WO1990013761A1

WO1990013761A1 - Bauteil, insbesondere nockenwelle, und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: WO1990013761A1
Application number: PCT/DE1989/000272
Authority: WO
Inventors: Michael Schenk
Original assignee: Michael Schenk
Priority date: 1989-04-28
Filing date: 1989-04-28
Publication date: 1990-11-15

Abstract

Bei einem Bauteil, insbesondere einer Nockenwelle für Hubkolbenmaschinen, mit einem stabförmigen Körper (1) und wenigstens einem mit diesem über eine Lötverbindung verbundenen Element (3) weist der stabförmige Körper (1) im Bereich der Verbindungsstelle mit dem Element (3) eine querschnittsverändernde Unterbrechung auf. Hier sind die beiden axial nebeneinander angeordneten Abschnitte des stabförmigen Körpers (1) mit dem Element (3) und zumindest über dises miteinander verbunden.

Description

Bauteil, insbesondere Nockenwelle,

und Verfahren zu seiner Herstellung ------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Die Erfindung betrifft ein Bauteil, insbesondere eine Nockenwelle für Hubkolbenmaschinen, mit einem stabförmigen Körper und wenigstens einem mit diesem über eine Lötverbindung fest verbundenen Element, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils.

Bei den bekannten Nockenwellen sind die Nocken auf die einstückige, massive oder hohle Welle aufgeschoben. Sofern man hierbei eine aufwendige Profilierung der Welle zum Zwecke einer formschlüssigen Verbindung mit den Nocken vermeiden will, sind die Nocken auf die Welle aufgeschrumpft oder mit der Welle verschwelst oder verlötet. Auch eine Aufweitung der hohlen Welle zur Erzielung einer kraft schlüssigen Verbindung mit den Nocken ist bekannt. Zumindest dann, wenn die Nockenwelle in der Lage sein muß, ein hohes Drehmoment auf die Nocken über tragen zu können, ist der Aufwand auch für die Herstellung einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen Welle und N ocken hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich trotz einer hohen

Festigkeit jeder seiner vorhandenen Verbindungsstellen kostengünstig herstellen läßt. Diese Aufgabe löst ein Bauteil mit dem Merkmal des Anspruches 1.

Zumindest dann, wenn die Abschnitte des stabförmigen Körpers und das Element durch im Vakuum bei hohen Temperaturen hergestellte Lötverbindungen miteinander verbunden sind und die Verbindungsflächen praktisch spaltfrei aneinander anliegen, läßt sich eine Festigkeit der Verbindungsstellen erreichen, welche die Festigkeit des Materials, insbesondere Stahl, erreicht, aus dem der stabförmige Körper und/oder das Element bestehen. Die kostengünstige Fertigung ist dadurch bedingt, daß die Abschnitte des stabförmigen Körpers und das Element nur zusammengesetzt zu werden brauchen und alle Lötverbindungen in einem einzigen Lötvorgang hergestellt werden können. Handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Bauteil um eine Nockenwelle, dann können völlig problemlos aus gleichen Bauteilen unterschiedliche Nockenwellen, insbesondere auch solche unterschiedlicher Länge, hergestellt werden. Ferner kann man im Gegensatz zu den bekannten Nockenwellen, bei denen die Nocken vom Ende der Welle her auf diese aufgeschoben werden müssen, bei der erfindungsgemäßen Lösung sowohl an den Enden als auch zwischen diesen Abschnitte solche mit einem größeren Durchmessser und/oder einem größeren Profil vorsehen. Solche Abschnitte können beispielsweise für die Lagerung der Nockenwelle vorteilhaft sein. Man kann aber auch durch unterschiedliche Querschnitte und

Profile zu einer minimalen Masse der Nockenwelle kommen. Weiterhin ermöglicht der Zusammenbau der Welle aus einzelnen Abschnitten, störende Sprünge in der Gestaltsfeεtigkeit zu reduzieren oder ganz zu vermeiden. Diese Vorteile sowie auch die übrigen wesentlichen vorteile erhält man selbstverständlich nicht nur bei Nockenwellen, sondern auch bei anderen Bauteilen, wie zum Beispiel Exzenterwellen, Kurbelwellen und abgekröpften Wellen. Die erfindungsgemäßen Bauteile lassen sich somit besser als bisher an unterschiedliche Erfordernisse anpassen und hinsichtlich der Anforderungen optimieren.

Die miteinander zu verbindenden Enden der Abschnitte des stabförmigen Körpers können je einen Außenkonus bilden. Das Element ist dann mit zwei entsprechenden Innenkonen versehen, in welche die Außenkonen eingreifen. Der Vorteil solcher Konen besteht darin, daß sie selbsttätig die Abschnitte des stabförmigen

Körpers und das Element zentrieren, wenn man das Bauteil in Richtung der Längsachse des stabförmigen Körpers belastet, wie dies in der Regel während der Herstellung der Lötverbindung der Fall ist.

Zur winkelrichtigen Positionierung der Abschnitte des stabförmigen Körpers ralativ zueinander und insbesondere auch des Elementes bezüglich des stabförmigen Körpers, was in vielen Fällen, beispielsweise bei einer Nockenwelle, notwendig ist, bis die Lötverbindungen hergestellt sind, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Beispielsweiεe kann man die einzelnen T eil e mittels einer Haltevorrichtung in der gewünschten Winkellage festhalten. Eine andere Möglichkeit besteht darin, Querbohrungen vorzusehen und in diese Stifte einzusetzen. Sehr einfach und deshalb besonders vorteilhaft ist eine gestufte Ausbildung gemäß Anspruch 3 der aneinander anliegenden Flächen der einzelnen Teile. Verläuft die Stufe hierbei gemäß Anspruch 5 unter einem spitzen Winkel zu den voneinander getrennten Stirnflächenbereichen, dann erhält man eine Hintergreifung im Bereich dieser Stufen, wodurch sich die Positioniergenauigkeit erhöhen läßt. Außerdem kann mittels solcher Hintergreif ungen auch eine die Teile zusammenspannende Kraft erzeugt werden, was die Erreichung einer spaltfreien Anlage Eine winkelrichtige Positionierung ist aber auch mit Kugeln oder Ringsegmenten gemäß Anspruch 14 möglich. Sofern man diese Kugeln oder Ringsegmente oder auch vollständige Ringe zusammen mit dem sie tragenden Rohr oder Stab in den Durchgangskanal einschrumpft, kann man die Abschnitte des stabförmigen Körpers und damit das Element auch einer Belastung in axialer Richtung des stabförmigen Körpers aussetzen, was beim Lötvorgang die vollständige Schließung der Lötfuge unterstützt oder bewirkt und außerdem dazu beiträgt, daß die der winkelrichtigen Positionierung dienenden Flächen spaltfrei aneinander anliegen.

Die Stirnflächen der Abschnitte des stabförmigen Körpers und die an diesen Stirnflächen anliegenden Steitenflachen des Elementes brauchen nicht in radialen Ebenen zu liegen. Sehr vorteilhaft ist es, wenn gemäß Anspruch 6 die mit den beiden Abschnitten des stabförmigen Körpers verbundenen Flächen des

Elementes einen gestuften Keil bilden. Durch einen solchen gestuften Keil werden bei einer Belastung des stabförmigen

Körpers in dessen Längsrichtung die die Stufen bildenen Flächen des Elementes und der Abschnitte des stabförmigen Körpers gegeneinander gepreßt, was sowohl wegen der Positioniergenauigkeit als auch wegen der Festigkeit der Lötverbindung von Vorteil ist.

Zur winkelrichticen Positionierung des Elementes und der Abschnitte des stabförmigen Körpers sind auch schwalbenschwanz- förmige Vorsprünge und korrespondierende Ausnehmungen gemäß Anspruch 8 von Vorteil. Sofern man die schwalbenschwanzförmigen Vorsprünge in die Ausnehmungen einschrumpft, lassen sich die einzelnen Teile mit hoher Kraft gegeneinander pressen. Selbstverständlich ist es auch möglich, beide Teile mit auf einander ausgerichteten schwalbenschwanzförmigen Ausnehmungen zu versehen und in diese doppelschwalbenschwanzförmige Verbindungs- elemente einzusetzen.

Sofern zum Zwecke der winkelrichtigen Positionierung wenigstens eine Stufe vorgesehen ist, kann die Zentrierung dann, wenn der stabförmige Körper und das Element mit einer Durchgangsbohrung versehen ist, mittels eines in diese Durchgangsbohrung spielfrei eingesetzten Stabes oder Rohres erfolgen. Ein solches Zentrierelement kann auch fest, beispielsweise mit einem

Schrumpfritz, in der Durchgangsbohrung angeordnet sein. Besteht es aus einem zerbrechlichen Material, wie zum Beispiel Glas, kenn es nach dem Lötvorgang durch Zerstören entfernt werden.

Eine vorteilhafte winkelrichtige Positionierung des Elementes bezüglich der Abschnitte des stabförmigen Körpers erhält man auch bei einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung gemäß Anspruch 9. Dadurch, daß das Element im Bereich der Teilungsstelle des stabförmigen Körpers angeordnet ist, brauchen sich die Nuten, in welche die hakenförmigen Enden des Bügels eingreifen, nur über die vom Bügel übergriffenen Endzone der beiden Abschnitte des stabförmigen Körpers zu erstrecken. Lassen sich die Schenkel des Bügels aufspreizen, dann kann der Bügel auch auf den stabförmigen Körper aufgeklipst werden, so daß eine

Teilung des stabförmigen Körpers nicht notwendig ist.

Ein besonderer Vorteil der erfindunggemäßen Lösung besteht darin, daß problemlos auch Teile miteinander verbunden werden können, die aus verschiedenartigen Materialien bestehen. Beispielsweise können die Nocken einer Nockenwelle aus keramischem Material bestehen.

Im Falle einer Nockenwelle können die Nocken nebeneinander liegende Abschnitte unterschiedlicher Kontur aufweisen. Die erstreckaung der Nocke in Längsrichtung der stabförmigen Körpers ist ferner nicht auf die axiale Richtung beschränkt. Beispielsweise kann diese Erstreckung auch längs einer Wendellinie erfolgen.

Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils anzugeben. Diese Aufgabe löst ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 16. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 17 bis 22.

Im folgenden ist die Erfindung anhand von in der Z eichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels,

Fig. 2 eine Stirnansicht des ersten Ausführungsbeispiels,

Fig. 3 einen Längsschnitt des ersten Ausführungs beispiels

im montierten Zustand vor der Herstellung der Lötverbindungen,

Fig. 4 eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 4,

Fig. 6 eine Seitenansicht eines dritten Ausführungsbeispiels,

Fig. 7 eine Seitenansicht eines vierten Aueführungsbeispiels,

Fig. 8 eine Seitenansicht eines fünften Ausführungsbeispiels,

Fig. 9 eine Seitenansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels,

Fig.10 eine Seitenansicht eines siebten Ausführungsbeispiels,

Fig.11 eine Seitenansicht eines achten Ausführungsbeispiels,

Fig.12 eine Stirnansicht des achten Ausführungsbeispiels,

Fig.13 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt eines neunten Ausführungsbeispiels, Fig.14 einene unvollständig dargestellten Längsschnitt eines zehnten Ausführungsbeispiels,

Fig.15 einen Schnitt nach der Linie XV-XV der Fig. 14,

Fig.16 einen Querschnitt eines elften Ausführungsbeispiels.

Eine Nockenwelle für einen Verbrennungsmotor weist eine a u s mehreren Abschnitten bestehende Hohlwelle 1 auf. Die beiden Endabschnitte der Hohlwelle 1, die je eine im Durchmesser größere Lagerstelle für eine drehbare Lagerung der Nockenwelle haben, sind an ihren einander zugekehrten Enden mit je einem Außenkonus 2 versehen. Alle zwischen diesen beiden Endabschnitten liegenden Abschnitte der Hohlwelle 1 haben an beiden Enden je einen entsprechend ausgebildeten Außenkonus 2. Die zugehörigen Nocken 3, die im Ausführungsbeispiel geschmiedet sind, sind mit zwei korrespondierenden Innenkonen versehen, die in der Mittelebene der Nocke ineinander übergehen und hier ihren kleinsten Durchmesser haben. Bei einer spaltfreien Anlage der Außenkonen 2 an den beiden Innenkonen der Nocken 3 fluchten alle Abschnitte der Hohlwelle 1 miteinander. Die Nocken 3 dienen also nicht nur der Verbindung der einzelnen Abschnitte miteinander, sondern zentrieren diese auch.

Für das Herstellen der Lötverbindungen zwischen den N o c ken

3 und den einzelnen Abs chnitten der Hohlwelle 1 wird zwischen jeden Nocken 3 und die beiden ihm zugeordneten Außenkonen 2 eine Lötfolie 4 gelegt, die eine an die Form der Lötfuge angepaßte, also doppelkegelstumpförmige Form hat. In Fig. 3 ist die Dicke der Lötfolie übertrieben groß gezeichnet. Selbstverständlich wäre es auch möglich, je zwei kelgelstumpförmige Lötfolien einzulegen.

Damit beim Schmelzen der Lötfolien 4 die Außenkonen 2 sich an die Innenkonen der Nocken 3 anlegen und bis zum Schmelzen der Lötfolien 4 alle Einzelteile der Nockenwelle ihre richtige Lage beibehalten, ist eine Spannvorrichtung vorgesehen, welche die Hohlwelle 1 in axialer Richtung belastet. Diese Spannvorrichtung besteht im Ausführungsbeispiel aus einem die Hohlwelle 1 durchdringenden Spannbolzen 5, der an seinem einen Ende einen die Hohlwelle 1 übergreifenden Kopf aufweist und an seinem anderen Ende eine die Hohlwelle 1 übergreifende Mutter trägt.

Zwischen dem Kopf und dem diesem zugewandten Ende der Hohlwelle

I ist ein Tellerfederpsktet 6 angeordnet, um die axiale Belastung auch dann aufrecht zu erhalten, wenn die Lötfolien 4 schmelzen und sich dadurch die Länge der Hohlwelle 1 verkürzt.

Das Herstellen der Lötverbindungen erfolgt in einem Vakuumofen bei einer Temperatur über 600°C, vorzugsweise im B ereich zwischen 900 und 1100 °C. Man erhält dann Lötverbindungen in Form von Diffusionsverbindungen mit Legierungsbildung, so daß die Festigkeit der Hohlwelle 1 und der Verbindungen der Nocken 3 mit der Hohlwelle 1 genauso hoch liegt, wie wenn die Nockenwelle einstückig ausgebildet wäre. Nach dem Herstellen der

Lötverbindung kann während des Abkühlvorgangs eine Warmbehandlung und eine Nitrierung durchgeführt werden.

Bei allen Ausführungsformen ist es aus Kostengründen vorteilhaft, wenn eine Mehrzahl von Nockenwellen in den Vakuumofen hineingesetzt wird, da sich hierdurch der Zeit- und Energieaufwand erheblich reduzieren läßt.

Bei dem in den Fig. 4 und 5 unvollständig dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich ebenfalls um eine Nockenwelle.

Die beiden Abschnitte der die Nocken 13 tragenden Hohlwelle

II haben an den einander zugewandten Enden zwei in je einer

Radialebene liegende Stirnflächenbereiche, welche durch eine zu ihnen lotrecht verlaufende Stufe 17 voneinander getrennt sind. Im Ausführungsbeispiel liegt bei beiden Stirnflächen diese Stufe 17 in der Längsmittelebene der Hohlwelle 11. Sie könnten aber auch außerhalb dieεer Ebene liegen. Die beiden Seitenflächen 13' der dieser Trennstelle der Hohlwelle 11 zugeordneten Nocke bestehen ebenfalls aus zwei je in einer Ra dialebene liegenden Bereichen, die durch eine mit der Stufe 17 korrespondierend ausgebildete Stufe voneinander getrennt sind. Es können deshalb sowohl diese Bereiche als auch die sie trennende Stufe spaltfrei an den Stirnflächenbereichen der Abschnitte der Hohlwelle 1 bzw. der Stufe 17 anliegen.

Die Winkelposition der Nocke 13 bezüglich der beiden Abschnitte der Hohlwelle 11 ist deshalb genau festgelegt. Zum Zwecke der Zentrierung ist in die Hohlwelle spielfrei ein auch die Nocke durchdringendes Rohr 29 eingesetzt, bei dem es sich im Ausführungsbeispiel um ein dünnwandiges Metallrohr handelt.

Der vorspringende Stirnflächenbereich der beiden Abschnitte der Hohlwelle 11 könnte wie der zurückversetzte Stirnflächenbereich an der Seitenfläche 13' der Nocke 13 anliegen. Im Ausführungsbeispiel ist jedoch der die Nocke 13 durchdringende

Kana l 13 ' ' s o ausgebildet , da ß der vors pring e nde Teil beider Abschnitte der Hohlwelle 11 in diesen Kanal 13'' spielfrei eingreifen ka nn . Hierdurch werden die beiden St ufen der Nocke 13 in Anlage "an den Stufen 17 der Hohlwelle 11 gehalten.

Bei dem in Fig. 6 dargestellen Ausführungsbeispiel weisen die beiden gegeneinander gerichteten Enden der gleichachsig zueinander angeordneten Abschnitte einer Hohlwelle 21 ebenfalls zwei je in einer Radialebene liegende, jedoch in axialer Richtung versetzte Sirnflächenbereiche auf, die durch eine Stufe 27 voneinander getrennt sind. Die Stufe 27 verläuft hier in einem spitzen Winkel zu den beiden Stirnflächenbereichen. Die beiden Seitenflächen 23' einer an der Trennstelle der Hohlwelle 21 mit dieser zu verbindende Nocke 23 haben eine zu der ihnen zugewandten Stirnfläche der Hohlwellenabschnitte korrespon- dierende Gestaltung, das heißt, beide Seitenflächen 23' bestehen aus zwei in je einer Radialebene liegenden Bereichen, die durch eine zu ihnen in einem spitzen Winkel verlaufende, an der Stufe 27 anliegende Stufe voneinander getrennt sind. Ein spitzwinkliger Verlauf der Stufen 27 bezüglich der durch sie voneinander getrennten Flächenbereiche hat gegenüber einem rechtwinkligen Verlauf den Vorteil, daß die Abschnitte der Hohlwelle 21 und der Nocken 23 zusammengespannt werden, wenn die beiden Stufen der Nocke 23 gegen die Stufen 27 der Hohlwelle 21 gedrückt werden. Dies ist im Interesse einer genauen Winkellage der

Nocke 23 relativ zur Hohlwelle 21 und einer Beseitigung des.

zunächεt durch das Lot bedingten Spaltes, sobald das Lot flüssig geworden ist, von Vorteil.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 einer Nockenwelle unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 nur dadurch, daß die Übergänge von der Stufe 37 zu den beiden in axialer Richtung versetzt liegenden Stirnflächenbereichen der beiden Abschnitte der Hohlwelle 31 abgerundet sind. Selbstverständlich sind auch in diesem Falle die Seitenflächen 33' der Nocke 33, welche zwiεchen die beiden Abschnitte der Hohlwell 31 eingesetzt und mit diesen verlötet ist, in ihrer Form an diejenige der Stirnflächen der Hohlwellenabschnitte angepaßt.

Bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel einer in erfindungsgemaßer Weise ausgebildeten Nockenwelle sind zwar ebenfalls die gegeneinander weisenden Stirnflächen von zwei gleichachsig angeordneten Abschnitten einer Hohlwelle 41 durch je eine Stufe 47 in zwei Bereiche voneinander getrennt. Diese beiden Stufen 47 liegen im Ausführungsbeispiel in der Langsmittelebene der Hohlwelle 41, können aber auch in einer Ebene liegen, welche gegenüber der Längsmittelebene in Querrichtung versetzt ist. Es wäre sogar auch möglich, die Stufen 47 in je einer Ebene vorzusehen, die einen spitzen Winkel mit einer Radialebene der Hohlwelle 41 einschließt. Im Unterschied gegenüber den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen liegen die durch die Stufe 47 voneinander getrennten Bereiche beider Abschnitte der Hohlwelle 41 in je einer Ebene, welche mit der

Längsmittelebene der Hohlwelle 41 einen spitzen Winkel einschließt.

Wie Fig. 8 zeigt, ermöglicht eine solche Form der ei n a n der zugekehrten Stirnflächen der Hohlwellenabschnitte, dem zwischen ihnen angeordneten Teil einer Nocke 43 die Form eines gestuften Keiles zu geben, wobei die Stufen zwischen zwei sich in gleiche Richtung verjüngenden Abschnitten eine Verbreiterung des Keiles bilden. Der Vorteil eines solchen gestuften Keiles liegt darin, daß eine in axialer Richtung auf die Abschnitte der Hohlwelle 41 ausgeübte Kraft dazu führt, daß nicht nur die beiden Bereiche der Stirnfläche beider Hohlwellenabschnitte an die entsprechenden. Bereiche der Seitenfläche der Nocke 43 angepreßt werden, sondern wegen der Keilwirkung auch die Stufen. Wie Fig. 8 zeigt, kann die Masse der Nocke 43 durch einen inneren Hohlraum 48 verringert werden, was natürlich auch für die übrigen Ausführungsbeispiele gilt.

Wie Fig. 9 zeigt, kann man in entsprechender Weise auch beispielsweise eine T-Rohrverbindung ausführen. Zwischen den beiden gleichachsig angeordneten Rohre 51 und 51' ist das als gestufter Keil ausgebildete Ende eines dritten Rohres 52 eingefügt. Statt der beiden Rohre 51 und 51' könnte auch ein einziges, durchgehendes Rohr vorgesehen sein, daß mit einer Unterbrechung versehen ist, welche korrespondierend zu dem gestuften Keil des Rohres 52 ausgebildet ist.

Bei dem in Fig. 10 unvollständig dargestellten Ausführungs- beispiel einer Nockenwelle ist die Nocke 63 mit zwei ra dial zur Hohlwelle 61 verlaufenden, im Querschnitt schwalbenschwanz- förmigen Vorsprüngen 68 versehen, welche über die eine bzw.

andere Seitenfläche 63' der Nocke 63 überstehen, an denen die Stirnflächen der beiden Abschnitte der Hohlwelle 61 anliegen, zwischen welche die Nocke 63 eingesetzt ist. Die V orsprü n ge

68 greifen in je ein korrespondierend ausgebildete Quernut der beiden Abschnitte der Hohlwelle 61 ein. Die Nocke 63 ist deshalb in ihrer Winkelposition bezüglich der Hohlwelle 61 genau positioniert. Vor allem dann, wenn man die V ors prünge

68 in erwärmtem Zustand in die korrespondierenden Ausnehmungen der Hohlwelle 61 einsetzt und dann abkühlen läßt, kann man in einfacher Weise die miteinander zu verlötenden Teile so zusammenspannen, daß sich, sobald das Lot flüssig wird, die zunächst vorhandenen Lötfugen vollständig schließen. Würde man auch die Nocke mit schwalbenschwanzförmigen Ausnehmungen versehen, könnte man die einzelnen Teile mittels im Querschnitt doppelschwalbenschwanzförmigen Stäbchen verbinden, welche in die Ausnehmungen eingesteckt sind.

Bei der in den Fig. 11 und 12 unvollständig dargestellten Nockenwelle liegen die beiden gleichachsig angeordneten Abschnitte Einer Hohlwelle 71 stumpf aneinander an. Die aneinander anliegenden Stirnflächen könnten aber auch ein Winkel mit einer Radialebene einschließen und/oder eine Stufe aufweisen. Die im Bereich der Trennstelle der Hohlwelle 71 mit dieser in eienr vborgegebenen Winkelposition zu verbindenen Nocke 73 hat, wie Fig. 12 ziegt, die Form eines Bügels, dessen beide Schenken die Hohlwelle 71 teilweise übergreifen. Die beiden Schenkelenden der Nocke 73 sind mit gegeneinander weisenden Vorsprüngen 73' versehen, die sich gegen ihr freies Ende hin schwalbenschwanzförmig verbreitern. Die beiden Vorsprünge 73' greifen in zwei Längsnuten ein, welchen auf einander gegenüberliegenden Seiten der Hohlwelle 71 in deren Außenmantelfläche vorgesehen sind. Zwar könnten diese Längsnuten sich über die gesamte Länge der beiden mit der Nocke 73 verbundenen Abschnitte der Hohlwelle 71 erstrecken. Es genügt aber, daß, wie im Ausführungsbeispiel, diese beiden Längsnuten sich nur über die in axialer Richtung gemessene Breite der Nocke 73 erstrecken. Die Vorsprünge 73' können dann von der Stirnseite der beiden Abschnitte der Hohlwelle 71 her in diese Längsnuten eingeführt werden.

Unabhängig von der Ausbildung der einzelnen Teile werden bei allen Ausführungsbeispielen diese zunächst in der richtigen Positicn zusammengefügt, wobei zwischen den miteinander z u verlö-enden Flächen ein Lot angeordnet wird. Sofern man eine sehr hohe Festigkeit der Lötverbindung benöti gt , wi e di e s beispie l swe i s e be i N o cke nwe lle n der F all ist , werden dann die

Teile im Vakuum oder Hochvakuum auf die Schmelztemperatur des Lotes erwärmt. Vorzugsweise wird Lotmaterial verwendet, das erst bei Temperaturen im Bereich von 1000 °C schmilzt. Es muß auch gewährleistet sein, daß auf die miteinander zu verlötenden Teile eine im Sinne einer Annährung der zu verlötenden Flächen aneinander wirksame Kraft einwirkt, damit eine spaltfreie Anlage dieser Flächen aneinander erreicht wird.

Die sich an den Lötvorgang anschließende Abkühlung kann so gesteuert werden, daß das Bauteil einer Wärmebehandlung unter worfen wird. Ferner ist es möglich, durch Einleiten von Gas in den Vakuumofen das Bauteil zu nitrieren. Diese Nitrierung kann in Form einer Plasmanitrierung erfolgen, bei der ein elektrisches Feld zwischen dem Bauteil und der Ofenwand vorhanden ist. Dadurch, daß die Nitrierung bei sehr hohen Temperaturen durchgeführt werden kann, läßt sich die erforderliche Zeit erheblich reduzieren.

Das für den Lötvorgang erforderliche Lot kann im Fall einer Nockenwelle bei lotrechter Anordnung dieser die Form eines

Ringes haben, der über jeder Nocke angeordnet ist. Man kann aber auch beispielsweise Lötfolien verwenden, welche eine an die Form der Lötfuge angepaßte Form haben.

Bei dem in Fig. 13 dargestellten Ausführungsbeispiel, ist zwischen die beiden Abschnitte einer Hohlwelle 81 ein Element

83 eingefügt, das einen mit dem zentralen Durchgangskanal der Hohlwelle 81 fluchtenden Durchgangskanal besitzt. In diesem Durchgangskanal ist ein Rohr 89 gleichachsig angeordnet, das sich von dem einen Abschnitt der Hohlwelle 81 durch das Element 83 hindurch bis in den anderen Abschnitt der Hohlwelle 81 hinein erstreckt. Beide Abschnitte der Hohlwelle 81 sind im Abstand von ihrer am Element 83 anliegenden und mit diesem verlöteten Stirnfläche mit je einer Ringnut in ihrer Innenwandung versehen, in der je ein metallischer Ring 90 liegt, der im Ausführungs- beispiel einen kreisförmigen Querschnitt hat. Diese beiden

Ringe 90 greifen auch in je eine Ringnut 91 in der Außenmantelfläche des Rohres 89 ein.

Die Ringe 90 sind an einer Stelle geteilt, damit sie im erforderlichen Umfang aufgespreizt werden können, um vom einen oder anderen Ende des Rohres 89 her in die Nut 91 eingelegt werden zu können. Außerdem sind die beiden Nuten 91 so tief, daß die Ringe 90 in die Abschnitte der Hohlwelle 81 bis zum Eingriff in deren Ringnuten eingeführt wreden können, auch wenn das Rohr erwärmt ist. Dadurch, daß das Rohr 89 in erwärmtem Zustand in den Durchgangskanal eingebracht wird, verkürzt es sich beim Abkühlen und überträgt die Schrumpfkraft über die Ringe 90 auf die beiden Abschnitte der Hohlwelle 81, deren Abschnitte dadurch gegen das Element 83 gedrückt werden.

Man kann, wie die Fig. 14 und 15 zeigen, die Ringe 90 des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 13 durch Kugeln 110 ersetzen und im Bereich des zwischen die Abschnitte der Hohlwelle 101 eingefügten Elementes 103 eine Kugel 111 vorsehen. Mit dies en K ug e ln 110 un d 111 k a nn eine wi n k elri chti g e P os itionierung der beiden Abschnitte der Hohlwelle 101 und des Elementes 103 relativ zueinander erfolgen. Das Rohr 109 kann für das Einbringen in die Hohlwelle 101 soweit abgekühlt werden, daß es zusammen mit den Kugeln 110 und 111 eingeführt werden kann. Sofern dabei wegen der temperatur-bedingten Verkürzung des Rohrs 109 die Vertiefungen für die Kugeln 110 nicht aufeinander ausgerichtet sind, kann man im Rohr 109 oder in der Hohlwelle

101 statt je einer an die Kugel angepaßten Vertiefung eine Längsnut vorsehen, welche die Kugel in Umfangsrichtung spielfrei aufnimmt.

Wie Fig. 16 zu entnehmen ist, kann man statt der Kugeln 110 und 111 auch Ringsegmente 120 vorsehen, welche in Umfangsnuten der Hohlwelle 121 und des in diese eingesetzten Rohres 129 eingreifen, wobei diese Umfangsnuten auf die Umfangslänge der Ringsegmente 120 begrenzt sind.

Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten sowie auch die nur allein aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale sind als weitere Ausgestaltungen Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Bauteil, insbesondere Nockenwelle für Hubkolbenmaschinen,

mit einem stabförmigen Körper und wenigstens einem mit diesem über eine Lötverbindung verbundenen Element,

dadurch gekennzeichnet, daß der stabförmige Körper (1; 11;

21; 31; 41; 51; 61; 71; 81; 101; 121) im Bereich der Verbindungsstelle mit dem Element (3; 13; 23; 33; 43; 52; 63;

73; 83; 103) eine querschnittsverändernde Unterbrechung aufweist und hier die beiden axial nebeneinander angeordneten Abschnitte des stabförmigen Körpers mit dem Element und zumindest über dieses miteinander verbunden sind.

2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der

stabförmige Körper (1; 11; 21; 31; 41; 51; 61; 71; 81; 101; 121) im Bereich der Unterbrechung quer zu seiner Langser- Streckung geteilt ist.

3. Beuteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die

miteinander verbundenen Enden der nebeneinander angeordneten Abschnitte des stabförmigen Körpers (1) je einen Außenkonus bilden und das Element (3) mit zwei entsprechenden

Innenkonen versehen ist, in deren Bereich das Element (3) mit den in sie eingreifenden Außenkonen verlötet ist.

Bauteil nach Anepruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nebeneinander angeordneten Abschnitte des stabförmigen Körpers (11, 21, 31, 41, 51, 61) an ihren gegeneinander weisenden Enden durch wenigstens eine Stufe (17, 27, 37, 47) voneinander getrennte Stirnflächenbereiche aufweisen und daß das zwischen diese Stirnflächenbereiche eingefügte Element (13; 23; 33; 43; 52; 63) mit korrepondierend geformten Flächenbereichen (13'; 23'; 33'; 63") versehen sind.

5. Bauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Stufe (17) voneinander getrennten Stirnflächenbereiche in zueinander parallelen Ebenen liegen und die Stufe im rechten Winkel zu den Ebenen verläuft.

6. Bauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die

durch die Stufe (27; 37) voneinander getrennten Stirnflächenbereiche in zueinander parallelen Ebenen liegen und die Stufe (27; 37) im spitzen Winkel zu diesen Ebenen verläuft.

7 . Bauteil nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den beiden Abschnitten des stabförmigen Körpers (41; 51) verbundenen Flächen des Elementes (43; 52) einen gestuften Keil definieren, der zwischen zwei sich in gleicher Richtung verjüngenden Abschnitten auf beiden Seiten eine stufenartige Verbreiterung aufweist, und daß die mit dem Element (43; 52) verbundenen Abschnitte des stabförmigen Körpers (41; 51, 51') je eine mit der zugeordneten Keilfläche korrespondierend ausgebildete Stirnfläche haben.

8. Bauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die

beiden die Verbreiterung des gestuften Keiles ergebenden Stufen (47) in einer in der Längsachse des stabförmigen

Körpers (41) oder parallel zu dieser liegenden Ebene liegen.

9. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, durch schwalbenschwanzförmige Vorsprünge (68), die in Längsrichtung des stabförmigen Körpers (61) an dessen Abschnitten oder dem Element (63) vorspringen und in korrespondierend ausgebildeten Ausnehmungen deε sich anschließenden Teils (61) eingreift.

10. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in axialer Richtung nebeneinander angeordnete Abschnitte deε stabförmigen Körpers (71) in ihrer Außenmantelfläche zumindest ihres an den anderen Abschnitt angrenzenden Endabschnittes auf einander gegenüberliegenden Seiten wenigstens je eine Längsnut aufweisen, in welche die hakenförmigen Enden (73') des im Querschnitt bü gelartigen Elementes (73) eingreifen.

11. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Element und/oder wenigstens einer der Abschnitte des stabförmigen Körpers aus einem keramis chen Material besteht und zumindest im Bereich der Lötstelle metallisiert ist.

12. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der stabförmige Körper (23) einen Durchgangskanal aufweist, mit dem ein Durchgangskanal des, Elementes (23) fluchtet, und daß in diesen Durchgangsksnälen spielfrei ein Stab oder Rohr (29; 89; 109; 129) liegt.

13. Bauteil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab od. das Rohr (29) unmittelbar an der Wandung des Durchgangskanals anliegt.

14. Bauteil nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch Ringe (90), Ringsegmente (120) oder Kugeln (110, 111), die in Vertiefungen einerseits in der Außenmantelfläche des Stabes oder Rohres (89; 109; 129) und andererseits in der Wandung des Durchgangskanals im Bereich des einen Abschnitts des stabförmigen Körpers (81; 101; 121) und des Elementes (103) und/oder des anderen Abschnitts des stabförmigen Körpers (81; 101) eingreifen.

15. Bauteil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab oder das Rohr (89) eine axiale Spannung aufweist.

16. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils gemäß Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Lötstellen gleichzeitig auf eine Temperatur über 600 °C, vorzugsweise eine Temperatur im Bereich zwischen 900 und 1100 °C, erwärmt werden.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß

die Erwärmung der Lötstellen, vorzugsweise induktiv oder mittels Infrarotstrahlern, im Vakuum erfolgt.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Erwärmung eine Wärmebehandlung während einer gesteuerten Abkühlung vorgenommen wird.

19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß

während der gesteuerten Abkühlung, vorzugsweise bei einer über 400 °C liegenden Temperatur, eine Nitrierung durch

Beaufschlagung mit Nitriergas, erfolgt.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Bauteil in Form einer Nockenwelle diese mit lotrechter Achse und je einem Lotring über jeder Nocke erwärmt wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer konischen Form der Lötfuge in diese vor dem Erwärmen eine an die Form die Fuge angepaßte Lötfolie eingelegt wird und daß der stabförmige Körper während des Erwärmens unter axialer Belastung gehalten wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß in einen Durchgangskanal, welcher sich von einem zum anderen Abschnitt des stabförmigen Körpers erstreckt, ein Rohr oder Stab und, sofern zwischen dem Rohr oder Stab und der Wandung des Durchgangskanals Ringe, Ringsegmente oder Kugeln angeordnet sind, zusammen mit diesen, eingeschrumpft wird.