WO2012110066A1 - Verfahren zur herstellung einer gebauten nockenwelle und verfahren zur herstellung eines nockenelements für eine gebaute nockenwelle - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer gebauten nockenwelle und verfahren zur herstellung eines nockenelements für eine gebaute nockenwelle Download PDF

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shaft part
camshaft
heat treatment
blank
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Dirk Even
Bernd Schietinger
Olaf Walter
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    • F01L2001/3445—Details relating to the hydraulic means for changing the angular relationship
    • F01L2001/34483—Phaser return springs

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a cam element for a built camshaft in an internal combustion engine of a motor vehicle. Furthermore, the invention relates to a method for producing a shaft part and at least one cam part having camshaft.
  • Such a built camshaft consists of a (hollow or solid) carrier shaft, to which several attachments (cam elements,
  • Thrust washer, drive wheel, impulse wheels are joined.
  • Built camshafts have the advantage that the materials of the individual components can be adapted very precisely to the functional requirements of these components, so that compared to a conventional one-piece (for example, produced by forging)
  • Camshaft both weight and material and / or manufacturing costs can be saved. Furthermore, the design of the individual components leaves much room for maneuver for a design cost-optimized design of the individual components
  • cam elements The production of the cam elements is usually carried out in a three-stage process, in which initially a cam blank is forged or thermoformed from a suitable steel material, then machined and finally annealed and / or cured in a heat treatment.
  • Such methods are known for example from DE 197 16 554 C1, DE 100 48 234 A1 and DE 101 13 952 A1.
  • these cam blanks are often made of the bearing material 100Cr6 and then cured and tempered.
  • this process is associated with high costs, since the material 100Cr6 to improve the microstructure and the machinability after the Forging heat treated (eg GKZ-annealed) must be.
  • the material is then increased by means of hardening (for example by heating with subsequent quenching in a salt or oil bath) and subsequent tempering
  • Wear resistance resistance to abrasion, rolling resistance
  • the cam element must be blasted and washed several times during the manufacturing process.
  • the described process chain is complex and prone to component quality
  • Carbon content between 0.3 wt .-% and 0.8 wt .-% to use. This
  • Cam material is characterized by a high metallurgical robustness.
  • a semi-finished product from this material for forming a cam blank is formed and this cam blank then a
  • Camshaft leads to quality improvement and cost reduction.
  • the invention is based on the finding that the potential described in DE 10 2007 023 087 A1 can be further expanded in order to further reduce the costs for producing a built-up camshaft.
  • a cam blank is first formed from a hardenable steel material by means of a forming process and subjected to a heat treatment. Before the heat treatment, the cam blank is advantageously machined on the inner bore and on the later cam track.
  • the cam blank or the cam member is additionally provided with an alignment mark, which can be used when joining the cam member to a shaft part for angular alignment of the cam member relative to this shaft part.
  • the cam material used is a hardenable steel material having a carbon content of between 0.3% by weight and 0.8% by weight, preferably Cf53, C55E or C56E2, if appropriate with respect to DIN 17212 or DIN EN ISO 683-17
  • a steel material with a carbon content of substantially 0.8 wt .-% to 1, 2 wt .-% and a chromium content of 0.2 wt .-% to 2.5 wt .-%, for example, the cam material 100Cr6 with about 1 wt .-% C and 1, 5 wt .-% Cr) are used.
  • Hardenable steel materials with a carbon content between 0.3 wt .-% and 0.8 wt .-% have the advantage over conventional cam materials that they are cold formable. During cold forming, thermally induced damage to the cam surface (edge decarburization, etc.) is avoided. From this and the higher dimensional stability associated with cold forming, the grinding allowance can be significantly reduced. Similar advantages can also be applied to warm forging (at
  • Composition can be achieved. Even hot forging (at about 1100 ° C) provides with these materials (e.g., Cf53 or C56E2) with proper tuning of the
  • Cam elements made of these materials are further characterized by a high metallurgical robustness, eg a lower sensitivity to touch.
  • the starting material for the production of the cam member is rod material, from which in a first process step a slit is cut to length, from the one
  • Cam blank is formed. This transformation is preferably carried out by means of
  • the rod material or the cam disk may optionally be heated to a temperature of up to 400 ° C.-500 ° C. prior to forming (depending on the material), so that the forming takes place as warm forging. Such a temperature increase naturally increases the deformability.
  • the temperature is chosen in such a way that the forming takes place without microstructure impairment and no scaling occurs.
  • the shaping of the cam blank can also be carried out by hot forging or hot extrusion, wherein the cam blank is cooled after the hot forming controlled from the forming heat to specifically defined hardness values
  • Heat treatment process by a cost-effective controlled cooling process from the forge heat substitute.
  • the cam blank may be subjected to a cold and / or hot calibration process to achieve a highly accurate cam shape. Depending on the achievable accuracy of the
  • a machining pre-processing (eg milling) of the cam blanks after forming also offers the advantage that thereby the variety of variants of the semifinished product and / or the tools can be reduced.
  • the cutting Processing of the cam blanks is preferably carried out in Einzelaufspanung. Alternatively, the processing can also be in a package setup on a common
  • Cam blanks inductive surface hardened can also initially inductive short-term tempered and then surface hardened inductively, preferably then with a suitable multi-frequency technology.
  • at least local hardening of the cam blanks in the area of the cam running surface can take place. The surface hardening or the at least local hardening of
  • Cam running surface is preferably in such a manner that in a region of the later cam surface, a surface hardness of at least 50 HRC is achieved.
  • inductive surface hardening of the cam blank is at least locally austenitized, quenched and then tempered.
  • the parameters of this hardening process are chosen so that the hardening depth of the cam elements in the ready-to-install state on the cam track is at least 0.3 mm.
  • the hardened cam blanks are suitably tempered. This tempering can be achieved by inductive short-term tempering, by conventional
  • Tempering in the furnace typically about 2 hours at about 160 ° C or by tempering from the residual heat of the previous process step.
  • the aim is to produce a surface hardness of 50 HRC and 64 HRC in the area of the later cam surface.
  • tempering may be performed at e.g. Cf53 and C56E2 cam elements completely eliminated.
  • an upstream inductive short-term compensation may be necessary, e.g. if a defined core strength is required, different from that of the
  • the pre-coating before the inductive surface hardening can also be done in the curing oven with subsequent quenching in the oil or salt bath.
  • the cam blanks can also be prepared by austenitizing in a hardening furnace under a defined atmosphere and
  • Heat treatment of the cam blanks includes only a short-term inductive and a subsequent tempering.
  • the annealing step can be omitted, so that the heat treatment of the cam blanks comprises only inductive hardening, if necessary, an inductive or conventional annealing step (in tempering furnace with subsequent
  • the cam blanks may also be heat treated in package clamping; This has the advantage that it can take over the clamping of the previous machining. After the heat treatment, the cam geometry in further
  • Heat treatment process may be corrected distorted bore, whereby an increase in accuracy of the single cam is achieved, which leads to a higher accuracy of joining the camshaft blanks. Additionally or alternatively, the raceway of the cam can be ground to final contour. These processing steps can be carried out in single clamping or in package clamping. In the course of this machining step, a (further)
  • Fine machining (or generation) of the alignment mark by means of which the finished cam element can be aligned with high precision on a shaft part.
  • the cam element can be provided with a coating that can be applied, for example, by CVD (chemical vapor deposition) and / or by PVD (physical vapor deposition).
  • CVD chemical vapor deposition
  • PVD physical vapor deposition
  • the entire cam member or selected portions e.g., the cam race surface
  • the functional layer produced in this way can be a single layer or else a layer composite of a plurality of individual layers; the total thickness of the functional layer is
  • the functional layer can be a diamond-like layer, for example a DLC coating (DLC - diamond like carbon), or a chromium nitride layer.
  • the functional layer composite contains fractions of a diamond-like layer (DLC coating) and / or fractions of a chromium nitride layer.
  • a method for producing a built-up camshaft having a shaft part and at least one cam element, in particular for an internal combustion engine of a motor vehicle, comprises a step in which the cam element formed separately from the shaft part in an outer peripheral joining region of
  • cam member and the shaft part rotatably connected to each other.
  • the cam element and the shaft part are preferably finished in time prior to the joining, in particular with regard to a machining of the cam element and the shaft part.
  • at least one cam seat surface and / or sliding bearing points and / or rolling bearing points of the particular tubular shaft part is finished.
  • the cam seat surface is a
  • the alignment mark according to the invention allows a highly accurate
  • Abrasive allowance for later correction of angular inaccuracies of the joined shaft can optionally be dispensed with.
  • the cam element can thus be finished before the joining with the shaft part (including heat treatment, coating, etc.), so that the (machining) finishing of the finished camshaft can be omitted (or reduced to a minimum).
  • the shaft part and the cam element can be processed more easily and inexpensively as individual parts (that is, before joining), in particular finished, than in their joined-together state.
  • the method according to the invention enables a parallelization of working circumferences, wherein the particular tubular Shaft part can be processed temporally parallel to the cam member. In this case, a plurality of cam elements, which are to be added to the shaft part, be processed as a package. This can save further costs.
  • the alignment mark is in such a manner on the
  • Cam element is located, which extends at least substantially perpendicular to the axis of rotation of the shaft part and thus the camshaft. Likewise, it can be provided that the cam element on a first end face and on a further, opposite this end face of the cam member, each having at least one
  • Alignment mark is provided, which allows a particularly precise angular alignment of the cam member and the shaft part relative to each other in the joining and avoids reworking steps or keeps the effort to perform post-processing steps in a small frame.
  • the alignment mark represents a highly accurate reference on or on the cam member
  • Angular alignment of the shaft member relative to the cam member may be accurate to a fraction of a degree based on the alignment mark (s), thereby reducing or even eliminating an angular error in receiving the cam member.
  • a conventionally necessary step of reworking, in particular a regrind grinding, of the finished camshaft for compensating the angular error can be dispensed with.
  • the alignment mark can also serve to the shaft part and the
  • the alignment mark may be a mark which can be detected tactilely and / or optically by means of a corresponding detection device.
  • the alignment mark may be a hole or a blind hole, which may be arranged in particular in a region of a tip of the cam element.
  • the alignment mark may be formed by a groove on a base circle of the cam member, which is advantageous in that the cam member in the region of the base circle in an operation of the camshaft and the Internal combustion engine is less loaded compared to other areas of the cam member.
  • the at least one alignment mark is formed on the cam part such that it is detectable in the angular fine alignment of the cam element relative to the shaft part continuously, ie from both sides.
  • the alignment mark is formed as a passage opening through the cam member which extends continuously from one end face to the other end face.
  • the alignment mark may be formed as at least one recess of an end face of the cam member.
  • the at least one alignment mark for the angular fine alignment during joining at least substantially parallel to one
  • Side surface, in particular a lateral surface, of the cam member is arranged and has a maximum depth of half a wall thickness of the cam member.
  • An angular orientation with respect to the tip of the cam element can be arbitrary.
  • the alignment mark can also be one or more color markings, which can be recognized, for example, by means of optical measurement technology and used to align the cam element relative to the shaft part.
  • mechanical stops may be provided which engage the alignment mark of the cam member. This allows a highly accurate angular orientation of the cam member relative to the shaft part.
  • the at least one alignment mark is used before and / or during and / or after the joining by a mechanical and / or optical engagement for the angular fine alignment of the cam member to be joined on the shaft part relative to this.
  • the alignment mark is optically and / or mechanically, ie by means of a touch, detected and used to position the cam member relative to the shaft part in particular with respect to a relative rotational position of the cam member to the shaft part and / or an alignment in the axial direction of the shaft part ,
  • the shaft part Before joining, the shaft part can be finished at bearing points for sliding bearing and / or for roller bearing of the camshaft on the internal combustion engine, in particular for mounting on a cylinder head. It can at the
  • Camshaft both bodies for pure plain bearing as well as for a roller bearing are present in order to store the camshaft particularly friction and thus loss, resulting in low fuel consumption and low C0 2 emissions of the internal combustion engine result.
  • the cam element is joined to the shaft part by hydroforming and / or by gluing and / or by a thermal shrinkage composite and / or by a mechanically generated composite and thus rotatably connected to the shaft part.
  • the tubular shaft part can be located on one side, in particular directly next to the cam element or on both sides
  • the plurality of cam elements are added, for example, sequentially in a respective joining region with the shaft part, in the course of sequential joining of the cam elements and rolling bearings or rolling bearing parts (inner rings) are joined in corresponding joining regions of the shaft part with this.
  • a uniform in particular in terms of its diameter and / or its wall thickness tube and a uniform clamping cover is used with free pipe ends.
  • the alignment mark is preferably a uniform alignment mark on the cam member.
  • a variance in the The method according to the invention is preferably and only given by the positioning of the cam element relative to the shaft part in the axial direction thereof and / or by an angular orientation of the cam element relative to the shaft part and by a length of the tubular shaft part and by a number of cam elements connected to the shaft part to add.
  • a so-called flat cam is preferably used, which keeps the cost of producing the built-camshaft low.
  • Fig. 1 is a perspective view of a built camshaft
  • Fig. 2 is a schematic longitudinal sectional view of a built camshaft for a trained as a reciprocating engine internal combustion engine of a motor vehicle, in particular a passenger car, with a
  • FIG. 3 shows a schematic longitudinal sectional view of the camshaft according to FIG. 2 with further elements joined to the shaft part;
  • Fig. 4 shows a detail of a schematic and sectioned perspective view of the camshaft according to FIGS. 2 and 3, in some areas on soft
  • FIG. 5 shows a detail of a schematic and sectional perspective view of the camshaft according to FIG. 4 with one connected to the camshaft
  • Fig. 6 is a schematic perspective view of an embodiment of a
  • Cam member; 7 is a schematic perspective view of another embodiment of the invention.
  • FIG. 8 is a schematic perspective view of another embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a built-up camshaft 14 with cam elements 10 which are mounted on a shaft part 12 by means of a joining process (e.g., hydroforming, thermal joining) together with other attachments (thrust washer, drive wheel, impulses ).
  • FIG. 2 shows a sectional illustration of this camshaft 14.
  • cam member 10 which is joined with a tubular shaft portion 12 to the built-up camshaft 14 shown in Figure 1 for an internal combustion engine
  • FIG. 9 shows in a schematic flowchart selected process steps of a method 200 for producing a cam element 10 and subsequent ones
  • the cam member 10 is thereby finished (step 250) temporally prior to the joining with the shaft part 12 (step 280) such that, after the joining with the shaft part 12, a machining and / or a coating of the cam element 10 (FIG. Step 290) can be omitted (or that this post-machining 290 can be reduced to a minimum).
  • Starting point of the method 200 is a rod material made of a curable
  • a bore 16 of the cam blank 10 ' can be turned out and / or milled and / or ground.
  • This machined bore 16 of the cam blank 10 ' is penetrated in the joined state with the shaft part 12 of this.
  • the cam element 10 produced from the cam blank 10 ' is arranged via the bore 16 in an outer peripheral joining region 18 of the shaft part 12 and joined via the bore 16 in the joining region 18 with the shaft part 12 and thereby rotatably connected.
  • an outer contour 20 of the cam blank 10 ' is machined, in particular milled; furthermore one can
  • the alignment mark 22 is, for example, a bore (see the embodiment of Figure 6) or a groove (see Figure 7), by means of which the finished cam member 10 at Joining with the shaft portion 12, in particular with respect to an angular orientation of the cam member 10 relative to the shaft portion 12 can be aligned particularly precisely. In other words, it allows the
  • the cam member 10 and the shaft member 12 with respect to a relative rotational position to each other about a rotational axis 24 of the shaft member 12, the cam member 10 and the camshaft 14 highly accurately aligned, so that in particular machining Nachbearbeitungs- or finishing steps 290 for correcting angular inaccuracies, such as Grinding the camshaft 14, not provided and not required.
  • the camshaft 14 can be made particularly time-consuming and inexpensive.
  • the cam member 10 is provided on one of its end faces 23 with a machined alignment mark 22. It can be different
  • Embodiments of this alignment mark 22 give (for example, colored markers, etc.).
  • the introduction of the alignment mark 22 can take place in process step 230; However, the alignment mark 22 may also be generated at a later time, for example after the heat treatment following the soft working 230 (step 240) or after any coating of the cam element (step 260) to be performed.
  • a fine machining of the alignment mark after the Heat treatment 240 has the advantage that no further thermal distortions caused by heat treatments occur at this stage.
  • a variant is also, in the course of soft machining 230 preprocessing of
  • the cam blank 10 ' is heat-treated at least in sections (step 240).
  • the cam blank 10 ' is subjected, for example, to an inductive surface layer hardening process and thus hardened, at least in a marginal layer region 26 indicated schematically in FIG. 9.
  • This hardening can comprise the entire cam running surface 28 or selected regions of the cam running surface which are particularly heavily loaded during operation be limited. In this way, the cam member 10 receives a
  • the machining of the cam blanks (step 230) and the heat treatment (step 240) by means of induction hardening can be carried out in a package clamping in which a plurality of cam blanks 10 'by means of a tensioning device, e.g. using a mandrel or an outer chuck, are interconnected and cured together in this state.
  • a tensioning device e.g. using a mandrel or an outer chuck
  • the cam member 10 is optionally subjected to another machining process (step 250). This is the
  • Cam element 10 advantageously finished in such a way that its final contour is reached, so that after joining the cam member 10 to the shaft member 12 in process step 280 no further machining 290 required is.
  • the bore 16, which is also referred to as an internal bore can be finished (step 252).
  • the outer contour 20 can undergo a so-called finish grinding and thus
  • step 254 finishing of the alignment mark 22 may optionally also take place.
  • the cam member 10 may be provided with a functional layer 25 (step 260) which may advantageously be provided on the entire cam surface 28 or in particularly heavily loaded portions 28 "of the cam surface 28 (see FIG
  • the functional layer 25 may be, for example, a diamond-like layer or a chromium nitride layer and applied by CVD or PVD.
  • cam element 10 or a plurality of such cam elements can now be used e.g. be joined to the shaft part 12 by hydroforming (step IHU) (step 280). 2, the cam elements 10 are in respective outer peripheral joining regions 18 of
  • Shaft part 12 is fixed and thus rotatable about the axis of rotation 24 of the shaft part 12. If necessary, the cam members 10 may be brought to final contour by grinding after joining with the shaft member 12 (step 290). If, however, a finishing of the cam element 10 has already taken place in the process step 250, and if the alignment of the cam element 10 on the shaft part 12 is achieved during joining 280, the finishing of the camshaft 14 (step 290) can be omitted.
  • the alignment mark 22 may allow not only the relative angular orientation but also alignment of the respective cam member 10 relative to the shaft member 12 in the axial direction of the shaft member 12 according to a directional arrow 30 (see FIG. 4).
  • An extension of the cam elements 10 in the axial direction which is referred to as the cam width, is typically at least 6 mm.
  • the shaft part 12 is designed as a tubular hollow profile and has a hollow cross-section 32 continuous in the axial direction 24.
  • a wall thickness of the shaft part 12 for use in a car engine is typically 3 mm, whereby a low weight of the camshaft 14 is achieved.
  • Fig. 2 are not shown standardized rolling bearings, with which the camshaft 14 can be stored in a cylinder head of the internal combustion engine with little loss.
  • FIG. 3 shows a completely assembled camshaft 14 after the joining of the cam elements 10 with the shaft part 12.
  • a sealing and support stopper 34 was introduced for a flange press fit.
  • a pump cam 36 was pressed onto the shaft part 12 and finished.
  • a press-on flange 38 can be pressed onto the shaft part 12.
  • the camshaft 14 can be rotatably connected according to FIG. 5 with a camshaft actuator 40.
  • the camshaft divider 40 makes it possible to adjust the timing of the gas exchange valves by the
  • Camshaft 14 relative to a crankshaft of the internal combustion engine, with which the camshaft 14, for example via a traction means, in particular a chain or a belt, drive-connected, phased.
  • a traction means in particular a chain or a belt, drive-connected, phased.
  • Figures 6 to 8 show different embodiments of the cam member 10 with different alignment marks 22.
  • the alignment mark 22 is in the region of a tip 42 of
  • Cam element 10 is formed as a blind hole or through hole in the axial direction according to the direction arrow 30 of the cam member 10.
  • Alignment mark 22 allows a direction-free and post-processing free joining of the cam member 10 and the cam members 10 with the shaft member 12 and the use of a so-called centerless ground pipe as the shaft member 12 and the use of so-called flat cams as the cam elements 10, which finished before joining become.
  • the cam elements 10 are optionally provided with a coating, in particular a DLC coating (DLC - diamond like carbon) before joining, whereby the cam elements 10 have a high wear resistance and low friction losses. So they can also be used at not quite optimal lubrication conditions.
  • Cam elements 10 and the shaft member 12 as respective items allows the Representation of high modularity and thus the production of built
  • Camshafts such as the camshaft 14 in a particularly short time and at very low cost.
  • Alignment mark 22 as at least substantially in the radial direction according to a direction arrow 44 of the cam member 10 extending groove, groove and / or groove formed, which is arranged in the region of the tip 42.
  • FIG. 8 shows an embodiment of the cam element 10 with an alignment mark 22 formed as a groove.
  • the alignment mark 22 according to FIG. 8 is arranged in the region of a base circle of the cam element 10, in which the cam element 10 during operation of the camshaft 14 in comparison to otherwise loaded areas of the cam member 10 is less.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer ein Wellenteil (12) und wenigstens ein Nockenelement (10) aufweisende Nockenwelle (14), insbesondere für eine Verbrennungskraftmaschine, bei welchem das separat von dem Wellenteil (12) ausgebildete Nockenelement (10) in einem außenumfangsseitigen Fügebereich (18) des Wellenteils (12) mit dem diesem gefügt wird, wobei das Nockenelement (10) zeitlich vor dem Fügen mit wenigstens einer Ausrichtungsmarkierung (22) zur Winkelausrichtung des Nockenelements (10) relativ zum Wellenteil (12) versehen wird.

Description

Daimler AG
Verfahren zur Herstellung einer gebauten Nockenwelle und Verfahren zur Herstellung eines Nockenelements für eine gebaute Nockenwelle
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Nockenelements für eine gebaute Nockenwelle in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer ein Wellenteil und wenigstens ein Nockenteil aufweisenden Nockenwelle.
In Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge werden vielfach so genannte gebaute Nockenwellen eingesetzt. Eine solche gebaute Nockenwelle besteht aus einer (hohlen oder massiven) Trägerwelle, auf die mehrere Anbauteile (Nockenelemente,
Anlaufscheibe, Antriebsrad, Impulsräder ...) gefügt sind. Gebaute Nockenwellen haben den Vorteil, dass die Werkstoffe der einzelnen Bestandteile sehr genau den funktionellen Ansprüchen dieser Bestandteile angepasst werden können, so dass gegenüber einer herkömmlichen einstückigen (beispielsweise durch Schmieden hergestellten)
Nockenwelle sowohl Gewicht als auch Material- und/oder Herstellungskosten eingespart werden können. Des Weiteren lässt die Auslegung der Einzelkomponenten größeren Gestaltungsspielraum für eine herstellkostenoptimale Auslegung der
Fertigungsprozesskette und ihrer Einzelabschnitte.
Die Herstellung der Nockenelemente erfolgt in der Regel in einem dreistufigen Prozess, bei dem zunächst aus einem geeigneten Stahlwerkstoff ein Nockenrohling geschmiedet bzw. warmgeformt wird, anschließend zerspanend bearbeitet und abschließend in einer Wärmebehandlung vergütet und/oder gehärtet wird. Solche Verfahren sind beispielsweise aus der DE 197 16 554 C1 , der DE 100 48 234 A1 und der DE 101 13 952 A1 bekannt. Um den hohen Belastungen im Betrieb der Nockenwelle zu genügen, werden diese Nockenrohlinge oftmals aus dem Wälzlagerwerkstoff 100Cr6 hergestellt und anschließend gehärtet und angelassen. Dieses Verfahren ist allerdings mit hohen Kosten verbunden, da der Werkstoff 100Cr6 zur Verbesserung des Gefüges und der Zerspanbarkeit nach dem Schmieden wärmebehandelt (z.B. GKZ-geglüht) werden muss. Nach der Zerspanung wird dann mittels Härten (z.B. Durchwärmen mit anschließendem Abschrecken im Salz- oder Ölbad) und nachgeschaltetem Anlassen dem Werkstoff eine erhöhte
Verschleißbeständigkeit (Widerstand gegen Abrasion, Wälzbeständigkeit) für den späteren Einsatz im Motor mitgegeben. Zusätzlich muss das Nockenelement im Verlauf des Herstellprozesses mehrfach gestrahlt und gewaschen werden. Die beschriebene Prozesskette ist aufwendig und bezüglich der Bauteilqualität anfällig gegenüber
Randabkohlung, Rissbildung und Verzügen. Diesen Qualitätsrisiken kann nur durch eine aufwendige Prozessführung der Einzelprozesse und zusätzlich durch eine kostenintensive 100%-Prüfung mit erhöhten Ausschussmengen begegnet werden.
Zur Lösung dieser Problematik wird in der gattungsbildenden DE 10 2007 023 087 A1 vorgeschlagen, als Nockenwerkstoff einen härtbaren Stahlwerkstoff mit einem
Kohlenstoffgehalt zwischen 0,3 Gew.-% und 0.8 Gew.-% zu verwenden. Dieser
Nockenwerkstoff zeichnet sich durch eine hohe metallurgische Robustheit aus. Zur Herstellung des Nockens wird ein Halbzeug aus diesem Werkstoff zur Erzeugung eines Nockenrohlings umgeformt und dieser Nockenrohling anschließend einer
Wärmebehandlung unterzogen. Der in der DE 10 2007 023 087 A1 beschriebene Nocken kann - aufgrund der gezielten spanenden Bearbeitung des Rohnockens in der Bohrung und an der Laufbahn - mit einer wesentlich höheren Genauigkeit hergestellt werden als herkömmliche Nocken; dies hat zur Folge, dass dieser Nocken - verglichen mit herkömmlichen Nocken - mit einem geringeren Schleifaufmaß versehen werden muss, was zu einer Reduktion der spanenden Bearbeitungsumfänge der fertig gefügten
Nockenwelle, zu Qualitätsverbesserung und zu Kostenreduktion führt.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass das in der DE 10 2007 023 087 A1 beschriebene Potential weiter ausgebaut werden kann, um die Kosten zur Herstellung einer gebauten Nockenwelle weiter zu reduzieren.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Nockenwelle, insbesondere für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bereitzustellen, welches kostengünstiger durchführbar ist. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung eines Nockenelements für eine solche Nockenwelle bereitgestellt werden. Diese Aufgabe wird durch Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Bei dem Verfahren zur Herstellung des Nockenelements wird zunächst mittels eines Umformverfahrens aus einem härtbaren Stahlwerkstoff ein Nockenrohling geformt und einer Wärmebehandlung unterzogen. Vor der Wärmebehandlung wird der Nockenrohling vorteilhafterweise zerspanend an der Innenbohrung und auf der späteren Nockenlaufbahn bearbeitet. Erfindungsgemäß wird der Nockenrohling oder das Nockenelement zusätzlich mit einer Ausrichtungsmarkierung versehen, die beim Fügen des Nockenelements auf ein Wellenteil zur Winkelausrichtung des Nockenelements relativ zu diesem Wellenteil verwendet werden kann.
Als Nockenwerkstoff wird ein härtbarer Stahlwerkstoff mit einem Kohlenstoffgehalt zwischen 0,3 Gew.-% und 0.8 Gew.-% verwendet, vorzugsweise Cf53, C55E oder C56E2, gegebenenfalls mit einer gegenüber der DIN 17212 bzw. DIN EN ISO 683-17
eingeschränkten bzw. modifizierten chemischen Zusammensetzung, um eine verbesserte Umformbarkeit, Bearbeitbarkeit und/oder Härtbarkeit zu erreichen. Es ist auch möglich, einsatzhärtbare oder carbonitrierbare Stähle zu verwenden. Alternativ kann auch ein Stahl Werkstoff mit einem Kohlenstoffgehalt von im Wesentlichen 0,8 Gew.-% bis 1 ,2 Gew.-% und einem Chromgehalt von 0,2 Gew.-% bis 2,5 Gew.-%, beispielsweise der Nockenwerkstoff 100Cr6 mit etwa 1 Gew.-% C und 1 ,5 Gew.-% Cr) zum Einsatz kommen.
Härtbare Stahlwerkstoffe mit einem Kohlenstoffgehalt zwischen 0,3 Gew.-% und 0.8 Gew.-% haben gegenüber herkömmlichen Nockenwerkstoffen den Vorteil, dass sie kaltumformbar sind. Bei der Kaltumformung werden thermisch bedingte Schädigungen der Nockenoberfläche (Randabkohlung etc.) vermieden. Daraus und durch die mit der Kaltumformung verbundene höhere Maßhaltigkeit kann das Schleifaufmaß erheblich reduziert werden. Ähnliche Vorteile können auch bei Halbwarmumformung (bei
Temperaturen bis zu 400° C bzw. 500° C, je nach der konkreten stofflichen
Zusammensetzung) erreicht werden. Selbst das Warmschmieden (bei ca. 1100° C) bietet mit diesen Werkstoffen (z.B. Cf53 oder C56E2) bei geeigneter Abstimmung der
Gesamtprozesskette erhebliche Ansatzpunkte zur Qualitätsverbesserung und
Kostenreduzierung. Nockenelemente aus diesen Werkstoffen zeichnen sich weiterhin durch eine hohe metallurgische Robustheit, z.B. eine geringere Härterissempfindlichkeit, aus. Das Ausgangsmaterial für die Herstellung des Nockenelements ist Stangenmaterial, von dem in einem ersten Prozessschritt ein Butzen abgelängt wird, aus dem ein
Nockenrohling geformt wird. Diese Umformung erfolgt vorzugsweise mittels
Kaltumformen, insbesondere mittels Kaltfließpressen. Um die Umformung zu erleichtern, kann das Stangenmaterial bzw. die Nockenscheibe vor der Umformung gegebenenfalls (je nach Werkstoff) auf eine Temperatur bis zu 400° C - 500° C erwärmt werden, so dass die Umformung als Halbwarmumformung erfolgt. Eine solche Temperaturerhöhung erhöht naturgemäß die Verformbarkeit. Die Temperatur wird in einer solchen Weise gewählt, dass die Umformung ohne Gefügebeeinträchtigung erfolgt und keine Verzunderung auftritt. Alternativ kann die Formung des Nockenrohlings auch durch Warmschmieden oder Warmfließpressen erfolgen, wobei der Nockenrohling nach der Warmumformung aus der Umformwärme gesteuert abgekühlt wird, um gezielt definierte Härtewerte
einzustellen. Bei Umformung durch Warmschmieden bieten insbesondere Cf53 bzw. C56E2 die Möglichkeit, den sonst üblichen anschließenden isothermen
Wärmebehandlungsprozess durch einen kostengünstigen geregelten Abkühlprozess aus der Schmiedehitze zu substituieren.
Anschließend an die Kalt-, Halbwarm- oder Warmumformung kann der Nockenrohling einem Kalt- und/oder Warmkalibrierprozess unterzogen werden, um eine hochgenaue Nockenform zu erreichen. In Abhängigkeit von der erzielbaren Genauigkeit des
Umformens kann dies notwendig sein, um
ein möglichst geringes Aufmaß auf der Lauffläche des Nockenelements zu erreichen und damit den in einem späteren Prozessschritt erforderlichen Aufwand für spanende Bearbeitung zu minimieren, und
ggf. spanende Bearbeitungsschritte wie das Drehen/Schleifen der Stirnflächen oder der Bohrung zu reduzieren bzw. zu vermeiden.
Um das sogenannte Schleifaufmaß zu reduzieren, wird der Nockenrohling
vorteilhafterweise anschließend bzw. alternativ spanend bearbeitet. Auf diese Weise wird bereits im weichen Zustand des Nockenelements ein später abzutragendes Aufmaß auf ein Minimum reduziert; das spart in späteren Prozessschritten Taktzeit und somit
Maschinenkapazität und Investitionskosten. Eine spanende Vorbearbeitung (z.B. Fräsen) der Nockenrohlinge nach dem Umformen bietet zudem den Vorteil, dass dadurch die Variantenvielfalt des Halbzeugs und/oder der Werkzeuge reduziert werden. Die spanende Bearbeitung der Nockenrohlinge erfolgt vorzugsweise in Einzelaufspanung. Alternativ kann die Bearbeitung auch in einer Paketaufspannung auf einem gemeinsamen
Spanndorn erfolgen. Dabei werden mehrere Nockenrohlinge auf einem gemeinsamen Spanndorn aufgenommen und die Außenkontur umlaufend bis auf ein verbleibendes Bearbeitungsaufmaß (etwa 0,4 mm) spanend abgetragen. Besonders vorteilhaft ist es, zunächst die Nockenbohrung zu bearbeiten und anschließend in hochgenauer
Orientierung dazu die spätere Nockenlauffläche zu bearbeiten. Im Zuge dieser spanenden Bearbeitung des Nockenelements erfolgt vorteilhafterweise auch die Erzeugung und gegebenenfalls die Feinbearbeitung der Ausrichtungsmarkierung, mit deren Hilfe das fertigbearbeitete Nockenelement hochgenau auf einem Wellenteil ausgerichtet werden kann.
Anschließend werden die kalt- bzw. halbwarm- oder warmumgeformten und ggf.
kalibrierten und/oder spanend bearbeiteten Nockenrohlinge einer Wärmebehandlung zum Zwecke der Härtung der Nockenlauffläche unterzogen. Vorzugsweise werden die
Nockenrohlinge induktiv randschichtgehärtet. Alternativ können die Nockenrohlinge auch zunächst induktiv kurzzeitvergütet und anschließend induktiv randschichtgehärtet werden, vorzugsweise dann mit einer geeigneten Multifrequenztechnik. Alternativ kann auch eine zumindest lokale Durchhärtung der Nockenrohlinge im Bereich der Nockenlauffläche erfolgen. Das Randschichthärten bzw. das zumindest lokale Durchhärten der
Nockenlauffläche erfolgt vorzugsweise in einer solchen Weise, dass in einem Bereich der späteren Nockenlauffläche eine Oberflächenhärte von mindestens 50 HRC erreicht wird.
Beim induktiven Randschichthärten wird der Nockenrohling zumindest lokal austenitisiert, abgeschreckt und anschließend angelassen. Die Parameter dieses Härteprozesses werden so gewählt, dass die Randhärtetiefe der Nockenelemente im einbaufertigen Zustand an der Nockenlaufbahn mindestens 0,3 mm beträgt. Durch die
Eigenspannungsverteilung im Nockenelement zwischen der im Falle des induktiven Randschichthärtens erzeugten harten Schicht im Bereich der Nockenlaufbahn und dem unverändert weichen Kern resultiert die Möglichkeit einer erhöhten
Wälzbeständigkeit/Verschleißbeständigkeit. Eine solche Eigenspannungscharakteristik randschichtgehärteter Nockenelemente ist hinsichtlich der Betriebsbeanspruchung besonders günstig. Anschließend werden die gehärteten Nockenrohlinge zweckmäßigerweise angelassen. Dieses Anlassen kann durch induktives Kurzzeitanlassen, durch konventionelles
Anlassen im Ofen (typischerweise etwa 2 Stunden bei etwa 160° C) oder durch Anlassen aus der Restwärme des vorhergehenden Prozessschritts erfolgen. Ziel ist es dabei, im Bereich der späteren Nockenlauffläche eine Oberflächenhärte bzwischen 50 HRC und 64 HRC zu erzeugen. Gegebenenfalls kann das Anlassen bei z.B. Cf53- und C56E2- Nockenelementen ganz entfallen.
Alternativ zu der oben beschriebenen Wärmebehandlung der Nockenrohlinge in Form einer induktiven Randschichthärtung und anschließendem Anlassen sind auch
Variationen dieses Wärmebehandlungsprozesses möglich:
So kann eine vorgeschaltete induktive Kurzzeitvergütung notwendig sein, z.B. falls eine definierte Kernfestigkeit benötigt wird, die sich von derjenigen des
Ausgangsmaterials unterscheidet.
- Die Vorvergütung vor der induktiven Randschichthärtung kann auch im Härteofen mit anschließendem Abschrecken im öl- oder Salzbad erfolgen.
Anstelle der induktiven Randschichthärtung können die Nockenrohlinge auch durch Austenitisierung in einem Härteofen unter definierter Atmosphäre und
anschließendem Abschrecken im Salz- oder Ölbad gehärtet bzw. vergütet werden.
- Weiterhin kann auf die Randschichthärtung verzichtet werden, so dass die
Wärmebehandlung der Nockenrohlinge nur eine induktive Kurzzeitvergütung und ein anschließendes Anlassen umfasst.
Gegebenenfalls kann der Anlassschritt entfallen, so dass die Wärmebehandlung der Nockenrohlinge nur eine induktive Härtung umfasst, im Bedarfsfall ist ein induktiver oder konventioneller Vergütungsschritt (im Härteofen mit anschließendem
Abschrecken im öl- oder Salzbad) vorgeschaltet.
Weiterhin können bei geeigneter Werkstoffauswahl die Nockenrohlinge
einsatzgehärtet oder carbonitriert und anschließend im Ofen angelassen werden.
Wird als Wärmebehandlung eine induktive Härtung durchgeführt, erfolgt diese vorrangig in Einzelaufspannung. Alternativ können die Nockenrohlinge auch in Paketaufspannung wärmebehandelt werden; dies hat den Vorteil, dass dabei die Aufspannung der vorhergehenden spanenden Bearbeitung übernommen werden kann. Nach der Wärmebehandlung kann die Nockengeometrie in weiteren
Bearbeitungsschritten weiter verändert werden. So kann einerseits die durch den
Wärmebehandlungsprozess unter Umständen verzogene Bohrung korrigiert werden, wodurch eine Genauigkeitserhöhung am Einzelnocken erreicht wird, welche zu einer höheren Fügegenauigkeit der Nockenwellenrohlinge führt. Zusätzlich oder alternativ kann die Laufbahn des Nockens auf Endkontur geschliffen werden. Diese Bearbeitungsschritte können in Einzelaufspannung oder in Paketaufspannung erfolgen. Im Zuge dieses spanenden Bearbeitungsschritts kann zweckmäßigerweise auch eine (weitere)
Feinbearbeitung (oder Erzeugung) der Ausrichtungsmarkierung erfolgen, mit deren Hilfe das fertigbearbeitete Nockenelement hochgenau auf einem Wellenteil ausgerichtet werden kann.
Ferner kann das Nockenelement bei Bedarf mit einer Beschichtung versehen werden, die beispielsweise durch CVD (chemical vapor deposition) und/oder durch PVD (physical vapor deposition) aufgebracht werden kann. Dabei kann das gesamte Nockenelement oder ausgewählte Bereiche (z.B. der Nockenlauffläche) beschichtet werden. Die auf diese Weise erzeugte Funktionsschicht kann eine Einzelschicht oder auch ein Schichtverbund aus mehreren Einzelschichten sein; die Gesamtdicke der Funktionsschicht ist
vorteilhafterweise geringer als 60 μΐτι. Bei der Funktionsschicht kann es sich um eine diamantartige Schicht, beispielsweise eine DLC-Beschichtung (DLC - Diamond like Carbon), oder eine Chromnitrid-Schicht handeln. Dadurch weist das Nockenelement, insbesondere seine Laufbahn, einen sehr hohen Verschleißwiderstand und/oder eine sehr geringe Reibleistung auf, was der Funktionserfüllungssicherheit sowie dem geringen Kraftstoffverbrauch und damit den geringen C02-Emissionen der
Verbrennungskraftmaschine zugute kommt. Ferner kann vorgesehen sein, dass der Funktionsschichtverbund Anteile einer diamantartigen Schicht (DLC-Beschichtung) und/oder Anteile einer Chromnitridschicht enthält.
Ein Verfahren zum Herstellen einer ein Wellenteil und wenigstens ein Nockenelement aufweisenden gebauten Nockenwelle, insbesondere für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens, umfasst einen Schritt, bei welchem das separat von dem Wellenteil ausgebildete Nockenelement in einem außenumfangsseitigen Fügebereich des
Wellenteils mit diesem gefügt wird. Dabei werden das Nockenelement und das Wellenteil drehfest miteinander verbunden. Bevorzugt werden das Nockenelement und das Wellenteil zeitlich vor dem Fügen insbesondere hinsichtlich einer spanenden Bearbeitung des Nockenelements und des Wellenteils fertigbearbeitet. Dabei wird beispielsweise wenigstens eine Nockensitzfläche und/oder Gleitlagerstellen und/oder Wälzlagerstellen des insbesondere rohrförmigen Wellenteils fertigbearbeitet. Bei der Nockensitzfläche handelt es sich um eine
außenumfangsseitige Mantelfläche des Wellenteils, insbesondere in dem Fügebereich, in welchem das Nockenelement mit dem Wellenteil gefügt wird. An den Gleit- und/oder Wälzlagerstellen wird die Nockenwelle in ihrem mit der Verbrennungskraftmaschine verbauten Zustand um eine Drehachse drehbar gelagert.
Durch diese Fertigbearbeitung des Nockenelements und des Wellenteils als ein jeweiliges Einzelteil zeitlich vor dem Fügen können das Nockenelement und das Wellenteil bei dem Fügen anhand der auf dem Nockenelement vorgesehenen Ausrichtungsmarkierung besonders präzise hinsichtlich einer Drehstellung und damit eines Winkels relativ zueinander ausgerichtet werden, wobei sich an das Fügen bevorzugt keine weiteren Bearbeitungsschritte der fertig hergestellten Nockenwelle mehr anschließen. Dies ist insbesondere auch der Fall, da das Wellenteil und das Nockenelement mit minimalen Verzügen miteinander gefügt werden infolge einer möglichen zusätzlichen Fixierung des Wellenteils, wobei auch das zu fügende Nockenelement fixiert wird.
Die erfindungsgemäße Ausrichtungsmarkierung ermöglicht eine hochgenaue
Winkelausrichtung zwischen Nockenelement und Wellenteil, so dass auf ein
Schleifaufmaß zur späteren Korrektur von Winkelungenauigkeiten der gefügten Welle gegebenenfalls verzichtet werden kann. Wie oben beschrieben, kann das Nockenelement somit vor dem Fügen mit dem Wellenteil fertigbearbeitet werden (inkl. Wärmebehandlung, Beschichten etc.), so dass die (spanende) Nachbearbeitung der fertigen Nockenwelle entfallen (oder auf ein Minimum reduziert werden) kann. Das erfindungsgemäße
Verfahren ermöglicht somit eine besonders zeit- und kostengünstige Herstellung gebauter Nockenwellen und stellt einen weiteren Baustein zur Modularisierung der Antriebstechnik für Kraftfahrzeuge dar. Der Entfall (oder stark reduzierte Umfang) von
Endbearbeitungsschritten der Nockenwelle führt zu einer Zeit- und die Kostenreduktion bei der Herstellung von Nockenwellen. Dies wiederum führt zu geringen Kosten für die Verbrennungskraftmaschine und damit für den gesamten Kraftwagen. Das Wellenteil und das Nockenelement können nämlich als Einzelteile (also zeitlich vor dem Fügen) einfacher und kostengünstiger bearbeitet, insbesondere fertigbearbeitet, werden als in ihrem miteinander gefügten Zustand. Ferner ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine Parallelisierung von Arbeitsumfängen, wobei das insbesondere rohrförmige Wellenteil zeitlich parallel zu dem Nockenelement bearbeitet werden kann. Dabei können mehrere Nockenelemente, welche mit dem Wellenteil zu fügen sind, als Paket bearbeitet werden. Dadurch können weitere Kosten eingespart werden.
Bevorzugt wird die Ausrichtungsmarkierung in einer solchen Weise auf dem
Nockenelement angebracht, dass sie sich auf zumindest einer Stirnseite des
Nockenelements befindet, welche zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse des Wellenteils und damit der Nockenwelle verläuft. Ebenso kann vorgesehen sein, dass das Nockenelement auf einer ersten Stirnseite sowie auf einer weiteren, dieser Stirnseite gegenüberliegenden Stirnseite des Nockenelements mit jeweils zumindest einer
Ausrichtungsmarkierung versehen wird, was eine besonders präzise Winkelausrichtung des Nockenelements und des Wellenteils relativ zueinander bei dem Fügen ermöglicht sowie Nachbearbeitungsschritte vermeidet bzw. den Aufwand zum Durchführen von Nachbearbeitungsschritten in einem geringen Rahmen hält. Die Ausrichtungsmarkierung stellt eine hochgenaue Bezugsgröße an oder auf dem Nockenelement dar. Die
Winkelausrichtung des Wellenteils relativ zu dem Nockenelement kann anhand der Ausrichtungsmarkierung(en) bis auf einen Bruchteil eines Grades genau erfolgen, so dass auf diese Weise ein Winkelfehler bei einer Aufnahme des Nockenelements reduziert oder gar vermieden wird. Somit kann ein herkömmlicherweise notwendiger Schritt eines Nachbearbeitens, insbesondere eines Zurechtschleifens, der fertigen Nockenwelle zum Kompensieren des Winkelfehlers entfallen.
Die Ausrichtungsmarkierung kann auch dazu dienen, das Wellenteil und das
Nockenelement relativ zueinander in axialer Richtung des Wellenteils auszurichten und insbesondere hochgenau zu positionieren. Durch die sehr präzise Ausrichtung des Wellenteils und des Nockenelements relativ zueinander kann - wie oben beschrieben - insbesondere auf eine spanende Bearbeitung der gefügten Nockenwelle zur Herstellung einer geforderten Endgeometrie und/oder Endtopografie auf Laufflächen des Wellenteils verzichtet werden, was die Herstellungskosten erheblich reduziert.
Bei der Ausrichtungsmarkierung kann es sich um eine taktil und/oder optisch mittels einer entsprechenden Erfassungseinrichtung erfassbare Markierung handeln. So kann die Ausrichtungsmarkierung beispielsweise eine Bohrung oder ein Sackloch sein, das insbesondere in einem Bereich einer Spitze des Nockenelements angeordnet sein kann. Ebenso kann die Ausrichtungsmarkierung durch eine Furche an einem Grundkreis des Nockenelements gebildet sein, was insofern vorteilhaft ist, als das Nockenelement im Bereich des Grundkreises bei einem Betrieb der Nockenwelle und der Verbrennungskraftmaschine gegenüber anderweitigen Bereichen des Nockenelements geringer belastet ist.
Bevorzugt ist die zumindest eine Ausrichtungsmarkierung so auf dem Nockenteil ausgebildet, dass sie bei der Winkelfeinausrichtung des Nockenelements relativ zum Wellenteil durchgängig, also von beiden Seiten, erkennbar ist. Mit anderen Worten ist die Ausrichtungsmarkierung als Durchtrittsöffnung durch das Nockenelement ausgebildet, welche sich von einer Stirnfläche zur anderen Stirnfläche durchgängig erstreckt. Alternativ oder zusätzlich kann die Ausrichtungsmarkierung als zumindest eine Ausnehmung einer Stirnseite des Nockenelements ausgebildet sein.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Ausrichtungsmarkierung zur Winkelfeinausrichtung beim Fügen zumindest im Wesentlichen parallel zu einer
Seitenfläche, insbesondere einer Mantelfläche, des Nockenelements angeordnet ist und eine maximale Tiefe von einer halben Wanddicke des Nockenelements aufweist. Eine Winkelausrichtung bezüglich der Spitze des Nockenelements kann dabei beliebig sein.
Bei der Ausrichtungsmarkierung kann es sich auch um eine oder mehrere farbliche Markierungen handeln, welche beispielsweise mittels optischer Messtechnik erkannt und zur Ausrichtung des Nockenelements relativ zu dem Wellenteil verwendet werden können.
Zum Ausrichten des Nockenelements gegenüber dem Wellenteil, das vor dem Verbinden der Fügepartner durchgeführt wird, können mechanische Anschläge vorgesehen sein, die in die Ausrichtungsmarkierung des Nockenelements eingreifen. Dies ermöglicht eine hochgenaue Winkelausrichtung des Nockenelements relativ zum Wellenteil.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die zumindest eine Ausrichtungsmarkierung zeitlich vor und/oder während und/oder nach dem Fügen durch einen mechanischen und/oder optischen Eingriff genutzt zur Winkelfeinausrichtung des zu fügenden Nockenelements auf dem Wellenteil relativ zu diesem. Mit anderen Worten wird die Ausrichtungsmarkierung optisch und/oder mechanisch, d. h. mittels einer Berührung, erfasst und dazu genutzt, das Nockenelement relativ zu dem Wellenteil insbesondere hinsichtlich einer relativen Drehstellung des Nockenelements zu dem Wellenteil und/oder einer Ausrichtung in axialer Richtung des Wellenteils zu positionieren. Bevorzugt ist der Fügebereich des Wellenteils, in welchem das Nockenelement mit dem Wellenteil drehfest verbunden wird, bearbeitet, um somit eine feste und langlebige Verbindung des Nockenelements mit dem Wellenteil zu gewährleisten.
Zeitlich vor dem Fügen kann das Wellenteil an Lagerstellen zur Gleitlagerung und/oder zur Wälzlagerung der Nockenwelle an der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere zur Lagerung an einem Zylinderkopf, fertigbearbeitet werden. Dabei können an der
Nockenwelle sowohl Stellen für reine Gleitlagerung als auch für eine Wälzlagerung vorliegen, um die Nockenwelle besonders reibungs- und damit verlustarm lagern zu können, woraus ein geringer Kraftstoffverbrauch sowie geringe C02-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine resultieren.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Nockenelement mit dem Wellenteil durch Innenhochdruckumformen und/oder durch Kleben und/oder durch einen thermischen Schrumpfverbund und/oder durch einen mechanisch erzeugten Verbund gefügt und somit drehfest mit dem Wellenteil verbunden.
Während des Fügens durch Innenhochdruckumformen kann das rohrförmige Wellenteil auf einer Seite insbesondere direkt neben dem Nockenelement oder beidseitig
insbesondere direkt neben dem Nockenelement durch eine Haltevorrichtung ortsstabil gehalten werden.
Bevorzugt werden bei der Herstellung der Nockenwelle eine Mehrzahl von
Nockenelementen mit dem Wellenteil gefügt, so dass mittels der Nockenwelle in ihrem mit der übrigen Verbrennungskraftmaschine verbauten Zustand eine Mehrzahl von
entsprechenden Gaswechselventilen der beispielsweise als Hubkolbenmaschine ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine betätigt werden können. Dabei werden die mehreren Nockenelemente beispielsweise sequentiell in einem jeweiligen Fügebereich mit dem Wellenteil gefügt, wobei im Zuge des sequentiellen Fügens der Nockenelemente auch Wälzlager bzw. Wälzlagerteile (Innenringe) in entsprechenden Fügebereichen des Wellenteils mit diesem gefügt werden.
Als Wellenteil wird beispielsweise ein insbesondere hinsichtlich seines Durchmessers und/oder seiner Wandstärke einheitliches Rohr sowie ein einheitlicher Spannbezug mit freien Rohrenden verwendet. Bei der Ausrichtungsmarkierung handelt es sich bevorzugt um eine einheitliche Ausrichtungsmarkierung am Nockenelement. Eine Varianz bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist bevorzugt und etwaig lediglich gegeben durch die Positionierung des Nockenelements relativ zum Wellenteil in axialer Richtung dieser und/oder durch eine Winkelausrichtung des Nockenelements relativ zu dem Wellenteil sowie durch eine Länge des rohrförmigen Wellenteils sowie durch eine Anzahl von Nockenelementen, welche mit dem Wellenteil zu fügen ist. Als Nockenelement wird bevorzugt ein so genannter Flachnocken verwendet, was die Kosten zur Herstellung der gebauten Nockenwelle gering hält.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und
Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer gebauten Nockenwelle;
Fig. 2 eine schematische Längsschnittansicht einer gebauten Nockenwelle für eine als Hubkolbenmaschine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit einer
Mehrzahl von Nockenelementen;
Fig. 3 eine schematische Längsschnittansicht der Nockenwelle gemäß Fig. 2 mit weiteren auf das Wellenteil gefügten Elementen;
Fig. 4 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Perspektivansicht der Nockenwelle gemäß den Fig. 2 und 3, auf weiche bereichsweise ein
Flansch aufgepresst ist;
Fig. 5 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Perspektivansicht der Nockenwelle gemäß Fig. 4 mit einen mit der Nockenwelle verbundenen
Nockenwellenversteller;
Fig. 6 eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform eines
Nockenelements; Fig. 7 eine schematische Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform des
Nockenelements gemäß Fig. 6;
Fig. 8 eine schematische Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform des
Nockenelements gemäß den Fig. 6 und 7;
Fig. 9 eine schematische Darstellung der Prozessschritte eines
erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Nockenelements.
Figur 1 zeigt eine gebaute Nockenwelle 14 mit Nockenelementen 10, die mit Hilfe eines Fügeverfahrens (z.B. Innenhochdruckumformung, thermisches Fügen) zusammen mit anderen Anbauteilen (Anlaufscheibe, Antriebsrad, Impulsräder ...) auf einem Wellenteil 12 befestigt sind. Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung dieser Nockenwelle 14.
In Figuren 6 bis 8 sind verschiedene Ausführungsformen des Nockenelements 10 dargestellt, welches mit einem rohrförmigen Wellenteil 12 gefügt wird, um die in Figur 1 gezeigte gebaute Nockenwellen 14 für eine Verbrennungskraftmaschine eines
Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, herzustellen.
Figur 9 zeigt in einem schematischen Ablaufdiagramm ausgewählte Prozessschritte eines Verfahrens 200 zur Herstellung eines Nockenelements 10 und darauffolgender
Herstellung einer Nockenwelle 14 unter Verwendung dieses Nockenelements 10.
Vorteilhafterweise wird das Nockenelement 10 dabei zeitlich vor dem Fügen mit dem Wellenteil 12 (Schritt 280) in einer solchen Weise fertigbearbeitet (Schritt 250), dass zeitlich nach dem Fügen mit dem Wellenteil 12 auf eine spanende Bearbeitung und/oder ein Beschichten des Nockenelements 10 (Schritt 290) verzichtet werden kann (bzw. dass diese spanende Nachbearbeitung 290 auf ein Minimum reduziert werden kann).
Ausgangspunkt des Verfahrens 200 ist ein Stangenmaterial aus einem härtbaren
Stahlwerkstoff, beispielsweise C56E2, im geschälten oder ungeschälten Zustand, von dem zunächst ein Butzen abgelängt wird, aus dem durch ein Warmumformverfahren 220, insbesondere durch Schmieden oder durch Warmfließpressen bei etwa 1 100° C, ein Nockenrohling 10' hergestellt wird, der im wesentlichen bereits die in Figur 6 gezeigte Form hat. Der Nockenrohling 10' wird vorteilhafterweise direkt nach der Warmumformung in gezielter Weise abgekühlt, um ein geeignetes Gefüge als Grundlage für nachfolgenden Schritte d.h. für die nachfolgende Nockenbearbeitung im weichen Zustand (Schritt 230) einzustellen. Während der Nockenbearbeitung 230 kann in einem (fakultativen, also nicht zwangsläufig zu durchlaufenden) ersten Schritt 232 eine Bohrung 16 des Nockenrohlings 10' ausgedreht und/oder gefräst und/oder ausgeschliffen werden. Diese bearbeitete Bohrung 16 des Nockenrohlings 10' wird in gefügtem Zustand mit dem Wellenteil 12 von diesem durchdrungen. Mit anderen Worten wird das aus dem Nockenrohling 10' erzeugte Nockenelement 10 über die Bohrung 16 in einem außenumfangsseitigen Fügebereich 18 des Wellenteils 12 angeordnet und über die Bohrung 16 in dem Fügebereich 18 mit dem Wellenteil 12 gefügt und dadurch drehfest verbunden.
In einem weiteren spanenden Bearbeitungsschritt 234 wird eine Außenkontur 20 des Nockenrohlings 10' bearbeitet, insbesondere gefräst; weiterhin kann eine
Ausrichtungsmarkierung 22 auf dem Nockenrohling 10' erzeugt bzw. bearbeitet werden.. Bei der Ausrichtungsmarkierung 22 handelt es sich beispielsweise um eine Bohrung (siehe das Ausführungsbeispiel der Figur 6) oder um eine Furche (siehe Figur 7), mittels welcher das fertige Nockenelement 10 beim Fügen mit dem Wellenteil 12 insbesondere hinsichtlich einer Winkelausrichtung des Nockenelements 10 relativ zum Wellenteil 12 besonders präzise ausgerichtet werden kann. Mit anderen Worten erlaubt es die
Ausrichtungsmarkierung 22, das Nockenelement 10 und das Wellenteil 12 hinsichtlich einer relativen Drehstellung zueinander um eine Drehachse 24 des Wellenteils 12, des Nockenelements 10 sowie der Nockenwelle 14 hochgenau auszurichten, so dass insbesondere spanende Nachbearbeitungs- bzw. Endbearbeitungsschritte 290 zur Korrektur von Winkelungenauigkeiten, wie beispielsweise Schleifen der Nockenwelle 14, nicht vorgesehen und nicht vonnöten sind. So kann die Nockenwelle 14 besonders zeit- und kostengünstig hergestellt werden. In den Ausführungsbeispielen der Figuren 6 bis 8 ist das Nockenelement 10 dabei auf einer seiner Stirnseiten 23 mit einer spanend erzeugten Ausrichtungsmarkierung 22 versehen. Es kann auch andere
Ausführungsformen dieser Ausrichtungsmarkierung 22 geben (beispielsweise farbige Markierungen etc.).
Die Einbringung der Ausrichtungsmarkierung 22 kann im Prozessschritt 230 erfolgen; die Ausrichtungsmarkierung 22 kann aber auch zu einem späteren Zeitpunkt, beispielsweise nach der auf die Weichbearbeitung 230 folgenden Wärmebehandlung (Schritt 240) oder nach einem ggf. durchzuführenden Beschichten des Nockenelements (Schritt 260) erzeugt werden. Eine Feinbearbeitung der Ausrichtungsmarkierung nach der Wärmebehandlung 240 hat den Vorteil, dass in diesem Stadium keine weiteren durch Wärmebehandlungen verursachten thermischen Verzüge mehr auftreten. Eine Variante ist auch, im Zuge der Weichbearbeitung 230 eine Vorbearbeitung der
Ausrichtungsmarkierung 22 im weichen Nockenrohling 10' durchzuführen und zu einem späteren Zeitpunkt, vorzugsweise nach Prozessen mit thermischen Verzügen die Feinbearbeitung der Ausrichtungsmarkierung 22 vorzunehmen.
Anschließend an die Weichbearbeitung 230 wird der Nockenrohling 10' zumindest abschnittsweise wärmebehandelt (Schritt 240). Dabei wird der Nockenrohling 10' beispielsweise einem induktiven Randschichthärteverfahren unterzogen und somit zumindest in einem in der Fig. 9 schematisch angedeuteten Randschichtbereich 26 gehärtet.. Diese Härtung kann die gesamte Nockenlauffläche 28 umfassen oder auf ausgewählte, im Betrieb besonders hoch belastete Bereiche 28' der Nockenlauffläche beschränkt werden. Auf diese Weise erhält das Nockenelement 10 eine
außenumfangsseitige Nockenlauffläche 28, 28', über welche das Nockenelement 10 beim Drehen der Nockenwelle 14 um die Drehachse 24 besonders verschleiß- und
reibleistungsarm ein korrespondierendes Gaswechselventil der
Verbrennungskraftmaschine betätigen kann. Als Variante zur Randschichthärtung des Nockenrohlings 10" kann auch eine zumindest örtliche Durchhärtung erfolgen. Ferner ist möglich, den Nockenrohling 10' durch eine im Ofen durchgeführte Wärmebehandlung vollständig zu härten bzw. zu vergüten. Insbesondere kann die Wärmebehandlung 240 durch Austenitisierung in einem Härteofen unter definierter Atmosphäre und
anschließendem Abschrecken im Salz- oder Ölbad erfolgen.
Die spanende Bearbeitung der Nockenrohlinge (Schritt 230) und die Wärmebehandlung (Schritt 240) mittels Induktionshärten können in einer Paketaufspannung erfolgen, bei der mehrere Nockenrohlinge 10' mit Hilfe einer Spannvorrichtung, z.B. unter Verwendung eines Spanndorns oder eine Außenspannvorrichtung, miteinander verbunden werden und in diesem Zustand gemeinsam gehärtet bzw. bearbeitet werden.
Nach der Wärmebehandlung 240 wird das Nockenelement 10 fakultativ einem weiteren spanenden Bearbeitungsprozess (Schritt 250) unterzogen. Dabei wird das
Nockenelement 10 vorteilhafterweise in einer solchen Weise fertigbearbeitet, dass seine endgültige Kontur erreicht ist, so dass nach dem Fügen des Nockenelements 10 auf das Wellenteil 12 in Prozessschritt 280 keine weitere spanende Bearbeitung 290 erforderlich ist. Im Zuge des Fertigbearbeitungsschritts 250 kann die Bohrung 16, welche auch als Innenbohrung bezeichnet wird, feinbearbeitet werden (Schritt 252). Weiterhin kann die Außenkontur 20 einem so genannten Finish-Schleifen unterzogen und somit
fertigbearbeitet werden (Schritt 254). Im Zuge der Prozessschritte 252 bzw. 254 kann gegebenenfalls auch die Endbearbeitung der Ausrichtungsmarkierung 22 erfolgen.
Im Anschluss an die Wärmebehandlung 240 und die fakultative spanende Bearbeitung (Schritt 250) kann das Nockenelement 10 mit einer Funktionsschicht 25 versehen werden (Schritt 260), die vorteilhafterweise auf der gesamten Nockenlauffläche 28 oder in besonders stark belasteten Bereichen 28" der Nockenlauffläche 28 (siehe Fig. 8) aufgebracht wird. Die Funktionsschicht 25 kann beispielsweise ein diamantartige Schicht oder eine Chromnitridschicht sein und durch CVD oder PVD aufgebracht werden.
Danach erfolgt zweckmäßigerweise eine Qualitätssicherung des Nockenelements 10 in geeigneter Prüfschärfe (Prozessschritt 270).
Das auf diese Weise gefertigte Nockenelement 10 bzw. eine Mehrzahl von solchen Nockenelementen kann nun z.B. mit Hilfe des Innenhochdruckumformens (IHU) mit dem Wellenteil 12 gefügt werden (Schritt 280). Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, sind die Nockenelemente 10 in jeweiligen außenumfangsseitigen Fügebereichen 18 des
Wellenteils 12 fixiert und somit um die Drehachse 24 des Wellenteils 12 mitdrehbar. Falls notwendig, können die Nockenelemente 10 nach dem Fügen mit dem Wellenteil 12 durch Schleifen auf Endkontur gebracht werden (Schritt 290). Falls jedoch im Prozessschritt 250 bereits eine Fertigbearbeitung des Nockenelements 10 erfolgt ist, und falls beim Fügen 280 eine hochgenaue die Ausrichtung des Nockenelements 10 auf dem Wellenteil 12 erreicht wird, kann die Fertigbearbeitung der Nockenwelle 14 (Schritt 290) entfallen.
Die Ausrichtungsmarkierung 22 kann neben der relativen Winkelausrichtung auch eine Ausrichtung des jeweiligen Nockenelements 10 relativ zum Wellenteil 12 in axialer Richtung des Wellenteils 12 gemäß einem Richtungspfeil 30 (siehe Fig. 4) ermöglichen.
Eine Erstreckung der Nockenelemente 10 in axialer Richtung, welche als Nockenbreite bezeichnet wird, beträgt typischerweise mindestens 6 mm. Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, ist das Wellenteil 12 als rohrförmiges Hohlprofil ausgebildet und weist einen in axialer Richtung 24 durchgehenden Hohlquerschnitt 32 auf. Dabei beträgt eine Wandstärke des Wellenteils 12 zur Verwendung in einem PKW- Motor typischerweise 3 mm, wodurch ein geringes Gewicht der Nockenwelle 14 erreicht wird. In Fig. 2 nicht gezeigt sind standardisierte Wälzlager, mit denen die Nockenwelle 14 in einem Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine verlustarm gelagert werden kann.
Fig. 3 zeigt eine fertig montierte Nockenwelle 14 nach dem Fügen der Nockenelemente 10 mit dem Wellenteil 12. In den Hohlquerschnitt 32 der Nockenwelle 14 wurde ein Abdicht- und Stützstopfen 34 für einen Flanschpressverband eingebracht. Weiterhin wurde ein Pumpnocken 36 auf das Wellenteil 12 aufgepresst und fertigbearbeitet.
Wie der Fig. 4 zu entnehmen ist, kann ferner ein Aufpressflansch 38 auf das Wellenteil 12 aufgepresst werden. Darüber hinaus kann die Nockenwelle 14 gemäß Fig. 5 mit einem Nockenwellensteller 40 drehfest verbunden werden. Der Nockenwellensteiler 40 ermöglicht es, Steuerzeiten der Gaswechselventile zu verstellen, indem er die
Nockenwelle 14 relativ zu einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine, mit welcher die Nockenwelle 14 beispielsweise über ein Zugmittel, insbesondere eine Kette oder einen Riemen, triebverbunden ist, phasenverstellt.
Figuren 6 bis 8 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen des Nockenelements 10 mit unterschiedlichen Ausrichtungsmarkierungen 22. In Ausführungsbeispiel der Fig. 6 befindet sich die Ausrichtungsmarkierung 22 im Bereich einer Spitze 42 des
Nockenelements 10 und ist als Sackloch oder Durchgangsbohrung in axialer Richtung gemäß dem Richtungspfeil 30 des Nockenelements 10 ausgebildet. Die
Ausrichtungsmarkierung 22 ermöglicht ein richtfreies und nachbearbeitungsfreies Fügen des Nockenelements 10 bzw. der Nockenelemente 10 mit dem Wellenteil 12 sowie die Verwendung eines so genannten centerless geschliffenen Rohres als das Wellenteil 12 sowie die Verwendung von so genannten Flachnocken als die Nockenelemente 10, welche vor dem Fügen fertigbearbeitet werden. Ferner werden die Nockenelemente 10 vor dem Fügen gegebenenfalls mit einer Beschichtung, insbesondere einer DLC- Beschichtung (DLC - Diamond like Carbon), versehen, wodurch die Nockenelemente 10 einen hohen Verschleißwiderstand sowie geringe Reibleistungen aufweisen. So sind sie auch bei nicht ganz optimalen Schmierungsbedingungen einsetzbar.
Die Herstellung der Nockenwelle 14 als gebaute Nockenwelle 14 aus den
Nockenelementen 10 und dem Wellenteil 12 als jeweilige Einzelteile ermöglicht die Darstellung einer hohen Modularität und somit die Herstellung von gebauten
Nockenwellen wie der Nockenwelle 14 in besonders kurzer Zeit und mit besonders geringen Kosten.
Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform des Nockenelements 10 ist die
Ausrichtungsmarkierung 22 als sich zumindest im Wesentlichen in radialer Richtung gemäß einem Richtungspfeil 44 des Nockenelements 10 erstreckende Furche, Rille und/oder Nut ausgebildet, welche im Bereich der Spitze 42 angeordnet ist.
Die Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform des Nockenelements 10 mit einer als Furche ausgebildeten Ausrichtungsmarkierung 22. Die Ausrichtungsmarkierung 22 gemäß Fig. 8 ist dabei im Bereich eines Grundkreises des Nockenelements 10 angeordnet, in dem das Nockenelement 10 während des Betriebs der Nockenwelle 14 im Vergleich zu anderweitigen Bereichen des Nockenelements 10 geringer belastet ist.

Claims

Daimler AG Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Nockenelements (10) für eine Nockenwelle (14), insbesondere zur Verwendung in einer Verbrennungskraftmaschine eines
Kraftfahrzeugs, mit den folgenden Prozessschritten:
Bereitstellen eines Halbzeugs aus einem härtbaren Stahlwerkstoff; Umformung des Halbzeugs zur Erzeugung eines Nockenrohlings (10') (Schritt 220);
Wärmebehandlung des Nockenrohlings (10') (Schritt 240);
dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenrohling (10') oder das Nockenelement (10) mit wenigstens einer Ausrichtungsmarkierung (22) zur Winkelausrichtung des Nockenelements (10) relativ zu einem Wellenteil (12) versehen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass als Nockenwerkstoff ein Stahl mit einem
Kohlenstoffgehalt von im Wesentlichen 0,3 Gew.% bis 0,8 Gew.% verwendet wird, insbesondere einer der Stähle Cf53, C55E oder C56E2.
3. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass als Nockenwerkstoff ein Stahl mit einem
Kohlenstoffgehalt zwischen im Wesentlichen 0,8 Gew.-% und 1 ,2 Gew.-% und einem Chromgehalt zwischen 0,2 Gew.-% und 2,5 Gew.-% verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Nockenbohrung (16) und/oder eine Nockenlauffläche (28) des Nockenrohlings (10') vor der Wärmebehandlung (240) spanend bearbeitet wird (Schritt 230).
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wärmebehandlung (Schritt 240) ein Randschichthärten oder ein zumindest lokales Durchhärten zumindest eines Bereiches (28') der Nockenlauffläche (28) umfasst.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wärmebehandlung (Schritt 240) durch Austenitisierung in einem Härteofen unter definierter Atmosphäre und anschließendem Abschrecken im Salz- oder Ölbad erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wärmebehandlung des Nockenrohlings (10') im Bereich der Nockenlauffläche (28) in einer solchen Weise erfolgt, dass zumindest bereichsweise eine
Oberflächenhärte von mindestens 50 HRC erreicht wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Nockenrohling (10') nach der Wärmebehandlung (Schritt 240) zumindest in einem Bereich (28") der Nockenlauffläche (28) mit einer Funktionsschicht (25) versehen wird (Schritt 260).
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Funktionsschicht (25) unter Verwendung eines CVD- und/oder eines PVD- Verfahrens aufgebracht wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Zuge des Aufbringens der Funktionsschicht (25) (Schritt 260) eine diamantartige Schicht oder eine Chromnitridschicht aufgebracht wird.
1 1. Verfahren zur Herstellung einer ein Wellenteil (12) und wenigstens ein
Nockenelement (10) aufweisenden Nockenwelle (14), insbesondere für eine Verbrennungskraftmaschine, bei welchem das Nockenelement (10) durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 separat von dem Wellenteil (12) hergestellt wird und in einem außenumfangsseitigen Fügebereich (18) des Wellenteils (12) mit dem diesem gefügt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Nockenelement (10) und/oder das Wellenteil (12) zeitlich vor dem Fügen, insbesondere hinsichtlich einer spanenden Bearbeitung, fertigbearbeitet werden (Schritt 250).
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Nockenelement (10) relativ zum Wellenteil (12) in Umfangsrichtung des Wellenteils (12) anhand der Ausrichtungsmarkierung (22) ausgerichtet wird, wobei zum Ausrichten wenigstens eine Erfassungseinrichtung mit der
Ausrichtungsmarkierung (22) taktil und/oder optisch zusammenwirkt
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Nockenelement (10) mit dem Wellenteil (12) durch Innenhochdruckumformen und/oder durch Kleben und/oder durch einen thermischen Schrumpfverbund und/oder durch einen mechanisch erzeugten Verbund gefügt wird.
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