DE4218624A1 - Mechanisches element mit einer welle, die sich mit einer presspassung in einem aufnehmenden glied befindet und dessen herstellungsverfahren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen in einem mechanischen Element mit einer Welle, die sich mit einer Preßpassung in mindestens einem aufnehmenden Glied befindet, das aus gesintertem Werkstoff gefertigt und getrennt von der Welle hergestellt ist, und insbesondere auf eine Nockenwelle für Brennkraftmaschinen mit relativ hohen Drehmomenten, wobei ein mechanisches Element bzw. Elemente mit seiner Wellenöffnung exzentrisch zu dem Mittelpunkt des aufnehmen­ den Gliedes angeordnet ist, wie z. B. eine Kurbelwelle für Verdichter, und ein mechanisches Element, dessen Wellenöffnung konzentrisch mit dessen aufnehmenden Glied angeordnet ist.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung des oben beschriebenen mechanischen Elements.

Bei einem Verfahren zum Zusammensetzen eines mechanischen Elements, wobei ein aufnehmendes Glied, wie z. B. eine Nocke aus gesintertem Werkstoff, auf eine Stahlwelle fusionsbondiert ist, war es schwierig, die Herstellungskosten zu reduzieren, da ein relativ großformatiger Ofen benötigt wird. Dann wurde ein Verfahren zur Herstellung einer Nocken­ welle durch Zusammensetzen eines aufnehmenden Glieds und einer Welle mit einer Schneidepassung, die keinen Ofen benötigt, vorgeschla­ gen, wie in US Patent Nr. 49 03 543 und 49 47 547 offenbart. In diesem Verfahren wird die Nockenwelle hergestellt durch die Schritte: Bilden eines radial auswärts aufgeweiteten Abschnitts um eine Welle mit Druckarbeitsverfahren wie z. B. Rollen, und Zusammenbringen einer Nocke bzw. Nocken und der Welle mittels Preßpassung der Nocke auf die Welle, so daß nach innen ragende Abschnitte, die auf der Innenober­ fläche einer Wellenöffnung der Nocke angeordnet sind, den aufgeweiteten Abschnitt der Welle schneiden, um darin Nuten zu formen.

Die Herstellungsmethode nach dem Stand der Technik, die oben offen­ bart ist, hat mehrere im folgenden genannte Nachteile:

• 1. Um es zu ermöglichen, daß der aufgeweitete Abschnitt der Welle von dem aufnehmenden Glied, wie z. B. einer Nocke geschnitten werden kann, muß die Welle aus einem Material geringer Härte bezüglich der Nocke sein, die wiederum aus hartem Material sein muß unter Berücksichtigung der Notwendigkeit der Abnutzung und des Abreibwiderstandes der Nocke. Wenn eine Hohlwelle verwendet wird, muß die Hohlwelle im allgemeinen jedoch dazu aus einer vergleichsweise größeren Dicke gemacht werden, da das Schneiden einer Hohlwelle geringer Härte eine Abnahme der Festigkeit ver­ ursacht, wodurch das Maß der Gewichtsverringerung der Welle begrenzt wird.
• 2. Im Fall, wo das aufnehmende Glied, wie z. B. eine Nocke, ein flüs­ sigphasengesintertes Material ist, das als abnutzungs- und abriebwi­ derstandsfähig bekannt ist, schrumpft die Nocke um 5 bis 7% auf­ grund des Sinterns vor dem Zusammenbau mit der Welle, weshalb die Wellenöffnung nach dem Sintern bearbeitet werden muß, um die Genauigkeit des Innendurchmessers der Nocke aufrechtzuerhalten, wozu erfahrungsgemäß beträchtliche Mannstunden benötigt werden.
• 3. Der Span, der durch das aufnehmende Glied verursacht wird, wie z. B. der Nocke, der den aufgeweiteten Abschnitt der Welle schnei­ det, benötigt auch beträchtliche Mannstunden zur Handhabung.
• 4. Im Fall, wo das aufnehmende Glied nur gesintertes Legierungsmate­ rial umfaßt, wird oft, wenn das aufnehmende Glied nicht aus einem hochfesten Material ist, ein Bruch beim Zusammensetzen durch die Schneidepassung auftreten, und selbst wenn während des Zusam­ mensetzens kein Bruch auftritt, werden oftmals Brüche bei Belastung mit hohen Drehmomenten im Betrieb auftreten. Im Fall eines aufnehmenden Glieds aus hochfester gesinterter Legierung, die angewandt wird, um derartige Brüche zu verhindern, tendieren jedoch Material und Bearbeitung dazu, extrem teuer zu werden.

Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe derartige Probleme zu lösen.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein mechanisches Element bereitzustellen, das hergestellt wird, in dem mindestens ein radial auswärts aufgeweiteter Abschnitt um eine Welle gebildet wird, und in dem mindestens ein aufnehmendes Glied und die Welle zusammenge­ bracht werden mit einer Preßpassung zwischen dem aufnehmenden Glied und dem aufgeweiteten Abschnitt der Welle, so daß:

• 1. die Welle aus einem dünnen Rohr für niedrigeres Gewicht gefertigt werden kann,
• 2. Nachbearbeitung der Wellenöffnung des aufnehmenden Gliedes zum Erhalt der Genauigkeit des Innendurchmessers der Wellenöffnung nach dem Sintern nicht nötig ist, selbst wenn das aufnehmende Glied aus flüssigphasengesintertem Material ist,
• 3. Späne werden entweder nicht verursacht oder nur wenig durch die Preßpassung zwischen dem aufnehmenden Glied und der Welle, und
• 4. das aufnehmende Glied würde keine Neigung zum Brechen auf­ weisen, weder während der Preßpassung auf die Welle noch unter Belastung mit hohem Drehmoment im Betrieb.

Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, wird entsprechend einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ein mechanisches Element bereitgestellt mit einer Welle, die in mindestens ein zusammengesetztes aufnehmendes Glied durch Pressung eingepaßt ist, wo die Welle minde­ stens einen aufnehmenden Bereich darauf aufweist, und mindestens ein radial nach außen aufgeweiteter Abschnitt um den aufnehmenden Ab­ schnitt ausgebildet ist und zwar mit einem Bearbeitungsverfahren. Das zusammengesetzte aufnehmende Element umfaßt einen aufnehmenden Körper, der aus gesinterter Legierung hergestellt ist und eine Nische aufweist und ein ringförmiges Stahlinnenteil, mit einer Härte, die nicht größer ist als die des aufgeweiteten Abschnitts, wobei das innere Teil auf dem inneren Umfang der Nische des aufnehmenden Körpers befestigt ist durch ein Befestigungsverfahren. Das innere Teil hat eine Wellenöffnung darin ausgebildet, wobei die Wellenöffnung eine Vielzahl von großen Innendurchmesserabschnitten und eine Vielzahl von kleineren Innendurch­ messerabschnitten aufweist, die am Umfang angeordnet sind, wobei die kleineren Innendurchmesser so angeordnet sind, daß sie kleiner sind als die Außendurchmesser des aufgeweiteten Abschnitts der Welle. Ent­ sprechend der vorliegenden Erfindung wird das zusammengesetzte auf­ nehmende Glied dann auf die Welle aufgepreßt in einer hauptsächlich plastischen Verformungsoperation mit einer geringfügigen spanabhebenden Operation, wenn überhaupt, zwischen dem aufgeweiteten Abschnitt und dem Wellenloch, um das mechanische Element zu bilden.

Wie oben beschrieben wird erfindungsgemäß das mechanische Element auf einem Preßpassungs-basierten Verfahren hergestellt, wobei ein inneres Teil mit einer Härte, die nicht größer ist als das Wellenmaterial, genau auf den aufgeweiteten Abschnitt der Welle aufgepaßt wird in einer hauptsächlich plastischen Verformungsoperation mit einer geringfügigen spanabhebenden Operation, wenn überhaupt, im Gegensatz zu der schnei­ denden oder spanabhebenden Anpaßoperation des Verfahrens gemäß dem Stand der Technik, wo die nach innen herausragenden Abschnitte, die auf den Innenumfang des aufnehmenden Glieds aus gesintertem Werk­ stoff von relativ hoher Härte angeordnet sind den aufgeweiteten Ab­ schnitt der Welle von relativ niedriger Härte nur in einer spanabheben­ den Operation schneiden, um die Passung zu erzielen.

Daher hat das mechanische Element gemäß der vorliegenden Erfindung den Vorteil, daß eine dünnwandig rohrförmig geformte Welle verwendet werden kann, da die Wellenwandung nicht von dem inneren Teil ge­ schnitten wird, wodurch ein leichteres mechanisches Element erzielt werden kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, wird das innere Teil an den Innenumfang der Nische des aufnehmenden Körpers durch eine auf Sinterung beruhende Diffusionsbondierung befestigt, wodurch hohe Zuverlässigkeit erzielt wird, da der Kohlenstoffdichteunter­ schied zwischen dem aufnehmenden Körper und dem inneren Teil groß ist, wodurch die Wellenöffnung des inneren Teils nicht dazu neigt, sich beim Sintern zu verformen, selbst wenn flüssigphasengesintertes Material hoher Schrumpfungsrate für den aufnehmenden Körper verwendet wird.

Daher wird nach Bearbeitung die Wellenöffnung des inneren Teils nach dem Sintern nicht benötigt, um die Genauigkeit der Wellenöffnungabmes­ sungen aufrechtzuerhalten, selbst wenn flüssigphasengesintertes Material hoher Schrumpfungsrate für den aufnehmenden Körper verwendet wird, wodurch die hohen Mannstunden oder Kosten derartiger Nachbearbeitung beseitigt werden.

Überdies werden, wenn das zusammengesetzte Aufnahmeglied mit Preß­ passung auf die Welle aufgebracht wird, die kleineren inneren Durch­ messerabschnitte von teils relativ geringer Härte genau auf den ausgewei­ teten Abschnitt der Welle von relativ hoher Härte in einer hauptsächlich plastischen Verformungsoperation aufgebracht, bei einer nur geringfügig spanabhebenden Operation wenn überhaupt, so daß das sich ergebende Spanvolumen beträchtlich kleiner ist, als bei dem Verfahren gemäß dem Stand der Technik. Hierdurch kann leichter mit dem Span umgegangen werden, wodurch wiederum die Automatisierung des Zusammenbauver­ fahrens erleichtert wird.

Ebenfalls gemäß der vorliegenden Erfindung können, da das zusammen­ gesetzte aufnehmende Glied den aufnehmenden Körper aus gesintertem Metall und das innere Teil aus relativ niederer Härte umfaßt, und das innere Teil Kräfte und Spannungen von und auf die Welle aufnimmt anstelle eines aufnehmenden Gliedes aus gesintertem Metall nach dem Verfahren gemäß dem Stand der Technik, Brucherscheinungen in dem aufnehmenden Körper während des Zusammenbaus oder bei Belastung mit einem hohen Drehmoment im Betrieb verhindert werden.

Schließlich tritt gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung in dem Fall, wo das innere Teil dieselbe Härte hat wie die Welle, die plastische Verformung gegenseitig sowohl an dem inneren Teil und dem aufgeweite­ ten Abschnitt auf, so daß sich eine gegenseitige Verbindung ergibt, die beträchtlich größer ist als die Verbindung gemäß dem Verfahren nach dem Stand der Technik.

Die vorliegende Erfindung wird vollständiger aus der genauen folgenden Beschreibung verstanden und den beiliegenden Zeichnungsblättern, die nur zum Zwecke der Darstellung beigefügt sind und daher nicht die vor­ liegende Erfindung begrenzen, wobei:

Fig. 1(A) und 1(B) sind jeweils eine Aufrißansicht und eine teilweise seitliche Aufrißansicht einer Nocke entsprechend einer ersten Ausge­ staltung der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine teilweise seitliche Aufrißansicht einer Nockenwelle, die einen Vorgang darstellt, wie der Nocken von Fig. 1(A) und 1(B) auf die Welle gepaßt wird;

Fig. 3(A) und 3(B) sind den Fig. 1(A) und 1(B) jeweils entsprechende Ansich­ ten einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4(A) und 4(B) sind den Fig. 1(A), 1(B) jeweils entsprechende Ansichten einer dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 ist eine Darstellung, die die Beziehungen zwischen der Anordnung des aufgeweiteten Abschnitts darstellt oder Rän­ del um die Welle, Verbindungsfestigkeit und Preßpassungs­ belastung;

Fig. 6 ist eine Darstellung, die die Beziehung zwischen Winkelan­ zahl des Polygons der Wellenöffnung oder Bohrung und Verbindungsfestigkeit darstellt; und

Fig. 7 ist eine Darstellung, die die Beziehungen zwischen Vorhan­ densein oder Nichtvorhandensein des inneren Teils und Verbindungsfestigkeit zeigt.

Die vorliegende Erfindung wird im einzelnen entsprechend den Ausgestal­ tungen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungsblätter beschrieben.

Wie in Fig. 1(A), 1(B) und 2 dargestellt bestimmt ein aufnehmender Körper, in diesem Fall eine Nocke 1, entsprechend einer ersten Ausge­ staltung der vorliegenden Erfindung ein Nockenprofil, und hat eine Nische oder Öffnung. Ein ringförmiges inneres Teil 2 hat eine Wellen­ öffnung 20 einer zehneckigen Form mit gerundeten Ecken. Scheitel- oder Eckabschnitte der Wellenöffnung 20 bilden jeweils einen größeren Innendurchmesserabschnitt 21, mit einem Innendurchmesser D3, der größer ist als der Außendurchmesser D1 eines aufgeweiteten Abschnitts 4 auf einer Welle 3. Sehnen oder Seitenabschnitte zwischen den Schei­ telabschnitten der Wellenöffnung 20 bilden jede einen kleineren Innen­ durchmesserabschnitt 22 mit einem Innendurchmesser D2. Der Nocken 1 ist aus flüssigphasengesintertem Material. Das innere Teil 2 ist in der Nische des Nockens 1 angeordnet und der innere Umfang der Nische des Nockens 1 ist durch Flüssigphasensinterung geschrumpft und diffu­ sionsbondiert auf den äußeren Umfang des inneren Teils 2 aus Nieder­ kohlenstoffstahl. Da der innere Niederkohlenstoffstahl nichtgesintertes Material ist, bleiben sowohl die Form der Wellenöffnung 20 und die Genauigkeit der Innendurchmesser des inneren Teils 2 unverändert vor und nach der Sinterung.

Mindestens ein aufgeweiteter Abschnitt 4 mit einem Außendurchmesser D1, der größer ist als der Außendurchmesser D0 der Welle 3 wird um den äußeren Umfang mindestens eines aufnehmenden Bereichs der Welle 3 gebildet, in dem ein röhrenaufweitendes Verfahren mit Rändelwerkzeug angewandt wird. Der Außendurchmesser D1 des aufgeweiteten Ab­ schnitts 4 ist auf einen Wert kleiner als der Außendurchmesser des inneren Teils 2 bestimmt, vorzugsweise kleiner als der Innendurchmesser D3 des größeren Innendurchmesserabschnitts 21 der Wellenöffnung 20, und größer als der Innendurchmesser D2 des kleineren Innendurchmes­ serabschnitts 22. Dadurch wird, wenn die Wellenöffnung 20 des inneren Teils 20 auf den aufgeweiteten Abschnitt 4 der Welle 3 mittels Preßpas­ sung aufgebracht ist in der Richtung eines in Fig. 2 dargestellten Pfeils der kleinere Innendurchmesserabschnitt 22 hauptsächlich plastisch verformt durch den aufgeweiteten Abschnitt 4 ohne geschnitten zu werden durch den aufgeweiteten Abschnitt 4 und eingepaßt auf den aufgeweiteten Abschnitt 4. Zu dieser Zeit ist der aufgeweitete Abschnitt 4 auch nicht geschnitten, so daß der Preßpassungsvorgang gemäß der vorliegenden Erfindung keine Verringerung der Festigkeit der Welle 3 verursacht. Es wird festgestellt, daß selbst wenn geringes Schneiden oder Spanabhebung verursacht werden kann auf dem kleineren Innendurchmesserabschnitt 22 durch den aufgeweiteten Abschnitt 4 während des Preßpassungsvorgangs, das so erzeugte Spanvolumen beträchtlich kleiner sein wird als im Fall des Verfahrens nach dem Stand der Technik.

Die nach dem oben beschriebenen zusammengesetzte Nockenwelle benö­ tigt keine großräumige Ofeneinrichtungen, um einen Nocken aus gesinter­ tem Werkstoff auf eine Welle durch Sintern aufzupassen. Folgerichtig wird eine Verringerung in der Festigkeit der Welle, die durch Wärmebe­ handlung verursacht ist, vermieden. Die Nocke 1 wird wahrscheinlich auch nicht gebrochen werden während des Wellenpassungsverfahren oder wenn sie mit hohem Drehmoment im Betrieb belastet wird, da die Spannungen, die während des Wellenpassungsverfahrens auftreten oder durch hohes Drehmoment im Betrieb verursacht sind, nicht die Nocke 1 aus gesintertem Material sondern das innere Teil 2 betreffen. Auch in dem Fall, wo das innere Teil 2 so angeordnet ist, um die selbe Härte wie in der Welle 3 aufzuweisen, wird die Passung in einem gegenseitigen plastischen Verformungsverfahren bewirkt, wo beide, das innere Teil und die Welle 3 plastischer Verformung unterworfen sind, die in einer höhe­ ren Verbindungsfestigkeit aufgrund gegenseitigen Ineinandergreifens resul­ tiert.

In Fig. 3(A) und 3(B) ist ein weiteres Beispiel eines aufnehmenden Körpers, in diesem Fall einer Kurbel 1 gemäß einer zweiten Ausgestal­ tung der vorliegenden Erfindung dargestellt, die ein aufnehmender Körper für eine Kurbelwelle für Kompressoren ist. Die Kurbel 1 ist eine dicke hohle kreisförmige Platte aus gesinterter Legierung, mit einer Nische, die exzentrisch zu dem Mittelpunkt der Kurbel angeordnet ist. Ein ringför­ miges inneres Teil 2 aus Niederkohlenstoffstahl ist in die Nische der Kurbel 1 eingefügt und diffusionsbondiert an die Kurbel 1. Die Wellen­ öffnung 20 des inneren Teils 2 in Fig. 3(A) und 3(B) ist zu demselben Zehneck, wie in der ersten Ausgestaltung, die in Fig. 1(A) und 1(B) dargestellt sind, ausgebildet. Weitere Abmessungsbeziehungen des aufge­ weiteten Abschnitts 4 der Welle 3 mit dem Innendurchmesser D3 des größeren Innendurchmesserabschnitts 21 und dem Innendurchmesser D2 des kleineren Innendurchmesserabschnitts 22 sind auch so ausgebildet, wie in der ersten Ausgestaltung, die in den Fig. 1(A) und 1(B) gezeigt ist.

In Fig. 4(A) und 4(B) ist ein weiteres Beispiel eines aufnehmenden Körpers dargestellt, in diesem Fall eines Zahnrads 1 entsprechend einer dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, das ein aufnehmender Körper für eine Zahnradwelle ist. Das Zahnrad 1 ist aus gesinterter Legierung mit einer Nische, die konzentrisch mit dem Mittelpunkt des Zahnrads angeordnet ist. Ein ringförmig geformtes inneres Teil 2 aus Niederkohlenstoffstahl ist in der Nische des Zahnrads 1 eingefügt und diffusionsbondiert mit dem Zahnrad 1. Die Wellenöffnung 20 des inneren Teils 2 in Fig. 4(A) und 4(B) ist als dasselbe Zehneck wie in der ersten Ausgestaltung, die in Fig. 1(A) und 1(B) dargestellt ist, ausgebildet. Weitere Abmessungsbeziehungen des aufgeweiteten Ab­ schnitts 4 der Welle 3 mit dem Innendurchmesser D3 des größeren Innendurchmesserabschnitts 21 und dem Innendurchmesser D2 des kleine­ ren Innendurchmesserabschnitts 22 sind auch ausgebildet, wie in der ersten Ausgestaltung, die in Fig. 1(A) und 1(B) dargestellt ist.

Das zusammengesetzte Aufnahmeglied, das den Aufnahmekörper 1 und das innere Teil 2 umfaßt, die in Fig. 3(A), 3(B), 4(A) und 4(B) darge­ stellt sind, wird mit einer Preßpassung auf den aufgeweiteten Abschnitt 4 der Welle 3 hauptsächlich durch einen plastischen Verformungsvorgang aufgebracht, um eine Kurbelwelle und eine Zahnradwelle jeweils zu verbinden als ein mechanisches Element. Der Paßvorgang für die zweite und dritte Ausgestaltung ist im wesentlichen derselbe, wie der für die erste Ausgestaltung dargestellte und in Fig. 2 gezeigte.

Fig. 5 ist eine Darstellung, die ein Ergebnis von Testmessungen für Preßpassungslasten und Verbindungsfestigkeit zeigt, wenn ein zusammen­ gesetztes Aufnahmeglied, mit einem Aufnahmekörper 1 und einem inneren Teil 2 mit einer regulär hexagonal geformten Wellenöffnung, auf die aufgeweiteten Abschnitte 4 und der drei Arten von Ausbildungen, die um den äußeren Umfang der Welle gebildet sind, durch Anwendung von Rohraufweitungsverfahren mit Rändelwerkzeugen aufgepaßt wird. Die Welle ist aus Stahlmaterial entsprechend SAE1050. Die drei Arten den aufgeweiteten Abschnitt auszubilden, beinhalten ein Axialnutenrändel, das sich kontinuierlich axial erstreckt, ein Diamanträndel, das sich mit Unter­ brechungen spiralförmig erstreckt, und ein ringförmiges Nutenrändel, das sich kontinuierlich ringförmig erstreckt. Der aufnehmende Körper 1 ist eine Nocke aus Fe-8%-CR-Legierung. Die Wellenöffnung ist in einer hexagonalen Form und die axiale Länge des aufgeweiteten Abschnitts ist 11 mm. Die maximale Überlappung zwischen dem zusammengesetzten aufnehmenden Glied und der Welle ist 0,8 mm. Die Darstellung zeigt, daß in dem Fall eines aufgeweiteten Abschnitts mit einer Axialnutenrän­ del, das sich axial kontinuierlich erstreckt, dargestellt durch quadratische Markierungen wie in Fig. 5 gezeigt, relativ geringe Preßpaßlast nur benötigt wird während reichlich hohe Verbindungsfestigkeit, d. h. reichlich hohes Drehmoment nicht erreicht werden kann. Die Darstellung zeigt auch, daß obwohl reichlich hohe und im wesentlich in derselben Größen­ ordnung Verbindungsfestigkeit, d. h. Lastdrehmoment erzielt werden kann für die aufgeweiteten Abschnitte eines Diamanträndel, das sich mit Unterbrechungen spiralenförmig erstreckt, wie dargestellt durch kreisförmi­ ge Markierungen in Fig. 5, und eines ringförmigen Nutenrändels, das sich kontinuierlich ringförmig erstreckt, wie dargestellt durch dreieckige Markierungen in Fig. 5, die Preßpassungslast für das Diamanträndel niedriger ist als für das Ringnutenrändel.

Fig. 6 ist eine Darstellung, die ein Ergebnis von Testmessungen der Verbindungsfestigkeit zeigt für zusammengesetzte aufnehmende Glieder, mit einem aufnehmenden Körper 1 und einem inneren Teil 2, wobei jedes innere Teil 2 eine Reihe von regulären polygonal geformten Wel­ lenöffnungen aufweist, die jeweils auf die aufgeweiteten Abschnitte 4 der Welle 3 mit einem Diamanträndel aufgepaßt sind, wo jede der Serie von regulären polygonalen Formen der Wellenöffnung denselben Wert für den Innendurchmesser des größeren Innendurchmesserabschnitts hat, oder einen umschreibenden Kreis desselben Durchmessers hat. Die Welle ist aus Stahlmaterial entsprechend SAE1050. Der aufnehmende Körper 1 ist eine Nocke aus Fe-8%-CR-Legierung. Die axiale Länge des aufgeweite­ ten Abschnitts ist 11 mm und die Wellenöffnungen sind jeweils aus regulär hexagonal, oktagonal, dekagonal und dodekagonaler Form. Diese Darstellung zeigt, daß die Verbindungsfestigkeit, d. h. das Lastdrehmoment für die Wellenöffnungen oktagonaler oder dekagonaler Form größer ist, als das von hexagonaler und dodekagonaler Form.

Fig. 7 ist eine Darstellung, die ein Ergebnis von Testmessungen für Verbindungsfestigkeit zeigt, wenn ein zusammengesetztes Aufnahmeglied mit einem inneren Teil mit einer Wellenöffnung dekagonaler Form, und aufnehmendes Glied mit einer Wellenöffnung dekagonaler Form aber ohne ein inneres Teil jeweils auf die aufgeweiteten Abschnitte 4 der Welle 3, die ein Diamanträndel aufweist, aufgepaßt sind. Das Material Ausbildung und Abmessung für die Welle für das aufnehmende Glied sind dasselbe, wie in Fig. 6 dargestellt ausgenommen das innere Teil. Die Darstellung für "Wirkung des inneren Teils auf Verbindungsfestigkeit" zeigt, daß die Verbindungsfestigkeit für die Verbindung mit dem inneren Teil größer ist, als das für die Verbindung ohne das innere Teil.

Die Beschreibung der Ausgestaltungen entsprechend der vorliegenden Erfindung wurden beispielhaft ausgeführt unter Verwendung von Diffu­ sionsbondierung für das Befestigungsverfahren für den aufnehmenden Körper 1 und das innere Teil 2, das Rohraufweitungsverfahren mit Rändelwerkzeug zur Ausbildung des aufgeweiteten Abschnitts 4 der Welle 3 und die gleichmäßig dekagonale Form für die Wellenöffnung 20 des inneren Teils 2.

Die vorliegende Erfindung ist jedoch durch derartige Ausgestaltungen nicht eingeschränkt. Entsprechend können die Sicherungs- oder Ver­ bindungsverfahren für den aufnehmenden Körper 1 und das innere Teil 2 Löten und Schweißen beinhalten zusätzlich zu dem Diffusionsbondieren. Als eine Methode zum Ausbilden des aufgeweiteten Abschnitts 4 der Welle 3 kann Maschinenbearbeitung verwendet werden anstelle von hoher Aufweitung. Überdies muß die Form der Wellenöffnung 20 nicht be­ grenzt sein auf dekagonale Form, sondern andere polygonale Formen, oder selbst innenverzahnte Formen können verwendet werden innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung.

Claims (10)

1. Mechanisches Element mit einer Welle, die sich mit einer Preßpas­ sung in mindestens einem zusammengesetzten aufnehmenden Glied befindet, wobei die Welle mindestens einen auf ihr befindlichen aufnehmenden Bereich aufweist, wobei:
die Welle mindestens einen aufgeweiteten Abschnitt aufweist, der radial auswärts um diesen aufnehmenden Abschnitt gebildet ist,
das zusammengesetzte aufnehmende Glied einen aufnehmenden Körper aus gesinterter Legierung beinhaltet, wobei in dem aufneh­ menden Körper eine Nische angeordnet ist,
der aufnehmende Körper einen ringförmigen Stahlinnenteil aufweist, der an den inneren Umfang der Nische des aufnehmenden Körpers durch ein Befestigungsverfahren befestigt ist, wobei das innere Teil eine Härte hat, die nicht größer ist als der aufgeweitete Abschnitt, wobei das innere Teil eine Wellenöffnung hat, die darin axial ausge­ bildet ist, wobei die Wellenöffnung eine Vielzahl von größeren Innendurchmesserabschnitten und eine Vielzahl von kleineren Innen­ durchmesserabschnitten aufweist, wobei die kleineren Innendurch­ messerabschnitte diese kleineren Innendurchmesser kleiner ausgebildet haben als den Außendurchmesser des aufgeweiteten Abschnitts,
wobei das zusammengesetzte aufnehmende Glied auf die Welle durch Preßpassung auf die Welle aufgepaßt ist und mindestens plastische Verformung aufweist, die zwischen dem aufgeweiteten Abschnitt und der Wellenöffnung verursacht ist.

2. Mechanisches Element gemäß Anspruch 1, wobei das Befestigungs­ verfahren Diffusionsbondierung ist.

3. Mechanisches Element gemäß Anspruch 1, wobei das Bearbeitungs­ verfahren zur Ausbildung des aufgeweiteten Abschnitts Rohraufwei­ tung mit Rändelwerkzeug ist.

4. Mechanisches Element gemäß Anspruch 1, wobei die Wellenöffnung im wesentlichen von polygonaler Form ist.

5. Mechanisches Element gemäß Anspruch 1, wobei die Wellenöffnung an einer Stelle angebracht ist, die exzentrisch ist zu dem Mittelpunkt des zusammengesetzten aufnehmenden Glieds.

6. Mechanisches Element gemäß Anspruch 5, wobei das zusammen­ gesetzte aufnehmende Glied ein Nockenprofilglied ist, und das mechanische Element eine Nockenwelle ist.

7. Mechanisches Element gemäß Anspruch 1, wobei die Wellenöffnung an einer Stelle angeordnet ist, die konzentrisch ist mit dem Mittel­ punkt des zusammengesetzten aufnehmenden Glieds.

8. Mechanisches Element gemäß Anspruch 1, wobei die Preßpassung weiterhin einen spanabhebenden Vorgang beinhaltet.

9. Verfahren zur Herstellung eines mechanischen Elements mit einer Welle, die mit einer Preßpassung in mindestens einem zusammen­ gesetzten aufnehmenden Glied ist, wobei die Welle einen aufneh­ menden Bereich aufweist, der darauf angeordnet ist, wobei das zusammengesetzte aufnehmende Glied einen aufnehmenden Körper mit einer Nische darin und einen ringförmigen inneren Teil umfaßt,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Bilden eines radial auswärts aufgeweiteten Abschnitts um diesen aufnehmenden Bereich der Welle,
Bilden des zusammengesetzten aufnehmenden Glieds durch Sichern des inneren Teils an den inneren Umfang der Nische des aufneh­ menden Körpers aus gesinterter Legierung mit einem Sicherungsver­ fahren, wobei das innere Teil eine Härte hat, die nicht größer ist als die des aufgeweiteten Abschnitts,
Bilden einer axialen Wellenöffnung in dem inneren Teil, wobei die Wellenöffnung eine Vielzahl von größeren inneren Durchmesser­ abschnitten und eine Vielzahl von kleineren inneren Durchmesser­ abschnitten aufweist, wobei der kleinere Innendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des aufgeweiteten Abschnitts,
Preßpassung der Welle in das zusammengesetzte aufnehmende Glied und Verursachen von mindestens plastischer Verformung zwischen dem aufgeweiteten Abschnitt und der Wellenöffnung.

10. Verfahren zur Herstellung eines mechanischen Elements gemäß Anspruch 1 bis 8, wobei die Preßpassung weiterhin spanabhebenden Vorgang beinhaltet.