DE102022207980A1 - Heizeinrichtung zum induktiven Erhitzen von rotationssymmetrischen und unsymmetrischen Nabenkomponenten einer Welle - Google Patents

Heizeinrichtung zum induktiven Erhitzen von rotationssymmetrischen und unsymmetrischen Nabenkomponenten einer Welle Download PDF

Info

Publication number
DE102022207980A1
DE102022207980A1 DE102022207980.9A DE102022207980A DE102022207980A1 DE 102022207980 A1 DE102022207980 A1 DE 102022207980A1 DE 102022207980 A DE102022207980 A DE 102022207980A DE 102022207980 A1 DE102022207980 A1 DE 102022207980A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
inductor
hub
hub component
internal
asymmetrical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102022207980.9A
Other languages
English (en)
Inventor
Antonio Menonna
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mahle International GmbH filed Critical Mahle International GmbH
Priority to DE102022207980.9A priority Critical patent/DE102022207980A1/de
Priority to CN202310964126.XA priority patent/CN117500105A/zh
Publication of DE102022207980A1 publication Critical patent/DE102022207980A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/10Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/36Coil arrangements
    • H05B6/40Establishing desired heat distribution, e.g. to heat particular parts of workpieces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P11/00Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for 
    • B23P11/02Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for  by first expanding and then shrinking or vice versa, e.g. by using pressure fluids; by making force fits
    • B23P11/025Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for  by first expanding and then shrinking or vice versa, e.g. by using pressure fluids; by making force fits by using heat or cold
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/36Coil arrangements
    • H05B6/38Coil arrangements specially adapted for fitting into hollow spaces of workpieces
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/36Coil arrangements
    • H05B6/44Coil arrangements having more than one coil or coil segment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P2700/00Indexing scheme relating to the articles being treated, e.g. manufactured, repaired, assembled, connected or other operations covered in the subgroups
    • B23P2700/02Camshafts

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung (1) zum induktiven Erhitzen von rotationssymmetrischen Nabenkomponenten (2) und unsymmetrischen Nabenkomponenten (3) einer Welle (12),- mit einem Inneninduktor (4), der zum Erhitzen der Nabenkomponente (2, 3) in eine Nabe (6) der Nabenkomponente (2, 3) anordenbar ist,- mit einem Außeninduktor (5), in dem die Nabenkomponente (2, 3) zum Erhitzen derselben anordenbar ist.Um dabei auch unsymmetrische Nabenkomponenten (3), wie beispielsweise Nocken (3a), gleichmäßig erwärmen zu können, ist der Außeninduktor (5) relativ zum Inneninduktor (4) verstellbar oder der Inneninduktor (4) relativ zum Außeninduktor (5) verstellbar, oder es sind der Außeninduktor (5) und der Inneninduktor (4) relativ zueinander verstellbar.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung zum induktiven Erhitzen von rotationssymmetrischen und unsymmetrischen Nabenkomponenten einer Welle. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Erhitzen von rotationssymmetrischen und unsymmetrischen Nabenkomponenten einer Welle mit einer solchen Heizeinrichtung sowie eine Wellenanordnung mit einer Welle und einer rotationssymmetrischen Nabenkomponente und/oder einer unsymmetrischen Nabenkomponente, die unter Verwendung des Verfahrens auf der Welle gefügt wurden/wurde.
  • Beim Fügen von Nabenkomponenten mit einem thermischen Fügesitz werden diese bei großen Stückzahlen aus Taktzeitgründen bevorzugt kurzzeitig induktiv erwärmt. Um insbesondere bei gebauten Nockenwellen die Nabenkomponenten möglichst schnell auf die notwendige Temperatur erwärmen zu können, wird vorzugsweise eine gleichzeitige Erwärmung durch zumindest einen Inneninduktor und einen Außeninduktor für die Nabenkomponente eingesetzt. Es kann aber auch nur ein Inneninduktor oder nur ein Außeninduktor eingesetzt werden, was sich aber oftmals nachteilig auf das Ergebnis der Erwärmung auswirkt, da hierbei nicht alle Bereiche gleichmäßig erwärmt werden. Beim Fügen von Werkstücken, wie zum Beispiel bei einer gebauten Nockenwelle, kann die Komponentenvielfalt zudem dazu führen, dass bei der Ausgestaltung der Induktoren ein Kompromiss eingegangen werden muss. Werden über die gleichen Induktoren sowohl rotationssymmetrische Nabenkomponenten, wie beispielsweise Lagerringe, als auch unsymmetrische Komponenten, wie beispielsweise Ventilnocken, erwärmt, so erzwingt die rotationssymmetrische Nabenkomponente eine konzentrische Anordnung des Innen- u. Außeninduktors. Dadurch ist es möglich rotationssymmetrische Nabenkomponenten, wie z.B. Lagerringe, in gewünschter kurzer Zeit homogen zu erwärmen, unsymmetrische Nabenkomponenten, wie z. B. Ventilnocken, können bei dieser Anordnung hingegen nur inhomogen erwärmt werden, was am Beispiel des Ventilnockens bedeutet, dass nach der kurzzeitigen Erwärmung ein Grundkreisbereich bereits seine Zieltemperatur erreicht hat, während der Bereich einer Nockenspitze noch eine deutlich geringere Temperatur aufweist.
  • Die maximal zulässige Zieltemperatur ist dabei oftmals limitiert durch die vorausgegangene Wärmebehandlung der Nabenkomponenten, wie z.B. das Randschichthärten, wobei allerdings das Ergebnis durch die Erwärmung nicht beeinträchtigt werden darf. Die Temperaturdifferenz wird bei konzentrischer Anordnung der Induktoren durch den Massenunterschied der genannten Bereiche der Nabenkomponente hervorgerufen. Abhilfe kann hier nur ein bei Bedarf aktiv am Außeninduktor positionierter Feldkonzentrator im Bereich der Nockenspitze bringen, der um eine gute Wirksamkeit zu haben, wie der Außeninduktor möglichst nahe an der Nockenspitze positioniert werden sollte. Dies ist jedoch durch die zum Inneninduktor konzentrische Position des Außeninduktors limitiert.
  • Mit herkömmlichen induktiven Heizeinrichtungen kann dabei das angestrebte grundsätzliche Ziel bei der Erwärmung, die maximal erlaubte Zieltemperatur an keinem Punkt der Nabenkomponente zu überschreiten und die Temperaturdifferenz zwischen dessen Teilbereichen von Grundkreis und Nockenspitze möglichst so gering zu halten, so dass sich ein erzielbarer Temperaturmittelwert möglichst der maximalen Temperatur annähert, oftmals nicht oder nur unzureichend erreicht werden.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, eine Heizeinrichtung anzugeben, mit der die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden werden können.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Heizeinrichtung zum induktiven und damit schnellen Erhitzen von rotationssymmetrischen und unsymmetrischen Nabenkomponenten einer Welle bereitzustellen, bei welcher sowohl ein Inneninduktor als auch ein Außeninduktor vorgesehen ist, die zudem hinsichtlich ihrer Relativposition zueinander verstellbar sind. Unter dem Begriff „rotationssymmetrisch“ sollen dabei selbstverständlich auch nahezu rotationssymmetrische Nabenkomponenten verstanden werden, insbesondere mit fertigungsbedingten Toleranzen. Hierdurch ist es möglich, bei beispielsweise einem ringförmig ausgebildeten Außeninduktor und einem kreisförmig ausgebildeten Inneninduktor eine konzentrische Anordnung der beiden Induktoren zum Erwärmen von rotationssymmetrischen Nabenkomponenten auszuwählen, während bei einem gewünschten Erwärmen bzw. Erhitzen von unsymmetrischen Nabenkomponenten eine exzentrische Anordnung des Inneninduktors und des Außeninduktors gewählt wird. Die Heizeinrichtung besitzt dabei den zuvor genannten Inneninduktor, der zum Erhitzen der Nabenkomponente in einer Nabe derselben anordenbar, insbesondere in eine Nabe derselben einschiebbar bzw. einsteckbar ist. Ebenfalls besitzt die erfindungsgemäße Heizeinrichtung einen Außeninduktor, in dem die Nabenkomponente zum Erhitzen derselben anordenbar, insbesondere in den die Nabenkomponente einschiebbar bzw. einsteckbar ist. In diesem Fall ist somit die Nabenkomponente zwischen dem Inneninduktor und dem Außeninduktor angeordnet. Durch die Möglichkeit, den Außeninduktor relativ zum Inneninduktor, oder den Inneninduktor relativ zum Außeninduktor, oder die beiden Induktoren relativ zueinander zu verstellen, ist es nun möglich, sowohl rotationssymmetrische Nabenkomponenten, bei welchen die beiden Induktoren konzentrisch angeordnet sind, als auch rotationsunsymmetrische Nabenkomponenten homogen zu erwärmen, ohne dabei eine maximal zulässige Temperatur zu überschreiten. Zudem kann mit der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung auch eine Temperaturdifferenz zwischen beispielsweise einem Grundkreis, d. h. einer Nabe, und einer Nockenspitze, sofern es sich bei der Nabenkomponente um einen Nocken oder einen Bremsnocken handelt, minimiert werden. Durch die insbesondere homogene Erhitzung der zu fügenden Nabenkomponenten kann ein thermischer Fügesitz, d. h. ein thermischer Schrumpfsitz besser hergestellt werden, wodurch eine Ausschussrate reduziert werden kann. Durch die Verstellbarkeit des Außeninduktors, des Inneninduktors und/oder beider Induktoren können darüber hinaus unterschiedlichste Nabenkomponenten mit ein und derselben Heizeinrichtung erhitzt werden, wodurch ein thermischer Fügeprozess insgesamt nicht nur verbessert, sondern auch kostengünstiger gestaltet werden kann.
  • Um eine größtmögliche Homogenität bei der kurzzeitigen induktiven Erwärmung von rotationssymmetrischen sowie unsymmetrischen Nabenkomponenten unter der Verwendung von rotationssymmetrischen Induktoren zu erzielen, kann somit erfindungsgemäß der Außeninduktor dabei bei Bedarf aktiv in eine für unsymmetrische Nabenkomponenten optimale exzentrische Position verstellt werden. Dadurch können der Abstand zwischen dem Außeninduktor und dem Bereich mit einer Massenanhäufung der Nabenkomponente verringert und die Wirksamkeit des Außeninduktors für diesen Bereich verbessert werden.
  • Zweckmäßig weist der Inneninduktor eine kreisförmige Außenkontur und eine erste Achse auf. Durch die kreisförmige Außenkontur ist eine besonders nahe Anlage an eine Nabe der zu erhitzenden Nabenkomponente und damit eine besonders effektive Erwärmung der Nabenkomponente möglich. Die erste Achse des Inneninduktors verläuft dabei konzentrisch zur Nabenachse der zu erhitzenden Nabenkomponente. Selbstverständlich ist zwischen der Nabe der Nabenkomponente und der Außenkontur des Inneninduktors ein radialer Abstand, um insbesondere eine elektrische Isolierung zu gewährleisten. Durch die vorzugsweise komplementäre Ausbildung der Außenkontur des Inneninduktors zur Innenkontur der Nabenkomponente kann eine besonders effektive, schnelle und dadurch auch energiearme und kostengünstige Erhitzung der Nabenkomponente erreicht werden.
  • Zweckmäßig weist der Außeninduktor eine kreisförmige Innenkontur sowie eine zweite Achse auf. Die kreisförmige Innenkontur ist dabei so gewählt, dass innerhalb dieser sowohl rotationssymmetrische Nabenkomponenten als auch unsymmetrische Nabenkomponenten problemlos anordenbar sind.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung sind die erste Achse des Inneninduktors und die zweite Achse des Außeninduktors parallel zueinander angeordnet. In diesem Fall sind/ist der Außeninduktor quer zu seiner zweiten Achse und/oder der Inneninduktor quer zu seiner ersten Achse verstellbar. Die zu erhitzende Nabenkomponente wird dabei mit ihrer Achse konzentrisch auf die erste Achse des Inneninduktors aufgeschoben, woraufhin der Außeninduktor auf die Nabenkomponente und den Inneninduktor oder die Nabenkomponente samt Inneninduktor in den Außeninduktor eingeschoben werden. Soll nun eine bezüglich einer Rotation unsymmetrische Nabenkomponente mittels der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung erhitzt werden, so kann beispielsweise der Außeninduktor quer zu seiner zweiten Achse derart in Richtung beispielsweise an eine Nockenspitze verschoben werden, dass diese durch den Außeninduktor verstärkt erhitzt und dadurch eine homogene Temperaturverteilung in der zu erhitzenden Nabenkomponente hergestellt werden kann.
  • Zweckmäßig weist die erfindungsgemäße Heizeinrichtung einen Feldkonzentrator auf. Derartige Feldkonzentratoren ermöglichen eine gezielte Konzentration oder Abschirmung eines Magnetfeldes, wodurch Einfluss auf die induktive Erhitzung der Nabenkomponente genommen werden kann. Als Feldkonzentrator können beispielsweise ferromagnetische Bauteile eingesetzt werden.
  • Zweckmäßig ist der Feldkonzentrator relativ zum Inneninduktor und/oder relativ zum Außeninduktor verstellbar. Zusätzlich oder alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Inneninduktor und/oder der Außeninduktor relativ zum Feldkonzentrator verstellbar sind/ist. Durch eine derartige Verstellbarkeit einer Relativposition des Feldkonzentrators zum Inneninduktor und/oder zum Außeninduktor oder umgekehrt, kann eine besonders individuelle Beeinflussung des zur Erhitzung der Nabenkomponente eingesetzten Magnetfeldes vorgenommen werden, wodurch derartige Feldkonzentratoren zusätzlich dazu beitragen, elektrische Energie beim Erhitzen der Nabenkomponenten durch Umlenken/Konzentrieren des Magnetfeldes einzusparen.
  • Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Verfahren zum Erhitzen von rotationssymmetrischen und unsymmetrischen Nabenkomponenten einer Welle mit einer in den vorherigen Absätzen beschriebenen Heizeinrichtung anzugeben. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Inneninduktor in eine Nabe bzw. generell in eine Öffnung der rotationssymmetrischen Nabenkomponente eingeschoben. Zuvor oder anschließend wird die Nabenkomponente in den Außeninduktor eingeschoben. In diesem Fall sind der Außeninduktor und der Inneninduktor konzentrisch zueinander angeordnet, da es sich bei der zu erwärmenden Nabenkomponente um eine rotationssymmetrische Nabenkomponente handelt. Anschließend wird diese rotationssymmetrische Nabenkomponente mit dem Inneninduktor und/oder dem Außeninduktor erhitzt, um anschließend über einen thermischen Fügesitz auf einer Welle, insbesondere einem Wellenrohr einer Nockenwelle, thermisch gefügt zu werden.
  • Wird hingegen eine unsymmetrische Nabenkomponente mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhitzt, so wird auch dort zunächst der Inneninduktor in eine Nabe der unsymmetrischen Nabenkomponente eingeschoben. Zuvor oder anschließend wird die unsymmetrische Nabenkomponente in den Außeninduktor eingeschoben. Anschließend werden der Außeninduktor und der Inneninduktor exzentrisch zueinander angeordnet, und zwar derart, dass der Außeninduktor beispielsweise bei einer unsymmetrischen Nabenkomponente, wie beispielsweise einem Nocken, näher an dessen Nockenspitze liegt, um dadurch eine homogene Erhitzung bzw. Erwärmung der unsymmetrischen Nabenkomponente erreichen zu können. Anschließend werden der Inneninduktor und der Außeninduktor bestromt und dadurch ein Magnetfeld erzeugt, mittels welchem die unsymmetrische Nabenkomponente homogen erwärmt wird. Die derartig erhitzte bzw. erwärmte unsymmetrische Nabenkomponente kann anschließend aus der Heizeinrichtung entnommen und beispielsweise auf einer Welle einer Nockenwelle über einen thermischen Schrumpfsitz gefügt werden.
  • Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung ist es somit möglich, mit ein und derselben Heizeinrichtung sowohl rotationssymmetrische als auch unsymmetrische Nabenkomponenten für einen thermischen Schrumpfsitz homogen zu erhitzen, ohne dass hierbei befürchtet werden muss, dass eine maximal erlaubte Zieltemperatur in Bereichen der Nabenkomponente überschritten wird. Zugleich kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Temperaturdifferenz zwischen einzelnen Bereichen der zu erhitzenden Nabenkomponente reduziert werden. Durch den Umstand, dass ein Abstand zwischen dem Außeninduktor und dem Bereich mit einer Massenanhäufung, insbesondere einer Nockenspitze, der unsymmetrischen Nabenkomponente verringert werden kann, ist es möglich, selbst derartige unsymmetrische Nabenkomponenten vergleichsweise einfach homogen zu erwärmen.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zum Erhitzen einer unsymmetrischen Nabenkomponente zumindest ein Feldkonzentrator eingesetzt, welcher in der Lage ist, ein durch den Inneninduktor und/oder den Außeninduktor induziertes Magnetfeld zu konzentrieren bzw. abzuschirmen und dadurch eine steuerbare Beheizung individueller Bereiche der unsymmetrischen Nabenkomponente zu erreichen. Dabei ist es selbstverständlich denkbar, dass der zumindest eine Feldkonzentrator in dem erfindungsgemäßen Verfahren relativ zum Inneninduktor und/oder zum Außeninduktor verstellt wird, um eine homogene Beheizung der unsymmetrischen Nabenkomponente zu unterstützen.
  • Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, eine Wellenanordnung mit einer Welle und einer symmetrischen und/oder unsymmetrischen Nabenkomponente anzugeben, die mit einem thermischen Schrumpfsitz, d. h. generell mit einem thermischen Fügesitz, unter Verwendung des in den vorherigen Absätzen beschriebenen Verfahrens auf der Welle gefügt wurden/wurde. Eine derartige Wellenanordnung lässt sich unter Verwendung der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens qualitativ höherwertig und zugleich kostengünstiger herstellen, insbesondere im Hinblick auf eine Ausschussrate, als dies mit bisherigen Heizeinrichtungen bzw. Verfahren möglich war.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
  • Dabei zeigen, jeweils schematisch
    • 1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Heizeinrichtung bei der Erhitzung einer rotationssymmetrischen Nabenkomponente,
    • 2 eine Darstellung wie in 1, doch bei einer unsymmetrischen Nabenkomponente vor dem eigentlichen Erhitzen,
    • 3 eine Darstellung wie in 2, jedoch während des Erhitzens,
    • 4 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Wellenanordnung.
  • Entsprechend den 1 bis 3, weist eine erfindungsgemäße Heizeinrichtung 1 zum Erhitzen von rotationssymmetrischen Nabenkomponenten 2, beispielsweise Lagerringe 2a, (vgl. 1), und zum Erhitzen von unsymmetrischen Nabenkomponenten 3, beispielsweise Nocken 3a, (vgl. die 2 - 4) oder Bremsnocken 3b einen Inneninduktor 4 sowie einen Außeninduktor 5 auf. Unter dem Begriff „rotationssymmetrisch“ sollen dabei selbstverständlich auch nahezu rotationssymmetrische Nabenkomponenten verstanden werden, insbesondere mit fertigungsbedingten Toleranzen. Der Inneninduktor 4 ist dabei zum Erhitzen der Nabenkomponente 2, 3 in einer Nabe 6 der Nabenkomponente 2, 3 anordenbar, insbesondere in eine Nabe 6 der Nabenkomponente 2, 3 einschiebbar bzw. die jeweiligen Nabenkomponente 2, 3 ist mit ihrer Nabe 6 auf den Inneninduktor 4 aufschiebbar. Der Außeninduktor 5 ist um die Nabenkomponente 2, 3 anordenbar, insbesondere auf die Nabenkomponente 2, 3 aufschiebbar bzw. die Nabenkomponente 2, 3 ist zum Erhitzen in den Außeninduktor 5 einschiebbar.
  • Der Inneninduktor 4 weist entsprechend den 1 - 3 eine kreisförmige Außenkontur sowie eine erste Achse 7 auf. Der Außeninduktor 5 weist eine kreisförmige Innenkontur und eine zweite Achse 8 auf.
  • Sollen nun rotationssymmetrische Nabenkomponenten 2, 2a mit der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung 1 erhitzt werden, werden der Außeninduktor 5 und der Inneninduktor 4, so zueinander angeordnet, dass deren Achsen 8, 7 konzentrisch zueinander angeordnet sind, wie dies gemäß den 1 und 2 dargestellt ist. Die erste Achse 7 und die zweite Achse 8 verlaufen dabei entsprechend den 1 - 3 orthogonal zu einer Bildebene. Zudem sind die erste Achse 7 und die zweite Achse 8 parallel zueinander angeordnet.
  • Um nun auch unsymmetrische Nabenkomponenten 3, wie beispielsweise Nocken 3a, homogen erhitzen zu können, ist bei der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung 1 der Außeninduktor 5 relativ zum Inneninduktor 4 oder der Inneninduktor 4 relativ zum Außeninduktor 5 verstellbar, oder es sind sowohl der Außeninduktor 5 als auch der Inneninduktor 4 relativ zueinander verstellbar.
  • Dies bietet den großen Vorteil, dass insbesondere bei unsymmetrischen Nabenkomponenten 3, wie Nocken 3a mit beispielsweise einer Nockenspitze 9 bzw. generell mit einer Massenanhäufung an einer Stelle, die Nockenspitze 9 bzw. generell die Massenanhäufung näher an den Außeninduktor 5 gebracht und dadurch besser von diesem erhitzt werden kann.
  • Dabei ist es möglich, bei der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung 1 den Außeninduktor 5 quer bzw. orthogonal zu seiner zweiten Achse 8 und/oder den Inneninduktor 4 quer/orthogonal zu seiner ersten Achse 7 zu verstellen, sodass zwischen der ersten Achse 7 und der zweiten Achse 8 eine Exzentrizität E besteht, wie dies gemäß der 3 dargestellt ist.
  • Betrachtet man die 1 - 3 weiter, so kann man erkennen, dass die erfindungsgemäße Heizeinrichtung 1 zudem noch einen Feldkonzentrator 10 aufweist, der beim Erhitzen von rotationssymmetrischen Nabenkomponenten 2 (vgl. 1) außerhalb des Außeninduktors 5 angeordnet ist. Bei der Erhitzung unsymmetrischer Nabenkomponenten 3 (vgl. 2 und 3), kann der Feldkonzentrator 10 relativ zum Inneninduktor 4 und damit zur unsymmetrischen Nabenkomponente 3 und/oder relativ zum Außeninduktor 5 verstellbar sein, wobei alternativ selbstverständlich auch denkbar ist, dass der Inneninduktor 4 mit der unsymmetrischen Nabenkomponente 3 und/oder der Außeninduktor 5 relativ zum Feldkonzentrator 10 verstellbar sind/ist.
  • Über einen derartigen Feldkonzentrator 10 lässt sich ein von dem Inneninduktor 4 und/oder dem Außeninduktor 5 erzeugtes Magnetfeld beeinflussen, insbesondere konzentrieren oder abschirmen, und dadurch individuell Einfluss auf Erwärmungsbereiche der unsymmetrischen Nabenkomponente 3 nehmen. Als unsymmetrische Nabenkomponente 2 kann beispielsweise ein Lagerring 2a (vgl. 1) verwendet werden, während für eine unsymmetrische Nabenkomponente 3, beispielsweise ein Nocken 3a verwendet werden kann. Hergestellt werden kann damit eine Wellenanordnung 11 mit einer Welle 12 (vergleiche 4) sowie einer rotationssymmetrischen Nabenkomponente 2 oder wie in 4 dargestellt, mit einer unsymmetrischen Nabenkomponente 3, in diesem Fall einem Nocken 3a, der mit einem thermischen Fügesitz unter Verwendung der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung 1 und dem nachfolgend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren auf der Welle 12 gefügt bzw. aufgeschrumpft wurde.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erhitzen von symmetrischen und unsymmetrischen Nabenkomponenten 2, 3 einer Welle 12 mit einer Heizeinrichtung 1 wird bei einer rotationssymmetrischen Nabenkomponente 2 zunächst ein Inneninduktor 4 in die Nabe 6 der rotationssymmetrischen Nabenkomponente 2 eingeschoben. Anschließend wird ein Außeninduktor 5 auf die rotationssymmetrische Nabenkomponente 2 aufgeschoben, wobei der Außeninduktor 5 und der Inneninduktor 4, wie dies gemäß der 1 gezeigt ist, konzentrisch zueinander angeordnet werden, d. h. die erste Achse 7 des Inneninduktors 4 und die zweite Achse 8 des Außeninduktors 5 verlaufen konzentrisch. Anschließend wird die rotationssymmetrische Nabenkomponente 2 mit dem Inneninduktor 4 und/oder dem Außeninduktor 5 homogen erwärmt, anschließend aus der Heizeinrichtung 1 entnommen und auf die Welle 12 aufgeschoben, wo sie anschließend erkaltet und sich dadurch der thermische Schrumpfsitz bildet.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erhitzen einer unsymmetrischen Nabenkomponente 3, wie dies gemäß der 3 gezeigt ist, wird zunächst der Inneninduktor 4 in die Nabe 6 der unsymmetrischen Nabenkomponente 3 eingeschoben und anschließend die unsymmetrische Nabenkomponente 3 in den Außeninduktor 5 eingeschoben oder der Außeninduktor 5 auf die unsymmetrische Nabenkomponente 3 aufgeschoben. Um nun eine gleichmäßige Erwärmung der unsymmetrischen Nabenkomponente 3 auch in deren Nockenspitze 9 erreichen zu können, werden der Außeninduktor 5 und der Inneninduktor 4 exzentrisch zueinander angeordnet und zwar derart, dass der Außeninduktor 5 näher an der Nockenspitze 9 liegt und diese dadurch stärker erwärmen kann. Hierdurch kann eine homogene Erwärmung der unsymmetrischen Nabenkomponente 3 erreicht und zugleich eine Überschreitung einer maximal zulässigen Zieltemperatur vermieden werden. Um eine gezielte Erhitzung der unsymmetrischen Nabenkomponente 3 zusätzlich unterstützen zu können, kann auch ein Feldkonzentrator 10 eingesetzt und entsprechend den jeweiligen Anforderungen positioniert werden.
  • Anschließend wird die erhitzte unsymmetrische Nabenkomponente 3 aus der Heizeinrichtung 1 entnommen und auf die Welle 12 aufgeschoben, wo sie erkaltet und dadurch der thermischen Fügesitz gebildet wird.
  • Mit der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung 1, dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Wellenanordnung 11 ist es somit möglich, ein qualitativ höchstwertiges, energiearmes und zugleich schnelles und kostengünstiges thermisches Fügen von Nabenkomponenten 2, 3 auf zugehörigen Wellen 12 zu ermöglichen.

Claims (10)

  1. Heizeinrichtung (1) zum induktiven Erhitzen von rotationssymmetrischen Nabenkomponenten (2) und unsymmetrischen Nabenkomponenten (3) einer Welle (12), - mit einem Inneninduktor (4), der zum Erhitzen der Nabenkomponente (2, 3) in einer Nabe (6) der Nabenkomponente (2, 3) anordenbar ist, - mit einem Außeninduktor (5), in dem die Nabenkomponente (2, 3) zum Erhitzen derselben anordenbar ist, - wobei der Außeninduktor (5) relativ zum Inneninduktor (4) verstellbar ist, oder der Inneninduktor (4) relativ zum Außeninduktor (5) verstellbar ist, oder der Außeninduktor (5) und der Inneninduktor (4) relativ zueinander verstellbar sind.
  2. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Inneninduktor (4) eine kreisförmige Außenkontur und eine erste Achse (7) aufweist.
  3. Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Außeninduktor (5) eine kreisförmige Innenkontur und eine zweite Achse (8) aufweist.
  4. Heizeinrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, - dass die erste Achse (7) und die zweite Achse (8) parallel zueinander angeordnet sind, - dass der Außeninduktor (5) quer zu seiner zweiten Achse (8) und/oder der Inneninduktor (4) quer zu seiner ersten Achse (7) verstellbar sind/ist.
  5. Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Feldkonzentrator (10) vorgesehen ist.
  6. Heizeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, - dass der Feldkonzentrator (10) relativ zum Inneninduktor (4) und/oder relativ zum Außeninduktor (5) verstellbar ist, oder - dass der Inneninduktor (4) und/oder der Außeninduktor (5) relativ zum Feldkonzentrator (10) verstellbar sind/ist.
  7. Verfahren zum Erhitzen von rotationssymmetrischen und unsymmetrischen Nabenkomponenten (2, 3) einer Welle (12) mit der Heizeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem - der Inneninduktor (4) in einer Nabe (6) der rotationssymmetrischen Nabenkomponente (2) angeordnet wird, - die rotationssymmetrische Nabenkomponente (2) in dem Außeninduktor (5) angeordnet wird, - der Außeninduktor (5) und der Inneninduktor (4) konzentrisch zueinander angeordnet werden, - die rotationssymmetrische Nabenkomponente (2) mit dem Inneninduktor (4) und/oder dem Außeninduktor (5) erhitzt wird, oder - der Inneninduktor (4) in einer Nabe (6) der unsymmetrischen Nabenkomponente (3) angeordnet wird, - die unsymmetrische Nabenkomponente (3) in dem Außeninduktor (5) angeordnet wird, - der Außeninduktor (5) und der Inneninduktor (4) exzentrisch zueinander angeordnet werden, - die unsymmetrische Nabenkomponente (3) mit dem Inneninduktor (4) und/oder dem Außeninduktor (5) erhitzt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, erste Alternative, dadurch gekennzeichnet, dass als rotationssymmetrische Nabenkomponente (2) ein Lagerring (2a) verwendet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, zweite Alternative, oder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als unsymmetrische Nabenkomponente (3) ein Nocken (3a) oder ein Bremsnocken (3b) verwendet wird.
  10. Wellenanordnung (11) mit einer Welle (12) und einer rotationssymmetrischen Nabenkomponente (2) und/oder einer unsymmetrischen Nabenkomponente (3), die mit einem thermischen Fügesitz unter Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 bis 9 auf der Welle (12) gefügt wurden/wurde.
DE102022207980.9A 2022-08-02 2022-08-02 Heizeinrichtung zum induktiven Erhitzen von rotationssymmetrischen und unsymmetrischen Nabenkomponenten einer Welle Pending DE102022207980A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022207980.9A DE102022207980A1 (de) 2022-08-02 2022-08-02 Heizeinrichtung zum induktiven Erhitzen von rotationssymmetrischen und unsymmetrischen Nabenkomponenten einer Welle
CN202310964126.XA CN117500105A (zh) 2022-08-02 2023-08-01 用于感应式加热轴的旋转对称和非对称的毂部件的加热装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022207980.9A DE102022207980A1 (de) 2022-08-02 2022-08-02 Heizeinrichtung zum induktiven Erhitzen von rotationssymmetrischen und unsymmetrischen Nabenkomponenten einer Welle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022207980A1 true DE102022207980A1 (de) 2024-02-08

Family

ID=89575174

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022207980.9A Pending DE102022207980A1 (de) 2022-08-02 2022-08-02 Heizeinrichtung zum induktiven Erhitzen von rotationssymmetrischen und unsymmetrischen Nabenkomponenten einer Welle

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN117500105A (de)
DE (1) DE102022207980A1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005061920B4 (de) 2005-07-18 2007-05-16 Mahle Int Gmbh Verfahren zur Erzeugung eines Schrumpfsitzes
DE102011004530A1 (de) 2010-12-15 2012-06-21 Mahle International Gmbh Heizvorrichtung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005061920B4 (de) 2005-07-18 2007-05-16 Mahle Int Gmbh Verfahren zur Erzeugung eines Schrumpfsitzes
DE102011004530A1 (de) 2010-12-15 2012-06-21 Mahle International Gmbh Heizvorrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
CN117500105A (zh) 2024-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1375684B2 (de) Verfahren zum Herstellen von Lagerringen für Grosswälzlager
DE112012005954B4 (de) Verfahren zum Herstellen einer Nockenwelle für eine Hochdruck-Common-Rail-Ölpumpe sowie zugehörige Nockenwelle
DE102011015795B4 (de) Verfahren zur Induktionswärmebehandlung
DE1284981B (de) Verfahren zum Oberflaechenhaerten von staehlernen Kurbelwellen
DE1533955C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur induktiven Wärmebehandlung von Werk stucken aus Stahl
DE102022207980A1 (de) Heizeinrichtung zum induktiven Erhitzen von rotationssymmetrischen und unsymmetrischen Nabenkomponenten einer Welle
DE19704438C1 (de) Verfahren zum Härten von Nockenwellen und Linearinduktor zur Durchführung des Verfahrens
WO2018215484A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum induktiven härten einer kurbelwelle
EP1366199B1 (de) Herstellung eines zylindergehäuses eines doppelschneckenextruders
DE60311255T2 (de) Induktionsheizvorrichtung für eine Verzahnung eines mechanischen Teils
DE834719C (de) Induktor zum Erhitzen von zylindrisch oder aehnlich geformten Werkstuecken im Umlaufverfahren
DE2114734C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Anlassen gehärteter Nadeln
DE102007049197B4 (de) Verfahren zur Erhöhung der Dauerfestigkeit einer Kurbelwelle, sowie Kurbelwelle
DE917201C (de) Vorrichtung zum induktiven Erhitzen genuteter oder mit Hohlkehlen versehener Werkstuecke
DE886357C (de) Vorrichtung fuer das elektro-induktive Erhitzen metallischer Werkstuecke
DE102014102288A1 (de) System, Fertigungsanlage und Verfahren
DE102013211161A1 (de) Verfahren zur Montage einer verstellbaren Nockenwelle
DE1583329C (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erhöhung der Torsionsdauerfestigkeit induktiv gehar teter Kurbelwellen
DE19954178C1 (de) Verfahren zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Härte, von Zapfenkreuzen für den Einsatz in Gelenkwellen
DE102007012067A1 (de) Vorrichtung zur induktiven Wärmebehandlung
DE896240C (de) Induktor zum fortschreitenden elektro-induktiven Haerten
EP1359229B1 (de) Vorrichtung zum Oberflächenvergüten metallischer Werkstücke
DE19955670B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Härten von Flächen einer Kurbel- oder Nockenwelle
EP1171640A2 (de) Verfahren und vorrichtung zum härten von flächen einer kurbel- oder nockenwelle
WO2021122777A1 (de) Verfahren zum randschichthärten einer antriebskomponente mit verzahnung

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified