DE102012015604A1

DE102012015604A1 - Verfahren zur Herstellung einer Pressverbindung und Vorrichtung für ein solches Verfahren

Info

Publication number: DE102012015604A1
Application number: DE201210015604
Authority: DE
Inventors: Cornelius Hentrich; Volker Keck; Uwe Pfister
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2012-08-07
Filing date: 2012-08-07
Publication date: 2013-03-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Pressverbindung, bei welchem wenigstens ein erstes Bauteil (10), das ein inneres Untermaß (11) aufweist, in erwärmtem Zustand auf ein zweites Bauteil (12), das ein zur Presspassung gehöriges äußeres Übermaß (13) aufweist, aufgeschoben und durch Abkühlen auf das zweite Bauteil (12) aufgeschrumpft wird, wobei zumindest eines der Bauteile (10, 12) mittels Druckluft (15) erwärmt oder abgekühlt wird, sowie eine Vorrichtung für ein solches Verfahren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4.
Aus der DE 10 2009 018 411 A1 ist bereits ein Verfahren zum Herstellen einer Pressverbindung bekannt, bei welchem ein erstes Bauteil, das ein inneres Untermaß aufweist, in erwärmtem Zustand auf ein zweites Bauteil, das ein zu der Presspassung gehöriges äußeres Übermaß aufweist, aufgeschoben und durch Abkühlen auf das zweite Bauteil aufgeschrumpft wird.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mittels deren einfach ein erstes Bauteil über eine Pressverbindung an einem zweiten Bauteil befestigt werden kann. Sie wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren entsprechend dem Anspruch 1 und eine Vorrichtung entsprechend dem Anspruch 4 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Bezüglich des Verfahrens geht die Erfindung von einem Verfahren zum Herstellen einer Pressverbindung aus, bei welchem wenigstens ein erstes Bauteil, ein inneres Untermaß aufweist, in erwärmtem Zustand auf ein zweites Bauteil, das ein äußeres Übermaß aufweist, aufgeschoben und durch Abkühlen auf das zweite Bauteil aufgeschrumpft wird. Das innere Untermaß des ersten Bauteils und das äußere Übermaß des zweiten Bauteils sind in einer solchen Weise aufeinander abgestimmt, dass zwischen den Bauteilen eine für eine Presspassung erforderliche radiale Überdeckung besteht.
Es wird vorgeschlagen, dass zumindest eines der Bauteile mittels Druckluft erwärmt oder abgekühlt wird. Dadurch kann Umgebungsluft als Energieträger für die Abkühlung oder Erwärmung verwendet werden, wodurch beispielsweise auf Rückführleitungen oder Ähnliches verzichtet werden kann. Durch Verwendung eines Gases kann zudem eine punktuelle, schnelle Temperaturveränderung an den Bauteilen vermieden werden, wodurch insbesondere eine Gefahr einer Rissbildung vermindert werden kann. Zudem kann durch die Verwendung von Druckluft die Gefahr einer Kondenswasserbildung vermindert oder vermieden werden, wodurch insbesondere Bauteile aus korrosionsanfälligen Materialien und/oder mit Hinterschnitten, in denen sich Feuchtigkeit sammeln kann, gut temperiert werden können.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Druckluft mittels eines Wirbelstrom-Generators in einen Warmluftanteil und einen Kaltluftanteil aufgeteilt wird. Durch Verwendung eines Wirbelstrom-Generators kann Druckluft einfach in einen Warmluftanteil und einen Kaltluftanteil aufgesplittet werden, da ein Wirbelstrom-Generator grundsätzlich frei von beweglichen Teilen ist und lediglich einen Druckluftanschluss aufweist. Grundsätzlich können in dem Verfahren zusätzlich zu dem Wirbelstrom-Generator noch herkömmliche Mittel zur weiteren Temperierung der Druckluft, des Warmluftanteils und/oder des Kaltluftanteils verwendet werden, beispielsweise zur Vorkühlung der Druckluft oder zur zusätzlichen Erwärmung des Warmluftanteils.
Indem der Warmluftanteil zur Erwärmung des Bauteils mit der äußeren Presspassung und der Kaltluftanteil zur Abkühlung des Bauteils mit der inneren Presspassung verwendet wird, können der Warmluftanteil und der Kaltluftanteil gleichzeitig genutzt werden, wodurch bei der Temperierung eine besonders hohe Temperaturdifferenz zwischen dem zu erwärmenden Bauteil und dem abzukühlenden Bauteil erreicht werden kann.
Vorzugsweise wird dabei der Warmluftanteil und/oder der Kaltluftanteil in zumindest eine Kammer geführt, in der zumindest zwei zu erwärmende Bauteile oder zwei abzukühlende Bauteile gleichzeitig anordenbar sind. Dadurch kann bei langsamer Temperierung eine hohe Taktrate realisiert werden. Zudem kann sichergestellt werden, dass in der Taktrate stets zwei temperierte Bauteile verfügbar sind, die miteinander verbunden werden können, wodurch beispielsweise Fehler während des Einschleusens ausgeglichen werden können.
Bezüglich der Vorrichtung geht die Erfindung von einer Vorrichtung zum Temperieren von zumindest zwei mittels einer Pressverbindung verbindbarer Bauteile aus, mit einer ersten Kammer zur Erwärmung des einen Bauteils und mit einer zweiten Kammer zur Abkühlung des anderen Bauteils.
Es wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung einen Wirbelstrom-Generator umfasst, der in einem Betrieb Druckluft in einen der ersten Kammer zugeführten Warmluftanteil und einen der zweiten Kammer zugeführten Kaltluftanteil aufteilt, wodurch Druckluft mit den beschriebenen Vorteilen einfach zur Temperierung der Bauteile verwendet werden kann.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figur, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Die einzige 1 zeigt eine Vorrichtung zum Temperieren von Bauteilen 10, 12, die mittels einer Pressverbindung miteinander verbunden werden sollen. Die Bauteile 10, 12, die geölt oder ungeölt sein können, werden in der gezeigten Ausgestaltung immer jeweils paarweise miteinander verbunden. Das erste Bauteil 10 weist ein inneres Untermaß 11 auf und kann beispielsweise eine Nabe bilden. Das zweite Bauteil 12 weist ein zu der Presspassung 11 gehöriges äußeres Übermaß 13 auf und kann beispielsweise einen Nabensitz bilden. Das erste Bauteil 10 kann beispielsweise als ein Nocken ausgebildet sein, während das zweite Bauteil 12 eine Nockenwelle ist, mit der der Nocken verbunden werden soll. Grundsätzlich kann die Vorrichtung und ein mittels der Vorrichtung durchführbares Verfahren für beliebige zu verbindende Bauteile 10, 12 verwendet werden, vorzugsweise jedoch für Bauteile 10, 12 für den Kraftfahrzeugbau.
Die Vorrichtung umfasst eine erste Kammer 18, in die das zu erwärmende Bauteil 10 mit dem inneren Untermaß 11 eingebracht werden kann, und eine zweite Kammer 19, in die das abzukühlende Bauteil 12 mit dem äußeren Übermaß 13 eingebracht werden kann. Zur Erzeugung eines Warmluftanteils 16 und eines Kaltluftanteils 17 aus Druckluft 15 umfasst die Vorrichtung einen Wirbelstrom-Generator 14, der in einem Betrieb die Druckluft 15 in den Kaltluftanteil 17 und den Warmluftanteil 16 aufteilt.
Der Wirbelstrom-Generator 14 umfasst einen Druckeingang 20, einen Warmluftausgang 21 und einen Kaltluftausgang 22. Weiter umfasst der Wirbelstrom-Generator 14 ein Wirbelrohr 23, in dem eine über den Druckeingang 20 eingeleitete Druckluft 15 in den Warmluftanteil 16 und den Kaltluftanteil 17 aufgesplittet wird. Über den Druckeingang 20 wird die Druckluft 15 in radialer Richtung in das Wirbelrohr 23 eingeleitet und in eine schnelle Rotation versetzt. Insbesondere aufgrund der durch die Rotation entstehenden Fliehkräfte teilt sich die Druckluft 15 in einen äußeren Luftstrom, dessen Bewegungsrichtung in Richtung des Warmluftausgangs 21 gerichtet ist, und einen inneren Luftstrom, dessen Bewegungsrichtung in Richtung des Kaltluftausgangs 22 gerichtet ist, auf. Der äußere Luftstrom tritt als Warmluftanteil 16 aus dem Warmluftausgang 21 aus. Der innere Luftstrom tritt als Kaltluftanteil 17 aus dem Kaltluftausgang 22 aus. Der Wirbelstrom-Generator 14 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel frei von beweglichen Teilen. Er kann grundsätzlich aber auch ein oder mehrere Ventile zur Einstellung einer Temperaturdifferenz zwischen dem Warmluftanteil 16 und dem Kaltluftanteil 17 aufweisen.
Während eines Betriebs wird ein Innenraum der ersten Kammer 18 erwärmt, während gleichzeitig ein Innenraum der zweiten Kammer 19 abgekühlt wird. Die Kammern 18, 19 weisen dabei jeweils ein Volumen auf, das groß genug ist, um mehr als ein Bauteil 10, 12 aufzunehmen. Während eines Betriebs können somit gleichzeitig mehrere, paarweise zueinander gehöhrende Bauteile 10, 12 temperiert werden.
In einem Verfahren zur Herstellung einer Pressverbindung zwischen den jeweils zusammengehörenden Bauteilen 10, 12 wird zunächst das erste Bauteil 10, das das innere Untermaß 11 aufweist, erwärmt. Gleichzeitig wird das zweite Bauteil 12, das das äußere Übermaß 13 aufweist, gekühlt. Durch die unterschiedliche Temperierung der Bauteile 10, 12 vergrößert sich der Durchmesser mit dem inneren Untermaß 11, während gleichzeitig der Durchmesser mit dem äußeren Untermaß 13 abnimmt. Das erste Bauteil 10 kann dann in erwärmtem Zustand auf das zweite Bauteil 12 aufgeschoben werden. Durch Abkühlen des ersten Bauteils 10 und gleichzeitiges Erwärmen des zweiten Bauteils 12 wird das erste Bauteil 10 auf das zweite Bauteil 12 aufgeschrumpft, wodurch eine feste Verbindung zwischen den Bauteilen 10, 12 hergestellt ist.
Mittels der Druckluft 15, die mittels des Wirbelstrom-Generators 14 in den Warmluftanteil 16 und den Kaltluftanteil 17 aufgeteilt wird, wird das eine Bauteil 10 erwärmt und das andere Bauteil 12 abgekühlt. Um eine homogene Temperaturverteilung zu erzielen, können die Bauteile 10, 12 in den einzelnen Luftströmen, die aus dem Warmluftausgang 21 und dem Kaltluftausgang 22 des Wirbelstrom-Generators 14 austreten, gedreht werden. In die Kammern 18, 19, in die der Warmluftanteil 16 und der Kaltluftanteil 17 geführt werden, sind dabei jeweils zwei oder mehr Bauteile 10, 12 gleichzeitig anordenbar. Der Kaltluftanteil 17 bzw. der Warmluftanteil 16 tritt dabei jeweils an einer Kammerseite in die entsprechende Kammer 18, 19 ein, in deren Bereich das nächste zu entnehmende Bauteil 10, 12 positioniert ist. In den Kammern 18, 19 entsteht im Betrieb ein Temperaturgradient, der eine gleichmäßige, allmähliche Temperierung der Bauteile 10, 12 nach einem Einschleusen in die entsprechende Kammer 18, 19 bewirkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009018411 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Pressverbindung, bei welchem wenigstens ein erstes Bauteil (10), das ein inneres Untermaß (11) aufweist, in erwärmtem Zustand auf ein zweites Bauteil (12), das eine zur erforderlichen Überdeckung gehöriges äußeres Übermaß (13) aufweist, aufgeschoben und durch Abkühlen auf das zweite Bauteil (12) aufgeschrumpft wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Bauteile (10, 12) mittels Druckluft (15) erwärmt oder abgekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft (15) mittels eines Wirbelstrom-Generators (14) in einen Warmluftanteil (16) und einen Kaltluftanteil (17) aufgeteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Warmluftanteil (16) zur Erwärmung des Bauteils (10) mit der äußeren Presspassung (11) und der Kaltluftanteil (17) zur Abkühlung des Bauteils (12) mit der inneren Presspassung (13) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Warmluftanteil (16) und/oder der Kaltluftanteil (17) in zumindest eine Kammer (18, 19) geführt wird, in der zumindest zwei zu erwärmende Bauteile (10) oder zwei abzukühlende Bauteile (12) gleichzeitig anordenbar sind.
Vorrichtung zum Temperieren von zumindest zwei mittels einer Pressverbindung verbindbaren Bauteilen (10, 12), mit einer ersten Kammer (18) zur Erwärmung des einen Bauteils (10) und mit einer zweiten Kammer (19) zur Abkühlung des anderen Bauteils (12), gekennzeichnet durch einen Wirbelstrom-Generator (14), der in einem Betrieb Druckluft (15) in einen der ersten Kammer (18) zugeführten Warmluftanteil (16) und einen der zweiten Kammer (19) zugeführten Kaltluftanteil (17) aufteilt.