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Die
Erfindung betrifft eine gebaute Nockenwelle bestehend aus einer
Rohrwelle und einer Mehrzahl von mit je einer Durchgangsöffnung versehenen Nocken,
die auf die Rohrwelle aufgeschoben und mit Abständen zueinander auf dieser
festgelegt sind. Nockenwellen dieser Art sind aufgrund ihrer Leichtbaueigenschaft
und wegen einer größeren Freiheit
bei der Werkstoffauswahl für
Hochleistungsmotoren zunehmend im Einsatz. Ein Herstellungsverfahren
für Nockenwellen
dieser Art ist in der älteren
DE 102 05 540 der Anmelderin
beschrieben. Die Umformung von einzelnen Längsabschnitten der Rohrwelle
erfolgt hiernach sequentiell durch örtlich begrenzte Aufgabe eines
hohen hydraulischen Innendrucks innerhalb der aufgeschobenen Nocken,
wobei sich Querschnittserweiterungen in glatten zylindrischen Durchgangsöffnungen
der Nocken bilden, um Preßsitze zwischen
Rohrwelle und Nocken zu erzeugen.
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Bei
Zylinderköpfen
von Zweinockenwellenmotoren sind die Einbauverhältnisse im Zylinderkopf häufig beengt.
Die Schraubenpfeifen zur Aufnahme der Zylinderkopfschrauben rücken dabei
notwendigerweise nahe an die Nockenwellen heran, so daß die Schraubenpfeifen
in Aufsicht auf den Zylinderkopf teilweise von den Nockenwellen
verdeckt werden. In der Fertigung wird gefordert, daß die Nockenwellen
im Zylinderkopf fertigmontiert werden, bevor der Zylinderkopf auf
das Zylinderkurbelgehäuse
aufgesetzt wird und mit diesem verschraubt wird. Bei Zylinderköpfen mit
den zuvor genannten Eigenschaften ist dies durch die Verbauung des
Zugangs zu den Schraubenpfeifen ausgeschlossen. Es wird nur durch
die Verwendung von Sonderbauformen von Nockenwellen möglich, die
seitliche Einbuchtungen im Bereich der Schraubenpfeifen aufweisen,
die den Querschnitt der Nockenwelle in diesem Bereich hohlkehlenförmig reduzieren
und eine Verwendung von Schraubwerkzeugen für die Zy linderkopfschrauben bei
bereits montierter Nockenwelle zulassen. Hiermit ist sowohl die
Montage von fertigen Zylinderköpfen als
auch das Nachziehen der Zylinderkopfschrauben ohne Demontage der
Nockenwellen möglich.
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Aus
der
DE 201 16 112
U1 ist ein Verfahren zur Herstellung von gebauten Nockenwellen
mit den genannten Einbuchtungen bekannt, nach dem zunächst die
Rohrwelle ohne Nocken in eine vollständige Matrize eingelegt wird,
die den ganzen Rohrkörper
spielfrei umschließt
und in der einzelne Preßstempel
geführt
sind. Die Preßtempel
besitzen quer zur Längsachse
des Rohrkörpers
verlaufende halbzylindrische Ausformungen am vorderen Ende, das in
den Matrizenhohlraum einbringbar ist. Mit den Preßstempel
werden zunächst
die Einbuchtungen in die in die Matrize eingelegte Rohrwelle eingeformt, wobei
die paßgenaue
Abstützung
durch die Matrize dafür
sorgt, daß keine
Aufwerfungen nächst
den Einbuchtungen bei der Umformung entstehen. Auf die mit Eindellungen
versehene und im Querschnitt von der Matrize im wesentlichen unverändert gehaltene Rohrwelle
werden dann die Nocken aufgeschoben und nach einem der bekannten
Fügeverfahren
auf der Rohrwelle festgelegt. Das eingangs genannte Fügeverfahren
zum Festlegen der Nocken durch Herstellen von Querschnittserweiterungen
am Rohrkörper
ist dabei beispielsweise ausgeschlossen, da Drucksonden in das verformte
Rohr nicht mehr eingeführt
werden können.
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Hiervon
ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
gebaute Nockenwellen der genannten Art bereitzustellen, die nach beliebigen
Fügeverfahren
hergestellt sein können
sowie eine Vorrichtung zum Umformen solcher gebauten Nockenwellen
vorzuschlagen. Die Lösung
liegt in einer gebauten Nockenwelle bestehend aus einer Rohrwelle
und einer Mehrzahl von mit je einer Durchgangsöffnung versehenen Nocken, die
auf die Rohrwelle aufgeschoben und mit Abständen zueinander auf dieser
festgelegt sind, wobei die Rohrwelle zwischen den Nocken nach innen
warmverformte seitliche Eindellungen aufweist, die Montagefreiräume für Werkzeuge
oder Schrauben bilden. Mit der hiermit vorgeschlagenen Bauweise
ist es möglich,
bereits fertig gebaute Nockenwellen der genannten Art mit zusätzlichen
lokalen Umformungen zur Ausbildung von Montagefreiräumen zu
schaffen, bei denen die Sicherheit der Festlegung der bereits gefügten Nocken
nicht gefährdet
ist. Auf andere Weise erzeugte Umformungen der Längsabschnitte zwischen den bereits gefügten Nocken
würden
notwendig zur Gefährdung
der Festlegung der Nocken führen.
Da eine Lockerung eines Nockens von der Rohrwelle im Motorbetrieb
zu kapitalen Motorschäden
führt,
wäre dies absolut
unzulässig.
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In
bevorzugter Ausgestaltung ist es möglich, daß an den Eindellungen diese
säumende
Aufwendungen ausgebildet sind, die den Außendurchmesser der Rohrwelle über den
Querschnitt der Durchgangsöffnungen
der Nocken hinaus vergrößern. Hiermit
ist ein Umformen des im wesentlichen freiliegenden Rohrkörpers möglich. Weiterhin
ist vorgesehen, daß die
Rohrwelle jeweils im Bereich der Nocken kaltverformte umfängliche
Querschnittsvergrößerungen
zur Festlegung der Nocken hat. Hiermit ist die eingangs genannte
bevorzugte Fügetechnik
für die
Nocken durch örtlich
begrenzte Aufgabe eines hohen hydraulischen Innendrucks auf die
Rohrwelle anwendbar.
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Es
wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Querschnittserweiterungen
mit glatten zylindrischen Durchgangsöffnungen der Nocken zusammenwirken,
konzentrisch zur Rohrwelle sind und Preßsitze mit den Nocken bilden,
insbesondere daß die
Querschnittserweiterungen jeweils zumindest über die axiale Länge einer
Nocke reichen. Nach einer alternativen Ausgestaltung ist es möglich, daß die Umgebungsbereiche
der Eindellungen den ursprünglichen Außendurchmesser
der Rohrwelle nicht wesentlich überschreiten.
Dies bedingt ein Umformen in einer Matrize oder einem Gesenk. Damit
kann ein Aufschieben und Fügen
der Nocken mit der Rohrwelle erfolgen. Hierbei kann die Rohrwelle
jeweils im Bereich der Nocken bereits vor dem Aufschieben und Fügen der
Nocken den Querschnitt vergrößernde Oberflächenaufwerfungen
zur Festlegung der Nocken erhalten.
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Weiterhin
wird vorgeschlagen, daß die
seitlichen Eindellungen oder Einbuchtungen quer zum Verlauf der
Rohrwelle verlaufen und, insbesondere daß die Eindellungen etwa halbzylindrischen
Durchdringungen des Rohrkörpers
entsprechen. Hierbei können
die Eindellungen an der Rohrinnenseite etwa bis zur Rohrachse reichen.
Selbst hierbei noch ist aufgrund der erfindungsgemäßen Erzeugung
der Eindellungen in der Rohrwelle durch Warmverformung ein Erzeugnis
mit der notwendigen Sicherheit für
den Festsitz der Nocken gegeben. Die Eindellungen haben bezüglich ihrer
Umfangs lage bevorzugt übereinstimmende
Orientierung.
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Die
Beschreibung befaßt
sich nachstehend mit einem Verfahren zur Herstellung einer gebauten Nockenwelle,
bestehend aus einer Rohrwelle und einer Mehrzahl von mit je einer
Durchgangsöffnung versehenen
Nocken,
- – die
auf die Rohrwelle aufgeschoben und in Abständen zueinander auf dieser
festgelegt sind,
- – bei
dem die Rohrwelle zwischen den festsitzenden Nocken örtlich erwärmt und
mit seitlichen Eindellungen versehen wird.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, daß die Warmverformung
am nichteingespannten Rohrkörper
erfolgt, wobei an den Eindellungen diese säumende Aufwendungen ausgebildet
werden, die den Außendurchmesser
der Rohrwelle über
den Querschnitt der Durchgangsöffnungen
der Nocken hinaus vergrößern. Das
bevorzugte Fügeverfahren
liegt hierbei darin, daß die
Rohrwelle im Bereich der Nocken – insbesondere vor der Herstellung
der Eindellungen – unter
Querschnittsvergrößerung im
Bereich der Nocken radial nach außen kaltverformt wird.
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Hiermit
wird zunächst
die gebaute Nockenwelle in einer der bekannten Weisen aufgebaut,
wobei außer
den hier genannten Nocken eventuell auch Zahnräder und andere Konstruktionselemente
aufgeschoben und auf der Rohrwelle festgelegt werden können und
erst anschließend
werden die Umformschritte zur Ausbildung der Eindellungen durchgeführt. Infolge
der freien, nicht abgestützten
Umformung können
radiale Aufwerfungen an der Rohrwelle entstehen, ohne daß dadurch
die freie Wahl der gewünschten
Fügetechnik
für die
Nocken eingeschränkt
wird. Die Eindellungen können
auch zu anderen Zwecken als den hier vorrangig genannten dienen.
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Wie
grundsätzlich
bekannt, können
die Querschnittserweiterungen – insbesondere
sequentiell – durch
Aufgabe von hydraulischen Innendruck auf den Rohrkörper verformt
werden, um Preßsitze mit
den Nocken zu bilden. Die zweiten zwischen den Nocken liegenden
Längsabschnitte
werden ebenfalls bevorzugt sequentiell durch im wesentlichen radial zur
Rohrachse gerichtete örtliche
mechanische Krafteinleitung am erwärmten Rohrkörper verformt, um die Eindellungen
auszubilden.
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Wie
bereits oben angedeutet, kann nach einer Alternative die Warmverformung
an in eine Matrize eingespannten Rohrkörper erfolgen, wodurch die Umgebungsbereiche
der Eindellungen so in der Matrize eingespannt sind, daß sie den
ursprünglichen Außendurchmesser
der Rohrwelle nicht wesentlich überschreiten
können.
Hierbei kann zur Vereinfachung der Matrize die Rohrwelle vor dem
Aufschieben der Nocken verformt werden und erst, nachdem die Eindellungen
ausgebildet sind, die Nocken auf die Rohrwelle aufgeschoben und
auf dieser festgelegt werden.
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Die örtliche
Warmumformung kann am Rohrkörper
bei Erkalten des Materials zu Zugspannungen führen, die an jeder der warmumformten
Eindellungen zu einer Biegestelle des Rohrkörpers führen. Um ein dadurch an sich
erforderliches Richten der fertigen Nockenwelle zu vermeiden, wird
vorgeschlagen, daß während der örtlichen
Krafteinleitung ein Biegemoment um eine senkrecht zur Kraftrichtung
liegende Achse in den Rohrkörper
eingeleitet wird, um eine Biegung der Rohrwelle zu erzeugen, deren
Biegungsmittelpunkt auf der Gegenseite zur örtlichen mechanischen Krafteinleitung
liegt. Insbesondere wird vorgeschlagen, daß die Bemessung der Biegung
des erwärmten
Rohrkörpers
so ausgewählt wird,
daß die
Längsachse
der Rohrwelle nach Erkalten des Rohrkörpers wieder fluchtet. Es wird
also während
der Warmverformung an der Umformstelle zugleich eine Biegung der
Rohrwelle entgegen der beim Erkalten zu erwartenden Schrumpfung
und Zugspannung vorgenommen, d. h. der spätere Biegeeffekt beim Erkalten
wird beim Warmverformen bereits durch Aufprägen einer Gegenbiegung antizipiert.
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Zur örtlichen
Erwärmung
stehen grundsätzlich
verschiedene bekannte Verfahren zur Verfügung, die eine relativ begrenzte örtliche
Erwärmung
zulassen. An dieser Stellung wird nach einer ersten bevorzugten
Ausführung
vorgeschlagen, daß die
Rohrwelle zwischen den Nocken jeweils örtlich begrenzt durch Stromfluß über die
Rohrwelle im Wege einer elektrischen Widerstandsheizung erwärmt wird.
Hierbei ist nach einer ersten Möglichkeit
vorgesehen, daß ein
Stromfluß in
der Rohrwelle jeweils örtlich
begrenzt zwischen zumindest zwei sich radial gegenüberliegend
an der Rohrwelle angelegten Elektroden im wesentlichen quer zur
Rohrachse erfolgt, wobei die eine der Elektroden zur örtlichen
mechanischen Krafteinleitung dient. Hierbei wird also ein Umformwerkzeug
zugleich als Elektrode eingesetzt. Nach einer anderen Ausführung wird
vorgesehen, daß ein Stromfluß in der
Rohrwelle jeweils örtlich
begrenzt zwischen zwei mit axialem Abstand voneinander an der Rohrwelle
angelegten Elektroden im wesentlichen längs der Rohrachse erfolgt,
wobei die Elektroden insbesondere von der Krafteinleitung freigehalten
werden. Dies ist vorteilhaft für
die Haltbarkeit der Elektroden, da die Stromdichte aufgrund größerer Oberflächen geringer
ist. Im übrigen
läßt sich
hierbei der Bereich der Erwärmung
axial enger begrenzen.
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In
Ergänzung
hierzu kann es vorteilhaft sein, daß bei der Erwärmung der
für die
Eindellungen vorgesehenen Längsabschnitte
die die Nocken tragenden Längsabschnitte
durch Kühlung
auf einer Temperatur gehalten werden, die Gefüge- oder Spannungsveränderungen
im Material der Rohrwelle in diesen letzteren Längsabschnitten sicher ausschließt. Dies
ist vorgesehen, um Festigkeitsverluste der unter Vorspannung stehenden
Querschnittserweiterungen im Bereich der Nocken zu vermeiden. Es
wird weiter vorgeschlagen, daß alle
für die
Ausbildung der Eindellungen bestimmten Längsabschnitte in einer einzigen
Aufspannung der Nockenwelle verformt werden, wobei entweder eine
Anzahl von Umformstempeln zur Verfügung steht, die der Anzahl
der herzustellenden Eindellungen entspricht oder in der genannten
Aufspannung die Nockenwelle relativ zu einem einzigen Umformwerkzeug
axial verfahren wird oder umgekehrt das einzige Umformwerkzeug längs der
aufgespannten Nockenwelle verfahren wird.
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Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Herstellen von seitlichen Eindellungen an einer gebauten Nockenwelle,
bestehend aus einer Rohrwelle und einer Mehrzahl von mit je einer
Durchgangsöffnung
versehenen Nocken, die auf die Rohrwelle aufgeschoben und mit Abständen zueinander
auf dieser festgelegt sind, umfaßt im einzelnen eine Spannvorrichtung
für die
Nockenwelle, zumindest eine Heizvorrichtung, die eine örtliche
Erwärmung
von einzelnen zweiten Längsabschnitten
zwischen den Nocken ermöglicht,
und zumindest einen Umformstempel zur radialen örtlichen mechanischen Krafteinleitung
in den erwärmten
Rohrkörper
für eine
Warmumformung zwischen den Nocken. Insbesondere ist vorgesehen, daß die Spannvorrichtung
mehrere untere Stützlagerschalen
und mehrere obere Stützlagerschalen umfaßt und eine
Axialfixiervorrichtung und eine Drehwinkelfixiervorrichtung aufweist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß der vorgesehen,
daß der
zumindest eine Umformstempel zur Rohrwelle hin einen etwa halbzylindrischen
Querschnitt mit die Längsachse senkrecht
kreuzender Achse hat. Die Vorrichtung kann sich weiter dadurch auszeichnen,
daß die
Heizvorrichtung eine Widerstandsheizvorrichtung ist, bei der Elektroden
am Rohrkörper
angelegt sind und ein Stromfluß über die
Rohrwelle erfolgt. Hierbei ist es entweder möglich, daß eine erste Elektrode vom
zumindest einen Umformstempel und mehrere zweite Elektroden von
den unteren Stützlagerschalen
gebildet werden oder daß jeweils
eine erste Elektrode axial auf einer Seite des zumindest einen Umformstempels
und jeweils eine zweite Elektrode axial auf der anderen Seite des
zumindest einen Umformstempels angeordnet ist, wobei die Elektroden
insbesondere Ringelektroden sein können. Zur Vermeidung der oben
erläuterten
Biegeeffekte kann vorgesehen sein, daß die unteren Stützlagerschalen
in einem Längsschnitt
durch die Mittellinie der Spannvorrichtung, definiert durch die
Mitten der Stützlagerschalen,
und die Vorschubachse des zumindest einen Umformstempels eine zum
Umformstempel hin weisende Außenkrümmung aufweisen.
Bevorzugt sind untere Stützlagerschalen
und obere Stützlagerschalen
jeweils abwechselnd mit axialem Abstand zueinander entlang der Längsachse
der Spannvorrichtung angeordnet, wobei weiter vorgesehen ist, daß die unteren
Stützlagerschalen
relativ zu zwei benachbarten oberen Stützlagern einzeln in Richtung
zum Umformstempel zur Längsachse
der Spannvorrichtung hin verschiebbar sind. Alternativ hierzu ist
es möglich,
daß die Längsachse
der Spannvorrichtung eine Biegelinie bildet, die mit der Vorschubachse
des Umformstempels eine Ebene aufspannt und deren Außenbiegung zum
Umformstempel hin weist, d. h. deren Biegemittelpunkt entgegengesetzt
zum Umformstempel – bezogen
auf die Biegelinie – angeordnet
ist.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Nockenwelle
sowie verschiedene erfindungsgemäße Vorrichtungen
werden nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Nockenwelle
- a) im Längsschnitt
- b) in axialer Ansicht
- c) im Querschnitt;
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2 zeigt
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
mit eingespannter Nockenwelle in einer ersten Ausführung
- a) im Längsschnitt
- b) im Querschnitt durch den Umformstempel und ein oberes Stützlager;
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3 zeigt
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
mit eingespannter Nockenwelle in einer zweiten Ausführung
- a) im Längsschnitt
- b) im Querschnitt durch den Umformstempel und ein oberes Stützlager;
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4 zeigt
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
mit eingespannter Nockenwelle in einer dritten Ausführung
- a) im Längsschnitt
- b) im Querschnitt durch ein unteres Stützlager;
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5 zeigt
ein Segment einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
in einer weiteren Ausführung
- a) im Längsschnitt
durch den Umformstempel
- b) im Querschnitt durch eine Elektrode
- c) im Querschnitt durch ein unteres Stützlager.
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Die
verschiedenen Darstellungen der 1 werden
nachstehend gemeinsam beschrieben. Es ist eine erfindungsgemäße gebaute
Nockenwelle 11 zu erkennen, die im wesentlichen aus einer
Rohrwelle 12 und darauf aufgeschobenen Paaren von Nocken 14 besteht.
Diese sind jeweils paarweise in verschienen Winkellagen auf der
Rohrwelle 12 festgelegt. Hierzu ist die Rohrwelle 12 in
jeweils den Nocken 14 zugeordneten ersten Längsabschnitten 13 jeweils durch
Kaltverformung radial aufgeweitet, so daß die Nocken 14 auf
axial begrenzten Querschnittserweiterungen der Rohrwelle 12 im
Preßsitz
festsitzen, die im vorliegenden Zeichnungsmaßstab nicht erkennbar sind.
Am ersten Ende ist in die Rohrwelle 12 ein Stopfen 16 mit
einem Bund 17 eingesetzt, in dem eine Kerbe 18 ausgeführt ist,
die unter anderem einer winkelgenaueren Fixierung eines Antriebsritzels
dienen kann. Auf den Stopfen 16 kann ein solches Antriebsritzel
zum Antrieb der Nockenwelle 11 aufgesetzt werden. Am zweiten
Ende ist auf die Rohrwelle 12 eine Hülse 19 aufgeschoben
und zusätzlich
ein Stopfen 20 eingesteckt, wobei die Hülse 19 als Lager dienen
kann. Jeweils zwischen zwei Paaren von Nocken 14 sowie
zwischen den axial äußeren Nocken und
den Stopfen 15, 19 sind an der Rohrwelle 12 jeweils
zweite Längsabschnitte 21 der
Nockenwelle 11 markiert, in denen Eindellungen 22 ausgebildet
sind. Diese Eindellungen 22 entsprechen etwa halbzylindrischen
Durchdringungen, deren Achsen die Längsachse 23 der Nockenwelle 11 senkrecht
kreuzen. Im Gegensatz zu den Nocken 14 haben die Eindellungen 22 übereinstimmende
Orientierung bezüglich
der Umfangslage, wobei die jeweiligen nicht dargestellten Achsen
der halbzylindrischen Durchdringungen senkrecht zur Zeichnungsebene
liegen. Alle Übergänge an den
Eindellungen 22 weisen sowohl im Längsschnitt Rundungen 24, 25 als
auch im Querschnitt Rundungen 26, 27 auf, sind
also nicht scharfkantig. Die Rundungen 24, 25 liegen
in ausreichendem Abstand von den nächsten Nocken 14.
Die Eindellungen 22 ermöglichen
es, Schrauben und Schraubwerkzeuge mit senkrecht zur Zeichnungsebene
liegende Achse in sehr großen
Nähe an
die Längsachse 23 der
Nockenwelle 11 heranzubringen. Dies ist zu Montage eines
Zylinderkopfes bei bereits im Zylinderkopf montierter Nockenwelle
in bestimmten Motorentypen erforderlich. An dem linken Paar Nocken 14 sind
innenliegende Bunde 29, 30 erkennbar, die zur
Axiallagerung der Nockenwelle 11 im Zylinderkopf und zur
Axialfixierung bei der Herstellung der Eindellungen dienen.
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Die 2 bis 4 werden
in ihren übereinstimmenden
Einzelheiten zunächst
mit allen Darstellungen gemeinsam beschrieben. Die unterschiedlichen
Einzelheiten werden daran anschließend erläutert. Es ist jeweils eine
Spannvorrichtung 31 erkennbar, in der eine Nockenwelle 11 eingespannt
ist. Die Vorrichtung umfaßt
einen Tisch oder Schlitten 32, der eine Mehrzahl von fünf axial
zueinander feststehenden unteren Stützlagern 33 und eine
Mehrzahl von sechs axial zueinander feststehenden oberen Stützlagern 34 umfaßt. Die
unteren Stützlager
und die oberen Stützlager
sind jeweils axial gegeneinander versetzt, also im wesentlichen
symmetrisch zueinander auf Lücke
gesetzt. Die unteren Stützlager 33 unterstützen jeweils
die zweiten Längsabschnitte,
denen die Eindellungen 22 angebracht werden sollen. Die
oberen Stützlager 34 spannen
jeweils die Nockenwelle 11 zwischen zwei Nocken 14 eines
Paares sowie an den Enden der Rohrwelle 12. Die oberen Stützlager
sind jeweils wegschwenkbar, wie im Querschnitt der 2 und 3 zu
erkennen ist, wobei das wegschwenkbare Stützlager einen in einem ersten
Bock 35 gelagerten Schwenkzapfen 36 und eine in
einem zweiten Bock 37 gelagerte Verschraubung 38 aufweist.
Unter dem fünften
oberen Stützlager 345 (von links) befindet sich zusätzlich ein
Fixierbock 39, auf dem die Nockenwelle 11 mittels
der Bunde 29, 30 axial genau positioniert werden
kann. Nicht erkennbar sind Fixiermittel, die mit zumindest einem
Nocken zusammenwirken und die die Winkellage der Nockenwelle genau
positioniert festlegen. Über
dem letzen unteren Stützlager 335 (von links) ist ein Umformstempel 41 gezeigt,
der in den 2 und 3 in der Darstellung
a in nach unten vorgeschobener Position und in der Darstellung b
in einer nach oben zurückgezogenen
Situation gezeigt ist. In 4 ist eines
der unteren Stützlager 33 im
Querschnitt gezeigt. In den hier erläuterten Ausführungen
bildet der Umformstempel 41 die obere Elektrode und die
unteren Stützlager 33 die
zweiten Elektroden, deren halbschalenförmige Oberflächen insgesamt
größer sind als
die mit der Rohrwelle 12 in Kontakt kommende Oberfläche des
Umformstempels 41. Damit ist die Stromdichte am Umformstempel
sehr viel höher
an den unteren Stützlagern.
Der Stromfluß erfolgt
quer zur Rohrachse zum unteren Stützlager 335 ,
aber auch längs
der Rohrachse zu den weiteren Stützlagern 331 – bis 334 .
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Die
hier gezeigten Vorrichtungen können
bei feststehendem Schlitten 32 über einen einzelnen längs der
Nockenwelle verfahrbaren Umformstempel 41 verfügen, der
die einzelnen Umformschritte nacheinander vornimmt. Alternativ kann
bei diesen Vorrichtungen bei feststehendem Umformstempel 41 der Schlitten 32 längs der
Rohrachse für
die einzelnen Umformschritte verfahren werden.
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In
den 2 und 3 sind die Stützlager 33, 34 alle
auf die Längsachse 23 der
Nockenwelle 11 ausgerichtet. In der Ausführung nach 2 sind hierbei
sämtliche
unteren Stützlager 39 gegenüber dem
Schlitten 32 fixiert. Beim Erkalten der Rohr welle kann
es zu einem Schrumpfen der warmumgeformten Eindellungen kommen,
so daß das
Rohr tendenziell an jeder Eindellung eine Biegung um die Eindellung
herum in der Ebene der Zeichnung erfährt, deren Biegungsmittelpunkt über der
Rohrwelle liegt.
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In
der Ausführung
nach 3 sind die unteren Stützlager 33 im Längsschnitt
mit einer dem Umformstempel 41 entgegengesetzten Außenkrümmung 28 versehen
und wie durch einzelne Pfeile 42 angedeutet, einzeln während des
Umformens radial zur Rohrachse entgegengesetzt zum Umformstempel 41 hin
geringfügig
verfahrbar, ohne daß dies zeichnerisch
weiter ausgeführt
wäre. Hierdurch
kann während
der Warmumformung der Rohrwelle an jeder Eindellung eine Biegung
in der Zeichnungsebene entgegengesetzt zum Kraftangriff des Umformstempels
aufgezwungen werden, deren Biegungsmittelpunkt unter der Rohrwelle
liegt. Hiermit wird erreicht, daß beim anschließenden Erkalten
und Schrumpfen der warmumgeformten Eindellungen sich das Rohr wieder
selbsttätig
richtet und anschließend
die Rohrachse wieder fluchtet.
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In
der Ausführung
der 4 ist der Umformstempel nicht dargestellt, ist
jedoch in genau gleicher Weise wie in 2 und 3 ausgeführt und
funktionierend anzunehmen. In dieser Ausführungen sind die Mitten der
oberen Stützlager
und unteren Stützlage
nicht fluchtend zueinander und zur Längsachse der Nockenwelle, sondern
liegen insgesamt mit ihren Mitten 43 auf einer gekrümmten Mittellinie 42,
die einen in der Bildebene liegenden nach oben weisenden Kreisbogen
bildet. Der Effekt ist auch hier, daß bei der Warmumformung der
Rohrwelle jeweils an der Umformstelle eine Biegung aufgeprägt wird,
die in der Zeichnungsebene liegt und entgegen dem Kraftangriff des
Umformstempels orientiert ist, wobei der Biegungsmittelpunkt unter
der Rohrwelle liegt, so daß beim
anschließenden
Erkalten der warmumgeformten Eindellung die Rohrachse durch die Schrumpfung
im Bereich der Eindellung wieder selbsttätig gerichtet wird.
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In 5 ist
nur ein Teil einer Vorrichtung nach den vorgenannten Figuren im
Bereich des Umformstempels in einer abgewandelten Ausführung dargestellt.
Hierbei sind der Umformstempel 41' und das zugeordnete untere Stützlager 33' aus nicht leitendem
Werkstoff, während
jeweils axial zu beiden Seiten der beiden vorgenannten Teile teilbare
Ringelektroden 44, 45 vorgesehen sind, die gegeneinander isoliert,
jedoch zum einem mit dem positiven Pol einer Spannungswelle und
zum anderen mit dem negativen Pol einer Spannungswelle verbunden
werden können.
Hierdurch findet ein Stromfluß in
Richtung der Rohrwelle statt, der sich axial eng auf einen Bereich
zwischen zwei Nocken begrenzen läßt. Dabei
ist der Umformstempel 41' nicht
als Elektrode geschaltet, was sich auf seine Haltbarkeit vorteilhaft auswirkt.
Auch wenn dies zeichnerisch hier nicht plausibel ist, kann auch
in dieser Ausgestaltung das untere Stützlager 33' entgegen dem
Umformstempel 41' radial
zur Rohrachse beweglich ausgestaltet sein.
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- 11
- Nockenwelle
- 12
- Rohrwelle
- 13
- erster
Längsabschnitt
- 14
- Nocken
- 15
- Durchgangsöffnung
- 16
- Stopfen
- 17
- Flansch
- 18
- Kerbe
- 19
- Hülse
- 20
- Stopfen
- 21
- zweiter
Längsabschnitt
- 22
- Eindellung
- 23
- Längsachse
- 24
- Rundung
- 25
- Rundung
- 26
- Rundung
- 27
- Rundung
- 28
- Außenkrümmung
- 29
- Bund
- 30
- Bund
- 31
- Vorrichtung
- 32
- Schlitten
- 33
- unteres
Stützlager
- 34
- oberes
Stützlager
- 35
- Bock
- 36
- Zapfen
- 37
- Bock
- 38
- Verspannung
- 39
- Bock
- 40
- Fixieraufnahme
- 41
- Umformstempel
- 42
- Mittellinie
- 43
- Mitte
Stützlager
- 44
- Ringelektrode
- 45
- Ringelektrode