DE102005036681A1 - Transmission for motor vehicle, has main or output shaft composed of base body and two toothed wheels that are fabricated together or in distinct manner and are fixed on shaft by press fitting - Google Patents

Transmission for motor vehicle, has main or output shaft composed of base body and two toothed wheels that are fabricated together or in distinct manner and are fixed on shaft by press fitting Download PDF

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Abstract

The transmission has a main or output shaft (1a) composed of a base body (10) and two toothed wheels (3a, 4a). The wheels (4a, 3a) are fabricated together or in distinct manner and are fixed on the shaft by press fitting, in axial direction, against axial stops (10a, 10b). Connections are formed between seat zones of shafts (11, 12) as well as between seat zones of hubs (13, 14) of the wheels (3a, 4a). An independent claim is also included for a method for fabricating a shaft.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mindestens zwei Drehmoment übertragenden Wellen, wie Haupt- oder Abtriebswelle, Vorgelegewelle oder dergleichen, mit mindestens je einem fest und zur unmittelbaren Drehmomentübertragung vom Zahnrad auf die Welle und umgekehrt darauf vorgesehenen Zahnrad, sowie auf Verfahren zur Herstellung solcher Wellen.The The invention relates to a transmission, in particular for motor vehicles, with at least two torque transmitting Shafts, such as main or output shaft, countershaft or the like, with at least one fixed and one for direct torque transmission from the gear to the shaft and vice versa provided gear, as well to methods of making such waves.

Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung solcher Wellen besteht darin, dass diese einteilig mitsamt den erwähnten Zahnrädern zunächst als Schmiederohling hergestellt werden. Danach erfolgt eine aufwändige Bearbeitung der verschiedenen Funktionsabschnitte, wie der Verzahnungsbereiche für die Synchronisationseinrichtungen, der Lagersitze, der Lagerlaufbahnen und der Gewinde. So müssen z.B. für jeden der einzelnen Bearbeitungsschritte das gesamte relativ große und sperrige Teil transportiert und an den diversen Bearbeitungsstellen bzw. Maschinen damit hantiert werden und es muss für alle Abschnitte ein einheitlicher, relativ hochwertiger und damit teurer Werkstoff verwendet werden, der aber außerdem eine Kompromisslösung darstellt, da nicht für die einzelnen Funktionsstellen bzw. -abschnitte die optimalen Werkstoffe eingesetzt werden können. Diese bisherigen Wellen sind nicht nur, wie bereits erwähnt, in der Herstellung sehr aufwändig, sondern darüber hinaus relativ teuer, haben ein hohes Gewicht und sind umständlich in der Handhabung. Außerdem begrenzen derartige Wellen den Konstruktionsspielraum eines Getriebes erheblich, insbesondere wenn zwei solcher Zahnräder auf der Welle vorgesehen sind, da dazwischen keine relativ dazu verdrehbaren Funktionskörper, wie Losräder, Synchronisationseinrichtungen, Lager oder dergleichen vorgesehen werden können.One known method for producing such waves is that they are produced in one piece together with the aforementioned gears initially as Schmiederohling become. Thereafter, a complex Processing of the various functional sections, such as the gearing areas for the synchronization devices, bearing seats, bearing races and threads. For example, for each the individual processing steps the whole relatively large and bulky Part transported and at the various processing points or machines be dealt with and it must be consistent for all sections, relatively high quality and therefore expensive material can be used, but as well a compromise solution represents, as not for the individual functional points or sections the optimal materials can be used. These previous waves are not only, as already mentioned, in the production very complex, but about that Beyond relatively expensive, have a high weight and are awkward in handling. Furthermore Such shafts limit the design latitude of a transmission considerably, especially if two such gears provided on the shaft are, since in between no relatively rotatable functional body, such as Loose wheels, synchronization devices, Bearings or the like can be provided.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bisher bekannt gewordenen Getriebe und deren Wellen zu vermeiden und sowohl bei Getrieben als auch bei Wellen allgemein und auch bei Wellen für Getriebe die Herstellung zu vereinfachen, d.h. auch preiswerter und besser handhabbar zu gestalten. Außerdem soll ermöglicht werden, für einzelne Funktionsabschnitte die optimalen Werkstoffe einzusetzen, an der Welle Gewicht und damit Kosten einzusparen, sowie die Konstruktionsmöglichkeiten von Getrieben zu erweitern. Weiterhin soll es mit einer weit gesteigerten Flexibilität im Aufbau der Welle möglich sein, z.B. mit der Kombination verschiedener Zahnräder auf dem gleichen Wellengrundkörper, das Getriebe an die jeweilige Motorcharakteristik bzw. Leistungsklasse anzupassen.Of the Present invention was based on the object, the disadvantages of Previously known gearbox and their waves to avoid and both gears and shafts in general and also at waves for Transmission to simplify the manufacture, i. also cheaper and easier to handle. It should also be possible to for individual Functional sections to use the optimal materials, at the Wave weight and thus save costs, as well as the design possibilities from transmissions to expand. Furthermore, it should be with a far increased flexibility possible in the construction of the shaft be, e.g. with the combination of different gears on the same shaft body, the gearbox to the respective engine characteristics or performance class adapt.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erzielt, dass wenigstens eine der Wellen aus einem Wellengrundkörper und mindestens einem für sich zumindest im wesentlichen fertig bearbeiteten Zahnrad besteht, das durch axiales Aufpressen mittels seines hohlen Nabenkörpers, auf einem Sitz am Wellengrundkörper über eine reibschlüssige Verbindung das dort anstehende Antriebsdrehmoment, also das Eingangsmoment übertragend, auf der Welle festgelegt ist.According to the invention this is achieved in that at least one of the waves from a wave body and at least one for is at least substantially finished gear, by axial pressing by means of its hollow hub body, on a seat on the shaft body about a friction Connection the drive torque present there, thus transmitting the input torque, is fixed on the shaft.

Herstellungsmäßig einfach und wirtschaftlich vorteilhaft herstellbar ist eine solche Welle u.a. deshalb, weil sowohl der Wellensitz als auch die Nabensitze kreisförmig ausgebildet werden können, also im Gegensatz zu polygonförmigen Sitzen oder durch Aufweiten einer hohlen Welle sehr günstig produzierbar sind.Easy to manufacture and economically advantageous to produce such a wave et al that's because both the shaft seat and the hub seats circular can be trained in contrast to polygonal Sitting or by expanding a hollow shaft very cheap to produce are.

Zur Bildung einer solchen Drehmoment übertragenden Verbindung, die durch axiales Aufpressen eines Zahnrades mit relativ schmaler Nabe, deren axiale Breite die der Verzahnung zumindest nicht wesentlich überschreitet und die die Übertragung der in einem Getriebe auftretenden hohen Drehmomentwerte vom Zahnrad auf die Welle und umgekehrt sichert, können sich Verfahren oder die Anwendung von Werkzeugen und Vorrichtungen zur Durchführung solcher Verfahren besonders eignen, wie sie in mindestens einer der DE-Patentanmeldungen 198 31 333, 199 38 791 bzw. 101 01 539 beschrieben sind und deren Inhalte in die vorliegende Anmeldung mitaufgenommen seien.to Formation of such a torque-transmitting compound, the by axially pressing a gear with a relatively narrow hub whose axial width of the teeth at least not significantly exceeds and the transfer the high torque values of the gear occurring in a transmission secures to the shaft and vice versa, can process or application of tools and devices for carrying out such methods in particular as described in at least one of DE patent applications 198 31 333, 199 38 791 and 101 01 539 are described and their contents were included in the present application.

Durch eine derartige Ausgestaltung eines Getriebes bzw. von Wellen hierfür werden nicht nur die eingangs erwähnten Vorteile erzielt, sondern es lassen sich auch wegen der kurzen axialen Nabenlängen erhebliche axiale Bauräume einsparen.By Such a configuration of a transmission or waves for this purpose not just the ones mentioned above Advantages achieved, but it can also be due to the short axial hub lengths considerable axial installation spaces save on.

Die Herstellung einer solchen Welle lässt sich darüber hinaus bedeutend vereinfachen, erleichtern und verbilligen sowie verbessern, indem der Wellengrundkörper in seiner Länge aus zumindest zwei Bauteilen zusammengefügt ist, z.B. zusammengeschweißt, da dann für die verschiedenen Funktionsabschnitte die optimalen Werkstoffe eingesetzt werden können.The Making such a wave is beyond that significantly simplify, facilitate and reduce costs, and improve by the wave body in its length is assembled from at least two components, e.g. welded together, because then for the various functional sections the optimal materials are used can.

Eine weitere Verbesserung und Verbilligung, die auch durch geringeren Materialeinsatz gekennzeichnet ist, ergibt sich, wenn gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal der Wellengrundkörper zumindest teilweise rohrförmig, also hohl ausgebildet ist, wobei es vorteilhaft sein kann, wenn die Sitze zum Aufpressen der Zahnräder sich auf den rohrförmigen Abschnitten befinden. Es erfolgt also die Übertragung des von der Antriebsmaschine kommenden Momentes bzw. des Eingangsmomentes vom Zahnrad über dessen Nabe auf die hohlen Bereiche des Wellengrundkörpers bzw. umgekehrt.A further improvement and cheapening, which is also characterized by lower material use, results when according to a further feature of the invention, the shaft body is at least partially tubular, so hollow, it may be advantageous if the seats for pressing the gears on the tubular sections are located. So it takes place the transmission of the coming of the prime mover torque or the input torque from the gear via the hub on the hollow areas of the Shaft main body or vice versa.

Ein solcher, zumindest teilweise rohrförmig ausgebildeter Wellengrundkörper kann sich dadurch auszeichnen, dass der Wellengrundkörper zwischen seinen beiden Endbereichen, die die geringeren Durchmesserbereiche aufweisen, hohl- bzw. rohrförmig ausgebildet ist. Dieser rohrförmige Bereich kann aus Standard-Rohrmaterial bestehen, das durch Umformen und/oder spanend bearbeitet wurde. Ein solcher Wellengrundkörper kann dadurch gebildet werden, dass die Endbereiche des Wellengrundkörpers massiv oder teilmassiv ausgebildet sind und diese Endstücke an den dazwischen befindlichen rohrförmigen Wellengrundkörper angefügt sind. Dabei kann wenigstens eines der Endstücke bzw. -bereiche des Wellengrundkörpers ebenfalls zumindest teilweise rohrförmig ausgebildet sein.One such, at least partially tubular shaped wave body can be characterized in that the shaft body between its two End regions which have the smaller diameter ranges, hollow or tubular is trained. This tubular Range can be made of standard pipe material exist that has been processed by forming and / or machining. Such a wave body can be formed by the fact that the end portions of the shaft body solid or partially formed and these end pieces located at the intervening tubular Shaft base body added are. In this case, at least one of the end pieces or areas of the shaft main body also at least partially tubular be educated.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform kann sich ergeben, wenn der Wellengrundkörper aus zwei, jeweils einen Endbereich und einen rohrförmigen Bereich aufweisenden Bauteil zusammengefügt ist, deren rohrförmige Bereiche aufeinander zu gerichtet sind und durch Zusammenfügen über deren rohrförmige Bereiche aneinander befestigt sind.A further advantageous embodiment can arise when the shaft main body of two, one each End area and a tubular Assembled component is joined, the tubular portions towards each other and by joining over the tubular portions attached to each other.

Das Zusammenfügen der Bauteile des Wellengrundkörpers kann in vorteilhafter Weise durch Schweißen erfolgen, z.B. durch Laserstrahlschweißen oder aber, was für bestimmte Anwendungsfälle besonders vorteilhaft ist, durch Reibschweißen.The Put together the components of the shaft body can be done advantageously by welding, e.g. by laser welding or but, what for particular use cases especially is advantageous, by friction welding.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn zumindest der rohrförmige Bereich durch Umformen, wie Kalt- und/oder Warmumformen, z.B. Kalt- und/oder Warmfließpressen, hergestellt ist; es kann auch wenigstens eines der Endstücke zumindest teilweise rohrförmig ausgebildet und durch Massivumformen hergestellt sein. Auch das bereits erwähnte rohrförmige Mittelstück kann durch Massivumformen hergestellt sein, wie Kalt- und/oder Warmumformen.It is also advantageous if at least the tubular portion by forming, such as cold and / or hot forming, e.g. Cold and / or Hot extrusion, is made; it can also at least one of the end pieces at least partially tubular be formed and manufactured by massive forming. That too already mentioned tubular centerpiece can be made by massive forming, such as cold and / or hot forming.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Funktionsbereiche des Wellengrundkörpers, wie Lagersitz, Verzahnung, Lagerlauffläche, Sitzbereiche für das Zahnrad, nach dem Zusammenfügen der einzelnen Teilbereiche fertig bearbeitet wird und danach das Aufpressen wenigstens eines der Zahnräder erfolgt.Advantageous It is still, if the functional areas of the shaft body, such as Bearing seat, toothing, bearing surface, seating areas for the gear, after joining the individual sections is finished and then the pressing at least one of the gears he follows.

Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal können zusätzlich zu den bereits genannten Vorteilen auch die Konstruktions- und Gestaltungsmöglichkeiten von Getriebewellen noch erweitert und optimiert werden, indem bei Getrieben, bei denen auf einer Welle zwei oder mehrere Zahnräder drehfest vorgesehen sind, im Axialbereich zwischen den zwei benachbarten Zahnrädern wenigstens ein weiterer Funktionskörper, wie

  • – Lager, insbesondere einteilige Lager
  • – Losrad
  • – Synchronisiereinrichtung
vorgesehen ist, und zwar vor der Montage zumindest des zweiten Zahnrades; hier können also auf kleinem axialen Bauraum andere Elemente zwischen den beiden Zahnrädern vorgesehen werden.According to a further feature of the invention, in addition to the advantages already mentioned, the construction and design options of gear shafts can be further expanded and optimized by at least two gears in transmissions in which two or more gears are rotatably provided on a shaft in the axial region between the two adjacent gears another functional body, like
  • - Bearings, especially one-piece bearings
  • - idler gear
  • - Synchronizer
is provided, and that before assembly of at least the second gear; So here other elements between the two gears can be provided in a small axial space.

In besonders einfacher Weise können bei erfindungsgemäßen Wellen nun auch Durchbrüche in den Zahnrädern vorgesehen werden, da diese – Gewicht und Material sparende Maßnahmen – am einzelnen Zahnrad selbst eingebracht werden können, z.B. gleich bei der Herstellung des Zahnrades. Hierfür kann sich das Massivumformen besonders eignen.In especially simple way in waves according to the invention now also breakthroughs in the gears be provided because these - weight and material-saving measures - at the individual Gear itself can be introduced, e.g. same in the production of the gear. Therefor For example, massive forming can be particularly suitable.

Weiterhin wird durch die Erfindung eine besonders vorteilhafte Möglichkeit geschaffen, bei einheitlichen Wellengrundkörpern verschiedene Zahnräder, also mit jeweils anderen Zähnezahlen aufzupressen, und somit Getriebe mit unterschiedlichen Charakteristiken mit einheitlichen Grundkörpern zu bilden, was eine preiswertere Herstellung zumindest der Grundkörper auf Grund höherer Stückzahlen ermöglicht, und eine bessere Lagerhaltung, also auch weniger logistischen Aufwand.Farther is a particularly advantageous possibility by the invention created in uniform shaft main bodies different gears, ie each with different numbers of teeth to squeeze, and thus gearboxes with different characteristics with uniform basic bodies to form what a cheaper manufacture at least the main body up Reason higher numbers allows and better storage, so less logistical effort.

Ein weiterer, besonders vorteilhafter erfinderischer Schritt besteht darin, dass bei einer Welle, z.B. einer Getriebewelle mit aufgepressten Zahnrädern der Wellengrundkörper einteilig und zumindest teilweise hohl ist, wobei ein solcher Grundkörper zumindest teilweise durch „Rundkneten", „Rundhämmem" oder einem ähnlichen Verfahren hergestellt ist, also nach einem „Druckumformverfahren". Solche Wellen sind, wie dies auch im Folgenden ersichtlich ist, sehr preiswert herzustellen. Zum „Rundkneten", wie es als Stand der Technik bekannt ist, sei verwiesen auf die Homepage www.hmp.com der Firma HMP Maschinenfabrik GmbH, Göppinger Straße 1-3, D-75179 Pforzheim vom 25.07.05. Obwohl im Folgenden dieser Teil der Erfindung vorwiegend anhand von Getriebewellen beschrieben ist, sei hervorgehoben, dass die Erfindung auch auf andere Wellen, nämlich auf Wellen allgemein gerichtet ist.One Another, particularly advantageous inventive step consists in that with a wave, e.g. a gear shaft with pressed on gears the wave body one-piece and at least partially hollow, wherein such a body at least partly by "rotary kneading", "Rundhämmem" or similar Method, ie after a "pressure forming process." Such waves are, As will be seen below, very inexpensive to produce. For "round kneading" as it stands the technique is known, please refer to the homepage www.hmp.com the company HMP Maschinenfabrik GmbH, Goeppinger Strasse 1-3, D-75179 Pforzheim vom 25.07.05. Although in the following this part of the invention is mainly described by means of transmission shafts, it should be emphasized that that the invention also applies to other waves, namely waves in general is directed.

Besonders vorteilhaft ist es, eine solche hohle Welle nicht aus einem Rohr herzustellen, sondern aus einem Vollmaterial, wie dies nachstehend noch beschrieben wird. Ein Vollmaterial erlaubt die Herstellung von erheblich preiswerteren Hohlwellen.Especially It is advantageous, such a hollow shaft not from a tube but from a solid material, as below will be described. A solid material allows the production considerably cheaper hollow shafts.

Dabei kann die Hohlwelle, also z.B. der Grundkörper durch das „Rundhämmern", „Rundkneten" oder dergleichen derart ausgebildet sein, dass zumindest eines der Enden geschlossen ist oder beide.there the hollow shaft, e.g. the basic body by the "round hammering", "swaging" or the like be formed such that at least one of the ends closed is or both.

Die Herstellung einer zumindest teilweise hohlen und einteiligen Welle, wie eines Grundkörpers für eine Getriebewelle, kann gemäß eines vorteilhaften Verfahrens dadurch erfolgen, dass zunächst ein Vorformling hergestellt wird. Der Vorformling wird zweckmäßigerweise durch Massivumformen aus einem Vollmaterial, zweckmäßigerweise einem abgetrennten Abschnitt eines Stangenmaterials hergestellt und beim Massivumformen, wie einem Fließpressverfahren ein erster Teilbereich erzeugt, der zumindest annähernd die Endform eines ersten Teilbereiches des fertigen Wellengrundkörpers erhält, und zwar mit einer „netshape" oder „near netshape" Qualität. Bei dem Massivumformvorgang wird dem Vorformling weiterhin im axialen Anschluss an den ersten Teilbereich ein Materialvorrat, also eine Materialanhäufung angeformt. Aus dieser Materialanhäufung wird dann in zumindest einem weiteren Arbeitsschritt, nämlich durch „Rundhämmern", „Rundkneten" oder dergleichen, der weitere Teilbereich des zumindest annähernd fertigen Wellengrundkörpers gefertigt, zweckmäßigerweise ebenfalls mit einer „netshape" oder „near netshape" Qualität.The production of an at least partially hollow and one-piece shaft, such as a base body for a gear shaft, can be carried out according to an advantageous method in that first a preform is produced. The preform is expediently produced by massive forming of a solid material, expediently a separated section of a bar material, and in massive forming, such as an extrusion molding process, producing a first partial area which at least approximately receives the final shape of a first partial area of the finished corrugated main body, with a "netshape" or "Near netshape" quality. In the massive forming operation, the preform is further formed in the axial connection to the first portion of a material supply, ie an accumulation of material. From this accumulation of material is then in at least one further step, namely by "round hammers", "swaging" or the like, the further portion of the at least approximately finished shaft base body manufactured, expediently also with a "netshape" or "near netshape" quality.

Der durch Massivumformen hergestellte Vorformling wird zumindest teilweise hohl ausgebildet, also sowohl der Bereich des Materialvorrates, als auch der zumindest annähernd der Endform des ersten Teilbereiches des Wellengrundkörpers entsprechende Teilbereich bis zumindest annähernd zu seinem Wellenendbereich hin. Es kann aber auch der Wellenendbereich hohl ausgebildet sein, mithin der gesamte Vorformling.Of the By preforming produced by massive forming is at least partially hollow, so both the area of material stock, as well as at least approximate the final shape of the first portion of the wave body corresponding Partial area to at least approximate towards its shaft end area. But it can also be the shaft end be formed hollow, hence the entire preform.

Wie bereits erwähnt, wird sodann durch „Rundhämmern" bzw. „Rundkneten" oder dergleichen aus der hohlen Materialanhäufung der weitere, hohle Teilbereich – u.a. unter Verwendung von Dornen oder dergleichen zur Erzeugung der hohlen Innenkontur – hergestellt. Dabei wird der entsprechende Endbereich nach Herausziehen des (letzten) Dornes gebildet. Dieser Endbereich kann nun hohl verbleiben, oder durch „Rundhämmern", „Rundkneten" oder dergleichen sodann verschlossen werden, und zwar vorteilerhafterweise zumindest flüssigkeitsdicht, zweckmäßigerweise jedoch gasdicht, sodass, was für manche Anwendungsfälle erwünscht ist, beim Betrieb der Getriebewelle kein Öl in die Welle selbst eintreten kann.As already mentioned, is then by "round hammers" or "swaging" or the like from the hollow material accumulation the other, hollow part - u.a. using thorns or the like to produce the hollow Inner contour - made. In this case, the corresponding end area after removing the (last) Thorn formed. This end can now remain hollow, or by "round hammers", "swaging" or the like then be closed, and indeed advantageously at least liquid-tight, expediently but gas-tight, so what, what many use cases he wishes is, during operation of the gear shaft no oil entering the shaft itself can.

Wird die Welle aus einem Vorformling hergestellt, der durchgehend hohl ist, so kann, falls erforderlich, auch der Endbereich des ersten Teilbereiches durch „Rundhämmern" verschlossen und somit abgedichtet werden.Becomes the shaft is made from a preform that is hollow throughout is, so if necessary, also the end of the first Partial area closed by "round hammers" and thus sealed.

Besonders vorteilhaft und wirtschaftlich günstig für die Herstellung insbesondere einer Getriebewelle ist es, wenn bei einem ersten Teilbereich durch Massivumformen und bei einem weiteren Teilbereich durch „Rundhämmem" oder „Rundkneten" oder dergleichen wenigstens einzelne der nachfolgend angeführten Funktionsflächen bzw. -abschnitte zumindest annähernd auf Fertigmaß gebracht sind

  • – Lagersitz für die Lagerung und Zentrierung der Getriebewelle
  • – Bereiche zur Bildung der Synchronisationsverzahnungen
  • – Lagerlauffläche für die Wälzkörper zur Lagerung der Losräder
  • – Nabensitzbereich für ein axial aufpressbares Zahnrad
It is particularly advantageous and economically favorable for the production of a gear shaft in particular if at least some of the following functional surfaces or sections at least approximately to finished dimension at a first portion by massive forming and another portion by "Rundhämmem" or "swaging" or the like are brought
  • - Bearing seat for the storage and centering of the gear shaft
  • - Areas for forming the synchronization teeth
  • - bearing surface for the rolling elements for the storage of the idler gears
  • - Nabensitzbereich for an axially aufpressbares gear

Es ist besonders vorteilhaft und zweckmäßig, sowohl hinsichtlich des Materialeinsatzes als auch hinsichtlich einer rationellen und preiswerten Herstellung, wenn Wellengrundkörper gemäß der vorliegenden Erfindung mit Zahnrädern versehen werden, die nach mindestens einem der in den DE-Patentanmeldungen 198 31 333, 199 38 791 bzw. 101 01 539 beschriebenen Verfahren aufgebracht werden.It is particularly advantageous and expedient, both in terms of Use of materials as well as with regard to a rational and inexpensive production, when wave body according to the present Invention with gears provided according to at least one of the in DE patent applications 198 31 333, 199 38 791 or 101 01 539 described method become.

Anhand der 1 bis 4 sei die Erfindung am Beispiel einer Haupt- oder Abtriebswelle für ein KFZ-Getriebe näher erläutert.Based on 1 to 4 Let the invention be explained in more detail using the example of a main or output shaft for a motor vehicle transmission.

Dabei zeigtthere shows

1 eine Haupt- oder Abtriebswelle 1 im Schnitt gemäß dem Stand der Technik, 1 a main or output shaft 1 in section according to the prior art,

2 die Haupt- oder Abtriebswelle 1a gemäß der Erfindung. 2 the main or output shaft 1a according to the invention.

3 einen Vorformling für einen Wellengrundkörper 3 a preform for a wave body

4 einen Wellengrundkörper, dessen erster Teilbereich durch Massivumformen und dessen weiterer Teilbereich durch „Rundkneten" bzw. „Rundhämmern" zumindest annähernd auf seine Endform (netshape oder near netshape) gebracht ist. 4 a wave main body whose first portion is brought by massive forming and its other part by "round kneading" or "round hammers" at least approximately to its final shape (netshape or near netshape).

Die Haupt- bzw. Abtriebswelle 1 gemäß 1 ist einteilig als Schmiedeteil hergestellt und hat die bearbeiteten Funktionskörper bzw. -bereiche:
die Verzahnungen 2 für die Synchronisiereinrichtungen,
die Zahnräder 3, 4,
die Lagerlaufflächen 5 für die Wälzkörper, z.B. eines Nadellagers zur Lagerung der Losräder,
die Lagersitze 6 zur Lagerung der Getriebewelle,
das Gewinde 7 zur Befestigung eines Lagerabtriebsflansches.The main or output shaft 1 according to 1 is manufactured in one piece as a forged part and has the processed functional bodies or areas:
the gears 2 for the synchronizers,
the gears 3 . 4 .
the bearing surfaces 5 for the rolling elements, for example a needle bearing for supporting the idler gears,
the bearing seats 6 for mounting the gear shaft,
the thread 7 for mounting a Lagerabtriebsflansches.

Die Haupt- oder Abtriebswelle 1a gemäß der Erfindung entsprechend 2 besteht aus einem Wellengrundkörper 10 und zwei darauf befestigten Zahnrädern 3a und 4a, die jeweils für sich bzw. getrennt hergestellt sind und die durch axiales Aufpressen gegen einen axialen Anschlag 10a, 10b, z.B. mittels Verfahren oder unter Anwendung von Werkzeugen und Vorrichtungen, wie sie in mindestens einer der DE-Patentanmeldungen gemäß den DE-OS'en 198 31 333, 199 38 791 oder 101 01 539 beschrieben sind, auf der Welle 10 befestigt sind. Zwischen den Wellensitzbereichen 11, 12 sowie den Nabensitzbereichen 13, 14 der Zahnräder 3a und 4a sind somit drehmomentfeste, das Eingangs- bzw. Antriebsmoment übertragende Verbindungen geschaffen. Die axiale Länge der Naben 15, 16 entspricht zumindest annähernd derjenigen der Verzahnungen 3a' und 4a'. Der Wellengrundkörper 10 ist zumindest teilweise hohl bzw. hülsenförmig ausgebildet und besteht aus drei Bauteilen 17, 18, 19, die über Verbindungsstellen 20, 21 zusammengefügt sind. Die Verbindungen können durch Schweißung gebildet sein, z.B. durch Laserschweißen oder Reibschweißen oder dergleichen.The main or output shaft 1a according to the invention accordingly 2 consists of a wave body 10 and two attached to it gears 3a and 4a , which are each made separately or separately and by axial pressing against an axial stop 10a . 10b , For example by means of methods or using tools and devices, as described in at least one of the DE patent applications according to DE-OS'n 198 31 333, 199 38 791 or 101 01 539, on the shaft 10 are attached. Between the shaft seating areas 11 . 12 as well as the hub seating areas 13 . 14 the gears 3a and 4a are thus torque-fixed, the input or drive torque transmitting compounds created. The axial length of the hubs 15 . 16 at least approximately corresponds to that of the teeth 3a ' and 4a ' , The wave body 10 is at least partially hollow or sleeve-shaped and consists of three components 17 . 18 . 19 that have connection points 20 . 21 are joined together. The connections may be formed by welding, for example by laser welding or friction welding or the like.

Es ist ersichtlich, dass die getrennte Herstellung von Wellengrundkörper 10 und den Zahnrädern 3a und 4a einfacher ist und ebenso die Handhabung. Darüber hinaus kann für einzelne Funktionen der geeignete Werkstoff und die geeigneten Bearbeitungsverfahren eingesetzt werden. Die Welle ist auch erheblich leichter als die gemäß dem Stand der Technik entsprechende 1; es wird Material gespart und die Kosten sind insgesamt erheblich geringer.It can be seen that the separate production of wave body 10 and the gears 3a and 4a is easier and also the handling. In addition, the appropriate material and the appropriate processing methods can be used for individual functions. The shaft is also considerably lighter than that according to the prior art 1 ; Material is saved and the costs are considerably lower overall.

Die beiden Endstücke 17, 19 können durch Massiv-Umformen, wie Kalt- und/oder Warmfließpressen, hergestellt und es können auch beide Endbereiche hohl bzw. rohrförmig ausgebildet sein. Als vorteilhafte Herstellungsmöglichkeiten können sich in bestimmten Fällen das „Hydroforming" das „Rundkneten", das Innenhochdruckumformen oder das „hohle Querkeilwalzen" eignen. In gleicher Weise kann auch das Mittelstück 18 hergestellt werden. Zweckmäßigerweise werden die Funktionsbereiche 2a, 5a, 6a, 7a sowie die Sitze 11, 12 nach dem Zusammenfügen der Welle bearbeitet bzw. fertig bearbeitet, woraufhin das Aufpressen der Zahnräder erfolgt.The two tails 17 . 19 can be made by massive forming, such as cold and / or hot extrusion, and it can also be both end portions hollow or tubular. Advantageous production possibilities may in certain cases be "hydroforming", "rotary kneading", hydroforming or "hollow cross wedge rolling." In the same way, the middle piece can also be used 18 getting produced. Conveniently, the functional areas 2a . 5a . 6a . 7a as well as the seats 11 . 12 machined after the assembly of the shaft or finished, whereupon the pressing of the gears takes place.

Die Erfindung ermöglicht auch – vor dem Aufpressen – die Einbringung von axialen Durchbrüchen 22 im Zahnrad 3a, was eine Materialeinsparung und Gewichtsreduzierung ergibt.The invention also allows - before pressing - the introduction of axial breakthroughs 22 in the gear 3a , which results in material savings and weight reduction.

Anhand der 3 und 4 sei die Herstellung eines einteiligen hohlen Wellengrundkörpers in seine zumindest annähernd endgültige Form durch vorangehendes Massivumformen und anschließendes Rundhämmern bzw. Rundkneten näher erläutert.Based on 3 and 4 Let the production of a one-piece hollow shaft main body in its at least approximately final shape by preceding massive forming and subsequent round hammering or rotary swaging be explained in more detail.

Dabei zeigt 3 einen Vorformling 30, der durch Massivumformen insbesondere durch Fließpressen aus einem Vollmaterial hergestellt ist, z. B. aus einem von einem Stangenmaterial abgetrennten Abschnitt.It shows 3 a preform 30 which is made by massive forming in particular by extrusion from a solid material, for. B. from a separated from a bar material section.

Der Vorformling 30 besitzt einen ersten Teilbereich I, der zumindest annähernd auf die Endform des entsprechenden Bereiches des fertigen Bauteiles gebracht ist. Im Anschluss an den Teilbereich I besitzt der Vorformling – einteilig damit – einen Abschnitt 31 als Materialvorrat für den durch Rundkneten bzw. Rundhämmern herzustellenden zweiten Teilbereich des zumindest annähernd auf Fertigmaß zu bringenden zweiten Teilbereiches II (4). Der Vorformling 30 besitzt weiterhin eine ebenfalls durch Massivumformen eingebrachte Ausnehmung 32, die zumindest annähernd bis zum Endbereich 33 reicht.The preform 30 has a first portion I, which is at least approximately brought to the final shape of the corresponding portion of the finished component. Subsequent to subarea I, the preform has - in one piece therewith - a section 31 as a material supply for the produced by swaging or round hammers second portion of the at least approximately to Fertigmaß to be brought to second portion II ( 4 ). The preform 30 also has a recess also introduced by massive forming 32 that are at least approximately to the end 33 enough.

Wie bereits erwähnt, wird der Teilabschnitt II durch Rundhämmern bzw. Rundkneten aus dem Vorrat 31 geformt, unter Einsatz von Domen, wobei ein erster Dom im Abschnitt 34 zum Einsatz kommt, und ein weiterer Dorn zur Herstellung des Abschnittes 35. Dabei kann der strichliert dargestellte Bereich 35a mit Hilfe des gleichen Domes rohrförmig ausgebildet werden. Durch Einsatz weiterer Dome kann der Bereich 36 auf kleineren Durchmesser gebracht, z.B. in die strichpunktiert gezeichnete Form, und schließlich durch weiteres Hämmern bzw. Kneten zu einem massiven Ansatz bzw. Zapfen 36 geformt werden, der zumindest flüssigkeitsdicht ausgebildet sein kann, vorzugsweise sogar gasdicht. Dadurch wird das Eindringen von Getriebeöl in die Getriebewelle, was Unwuchten hervorrufen kann, verhindert.As already mentioned, the section II by round hammers or rotary kneading from the stock 31 shaped, using domes, being a first dome in the section 34 is used, and another thorn for making the section 35 , In this case, the area shown by dashed lines 35a be formed tubular with the help of the same dome. By using additional domes, the area 36 brought to a smaller diameter, for example in the dash-dotted line shape, and finally by further hammering or kneading to a massive approach or pin 36 be formed, which may be formed at least liquid-tight, preferably even gas-tight. This prevents the transmission oil from entering the gearbox shaft, which can cause imbalance.

Der zumindest annähernd auf seine Endform („netshape" oder „near netshape") gebrachte Wellengrundkörper 30a kann sodann durch spanende Bearbeitung auf seine endgültige, gestrichelt dargestellte Endform 30b gebracht werden, nämlich der Lagersitz 6a, die Verzahnungen für die Synchronisation 2a, die Lagerlauffläche 5a, die Sitzbereiche 11 und 12 für die Zahnräder, die Verzahnung 2a für die Synchronisation, die Lagerlauffläche 5a, der Lagersitz 6a, die weitere Verzahnung 2a für die Synchronisation, der Lagersitz 6a und eine dritte Verzahnung 2a für die Synchronisation und der Gewindebereich 7a. Es kann aber auch vorteilhaft sein, die Herstellung der Verzahnungen 2a durch so genanntes Axialformen vorzunehmen.The at least approximately brought to its final shape ("netshape" or "near netshape") wave body 30a can then by machining to its final, dashed end shape shown 30b be brought, namely the bearing seat 6a , the gears for synchronization 2a , the bearing surface 5a , the seating areas 11 and 12 for the gears, the gearing 2a for synchronization, the bearing surface 5a , the camp seat 6a , the further gearing 2a for synchronization, the bearing seat 6a and a third gearing 2a for the synchronization and the threaded area 7a , But it may also be advantageous to the production of the gears 2a make by so-called axial forming.

Es ist weiterhin ersichtlich, dass bei Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung die Platzierung der Zahnräder 3a und 4a auch an anderer Stelle erfolgen kann bzw. dass der axiale Bereich zwischen den Zahnrädern 3a, 4a z.B. für die Lagerung oder Unterbringung oder auch Aufbringung anderer Funktionskörper ausgenutzt werden kann, z. B. für die relative Lagerung von Losrädern, Synchronkörpern oder dergleichen, wodurch eine erheblich größere Konstruktionsvielfalt gegeben ist.It can also be seen that with shafts according to the present invention, the placement of the gears 3a and 4a can also be done elsewhere or that the axial area between the gears 3a . 4a can be exploited for example for the storage or housing or application of other functional body, z. As for the relative storage of idler gears, synchronizer bodies or the like, which is given a much larger variety of designs.

Claims (29)

Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit mindestens zwei Drehmoment übertragenden Wellen, wie Haupt- oder Abtriebswelle, Vorgelegewelle oder dergleichen mit mindestens je einem zur unmittelbaren Drehmomentübertragung fest darauf vorgesehenen Zahnrad, dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens einer der Wellen diese aus einem Wellengrundkörper und mindestens einem für sich zumindest im wesentlichen fertig bearbeiteten Zahnrad besteht, das durch axiales Aufpressen über seinen hohlen Nabenkörper auf einen Sitz am Wellengrundkörper mittels einer reibschlüssigen Verbindung zur Übertragung des dort anstehenden Antriebsdrehmomentes auf der Welle festgelegt ist.Transmission, in particular for motor vehicles with at least two torque transmitting shafts, such as main or output shaft, countershaft or the like with at least one each for immediate torque transmission firmly provided gear, characterized in that in at least one of these waves from a shaft body and at least one for There is at least substantially finished gear, which is fixed by axial pressing on its hollow hub body to a seat on the shaft body by means of a frictional connection for transmitting the driving torque there pending on the shaft. Welle für ein Getriebe, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellengrundkörper in seiner Länge aus zumindest zwei Bauteilen zusammengefügt ist.Wave for A transmission, in particular according to claim 1, characterized that the shaft main body in its length is assembled from at least two components. Welle, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellengrundkörper zumindest teilweise rohrförmig ausgebildet ist.Shaft, in particular according to claim 1 or 2, characterized in that the shaft main body is at least partially tubular is. Welle, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellengrundkörper zwischen seinen beiden Endbereichen rohrförmig ausgebildet ist.Shaft, in particular according to one of claims 1 to 3, characterized in that the shaft main body between its two end portions tubular is trained. Welle, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Zahnräder auf dem rohrförmigen Bereich des Wellengrundkörpers aufgepresst ist.Shaft, in particular according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one of the gears on the tubular Area of the wave body is pressed on. Welle, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Endbereiche des Wellengrundkörpers an den zwischen den Endbereichen vorgesehenen rohrförmigen Bereich angefügt ist.Shaft, in particular according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one of the end portions of the shaft body the provided between the end portions tubular portion is attached. Welle, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellengrundkörper aus zwei, jeweils einen Endbereich und einen rohrförmigen Bereich aufweisenden Bauteilen besteht, deren rohrförmige Bereiche aufeinander zu gerichtet und durch Zusammenfügen über die rohrförmigen Bereiche aneinander befestigt sind.Shaft, in particular according to one of claims 1 to 6, characterized in that the shaft main body of two, one each End area and a tubular Area having components whose tubular areas directed towards each other and by joining over the tubular areas attached to each other. Welle, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusammenfügen der Bereiche des Wellengrundkörpers durch Schweißen erfolgt.Shaft, in particular according to one of claims 1 to 7, characterized in that the joining of the regions of the shaft body by welding he follows. Welle, insbesondere nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusammenfügen durch Laserstrahlschweißen erfolgt.Shaft, in particular according to claim 8, characterized in that that joining through laser welding he follows. Welle, insbesondere nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusammenfügen der Bauteile des Wellengrundkörpers durch Reibschweißen erfolgt.Shaft, in particular according to claim 8, characterized in that that joining the Components of the shaft body by friction welding he follows. Welle, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der rohrförmige Bereich durch Umformen, wie Kalt- und/oder Warmumformen, hergestellt ist.Shaft, in particular according to one of claims 1 to 10, characterized in that at least the tubular portion by forming, such as cold and / or hot forming, is made. Welle, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Endstücke zumindest teilweise rohrförmig durch Massivumformen hergestellt ist.Wave, especially after one of the previous ones Claims, characterized in that at least one of the end pieces at least partially tubular is made by massive forming. Welle nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen zwei Endstücken vorgesehenes rohrförmiges Mittelstück durch Massivumformen hergestellt ist.Shaft according to at least one of the preceding claims, characterized characterized in that a provided between two end pieces tubular center piece through Massive forming is made. Welle, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsbereiche, wie Lagersitz, Verzahnung, Lagerlauffläche, Sitz für das Zahnrad des Wellengrundkörpers nach dem Zusammenfügen desselben fertig bearbeitet werden und danach das Aufpressen wenigstens eines Zahnrades erfolgt.Wave, especially after one of the previous ones Claims, characterized in that the functional areas, such as bearing seat, Toothing, bearing surface, Seat for the gear of the shaft body after joining the same finished and then the pressing at least a gear is done. Welle, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zwei oder mehrere Zahnräder drehfest vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass im axialen Bereich zwischen zwei benachbarten Zahnrädern wenigstens ein weiterer ungeteilter Funktionskörper, wie – Lager – Losrad – Synchronisiereinrichtung vorgesehen ist.Wave, especially after one of the previous ones Claims, at the two or more gears rotatably provided, characterized in that in the axial Area between two adjacent gears at least one more undivided functional body, as - Camp - idler gear - Synchronizer intended is. Welle, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge des Zahnrades zumindest annähernd der Axiallänge der Verzahnung entspricht.Shaft, in particular according to one of claims 1 to 15, characterized in that the axial length of the gear at least nearly the axial length the toothing corresponds. Welle, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Zahnräder axiale Durchbrüche (22) aufweist.Shaft, in particular according to one of claims 1 to 16, characterized in that at least one of the gears axial openings ( 22 ) having. Welle, insbesondere nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellengrundkörper (10) einteilig und hohl ist.Shaft, in particular according to claim 1 or one of the following claims, characterized in that the shaft main body ( 10 ) is one-piece and hollow. Welle, insbesondere nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass deren Grundkörper nach dem Verfahren des „Rundhämmerns", des „Rundknetens" oder einem ähnlichen Verfahren hergestellt ist.Shaft, in particular according to claim 18, characterized that their basic body after the method of "rotary hammering", "rotary kneading" or similar Process is made. Welle, insbesondere nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass deren Grundkörper teilweise rohrförmig ausgebildet ist, zumindest eines ihrer Enden jedoch geschlossen ist.Shaft, in particular according to claim 18 or 19, characterized characterized in that the base body is partially tubular is, at least one of its ends, however, is closed. Welle, insbesondere nach einem der Ansprüche 1–20, dadurch gekennzeichnet, dass deren Grundkörper teilweise rohrförmig ausgebildet ist und zumindest eines der beiden Enden zumindest flüssigkeitsdicht geschlossen ist.Shaft, in particular according to one of claims 1-20, characterized characterized in that the base body is partially tubular is and at least one of the two ends at least liquid-tight closed is. Verfahren zur Herstellung einer Welle, insbesondere nach einem der Ansprüche 1–21, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellengrundkörper aus einem Vorformling hergestellt wird, der Vorformling durch Massivumformen aus einem Vollmaterial hergestellt wird und dabei ein erster Teilbereich, der zumindest annähernd die Endform eines ersten Teilbereiches des Wellengrundkörpers aufweist, hergestellt und weiterhin beim Massivumformen im axialen Anschluss an den ersten Teilbereich ein Materialvorrat angeformt wird mit kürzerer axialer Erstreckung und gleichem oder größerem Durchmesser als der weitere Teilbereich des fertigen Wellengrundkörpers, aus welchem Materialvorrat sodann der weitere Teilbereich des fertigen Wellengrundkörpers durch „Rundhämmem", „Rundkneten" oder dergleichen gefertigt wird.Method for producing a shaft, in particular according to one of the claims 1-21, characterized in that the shaft main body of a preform is produced, the preform by massive forming of a Solid material is produced while a first section, at least approximately has the final shape of a first portion of the wave body, manufactured and continue with the massive forming in the axial connection on the first part of a material supply is formed with shorter axial extent and same or larger diameter than the other Part of the finished shaft body, from which stock of material then the other part of the finished shaft body by "Rundhämmem", "swaging" or the like is manufactured. Verfahren insbesondere nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorformling zumindest teilweise hohl ausgebildet ist.A method in particular according to claim 22, characterized characterized in that the preform is at least partially hollow is. Verfahren insbesondere nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorformling durchgehend hohl ausgebildet ist.A method in particular according to claim 23, characterized characterized in that the preform is hollow throughout is. Verfahren insbesondere nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorformling im Endbereich des ersten Teilbereiches einen geschlossenen Abschnitt aufweist.A method in particular according to claim 23, characterized in that the preform is in the end region of the first subregion has a closed section. Verfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Endbereiche des hohlen Wellengrundkörpers durch Rundhämmern oder dergleichen verschlossen ist.Method according to one of claims 23 to 25, characterized in that at least one of the end regions of the hollow shaft body by hammering or the like is closed. Verfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 22–26, dadurch gekennzeichnet, dass der durch Rundhämmern oder dergleichen herstellte hohle weitere Bereich des Wellengrundkörpers an seinem Endbereich durch Rundhämmern zumindest flüssigkeitsdicht abgeschlossen ist.Method according to any one of claims 22-26, characterized characterized in that the hollow produced by swaging or the like further area of the shaft body at its end by round hammers at least liquid-tight is completed. Verfahren, insbesondere nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einzelne der nachfolgend angeführten Funktionsflächen bzw. -abschnitte – Lagersitz für die Lagerung der Getriebewelle – Bereiche zur Bildung der Synchronisationsverzahnungen – Lagerlauffläche für die Wälzkörper zur Lagerung der Losräder – Nabensitzbereich für ein axial aufpressbares Zahnrad durch Rundhämmern oder dergleichen zumindest annähernd auf Fertigmaß gebracht sind.Method, in particular according to one of the above claims, characterized in that at least one of the following functional surfaces or -abschnitte - bearing seat for the Storage of the gear shaft - Areas for the formation of synchronization gears - bearing surface for the rolling elements for Storage of loose wheels - Hub seat area for a axially aufpressbares gear by swaging or the like at least nearly brought to finished size are. Welle, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das axiale Aufpressen bzw. Zusammenfügen mittels Verfahren oder unter Anwendung von Werkzeugen und Vorrichtungen erfolgt, wie sie in mindestens einer der DE-Patentanmeldungen 198 31 333, 199 38 791 bzw. 101 01 539 beschrieben sind.Shaft, in particular according to one of claims 1 to 28, characterized in that the axial pressing or joining means Method or using tools and devices as described in at least one of DE patent applications 198 31 333, 199 38 791 and 101 01 539 are described.
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