DE19802484C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von gebauten Nockenwellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gebau­ ten Nockenwellen und eine Vorrichtung zur Durchführung dessel­ ben.

Bei herkömmlichen gebauten Nockenwellen darf der nach den Abma­ ßen der Lagerschalen sich richtende Rohraußendurchmesser nicht ein bestimmtes Maß unterschreiten, damit die Steifigkeit der Nockenwelle insgesamt und die Verschleißfestigkeit der Lager­ stellen der Nockenwelle gewährleistet ist. Gleichzeitig ent­ spricht der Rohraußendurchmesser dem Bohrungsdurchmesser des auf die Hohlwelle aufgeschobenen Nockens. Da der Nocken eine vorgegebene definierte Erstreckung in Querrichtung zur Hohlwel­ le aufweist, um die Betätigung der Gaswechselventile funktions­ gerecht auszuführen, wird der Nockengurt, also der Nockenab­ schnitt, der den sogenannten Grundkreis des Nockens bildet, um so dünner je größer der Rohraußendurchmesser der Hohlwelle ist. Wenn nun der Nockengurt eine gewisse Dicke unterscheitet, kann eine haltbare Fügung des Nockens auf der Hohlwelle bei der Er­ reichung eines Preßverbundes zwischen Hohlwelle und Nocken nicht mehr erreicht werden, da der Nocken keine genügende Stei­ figkeit mehr besitzt um die Fügespannung aufzunehmen. Somit ist für die Fertigung der Nockenwelle ein mittlerer Rohraußendurch­ messer einzuhalten, bei dem einerseits die Nockenwelle und die Lagerstelle eine ausreichende Steifigkeit aufweist und der La­ gerstelle eine genügende Verschleißfestigkeit gegeben ist und andererseits der Nockengurt noch stark genug ist, um die Auf­ nahmefähigkeit des Nockens für die Fügespannung zu gewährlei­ sten. Dies ist konstruktiv machbar. Allerdings ist das motori­ sche Gegenlager für die Lagerstellen der Nockenwelle, die La­ gerschalen, aus Bauraumgründen bei manchen Motoren aufgrund von der spezifischen Bauweise des Motors in einer Position angeord­ net, in der die Nockenwelle an seiner Lagerstelle von ihm beab­ standet ist. Die Überbrückung der Beabstandung wird, wie aus der EP 0 328 010 A1 beispielsweise ersichtlich ist, in der im übrigen das Fügen der Nocken unter Innenhochdruckbeaufschlagung durch eine in die Hohlwelle eingeführte Lanze erfolgt, in aller Regel durch die Befestigung von Lagerhülsen auf der Nockenwelle an der Position der Lagerstellen erreicht. Die Lagerhülsen ha­ ben jedoch zum Nachteil, daß sie zum einen ein eigenständiges Bauteil sind und damit einer gesonderten Herstellung bedürfen. Außerdem sind sie in aufwendiger und in erheblichem Maße ko­ stensteigernder Weise zur Erlangung einer qualitativ hochwerti­ gen Oberfläche feinzubearbeiten und auf der Hohlwelle drehfest anzubringen. Zum anderen dürfen die Lagerhülsen bisweilen nur sehr dünn (ca. 1 mm) bemessen sein, wodurch eine Haltbarkeit auf der Hohlwelle unter Last im Motorbetrieb praktisch nicht gege­ ben ist.

Aus der DE 37 04 092 C1 ist eine gebaute Nockenwelle bekannt, bei der eine Lagerstelle aus der Hohlwelle mittels aufweitendem Innenhochdruckumformen ausgeformt wird. Hierbei wird die Hohl­ welle samt den auf dieser zu fügenden Nocken in eine hohle Auf­ nahmeform eines aus zumindest zwei Matrizen bestehenden Innen­ hochdruck-Umformwerkzeuges eingebracht und dort positioniert, worauf bei geschlossenem Werkzeug und Anlegen eines fluidischen Innenhochdruckes in der Hohlwelle diese aufgeweitet wird und an Stelle der Nocken mit diesen verpreßt wird. Gleichzeitig werden die Lagerstellen entsprechend dem zu überbrückenden Abstand zum Gegenlager aufgeweitet. Nachteilig ist hierbei die aufwendige Vorrichtung mit einer Presse, die die gesamte Zuhaltekraft für das Innenhochdruckumformwerkzeug bzw. für die projizierte Flä­ che des Werkstückes aufbringen muß. Des weiteren fließt Materi­ al der Hohlwelle beim innenhochdruckbedingten Aufweiten im Be­ reich der eingelegten Nocken in Richtung der Fugen zwischen Werkzeug und Nocken, wodurch sich entsprechend beidseitig der Stirnseiten des Nockens im Übergang Nockenstirnseite zu Hohl­ welle radial nach außen drängende Materialanstauungen in der Hohlwelle ausbilden. Durch diese Anstauungen werden im Nocken Zugspannungsspitzen erzeugt, die zu einem erhöhten Verschleiß der Nockenlaufbahn führen. Außerdem wirkt im Motorbetrieb durch Lastwechsel ein dynamisches Kraftmoment in axialer und radialer Richtung auf die Anstauungen, was zu einem Lockern des Nockens auf der Welle führt. Insgesamt ist das bekannte Verfahren bzw. die Vorrichtung zur Herstellung einer gebauten Nockenwelle auf­ grund der vorgenannten Probleme - wenn überhaupt - nur begrenzt in Fahrzeugen einsatztauglich.

Die DE 37 17 517 A1 betrifft eine Sonde zum partiellen Aufwei­ ten einer Hohlwelle, um Antriebselemente wie Nocken, Zahnräder oder Lagerschalen mit der Hohlwelle zu verbinden.

Bei der DE 37 26 083 C2 dreht es sich ausschließlich nur um das Befestigen von Bauteilen auf der Hohlwelle mittels Innenhoch­ druck über eine eingeschobene Sonde, wobei die Hohlwelle ge­ zielt am Ort der Fügestelle aufgeweitet wird.

Weiterhin befaßt sich die DE 38 42 589 A1 mit dem Dichtungssy­ stem der Sonde, über die die Hohlwelle partiell aufgeweitet wird, wobei die Dichtungen zur Schonung durch einen außerhalb der Befestigungsbereiche ausgeübten Fluiddruck hochdruckentla­ stet werden. Auch hier ist der große Hintergrund das Fügen von Antriebs- oder Koppelelementen an der Hohlwelle durch partiel­ les hydraulisches Aufweiten.

Des weiteren ergeht sich die DE 37 24 904 C2 nur im Festlegen von Bauteilen wie Nocken, Lagern oder Zahnrädern auf der Hohl­ welle, wobei es nach dem Anspruch 1 um eine besondere Form des Zusammenbaus der Sonde (Aufweitedorn) geht.

Schließlich ist aus der DE 38 03 682 A1 eine gebaute Nockenwel­ le entnehmbar, die einen Lagerring 14 und Nadellager 12, 13 auf­ weist. Das hydraulische Aufweiten der Hohlwelle bezieht sich nur auf die Befestigungsbereiche mit den Antriebs- und Koppele­ lementen. Die Lagerringe werden auf der Hohlwelle vor dem hy­ draulischen Aufweiten der Befestigungsbereiche fertig montiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ei­ ne Vorrichtung zur Herstellung einer gebauten Nockenwelle auf­ zuzeigen, mittels dessen bzw. der in einfacher Weise die Be­ triebssicherheit der Nockenwelle in jedem Motorbetrieb gewähr­ leistet ist und die Nockenwelle an aufgrund der individuellen Motorbauweise unterschiedlich positionierte Gegenlager beliebig angepaßt werden kann.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patent­ anspruches 1 bezüglich des Verfahrens und durch die Merkmale des Patentanspruches 6 bezüglich der Vorrichtung gelöst.

Dank der Erfindung kann der Hohlwellenaußendurchmesser der un­ verformten Ausgangswelle weitgehend unabhängig vom Lagerdurch­ messer gewählt werden, wodurch bei geeigneter Wahl des Außen­ durchmessers der Hohlwelle dieser so groß bemessen ist, daß ei­ ne für jede Motorbetriebssituation ausreichende Biegesteifig­ keit der Hohlwelle gewährleistet ist, und gleichzeitig so klein bemessen ist, daß der Nocken aufgrund einer genügenden Nocken­ gurtdicke noch soviel Steifigkeit besitzt, daß dieser die Füge­ spannungen bei der fügenden Innenhochdruckbeaufschlagung der Hohlwelle einerseits und andererseits im Motorbetrieb gleichwelcher Last auch immer ohne Schaden zu erleiden aufneh­ men kann. Durch die Unabhängigkeit des Lagerdurchmessers von den Abmaßen der restlichen Ausgangshohlwelle, welcher aufgrund einer gezielten aufweitenden Umformung der Lagerstelle der Hohlwelle mittels über eine lanzenförmige in die Hohlwelle ein­ gebrachte Sonde erzeugten Innenhochdruckes wie gewünscht ein­ stellbar ist, können moderne Motoren nahezu beliebiger Bauweise mit einer einzigen Art von Nockenwellen ausgestattet werden. Dabei muß lediglich die Lagerstelle unterschiedlich ausgeformt werden, was durch die Variabilität der Fertigung durch Innen­ hochdruckumformen jedoch ohne weiteres erreicht werden kann. Die Nockenwelle ist somit in einfacher Weise an die baulichen Zwangsbedingungen hinsichtlich des Gegenlagers fast beliebig anpaßbar und kann in ihrer Dimensionierung betriebssicher aus­ gelegt werden ohne daß durch eine Abhängigkeit von der Ausbil­ dung der Lagerstelle mehr oder minder brauchbare Kompromißlö­ sungen in Kauf genommen werden müssen. Durch die nun erreichte Möglichkeit, bei unterschiedlichen Motoren im wesentlichen gleiche Nockenwellen einzusetzen, wird deren Fertigung - über die bisherige Vielfalt an Versionen von Wellenbemaßungen gese­ hen - weitgehend vereinfacht, was den apparativen Auswand und die Kosten in erheblichem Maße verringert. Im Hinblick auf die Verwendung von Lagerhülsen kann auf das separate Bauteil der Lagerhülse völlig verzichtet werden, da diese quasi aus der Hohlwelle heraus gebildet wird. Dies erspart weitere Kosten und den Aufwand, diese auf der Hohlwelle drehfest zu befestigen. Eine derartige Befestigung ist insbesondere dahingehend schwie­ rig, daß die Herstellung separater Bauteile in der Regel Tole­ ranzen aufweist, die beim Fügen später berücksichtigt werden müssen. Hierbei kann nach dem abschließenden Schleifprozeß der Nocken und der Lagerstellen die ohnehin geringe Wandstärke der Lagerhülse soweit reduziert sein, daß eine betriebssichere Fü­ gung bzw. Befestigung der Lagerhülse auf der Hohlwelle nicht ermöglicht werden kann. Des weiteren besteht durch die erfin­ dungsgemäße Ausbildung der Lagerstelle nicht die Gefahr einer Loslösung im Motorbetrieb. Aufgrund des Einsatzes der lanzen­ förmigen Sonde sowohl für die Fügung des Nockens als auch für die Ausbildung der Lagerstelle, mit der gezielt ohne Gesamtbe­ lastung der Hohlwelle mit Innenhochdruck Ausformungen bzw. Auf­ weitungen der Hohlwelle erreicht werden, kann auf ein Gesenk mit dem zugehörigen immensen apparativen Aufwand verzichtet werden. Es wird lediglich eine Einspannung für die Hohlwelle und Abstützwerkzeuge für die Nocken und die Lagerstellen benö­ tigt. Aufgrund des gezielten Einsatzes des Innenhochdruckes können im Gegensatz zur Verwendung eines Gesenkes in unmittel­ barem Anschluß an die Nocken sich ausbildende Aufwürfe der Hohlwelle, die ein Lockern des jeweiligen Nockens im Motorbe­ trieb zur Folge haben, vermieden werden, was wesentlich zur Be­ triebssicherheit der Nockenwelle im Motorbetrieb beiträgt.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteran­ sprüchen entnommen werden; im übrigen ist die Erfindung anhand zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele nachfolgend näher erläutert; dabei zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung gebau­ ter Nockenwellen in einer perspektivischen Ansicht,

Fig. 2 in einem seitlichen Längsschnitt eine Hohlwelle in ihrer Ausgangsform mit aufgeschobenem Nocken und eingeführter Sonde,

Fig. 3a in einem seitlichen Längsschnitt eine Lagerstelle der Hohlwelle aus Fig. 2 in Kalibrierform mit umgebenden Abstütz­ werkzeug,

Fig. 3b die Hohlwelle aus Fig. 3a in einem Schnitt entlang der Linie IIIb-IIIb,

Fig. 4a in einem seitlichen Längsschnitt eine Lagerstelle der Hohlwelle aus Fig. 2 in einer aufgeweiteten Form der Lagerstel­ le mit umgebenden Abstützwerkzeug,

Fig. 4b die Hohlwelle aus Fig. 4a in einem Schnitt entlang der Linie IVb-IVb,

Fig. 5 in einem seitlichen Längsschnitt eine Endform der erfin­ dungsgemäß ausgebildeten Nockenwelle mit eingeführter Sonde.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Herstellung einer gebauten Nockenwelle 2 dargestellt, welche mehrere hintereinander ange­ ordnete Werkzeuge 3 zur Positionierung und Halterung der Nocken 4 beinhaltet, welche in den Werkzeugen 3 pneumatisch ausgerich­ tet werden. Diese Werkzeuge 3 befinden sich zwischen einer Hohlwellenzuführung 5 und einem Einspannwerkzeug 6, das die Hohlwelle 7 einenends mit einem Greifer 8 in einer zentrischen Position fixiert. Die Hohlwelle 7 wird dabei vor der Fixierung durch die Zuführung 5 durch die Nockenbohrungen 9 der in den Werkzeugen 3 gehaltenen Nocken 4 hindurchgefädelt. Auf hohlwel­ lenabgewandter Seite 10 des Einspannwerkzeuges 6 ist eine mit einem Einführungstrichter 11 versehene Sondeneinführung 12 an­ gebracht, mittels derer eine lanzenförmige Sonde 13 (Fig. 2) exakt zentriert in die eingespannte Hohlwelle 7 einschiebbar ist.

Die Sonde 13 besteht im wesentlichen aus einem Metallstab, der einen zentralen mit einer Fluidhochdruck-Erzeugungsanlage flui­ disch verbundenen Druckfluidführungskanal 14 aufweist. Vom Druckfluidführungskanal 14 zweigen axial voneinander beabstan­ dete Querkanäle 15 und 16 ab, die Austrittsöffnungen 17 und 18 im Sondenmantel 38 besitzen. Es ist denkbar, daß im Bereich der Austrittsöffnungen 17 und 18 in den Sondenmantel 38 eine umlau­ fende Aussparung eingearbeitet ist, welche einen ringförmigen zur Hohlwelle 7 hin offenen Druckraum bildet. Dadurch wird eine gleichzeitige und gleichförmige Hochdruckbeaufschlagung der je­ weiligen Aufweitstelle der Hohlwelle 7 erreicht, wodurch eine Konturgleichheit der aufgeweiteten Stelle der Hohlwelle 7 er­ zielt wird. Dies ist günstig für den erforderlichen aufzubrin­ genden Halt des Nockens 4 auf der Hohlwelle 7 aufgrund eines allseitig gleichen Preßverbundes und für den Rundlauf der Hohl­ welle 7 in den am Motor angeordneten Lagerschalen im Motorbe­ trieb. Die Austrittsöffnungen 17 und 18 sind in Einschiebelage der Sonde 13 natürlich im durch Fluidhochdruck aufzuweitenden Bereich 19 der Lagerstelle 20 der Hohlwelle 7 und auf dem Ab­ schnitt 21 der Hohlwelle 7 zwischen den beiden quer zu deren Längserstreckung verlaufenden Stirnseiten 22, 23 des jeweiligen Nockens 4 plaziert.

Der Aufweitbereich 19 und der Abschnitt 21 werden durch jeweils die Dichtanordnung für die Hohlwelle bildende Dichtkörperpaare in Form von zwei axial beabstandeten Ringdichtungen 24, 25 axial beidseitig begrenzt, die von der Sonde 13 getragen werden und für deren Halterung in dem Sondenmantel 38 jeweils zwei umlau­ fende Aufnahmenuten 26 ausgebildet sind. Die Ringdichtungen 24, 25 stützen sich radial an der Innenseite 27 der Hohlwelle 7 abdichtend ab. Zusätzlich zu den Dichtkörperpaaren umfaßt die Dichtanordnung für die Lagerstelle 20 ein Abstützwerkzeug 28 (Fig. 3a, b) bzw. 29 (Fig. 4a, b), das in Gebrauchslage außen an der Hohlwelle 7 umlaufend unter Freilassung des aufzuweitenden Bereiches 19 der Hohlwelle 7 starr anliegt und die Ringdichtun­ gen 24, 25 abdeckt. Das Abstützwerkzeug 28 bzw. 29 besteht aus drei klemmbackenartigen Segmenten 39, 40, 41, deren Teilungsfugen 42 in Anlage an der Hohlwelle 7 um etwa 120° zueinander ver­ setzt angeordnet sind.

Zur Herstellung der gebauten Nockenwellen 2 wird die Sonde 13 in die Hohlwelle 7 eingeschoben, wobei die Sonde 13 mit den Austrittsöffnungen 17, 18 der Querkanäle 15, 16 des Druckfluid­ führungskanals 14 exakt auf den jeweiligen Aufweitbereich 19 und den Abschnitt 21 axial ausgerichtet werden. Die Hohlwelle 7 kann vorher wie bereits geschildert durch die Nockenbohrungen 9 der Nocken 4 hindurchgefädelt werden. Alternativ können jedoch gleichermaßen die Nocken 4 auf eine fest eingespannte Hohlwelle 7 aufgeschoben und dort in der vorgesehenen Relativlage posi­ tioniert werden. Die Nocken 4 sind nun mit Spiel - stellvertre­ tend gekennzeichnet durch den Spielspalt 30 in Fig. 2 - auf der Hohlwelle 7 positioniert. Alsdann werden die Abstützwerkzeuge 28 bzw. 29 radial zur Hohlwelle 7 verfahren, bis diese an ihr anliegen. Die an der Hohlwelle 7 anliegenden unmittelbar an den Aufweitbereich 19 der Hohlwelle 7 angrenzenden Abschnitte 31 des Abstützwerkzeuges 28 bzw. 29 sind durch einen die aufzuwei­ tende Lagerstelle 20 überspannenden Abschnitt 32 des Werkzeuges 28 bzw. 29 miteinander verbunden. Der Abschnitt 32 springt gegenüber den Anlageflächen 33 des Werkzeuges 28 bzw. 29 so weit zurück, daß er mit der Lagerstelle 20 einen ringförmigen Aufweitraum 34 einschließt (Fig. 4a, b). Die der Lagerstelle 20 zugewandte Fläche 35 des überspannenden Abschnittes 32 des Werkzeuges 28 kann nach Art einer Gesenkgravur für die aufzu­ weitende Lagerstelle 20 formgebend ausgebildet sein und ist dann um einen möglichst guten Materialfluß beim Aufweiten zu gewährleisten hochpoliert (Fig. 3a, b). Schließlich wird über den Druckfluidführungskanal 14 und die Querkanäle 15 und 16 der Sonde 13 ein gespanntes Druckfluid auf die Hohlwelle 7 ge­ bracht, weiche sich aufgrund des Innenhochdruckes im Bereich 19 und dem Abschnitt 21 radial nach außen aufweitet, wonach sich einerseits der Preßverbund zwischen Nocken 4 und Hohlwelle 7 und andererseits die den Abstand zwischen Hohlwelle 7 und Gegenla­ ger des Motors überbrückende Ausbauchung 36 der Lagerstelle 20 ergibt. Das Abstützwerkzeug 28 bzw. 29 ist in der Gebrauchslage starr, also unverrückbar, angeordnet und überdeckt dabei derart die Ringdichtungen 24, 25, daß ein Abheben des an diesen anlie­ genden Hohlwellenmaterials unter der Fluidhochdruckbeaufschla­ gung von den Ringdichtungen 24, 25 vermieden wird, was sonst ei­ nen Verlust deren Dichtwirkung zur Folge hätte. Aufgrund der Einengung des Aufweitbereiches auf den Abschnitt 21 zwischen den Stirnseiten 22, 23 des jeweiligen Nockens 4 mittels der ge­ zielten Plazierung der Ringdichtungen 24, 25 werden für einen sicheren Halt des Nockens 4 auf der Hohlwelle 7 schädliche Ma­ terialanstauungen der Hohlwelle 7 beidseitig des Nockens 4 ver­ hindert. Durch die Dichtwirkung bleiben die Abschnitte der Hohlwelle 7 zwischen den Lagerstellen 20 und den Abschnitten 21 der Nocken 4 drucklos und somit unverformt.

Die Aufweitung des Abschnittes 21 und des Bereiches 19 der La­ gerstelle 20 kann gleichzeitig erfolgen, wobei jedoch durch die schnellere Anlage des Nockens 4 an der Hohlwelle 7 im Gegensatz zu der Erreichung der gewünschten Endform der Lagerstelle 20 auf den Nocken 4 aufgrund der größeren Aufweitung axiale Zugs­ pannungen wirken, was zu einer Reduzierung der übertragbaren Drehmomente auf den Nocken 4 im Motorbetrieb führen kann. Dies kann zwar dadurch wiederum gemindert werden, daß aufgrund der Abstützung durch das Werkzeug 28 bzw. 29 die Hohlwelle 7 derart eingeklemmt wird, daß das Hohlwellenmaterial zur Aufweitung der Lagerstelle 20 nicht frei aus der Länge der Hohlwelle 7 sondern allein nur aus dem Bereich 19 bezogen wird, so daß die Wand­ stärke der Lagerstelle 20 in ihrer Endform gegenüber ihrer Aus­ gangsform verringert ist. Die verringerte Wandstärke der Lager­ stelle 20 ist jedoch deren Verschleißfestigkeit und Steifigkeit abträglich. Des weiteren wirkt sich ein freier Fluß des Hohl­ wellenmaterials aus der Länge der Hohlwelle 7 negativ auf die Positionierung der Nocken 4 auf der Hohlwelle 7 aus, da die Hohlwelle 7 nach der Umformung verkürzt ist, so daß eine Nach­ positionierung der Nocken 4 notwendig ist oder ein aufwendiges Vorhalten von Material erforderlich ist, was zu einer größeren Ausgangshohlwellenlänge führt. Letzteres geht außerdem mit ei­ ner aufwendigen von der Endlage abweichenden Vorpositionierung der Nocken 4 einher.

Alternativ kann in günstiger Weise die Ausbildung der Lager­ stelle 20 und der Fügevorgang des Nockens 4 auf der Hohlwelle 7 sequentiell erfolgen, wobei die Lagerstelle 20 zuerst ausge­ formt wird. Hierzu ist im Querkanal 15 zum Nocken 4 ein Druck­ begrenzungsventil 37 angeordnet, das den Querkanal 15 sperrt, wenn die Lagerstelle 20 mit Innenhochdruck beaufschlagt wird. Der jeweilige Nocken 4 wird auf die Hohlwelle 7 in eine provi­ sorische Fügelage geschoben oder nimmt bei einer Einfädelung der Hohlwelle 7 in die Nocken 4 eine provisorische Fügelage ein. Nunmehr wird die Lagerstelle 20 wie gewünscht gemäß Fig. 4a, b in einfacher Weise in Form einer Ausbauchung 36 um etwa 1- 2 mm aufgeweitet. Dementsprechend muß allerdings das Gegenlager am Motor kalottenförmig ausgebildet werden, was wiederum eini­ gen Aufwand bedeutet.

Bei der Ausbildung der der Lagerstelle 20 zugewandten Fläche 35 des Werkzeugabschnittes 32 nach Art einer Gesenkgravur kann die Lagerstelle 20 jedoch bei der Aufweitung nach Anlage des Hohl­ wellenmaterials an der Gravur eine zylindrische Form annehmen, wodurch die Ausbildung des Gegenlagers des Motors vereinfacht wird (Fig. 3a, b). Der einer Gesenkgravur nachgebildete Ab­ schnitt 32 kann auch von einer hinsichtlich des Abstützwerkzeu­ ges 28 separaten Werkzeugform gebildet werden. Um eine präzi­ se Konturierung der Lagerstelle 20 zu erreichen, muß die Lager­ stelle 20 mit einem zum Aufweitdruck vergleichsweise erheblich höheren Druck kalibriert werden. Nach der Ausbildung der Lager­ stellen 20, die frei aus der Länge der Hohlwelle 7 geformt wer­ den und somit in der Endform weitgehend die gleiche Wandstärke aufweisen wie in der Ausgangsform der Hohlwelle 7, wobei der bei der Umformung auftretenden Verkürzung der Hohlwelle 7 zur Einhaltung der Abstände der Lagerstellen 20 voneinander durch Vorhalten von Material durch Verwendung einer längeren Hohlwel­ le 7 oder durch sukzessives Aufweiten der einzelnen Lagerstel­ len 20 entgegnet werden kann, werden die Nocken 4 zwischen den Lagerstellen 20 in ihre endgültige Fügelage positioniert. Dann wird der Querkanal 15 freigegeben und der Abschnitt 21 der Hohlwelle 7 in einem zweiten Umformvorgang mit einem gegenüber dem oben beschriebenen Aufweitdruck für die Lagerstelle 20, insbesondere dem Kalibrierdruck wesentlich geringeren Innen­ hochdruck beaufschlagt, wobei durch die dortige Aufweitung der Hohlwelle 7 der Nocken 4 unter Bildung eines Preßverbundes an sie gefügt wird. Die Verkürzung der Hohlwelle 7 bei dieser zweiten Umformung fällt nicht ins Gewicht, da die Hohlwelle 7 sich dort lediglich um etwa 0,2 mm aufweitet. Bei Verwendung des Abstützwerkzeuges 29 ist es nützlich, um eine weitere Auf­ weitung während des Fügevorganges zu vermeiden, im Querkanal 16 ebenfalls ein Druckbegrenzungsventil vorzusehen, das diesen beim erwähnten Fügen sperrt. Nach den vollzogenen Umformvorgän­ gen der Hohlwelle 7 wird die gewünschte Nockenwelle 2, wie aus Fig. 5 ersichtlich erhalten. Das Druckfluid wird entspannt, die Abstützwerkzeuge 28 bzw. 29 entfernt und die Sonde 13 aus der Nockenwelle 2 herausgezogen. Danach wird die Einspannung gelöst und die fertige Nockenwelle 2 zum weiteren Verbau entnommen.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung von gebauten Nockenwellen (2), wo­ bei auf eine Hohlwelle (7) zumindest ein Nocken (4) auf die Hohlwelle (7) geschoben wird, wonach die Hohlwelle (7) zwischen den beiden quer zur Längserstreckung der Hohlwelle (7) verlau­ fenden Stirnseiten (22, 23) des Nockens (4) und an der jeweili­ gen Lagerstelle (20) der auszubildenden Nockenwelle (2) mittels eines hochgespannten Druckfluides, das von einer in die Hohl­ welle (7) eingeführten, lanzenförmigen Sonde (13) gefördert wird, derart aufgeweitet wird, daß einerseits ein Preßverbund von Nocken (4) und Hohlwelle (7) entsteht und andererseits eine den Abstand zwischen Hohlwelle (7) und Gegenlager überbrückende und das jeweilige Lager der Nockenwelle (2) bildende Ausbau­ chung (36) der Lagerstelle (20) aus der Hohlwelle (7) herausge­ formt wird, wobei die Hohlwelle (7) zwischen den aufzuweitenden Stellen (20, 21) durch eine Dichtungsanordnung (28; 29 und 24, 25) an der Sonde (13) gegenüber dem aufweitenden Innenhochdruck ab­ gedichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Nocken (4) in der gewünschten seiner Endlage entsprechenden Relativlage zur Hohlwelle (7) positioniert wird und daß danach die Fügestelle (21) der Hohlwelle (7) mit dem jeweiligen Nocken (4) zwischen dessen Stirnseiten (22, 23) und die jeweilige Lagerstelle (20) der Hohlwelle (7) gleichzeitig mit Innenhochdruck über die Sonde (13) beaufschlagt wird, wobei die Hohlwelle (7) am Ort der Dichtungsanordnung (28; 29 und 24, 25) der Sonde (13) von außen derart gegenüber dem Innenhoch­ druck abgestützt wird, daß die Aufweitung der Lagerstelle (20) durch den Innenhochdruck ausschließlich unter Verringerung der Wandstärke im Bereich des aufzuweitenden Hohlwellenabschnitts (19, 21) erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Nocken (4) auf die Hohlwelle (7) in eine pro­ visorische Fügelage geschoben wird, daß danach die Aufweitung der Lagerstelle (20) der Hohlwelle (7) erfolgt und daß erst im Anschluß an die ausgeformten Lagerstellen (20) der Nocken (4) in seine endgültige Fügelage positioniert wird und dann auf die Hohlwelle (7) dort mittels Innenhochdruckbeaufschlagung der Hohlwelle (7) gefügt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aufzuweitenden Abschnitte (20, 21) der Hohlwelle (7) mit unterschiedlich hohen Fluiddrücken beaufschlagt werden, wobei die Lagerstelle (20) mit höherem Druck beaufschlagt wird als die Fügestelle (21) des Nockens (4).

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgeweiteten Lagerstellen (20) abschließend mit einem gegenüber dem Aufweitdruck wesentlich höheren Kalibrierdruck beaufschlagt werden, wobei die jeweilige Lagerstelle (20) durch Anpressen an eine sie umgebende Werkzeugform konturiert wird.

6. Vorrichtung zur Herstellung einer aus einer Hohlwelle (7) und zumindest einem Nocken (4) gebauten Nockenwelle (2) mit ei­ ner in die in einer endseitigen Einspannung befindlichen Hohl­ welle (7) einschiebbaren lanzenförmigen Sonde (13), welche ei­ nen mit einer Fluidhochdruck-Erzeugungsanlage fluidisch verbun­ denen Druckfluidführungskanal (14) aufweist, der Austrittsöff­ nungen (17, 18) im durch Fluidhochdruck aufzuweitenden Bereich (19) einer Lagerstelle (20) der Hohlwelle (7) und auf dem Ab­ schnitt (21) der Hohlwelle (7) zwischen den beiden quer zur Längserstreckung verlaufenden Stirnseiten (22, 23) des jeweili­ gen Nockens (4) besitzt, mit jeweils einer Dichtanordnung (28; 29 und 24, 25) für die Hohlwelle (7) auf dem Abschnitt (21) des zu fügenden Nockens (4) und im Bereich (19) der Lagerstelle (20), wobei die Dichtanordnungen (28; 29 und 24, 25) zwei Dicht­ körper (24, 25) beinhalten, die auf der Sonde (13) umlaufend an­ geordnet und axial voneinander beabstandet sind und die die aufzuweitenden Bereiche (19, 21) der Hohlwelle (7) axial beid­ seitig mit Abstützung an der Innenseite (27) der Hohlwelle (7) abdichtend begrenzen, und wobei die Dichtanordnung (28; 29 und 24, 25) für die Lagerstelle (20) ein Abstützwerkzeug (28; 29) be­ inhaltet, das in Gebrauchslage außen an der Hohlwelle (7) um­ laufend unter Freilassung des aufzuweitenden Bereiches (19) der Hohlwelle (7) starr anliegt und den jeweiligen Dichtkörper (24, 25) dabei abdeckt, und mit Werkzeugen (3) zur Ausrichtung, Positionierung und Halterung des Nockens (4).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Hohlwelle (7) anliegenden Abschnitte (31) des Abstützwerkzeuges (28; 29) durch einen die aufzuweitende Lager­ stelle (20) überspannenden Abschnitt (32) miteinander verbunden sind, wobei dieser mit der Lagerstelle (20) einen ringförmigen Aufweitraum (34) einschließt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die der Lagerstelle (20) zugewandte Fläche (35) des über­ spannenden Abschnittes (32) des Abstützwerkzeuges (28) nach Art einer Gesenkgravur für die aufzuweitende Lagerstelle (20) form­ gebend ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgebungsfläche (35) poliert ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß vom Druckfluidführungskanal (14) der Sonde (13) jeweils ein diesen mit der jeweiligen Austrittsöffnung (17, 18) verbindender Querkanal (15, 16) abzweigt, wobei im Querkanal (15), der zum Aufweitungsabschnitt (21) der Hohlwelle (7) am Nocken (4) führt, ein Druckbegrenzungsventil (37) angeordnet ist.