WO1997046341A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von nockenwellen - Google Patents

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WO1997046341A1
WO1997046341A1 PCT/EP1997/002877 EP9702877W WO9746341A1 WO 1997046341 A1 WO1997046341 A1 WO 1997046341A1 EP 9702877 W EP9702877 W EP 9702877W WO 9746341 A1 WO9746341 A1 WO 9746341A1
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hollow body
tool
hollow
hollow shaft
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PCT/EP1997/002877
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Inventor
Michael Seifert
Thomas Werle
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Dr. Meleghy Gmbh & Co. Kg Werkzeugbau Und Presswerk
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    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/033—Deforming tubular bodies
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    • B21D53/845—Making camshafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L1/047—Camshafts
    • F01L2001/0475—Hollow camshafts

Definitions

  • the invention relates to a method for producing elongated hollow bodies, in particular camshafts, and a device for carrying out this method.
  • camshaft manufacturing processes are known. A distinction can essentially be made between two groups.
  • the first group includes the conventionally produced camshaft, which is either forged or cast as a blank, both as a full body and as a chilled casting, whereby both semi-finished products are then subjected to further processing steps, namely first of all mechanical, metal-cutting and then surface treatment with subsequent heat treatment and finally grinding the bearing seats and cams.
  • the disadvantages of camshafts produced in this way are, in particular, their high weight and thus also high weight Moments of inertia, which have a disadvantageous effect on the bearings, for example via the torque change, and the considerable outlay in the steps of the blank processing.
  • the other group includes grooved camshafts, in which the cams are manufactured as individual parts and are then connected to a shaft in various ways.
  • the cams can be welded on, especially on a hollow shaft, or also pushed onto a pipe and shrunk onto it.
  • the tubular hollow body to be formed is simultaneously loaded by an internal pressure and an axial force acting at its ends.
  • Liquids or elastomers are suitable as the pressure medium.
  • the axial force is usually transmitted with rigid tools, such as pistons, punches and the like, which act directly or indirectly on the workpiece ends.
  • the invention is based on the problem of creating a method and a device for carrying it out, with which a cost-reducing production of elongated hollow bodies is achieved not only by saving on tools and work steps, but also by increasing the efficiency (higher output) and avoiding wall thickness reductions become.
  • the IHU method is now fundamentally different from the prior art not for expanding a hollow shaft to create a press fit or, as in the case of DE 35 21 206 AI, one additional axial fastening, but for the one-piece shaping of the bulges, preferably cams themselves made of tube or profile material, hereinafter referred to simply and not restrictively as “hollow body” or “hollow shaft” or “shaft”, which is surprising with successive deformation of the bulges (cams), various options, both extremely cost-effective and time-saving in terms of the process sequence, result in the production of a one-piece hollow body.
  • the various design options have in common that the hollow shaft is deformed in several steps, the cams being successively shaped with regard to their shape and / or their position on the shaft.
  • the cams can be brought into their final shape step by step and on the other hand they can also be formed one after the other in a desired sequence of their arrangement on the shaft.
  • these two options can also be overlaid.
  • the cams are formed one after the other from the shaft center to the shaft ends, which can be done in pairs in a particularly economical manner. It is also conceivable that the cams are formed from one shaft end to the other shaft end.
  • the considerable advantage of this procedure lies in the more cost-effective production, in particular when individual cams are no longer required, and in the fact that the calibration created that the axial material flow can take place freely in the respective forming zone.
  • the material supply from the pipe ends due to the axial application of force and feed movement is not impeded by upstream cam pairs, ie pipe material can be pushed freely into the respective forming zone. When this is formed, the next pair of cams is formed.
  • the cams can be positioned in a targeted manner against the pressure of several sliders or the like which can be controlled with regard to their retraction. be formed individually or in groups one after the other.
  • the slides can be pressurized at the desired time, individually or in pairs, depending on the application.
  • they can be moved away and force-controlled by hydraulic cylinders assigned to each slide, with no slides being required for the internal cams or the milled recesses associated with them in the tool when shaping from the shaft center to the shaft ends. since the shaping of the cams begins there, during which time the slides m in the other cutouts be printed against the outer wall of the hollow shaft so that no shaft deformation takes place at these points; there the cams are only formed at a later point in time.
  • the path control can also be carried out mechanically, specifically via a wedge strip which moves essentially parallel to the longitudinal axis of the hollow shaft and which has wedge cams acting directly on the stamps is, so that by moving the wedge strip accordingly, the slide is displaced, ie
  • the cutouts that are not to be acted on can be covered in a targeted manner, or the points can be released at which no cam or just one cam is to be formed.
  • the cam formation which takes place successively from the inside out can also take place in that the individual manufacturing steps are carried out in different tool areas, ie there is a change of the workpiece from one to the individual method steps Admission in the tool to the other is necessary, however, the design of the tool can thereby be made simpler and less expensive; in addition, in this case there are no active elements, such as slides or the like. to provide what is particularly important when there are no space problems, as with, for example, six cams and pairs of information from the inside out Three workpiece receptacles in the tool, each correspondingly provided with cutouts, are required.
  • the locally targeted shaping of the cams can also take place by means of inner mandrels to be inserted into the hollow shaft, which then effectively prevent the shaping at certain points in the same way as the previously explained slides, but in contrast to the sliders from the inside the hollow shaft.
  • Only the cams to be formed in each case (from the inside to the outside) are subjected (partially) to an internal pressure, so that reshaping can only take place there; the remaining areas are without pressure and therefore there is no forming force. That it is not held here against the internal pressure, as is the case with the slides, but instead the internal mandrel prevents the internal pressure from acting on the inner wall of the hollow shaft in the region of the cutouts, into which it is not yet necessary to deform.
  • the mechanically applied axial pressure together with the internal pressure only causes compressions and finally the desired formations where no internal mandrel covers the inner wall of the hollow shaft against internal pressure and where there are one or more cutouts.
  • two internal mandrels are preferably used, which are to be inserted on both sides of the hollow shaft and have an outside diameter which allows them to be inserted or retracted by the pistons which transmit the mechanical axial forces to the pipe ends.
  • This in turn will advantageous, locally successive shaping of the cams from the shaft center to the shaft end hm enables.
  • the inner arbors must be provided with coaxial through channels so that the pressure medium can reach the interior of the shaft.
  • This embodiment of the invention makes it possible to integrate a comparatively high number of cutouts in the tool at comparatively low tool costs.
  • Fig. 1 A basic tool without additional tools with inserted workpiece in the starting and
  • FIG. 2 shows a tool with details compared to the one shown in FIG. 1, with sliders in some mold nests that can be individually controlled and force-controlled via hydraulic cylinders;
  • Fig. 3 shows a wedge bar for controlling the stamp of the slide according to Fig. 2, shown schematically;
  • FIG. 4 shows a tool half with a plurality of receptacles for the step-by-step completion of the workpiece with the workpiece which is in the respective shaping state, cut schematically in plan view;
  • FIG. 5 shows a tool half in a further application variation with an inserted, partially finished workpiece (hollow shaft) and the inner mandrels partially covering the inner wall of the hollow shaft, schematically in plan view;
  • FIG. 6 shows a preformed hollow shaft as an output semi-finished product for use, for example, in a tool according to FIG. 1.
  • FIGS. 1 and 2 in the upper part of the drawing the workpiece m its final form is shown, while in the lower part the initial state or in FIG. 6 an initial intermediate stage are shown. 1 to 5, moreover, have in common that they schematically show tools which are fundamentally suitable for the hydroforming forming process, the so-called IHU process, and are preferably divided horizontally in two.
  • the stamps are provided at their free end with sealing heads which serve to seal the semi-finished product (tube) at the tube ends and to introduce the axial forces into the workpiece and to supply pressure to the interior of the workpiece.
  • the pressure is preferably applied via a pressure booster (constructed like a hydraulic cylinder) and can be increased (liquid inside the pressure booster is compressed) or reduced (liquid is relieved). - ⁇ ;
  • FIG. 1 shows a greatly simplified tool with an upper tool half 1 and a lower tool half 2, which in the closed state form the cavity 3 as a shape for the final shape of the camshaft.
  • the individual cams are shown here on one plane only for clarification; of course, they are generally radially offset.
  • the cavity 3 has corresponding cutouts 4, in the present case only because of the diagram, only three, which the corresponding wall areas of the hollow shaft are printed into.
  • the millings are part of the entire internal tool engraving (form nest) in which a workpiece is inserted.
  • the hollow tube 5 is inserted into the tool 1/2 with the camshaft geometry to be formed and is subjected to high axial pressure with an axial tool. fabric replenished. That is, the hollow shaft 5 is brought continuously from its initial state into its final state by the pressure plungers 7 applying axial pressure to the end faces of the hollow shaft 5 and at the same time the pressure medium is fed through the channels 9 and while under the influence of these two superimposed forces of pushing the pressure stamp inside the tool, the deformation takes place until the final state shown.
  • the tool in the exemplary embodiment according to FIG. 2, consists of an upper tool half 1 and a lower tool half 2, the cavity 3 of which is shaped in the desired geometry for the camshaft.
  • six cutouts 4 are provided in the tool for each six cams to be formed.
  • the print media feed channels 9 m with the stamps 7/8 are not shown for the sake of simplicity.
  • slides 11a and 11b which are shown only schematically, which can be moved in the cutouts in accordance with the double arrows shown, essentially perpendicular to the longitudinal axis of the hollow shaft 5, specifically with hydraulic cylinders 12a and 12b connected stamps 13a and 13b.
  • the slides 11a and 11b can be moved and controlled by force; in the starting position they are located with their forehead surface in the 97/46341 PC17EP97 / 02877
  • Drawing top position i.e. In the system on the outer wall of an inserted hollow shaft 5.
  • the two inner cutouts 4 have no slides.
  • the procedure is as follows: since the four slides 11a and b are in their advanced starting position, the internal cams 6 are first formed while axially pushing the shaft material in without the material flow being formed by the formation of the outer, i.e. the cam lying more towards the shaft ends is hindered. After the shaping of the inner two cams 6 has ended, the cylinders 12b initially lying on the outside of the finished cam and thus the slides 11b are retracted and the cams 6b are shaped next, again the axial material flow not being hampered here, since the shaping of the end cam 6a has not yet taken place. In the last section of the IHU deformation, the slides 11a are retracted and the corresponding cams 6a are formed.
  • FIG. 3 shows a number of wedge cams 15a and 15b corresponding to the number of slides 11a and 11b in an arrangement provided corresponding to the positions of the slide rams 13a and 13b.
  • the wedge bar 14 is arranged in the region of the hydraulic cylinders 12a and 12b and can be moved parallel to the longitudinal axis of the hollow shaft 5, the wedge cams 15a and 15b directly on the corresponding punches 13a and 13b act.
  • only a single hydraulic cylinder (not shown) is required, which moves the wedge bar 14 m in the direction of the horizontal double arrow in FIG. 3. 3, the punches 13a and 13b, on which the wedge cams 15a and 15b act directly, are shown in their retracted position, ie in the position in which the inner cams 6 are first formed.
  • Slider can be provided, which m correspondingly via stamps, between the wedge cams 15a and 15b lying cams, not shown here, are controlled.
  • FIG. 4 in which the lateral punches 7/8 are not shown, shows a particularly preferred embodiment of the invention, in which the lower tool halves 2 shown in the plan view m three mold cavities of different geometry (different number of millings) for the Workpiece are shown, wherein in each mold nest there is finished workpiece 5 in each stage.
  • the molding in the individual mold nests can be carried out simultaneously or in succession.
  • Fig. 4 makes it clear that the completion of a camshaft 5 provided with six cams takes place in three steps, with the hollow shaft 5 being deformed in the upper mold cavity in FIG. 4 until the two inner cams 6 are formed.
  • the semifinished product shaped in this way is then brought into the mold cavity shown below, which has two additional cutouts 4b into which the cams 6b are then deformed in this second stage.
  • the hollow shaft 5 is then brought into the lower mold cavity in FIG. 4, which is equipped with six cutouts 4, 4a, 4b, in which the deformation into the final state then takes place.
  • FIG. 5 - another preferred embodiment - shows a lower tool half 2 in which a camshaft with six cams 6 is to be produced, of which the two inner ones have already been completed.
  • the cams 6 are successively manufactured from the inside to the outside, for which purpose two internal mandrels 16 are used which, in the state shown, are inserted into the hollow shaft 5 at the end end so far that they oppose the areas inside the hollow shaft Protect internal pressure, which should only be deformed in the further course of the process m the outer cutouts 4a and 4b.
  • the inner arbors have an outer diameter that allows telescopic insertion into the hollow shaft 5 with a corresponding play on the inner wall thereof.
  • the inner mandrels 16 are each provided with a head seal 17 or wedge sealing rings which seal the tube or the hollow shaft 5 as soon as pressure is generated inside.
  • the punches 7/8 are designed in such a way that, on the one hand, as in the exemplary embodiments described so far, they have an outer diameter which allows them to be inserted into the tool recess, that is to say one which roughly corresponds to the outer diameter of the hollow shaft 5 corresponds, in contrast to the previous exemplary embodiments, however, to an enlarged passage, the diameter of which is so large that the inner mandrels can be telescopically extended and extended therein.
  • the punches 7/8 can still exert their axial force on the end faces of the hollow shaft 5, but at the same time the inner mandrels 16 can be moved.
  • the coaxial channel 9 for the pressure medium is now located in the interior thorns 16. This can be seen in detail from the sectional representation of the left half of the image.
  • the inner mandrels 16 are extended from the plungers 7/8 m lying on the end of the hollow shaft and the position shown in FIG. 5 is extended and the hollow shaft 5 is retracted, which is achieved by suitable, not shown, means provided at the outer end of the hollow punches 7/8 can occur, for which purpose the inner mandrels can project through the punches 7/8, for example, up to their outer end.
  • the two inner cams 6 m form in the manner shown.
  • the inner mandrels 16 are withdrawn so far outward that the area of the next cutouts 4b is released, so that the internal pressure can now act on these hollow shaft areas, which are then hmemformed these cutouts to form the cams 6b, specifically with simultaneous axial material replenishment from the pipe ends, the inner mandrels 16 being moved inwards by the amount of the material replenishment in order to avoid friction between the wedge seal 17 on the inner mandrels 16 and the inner wall of the pipe.
  • FIG. 6 Only to supplement the diverse application possibilities of the method according to the invention is shown in FIG. 6 an initial semi-finished product for a hollow shaft 5 which is to be formed into a camshaft with six cams and in the state shown in FIG. 6 by conventional methods such as upsetting Hollow shaft, transverse rollers, etc. is preformed, material accumulations 19 having been produced at the points at which the cams are to be formed, in order to counteract the reduction in wall thickness and a possibly insufficient expansion capacity of the material.
  • Such a starting semi-finished product is suitable, for example, for processing in a tool, as shown in FIGS. 1 and 2, and also reduces the axial material flow due to the material accumulations.
  • the invention is used for the production of preferably elongated hollow bodies, which are particularly versatile in the automotive industry.

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Abstract

Für eine kostensenkende Herstellung von länglichen Hohlkörperbauteilen (5), insbesondere Nockenwellen, nicht nur unter Einsparung von Werkzeugen und Arbeitsschritten, sondern auch unter Steigerung der Ausbringung, werden mit dem Innenhochdruck-Umformen derart Ausbauchungen bzw. Nocken (6) einstückig aus einer Hohlwelle (5) ausgeformt, dass die Ausbauchungen (6) hinsichtlich ihrer Gestalt und/oder ihrer Position in mehreren Schritten ausgeformt werden können.

Description

"Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Nocken¬ wellen"
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen länglicher Hohlkörper, insbesondere Nockenwellen, sowie eine Vorrichtung zum Durchfuhren dieses Verfahrens.
Stand der Technik
Es ist eine Vielzahl von Herstellungsverfahren für Nockenwellen bekannt. Dabei kann im wesentlichen in zwei Gruppen unterschieden werden.
Zur ersten Gruppe gehört die konventionell hergestellte Nockenwelle, die entweder geschmiedet oder als Rohling gegossen wird, und zwar sowohl als Vollkorper als auch als Schalenhartguß, wobei beide Halbfabrikate dann wei- teren Bearbeitungsschritten zu unterwerfen sind, namlich zunächst einer mechanischen, spanenden, sodann der Oberflachenvergutung mit nachfolgender Wärmebehandlung und schließlich dem Schleifen der Lagersitze und Nocken. Die Nachteile derart hergestellter Nockenwellen bestehen insbesondere in ihrem hohen Gewicht und damit auch hohen Trägheitsmomenten, die sich nachteilig z.B. über die Drehmomentveranderung auf die Lager auswirken, sowie dem erheblichen Aufwand bei den Schritten der Rohlingsbear¬ beitung.
Zur anderen Gruppe gehören gefugte Nockenwellen, bei denen die Nocken als Einzelteile hergestellt und dann m verschiedener Weise mit einer Welle verbunden werden. So können die Nocken beispielsweise aufgeschweißt werden, speziell auf eine Hohlwelle, oder auch auf ein Rohr aufgeschoben und auf dieses aufgeschrumpft werden. Für die letztgenannte Herstellungsweise ist es bekannt, das Rohr bzw. die Hohlwelle mit den aufgeschobenen Nocken in ein entsprechend ausgeformtes Werkzeug zu legen und das Rohr nach dem Innenhochdruck-Umformverfahren (IHU- Verfahren) aufzuweiten, wobei sich die Nocken elastisch und das Rohr plastisch aufweiten, so daß ein fester Sitz der Nocken auf dem Rohr bzw. der Hohlwelle durch Preßpassung geschaffen wird.
Bei dem IHU-Verfahren wird der umzuformende, rohrformige Hohlkörper gleichzeitig durch einen Innendruck und eine an seinen Enden wirkende Axialkraft belastet. Als Druckmedium sind Flüssigkeiten oder Elastomere geeignet. Die Axialkraft wird in aller Regel mit starren Werkzeugen übertragen, wie Kolben, Stempel und dgl., die direkt oder indirekt auf die Werkstuckenden einwirken.
Beispiele für im obigen Sinne gefugte bzw. aufgebaute Wellen sind aus der DE 34 09 541 AI und der DE 35 21 206 AI bekannt. Beiden bekannten Vorschlagen ist die aufwen¬ dige Sonderherstellung der auf der Welle zu befestigen- den Funktionsteile gemeinsam, deren Einzelherstellung, insbesondere im Falle von Nocken erhebliche Kosten ver¬ ursacht, ganz davon abgesehen, daß das gesamte Handling im Zusammenhang mit den für die Fügeoperation erfor- derlichen Schritten aufwendig ist.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu seiner Durchführung zu schaffen, mit denen eine kostensenkende Herstellung von länglichen Hohlkörpern nicht nur unter Einsparung von Werkzeugen und Arbeitsschritten, sondern auch unter Steigerung des Wirkungsgrades (höhere Ausbringung) sowie Vermeidung von Wanddickenreduzierungen erreicht werden.
Gelöst wird das Problem mit den Merkmalen des Hauptan¬ spruchs, d.h. das IHU-Verfahren wird nunmehr im grund- sätzlichen Unterschied zum Stand der Technik nicht zum Aufweiten einer Hohlwelle zur Schaffung eines Preßsitzes oder, wie im Falle der DE 35 21 206 AI, einer zu¬ sätzlichen axialen Befestigung, sondern für die ein¬ stückige Ausformung der Ausbauchungen, vorzugsweise Nocken selbst aus Rohr- bzw. Profilmaterial nachfolgend vereinfachend und nicht beschränkend als "Hohlkörper" bzw. "Hohlwelle" oder "Welle" bezeichnet - angewandt, wodurch sich überraschend bei sukzessivem Verformen der Ausbauchungen (Nocken) verschiedene sowohl äußerst kostengünstige als auch vom Verfahrensablauf zeitsparende Möglichkeiten zur Herstellung eines ein¬ stückigen Hohlkörpers ergeben. Dabei ist m Weiterbildung der Erfindung den verschiede¬ nen Ausfuhrungsmoglichkeiten gemeinsam, daß die Hohl¬ welle in mehreren Schritten verformt wird, wobei die Nocken hinsichtlich ihrer Gestalt und/oder ihrer Posi¬ tion auf der Welle sukzessiv ausgeformt werden. Damit ist gemeint, daß, wie auch die nachfolgenden Ausfuh¬ rungen im einzelnen noch zeigen werden, einerseits die Nocken stufenweise m ihre Endform gebracht werden kon- nen und andererseits aber auch in einer gewünschten Reihenfolge ihrer Anordnung auf der Welle nacheinander ausgeformt werden können. Selbstverständlich können diese beiden Möglichkeiten auch überlagert werden.
So werden bei einer bevorzugten Ausfuhrung der Erfindung die Nocken von der Wellenmitte zu den Wellenenden hin nacheinander ausgeformt, was in besonders ökonomischer Weise paarweise geschehen kann. Denkbar ist es auch, daß die Nocken von einem Wellenende zum anderen Wellenende ausgeformt werden. Der erhebliche Vorteil dieses Vorgehens liegt m der kostengünstigeren Herstellung, insbesondere beim Wegfall der Einzelherstellung von Nocken sowie in dem mit der Eichung geschaffenen Um¬ stand, daß der axiale Materialfluß ungehindert m die jeweilige Umformzone erfolgen kann. Der Materialnach- schub von den Rohrenden durch die axiale Kraftbeauf¬ schlagung und Vorschubbewegung wird erfindungsgemaß nicht durch vorangelagerte Nockenpaare behindert, d.h., Rohrmatenal kann ungehindert m die jeweilige Umform- zone nachgeschoben werden. Wenn diese ausgeformt ist, erfolgt die Ausformung des nächsten Nockenpaares. Daraus folgt der Vorteil, daß durch die axial erzeugten Druck- Spannungen größere Umformgrade des Rohrmaterials er¬ reicht werden können, die über der Bruchdehnung des Werkstoffs liegen. Außerdem ist die Wandstarkenreduzie- rung m der Umformzone (auszuformender Nocken) wesent- lieh geringer, d.h. es ergibt sich gleichmäßigerer Wandstarkenverlauf, d.h. es wird höhere Bauteilstabili- tat erreicht. Für die praktische Anwendung kommen mehre¬ re Möglichkeiten in Frage.
So können die Nocken positionsmaßig gezielt gegen den Druck mehrerer, hinsichtlich ihres Ruckzugs steuerbarer Schieber od.dgl. einzeln oder gruppenweise nacheinander ausgeformt werden.
Für diese und die nachfolgenden Ausfuhrungsmoglichkeiten gilt im Zusammenhang mit der zuvor angegebenen Möglichkeit, die Nocken von der Wellenmitte zu den Wel¬ lenenden hin nacheinander auszuformen, der besondere Vorteil, daß durch die Steuerung des Werkstoffflusses m die innenliegenden Bereiche, d.h. in der Wellenmitte keine hohe Werkstoffabstreckung eintritt, da wahrend des Ausformens der innenliegenden Nocken der Werkstofffluß beim axialen Werkstoffnachschub durch davor gelagerte Nocken nicht behindert wird. Darüber hinaus ist es dadurch möglich, Nockenwellen aus Werkstoffen mit einem geringeren Dehnvermogen, mit hoher Nockenhohe sowie mit vergleichsweise zahlreichen Nockenpaaren und Lagersit¬ zen, wie sie beispielsweise für 12-Zylιndermotoren benotigt werden, herzustellen. Außerdem ergeben sich geringere Werkstoffanstauchungen an den Bauteilenden so¬ wie em gleichmaßigerer Wandstarkenverlauf, mit der weiteren vorteilhaften Möglichkeit, gegebenenfalls die Wandstärke insgesamt zu reduzieren.
Bei der Erfindung ist der Einsatz verschiedenster kalt- umformbarer Werkstoffe, wie beispielsweise "tailored blanks", "tailored tubes", sowie neben einlagigen auch duale Werkstoffe - wie z.B. Stahl /Stahl- oder Stahl/Aluminium-Kombinationen, Sandwichhohlkorper oder beschichtete Hohlkörper, möglich; für die Kombination Stahl/Aluminium wird Stahl vorzugsweise als äußerer und Aluminium als innerer Tragerstoff vorgesehen. Dadurch werden erheblich verbesserte Werkstuckeigenschaften er¬ reicht; der Stahlmantel bringt bessere Verschleiß-, War- mebehandlungs- und Drehmomenteigenschaften mit sich, wahrend die innere Aluminiumlage ein gutes Stutzmaterial darstellt und zu Gewichtsvorteilen fuhrt. Als mehrlagi¬ ges Ausgangshalbzeug für die erfindungsgemaße Ausformung kann eine Schrumpfsitz-Kombination dienen, jedoch ist es auch möglich, dieses Halbzeug durch Zuemander-Extrudie- ren oder im Stranggußverfahren herzustellen.
Bei der zuvor angesprochenen Variante können die Schie¬ ber zum gewünschten Zeitpunkt druckbeaufschlagt sein, und zwar einzeln oder paarweise, je nach Anwendungsfall . Sie sind bei einer bevorzugten Ausfuhrungsmoglichkeit durch jedem Schieber zugeordnete Hydraulikzylinder weg- und kraftsteuerbar, wobei beim Ausformen von der Wel¬ lenmitte her zu den Wellenenden hm für die m- nenliegenden Nocken bzw. die diesen zugehörigen Aus- frasungen im Werkzeug keine Schieber erforderlich sind, da dort die Ausformung der Nocken beginnt, wahrend wel¬ cher Zeit m den übrigen Ausfrasungen die Schieber bis gegen die Außenwand der Hohlwelle gedruckt werden, so daß an diesen Stellen keine Wellenverformung stattfin¬ det; dort werden die Nocken erst zu einem spateren Zeitpunkt ausgebildet.
Alternativ zur hydraulischen Druckbeaufschlagung der Schieber bzw. ihrer Kolben oder Stempel, kann die Weg¬ steuerung auch mechanisch erfolgen, und zwar über eine sich im wesentlichen parallel zur Langsachse der Hohl- welle bewegende Keilleiste, die mit auf die Stempel di¬ rekt einwirkenden Keilnocken versehen ist, so daß durch entsprechendes Bewegen der Keilleiste eine Wegverstel¬ lung der Schieber erfolgt, d.h. auch mit dieser Ausfuh¬ rung können gezielt die jeweils nicht zu beaufschlagen- den Ausfrasungen abgedeckt bzw. die Stellen freigegeben werden, an denen kein bzw. gerade ein Nocken ausgeformt werden soll.
Die von innen nach außen nacheinander erfolgende Nocken- ausformung kann nach emer besonders bevorzugten Ausfuh¬ rungsmoglichkeit der Erfindung auch dadurch geschehen, daß die einzelnen Herstellungsschπtte in unterschiedli¬ chen Werkzeugbereichen durchgeführt werden, d.h. es ist zwischen den einzelnen Verfahrensschritten zwar ein Wechsel des Werkstucks von einer Aufnahme im Werkzeug zur anderen erforderlich, jedoch kann dadurch die Aus¬ fuhrung des Werkzeugs einfacher und kostengünstiger ge¬ staltet werden; außerdem sind in diesem Fall keine Ak¬ tivelemente, wie Schieber od.dgl. vorzusehen, was lns- gesamt vor allem dann zum Tragen kommt, wenn es keine Platzprobleme gibt, da bei beispielsweise sechs Nocken und paarweise von innen nach außen erfolgender Ausfor- mung drei jeweils entsprechend mit Ausfrasungen verse¬ hene Werkstuckaufnahmen im Werkzeug erforderlich sind.
Alternativ kann die örtlich gezielte Ausformung der Nocken auch durch in die Hohlwelle einzuführende Innen¬ dorne geschehen, die dann in wirkungsmaßig gleicher Weise, wie die zuvor erläuterten Schieber, die Ausfor¬ mung an gewissen Stellen zunächst verhindern, allerdings im Unterschied zu den Schiebern vom Innern der Hohlwelle her. Nur die jeweils auszuformenden Nocken (von innen nach außen) werden mit einem Innendruck (partiell) beaufschlagt, so daß nur dort eine Umformung erfolgen kann; die restlichen Bereiche sind ohne Druck¬ beaufschlagung und damit wirkt dort auch keine Umform- kraft. D.h. es wird hier nicht wie bej den Schiebern ge¬ gen den Innendruck gehalten, sondern es wird durch den Innendorn verhindert, daß die Innenwandung der Hohlwelle im Bereich der Ausfrasungen, in die noch nicht hinemverformt werden soll, vom Innendruck beaufschlagt wird. Somit bewirkt der mechanisch aufgebrachte Axialdruck zusammen mit dem Innendruck nur dort Stauchungen und schließlich die gewünschten Aus¬ formungen, wo kein Innendorn die Hohlwelleninnenwand ge¬ gen Innendruck abdeckt und sich em oder mehrere Aus- frasungen befinden.
In praktischer Ausfuhrung werden vorzugsweise zwei In¬ nendorne verwendet, die beidseitig m die Hohlwelle ein¬ zuschieben sind und einen Außendurchmesser besitzen, der es zulaßt, daß sie m die die mechanischen Axialkrafte auf die Rohrenden übertragenden Kolben eingeführt bzw. eingezogen werden können. Dadurch wird wiederum die vorteilhafte, örtlich sukzessive Ausformung der Nocken von der Wellenmitte ausgehend zum Wellenende hm ermög¬ licht. Selbstverständlich müssen die Innendorne mit koa¬ xialen durchgehenden Kanälen versehen sein, damit das Druckmedium m das Welleninnere gelangen kann.
Diese Ausgestaltung der Erfindung erlaubt es, bei ver¬ gleichsweise niedrigen Werkzeugkosten eine vergleichs¬ weise hohe Zahl von Ausfrasungen im Werkzeug zu mte- grieren.
Es sei erwähnt, daß es im Rahmen der Erfindung auch mög¬ lich ist, von einem Halbzeug auszugehen, das durch kon¬ ventionelle Verfahren, beispielsweise durch Stauchen und/oder Querwalzen einer Hohlwelle vorgeformt wird. Dies bietet die Möglichkeit, an den Stellen der Hohl¬ welle, an denen Nocken ausgeformt werden sollen, Materi- alanhaufungen vorzusehen, um der Wanddickenreduzierung und einem möglicherweise nicht ausreichenden Dehnvermo- gen des Werkstoffes entgegenzuwirken.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Anhand der beigefugten Zeichnungen, in denen vorteil- hafte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt sind, werden nachfolgend weitere Einzelheiten und Vorteile dargelegt. Es zeigen:
Fig. 1 Ein Werkzeug im Grundaufbau ohne Zusatzwerkzeu- ge mit eingelegtem Werkstuck im Ausgangs- und
Endzustand, schematisch m geschnittener Sei¬ tenansicht; Fig. 2 ein Werkzeug mit Einzelheiten gegenüber dem in Fig. 1 dargestellten, mit individuell über Hy¬ draulikzylinder weg- und kraftsteuerbaren Schiebern in einigen Formnestern;
Fig. 3 eine Keilleiste zur Steuerung der Stempel der Schieber gemäß Fig. 2, schematisch dargestellt;
Fig. 4 eine Werkzeughalfte mit mehreren Aufnahmen zur stufenweisen Fertigstellung des Werkstucks mit dem sich im jeweiligen Ausformzustand befin¬ denden Werkstuck, schematisch m Draufsicht, geschnitten;
Fig. 5 eine Werkzeughalfte m einer weiteren Anwen¬ dungsvariation mit eingelegtem, partiell fer¬ tiggestellten Werkstuck (Hohlwelle) und die In¬ nenwand der Hohlwelle teilweise abdeckenden Innendornen, schematisch in Draufsicht, ge¬ schnitten;
Fig. 6 eine vorgeformte Hohlwelle als Ausgangshalbzeug zum Einsatz beispielsweise m ein Werkzeug gemäß Fig. 1.
Wege zur Ausfuhrung der Erfindung
Bevor auf die Darstellungen im einzelnen eingegangen wird, seien einige grundlegende Bemerkungen vorange¬ stellt. So ist zunächst zu beachten, daß in den Fig. 1 und 2 im m der Zeichnung oberen Teil das Werkstuck m seiner endgültigen Form dargestellt ist, wahrend im un¬ teren Teil der Ausgangszustand bzw. m Fig. 6 ein an¬ fangliches Zwischenstadium gezeigt sind. Den Fig. 1 bis 5 ist im übrigen gemeinsam, daß sie schematisch Werk- zeuge zeigen, die grundsätzlich für das Innenhochdruck- Umformverfahren, das sogenannte IHU-Verfahren geeignet und vorzugsweise horizontal zweigeteilt sind. Sie weisen eine oder mehrere in ihrer Form nachfolgend noch naher zu beschreibende Ausnehmungen (Werkzeuginnengravur) auf, in die das zu verformende Werkstuck, im vorliegenden Fall eine Hohlwelle eingelegt und dann von seitlich außerhalb des Werkzeugs angeordneten, m bekannter Weise betatigbaren Stempel stirnseitig axial wirkenden Kräften ausgesetzt wird, wobei gleichzeitig ein Druckmedium m das Innere der Hohlwelle gedruckt wird, so daß das Werkstuck durch einen hohen Innendruck und eine an den Rohrenden wirkende Axialkraft belastet wird. Dadurch erfolgt das gewünschte Ausbauchen im geschlossenen Werkzeug. Die seitlichen Stempel sind m ihrem Durchmesser so bemessen, daß sie in das Werkzeug einge¬ schoben werden können und die Hohlwelle stauchen, und besitzen koaxial verlaufende Kanäle, durch die das Druckmedium in das Innere der Hohlwelle gelangen kann. Die Stempel sind an ihrem freien Ende mit Dichtkopfen versehen, die zum Abdichten des Halbzeuges (Rohr) an den Rohrenden und zum Einleiten der Axialkrafte in das Werkstuck sowie zur Druckzufuhr in das Innere des Werk¬ stucks dienen. Vorzugsweise wird der Druck über einen Druckubersetzer aufgebracht (aufgebaut wie ein Hydrau- likzylinder) und kann erhöht (Flüssigkeit im Innern des Druckubersetzers wird komprimiert) oder verringert (Flüssigkeit wird entlastet) werden. - ι;
In Fig. 1 ist zur generellen Erläuterung stark verein¬ facht em Werkzeug mit einer oberen Werkzeughalfte 1 und einer unteren Werkzeughalfte 2 dargestellt, die m geschlossenem Zustand den Hohlraum 3 als Form für die endgültige Gestalt der Nockenwelle bilden. Dabei ist zu bemerken - und dies gilt auch für die übrigen Darstel¬ lungen der anderen bevorzugten Ausfuhrungsbeispiele - daß hier nur zur Verdeutlichung die einzelnen Nocken m einer Ebene dargestellt sind; selbstverständlich sind sie in aller Regel radial winkelversetzt. Der Hohlraum 3 weist an den Stellen, an denen sich letztendlich die Nocken befinden sollen, entsprechende Ausfrasungen 4 auf, im vorliegenden Fall lediglich wegen der Pπnzip- darstellung nur drei, m die die entsprechenden Wandbe¬ reiche der Hohlwelle hineingedruckt werden. Die Aus¬ frasungen sind Teil der gesamten Werkzeuginnengravur (Form-nest) , m die em Werkstuck eingelegt wird.
In der unteren Hälfte der Fig. 1 ist der Anfangszustand der Hohlwelle 5 dargestellt, wahrend die obere Darstel¬ lung ihren Endzustand mit den fertiggeformten Nocken 6 zeigt, d.h. die erfindungsgemaß emstuckig hergestellte Nockenwelle. Mit 7 sind die seitlichen Druckstempel mit ihren Druckstempelkopfen 8 bezeichnet, die gemäß der linken Schnittdarstellung einen durchgehenden koaxialen Kanal 9 aufweisen, durch den das Druckmedium in das Innere der Hohlwelle 5 gelangt.
Bei dieser Ausführungsform wird das Hohlrohr 5 in das Werkzeug 1/2 mit der zu formenden Nockenwellengeometrie eingelegt und durch Innenhochdruck mit axialem Werk- stoffnachschub umgeformt. D.h. die Hohlwelle 5 wird von ihrem Ausgangszustand kontinuierlich in ihren Endzustand gebracht, indem die Druckstempel 7 m Anlage an die Stirnflachen der Hohlwelle 5 Axialdruck aufbringen und gleichzeitig das Druckmedium durch die Kanäle 9 zu¬ geführt wird und unter dem Einfluß dieser beiden sich überlagernden Kräfte wahrend des Nachschiebens der Druckstempel m das Innere des Werkzeugs die Verformung bis zum gezeigten Endzustand erfolgt.
Für die nachfolgenden Ausfuhrungsformen werden für der Fig. 1 entsprechende Teile dieselben Bezugsziffern ver¬ wendet.
Bei dem Ausfuhrungsbeispiel gemäß Fig. 2 besteht das Werkzeug, wie zuvor ausgeführt, aus einer oberen Werk¬ zeughalfte 1 und einer unteren Werkzeughalfte 2, deren Hohlraum 3 in der gewünschten Geometrie für die Nocken¬ welle ausgeformt ist. Dabei sind bei diesem Ausfuh- rungsbeispiel sechs Ausfrasungen 4 für jeweils sechs zu formende Nocken im Werkzeug vorgesehen. Die Druckmedi- enzufuhr-Kanale 9 m den Stempeln 7/8 sind der Einfach¬ heit halber nicht gezeigt. In den jeweils äußeren, d.h. zum Wellenende hm gelegenen Ausfrasungen 4a und 4b sind hier nur schematisch dargestellte Schieber 11a bzw. 11b vorgesehen, die in den Ausfrasungen entsprechend den dargestellten Doppelpfeilen im wesentlichen senkrecht zur Langsachse der Hohlwelle 5 bewegbar sind, und zwar über mit Hydraulikzylindern 12a bzw. 12b verbundene Stempel 13a bzw. 13b. Dadurch sind die Schieber 11a und 11b weg- und kraftsteuerbar; in der Ausgangsposition befinden sie sich mit ihrer Stirnflache m der in der 97/46341 PC17EP97/02877
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Zeichnung oberen Position, d.h. m Anlage an der Außen¬ wand emer eingelegten Hohlwelle 5. Die beiden inneren Ausfrasungen 4 besitzen keine Schieber.
Der Verfahrensablauf ist folgender: Da sich die vier Schieber 11a und b m ihrer vorgefahrenen Ausgangsposi¬ tion befinden, werden unter axialem Nachschieben von Wellenwerkstoff zunächst die mnenliegenden Nocken 6 ausgeformt, ohne daß der Werkstofffluß durch Bildung der äußeren, d.h. der mehr zu den Wellenenden hm liegenden Nocken behindert wird. Nach beendeter Ausformung der in¬ neren beiden Nocken 6 werden die nach außen zunächst den fertiggeformten Nocken liegenden Zylinder 12b und damit die Schieber 11b zurückgefahren und die Nocken 6b als nächstes ausgeformt, wobei auch hier wiederum der axiale Werkstofffluß nicht behindert wird, da die Ausformung der endseitigen Nocken 6a noch nicht erfolgt. Im letzten Abschnitt der IHU-Verformung werden die Schieber 11a zurückgefahren und die entsprechenden Nocken 6a ausgeformt.
Anstelle der hydraulischen Betätigung der Schieber 11a und 11b kann deren Steuerung und Bewegung auch mecha¬ nisch erfolgen. Hierfür ist in Fig. 3 eine Keilleiste 14 dargestellt, die eine der Anzahl der Schieber 11a und 11b entsprechende Anzahl von Keilnocken 15a bzw. 15b in emer entsprechend den Positionen der Schieberstempel 13a und 13b vorgesehener Anordnung zeigt. Die Keilleiste 14 wird in diesem Fall im Bereich der Hydraulikzylinder 12a und 12b angeordnet und ist parallel zur Längsachse der Hohlwelle 5 bewegbar, wobei die Keilnocken 15a und 15b auf die entsprechenden Stempel 13a bzw. 13b direkt einwirken. In diesem Fall ist nur em einziger nicht dargestellter Hydraulikzylinder erforderlich, der die Keilleiste 14 m Richtung des horizontalen Doppelpfeils in Fig. 3 bewegt. Bei der Position gemäß Fig. 3 sind die Stempel 13a und 13b, auf die die Keilnocken 15a bzw. 15b direkt einwirken, m ihrer eingefahrenen Position, d.h. in der Position dargestellt, in der zunächst die innenliegenden Nocken 6 ausgeformt werden.
Durch Verfahren der Keilleiste 14 nach links (m Fig. 3) werden bei gleichzeitiger Innendruckbeaufschlagung der Hohlwelle 5 die Schieber 11a und 11b in Fig. 2 nach un¬ ten gedruckt, da deren Stempel 13a bzw. 13b entlang der Schräge der Keilnocken 15a bzw. 15b nach unten auswei- chen können.
Mit einer derartigen Keilleiste ist eine direkte Steue¬ rung im Sinne des im Zusammenhang mit der Fig. 2 zuvor erläuterten Verfahrensablaufes möglich, da, wie Fig. 3 ebenfalls zeigt, die mnenliegenden Keilleisten eine kürzere Stirnflache besitzen, d.h. bei einer Linksbewe¬ gung gelangen die Stempel 13b vor den Stempeln 13a in den Bereich der Schräge der Keilnocken 15b, so daß dann zunächst die Ausformung der Nocken 6b erfolgt, bevor die der Nocken 6a einsetzt, was zu dem Zeitpunkt geschieht, m dem die Stempel 13a in den Bereich der Schräge der Keilnocken 15a gelangen.
Um den Werkstofffluß beim Ausformen der inneren Nocken 6 noch zu verbessern, können auch in den Ausfrasungen 4
Schieber vorgesehen sein, die m entsprechender Weise über Stempel von entsprechend zwischen den Keilnocken 15a und 15b liegenden, hier nicht dargestellten Nocken gesteuert werden.
Fig. 4, in der die seitlichen Stempel 7/8 nicht darge- stellt sind, zeigt eine besonders bevorzugte Ausfüh¬ rungsform der Erfindung, bei der in der m Draufsicht dargestellten unteren Werkzeughalfte 2 drei Formnester unterschiedlicher Geometrie (unterschiedliche Anzahl von Ausfrasungen) für das Werkstuck gezeigt sind, wobei m jedem Formnest em in jeweils dieser Stufe fertigge¬ stelltes Werkstuck 5 liegt. Das Ausformen in den einzel¬ nen Formnestern kann gleichzeitig oder nacheinander durchgeführt werden.
Fig. 4 macht deutlich, daß die Fertigstellung einer mit sechs Nocken versehenen Nockenwelle 5 in drei Schritten erfolgt, wobei in einem ersten Verfahrensschritt die Hohlwelle 5 in dem in Fig. 4 oberen Formnest verformt wird, bis die beiden innenliegenden Nocken 6 ausgeformt sind. Das derart ausgeformte Halbzeug wird dann in das darunter dargestellte Formnest gebracht, das zwei zu¬ sätzliche Ausfrasungen 4b aufweist, in die m dieser zweiten Stufe dann die Nocken 6b hmemverformt werden. Schließlich wird die Hohlwelle 5 dann m das in Fig. 4 untere, mit sechs Ausfrasungen 4, 4a, 4b ausgerüstete Formnest verbracht, in dem dann die Verformung in den Endzustand erfolgt.
Fig. 5 - eine ebenfalls bevorzugte Ausführungsform - zeigt eine untere Werkzeughalfte 2, in der eine Nocken¬ welle mit sechs Nocken 6 herzustellen ist, von denen die beiden inneren bereits fertiggestellt sind. Auch mit diesem Werkzeug werden die Nocken 6 sukzessiv von innen nach außen gefertigt, wozu zwei Innendorne 16 eingesetzt werden, die im dargestellten Zustand emer Zwischenfer¬ tigungsstufe soweit endseitig m die Hohlwelle 5 einge- schoben sind, daß sie im Innern der Hohlwelle die Berei¬ che gegen Innendruck schützen, die erst im weiteren Ver¬ fahrensablauf m die äußeren Ausfrasungen 4a und 4b ver¬ formt werden sollen. Dazu haben die Innendorne einen Außendurchmesser, der em teleskopartiges Einschieben in die Hohlwelle 5 mit einem entsprechenden Spiel zu deren Innenwand gestattet. An ihrem freien, mnenliegenden Ende sind die Innendorne 16 jeweils mit einer Kopfdich¬ tung 17 bzw. Keildichtrmgen versehen, die das Rohr bzw. die Hohlwelle 5 abdichten, sobald im Innern em Druck erzeugt wird. Je hoher der Druck ist, umso großer wird die Dichtkraft der Keildichtrmge; die Kraft zum Abdich¬ ten wird somit durch den Innendruck erzeugt.
Die Stempel 7/8 sind in diesem Fall derart gestaltet, daß sie einerseits, wie m den bisher beschriebenen Aus¬ fuhrungsbeispielen, einen ihr Einfuhren in die Werkzeug- ausnehmung gestattenden Außendurchmesser haben, also einen solchen, der etwa dem Außendurchmesser der Hohl¬ welle 5 entspricht, im Unterschied zu den bisherigen Ausfuhrungsbeispielen jedoch eine erweiterte Durchfuh¬ rung, deren Durchmesser so groß ist, daß darin die In¬ nendorne teleskopartig em- und ausgefahren werden kön¬ nen. Somit können die Stempel 7/8 nach wie vor ihre Axialkraft auf die endseitigen Stirnflachen der Hohl- welle 5 ausüben, gleichzeitig jedoch m ihnen die Innen¬ dorne 16 verfahren werden. Der koaxiale Kanal 9 für das Druckmedium befindet sich nunmehr jeweils m den Innen- dornen 16. Dies geht im einzelnen aus der Schnittdar¬ stellung der linken Bildhalfte hervor.
Mit dieser Konzeption ist folgender Verfahrensablauf zu erreichen: Zunächst werden die Innendorne 16 aus den endseitig an der Hohlwelle anliegenden Stempeln 7/8 m die in Fig. 5 dargestellte Position aus- und m die Hohlwelle 5 eingefahren, was durch geeignete, hier nicht dargestellte, am äußeren Ende der Hohlstempel 7/8 vor- gesehene Mittel geschehen kann, wozu die Innendorne die Stempel 7/8 beispielsweise bis zu deren äußeren Ende durchragen können. Bei der nun folgenden lokalen Innen- druckbeaufschlagung bilden sich die beiden inneren Nocken 6 m der dargestellten Weise aus.
Als nächstes werden die Innendorne 16 so weit nach außen zurückgezogen, daß der Bereich der nachstliegenden Aus¬ frasungen 4b freigegeben wird, so daß der Innendruck nun auf diese Hohlwellenbereiche einwirken kann, die dann m diese Ausfrasungen zur Bildung der Nocken 6b hmemverformt werden, und zwar bei gleichzeitigem axia¬ len Werkstoffnachschub von den Rohrenden her, wobei die Innendorne 16 um den Betrag des Werkstoffnachschubs mit nach innen bewegt werden, um eine Reibung zwischen dem Keildichtrmg 17 an den Innendornen 16 und der Rohrm- nenwand zu vermeiden.
Nach dem Ausformen dieses zweiten Nockenpaares 6b er¬ folgt jeweils der Abbau des Innendrucks, so daß die Dichtkraft an den Keildichtrmgen 17 auf ein Minimum (elastischer Eigenanteil der Keildichtrmge) reduziert wird. Danach werden die Innendorne 16 noch weiter nach außen gefahren und das nächste Nockenpaar 6a ausgeformt.
Auch bei dieser Version kann em optimaler Werkstoff- nachschub erreicht werden, da bei jeder Verfahrensstufe - die Nockenausformung erfolgt, wie bereits mehrfach auch im Zusammenhang mit den zuvor beschriebenen Aus- fuhrungsbeispielen erwähnt, schrittweise von der Wel¬ lenmitte zu ihren Enden hm - der Werkstoff ungehindert von den Enden her nachgeschoben werden kann, da in den nicht druckbeaufschlagten Bereichen die Verformung noch nicht erfolgt.
Nur zur Ergänzung der vielfaltigen Anwendungsmoglich- keiten des erfindungsgemaßen Verfahrens ist in Fig. 6 em Ausgangshalbzeug für eine Hohlwelle 5 dargestellt, das zu einer Nockenwelle mit sechs Nocken ausgeformt werden soll und in den in Fig. 6 dargestellten Zustand durch konventionelle Verfahren, wie Stauchen der Hohl- welle, Querwalzen etc. vorgeformt wird, wobei an den Stellen, an denen die Nocken ausgeformt werden sollen, Materialanhaufungen 19 erzeugt worden sind, um der Wand- dickenreduzierung und einem möglicherweise nicht aus¬ reichenden Dehnvermogen des Werkstoffes entgegenzuwir- ken. Em solches Ausgangshalbzeug eignet sich bei¬ spielsweise zur Verarbeitung m einem Werkzeug, wie es m Fig. 1 und 2 dargestellt ist, und reduziert aufgrund der Materialanhaufungen auch den axialen Werkstofffluß. Gewerbliche Anwendbarkeit
Die Erfindung dient dem Herstellen vorzugsweise längli¬ cher Hohlkörper, die insbesondere m der AutomobilIndu¬ strie vielseitige Anwendung finden.

Claims

"Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen vonNockenwellen"Patentansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen vorzugsweise länglicher Hohlkörper mit mindestens einer Ausbauchung, insbe¬ sondere von Nockenwellen, mit Hilfe des Innenhoch¬ druck-Umformverfahrens (IHU-Verfahren) , dadurch ge- kennzeichnet, daß die Ausbauchungen (Nocken) einzeln oder nacheinander unter vorzugsweise axial erfolgen¬ dem Nachschieben von Werkstoff ausgeformt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ausformen der vom Nachschiebewerkzeug am entferntesten liegenden Ausbauchung begonnen und schrittweise auf das Nachschiebewerkzeug zugearbei¬ tet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Ausbauchungen gegen den Druck meh¬ rerer druck- und/oder wegsteuerbarer Schieber ein- 97/46341 PC17EP97/02877
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zeln oder gruppenweise nacheinander ausgeformt wer¬ den.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Herstellungsschritte m unter¬ schiedlichen Werkzeugbereichen durchgeführt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß eine örtlich gezielte Ausformung der Ausbauchungen durch mindestens einen m den Hohlkör¬ per einzuführenden, in diesem langsbeweglichen, die Positionen der gerade nicht auszuformenden Aus¬ bauchungen abdeckenden Innendorn gesteuert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrwandiges hohlkorperformiges Halbzeug verarbeitet wird.
7. Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens nach ei- nem der Ansprüche 1 bis 6 mit
einem mehrteiligen, den Hohlkörper (5) aufneh¬ menden, einem Ausfrasungen (4) für die auszuformenden Ausbauchungen (6) aufweisenden Werkzeug (1, 2) und zwei koaxial, jedoch entgegengesetzt je auf em Hohlkorperende stauchend einwirkende Stempel (7/8), - die koaxiale Kanäle (9) für die Zufuhrung von Druckmedium m das Hohlkorpermnere besitzen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7 zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 6, gekennzeichnet durch je einen senkrecht zur Hohl¬ körperlängsachse bewegbaren Schieber (11a, b) in zu- mindest einigen der Ausfrasungen (4) .
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, insbesondere zur Durch¬ führung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 und 6, gekennzeichnet durch ein oder mehrere Werkzeug (e), mit mehreren Formnestern mit jeweils unterschiedlicher Anzahl an Ausfrasungen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiteiliges Werkzeug (1, 2) mehrere Form- nester mit von Aufnahme zu Aufnahme steigender An¬ zahl an Ausfrasungen besitzt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 7, insbesondere zur Durch¬ führung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1, 2, 5 und 6, gekennzeichnet durch mindestens einem in dem Hohlkörper (5) längsbeweglichen, in jeweils ein Hohlkörperende einzuschiebenden hohlen Innendorn (16) .
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Innendorne (16) zumindest an ihren in den Hohlkörper (5) hineinragenden Enden mit der In¬ nenwand des Hohlkörpers anliegenden Dichtungen (17) versehen sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ge- kennzeichnet, daß die koaxialen Kanäle (9) der Stern- pel (7/8) einen Durchmesser besitzen, der das Ein¬ schieben der Innendorne (16) in die Stempel [1/8] gestattet.
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