Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum drehfesten Verbinden einer Welle mit mindestens einem auf der Welle angeordneten Teil, bei dem das Teil mit Fügespiel auf die Welle aufgefädelt und auf dieser in bestimmter Stellung durch Aufheben des Fügespiels befestigt wird, und ein so gefügtes Aggregat und eine so gefügte Nockenwelle.

Es ist bekannt, bspw. Nocken auf Wellen durch Aufschrumpfen oder durch Aufweiten der rohrförmigen Welle zu befestigen. Zum Auf¬ schrumpfen (DE 33 01 749 A) kann ein erwärmter Nocken auf die Welle geschoben werden und schrumpft beim Abkühlen durch Zusam¬ menziehen auf dieser fest. Eine rohrförmige Welle kann durch Anlegen entsprechend hohen Innendruckes zur kraftschlüssigen Anlage an die Bohrungen auf der Welle angeordneter Nocken aufgeweitet werden (DE 38 03 687 A) .

Es ist auch schon vorgeschlagen worden (DE 36 38 310 A) , eine Welle mit im Querschnitt unrunder Außenkontur zu verwenden, auf die Nocken mit entsprechend unrunder Innenkontur befestigt werden. Das Befestigen der Nocken auf der Polygonwelle soll durch Verspannungen der Polygonform erfolgen, die durch Aufweiten der Polygonflächen oder durch Zusammendrücken der Polygonschultern beim Aufschieben der Nocken und anschließendem Rückfedern des Polygonrohres bewirkt werden sollen.

Ferner ist schon vorgeschlagen worden (DE 25 45 S02 Ci, den Si ^t z der Nocken unrund auszuführen und die Wand der rohrförmigen Weile durch Erzeugen hohen Druckes in deren Innenraum in die unrunden Sitze der Nocken hinein zu verformen.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß der Reibschluß, der für die Übertragung der beim Betrieb der Welle auftretenden Kräfte erforderlich ist, nicht stets mit der erforderlichen Sicherheit erreicht wird. Das Aufweiten einer rohrförmigen welle durch Innendruck erfordert zum Aufbau des sehr hohen erforderlichen Druckes erhebliche Zeit, so daß die Taktzeit für diese Ferti¬ gungsweise und damit deren Rosten hoch sind.

Der Erfindung war daher die Aufgabe gestellt, eine einfache und wohlfeile Möglichkeit anzugeben, wie Teile wie Nocken, Scheiben, Zahnräder und dergleichen sicher, d.h. beim Anliegen maximaler vorgesehener Momente gegen Verdrehen gesichert, auf Wellen befestigt werden können. Sie löst diese Aufgabe mit den im Kennzeichen des Hauptanspruches genannten Merkmalen.

Durch das unrunde Profil jedenfalls des auf der Welle zu befe¬ stigenden Teiles wird durch das Aufheben des Fügespieles insofern eine quasiformsehlüssige Verbindung zwischen dem Teil und der Welle erzielt, als die beiden Teile einem gegenseitigen Verdrehen zunehmenden Widerstand entgegensetzen, dessen erreichtes Endmo¬ ment, ein durch die Teile zu übertragendes Moment übersteigt. Dadurch, daß das Teil nach dem Befestigen auf der Welle in die vorgesehene Winkelstellung gedreht wird, wird der Reibschluß auf den für das zu übertragende Moment erforderlichen Wert erhöht. Voraussetzung hierfür ist natürlich, daß das Verdrehen des zu befestigenden Teilen in derjenigen Richtung erfolgt, in der die Keile aneinander aufgleiten. Vorteilhafterweise erfolgt dieses Verdrehen in die vorgesehene Stellung auch in derjenigen Rich¬ tung, in der das Teil im Betrieb normalerweise Moment oder - bei übertragen von Momenten in beiden Drehrichtunger. - das höhere vor. zwei Momenten unterschiedlicher Höhe zu übertragen hat.

Zusätzlich wird dadurch, daß die für das Verdrehen eines Nockens in die vorgesehene Wiπkelstellung auf der Welle erforderliche Kraft gemessen wird, die Möglichkeit geboten, durch Vergleich der gemessenen Kraft mit einem Sollwert zu prüfen, ob der beabsich¬ tige feste Sitz erzielt worden ist. Da das Verdrehen in die vorgesehene Winkelstellung an allen Nocken erfolgt, wird die Prüfung auf Erreichen des angestrebten FestsiCzes an allen Nocken

durchgeführt, die Prüfung ist also nicht nur eine 100%ige, sondern auch zerstörungsfrei.

Die erfindungsgemäöe Wirkung wird bereits dann erreicht, wenn nur der Nocken das Keilflächen-Profil aufweist. Beim Aufschrumpfen des Nockens auf die Welle oder beim Aufweiten der Welle in die Bohrung des Nockens hinein wird die Welle in die Profilform des Nockens gepreßt. Besonders wirksam ist der Formschluß jedoch dann, wenn sowohl der Nocken als auch die Welle aufeinander abgestimmte Keilflächen-Profil haben.

Der Nocken kann auf die Welle aufgeschrumpft werden. Besonders vorteilhaft ist aber ein Verfahren, bei dem die Welle hohl ausgebildet ist und in die Bohrung des Nockens hinein aufgeweitet wird. Dieses Aufweiten kann mittels der bekannten Hochdruck-In¬ nenaufweitung mittels Druckmedium oder durch Hindurchbewegen eines Aufweitdornes durch die Welle erfolgen.

Ein besonders wirksames Festsetzen des Nockens auf der Welle erfolgt dabei dann, wenn auch der Aufweitdorn ein angepaßtes Keilprofil aufweist und in winkelgerechter Lage durch die Welle bewegt, vorzugsweise gezogen wird, in einer Lage also, in der er mit seinen Keilen die Keile der Welle in die Täler zwischen den Keilen des Nockens drückt.

In den Figuren der Zeichnung ist die Erfindung am Beispiel einer Nockenwelle verdeutlicht. Sie ist jedoch beim Befestigen belie¬ biger Teile wie bspw. auch Zahnrädern, Riemenscheiben, Kurbelar¬ men usw. auf Wellen anwendbar. Es zeigen

Fig. 1 gefügte Welle und Nocken im Querschnitt durch die Welle;

Fig. 2 das Aufweiten der Welle mittels Innenhochdruckverformung;

Fig. 3 das Aufweiten der Welle mittels Dorn;

Fig. 4 das Drehen des Nockens in die vorgesehene Stellung.

Fig. 1 zeigt eine glatte, hohle Welle 1 ohne Profilierung auf der Außenfläche. Dagegen weist ein auf die Welle 1 aufgefädelter Nocken 2 in seiner Bohrung 3 Kreiskeil-Profilierung auf.

Diese Kreiskeilprofilierung besteht aus Keilen 4, die sich über eine gedachte, zylindrische Bezugsfläche 5 erheben und steil wieder auf sie abfallen. Die dargestellten drei Keile 4 sind um je 120° um den Umfang gegeneinander versetzt. Zwischen der Welle

1 und dem aufgefädelten Nocken 2 besteht ein Fügespalt 6.

Die Steigung der Keile 4, die hier der Deutlichkeit halber stark überhöht dargestellt ist, beträgt zwischen 1:50 und 1:200, bevorzugt etwa 1:100.

Zum Befestigen des Nockens 2 auf der Welle 1 wird in der Ausfüh¬ rungsform der Fig. 2 die hohle Welle innen mit einem Fluid mit sehr hohem Druck beaufschlagt - dieses Innenhochdruck-Verfor¬ mungsverfahren ist bekannt und daher hier nicht näher be¬ schrieben. Durch diesen hohen Druck wird die Welle 1 unter bleibender Verformung aufgeweitet, wobei sie in die Täler zwi¬ schen den Keilen 4 im Nocken 2 fließt.

In der Ausführungsform der Fig. 3 wird zum Befestigen des Nockens

2 ein Dorn 7 durch die Welle 1 gezogen, durch den die Welle ebenfalls unter bleibender Verformung aufgeweitet wird. Der Dorn 7 kann kreisrunde Umfangsflache haben. Vorteilhafterweise weist er jedoch ebenfalls die Kreiskeil-Profilierung des Nockens 2 auf und wird in einer Winkelstellung durch die Welle gezogen, in der die auf ihm angebrachten Keile den Tälern zwischen den Keilen 4 im Nocken 2 gegenüberstehen. Dadurch wird das durch den Dorn 7 verdrängte Material der Welle 1 gezielt in die Täler zwischen den Keilen 4 des Nockens 2 gedrückt.

Nach Fig. 4 wird ein so auf der Welle 1 befestigter Nocken 2 mittels einer den Nocken erfassenden, nur ganz schematisch angedeuteter., einen Nockengreifer 8 und ein fluidisches Arbeits ^¬ element 9 aufweisenden Schwenkvorrichtung 10 um den Schwenkwinkel alpha in die vorgesehene Winkelstellung auf der Welle gedreht. Dabei gleiten die Rücken der Keile 4 des Nockens 2 und der auf der Welle 1 geformten Keile aneinander auf. Dadurch erhöht sich die Flächenpressung zwischen diesen Rücken bis zur Verformung der Teile und unter starkem Erhöhen des Reibschlusses zwischen den Teilen.

Erfindungsgemäß wird die zum In-Stellung-Drehen des Nockens 2 auf der Welle i erforderliche Kraft mittels einer MeßVorrichtung 11 in Form bspw. einer Kraftmeßdose, die von einer schwenkbar gelagerten Gegenhaltevorrichtung 12 für die Welle 1 beaufschlagt wird, erfaßt und in einem Vergleichsgerät 13 mit einem vorgege¬ benen Sollwert verglichen. Nur wenn dieser Sollwert der Kraft zum Verschwenken des Nockens mindestens erreicht wird, genügt das gefertigte Teil den Anforderungen. Es versteht sich, daß das Ergebnis der Wertevergleichs im Vergleichsgerät 13 angezeigt wird.

Das Verdrehen der Nocken 2 in die vorgesehene Winkelstellung könnte gleichzeitig an allen Nocken erfolgen. Dann würde jedoch die MeßVorrichtung 11 die zum gemeinsamen Verdrehen aller Nocken erforderliche Kraft erfassen, ein nicht ausreichendes Befestigen eines der Nocken könnte dabei unbemerkt bleiben. Bevorzugt ist daher vorgesehen, das Verdrehen der Nocken 2 und das Erfassen des dabei jeweils auftretenden Momentes jeweils an jedem Nocken gesondert vorzunehmen.

An Teilen, die keine bestimmte WinkelStellung zur Welle 1 auf¬ weisen müssen, wie bspw. Zahnräder oder Scheiben, kann ein Verdrehen und damit Erhöhen des Reibschlusses bis zum Erreichen eines vorgesehenen Haltemomentes erfolgen. Das Erreichen dieses Haltemomentes kann durch die Meßvorrichtung 11 und das Ver¬ gleichgerät 13 erfaßt werden, das dann die Schwenkvorrichtung 10 entsprechend steuern kann.

In Abänderung der dargestellten Verfahrensweise kann anstelle der glatten Welle 1 auch eine Welle eingesetzt werden, die auf ihrer Außenfläche ebenfalls eine auf die Kreiskeil-Profilierung des Nockens 2 abgestellte Profilierung aufweist. Beim Aufweiten dieser Welle wird dann nur das notwendige Fügestiel zwischen den Teilen aufgehoben, ein Verformen der Welle in die Täler zwischen den Keilen 4 in der Bohrung 3 des Nockens hinein ist nicht erforderlich.

Die Anzahl der Keile 4 der Kreiskeil-Profilierung richtet sich nach dem Einsatzzweck des Aggregates. Wenn es hierbei auf eine

hohe Zentriergenauigkeit ankommt, werden vorteilhafterweise drei im gleichen gegenseitigen Abstand angeordnete Nocken vorgesehen. Dagegen ergibt sich die zweckmäßige Anzahl von Keilen bspw. bei einer Nockenwelle für einen Verbrennungsmotor vorteilhafterweise nach der Anzahl der Zylinder, die der Motor aufweist, für den die Nockenwelle bestimmt ist. So weisen für einen Vierzylindermotor bestimmte Nocken vorzugsweise vier, für einen Sechszylindermotor sechs Keile auf.

Bezugszahlenliste

1 Welle

2 Nocken

3 Bohrung

4 Keile

5 Bezugsfläche

6 Fügespalt

7 Dorn

8 Nockengreifer

9 Arbeitselement

10 Schwenkvorrichtung

11 Meßvorrichtung

12 Gegenhaitevorrichtung

13 Vergleichsgerät