DE102013225666A1 - Verfahren zur Herstellung einer Welle-Nabe-Fügeverbindung und Welle-Nabe-Fügeverbindung oder Nockenwelle - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Welle-Nabe-Fügeverbindung und Welle-Nabe-Fügeverbindung oder Nockenwelle Download PDF

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Abstract

Vorgeschlagen wird u.a. ein Verfahren zur Herstellung einer Welle-Nabe-Fügeverbindung, welches sich durch folgende Verfahrensschritte auszeichnet: a) Bereitstellung einer Hohlwelle (1) und zumindest einer Nabe (2), b) Positionierung der Hohlwelle (1) in einer Nabenbohrung (3) der zumindest einen Nabe (2), c) Positionierung einer Umfangsstütze (7) an der Außenmantelfläche (6) der zumindest einen Nabe (2) zur radialen Abstützung derselben, und nachfolgend d) Einführen eines außenprofilierten Dorns (10) in das Welleninnere (11) der Hohlwelle (1) und Ausbildung eines zum Außenprofil des Dorns (10) formkomplementären Innenprofils der Hohlwelle (1) durch Vorwärts-Fließpressen derart, dass gleichzeitig eine nach radialaußen wirkende Kraftkomponente auf die Hohlwelle (1) aufgebracht und wenigstens eine kraftschlüssige oder kraft- und formschlüssige Fügeverbindung zwischen der Hohlwelle (1) und der zumindest einen Nabe (2) bewirkt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Welle-Nabe-Fügeverbindung gemäß der Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 bzw. 2 der Erfindung. Gemäß Anspruch 8 der Erfindung betrifft dieselbe ferner eine Welle-Nabe-Fügeverbindung oder Nockenwelle zur insbesondere Gaswechselventilbetätigung einer Brennkraftmaschen, hergestellt nach besagtem Verfahren.
  • Aus der DE 21 02 179 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Profilhülse mit einer Innenverzahnung zum Aufschieben auf eine außenverzahnte Welle bekannt. Im Wesentlichen wird hier vorgeschlagen, dass ein Rohrabschnitt über einen als Abbild der Hülseninnenkontur gestalteten Dorn geschoben und radial umlaufend mit axialem Vorschub aufgehämmert oder wie bei der Fließpressfertigung gedrückt und spanlos ver- bzw. umgeformt wird. Die DD 20 05 562 A1 beschreibt des Weiteren ein Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung eines äußeren Absatzes und eines axialsymmetrischen Innenprofils durch Vorwärts-Fließpressen von hohlzylindrischen Werkstückvorformen aus umformbaren metallischen Werkstoffen in einer Werkzeuganordnung. Unter Vorwärts-Fließpressen wird dabei Fließpressen mit Werkstofffluss in Wirkrichtung des Presswerkzeugs verstanden. Die Werkzeuganordnung weist eine Matrize, welche gleichzeitig als Aufnahme für die Werkstückvorform dient und eine entsprechend dem herzustellenden Außenabsatz dimensionierte Fließschulter besitzt, einen Profildorn und einen diesen umschließenden Ringstempel sowie einen gleichzeitig als Ausstoßer verwendeten Gegenstempel auf. Schließlich ist aus der EP 0 064 197 A2 ein Verfahren zur Herstellung einer spiralförmigen Innen- oder Außenverzahnung auf einer zylindrischen Oberfläche durch Fließpressen respektive plastische Verformung eines zylindrischen Rohlings mittels eines außenprofilierten und das Negativ der spiralförmigen Innenverzahnung aufweisenden Dorns oder mittels einer innenprofilierten und das Negativ der spiralförmigen Außenverzahnung aufweisenden Matrize bekannt. Der Dorn oder die Matrize beschreiben dabei eine axiale Bewegung, welche von einer rotatorischen Bewegung überlagert ist. Des Weiteren sind aus der Praxis sogenannte Welle-Nabe-Fügeverbindungen, beispielsweise Fügeverbindungen zwischen einem als Hohlwelle ausgebildeten Nockenwellenschaft und zumindest einem als Nabe ausgebildeten Nockenstück zur Ausbildung einer Nockenwelle zur insbesondere Gaswechselventilbetätigung einer Brennkraftmaschine bekannt. Derartige Nockenwellen werden entweder in einem Stück aus Gussmaterial, insbesondere Grauguss, hergestellt oder als sogenannte „gebaute“ Nockenwellen aus verschiedenen Einzelteilen, wie einem insbesondere als Hohlwelle ausgebildeten Nockenwellenschaft, Nockenstücken, Axiallagern, Geberrädern, Schaltkulissen etc. zusammengesetzt. Im Wesentlichen wird dabei zunächst die Hohlwelle mit einer Innenverzahnung versehen und im Anschluss daran werden die Nockenstücke, Axiallager etc. in der gewünschten Position auf dem Nockenwellenschaft befestigt, beispielsweise durch Aufpressen oder Aufschrumpfen. Ein solches Herstellungsverfahren kann zu unerwünschten Deformationen der Innenverzahnung führen, woraus wiederum kostenaufwendige Nacharbeiten an der Innenverzahnung, wie Räumen der Innenverzahnung als spanabhebendes Verfahren resultieren können. Um diesem nachteiligen Umstand zu begegnen, wird mit der DE 10 2009 052 222 A1 vorgeschlagen, die Innenverzahnung an wenigstens einer Position des Nockenwellenschaftes, die zum Anordnen eines Nockens vorgesehen ist, bezüglich einer komplementären Form zur Verzahnung der Welle deformiert herzustellen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein im Hinblick auf den Stand der Technik alternatives Verfahren zur Herstellung einer Welle-Nabe-Fügeverbindung, insbesondere „gebauten“ Welle-Nabe-Fügeverbindung anzugeben, mit dem kostenaufwendige Nacharbeiten an der erstellten Welle-Nabe-Fügeverbindung vermeidbar zumindest jedoch maßgeblich minimierbar sind. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, eine Welle-Nabe-Fügeverbindung der gattungsgemäßen Art oder eine Nockenwelle zur insbesondere Gaswechselventilbetätigung einer Brennkraftmaschine anzugeben, welche nach besagtem Verfahren hergestellt ist.
  • Insoweit wird gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung die gestellte Aufgabe mit einem Verfahren zur Herstellung einer Welle-Nabe-Fügeverbindung gelöst, welches sich durch folgende Schritte auszeichnet:
    • a) Bereitstellung einer Hohlwelle und zumindest einer Nabe,
    • b) Positionierung der Hohlwelle in einer Nabenbohrung der zumindest einen Nabe (Fügestellung),
    • c) Positionierung einer Umfangsstütze an der Außenmantelfläche der zumindest einen Nabe zur radialen Abstützung derselben, und nachfolgend
    • d) Einführen eines außenprofilierten Dorns in das Welleninnere der Hohlwelle und Ausbildung eines zum Außenprofil des Dorns formkomplementären Innenprofils der Hohlwelle durch Vorwärts-Fließpressen derart, dass gleichzeitig eine nach radial-außen wirkende Kraftkomponente auf die Hohlwelle aufgebracht und eine kraftschlüssige oder kraft- und formschlüssige Fügeverbindung zwischen der Hohlwelle und der zumindest einen Nabe bewirkt wird.
  • Gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung wird die gestellte Aufgabe mit einem Verfahren zur Herstellung einer Welle-Nabe-Fügeverbindung gelöst, welches sich durch folgende Schritte auszeichnet:
    • a) Bereitstellung einer Hohlwelle und zumindest einer Nabe,
    • b) Positionierung der Hohlwelle in einer Nabenbohrung der zumindest einen Nabe (Fügestellung),
    • c) Positionierung eines Stützdorns im Welleninneren zur radialen Abstützung der Hohlwelle, und nachfolgend
    • d) Aufschieben einer innenprofilierten Matrize auf die zumindest eine Nabe und Ausbildung eines zum Innenprofil der Matrize formkomplementären Außenprofils der zumindest einen Nabe durch Vorwärts-Fließpressen derart, dass gleichzeitig eine nach radial-innen wirkende Kraft auf die zumindest eine Nabe aufgebracht und wenigstens eine kraftschlüssige oder kraft- und formschlüssige Fügeverbindung zwischen der zumindest einen Nabe und der Hohlwelle bewirkt wird.
  • Beiden Ausführungsvarianten der Erfindung ist gemein, dass in vorteilhafter Weise zeitgleich, d.h., in einem Prozessschritt d) mit der Erstellung eines präzisen Profils in Form eines Innenprofils der Hohlwelle oder eines Außenprofils der Nabe durch Vorwärts-Fließpressen, ein fester, insbesondere axial fester und drehfester Fügeverbund zwischen der Hohlwelle und der zumindest einen Nabe bewirkt wird. Hierdurch werden die Vorteile gebauter Welle-Nabe-Fügeverbindungen, wie bedarfsgerechte Materialkombination, wie Vermeidung des Härtens des erstellten Profils, beispielsweise Zahnprofils, wie höhere Materialeffizienz (keine oder maßgeblich minimierte Zerspanung) etc. mit den Vorteilen des Fügens durch Vorwärts-Fließpressens, wie der Möglichkeit der Verarbeitung von Fügepartnern mit größeren Toleranzen durch den realisierten Materialfluss mit Kräftegleichgewicht, wie einem geringeren Härteverzug gegenüber einem herkömmlichen Räumen zur Erstellung von Zahnprofilen, wie der höheren Verschleißfestigkeit durch Kaltverfestigung etc. kombiniert.
  • Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Um das zu erstellende Profil definiert auszubilden und auf den zu erstellenden Fügeverbund definiert Einfluss nehmen zu können, ist vorgesehen, dass eine Hohlwelle und zumindest eine Nabe bereitgestellt werden, die derart dimensioniert sind, dass in Abhängigkeit des zu erwartenden oder zu verzeichnenden Materialflusses zur Erstellung des Innenprofils der Hohlwelle oder Außenprofils der Nabe sowie zur Erstellung der Fügeverbindung zwischen Hohlwelle und Nabe durch Vorwärts-Fließpressen die Außenmantelfläche der Hohlwelle entweder in unmittelbarem Kontakt mit der Innenmantelfläche der Nabe steht oder radial beabstandet zur Innenmantelfläche der Nabe angeordnet ist. Wie die Erfindung weiter vorsieht, werden die Stirnseiten der umzuformenden Hohlwelle oder der umzuformenden Nabe während des Umformprozesses durch Vorwärts-Fließpressen axial abgestützt. Das dadurch ausgebildete Kräftegleichgewicht führt zu einer gleichmäßigen Umformung und dient ferner dem Ausgleich von etwaigen aus der Vorbearbeitung resultierenden Toleranzen der Fügepartner. Wie die Erfindung noch vorsieht, wird durch Axialverschiebung des außenprofilierten Dorns oder der innenprofilierten Matrize ein Polygon oder eine Axialverzahnung als Innenprofil der Hohlwelle oder ein Polygon oder eine Axialverzahnung als Außenprofil der Nabe ausgebildet. Insbesondere eine Axialverzahnung ermöglicht einen einfachen Formschluss respektive Wirkverbund mit beispielsweise einem Drehantriebsmittel, wie einer Antriebswelle oder einem Zahnrad. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass durch Axialverschiebung überlagert mit einer rotatorischen Bewegung des außenprofilierten Dorns oder der innenprofilierten Matrize eine spiralförmige Verzahnung als Innenprofil der Hohlwelle oder Außenprofil der Nabe ausgebildet wird, wodurch im Vergleich mit einer Axialverzahnung der Form- und/oder Form- und Kraftschluss zwischen den Fügepartnern weiter verbessert ist. Die Verzahnungsmaße am Werkzeug, vorliegend am besagten Dorn oder der Matrize können entsprechend der späteren Verwendung variieren. Somit können Vorhaltungen für verfahrensbedingte Maßänderungen von Folgeprozessen getroffen werden. Weiter bevorzugt ist vorgesehen, dass beim Verzahnen am Verzahnungsein- und -auslauf eine Einfädelphase hergestellt bzw. bereitgestellt wird. Bezüglich der oben beschriebenen ersten Ausführungsvariante der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass im Hinblick auf den Verfahrensschritt c) bevorzugt eine Umfangsstütze zur Vermeidung radialer Deformation der Nabe während des Umformprozesses durch Vorwärts-Fließpressen bereitgestellt wird, welche zwei an die Außenmantelfläche der Nabe anschmiegbare Halbschalen aufweist. Eine derartige Umfangsstütze, in der Fachwelt auch als Maskierung bezeichnet, ist einfach und kostengünstig herstellbar sowie leicht montierbar und demontierbar. Besonders vorteilhaft eignet sich zumindest eines der vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung einer Nockenwelle zur insbesondere Gaswechselventilbetätigung einer Brennkraftmaschine, mit einem eine Hohlwelle ausbildenden Nockenwellenschaft und zumindest einem eine Nabe ausbildenden Nockenstück.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Welle-Nabe-Fügeverbindung oder Nockenwelle zur insbesondere Gaswechselventilbetätigung einer Brennkraftmaschine, hergestellt nach einem Verfahren der vorbeschriebenen Art.
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf diese beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Es zeigen:
  • 1a–c eine äußerst schematische Darstellung des Ablaufs der Herstellung einer erfindungsgemäßen Welle-Nabe-Fügeverbindung gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsvariante,
  • 2a die Draufsicht auf eine im Hinblick auf das Verfahren gemäß 1a–c verwendbare Umfangsstütze für eine mit einer Hohlwelle zu verbindende Nabe,
  • 2b die Ansicht „A“ nach 2a,
  • 3 die Darstellung des Ablaufs der Herstellung einer Nockenwelle nach dem in den
  • 1a–c dargestellten Verfahren, und
  • 4 eine äußerst schematische Darstellung des Ablaufs der Herstellung einer erfindungsgemäßen Welle-Nabe-Fügeverbindung gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausführungsvariante.
  • Ausführungsvariante 1:
  • Die 1a–c zeigen die Verfahrensschritte zur Herstellung einer Welle-Nabe-Fügeverbindung gemäß einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung. Danach werden zunächst eine Hohlwelle 1 und zumindest eine Nabe 2 aus einem metallenen Werkstoff, beispielsweise Stahl, bereitgestellt und bevorzugt konzentrisch zueinander positioniert, so dass die Hohlwelle 1 innerhalb der Nabenbohrung 3 der Nabe 2 angeordnet ist (1a). Die Hohlwelle 1 und die Nabe 2 respektive deren Nabenbohrung 3 sind vorliegend derart dimensioniert, dass die Außenmantelfläche 4 der Hohlwelle 1 in unmittelbarem Kontakt mit der Innenmantelfläche 5 der Nabe 2 steht.
  • Im Anschluss daran wird an der Außenmantelfläche 6 der Nabe 2 eine Umfangsstütze 7 zur radialen Abstützung (Pfeile 8) der Nabe 2 positioniert (1b). In der Fachwelt wird eine derartige Umfangsstütze 7 des Öfteren auch als sogenannte Maskierung bezeichnet. In einer äußerst einfachen und kostengünstigen Ausführungsform kann besagte Umfangsstütze 7 durch zwei an die Außenmantelfläche 6 der Nabe 2 anschmiegbare bzw. sich anschmiegende Halbschalen 7a, 7b gebildet sein (2a und 2b). Die besagten Halbschalen 7a, 7b können dabei als separate Werkzeugteile mittels separater Positionierungselemente an der Außenmantelfläche 6 der Nabe 2 positioniert sein oder werden oder ein Umfangsstützen-Modul ausbilden, bei dem die Halbschalen 7a, 7b untereinander fest verbindbar sind, beispielsweise über eine gemeinsame Schwenkachse untereinander schwenkbar verbunden und in ihrer Wirk- bzw. Stützstellung untereinander lösbar verriegelt sind (nicht zeichnerisch dargestellt). Vorliegend beschreibt die Außenmantelfläche 6 der Nabe 2 im Querschnitt einen Kreis woraus auch eine kreisrunde Umfangsstütze 7 resultiert. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf besagten Kreisquerschnitt sondern erfasst auch einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt, wie beispielsweise einen tropfenförmigen oder elliptischen, woraus hierzu formkomplementäre Halbschalen 7a, 7b zur Ausbildung der Umfangsstütze 7 resultieren (nicht zeichnerisch dargestellt).
  • Ist die Umfangsstütze 7 an der Außenmantelfläche 6 der Nabe 2 positioniert, wird gemäß 1b in Richtung des Pfeils 9 ein außenprofilierter Dorn 10 in das Welleninnere 11 der Hohlwelle 1 axial eingeführt. Der Dorn 10 ist derart dimensioniert, dass durch Vorwärts-Fließpressen ein zum Außenprofil des Dorns 10 formkomplementäres Innenprofil der Hohlwelle 1 ausgebildet wird. Beispielgebend verfügt der Dorn 10 an seiner Außenmantelfläche 12 über ein Außenprofil in Form einer Axialverzahnung 13, die infolge Umformung durch Vorwärts-Fließpressen in die Innenmantelfläche 14 der Hohlwelle 1 eingeformt wird (Axialverzahnung 13´).
  • Während der Ausbildung der Axialverzahnung 13´ in der Innenmantelfläche 14 der Hohlwelle 1 respektive während der Umformung der Hohlwelle 1 ist eine auf dieselbe nach radial-außen wirkende Kraft zu verzeichnen, die ihrerseits letztendlich im Überdeckungsbereich 15 der Hohlwelle 1 mit der Nabe 2 zumindest eine kraftschlüssige, bevorzugt jedoch eine kraft- und formschlüssige Fügeverbindung zwischen denselben im fertigen Produkt bewirkt (1c).
  • Unter Vorwärts-Fließpressen wird in der Fachwelt ein Fließpressen mit Werkstofffluss In Wirkrichtung des Dorns 10 (Pfeil 9) verstanden. Um eine gleichmäßige Umformung zu bewirken, sind zumindest die Stirnseiten der umzuformenden Hohlwelle 1 während des Umformprozesses durch Vorwärts-Fließpressen mittels im Detail nicht näher dargestellter Gegenhalter 16 axial abgestützt (Pfeile 17). Das dadurch ausgebildete Kräftegleichgewicht dient ferner dem Ausgleich von etwaigen aus der Vorbearbeitung resultierenden Toleranzen der Fügepartner (Hohlwelle 1 und Nabe 2).
  • Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel stellt auf eine zu erstellende Axialverzahnung 13´ in der Innenmantelfläche 14 respektive auf eine Innenverzahnung der Hohlwelle 1 ab. Durch die Erfindung mit erfasst ist jedoch auch ein zu erstellender Innenprofilquerschnitt der Hohlwelle 1 in Form eines beliebigen Polygons oder jedweden anderen Profilquerschnitts, der bei der Ausbildung desselben durch Vorwärts-Fließpressen zu einer kraft- oder kraft- und formschlüssigen Fügeverbindung zwischen der Hohlwelle 1 und der zumindest einen Nabe 2 führt. So kann beispielsweise auch ein Innenprofil der Hohlwelle 1 in Form einer spiralförmigen Verzahnung vorgesehen werden, welches sich aus einer Axialverschiebung überlagert mit einer rotatorischen Bewegung eines mit einer spiralförmige Verzahnung außenprofilierten Dorns 10 ergibt (nicht zeichnerisch dargestellt). Im Vergleich mit einer Axialverzahnung 13´ ist dadurch der Form- und/oder Form- und Kraftschluss zwischen den Fügepartnern weiter verbessert.
  • Überdies stellt das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel auf eine Hohlwelle 1 und zumindest eine Nabe 2 ab, welche derart dimensioniert sind, dass deren zugwandte Mantelflächen (4, 5) vor dem Verfahrensschritt des Vorwärts-Fließpressens in unmittelbarem Flächenkontakt stehen. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf eine derartige Ausgangsstellung zum Fügen, sondern erfasst auch eine Ausgangsstellung, bei der die Hohlwelle 1 und die Nabe 2 in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet sind (nicht zeichnerisch dargestellt). Durch die Wahl der Beabstandung ist der zu realisierende Kraft- oder Kraft- und Formschluss zwischen den Fügepartnern Hohlwelle 1 und Nabe 2 in weiten Grenzen einstellbar. Ferner können auch die Verzahnungsmaße am Werkzeug, vorliegend am besagten Dorn 10, entsprechend der späteren Verwendung variieren. Somit können vorteilhaft Vorhaltungen für verfahrensbedingte Maßänderungen von Folgeprozessen getroffen werden.
  • Unter Bezugnahme auf 3 wird nunmehr das vorbeschriebene Verfahren anhand der Herstellung einer Nockenwelle 18 zur insbesondere Gaswechselventilbetätigung einer Brennkraftmaschine beschrieben, wobei funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie zuvor bezeichnet sind. Insoweit wird die Hohlwelle 1 durch einen Nockenwellenschaft 1a gebildet, an dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise als Naben 2 zwei Nockenstücke 2a, eine Drehlager 2b, insbesondere Wälzlager in Form eines Radiallagers, und eine Schaltkulisse 2c zu befestigen sind.
  • Danach werden in Anlehnung an das in den 1a–c beschriebene Fügeverfahren die Nockenstücke 2a, das Drehlager 2b und die Schaltkulisse 2c auf den Nockenwellenschaft 1a aufgefädelt und entsprechend positioniert. Im Anschluss daran werden dieselben mittels nicht zeichnerisch dargestellter Umfangsstützen 7 radial abgestützt (vgl. Pfeile 7) und der mit den vorbeschriebenen Naben 2 bestückte Nockenwellenschaft 1a einenends auf eine Stützplattform 19 aufgesetzt und axial abgestützt und anderenends mittels eines Gegenhalters 16 axial kraftbeaufschlagt. Schließlich wird durch eine nicht zeichnerisch dargestellte Öffnung in der Stützplattform 18 hindurch ein außenprofilierter, vorliegend ein eine Axialverzahnung 13 aufweisender Dorn 10 in das Welleninnere 11 des Nockenwellenschaftes 1a axial eingeführt und infolge Umformung durch Vorwärts-Fließpressen in die Innenmantelfläche 14 des Nockenwellenschaftes 1a eine Axialverzahnung 13´ eingeformt, wie sie ebenfalls aus 3 ersichtlich ist. Im Anschluss daran können der Dorn 10 wieder aus dem Welleninneren 11 gezogen, der Gegenhalter 16 vom Nockenwellenschaft 1a entfernt und die Umfangsstützen 7 von der beschriebenen Naben 2 (2a, 2b, 2c) gelöst werden. Es ist eine Nockenwelle 18 geschaffen, deren Nockenwellenschaft 1a in vorteilhafter Weise zeitgleich, d.h., in einem Prozessschritt durch Vorwärts-Fließpressen mit einem Innenprofil versehen und fest, insbesondere axial fest und drehfest mit den Nockenstücken 2a, dem Drehlager 2b und der Schaltkulisse 2c kraft- oder kraft- und formschlüssig verbunden wurde.
  • Ausführungsvariante 2:
  • 4 zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsvariante eines Verfahrens zur Herstellung einer Welle-Nabe-Fügeverbindung wobei funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie zu der vorbeschriebenen ersten Ausführungsvariante bezeichnet sind. Diese Ausführungsvariante unterscheidet sich zur vorbeschriebenen Ausführungsvariante im Wesentlichen dadurch, dass die Fügeverbindung zwischen der Hohlwelle 1 und der zumindest einen Nabe 2 durch eine innenprofilierte, vorliegend beispielgebend rotationssymmetrische sowie mit einer Axialverzahnung 21 versehene Matrize 20 bewirkt wird, die in Richtung der Pfeile 22 auf die ebenfalls rotationssymmetrisch ausgebildete Nabe 2 axial aufgeschoben wird. In der Folge wird auf der Nabe 2 ein zum Innenprofil der Matrize 20 formkomplementäres Außenprofil in Form einer nicht zeichnerisch dargestellten Axialverzahnung durch Vorwärts-Fließpressen derart ausgebildet, dass gleichzeitig eine nach radial-innen wirkende Kraft zu verzeichnen ist, die ihrerseits letztendlich im Überdeckungsbereich 15 der Hohlwelle 1 mit der Nabe 2 zumindest eine kraftschlüssige, bevorzugt jedoch eine kraft- und formschlüssige Fügeverbindung zwischen denselben im fertigen Produkt bewirkt.
  • Zur radialen Abstützung der Hohlwelle 1 während des Schrittes Vorwärts-Fließpressen ist im Welleninneren 11 ein Stützdorn 23 angeordnet. Um eine gleichmäßige Umformung zu bewirken, sind zumindest die Stirnseiten der umzuformenden Nabe 2 während des Umformprozesses durch Vorwärts-Fließpressen mittels im Detail nicht näher dargestellter Gegenhalter 16 axial abgestützt (Pfeile 17).
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Hohlwelle
    1a
    Nockenwellenschaft
    2
    Nabe
    2a
    Nockenstück
    2b
    Drehlager
    2c
    Schaltkulisse
    3
    Nabenbohrung
    4
    Außenmantelfläche (Hohlwelle 1)
    5
    Innenmantelfläche (Nabe 2)
    6
    Außenmantelfläche (Nabe 2)
    7
    Umfangsstütze
    7a
    Halbschale
    7b
    Halbschale
    8
    Pfeil (radiale Abstützung Nabe 2)
    9
    Pfeil (Wirkrichtung Dorn 10)
    10
    Dorn
    11
    Welleninnere (Hohlwelle 1)
    12
    Außenmantelfläche (Dorn 10)
    13
    Axialverzahnung (Dorn 10)
    13´
    Axialverzahnung (Hohlwelle 1)
    14
    Innenmantelfläche (Hohlwelle 1)
    15
    Überdeckungsbereich (Hohlwelle 1 / Nabe 2)
    16
    Gegenhalter
    17
    Pfeile (axiale Abstützung Hohlwelle 1/ Nabe 2)
    18
    Nockenwelle
    19
    Stützplattform
    20
    Matrize
    21
    Axialverzahnung (Matrize 20)
    22
    Pfeile (Wirkrichtung Matrize 20)
    23
    Stützdorn
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 2102179 A1 [0002]
    • DD 2005562 A1 [0002]
    • EP 0064197 A2 [0002]
    • DE 102009052222 A1 [0002]

Claims (8)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Welle-Nabe-Fügeverbindung, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Bereitstellung einer Hohlwelle (1) und zumindest einer Nabe (2), b) Positionierung der Hohlwelle (1) in einer Nabenbohrung (3) der zumindest einen Nabe (2), c) Positionierung einer Umfangsstütze (7) an der Außenmantelfläche (6) der zumindest einen Nabe (2) zur radialen Abstützung derselben, und nachfolgend d) Einführen eines außenprofilierten Dorns (10) in das Welleninnere (11) der Hohlwelle (1) und Ausbildung eines zum Außenprofil des Dorns (10) formkomplementären Innenprofils der Hohlwelle (1) durch Vorwärts-Fließpressen derart, dass gleichzeitig eine nach radial-außen wirkende Kraftkomponente auf die Hohlwelle (1) aufgebracht und wenigstens eine kraftschlüssige oder kraft- und formschlüssige Fügeverbindung zwischen der Hohlwelle (1) und der zumindest einen Nabe (2) bewirkt wird.
  2. Verfahren zur Herstellung einer Welle-Nabe-Fügeverbindung, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Bereitstellung einer Hohlwelle (1) und zumindest einer Nabe (2), b) Positionierung der Hohlwelle (1) in einer Nabenbohrung (3) der zumindest einen Nabe (2), c) Positionierung eines Stützdorns (23) im Welleninneren (11) zur radialen Abstützung der Hohlwelle (1), und nachfolgend d) Aufschieben einer innenprofilierten Matrize (20) auf die zumindest eine Nabe (1) und Ausbildung eines zum Innenprofil der Matrize (20) formkomplementären Außenprofils der zumindest einen Nabe (2) durch Vorwärts-Fließpressen derart, dass gleichzeitig eine nach radial-innen wirkende Kraft auf die zumindest eine Nabe (2) aufgebracht und wenigstens eine kraftschlüssige oder kraft- und formschlüssige Fügeverbindung zwischen der zumindest einen Nabe (2) und der Hohlwelle (1) bewirkt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hohlwelle (1) und zumindest eine Nabe (2) bereitgestellt werden, die derart dimensioniert sind, dass in Abhängigkeit des zu erwartenden oder zu verzeichnenden Materialflusses zur Erstellung des Innenprofils der Hohlwelle (1) oder Außenprofils der Nabe (2) sowie zur Erstellung der Fügeverbindung zwischen Hohlwelle (1) und Nabe (2) durch Vorwärts-Fließpressen die Außenmantelfläche (4) der Hohlwelle (1) entweder in unmittelbarem Kontakt mit der Innenmantelfläche (5) der Nabe (2) steht oder radial beabstandet zur Innenmantelfläche (5) der Nabe (2) angeordnet ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseiten der umzuformenden Hohlwelle (1) oder der umzuformenden Nabe (2) axial abgestützt werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass – durch Axialverschiebung des außenprofilierten Dorns (10) oder der innenprofilierten Matrize (20) ein Polygon oder eine Axialverzahnung (13´) als Innenprofil der Hohlwelle (1) oder ein Polygon oder eine Axialverzahnung als Außenprofil der Nabe (2) ausgebildet wird, oder dass – durch Axialverschiebung überlagert mit einer rotatorischen Bewegung des außenprofilierten Dorns (10) oder der innenprofilierten Matrize (20) eine spiralförmige Verzahnung als Innenprofil der Hohlwelle (1) oder Außenprofil der Nabe (2) ausgebildet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Hinblick auf den Verfahrensschritt c) eine Umfangsstütze (7) mit zwei an die Außenmantelfläche (6) der Nabe (2) anschmiegbaren Halbschalen (7a, 7b) bereitgestellt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung einer Nockenwelle (18) zur insbesondere Gaswechselventilbetätigung einer Brennkraftmaschine, mit einem eine Hohlwelle (1) ausbildenden Nockenwellenschaft (1a) und zumindest einem eine Nabe (2) ausbildenden Nockenstück (2a).
  8. Welle-Nabe-Fügeverbindung oder Nockenwelle (18) zur insbesondere Gaswechselventilbetätigung einer Brennkraftmaschine, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.
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