DE3433595C2

DE3433595C2 - Verfahren zur Herstellung einer gebauten Nockenwelle

Info

Publication number: DE3433595C2
Application number: DE3433595A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr. 7056 Weinstadt Peppler; Hans Ing.(grad.) 7000 Stuttgart Weißkopf; Kurt 7000 Stuttgart Wizemann
Original assignee: J Wizemann U Co 7000 Stuttgart De GmbH
Current assignee: J Wizemann U Co 7000 Stuttgart De GmbH
Priority date: 1984-09-13
Filing date: 1984-09-13
Publication date: 1986-08-14
Also published as: DE3433595A1

Abstract

Nockenwelle mit einem die Welle bildenden Stahlrohr und auf dieses aufgeschobenen und mit ihm stoffschlüssig verbundenen Nockenscheiben, deren gegen das Stahlrohr anliegende Öffnungsflächen metallisch sind, wobei zur Verbilligung der Fertigung Nockenscheiben und Stahlrohr von dessen Innerem her miteinander durch Laserschweißen oder -löten verbunden sind. Zu diesem Zweck wird ein in Richtung der Stahlrohrachse verlaufender Laserstrahl auf einen im Rohrinnern befindlichen Umlenkspiegel gerichtet und durch diesen in Richtung auf die jeweils zu befestigende Nockenscheibe umgelenkt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer gebauten Nockenwelle durch Aufschieben ringförmiger Teile auf ein Tragrohr, wobei die Öffnungswand der ringförmigen Teile sowie die Außenseite des Tragrohrs zumindest im Bereich der ringförmigen Teile metallisch sind und durch Schweißen miteinander verbunden werden.

Ein solches Verfahren ist aus der FR-PS 6 25 487 bekannt, wobei die Verschweißung von außen her im Bereich der Stirnseiten der aufgeschobenen ringförmigen Teile erfolgt und die Art des Schweißens offengelassen wird.

Um nun die Öffnungswand eines auf ein Tragrohr aufgeschobenen ringförmigen Teils einer gebauten Nockenwelle vollständiger als bei der bekannten gebauten Nockenwelle nach der FR-PS 6 25 487 mit dem Tragrohr verschweißen zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art so zu gestalten, daß zum Verschweißen der ringförmigen Teile mit dem Tragrohr ein massiver, d. h. im Querschnitt nicht ringförmiger, ungefähr in Richtung der Tragrohrachse verlaufender Laserstrahl auf einen im Tragrohrinnern befindlichen, von innen gekühlten Umlenkspiegel gerichtet und durch diesen als Ganzes auf eine Seite hin in Richtung auf eine Öffnungswand eines der ringförmigen Teile umgelenkt wird und daß der Umlenkspiegel um die Tragrohrachse gedreht wird. Mit einem solchen Verfahren läßt sich die Öffnungswand z. B. einer Nockenscheibe vollflächig oder längs mehrerer Ringzonen oder einer schraubenlinienförmig verlaufenden Zone mit dem Tragrohr verschweißen oder verlöten. Das für Nockenscheiben gesagte gilt aber auch für Lagerstellen bildende ringförmige Teile und für einer Pumpenbetätigung dienende Exzenterscheiben. Die ringförmigen Teile können sogar aus keramischem Material bestehen, wobei dann ihre öffnungswand, z. B. durch Bedampfen, mit einer Metallschicht versehen werden muß. Infolge der Verwendung eines massiven Laserstrahls und eines sich drehenden Umlenkspiegels mit einer gleichfalls nicht-ringförmigen, sondern scheibenförmigen Spiegelfläche kann mit einem stationären Laser gearbeitet und dessen gesamte Energie auf eine Stelle der Tragrohrwand und der Öffnungswand eines ringförmigen Teils gerichtet werden.

Infolgedessen unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren auch grundsätzlich von einem bekannten Wärmebehandlungsverfahren (Fig. 5 der US-PS 44 56 811), bei dem ein im Querschnitt kreisringförmiger Laserstrahl parallel zur Achse eines Metallrohrs, welches einer Wärmebehandlung unterworfen werden soll, in dieses Rohr hineingerichtet und durch eine — in Richtung der Rohrachse gesehen — gleichfalls kreisringförmige, konkave und um die Rohrachse gedrehte Spiegelfläche in allen radialen Richtungen auf die Rohrwand zu umgelenkt wird. Im Hinblick auf diesen Stand der Technik ist zu dem erfindungsgemäßen Verfahren noch folgendes zu bemerken: Gebaute Nockenwellen mit einem Tragrohr haben üblicherweise einen verhältnismäßig kleinen Rohrinnendurchmesser, so daß ein Laserstrahl über den Umlenkspiegel nur in geringem Maß nachfokussiert werden kann. Infolgedessen benötigt man einen Eingangsstrahl möglichst hoher Leistungsdichte, wenn mit dem Laser geschweißt werden soll. Würde rnun nun zum Schweißen einen im Querschnitt ringförmigen Laserstrahl verwenden, der auch noch nach allen radialen Richtungen umgelenkt wird, so müßte dieser Laserstrahl, um der Schweißstelle die zum Schweißer notwendige Energie zuzuführen, eine so hohe Leistungsdichte haben, daß dadurch die Spiegelfläche des Umlenkspiegels unvermeidbar geschädigt würde, und zwar selbst bei einer Kühlung des Spiegels.

Ebenso wie bei dem bekannten Wärmebehandlungsverfahren nach der US-PS 44 56 811 wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Umlenkspiegel längs der Rohrachse verschoben, sei es, um an ein und demselben ringförmigen Teil eine neue oder eine z. B. schraubenlinienförmig verlaufende Verbindungsnaht zu legen, sei es, um das nächste ringförmige Teil mit dem Tragrohr zu verbinden.

Um die Belastung des Umlenkspiegels zu vermindern, empfiehlt es sich, den Laserstrahl nicht auf den Umlenkspiegel zu fokussieren, sondern so vorzugehen, daß der Laserstrahl vor dem Auftreffen auf den Umlenkspiegel teilfokussiert und dann durch Verwendung eines konkaven Umlenkspiegels auf die Fläche der Öffnungswand fokussiert wird.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß beim Schweißen oder Löten vom Inneren des Tragrohrs her die Nockenscheiben, Lagerringe und dergleichen sich ohne weiteres durch eine Vorrichtung in Axialrichtung sowie drehwinkelmäßig gegenüber dem Tragrohr fixieren lassen, wobei die Vorrichtung z. B. eine schaienförmige und derart strukturierte Ausnehmung haben kann, daß sich das Tragrohr mit Nockenscheiben, Lagerringen und dergleichen in die Vorrichtung einfach einlegen läßt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer in der Zeichnung dargestellten, besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens noch näher erläutert; die Zeichnung zeigt einen axialen Schnitt durch eine Nockenwelle mit einem vom einen Ende des Tragrohrs in dieses eingeführten Umlenkspiegel und einem vom anderen Tragrohrende her auf diesen Umlenkspiegel gerichteten Laserstrahl.

Die Zeichnung zeigt ein Tragrohr 10, bei dem es sich zweckmäßigerweise um ein Stahlrohr handelt, welches gezogen oder geschliffen und — im Falle des Lötens —

außen gegebenenfalls verkupfert sein kann. Auf dieses Tragrohr 10 sind mehrere Nockenscheiben 12 und Lagerringe 14 aufgeschoben, zu welchem Zweck diese mit auf die Querschnittsabmessungen des Tragrohrs 10 abgestimmten Öffnungen 16 bzw. 18 versehen wurden. Für die Nockenscheiben eignen sich besonders Schalenhartguß, teilkarbidischer Guß, Werkzeugstahl, Schnellstahl, legiertes Sintereisen oder keramisches Material, wobei die Öffnungswand im letzteren Fall, z. B. durch Bedampfen, mit einer Metallschicht versehen worden sein kann.

Mit 20 wurde ein Laserstrahl bezeichnet, mit dessen Hilfe sich die Nockenscheiben 12 und Lagerringe 14 mit dem die eigentliche Welle bildenden Tragrohr 10 verschweißen oder verlöten lassen. Bei einer der Nockenscheiben 12 ist zwischen deren Öffnungswand und dem Tragrohr eine Kupferlotschicht 22 angeordnet In jedem Fall sollen die Nockenscheiben 12 und Lagerringe 14 mit einer sogenannten Schiebepassung auf dem Tragrohr 10 angeordnet sein.

In das Tragrohr 10 wurde gemäß der Zeichnung von links ein Stab 30 eingeschoben, welcher aus einem Außenrohr 32 und einem hierzu koaxialen Innenrohr 34 besteht. Das letztere ist an seinem Inneren, d. h. gernäß der Zeichnung rechten Ende offen, während das rechte Ende des Außenrohrs 32 verschlossen ist und außen einen konkav ausgebildeten Umlenkspiegel 36 bildet, welcher beispielsweise aus hochglanzpoliertem Kupfer oder Wolfram besteht.

Die Achsen des Laserstrahls 20 und des Stabs 30 fallen mit der Achse 10a des Tragrohrs 10 zusammen.

Es wird ein nicht, vorzugsweise aber ein teilweise fokussierter Laserstrahl 20 verwendet, welcher durch den Umlenkspiegel 36 auf die Fläche der Öffnungswand der gerade zu befestigenden Nockenscheibe bzw. des gerade zu befestigenden Lagerrings fokussiert wird.

Durch das Innenrohr 34 wird Kühlwasser zu- oder abgeleitet, während der Ringraum zwischen Innen- und Außenrohr 34 bzw. 32 der Kühlwasserableitung bzw. der Kühlwasserzufuhr dient.

Während des Schweißens oder Lötens wird der Stab 30 um die Tragrohrachse 10a gedreht.

Natürlich könnte die Fläche des Umlenkspiegels 36 auch eben sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

55

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer gebauten Nokkenwelle durch Aufschieben ringförmiger Teile auf ein Tragrohr, wobei die Öffnungswand der ringförmigen Teile sowie die Außenseite des Tragrohrs zumindest im Bereich der ringförmigen Teile metallisch sind und durch Schweißen miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschweißen der ringförmigen Teile mit dem Tragrohr (10) ein massiver, ungefähr in Richtung der Tragrohrachse (10a) verlaufender Laserstrahl (20) auf einen im Tragrohrinnern befindlichen, von innen gekühlten Umlenkspiegel (36) gerichtet und durch diesen als Ganzes auf eine Seite hin in Richtung auf eine Öffnungswand eines der ringförmigen Teile umgelenkt wird und daß der Umlenkspiegel um die Tragrohrachse gedreht wird.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl (20) vor dem Auftreffen auf den Umlenkspiegel (36) teilfokussiert und dann durch Verwendung eines konkaven Umlenkspiegels auf die Fläche der Öffnungswand fokussiert wird.