DE102006016099B4 - Method for producing a transmission hollow shaft - Google Patents

Method for producing a transmission hollow shaft Download PDF

Info

Publication number
DE102006016099B4
DE102006016099B4 DE102006016099A DE102006016099A DE102006016099B4 DE 102006016099 B4 DE102006016099 B4 DE 102006016099B4 DE 102006016099 A DE102006016099 A DE 102006016099A DE 102006016099 A DE102006016099 A DE 102006016099A DE 102006016099 B4 DE102006016099 B4 DE 102006016099B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
shaft
max
toothing
shaft sections
friction welding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102006016099A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102006016099A1 (en
Inventor
Uwe Dr. Diekmann
Roland Dr. Glaß
Udo Hellfritzsch
Harald Prof. Dr. Goldau
Harald Dr. Schmicker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
H&B OMEGA EUROPA GMBH WERKZEUG UND MASCHINENBA, DE
HOCHSCHULE MAGDEBURG-STENDAL (FH), DE
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Benteler Deustchland GmbH
Original Assignee
Benteler Stahl Rohr GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Benteler Stahl Rohr GmbH filed Critical Benteler Stahl Rohr GmbH
Priority to DE102006016099A priority Critical patent/DE102006016099B4/en
Publication of DE102006016099A1 publication Critical patent/DE102006016099A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102006016099B4 publication Critical patent/DE102006016099B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/129Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding specially adapted for particular articles or workpieces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/02Shafts; Axles
    • F16C3/023Shafts; Axles made of several parts, e.g. by welding
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/06Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • F16D1/064Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end non-disconnectable
    • F16D1/068Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end non-disconnectable involving gluing, welding or the like
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/008Gears
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2226/00Joining parts; Fastening; Assembling or mounting parts
    • F16C2226/30Material joints
    • F16C2226/36Material joints by welding
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2361/00Apparatus or articles in engineering in general
    • F16C2361/61Toothed gear systems, e.g. support of pinion shafts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
  • Gears, Cams (AREA)

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: C: 0,1%–0,3% Si: max. 0,8% Mn: 1,3%–2,5% Cr: 0,8%–1,8% Mo: max. 0,3% Nb: max. 0,06% Ti: max. 0,06% B: max. 0,004%

Rest Eisen einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen.A method for producing a gear hollow shaft, which is composed of axially successive shaft sections (1-5), wherein at least two shaft sections (1, 2, 4) with a toothing (6, 7, 8) are provided and wherein the toothing (6, 7, 8) is produced without cutting by means of toothed rollers, the shaft sections (1-5) being provided with toothing prior to assembly, completely finished and joined together by friction welding after production of the toothing (6, 7, 8), with adjacent shaft sections (1-5) are arranged with respect to their rotational angle positioning in a predetermined target angular position, wherein the deviation from the target angular position less than 30 arc seconds, wherein the shaft sections are made of air-hardening steels of different properties and at least one shaft portion (1-5) a yield strength of greater than 850 MPa and a strength greater than 1,000 MPa t, wherein at least one shaft portion (1-5) is made of a steel having the following alloy components in weight percent: C: 0.1% -0.3% Si: Max. 0.8% Mn: 1.3% -2.5% Cr: 0.8% -1.8% Not a word: Max. 0.3% Nb: Max. 0.06% Ti: Max. 0.06% B: Max. 0.004%
Remaining iron, including impurities caused by melting.

Figure 00000001
Figure 00000001

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 EP 0 473 061 B1 zählt eine gebaute Nockenwelle für Verbrennungsmotoren zum Stand der Technik. Der die Nocken tragende Funktionsteil ist aus Grauguss hergestellt und weist eine ferritisch-perlitische oder eine rein perlitische Matrix auf. An diesen Funktionsteil kann z. B. mittels Reibschweißung ein Antriebsteil aus Stahl angeschweißt werden. Während der Funktionsteil mit den Nocken allenfalls ein hohles Ende aufweisen kann, ist der Antriebsteil als Hohlwelle gestaltet mit einer als Innenformschlusselement dienenden Innenverzahnung, in welche beispielsweise Zusatzaggregate zu der Nockenwelle, vorzugsweise eine Nockenverstellung mit Gegenformschlusselementen einsetzbar sind. Die Kombination aus Grauguss und Stahl bietet gewisse Vorteile bei der Herstellung einer Nockenwelle, sie eignet sich jedoch nicht uneingeschränkt bei der Herstellung von Getriebehohlwellen, da die einzelnen Segmente bzw. Abschnitte der Getriebehohlwelle stark unterschiedlichen Belastungszuständen unterworfen sind.By the EP 0 473 061 B1 counts a built camshaft for internal combustion engines to the prior art. The cam-carrying functional part is made of gray cast iron and has a ferritic-pearlitic or a purely pearlitic matrix. At this function part can z. Example, by means of friction welding a drive part made of steel to be welded. While the functional part with the cams may possibly have a hollow end, the drive part is designed as a hollow shaft with an inner form-locking element serving internal teeth, in which, for example, auxiliary units to the camshaft, preferably a cam adjustment can be used with counter-form-locking elements. The combination of gray cast iron and steel offers some advantages in the production of a camshaft, but it is not fully suitable for the production of hollow shafts, since the individual segments or sections of the hollow shaft transmission are subjected to very different load conditions.

Eine reibverschweißte Welle ist Gegenstand der DE 696 30 979 T2 . Diese Druckschrift offenbart zwei unterschiedlich lange Wellenabschnitte, die jeweils mit einer Außenverzahnung versehen sind. Bei der Herstellung der Welle wird bevorzugt ein erstes Eingriffsmittel in Form von Zähnen einsatzgehärtet, um die notwendige Oberflächenhärte der Zahnflanken zu erzielen. Der erste Wellenabschnitt wird anschließend durch Reibschweißen mit dem zweiten Wellenabschnitt verschweißt, wonach dann die Zähne in einem Bereich des zweiten Wellenabschnitts ausgearbeitet werden. Anschließend wird der zweite Wellenabschnitt in dem Bereich, wo die Zähne ausgebildet worden sind, induktionsgehärtet. Da der erste Wellenabschnitt vor dem Schweißvorgang einsatzgehärtet worden ist, braucht nicht die gesamte Welle dem relativ teuren Einsatzhärtevorgang unterzogen werden. Obwohl im Rahmen dieser Erfindung Einsparungen möglich sind, ist der Herstellungsprozess insgesamt relativ aufwendig, insbesondere da sich spanabhebende Prozesse und Härtevorgänge mehrfach abwechseln.A friction welded shaft is the subject of DE 696 30 979 T2 , This document discloses two different length shaft sections, which are each provided with an external toothing. In the production of the shaft, a first engagement means in the form of teeth is preferably case hardened in order to achieve the necessary surface hardness of the tooth flanks. The first shaft portion is then welded to the second shaft portion by friction welding, after which the teeth in a portion of the second shaft portion are machined. Subsequently, the second shaft portion is induction hardened in the area where the teeth have been formed. Since the first shaft portion has been case hardened prior to the welding operation, the entire shaft need not be subjected to the relatively expensive case hardening operation. Although savings are possible in the context of this invention, the manufacturing process as a whole is relatively expensive, in particular since cutting processes and hardening processes alternate several times.

Aus der DE 33 46 056 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen einer zusammengesetzten Nockenwelle bekannt. Die Bearbeitung der einzelnen Elemente der Nockenwelle erfolgt im Wesentlichen auf Endmaß. Lediglich an den Lagerflächen und an den Nockenflächen wird Übermaß vorgesehen, um nach dem Zusammenfügen der Nockenwelle auf Endmaß gebracht zu werden. Das Verbinden der einzelnen Elemente erfolgt zeitlich aufeinander folgend in vorgegebener Reihenfolge und vorgegebener Winkellage zueinander in einer gemeinsamen Längsachse durch Reibschweißung.From the DE 33 46 056 A1 For example, a method of manufacturing a composite camshaft is known. The processing of the individual elements of the camshaft is carried out essentially to final dimension. Only on the bearing surfaces and on the cam surfaces excess is provided to be brought to the final dimension after assembly of the camshaft. The connection of the individual elements takes place temporally successively in a predetermined sequence and predetermined angular position to each other in a common longitudinal axis by friction welding.

Gegenstand der DE 10 2005 036 681 A1 ist ein Getriebe, bei welchem Wellen zum Einsatz kommen können, die aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt sind und insbesondere durch Laserschweißen oder Reibschweißen miteinander verbunden sind. Verzahnungen können durch so genanntes Axialformen hergestellt werden.Subject of the DE 10 2005 036 681 A1 is a transmission in which shafts can be used, which are composed of several components and in particular are interconnected by laser welding or friction welding. Gears can be made by so-called axial forming.

In der EP 0 052 077 B1 wird ein Verfahren zur Herstellung einer rotationssymmetrischen Hohlwelle mittels des Reibschweißverfahrens beschrieben. Die einzelnen Wellenteile werden im Kaltfließpressverfahren hergestellt, wobei wenigstens ein Wellenteil im Durchmesser abgestuft ist.In the EP 0 052 077 B1 a method for producing a rotationally symmetrical hollow shaft is described by means of the friction welding process. The individual shaft parts are produced by cold extrusion, wherein at least one shaft part is stepped in diameter.

Aus der DE 90 14 280 U1 ist eine Hohlwelle bekannt, welche aus Wellenabschnitten aus Stählen unterschiedlicher Eigenschaften zusammengesetzt ist. Die Elemente können durch Reibschweißen miteinander verbunden werden.From the DE 90 14 280 U1 a hollow shaft is known, which is composed of shaft sections of steels of different properties. The elements can be joined together by friction welding.

Ein Verfahren zum Abbremsen von Reibschweißmaschinen beim Reibschweißen von Teilen mit genauer Winkelposition nach dem Schweißen ist Gegenstand der DE 32 26 362 C2 . In dieser Druckschrift wird behandelt, dass bekannte elektronische Positionsregelsysteme die in Reibschweißmaschinen geforderte Positioniergenauigkeiten von < als 0,5° nicht innerhalb der zulässigen Positionierzeit von ca. 300 ms erreichen.A method for braking friction welding machines in the friction welding of parts with exact angular position after welding is the subject of DE 32 26 362 C2 , This publication deals with the fact that known electronic position control systems do not achieve the positioning accuracies of <0.5 ° required in friction welding machines within the permissible positioning time of approximately 300 ms.

Auch in der DE 195 23 240 C1 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reibschweißen von Werkstoffen beschrieben, die sich dazu eignet, Werkstoffe miteinander zu verbinden, die signifikante Unterschiede in den Werkstoffeigenschaften, insbesondere der Härte und/oder der Schmelztemperatur haben.Also in the DE 195 23 240 C1 describes a method and a device for friction welding of materials, which is suitable for joining materials that have significant differences in the material properties, in particular the hardness and / or the melting temperature.

In der DE 2 122 483 A wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schweißen vorgeschlagen, wobei der beim Reibschweißverfahren an den Schweißabschnitten der Werkstücke gebildete Grat bereits während des Schweißvorgangs entfernt wird.In the DE 2 122 483 A For example, there is proposed a method and a device for welding, wherein the burr formed at the welding sections of the workpieces during the friction welding process is already removed during the welding process.

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: C: 0,1%–0,3% Si: max. 0,8% Mn: 1,3%–2,5% Cr: 0,8%–1,8% Mo: max. 0,3% Nb: max. 0,06% Ti: max. 0,06% B: max. 0,004% Rest Eisen einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen.In the method according to the invention, a gear hollow shaft is composed of axially successive shaft sections, wherein at least two shaft sections are provided with a toothing, wherein the toothing is produced by means of toothed rollers without cutting, the shaft sections are provided completely finished before joining with a toothing and wherein the individual shaft sections after producing the teeth are joined together by friction welding. It is essential that adjacent shaft sections with respect to their rotational angle positioning in a previously predetermined target angular position are arranged, wherein the deviation from the target angular position is less than 30 arc seconds. Preferably, a deviation from the desired angular position of less than 5 seconds of arc is set, whereby the possibility is created by high-precision friction welding to connect locally optimized, ready-to-install shaft sections with no, but at least no significant rework is required. The shaft sections are made of air-hardening steels of different properties and at least one shaft section has a yield strength of greater than 850 MPa and a strength of greater than 1,000 MPa, at least one shaft section being made of a steel having the following alloy components in weight percent: C: 0.1% -0.3% Si: Max. 0.8% Mn: 1.3% -2.5% Cr: 0.8% -1.8% Not a word: Max. 0.3% Nb: Max. 0.06% Ti: Max. 0.06% B: Max. 0.004% Remaining iron, including impurities caused by melting.

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 67 erscheint als machbar. Damit kann auch der ganz entscheidender Vorteil gewalzter Verzahnungen, der im konturangepassten Faserverlauf und der Härtesteigerungen im Flanken- und Zahnfußbereich besteht und zu einer höheren dynamischen Belastbarkeit und Tragfähigkeit so gefertigter Zahnräder führt, überwiegend erhalten bleiben.Gear teeth rolling is understood to be a process which is carried out as precision roughing of preformed toothings with edge-corrected rolling tools or as shaping rolling in pre-turned solid bodies. For the latter variant, it was possible for the first time to provide the basic proof of rolling gear-typical high-speed gears. The realization of gearing qualities 6 - 7 seems feasible. Thus, the very decisive advantage of rolled teeth, which consists in the contour-adapted fiber flow and the hardness increases in the flank and Tooth base area and leads to a higher dynamic load capacity and carrying capacity of gears produced, remain largely preserved.

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. 1 zeigt Halbzeuge in Form von Rohren und Stabstahl unterschiedlicher Festigkeit und Genauigkeitsanforderungen, z. B. auch warmgewalzte Stähle, insbesondere lufthärtende Stähle. Die einzelnen Halbzeuge sind die Grundlage für jeweils einen Wellenabschnitt 15, wobei jedes Halbzeug einer individuellen, umformenden Weiterverarbeitung unterzogen wird.The invention is described below with reference to egg Nes in the drawings schematically illustrated embodiment explained in more detail. 1 shows semi-finished products in the form of pipes and steel bars of different strength and accuracy requirements, eg. As well as hot rolled steels, especially air-hardening steels. The individual semi-finished products are the basis for each wave section 1 - 5 , wherein each semi-finished product is subjected to an individual, transforming further processing.

2 zeigt, dass die Wellenabschnitte 1, 3 und 5 durch umformende Weiterverarbeitung eine Höhenveredlung erfahren. Bevorzugte Umformverfahren sind das Projizierdrücken bzw. Rundkneten, Druckwalzen sowie Bohrungsdrücken. Die Vorzüge dieser Verfahren wurden eingangs erläutert. Mit unterbrochener Linie sind die jeweiligen Innenkonturen der als Hohlwellen konfigurierten Wellenabschnitte 1, 3, 5 zu erkennen. 2 shows that the shaft sections 1 . 3 and 5 undergo a height enhancement by reshaping further processing. Preferred forming methods are the projection pressing or rotary kneading, pressure rolling and bore pressures. The advantages of these methods were explained at the beginning. With a broken line, the respective inner contours of the shaft sections configured as hollow shafts 1 . 3 . 5 to recognize.

3 zeigt, dass das in der Bildebene linke Ende des ersten Wellenabschnitts mit einer außenseitigen Steckverzahnung 6 versehen worden ist. Der als Zahnrad konfigurierte zweite Wellenabschnitt 2 ist mit einer geraden Hochverzahnung 7 und der Wellenabschnitt 4 mit einer Schrägverzahnung 8 versehen. Sämtliche Verzahnungen 6, 7, 8 werden vorzugsweise durch Verzahnungswalzen hergestellt. 3 shows that the left in the image plane end of the first shaft portion with an external spline 6 has been provided. The second shaft section configured as a gear 2 is with a straight high toothing 7 and the shaft section 4 with a helical toothing 8th Mistake. All gears 6 . 7 . 8th are preferably produced by toothed rollers.

Erst wenn sämtliche Wellenabschnitte 15 fertig bearbeitet sind, erfolgt abschließend die schweißtechnische Verbindung der einzelnen Wellenabschnitte 15 mittels Reibschweißen. Dadurch werden die Fertigteile mit höchster Präzision in axialer, radialer und in Umfangsrichtung gefügt, so dass schließlich die fertige Getriebehohlwelle entsteht. Die reibverschweißten Bereiche sind mit R gekennzeichnet.Only when all shaft sections 1 - 5 are finished, the welding connection of the individual shaft sections takes place finally 1 - 5 by friction welding. As a result, the finished parts are joined with the highest precision in the axial, radial and circumferential directions, so that finally the finished gear hollow shaft is created. The Reibverschweißten areas are marked with R.

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)

Verfahren zur Herstellung einer Getriebehohlwelle, die aus axial aufeinander folgenden Wellenabschnitten (15) 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 (15) 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 (15) 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 (15) eine Streckgrenze von größer 850 MPa und eine Festigkeit von größer 1.000 MPa aufweist, wobei wenigstens ein Wellenabschnitt (15) hergestellt ist aus einem Stahl mit folgenden Legierungsbestandteilen in Gewichtsprozent: C: 0,1%–0,3% Si: max. 0,8% Mn: 1,3%–2,5% Cr: 0,8%–1,8% Mo: max. 0,3% Nb: max. 0,06% Ti: max. 0,06% B: max. 0,004%
Rest Eisen einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen.
Method for producing a hollow gear shaft consisting of axially successive shaft sections ( 1 - 5 ), wherein at least two shaft sections ( 1 . 2 . 4 ) with a toothing ( 6 . 7 . 8th ) and where the gearing ( 6 . 7 . 8th ) is produced by means of toothed rollers without cutting, wherein the shaft sections ( 1 - 5 ) provided before joining with a toothing, completely finished and after making the toothing ( 6 . 7 . 8th ) are joined together by friction welding, whereby adjacent shaft sections ( 1 - 5 ) are arranged with respect to their rotational angle positioning in a predetermined target angular position, wherein the deviation from the target angular position is less than 30 seconds of arc, wherein the shaft sections are made of air-hardening steels of different properties and at least one shaft section ( 1 - 5 ) has a yield strength of greater than 850 MPa and a strength greater than 1,000 MPa, wherein at least one shaft portion ( 1 - 5 ) is made of a steel with the following alloy components in weight percent: C: 0.1% -0.3% Si: Max. 0.8% Mn: 1.3% -2.5% Cr: 0.8% -1.8% Not a word: Max. 0.3% Nb: Max. 0.06% Ti: Max. 0.06% B: Max. 0.004%
Remaining iron, including impurities caused by melting.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abweichung von der Sollwinkellage von weniger als 5 Bogensekunden eingestellt wird.Method according to claim 1, characterized in that that a deviation from the target angular position of less than 5 arc seconds is set. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein axialer Versatz von weniger als 10 μm eingestellt wird.Method according to claim 1 or 2, characterized that an axial offset of less than 10 microns is set. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein radialer Versatz von weniger als 5 μm eingestellt wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized that a radial offset of less than 5 microns is set. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einer Verzahnung (6, 7, 8) versehener Wellenabschnitt (1, 2, 4) aus einer Ronde gefertigt wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that one with a toothing ( 6 . 7 . 8th ) shaft portion ( 1 . 2 . 4 ) is made from a round blank. Verfahren nach einem der der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Wellenabschnitt (1, 3, 5) vor dem Reibschweißen durch Druckwalzen bearbeitet wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one shaft section ( 1 . 3 . 5 ) is processed by friction rollers before the friction welding. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Wellenabschnitt (1, 3, 5) vor dem Reibschweißen durch Rundkneten bearbeitet wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least one shaft section ( 1 . 3 . 5 ) is worked by rotary swaging before friction welding. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Wellenabschnitt (1, 3, 5) vor dem Reibschweißen durch Bohrungsdrücken bearbeitet wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least one shaft section ( 1 . 3 . 5 ) before friction welding Bore press is processed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein beim Reibschweißen entstehender Wulst spanabhebend entfernt wird.Method according to one of claims 1 to 8, characterized that one when friction welding emerging bead is removed by cutting.
DE102006016099A 2006-04-04 2006-04-04 Method for producing a transmission hollow shaft Expired - Fee Related DE102006016099B4 (en)

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)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006016099A DE102006016099B4 (en) 2006-04-04 2006-04-04 Method for producing a transmission hollow shaft

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102006016099A1 DE102006016099A1 (en) 2007-10-18
DE102006016099B4 true DE102006016099B4 (en) 2010-04-22

Family

ID=38514410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102006016099A Expired - Fee Related DE102006016099B4 (en) 2006-04-04 2006-04-04 Method for producing a transmission hollow shaft

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102006016099B4 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012005106A1 (en) * 2012-03-14 2013-09-19 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method for manufacturing hollow shaft used in e.g. transmission for motor car, involves performing extrusion molding process, round kneading process or radial forging process with respect to cavity mold for obtaining the hollow shaft
DE102013200197A1 (en) * 2013-01-09 2014-07-10 Airboss Air Tool Co., Ltd. Method for preparation of pneumatic tool shaft, involves designing communicating portion as solid block that is connected with outer surface of hollow portion to form semi-finished shaft which is processed to form shaft
DE102013225714A1 (en) 2013-12-12 2015-06-18 Zf Friedrichshafen Ag Transmission shaft and method and apparatus for its production
DE102015111150A1 (en) * 2015-07-09 2017-01-12 Benteler Steel/Tube Gmbh Steel alloy, in particular for chassis or drive component, and chassis or drive component
WO2021037948A1 (en) 2019-08-30 2021-03-04 Salzgitter Flachstahl Gmbh Steel material for a torsionally stressed component, method for producing a torsionally stressed component from said steel material, and component made thereof
DE102023100945A1 (en) 2023-01-17 2024-07-18 Voith Patent Gmbh One-piece splined shaft

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008064267A1 (en) 2008-12-20 2009-08-27 Daimler Ag Friction-welded hollow shaft for transmission of motor vehicles, comprises two axially sequential shaft sections, and a friction-welded region arranged between two shaft sections and formed as an axial connection area
DE102009029878A1 (en) * 2009-06-22 2010-12-30 Continental Automotive Gmbh Method for producing a turbine rotor for a turbocharger and turbocharger
EP2769938B1 (en) 2013-02-22 2016-02-10 Joseph Vögele AG Drive shaft module for a construction machine
CN104421318A (en) * 2013-09-05 2015-03-18 杨溱霆 Improved structure of shaft
CN109519482B (en) * 2018-12-03 2021-01-08 北京航星机器制造有限公司 Mechanism for rolling support in limited space and assembly method thereof
DE102021125329A1 (en) 2021-09-30 2023-03-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Shaft for a motor vehicle, motor vehicle and method
CN115156846A (en) * 2022-06-20 2022-10-11 杭州新坐标科技股份有限公司 New energy motor rotating shaft with hollow structure and manufacturing method thereof

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2122483A1 (en) * 1970-05-27 1972-02-10 Mitsubishi Motors Corp Method and device for welding
DE3346056A1 (en) * 1983-01-17 1984-07-19 General Motors Corp., Detroit, Mich. Method for the production of a built-up camshaft
DE3226362C2 (en) * 1982-07-14 1984-08-16 Kuka Schweissanlagen + Roboter Gmbh, 8900 Augsburg Method for braking friction welding machines when friction welding parts with a precise angular position after welding
EP0052077B1 (en) * 1980-11-06 1985-01-16 Colcon Anstalt Method of producing an axially symmetrical hollow shaft
DE9014280U1 (en) * 1990-10-15 1990-12-20 Carl Hurth Maschinen- und Zahnradfabrik GmbH & Co, 8000 München Hollow shaft
DE19523240C1 (en) * 1995-06-27 1997-03-27 Kuka Schweissanlagen & Roboter Method and device for friction welding workpieces
DE102005036681A1 (en) * 2004-08-17 2006-02-23 Neumayer Tekfor Gmbh 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

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2122483A1 (en) * 1970-05-27 1972-02-10 Mitsubishi Motors Corp Method and device for welding
EP0052077B1 (en) * 1980-11-06 1985-01-16 Colcon Anstalt Method of producing an axially symmetrical hollow shaft
DE3226362C2 (en) * 1982-07-14 1984-08-16 Kuka Schweissanlagen + Roboter Gmbh, 8900 Augsburg Method for braking friction welding machines when friction welding parts with a precise angular position after welding
DE3346056A1 (en) * 1983-01-17 1984-07-19 General Motors Corp., Detroit, Mich. Method for the production of a built-up camshaft
DE9014280U1 (en) * 1990-10-15 1990-12-20 Carl Hurth Maschinen- und Zahnradfabrik GmbH & Co, 8000 München Hollow shaft
DE19523240C1 (en) * 1995-06-27 1997-03-27 Kuka Schweissanlagen & Roboter Method and device for friction welding workpieces
DE102005036681A1 (en) * 2004-08-17 2006-02-23 Neumayer Tekfor Gmbh 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

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012005106B4 (en) * 2012-03-14 2017-02-23 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method for producing a hollow shaft and device therefor
DE102012005106A1 (en) * 2012-03-14 2013-09-19 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method for manufacturing hollow shaft used in e.g. transmission for motor car, involves performing extrusion molding process, round kneading process or radial forging process with respect to cavity mold for obtaining the hollow shaft
DE102013200197A1 (en) * 2013-01-09 2014-07-10 Airboss Air Tool Co., Ltd. Method for preparation of pneumatic tool shaft, involves designing communicating portion as solid block that is connected with outer surface of hollow portion to form semi-finished shaft which is processed to form shaft
DE102013200197B4 (en) * 2013-01-09 2014-08-28 Airboss Air Tool Co., Ltd. Method for producing a shaft for a pneumatic tool and shaft produced by this method
DE102013225714A1 (en) 2013-12-12 2015-06-18 Zf Friedrichshafen Ag Transmission shaft and method and apparatus for its production
WO2015086243A2 (en) 2013-12-12 2015-06-18 Zf Friedrichshafen Ag Transmission shaft and method and device for the production thereof
WO2015086243A3 (en) * 2013-12-12 2015-09-17 Zf Friedrichshafen Ag Transmission shaft and method and device for the production thereof
DE102015111150A1 (en) * 2015-07-09 2017-01-12 Benteler Steel/Tube Gmbh Steel alloy, in particular for chassis or drive component, and chassis or drive component
US10415124B2 (en) 2015-07-09 2019-09-17 Benteler Steel/Tube Gmbh Chassis or drive component
WO2021037948A1 (en) 2019-08-30 2021-03-04 Salzgitter Flachstahl Gmbh Steel material for a torsionally stressed component, method for producing a torsionally stressed component from said steel material, and component made thereof
DE102019123334A1 (en) * 2019-08-30 2021-03-04 Mannesmann Precision Tubes Gmbh Steel material for a drive shaft, method for producing a drive shaft from this steel material and drive shaft therefrom
DE102023100945A1 (en) 2023-01-17 2024-07-18 Voith Patent Gmbh One-piece splined shaft
EP4403794A1 (en) * 2023-01-17 2024-07-24 Voith Patent GmbH Single piece gear shaft

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006016099A1 (en) 2007-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006016099B4 (en) Method for producing a transmission hollow shaft
EP0730705B1 (en) Process for producing a one-piece hollow camshaft
DE102008036226B4 (en) Method for producing a hollow shaft
DE102005027259B4 (en) Process for the production of metallic components by semi-hot forming
DE102013226929A1 (en) Method and device for producing a hollow shaft by radial forming and hollow shaft produced therewith
DE102010052691A1 (en) Cone and hypoid gear and manufacturing process
DE102012017525A1 (en) Production method of one-piece solid metallic material gear used in vehicle transmission, involves providing solid metallic material blank and forming outer teeth and inner contour of concentric bore with final geometry, from the blank
DE102010055165B4 (en) Rack for a rack and pinion steering, rack and pinion steering with such a rack and method for their manufacture
DE102015221842A1 (en) Method for producing a gear shaft
EP0976467B1 (en) Method and intermediate product for producing hollow shafts
EP1745870A1 (en) Method of manufacturing base bodies of hollow axles
DE102014104610B4 (en) Method for producing a shift fork
DE102005007143B4 (en) Hollow shaft with attached thereto by hydroforming functional elements and methods for their preparation
DE10250432A1 (en) Process for the mechanical shaping of deposits on sintered iron-based molded parts
DE102008041931A1 (en) Method for manufacturing steering rack for steering system in vehicle, involves raising gearing on base body of steering rack, where base body has two sections with different tensile strength
DE102013008658A1 (en) Drive element, useful for motor vehicle, comprises hollow shaft, bevel gear, and first and second parts that are connected to each other by friction welding in weld zone and/or in weld seam and are made from different materials
DE102006031564A1 (en) Method for producing a rotationally symmetrical part, in particular shaft
EP1681365B1 (en) Method of producing highly stressed machine components
DE102011088864A1 (en) Method for manufacturing material-deforming tool i.e. calibrating press, for manufacturing and calibrating mono block ratchet wheels, involves processing embossing surfaces by high speed cutting milling process for calibrating teeth
DE19932810C2 (en) Method of manufacturing a camshaft and camshaft produced thereafter
DE102016107240A1 (en) Method for producing a sliding sleeve for a manual transmission synchronous assembly and produced by the method sliding sleeve
DE102015112478B4 (en) Method for producing a connection between a locally expanded tubular element and at least one hub element to be applied thereon
DE102021002526B3 (en) Method for producing a hollow shaft, a hollow shaft produced therewith and a related shaping tool
DE19905953A1 (en) Production of metal gearwheel with layered material structure, and resultant gearwheel
DE102020201879B4 (en) Constant velocity joint component with internal splines and method of making a hardened component with internal splines

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: HOCHSCHULE MAGDEBURG-STENDAL (FH), 39114 MAGDE, DE

Owner name: H&B OMEGA EUROPA GMBH WERKZEUG UND MASCHINENBA, DE

Owner name: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANG, DE

Owner name: BENTELER STAHL/ROHR GMBH, 33104 PADERBORN, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: HOCHSCHULE MAGDEBURG-STENDAL (FH), DE

Free format text: FORMER OWNERS: BENTELER STAHL/ROHR GMBH, 33104 PADERBORN, DE; FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V., 80686 MUENCHEN, DE; H&B OMEGA EUROPA GMBH WERKZEUG UND MASCHINENBAU, 39171 OSTERWEDDINGEN, DE; HOCHSCHULE MAGDEBURG-STENDAL (FH), 39114 MAGDEBURG, DE

Effective date: 20110614

Owner name: H&B OMEGA EUROPA GMBH WERKZEUG UND MASCHINENBA, DE

Free format text: FORMER OWNERS: BENTELER STAHL/ROHR GMBH, 33104 PADERBORN, DE; FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V., 80686 MUENCHEN, DE; H&B OMEGA EUROPA GMBH WERKZEUG UND MASCHINENBAU, 39171 OSTERWEDDINGEN, DE; HOCHSCHULE MAGDEBURG-STENDAL (FH), 39114 MAGDEBURG, DE

Effective date: 20110614

Owner name: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANG, DE

Free format text: FORMER OWNERS: BENTELER STAHL/ROHR GMBH, 33104 PADERBORN, DE; FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V., 80686 MUENCHEN, DE; H&B OMEGA EUROPA GMBH WERKZEUG UND MASCHINENBAU, 39171 OSTERWEDDINGEN, DE; HOCHSCHULE MAGDEBURG-STENDAL (FH), 39114 MAGDEBURG, DE

Effective date: 20110614

Owner name: BENTELER DEUTSCHLAND GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNERS: BENTELER STAHL/ROHR GMBH, 33104 PADERBORN, DE; FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V., 80686 MUENCHEN, DE; H&B OMEGA EUROPA GMBH WERKZEUG UND MASCHINENBAU, 39171 OSTERWEDDINGEN, DE; HOCHSCHULE MAGDEBURG-STENDAL (FH), 39114 MAGDEBURG, DE

Effective date: 20110614

Owner name: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANG, DE

Free format text: FORMER OWNER: BENTELER STAHL/ROHR GMBH, FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOER, H&B OMEGA EUROPA GMBH WERKZEUG , HOCHSCHULE MAGDEBURG-STENDAL (F, , DE

Effective date: 20110614

Owner name: HOCHSCHULE MAGDEBURG-STENDAL (FH), DE

Free format text: FORMER OWNER: BENTELER STAHL/ROHR GMBH, FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOER, H&B OMEGA EUROPA GMBH WERKZEUG , HOCHSCHULE MAGDEBURG-STENDAL (F, , DE

Effective date: 20110614

Owner name: H&B OMEGA EUROPA GMBH WERKZEUG UND MASCHINENBA, DE

Free format text: FORMER OWNER: BENTELER STAHL/ROHR GMBH, FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOER, H&B OMEGA EUROPA GMBH WERKZEUG , HOCHSCHULE MAGDEBURG-STENDAL (F, , DE

Effective date: 20110614

Owner name: BENTELER DEUTSCHLAND GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: BENTELER STAHL/ROHR GMBH, FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOER, H&B OMEGA EUROPA GMBH WERKZEUG , HOCHSCHULE MAGDEBURG-STENDAL (F, , DE

Effective date: 20110614

R082 Change of representative

Representative=s name: BOCKERMANN KSOLL GRIEPENSTROH OSTERHOFF, DE

Effective date: 20110614

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20131101