Die Erfindung betrifft Hohlkörper mit mindestens zwei ovalen Hülsen und jeweils einem zwischen zwei Hülsen angeordneten ringförmigen Verbindungssteg, wobei die äußeren Umfangsflächen der Hülsen zumindest im Bereich des kleineren Radius über die Verbindungsstege überstehen und der Überstand im Scheitelpunkt des kleineren Radius größer ist als in den übrigen Bereichen und der Umfang des ringförmigen Verbindungssteges kleiner ist als der Umfang der ovalen Hülsen, sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Hohlkörper.

Ein Beispiel für solche Hohlkörper, anhand dessen die Erfindung beschrieben wird, auf das die Erfindung aber nicht beschränkt ist, sind Anordnungen von mindestens zwei Nocken, sogenannte Nockenpakete oder -gruppen. Bei gefugten Hohlnockenwellen ist es bekannt, zumindest jeweils zwei Nocken zu Gruppen zusammenzufassen, wobei die einzelnen Nocken der Gruppe durch Verbindungshülsen miteinander verbunden sind.

In der EP 0 213 529 werden solche Nockengruppen beschrieben, bei denen die Nocken und die dazwischen angeordneten Verbindungshülsen gleiche Innendurchmesser haben. Beim Auffügen solcher Nockengruppen auf ein Rohr, wobei die unter den Nockengruppen liegenden Rohrabschnitte plastisch, die Rohrgruppen jedoch nur elastisch verformt werden, so daß durch das Rückfedern der Nockengruppen der den Kraftschloß zwischen den beiden Teilen bewirkende Druck erzeugt wird, müssen sehr hohe Drücke angewendet werden.

Um diese hohen Drücke zu vermeiden, werden in der EP 0 309 899 Nockengruppen vorgeschlagen, bei denen die Nocken größere Innendurchmesser als die Verbindungshülsen haben, so daß beim Aufweiten nur die Verbindungshülsen kraftschlüssig erfaßt werden, wodurch besonders dann, wenn diese Verbindungshülsen dünnwandig sind, deutlich herabgesetzte Verformungskräfte erforderlich sind.

Deraitige bekannte Nockenpakete werden üblicherweise gegossen oder gesintert oder aus einem Vollprofil hergestellt.

Die Herstellung solcher Nockengruppen ist sehr aufwendig.

Das Problem der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung von Nockenpaketen, die wenig aufwendig hergestellt werden können, leichter sind als die bekannten Nockengruppen und Vorteile in der mechanischen Bearbeitung der Nocken bietet sowie der Vorschlag eines Verfahrens zur Herstellung solcher Nockenpakete.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein vorbeschriebener Hohlkörper aus duktilem Material besteht, seine Hülsen und Verbindungsstege über den Umfang jewels im wesentlichen gleichmäßige Wandstärken aufweisen und die Wandstärke des Verbindungssteges zumindest teilweise höchstens um einen solchen Betrag größer ist als die der Hülsen, daß die Querschnittsfläche von Hülsen und Verbindungssteg gleich ist, sowie durch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Hohlkörpers aus einem Rohr, das zunächst über seine gesamte Länge zu einem der Form der Hülsen entsprechenden Ovalrohr umgeformt wird, bei dem das Rohr in bestimmten Abständen abschnittsweise zu einem Ring mit vorgegebenem Innendurchmesser umgeformt wird, wobei jeweils ein Verbindungssteg zwischen den Hülsen gebildet wird.

Ein solcher Hohlkörper hat gegenüber den bekannten Nockengruppen den Vorteil, daß er aus preiswertem Vormaterial einfach und rationell hergestellt werden kann und leichter ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Material zwischen Hülsen und Verbindungssteg im Bereich der kleineren Radien teilweise abgetrennt, z. B. abgeschert. Wähend bei den bekannten Nockengruppen die Nocken keinen Versatz der Nockenspitzen über den Umfang aufweisen, können bei den erfmdungsgemäßen Hohlkörpern die Scheitelpunkte der kleineren Hülsenradien können über den Umfang um vorbestimmte Winkelgrade gegeneinander versetzt sein. Wenn der Verbindungssteg in den Bereichen, in denen der Überstand größer ist als die Wandstärke der Hülsen, seitlich in den Hülseninnenraum hineinragt, ist dadurch eine vorteilhafte Abstützung der Hülsen im Bereich der kleineren Radien gegeben.

Während bei herkömmlichen Nocken konkave Laufbahnbereiche durch Schleifen hergestellt werden müssen, können diese erfϊndungsgemäß, ggf. nach normaler Schleifbearbeitung der Nockenlaufflächen durch Eindrücken der Hülsen unterhalb des Scheitels der kleineren Radien auf sehr einfache Weise hergestellt werden. Wenn ein solcher Hohlkörper mehrere Verbindungsstege aufweist, z. B. auch solche auf den Außenseiten der seitlichen Hülsen, fluchten deren kreisförmige Innenoberflächen miteinander. Die ringförmigen Verbindungsstege können vorteilhaft als Radiallager für solche Hohlkörper ausgebildet werden. Es ist aber auch möglich, daß koaxial zu den Verbindungsstegen weitere Ringelemente vorgesehen sind, deren Innendurchmesser größer ist als der der Verbindungsstege, und daß diese Ringe als Funktionselemente ausgebildet sind, z. B. als Axial- oder Radiallager, Verstellmehrkante, Flanschteile usw.. Derart ausgebildete Hohlkörper können direkt als Nockenwellen eingesetzt werden. Wenn sie für bestimmte Anwendungsfälle keine genügende Festigkeit bzw. Steifigkeit aufweisen, kann vorteilhaft in ihrem Innenraum ein Stützrohr angeordnet werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn solche Hohlkörper auf einem Rohr kraftschlüssig aufgefugt werden, beispielsweise durch hydraulisches Aufweiten des Rohres. Solche als Nockenpakete einsetzbare Hohlkörper haben den Vorteil, sehr preisgünstig und mit hoher Präzision hergestellt werden zu können, ohne daß sie nach dem Umformen einer Nachbearbeitung der Bohrungen und der Außenkontur bedürfen. Besonders vorteilhaft ist die Umformung einer mehrere Meter langen Rohrstange zu einer Vielzahl von solchen Nockenpaketen, wobei nach dem Umformen die Nockenpakete einzeln oder in Gruppen von dieser Rohrstange abgetrennt werden können.

Besonders für das Auffügen solcher Nockenpakete auf Rohren zu Hohlnockenwellen bieten die erfmdungsgemäßen Hohlkörper besondere Vorteile. Sie ermöglichen eine vereinfachte Halterung in der Aufweitevorrichtung und bessere Winkeltoleranzen sowie geringere Lagertoleranzen im Vergleich zu konventionell hergestellten Mehrfachnocken. Außendem können solche Nockenpakete vor dem Fügen fertig bearbeitet z. B. geschliffen oder gehärtet werden. Sie bieten vorteilhaft die Möglichkeit relativ schmaler Nockenscheiben, die dicht nebeneinander angeordnet werden können, da durch das Abtrennen im Bereich der kleineren Radien, d. h. der Nockenspitzen keine platzbeanspruchenden Materialübergänge erforderlich sind.

Durch die einstückige Verbindung der durch die Hülsen gebildeten Nocken und der als Fügestellen dienenden Verbindungsstege ist eine Verbesserung des übertragbaren Drehmoments möglich. Da nur die Verbindungselemente beim Fügen aufgeweitet werden, sind die Nockenkonturen durch die Aufweitung nicht beeinflußt und können keine qualitative Beeinträchtigung erfahren.

Die Einschnitte neben den Nockenerhebungen, d. h. im Bereich der kleineren Radien des Ovals beidseitig der Nockenbreite, können vorteilhaft duch Abscheren des Materials beim twistenden Umformen dargestellt werden. Die erfindungsgemäßen Hohlkörper können vorteilhaft durch Kaltumformung sowohl für das Zurückstauchen der Verbindungsstege als auch für das twistende Umformen der Nockenspitzen hergestellt werden, wobei als Umformverfahren beispielsweise Pressen, Hämmern oder eine Kombination beider Verfahren möglich ist. Vorteilhaft wird beim twistenden Umformen und Rückstauchen über einem Kalibrierdorn im Zentrum des Hohlkörpers gearbeitet, wodurch die erforderlichen Aufweittoleranzen in günstiger Weise geschaffen und eingehalten werden können.

Das Härten der Nocken-Laufflächen, beispielsweise durch Elektronenstrahl- oder Laserverfahren, ist vor dem Auffügen, d. h. vor dem Aufweiten, aber auch danach möglich, da die Aufweitbereiche deutlich von den zu härtenden Nockenlaufflächen getrennt sind. Bei vorherigem Härten wird auf diese Weise kein Härteverlust durch das Aufweiten verursacht. Die Mehrfachnockenanordnung ermöglicht eine schnellere, weniger aufwendige und präzisere Montage, wobei die Bearbeitbarkeit ganzer Nockenpakete vor dem Auffugen vorteilhafte Maßhaltigkeit, besonders auch in bezug auf die Winkeltoleranzen ermöglicht. Die Vergrößerung der Wandstärke der Verbindungsstege und die Möglichkeit der breitenden Verformung in die Hülseninnenräume hinein ermöglicht eine steifere Konstruktion des Hohlkörpers insgesamt.

Die als Pakete hergestellten Mehrfachnocken bieten günstige Voraussetzungen, um für eine variable Ventilsteuerung angewendet zu werden. Die Nockenpakete können als Rohrhülsen auf der Welle drehbar und verschiebbar angeordnet werden.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausfuhrungsbeispiels näher erläutert werden, das in der Zeichnung dargestellt ist. Hierbei zeigt

Fig. 1 ein in Nockenform verformtes Rohr in perspektivischer Darstellung;

Fig. 2 die Perspektionsansicht eines Hohlkörpers, der abwechselnd aus Verbindungsstegen und nockenförmigen Hülsen besteht;

Fig. 3 mehrere erfindungsgemäße Hohlkörper mit nockenförmigen Hülsen, Verbindungsstegen und Funktionselementen in perspektivischer

Darstellung, die einstückig aus einem langen Rohr hergestellt sind;

Fig. 4 eine andere Ausfuhrungsform eines erfindungsgemäßen Hohlkörpers in seitlicher Schnittansicht, der auf ein Rohr aufgefugt ist und

Fig. 5 den Querschnitt eines erfindungsgemäßen Hohlkörpers mit einem durch Eindrücken erzeugten, teilweise konkaven Nockenprofil.

Die in der Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispiele des erfindungsgemäßen Hohlkörpers 1 werden aus einem Rohr aus duktilem Material hergestellt, wobei in einem ersten Arbeitsschnitt das Rohr über seine gesamte Länge zu einem nockenförmigen Rohr 2 verformt wird, wie es in Fig. 1 dargestellt ist.

Fig. 2 zeigt einen Hohlkörper, bei dem beidseitig neben den nockenförmigen Hülsen 3 ringförmige Verbindungsstege 4 durch Umformung gebildet sind. Im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel ist der radiale Überstand der nockenförmigen Hülse über den ringförmigen Verbindungssteg generell, besonders aber im Bereich des kleineren Radius, d. h. im Bereich der Nockenspitze 5 sehr deutlich ausgebildet.

Die Umformung der Verbindungsstegbereiche aus dem ursprünglich einheitlich nockenförmigen Rohrprofil 2 kann besonders vorteilhaft auf kaltem Wege erfolgen, beispielsweise durch Hämmern, Pressen oder einer Kombination beider Umformverfahren. Da die entsprechenden Rohrabschnitte vorher einen größeren Umfang aufwiesen, ergibt sich bei der Umformung zu dem ringförmigen Verbindungssteg 4 mit kleinerem Umfang wegen der Volumenkonstanz eine entsprechend größere Wandstärke. Im wesentlichen ist diese Wandstärke aber über den Umfang

weitgehend gleichmäßig und so bemessen, daß die Querschnittsfläche des ringförmigen Verbindungssteges 4 in etwa gleich der Querschnittsfläche der nockenförmigen Hülse 3 ist.

Wenn wie im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel der radiale Überstand der Nockenspitze 5 über den ringförmigen Verbindungssteg 4 größer ist als die Wandstärke der nockenförmigen Hülse 3, ergibt sich ein Überstandshohrraum 6. Das Trennen der Materialien zwischen den Seitenflächen der ringförmigen Verbindungsstege 4 und den nockenförmigen Hülsen 3 kann durch Einschnitte auf der Rohroberfläche vorbereitet, jedoch auch in einfacher Weise durch Abscheren während der Verformung erfolgen, wodurch in Axialrichtung keine Zwischenräume zwischen Verbindungsstegen 4 und Hülsen 3 entstehen. Durch entsprechendes Steuern der Umformung bei der Herstellung der ringförmigen Verbindungsstege kann erreicht werden, daß im Bereich der Überstandräume 6 das Material der Verbindungsstege 4 breitend verformt wird, so daß sich in diesem Bereich die Seitenflächen der Verbindungshülsen 4 in den Überstandshohlraum 6 der Hülsen 3 hineinerstrecken. Dadurch kann im Übergangsbereich eine zusätzliche Abstützung des entsprechenden Bereiches der Hülse bewirkt werden.

Im dargestellten Beispiel sind in Fig. 2 auf beiden Seiten vor den seitlichen Hülsen 3 Verbindungsstege 4 vorgesehen. Es ist jedoch auch möglich, daß bei einem solchen Hohlkörper die jeweiligen nockenförmigen Hülsen die äußersten Elemente darstellen.

Durch entsprechende Ausgestaltung des Umformverfahrens, beispielsweise durch seitliches Einschneiden oder Einkerben, kann ein sehr scharfkantiger Übergang zwischen Verbindungsstegen 4 und nockenförmigen Hülsen 3 dargestellt werden. Dies hat den Vorteil, daß solche Anordnungen in Axialrichtung sehr exakt und kompakt ausgebildet werden können, da keine weichen Konturübergänge entstehen. Bei Ausfuhrungsbeispielen mit mehr als einem Verbindungssteg fluchten die Innendurchmesser der Verbindungsstege 3 in Axialrichtung. Dies ist bei mindestens zwei Verbindungsstegen erforderlich, wenn der Hohlkörper durch ein inneliegendes Stützrohr verstärkt oder auf ein innenliegendes Rohr aufgefugt werden soll. Wenn nicht alle Verbindungsstege dieser Forderung entsprechen, müssen die Innendurchmesser der übrigen Verbindungsstege

größer sein als die der fluchtenden und dürfen auch nicht teilweise in diese Flucht hineinragen.

Im Ausführungsbeispiel, das in Fig. 3 dargestellt ist, sind die Nockenspitzen 5 teilweise gegeneinander versetzt. Diese Nockenspitzen waren im ersten Schritt, wie in Fig. 2 gezeigt, alle gleich ausgerichtet. Die Umformung zum Versatz der Nockenspitzen 5 kann ebenfalls durch Kalt- Verformungsverfahren erfolgen und erlaubt eine weitestgehende Beibehaltung der Nocken-Grundform.

Im Ausfiihrungsbeispiel in Fig. 3 sind auch noch andere Funktionselemente vorgesehen. Es ist möglich, einstückig mit dem Hohlkörper 1 auch beispielsweise Verstellvielkante 7, im Ausfuhrungsbeispiel ein Verstellvierkant 7, Radiallager 8, Axiallager 9 und Flanschteile 10 (siehe hierzu Fig. 4) herzustellen.

Wie in der Seitenansicht des Längsschnittes in Fig. 4 erkennbar, können die Radiallager 8 und die Flanschteile 10 an Teilen ausgebildet werden, deren Innendurchmesser mit dem der kleinsten fluchtenden Verbindungsstege gleich sind, d. h. bei einem eingeschobenen Stützrohr oder einem Innenrohr 11, auf das der Hohlkörper zur Bildung einer aufgebauten Hohlwelle aufgefügt ist, form- bzw. kraftschlüssig anliegen. Verstellvielkante 7 und Axiallager 9 liegen mit ihrem Innendurchmesser nicht an dem innenliegenden Rohr an.

Hohlkörper 1 können einzeln oder einstückig mehrfach hintereinanderliegend als Antriebswellen benutzt werden. Solche Hohlkörper können vorteilhaft modulweise aus einem langen Rohr einstückig hergestellt werden und je nach Bedarf von diesem abgetrennt werden. Wenn solche Hohlkörper 1 durch Auffügen auf ein innenliegendes Rohr zur Herstellung gefugter Hohlwellen, beispielsweise Hohlnockenwellen verwendet werden, ist eine besonders gute Maßhaltigkeit der Innendurchmesser der Fügeflächen besonders wichtig. Diese kann vorteilhaft durch Umformung über einem innenliegenden Kalibrierdorn erzielt werden.

Eine ggf. erforderliche Bearbeitung der Hohlkörper, beispielsweise durch Schleifen, Polieren, Härten usw. kann vor dem Auffügen erfolgen, wodurch

sich eine Nachbearbeitung nach der Herstellung einer aufgebauten Welle erübrigt. Hierbei hat der erfindungsgemäße Hohlkörper den Vorteil, daß die oberflächenbehandelten oder -bearbeiteten Teile beim Auffügen nicht verformt werden, wodurch sich eine Beeinträchtigung der Bearbeitungsergebnisse vermeiden läßt. Die Bearbeitung kann aber auch nach dem Auffügen erfolgen, wenn dies in besonderen Fällen Vorteile für das Gesamtprodukt ermöglicht.

In Fig. 5 ist der Querschnitt eines Hohlkörpers dargestellt, bei dem ein Abschnitt unterhalb des Scheitels des kleineren Radius durch Eindrücken verformt wurde, der durch die Bezugsziffer 12 bezeichnet ist. Ein Anwendungsbeispiel für eine solche Ausbildung sind z. B. Nockenprofile mit konkaver Lauffläche, wie sie beispielsweise bei der Kipphebelsteuerung von Ventilen erforderlich sein kann. Herkömmlich werden solche konkaven Nockenlaufflächen durch Schleifen hergestellt, was wegen der geometrischen Verhältnisse besonders schwierig und aufwendig ist. Bei den erfindungsgemäßen Hohlkörpern ist dies durch einfaches Eindrücken der entsprechenden Bereiche möglich, weil das duktile Material eine gleichförmige Wandstärke aufweist, die besonders einfache Voraussetzungen für diese spanlose Verformung bietet. Während im dargestellten Beispiel diese Eindrückung 12 nur einseitig vorliegt, kann sie selbstverständlich auch beidseitig des Scheitelpunktes , symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildet sein.

Die erfindungsgemäßen Hohlkörper haben gegenüber herkömmlichen Nockenpaketen den Vorteil einer deutlichen Gewichtsersparnis. Durch die einstückige Ausbildung, unterstützt durch die Vergrößerung der Wandstärke der Verbindungsstege 4 im Zuge der Umformung, bieten solche Hohlkörper auch eine hohe Festigkeit und Steifigkeit.