DE102006016099B4 - Method for producing a transmission hollow shaft - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung einer Getriebehohlwelle, die aus axial aufeinander folgenden Wellenabschnitten (1–5) zusammengesetzt wird, wobei wenigstens zwei Wellenabschnitte (1, 2, 4) mit einer Verzahnung (6, 7, 8) versehen werden und wobei die Verzahnung (6, 7, 8) mittels Verzahnungswalzen spanlos hergestellt wird, wobei die Wellenabschnitte (1–5) vor dem Zusammenfügen mit einer Verzahnung versehen, vollkommen fertig bearbeitet und nach Herstellen der Verzahnung (6, 7, 8) durch Reibschweißen miteinander verbunden werden, wobei benachbarte Wellenabschnitte (1–5) bezüglich ihrer Drehwinkelpositionierung in einer zuvor festgelegten Sollwinkellage angeordnet werden, wobei die Abweichung von der Sollwinkellage weniger als 30 Bogensekunden beträgt, wobei die Wellenabschnitte aus lufthärtenden Stählen unterschiedlicher Eigenschaften hergestellt werden und wenigstens ein Wellenabschnitt (1–5) eine Streckgrenze von größer 850 MPa und eine Festigkeit von größer 1.000 MPa aufweist, wobei wenigstens ein Wellenabschnitt (1–5) hergestellt ist aus einem Stahl mit folgenden Legierungsbestandteilen in Gewichtsprozent:
Description
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Getriebehohlwelle:
Im
Allgemeinen werden in einem Fahrzeuggetriebe drei Wellen benötigt, die
Antriebswelle, Vorgelege- und Abtriebswelle. Die Stückgewichte
dieser Wellen in PKW-Getrieben betragen bei einer massiven Ausführung, wie
sie noch überwiegend üblich ist,
etwa 2 bis 5 kg. Der weltweite Bedarf an Getriebewellen für Fahrzeuggetriebe
lag im Jahr 2000 bei ca. 262 Mio. Stück, wovon etwa 50% auf PKW-Getriebe
entfallen (Pannasch, Lorenz; Substitutionstrends und Entwicklungstendenzen
von Gesenkschmiedeteilen und Verfahren zu ihrer Herstellung auf
der Basis der zukünftigen
Kraftfahrzeugproduktion; Studie, IWU Chemnitz, 1996, unveröffentlicht).
Zu den Hauptanforderungen an ein modernes Fahrzeuggetriebe gehören ein
kleines Bauvolumen und eine geringe Eigenmasse bei einer hohen Zuverlässigkeit
und geringen Kosten (Goll; Entwicklungstendenzen in der Getriebetechnik
für PKW
und NKW; Getriebe in Fahrzeugen '98,
VDI Bericht 1393, S. 41–58).
Um diese Leichtbauforderungen zu realisieren gibt es prinzipiell
drei Wege, den Einsatz neuer Werkstoffe bzw. Werkstoffverbunde,
die gleiche Bauteileigenschaften bei kleineren Massen garantieren
(Stoffleichtbau), den Einsatz von beanspruchungsgerecht konstruierten Stahlbauteilen
(konstruktiver Leichtbau) und die gezielte Ausnutzung der verfahrensabhängig verbesserten
funktionellen Eigenschaften der Bauteile (technologischer Leichtbau).The invention relates to a method for producing a transmission hollow shaft:
In general, three shafts are needed in a vehicle transmission, the drive shaft, countershaft and output shaft. The unit weights of these shafts in car transmissions amount to about 2 to 5 kg in a massive version, which is still predominantly usual. The global demand for transmission shafts for vehicle transmissions was approximately 262 million units in 2000, of which about 50% are car transmissions (Pannasch, Lorenz; substitution trends and trends in die-forged parts and methods for their production on the basis of future motor vehicle production; Study, IWU Chemnitz, 1996, unpublished). The main requirements of a modern vehicle transmission include a small volume and a low intrinsic mass with a high reliability and low cost (Goll; Development tendencies in the transmission technology for cars and commercial vehicles, transmission in vehicles '98, VDI report 1393, p. 41-58) , In order to realize these lightweight construction requirements, there are in principle three ways, the use of new materials or composite materials that guarantee the same component properties for smaller masses (lightweight fabric construction), the use of stress-designed steel components (constructive lightweight construction) and the targeted utilization of process-related improved functional properties Components (technological lightweight construction).
Durch Einsatz von Hohlwellen in PKW-Getrieben können erhebliche Leichtbau-Potenziale erreicht werden. Es ist bekannt, dass sich bei einer möglichen Verringerung der Widerstandsmomente um 10% bei einer Hohlwelle gegenüber einer Vollwelle eine Materialeinsparung von rund 30% ergeben kann, da sich die Beanspruchung dieser Wellen auf den oberflächennahen Bereich konzentriert, während das Kernmaterial nur unwesentlich belastet ist (Neugebauer, Glass, Hoffmann Putz; Incremental Forming of Hollow Shapes, steel research international 76 (2005), No. 2/3). Entsprechend dieser Tatsache ist einerseits zu erkennen, welches konstruktive Potential in der Anwendung von Hohlwellen liegt, andererseits leiten sich daraus neue Anforderungen an die Fertigung derartiger Wellen ab.By Use of hollow shafts in car transmissions can achieve considerable lightweight potential become. It is known that in a possible reduction of the resistance moments to 10% with a hollow shaft opposite a solid shaft can result in a material saving of around 30%, because the stress of these waves on the near-surface Focused area while that Nuclear material is negligible (Neugebauer, Glass, Hoffmann cleaning; Incremental Forming of Hollow Shapes, steel research international 76 (2005), no. 2/3). According to this fact, on the one hand to recognize the constructive potential in the application of Hollow shafts, on the other hand derive new requirements to the production of such waves.
Diese Potenziale werden jedoch zur Zeit aus Kostengründen noch nicht voll erschlossen, da die theoretisch optimale Hohlwelle entsprechend der Belastungsverteilung an einzelnen Längenabschnitten einer Getriebewelle unterschiedliche Anforderungen, z. B. Werkstoffeigenschaften, Wärmebehandlungen, Eigenspannungen oder Querschnitte, voraussetzt, die durch einzelne umformende oder auch spanende Grundverfahren ökonomisch nicht darstellbar sind. Ziel aller Forschungsarbeiten im Bereich Hohlwellenfertigung ist deshalb die unter technologisch-ökonomischen Restriktionen sinnvolle Annäherung an diese theoretische Optimalausführung.These However, potentials are not yet fully exploited for cost reasons, because the theoretically optimal hollow shaft according to the load distribution at individual lengths of a Transmission shaft different requirements, eg. B. material properties, Heat treatments, residual stresses or cross-sections, presupposes that by single reshaping or also basic machining procedures economically can not be displayed. Aim of all research in the field Hollow shaft production is therefore among the most technologically-economical Restrictions meaningful approach to this theoretical optimal execution.
Umformende Verfahren erlauben dabei auf Grund ihrer Verfahrenseigenschaften einen über die Bauteillänge gleichmäßigen Wanddickenverlauf und, bei Halbwarm- und Kaltumformung, eine belastungskonforme Faserausbildung im Werkstoff. Die Innenkontur folgt annähernd der Außenkontur und ist damit besser an die lokale Belastungsverteilung angepasst als dies bei spanender Bearbeitung erreichbar ist. Kerbwirkungen werden weitgehend reduziert.Forming Procedures allow this due to their process properties one over the component length uniform wall thickness course and, in the case of warm and cold forming, a load-conforming fiber formation in the material. The inner contour follows approximately the outer contour and is thus better adapted to the local load distribution than this can be achieved during machining. Notch effects are largely reduced.
Nutzkraftwagen(NKW)-Hohlwellen können durch eine Kombination von umformenden Verfahren oder Verfahrenskombinationen erzeugt werden. In der Literatur werden unterschiedliche Prozessketten beschrieben. Die Grenzen der einzelnen Verfahren liegen in den realisierbaren Wanddicken, den möglichen Materialanhäufungen, in der teilweise notwendigen hohen Anzahl von Stadien, in notwendigen Zwischenbehandlungen und erreichbaren Genauigkeiten (Neugebauer, Lorenz; Wirtschaftliche Herstellung von hohlen Getriebewellen durch umformtechnische Fertigungsverfahren; FVA-Forschungsreport 2001; Neugebauer, Lorenz, Kolbe, Glaß; Hollow Drive Shafts – Innovation by Forming Technology; Society of Automotive Engineers, Inc., Detroit, 2002, 02M-54). Bedingt durch die Abmessungen der Wellen dominieren Verfahren der Warmmassivumformung. Das Verfahrensziel ist damit auf die Massereduzierung und net-shape Fertigung fokussiert.Commercial vehicles (trucks) -Hohlwellen can through a combination of forming processes or process combinations be generated. The literature describes different process chains. The limits of the individual procedures lie in the realizable Wall thickness, the possible Material accumulations, in the sometimes necessary high number of stages, in necessary interim treatments and achievable accuracies (Neugebauer, Lorenz; Production of hollow gear shafts by forming technology manufacturing processes; FVA Research Report 2001; Neugebauer, Lorenz, Kolbe, Glaß; Hollow Drive Shafts - Innovation by Forming Technology; Society of Automotive Engineers, Inc., Detroit, 2002, 02M-54). Due to the dimensions of the waves dominate Method of hot massive forming. The process goal is so focused on the mass reduction and net-shape manufacture.
Im Gegensatz dazu sind auf PKW-Wellen vorzugsweise Verfahren der Kalt- und Halbwarmumformung anzuwenden, die near-net-shape Qualitäten zulassen. Die üblicherweise zu berücksichtigenden Wanddicken im Bereich von 5 mm grenzen die erreichbaren Formänderungen, die an das Wanddicken-Durchmesser-Verhältnis gebunden sind, ein. Werkstoffanhäufungen, wie sie für die Zahnradgrundkörper der Festradwellen erforderlich sind, lassen sich mit den anzuwendenden Verfahren und aus den einzusetzenden Halbzeugen nicht erzeugen. Die Substitution der Massivwellen durch Hohlwellen erfordert unter Berücksichtigung dieser Restriktionen im PKW-Bereich die Anwendung hybrider Prozessketten auf die Fertigung integrierter Bauteile.in the On the other hand, passenger car shafts are preferably cold and warm forging processes to apply that allow near-net-shape qualities. The usual to be considered wall thicknesses in the range of 5 mm limit the achievable shape changes, bound to the wall thickness-diameter ratio are a. Material accumulation, as for the gear main body the Festradwellen are required, can be applied with the Do not create process and from the semi-finished products to be used. The substitution of massive waves by hollow waves requires consideration These restrictions in the passenger car sector, the application of hybrid process chains on the production of integrated components.
Durch
die
Eine
reibverschweißte
Welle ist Gegenstand der
Aus
der
Gegenstand
der
In
der
Aus
der
Ein
Verfahren zum Abbremsen von Reibschweißmaschinen beim Reibschweißen von
Teilen mit genauer Winkelposition nach dem Schweißen ist Gegenstand
der
Auch
in der
In
der
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Getriebehohlwelle aufzuzeigen, wobei die Prozessschritte derart aufeinander abgestimmt sind, dass eine nacharbeitsarme, hybride Prozesskette gebildet wird, die nach ökonomischen Kriterien optimiert ist.Of these, The invention is based on the object, a method to show the production of a hollow shaft transmission, wherein the process steps are coordinated so that a nacharbeitsarme, hybrid Process chain is formed, which optimizes according to economic criteria is.
Diese Aufgabe ist bei einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.These Task is in a method according to the features of the claim 1 solved.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der Unteransprüche.advantageous Further developments of the inventive concept are the subject of the dependent claims.
Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird eine Getriebehohlwelle aus axial aufeinander folgenden Wellenabschnitten
zusammengesetzt, wobei wenigstens zwei Wellenabschnitte mit einer
Verzahnung versehen werden, wobei die Verzahnung mittels Verzahnungswalzen
spanlos hergestellt wird, wobei die Wellenabschnitte vor dem Zusammenfügen mit
einer Verzahnung versehen vollkommen fertig bearbeitet werden und
wobei die einzelnen Wellenabschnitte nach Herstellen der Verzahnung
durch Reibschweißen
miteinander verbunden werden. Wesentlich ist, dass benachbarte Wellenabschnitte
bezüglich
ihrer Drehwinkelpositionierung in einer zuvor festgelegten Sollwinkellage
angeordnet werden, wobei die Abweichung von der Sollwinkellage weniger als
30 Bogensekunden beträgt.
Vorzugsweise wird eine Abweichung von der Sollwinkellage von weniger als
5 Bogensekunden eingestellt, wobei durch hochpräzises Reibschweißen die
Möglichkeit
geschaffen wird, lokal optimierte, einbaufertige Wellenabschnitte miteinander
zu verbinden, wobei keine, zumindest aber keine wesentliche Nacharbeit
erforderlich ist. Die Wellenabschnitte werden aus lufthärtenden
Stählen
unterschiedlicher Eigenschaften hergestellt und wenigstens ein Wellenabschnitt
weist eine Streckgrenze von größer 850
MPa und eine Festigkeit von größer 1.000
MPa auf, wobei wenigstens ein Wellenabschnitt hergestellt ist aus
einem Stahl mit folgenden Legierungsbestandteilen in Gewichtprozent:
Wichtig ist, dass eine lagegetreue Positionierung der Wellenabschnitte in axialer, radialer und in Winkellage gewährleistet wird, das heißt, dass der axiale Versatz und der radiale Versatz ebenso wie der Winkelfehler zwischen den Mittellängsachsen einander benachbarte Wellenabschnitte minimiert wird. Der axiale Versatz liegt vorzugsweise in einem Bereich kleiner 10 μm, insbesondere kleiner 5 μm. Auch der radiale Versatz liegt vorzugsweise in einem Bereich kleiner 5 μm.Important is that a faithful positioning of the shaft sections in axial, radial and angular position is guaranteed, that is, that the axial offset and the radial offset as well as the angle error between the central longitudinal axes one another adjacent wave sections is minimized. The axial offset is preferably in a range less than 10 microns, in particular less than 5 microns. Also the radial offset is preferably in a range less than 5 microns.
Durch eine servoelektrische Echtzeitsteuerung beim Präzisionsreibschweißen wird es ermöglicht, auch verzahnte und mit etwaigen Funktionsflächen versehene Wellenabschnitte bezüglich ihrer Drehwinkellage mit hinreichender Genauigkeit gegeneinander auszurichten, was es wiederum ermöglicht, individuell konfigurierte und auf die jeweilige Funktion und den Belastungszustand abgestimmte, vorkonfigurierte Wellenabschnitte miteinander zu verbinden. Insbesondere können die Wellenabschnitte aus Stählen unterschiedlicher Eigenschaften, insbesondere unterschiedlicher Festigkeiten hergestellt werden.By a servo-electric real-time control in precision friction welding is allows, also toothed and provided with any functional surfaces shaft sections in terms of their angular position with sufficient accuracy against each other align what it allows, individually configured and preconfigured to the particular function and loading condition To connect shaft sections with each other. In particular, the Shaft sections made of steels different properties, in particular different Strengths are produced.
Ein Wellenabschnitt im Sinne der Erfindung kann sowohl ein Längenabschnitt oder Segment des Wellenschafts sein, der zur Drehmomentdurchleitung oder Lagerung dient. Als Wellenabschnitt wird aber auch ein Funktionsabschnitt verstanden, der beispielsweise mit einer über den Durchmesser benachbarter Wellenschäfte vorstehenden Hochverzahnung versehen ist. Es kann sich bei dem Wellenabschnitt somit auch um ein Zahnrad handeln, dessen Verzahnungsbreite der Länge des entsprechenden Wellenabschnitts entsprechen kann. Selbstverständlich ist es auch möglich, nur einen Teilbereich eines längeren Wellenabschnitts mit einer Verzahnung zu versehen, so dass dieser Wellenabschnitt als Wellenschaft und zugleich wegen der Verzahnung als Funktionsteil fungieren kann. Eine Verzahnung im Sinne der Erfindung ist ein radial innen oder außen angeordnetes Eingriffsmittel zur Übertragung eines Drehmoments.One Shaft section in the sense of the invention may be both a longitudinal section or segment of the shaft shaft, for torque transmission or Storage serves. As a shaft section but also a functional section understood, for example, with an adjacent over the diameter shaft ends protruding high toothing is provided. It can thus at the shaft portion also to act a gear whose tooth width of the length of corresponding shaft section can correspond. Of course it is also possible, only a portion of a longer one Shaft section to be provided with a toothing, so this Shaft section as wave shaft and at the same time because of the gearing can function as a functional part. A toothing in the context of the invention is a radial inside or outside arranged engagement means for transmitting a torque.
Entsprechend der unterschiedlichen Belastungszustände können die einzelnen Wellenabschnitte daher nicht nur aus Stählen unterschiedlicher Eigenschaften hergestellt sein, sondern auch auf unterschiedlichen Herstellungsverfahren basieren. Erfindungsgemäß kommen anstelle spanabhebender Bearbeitungen spanlose Herstellungsverfahren zum Einsatz.Corresponding the different load conditions, the individual shaft sections therefore not only from steels be made of different properties, but also on based on different production methods. Come in accordance with the invention non-cutting machining chipless production process for use.
Durch Verzahnungswalzen ist eine hochgenaue umformende Fertigung von Stirnrädern mit Gerad- und Schrägverzahnung im gesamten anwendungstypischen Abmessungsbereich ohne spanende Vorbearbeitung möglich. Die Ausbildung nacharbeitsarmer und in untergeordneten Anwendungen nacharbeitsfreier Verzahnungen mit höchsten Verzahnungsqualitäten und hohen Zahngrundfestigkeiten kann durch Verzahnungswalzen realisiert werden.By Gear rolls is a highly accurate forming of spur gears with Straight and helical gearing in the entire application-typical dimension range without cutting pre-machining possible. The training nacharbeitsarmer and nacharbeitsfreier in subordinate applications Gears with highest gear quality and high tooth root strengths can be realized by toothed rollers become.
Unter
Verzahnungswalzen wird ein Verfahren verstanden, das als Präzisionsnachwalzen
vorgeformter Verzahnungen mit flankenkorrigierten Walzwerkzeugen
oder als formgebendes Walzen in vorgedrehte Vollkörper durchgeführt werden.
Für die letztere
Variante konnte erstmalig der prinzipielle Nachweis des Walzens
getriebetypischer Hochverzahnungen erbracht werden. Die Realisierung
von Verzahnungsqualitäten
Als Wellenschaft ausgestaltete Wellenabschnitte können mittels Drückwalzen ebenfalls mit hoher Formgenauigkeit, geringer Koaxialität und genauer Masseverteilung in der Wand realisiert werden. Das Drückwalzen hat den Vorteil der Verkürzung der Stadienfolge für kreisförmige Querschnitte, wie sie bei Getriebehohlwellen gefordert sind. Durch Druckwalzen lassen sich, ausschließlich gestützt durch die Kinematik der Werkzeuge, abgesetzte wellenartige Konturen an Rohren erzeugen. Der dadurch mögliche Verzicht einer Anwendung formspeichernder Werkzeuge führt zu einer erheblichen Kostenreduzierung und einer sehr hohen Flexibilität des Verfahrens insbesondere bei Anwendungen auf kleinere oder häufig wechselnde Fertigungslose. Die Lokalisierung der Umformzone auf den Kraftangriffspunkt der Umformwerkzeuge und die Auflösung der Formänderung in inkrementelle Einzelschritte ermöglicht eine um eine ganze Größenordnung absenkbare Umformkraft und damit den Einsatz vergleichsweise kleiner Umformmaschinen mit entsprechend niedrigen Investitionskosten, was die Akzeptanz des Verfahrens deutlich begünstigt. Das Verfahren beinhaltet durch die damit verbundene Verbesserung der Wanddickenverteilung und die gezielte Ausbildung belastungsabhängig einstellbarer unterschiedlicher Wanddicken in einzelnen Wellenabschnitten ein deutlich erkennbares Wertschöpfungspotential für Warmrohre.Shaft sections designed as shaft shafts can also be realized by means of spinning rollers with high dimensional accuracy, low coaxiality and accurate mass distribution in the wall. The spin forming has the advantage of shortening the stage sequence for circular cross sections, as required in hollow gear shafts. By means of pressure rollers, it is possible, exclusively supported by the kinematics of the tools, to produce stepped wave-like contours on pipes. The thereby possible The omission of an application of shape memory tools leads to a considerable cost reduction and a very high flexibility of the method, in particular for applications to smaller or frequently changing production lots. The localization of the forming zone on the force application point of the forming tools and the resolution of the change in shape in incremental steps allows a lowering by an order of magnitude forming force and thus the use of relatively small forming machines with correspondingly low investment costs, which promotes the acceptance of the process significantly. Due to the associated improvement in the wall thickness distribution and the targeted formation of load-dependent adjustable different wall thicknesses in individual shaft sections, the method includes a clearly recognizable value-added potential for hot tubes.
Rundkneten hat zur Herstellung von Schaftabschnitten der Getriebehohlwelle den Vorteil, dass einbaufertige Funktionsflächen und von der Kreisform abweichende Formelemente den gezielten lokalen Werkstoffanhäufungen geschaffen werden.swaging has for producing shank portions of the hollow shaft transmission the advantage that ready-to-use functional surfaces and of the circular shape deviating form elements the targeted local material accumulations be created.
Mittels des Bohrungsdrückens können einbaufertige Innenprofile für hohe Drehmomentenübertragungen geschaffen werden. Die Minimierung der Abmessungen der Lagerstellen durch Erzeugung hochbelastbarer Innenprofile ist ein weiterer Vorteil dieses Umformverfahrens. Ein für die Fertigung von Hohlformen neues Verfahren ist das Bohrungsdrücken. Dieses Verfahren bietet eine Alternative zum bisher bevorzugten Tieflochbohren. Der Vorteil ist vor allem darin zu sehen, dass für alle Einsatzfälle, für die keine Rohrhalbzeuge zur Verfügung stehen, hohle Vorformen mit einer homogenen Masseverteilung in der Wand erzeugt werden können. Die Produktivität übertrifft dabei die des Bohrens um eine ganze Größenordnung. Außerdem können die Materialeinsatzkennziffern der abtragenden Verfahren weit unterboten werden.through of hole pressing can ready-to-install interior profiles for high torque transmission be created. Minimizing the dimensions of the bearings By producing heavy duty inner profiles is another advantage of this Forming process. One for the production of molds new process is the bore pressing. This Method offers an alternative to the previously preferred deep hole drilling. The advantage is to be seen in the fact that for all applications for which no Semi-finished tubes available stand, hollow preforms with a homogeneous mass distribution in the Wall can be generated. Productivity surpasses while that of drilling by a whole order of magnitude. In addition, the Material input codes of the ablation methods far undercut become.
Darüber hinaus konnte der Prinzipnachweis für die Herstellbarkeit von Innenprofilen erbracht werden, die aufgrund der damit verbundenen Oberflächenverfestigung und des angepassten Faserverlaufs hoch belastbar sind und damit erhebliche Leichtbaupotentiale für entsprechend ausgelegte Wellen erschließen.Furthermore could prove the principle for the manufacturability of internal profiles are provided on the basis of the associated surface hardening and the adapted fiber flow are highly resilient and thus considerable lightweight potentials for develop appropriately designed waves.
In Kombination mit dem hochpräzisen Reibschweißen, das aufgrund der hohen Genauigkeit zu einer nahezu unwuchtfreien Verbindung der einzelnen Wellenabschnitte führt, wird es möglich, vollkommen fertig bearbeitete Wellenabschnitte, insbesondere mit einer Verzahnung versehene Wellenabschnitte als Fertigteile zu fügen. Dadurch können die Vorteile der anspruchsvollen Präzisionsumformverfahren für die Optimierung der separat herstellbaren Wellenabschnitte ausgeschöpft werden. Die wechselseitige Beeinflussung der Fertigungsverfahren wird minimiert und die Getriebehohlwellen können abschnittsweise technologie- und funktionsoptimiert gestaltet werden. Für spätere Anwendungen wird eine optimale Fertigungsgliederung mit kurzen Durchlaufzeiten, hoher Spezialisierung und sehr hoher Flexibilität erreicht.In Combination with the high precision friction welding, because of the high accuracy, it is almost unbalance-free Connecting individual shaft sections, it becomes possible, completely finished shaft sections, in particular with a toothing to add provided shaft sections as finished parts. This can be the benefits the demanding precision forming process for the Optimization of separately manufacturable shaft sections are exhausted. The mutual influence of the manufacturing processes is minimized and the transmission hollow shafts can sections technology and function optimized. For later applications is an optimal production structure with short lead times, high specialization and very high flexibility.
Obschon bei dem erfindungsgemäßen Verfahren so weit wie möglich fertig bearbeitete Wellenabschnitte durch Reibschweißen miteinander verbunden werden sollen, kann es insbesondere zum Entfernen eines unter Umständen störenden Wulstes, der beim Reibschweißen entstanden ist, erforderlich sein, diesen nachträglich spanabhebend zu entfernen.Although in the method according to the invention as far as possible Finished shaft sections by friction welding together In particular, it can be used to remove a in certain circumstances disturbing Bead, the friction welding incurred, it will be necessary to remove this subsequently machined.
Als Werkstoffe für nach diesem Verfahren hergestellte Getriebehohlwellen können grundsätzlich die üblichen Werkstoffe im Getriebebau, z. B. 16 MnCr5 und 20 MnCr5 und 20 MoCr4 verwendet werden. Diese haben jedoch den Nachteil, dass es im Bereich der Wärmeeinflusszone der Schweißnaht zu einem Härteabfall kommt, der allgemein eine anschließende Wärmebehandlung erfordert.When Materials for Gear hollow shafts produced by this method can basically the usual Materials in gearbox construction, z. 16 MnCr5 and 20 MnCr5 and 20 MoCr4 be used. However, these have the disadvantage that it is in the field the heat affected zone the weld to a hard waste comes, which generally requires a subsequent heat treatment.
Bei dem lösungsgemäßen Verfahren werden deshalb so genannte lufthärtende Stähle eingesetzt. Sie weisen diesen Nachteil nicht auf, so dass eine auf das Reibschweißen folgende Wärmebehandlung nicht erforderlich ist, mit dem Ergebnis, dass die Prozesskette weiter verkürzt wird.at the method according to the solution are therefore called air-hardening steels used. They do not have this disadvantage, so that one following the friction welding Heat treatment not is required, with the result that the process chain continues shortened becomes.
Lufthärtende Stähle zeigen bereits bei langsamen Abkühlgeschwindigkeiten ein Gefüge mit hohen Gehalten von Martensit oder Bainit. Üblicherweise werden lufthärtende Stähle durch Legieren mit den Elementen Mn, Cr, Mo, Ti, B hergestellt.Air hardening steels show even at slow cooling rates a structure with high levels of martensite or bainite. Usually, air-hardening steels are used Alloy made with the elements Mn, Cr, Mo, Ti, B.
Neue Entwicklungen haben überraschend ergeben, dass ein Stahl auch mit Mo-Gehalten unter 0,3 Gew.-% durch eine geeignete Variation von Si, Cr und Mn hohe Festigkeiten oberhalb 1000 MPa, insbesondere oberhalb 1200 MPa im luftgehärteten bzw. reibgeschweißten Zustand zeigt.New Developments have surprisingly revealed that a steel with Mo contents below 0.3 wt .-% by a suitable variation of Si, Cr and Mn high strengths above 1000 MPa, in particular above 1200 MPa in the air-hardened or friction welded State shows.
Die als Zahnrad ausgestalteten Wellenabschnitte können aus Gründen der Gewichtsersparnis selbstverständlich hohl ausgestaltet sein. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, diese aus Ronden herzustellen. Eine derartige Getriebehohlwelle ist zwar nicht durchgängig hohl, zumindest aber in denjenigen Wellenabschnitten, die als Wellenschaft ausgebildet sind, so dass der Vorteil der Gewichtsersparnis über die weitaus größeren Längenbereiche der Getriebehohlwelle erhalten bleibt.The Of course, shaft segments designed as gearwheels can be hollow for reasons of weight saving be designed. in principle but it is also conceivable to produce them from round blanks. Such Transmission hollow shaft is not hollow throughout, but at least in those shaft sections which are designed as shaft shafts, so that the advantage of weight savings over the much larger length ranges the transmission hollow shaft is maintained.
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen schematisch
dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
Erst
wenn sämtliche
Wellenabschnitte
- 11
- Wellenabschnittshaft section
- 22
- Wellenabschnittshaft section
- 33
- Wellenabschnittshaft section
- 44
- Wellenabschnittshaft section
- 55
- Wellenabschnittshaft section
- 66
- Verzahnunggearing
- 77
- Verzahnunggearing
- 88th
- Verzahnunggearing
- RR
- reibverschweißter Bereichfriction welded area
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102006016099A DE102006016099B4 (en) | 2006-04-04 | 2006-04-04 | Method for producing a transmission hollow shaft |
Applications Claiming Priority (1)
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