DE10113952A1 - Gebaute Nockenwelle und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Gebaute Nockenwelle und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine gebaute Nockenwelle mit einem die Welle bildenden Tragrohr und mit ringförmigen Nockenscheiben aus Stahl, die mit dem Tragrohr durch ein Schweißverfahren verbunden sind. Die Nockenscheiben müssen im Bereich der Funktionsfläche eine hohe Härte aufweisen, um den Verschleiß während des Betriebes der Nockenwelle zu minimieren; andererseits müssen sie im Verbindungsbereich zum Tragrohr so gestaltet sein, daß ein großserienfähiges, prozeßsicheres Verschweißen mit dem Tragrohr gewährleistet werden kann. Um dies zu erreichen, ist die Nockenscheibe so gestaltet, daß sie im Verbindungsbereich, in dem die Nockenscheibe mit dem Tragrohr der Nockenwelle verschweißt ist, einen niedrigen Kohlenstoffgehalt (< 0,35%) aufweist und im Bereich der Funktionsfläche auf einen hohen Kohlenstoffgehalt (> 0,4%) aufgekohlt und gehärtet ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine gebaute Nockenwelle mit einem die
Welle bildenden Tragrohr und mit ringförmigen Nockenscheiben
aus Stahl, die mit dem Tragrohr durch ein Schweißverfahren ver
bunden sind. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur
Herstellung einer solchen Nockenwelle sowie einen Nockenschei
ben-Rohling als Halbzeug für die Herstellung einer Nockenschei
be.
Eine gebaute Nockenwelle, bestehend aus einem Tragrohr und aus
auf dieses aufgefädelten und mit ihm durch Schweißen verbunde
nen ringförmige Nockenscheiben, ist z. B. aus der DE 34 33 595 A1
bekannt. Mit solchen gebauten Nockenwellen lassen sich - im
Vergleich zu herkömmlichen geschmiedeten Nockenwellen - erheb
liche Gewichtsreduktionen erzielen, da als Grundkörper eine
rohrförmige Welle (anstatt einer Vollwelle) verwendet werden
kann. Weiterhin können bei gebauten Nockenwellen - im Gegensatz
zu einstückig gefertigten Nockenwellen - Nockenscheiben und
Tragrohr aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen und/oder
unter Verwendung verschiedener spezifischer Herstellungs- und
Bearbeitungsverfahren hergestellt werden, wodurch die für die
jeweilige Komponente geforderten spezifischen Materialeigen
schaften erreicht und gleichzeitig Kosteneinsparungen erzielt
werden können. Als Grundwerkstoffe für Nockenscheiben und Trag
rohr werden vielfach Stähle verwendet.
Insbesondere die Nockenscheibe muß in einer gebauten Nockenwel
le bezüglich ihrer Materialeigenschaften zwei schwer zu verein
baren Anforderungen genügen: Einerseits muß sie im Bereich der
Funktionsfläche eine hohe Härte aufweisen, um den Verschleiß
während des Betriebes der Nockenwelle zu minimieren; anderer
seits muß sie im Verbindungsbereich zum Tragrohr so gestaltet
sein, daß ein großserienfähiges, prozeßsicheres Verschweißen
mit dem Tragrohr gewährleistet werden kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gebaute
Nockenwelle mit Nockenscheiben aus Stahl bereitzustellen, die
einerseits im Bereich der Funktionsflächen der Nockenscheiben
eine ausreichende Härte aufweist und andererseits eine qualita
tiv hochwertige Schweißverbindung zwischen Tragrohr und Nocken
scheibe umfaßt. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein geeignetes Verfahren zur Herstellung einer sol
chen Nockenwelle vorzuschlagen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß jeweils durch die Merkmale der
unabhängigen Ansprüche 1, 2, 5, 6 und 8 gelöst.
Der erfindungsgemäßen Lösung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß
eine großserienfähige Verschweißbarkeit eines Stahl-Werkstücks
nur dann gegeben ist, wenn der Kohlenstoffgehalt des Stahls an
der Schweißstelle einen gewissen Maximalwert (etwa 0.35%) nicht
übersteigt; andererseits kann ein Stahl-Werkstück nur dann zu
friedenstellend gehärtet werden, wenn der Kohlenstoffgehalt des
Stahls im zu härtenden Bereich einen gewissen Minimalwert (min
destens 0.4%) nicht unterschreitet.
Erfindungsgemäß ist die mit dem Tragrohr unter Bildung der No
ckenwelle zu verschweißende Nockenscheibe daher so gestaltet,
daß sie im Bereich der Funktionsfläche einen hohen Kohlenstoff
gehalt (< 0.4%) aufweist und gleichzeitig im Verbindungsbe
reich, in dem die Nockenscheibe mit der Tragrohr der Nockenwel
le verschweißt ist, einen niedrigen Kohlenstoffgehalt (< 0.35%)
aufweist. Aufgrund des hohen Kohlenstoffgehalts im Bereich der
Funktionsfläche kann die Nockenscheibe - durch Einsatz eines
geeigneten Härtungsverfahrens - in diesem Bereich gezielt in
einer solchen Weise oberflächengehärtet werden, daß die Funkti
onsfläche die für eine lange Lebensdauer benötigte Härte und
Resistenz gegenüber Verschleiß erhält. Andererseits stellt der
niedrige Kohlenstoffgehalt im Verbindungsbereich der Nocken
scheibe mit dem Tragrohr sicher, daß beim Verschweißen der No
ckenscheibe mit dem Tragrohr ein Auftreten von Mikrorissen
weitgehend unterbunden wird, so daß die Nockenscheibe prozeßsi
cher mit dem Tragrohr verbunden werden kann.
Das Ausgangsmaterial zur Herstellung der erfindungsgemäßen No
ckenwelle ist ein Nockenscheiben-Rohling, der aus einem Stahl
mit einem maximalen Kohlenstoffgehalt von 0.35% besteht. Dieser
Rohling kann als Rohr oder als massiver Strang vorliegen, von
dem in einem späteren Prozeßschritt die Nockenscheiben schei
benweise abgeschnitten werden; er kann aber auch z. B. als
Schmiedeteil vorliegen, aus dem eine einzelne Nockenscheibe
hergestellt wird.
Der Nockenscheiben-Rohling wird in einem ersten Prozeßschritt
selektiv in lokalen, ausgewählten Bereichen auf einen Kohlen
stoffgehalt von mindestens 0.4% (siehe Anspruch 2), vorzugswei
se auf einen Kohlenstoffgehalt zwischen 0.5% und 0.8% aufge
kohlt (siehe Anspruch 3). Die ausgewählten Bereiche umfassen
insbesondere die entlang des Außenumfangs des Nockenscheiben-
Rohlings liegenden Funktionsflächen, die im späteren Betrieb
der Nockenwelle besonders hohen Belastungen und hohem Ver
schleiß ausgesetzt sind; dabei kann die gesamte Außenfläche des
Rohlings aufgekohlt werden, oder das Aufkohlen kann auf den Na
senbereich der Nockenscheibe beschränkt werden, der im späteren
Betrieb einer besonders hohen Beanspruchung unterliegt. In Ab
hängigkeit davon, ob und in welchem Maße die Nockenscheiben in
späteren Prozeßschritten einer spanenden Bearbeitung unterwor
fen werden, sollte die Einsatztiefe in den Aufkohlungsbereichen
mindestens 0.5 mm, besser jedoch etwa 2 mm betragen. - Andere
Bereiche des Nockenscheiben-Rohling - und insbesondere diejeni
gen Bereiche, in denen in einem späteren Prozeßschritt die Ver
schweißung der Nockenscheibe mit dem Tragrohr erfolgt - werden
gezielt von der Aufkohlung ausgespart; in diesen Bereichen
liegt somit auch nach der Aufkohlung der ursprüngliche Kohlen
stoffgehalt von < 0.35% vor.
Unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten ist es besonders vor
teilhaft, als Halbzeug zur Herstellung der Nockenscheiben ein
Rohr vorzusehen, das zunächst als Ganzes im Bereich seiner Au
ßenwandung aufgekohlt wird - wobei die Rohrenden verschlossen
werden, um ein Eindringen der Aufkohlungsgase in den Innenraum
zu vermeiden -, und von dem im Zuge der späteren Bearbeitung
die Nockenscheiben scheibenweise abgelängt werden (siehe An
spruch 4). Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, daß das Aus
sparen der Schweißbereiche während des Aufkohlens unter minima
lem Aufwand, nämlich lediglich durch Verschließen der Rohren
den, erreicht werden kann.
Nach dem Aufkohlen wird der Nockenscheiben-Rohling langsam ab
gekühlt, um eine Härtung der aufgekohlten Bereiche zu unterbin
den. Anschließend wird aus dem lokal aufgekohlten, aber noch
weichen Rohling durch spanlose und/oder spanende Bearbeitung
eine Nockenscheibe geformt. Ist der Nockenscheiben-Rohling ein
Rohr- oder Stangenmaterial, so werden in diesem Prozeßschritt
auch die einzelnen Nockenscheiben vom Rohr bzw. der Stange ab
geschnitten und nachbearbeitet.
Anschließend werden die Nockenscheiben im Bereich der Funkti
onsflächen oberflächengehärtet; hierzu werden die Nockenschei
ben in den zuvor aufgekohlten Bereichen, die im Betrieb den
Funktionsflächen entsprechen, lokal aufgeheizt und dann ab
schreckt. Um die Härteverzüge so gering wie möglich zu halten,
empfiehlt sich die Verwendung des Induktionshärtens (siehe An
spruch 7). Bei diesem Verfahren gelangt die eingebrachte Wärme
nicht von der Oberfläche her in die Nockenscheibe, sondern sie
entsteht in der zu härtenden Schicht. Dadurch läßt sich ein
größerer Wärmestau und somit eine geringere Einhärtetiefe (und
also auch ein kleinerer Härteverzug) erreichen als bei anderen
Härteverfahren.
Schließlich werden die Nockenscheiben auf das Tragrohr aufgefä
delt, positioniert und mit Hilfe eines Schweißverfahrens mit
dem Tragrohr verbunden (siehe Anspruch 5). Die Schweißstellen
befinden sich dabei in denjenigen Bereichen der Nockenscheiben,
die während der Aufkohlung gezielt ausgespart blieben und daher
den ursprünglichen niedrigen Kohlenstoffgehalt < 0.35% aufwei
sen. Aufgrund des niedrigen Kohlenstoffgehalts führt die
Schweißung in diesen Bereichen reproduzierbar zu einer qualita
tiv hochwertigen, mikrorißfreien Verbindung der Nockenscheiben
mit dem Tragrohr. Als Schweißverfahren zur Verbindung der No
ckenscheiben mit dem Tragrohr ist insbesondere das Laserschwei
ßen gut geeignet, da dieses Verfahren mit einem verhältnismäßig
geringen Wärmeeintrag einhergeht, weswegen durch die Laser
schweißung die Härtung der Funktionsflächen nur unwesentlich
beeinträchtigt wird (siehe Anspruch 9).
Anstelle des oben beschriebenen Verfahrens, bei dem die Nocken
scheiben zuerst gehärtet und dann mit dem Tragrohr verbunden
werden, können die Nockenscheiben auch zuerst mit dem Tragrohr
verschweißt werden und die gebaute Nockenwelle anschließend ei
ner Härtung unterzogen werden (siehe Anspruch 6).
Weiterhin kann es zweckmäßig sein, den Nockenscheiben-Rohling
nach dem lokal begrenzten Aufkohlen nicht langsam abzukühlen,
sondern sofort abzuschrecken und somit einsatzzuhärten (siehe
Anspruch 8); dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der
Nockenscheiben-Rohling vor dem Aufkohlen bereits eine endkon
turnahe Form hat, so daß nach dem Aufkohlen nur sehr geringe
Nacharbeit erforderlich ist. Auch in diesem Fall werden die
Schweißbereiche während des Aufkohlens gezielt ausgespart, so
daß in diesen Bereichen der ursprüngliche Kohlenstoffgehalt von
< 0.35% vorliegt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert; dabei zei
gen:
Fig. 1 einen Ausschnitt einer Nockenwelle mit Tragrohr und
Nockenscheibe;
Fig. 2 die Verfahrensschritte bei der Herstellung einer
Nockenscheibe:
Fig. 2a ein rohrförmiger Rohling;
Fig. 2b der Rohling nach dem Profilieren;
Fig. 2c der Rohling nach dem Aufkohlen;
Fig. 2d das Zerteilen des Rohlings in einzelne
Nockenscheiben.
Fig. 3 eine alternative Ausführungsform eines rohrförmigen
Rohlings nach dem Aufkohlen;
Fig. 4 ein Schmiedenocken als Rohling zur Herstellung der
Nockenscheibe.
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Nockenwelle 1 mit einem
Tragrohr 2 und einer Nockenscheibe 3 aus einem niedrigkohlen
stoffhaltigen Stahl (C-Gehalt < 0.35%), die mit dem Tragrohr 2
mittels einer Schweißverbindung 4 verbunden ist. Die Nocken
scheibe 3 besteht aus einem Rohrabschnitt 5, der so geformt
ist, daß seine Innenwandung 6 im Schweißbereich 7 flächig auf
dem Tragrohr 2 aufliegt und im Bereich der Nockennase 8 einen
Freiraum 9 gegenüber dem Tragrohr 2 bildet. Die dem Tragrohr 2
abgewandte Außenfläche 10 der Nockenscheibe 3 umfaßt eine Funk
tionsfläche 11, mittels derer die Nockenwelle 1 im Betrieb mit
einem (in Fig. 1 nicht gezeigten) Ventilhebel oder Tassenstö
ßel wechselwirkt. Im Bereich der Außenfläche 10 weist die No
ckenscheibe eine (schraffiert angedeutete) Schicht 12 auf, de
ren Kohlenstoffgehalt < 0.4% beträgt und somit deutlich höher
ist als der Kohlenstoffgehalt der restlichen Nockenscheibe. Um
eine hohe Verschleißfestigkeit der Funktionsfläche 11 sicherzu
stellen, ist die Nockenscheibe 3 im Bereich zumindest dieser
Schicht 12 gehärtet.
Fig. 2a bis 2d zeigen die Verfahrensschritte zur Herstellung
der Nockenscheibe 3: Das Ausgangsmaterial zur Herstellung der
Nockenscheiben 3 ist ein rohrförmiger Rohling 13 aus einem
niedrigkohlenstoffhaltigen Stahlwerkstoff mit einem maximalen
Kohlenstoffgehalt < 0.35% (siehe Fig. 2a). Dieser Rohling 13
kann durch Biegen und Schweißen eines Stahlblechs hergestellt
oder auch ein nahtlos gefertigtes Stahlrohr sein.
In einem ersten Prozeßschritt wird dieser rohrförmige Rohling
13 zunächst mit Hilfe eines spanlosen Umformverfahrens, z. B.
durch Rundkneten, umgeformt, bis die Außenkontur des Rohres 13'
- zumindest näherungsweise - dem gewünschten Nockenprofil der
zu fertigenden Nockenscheibe 3 entspricht (Fig. 2b). Dann wird
die Außenwand 10' des profilierten Rohres 13' bei hoher Tempe
ratur in kohlenstoffhaltiger Atmosphäre auf einen Kohlenstoff
gehalt von mindestens 0.4% aufgekohlt. Die Enden 14 des profi
lierten Rohres 13' werden hierbei gasdicht verschlossen, um ein
Aufkohlen des Innenbereiches 6' des Rohres 13' zu vermeiden.
Die dabei erzeugte Aufkohlungsschicht 15 im Bereich der Außen
wand 10' (in Fig. 2c gepunktet angedeutet), in der ein erhöh
ter Kohlenstoffgehalt von < 0.4% vorliegt, hat eine Einsatztie
fe 16 von vorzugsweise zwischen 0.5 und 2.0 mm.
Die Abkühlung des Rohrs 13' von der Aufkohltemperatur auf Raum
temperatur erfolgt langsam, um ein Abschrecken und eine damit
einhergehende Härtung des Rohres 13' zu vermeiden. Anschließend
werden von dem aufgekohlten, aber noch weichen profilierten
Rohr 13' Scheiben 3' abgeschnitten (siehe Fig. 2d), deren
Breite 18 der Breite der herzustellenden Nockenscheiben 3 ent
spricht. Falls notwendig, erfolgt nun eine weitere Formanpas
sung der Innen- und Außenkontur dieser aufgekohlten Nocken
scheiben 3' durch spanloses Umformen und/oder durch spanende
Bearbeitung.
Anschließend werden die Außenwandungen 10' der Nockenscheiben
3' einer induktiven Härtung unterzogen, bei der die den Aufkoh
lungssbereichen 16 entsprechenden Funktionsflächen 11 der Nockenscheiben
3' gezielt und lokal gehärtet werden. Diese induk
tive Randschichthärtung bringt nur eine geringe Wärmemenge in
die Nockenscheibe 3' ein und führt daher zu vernachlässigbar
geringen Härteverzügen; gegebenenfalls werden die Härteverzüge
durch eine weitere spanende Bearbeitung korrigiert.
Schließlich werden die randschichtgehärteten Nockenscheiben 3
auf das die Welle bildende Tragrohr 2 aufgefädelt, positioniert
und mittels Laserschweißen mit dem Tragrohr 2 verbunden. Die
Laserschweißung erfolgt dabei in einem der Innenwandung 6 der
Nockenscheibe 3 unmittelbar benachbarten Schweißbereich 7, wel
cher von der Aufkohlung ausgespart war und in dem daher der
Kohlenstoffgehalt des Ausgangsmaterials (< 0.35%) vorliegt.
Dieser niedrigkohlenstoffhaltige Bereich 7 der Nockenscheibe 3
kann auf unaufwendige Art und Weise prozeßsicher mit dem Trag
rohr 2 verschweißt werden. Die so entstehende Nockenwelle 1
kann anschließend durch Schleifen der Funktionsflächen 11 der
Nockenscheiben 3 fertigbearbeitet werden.
Der bisher beschriebene Verfahrensablauf sieht vor, das den No
ckenwellen-Rohling bildende Rohr 13 zunächst zu profilieren und
anschließend aufzukohlen. Alternativ kann das Rohr auch in sei
nem ursprünglichen, kreisförmigen Zustand zunächst lokal aufge
kohlt und anschließend profiliert werden; dies hat den Vorteil,
daß die kreisförmigen Öffnungen an den Enden dieses Rohres 13,
die während des Aufkohlens verschlossen werden müssen, durch
rotationssymmetrische Stopfen verschlossen werden können, was
in der Regel einfacher zu bewerkstelligen ist als das Ver
schließen der profilierten Enden des bereits auf Nockenform ge
bogenen Rohres 13'.
Weiterhin wurde in dem bisher beschriebenen Verfahrensablauf
die Nockenscheibe 3' zunächst vom profilierten Rohr 13' abge
schnitten und dann induktionsgehärtet. Stattdessen kann auch
zunächst eine Induktionshärtung des profilierten Rohres 13' er
folgen, bevor die Nockenscheiben 3 von dem - nun bereits rand
schichtgehärteten - profilierten Rohr 13' abgeschnitten werden.
Alternativ kann die Induktionshärtung der Funktionsflächen 11
der Nockenscheiben 3' erst nach Zusammenbau der Nockenwelle 1
erfolgen: In diesem Fall werden die Nockenscheiben 3' von dem
aufgekohlten aber noch weichen profilierten Rohr 13' abge
schnitten, evtl. spanend und/oder spanlos umgeformt, auf das
Tragrohr 2 aufgefädelt und mit diesem verschweißt und anschlie
ßend im Bereich der Funktionsflächen 11 induktionsgehärtet.
Anstelle des Induktionshärtens können auch andere Härteverfah
ren, z. B. Flamm- oder Laserhärten, zum Einsatz kommen.
Statt der oben beschriebenen langsamen Abkühlung des profilier
ten Rohres 13' nach dem Aufkohlen kann das profilierte Rohr 13'
auch schnell aus der Aufkohltemperatur abgeschreckt werden;
dies entspricht einem Einsatzhärten des profilierten Rohres.
Auch hier muß ein Kontakt der Umgebung der Innenwandung 6' des
profilierten Rohres 13' mit dem kohlenstoffhaltigen Gas vermie
den werden, um zu gewährleisten, daß im Schweißbereich 7 der
Nockenscheibe 3' der ursprüngliche geringe Kohlenstoffgehalt
< 0.35% vorliegt. Zur Herstellung der Nockenscheiben 3' werden
dann - wie oben beschrieben - Scheiben des gehärteten profi
lierten Rohrs 13' abgeschnitten, evtl. spanend nachbearbeitet,
auf das Tragrohr 2 aufgefädelt und mittels Laserschweißen mit
diesem verbunden.
Als Ausgangsmaterial zur Herstellung der Nockenscheiben 3 wurde
in den bisher beschriebenen Verfahrensabläufen ein rohrförmiger
Nockenscheiben-Rohling 13 verwendet, dessen Innendurchmesser 17
so bemessen ist, daß das Innenprofil des Rohrs 13' nach der
Profilierung dem Außendurchmesser des Tragrohrs 2 angepaßt ist.
Stattdessen kann als Rohling auch ein Rohr 13" mit einem klei
neren Durchmesser 17' verwendet werden (siehe Fig. 3). Der In
nenraum 6" dieses Rohr 13" wird nach dem Aufkohlen mittels spa
nender Bearbeitung aufgeweitet, weswegen in diesem Fall die In
nenwand 6" des Rohres 13 während des Aufkohlens nicht abgedeckt
zu werden braucht, weil die Aufkohlschicht 15' im Bereich der
Innenwand 6" später im Zuge der spanenden Bearbeitung abgetra
gen wird.
Weiterhin kann als Rohling 19 zur Herstellung der Nockenscheibe
3 auch ein Schmiedenocken 20 aus niederkohlenstoffhaltigem
Stahl verwendet werden (siehe Fig. 4), der - wie oben be
schrieben - im Bereich seiner Außenfläche 10" aufgekohlt, ge
härtet und mit dem Tragrohr 2 verschweißt wird.
Neben dem oben beschriebenen Laserschweißen können zur Verbin
dung der Nockenscheiben 3 mit dem Tragrohr 2 auch andere
Schweißverfahren, insbesondere auch Elektronenstrahl- und MAG-
Schweißen, zu Einsatz kommen.
Claims (9)
1. Gebaute Nockenwelle mit einem die Welle bildenden Tragrohr
und mit mindestens einer mit dem Tragrohr durch ein Schweiß
verfahren verbundenen ringförmigen Nockenscheibe aus Stahl,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Nockenscheibe (3) aus einem Stahl mit einem maxima
len Kohlenstoffgehalt von 0.35% besteht und im Bereich der
Funktionsfläche (11) abschnittsweise eine Schicht (15) mit
einem Kohlenstoffgehalt von < 0.4% aufweist.
2. Nockenscheiben-Rohling als Halbzeug für die Herstellung ei
ner Nockenscheibe,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Nockenscheiben-Rohling (13', 13",19) einen für Bear
beitungszwecke weichen Zustand und in ausgewählten Bereichen
seiner Außenfläche (10', 10") abschnittsweise einen Kohlen
stoffgehalt von mindestens 0.4% aufweist.
3. Nockenscheiben-Rohling nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Nockenscheiben-Rohling (13', 13",19) in ausgewählten
Bereichen seiner Außenfläche (10', 10") abschnittsweise einen
Kohlenstoffgehalt von 0.5% bis 0.8% aufweist.
4. Nockenscheiben-Rohling nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Nockenscheiben-Rohling (13', 13") ein im Bereich sei
ner Außenfläche (10', 10") aufgekohltes Rohr (13', 13") ist,
von dem die Nockenscheibe (3) abgelängt wird.
5. Verfahren zur Herstellung einer gebauten Nockenwelle nach
Anspruch 1 mit den folgenden Verfahrensschritten:
- - ein Nockenscheiben-Rohling (13, 13", 19), bestehend aus ei nem Stahl mit einem maximalen Kohlenstoffgehalt von 0.35%, wird in ausgewählten Bereichen seiner Außenfläche (10', 10") auf einen Kohlenstoffgehalt von < 0.4% aufge kohlt,
- - ausgehend von der Prozeßtemperatur des Aufkohlens erfolgt ein langsames Abkühlen des Nockenscheiben-Rohlings (13', 13", 19) in der Art, daß das Ausgangsmaterial keine Steigerung. seiner Härte erfährt,
- - aus diesem Nockenscheiben-Rohling (13', 13", 19) wird durch spanende und/oder spanlose Bearbeitung eine Nockenscheibe (3') geformt,
- - die Nockenscheibe (3') wird durch lokales Erwärmen und plötzliches Abschrecken lokal gehärtet,
- - die Nockenscheibe (3) wird auf ein die Welle bildendes Tragrohr (2) aufgefädelt und mit diesem mit Hilfe eines Schweißverfahrens verbunden.
6. Verfahren zur Herstellung einer gebauten Nockenwelle nach
Anspruch 1 mit den folgenden Verfahrensschritten:
- - ein Nockenscheiben-Rohling (13, 13", 19), bestehend aus ei nem Stahl mit einem maximalen Kohlenstoffgehalt von 0.35%, wird in ausgewählten Bereichen entlang seiner Außenfläche (10', 10") auf einen Kohlenstoffgehalt von < 0.4% aufge kohlt,
- - ausgehend von der Prozeßtemperatur des Aufkohlens erfolgt ein langsames Abkühlen des Nockenscheiben-Rohlings (13', 13", 19) in der Art, daß das Ausgangsmaterial keine Steigerung seiner Härte erfährt,
- - aus diesem Nockenscheiben-Rohling (13', 13", 19) wird durch spanende und/oder spanlose Bearbeitung eine Nockenscheibe (3') geformt,
- - die Nockenscheibe (3') wird auf ein die Welle bildendes Tragrohr (2) aufgefädelt und mit diesem mit Hilfe eines Schweißverfahrens verbunden,
- - die so gebildete Nockenwelle (1) wird im Bereich der Funk tionsfläche (11) der Nockenscheibe (3) durch lokales Er wärmen und plötzliches Abschrecken lokal gehärtet.
7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Nockenscheiben-Rohling (13', 13", 19) und/oder die No
ckenscheibe (3, 3') mittels Induktionshärten in den ausge
wählten Bereichen gehärtet wird.
8. Verfahren zur Herstellung einer gebauten Nockenwelle nach
Anspruch 1 mit den folgenden Verfahrensschritten:
- - ein Nockenscheiben-Rohling (13, 13", 19), bestehend aus ei nem Stahl mit einem maximalen Kohlenstoffgehalt von 0.35%, wird in ausgewählten Bereichen entlang seiner Außenfläche (10', 10") auf einen Kohlenstoffgehalt von < 0.4% aufge kohlt und einsatzgehärtet,
- - aus diesem Nockenscheiben-Rohling (13', 13", 19) wird durch spanende Bearbeitung eine Nockenscheibe (3') geformt,
- - die Nockenscheibe (3') wird auf ein die Welle bildendes Tragrohr (2) aufgefädelt und mit diesem mit Hilfe eines Schweißverfahrens verbunden.
9. Verfahren nach Anspruch 4, 5 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Nockenscheibe (3) mittels Laserschweißen mit dem
Tragrohr (2) verbunden wird.
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DE10113952A DE10113952B4 (de) | 2001-03-22 | 2001-03-22 | Gebaute Nockenwelle und Verfahren zu ihrer Herstellung |
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