DE102014006892A1

DE102014006892A1 - Method for producing a shaft for a drive train of a motor vehicle

Info

Publication number: DE102014006892A1
Application number: DE102014006892.7A
Authority: DE
Inventors: Martin Döringer; Manfred Kempf; Armin Guschlbauer
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2014-12-04

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen einer Welle (1) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit folgenden Schritten vorgeschlagen: Massivumformen eines metallischen Vollmaterials in eine Vorform (21); Druckwalzen der Vorform und Herstellen einer Kontur der Welle (1).A method is proposed for producing a shaft (1) for a drive train of a motor vehicle, comprising the following steps: massive forming of a solid metal material into a preform (21); Pressure rolling the preform and making a contour of the shaft (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Welle für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1.The invention relates to a method for producing a shaft for a drive train of a motor vehicle according to claim 1.

Verfahren der hier angesprochenen Art sind bekannt. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 40 22 692 A1 geht ein Verfahren hervor, bei dem aus einem kurzen, rohrförmigen Rohling mit großem Außendurchmesser und Wandstärke ein mittlerer Bereich einer Welle auf einen gewünschten Außendurchmesser gehämmert und/oder abgestreckt wird, wobei Gelenkkomponenten – die auch als Glocken bezeichnet werden – an den Endbereichen mittels Schmieden, Pressen oder auch Hämmern geformt werden. Dies führt jedoch zum einen dazu, dass zum einen keine definierten Festigkeiten an der Welle eingestellt werden können, wobei zum anderen nur eine höchst ungenaue Außenkontur erzielbar ist – insbesondere beim Hämmern –, was aufwendige Nacharbeiten mit sich bringt.Method of the type discussed here are known. From the German patent application DE 40 22 692 A1 shows a method in which a middle section of a shaft is hammered and / or drawn to a desired outer diameter from a short, tubular blank having a large outer diameter and wall thickness, wherein hinge components - which are also referred to as bells - are forged at the end regions, Pressing or hammering are formed. However, on the one hand, this means that on the one hand no defined strengths can be set on the shaft, on the other hand only a highly inaccurate outer contour can be achieved - especially when hammering - which entails costly reworking.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, welches die genannten Nachteile nicht aufweist.The invention is therefore based on the object to provide a method which does not have the disadvantages mentioned.

Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen wird. Dieses umfasst folgende Schritte: Es wird ein metallisches Vollmaterial zu einer Vorform massivumgeformt. Anschließend wird die Vorform einem Drückwalzverfahren unterworfen, und es wird eine Kontur der Welle hergestellt. Die Herstellung der Kontur der Welle erfolgt dabei durch Drückwalzen der Vorform. Insofern wird im Rahmen des Verfahrens ein Kombinationsverfahren verwirklicht, welches einerseits Massivumformen und andererseits Drückwalzen miteinander kombiniert. Durch das Massivumformen wird das Gefüge der Vorform verdichtet und homogenisiert, wodurch die mechanischen Eigenschaften verbessert und die Festigkeit stark erhöht wird. Durch das nachfolgende Drückwalzen können die Länge, der Wandquerschnitt und die Wandstärke sowie die Geometrie – also das Profil – der Welle hochexakt und variabel eingestellt werden, wobei zugleich definierte Festigkeiten erzielt werden. Aufgrund der Kombination von Schmieden und Drückwalzen ist eine Wandstärkenvarianz allein durch Umformtechnik möglich, wobei nur dort eine hohe Wandstärke belassen wird, wo höhere mechanische Beanspruchungen erwartet werden. Hierbei handelt es sich bevorzugt um einen Bereich der Welle, welcher aus dem Massivumformverfahren resultiert und keinem Drückwalzen unterworfen wird. Ein insbesondere durch Drückwalzen erzeugte Wellenschaft ist dagegen einer geringeren Beanspruchung ausgesetzt und kann daher auch eine geringere Wandstärke erhalten. Beim Drückwalzen ist eine Maßschneiderung der Wandstärke auf bestehende Anforderungen möglich, sodass letztlich eine besonders leichte Seitenwelle mit beanspruchungsgemäß möglichst geringer, insbesondere minimaler Wandstärke herstellbar ist.The object is achieved by providing a method having the features of claim 1. This comprises the following steps: A solid metal material is mass-formed into a preform. Subsequently, the preform is subjected to a flow-forming process, and a contour of the shaft is produced. The production of the contour of the shaft takes place by spin forming the preform. In this respect, a combination method is realized in the context of the method, which combines both massive forming and the other hand spinning rollers together. Massive forming compacts and homogenizes the microstructure of the preform, improving mechanical properties and greatly increasing strength. By the following spin forming the length, the wall cross-section and the wall thickness and the geometry - ie the profile - the shaft can be adjusted highly accurate and variable, at the same time defined strengths are achieved. Due to the combination of forging and flow forming, a wall thickness variance is possible only by forming technology, whereby only a high wall thickness is left where higher mechanical stresses are expected. This is preferably a region of the shaft which results from the massive forming process and is not subjected to spin forming. In contrast, a shaft stem produced in particular by pressure-rolling is exposed to less stress and can therefore also be given a smaller wall thickness. When spin forming a Maßschneiderung the wall thickness to existing requirements is possible, so ultimately a particularly light side shaft with claim as low as possible, in particular minimum wall thickness can be produced.

Im Rahmen der Verfahren ist es außerdem möglich, eine einteilige Welle herzustellen, während ansonsten typischerweise mehrteilige Wellen hergestellt werden. Durch die einteilige Herstellung können weitere Verfahrensschritte, beispielsweise ein Schweißprozess zum Fügen mehrerer Teile miteinander, entfallen. Ferner kann die Rundlaufgenauigkeit und Zylindrizität der Welle verbessert werden, insbesondere weil keine toleranzbedingten Ungenauigkeiten aufgrund miteinander zu fügender Teile vermieden werden. Insbesondere kann ein mehrfaches Aufspannen von Teilen vermieden werden. Die Festigkeit der Welle ist insbesondere über den Umformgrad sowie die Auslegung der Vorform einstellbar. Wandstärke und Bauraum der Welle sind nach konstruktiven Anforderungen variabel anpassbar. Aufgrund des vorteilhaften, kombinierten Verfahrens ergibt sich nur ein geringer Nachbearbeitungsbedarf, sodass ein Zerspanungsaufwand gesenkt werden kann. Zugleich wird die Teilequalität bei stabilerem Fertigungsprozess gesteigert. Durch das Umformverfahren können Festigkeiten der Welle gezielt und insbesondere auch lokal variabel eingestellt werden. Es zeigt sich, dass sowohl beim Massivumformen als auch beim Drückwalzen insbesondere einer einteiligen Welle eine verbesserte Rundlaufqualität, Zylindrizität und/oder Rundheit erzielbar ist/sind, sodass Unwuchten der Welle gesenkt werden können. Insbesondere wenn eine endkonturnahe Kontur der Welle oder sogar eine Endform derselben erzeugt wird, können Bearbeitungszugaben aufgrund der Fertigstellung ganzer Bereiche über das Drückwalzverfahren gesenkt werden.In the context of the methods, it is also possible to produce a one-piece shaft, while otherwise typically multi-part waves are produced. Due to the one-piece production, further method steps, for example a welding process for joining a plurality of parts to one another, can be dispensed with. Furthermore, the concentricity and cylindricity of the shaft can be improved, in particular because no tolerance-related inaccuracies due to parts to be joined are avoided. In particular, a multiple clamping of parts can be avoided. The strength of the shaft is adjustable in particular on the degree of deformation and the design of the preform. Wall thickness and installation space of the shaft are variably adjustable according to design requirements. Due to the advantageous, combined method results in only a small Nachbearbeitungsbedarf, so a Zerspanungsaufwand can be reduced. At the same time, the quality of the parts is increased with a more stable manufacturing process. By the forming process strengths of the wave can be targeted and in particular also set locally variable. It can be seen that an improved concentricity quality, cylindricity and / or roundness can be achieved both during massive forming and during pressure-rolling, in particular a one-piece shaft, so that imbalances of the shaft can be reduced. In particular, when a near net shape contour of the shaft or even a final shape thereof is generated, machining allowances may be lowered due to the completion of entire areas by the spin forming method.

Im Rahmen des Drückwalzverfahrens ist eine minimale Wandstärke – beispielsweise von 2 mm – in hochverfestigter Güte – beispielsweise von 1100 MPa – herstellbar. Ein Rundlauf von innen zu außen kann von 0,02 bis 0,05 ohne weiteres hergestellt werden. Bei Drückwalzen ist außerdem ein extremer Umformgrad darstellbar.As part of the flow-forming process a minimum wall thickness - for example, of 2 mm - in high-strength quality - for example, of 1100 MPa - can be produced. A concentricity from inside to outside can easily be made from 0.02 to 0.05. In addition, an extreme degree of deformation can be represented with spinning rolls.

Als Massivumformverfahren wird vorzugsweise ein Schmieden, insbesondere ein Warmschmieden, oder ein Halbwarmumformen durchgeführt. Insbesondere beim Schmieden verwirklichen sich in besonderer Weise die Vorteile des Massivumformverfahrens, nämlich eine hohe Verdichtung und Homogenisierung des Gefüges und die darin verbundene Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und der Festigkeit.As a massive forming method, forging, in particular hot forging or hot forging, is preferably performed. In particular, when forging realize in a special way, the advantages of the massive forming process, namely a high compression and homogenization of the structure and the associated improvement in mechanical properties and strength.

Die Kontur der Welle wird beim Drückwalzen vorzugsweise endformnah, besonders bevorzugt in Endform hergestellt. Hierdurch bedarf es nur noch einer äußerst geringen Nachbearbeitung, vorzugsweise keiner Nachbearbeitung mehr.The contour of the shaft is preferably produced close to the final shape during spin forming, particularly preferably in final form. This only needs it a very small post-processing, preferably no post-processing more.

Im Rahmen des Verfahrens wird die Vorform vorzugsweise aus Stahl hergestellt. Dies wird insbesondere dann bevorzugt, wenn die Welle zur Verwendung in einem schwereren Fahrzeug, beispielsweise in einem Nutzfahrzeug, insbesondere einem Lastkraftwagen, vorgesehen ist, wobei sie weit höheren Belastungen ausgesetzt ist als eine entsprechende Welle in einem leichteren und kleineren Fahrzeug. Für solche leichteren und kleineren Fahrzeuge, insbesondere für Personenkraftwagen, wird als Werkstoff für die Vorform bevorzugt ein Leichtbauwerkstoff, insbesondere ein Leichtmetall oder eine Leichtmetalllegierung, besonders bevorzugt Aluminium, ausgewählt.In the process, the preform is preferably made of steel. This is particularly preferred when the shaft is intended for use in a heavier vehicle, for example in a commercial vehicle, in particular a truck, where it is exposed to much higher loads than a corresponding shaft in a lighter and smaller vehicle. For such lighter and smaller vehicles, in particular for passenger cars, as a material for the preform is preferably a lightweight material, in particular a light metal or a light metal alloy, more preferably selected aluminum.

Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass wenigstens eine Aufnahme für einen Dorn an der Vorform ausgebildet wird. Dabei wird die Aufnahme vorzugsweise beim Massivumformen, insbesondere beim Schmieden, insbesondere als Aussparung in der Vorform beziehungsweise als Kavität, ausgebildet. Zum Zwecke des nachfolgenden Druckwalzens wird ein Dorn in der Aufnahme angeordnet. Die Aufnahme wird vorzugsweise so ausgebildet, dass ein Durchmesser mindestens so groß ist wie der größte Durchmesser des Dorns, sodass der Dorn vorzugsweise vollständig in der Aufnahme aufnehmbar ist.An embodiment of the method is preferred, which is characterized in that at least one receptacle for a mandrel is formed on the preform. In this case, the receptacle is preferably formed during massive forming, in particular during forging, in particular as a recess in the preform or as a cavity. For the purpose of subsequent pressure rolling, a mandrel is placed in the receptacle. The receptacle is preferably formed so that a diameter is at least as large as the largest diameter of the mandrel, so that the mandrel is preferably fully receivable in the receptacle.

Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass im Rahmen des Verfahrens eine Seitenwelle, eine Zwischenwelle, oder ein Mittelstück einer Antriebswelle hergestellt wird. Dabei wird unter einer Seitenwelle bevorzugt eine Welle verstanden, welche unmittelbar mit einem angetriebenen Rad eines Kraftfahrzeugs in Wirkverbindung gebracht wird. Es ist möglich, dass die Seitenwelle an einem ersten Ende mit dem Rad und an einem zweiten Ende mit einem Differenzialgetriebe, insbesondere mit einer Abtriebswelle des Differenzialgetriebes, in Wirkverbindung gebracht wird. Alternativ ist es möglich, dass zwischen der Abtriebswelle des Differenzialgetriebes und der Seitenwelle eine Zwischenwelle angeordnet ist, die eingerichtet ist, um das von dem Differenzialgetriebe abgegebene Drehmoment in die Seitenwelle einzuleiten. Die Zwischenwelle stellt somit eine Verbindung zwischen dem Differenzialgetriebe einerseits und der Seitenwelle andererseits bereit. Ein Mittelstück einer Antriebswelle stellt vorzugsweise einen Wellenabschnitt einer mehrteiligen Seitenwelle oder einer mehrteiligen Zwischenwelle dar. Beispielsweise ist es möglich, dass ein Mittelstück – in Kraftflussrichtung gesehen – zwischen einer Zwischenwelle und einer unmittelbar mit einem angetriebenen Rad verbundenen Seitenwelle angeordnet ist. Jede der hier genannten Wellen ist vorteilhaft im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens herstellbar.An embodiment of the method is also preferred, which is characterized in that a side shaft, an intermediate shaft, or a center piece of a drive shaft is produced in the context of the method. Here, a side shaft is preferably understood to mean a shaft which is brought into operative connection directly with a driven wheel of a motor vehicle. It is possible that the side shaft is brought into operative connection at a first end with the wheel and at a second end with a differential gear, in particular with an output shaft of the differential gear. Alternatively, it is possible that between the output shaft of the differential gear and the side shaft, an intermediate shaft is arranged, which is adapted to initiate the torque output by the differential gear in the side shaft. The intermediate shaft thus provides a connection between the differential gear on the one hand and the side shaft on the other. A center piece of a drive shaft preferably represents a shaft section of a multi-part side shaft or a multi-part intermediate shaft. For example, it is possible for a center piece - as seen in the direction of force flow - to be arranged between an intermediate shaft and a side shaft connected directly to a driven wheel. Each of the waves mentioned here can be advantageously produced within the scope of the proposed method.

Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass zum Drückwalzen drei Rollen verwendet werden, die radial außen entlang eines Umfangs des Dorns angeordnet werden, wobei sie das Material der Vorform gegen den Dorn drängen. Der Dorn dient dabei als Widerlager, wobei das Material der Vorform durch die zwischen den Rollen und dem Dorn wirkenden Kräfte bearbeitet wird. Beim Drückwalzen rotieren die Vorform und der Dorn um eine Längsachse, die eine Axialrichtung definiert. Die Rollen rotieren um separate Rotationsachsen, die vorzugsweise parallel zu der Längsachse, jedoch radial zu dieser versetzt angeordnet sind. Alternativ ist es auch möglich, dass die Rollen um Rotationsachsen rotieren, die schräg auf der Längsachse stehen. Durch die zwischen wenigstens einer Rolle und dem Dorn wirkenden Kräfte wird das Material der Vorform in Axialrichtung, nämlich in eine Streckrichtung, verdrängt, wobei die Welle in ihrer Länge aus der Vorform hergestellt wird.An embodiment of the method is also preferred, which is characterized in that three rollers are used for spin forming, which are arranged radially outwardly along a circumference of the mandrel, urging the material of the preform against the mandrel. The mandrel serves as an abutment, wherein the material of the preform is processed by the forces acting between the rollers and the mandrel forces. In spin forming, the preform and the mandrel rotate about a longitudinal axis defining an axial direction. The rollers rotate about separate axes of rotation, which are preferably arranged parallel to the longitudinal axis, but offset radially thereto. Alternatively, it is also possible that the rollers rotate about axes of rotation, which are obliquely on the longitudinal axis. By acting between at least one roller and the mandrel forces the material of the preform in the axial direction, namely in a stretching direction, displaced, wherein the shaft is made in its length from the preform.

Unmittelbar benachbarte Rollen sind vorzugsweise – in Umfangsrichtung gesehen – um 120° zueinander versetzt angeordnet. Dies bedeutet, dass die drei Rollen symmetrisch um den Umfang des Dorns verteilt angeordnet sind. Dadurch heben sich die Rollendruckkräfte auf die Welle gegenseitig auf, wodurch eine besonders hohe Rundlaufgenauigkeit gewährleistet ist. Mit einer Umfangsrichtung ist dabei eine Richtung angesprochen, welche die Längsachse konzentrisch umgreift. Eine radiale Richtung steht senkrecht auf der Längsachse.Immediately adjacent rollers are preferably - viewed in the circumferential direction - offset by 120 ° to each other. This means that the three rollers are arranged symmetrically around the circumference of the mandrel. As a result, the roller pressure forces on the shaft cancel each other, whereby a particularly high concentricity is ensured. With a circumferential direction while a direction is addressed, which surrounds the longitudinal axis concentrically. A radial direction is perpendicular to the longitudinal axis.

Alternativ oder zusätzlich sind die Rollen – in radialer Richtung gesehen – zueinander versetzt angeordnet. Dabei greift eine erste Rolle in das Material der Vorform ein und schiebt dieses in Streckrichtung verdrängend nach vorne. Sie ist daher verantwortlich für die Längenbildung der Welle. Die vordere Rolle ist dabei radial am weitesten außen, mithin radial am wenigstens eingestellt angeordnet.Alternatively or additionally, the rollers - viewed in the radial direction - arranged offset from each other. In this case, a first role engages in the material of the preform and pushes it in the stretching direction displacing forward. It is therefore responsible for the lengthening of the shaft. The front roller is radially outermost, thus arranged radially at least adjusted.

Eine zweite Rolle ist radial weiter eingestellt, also auf einem kleineren Radius angeordnet als die erste Rolle, wobei mit ihrer Hilfe die Wandstärke der entstehenden Welle definiert eingestellt wird.A second roller is set radially further, that is arranged on a smaller radius than the first roller, with their help, the wall thickness of the resulting wave is set defined.

Eine dritte Rolle ist noch weiter radial eingestellt, also auf einem kleinsten Radius der drei Rollen angeordnet. Dabei wird sie verwendet, um das wandstärkenreduzierte Material der Vorform auf eine Endkontur des Dorns zu drücken und somit die Kontur der Welle herzustellen.A third roller is set even further radially, so arranged on a smallest radius of the three rollers. It is used to press the wall thickness reduced material of the preform on a final contour of the mandrel and thus to produce the contour of the shaft.

Alternativ oder zusätzlich sind die Rollen – in axialer Richtung gesehen – in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Sie arbeiten dabei stets in gleicher Flucht, wobei sie stets gemeinsam auch in gleicher Relativposition – in axialer Richtung gesehen – zu dem Dorn angeordnet sind, mithin auf den gleichen Bereich des Dorns drücken.Alternatively or additionally, the rollers - seen in the axial direction - arranged in a common plane. You always work in it same escape, whereby they are always together in the same relative position - seen in the axial direction - are arranged to the mandrel, thus pressing on the same area of the mandrel.

Alternativ ist es möglich, dass die Rollen – in axialer Richtung gesehen – versetzt zueinander angeordnet sind. Dabei ist vorzugsweise die erste Rolle eine – in Streckrichtung gesehen – vordere Rolle, die zweite Rolle ist eine mittlere Rolle, und die dritte Rolle ist – in Streckrichtung gesehen – hinter den anderen beiden Rollen angeordnet, also als hintere Rolle ausgebildet. Dies entspricht der Funktion der vorderen Rolle, die Länge der Welle abzustrecken und damit zu definieren, wobei die mittlere Rolle die Wandstärke definiert einstellt, wobei die dritte und hintere Rolle schließlich das Material der Vorform auf Endkontur drängt.Alternatively, it is possible that the rollers - viewed in the axial direction - are offset from one another. In this case, preferably, the first roller - seen in the stretch direction - front roller, the second roller is a middle roller, and the third roller is - seen in the stretching direction - arranged behind the other two rollers, that is designed as a rear roller. This corresponds to the function of the front roller to stretch and define the length of the shaft, with the middle roller setting the wall thickness defined, with the third and rear roller eventually urging the material of the preform to final contour.

Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass die Rollen gemeinsam mit dem Dorn axial verlagert werden. Dabei werden die Rollen insbesondere gemeinsam mit dem Dorn in Streckrichtung verlagert. Es ist gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens möglich, dass die Rollen mit gleichem Vorschub wie der Dorn verlagert werden. Gemäß einer anderen Ausführungsform des Verfahrens ist es möglich, dass die Rollen zusätzlich zu der gemeinsamen, axialen Bewegung, auch relativ zu dem Dorn axial verlagert werden. Dies wird insbesondere dann bevorzugt, wenn eine Kontur der Welle hergestellt wird, deren Durchmesser sich – in axialer Richtung gesehen – ändert. In diesem Fall weist auch der Dorn eine in Längsrichtung variierende Kontur auf, wobei die Rollen während der gemeinsamen Axialbewegung relativ zu dem Dorn entlang von dessen Kontur bewegt werden und auf diese Weise auch eine in Längsrichtung variable Kontur der Welle einstellen. Dabei wirkt der Dorn zu jedem Zeitpunkt als Widerlager für das Material der Vorform, wobei sich der Durchmesser der entstehenden Wellenkontur entsprechend dem Durchmesser der Dornkontur, gegen den die Rollen das Material gerade drängen, verändert wird.It is also preferred an embodiment of the method, which is characterized in that the rollers are displaced axially together with the mandrel. The roles are shifted in particular together with the mandrel in the stretch direction. It is possible according to an embodiment of the method that the rollers are displaced with the same feed as the mandrel. According to another embodiment of the method, it is possible that the rollers are displaced axially in addition to the common, axial movement, also relative to the mandrel. This is particularly preferred when a contour of the shaft is produced, the diameter of which - seen in the axial direction - changes. In this case, the mandrel also has a contour that varies in the longitudinal direction, wherein the rollers are moved along the contour thereof during the common axial movement relative to the mandrel and in this way also set a variable contour of the shaft in the longitudinal direction. In this case, the mandrel acts at any time as an abutment for the material of the preform, wherein the diameter of the resulting wave contour corresponding to the diameter of the mandrel contour, against which the rollers just urge the material is changed.

Es wird insbesondere ein Verfahren bevorzugt, bei welchem die Rollen axial hintereinander angeordnet sind, wobei sei gemeinsam mit dem Dorn axial von der Aufnahme – in Streckrichtung gesehen – weg bewegt werden. Dabei greift die vordere Rolle in das Material der Vorform im Bereich des größten Dorndurchmessers ein und schiebt das Vorformmaterial in der Axialbewegung verdrängend vor sich her. Dadurch wird die Länge der Welle ausgebildet, beziehungsweise das Material der Vorform wird auf die Länge der Welle abgestreckt. Die mittlere Rolle ist radial weiter eingestellt und drückt ebenfalls auf den größten Dorndurchmesser, wodurch die Wandstärke der Welle definiert eingestellt wird. Die dritte und hintere Rolle ist noch weiter radial eingestellt und drückt das wandstärkenreduzierte Material der Vorform auf eine Endkontur des Dorns, die bevorzugt konisch ausgebildet ist und verwendet wird, um eine gewünschte, verjüngende Schaftform für die Welle auszubilden.In particular, a method is preferred in which the rollers are arranged axially one behind the other, wherein be moved together with the mandrel axially of the recording - in the direction of stretching - away. In this case, the front roller engages in the material of the preform in the region of the largest mandrel diameter and pushes the preform material in the axial movement displacing in front of him. As a result, the length of the shaft is formed, or the material of the preform is stretched to the length of the shaft. The middle roller is set radially further and also presses on the largest mandrel diameter, whereby the wall thickness of the shaft is set defined. The third and rear roller is further radially adjusted and presses the wall thickness reduced material of the preform onto a final contour of the mandrel, which is preferably tapered and used to form a desired, tapered shaft shape for the shaft.

Alternativ ist es auch möglich, dass die mittlere Rolle bereits auf den konischen Teil der Dornkontur drückt, wodurch zum einen die Wandstärke der Welle und zum anderen eine Querschnittsverjüngung für die Wellenkontur eingestellt wird. In diesem Fall kann das radiale Zustellen der hinteren Rolle in einer letzten Herstellungsphase erfolgen, in welcher die gewünschte Länge und Querschnittsform der Welle bereits erreicht sind. In diesem Fall wird mithilfe der dritten, hinteren Rolle bevorzugt im Endbereich der Welle eine Steckverzahnung für eine Getriebeaufnahme ausgebildet.Alternatively, it is also possible that the middle roller already presses on the conical part of the mandrel contour, whereby on the one hand the wall thickness of the shaft and on the other hand a cross-sectional taper for the wave contour is set. In this case, the radial infeeding of the rear roller can be carried out in a final production phase, in which the desired length and cross-sectional shape of the shaft have already been reached. In this case, by means of the third, rear roller preferably in the end region of the shaft, a spline for a gearbox housing is formed.

Alternativ wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, bei welcher die Welle mittels dreier Drückwalzvorgänge hergestellt wird. In diesem Fall sind die Rollen zwar – in Umgangsrichtung gesehen – symmetrisch verteilt, somit jeweils um 120° zueinander versetzt angeordnet, jedoch axial in gleicher Flucht angeordnet. Dabei bleibt der Dorn während des ersten und des zweiten Drückwalzvorgangs translatorisch unbewegt, wobei er in dem dritten Drückwalzvorgang zur Profilierung des Wellenschafts mit den Rollen gemeinsam – in Streckrichtung gesehen – herausgefahren wird. Diese Ausführungsform des Verfahrens ist allerdings apparativ aufwendiger als die zuvor beschriebene, wobei sie eine längere Herstellungszeit erfordert, als dies wie zuvor beschrieben nötig ist. Insbesondere kann die Welle mittels der zuvor beschriebenen Ausführungsform in einem einzigen Drückwalzprozess hergestellt werden.Alternatively, an embodiment of the method is preferred in which the shaft is produced by means of three flow-forming operations. In this case, the rollers are indeed - viewed in the direction of contact - symmetrically distributed, thus each offset by 120 ° to each other, but arranged axially in the same flight. In this case, the mandrel remains translationally unmoved during the first and the second flow-forming operation, wherein it is moved out together in the third flow-forming process for profiling the shaft with the rollers - seen in the direction of stretch. However, this embodiment of the method is more expensive in terms of apparatus than that described above, requiring a longer production time than is necessary as described above. In particular, the shaft can be produced by means of the previously described embodiment in a single flow-forming process.

Insgesamt zeigt sich, dass also einerseits eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt wird, bei welcher die Rollen mit gleichem Vorschub wie der Dorn verlagert werden, wobei andererseits eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt wird, wobei die Rollen zusätzlich relativ zu dem Dorn axial verlagert werden.Overall, it turns out that on the one hand an embodiment of the method is preferred in which the rollers are displaced with the same feed as the mandrel, on the other hand, an embodiment of the method is preferred, wherein the rollers are additionally axially displaced relative to the mandrel.

Der Dorn weist bevorzugt eine Kontur auf, die einen – in Streckrichtung gesehen – ersten, vorderen, zylindrischen Abschnitt aufweist, an den sich ein – entgegen der Streckrichtung gesehen – konisch zulaufender, zweiter Abschnitt anschließt. Soll die Welle an ihrem zuletzt hergestellten Ende wiederum einen zylindrischen Abschnitt – insbesondere mit einer Steckverzahnung – aufweisen, weist der Dorn bevorzugt einen sich – entgegen der Streckrichtung gesehen – an den konischen Abschnitt anschließenden, dritten Abschnitt auf, der zylindrisch ausgebildet ist, allerdings mit kleinerem Durchmesser als der erste Abschnitt. Wie bereits angesprochen, wird die Kontur der Welle dadurch hergestellt, dass das Material der Vorform gegen die verschiedenen, konturmäßig korrespondierenden Abschnitte des Dorns, die jeweils als Widerlager wirken, gedrängt wird.The mandrel preferably has a contour which, as seen in the stretching direction, has the first, front, cylindrical section, to which a second section, tapered counter to the direction of stretching, adjoins. If the shaft at its last produced end in turn a cylindrical portion - in particular with a spline - have - preferably, the mandrel has a - opposite to the stretching direction - adjacent to the conical portion, third portion which is cylindrical, but with a smaller Diameter than the first section. As already mentioned, the contour of the shaft is produced by the Material of the preform against the different contour corresponding portions of the mandrel, each acting as an abutment, is crowded.

Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass eine konische Schaftform für die Welle mittels eines zumindest bereichsweise konischen Dorns erzeugt wird. Die Dornkontur entspricht dabei vorzugsweise der zuvor beschriebenen Dornkontur. Dabei entsteht eine sich in Streckrichtung verjüngende, konische Schaftform der Welle dadurch, dass das Material der Vorform sukzessive auf den sich – entgegen der Streckrichtung – konisch verjüngenden Dorn gedrängt wird. Besonders bevorzugt wird eine zumindest bereichsweise glattkonische Endkontur für die Welle in der beschriebenen Weise erzeugt.An embodiment of the method is preferred, which is characterized in that a conical shaft shape for the shaft is produced by means of an at least partially conical mandrel. The mandrel contour preferably corresponds to the mandrel contour described above. In the process, a conical shank shape of the shaft, which tapers in the direction of stretch, is created by successively urging the material of the preform onto the mandrel tapering conically, counter to the direction of stretch. Particularly preferably, an at least partially smooth conical end contour for the shaft is generated in the manner described.

Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass an zumindest einem Ende der Welle eine Steckverzahnung durch Druckwalzen ausgebildet wird. Bevorzugt wird nur ein Ende der Welle mit einer Steckverzahnung ausgebildet, wenn die Welle als Seitenwelle erzeugt wird. Wird die Welle dagegen als Zwischenwelle oder als Mittelstück einer Antriebswelle hergestellt, wird vorzugsweise an beiden Wellenenden jeweils eine Steckverzahnung ausgebildet. Die Steckverzahnung dient dabei der Verbindung der Welle mit einer Getriebeaufnahme. Zum Erzeugen einer als Innenverzahnung ausgebildeten Steckverzahnung wird bevorzugt ein Dorn verwendet, dessen dritter Abschnitt eine Außenverzahnung aufweist. Durch Drängen des Materials der Vorform mittels einer Rolle gegen die Außenverzahnung des Dorns in dessen drittem Abschnitt wird die Innenverzahnung der Welle hergestellt. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass an der Welle eine Steckverzahnung als Außenverzahnung ausgebildet wird. In diesem Fall wird das Material der Vorform in dem Bereich des dritten Abschnitts des Dorns vorzugsweise mittels einer gezahnten Rolle gegen den Dorn gedrängt, sodass durch die Zahnung der Rolle die Außenverzahnung der Welle ausgebildet wird. Es ist dabei möglich, dass der Dorn in seinem dritten Abschnitt eine Außenverzahnung aufweist, sodass an der Welle schließlich eine Innen- und eine Außenverzahnung ausgebildet werden. Alternativ ist es möglich, dass der Dorn in seinem dritten Abschnitt glattzylindrisch ausgebildet ist, sodass nur eine Außenverzahnung an der Welle ausgebildet wird.An embodiment of the method is also preferred, which is characterized in that a spline is formed by pressure rollers at at least one end of the shaft. Preferably, only one end of the shaft is formed with a spline when the shaft is generated as a side shaft. If, however, the shaft is produced as an intermediate shaft or as a center piece of a drive shaft, a spline is preferably formed on both shaft ends. The spline is used to connect the shaft with a transmission mount. For generating a spline formed as an internal toothing, a mandrel is preferably used, the third section has an external toothing. By urging the material of the preform by means of a roller against the external toothing of the mandrel in its third section, the internal toothing of the shaft is produced. Alternatively or additionally, it is possible that a spline is formed as external teeth on the shaft. In this case, the material of the preform in the region of the third portion of the mandrel is preferably urged against the mandrel by means of a toothed roller, so that the external toothing of the shaft is formed by the toothing of the roller. It is possible that the mandrel in its third section has an external toothing, so that on the shaft finally an inner and an outer toothing are formed. Alternatively, it is possible that the mandrel is smooth cylindrical in its third section, so that only an external toothing is formed on the shaft.

Wird lediglich eine Innenverzahnung an der Welle ausgebildet, bedarf es ausschließlich eines entsprechend ausgebildeten Dorns. Die Steckverzahnung kann im Übrigen mit der oder denselben Rollen ausgebildet werden, die auch im Übrigen die Kontur der Welle bilden und somit selbst glattzylindrisch ohne Verzahnung ausgebildet sind.If only an internal toothing formed on the shaft, it requires only a correspondingly formed mandrel. Incidentally, the spline can be formed with the same or the same rollers, which, moreover, form the contour of the shaft and thus are themselves smooth cylindrical without teeth.

Insbesondere im Rahmen einer Ausführungsform des Verfahrens, bei welcher die mittlere Rolle bereits auf den konischen Teil der Dornendkontur drückt, wodurch sich auf diese Weise zum einen die Wandstärke und zum anderen die Querschnittsverjüngung für die Welle einstellen, kann die dritte Rolle eine Verzahnung aufweisen. Das radiale Zustellen der dritten Rolle erfolgt dann in der letzten Herstellungsphase, in der hier die gewünschte Länge und Querschnittsform der Welle bereits erreicht ist, sodass nur noch im Endbereich derselben die Steckverzahnung als Außenverzahnung für die Getriebeaufnahme mittels der gezahnten, hinteren Rolle ausgebildet wird.In particular, in the context of an embodiment of the method in which the middle roller already presses on the conical part of Dornendkontur, thereby adjusting in this way, on the one hand the wall thickness and on the other the cross-sectional taper for the shaft, the third roller may have a toothing. The radial infeeding of the third roller is then carried out in the last manufacturing phase, in which the desired length and cross-sectional shape of the shaft is already reached, so that only in the end region thereof the spline is formed as external teeth for the gearbox receiving means of the toothed, rear roller.

Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass an zumindest einem Ende der Welle ein Gelenkgehäuse ausgebildet wird. Bevorzugt wird als Gelenkgehäuse eine Glocke für ein Gleichlaufgelenk ausgebildet. Besonders bevorzugt wird an genau einem Wellenende ein solches Gelenkgehäuse, insbesondere eine Glocke für ein Gleichlaufgelenk ausgebildet, wenn die Welle als Seitenwelle hergestellt wird, wobei die Glocke ausgebildet ist zur Verbindung der Welle mit einem angetriebenen Rad des Kraftfahrzeugs.An embodiment of the method is also preferred, which is characterized in that a joint housing is formed on at least one end of the shaft. Preferably, a bell for a constant velocity joint is formed as a joint housing. Particularly preferably, such a joint housing, in particular a bell for a constant velocity joint is formed at exactly one shaft end, when the shaft is produced as a side shaft, wherein the bell is designed for connecting the shaft to a driven wheel of the motor vehicle.

Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass das Gelenkgehäuse durch Druckwalzen hergestellt wird. In diesem Fall wird vorzugsweise bereits beim Massivumformen des Vormaterials eine zweite Aufnahme für einen zweiten Dorn auf einer – in axialer Richtung gesehen – der ersten Aufnahme für den ersten Dorn gegenüberliegenden Seite des Vormaterials erzeugt. Mittels des zweiten Dorns wird dann die Endkontur für das Gelenkgehäuse ausgebildet. Wird das Gelenkgehäuse mit Hinterschnitten ausgebildet, wird vorzugsweise in einem Folgedrückwalzvorgang ein Segmentdorn verwendet, der mittels Verfahren eines oder mehrerer Schieber verstellbar ist. Die Hinterschnitte werden dann durch entsprechendes Verstellen oder Verfahren des wenigstens einen Schiebers erzeugt.An embodiment of the method is preferred, which is characterized in that the joint housing is produced by pressure rollers. In this case, a second receptacle for a second mandrel is preferably already produced during massive forming of the primary material on a side of the primary material opposite the first mandrel, viewed in the axial direction, of the first receptacle. By means of the second mandrel then the final contour for the joint housing is formed. If the joint housing is formed with undercuts, a segment mandrel is preferably used in a follow-roll rolling process, which is adjustable by means of the method of one or more slides. The undercuts are then produced by appropriately adjusting or moving the at least one slider.

Alternativ wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, bei welcher das Gelenkgehäuse durch Massivumformen hergestellt wird. Dabei ist es insbesondere möglich, dass das Gelenkgehäuse bereits beim Massivumformen der Vorform mit hergestellt wird. Alternativ ist es möglich, dass hierfür einen Folgemassivumformprozess, insbesondere ein Folgeschmiedeprozess, vorgesehen ist. Auch hierbei ist es möglich, dass das Gelenkgehäuse mit Hinterschnitten hergestellt wird. Dabei kann beispielsweise ein Gesenkschmiedewerkzeug mit verstellbaren Elementen, insbesondere Schiebern, verwendet werden.Alternatively, an embodiment of the method is preferred in which the joint housing is produced by massive forming. It is in particular possible that the joint housing is already produced during massive forming of the preform. Alternatively, it is possible that a follow-on mass transformation process, in particular a follow-on forging process, is provided for this purpose. Again, it is possible that the joint housing is made with undercuts. In this case, for example, a drop forging tool with adjustable elements, in particular sliders, are used.

Insbesondere bei der Herstellung einer Zwischenwelle oder eines Mittelstücks einer Antriebswelle wird bevorzugt anstelle des Gelenkgehäuses eine zweite Steckverzahnung an dem zweiten Ende der Welle hergestellt. Auch in diesem Fall wird bevorzugt eine zweite Aufnahme für einen zweiten Druckdorn an der Vorform ausgeschmiedet, wobei die zweite Aufnahme und damit auch der zweite Druckdorn ähnlich ausgebildet ist wie die erste Aufnahme und wie der gegenüberliegende, erste Dorn. Der zweite Dorn trägt bevorzugt an seinem Ende eine Verzahnung, mittels derer eine Steckverzahnung an der Welle ausgebildet werden kann. In diesem Fall wird an der Welle einen Innenverzahnung hergestellt. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass – insbesondere mittels einer verzahnten Rolle – eine Außenverzahnung an dem zweiten Wellenende hergestellt wird. In particular, in the manufacture of an intermediate shaft or a center piece of a drive shaft, a second spline is preferably made instead of the joint housing at the second end of the shaft. Also in this case, a second receptacle for a second mandrel is preferably forged on the preform, wherein the second receptacle and thus also the second mandrel is formed similar to the first receptacle and how the opposite, first mandrel. The second mandrel preferably carries at its end a toothing, by means of which a spline can be formed on the shaft. In this case, an internal toothing is produced on the shaft. Alternatively or additionally, it is also possible that - in particular by means of a toothed roller - an outer toothing is produced at the second shaft end.

Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass axial vor dem Gelenkgehäuse – in Streckrichtung gesehen – ein Ringbund mittels eines Abschälwerkzeugs ausgebildet wird. Dieser dient insbesondere als Spritzschutz bei einer späteren Verwendung der Welle. Das Abschälwerkzeug arbeitet vorzugsweise gegen einen Außendorn. Hierzu sticht das vorzugsweise als Rolle ausgebildeter Abschälwerkzeug in das Material des Gelenkgehäuses ein, während der Außendorn als Anschlag axial vor oder hinter der Einstichstelle anliegt. Das abgeschälte oder ausgestochene Material wird dabei bevorzugt hochgebogen und gegen den Außendorn gedrängt, wodurch schließlich der als Spritzschutz dienende Ringbund ausgeformt wird.It is also preferred an embodiment of the method, which is characterized in that axially before the joint housing - seen in the stretch direction - an annular collar is formed by means of a peeling tool. This serves in particular as a splash guard at a later use of the shaft. The peeling tool preferably operates against an outer mandrel. For this purpose, the peeling tool, preferably designed as a roller, penetrates into the material of the joint housing, while the outer mandrel abuts axially as a stop in front of or behind the puncture site. The peeled or punched out material is preferably bent upwards and urged against the outer mandrel, whereby finally serving as splash guard ring collar is formed.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. Showing:

1 schematische Darstellungen dreier verschiedener Ausführungsbeispiele einer Seitenwelle; 1 schematic representations of three different embodiments of a side wave;

2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Verfahrens; 2 a schematic representation of an embodiment of the method;

3 eine weitere schematische Darstellung der Ausführungsform des Verfahrens gemäß 2, und 3 a further schematic representation of the embodiment of the method according to 2 , and

4 eine schematische Darstellung zweier verschiedener Dorngeometrien zur Verwendung in dem Verfahren. 4 a schematic representation of two different mandrel geometries for use in the method.

1 zeigt eine schematische Darstellung von drei Ausführungsbeispielen einer Welle 1, hier konkret einer Seitenwelle. Diese ist im Rahmen des hier vorgeschlagenen Verfahrens hergestellt. Sie weist an einem ersten, in 1 links dargestellten Ende 3 ein Gelenkgehäuse 5 und an einem zweiten, in 1 rechts dargestellten Ende 7 eine Steckverzahnung 9 zur Verbindung mit einem Getriebe, insbesondere einem Differenzialgetriebe, einer Zwischenwelle, oder einem Mittelstück einer Antriebswelle auf. Das Gelenkgehäuse 5 ist hier als Glocke für ein Gleichlaufgelenk ausgebildet und dient der Verbindung mit einem angetriebenen Rad eines Kraftfahrzeugs, welches die Seitenwelle 1 aufweist. Die Welle 1 wird hergestellt, indem zunächst eine Vorform aus einem metallischen Vollmaterial, insbesondere aus Stahl, Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, massivumgeformt, vorzugsweise geschmiedet wird. Die Vorform umfasst dabei ungefähr den Bereich des ersten Endes 3 bis zu etwa einer in 1a) dargestellten Linie L. Es ist möglich, dass das Gelenkgehäuse 5 gleich bei dem Massivumformen der Vorform mit ausgebildet wird. Alternativ ist es möglich, dass das Gelenkgehäuse 5 parallel zu dem Rest der Seitenwelle 1 oder nach dem Ausbilden der restlichen Seitenwelle 1 durch Massivumformen, insbesondere durch einen Folgeschmiedeprozess, oder aber durch Drückwalzen hergestellt wird. Beim Massivumformen der Vorform wird zugleich eine hier noch rudimentär erkennbare Aufnahme 11 für einen Dorn ausgeformt, der im Rahmen des Drückwalzverfahrens zur Herstellung der Welle 1 verwendet wird. Der Dorn wird in der Aufnahme 11 angeordnet, und eine Kontur der Welle 1, vorzugsweise eine endkonturnahe Form oder auch eine Endform der Welle 1, wird durch Drückwalzen hergestellt. Dabei wird das Material der Welle ausgehend von der Aufnahme 11 in einer sich in 1 nach rechts erstreckenden Streckrichtung, die entlang einer Achse A verläuft, abgestreckt, sodass die Welle 1 in ihrer gesamten Länge erzeugt wird. Auch die Steckverzahnung 9 wird bevorzugt durch Drückwalzen hergestellt. 1 shows a schematic representation of three embodiments of a shaft 1 , here specifically a side wave. This is produced in the context of the method proposed here. It points to a first, in 1 left end shown 3 a joint housing 5 and at a second, in 1 right end 7 a spline 9 for connection to a transmission, in particular a differential gear, an intermediate shaft, or a center piece of a drive shaft. The joint housing 5 is designed here as a bell for a constant velocity joint and serves to connect to a driven wheel of a motor vehicle, which is the side shaft 1 having. The wave 1 is prepared by first a preform of a solid metal material, in particular of steel, aluminum or an aluminum alloy, solid-formed, preferably forged. The preform covers approximately the area of the first end 3 up to about one in 1a ) line L. It is possible that the joint housing 5 is formed at the same time in the massive forming of the preform with. Alternatively it is possible that the joint housing 5 parallel to the rest of the side wave 1 or after forming the remaining side wave 1 by massive forming, in particular by a follow-forging process, or by pressure-rolling is produced. When massive forming of the preform is at the same time a still rudimentary recognizable recording 11 formed for a mandrel, in the context of the flow-forming process for the production of the shaft 1 is used. The spike is in the recording 11 arranged, and a contour of the shaft 1 , preferably a shape close to the final shape or else a final shape of the shaft 1 , is produced by spin-rolling. The material of the shaft is starting from the recording 11 in a in 1 stretched to the right, extending along an axis A, strung so that the shaft 1 is generated in its entire length. Also the spline 9 is preferably prepared by spin forming.

Bevorzugt wird beim Drückwalzen eine konische Schaftform für die Welle erzeugt, insbesondere ein vorzugsweise glattkonischer Schaftabschnitt 13.Preferably, a conical shaft shape for the shaft is produced during spin forming, in particular a preferably smooth-tapered shaft portion 13 ,

Das in 1a) dargestellte Ausführungsbeispiel der Welle 1 weist an seinem zweiten Ende 7 einen geschlossenen Wandabschnitt 15 auf, sodass hier ein geschlossenes Wellenende realisiert ist, wobei die beiden Ausführungsbeispiele gemäß den 1b) und 1c) jeweils an dem zweiten Ende 7 offen ausgebildet sind. Die Ausführungsbeispiele gemäß 1a) und 1b) weisen jeweils im Bereich des Gelenkgehäuses 5 einen Boden 17 auf, der als Verschluss wirkt und ein Entweichen von Schmierfett insbesondere aus dem Gelenkgehäuse 5 verhindert. Das Ausführungsbeispiel gemäß 1c) weist dagegen keinen solchen Boden 17 auf.This in 1a ) illustrated embodiment of the shaft 1 indicates at its second end 7 a closed wall section 15 on, so that here a closed shaft end is realized, the two embodiments according to the 1b ) and 1c ) each at the second end 7 are open. The embodiments according to 1a ) and 1b ) each have in the region of the joint housing 5 a floor 17 on, which acts as a closure and leakage of grease in particular from the joint housing 5 prevented. The embodiment according to 1c ) has no such soil 17 on.

In Streckrichtung gesehen ist axial vor dem Gelenkgehäuse 5 ein Ringbund 19 ausgebildet, der mittels eines Abschälwerkzeugs hergestellt werden kann. Dabei wird in das Material des glockenartigen Gelenkgehäuses 5 eingestochen, wobei das Abschälwerkzeug Material abhebt und gegen einen Außendorn drängt, der bevorzugt – in Streckrichtung gesehen – axial vor der Einstichstelle, also rechts von dem Ringbund 19, angeordnet ist. Der Ringbund 19 dient vorzugsweise als Spritzschutz.Seen in the stretch direction is axially in front of the joint housing 5 a ring collar 19 formed, which can be produced by means of a peeling tool. It is in the material of bell-shaped joint housing 5 pierced, wherein the peeling tool lifts off material and urges against an outer mandrel, the preferred - seen in the stretching direction - axially in front of the puncture site, ie the right of the annular collar 19 , is arranged. The ring collar 19 preferably serves as a splash guard.

Anhand von 1 zeigt sich, dass die Welle 1 angeformte Funktionselemente wie insbesondere den Ringbund 19 aufweisen kann. Die Welle 1 ist mit Fertigkonturen beziehungsweise mit deutlich reduzierter Bearbeitungszugabe für einen stark reduzierten Zerspanungsaufwand herstellbar. Es ist insbesondere beim Drückwalzen ohne Weiteres eine Wandstärkenvarianz gemäß den Anforderungen an die Welle 1 umformtechnisch herstellbar, insbesondere eine Varianz zwischen dünnwandigen und dickwandigen Bereichen. Dabei ist ohne weiteres eine minimale Wandstärke von beispielsweise 2 mm in hochverfestigter Güte, beispielsweise von 1100 MPa, herstellbar. Dies liegt insbesondere auch an dem beim Massivumformen hochverdichteten und homogenisierten Gefüge, welches anschließend dem Drückwalzen unterworfen wird. Wie sich insbesondere an dem konischen Schaftabschnitt 13 zeigt, ist beim Drückwalzen ohne weiteres ein sehr großer Umformgrad darstellbar. Dabei wird zugleich ein hervorragender Rundlauf sichergestellt, der innen zu außen von 0,02 bis 0,05 beträgt. Auch Hinterschnitte sind darstellbar, insbesondere durch Verwendung eines Segmentdorns, der mittels Verfahrens eines oder mehrerer Schieber verstellbar ist. Aufgrund der einteiligen Ausbildung der Seitenwelle 1 entfallen Fügestellen, sodass zum einen Herstellungsschritte entfallen, wobei zum anderen eine verbesserte Rundlaufqualität, Zylindrizität und/oder Rundheit zur Senkung von Unwuchten darstellbar ist/sind. Festigkeiten der Welle 1 können über den Umformgrad und eine Auslegung der Vorform eingestellt werden. Da die Wandstärke belastungsgerecht hergestellt werden kann, resultiert letztlich eine Leichtbau-Seitenwelle, was insgesamt bei dem Kraftfahrzeug, welches die Welle 1 aufweist, Gewicht spart und damit auch den Treibstoffverbrauch senkt.Based on 1 it turns out that the wave 1 molded functional elements such as in particular the annular collar 19 can have. The wave 1 can be produced with finished contours or with significantly reduced machining allowance for a greatly reduced machining effort. It is in particular in the flow forming readily a wall thickness variance according to the requirements of the shaft 1 can be produced by forming technology, in particular a variance between thin-walled and thick-walled areas. In this case, a minimum wall thickness of, for example, 2 mm in high-strength quality, for example, of 1100 MPa, can be produced without further ado. This is in particular also due to the highly compressed and homogenized structure during massive forming, which is subsequently subjected to flow-forming. As in particular on the conical shaft section 13 shows, during spin forming a very large degree of deformation can be displayed easily. At the same time, excellent concentricity is ensured, which amounts to 0.02 to 0.05 on the inside to the outside. Undercuts can also be represented, in particular by using a segment mandrel which can be adjusted by means of the method of one or more slides. Due to the one-piece design of the side wave 1 omitted joints, so accounts for a manufacturing steps, on the other hand, an improved concentricity quality, cylindricity and / or roundness to reduce imbalances can be represented / are. Strengths of the wave 1 can be adjusted via the degree of deformation and a design of the preform. Since the wall thickness can be produced in accordance with load, ultimately results in a lightweight side wave, which in total in the motor vehicle, which is the shaft 1 weight and thus also reduces fuel consumption.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung der Welle 1. Dabei ist hier die Vorform 21 dargestellt, an welcher durch Massivumformen bereits zumindest eine endkonturnahe Form des Gelenkgehäuses 5 sowie weiterhin die Aufnahme 11 für einen Dorn 23 ausgebildet ist. Außerdem ist hier bereits der Ringbund 19 gefertigt. Es ist aber auch möglich, dass dieser erst nach Fertigstellung der Welle 1 quasi in einem letzten Bearbeitungsschritt hergestellt wird. 2 shows a schematic representation of an embodiment of the method for producing the shaft 1 , Here is the preform 21 represented by which by massive forming already at least one near-net shape of the joint housing 5 as well as continue the recording 11 for a thorn 23 is trained. In addition, here is already the ring collar 19 manufactured. But it is also possible that this only after completion of the wave 1 almost produced in a final processing step.

Zum Drückwalzen werden drei Rollen verwendet, von denen hier eine erste Rolle 25 und eine zweite Rolle 27 dargestellt sind. Während des Druckwalzens wird die Vorform 21 um die Achse A rotiert, wobei der Dorn 23 ebenfalls um die Achse A rotiert. Die Rollen 25, 27 rotieren um hier parallel zu der Achse A orientierte, jedoch zu dieser parallel versetzte Achsen, von denen hier eine Achse A1 dargestellt ist. Die Rollen 25, 27 drängen das Material der Vorform 21 hier gegen einen ersten, zylindrischen Abschnitt 29 des Dorns 23, wobei die erste Rolle 25 – in radialer Richtung gesehen – weiter von einer Umfangsfläche des Dorns 23 entfernt ist, also radial weniger weit eingestellt ist, als die zweite Rolle 27. Die erste Rolle 25 greift in das Material der Vorform 21 ein und schiebt dieses verdrängend in Streckrichtung nach rechts. Hierdurch wird die Welle 1 in ihrer Länge ausgebildet. Die zweite Rolle 27 ist radial weiter eingestellt und definiert die Wandstärke der auszubildenden Welle 1. Die Rollen 25, 27 werden mit dem Dorn 23 gemeinsam in Streckrichtung verlagert, was hier durch zwei Pfeile P dargestellt ist. Dabei scheiben sie das Material der Vorform 21 während ihrer Axialbewegung verdrängend vor sich her, was hier schematisch durch einen Materialwulst 31 dargestellt ist.Three rollers are used for spin forming, one of which is here 25 and a second role 27 are shown. During the pressure rolling, the preform becomes 21 rotated about the axis A, wherein the mandrel 23 also rotated about the axis A. The roles 25 . 27 rotate about here parallel to the axis A oriented, but parallel to this offset axes, of which here an axis A1 is shown. The roles 25 . 27 urge the material of the preform 21 here against a first, cylindrical section 29 of the thorn 23 , where the first role 25 - Seen in the radial direction - further from a peripheral surface of the mandrel 23 is removed, so is less radially adjusted than the second role 27 , The first role 25 engages in the material of the preform 21 and pushes this displacing in the direction of stretching to the right. This will cause the shaft 1 formed in their length. The second role 27 is set radially further and defines the wall thickness of the wave to be formed 1 , The roles 25 . 27 be with the thorn 23 moved together in the stretch direction, which is shown here by two arrows P. They slice the material of the preform 21 during their axial movement displacing in front of him, which here schematically by a bead of material 31 is shown.

In 2 ist eine Ausführungsform des Verfahrens schematisch angedeutet, bei welcher die Rollen 25, 27 in derselben Flucht – in axialer Richtung gesehen – angeordnet sind. Es ist alternativ möglich, dass die Rollen 25, 27 axial zueinander versetzt angeordnet sind.In 2 an embodiment of the method is schematically indicated, in which the rollers 25 . 27 in the same escape - seen in the axial direction - are arranged. It is alternatively possible that the roles 25 . 27 axially offset from one another.

Anhand von 3, welche eine Darstellung des Verfahrens quasi in 2 von rechts gesehen, mithin entlang der Achse A betrachtet, darstellt, zeigt sich, dass die Rollen 25, 27 sowie eine dritte Rolle 33 symmetrisch um einen Umfang des Dorns 23, jeweils um 120° versetzt zueinander, angeordnet sind. Dabei ist die dritte Rolle 33 radial am weitesten eingestellt, wobei sie das wandstärkenreduzierte Material der Vorform 21 auf eine Endkontur des Dorns 23 drückt.Based on 3 which is a representation of the method quasi in 2 Seen from the right, thus viewed along the axis A, it shows that the rollers 25 . 27 and a third role 33 symmetrical about a circumference of the spine 23 , each offset by 120 ° to each other, are arranged. Here is the third role 33 set radially farthest, where it is the wall thickness reduced material of the preform 21 on a final contour of the spine 23 suppressed.

4 zeigt eine schematische Darstellung zweier verschiedener Dorne, nämlich des Dorns 23 sowie eines zweiten Dorns 35. Dabei dient der erste Dorn 23 – wie bereits erläutert – der Herstellung des in 1 rechts von der Linie L dargestellten Teils der Welle 1. Dabei weist der Dorn 23 den ersten, in Streckrichtung gesehen vorderen zylindrischen Abschnitt 29 sowie einen zweiten, sich an diesen – entgegen der Streckrichtung gesehen – anschließenden, konischen Abschnitt 37 auf. Der konische Schaftabschnitt 13 der Welle 1 wird dabei bevorzugt hergestellt, indem die Rollen 25, 27, 33 in axialer Richtung relativ zu dem Dorn 23 verlagert werden, sodass sie das Material der Vorform 21 sukzessive auf radial abnehmende Bereiche des zweiten Abschnitts 37 drängen. Dadurch reduziert sich sukzessive der Durchmesser der Welle 1. Es ist dabei möglich, dass lediglich die dritte Rolle 33 entsprechend in axialer Richtung verlagert wird, während gegebenenfalls die erste Rolle 25 und die zweite Rolle 27 relativ zu dem Dorn 23 nicht axial bewegt werden. 4 shows a schematic representation of two different spines, namely the spine 23 and a second spike 35 , The first spike is used 23 - As already explained - the production of the in 1 to the right of the line L part of the shaft 1 , This shows the thorn 23 the first, seen in the direction of stretch front cylindrical portion 29 and a second, adjacent to this - contrary to the direction of stretching - subsequent, conical section 37 on. The conical shaft section 13 the wave 1 is preferably produced by the rollers 25 . 27 . 33 in the axial direction relative to the mandrel 23 be shifted so that they are the material of the preform 21 successively to radially decreasing areas of the second section 37 pushing. This gradually reduces the diameter of the shaft 1 , It is possible that only the third role 33 is displaced in the axial direction, while possibly the first role 25 and the second role 27 relative to the thorn 23 not be moved axially.

An den zweiten Abschnitt 37 schließt sich hier – entgegen der Streckrichtung gesehen – wiederum ein dritter, zylindrischer Abschnitt 39 an, der vorzugsweise eine Außenverzahnung aufweist. Mithilfe dieses Abschnitts ist es dann möglich, beim Drückwalzen eine Innenverzahnung im Bereich des zweiten Endes 7 der Welle 1 auszubilden. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Außenverzahnung in diesem Bereich hergestellt werden, indem eine verzahnte Rolle verwendete wird, welche das Material der Vorform 21 gegen den dritten Abschnitt 39 des Dorns 23 drängt. Es ist in diesem Fall möglich, dass der dritte Abschnitt 39 glattzylindrisch ausgebildet ist.To the second section 37 closes here - contrary to the stretching direction - again a third, cylindrical section 39 on, which preferably has an outer toothing. With the help of this section, it is then possible, during spin forming an internal toothing in the region of the second end 7 the wave 1 train. Alternatively or additionally, an external toothing in this area can be produced by using a toothed roller, which is the material of the preform 21 against the third section 39 of the thorn 23 urges. It is possible in this case that the third section 39 smooth cylindrical is formed.

Der zweite Dorn 35 dient der Herstellung eines inneren des Gelenkgehäuses 5 durch Drückwalzen. Dabei ist der zweite Dorn 35 vorzugsweise als Segmentdorn ausgebildet, der wenigstens einen oder auch mehrere Schieber zur Erzeugung von Hinterschnitten aufweist.The second thorn 35 serves to produce an inner of the joint housing 5 by spin forming. Here is the second thorn 35 preferably formed as a segment mandrel having at least one or more slides for generating undercuts.

Insgesamt zeigt sich, dass es mithilfe des Verfahrens möglich ist, eine einteilige Welle 1, insbesondere eine Seitenwelle, mit verbesserten mechanischen Eigenschaften, maßgeschneiderter Wandstärke und hochgenauer Geometrie herzustellen.Overall, it turns out that using the method is possible, a one-piece wave 1 , in particular a side shaft, with improved mechanical properties, tailored wall thickness and high-precision geometry.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4022692 A1 [0002]

Claims

Method for producing a shaft ( 1 ) for a drive train of a motor vehicle, comprising the following steps: massive forming of a metallic solid material into a preform ( 21 ); Spinning rollers of the preform and making a contour of the shaft ( 1 ).

Method according to claim 1, characterized in that at least one receptacle ( 11 ) for a thorn ( 23 ) at the preform ( 21 ) is formed, wherein a mandrel ( 23 ) in the recording ( 11 ) is arranged.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that as shaft ( 1 ) a side shaft, an intermediate shaft or a center of a drive shaft is produced.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that for the spin-rolling three rollers ( 25 . 27 . 33 ), the rollers ( 25 . 27 . 33 ) radially outward along a circumference of the mandrel ( 23 ), whereby the material of the preform ( 21 ) against the thorn ( 23 ), preferably with immediately adjacent rollers ( 25 . 27 . 33 ) - are arranged offset by 120 ° to each other in the circumferential direction, and / or wherein the rollers ( 25 . 27 . 33 ) - as seen in the radial direction - are arranged offset from one another, and / or wherein the rollers ( 25 . 27 . 33 ) - seen in the axial direction - are arranged in a common plane or offset from one another.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the rollers ( 25 . 27 . 33 ) together with the spine ( 23 ) are axially displaced, wherein the rollers ( 25 . 27 . 33 ) with the same feed as the thorn ( 23 ), or where the roles ( 25 . 27 . 33 ) additionally relative to the mandrel ( 23 ) are axially displaced.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a conical shaft shape for the shaft ( 1 ) by means of an at least partially conical mandrel ( 23 ) is produced.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one end ( 3 . 7 ) the wave ( 1 ) a spline ( 9 ) is formed by spin forming.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least at one end ( 3 . 7 ) the wave ( 1 ) a joint housing ( 5 ), in particular a bell for a constant velocity joint is formed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the joint housing ( 5 ) is produced by flow-forming or by massive forming.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that axially in front of the joint housing ( 5 ) a collar ( 19 ) is formed by means of a peeling tool.