DE19622372B4 - Method and device for producing camshafts - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Herstellen von Nockenwellen aus einem hohlkörperförmigen Werkstück unter axial erfolgendem Nachschieben von Werkstoff mit Hilfe des Innenhochdruck-Umformverfahrens (IHU-Verfahren), dadurch gekennzeichnet, dass die Nocken (6) einzeln oder paarweise von der Wellenmitte zu den Wellenenden hin nacheinander ausgeformt werden.method for producing camshafts from a hollow-body-shaped workpiece below axially Nachschieben of material using the hydroforming process (IHU method), characterized in that the cams (6) individually or in pairs from the shaft center to the shaft ends one after the other be formed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Nockenwellen aus einem hohlkörperförmigen Werkstück unter axial erfolgendem Nachschieben von Werkstoff mit Hilfe des Innenhochdruck-Umformverfahrens (IHU-Verfahren), sowie eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.The The invention relates to a method for producing camshafts from a hollow body-shaped workpiece below axially Nachschieben of material using the hydroforming process (IHU method), and an apparatus for performing this Process.

Es ist eine Vielzahl von Herstellungsverfahren für Nockenwellen bekannt. Dabei kann im wesentlichen in zwei Gruppen unterschieden werden.It A variety of manufacturing processes for camshafts is known. there can essentially be divided into two groups.

Zur ersten Gruppe gehört die konventionell hergestellte Nockenwelle, die entweder geschmiedet oder als Rohling gegossen wird, und zwar sowohl als Vollkörper als auch als Schalenhartguß, wobei beide Halbfabrikate dann weiteren Bearbeitungsschritten zu unterwerfen sind, nämlich zunächst einer mechanischen, spanenden, sodann der Oberflächenvergütung mit nachfolgender Wärmebehandlung und schließlich dem Schleifen der Lagersitze und Nocken. Die Nachteile derart hergestellter Nockenwellen bestehen insbesondere in ihrem hohen Gewicht und damit auch hohen Trägheitsmomenten, die sich nachteilig z. B, über die Drehmomentveränderung auf die Lager auswirken, sowie dem erheblichen Aufwand bei den Schritten der Rohlingsbearbeitung.to belongs to the first group the conventionally made camshaft, either forged or is cast as a blank, both as a solid body and also as a shell hard casting, Both semi-finished products then to further processing steps subject, namely first a mechanical, then the surface finish with subsequent heat treatment and finally grinding the bearing seats and cams. The disadvantages of such produced Camshafts are particularly in their high weight and thus also high moments of inertia, the adversely z. B, over the torque change on affect the bearings, as well as the considerable effort involved in the steps the blank processing.

Zur anderen Gruppe gehören gefügte Nockenwellen, bei denen die Nocken als Einzelteile hergestellt und dann in ver schiedener Weise mit einer Welle verbunden werden. So können die Nocken beispielsweise aufgeschweißt werden, speziell auf eine Hohlwelle, oder auch auf ein Rohr aufgeschoben und auf dieses aufgeschrumpft werden. Für die letztgenannten Herstellungsweise ist es bekannt, das Rohr bzw. die Hohlwelle mit den aufgeschobenen Nocken in ein entsprechend ausgeformtes Werkzeug zu legen und das Rohr nach dem Innenhochdruck-Umformverfahren (IHU-Verfahren) aufzuweiten, wobei sich die Nocken elastisch und das Rohr plastisch aufweiten, so daß ein fester Sitz der Nocken auf dem Rohr bzw. der Hohlwelle durch Presspassung geschaffen wird.to belong to another group joined Camshafts in which the cams are manufactured as individual parts and then be connected in different ways with a wave. So can the cams are welded, for example, especially on a hollow shaft, or pushed onto a tube and shrunk onto this become. For the latter method of manufacture it is known, the pipe or the hollow shaft with the deferred cam in a corresponding to lay molded tool and the tube after the hydroforming process (IHU method) expand, with the cams elastic and The tube plastically widen, so that a tight fit of the cam on the tube or the hollow shaft is created by press fitting.

Bei dem IHU-Verfahren wird der umzuformende, rohrförmige Hohlkörper gleichzeitig durch einen Innendruck und eine an seinen Enden wirkende Axialkraft belastet. Als Druckmedium sind Flüssigkeiten oder Elastomere geeignet. Die Axialkraft wird in aller Regel mit starren Werkzeugen übertragen, wie Kolben, Stempel und dgl., die direkt oder indirekt auf die Werkstückenden einwirken.at the hydroforming process, the tubular hollow body to be reshaped by a Internal pressure and an axial force acting on its ends loaded. As a pressure medium are liquids or elastomers suitable. The axial force is usually with transfer rigid tools, such as pistons, punches and the like., Which directly or indirectly on the workpiece ends act.

Beispiele für im obigen Sinne gefügte Wellen sind aus der DE 34 09 541 A1 und der DE 35 21 206 A1 bekannt. Beiden bekannten Vorschlägen ist die aufwendige Sonderherstellung der auf der Welle zu befestigenden Funktionsteile gemeinsam, deren Einzelherstellung, insbesondere im Falle von Nocken erhebliche Kosten verursacht, ganz davon abgesehen, daß das gesamte Handling im Zusammenhang mit den für die Fügeoperation erforderlichen Schritten aufwendig ist.Examples of waves in the above sense are from the DE 34 09 541 A1 and the DE 35 21 206 A1 known. Both known proposals, the complex special production of the shaft to be fastened functional parts together, their individual production, especially in the case of cams causes considerable costs, quite apart from the fact that the entire handling in connection with the steps required for the joining operation is complicated.

Die DE 44 27 201 A1 offenbart hohle Nockenwellen und Verfahren zu ihrer Herstellung, die beispielsweise aus einem kaltumformbaren, wärmebehandelten Metal bestehen und einen zu den Außenkonturen der Nockenwelle parallelen Faserverlauf aufweisen. In dem Verfahren werden Zwischenprodukt-Vorformen mittels des Innenhochdruckumformverfahrens in die endgültige Nockenwellenform ausgeformt.The DE 44 27 201 A1 discloses hollow camshafts and methods for their manufacture, which consist for example of a cold-formable, heat-treated metal and have a parallel to the outer contours of the camshaft fiber. In the process, intermediate preforms are formed into the final camshaft shape by the hydroforming process.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu seiner Durchführung zu schaffen, mit denen eine kostensenkende Herstellung von Nockenwellen nicht nur unter Einsparung von Werkzeugen und Arbeitsschritten, sondern auch unter Steigerung des Wirkungsgrades (höhere Ausbringung) erreicht werden.Of the The invention is based on the problem, a method and a device to its implementation to create, with which a cost-reducing production of camshafts not only saving on tools and work steps, but also by increasing the efficiency (higher output) be achieved.

Gelöst wird das Problem mit den Merkmalen des Hauptanspruchs. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von Nockenwellen geht aus von einem hohlkörperförmigen Werkstück, das unter axial erfolgendem Nachschieben von Werkstoff mit Hilfe des Innenhochdruck-Umformverfahrens (IHU-Verfahren) ausgeformt wird, wobei die Nockenwellen einzeln oder paarweise von der Wellenmitte zu den Wellenenden hin nach einander ausgeformt werden. Das IHU-Verfahren wird für die einstückige Ausformung der Nocken selbst aus Rohr- bzw. Profilmaterial – nachfolgend vereinfachend und nicht beschränkend als „Hohlwelle" bezeichnet – angewandt, wodurch sich überraschend bei vorzugsweise sukzessivem Verformen der Nocken verschiedene sowohl äußerst kostengünstige als auch vom Verfahrensablauf zeitsparende Möglichkeiten zur Herstellung einer einstückigen Nockenwelle ergeben.Is solved the problem with the features of the main claim. The inventive method for producing camshafts proceeds from a hollow-body-shaped workpiece, the under axially Nachschieben material with the help of Hydroforming process (hydroforming process) is formed, with the camshafts individually or in pairs from the shaft center to be formed after the shaft ends after each other. The hydroforming process is used for one-piece molding the cam itself from tube or profile material - simplifying in the following and not restrictive referred to as "hollow shaft" - applied, whereby surprisingly at preferably successive deformation of the cam different both extremely cost-effective as also from the procedure time-saving possibilities for production a one-piece Camshaft result.

So werden bei der erfindungsgemäßen Ausführung die Nocken von der Wellenmitte zu den Wellenenden hin nacheinander ausgeformt, was in besonders ökonomischer Weise paarweise geschehen kann. Der erhebliche Vorteil dieses Vorgehens liegt in der kostengünstigeren Herstellung, insbesondere beim Wegfall der Einzelherstellung von Nocken sowie in dem mit der Eichung geschaffenen Umstand, daß der axiale Materialfluß ungehindert in die jeweilige Umformzone erfolgen kann. Der Materialnachschub von den Rohrenden durch die axiale Kraftbeaufschlagung und Vorschubbewegung wird erfindungsgemäß nicht durch vorangelagerte Nockenpaare behindert, d.h., Rohrmaterial kann ungehindert in die jeweilige Umformzone nachgeschoben werden. Wenn diese ausgeformt ist, erfolgt die Ausformung des nächsten Nockenpaares. Daraus folgt der Vorteil, daß durch die axial erzeugten Druckspannungen größere Umformgrade des Rohrmaterials erreicht werden können, die über der Bruchdehnung des Werkstoffs liegen. Außerdem ist die Wandstärkenreduzierung in der Umformzone (auszuformender Nocken wesentlich geringer, d.h. es ergibt sich gleichmäßigerer Wandstärkenverlauf, d.h. es wird höhere Bauteilstabilität erreicht. Für die praktische Anwendung kommen mehrere Möglichkeiten in Frage.Thus, in the embodiment according to the invention, the cams are formed successively from the shaft center to the shaft ends, which can be done in a particularly economical manner in pairs. The significant advantage of this approach is the more cost-effective production, especially in the absence of individual production of cams and in the created with the calibration circumstance that the axial flow of material can be done freely in the respective forming zone. The supply of material from the pipe ends by the axial application of force and feed movement is invented According to the invention, this is not hindered by pre-mounted cam pairs, ie pipe material can be pushed freely into the respective forming zone. When this is formed, the formation of the next pair of cams takes place. This results in the advantage that by the axially generated compressive stresses greater degrees of deformation of the tube material can be achieved, which are above the breaking elongation of the material. In addition, the wall thickness reduction in the forming zone (cams to be formed) is substantially lower, ie a more uniform wall thickness profile results, ie higher component stability is achieved.

So können die Nocken positionsmäßig gezielt gegen den Druck mehrerer, hinsichtlich ihres Rückzugs steuerba rer Schieber od.dgl. einzeln oder gruppenweise nacheinander ausgeformt werden.So can the cams in position targeted against the pressure of several, with regard to their withdrawal taxable slide or the like. individually or in groups one after the other.

Für diese und die nachfolgenden Ausführungsmöglichkeiten gilt im Zusammenhang mit der zuvor angegebenen Möglichkeit, die Nocken von der Wellenmitte zu den Wellenenden hin nacheinander auszuformen, der besondere Vorteil, daß durch die Steuerung des Werkstoffflusses in die innenliegenden Bereiche, d.h. in der Wellenmitte keine hohe Werkstoffabstreckung eintritt, da während des Ausformens der innenliegenden Nocken der Werkstofffluß beim axialen Werkstoffnachschub durch davor gelagerte Nocken nicht behindert wird. Darüber hinaus ist es dadurch möglich, Nockenwellen aus Werkstoffen mit einem geringeren Dehnvermögen, mit hoher Nockenhöhe sowie mit vergleichsweise zahlreichen Nockenpaaren und Lagersitzen, wie sie beispielsweise für 12-Zylindermotoren benötigt werden, herzustellen. Außerdem ergeben sich geringere Werkstoffanstauchungen an den Bauteilenden sowie ein gleichmäßigerer Wandstärkenverlauf, mit der weiteren vorteilhaften Möglichkeit, gegebenenfalls die Wandstärke insgesamt zu reduzieren.For this and the following execution options In the context of the above-mentioned possibility, the cams from the shaft center apply forming one after the other towards the shaft ends, the particular advantage that by the control of the flow of material into the interior areas, i.e. in the middle of the shaft no high material stratification occurs, there while the shaping of the internal cams the flow of material in the axial Material replenishment is not hindered by previously mounted cams becomes. About that It is also possible Camshafts made of materials with a lower elasticity, with high cam height and with comparatively numerous cam pairs and bearing seats, as for example for 12-cylinder engines needed to produce. Furthermore Lower material bulges at the component ends result as well as a more even one Wall thickness distribution, with the further advantageous possibility if necessary, the wall thickness to reduce overall.

Bei der zuvor angesprochenen Variante können die Schieber zum gewünschten Zeitpunkt druckbeaufschlagt sein, und zwar einzeln oder paarweise, je nach Anwendungsfall. Sie sind bei einer bevorzugten Ausführungsmöglichkeit durch jedem Schieber zugeordnete Hydraulikzylinder weg- und kraftsteuerbar, wobei im Sinne des von der Wellenmitte her fortschreitenden Ausformens für die innenliegenden Nocken bzw. die diesen zugehörigen Ausfräsungen im Werkzeug keine Schieber erforderlich sind, da dort die Ausformung der Nocken beginnt, während welcher Zeit in den übrigen Ausfräsungen die Schieber bis gegen die Außenwand der Hohlwelle gedrückt werden, so daß an diesen Stellen keine Wellenverformung stattfindet; dort werden die Nocken erst zu einem späteren Zeitpunkt ausgebildet.at the previously mentioned variant, the slide to the desired Be pressurized time, individually or in pairs, depending according to application. They are in a preferred embodiment Displaceable and force controllable by each slide hydraulic cylinder, wherein in the sense of advancing from the shaft center shaping for the internal cams and the milled-out mating in the tool no slide are required, since there begins the formation of the cam, during which Time in the rest millings the sliders up against the outer wall the hollow shaft are pressed, so that on no wave deformation takes place in these places; there will be the Cam until later Timing.

Alternativ zur hydraulischen Druckbeaufschlagung der Schieber bzw. ihrer Kolben oder Stempel, kann die Wegsteuerung auch mechanisch erfolgen, und zwar über eine sich im wesentlichen parallel zur Längsachse der Hohlwelle bewegende Keilleiste, die mit auf die Stempel direkt einwirkenden Keilnocken versehen ist, so daß durch entsprechendes Bewegen der Keilleiste eine Wegverstellung der Schieber erfolgt, d.h. auch mit dieser Ausführung können gezielt die jeweils nicht zu beaufschlagenden Ausfräsungen abgedeckt bzw. die Stellen freigegeben werden, an denen kein bzw. gerade ein Nocken ausgeformt werden soll.alternative for hydraulic pressurization of the slide or their pistons or stamp, the path control can also be done mechanically, and though over one moving substantially parallel to the longitudinal axis of the hollow shaft Wedge bar with wedge cams directly acting on the punches is provided so that by corresponding movement of the wedge bar a displacement adjustment of the slider takes place, i. even with this design can not specifically each to be applied cutouts covered or the bodies are released, where no or just a cam is to be formed.

Dabei ist in Weiterbildung der Erfindung den verschiedenen Ausführungsmöglichkeiten gemeinsam, daß die Hohlwelle in mehreren Schritten verformt wird, wobei die Nocken hinsichtlich ihrer Gestalt und/oder ihrer Position auf der Welle sukzessiv ausgeformt werden. Damit ist gemeint, daß, wie auch die nachfolgenden Ausführungen im einzelnen noch zeigen werden, einerseits die Nocken stufenweise in ihre Endform gebracht werden können und andererseits aber auch in einer gewünschten Reihenfolge ihrer Anordnung auf der Welle nacheinander ausgeformt werden können.there is in development of the invention the various possible embodiments common that the Hollow shaft is deformed in several steps, with the cams in terms of their shape and / or position on the shaft be formed successively. This means that, as well the following explanations will show in detail yet, on the one hand the cams in stages can be brought into their final form and on the other hand also in a desired Sequence of their arrangement on the shaft formed one after the other can be.

Selbstverständlich können diese beiden Möglichkeiten auch überlagert werden.Of course, these can both ways also superimposed become.

Die von innen nach außen erfolgende Nockenausformung kann nach einer weiteren Ausführungsmöglichkeit der Erfindung auch dadurch geschehen, daß die einzelnen Herstellungsschritte in unterschiedlichen Werkzeugbereichen durchgeführt werden, d.h. es ist zwischen den einzelnen Verfahrensschritten zwar ein Wechsel des Werkstücks von einer Aufnahme im Werkzeug zur anderen erforderlich, jedoch kann dadurch die Ausführung des Werkzeugs einfacher und kostengünstiger gestaltet werden; außerdem sind in diesem Fall keine Aktivele mente, wie Schieber od.dgl. vorzusehen, was insgesamt vor allem dann zum Tragen kommt, wenn es keine Platzprobleme gibt, da bei beispielsweise sechs Nocken und paarweise von innen nach außen erfolgender Ausformung drei jeweils entsprechend mit Ausfräsungen versehene Werkstückaufnahmen im Werkzeug erforderlich sind.The from the inside to the outside taking Nockenausformung can according to another embodiment The invention also be done by the individual production steps be performed in different tool areas, i. it is between Although the individual process steps, a change of the workpiece from a Recording in the tool is required to the other, however, it can execution the tool can be made simpler and cheaper; besides that are in this case no Aktivele elements, such as slides or the like. provide, What overall comes into play especially when there is no space problems There are, for example, six cams and in pairs from the inside outwards Forming three respectively provided with cutouts workpiece holders in Tool are required.

Alternativ kann die örtlich gezielte Ausformung der Nocken auch durch in die Hohlwelle einzuführende Innendorne geschehen, die dann in wirkungsmäßig gleicher Weise, wie die zuvor erläuterten Schieber, die Ausformung an gewissen Stellen zunächst verhindern, allerdings im Unterschied zu den Schiebern vom Innern der Hohlwelle her. Nur die jeweils auszuformenden Nocken (von innen nach außen) werden mit einem Innendruck (partiell) beaufschlagt, so daß nur dort eine Umformung erfolgen kann; die restlichen Bereiche sind ohne Druckbeaufschlagung und damit wirkt dort auch keine Umformkraft. D.h. es wird hier nicht wie bei den Schiebern gegen den Innendruck gehalten, sondern es wird durch den Innendorn verhindert, daß die Innenwandung der Hohlwelle im Bereich der Ausfräsungen, in die noch nicht hineinverformt werden soll, vom Innendruck beaufschlagt wird. Somit bewirkt der mechanisch aufgebrachte Axialdruck zusammen mit dem Innendruck nur dort Stauchungen und schließlich die gewünschten Ausformungen, wo kein Innendorn die Hohlwelleninnenwand gegen Innendruck abdeckt und sich ein oder mehrere Ausfräsungen befinden.Alternatively, the locally targeted shaping of the cams can also be effected by internal spikes to be introduced into the hollow shaft, which then initially prevent the formation at certain points, but in contrast to the slides from inside the hollow shaft. Only each cam to be formed (from the inside to the outside) are (partially) subjected to an internal pressure, so that only there a transformation can take place; the remaining areas are without Druckbeauf Suppression and thus there is no deformation force. That is, it is not held as in the slides against the internal pressure, but it is prevented by the inner mandrel, that the inner wall of the hollow shaft in the region of the recesses into which is not yet deformed, is acted upon by the internal pressure. Thus causes the mechanically applied axial pressure together with the internal pressure only there compressions and finally the desired formations, where no inner mandrel covers the hollow shaft inner wall against internal pressure and are one or more cutouts.

In praktischer Ausführung werden vorzugsweise zwei Innendorne verwendet, die beidseitig in die Hohlwelle einzuschieben sind und einen Außendurchmesser besitzen, der es zuläßt, daß sie in die die mechanischen Axialkräfte auf die Rohrenden übertragenden Kolben eingeführt bzw. eingezogen werden können. Dadurch wird wiederum die vorteilhafte, örtlich sukzessive Ausformung der Nocken von der Wellenmitte ausgehend zum Wellenende hin ermöglicht. Selbstverständlich müssen die Innendorne mit koaxialen durchgehenden Kanälen versehen sein, damit das Druckmedium in das Welleninnere gelangen kann.In practical design are preferably used two Innendorne, the two sides in the Hollow shaft are to be inserted and have an outer diameter, the it allows them to enter the mechanical axial forces transferring to the pipe ends Piston introduced or can be confiscated. This in turn becomes the advantageous, locally successive shaping the cam allows starting from the shaft center towards the shaft end. Of course have to the inner mandrels are provided with coaxial continuous channels for the Pressure medium can get into the shaft interior.

Diese Ausgestaltung der Erfindung erlaubt es, bei vergleichsweise niedrigen Werkzeugkosten eine vergleichsweise hohe Zahl von Ausfräsungen im Werkzeug zu integrieren.These Embodiment of the invention allows, at relatively low Tool costs a comparatively high number of cut-outs in the tool to integrate.

Im Rahmen der erfindungsgemäßen Möglichkeit der stufenweisen Ausformung nicht nur hinsichtlich der Nockenposition auf der Welle, sondern, wie eingangs erwähnt, auch hinsichtlich des Erreichens der Nockenendform, schlägt die Erfindung weiterhin vor, daß die Nocken in einem Werkzeug ausgeformt werden, das im relevanten Bereich, d.h. im Verformungsbereich aus einzelnen in Längsrichtung der Hohlwelle verschiebbaren Formteilen besteht.in the Under the possibility according to the invention the stepwise shaping not only in terms of the cam position on the shaft, but, as mentioned above, also in terms of Reaching the cam end shape, the invention continues to suggest before that the Cams are formed in a tool that is in the relevant area, i.e. in the deformation region of individual displaceable in the longitudinal direction of the hollow shaft Moldings exists.

Bei dieser Ausführung ist es möglich, die Hohlwelle bei auf Abstand gesetzten Formteilen, in welchem Zustand die die Verformung gestattenden Ausnehmungen eine größere axiale Erstreckung haben als letztendlich der in axialer Richtung gemessenen Breite der fertiggestellten Nocken entspricht, vor- oder anzu formen und dann in einem oder mehreren weiteren Schritten mit jeweils näher aneinandergerückten Formteilen weiterzuverformen, bis schließlich die Endverformung in dem Zustand geschieht, in dem die Formteile so weit axial zusammengeschoben sind, daß sie sich gegenseitig berühren.at this version Is it possible, the hollow shaft with set at a distance moldings, in which state the deformation permitting recesses a larger axial Extend as ultimately measured in the axial direction Width of the finished cam corresponds to shape or shape and then in one or more further steps, each with closer juxtaposed moldings continue to evolve until finally the final deformation occurs in the state in which the moldings pushed so far axially that they touch each other.

Da die Verformung stufenlos unter kontinuierlicher Annäherung der Formteile aneinander durchgeführt werden kann, ist das Bauteil in einem Arbeitsschritt herzustellen, was eine Verfahrenserleichterung bedeutet, wobei auch hier eine relativ große Anzahl von Nocken mit hoher Nockenhöhe sowie relativ vielen Lagersitzen möglich ist.There the deformation stepless with continuous approximation of Moldings performed together can be, the component is to produce in one step, which means a procedural simplification, whereby here too one relatively large Number of cams with high cam height and relatively many bearing seats possible is.

Es sei erwähnt, daß es im Rahmen der Erfindung auch möglich ist, von einem Halbzeug auszugehen, das durch konventionelle Verfahren, beispielsweise durch Stauchen und/oder Querwalzen einer Hohlwelle vorgeformt wird. Dies bietet die Möglichkeit, an den Stellen der Hohlwelle, an denen Nocken ausgeformt werden sollen, Materialanhäufungen vorzusehen, um der Wanddickenreduzierung und einem möglicherweise nicht ausreichenden Dehnvermögen des Werkstoffes entgegenzuwirken.It be mentioned that it within the scope of the invention also possible is to start from a semifinished product, which by conventional methods, for example, by upsetting and / or transverse rolling a hollow shaft is preformed. This offers the possibility of being in the places of Hollow shaft on which cams are to be formed, material accumulations to provide for the wall thickness reduction and one possibly insufficient elasticity of the Counteract material.

Anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt sind, werden nachfolgend weitere Einzelheiten und Vorteile dargelegt. Es zeigen:Based the attached Drawings in which advantageous embodiments of the invention are shown below, further details and advantages explained. Show it:

1 Ein Werkzeug mit eingelegtem Werkstück im Ausgangs- und Endzustand, schematisch in geschnittener Seitenansicht; 1 A tool with inserted workpiece in the initial and final state, schematically in a sectional side view;

2 ein Werkzeug ähnlich dem in 1 dargestellten, jedoch mit individuell über Hydraulikzylinder weg- und kraftsteuerbaren Schiebern in einigen Formnestern; 2 a tool similar to the one in 1 illustrated, but with individual via hydraulic cylinder weg- and force controllable sliders in some mold cavities;

3 eine Keilleiste zur Steuerung der Stempel der Schieber gemäß 2, schematisch dargestellt; 3 a wedge strip for controlling the stamp of the slider according to 2 schematically illustrated;

4 eine Werkzeughälfte mit mehreren Aufnahmen zur stufenweisen Fertigstellung des Werkstücks mit dem sich im jeweiligen Ausformzustand befindenden Werkstück, schematisch in Draufsicht, geschnitten; 4 a tool half with a plurality of receptacles for stepwise completion of the workpiece with the workpiece in the respective molding state, schematically in plan view, cut;

5 eine Werkzeughälfte in einer weiteren Anwendungsvariation mit eingelegtem, partiell fertiggestellten Werkstück (Hohlwelle) und die Innenwand der Hohlwelle teilweise abdeckenden Innendornen, schematisch in Draufsicht, geschnitten; 5 a mold half in a further application variation with inserted, partially finished workpiece (hollow shaft) and the inner wall of the hollow shaft partially covering internal mandrels, schematically in plan view, cut;

6 eine weitere Ausführungsmöglichkeit des Werkzeugs mit beweglichen Formteilen, schematisch in Seitenansicht, geschnitten, wobei die Hohlwelle unten im vorgeformten Zustand und oben fertiggeformt bei zusammengefahrenen Formteilen gezeigt ist; und 6 a further possible embodiment of the tool with movable moldings, shown schematically in side view, cut, the hollow shaft is shown below in the preformed state and finished molded up when molded together; and

7 eine vorgeformte Hohlwelle als Ausgangshalbzeug zum Einsatz beispielsweise in ein Werkzeug gemäß 1. 7 a preformed hollow shaft as a starting semi-finished product for use, for example, in a tool according to 1 ,

Bevor auf die Darstellungen im einzelnen eingegangen wird, seien einige grundlegende Bemerkungen vorangestellt. So ist zunächst zu beachten, daß in den 1, 2 und 6 im in der Zeichnung oberen Teil das Werkstück in seiner endgültigen Form dargestellt ist, während im unteren Teil der Ausgangszustand bzw. bei 6 ein anfängliches Zwischenstadium gezeigt sind. Sämtlichen 1 bis 6 ist im übrigen gemeinsam, daß sie schematisch Werkzeuge zeigen, die grundsätzlich für das Innenhochdruck-Umformverfahren, das sogenannte IHU-Verfahren geeignet und vorzugsweise horizontal zweigeteilt sind. Sie weisen eine oder mehrere in ihrer Form nachfolgend noch näher zu beschreibende Ausnehmungen (Werkzeuginnengravur) auf, in die das zu verformende Werkstück, im vorliegenden Fall eine Hohlwelle eingelegt und dann von seitlich außerhalb des Werkzeugs angeordneten, in bekannter Weise betätigbaren Stempel stirnseitig axial wirkenden Kräften ausgesetzt wird, wobei gleichzeitig ein Druckmedium in das Innere der Hohlwelle gedrückt wird, so daß das Werkstück durch einen hohen Innendruck und eine an den Rohrenden wirkende Axialkraft belastet wird. Dadurch erfolgt das gewünschte Ausbauchen im geschlossenen Werkzeug. Die seitlichen Stempel sind in ihrem Durchmesser so bemessen, daß sie in das Werkzeug eingeschoben werden können und die Hohlwelle stauchen, und besitzen koaxial verlaufende Kanäle, durch die das Druckmedium in das Innere der Hohlwelle gelangen kann. Die Stempel sind an ihrem freien Ende mit Dichtköpfen versehen, die zum Abdichten des Halbzeuges (Rohr) an den Rohrenden und zum Einleiten der Axialkräfte in das Werkstück sowie zur Druckzufuhr in das Innere des Werkstücks dienen. Vorzugsweise wird der Druck über einen Druckübersetzer aufgebracht (aufgebaut wie ein Hydraulikzylinder) und kann erhöht (Flüssigkeit im Innern des Druckübersetzers wird komprimiert) oder verringert (Flüssigkeit wird entlastet) werden.Before going into more detail about the representations, let us consider some basic considerations preceded by notes. So it is first to note that in the 1 . 2 and 6 in the drawing in the upper part of the workpiece is shown in its final form, while in the lower part of the initial state or at 6 an initial intermediate stage are shown. all 1 to 6 is otherwise common that they show schematically tools that are basically suitable for the hydroforming process, the so-called hydroforming process and preferably divided into two horizontally. They have one or more in their form to be described in more detail below recesses (Werkzeuginnengravur), in which the workpiece to be deformed, inserted in the present case, a hollow shaft and then arranged from the side outside of the tool, actuated in a known manner stamp frontally axially acting forces is exposed, wherein at the same time a pressure medium is pressed into the interior of the hollow shaft, so that the workpiece is loaded by a high internal pressure and an axial force acting on the tube ends. This results in the desired bulging in the closed tool. The lateral punches are sized in diameter so that they can be inserted into the tool and compress the hollow shaft, and have coaxially extending channels through which the pressure medium can pass into the interior of the hollow shaft. The punches are provided at their free end with sealing heads, which serve for sealing the semi-finished product (pipe) at the pipe ends and for introducing the axial forces in the workpiece and for supplying pressure to the interior of the workpiece. Preferably, the pressure is applied via a pressure booster (constructed as a hydraulic cylinder) and can be increased (liquid inside the pressure booster is compressed) or reduced (liquid will be relieved).

In 1 ist ein Werkzeug mit einer oberen Werkzeughälfte 1 und einer unteren Werkzeughälfte 2 dargestellt, die in geschlossenem Zustand den Hohlraum 3 als Form für die endgültige Gestalt der Nockenwelle bilden. Dabei ist zu bemerken – und dies gilt auch für die übrigen Darstellungen der anderen bevorzugten Ausführungsbeispiele – daß hier nur zur Verdeutlichung die einzelnen Nocken in einer Ebene dargestellt sind; selbstverständlich sind sie in aller Regel radial winkelversetzt. Der Hohlraum 3 weist an den Stellen, an denen sich letztendlich die Nocken befinden sollen, entsprechende Ausfräsungen 4 auf, im vorliegenden Fall lediglich wegen der Prinzipdarstellung nur drei, in die die entsprechenden Wandbereiche der Hohlwelle hineingedrückt werden. Die Ausfräsungen sind Teil der gesamten Werkzeuginnengravur (Formnest), in die ein Werkstück eingelegt wird.In 1 is a tool with an upper tool half 1 and a lower mold half 2 shown, in the closed state, the cavity 3 form as a shape for the final shape of the camshaft. It should be noted - and this also applies to the other representations of the other preferred embodiments - that only the individual cams are shown in a plane here for clarity; Of course, they are usually radially offset. The cavity 3 indicates at the places where the cams should ultimately be, corresponding cutouts 4 on, in the present case only because of the schematic diagram only three, in which the corresponding wall portions of the hollow shaft are pressed. The cutouts are part of the overall cavity engraving (mold cavity) into which a workpiece is inserted.

In der unteren Hälfte der 1 ist der Anfangszustand der Hohlwelle 5 dargestellt, während die obere Darstellung ihren Endzustand mit den fertiggeformten Nocken 6 zeigt, d.h. die erfindungsgemäß einstückig hergestellte Nockenwelle. Mit 7 sind die seitlichen Druckstempel mit ihren Druckstempelköpfen 8 bezeichnet, die gemäß der linken Schnittdarstellung einen durchgehenden koaxialen Kanal 9 aufweisen, durch den das Druckmedium in das Innere der Hohlwelle 5 gelangt.In the lower half of the 1 is the initial state of the hollow shaft 5 while the upper graph shows its final state with the finished molded cams 6 shows, that is, the present invention integrally manufactured camshaft. With 7 are the side pressure punches with their pressure die heads 8th denotes, according to the left sectional view of a continuous coaxial channel 9 have, through which the pressure medium in the interior of the hollow shaft 5 arrives.

Bei dieser Ausführungsform wird das Hohlrohr 5 in das Werkzeug 1/2 mit der zu formenden Nockenwellengeometrie eingelegt und durch Innenhochdruck mit axialem Werkstoffnachschub umgeformt. D.h. die Hohlwelle 5 wird von ihrem Ausgangszustand kontinuierlich in ihren Endzustand gebracht, indem die Druckstempel 7 in Anlage an die Stirnflächen der Hohlwelle 5 Axialdruck aufbringen und gleichzeitig das Druckmedium durch die Kanäle 9 zugeführt wird und unter dem Einfluß dieser beiden sich überlagernden Kräfte während des Nachschiebens der Druckstempel in das Innere des Werkzeugs die Verformung bis zum gezeigten Endzustand erfolgt.In this embodiment, the hollow tube 5 in the tool 1 / 2 inserted with the camshaft geometry to be formed and reshaped by internal high pressure with axial material replenishment. That is, the hollow shaft 5 is continuously brought from its initial state to its final state by the plunger 7 in contact with the end faces of the hollow shaft 5 Apply axial pressure and at the same time the pressure medium through the channels 9 is supplied and under the influence of these two superimposed forces during the Nachschiebens the plunger into the interior of the tool, the deformation is carried out to the final state shown.

Für die nachfolgenden Ausführungsformen werden für entsprechende Teile der 1 entsprechende Bezugsziffern verwendet.For the following embodiments are for corresponding parts of 1 corresponding reference numerals used.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 besteht das Werkzeug wiederum aus einer oberen Werkzeughälfte 1 und einer unteren Werkzeughälfte 2, deren Hohlraum 3 in der gewünschten Geometrie für die Nockenwelle ausgeformt ist. Dabei sind bei diesem Ausführungsbei spiel sechs Ausfräsungen 4 für jeweils sechs zu formende Nocken im Werkzeug vorgesehen. Die Kanäle 9 in den Stempeln 7/8 sind der Einfachheit halber nicht gezeigt. In den jeweils äußeren, d.h. zum Wellenende hin gelegenen Ausfräsungen 4a und 4b sind hier nur schematisch dargestellte Schieber 11a bzw. 11b vorgesehen, die in den Ausfräsungen entsprechend den dargestellten Doppelpfeilen im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Hohlwelle 5 bewegbar sind, und zwar über mit Hydraulikzylindern 12a bzw. 12b verbundene Stempel 13a bzw. 13b. Dadurch sind die Schieber 11a und 11b weg- und kraftsteuerbar; in der Ausgangsposition befinden sie sich mit ihrer Stirnfläche in der in der Zeichnung oberen Position, d.h. in Anlage an der Außenwand einer eingelegten Hohlwelle 5. Die beiden inneren Ausfräsungen 4 besitzen keine Schieber.In the embodiment according to 2 In turn, the tool consists of an upper mold half 1 and a lower mold half 2 whose cavity 3 is formed in the desired geometry for the camshaft. There are six cutouts in this Ausführungsbei game 4 provided for each six to be formed cam in the tool. The channels 9 in the stamps 7 / 8th are not shown for the sake of simplicity. In the respective outer, ie towards the shaft end milled recesses 4a and 4b Here are only schematically shown slide 11a respectively. 11b provided in the cutouts corresponding to the double arrows shown substantially perpendicular to the longitudinal axis of the hollow shaft 5 are movable, and indeed with hydraulic cylinders 12a respectively. 12b connected stamps 13a respectively. 13b , This causes the sliders 11a and 11b movable and force controllable; in the starting position they are with their end face in the upper position in the drawing, that is in abutment against the outer wall of an inserted hollow shaft 5 , The two inner cutouts 4 have no sliders.

Der Verfahrensablauf ist folgender: Da sich die vier Schieber 4a und b in ihrer vorgefahrenen Ausgangsposition befinden, werden zunächst die innenliegenden Nocken 6 ausgeformt, ohne daß der Werkstofffluß beim axialen Werkstoffnachschub durch Bildung der äußeren Nocken behindert wird. Nach beendeter Ausformung der inneren beiden Nocken 6 werden die nach außen zunächst den fertiggeformten Nocken liegenden Zylinder 12b und damit die Schieber 11b zurückgefahren und die Nocken 6b als nächstes ausgeformt, wobei auch hier wiederum der Werkstofffluß durch die Bildung der Nocken 6a nicht behindert wird. Im letzten Abschnitt der IHU-Verformung werden die Schieber 11a zurückgefahren und die entsprechenden Nocken 6a ausgeformt.The procedure is as follows: Since the four slides 4a and b are in their forward starting position, the inner cams are first 6 formed without the material flow is impeded in the axial material supply by forming the outer cam. After completion of the formation of the inner two cams 6 are the outward initially the finished molded cam cylinder 12b and thus the sliders 11b moved back and the cams 6b formed next, again, the material flow through the formation of the cams 6a not hindered. In the last section of the hydroforming deformation, the slides 11a moved back and the corresponding cam 6a formed.

Anstelle der hydraulischen Betätigung der Schieber 11a und 11b kann deren Steuerung und Bewegung auch mechanisch erfolgen. Hierfür ist in 3 eine Keilleiste 14 dargestellt, die eine der Anzahl der Schieber 11a und 11b entsprechende Anzahl von Keilnocken 15a bzw. 15b in einer entsprechend den Positionen der Schieberstempel 13a und 13b vorgesehener Anordnung zeigt. Die Keilleiste 14 wird in diesem Fall im Bereich der Hydraulikzylinder 12a und 12b angeordnet und ist parallel zur Längsachse der Hohlwelle 5 bewegbar, wobei die Keilnocken 15a und 15b auf die entsprechenden Stempel 13a bzw. 13b direkt einwirken. In diesem Fall ist nur ein einziger nicht dargestellter Hydraulikzylinder erforderlich, der die Keilleiste 14 in Richtung des horizontalen Doppelpfeils in 3 bewegt. Bei der Position gemäß 3 sind die Stempel 13a und 13b, auf die die Keilnocken 15a bzw. 15b direkt einwirken, in ihrer eingefahrenen Position, d.h. in der Position dargestellt, in der zunächst die innenliegenden Nocken 6 ausgeformt werden.Instead of the hydraulic actuation of the slide 11a and 11b their control and movement can also be done mechanically. This is in 3 a wedge bar 14 representing one of the number of sliders 11a and 11b corresponding number of wedge cams 15a respectively. 15b in a corresponding to the positions of the pusher stamp 13a and 13b provided arrangement shows. The wedge bar 14 is in this case in the range of hydraulic cylinders 12a and 12b arranged and is parallel to the longitudinal axis of the hollow shaft 5 movable, with the wedge cams 15a and 15b on the corresponding stamp 13a respectively. 13b act directly. In this case, only a single unrepresented hydraulic cylinder is required, the wedge bar 14 in the direction of the horizontal double arrow in 3 emotional. In the position according to 3 are the stamps 13a and 13b on which the wedge cams 15a respectively. 15b act directly in their retracted position, ie shown in the position in which initially the inner cam 6 be formed.

Durch Verfahren der Keilleiste 14 nach links (in 3) werden bei gleichzeitiger Innendruckbeaufschlagung der Hohlwelle 5 die Schieber 11a und 11b in 2 nach unten gedrückt, da deren Stempel 13a bzw. 13b entlang der Schräge der Keilnocken 15a bzw. 15b nach unten ausweichen können.By moving the wedge bar 14 to the left (in 3 ) are at simultaneous internal pressure of the hollow shaft 5 the sliders 11a and 11b in 2 pressed down because of their stamp 13a respectively. 13b along the slope of the wedge cams 15a respectively. 15b can dodge down.

Mit einer derartigen Keilleiste ist eine direkte Steuerung im Sinne des im Zusammenhang mit der 2 zuvor erläuterten Verfahrensablaufes möglich, da, wie 3 ebenfalls zeigt, die innenliegenden Keilleisten eine kürzere Stirnfläche besitzen, d.h, bei einer Linksbewegung gelangen die Stempel 13b vor den Stempeln 13a in den Bereich der Schräge der Keilnocken 15b, so daß dann zunächst die Ausformung der Nocken 6b erfolgt, bevor die der Nocken 6a einsetzt, was zu dem Zeitpunkt geschieht, in dem die Stempel 13a in den Bereich der Schräge der Keilnocken 15a gelangen.With such a wedge bar is a direct control in the sense of in connection with the 2 previously explained process flow possible because 3 also shows that the inner wedge strips have a shorter end face, ie, in a left movement reach the stamp 13b in front of the stamps 13a in the area of the slope of the wedge cams 15b , so that then first the shape of the cam 6b done before the the cam 6a what happens at the time in which the stamp 13a in the area of the slope of the wedge cams 15a reach.

Um den Werkstofffluß beim Ausformen der inneren Nocken 6 noch zu verbessern, können auch in den Ausfräsungen 4 Schieber vorgesehen sein, die in entsprechender Weise über Stempel von entsprechend zwischen den Keilnocken 15a und 15b liegenden, hier nicht dargestellten Nocken gesteuert werden.To the flow of material when forming the inner cam 6 can still improve, also in the cutouts 4 Slider be provided in a corresponding manner via stamp of corresponding between the wedge cams 15a and 15b lying, not shown here cams are controlled.

4, in der die seitlichen Stempel 7/8 nicht dargestellt sind, zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der in der in Draufsicht dargestellten unteren Werkzeughälfte 2 drei Formnester unterschiedlicher Geometrie (unterschiedliche Anzahl von Ausfräsungen) für das Werkstück gezeigt sind, wobei in jedem Formnest ein in jeweils dieser Stufe fertiggestelltes Werkstück 5 liegt. Das Ausformen in den einzelnen Formnestern kann gleichzeitig oder nacheinander durchgeführt werden. 4 in which the lateral stamp 7 / 8th not shown, shows a further embodiment of the invention, in which in the lower mold half shown in plan view 2 three mold cavities of different geometry (different number of cut-outs) are shown for the workpiece, wherein in each mold cavity a finished in each stage this workpiece 5 lies. The shaping in the individual mold cavities can be carried out simultaneously or successively.

4 macht deutlich, daß die Fertigstellung einer mit sechs Nocken versehenen Nockenwelle 5 in drei Schritten erfolgt, wobei in einem ersten Verfahrens schritt die Hohlwelle 5 in dem in 4 oberen Formnest verformt wird, bis die beiden innenliegenden Nocken 6 ausgeformt sind. Das derart ausgeformte Halbzeug wird dann in das darunter dargestellte Formnest gebracht, das zwei zusätzliche Ausfräsungen 4b aufweist, in die in dieser zweiten Stufe dann die Nocken 6b hineinverformt werden. Schließlich wird die Hohlwelle 5 dann in das in 4 untere, mit sechs Ausfräsungen 4, 4a, 4b ausgerüstete Formnest verbracht, in dem dann die Verformung in den Endzustand erfolgt. 4 makes it clear that the completion of a six-cam camshaft 5 takes place in three steps, wherein in a first method step the hollow shaft 5 in the 4 upper mold cavity is deformed until the two inner cams 6 are formed. The thus shaped semi-finished product is then placed in the mold cavity shown below, the two additional cutouts 4b in which in this second stage then the cams 6b be deformed into. Finally, the hollow shaft 5 then in the in 4 lower, with six cutouts 4 . 4a . 4b equipped mold nest spent in which then the deformation takes place in the final state.

5 zeigt eine untere Werkzeughälfte 2, in der eine Nockenwelle mit sechs Nocken herzustellen ist, von denen die beiden inneren bereits fertiggestellt sind. Auch mit diesem Werkzeug werden die Nocken sukzessiv von innen nach außen gefertigt, wozu zwei Innendorne 16 eingesetzt werden, die im dargestellten Zustand einer Zwischenfertigungsstufe soweit endseitig in die Hohlwelle 5 eingeschoben sind, daß sie im Innern der Hohlwelle die Bereiche gegen Innendruck schützen, die erst im weiteren Verfahrensablauf in die äußeren Ausfräsungen 4a und 4b verformt werden sollen. Dazu haben die Innendorne einen Außendurchmesser, der ein teleskopartiges Einschieben in die Hohlwelle 5 mit einem entsprechenden Spiel zu deren Innenwand gestattet. An ihrem freien, innenliegenden Ende sind die Innendorne 16 jeweils mit einer Kopfdichtung 17 bzw. Keildichtringen versehen, die das Rohr bzw. die Hohlwelle 5 abdichten, sobald im Innern ein Druck erzeugt wird. Je höher der Druck ist, umso größer wird die Dichtkraft der Keildichtringe; die Kraft zum Abdichten wird somit durch den Innendruck erzeugt. 5 shows a lower mold half 2 in which a camshaft with six cams is to be made, of which the two inner are already completed. Also with this tool, the cams are successively manufactured from the inside to the outside, including two internal mandrels 16 used in the illustrated state of an intermediate production stage as far as the end in the hollow shaft 5 are inserted, that they protect the areas against internal pressure in the interior of the hollow shaft, the only in the further procedure in the outer cutouts 4a and 4b to be deformed. For this purpose, the inner mandrels have an outer diameter, which is a telescopic insertion into the hollow shaft 5 allowed with a corresponding game to the inner wall. At its free, inner end are the inner thorns 16 each with a head gasket 17 or wedge sealing rings provided that the pipe or the hollow shaft 5 seal as soon as pressure is generated inside. The higher the pressure, the greater the sealing force of the wedge sealing rings; the force for sealing is thus generated by the internal pressure.

Die Stempel 7/8 sind in diesem Fall derart gestaltet, daß sie einerseits, wie in den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen, einen ihr Einführen in die Werkzeugausnehmung gestattenden Außendurchmesser haben, also einen solchen, der etwa dem Außendurchmesser der Hohlwelle 5 entspricht, im Unterschied zu den bisherigen Ausführungsbeispielen jedoch eine erweiterte Durchführung, deren Durchmesser so groß ist, daß darin die Innendorne teleskopartig ein- und ausgefahren werden können. Somit können die Stempel 7/8 nach wie vor ihre Axialkraft auf die endseitigen Stirnflächen der Hohlwelle 5 ausüben, gleichzeitig jedoch in ihnen die Innendorne 16 verfahren werden. Der koaxiale Kanal 9 für das Druckmedium befindet sich nunmehr jeweils in den Innendornen 16. Dies geht im einzelnen aus der Schnittdarstellung der linken Bildhälfte hervor.The stamps 7 / 8th are in this case designed such that they on the one hand, as in the previously described embodiments, a her insertion into the tool recess gestattenden outer diameter, ie one which has approximately the outer diameter of the hollow shaft 5 corresponds, however, in contrast to the previous embodiments, an extended implementation whose diameter is so large that it can telescope in and out the inner mandrels. Thus, the stamp can 7 / 8th still their axial force on the end faces of the hollow shaft 5 but at the same time in them interior mandrels 16 be moved. The coaxial channel 9 for the print medium is now in each case in the inner spines 16 , This is shown in detail from the sectional view of the left half of the picture.

Mit dieser Konzeption ist folgender Verfahrensablauf zu erreichen: Zunächst werden die Innendorne 16 aus den endseitig an der Hohlwelle anliegenden Stempeln 7/8 in die in 5 dargestellte Position aus- und in die Hohlwelle 5 eingefahren, was durch geeignete, hier nicht dargestellte, am äußeren Ende der Hohlstempel 7/8 vorgesehene Mittel geschehen kann, wozu die Innendorne die Stempel 7/8 beispielsweise bis zu deren äußeren Ende durchragen können. Bei der nun folgenden lokalen Innendruckbeaufschlagung bilden sich die beiden inneren Nocken 6 in der dargestellten Weise aus.With this conception, the following procedure can be achieved: First, the inner thorns 16 from the end adjacent to the hollow shaft stamps 7 / 8th in the in 5 shown position off and into the hollow shaft 5 retracted, which by suitable, not shown here, at the outer end of the hollow punch 7 / 8th provided means can be done, what the Innendorne the stamp 7 / 8th for example, can penetrate to the outer end. At the following local internal pressure, the two inner cams form 6 in the manner shown.

Als nächstes werden die Innendorne 16 so weit nach außen zurückgezogen, daß der Bereich der nächstliegenden Ausfräsungen 4b freigegeben wird, so daß der Innendruck nun auf diese Hohlwellenbereiche einwirken kann, die dann in diese Ausfräsungen zur Bildung der Nocken 6b hineinverformt werden, und zwar bei gleichzeitigem axialen Werkstoffnachschub von den Rohrenden her, wobei die Innendorne um den Betrag des Werkstoffnachschubs mit nach innen bewegt werden, um eine Reibung zwischen dem Keildichtring an den Innendornen und der Rohrinnenwand zu vermeiden.Next are the inner thorns 16 withdrawn so far to the outside that the area of the nearest cutouts 4b is released, so that the internal pressure can now act on these hollow shaft areas, which then in these cutouts to form the cam 6b be deformed, with simultaneous axial supply of material from the pipe ends ago, wherein the inner mandrels are moved by the amount of Werkstoffnachschubs with in order to avoid friction between the wedge seal at the inner mandrels and the pipe inner wall.

Nach dem Ausformen dieses zweiten Nockenpaares 6b erfolgt jeweils der Abbau des Innendrucks, so daß die Dichtkraft an den Keildichtringen auf ein Minimum (elastischer Eigenanteil der Keildichtringe) reduziert wird. Danach werden die Innendorne noch weiter nach außen gefahren und das nächste Nockenpaar 6a ausgeformt.After forming this second cam pair 6b takes place in each case the degradation of the internal pressure, so that the sealing force is reduced to the wedge sealing rings to a minimum (elastic own share of the wedge sealing rings). Then the inner spikes are driven further out and the next pair of cams 6a formed.

Auch bei dieser Version kann ein optimaler Werkstoffnachschub erreicht werden, da bei jeder Verfahrensstufe – die Nockenausformung erfolgt, wie bereits mehrfach auch im Zusammenhang mit den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt, schrittweise von innen nach außen – der Werkstoff ungehindert von außen nachgeschoben werden kann, da in den nicht druckbeaufschlagten Bereichen die Verformung noch nicht erfolgt.Also With this version an optimal material supply can be achieved because at each stage of the process - the cam formation takes place, as already several times in connection with the previously described embodiments mentioned, step by step from the inside to the outside - the material unhindered from the outside can be postponed, as in the non-pressurized areas the deformation has not yet occurred.

6 zeigt schließlich ein Werkzeug, mit dem wiederum schrittweise eine einstückige Hohlnockenwelle herzustellen ist, wobei im Unterschied zu den Ausführungen nach den 2, 4 und 5 die schrittweise Herstellung nicht von den innenliegenden Dornen bis zu den außenliegenden erfolgt, sondern sich auf die gleichzeitige Ausformung der Nocken bezieht, d.h. hier werden die sechs Nocken 6 gemeinsam ausgeformt, und zwar im Interesse wiederum eines optimalen Werkstoffflusses über ein Zwischenstadium, das einen möglichst geringen axialen Werkstofffluß benötigt. Dieses Zwischenstadium ist in 6 für die untere Werkzeughälfte 2 dargestellt. 6 shows finally a tool with which in turn stepwise to produce a one-piece hollow camshaft, which differs from the embodiments of the 2 . 4 and 5 The stepwise production does not take place from the inner thorns to the outer ones, but refers to the simultaneous shaping of the cams, ie here are the six cams 6 formed in common, and in the interest of an optimal material flow on an intermediate stage, which requires the lowest possible axial flow of material. This intermediate stage is in 6 for the lower half of the mold 2 shown.

Wie aus dieser Figur hervorgeht, ist das Werkzeug derart aufgebaut, daß seine "Aktivteile" aus mehreren, im dargestellten Ausführungsbeispiel aus sieben Schiebern oder Formteilen 18a, 18b, 18c und 18d bestehen, wobei die jeweils beiden spiegelbildlich angeordneten hier dieselbe Bezugsziffer tragen, also 18a, 18b und 18c und in axialer Richtung der Hohlwelle 5 jeweils verschiebbar sind, während das innenliegende Formteil 18d vorzugsweise nicht verschiebbar ist.As can be seen from this figure, the tool is constructed such that its "active parts" of several, in the illustrated embodiment of seven slides or moldings 18a . 18b . 18c and 18d exist, with the two mirror images arranged here carry the same reference numeral, ie 18a . 18b and 18c and in the axial direction of the hollow shaft 5 are each displaced while the inner molding 18d preferably not displaced.

Für die untere Werkzeughälfte 2 sind die Schieber 18a bis 18c in auseinandergefahrener Position dargestellt, d.h. sie stehen auf Abstand zueinander, während sie sich in der oberen Werkzeughälfte 1 in gegenseitiger Anlage befinden.For the lower half of the mold 2 are the sliders 18a to 18c shown in disassembled position, ie they are at a distance from each other, while they are in the upper mold half 1 in mutual investment.

Die vier zwischenliegenden Formteile 18b und 18c sind auf ihrer der Hohlwelle 5 zugekehrten Seite derart abgestuft ausgebildet, daß sie im dargestellten Querschnitt im wesentlichen L-Form besitzen, wobei die zurückspringende Abstufung eine axiale Erstreckung besitzt, die der axialen Länge der herauszuformenden Nocke entspricht. Im zusammengeschobenen Zustand bilden diese Abstufungen im Zusammenwirken mit dem jeweils benachbarten Formteil die Auisfräsung 4. Dazu weist des weiteren das feststehende, zentrale Formteil 18d einen im wesentlichen T-förmigen Querschnitt auf, d.h. es besitzt zwei Abstufungen, während die endseitigen Formteile 18a rechteckigen Querschnitt besitzen.The four intermediate moldings 18b and 18c are on their the hollow shaft 5 facing side formed in such a stepped manner that they have in the illustrated cross-section substantially L-shape, wherein the recessed gradation has an axial extent corresponding to the axial length of the cam herauszuformenden. In the collapsed state, these gradations form the Auisfräsung in cooperation with the respective adjacent molding 4 , For this purpose, furthermore, the fixed, central molding 18d a substantially T-shaped cross-section, ie it has two gradations, while the end-side molded parts 18a have rectangular cross-section.

Ausgegangen wird bei dieser Verfahrensversion vom Zustand, wie er für die untere Werkzeughälfte dargestellt ist, d.h. die Ausnehmungen sind aufgrund der auseinandergefahrenen Position der Formteile 18a bis 18d quasi axial verlängert. Wird nun das IHU-Verfahren eingeleitet, bauchen sich die in den erweiterten Ausformbereichen liegenden Wandteile der Hohlwelle 5 in der dargestellten Weise aus, also zunächst wellenförmig in freier Umformung, ohne daß sich das Werkstück in den Umformzonen an die Werkzeuginnengravur anlegt. Nunmehr werden die Formteile 18a bis 18c gemäß den Pfeilen axial sukzessiv bei Aufrechterhaltung eines gesteuerten Innendrucks und der Axialkraft zusammengeschoben, bis zu der für die obere Werkzeughälfte 1 dargestellten, aneinanderliegenden Position, in der dann die Ausfräsungen 4 die für die gewünschte Nockenbreite erforderliche axiale Erstreckung haben und nunmehr die Nocken in ihre Endform gebracht werden können.The starting point in this process version is the state as shown for the lower half of the mold, ie the recesses are due to the position of the molded parts being moved apart 18a to 18d almost axially extended. If now the hydroforming process is initiated, the wall parts of the hollow shaft which lie in the extended forming regions bulge 5 in the manner shown, so initially wavy in free deformation without the workpiece in the forming zones to the tool inner engraving applies. Now the moldings 18a to 18c axially successively pushed together according to the arrows while maintaining a controlled internal pressure and the axial force, up to that for the upper mold half 1 represented, abutting position, in which then the cutouts 4 have the required axial length for the desired cam width and now the cams can be brought into its final shape.

Während der axialen Bewegung der Formteile zur Mitte hin wird nicht der volle Innendruck in der Hohlwelle aufgebracht, sondern nur der erforderliche Stützdruck, damit vermieden wird, daß die Hohlwelle in diesem Zustand bereits zu weit in die erweiterten Ausformbereiche verformt wird erst als letzter Schritt wird bei zusammengefahrenen Formteilen der maximale Innendruck aufgebracht, um das Werkstück in seinen Außenradienbereichen sauber zu kalibrieren.During the axial movement of the molded parts toward the center, not the full internal pressure is applied in the hollow shaft, but only the required one Support pressure, thus avoiding that the hollow shaft is deformed in this state already too far in the extended Ausformbereiche only as a last step, the maximum internal pressure is applied in collapsed moldings to calibrate the workpiece clean in its Außenradienbereichen.

Es wird deutlich, daß bei diesem Verfahren aufgrund des quasi "Mitgehens" der sechs Formteile 18a bis 18c während des Stauchens der Hohlwelle 5 der in axialer Richtung erfolgende Werkstofffluß relativ zu den die Hohlwelle berührenden Stirnflächen der Formteile 18a bis 18d – wenn überhaupt gegeben – allenfalls minimal ist.It becomes clear that in this process due to the quasi "go along" of the six moldings 18a to 18c during the upsetting of the hollow shaft 5 the material flow taking place in the axial direction relative to the end faces of the molded parts which contact the hollow shaft 18a to 18d - if at all given - at most minimal.

Nur zur Ergänzung der vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 7 ein Ausgangshalbzeug für eine Hohlwelle 5 dargestellt, das zu einer Nockenwelle mit sechs Nocken ausgeformt werden soll und in den in 7 dargestellten Zustand durch konventionelle Verfahren, wie Stauchen der Hohlwelle, Querwalzen etc. vorgeformt wird, wobei an den Stellen, an denen die Nocken ausgeformt werden sollen, Materialanhäufungen 19 erzeugt worden sind, um der Wanddickenreduzierung und einem möglicherweise nicht ausreichenden Dehnvermögen des Werkstoffes entgegenzuwirken. Ein solches Ausgangshalbzeug eignet sich beispielsweise zur Verarbeitung in einem Werkzeug, wie es in 1, dort allerdings nur für drei Nocken, dargestellt ist, und reduziert aufgrund der Materialanhäufungen auch den axialen Werkstofffluß.Only to supplement the diverse applications of the method according to the invention is in 7 a starting semi-finished for a hollow shaft 5 represented, which is to be formed into a camshaft with six cams and in the in 7 shown state by conventional methods, such as compression of the hollow shaft, transverse rollers, etc. is preformed, wherein at the points where the cams are to be formed, accumulations of material 19 have been produced to counteract the wall thickness reduction and a possibly insufficient strain capacity of the material. Such a starting semifinished product is suitable, for example, for processing in a tool, as in 1 , there, however, only for three cams, is shown, and reduced due to the accumulation of material and the axial flow of material.

Claims (20)

Verfahren zum Herstellen von Nockenwellen aus einem hohlkörperförmigen Werkstück unter axial erfolgendem Nachschieben von Werkstoff mit Hilfe des Innenhochdruck-Umformverfahrens (IHU-Verfahren), dadurch gekennzeichnet, dass die Nocken (6) einzeln oder paarweise von der Wellenmitte zu den Wellenenden hin nacheinander ausgeformt werden.Method for producing camshafts from a hollow-body-shaped workpiece with axial advancement of material by means of the hydroforming method (IHU method), characterized in that the cams ( 6 ) are formed one by one or in pairs from the shaft center to the shaft ends one after the other. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocken (6) gegen den Druck mehrerer druck- und/oder wegsteuerbarer Schieber (11a, b) einzeln oder gruppenweise nacheinander ausgeformt werden.Method according to claim 1, characterized in that the cams ( 6 ) against the pressure of several pressure and / or wegtrollbarer slide ( 11a , b) be shaped individually or in groups one after the other. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schieber (11a, b) zumindest zeitweise druckbeaufschlagt sind.Method according to claim 2, characterized in that the slides ( 11a , b) are at least temporarily pressurized. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schieber (11a, b) über Keilnocken gesteuert werden.Method according to claim 2, characterized in that the slides ( 11a , b) controlled by wedge cams. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellungsschritte in unterschiedlichen Werkzeugbereichen durchgeführt werden.Method according to claim 1, characterized in that that the manufacturing steps in different tool areas carried out become. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine örtlich gezielte Ausformung der Nocken (6) durch mindestens einen in die Hohlwelle einzuführenden, in dieser längsbeweglichen, die Positionen der gerade nicht auszuformenden Nocken abdeckenden Innendorn (16) gesteuert wird.A method according to claim 1, characterized in that a locally targeted shaping of the cam ( 6 ) by at least one to be introduced into the hollow shaft, in this longitudinally movable, the positions of the cam not yet auszuformenden covering inner mandrel ( 16 ) is controlled. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocken (6) in einem Werkzeug mit mehreren in Richtung der Hohlwellenlängsachse verschiebbaren Formteilen (18) ausgeformt werden, wobei die Nocken (6) zunächst bei auf Abstand gesetzten Formteilen (18) angeformt und dann in einem oder mehreren weiteren Schritt(en) bei zusammengeschobenen Formteilen (18) ausgeformt werden.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the cams ( 6 ) in a tool having a plurality of sliding in the direction of the hollow shaft longitudinal shaped parts ( 18 ) are formed, wherein the cams ( 6 ) initially in spaced set pieces ( 18 ) and then in one or more further step (s) when the molded parts are pushed together ( 18 ) are formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocken (6) an einer Hohlwelle (5) angeformt werden, die an den gewünschten Nockenpositionen vorgeformt ist und in den Umformzonen Materialanhäufungen (19) besitzt.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the cams ( 6 ) on a hollow shaft ( 5 ) are formed, which is preformed at the desired cam positions and in the forming zones material accumulations ( 19 ) owns. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit – einem mehrteiligen, die Hohlwelle (5) aufnehmenden, – einem Ausfräsungen (4) für die auszuformenden Nocken (6) aufweisenden Werkzeug (1, 2) und – zwei koaxial, jedoch entgegengesetzt je auf ein Hohlwellenende stauchend einwirkende Stempel (7/8), – die koaxiale Kanäle (9) für die Zuführung von Druckmedium in das Hohlrohrinnere besitzen sowie (a) je einem senkrecht zur Hohlwellenlängsachse bewegbaren Schieber (11a, b) in zumindest einigen der Ausfräsungen (4); oder (b) einem oder mehreren Werkzeug(en), mit mehreren Formnestern mit jeweils unterschiedlicher Anzahl an Ausfräsungen (4); oder (c) mindestens einem in der Hohlwelle (5) längsbeweglichen, hohlen Innendorn (16); oder (d) mehreren in Richtung der Längsachse der Hohlwelle (5) verschiebbaren und auf gegenseitigen Abstand zu setzenden Formteilen (18a bis d) im Werkzeug (1, 2) die im zusammengeschobenen Zustand die Endform der Hohlwelle bilden.Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 8 with - a multi-part, the hollow shaft ( 5 ), - a cut ( 4 ) for the cams to be formed ( 6 ) tool ( 1 . 2 ) and - two coaxial, but oppositely each acting on a hollow shaft end punch ( 7 / 8th ), - the coaxial channels ( 9 ) for the supply of pressure medium in the hollow tube interior and (a) each have a perpendicular to the hollow shaft longitudinal axis movable slide ( 11a , b) in at least some of the cuts ( 4 ); or (b) one or more tools, with several mold cavities each having a different number of recesses ( 4 ); or (c) at least one in the hollow shaft ( 5 ) longitudinally movable, hollow inner mandrel ( 16 ); or (d) several in the direction of the longitudinal axis of the hollow shaft ( 5 ) displaceable and at mutual distance to be set moldings ( 18a to d) in the tool ( 1 . 2 ) form the final shape of the hollow shaft in the collapsed state. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schieber (11a, b) druckbeaufschlagt sind.Device according to claim 9, characterized in that the slides ( 11a , b) are pressurized. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schieber (11a, b) Teil eines Hydraulikzylinders (12a bzw. 12b) ist.Device according to one of claims 9 or 10, characterized in that each slide ( 11a , b) part of a hydraulic cylinder ( 12a respectively. 12b ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch mit den Schiebern (11a, b) verbundene Stempel (13a bzw. 13b), deren Positionen durch Nocken (15a bzw. 15b) einer in Längsrichtung der Hohlwelle (5) bewegbaren Keilleiste (14) verstellbar sind.Device according to one of claims 9 to 11, characterized by the sliders ( 11a , b) associated stamps ( 13a respectively. 13b ) whose positions are determined by cams ( 15a respectively. 15b ) one in the longitudinal direction of the hollow shaft ( 5 ) movable wedge strip ( 14 ) are adjustable. Vorrichtung nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiteiliges Werkzeug (1, 2) mehrere parallel nebeneinander liegende Formnester mit von Aufnahme zu Aufnahme steigender Anzahl an Ausfräsungen besitzt.Apparatus according to claim 9, characterized in that a two-part tool ( 1 . 2 ) has a plurality of parallel adjacent mold cavities with increasing from recording to recording increasing number of cutouts. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Zahl der Ausfräsungen benachbarter Formnester jeweils um zwei unterscheidet.Device according to claim 13, characterized in that that the number of cutouts of neighboring Mold nests differ by two. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Ausfräsungen von der Hohlwellenmitte her in axialer Richtung von Formnest zu Formnest zunimmt.Device according to one of claims 13 and 14, characterized that the number of cutouts from the hollow shaft center in the axial direction of mold cavity to Formnest increases. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass je ein Innendorn (16) in jeweils ein Hohlwellenende einzuschieben ist.Apparatus according to claim 9, characterized in that each an inner mandrel ( 16 ) is to be inserted in each case a hollow shaft end. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Innendorne (16) zumindest an ihren in die Hohlwelle (5) hineinragenden Enden mit der Innenwand des Hohlrohrs anliegenden Dichtungen (17) versehen sind.Device according to claim 9 or 16, characterized in that the inner mandrels ( 16 ) at least at their in the hollow shaft ( 5 ) protruding ends with the inner wall of the hollow tube adjacent seals ( 17 ) are provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die koaxialen Kanäle (9) der Stempel (7/8) einen Durchmesser besitzen, der das Einschieben der Innendorne (16) in die Stempel (7/8) gestattet.Device according to one of claims 9, 16 or 17, characterized in that the coaxial channels ( 9 ) The Stamp ( 7 / 8th ) have a diameter, the insertion of the inner spikes ( 16 ) in the stamps ( 7 / 8th ). Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das der Mitte der Hohlwelle (5) zugeordnete Formteil (18d) unverrückbar ist.Apparatus according to claim 9, characterized in that the center of the hollow shaft ( 5 ) associated molding ( 18d ) is immovable. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass jedes innenliegende Formteil (18b bis d) eine dem jeweils zu erzeugenden Nocken (6) entsprechende Abstufung besitzt, die im zusammengeschobenen Zustand jeweils vom benachbarten Formteil zur Bildung je einer Ausfräsung (4) seitlich begrenzt wird.Apparatus according to claim 9 or 19, characterized in that each internal molded part ( 18b to d) a respective cam to be generated ( 6 ) has corresponding gradation, which in the collapsed state in each case from the adjacent molding to the formation of one cutout ( 4 ) is bounded laterally.