention, the carrier tube springs 2 according to the 1c stronger back than the functional element 1a , so that between the functional element 1a and the carrier tube 2 the gap S is formed, which depends on the respective combination of materials.

Da das Trägerrohr 2 auch unter einem Anteil plastischer Verformung bis an die Innenfläche der Öffnung 3 geweitet wird, sind für das Spaltmaß x des Spaltes S Maßabweichungen des Trägerrohrs 2 vor der Beaufschlagung mit einem Innenhochdruck p unerheblich. Da durch die Auswahl einer geeigneten Materialkombination das Maß des Spaltes S sehr genau eingestellt werden kann und insbesondere geringe Spaltmaße x mit einer sehr guten Reproduzierbarkeit gebildet werden können, kann das in den 1a bis 1c dargestellte Funktionselement 1a zusammen mit dem zugeordneten aufgeweiteten Abschnitt des Trägerrohrs 2 ein hochpräzises Wellenlager bilden. Zweckmäßigerweise sind dann die Mantelfläche des Trägerrohrs 2 im Bereich des Funktionselementes 1a und/oder die Öffnung 3 des Funktionselementes 1a durch eine Finish-Behandlung geglättet und von Unrundheiten befreit und/oder mit einer Oberflächenbeschichtung zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit bzw. zur Reduzierung der Reibung versehen. Auch eine Oberflächenhärtung kommt in Betracht.Because the carrier tube 2 even with a proportion of plastic deformation up to the inner surface of the opening three is widened, are for the gap x of the gap S deviations of the support tube 2 before being charged with an internal high pressure p insignificant. Since the dimension of the gap S can be set very accurately by the selection of a suitable combination of materials and, in particular, small gap dimensions x can be formed with a very good reproducibility, this can be achieved in the 1a to 1c illustrated functional element 1a together with the associated expanded portion of the support tube 2 form a high precision shaft bearing. Conveniently, then the lateral surface of the support tube 2 in the area of the functional element 1a and / or the opening three of the functional element 1a smoothed by a finish treatment and freed from out-of-roundness and / or provided with a surface coating to increase the wear resistance or to reduce the friction. Surface hardening is also considered.

Die 2a bis 2c zeigen eine Weiterbildung des Verfahrens, bei dem ausgehend von einer Anordnung gemäß den 1a bis 1c ein zusätzliches Funktionselement 1b aus einem Material vorgesehen ist, welches eine höhere Elastizitätsgrenze als das Trägerrohr 2 aufweist und zudem einen größeren Dehnspalt im Werkzeug hat. Dieses zusätzliche Funktionselement 1b, beispielsweise ein Nocken, wird dann durch die Beaufschlagung mit Innenhochdruck p in einem Presssitz auf dem Trägerrohr 2 befestigt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann damit in einem einzigen Verfahrensschritt eine gebaute Nockenwelle mit einer Vielzahl von Funktionselementen 1a, 1b versehen werden, wobei zumindest ein Funktionselement 1a oder ein Teil der Funktionselemente nach dem Umformprozess mit einem definierten Spaltmaß drehbar angeordnet ist, um beispielsweise axial voneinander beabstandete Lager oder Hülsen zu bilden. Ein zweiter Teil der Funktionselemente 1b, beispielsweise eine Vielzahl von Nocken, ein Sensorring und/oder ein Zahnrad wird dagegen in einem Presssitz auf dem Trägerrohr 2 fixiert.The 2a to 2c show a development of the method, in which, starting from an arrangement according to the 1a to 1c an additional functional element 1b is provided of a material having a higher elastic limit than the support tube 2 has and also has a larger expansion gap in the tool. This additional functional element 1b , For example, a cam, is then by the application of internal high pressure p in a press fit on the support tube 2 attached. The inventive method can thus in a single process step, a built camshaft with a plurality of functional elements 1a . 1b be provided, wherein at least one functional element 1a or a part of the functional elements is rotatably arranged after the forming process with a defined gap dimension, for example, to form axially spaced bearings or sleeves. A second part of the functional elements 1b For example, a plurality of cams, a sensor ring and / or a gear is in a press fit on the support tube 2 fixed.

Während gemäß den 1a bis 1c und 2a bis 2c aufgrund der Werkzeuggravur 4 der Durchmesser des Trägerrohrs 2 vor und hinter den Funktionselementen 1a, 1b abnimmt, zeigt die 3 eine Ausgestaltung, bei der ein mit einem Spalt S wie zuvor beschrieben angeordnetes Funktionselement 1a dadurch unverlierbar an dem Trägerrohr 2 befestigt ist, dass sich der Durchmesser des Trägerrohrs 2 in Längsrichtung gesehen vor und hinter dem Funktionselement 1a vergrößert ist.While according to the 1a to 1c and 2a to 2c due to the tool engraving 4 the diameter of the support tube 2 in front of and behind the functional elements 1a . 1b decreases, shows the three an embodiment in which a arranged with a gap S as previously described functional element 1a thereby captive on the support tube 2 attached is that the diameter of the support tube 2 Seen in the longitudinal direction in front of and behind the functional element 1a is enlarged.

Wenn das mit einem Spalt S angeordnete Funktionselement 1a zusammen mit dem Trägerrohr 2 ein Lager bildet, kann auch in dem Funktionselement 1a ein Kanal, beispielsweise in Form einer radialen Bohrung 5 vorgesehen sein, durch welchen Öl oder ein anderes zur Schmierung vorgesehen Fluid geleitet werden kann.When the arranged with a gap S functional element 1a together with the carrier tube 2 a camp forms, can also in the functional element 1a a channel, for example in the form of a radial bore 5 be provided through which oil or other fluid provided for lubrication can be passed.

4 zeigt eine Ausgestaltung bei der zwei parallel nebeneinander liegende Trägerrohre 2 mit einem gemeinsamen Funktionselement 1a in Form eines Gleitlagerbocks verbunden sind. 4 shows an embodiment in the two parallel adjacent support tubes 2 with a common functional element 1a connected in the form of a sliding bearing block.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in der 5a an Hand eines Spannungs-Dehnungs-Diagramms dargestellt, wobei die Dehnungseigenschaften für den Rohrwerkstoff R und den Nabenwerkstoff N eingezeichnet sind. In dem Spannungs-Dehnungs-Diagramm ist die Spannung in Newton pro Quadratmillimeter (N/mm2) über der Dehnung ε aufgetragen. Ein horizontaler Versatz x0 zwischen den beiden Kurven entspricht dem Fügespalt zwischen dem Trägerrohr 2 mit dem Rohrwerkstoff R und dem Funktionselement 1a mit dem Nabenwerkstoff N.The inventive method is described in the 5a shown on the basis of a stress-strain diagram, wherein the elongation properties for the pipe material R and the hub material N are drawn. In the stress-strain diagram, the stress is plotted in Newtons per square millimeter (N / mm 2 ) versus the strain ε. A horizontal offset x 0 between the two curves corresponds to the joint gap between the support tube 2 with the pipe material R and the functional element 1a with the hub material N.

Bei der Aufweitung mittels Innenhochdruck wird zunächst der Rohrwerkstoff R soweit gedehnt, bis der Fügespalt x0 überwunden ist und dann das Trägerrohr 2 mit dem Funktionselement 1a in Berührung kommt. Erst dann beginnt sich der Nabenwerkstoff N des Funktionselementes 1a auch zu dehnen. Den Verläufen der Spannungs- und Dehnungseigenschaften für den Rohrwerkstoff R und den Nabenwerkstoff N ist zu entnehmen, dass sich beide Materialien zunächst elastisch dehnen, d. h. die in dem Material erzeugte Spannung steigt linear mit der Dehnung an. Entsprechend ist angedeutet, dass sich der Elastizitätsmodul εR des Rohrwerkstoffes R in dem linearen Bereich aus dem Quotienten der Rohrspannung ΔσR und ΔεR ergibt. Entsprechend ergibt sich der Elastizitätsmodul EN des Nabenwerkstoffes N aus dem Quotienten von ΔσN und ΔεN. In dem elastischen Bereich ist die Dehnung reversibel, d. h. das Material kann sich bei Wegnahme des Innenhochdruckes elastisch zurückverformen.When expanding by means of internal high pressure, first the pipe material R is stretched so far until the joint gap x 0 is overcome and then the support tube 2 with the functional element 1a comes into contact. Only then does the hub material N of the functional element begin 1a also to stretch. The courses of the stress and elongation properties for the pipe material R and the hub material N show that both materials initially stretch elastically, ie the stress generated in the material increases linearly with the expansion. Accordingly, it is indicated that the elastic modulus ε R of the pipe material R in the linear region results from the quotient of the pipe tension Δσ R and Δε R. Correspondingly, the elastic modulus E N of the hub material N results from the quotient of Δσ N and Δε N. In the elastic region, the elongation is reversible, ie the material can elastically deform back when the internal high pressure is removed.

An den linearen, elastischen Bereich schließt sich ein abgeflachter Verlauf des Spannungs-Dehnungsverhaltens an, der einem plastischen Anteil der Verformung entspricht. Bei der Gesamtverformung ist aber weiterhin der elastische Anteil zu berücksichtigen, um den sich das umgeformte Material bei Wegnahme der eingebrachten Dehnung zurückverformt.The linear, elastic region is followed by a flattened course of the stress-strain behavior, which corresponds to a plastic part of the deformation. In the case of the overall deformation, however, the elastic component must continue to be taken into consideration, by which the deformed material deforms when the introduced expansion is removed.

Gemäß der 5a wird der Rohrwerkstoff R zunächst elastisch und dann noch vor Erreichen des Innendurchmessers des Funktionselementes 1a plastisch verformt. Nach Überbrückung des Fügespaltes x0 liegt dann das aufgeweitete Trägerrohr 2 innen an der Öffnung 3 des Funktionselementes 1a an. Bei einer weiteren Druckbeaufschlagung werden dann das Trägerrohr 2 und das Funktionselement 1a gemeinsam aufgeweitet. Die weitere Aufweitung wird dabei durch den Abstand xNW zwischen der Außenfläche des Funktionselementes 1a und der Werkzeuggravur 4 bestimmt. Wenn das Funktionselement 1a bis an die Innenfläche der Werkzeuggravur 4 gedehnt ist, ist eine weitere Verformung nicht mehr möglich.According to the 5a the pipe material R is initially elastic and then before reaching the inner diameter of the functional element 1a plastically deformed. After bridging the joint gap x 0 then lies the expanded carrier tube 2 inside at the opening three of the functional element 1a at. In a further pressurization then the support tube 2 and the functional element 1a expanded together. The further widening is in this case by the distance x NW between the outer surface of the functional element 1a and the tool engraving 4 certainly. If the functional element 1a to the inner surface of the tool engraving 4 is stretched, a further deformation is no longer possible.

In dem in 5a dargestellten Spannungs-Dehnungsdiagramm-Diagramm ist der Abstand xNW zwischen dem Funktionselement 1a und der Innenfläche der Werkzeuggravur 4 so klein gewählt, dass der Nabenwerkstoff N nur geringfügig in seinem elastischen Bereich gedehnt wird.In the in 5a illustrated stress-strain diagram is the distance x NW between the functional element 1a and the inner surface of the tool engraving 4 chosen so small that the hub material N is only slightly stretched in its elastic range.

Die bei dem Trägerrohr 2 zunächst elastische und dann plastische und bei dem Funktionselement 1a ausschließlich elastische Dehnung und nachfolgende Zurückfederung ist in der 5a durch Pfeile angedeutet. Bei der Wegnahme des Innenhochdruckes federn sowohl das Trägerrohr 2 als auch das Funktionselement 1a um den elastischen Anteil zurück, wobei durch die Auswahl des Rohrwerkstoffes R und des Nabenwerkstoffes N einerseits und die Auswahl des Fügespaltes x0 sowie des Abstandes xNW andererseits erreicht wird, dass der Rohrwerkstoff R stärker zurückfedert als der Nabenwerkstoff N. Damit ergibt sich zwischen dem Trägerrohr 2 und dem Funktionselement 1a einen Spalt S mit dem Spaltmaß x. Dieses Spaltmaß x kann anhand des Spannungs-Dehnungs-Diagrammes genau bestimmt und gemäß den jeweiligen Erfordernissen durch eine Änderung des Materials bzw. der Abstände und Spalte definiert eingestellt werden.The at the support tube 2 initially elastic and then plastic and in the functional element 1a only elastic stretching and subsequent spring back is in the 5a indicated by arrows. When removing the internal high pressure spring both the support tube 2 as well as the functional element 1a to the elastic component back, wherein by selection of the pipe material R and the hub material N on the one hand and the selection of the joint gap is x 0, and the distance x NW other hand, achieved that the pipe material R springs back more than the hub material N. This yields between support tube 2 and the functional element 1a a gap S with the gap dimension x. This gap dimension x can be accurately determined on the basis of the stress-strain diagram and defined according to the respective requirements by a change of the material or the distances and gaps.

5b zeigt im Vergleich ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm, bei dem ausgehend von dem gleichen Rohrwerkstoff R und dem gleichen Nabenwerkstoff N ein Presssitz erzeugt wird. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Abstand x'NW zwischen dem Funktionselement 1b und der Werkzeuggravur 4 größer ist, wodurch der Rohrwerkstoff R in einem stärkeren Maße plastisch und der Nabenwerkstoff N in einem stärkeren Maße elastisch verformt werden. Bei einer Wegnahme des Innenhochdruckes federn sowohl der Rohrwerkstoff R als auch der Nabenwerkstoff N um den elastischen Anteil zurück, wobei jedoch aufgrund der unterschiedlichen Elastizitätsmodule EN und ER der Nabenwerkstoff N stärker zurückfedert als der Rohrwerkstoff R. Da das Zurückfedern des Nabenwerkstoffes N aber durch das plastisch verformte Trägerrohr 2 begrenzt ist, erfolgt eine Fixierung im Presssitz. 5b shows in comparison a stress-strain diagram in which, starting from the same pipe material R and the same hub material N, a press fit is generated. This is due to the fact that the distance x ' NW between the functional element 1b and the tool engraving 4 is larger, whereby the pipe material R plastically deformed to a greater extent and the hub material N to a greater extent elastically deformed. In a removal of the internal high pressure both the pipe material R and the hub material N spring back to the elastic portion, but due to the different moduli of elasticity E N and E R of the hub material N springs back stronger than the pipe material R. Since the spring back of the hub material N but by the plastically deformed carrier tube 2 is limited, a fixation is done in a press fit.

Einer vergleichenden Betrachtung der 5a und 5b ist zu entnehmen, dass durch Einstellung des Fügespaltes x0 und der weiteren Abstände ein nach der Umformung verbleibender Spalt S zwischen dem Trägerrohr 2 und dem Funktionselement 1a erzeugt werden kann, auch wenn der Elastizitätsmodul EN des Nabenwerkstoffes N kleiner ist als der Elastizitätsmodul ER des Rohrwerkstoffes R. Beispielsweise können durch Änderung des Abstandes xNW zwischen den Funktionselementen 1a, 1b und der Werkzeuggravur 4 auch in einem Arbeitsschritt einige Funktionsmerkmale 1a beweglich und die übrigen Funktionselemente 1b im Presssitz angeordnet werden.A comparative consideration of 5a and 5b It can be seen that by adjusting the joint gap x 0 and the other distances remaining after the forming gap S between the support tube 2 and the functional element 1a can be generated, even if the modulus of elasticity E N of the hub material N is smaller than the modulus of elasticity E R of the pipe material R. For example, by changing the distance x NW between the functional elements 1a . 1b and the tool engraving 4 also in one step some features 1a movable and the other functional elements 1b be arranged in a press fit.

Zur Einstellung des Spaltmaßes x nach der Umformung kann entsprechend auch die Werkstoffkombination variiert werden, wobei sich dann unterschiedliche Streck- bzw. Elastizitätsgrenzen und Elastizitätsmodule ergeben. Insbesondere kann auch vorgesehen sein, dass der Elastizitätsmodul EN des Nabenwerkstoffes N größer ist als der Elastizitätsmodul ER des Rohrwerkstoffes R.In order to adjust the gap dimension x after the deformation, it is also possible to vary the material combination accordingly, resulting in different yield and elasticity limits and elastic moduli. In particular, it can also be provided that the modulus of elasticity E N of the hub material N is greater than the modulus of elasticity E R of the tube material R.

Claims (15)

Verfahren zur Anordnung eines Funktionselementes (1a) an einem rohrförmigen Bauteil, insbesondere an einem Trägerrohr (2) einer gebauten Nockenwelle, wobei das Bauteil in eine Öffnung (3) des Funktionselementes (1a) eingesetzt wird, wobei das Bauteil nachfolgend im Bereich des Funktionselementes (1a) durch Beaufschlagung mit einem Innenhochdruck (p) unter plastischer und elastischer Verformung derart aufgeweitet wird, dass die Mantelfläche des rohrförmigen Bauteils an der Innenfläche der Öffnung (3) des Funktionselementes (1a) anliegt, und wobei für das Bauteil und das Funktionselement (1a) entweder unterschiedliche Materialien und unterschiedliche Verformungsgrade oder gleiche Materialien und unterschiedliche Verformungsgrade derart ausgewählt werden, dass das Bauteil nach Wegfall des Innenhochdrucks (p) stärker elastisch zurückfedert als das Funktionselement (1a) und entsprechend ein Spalt (S) gebildet wird, wodurch die Anordnung des Funktionselementes (1a) mit einem von der Kombination der unterschiedlichen Materialien abhängigen Spiel erfolgtMethod for arranging a functional element ( 1a ) on a tubular component, in particular on a carrier tube ( 2 ) of a built-up camshaft, wherein the component in an opening ( three ) of the functional element ( 1a ) is used, wherein the component subsequently in the region of the functional element ( 1a ) is expanded by applying a high internal pressure (p) with plastic and elastic deformation such that the lateral surface of the tubular component on the inner surface of the opening ( three ) of the functional element ( 1a ), and wherein for the component and the functional element ( 1a ) either different materials and different degrees of deformation or the same materials and different degrees of deformation are selected such that the component after the elimination of the internal high pressure (p) springs back more elastically than the functional element ( 1a ) and a corresponding gap (S) is formed, whereby the arrangement of the functional element ( 1a ) with a game dependent on the combination of different materials Verfahren nach Anspruch 1, wobei die elastische Rückfederung des Bauteils und des Funktionselementes (1a) unter Berücksichtigung der Geometrie von Bauteil und Funktionselement (1a) numerisch berechnet werden und wobei die unterschiedlichen Materialien anhand der numerischen Berechnung ausgewählt werden, um ein für die Funktion des Funktionselementes (1a) geeignetes Spaltmaß (x) einzustellen.Method according to claim 1, wherein the elastic springback of the component and of the functional element ( 1a ) taking into account the geometry of component and functional element ( 1a ) are calculated numerically, and wherein the different materials are selected on the basis of the numerical calculation in order to determine a function for the functional element ( 1a ) to set a suitable gap (x). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Öffnung (3) des Funktionselementes (1a) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.Method according to claim 1 or 2, wherein the opening ( three ) of the functional element ( 1a ) has a circular cross-section. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei durch die Anordnung des Funktionselementes (1a) an dem Bauteil ein Lager gebildet wird.Method according to one of claims 1 to 3, wherein the arrangement of the functional element ( 1a ) A bearing is formed on the component. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei vor dem Einsetzen des Bauteils in die Öffnung (3) des Funktionselementes (1a) die Innenfläche der Öffnung (3) und/oder die Mantelfläche des Bauteils in dem Bereich, in welchem das Funktionselement (1a) angeordnet wird, einer Oberflächenbehandlung unterzogen wird.Method according to one of claims 1 to 4, wherein prior to insertion of the component in the opening ( three ) of the functional element ( 1a ) the inner surface of the opening ( three ) and / or the lateral surface of the component in the region in which the functional element ( 1a ) is subjected to a surface treatment. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei vor dem Einsetzen des Bauteils in die Öffnung des Funktionselementes die Innenfläche der Öffnung (3) und/oder die Mantelfläche des Bauteils in dem Bereich, in welchem das Funktionselement (1a) angeordnet wird, mit einer Oberflächenbeschichtung versehen wird.Method according to one of claims 1 to 5, wherein prior to insertion of the component into the opening of the functional element, the inner surface of the opening ( three ) and / or the lateral surface of the component in the region in which the functional element ( 1a ), is provided with a surface coating. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei zumindest ein zusätzliches Funktionselement (1b) zugeführt wird, welches durch die Beaufschlagung des Bauteils mit Innenhochdruck (p) in einem Presssitz an diesen befestigt wird.Method according to one of claims 1 to 6, wherein at least one additional functional element ( 1b ) is supplied, which is fixed by the application of the component with internal high pressure (p) in a press fit thereto. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Bauteil und das zumindest eine Funktionselement (1a) in eine Werkzeuggravur (4) eingelegt und in der Werkzeuggravur (4) mit dem Innenhochdruck (p) beaufschlagt werden.Method according to one of claims 1 to 7, wherein the component and the at least one functional element ( 1a ) into a tool engraving ( 4 ) and in the tool engraving ( 4 ) are subjected to the internal high pressure (p). Gebaute Nockenwelle mit einem Trägerrohr (2), auf dem an durch Innenhochdruck (p) aufgeweiteten Abschnitten Funktionselemente (1a, 1b) angeordnet sind, welche das Trägerrohr (2) in einer Öffnung (3) aufnehmen, wobei zumindest eines der Funktionselemente (1a) eine geringere Elastizitätsgrenze als das Trägerrohr (2) aufweist und wobei bei koaxialer Ausrichtung von Öffnung (3) und Trägerrohr (2) ein Spalt (S) zwischen dem Funktionselement (1a) und dem Trägerrohr (2) vorhanden ist.Built camshaft with a carrier tube ( 2 ), on at the by high pressure (p) flared sections functional elements ( 1a . 1b ) are arranged, which the support tube ( 2 ) in an opening ( three ), wherein at least one of the functional elements ( 1a ) has a lower elastic limit than the carrier tube ( 2 ) and wherein with coaxial alignment of opening ( three ) and support tube ( 2 ) a gap (S) between the functional element ( 1a ) and the carrier tube ( 2 ) is available. Gebaute Nockenwelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Funktionselement (1a), welches eine geringere Elastizitätsgrenze als das Trägerrohr (2) aufweist, mit der zugeordneten Mantelfläche des Trägerrohrs (2) ein Lager, insbesondere ein Gleitlager bildet.A built-up camshaft according to claim 9, characterized in that the at least one functional element ( 1a ), which has a lower elastic limit than the carrier tube ( 2 ), with the associated lateral surface of the support tube ( 2 ) forms a bearing, in particular a plain bearing. Gebaute Nockenwelle nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine das Trägerrohr (2) umgebende Innenfläche des Funktionselementes (1a), welches eine geringere Elastizitätsgrenze als das Trägerrohr (2) aufweist und/oder die Mantelfläche des Trägerrohrs (2) in dem Bereich, in welchem das Funktionselement (1a) angeordnet ist, durch einen Finishprozess behandelt oder mit einer Strukturierung versehen ist.A built-up camshaft according to claim 9 or 10, characterized in that a support tube ( 2 ) surrounding inner surface of the functional element ( 1a ), which one lower elastic limit than the support tube ( 2 ) and / or the lateral surface of the support tube ( 2 ) in the area in which the functional element ( 1a ) is treated by a finishing process or provided with a structuring. Gebaute Nockenwelle nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine das Trägerrohr (2) umgebende Innenfläche des Funktionselementes (1a), welche eine geringere Elastizitätsgrenze als das Trägerrohr (2) aufweist, und/oder die Mantelfläche des Trägerrohrs (2) in dem Bereich, in welchem das Funktionselement (1a) angeordnet ist, eine Oberflächenbeschichtung aufweist.A built-up camshaft according to any one of claims 9 to 11, characterized in that a support tube ( 2 ) surrounding inner surface of the functional element ( 1a ), which has a lower elastic limit than the carrier tube ( 2 ), and / or the lateral surface of the support tube ( 2 ) in the area in which the functional element ( 1a ), has a surface coating. Gebaute Nockenwelle nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Funktionselement (1a), welches eine geringere Elastizitätsgrenze als das Trägerrohr (2) aufweist, mit einer radialen Bohrung (5) versehen ist.A built-up camshaft according to any one of claims 9 to 12, characterized in that the at least one functional element ( 1a ), which has a lower elastic limit than the carrier tube ( 2 ), with a radial bore ( 5 ) is provided. Gebaute Nockenwelle nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Trägerrohrs (2) im Bereich des zumindest einen Funktionselementes (1a), welches eine geringere Elastizitätsgrenze als das Trägerrohr (2) aufweist, größer ist als der Durchmesser in den in Längsrichtung anschließenden Bereichen.A built-up camshaft according to any one of claims 9 to 13, characterized in that the diameter of the support tube ( 2 ) in the region of the at least one functional element ( 1a ), which has a lower elastic limit than the carrier tube ( 2 ) is greater than the diameter in the longitudinally adjacent areas. Gebaute Nockenwelle nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Trägerrohrs (2) im Bereich des zumindest einen Funktionselementes (1a), welches eine geringere Elastizitätsgrenze als das Trägerrohr (2) aufweist, kleiner ist als der Durchmesser in den in Längsrichtung anschließenden Bereichen.A built-up camshaft according to any one of claims 9 to 13, characterized in that the diameter of the support tube ( 2 ) in the region of the at least one functional element ( 1a ), which has a lower elastic limit than the carrier tube ( 2 ) is smaller than the diameter in the longitudinally adjacent areas.
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