DE3717534A1 - Hohlwelle mit durch aufweiten derselben darauf befestigten antriebselementen mit axial unterschiedlichen werkstoffeigenschaften - Google Patents
Hohlwelle mit durch aufweiten derselben darauf befestigten antriebselementen mit axial unterschiedlichen werkstoffeigenschaftenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hohlwelle nach dem
Oberbegriff des 1. Anspruchs. In ihrer EP-A-O 2 13 529 hat eine
der Anmelderinnen ein Verfahren zum Befestigen von Antriebs
elementen, wie Nocken, Zahnrädern oder Lagerschalen auf einer
Hohlwelle vorgeschlagen, bei der diese aus einem handelsüblichen
Rohr besteht, auf die die Elemente aufgeschoben werden, worauf
sie durch Aufweiten der darunterliegenden Abschnitte des Rohres
auf diesem befestigt werden. Um eine kostspielige Nachbearbei
tung der so zusammengesetzten Welle zu vermeiden, sollten die
Antriebselemente vor dem Zusammenbau bereits weitgehend fertig
bearbeitet sein; hierzu gehört ggf. auch das Härten der Ober
fläche derselben. Um einen festen Sitz der Antriebselemente auf
der Welle zu erzielen, muß erstere durch den Aufweitvorgang
plastisch verformt werden, während die Verformung der letzteren
im elastischen Bereich bleibt, so daß sie am Ende des Aufweit
vorganges zurückfedern können. Es hat sich nun gezeigt, daß die
gehärtete Oberfläche der Antriebselemente bei der elastischen
Verformung derselben zur Rißbildung neigt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Abwandlung der nach
dem obigen Verfahren hergestellten Hohlwellen mit Antriebs
elementen dahingehend, daß dieser Übelstand vermieden wird bei
gleichzeitiger Beibehaltung des Vorteiles, die Antriebselemente
vor dem Zusammenbau praktisch vollständig fertigstellen zu
können.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im kennzeichnenden
Teil des 1. Anspruchs angeführten Mittel. Die Antriebselemente
lassen sich, wie weiter unten anhand der Zeichnungsbeschreibung
ausgeführt wird, unschwer so gestalten, daß sie axial gesehen
aus mehreren "Scheiben" aufgebaut sind, von denen nur einzelne
sprödes Material enthalten, z. b. gehärtet sind. die Verbindung
zwischen Welle und Antriebselement erfolgt dann nur im Bereich
derjenigen "Scheiben", die nur Material hoher Dehnbarkeit
enthalten. Diejenigen "Scheiben" dagegen, die Material geringer
Dehnbarkeit enthalten, werden durch den Befestigungsvorgang
nicht verformt.
Nach der einen, im 2. Anspruch bezeichneten Alternative werden
nur diejenigen Bereiche der Hohlwelle aufgeweitet, die den
Bereichen der Antriebselemente gegenüberliegen, die lediglich
Material hoher Dehnbarkeit enthalten.
Nach der anderen, im 3. Anspruch angesprochenen Alternative
weisen die Antriebselemente in denjenigen Bereichen, in denen
sie Material geringer Dehnbarkeit enthalten, einen vergrößerten
Innendurchmesser, z. B. eine Hinterdrehung auf. Diese ist so
bemessen, daß der ihr gegenüberliegende, mit vom Aufweitprozeß
betroffene Abschnitt der Hohlwelle bei dem vorgesehenen
Aufweitdruck nicht am Antriebselement zur Anlage kommt, so daß
dieser Bereich ebenfalls vor auch nur vorübergehender
Verformung bewahrt bleibt.
Der 4. und 5. Anspruch definieren wiederum zwei Alternativen,
und zwar für die Zusammensetzung der Antriebselemente. Diese
können entweder z. B. aus einem geeigneten Maschinenbaustahl
oder aus Sintermaterial bestehen und an ihrer dem Verschleiß
ausgesetzten Oberfläche mittels eines der bekannten Härtungs
verfahren vergütet worden sein, oder andererseits von
vornherein aus zwei oder mehr durch Schweißen, Umgießen
und/oder durch entsprechende Formgestaltung miteinander
verbundenen Teilen, von denen einer z. B. aus Stahl guter
Dehnbarkeit bestehen kann und der andere aus hartem Grauguß,
wie im 6. Anspruch weiter ausgestaltet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt, und zwar im Längsaxialschnitt, wobei als
exemplarisch eine Nockenwelle gewählt wurde. Diese ist
aufgebaut aus einer Hohlwelle 1 aus einem Rohr mit ursprünglich
durchgehend gleichem Querschnitt und aus Nocken 2, die durch
Aufweiten bestimmter Abschnitte 11 der Hohlwelle 1 auf dieser
befestigt sind. Die Nocken 2 wiederum bestehen axial gesehen
aus ersten Bereichen 21, die Material geringer Dehnbarkeit
enthalten und aus zweiten Bereichen 22, die nur solches hoher
Dehnbarkeit enthalten. Von links nach rechts fortschreitend ist
zunächst ein Einzelnocken dargestellt, der aus einer Stahlhülse
23 besteht und einem daran angegossenen Teil 24 aus einem
Sintermaterial oder Grauguß/Globular. Dessen dem Verschleiß
ausgesetzte Oberfläche 25 wurde z. B. induktionsgehärtet,
wodurch eine harte Randschicht entsteht (durch die dichtere
Signatur angedeutet). Zur Unterstützung des die beiden Teile
verbindenden Stoffschlusses ist auch ein Formschluß durch eine
ineinandergreifende Längsverzahnung 26 vorgesehen. Die
Stahlhülse 23 kann von solcher Oberflächenbeschaffenheit sein,
daß sie auch als Lagerstelle nutzbar ist. Nur derjenige
Abschnitt 11 der Hohlwelle 1 ist plastisch verformt, der dem
Bereich 22 gegenüberliegt und auch nur dieser wurde beim
Aufweitvorgang elastisch verformt. Die rißgefährdete Oberfläche
25 wurde dabei keinen Belastungen ausgesetzt.
Ferner ist ein weiterer Einzelnocken dargestellt, bei dem
zwischen Nockenteil 24 und Hohlwelle 1 auf der ganzen Länge
eine Stahlhülse 23 eingelegt ist. Diese ist jedoch dort, wo sie
dem ersten Bereich 21 gegenüberliegt, mit einer Hinterdrehung
27 versehen, so daß der Bereich 21 auch dann beim Aufweitvor
gang keinen Verformungen ausgesetzt ist, wenn der Abschnitt 11
den ersten Bereich 21 mit umschließt.
Als weiteres ist ein Doppelnocken aus einem ursprünglich
homogenen Material wie z. B. Temperguß dargestellt, das
lediglich örtlich durch entsprechende Behandlung gehärtet, d.
h. versprödet ist. Hier umfaßt der aufgeweitete Abschnitt 11
ebenfalls nur einen Teil der Längsausdehnung des Nockens.
Claims (6)
1. Hohlwelle (1) mit durch abschnittsweises Aufweiten derselben
(11) darauf befestigten, zum Teil aus sprödem Material
bestehenden Antriebselementen (2), dadurch
gekennzeichnet, daß die Antriebselemente (2)
axial gesehen aus ersten Bereichen (21) bestehen, die Material
geringer Dehnbarkeit enthalten und aus zweiten Bereichen (22),
die Material hoher Dehnbarkeit enthalten, und daß Abschnitte
(11) der Hohlwelle aufgeweitet sind, die den zweiten Bereichen
der Antriebselemente gegenüberliegen.
2. Hohlwelle (1) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß nur diejenigen Abschnitte
(11) der Hohlwelle (1) aufgeweitet sind, die den zweiten
Bereichen (22) der Antriebselemente (2) gegenüberliegen.
3. Hohlwelle (1) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Antriebselemente (2) in
ihren ersten Bereichen (21) einen größeren Innendurchmesser
(27) aufweisen als in ihren zweiten Bereichen (22).
4. Hohlwelle (1) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Antriebselemente (2) aus
ursprünglich homogenem, örtlich durch Härtungsprozesse
versprödetem Material bestehen.
5. Hohlwelle (1) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Antriebselemente (2) aus
stoff- und/oder formschlüssig (26) miteinander verbundenen
Teilen (23, 24) aus verschiedenem Material bestehen.
6. Hohlwelle (1) nach Anspruch 1 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Antriebselemente (2) in
ihren zweiten Bereichen (22) aus Stahl und in ihren ersten
Bereichen (21) wenigstens teilweise aus Grauguß oder
Sintermaterial bestehen.
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