WO2008012043A1 - Method and device for producing a shaft-hub connection - Google Patents

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WO2008012043A1
WO2008012043A1 PCT/EP2007/006509 EP2007006509W WO2008012043A1 WO 2008012043 A1 WO2008012043 A1 WO 2008012043A1 EP 2007006509 W EP2007006509 W EP 2007006509W WO 2008012043 A1 WO2008012043 A1 WO 2008012043A1
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WO
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shaft tube
carrier shaft
attachments
tool
tube
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/006509
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German (de)
French (fr)
Inventor
Alexander Kirchhoffer
Wilfrid Polley
Alois Schmid
Original Assignee
Daimler Ag
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Filing date
Publication date
Application filed by Daimler Ag filed Critical Daimler Ag
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02Valve drive
    • F01L1/04Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047Camshafts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00Making other particular articles
    • B21D53/84Making other particular articles other parts for engines, e.g. connecting-rods
    • B21D53/845Making camshafts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P11/00Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for 
    • B23P11/005Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for  by expanding or crimping
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P2700/00Indexing scheme relating to the articles being treated, e.g. manufactured, repaired, assembled, connected or other operations covered in the subgroups
    • B23P2700/02Camshafts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2303/00Manufacturing of components used in valve arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01L2303/00Manufacturing of components used in valve arrangements
    • F01L2303/01Tools for producing, mounting or adjusting, e.g. some part of the distribution

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a shaft-hub connection, in particular in a camshaft or a gear shaft of an internal combustion engine, and to an apparatus for carrying out the method according to the preambles of the independent claims.
  • the camshaft In internal combustion engines, the camshaft has the task to open the valves for gas exchange operations as smooth as possible and close.
  • a built-up camshafts such camshafts are referred to, which consist of several composite parts, namely a carrier shaft and attachments in the form of cams and drive wheel.
  • camshafts for commercial vehicles must be able to transmit much larger torques than those.
  • Reasons for this are the higher gas exchange forces due to the larger displacement.
  • special applications to propel auxiliary equipment via the camshaft as required. the drive of hydraulic power units in agricultural machinery via the camshaft.
  • Hydroforming process a limitation. It requires a hollow camshaft or a tube for receiving the cams, whose wall thickness also may not be too large, so that the required expander pressures remain manageable.
  • disadvantages in the starting material for the carrier shaft tube are predetermined. In the relevant diameter ranges, seamless or longitudinally welded pipes are more expensive than a rolled all-round material. It must be taken into account that the tube must be formed at one end for reasons of strength and on one side a cap against oil leakage is required.
  • Another aspect is that the tube compared to the solid shaft has a lower resistance torque against torsional and bending load, which may be at comparable load larger sizes required in the carrier shaft tube.
  • the hydroforming technology is subject to technical limitations, since the degree of deformation can not be arbitrarily high. It has to be axially displaced during hydroforming in the radial direction.
  • the axial Nachschieben counteract frictional forces that dictate the limits of hydroforming.
  • a method for producing a camshaft in which a plurality of cams and at least one drive wheel are mounted on a carrier shaft for cams.
  • elevations and depressions are alternately introduced such that the circumference of the portion of the cam support shaft forms a wedge-shaped arc profile continuously increasing the outer radius of the support shaft as an envelope.
  • the cams and the at least one drive wheel are mounted by mutual rotation on the carrier shaft, wherein the cams and the drive wheel and / or the carrier shaft are elastically deformed.
  • the support shaft In order to properly deform those portions of the support shaft to which the cams are to be mounted, the support shaft is brought into a tool and sequentially provided such a portion after the other with the desired contour.
  • a carrier shaft tube instead of a solid carrier shaft, a corresponding mandrel for support during processing is necessary.
  • a carrier shaft tube is locally plastified in a tool in sections to which add-on parts are attached and joined in the same tool with at least two attachments.
  • the attachments each have a bore with a wedge-shaped arc profile, also called circular wedge profile on.
  • the attachments are formed in a camshaft, for example, as cams and drive wheel in a transmission shaft, for example, as gears.
  • all attachments to be joined are joined simultaneously to the carrier shaft tube.
  • the joining operation includes a relative rotation between the carrier shaft tube and the at least two attachments until the positive connection between the carrier shaft tube and the at least two attachments.
  • the carrier shaft tube is preferably preformed at all sections provided with attachment parts and then joined to the attachment parts at these sections. This is done in the same tool with preferably unchanged clamping position. This results in a significant reduction in production time compared to the stand of the technique. Furthermore, the method is insensitive to manufacturing tolerances of the joining partner carrier shaft tube and attachments. A machining of the joining surfaces can be avoided, and there is a good material utilization, since the joining surfaces are not interrupted by depressions.
  • the carrier shaft tube is merely preformed in a tool in a first step, preferably by known pulse, gas or hydro methods such as hydroforming (IHU) or hot metal gas forming (HMGF). Attachments already surround the corresponding sections of the carrier shaft tube.
  • the support shaft tube is expanded by pressure from the inside and attaches to the inner profile of each attachment, without the attachments are deformed.
  • the inner contour of the attachments acts at this point as a tool contour.
  • the positive and non-positive shaft-hub connection is not achieved by acting in the radial direction elastic spring back serving as joining components attachments on the support shaft tube, but by the rotation of the support shaft tube against the attachments.
  • a plastically good formable material is suitable, for example, a structural steel such as St52-3.
  • the attachments preferably in their configuration as cams, are preferably formed from a high strength, suitably tempered steel, such as 100Cr6.
  • An attachment designed as a drive wheel is also favorably made of steel, for example 25MoCr4, preferably in a heat-treated state.
  • the wedge-shaped arc profile In addition to an Archimedean or logarithmic spiral, the wedge-shaped arc profile also has mathematical functions of a higher order, such as the Fermat, Galilean or hyperbolic spiral. Sinus spiral, lemniscate, quadratrix or others, the function itself being of lesser importance. All that matters is that the wedge-shaped arch profile is an opening function widening in polar coordinates with the angle of rotation and correspondingly deviating from the circular shape. The center of this function does not necessarily coincide with the axis of rotation of the carrier tube, so that eccentric spirals are possible.
  • an inner profile of the bore of an attachment which forms, for example, a cam disc, mirror-inverted to the inner profile of the bore of an attachment, which serves as a drive wheel.
  • the attachment of the cams and the drive wheel to the support shaft tube can be effected in a particularly simple manner by rotating the drive wheel while holding the cams in a fixed position.
  • the device required for this purpose is particularly simple and the method described is very easy to master.
  • this procedure leads to the fact that the direction of rotation of the carrier shaft is in direct contact with the profile geometry under operating conditions of the internal combustion engine, whereby the strength of a preferred camshaft increases even further.
  • the attachments are after twisting through the continuous enlargement of the radius of the support shaft tube connected to the carrier shaft tube by means of a cross-press dressing, in which no special coating of the contact surfaces (joining surfaces) is required.
  • the attachments are placed correctly in a lower tool part, with holes of the attachments aligned with each other so that a support shaft tube can be pushed in the axial direction.
  • the carrier shaft tube is pushed through the bores of the add-on parts inserted in the tool.
  • the carrier shaft tube advantageously has a circular ring cross section, so that the threading through the wedge-shaped arc profiles of the bores of the attachments is particularly simple. Shorter process times are achievable.
  • the carrier shaft tube When the tool is closed, the carrier shaft tube is subjected to an internal pressure in its interior.
  • the support shaft tube is widened in the sections by the internal pressure in which the attachments sit until a contact of the support shaft tube is made with the internally circumferential wedge-shaped arc profile of the attachments.
  • the carrier shaft tube When mounting parts are fixed in the tool, the carrier shaft tube is rotated against the add-on parts until a positive connection between the carrier shaft tube and add-on parts is established.
  • Different geometric parameters of the joining surfaces on the support shaft tube with different pitches, wedge numbers and the like, can be easily realized on the tool used, because each attachment can have an inner profile, the other way is formed as in an adjacent attachment.
  • the carrier shaft tube can automatically adapt to the local inner profile.
  • the joining surfaces do not have to be machined. Compared to the prior art, there is a better utilization of material, since the joining surfaces on the support shaft tube are not weakened by depressions. The contact zones of the joining partners are longer overall.
  • the preferred built shaft of carrier shaft tube and attachments which may be a camshaft by way of example, preferably under operating conditions the same direction of rotation as the drive wheel during assembly to the carrier shaft tube. Accordingly, the transmission of the camshaft drive torque from the drive wheel via the carrier shaft tube on the cam discs takes place positively.
  • the internal pressure prevailing within the expansion and local plasticizing of the carrier shaft tube is reduced. Since the support shaft tube is only preformed, this jumps back slightly due to the elastic properties of the support shaft tube, forming a gap between the carrier shaft tube and the inner profile of the attachments. The gap allows the relative rotation between the carrier shaft tube and attachments.
  • the support shaft tube can be acted on at one or both of its ends during expansion in the axial direction with an acting along a longitudinal axis of the support shaft tube compression pressure.
  • material can be re-fed during plasticizing, so that in the widening sections, ie in the areas in which add-on parts are arranged around the support shaft tube, the wall thickness of the support shaft tube does not decrease excessively.
  • the carrier tube can be expanded with a hydroforming process. It is also conceivable that the carrier wave is heated prior to forming and expanded in a heated state or a pulse-like expansion, e.g. by electrodynamic pulse transformation, takes place.
  • the first process step corresponds to the simultaneous preforming process of all wedge-shaped arch profiles of the carrier shaft tube in the corresponding sections in which add-on parts are to be arranged.
  • a combined forming tool is used, which advantageously also forms part of the joining device.
  • the attachment forming a drive wheel for rotating the carrier shaft tube can be subjected to a torque.
  • a drive is attached to the carrier shaft tube.
  • the carrier shaft tube may be provided as tubing, or even before insertion into the tool, from a flat sheet metal strip which has been rolled, rolled into the tube, and welded.
  • Locally different wall thicknesses can be rolled transversely or longitudinally in the sheet metal strip that forms the future carrier shaft tube.
  • the metal strip can be cut particularly easily to a desired axial length, for example by shearing the sheet material. For a pipe, post-processing steps are necessary during shearing, which are eliminated with the metal strip. It can be rolled in each case a metal strip with the width corresponding to the circumference of the support shaft tube, wherein the rolling direction preferably along the tube longitudinal axis. Likewise, metal strips with a width of a multiple of the circumference, preferably at least two, of the support shaft tube can be rolled, wherein advantageously the rolling direction is transverse to the tube axis. After cutting, the metal strip is then formed into a tube and closed with a weld.
  • the device according to the invention for carrying out the method provides a tool lower part with an engraving corresponding to distances of add-on parts on a carrier shaft tube, which can be closed with a tool upper part with a corresponding engraving.
  • the upper part of the tool can be lifted off the tool base or tilted away.
  • a rotary drive can be tilted away in this state.
  • the tool on the one hand forms a forming tool and on the other hand is part of a joining device.
  • the carrier shaft tube and the add-on parts do not have to be inserted between the two process steps in another tool.
  • the tool preferably comprises two dies, one being designed as a holding and fixing device for an attachment designed as a drive wheel, and the other constituting the holding and fixing device for the other attachments, for example cams or gears and other parts.
  • recesses can be formed in the upper part of the tool and the lower part of the tool which, when closed, form openings through which a support shaft tube can be passed. Threading through the carrier shaft tube by the attachments inserted in the tool as well as the application of internal pressure for forming as well as the application of an upset pressure during forming is therefore very easy to accomplish.
  • stops and centerings can be provided in the engraving in order to insert and fix attachments correctly.
  • cams are arranged as attachments generally with an angular offset in their rotational position alignment to each other on the camshaft.
  • the engraving of the tool provides the appropriate positional orientations.
  • the upper tool part can be formed from two parts placed longitudinally against each other. As a result, the two dies can be opened separately and different axial regions of the carrier shaft tube are exposed.
  • the lower tool part can be formed from two parts placed in the longitudinal direction one another or also formed in one piece.
  • At least one hydraulic ram on the end face of the tool with which an upsetting pressure can additionally be exerted on the carrier shaft tube during expansion of the carrier shaft tube.
  • hydraulic punches are provided on both end faces.
  • a drive unit For rotation, a drive unit can be provided which can be brought into operative connection with the installed carrier shaft tube on one end face. This drive unit can be swung away or pulled away when it is not needed. With long, thin-walled carrier tube tubes and a large number of attachments, it may happen that the torque to be introduced via the drive wheel and required for rotary joining exceeds the torsional strength of the carrier shaft tube. Therefore, in an alternative embodiment of the invention, it is provided to integrate the drive unit required for the respective rotary joining into the die in such a way that each individual attachment or attachment paired in groups is separately twisted or tightened. This results in the advantage that the torque required for joining each individual attachment or each group of attachments can be electronically monitored and documented.
  • Another advantage is the fact that not the entire joining torque needs to be introduced via the drive wheel in the carrier shaft tube. Therefore, in this embodiment, the number of attachable parts to be attached to the support shaft tube plays a subordinate role, since the respectively required joining torque is locally introduced at the respective joint and the carrier shaft tube is subjected to locally lower loads.
  • the carrier shaft tube can be rotated in operative connection with the drive unit relative to the attachment parts fixed in the tool until the positive connection.
  • FIG. 1 ac Showing: Fig. 1 ac; a preferred tool before inserting attachments (a), closed with attached attachments (b) and threaded carrier shaft tube (c);
  • FIG. 2 shows a detailed view of a carrier shaft tube according to FIG. 1, which is made by two attachments;
  • FIG. 3 shows a carrier shaft tube in a preferred tool after a first method step with preforming of the carrier shaft tube with front side hydraulic punches according to FIG. 1;
  • FIG. 4 a, b a carrier shaft tube in a preferred tool according to Figure 1 in a second method step with a relative rotation of the support shaft tube relative to fixed in the tool attachments (a) and in the removal stage after the second method step with fixed shaft hub connections (b).
  • FIG. 5 shows a side view of an alternative rotation arrangement in a preferred tool
  • FIG. 6 a-f different shaft-hub connections before a first method step with carrier shaft tube (a, d) threaded in add-on parts, after preforming (b, e) and after a second method step with twisted carrier shaft (c, f);
  • Fig. 7 shows an alternative manufacturing method for a
  • Fig. 8 is a made of a metal strip
  • Carrier shaft tube with variable wall thickness is a Carrier shaft tube with variable wall thickness
  • Fig. 8a perspective view of the rolled and longitudinally welded tube
  • FIG. 8b perspective sectional view of the tube of Fig. 8a
  • FIG. 8c shaped support shaft with variable wall thickness and circular spline profile
  • Rolling device (a) and an endless belt (b), can be made from the camshaft tubes.
  • the inventive method provides two focal points: a support shaft tube is preformed in a tool, wherein the circumferential profile at the same time specified in sections where attachments are attached by the inner profile of the attachments, and a fixed shaft hub connection is formed by the carrier shaft tube in same tool is rotated against the attachments.
  • a preferred multi-part tool 10 consists of a lower tool part 12 and a tool upper part 16.
  • the lower tool part 12 and the upper tool part 16 are formed in this example from two adjacent longitudinally 48 parts 12a, 12b and 16a, 16b.
  • the longitudinal direction 48 is also that of the carrier shaft tube 34.
  • the parts 12a and 16a form a first die Gl, the parts 12b and 16b a second die G2 of the tool 10th
  • engravings 20 and 22 with recesses, stops, centering aids and the like are respectively introduced on the respective contact surfaces 14, 18 of the tool lower part 12 and of the tool upper part 16.
  • add-on parts 26, 28 can be inserted correctly, ie they can already be inserted in an angular position and at intervals to each other, which corresponds to their later relative position to each other on the support shaft tube 34.
  • the engravings 20, 22 indicate the relative angular positions of the attachments 26.
  • the add-on parts 26, of which only a few are numbered for clarity, are exemplified as cams, while the attachment 28 is a drive wheel, which preferably has an external toothing represents.
  • the carrier shaft tube 34 then forms a cam carrier shaft of a camshaft. While the carrier shaft tube 34 transmits the rotational movement to the mounted thereon, designed as cams attachments 26 and essentially assumes storage functions, derived from the highly loaded cams, the linear movements of the valve train for engine control.
  • the die G1 forms a holding and fixing device for the attachment 28 formed as a drive wheel in the closed state
  • the die G2 forms a holding and fixing device for the attachments 26, ie cams and the like.
  • FIG. 1 b shows the state in which the attachment parts 26, 28 are inserted and the tool upper part 16 and lower tool part 12 are closed and braced against one another.
  • the tool 10 now forms a closed die and centers all attachments 26, 28 to be joined.
  • a tubular cavity 24 is provided between the upper tool part 16 and the lower tool part 12, which is provided for receiving the support shaft tube 34. Furthermore, a preferably circular opening 30 or 32 is provided on both end faces of the tool 10, through which the support shaft tube 34 can be inserted into the tool 10.
  • the closed tool 10 with inserted attachments 26, 28 and inserted carrier shaft tube 34 is shown in Figure Ic.
  • the attachments 26, 28 have inner bores which are aligned with the openings 30, 32 so that the carrier shaft tube 34 can be threaded through.
  • the support shaft tube 34 projects beyond both sides and projects out of the openings 30, 32. Subsequently, at the ends of the support shaft tube 34 corresponding to the known hydroforming (IHU), possibly also with hot carrier tube 34 (HMGF, hot metal gas forming), a pressure medium necessary for forming for internal expansion of the carrier shaft tube 34 is supplied.
  • IHU hydroforming
  • HMGF hot carrier tube 34
  • the support shaft tube 34 are in the form of a tubular section with a circular cross-section and the prefabricated components to be joined, to be joined, with their suitable inner bores with wedge-shaped arch profiles.
  • FIG. 2 on the basis of a detailed illustration, in which a carrier shaft tube 34 with a circular cross-section is made through two attachments 26 with a wedge-shaped arc profile 42 in one direction 36, corresponding to the situation in FIG.
  • a game 40 is present, so that the carrier shaft tube 34 is easy to push through the attachments 26.
  • Figure 3 shows the tool 10 of the figures Ia-Ic, in which the support shaft tube 34 is inserted.
  • the carrier shaft tube 34 At the ends of the carrier shaft tube 34 not only the pressure medium for internal expansion is supplied, but also by means of hydraulic rams 52 from the ends of the support shaft tube 34 material in the forming a die tool 10.
  • carrier tube 34 simultaneously undergoes length shortening.
  • the working pressures required for the process depend inter alia on the material properties of the carrier shaft tube 34 and its wall thickness and are typically between 2000 and 4000 bar.
  • the preforming of the carrier shaft tube 34 and the formation of the respective wedge-shaped arc profile 46 takes place at those axial positions or sections 44, which are located within the inner bores of the attachments 26, 28.
  • sections 44 are numbered for clarity, only a few with reference numerals.
  • the profile of the particular arc profile to be formed at the joints (sections 44) of the carrier shaft tube 34 is determined by the individual profile of the inner bore of the respective attachment 26, 28. Therefore, the attachments 26, 28 have already been provided in their manufacturing process with the corresponding inner contour.
  • the carrier shaft tube 34 remains, as can be seen, still in the tool 10.
  • the carrier tube 34 deforms by its elastic portion in radial direction back.
  • a slight radial clearance arises.
  • Hydroforming does not yet form a frictional connection.
  • the die G 1 of the tool 10 which during the forming of the carrier shaft tube 34 is essentially a driving wheel forming attachment 28 had been fixed in position, is now opened. In contrast, the die G2 of the tool 10 remains closed.
  • FIGS. 4a and 4b A lateral access 56 for a drive unit 54 to the attachment formed as a drive wheel 28 is now released.
  • the drive unit 54 has an electric or hydraulic rotary drive with an integrated angle decoder.
  • the drive unit 54 is connected to a control, not shown in the drawing, which allows analogous to known screw controls a programmed rotational movement or an angular suit in preset size.
  • the drive unit 54 is now positioned in such a way on the attachment 28 designed as a drive wheel, that the latter can be rotated by positive engagement, preferably via its toothing on the outer circumference or via openings, which are incorporated into the attachment 28 designed as a drive wheel for weight reduction , As a result, all attachments 26, including the attachment 28 designed as a drive wheel, are added to the carrier shaft tube 34 via the fixed rotational movement of the attachment 28 designed as a drive wheel.
  • wedge-shaped arc profiles 46 now form after this rotational movement of the attachment formed as a drive member 28 against the fixed position other attachments 26 with all attachments, including the drive wheel designed as an attachment 28, shaft-hub connections 50 (FIG 4b).
  • the attachments 26, 28 to be joined are provided with a single turning movement has been attached to the support shaft tube 34.
  • the geometry of the wedge-shaped arc profiles 44, 46 is set such that the shaft-hub connections 50 act positively.
  • the die G2 of the tool 10 is opened and the assembled shaft 100 can be removed.
  • a tool 10 is sketched, which uses only a single die with a tool lower part 12 and a tool upper part 16.
  • This die has for end position positioning of the attachments 26, 28 necessary engravings 20, 22 (Fig. Ib) with centering and the like, in which the attachments 26, 28 are positioned in their final position.
  • the carrier shaft tube 34 is inserted into the closed die as described above, threaded through the attachments 26, 28 in the tool 10, and preformed at the corresponding sections 44 by means of hydro, gas or impulse methods as described above.
  • a trained as a drive wheel attachment 28 is in this case with a rotating device, which includes an outer turntable 64, rolling elements 62, and an inner turntable 66 with gear recording and a drawing drive, not shown, set in rotation. Trained as a drive wheel attachment 28 is taken against rotation with its outer teeth on the inner turntable 66. To remove the finished shaft 100, the upper tool 16 is lifted off the tool base 12 or tilted away. During the reforming of the carrier shaft tube 34, the rotating device is held in a locked position. After preforming the local wedge-shaped arc profiles 46 on the carrier shaft tube 34, the rotating device is released and a drive unit 54 ( Figure 4a) for introducing the necessary torque for joining with openings 60 of the rotating device engaged. About the openings 60, the inner ring gear 66 and the rotational drive on the outer toothing of the drive wheel formed as an attachment 28, the torque is transmitted to the support shaft tube 34th
  • an additional torque can be effected via a further drive, which acts on the carrier shaft tube 34.
  • the wedge-shaped arc profile 42 of the attachment 28 is in turn aligned opposite to those of the attachments 26.
  • the carrier shaft tube 34 is joined with a defined rotational movement of the inner turntable 66.
  • FIGS. 6a-6f again illustrate the sequence of the method on the basis of cross-sections of a carrier shaft tube 34 with an attachment 26.
  • the attachment 26 has an inner bore with a wedge-shaped arc profile 42.
  • the circular support shaft tube 34 is guided by the attachment 26 ( Figures 6a, 6d).
  • the support shaft tube 34 is widened as described and adapts in the sections 44 to the wedge-shaped arc profile 42 of the attachment 26, by forming there a wedge-shaped arc profile 46 as an impression of the wedge-shaped arc profile 42. After removal of the internal deformation pressure, a small clearance between the wedge-shaped arc profile 46 of the
  • the wedge-shaped arcuate profile 42 can be formed quite differently and, for example, different pitches and / or different numbers of wedges may have, for example, a wedge number of 2 in Figures 6a-6c and a wedge number of 3 in Figures 6d-6f.
  • a further advantageous development of a built shaft 100 is possible in terms of its weight, if the carrier shaft tube 34 is made of a precision steel tube with non-uniform wall thickness.
  • the future carrier shaft tube 34 can be "designed" by its wall thickness to the corresponding loads and stresses of the built shaft, using a rolling tool 80 with upper and lower rollers 82, 84. 7 and 10.
  • the minimum and maximum wall thickness 72, 74 of the starting material, for example sheet and thus the wall thickness 72, 74 of the future carrier shaft 34 can be influenced.
  • the width 86 of the metal strip 68 corresponds to the circumference of the future carrier shaft tube 34.
  • FIGS. 9a and 9b show a further variant of a carrier shaft tube 34 produced by rolling and welding.
  • Flexible rolling of a sheet metal strip 68 takes place in such a way that a carrier shaft tube 34 having a defined length L is produced, which is at one end, for example in the region of an attachment formed as a drive wheel 28 has a greater wall thickness 74, as in the areas of the cam plates designed as attachments 26 and the bearings.
  • a preferred process sequence in the production of semi-finished products is: flexible rolling, cutting to length, forming into tubes, butt welding.
  • the cutting to length immediately after rolling is advantageous, since a flat material is much easier to separate by shearing, as a pipe, for example by sawing or flame cutting. Shearing can not be applied to pipes due to the concomitant compression of the section at the point of separation.
  • Sheet metal strips 68 of variable thickness can be shaped like sheet metal strip 68 with constant wall thickness by known forming methods, for example by bending over mandrel or curling, to the tube, which is then welded in a known manner to the longitudinal abutting surface ( Figure 8a).
  • the metal strip 68 to be formed is usually wound up by a supplier into a so-called coil and made available in this form.
  • the metal strips 68 for carrier wave tube production can be transformed sequentially in succession.
  • a subsequent shearing process cuts the desired sheet metal blanks as a metal strip 68 with a suitable length L for the production of the carrier shaft tube 34.
  • the finish rolled sheet strip 68 is joined to a welded precision steel tube via a precision weld 70 by, for example, laser beam welding, DC welding, or the use of medium frequency welding, which forms the support tube 34 and is preformed and joined in the manner described above.
  • the carrier shaft tube 34 still has a circular outer circumference, and the thickenings protrude inwards, as can be seen from FIG. 8b.
  • Figures 8c and 8d show for comparison an arrangement in which the material thickening both inwardly and outwardly (circular spline) have (variable wall thickness).

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  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for producing a shaft-hub connection (50), in particular a camshaft (100) or a transmission shaft of an internal combustion engine, in which attachment parts (26, 28) are fitted on a supporting shaft tube (34), wherein a wedge-shaped arcuate profile (42) is respectively introduced into the attachment parts (26, 28) before they are fitted on, and wherein those portions (44) of the supporting shaft tube (34) in which the attachment parts (26, 28) are fitted form in their circumference a wedge-shaped arcuate profile (46) that continuously increases the outer radius of the supporting shaft tube (34), and wherein the attachment parts (26, 28) are connected by turning the supporting shaft tube (34) and the attachment parts (26, 28) with respect to each other. In a tool (10), the supporting shaft tube (34) is locally widened in the portions (44) on which the attachment parts (26, 28) are fitted; in the same tool (10), the supporting shaft tube (34) is joined to at least two attachment parts (26, 28), in that relative turning between the supporting shaft tube (34) and the at least two attachment parts (26, 28) is performed until there is a form fit between the supporting shaft tube (34) and the at least two attachment parts (26, 28).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Welle-Nabe- Verbindung Method and device for producing a shaft-hub connection
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Welle-Nabe-Verbindung, insbesondere bei einer Nockenwelle oder einer Getriebewelle einer Brennkraftmaschine, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a method for producing a shaft-hub connection, in particular in a camshaft or a gear shaft of an internal combustion engine, and to an apparatus for carrying out the method according to the preambles of the independent claims.
In Brennkraftmaschinen hat die Nockenwelle die Aufgabe, die Ventile für Gaswechselvorgänge möglichst ruckfrei zu öffnen und zu schließen. Dem Streben nach Leichtbau zur Reduzierung des Fahrzeuggewichtes kommt die so genannte gebaute Nockenwelle mit einer hohlen Trägerwelle sehr entgegen. Als gebaute Nockenwellen werden dabei solche Nockenwellen bezeichnet, die aus mehreren zusammengesetzten Teilen bestehen, nämlich einer Trägerwelle und Anbauteilen in Form von Nockenscheiben und Antriebsrad.In internal combustion engines, the camshaft has the task to open the valves for gas exchange operations as smooth as possible and close. The pursuit of lightweight construction to reduce vehicle weight, the so-called built camshaft with a hollow carrier shaft is very accommodating. As a built-up camshafts, such camshafts are referred to, which consist of several composite parts, namely a carrier shaft and attachments in the form of cams and drive wheel.
Gebaute Nockenwellen haben den Vorteil, dass durch die funktionale Aufteilung in Summe Werkstoffkosten eingespart werden können: Während das Trägerwellenrohr die Drehbewegung auf die darauf angeordneten Nockenscheiben überträgt und im Wesentlichen Lagerungsfunktionen übernimmt, leiten sich aus den hoch belasteten Nockenscheiben die Linearbewegungen des Ventiltriebs zur Motorsteuerung ab. Daher kann das Trägerwellenrohr aus einem kostengünstigen Eisenwerkstoff hergestellt werden, während die Nockenscheiben aus einem Werkzeug- oder Kugellagerstahl gefertigt sind. Zur Optimierung der Geometrie gebauter Nockenwellen sowie zu deren Herstellung stehen mehrere bekannte Fertigungsverfahren zur Verfügung, von denen beispielhaft eine Anzahl ausführlich in der DE 10 2004 011 815 Al erläutert ist. Zur Fertigung von Nockenwellen mit einer hohlen Trägerwelle ist insbesondere das Innenhochdruckumformverfahren allgemein bekannt.Built camshafts have the advantage that the functional division in total material costs can be saved: While the support shaft tube transmits the rotary motion to the cams arranged thereon and essentially assumes storage functions, the linear movements of the valve drive for engine control are derived from the highly loaded cams. Therefore, that can Carrier shaft tube are made of a low cost ferrous material, while the cams are made of a tool or ball bearing steel. Several known production methods are available for optimizing the geometry of built-up camshafts and for their production, of which a number are described in detail in DE 10 2004 011 815 A1 by way of example. For the production of camshafts with a hollow carrier shaft in particular the hydroforming process is generally known.
Anders als Nockenwellen für PKW müssen Nockenwellen für Nutzfahrzeuge wesentlich größere Drehmomente übertragen können als jene. Gründe hierfür sind die höheren Gaswechselkräfte aufgrund der größeren Hubräume . Zudem gibt es für Nutzfahrzeugmotoren spezifische Anforderungen aus Sonderanwendungen, über die Nockenwelle gegebenenfalls Hilfsaggregate anzutreiben, wie z.B. den Antrieb von Hydraulikaggregaten in Landmaschinen über die Nockenwelle.Unlike camshafts for cars, camshafts for commercial vehicles must be able to transmit much larger torques than those. Reasons for this are the higher gas exchange forces due to the larger displacement. In addition, for commercial vehicle engines, there are specific requirements for special applications to propel auxiliary equipment via the camshaft, as required. the drive of hydraulic power units in agricultural machinery via the camshaft.
In diesem Zusammenhang besitzt das bekannteIn this context, has the well-known
Innenhochdruckumformverfahren eine Einschränkung. Es bedingt eine hohle Nockenwelle bzw. ein Rohr zur Aufnahme der Nockenscheiben, dessen Wandstärke zudem nicht zu groß sein darf, damit die erforderlichen Aufweitdrücke beherrschbar bleiben. Damit sind Nachteile im Ausgangswerkstoff für das Trägerwellenrohr vorgegeben. In den relevanten Durchmesserbereichen sind nahtlos gezogene oder längs geschweißte Rohre teurer als ein gewalztes Vollrundmaterial. Dabei muss berücksichtigt werden, dass das Rohr aus Festigkeitsgründen an einem Ende umgeformt sein muss und auf einer Seite ein Verschlussdeckel gegen Ölaustritt erforderlich ist. Ein weiterer Aspekt ist, dass das Rohr im Vergleich zur Vollwelle ein geringeres Widerstandsmoment gegen Torsions- und Biegebelastung hat, was unter Umständen bei vergleichbarer Belastung größere Baugrößen beim Trägerwellenrohr erfordert.Hydroforming process a limitation. It requires a hollow camshaft or a tube for receiving the cams, whose wall thickness also may not be too large, so that the required expander pressures remain manageable. Thus, disadvantages in the starting material for the carrier shaft tube are predetermined. In the relevant diameter ranges, seamless or longitudinally welded pipes are more expensive than a rolled all-round material. It must be taken into account that the tube must be formed at one end for reasons of strength and on one side a cap against oil leakage is required. Another aspect is that the tube compared to the solid shaft has a lower resistance torque against torsional and bending load, which may be at comparable load larger sizes required in the carrier shaft tube.
Der Innenhochdruckumformtechnik sind technische Grenzen gesetzt, da der Umformgrad nicht beliebig hoch sein kann. Er beim Innenhochdruckumformen in radiale Richtung verdrängte Werkstoff muss axial nachgeschoben werden. Dem axialen Nachschieben wirken Reibungskräfte entgegen, die die Grenzen der Innenhochdruckumformung vorgeben.The hydroforming technology is subject to technical limitations, since the degree of deformation can not be arbitrarily high. It has to be axially displaced during hydroforming in the radial direction. The axial Nachschieben counteract frictional forces that dictate the limits of hydroforming.
Des Weiteren ist problematisch, dass die bekannte Innenhochdruckumformtechnik ein relativ hohes Anlageninvestment bindet. Dies hängt einerseits mit dem zur Druckerzeugung erforderlichen Hydraulikaggregat zusammen, andererseits bestehen aufgrund der sehr hohen Betriebsdrücke von 2500 bis 3000 bar sicherheitstechnische Auflagen, die die Anlagekosten beeinflussen. Ein weiterer negativer Kostenaspekt beim Innenhochdruckumformverfahren sind die laufenden Betriebskosten. Die Dichtungen, welche die übliche Innenhochdruckumformlanze gegen das Trägerwellenrohr abdichten, unterliegen erheblichem Verschleiß und müssen regelmäßig getauscht werden, was wiederum den Anlagennutzungsgrad begrenzt. Durch die kraftschlüssige Übertragung der Betriebskräfte kann dieFurthermore, it is problematic that the known hydroforming technology binds a relatively high capital investment. On the one hand, this depends on the hydraulic unit required to generate the pressure; on the other hand, due to the very high operating pressures of 2500 to 3000 bar, there are safety requirements which influence the investment costs. Another negative cost aspect of the hydroforming process is the ongoing operating costs. The seals, which seal the usual hydroforming lance against the support shaft tube, are subject to considerable wear and must be replaced regularly, which in turn limits the equipment utilization. Due to the non-positive transmission of operating forces can
Innenhochdruckumformtechnik außerdem nur in begrenztem Maße eine betriebssichere kraftschlüssige WeIIe-Nabe-Verbindung für Nutzfahrzeugnockenwellen sein.Hydroforming technology also only to a limited extent a reliable non-positive WeIIe-hub connection for commercial vehicle camshafts.
Damit an bekannten gebauten Nockenwellen das Fügen der Nockenscheiben auf das Trägerrohr überhaupt möglich ist, muss die jeweilige Nockenscheibenbohrung vorbearbeitet werden. Dies kann wiederum wirtschaftlich nur im unvergüteten Zustand erfolgen. Um den Nockenscheiben ihre Endhärte zu geben, ist ein meist induktives Erwärmen der gesamten gebauten Nockenwelle mit anschließendem Abschrecken im Wasser- bzw. Ölbad erforderlich.In order to be able to join the cam disks to the carrier pipe at known built-up camshafts, the respective cam disk bore must be preprocessed. This in turn can be done economically only in the unmolded state. To give the cams their final hardness is a mostly inductive heating of the whole built Camshaft with subsequent quenching in water or oil bath required.
Aus der gattungsbildenden DE 10 2004 011 815 Al ist ein Verfahren zur Herstellung einer Nockenwelle bekannt, bei der auf einer Trägerwelle für Nockenscheiben mehrere Nockenscheiben und wenigstens ein Antriebsrad angebracht werden. In diejenigen Abschnitten der Trägerwelle, an denen die Nockenscheiben angebracht werden, sind abwechselnd Erhöhungen und Vertiefungen derart eingebracht, dass der Umfang des Abschnitts der Nockenscheibenträgerwelle ein den Außenradius der Trägerwelle kontinuierlich vergrößerndes keilförmiges Bogenprofil als Hüllkurve bildet. In die Nockenscheiben wird eine an die Vergrößerung des Außenradius der Trägerwelle angepasste Bohrung eingebracht. Die Nockenscheiben und das wenigstens eine Antriebsrad werden durch gegenseitige Verdrehung an der Trägerwelle angebracht, wobei die Nockenscheiben und das Antriebsrad und/oder die Trägerwelle elastisch verformt werden.From the generic DE 10 2004 011 815 Al a method for producing a camshaft is known in which a plurality of cams and at least one drive wheel are mounted on a carrier shaft for cams. In those portions of the support shaft to which the cams are attached, elevations and depressions are alternately introduced such that the circumference of the portion of the cam support shaft forms a wedge-shaped arc profile continuously increasing the outer radius of the support shaft as an envelope. In the cams a matched to the increase of the outer radius of the carrier shaft bore is introduced. The cams and the at least one drive wheel are mounted by mutual rotation on the carrier shaft, wherein the cams and the drive wheel and / or the carrier shaft are elastically deformed.
Um diejenigen Abschnitte der Trägerwelle, an denen die Nockenscheiben angebracht werden sollen, passend zu verformen, wird die Trägerwelle in ein Werkzeug gebracht und sequentiell ein derartiger Abschnitt nach dem anderen mit der gewünschten Kontur versehen. Bei der Verwendung eines Trägerwellenrohrs statt einer massiven Trägerwelle ist ein entsprechender Dorn zur Stützung bei der Bearbeitung notwendig .In order to properly deform those portions of the support shaft to which the cams are to be mounted, the support shaft is brought into a tool and sequentially provided such a portion after the other with the desired contour. When using a carrier shaft tube instead of a solid carrier shaft, a corresponding mandrel for support during processing is necessary.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer WeIIe-Nabe-Verbindung zu schaffen, die hohen Festigkeitsanforderungen gerecht wird, wobei das Verfahren mit relativ geringem Aufwand und somit geringen Kosten durchführbar sein soll. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.It is an object of the present invention to provide a method for producing a WeIIe hub connection that meets high strength requirements, the method should be feasible with relatively little effort and thus low cost. Furthermore, it is the task of Invention to provide an apparatus for carrying out the method.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den weiteren Ansprüchen genannt .According to the invention the object is solved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments are mentioned in the further claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Welle- Nabe-Verbindung ist insbesondere für eine Nockenwelle einer Brennkraftmaschine oder eine Getriebewelle geeignet. Ein Trägerwellenrohr wird in einem Werkzeug erfindungsgemäß in Abschnitten, an denen Anbauteile angebracht werden, lokal plastifiziert und in demselben Werkzeug mit wenigstens zwei Anbauteilen gefügt .The inventive method for producing a shaft-hub connection is particularly suitable for a camshaft of an internal combustion engine or a transmission shaft. According to the invention, a carrier shaft tube is locally plastified in a tool in sections to which add-on parts are attached and joined in the same tool with at least two attachments.
Die Anbauteile weisen dabei jeweils eine Bohrung mit einem keilförmigen Bogenprofil, auch Kreiskeilprofil genannt, auf. Die Anbauteile sind bei einer Nockenwelle beispielsweise als Nockenscheiben und Antriebsrad, bei einer Getriebewelle beispielsweise als Zahnräder ausgebildet. Vorteilhafterweise werden alle zu fügenden Anbauteile gleichzeitig an das Trägerwellenrohr gefügt. Die Fügeoperation beinhaltet eine relative Verdrehung zwischen dem Trägerwellenrohr und den mindestens zwei Anbauteilen bis zum Formschluss zwischen dem Trägerwellenrohr und den wenigstens zwei Anbauteilen.The attachments each have a bore with a wedge-shaped arc profile, also called circular wedge profile on. The attachments are formed in a camshaft, for example, as cams and drive wheel in a transmission shaft, for example, as gears. Advantageously, all attachments to be joined are joined simultaneously to the carrier shaft tube. The joining operation includes a relative rotation between the carrier shaft tube and the at least two attachments until the positive connection between the carrier shaft tube and the at least two attachments.
Zwischen den Anbauteilen sind Lagerstellen an dem Trägerwellenrohr angeordnet, die nicht verformt werden. Das Trägerwellenrohr wird in dem ersten Prozessschritt vorzugsweise an allen mit Anbauteilen versehenen Abschnitten vorgeformt und anschließend an diesen Abschnitten mit den Anbauteilen gefügt. Dies erfolgt im gleichen Werkzeug mit vorzugsweise unveränderter Spannlage. Es ergibt sich eine deutliche Verkürzung der Fertigungszeit gegenüber dem Stand der Technik. Weiterhin ist das Verfahren unempfindlich gegen Fertigungstoleranzen der Fügepartner Trägerwellenrohr und Anbauteile. Eine spanende Bearbeitung der Fügeflächen kann vermieden werden, und es ergibt sich eine gute Werkstoffausnutzung, da die Fügeflächen nicht durch Vertiefungen unterbrochen sind.Between the attachments bearings are arranged on the support shaft tube, which are not deformed. In the first process step, the carrier shaft tube is preferably preformed at all sections provided with attachment parts and then joined to the attachment parts at these sections. This is done in the same tool with preferably unchanged clamping position. This results in a significant reduction in production time compared to the stand of the technique. Furthermore, the method is insensitive to manufacturing tolerances of the joining partner carrier shaft tube and attachments. A machining of the joining surfaces can be avoided, and there is a good material utilization, since the joining surfaces are not interrupted by depressions.
Das Trägerwellenrohr wird in einem Werkzeug in einem ersten Schritt lediglich vorgeformt, vorzugsweise mit bekannten Impuls-, Gas- oder Hydroverfahren wie Innenhochdruckumformen (IHU) oder Hot-Metal-Gas-Forming (HMGF) . Anbauteile umgeben dabei bereits die entsprechenden Abschnitte des Trägerwellenrohrs. Das Trägerwellenrohr wird durch Druck von innen aufgeweitet und legt sich an das Innenprofil jedes Anbauteils an, ohne dass die Anbauteile verformt werden. Die Innenkontur der Anbauteile fungiert an dieser Stelle als Werkzeugkontur. Die form- und kraftschlüssige Welle-Nabe- Verbindung wird nicht durch ein in radialer Richtung wirkendes elastisches Zurückfedern der als Fügepartner dienenden Anbauteile auf das Trägerwellenrohr erreicht, sondern durch das Verdrehen des Trägerwellenrohrs gegen die Anbauteile. Als Werkstoff für das Trägerwellenrohr ist ein plastisch gut umformbarer Werkstoff geeignet, beispielsweise ein Baustahl wie St52-3. Die Anbauteile, bevorzugt in ihrer Ausgestaltung als Nockenscheiben, sind vorzugsweise aus einem hochfesten, günstigerweise durchvergüteten Stahl, wie etwa 100Cr6, gebildet. Ein als Antriebsrad ausgebildetes Anbauteil ist günstigerweise ebenfalls aus Stahl, etwa 25MoCr4, bevorzugt in wärmebehandeltem Zustand.The carrier shaft tube is merely preformed in a tool in a first step, preferably by known pulse, gas or hydro methods such as hydroforming (IHU) or hot metal gas forming (HMGF). Attachments already surround the corresponding sections of the carrier shaft tube. The support shaft tube is expanded by pressure from the inside and attaches to the inner profile of each attachment, without the attachments are deformed. The inner contour of the attachments acts at this point as a tool contour. The positive and non-positive shaft-hub connection is not achieved by acting in the radial direction elastic spring back serving as joining components attachments on the support shaft tube, but by the rotation of the support shaft tube against the attachments. As a material for the support shaft tube, a plastically good formable material is suitable, for example, a structural steel such as St52-3. The attachments, preferably in their configuration as cams, are preferably formed from a high strength, suitably tempered steel, such as 100Cr6. An attachment designed as a drive wheel is also favorably made of steel, for example 25MoCr4, preferably in a heat-treated state.
Für das keilförmige Bogenprofil kommen neben einer archimedischen oder logarithmischen Spirale auch mathematische Funktionen höherer Ordnung, wie z.B. die fermatsche, galileische oder hyperbolische Spirale, Sinusspirale, Lemniskate, Quadratrix oder auch andere in Betracht, wobei die Funktion selbst von untergeordneter Bedeutung ist. Entscheidend ist lediglich, dass das keilförmige Bogenprofil eine in Polarkoordinaten mit dem Drehwinkel sich erweiternde, öffnende Funktion ist und entsprechend von der Kreisform abweicht. Das Zentrum dieser Funktion muss nicht zwangsläufig mit der Drehachse des Trägerwellenrohrs zusammenfallen, sodass auch exzentrische Spiralen möglich sind.In addition to an Archimedean or logarithmic spiral, the wedge-shaped arc profile also has mathematical functions of a higher order, such as the Fermat, Galilean or hyperbolic spiral. Sinus spiral, lemniscate, quadratrix or others, the function itself being of lesser importance. All that matters is that the wedge-shaped arch profile is an opening function widening in polar coordinates with the angle of rotation and correspondingly deviating from the circular shape. The center of this function does not necessarily coincide with the axis of rotation of the carrier tube, so that eccentric spirals are possible.
Günstigerweise ist ein Innenprofil der Bohrung eines Anbauteils, das beispielsweise eine Nockenscheibe bildet, spiegelverkehrt zum Innenprofil der Bohrung eines Anbauteils ausgebildet, das als Antriebsrad dient. Auf diese Weise kann die Anbringung der Nockenscheiben und des Antriebsrads an dem Trägerwellenrohr auf besonders einfache Weise dadurch erfolgen, dass das Antriebsrad gedreht wird, während die Nockenscheiben in einer starren Position gehalten werden. Die hierfür erforderliche Vorrichtung ist besonders einfach aufgebaut und das beschriebene Verfahren ist sehr einfach zu beherrschen. Darüber hinaus führt diese Vorgehensweise dazu, dass die Drehrichtung der Trägerwelle unter Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine in direktem Zusammenhang mit der Profilgeometrie steht, wodurch sich die Festigkeit einer bevorzugten Nockenwelle noch weiter erhöht. Wenn sämtliche Nockenscheiben gleichzeitig mit dem Nockenwellenantriebsrad gefügt werden, ist darüber hinaus ein teurer Räumvorgang bei der Bearbeitung der Nockenscheiben nicht erforderlich, da eventuell vorhandene Maßabweichungen ausgeglichen werden. Selbstverständlich ist jedoch auch eine andere Methode zum relativen Verdrehen des Trägerwellenrohrs gegenüber den Anbauteilen ohne Antriebsrad denkbar.Conveniently, an inner profile of the bore of an attachment which forms, for example, a cam disc, mirror-inverted to the inner profile of the bore of an attachment, which serves as a drive wheel. In this way, the attachment of the cams and the drive wheel to the support shaft tube can be effected in a particularly simple manner by rotating the drive wheel while holding the cams in a fixed position. The device required for this purpose is particularly simple and the method described is very easy to master. In addition, this procedure leads to the fact that the direction of rotation of the carrier shaft is in direct contact with the profile geometry under operating conditions of the internal combustion engine, whereby the strength of a preferred camshaft increases even further. In addition, if all the cams are joined simultaneously with the camshaft drive wheel, a more expensive broaching operation is not required in the machining of the cams, since any existing deviations are compensated. Of course, however, another method for relative rotation of the carrier shaft tube with respect to the attachments without drive wheel is conceivable.
Die Anbauteile sind nach dem Verdrehen durch die kontinuierliche Vergrößerung des Radius des Trägerwellenrohrs mit dem Trägerwellenrohr mittels eines Querpressverbandes verbunden, bei dem keine spezielle Beschichtung der Kontaktflächen (Fügeflächen) erforderlich ist. Dadurch ist sowohl in radialer als auch in axialer Richtung des Trägerwellenrohrs eine Fixierung der Anbauteile ohne Zusatzmaterial oder die Notwendigkeit weiterer Verfahrensschritte gegeben.The attachments are after twisting through the continuous enlargement of the radius of the support shaft tube connected to the carrier shaft tube by means of a cross-press dressing, in which no special coating of the contact surfaces (joining surfaces) is required. As a result, both in the radial and in the axial direction of the carrier shaft tube, a fixation of the attachments without additional material or the need for further process steps is given.
Bevorzugt werden folgende Schritte nacheinander ausgeführt :The following steps are preferably carried out in succession:
- Die Anbauteile werden in ein Werkzeugunterteil lagegerecht eingelegt, wobei Bohrungen der Anbauteile so miteinander fluchten, dass ein Trägerwellenrohr in axialer Richtung hindurch geschoben werden kann.- The attachments are placed correctly in a lower tool part, with holes of the attachments aligned with each other so that a support shaft tube can be pushed in the axial direction.
- Das Trägerwellenrohr wird durch die Bohrungen der im Werkzeug eingelegten Anbauteile geschoben. Das Trägerwellenrohr weist vorteilhafterweise einen Kreisringquerschnitt auf, so dass das Durchfädeln durch die keilförmigen Bogenprofile der Bohrungen der Anbauteile besonders einfach ist. Kürzere Prozesszeiten sind erreichbar.- The carrier shaft tube is pushed through the bores of the add-on parts inserted in the tool. The carrier shaft tube advantageously has a circular ring cross section, so that the threading through the wedge-shaped arc profiles of the bores of the attachments is particularly simple. Shorter process times are achievable.
- Bei geschlossenem Werkzeug wird das Trägerwellenrohr in seinem Inneren mit einem Innendruck beaufschlagt . Das Trägerwellenrohr wird in den Abschnitten durch den Innendruck aufgeweitet, in denen die Anbauteile sitzen, bis ein Kontakt des Trägerwellenrohrs mit dem innenumfänglichen keilförmigen Bogenprofil der Anbauteile hergestellt ist.- When the tool is closed, the carrier shaft tube is subjected to an internal pressure in its interior. The support shaft tube is widened in the sections by the internal pressure in which the attachments sit until a contact of the support shaft tube is made with the internally circumferential wedge-shaped arc profile of the attachments.
- Bei im Werkzeug lagefixierten Anbauteilen wird das Trägerwellenrohr gegen die Anbauteile verdreht, bis ein Formschluss zwischen Trägerwellenrohr und Anbauteilen hergestellt ist. Unterschiedliche geometrische Parameter der Fügeflächen an dem Trägerwellenrohr mit unterschiedlichen Steigungen, Keilzahlen und dergleichen, sind über das verwendete Werkzeug einfach realisierbar, denn jedes Anbauteil kann ein Innenprofil aufweisen, das anders ausgebildet ist als bei einem benachbarten Anbauteil. Das Trägerwellenrohr kann sich automatisch an das lokale Innenprofil anpassen. Die Fügeflächen müssen nicht zerspanend bearbeitet werden. Im Vergleich zum Stand der Technik ergibt sich eine bessere Werkstoffausnutzung, da die Fügeflächen an dem Trägerwellenrohr nicht durch Vertiefungen geschwächt sind. Die Kontaktzonen der Fügepartner sind insgesamt länger.- When mounting parts are fixed in the tool, the carrier shaft tube is rotated against the add-on parts until a positive connection between the carrier shaft tube and add-on parts is established. Different geometric parameters of the joining surfaces on the support shaft tube with different pitches, wedge numbers and the like, can be easily realized on the tool used, because each attachment can have an inner profile, the other way is formed as in an adjacent attachment. The carrier shaft tube can automatically adapt to the local inner profile. The joining surfaces do not have to be machined. Compared to the prior art, there is a better utilization of material, since the joining surfaces on the support shaft tube are not weakened by depressions. The contact zones of the joining partners are longer overall.
Im eingebauten Zustand weist die bevorzugte gebaute Welle aus Trägerwellenrohr und Anbauteilen, die beispielhaft eine Nockenwelle sein kann, unter Betriebsbedingungen vorzugsweise die gleiche Drehrichtung auf wie das Antriebsrad bei der Montage auf das Trägerwellenrohr. Demnach erfolgt die Übertragung des Nockenwellenantriebmoments von dem Antriebsrad über das Trägerwellenrohr auf die Nockenscheiben formschlüssig .When installed, the preferred built shaft of carrier shaft tube and attachments, which may be a camshaft by way of example, preferably under operating conditions the same direction of rotation as the drive wheel during assembly to the carrier shaft tube. Accordingly, the transmission of the camshaft drive torque from the drive wheel via the carrier shaft tube on the cam discs takes place positively.
Zweckmäßigerweise wird vor dem Verdrehen des Trägerwellenrohrs der innerhalb zum Aufweiten und lokalen Plastifizieren des Trägerwellenrohrs herrschende Innendruck vermindert. Da das Trägerwellenrohr nur vorgeformt wird, springt dieses aufgrund der elastischen Eigenschaften des Trägerwellenrohrs etwas zurück, wobei sich ein Spalt zwischen Trägerwellenrohr und Innenprofil der Anbauteile ausbildet. Der Spalt ermöglicht die relative Verdrehung zwischen Trägerwellenrohr und Anbauteilen.Conveniently, before the twisting of the carrier shaft tube, the internal pressure prevailing within the expansion and local plasticizing of the carrier shaft tube is reduced. Since the support shaft tube is only preformed, this jumps back slightly due to the elastic properties of the support shaft tube, forming a gap between the carrier shaft tube and the inner profile of the attachments. The gap allows the relative rotation between the carrier shaft tube and attachments.
Das Trägerwellenrohr kann an einem oder beiden seiner Enden beim Aufweiten in axialer Richtung mit einem entlang einer Längsachse des Trägerwellenrohrs wirkenden Stauchdruck beaufschlagt werden. Dadurch kann beim Plastifizieren Material nachgefüttert werden, so dass in den sich erweiternden Abschnitten, das heißt in den Bereichen, in denen Anbauteile um das Trägerwellenrohr angeordnet sind, die Wandstärke des Trägerwellenrohrs nicht übermäßig abnimmt.The support shaft tube can be acted on at one or both of its ends during expansion in the axial direction with an acting along a longitudinal axis of the support shaft tube compression pressure. As a result, material can be re-fed during plasticizing, so that in the widening sections, ie in the areas in which add-on parts are arranged around the support shaft tube, the wall thickness of the support shaft tube does not decrease excessively.
Vorzugsweise kann das Trägerwellenrohr mit einem Innenhochdruckumformprozess aufgeweitet werden. Denkbar ist auch, dass die Trägerwelle vor dem Umformen erhitzt und in erhitztem Zustand aufgeweitet wird oder ein impulsartiges Aufweiten, z.B. durch elektrodynamisches Impulsumformen, erfolgt . Der erste Prozessschritt entspricht dem gleichzeitigen Vorformprozess aller keilförmigen Bogenprofile des Trägerwellenrohrs in den entsprechenden Abschnitten, in denen Anbauteile angeordnet werden sollen. Vorteilhaft wird ein kombiniertes Umformwerkzeug verwendet, das vorteilhaft auch einen Teil der Fügevorrichtung bildet.Preferably, the carrier tube can be expanded with a hydroforming process. It is also conceivable that the carrier wave is heated prior to forming and expanded in a heated state or a pulse-like expansion, e.g. by electrodynamic pulse transformation, takes place. The first process step corresponds to the simultaneous preforming process of all wedge-shaped arch profiles of the carrier shaft tube in the corresponding sections in which add-on parts are to be arranged. Advantageously, a combined forming tool is used, which advantageously also forms part of the joining device.
Zum Fügen kann vorteilhaft das ein Antriebsrad bildende Anbauteil zum Verdrehen des Trägerwellenrohrs mit einem Drehmoment beaufschlagt werden. Dazu wird ein Antrieb am Trägerwellenrohr angebracht.For joining, advantageously, the attachment forming a drive wheel for rotating the carrier shaft tube can be subjected to a torque. For this purpose, a drive is attached to the carrier shaft tube.
Das Trägerwellenrohr kann als Rohrmaterial bereitgestellt werden, oder auch vor dem Einschieben in das Werkzeug aus einem flachen Blechstreifen werden, der gewalzt, zum Rohr gerollt und geschweißt wurde.The carrier shaft tube may be provided as tubing, or even before insertion into the tool, from a flat sheet metal strip which has been rolled, rolled into the tube, and welded.
Lokal unterschiedliche Wandstärken können in den Blechstreifen, der das zukünftige Trägerwellenrohr bildet, quer oder längs gewalzt werden. Der Blechstreifen kann besonders einfach auf eine gewünschte axiale Länge abgelängt werden, beispielsweise durch Abscheren des Blechmaterials. Bei einem Rohr sind beim Abscheren Nachbearbeitungsschritte notwendig, die beim Blechstreifen entfallen. Es kann jeweils ein Blechstreifen mit der Breite entsprechend dem Umfang des Trägerwellenrohrs gewalzt werden, wobei die Walzrichtung vorzugsweise entlang der Rohrlängsachse liegt. Ebenso können Blechstreifen mit einer Breite eines Mehrfachen des Umfangs, vorzugsweise mindestens zweien, des Trägerwellenrohrs gewalzt werden, wobei vorteilhaft die Walzrichtung quer zur Rohrachse verläuft. Nach dem Zuschneiden wird anschließend der Blechstreifen zum Rohr umgeformt und mit einer Schweißnaht geschlossen.Locally different wall thicknesses can be rolled transversely or longitudinally in the sheet metal strip that forms the future carrier shaft tube. The metal strip can be cut particularly easily to a desired axial length, for example by shearing the sheet material. For a pipe, post-processing steps are necessary during shearing, which are eliminated with the metal strip. It can be rolled in each case a metal strip with the width corresponding to the circumference of the support shaft tube, wherein the rolling direction preferably along the tube longitudinal axis. Likewise, metal strips with a width of a multiple of the circumference, preferably at least two, of the support shaft tube can be rolled, wherein advantageously the rolling direction is transverse to the tube axis. After cutting, the metal strip is then formed into a tube and closed with a weld.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sieht ein Werkzeugunterteil mit einer Gravur entsprechend Abständen von Anbauteilen an einem Trägerwellenrohr vor, das mit einem Werkzeugoberteil mit korrespondierender Gravur verschließbar ist. Zum Einlegen der Anbauteile kann das Werkzeugoberteil vom Werkzeugunterteil abgehoben oder weggekippt werden. Ebenso kann ein Drehantrieb in diesem Zustand weggekippt werden. Das Werkzeug bildet einerseits ein Umformwerkzeug und ist andererseits Teil einer Fügevorrichtung. Das Trägerwellenrohr und die Anbauteile müssen nicht zwischen den beiden Prozessschritten in ein anderes Werkzeug eingebracht werden. Das Werkzeug umfasst bevorzugt zwei Gesenke, wobei eines als Halte- und Fixiervorrichtung für ein als Antriebsrad ausgebildetes Anbauteil ausgebildet ist und das andere die Halte- und Fixiervorrichtung für die anderen Anbauteile, beispielsweise Nockenscheiben oder Zahnräder und andere Teile, bildet.The device according to the invention for carrying out the method provides a tool lower part with an engraving corresponding to distances of add-on parts on a carrier shaft tube, which can be closed with a tool upper part with a corresponding engraving. To insert the attachments, the upper part of the tool can be lifted off the tool base or tilted away. Likewise, a rotary drive can be tilted away in this state. The tool on the one hand forms a forming tool and on the other hand is part of a joining device. The carrier shaft tube and the add-on parts do not have to be inserted between the two process steps in another tool. The tool preferably comprises two dies, one being designed as a holding and fixing device for an attachment designed as a drive wheel, and the other constituting the holding and fixing device for the other attachments, for example cams or gears and other parts.
Stirnseitig können im Werkzeugoberteil und Werkzeugunterteil jeweils Ausnehmungen ausgebildet sein, welche im geschlossenen Zustand Öffnungen bilden, durch welche ein Trägerwellenrohr durchführbar ist. Ein Durchfädeln des Trägerwellenrohrs durch die im Werkzeug eingelegten Anbauteile sowie das Anlegen von Innendruck zum Umformen wie auch das Anlegen eines Stauchdrucks beim Umformen ist daher sehr einfach zu bewerkstelligen. Vorteilhaft können in der Gravur Anschläge und Zentrierungen vorgesehen sein, um Anbauteile lagegerecht einzusetzen und zu fixieren. So sind Nockenscheiben als Anbauteile im Allgemeinen mit einem Winkelversatz in ihrer Drehlagenausrichtung zueinander an der Nockenwelle angeordnet . Die Gravur des Werkzeugs sieht die entsprechenden lagegerechten Orientierungen vor.On the front side, recesses can be formed in the upper part of the tool and the lower part of the tool which, when closed, form openings through which a support shaft tube can be passed. Threading through the carrier shaft tube by the attachments inserted in the tool as well as the application of internal pressure for forming as well as the application of an upset pressure during forming is therefore very easy to accomplish. Advantageously, stops and centerings can be provided in the engraving in order to insert and fix attachments correctly. Thus, cams are arranged as attachments generally with an angular offset in their rotational position alignment to each other on the camshaft. The engraving of the tool provides the appropriate positional orientations.
Das Werkzeugoberteil kann aus zwei in Längsrichtung aneinander gesetzten Teilen gebildet sein. Dadurch können die beiden Gesenke getrennt geöffnet werden und unterschiedliche axiale Bereiche des Trägerwellenrohrs freigelegt werden.The upper tool part can be formed from two parts placed longitudinally against each other. As a result, the two dies can be opened separately and different axial regions of the carrier shaft tube are exposed.
Das Werkzeugunterteil kann aus zwei in Längsrichtung aneinander gesetzten Teilen gebildet oder auch einstückig ausgebildet sein.The lower tool part can be formed from two parts placed in the longitudinal direction one another or also formed in one piece.
Zur Drehmomentbeaufschlagung im zweiten Prozessschritt des Fügens mittels Verdrehen ist es vorteilhaft, wenn die einzelnen Teile des Werkzeugoberteils einzeln vom Werkzeugunterteil lösbar sind.For torque application in the second process step of joining by means of rotation, it is advantageous if the individual parts of the upper tool part are individually detachable from the lower tool part.
Ferner ist es günstig, stirnseitige am Werkzeug wenigstens einen Hydraulikstempel vorzusehen, mit denen beim Aufweiten des Trägerwellenrohrs zusätzlich ein Stauchdruck auf das Trägerwellenrohr ausgeübt werden kann. Vorzugsweise sind an beiden Stirnseiten Hydraulikstempel vorgesehen.Furthermore, it is favorable to provide at least one hydraulic ram on the end face of the tool with which an upsetting pressure can additionally be exerted on the carrier shaft tube during expansion of the carrier shaft tube. Preferably, hydraulic punches are provided on both end faces.
Zum Verdrehen kann eine Antriebseinheit vorgesehen sein, die an einer Stirnseite in Wirkverbindung mit dem eingebauten Trägerwellenrohr gebracht werden kann. Diese Antriebseinheit kann weggeschwenkt oder weggezogen werden, wenn sie nicht benötigt wird. Bei langen, dünnwandigen Trägerwellenrohren und einer großen Anzahl von Anbauteilen kann es vorkommen, dass das über das Antriebsrad einzuleitende und zum Drehfügen erforderliche Drehmoment die Torsionsfestigkeit des Trägerwellenrohres überschreitet. Deshalb ist in einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, die zum jeweiligen Drehfügen erforderliche Antriebseinheit in das Gesenk derart zu integrieren, dass jedes einzelne bzw. paarweise in Gruppen zusammengefasste Anbauteil separat verdreht bzw. angezogen wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das zum Fügen erforderliche Drehmoment jedes einzelnen Anbauteils bzw. jeder Gruppe von Anbauteilen elektronisch überwacht und dokumentiert werden kann. Dadurch kann eine besser auflösende bzw. eine feinfühligere Qualitätskontrolle während des Fügevorgangs erfolgen. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass nicht das gesamte Fügemoment über das Antriebsrad in das Trägerwellenrohr eingeleitet zu werden braucht. Daher spielt in dieser Ausführungsform die Anzahl der auf das Trägerwellenrohr zu fügenden Anbauteile eine untergeordnete Rolle, da das jeweils erforderliche Fügedrehmoment lokal an der jeweiligen Fügestelle eingeleitet wird und das Trägerwellenrohr lokal geringeren Belastungen ausgesetzt wird.For rotation, a drive unit can be provided which can be brought into operative connection with the installed carrier shaft tube on one end face. This drive unit can be swung away or pulled away when it is not needed. With long, thin-walled carrier tube tubes and a large number of attachments, it may happen that the torque to be introduced via the drive wheel and required for rotary joining exceeds the torsional strength of the carrier shaft tube. Therefore, in an alternative embodiment of the invention, it is provided to integrate the drive unit required for the respective rotary joining into the die in such a way that each individual attachment or attachment paired in groups is separately twisted or tightened. This results in the advantage that the torque required for joining each individual attachment or each group of attachments can be electronically monitored and documented. This allows a better resolution or a more sensitive quality control during the joining process. Another advantage is the fact that not the entire joining torque needs to be introduced via the drive wheel in the carrier shaft tube. Therefore, in this embodiment, the number of attachable parts to be attached to the support shaft tube plays a subordinate role, since the respectively required joining torque is locally introduced at the respective joint and the carrier shaft tube is subjected to locally lower loads.
Zweckmäßigerweise kann das Trägerwellenrohr in Wirkverbindung mit der Antriebseinheit gegenüber den im Werkzeug fixierten Anbauteilen bis zum Formschluss verdrehbar sein.Conveniently, the carrier shaft tube can be rotated in operative connection with the drive unit relative to the attachment parts fixed in the tool until the positive connection.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von in der Zeichnung beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert, ohne auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt zu sein.Further advantages and details of the invention are explained below with reference to preferred embodiments described in the drawing, without being limited to these embodiments.
Dabei zeigen: Fig. 1 a-c; ein bevorzugtes Werkzeug vor dem Einsetzen von Anbauteilen (a) , geschlossen mit eingesetzten Anbauteilen (b) und mit eingefädeltem Trägerwellenrohr (c) ;Showing: Fig. 1 ac; a preferred tool before inserting attachments (a), closed with attached attachments (b) and threaded carrier shaft tube (c);
Fig. 2 eine Detailansicht eines durch zwei Anbauteile durchgeführten Trägerwellenrohrs nach Fig. 1 ;FIG. 2 shows a detailed view of a carrier shaft tube according to FIG. 1, which is made by two attachments; FIG.
Fig. 3 ein Trägerwellenrohr in einem bevorzugten Werkzeug nach einem ersten Verfahrensschritt mit Vorformen des Trägerwellenrohrs mit stirnseitig angeordneten Hydraulikstempeln nach Fig. 1;FIG. 3 shows a carrier shaft tube in a preferred tool after a first method step with preforming of the carrier shaft tube with front side hydraulic punches according to FIG. 1; FIG.
Fig. 4 a, b; ein Trägerwellenrohr in einem bevorzugten Werkzeug nach Fig. 1 in einem zweiten Verfahrensschritt mit einem relativen Verdrehen des Trägerwellenrohrs gegenüber im Werkzeug fixierten Anbauteilen (a) und im Entnahmestadium nach dem zweiten Verfahrensschritt mit festen Welle- Nabenverbindungen (b) ;Fig. 4 a, b; a carrier shaft tube in a preferred tool according to Figure 1 in a second method step with a relative rotation of the support shaft tube relative to fixed in the tool attachments (a) and in the removal stage after the second method step with fixed shaft hub connections (b).
Fig. 5 in Seitenansicht eine alternative Verdrehanordnung in einem bevorzugten Werkzeug;5 shows a side view of an alternative rotation arrangement in a preferred tool;
Fig. 6 a-f ; unterschiedliche Welle-Nabenverbindungen vor einem ersten Verfahrensschritt mit in Anbauteile eingefädeltem Trägerwellenrohr (a, d) , nach einem Vorformen (b, e) und nach einem zweiten Verfahrensschritt mit verdrehter Trägerwelle (c, f) ; Fig. 7 ein alternatives Herstellverfahren für einFig. 6 a-f; different shaft-hub connections before a first method step with carrier shaft tube (a, d) threaded in add-on parts, after preforming (b, e) and after a second method step with twisted carrier shaft (c, f); Fig. 7 shows an alternative manufacturing method for a
Trägerwellenrohr mit unterschiedlicher Wandstärke; Fig. 8 ein aus einem Blechstreifen gefertigtesCarrier shaft tube with different wall thickness; Fig. 8 is a made of a metal strip
Trägerwellenrohr mit variabler Wandstärke:Carrier shaft tube with variable wall thickness:
Fig. 8a: perspektivische Ansicht des gewalzten und längsgeschweißten Rohrs;Fig. 8a: perspective view of the rolled and longitudinally welded tube;
Fig. 8b: perspektivische Schnittdarstellung des Rohrs der Fig. 8a; Fig. 8c : ausgeformte Trägerwelle mit variabler Wandstärke und Kreiskeilprofil; undFig. 8b: perspective sectional view of the tube of Fig. 8a ; FIG. 8c: shaped support shaft with variable wall thickness and circular spline profile; FIG. and
Fig. 8d: perspektivische Schnittdarstellung der8d: perspective sectional view of
Trägerwelle der Fig. 8c; Fig. 9 a, b; schematische Darstellung einerCarrier shaft of Fig. 8c; Fig. 9a, b; schematic representation of a
Walzvorrichtung (a) und eines Endlosbandes (b) , aus dem Nockenwellenrohre hergestellt werden können.Rolling device (a) and an endless belt (b), can be made from the camshaft tubes.
In den nachfolgenden Zeichnungen werden der Übersichtlichkeit halber für funktionell gleiche oder gleichwirkende Komponenten dieselben Bezugszeichen verwendet. Insoweit wird auf die jeweils vorausgegangene Beschreibung verwiesen.In the following drawings, the same reference numerals are used for the sake of clarity for functionally identical or equivalent components. In that regard, reference is made to the respective preceding description.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht zwei Schwerpunkte vor: ein Trägerwellenrohr wird in einem Werkzeug vorgeformt, wobei dessen Umfangsprofil gleichzeitig in Abschnitten, an denen Anbauteile befestigt werden, durch das Innenprofil der Anbauteile vorgegeben wird, und eine feste Welle- Nabenverbindung wird gebildet, indem das Trägerwellenrohr im gleichen Werkzeug gegen die Anbauteile verdreht wird.The inventive method provides two focal points: a support shaft tube is preformed in a tool, wherein the circumferential profile at the same time specified in sections where attachments are attached by the inner profile of the attachments, and a fixed shaft hub connection is formed by the carrier shaft tube in same tool is rotated against the attachments.
In den Figuren Ia-Ic sind vorbereitende Schritte zur Durchführung des Vorformens eines Trägerwellenrohrs 34 skizziert .In the figures Ia-Ic preparatory steps for performing the preforming of a carrier shaft tube 34 are outlined.
Ein bevorzugtes mehrteiliges Werkzeug 10 besteht aus einem Werkzeugunterteil 12 und einem Werkzeugoberteil 16. Das Werkzeugunterteil 12 und das Werkzeugoberteil 16 sind in diesem Beispiel aus je zwei in Längsrichtung 48 aneinandergrenzenden Teilen 12a, 12b und 16a, 16b gebildet. Die Längsrichtung 48 ist auch diejenige des Trägerwellenrohrs 34. Die Teile 12a und 16a bilden ein erstes Gesenk Gl, die Teile 12b und 16b ein zweites Gesenk G2 des Werkzeugs 10. Wie anhand des geöffneten Werkzeugs 10 in Figur Ia zu erkennen ist, sind an den jeweiligen Kontaktflächen 14, 18 des Werkzeugunterteils 12 und des Werkzeugoberteils 16 jeweils Gravuren 20 und 22 mit Vertiefungen, Anschlägen, Zentrierhilfen und dergleichen eingebracht. In die Gravuren 20 des Werkzeugunterteils 12 können Anbauteile 26, 28 lagegerecht eingelegt werden, d.h. diese können bereits in einer Winkelstellung und mit Abständen zueinander eingelegt werden, welche ihrer späteren relativen Position zueinander an dem Trägerwellenrohr 34 entspricht. Die Gravuren 20, 22 geben die relativen Winkellagen der Anbauteile 26 vor.A preferred multi-part tool 10 consists of a lower tool part 12 and a tool upper part 16. The lower tool part 12 and the upper tool part 16 are formed in this example from two adjacent longitudinally 48 parts 12a, 12b and 16a, 16b. The longitudinal direction 48 is also that of the carrier shaft tube 34. The parts 12a and 16a form a first die Gl, the parts 12b and 16b a second die G2 of the tool 10th As can be seen with reference to the opened tool 10 in FIG. 1a, engravings 20 and 22 with recesses, stops, centering aids and the like are respectively introduced on the respective contact surfaces 14, 18 of the tool lower part 12 and of the tool upper part 16. In the engraving 20 of the lower tool part 12 add-on parts 26, 28 can be inserted correctly, ie they can already be inserted in an angular position and at intervals to each other, which corresponds to their later relative position to each other on the support shaft tube 34. The engravings 20, 22 indicate the relative angular positions of the attachments 26.
Die Anbauteile 26, von denen der Übersichtlichkeit wegen nur einige mit Bezugszeichen beziffert sind, sind beispielhaft als Nockenscheiben ausgebildet, während das Anbauteil 28 ein Antriebsrad, welches bevorzugt eine Außenverzahnung aufweist, darstellt. Das Trägerwellenrohr 34 bildet dann eine Nockenträgerwelle einer Nockenwelle. Während das Trägerwellenrohr 34 die Drehbewegung auf die darauf angeordneten, als Nockenscheiben ausgebildeten Anbauteile 26 überträgt und im Wesentlichen Lagerungsfunktionen übernimmt, leiten sich aus den hoch belasteten Nockenscheiben die Linearbewegungen des Ventiltriebs zur Motorsteuerung ab.The add-on parts 26, of which only a few are numbered for clarity, are exemplified as cams, while the attachment 28 is a drive wheel, which preferably has an external toothing represents. The carrier shaft tube 34 then forms a cam carrier shaft of a camshaft. While the carrier shaft tube 34 transmits the rotational movement to the mounted thereon, designed as cams attachments 26 and essentially assumes storage functions, derived from the highly loaded cams, the linear movements of the valve train for engine control.
Das Gesenk Gl bildet im geschlossenen Zustand eine Halte- und Fixiervorrichtung für das als Antriebsrad ausgebildete Anbauteil 28, das Gesenk G2 bildet eine Halte- und Fixiereinrichtung für die Anbauteile 26, also Nockenscheiben und dergleichen.The die G1 forms a holding and fixing device for the attachment 28 formed as a drive wheel in the closed state, the die G2 forms a holding and fixing device for the attachments 26, ie cams and the like.
Neben der zweiteiligen Ausführung des Werkzeugunterteils 12 ist es auch möglich, dass die Teile 12a, 12b Stoffschlüssig miteinander verbunden sind und ein Bauteil bilden. Figur Ib zeigt den Zustand, bei dem die Anbauteile 26, 28 eingelegt und Werkzeugoberteil 16 und Werkzeugunterteil 12 geschlossen und gegeneinander verspannt sind. Das Werkzeug 10 bildet nunmehr ein geschlossenes Gesenk und zentriert alle zu fügenden Anbauteile 26, 28.In addition to the two-part design of the lower tool part 12, it is also possible that the parts 12a, 12b are materially connected to each other and form a component. FIG. 1 b shows the state in which the attachment parts 26, 28 are inserted and the tool upper part 16 and lower tool part 12 are closed and braced against one another. The tool 10 now forms a closed die and centers all attachments 26, 28 to be joined.
Zwischen dem Werkzeugoberteil 16 und dem Werkzeugunterteil 12 ist ein röhrenförmiger Hohlraum 24 ausgebildet, der zum Aufnehmen des Trägerwellenrohrs 34 vorgesehen ist. Weiterhin ist an beiden Stirnseiten des Werkzeugs 10 je eine vorzugsweise kreisrunde Öffnung 30 bzw. 32 vorgesehen, durch welche das Trägerwellenrohr 34 in das Werkzeug 10 eingeführt werden kann.Between the upper tool part 16 and the lower tool part 12, a tubular cavity 24 is provided, which is provided for receiving the support shaft tube 34. Furthermore, a preferably circular opening 30 or 32 is provided on both end faces of the tool 10, through which the support shaft tube 34 can be inserted into the tool 10.
Das geschlossene Werkzeug 10 mit eingelegten Anbauteilen 26, 28 sowie eingeführtem Trägerwellenrohr 34 ist in Figur Ic dargestellt. Die Anbauteile 26, 28 weisen Innenbohrungen auf, die so mit den Öffnungen 30, 32 fluchten, dass das Trägerwellenrohr 34 durchgefädelt werden kann. Das Trägerwellenrohr 34 steht zu beiden Seiten über und ragt aus den Öffnungen 30, 32 heraus. In weiterer Folge wird an den Enden des Trägerwellenrohrs 34 entsprechend dem bekannten Innenhochdruckumformen (IHU) , gegebenenfalls auch mit heißem Trägerwellenrohr 34 (HMGF, hot metal gas forming) , ein zum Umformen notwendige Druckmedium zum inneren Aufweiten des Trägerwellenrohrs 34 zugeführt.The closed tool 10 with inserted attachments 26, 28 and inserted carrier shaft tube 34 is shown in Figure Ic. The attachments 26, 28 have inner bores which are aligned with the openings 30, 32 so that the carrier shaft tube 34 can be threaded through. The support shaft tube 34 projects beyond both sides and projects out of the openings 30, 32. Subsequently, at the ends of the support shaft tube 34 corresponding to the known hydroforming (IHU), possibly also with hot carrier tube 34 (HMGF, hot metal gas forming), a pressure medium necessary for forming for internal expansion of the carrier shaft tube 34 is supplied.
Vor dem Fügevorgang und auch vor dem Vorformen des Trägerwellenrohrs 34 liegen das Trägerwellenrohr 34 als Rohrabschnitt mit kreisrundem Querschnitt und die umformtechnisch vorgefertigten, zu fügenden Anbauteile mit ihren geeigneten Innenbohrungen mit keilförmigen Bogenprofilen vor. Dies ist aus Figur 2 anhand einer Detaildarstellung ersichtlich, in der ein Trägerwellenrohr 34 mit kreisrundem Querschnitt durch zwei Anbauteile 26 mit keilförmigen Bogenprofil 42 in einer Richtung 36 durchgeführt ist, entsprechend der Situation in Figur Ic. Zwischen der Oberfläche 38 des Trägerwellenrohrs 34 und dem keilförmigen Bogenprofil 42 der Anbauteile 26 ist ein Spiel 40 vorhanden, so dass das Trägerwellenrohr 34 einfach durch die Anbauteile 26 zu schieben ist.Before the joining operation and also before the preforming of the support shaft tube 34, the support shaft tube 34 are in the form of a tubular section with a circular cross-section and the prefabricated components to be joined, to be joined, with their suitable inner bores with wedge-shaped arch profiles. This can be seen from FIG. 2 on the basis of a detailed illustration, in which a carrier shaft tube 34 with a circular cross-section is made through two attachments 26 with a wedge-shaped arc profile 42 in one direction 36, corresponding to the situation in FIG. Between the surface 38 of the carrier shaft tube 34 and the wedge-shaped arc profile 42 of the attachments 26 a game 40 is present, so that the carrier shaft tube 34 is easy to push through the attachments 26.
Figur 3 zeigt das Werkzeug 10 der Figuren Ia-Ic, in das das Trägerwellenrohr 34 eingeschoben ist. An den Enden des Trägerwellenrohrs 34 wird nicht nur das Druckmedium zum inneren Aufweiten zugeführt, sondern auch mittels Hydraulikstempeln 52 von den Enden des Trägerwellenrohrs 34 Material in das ein Gesenk bildende Werkzeug 10 nachgeschoben. Somit erfährt das Trägerwellenrohr 34 während des Umformens mit dem lokalen radialen Aufweiten an Abschnitten 44, an denen Anbauteile 26, 28 platziert sind, gleichzeitig eine Längenverkürzung bzw. Stauchung.Figure 3 shows the tool 10 of the figures Ia-Ic, in which the support shaft tube 34 is inserted. At the ends of the carrier shaft tube 34 not only the pressure medium for internal expansion is supplied, but also by means of hydraulic rams 52 from the ends of the support shaft tube 34 material in the forming a die tool 10. Thus, during reshaping with local radial expansion at portions 44 where attachments 26, 28 are placed, carrier tube 34 simultaneously undergoes length shortening.
Die für das Verfahren erforderlichen Arbeitsdrücke sind unter anderem abhängig von den Werkstoffeigenschaften des Trägerwellenrohrs 34 und dessen Wandstärke und liegen typischerweise zwischen 2000 und 4000 bar. Durch diesen ersten Prozess erfolgt die Vorformung des Trägerwellenrohrs 34 und die Ausbildung des jeweiligen keilförmigen Bogenprofils 46 (oder auch Kreiskeilprofil) an jenen axialen Positionen bzw. Abschnitten 44, die sich innerhalb der Innenbohrungen der Anbauteile 26, 28 befinden. Von den Abschnitten 44 sind der Übersichtlichkeit wegen nur einige mit Bezugszeichen beziffert. Das Profil des jeweils auszubildenden Bogenprofils an den Fügestellen (Abschnitte 44) des Trägerwellenrohrs 34 wird über das individuelle Profil der Innenbohrung des jeweiligen Anbauteils 26, 28 vorgegeben. Daher sind die Anbauteile 26, 28 bei ihrem Herstellprozess bereits mit der entsprechenden Innenkontur versehen worden.The working pressures required for the process depend inter alia on the material properties of the carrier shaft tube 34 and its wall thickness and are typically between 2000 and 4000 bar. By this first process, the preforming of the carrier shaft tube 34 and the formation of the respective wedge-shaped arc profile 46 (or circular wedge profile) takes place at those axial positions or sections 44, which are located within the inner bores of the attachments 26, 28. Of the sections 44 are numbered for clarity, only a few with reference numerals. The profile of the particular arc profile to be formed at the joints (sections 44) of the carrier shaft tube 34 is determined by the individual profile of the inner bore of the respective attachment 26, 28. Therefore, the attachments 26, 28 have already been provided in their manufacturing process with the corresponding inner contour.
Wie aus DE 10 2004 011 815 Al bekannt, kann dies vorzugsweise direkt beim Schmieden ohne nennenswerten Mehraufwand für den vom Kreisquerschnitt abweichenden Lochstempel bewerkstelligt werden. Erfindungsgemäß findet nur in den Abschnitten 44 des Trägerwellenrohrs 34 eine Umformung statt, in denen im zweiten Prozessschritt die Anbauteile 26, 28 endgültig fixiert werden. Ansonsten verhindert an den zwischen den Anbauteilen 26, 28 angeordneten Lagerstellen oder sonstigen Trägerwellenabschnitten die Gravur 20, 22 im Werkzeug 10 eine nennenswerte Umformung .As is known from DE 10 2004 011 815 A1, this can preferably be achieved directly during forging without significant additional expenditure for the punch, which deviates from the circular cross-section. According to the invention, a deformation takes place only in the sections 44 of the carrier shaft tube 34, in which the attachment parts 26, 28 are finally fixed in the second process step. Otherwise prevents the engraving 20, 22 in the tool 10 a significant deformation at the arranged between the attachments 26, 28 bearings or other carrier shaft sections.
Nachdem im ersten Prozessschritt die keilförmigen Bogenprofile 46 auf dem Trägerwellenrohr 34 vorgeformt sind, verbleibt das Trägerwellenrohr 34, wie ersichtlich, zunächst noch im Werkzeug 10. Nach einem Absenken und einer Rücknahme des zum Vorformen notwendigen Innendrucks verformt sich das Trägerwellenrohr 34 um seinen elastischen Anteil in radialer Richtung zurück. Zwischen den Anbauteilen 26, 28 und dem Trägerwellenrohr 34 stellt sich ein geringfügiges radiales Spiel ein. Somit liegt jetzt im Unterschied zu anderen bekannten Welle-Nabe-Verbindungen mittelsAfter the wedge-shaped arc profiles 46 are preformed on the support shaft tube 34 in the first process step, the carrier shaft tube 34 remains, as can be seen, still in the tool 10. After lowering and a withdrawal of the internal pressure necessary for preforming, the carrier tube 34 deforms by its elastic portion in radial direction back. Between the add-on parts 26, 28 and the carrier shaft tube 34, a slight radial clearance arises. Thus, unlike other known shaft-hub connections by now
Innenhochdruckumformen noch keine kraftschlüssige Verbindung vor.Hydroforming does not yet form a frictional connection.
Das Gesenk Gl des Werkzeugs 10, welches während des Umformens des Trägerwellenrohrs 34 im Wesentlichen das ein Antriebsrad bildendes Anbauteil 28 lagefixiert hatte, wird nun geöffnet. Dagegen bleibt das Gesenk G2 des Werkzeugs 10 geschlossen.The die G 1 of the tool 10, which during the forming of the carrier shaft tube 34 is essentially a driving wheel forming attachment 28 had been fixed in position, is now opened. In contrast, the die G2 of the tool 10 remains closed.
Dies ist in den Figuren 4a und 4b dargestellt. Ein seitlicher Zugang 56 für eine Antriebseinheit 54 zum als Antriebsrad ausgebildeten Anbauteil 28 ist nun freigegeben.This is shown in FIGS. 4a and 4b. A lateral access 56 for a drive unit 54 to the attachment formed as a drive wheel 28 is now released.
Wie aus der DE 10 2004 011 815 Al bekannt, ist die Orientierung des keilförmigen Bogenprofils 42 auf dem als Antriebsrad ausgebildeten Anbauteil 28 entgegengesetzt angeordnet zu denen auf den übrigen Anbauteilen 26. Die Antriebseinheit 54 verfügt über einen elektrischen oder hydraulischen Drehantrieb mit einem integrierten Winkeldekoder. Die Antriebseinheit 54 ist an eine zeichnerisch nicht dargestellte Steuerung angeschlossen, die analog zu bekannten Schraubsteuerungen eine programmierte Drehbewegung bzw. einen Winkelanzug in voreingestellter Größe ermöglicht. Die Antriebseinheit 54 wird nun derart an das als Antriebsrad ausgebildete Anbauteil 28 positioniert, dass letzteres vorzugsweise über seine Verzahnung am äußeren Umfang oder über Öffnungen, die zur Gewichts- reduktion in das als Antriebsrad ausgebildete Anbauteil 28 eingearbeitet sind, durch Formschluss in Drehung versetzt werden kann. Über die festgelegte Drehbewegung des als Antriebsrad ausgebildeten Anbauteils 28 werden in der Folge alle Anbauteile 26, einschließlich des als Antriebsrad ausgebildeten Anbauteils 28, auf das Trägerwellenrohr 34 gefügt.As is known from DE 10 2004 011 815 A1, the orientation of the wedge-shaped arch profile 42 on the attachment 28 designed as a drive wheel is arranged opposite to that on the remaining attachments 26. The drive unit 54 has an electric or hydraulic rotary drive with an integrated angle decoder. The drive unit 54 is connected to a control, not shown in the drawing, which allows analogous to known screw controls a programmed rotational movement or an angular suit in preset size. The drive unit 54 is now positioned in such a way on the attachment 28 designed as a drive wheel, that the latter can be rotated by positive engagement, preferably via its toothing on the outer circumference or via openings, which are incorporated into the attachment 28 designed as a drive wheel for weight reduction , As a result, all attachments 26, including the attachment 28 designed as a drive wheel, are added to the carrier shaft tube 34 via the fixed rotational movement of the attachment 28 designed as a drive wheel.
Die auf dem Trägerwellenrohr 34 im ersten Prozessschritt vorgeformten keilförmigen Bogenprofile 46 bilden nun nach dieser Drehbewegung des als Antriebsrad ausgebildeten Anbauteils 28 gegen die lagefixierten anderen Anbauteile 26 mit allen Anbauteilen, einschließlich dem als Antriebsrad ausgebildeten Anbauteil 28, Welle-Nabe-Verbindungen 50 aus (Figur 4b). Die zu fügenden Anbauteile 26, 28 sind mit einer einzigen Drehbe- wegung an dem Trägerwellenrohr 34 befestigt worden. In die Drehrichtung, die für die beispielhafte Nockenwelle die spätere Betriebsdrehrichtung im Verbrennungsmotor darstellt, ist die Geometrie der keilförmigen Bogenprofile 44, 46 derart festgelegt, dass die Welle-Nabe-Verbindungen 50 formschlüssig wirken .The preformed on the support shaft tube 34 in the first process step wedge-shaped arc profiles 46 now form after this rotational movement of the attachment formed as a drive member 28 against the fixed position other attachments 26 with all attachments, including the drive wheel designed as an attachment 28, shaft-hub connections 50 (FIG 4b). The attachments 26, 28 to be joined are provided with a single turning movement has been attached to the support shaft tube 34. In the direction of rotation, which represents the later operating direction of rotation in the internal combustion engine for the exemplary camshaft, the geometry of the wedge-shaped arc profiles 44, 46 is set such that the shaft-hub connections 50 act positively.
Am Ende des zweiten Prozessschritts wird das Gesenk G2 des Werkzeugs 10 geöffnet, und die gebaute Welle 100 kann entnommen werden.At the end of the second process step, the die G2 of the tool 10 is opened and the assembled shaft 100 can be removed.
In Figur 5 ist ein Werkzeug 10 skizziert, das lediglich ein einziges Gesenk mit einem Werkzeugunterteil 12 und einem Werkzeugoberteil 16 verwendet. Dieses Gesenk besitzt zur Endlagenpositionierung der Anbauteile 26, 28 notwendige Gravuren 20, 22 (Fig. Ib) mit Zentrierungen und dergleichen, in denen die Anbauteile 26, 28 in ihrer Endlage positioniert werden. In das geschlossene Gesenk wird das Trägerwellenrohr 34 wie vorstehend beschrieben eingeführt, durch die Anbauteile 26, 28 im Werkzeug 10 gefädelt und mittels Hydro-, Gas- oder Impulsverfahren wie vorne beschrieben an den entsprechenden Abschnitten 44 vorgeformt .5, a tool 10 is sketched, which uses only a single die with a tool lower part 12 and a tool upper part 16. This die has for end position positioning of the attachments 26, 28 necessary engravings 20, 22 (Fig. Ib) with centering and the like, in which the attachments 26, 28 are positioned in their final position. The carrier shaft tube 34 is inserted into the closed die as described above, threaded through the attachments 26, 28 in the tool 10, and preformed at the corresponding sections 44 by means of hydro, gas or impulse methods as described above.
Ein als Antriebsrad ausgebildetes Anbauteil 28 wird hierbei mit einer Drehvorrichtung, die einen äußeren Drehkranz 64, Wälzkörper 62, und einem inneren Drehkranz 66 mit Zahnradaufnahme sowie einen zeichnerisch nicht dargestellten elektrischen Antriebsmotor umfasst, in Drehung versetzt. Das als Antriebsrad ausgebildete Anbauteil 28 ist mit seiner Außenverzahnung über den inneren Drehkranz 66 verdrehsicher aufgenommen. Zur Entnahme der fertig gebauten Welle 100 wird das Werkzeugoberteil 16 vom Werkzeugunterteil 12 abgehoben oder weggekippt . Während des Umformens des Trägerwellenrohrs 34 ist die Drehvorrichtung in einer arretierten Position gehalten. Nach dem Vorformen der lokalen keilförmigen Bogenprofile 46 auf dem Trägerwellenrohr 34 wird die Drehvorrichtung freigegeben und eine Antriebseinheit 54 (Figur 4a) zum Einbringen des zum Fügen notwendige Drehmoments mit Öffnungen 60 der Drehvorrichtung in Eingriff gebracht. Über die Öffnungen 60, den inneren Drehkranz 66 und die Drehmitnahme über die Außenverzahnung des als Antriebsrad ausgebildeten Anbauteils 28 erfolgt die Drehmomentübertragung auf das Trägerwellenrohr 34.A trained as a drive wheel attachment 28 is in this case with a rotating device, which includes an outer turntable 64, rolling elements 62, and an inner turntable 66 with gear recording and a drawing drive, not shown, set in rotation. Trained as a drive wheel attachment 28 is taken against rotation with its outer teeth on the inner turntable 66. To remove the finished shaft 100, the upper tool 16 is lifted off the tool base 12 or tilted away. During the reforming of the carrier shaft tube 34, the rotating device is held in a locked position. After preforming the local wedge-shaped arc profiles 46 on the carrier shaft tube 34, the rotating device is released and a drive unit 54 (Figure 4a) for introducing the necessary torque for joining with openings 60 of the rotating device engaged. About the openings 60, the inner ring gear 66 and the rotational drive on the outer toothing of the drive wheel formed as an attachment 28, the torque is transmitted to the support shaft tube 34th
Gegebenenfalls kann ein zusätzliches Drehmoment über einen weiteren Antrieb erfolgen, der auf das Trägerwellenrohr 34 einwirkt. Das keilförmige Bogenprofil 42 des Anbauteils 28 ist wiederum entgegengesetzt ausgerichtet zu denen der Anbauteile 26. Somit wird mit einer definierten Drehbewegung des inneren Drehkranzes 66 das Trägerwellenrohr 34 gefügt.Optionally, an additional torque can be effected via a further drive, which acts on the carrier shaft tube 34. The wedge-shaped arc profile 42 of the attachment 28 is in turn aligned opposite to those of the attachments 26. Thus, the carrier shaft tube 34 is joined with a defined rotational movement of the inner turntable 66.
Die Figuren 6a-6f veranschaulichen nochmals anhand von Querschnitten eines Trägerwellenrohrs 34 mit einem Anbauteil 26 den Ablauf des Verfahrens. Das Anbauteil 26 weist eine Innenbohrung mit einem keilförmigen Bogenprofil 42 auf. Das kreisrunde Trägerwellenrohr 34 wird durch das Anbauteil 26 geführt (Figuren 6a, 6d) . Das Trägerwellenrohr 34 wird wie beschrieben aufgeweitet und passt sich dabei in den Abschnitten 44 dem keilförmigen Bogenprofil 42 des Anbauteils 26 an, indem es dort ein keilförmiges Bogenprofil 46 als Abdruck des keilförmigen Bogenprofils 42 ausbildet. Nach Wegnahme des Umform- Innendrucks bildet sich ein kleines Spiel zwischen dem keilförmigen Bogenprofil 46 desFIGS. 6a-6f again illustrate the sequence of the method on the basis of cross-sections of a carrier shaft tube 34 with an attachment 26. The attachment 26 has an inner bore with a wedge-shaped arc profile 42. The circular support shaft tube 34 is guided by the attachment 26 (Figures 6a, 6d). The support shaft tube 34 is widened as described and adapts in the sections 44 to the wedge-shaped arc profile 42 of the attachment 26, by forming there a wedge-shaped arc profile 46 as an impression of the wedge-shaped arc profile 42. After removal of the internal deformation pressure, a small clearance between the wedge-shaped arc profile 46 of the
Trägerwellenrohrs 34 und dem keilförmigen Bogenprofil 42 des Anbauteils 26. Durch Verdrehen des Trägerwellenrohrs 34 wird die formschlüssige WeIIe-Nabe-Verbindung 50 hergestellt. Es ist ersichtlich, dass das keilförmige Bogenprofil 42 ganz unterschiedlich ausgebildet sein kann und beispielsweise unterschiedliche Steigungen und/oder unterschiedliche Keilzahlen aufweisen kann, beispielsweise eine Keilzahl von 2 in den Figuren 6a-6c und eine Keilzahl von 3 in den Figuren 6d-6f .Carrier shaft tube 34 and the wedge-shaped arc profile 42 of the attachment 26. By rotating the support shaft tube 34, the form-fitting WeIIe hub connection 50 is made. It It can be seen that the wedge-shaped arcuate profile 42 can be formed quite differently and, for example, different pitches and / or different numbers of wedges may have, for example, a wedge number of 2 in Figures 6a-6c and a wedge number of 3 in Figures 6d-6f.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung einer gebauten Welle 100 ist hinsichtlich ihres Gewichts möglich, wenn das Trägerwellenrohr 34 aus einem Präzisionsstahlrohr mit nicht gleichförmiger Wandstärke hergestellt wird.A further advantageous development of a built shaft 100 is possible in terms of its weight, if the carrier shaft tube 34 is made of a precision steel tube with non-uniform wall thickness.
Durch das Walzen eines zu verformenden Blechzuschnittes bzw. Blechstreifens 68 kann das zukünftige Trägerwellenrohr 34 über seine Wandstärke auf die entsprechenden Belastungen und Beanspruchungen der gebauten Welle „konzipiert" werden. Hierzu kommt ein Walzwerkzeug 80 mit einer oberen und unteren Walze 82, 84 zum Einsatz, wie in Figur 7 und dargestellt ist. Je nach Zustellung (angedeutet durch Doppelpfeile) der Walzen 82, 84 kann die minimale und maximale Wandstärke 72, 74 des Ausgangsmaterials, beispielsweise Feinblech, und somit die Wandstärke 72, 74 des zukünftigen Trägerwellenrohrs 34 beeinflusst werden. Vorteilhaft entspricht die Breite 86 des Blechstreifens 68 dem Umfang des zukünftigen Trägerwellenrohrs 34.By rolling a sheet metal blank or sheet metal strip 68 to be deformed, the future carrier shaft tube 34 can be "designed" by its wall thickness to the corresponding loads and stresses of the built shaft, using a rolling tool 80 with upper and lower rollers 82, 84. 7 and 10. Depending on the delivery (indicated by double arrows) of the rollers 82, 84, the minimum and maximum wall thickness 72, 74 of the starting material, for example sheet, and thus the wall thickness 72, 74 of the future carrier shaft 34 can be influenced. Advantageously, the width 86 of the metal strip 68 corresponds to the circumference of the future carrier shaft tube 34.
Die Figuren 9a und 9b zeigen eine weitere Variante eines durch Walzen und Schweißen hergestellten Trägerwellenrohrs 34. Flexibles Walzen eines Blechstreifens 68 erfolgt dergestalt, dass ein Trägerwellenrohr 34 mit definierter Länge L gefertigt wird, das an einem Ende, etwa im Bereich eines als Antriebsrad ausgebildeten Anbauteils 28 eine größere Wandstärke 74 besitzt, als in den Bereichen der als Nockenscheiben ausgebildeten Anbauteile 26 und der Lagerstellen. Eine bevorzugte Prozessfolge in der Halbzeugherstellung ist: Flexibles Walzen, Ablängen, Umformen zum Rohr, Stumpfschweißen. Das Ablängen unmittelbar nach dem Walzen ist vorteilhaft, da ein Flachmaterial durch Abscheren wesentlich einfacher zu trennen ist, als ein Rohr beispielsweise durch Sägen oder Brennschneiden. Ein Abscheren kann bei Rohren aufgrund der einhergehenden Stauchung des Querschnitts an der Trennstelle nicht angewendet werden.FIGS. 9a and 9b show a further variant of a carrier shaft tube 34 produced by rolling and welding. Flexible rolling of a sheet metal strip 68 takes place in such a way that a carrier shaft tube 34 having a defined length L is produced, which is at one end, for example in the region of an attachment formed as a drive wheel 28 has a greater wall thickness 74, as in the areas of the cam plates designed as attachments 26 and the bearings. A preferred process sequence in the production of semi-finished products is: flexible rolling, cutting to length, forming into tubes, butt welding. The cutting to length immediately after rolling is advantageous, since a flat material is much easier to separate by shearing, as a pipe, for example by sawing or flame cutting. Shearing can not be applied to pipes due to the concomitant compression of the section at the point of separation.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, sehr lange Feinblechtafeln mit variabler Blechstärke mit größerer Länge 86 zu fertigen. Dadurch wird das Walzgerüst besser ausgenutzt, wie in Figur 9b erkennbar ist. Aus einem Blechtafelzuschnitt, der in seiner Breite etwa der axialen Länge L des fertigen Trägewellenrohrs 34 entspricht, können in Längsrichtung nach dem weiteren streifenförmigen Zuschnitt dieser Blechtafel jeweils mehrere Trägerwellenrohre gefertigt werden, beispielsweise fünf Trägerwellenrohre 34 in Figur 9b.Furthermore, it is possible to produce very long sheet metal plates with variable plate thickness with a greater length 86. As a result, the roll stand is better utilized, as can be seen in FIG. 9b. From a sheet-metal blank which corresponds approximately to the axial length L of the finished carrier shaft tube in its width, a plurality of carrier tube tubes can be produced in the longitudinal direction after the further strip-shaped blank of this metal sheet, for example five carrier shaft tubes 34 in FIG. 9b.
Zwar ist der Handhabungsaufwand unter Umständen gegenüber einer seriellen Fertigung des Blechstreifens 68 (Figur 7) erhöht. Vereinfacht wird dies jedoch dadurch, dass Blechstreifen derart gewalzt werden können, dass die obere Walze 82 im Walzwerkzeug 80 entsprechend der gewünschten Wandstärkenänderung gestuft ausgeführt sind (Figur 9a) . Dadurch ergibt sich die Wandstärkenänderung am Feinblech quer zur Walzrichtung, während sich in Walzrichtung die Blechdicke nicht ändert. Blechstreifen 68 mit variabler Dicke können wie Blechstreifen 68 mit konstanter Wanddicke nach bekannten Umformverfahren, z.B. durch Biegen über Dorn oder Einrollen, zum Rohr ausgeformt werden, welches anschließend in bekannter Weise an der längs verlaufenden Stoßfläche geschweißt wird (Figur 8a) . So ist es möglich, in Bereichen des Trägerwellenrohrs 34, in denen ein als Antriebsrad ausgebildetes Anbauteil 28 angeordnet werden soll, eine höhere Wandstärkendicke vorzusehen, als an den anderen axialen Zonen an dem Trägerwellenrohr 34, an denen sich die Anbauteile 26, Lagerstellen, Zwischenräume und dergleichen befinden. Je nach Zustellung der Walzen 82, 84 sind unterschiedliche Gestaltungsvarianten des Zuschnittes des Ausgangsmaterials (Feinblech) möglich. Wird an zwei einander gegenüberliegenden Walzen 82, 84 der Abstand zu einander derart gleichermaßen verändert, so entsteht eine Wandstärkenveränderung zu beiden Seiten quer zur Längsrichtung 48. Die quer zur Walzrichtung verlaufende Verfahrbewegung lediglich einer Walze 82 oder 84 führt dagegen nur zu einer einseitigenAlthough the handling effort is possibly increased over a serial production of the metal strip 68 (Figure 7). However, this is simplified by the fact that metal strips can be rolled in such a way that the upper roller 82 in the rolling tool 80 is designed to be stepped in accordance with the desired wall thickness change (FIG. 9a). This results in the change in wall thickness of the sheet transverse to the rolling direction, while in the rolling direction, the sheet thickness does not change. Sheet metal strips 68 of variable thickness can be shaped like sheet metal strip 68 with constant wall thickness by known forming methods, for example by bending over mandrel or curling, to the tube, which is then welded in a known manner to the longitudinal abutting surface (Figure 8a). Thus, it is possible to provide a higher wall thickness in areas of the carrier shaft tube 34 in which a designed as a drive wheel attachment 28, as at the other axial zones on the support shaft tube 34, in which the attachments 26, bearings, spaces and are located. Depending on the delivery of the rollers 82, 84 different design variants of the blank of the starting material (sheet) are possible. If the distance to one another is changed equally on two opposing rollers 82, 84, a change in wall thickness results on both sides transversely to the longitudinal direction 48. The traversing movement of only one roller 82 or 84 running transversely to the rolling direction, on the other hand, only leads to a one-sided movement
Wandstärkenveränderung. Dabei übernimmt die jeweils andere Walze 84 oder 82 eine Stützfunktion.Wall thickness change. The respective other roller 84 or 82 assumes a support function.
Der zu formende Blechstreifen 68 wird in der Regel von einem Lieferanten zu einem so genannten Coil aufgewickelt und in dieser Form zur Verfügung gestellt .The metal strip 68 to be formed is usually wound up by a supplier into a so-called coil and made available in this form.
Die Blechstreifen 68 zur Trägerwellenrohrherstellung können sequentiell nacheinander umgeformt werden. Ein sich anschließender Abscherprozess schneidet die gewünschten Blechzuschnitte als Blechsreifen 68 mit passender Länge L zur Herstellung des Trägerwellenrohrs 34 zu. Der fertig gewalzte Blechstreifen 68 wird über eine Präzisionsschweißnaht 70 durch zum Beispiel Laserstrahlschweißen, Gleichstromschweißen oder den Einsatz von Mittel- bzw. Hochfrequenzschweißverfahren zu einem geschweißten Präzisionsstahlrohr gefügt, welches das Trägerwellenrohr 34 bildet und in der vorne beschriebenen Weise vorgeformt und gefügt wird. Dabei weist das Trägerwellenrohr 34 nach wie vor einen kreisrunden äußeren Umfang auf, und die Aufdickungen ragen nach innen, wie aus Figur 8b ersichtlich ist. Die Figuren 8c und 8d zeigen zum Vergleich eine Anordnung, bei de die Materialaufdickungen sowohl nach innen als auch nach außen (Kreiskeilprofil) weisen (variable Wandstärke) .The metal strips 68 for carrier wave tube production can be transformed sequentially in succession. A subsequent shearing process cuts the desired sheet metal blanks as a metal strip 68 with a suitable length L for the production of the carrier shaft tube 34. The finish rolled sheet strip 68 is joined to a welded precision steel tube via a precision weld 70 by, for example, laser beam welding, DC welding, or the use of medium frequency welding, which forms the support tube 34 and is preformed and joined in the manner described above. In this case, the carrier shaft tube 34 still has a circular outer circumference, and the thickenings protrude inwards, as can be seen from FIG. 8b. Figures 8c and 8d show for comparison an arrangement in which the material thickening both inwardly and outwardly (circular spline) have (variable wall thickness).
Durch die Möglichkeit der Wandstärkengestaltung und der Möglichkeit, entlang des Trägerwellenrohrs für verschiedene Anbauteile 26, 28 unterschiedlichen keilförmige Bogenprofile 42 vorzusehen, kann eine gebaute Welle 100 nach Maß zur Verfügung gestellt werden. Due to the possibility of wall thickness design and the possibility of providing different wedge-shaped curved profiles 42 along the carrier shaft tube for different attachments 26, 28, a built shaft 100 can be made to measure.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung einer Welle-Nabe-Verbindung (50), insbesondere einer Nockenwelle (100) einer Brennkraftmaschine oder einer Getriebewelle, bei welchem auf einem Trägerwellenrohr (34) Anbauteile (26, 28) angebracht werden, wobei in die Anbauteile (26, 28) vor dem Anbringen jeweils ein keilförmiges Bogenprofil (42) eingebracht wird, wobei diejenigen Abschnitte (44) des Trägerwellenrohrs (34), an denen die Anbauteile (16, 28) angebracht werden, in ihrem Umfang ein den Außenradius des Trägerwellenrohrs (34) kontinuierlich vergrößerndes keilförmiges Bogenprofil (46) bilden, und wobei die Anbauteile (26, 28) durch gegenseitige Verdrehung des Trägerwellenrohrs (34) und der Anbauteile (26, 28) verbunden werden, dadurch gekennzeichnet,1. A method for producing a shaft-hub connection (50), in particular a camshaft (100) of an internal combustion engine or a transmission shaft, wherein on a support shaft tube (34) attachments (26, 28) are mounted, wherein in the attachments (26 , 28) a wedge-shaped arch profile (42) is introduced prior to attachment, wherein those portions (44) of the support shaft tube (34) on which the attachments (16, 28) are mounted, in its circumference a the outer radius of the support shaft tube (34 ) continuously wedge-shaped arch profile (46) form, and wherein the attachments (26, 28) by mutual rotation of the carrier shaft tube (34) and the attachments (26, 28) are connected, characterized
- dass in einem Werkzeug (10) das Trägerwellenrohr (34) in denjenigen Abschnitten (44), an denen die Anbauteile (26, 28) angebracht werden, lokal aufgeweitet wird,- that in a tool (10) the carrier shaft tube (34) in those sections (44) to which the attachments (26, 28) are attached, is locally widened,
- und dass in demselben Werkzeug (10) das Trägerwellenrohr (34) mit wenigstens zwei Anbauteilen (26, 28) gefügt wird, indem eine relative Verdrehung zwischen dem Trägerwellenrohr (34) und den mindestens zwei Anbauteilen (26, 28) bis zum Formschluss zwischen dem Trägerwellenrohr (34) und den wenigstens zwei Anbauteilen (26, 28) erfolgt.- And that in the same tool (10) the carrier shaft tube (34) with at least two attachments (26, 28) is joined by a relative rotation between the support shaft tube (34) and the at least two attachments (26, 28) to the positive connection between the carrier shaft tube (34) and the at least two attachment parts (26, 28) takes place.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim lokalen Aufweiten des Trägerwellenrohrs (34) alle Abschnitte (44) des Trägerwellenrohrs (34), an denen die Anbauteile (26, 28) angebracht werden, gleichzeitig aufgeweitet werden.2. The method according to claim 1, characterized in that at the local expansion of the carrier shaft tube (34) all sections (44) of the carrier shaft tube (34) to which the attachments (26, 28) are mounted, are widened simultaneously.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass bei der relativen Verdrehung zwischen dem Trägerwellenrohr (34) und den Anbauteilen (26,28) alle Anbauteile (26,28) gleichzeitig auf das Trägerwellenrohr (34) gefügt werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that at the relative rotation between the carrier shaft tube (34) and the attachments (26,28) all add-on parts (26,28) are joined simultaneously to the carrier shaft tube (34).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgende Schritte: die Anbauteile (26, 28) werden in das Werkzeug (10) lagegerecht eingelegt, wobei Bohrungen der Anbauteile (26, 28) so miteinander fluchten, dass ein Trägerwellenrohr (34) in axialer Richtung (36) hindurchgeschoben werden kann, das Trägerwellenrohr (34) wird durch die Bohrungen der im Werkzeug (10) eingelegten Anbauteile (26, 28) geschoben, bei geschlossenem Werkzeug (10) wird das Trägerwellenrohr (34) in seinem Inneren mit einem Innendruck beaufschlagt, das Trägerwellenrohr (34) wird in den Abschnitten (44), in denen die Anbauteile (26, 28) sitzen, durch den Innendruck aufgeweitet, bis ein Kontakt des Trägerwellenrohrs (34) mit dem innenumfänglichen keilförmigen Bogenprofil (42) der Anbauteile (26, 28) hergestellt ist, bei im Werkzeug (10) lagefixierten Anbauteilen (26) wird das Trägerwellenrohr (34) relativ gegen die Anbauteile (26, 28) verdreht, bis ein Formschluss zwischen Trägerwellenrohr (34) und Anbauteilen (26, 28) hergestellt ist.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized by the following steps: the add-on parts (26, 28) are placed in the correct position in the tool (10), wherein bores of the attachments (26, 28) are aligned with each other so that a support shaft tube ( 34) in the axial direction (36) can be pushed through, the carrier shaft tube (34) is pushed through the holes of the tool (10) inserted add-on parts (26, 28), with closed tool (10) is the carrier shaft tube (34) in his Inside of an internal pressure, the carrier shaft tube (34) in the sections (44) in which the attachments (26, 28) sit, expanded by the internal pressure until contact of the carrier shaft tube (34) with the inner circumference wedge-shaped arch profile (42) of the add-on parts (26, 28) is produced, in the tool (10) fixed in position attachments (26), the carrier shaft tube (34) relative to the attachments (26, 28) is rotated until a positive connection between the carrier shaft tube (34 ) and attachments (26, 28) is made.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verdrehen des Trägerwellenrohrs (34) der innerhalb des Trägerwellenrohrs (34) herrschende Innendruck vermindert wird.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that before the rotation of the carrier shaft tube (34) within the carrier shaft tube (34) prevailing internal pressure is reduced.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerwellenrohr (34) an einem oder beiden seiner Enden beim Aufweiten in axialer Richtung mit einem entlang einer Längsachse (48) des Trägerwellenrohrs (34) wirkenden Stauchdruck beaufschlagt wird.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the carrier shaft tube (34) is acted upon at one or both of its ends during expansion in the axial direction with an along a longitudinal axis (48) of the carrier shaft tube (34) acting compression pressure.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerwellenrohr (34) mit einem Innenhochdruckumformprozess aufgeweitet wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the carrier shaft tube (34) is widened with a hydroforming process.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerwellenrohr (34) vor dem Umformen erhitzt und in erhitztem Zustand aufgeweitet wird.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the carrier shaft tube (34) is heated prior to forming and expanded in a heated state.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ein Antriebsrad bildendes Anbauteil (28) zum Verdrehen des Trägerwellenrohrs (34) mit einem Drehmoment beaufschlagt wird.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the drive wheel forming attachment (28) for Rotating the carrier shaft tube (34) is acted upon by a torque.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerwellenrohr (34) vor dem Einschieben in das Werkzeug (10) aus einem umgeformten flachen Blechstreifen (68) hergestellt wird.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the carrier shaft tube (34) before insertion into the tool (10) from a formed flat sheet metal strip (68) is produced.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass lokal unterschiedliche Wandstärken in den Blechstreifen (68) des Trägerwellenrohrs (34) gewalzt werden, der Blechstreifen (68) auf eine gewünschte axiale Länge abgelängt wird, zum Rohr umgeformt und mit einer Schweißnaht (70) geschlossen wird.11. The method according to claim 10, characterized in that locally different wall thicknesses in the metal strip (68) of the support shaft tube (34) are rolled, the sheet metal strip (68) is cut to a desired axial length, formed into a tube and with a weld (70 ) is closed.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechstreifen (68) in einer Querrichtung zur Längsachse (48) mit einer Breite (86) ausgebildet wird, die dem Umfang von wenigstens zwei Trägerwellenrohren (34) entspricht.12. The method according to claim 10 or 11, characterized in that the metal strip (68) in a transverse direction to the longitudinal axis (48) having a width (86) is formed, which corresponds to the circumference of at least two carrier shaft tubes (34).
13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Werkzeug (10) umfasst, in welchem13. A device for carrying out the method according to any one of the preceding claims, characterized in that the device comprises a tool (10), in which
- sowohl das Trägerwellenrohr (34) lokal aufweitbar ist und- Both the carrier shaft tube (34) is locally expandable and
- als auch das Trägerwellenrohr (34) durch ein relatives Verdrehen gegenüber den im Werkzeug (10) eingelegten Anbauteilen (26,28) mit diesen Anbauteilen (26,28) fügbar ist.- As well as the carrier shaft tube (34) by a relative rotation relative to those in the tool (10) inserted add-on parts (26,28) with these attachments (26,28) is available.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (10) ein Werkzeugunterteil (12) mit einer den Abständen der Anbauteile (26,28) entsprechenden Gravur (20) umfasst, das mit einem Werkzeugoberteil (16) mit korrespondierender Gravur (22) verschließbar ist.14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the tool (10) comprises a tool lower part (12) with a the intervals of the attachments (26,28) corresponding engraving (20) with an upper tool part (16) with corresponding engraving ( 22) is closable.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass stirnseitig im Werkzeugoberteil (16) und Werkzeugunterteil (12) jeweils Ausnehmungen ausgebildet sind, welche im geschlossenen Zustand des Werkzeugs (10) Öffnungen (32, 30) bilden, durch welche ein Trägerwellenrohr (34) durchführbar und durch die eingelegten Anbauteile (26, 28) durchfädelbar ist.15. The apparatus according to claim 14, characterized in that front side in the upper tool part (16) and lower tool part (12) each recesses are formed, which in the closed state of the tool (10) openings (32, 30) through which a support shaft tube (34 ) and by the inserted add-on parts (26, 28) is durchfädelbar.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass in der Gravur (20, 22) Anschläge und Zentrierungen vorgesehen sind, um Anbauteile (26, 28) lagegerecht einzusetzen und zu fixieren.16. The apparatus of claim 14 or 15, characterized in that in the engraving (20, 22) stops and centerings are provided in order to use attachments (26, 28) correct position and to fix.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugoberteil (16) aus zwei in Längsrichtung (36) aneinander gesetzten Teilen (16a, 16b) gebildet ist.17. Device according to one of claims 14 to 16, characterized in that the upper tool part (16) consists of two in the longitudinal direction (36) juxtaposed parts (16a, 16b) is formed.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugunterteil (12) aus zwei in Längsrichtung (36) aneinander gesetzten Teilen (12a, 12b) gebildet ist 18. Device according to one of claims 14 to 17, characterized in that the lower tool part (12) consists of two in the longitudinal direction (36) juxtaposed parts (12a, 12b) is formed
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugunterteil (12) einstückig ausgebildet ist.19. Device according to one of claims 14 to 18, characterized in that the tool lower part (12) is integrally formed.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Teile (lβa, 16b) des Werkzeugoberteils (16) einzeln vom Werkzeugunterteil (12) lösbar sind.20. Device according to one of claims 14 to 19, characterized in that the individual parts (lβa, 16b) of the upper tool part (16) individually from the lower tool part (12) are detachable.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass stirnseitig wenigstens ein Hydraulikstempel (52) vorgesehen ist, mit dem das eingebaute Trägerwellenrohr (34) mit einem Stauchdruck beaufschlagbar ist.21. Device according to one of claims 14 to 20, characterized in that the front side at least one hydraulic ram (52) is provided, with which the built-in support shaft tube (34) can be acted upon with an upsetting pressure.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Stirnseite eine Antriebseinheit (54) in Wirkverbindung mit dem eingebauten Trägerwellenrohr (34) bringbar ist.22. Device according to one of claims 14 to 21, characterized in that on a front side a drive unit (54) in operative connection with the built-in support shaft tube (34) can be brought.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerwellenrohr (34) in Wirkverbindung mit der Antriebseinheit (54) gegenüber den im Werkzeug (10) fixierten Anbauteilen (26, 28) bis zum Formschluss verdrehbar ist.23. The apparatus according to claim 22, characterized in that the carrier shaft tube (34) in operative connection with the drive unit (54) relative to the in the tool (10) fixed attachments (26, 28) is rotatable to form fit.
24. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Fügen erforderliche Antriebseinheit in einer solchen Weise im Werkzeug (10) integriert ist, dass jedes einzelne Anbauteil (26, 28) separat relativ zum drehlagefixierten Trägerwellenrohr (34) verdrehbar ist. 24. The device according to claim 14, characterized in that the drive unit required for joining is integrated in such a manner in the tool (10) that each individual attachment (26, 28) separately rotatable relative to the rotationally fixed carrier shaft tube (34).
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