DE102021125329A1 - Shaft for a motor vehicle, motor vehicle and method - Google Patents

Shaft for a motor vehicle, motor vehicle and method Download PDF

Info

Publication number
DE102021125329A1
DE102021125329A1 DE102021125329.2A DE102021125329A DE102021125329A1 DE 102021125329 A1 DE102021125329 A1 DE 102021125329A1 DE 102021125329 A DE102021125329 A DE 102021125329A DE 102021125329 A1 DE102021125329 A1 DE 102021125329A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
shaft
base body
steel
steel coating
motor vehicle
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.)
Pending
Application number
DE102021125329.2A
Other languages
German (de)
Inventor
Heinrich Graf
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.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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 Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102021125329.2A priority Critical patent/DE102021125329A1/en
Publication of DE102021125329A1 publication Critical patent/DE102021125329A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/02—Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
    • C23C24/04—Impact or kinetic deposition of particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/02—Shafts; Axles
    • F16C3/023—Shafts; Axles made of several parts, e.g. by welding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2223/00—Surface treatments; Hardening; Coating
    • F16C2223/30—Coating surfaces
    • F16C2223/42—Coating surfaces by spraying the coating material, e.g. plasma spraying
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2361/00—Apparatus or articles in engineering in general
    • F16C2361/61—Toothed gear systems, e.g. support of pinion shafts

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Welle (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem um eine Rotationsachse rotierbaren Wellengrundkörper (12), der Aluminium umfasst, und mit einer Stahlbeschichtung (14), welche auf den Wellengrundkörper (12) bereichsweise aufgetragen ist, wodurch der Wellengrundkörper (12) lokal verstärkt ist.The invention relates to a shaft (10) for a motor vehicle, with a shaft base body (12) which can be rotated about an axis of rotation and which comprises aluminum, and with a steel coating (14) which is applied in regions to the shaft base body (12), whereby the shaft base body ( 12) is locally reinforced.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Welle für ein Kraftfahrzeug, ein Kraftfahrzeug mit einer Welle sowie ein Verfahren zum Bereitstellen einer Welle für ein Kraftfahrzeug.The present invention relates to a shaft for a motor vehicle, a motor vehicle with a shaft and a method for providing a shaft for a motor vehicle.

Aus der EP 2 044 671 B1 ist eine elektrische Maschine bekannt, welche im Automobilbereich angewandt werden kann. Diese elektrische Maschine kann eine magnetische Stahlwelle als Motorwelle umfassen.From the EP 2 044 671 B1 an electrical machine is known which can be used in the automotive sector. This electrical machine can include a magnetic steel shaft as the motor shaft.

Bei einem Verwenden einer Stahlwelle für eine elektrische Maschine weist diese Stahlwelle zwar eine besonders hohe Festigkeit, jedoch auch ein besonders hohes Gewicht auf.When using a steel shaft for an electrical machine, this steel shaft has a particularly high strength, but it is also particularly heavy.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Lösung zu schaffen, welche ein Bereitstellen einer besonders leichten und darüber hinaus besonders stabilen Welle für ein Kraftfahrzeug ermöglicht.It is therefore the object of the present invention to provide a solution which makes it possible to provide a particularly light and, moreover, particularly stable shaft for a motor vehicle.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart.This object is achieved according to the invention by the subject matter of the independent patent claim. Further possible configurations of the invention are disclosed in the dependent claims, the description and the figures.

Die Erfindung betrifft eine Welle für ein Kraftfahrzeug, insbesondere eine Welle für eine elektrische Maschine und somit eine Motorwelle für das Kraftfahrzeug. Die Welle umfasst einen um eine Rotationsachse rotierbaren Wellengrundkörper, der Aluminium umfasst. Insbesondere ist der Wellengrundkörper aus Aluminium gebildet. Weiterhin umfasst die Welle eine Stahlbeschichtung, welche auf den Wellengrundkörper bereichsweise aufgetragen ist, wodurch der Wellengrundkörper lokal verstärkt ist. Diese Stahlbeschichtung umfasst zumindest Stahl. Insbesondere ist die Stahlbeschichtung aus Stahl gebildet. Durch das bereichsweise Aufbringen der Stahlbeschichtung auf den Wellengrundkörper wird der Wellengrundkörper hinsichtlich seiner Festigkeit in den Bereichen, in welchen die Stahlbeschichtung auf den Wellengrundkörper aufgetragen ist, stabilisiert. Dies ermöglicht, dass die Welle aufgrund des Bereitstellens des Wellengrundkörpers zumindest aus Aluminium besonders gewichtsarm ausgebildet ist, wobei in jeweiligen Bereichen der Welle, welche eine besonders hohe Festigkeit benötigen, der Wellengrundkörper mit der Stahlbeschichtung beschichtet und hierdurch lokal verstärkt ist. Hierdurch können lediglich stark beanspruchte Teile der Welle durch das Anbringen der Stahlbeschichtung verstärkt werden. Aufgrund des Bereitstellens des Wellengrundkörpers zumindest aus dem Aluminium weist die Welle ein Leichtbaupotential auf, wodurch ein Gesamtgewicht eines die Welle aufweisenden Kraftfahrzeugs besonders geringgehalten werden kann.The invention relates to a shaft for a motor vehicle, in particular a shaft for an electrical machine and thus an engine shaft for the motor vehicle. The shaft includes a shaft base body that is rotatable about an axis of rotation and includes aluminum. In particular, the basic shaft body is made of aluminum. Furthermore, the shaft includes a steel coating, which is applied to areas of the shaft base body, as a result of which the shaft base body is locally reinforced. This steel coating comprises at least steel. In particular, the steel coating is formed from steel. By applying the steel coating to the basic shaft body in certain areas, the basic shaft body is stabilized with regard to its strength in the areas in which the steel coating is applied to the basic shaft body. This allows the shaft to be particularly lightweight due to the provision of the shaft base body at least from aluminum, with the shaft base body being coated with the steel coating and thereby locally reinforced in the respective areas of the shaft which require particularly high strength. As a result, only heavily stressed parts of the shaft can be reinforced by attaching the steel coating. Due to the provision of the shaft base body at least from aluminum, the shaft has potential for lightweight construction, as a result of which the overall weight of a motor vehicle having the shaft can be kept particularly low.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Stahlbeschichtung den Wellengrundkörper zumindest in einem Längenabschnitt umfangsseitig umschließt. Das bedeutet, dass in dem Längenabschnitt der Wellengrundkörper umfangsseitig von der Stahlbeschichtung vollständig nach außen und somit radial umschlossen ist. Hierdurch kann insbesondere bei einem Rotieren der Welle um eine Rotationsachse sichergestellt werden, dass in jeder Position der Welle um deren Rotationsachse die Welle gleichmäßig durch die Stahlbeschichtung stabilisiert ist.In a further embodiment of the invention, it is provided that the steel coating encloses the shaft base body on the circumferential side at least in a longitudinal section. This means that in the longitudinal section the basic shaft body is completely surrounded on the outside and thus radially on the peripheral side by the steel coating. In this way it can be ensured, in particular when the shaft rotates about an axis of rotation, that the shaft is uniformly stabilized by the steel coating in every position of the shaft about its axis of rotation.

In diesem Zusammenhang ist es in einer weiteren möglichen Ausgestaltung vorgesehen, dass die Stahlbeschichtung in Form eines Stahlbands den Wellengrundkörper ringförmig umschließt. Aufgrund des Stahlbands kann der Längenabschnitt des Wellengrundkörpers, in welchem die Stahlbeschichtung den Wellengrundkörper umschließt, besonders präzise vorgegeben werden. Durch das ringförmige Umschließen des Wellengrundkörpers durch die Stahlbeschichtung kann darüber hinaus ein besonders gutes Haften der Stahlbeschichtung an dem Wellengrundkörper gewährleistet werden, da eine Unterbrechung der Stahlbeschichtung und somit eine Schwachstelle in Umfangsrichtung um den Wellengrundkörper nicht vorliegt.In this connection it is provided in a further possible embodiment that the steel coating in the form of a steel strip encloses the shaft base body in a ring shape. Because of the steel strip, the length section of the basic shaft body in which the steel coating encloses the basic shaft body can be specified particularly precisely. The ring-shaped enclosing of the basic shaft body by the steel coating can also ensure particularly good adhesion of the steel coating to the basic shaft body, since there is no interruption in the steel coating and thus a weak point in the circumferential direction around the basic shaft body.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Stahlbeschichtung mittels Kaltgasspritzen auf dem Wellengrundkörper aufgetragen ist. Beim Kaltgasspritzen, welches auch als sogenanntes „Cold Gas Spraying“ bezeichnet werden kann, wird der Beschichtungswerkstoff in Pulverform mit sehr hoher Geschwindigkeit auf das Trägermaterial, hier den Wellengrundkörper, aufgebracht. Hierfür kann ein auf wenige 100 Grad aufgeheiztes Prozessgas, wie Stickstoff oder Helium, durch Expansion in einer Düse, insbesondere einer sogenannten Lavaldüse, auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt und anschließend Pulverpartikel des Beschichtungswerkstoffs in den Gasstrahl injiziert werden. Hierdurch werden die injizierten Pulverpartikel auf eine so hohe Geschwindigkeit beschleunigt, dass sie ohne vorangehendes An- oder Aufschmelzen beim Aufprall auf das Trägermaterial eine dichte und festhaftende Schicht bilden. Insbesondere kann ein vollständiges Aufschmelzen der Partikel unterbleiben. Durch das Kaltgasspritzen kann die Stahlbeschichtung einen Formschluss mit dem Wellengrundkörper ausbilden, wodurch die Stahlbeschichtung besonders sicher an dem Wellengrundkörper gehalten ist.In a further embodiment of the invention, it is provided that the steel coating is applied to the shaft base body by means of cold gas spraying. With cold gas spraying, which can also be referred to as so-called "cold gas spraying", the coating material in powder form is applied to the carrier material, here the basic shaft body, at very high speed. For this purpose, a process gas heated to a few hundred degrees, such as nitrogen or helium, can be accelerated to supersonic speed by expansion in a nozzle, in particular a so-called Laval nozzle, and powder particles of the coating material can then be injected into the gas jet. As a result, the injected powder particles are accelerated to such a high speed that they form a dense and firmly adhering layer on impact with the carrier material without prior melting or melting. In particular, a complete melting of the particles can be omitted. The cold gas spraying allows the steel coating to form a form fit with the basic shaft body, as a result of which the steel coating is held particularly securely on the basic shaft body.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Wellengrundkörper in mehreren zueinander beabstandeten Bereichen mit der Stahlbeschichtung beschichtet ist. Das bedeutet, dass der Wellenkörper beispielsweise in mehreren zueinander beabstandeten Längenabschnitten umfangsseitig von der Stahlbeschichtung umschlossen werden kann, insbesondere ringförmig umschlossen werden kann. Hierdurch kann eine lokale Festigkeitserhöhung der Welle in den mehreren Bereichen erfolgen. Insbesondere kann die Welle durch das Anordnen der Stahlbeschichtung in den jeweiligen Bereichen lediglich bereichsweise in ihrer Festigkeit je nach Festigkeitsbedarf angepasst werden, wodurch die Welle grundsätzlich aufgrund der Ausgestaltung des Wellengrundkörpers mit Aluminium bzw. aus Aluminium besonders leicht ausgebildet werden kann.In a further embodiment of the invention, it can be provided that the shaft base body in coated with the steel coating in a plurality of spaced apart areas. This means that the shaft body can, for example, be surrounded on the circumference by the steel coating in a plurality of length sections spaced apart from one another, in particular can be surrounded in a ring shape. This can result in a local increase in the strength of the shaft in the several areas. In particular, by arranging the steel coating in the respective areas, the strength of the shaft can only be adjusted in certain areas, depending on the strength requirement, which means that the shaft can be made particularly light in principle due to the design of the shaft base body with aluminum or aluminum.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass ein Lagersitz des Wellengrundkörpers mit der Stahlbeschichtung beschichtet ist. Hierdurch kann der Lagersitz durch die Stahlbeschichtung besonders gut stabilisiert werden. Aufgrund der lokalen Beschichtung des Lagersitzes des Wellengrundkörpers mit der Stahlbeschichtung kann sichergestellt werden, dass bei einem Anordnen eines Wälzlagers an dem Lagersitz eine Oberfläche der Welle besonders wenig, insbesondere gar nicht, beschädigt wird bei einem Betrieb der Welle. Hierbei kann das Kugellager insbesondere aus Stahl bereitgestellt sein, wodurch das aus Stahl bereitgestellte Kugellager auf der Stahlbeschichtung statt auf dem Aluminium umfassenden Wellengrundkörper aufliegt. Hierdurch kann eine besonders hohe Lebensdauer der Welle erreicht werden.In a further possible embodiment of the invention, it is provided that a bearing seat of the shaft base body is coated with the steel coating. As a result, the bearing seat can be stabilized particularly well by the steel coating. Due to the local coating of the bearing seat of the shaft base body with the steel coating, it can be ensured that when a roller bearing is arranged on the bearing seat, a surface of the shaft is damaged particularly little, in particular not at all, during operation of the shaft. In this case, the ball bearing can be provided in particular from steel, as a result of which the ball bearing provided from steel rests on the steel coating instead of on the shaft base body which comprises aluminum. As a result, a particularly long service life of the shaft can be achieved.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Schweißstelle des Wellengrundkörpers mit der Stahlbeschichtung beschichtet ist, wodurch an der Schweißstelle eine weitere Komponente an die Welle angeschweißt werden kann. Bei dieser weiteren Komponente kann es sich beispielsweise um einen Zahnkranz handeln. Insbesondere ist die weitere Komponente aus Stahl gebildet bzw. weist an einer mit der Schweißstelle korrespondierenden Anschlussstelle Stahl auf, wodurch das Stahl der Anschlussstelle mit dem Stahl der Stahlbeschichtung für eine besonders sichere Schweißverbindung verschweißt werden kann. Hierdurch wird ermöglicht, dass die weitere Komponente durch Schweißen besonders sicher an der Welle befestigt werden kann. Infolgedessen kann eine besonders sichere stoffschlüssige Verbindung zwischen der weiteren Komponente und der Welle bereitgestellt werden.In a further possible embodiment of the invention, it is provided that a welding point of the shaft base body is coated with the steel coating, as a result of which a further component can be welded to the shaft at the welding point. This additional component can be a toothed ring, for example. In particular, the further component is made of steel or has steel at a connection point corresponding to the welding point, as a result of which the steel of the connection point can be welded to the steel of the steel coating for a particularly secure welded connection. This makes it possible for the further component to be fastened particularly securely to the shaft by welding. As a result, a particularly secure material connection can be provided between the further component and the shaft.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Welle als Getriebewelle ausgebildet ist. Es kann sich somit bei der Welle beispielsweise um eine Antriebswelle oder um eine Abtriebswelle eines Getriebes des Kraftfahrzeugs handeln. Folglich kann eine besonders leichte Getriebewelle mit einer lokal besonders hohen Festigkeit bereitgestellt werden.In another possible embodiment of the invention, it is provided that the shaft is designed as a gear shaft. The shaft can thus be, for example, a drive shaft or an output shaft of a transmission of the motor vehicle. Consequently, a particularly light transmission shaft with locally particularly high strength can be provided.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit einer Welle wie sie bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Welle beschrieben worden ist. Hierbei kann die Welle als Getriebewelle oder als Welle einer elektrischen Maschine des Kraftfahrzeugs fungieren.The invention also relates to a motor vehicle with a shaft as has already been described in connection with the shaft according to the invention. In this case, the shaft can function as a transmission shaft or as a shaft of an electrical machine in the motor vehicle.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Bereitstellen einer Welle für ein Kraftfahrzeug, insbesondere eine Welle wie sie bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Welle beschrieben worden ist. Bei dem Verfahren wird an einem Wellengrundkörper, welcher Aluminium umfasst, eine Stahlbeschichtung bereichsweise mittels Kaltspritzen aufgebracht, wodurch der Wellengrundkörper lokal verstärkt wird. Die Stahlbeschichtung wird somit lokal auf den Aluminium umfassenden Wellengrundkörper, insbesondere aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung gebildeten Wellengrundkörper, aufgebracht, wodurch eine lokale Festigkeitserhöhung der Welle erzielt werden kann. Infolgedessen kann die Welle mit lokal besonders hohen Festigkeiten bei einem besonders geringem Gewicht bereitgestellt werden. Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Welle sind als Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen und umgekehrt.The invention also relates to a method for providing a shaft for a motor vehicle, in particular a shaft as has already been described in connection with the shaft according to the invention. In the method, a steel coating is applied in certain areas by means of cold spraying to a basic shaft body, which comprises aluminum, as a result of which the basic shaft body is locally reinforced. The steel coating is thus applied locally to the shaft base body comprising aluminum, in particular shaft base body formed from aluminum or an aluminum alloy, as a result of which a local increase in the strength of the shaft can be achieved. As a result, the shaft can be provided with particularly high local strengths and a particularly low weight. Advantages and advantageous developments of the shaft according to the invention are to be regarded as advantages and advantageous developments of the motor vehicle according to the invention and of the method according to the invention, and vice versa.

Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further features of the invention can result from the claims, the figures and the description of the figures. The features and feature combinations mentioned above in the description and the features and feature combinations shown below in the description of the figures and/or in the figures alone can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the invention to leave.

Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur eine schematische Perspektivansicht einer Welle mit einem aus Aluminium gebildeten Wellengrundkörper, welcher lokal durch Kaltgasspritzen mit einer Stahlbeschichtung versehen ist, wobei an einer Schweißstelle der Welle ein Zahnkranz aus Stahl als weitere Komponente gehalten ist.The drawing shows in the single figure a schematic perspective view of a shaft with a shaft base made of aluminum, which is locally provided with a steel coating by cold gas spraying, with a steel ring gear being held as a further component at a welding point of the shaft.

Die Zeichnung zeigt in 1 eine Welle 10 für ein Kraftfahrzeug. Bei dieser Welle 10 handelt sich vorliegend um eine Getriebewelle für das Kraftfahrzeug. Diese Getriebewelle ist als Hybridgetriebewelle zumindest aus Stahl und Aluminium ausgebildet. Für eine besonders leichte Ausgestaltung der Welle 10 umfasst die Welle 10 einen Wellengrundkörper 12, welcher Aluminium umfasst. Vorliegend ist der Wellengrundkörper 12 aus Aluminium gebildet. Um lokal eine Festigkeit der Welle 10 besonders gut einstellen zu können, umfasst die Welle 10 zusätzlich eine Stahlbeschichtung 14, welche auf den Wellengrundkörper 12 bereichsweise aufgetragen ist. Durch die Stahlbeschichtung 14 ist der Wellengrundkörper 12 bereichsweise in seiner Festigkeit erhöht.The drawing shows in 1 a shaft 10 for a motor vehicle. In this case, this shaft 10 is a transmission shaft for the motor vehicle. This transmission shaft is designed as a hybrid transmission shaft, at least made of steel and aluminum de. For a particularly light configuration of the shaft 10, the shaft 10 includes a shaft base body 12 which includes aluminum. In the present case, the shaft base body 12 is made of aluminum. In order to be able to adjust the strength of the shaft 10 locally particularly well, the shaft 10 also includes a steel coating 14 which is applied to the shaft base body 12 in some areas. The steel coating 14 increases the strength of the basic shaft body 12 in some areas.

Wie in 1 besonders gut erkannt werden kann, ist der Wellengrundkörper 12 in mehreren zueinander beabstandeten Bereichen mit der Stahlbeschichtung 14 beschichtet. Hierbei ist die Stahlbeschichtung 14 in den jeweiligen Bereichen als Stahlband an den Wellengrundkörper 12 angelegt, wodurch die Stahlbeschichtung 14 den Wellengrundkörper 12 in den jeweiligen Bereichen ringförmig radial umschließt. Der Wellengrundkörper 12 ist somit durch die Stahlbeschichtung 14 in mehreren zueinander beabstandeten Längenabschnitten umfangsseitig umschlossen. Hierbei ist der Wellengrundkörper 12 an jeweiligen Lagersitzen 16 mit der Stahlbeschichtung 14 beschichtet. Durch die Stahlbeschichtung 14 an den jeweiligen Lagersitzen 16 kann ein an der Welle 10 anzubringendes Wälzlager getragen werden. Hierbei kann eine Kraftübertragung über den besonders leichten Wellengrundkörper 12, welcher Aluminium umfasst, erfolgen, während der Wellengrundkörper 12 durch die Stahlbeschichtung 14 vor Beschädigungen geschützt wird. An den jeweiligen Lagersitzen 16 kann die Stahlbeschichtung 14 insbesondere als dünner Stahlring vorgesehen sein. Ein unmittelbarer Kontakt zwischen jeweiligen von der Welle 10 aufzunehmenden Wälzlagern mit dem Wellengrundkörper 12 kann vermieden werden.As in 1 As can be seen particularly well, the shaft base body 12 is coated with the steel coating 14 in a number of areas that are spaced apart from one another. Here, the steel coating 14 is applied to the shaft base body 12 as a steel strip in the respective areas, as a result of which the steel coating 14 radially encloses the shaft base body 12 in the respective areas in an annular manner. The shaft base body 12 is thus surrounded on the circumference by the steel coating 14 in a plurality of longitudinal sections spaced apart from one another. In this case, the basic shaft body 12 is coated with the steel coating 14 on the respective bearing seats 16 . A roller bearing to be attached to the shaft 10 can be carried by the steel coating 14 on the respective bearing seats 16 . Here, power can be transmitted via the particularly light shaft base body 12, which comprises aluminum, while the shaft base body 12 is protected from damage by the steel coating 14. The steel coating 14 can be provided in particular as a thin steel ring on the respective bearing seats 16 . Direct contact between the respective roller bearings to be accommodated by the shaft 10 and the shaft base body 12 can be avoided.

Wie in 1 des Weiteren erkannt werden kann, kann der Wellengrundkörper 12 an einer Schweißstelle 18 mit der Stahlbeschichtung 14 beschichtet sein. Hierdurch kann an der Schweißstelle 18 besonders einfach eine weitere Komponente 20 an die Welle 10 angeschweißt werden. Vorliegend handelt es sich bei der weiteren Komponente 20 um einen Zahnkranz aus Stahl.As in 1 Furthermore, as can be seen, the basic shaft body 12 can be coated with the steel coating 14 at a welding point 18 . As a result, a further component 20 can be welded onto the shaft 10 in a particularly simple manner at the welding point 18 . In the present case, the further component 20 is a toothed ring made of steel.

Für ein besonders einfaches und gleichmäßiges Aufbringen der Stahlbeschichtung 14 auf den Wellengrundkörper 12 ist es vorgesehen, dass die Stahlbeschichtung 14 mittels Kaltgasspritzen auf den Wellengrundkörper 12 aufgetragen wird. Kaltgasspritzen ist ein Prozess zur Beschichtung einer Metalloberfläche, vorliegend der Oberfläche des Wellengrundkörpers 12, mit Stahl. Dadurch lassen sich lokal die Materialeigenschaften des Wellengrundkörpers 12 verbessern. Ergebnis der Beschichtung des Wellengrundkörpers 12 mit dem Stahl im Rahmen des Kaltgasspritzens ist die formschlüssig mit dem als Trägerbauteil wirkenden Wellengrundkörper 12 verbundene Stahlbeschichtung 14, insbesondere in Form wenigstens eines Stahlbands.For a particularly simple and uniform application of the steel coating 14 to the shaft base body 12, it is provided that the steel coating 14 is applied to the shaft base body 12 by means of cold gas spraying. Cold gas spraying is a process for coating a metal surface, in this case the surface of the shaft base body 12, with steel. As a result, the material properties of the shaft base body 12 can be improved locally. The result of the coating of the shaft base body 12 with the steel as part of the cold gas spraying is the steel coating 14, in particular in the form of at least one steel strip, which is positively connected to the shaft base body 12 acting as a carrier component.

Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Wellen für den elektrischen Antrieb von Kraftfahrzeugen oftmals aus Stahl bestehen und zum Teil mehrteilig bereitgestellt werden und anschließend verschweißt werden. Nicht jedes Teil der Welle benötigt jedoch diese von Stahl bereitgestellten hohen Festigkeitskennwerte. Weiterhin werden Radsätze aus Stahl gefertigt, was zu besonders hohen Massen bei elektrischen Antrieben führen kann. Durch das Kaltgasspritzen lässt sich lokal die Stahlbeschichtung 14 auf den Aluminium umfassenden Wellengrundkörper 12 aufbringen, wodurch zum einen eine Verbesserung von Materialeigenschaften in diesen Bereichen ermöglicht wird und zum anderen eine Grundlage für eine Stahl-Stahl-Verschweißung geschaffen werden kann. Es kann somit der durch das Kaltgasspritzen geschaffene Stahlring dazu benutzt werden, einen weiteren Wellenbestandteil, vorliegend die weitere Komponente 20, an die Welle 10 anzuschweißen. Vorliegend handelt es sich bei der weiteren Komponente 20 um den Zahnkranz, welcher aufgrund hoher auszuhaltender Belastungen aus Stahl bereitgestellt ist.This is based on the finding that shafts for the electric drive of motor vehicles are often made of steel and are sometimes provided in several parts and are then welded. However, not every part of the shaft requires the high strength characteristics that steel provides. Furthermore, wheelsets are made of steel, which can lead to particularly high masses in electric drives. The steel coating 14 can be applied locally to the aluminum shaft base body 12 by means of cold gas spraying, which on the one hand enables an improvement in material properties in these areas and on the other hand creates a basis for steel-steel welding. The steel ring created by cold gas spraying can thus be used to weld a further shaft component, in this case the further component 20, to the shaft 10. In the present case, the further component 20 is the toothed ring, which is made of steel because of the high loads that have to be withstood.

Die Stahlbeschichtung 14 der Welle 10 kann insbesondere nachbearbeitet werden, wodurch die Stahlbeschichtung 14 jeweilige Funktionsflächen der Welle 10 bereitstellen kann. Insbesondere kann die Stahlbeschichtung 14 durch Drehen nachbearbeitet werden, wodurch sichergestellt werden kann, dass der Zahnkranz bzw. ein Kugellager sicher an der Welle 10 angeordnet werden kann.The steel coating 14 of the shaft 10 can in particular be reworked, as a result of which the steel coating 14 can provide the respective functional surfaces of the shaft 10 . In particular, the steel coating 14 can be reworked by turning, which can ensure that the toothed ring or a ball bearing can be securely arranged on the shaft 10 .

Durch das Beschichten des Wellengrundkörpers 12 mit der Stahlbeschichtung 14 kann die Welle 10 lokal verstärkt werden, insbesondere an den jeweiligen Lagersitzen 16 bzw. in Form von Verstärkungsstreifen. Weiterhin wird bei der Welle 10 ein Stahl-Alu-Schweißverbund für stark beanspruchte Regionen, wie im Bereich eines Stirnrads bzw. bei Steckverzahnungselementen, ermöglicht.By coating the shaft base body 12 with the steel coating 14, the shaft 10 can be reinforced locally, in particular at the respective bearing seats 16 or in the form of reinforcement strips. Furthermore, in the case of the shaft 10, a steel-aluminum welded joint is made possible for heavily stressed regions, such as in the area of a spur gear or in the case of spline elements.

Eine Zugänglichkeit der Welle 10 ist grundsätzlich gegeben, da die Welle 10 in ihrem Design derart angepasst werden kann, dass der Wellengrundkörper 12 mit Stahl im Rahmen des Kaltgasspritzens beschichtet werden kann. Nach dem Beschichten des Wellengrundkörpers 12 mit der Stahlbeschichtung 14 kann die Welle 10 nachbearbeitet werden. Es ist möglich, dass anstatt der Welle 10 ein Differentialkorb in gleicher Art und Weise mit Stahl beschichtet wird.In principle, the shaft 10 is accessible because the design of the shaft 10 can be adapted in such a way that the shaft base body 12 can be coated with steel as part of the cold gas spraying. After the shaft base body 12 has been coated with the steel coating 14, the shaft 10 can be reworked. It is possible that instead of the shaft 10, a differential carrier is coated with steel in the same way.

Insgesamt zeigt die Erfindung, wie eine Alu-Stahl-Hybridgetriebewelle für einen elektrischen Antrieb mittels Kaltgasspritzen bereitgestellt werden kann.Overall, the invention shows how an aluminum-steel hybrid transmission shaft for an electric Drive can be provided by means of cold gas spraying.

BezugszeichenlisteReference List

1010
WelleWave
1212
Wellengrundkörpershaft body
1414
Stahlbeschichtungsteel coating
1616
Lagersitzbearing seat
1818
Schweißstelleweld
2020
weitere Komponenteanother component

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • EP 2044671 B1 [0002]EP 2044671 B1 [0002]

Claims (10)

Welle (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem um eine Rotationsachse rotierbaren Wellengrundkörper (12), der Aluminium umfasst, und mit einer Stahlbeschichtung (14), welche auf den Wellengrundkörper (12) bereichsweise aufgetragen ist, wodurch der Wellengrundkörper (12) lokal verstärkt ist.Shaft (10) for a motor vehicle, with a shaft base body (12) which can be rotated about an axis of rotation and which comprises aluminum, and with a steel coating (14) which is applied in regions to the shaft base body (12), as a result of which the shaft base body (12) is locally reinforced is. Welle (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlbeschichtung (14) den Wellengrundkörper (12) zumindest in einem Längenabschnitt umfangsseitig umschließt.shaft (10) after claim 1 , characterized in that the steel coating (14) encloses the shaft base body (12) at least in a longitudinal section on the peripheral side. Welle (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlbeschichtung (14) in Form eines Stahlbands den Wellengrundkörper (12) ringförmig umschließt.shaft (10) after claim 2 , characterized in that the steel coating (14) in the form of a steel strip encloses the shaft base body (12) in an annular manner. Welle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlbeschichtung (14) mittels Kaltgasspritzen auf dem Wellengrundkörper (12) aufgetragen ist.Shaft (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the steel coating (14) is applied to the shaft base body (12) by means of cold gas spraying. Welle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellengrundkörper (12) in mehreren zueinander beabstandeten Bereichen mit der Stahlbeschichtung (14) beschichtet ist.Shaft (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft base body (12) is coated with the steel coating (14) in a plurality of mutually spaced regions. Welle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lagersitz (16) des Wellengrundkörpers (12) mit der Stahlbeschichtung (14) beschichtet ist.Shaft (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a bearing seat (16) of the shaft base body (12) is coated with the steel coating (14). Welle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schweißstelle (18) des Wellengrundkörpers (12) mit der Stahlbeschichtung (14) beschichtet ist, wodurch an der Schweißstelle (18) eine weitere Komponente (20) an die Welle (10) angeschweißt werden kann.Shaft (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a weld point (18) of the shaft base body (12) is coated with the steel coating (14), whereby a further component (20) is attached to the shaft ( 10) can be welded on. Welle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (10) als Getriebewelle ausgebildet ist.Shaft (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft (10) is designed as a gear shaft. Kraftfahrzeug mit einer Welle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Motor vehicle with a shaft (10) according to one of the preceding claims. Verfahren zum Bereitstellen einer Welle (10) für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem an einem Wellengrundkörper (12), welcher Aluminium umfasst, eine Stahlbeschichtung (14) bereichsweise mittels Kaltgasspritzen aufgebracht wird, wodurch der Wellengrundkörper (12) lokal verstärkt wird.Method for providing a shaft (10) for a motor vehicle according to one of Claims 1 until 8th In which a steel coating (14) is applied in regions by means of cold gas spraying to a shaft base body (12) which comprises aluminum, as a result of which the shaft base body (12) is locally reinforced.
DE102021125329.2A 2021-09-30 2021-09-30 Shaft for a motor vehicle, motor vehicle and method Pending DE102021125329A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021125329.2A DE102021125329A1 (en) 2021-09-30 2021-09-30 Shaft for a motor vehicle, motor vehicle and method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021125329.2A DE102021125329A1 (en) 2021-09-30 2021-09-30 Shaft for a motor vehicle, motor vehicle and method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021125329A1 true DE102021125329A1 (en) 2023-03-30

Family

ID=85477175

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021125329.2A Pending DE102021125329A1 (en) 2021-09-30 2021-09-30 Shaft for a motor vehicle, motor vehicle and method

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102021125329A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3677908A (en) 1970-11-12 1972-07-18 Robert J Sperl Metal plating product and process
GB1393031A (en) 1972-06-06 1975-05-07 Sperl R J Metal plating product and process
DD149328A1 (en) 1980-02-27 1981-07-08 Uwe Fuessel CONTROL OR GEAR SHAFT
DE19718307A1 (en) 1997-04-30 1998-11-05 Herbert Dr Ing Gropp Press fitting hub on shaft
DE102006016099A1 (en) 2006-04-04 2007-10-18 Benteler Stahl/Rohr Gmbh Production of a gear hollow shaft having axial shaft sections comprises joining the shaft sections by friction welding after production of the toothed arrangement on some shaft sections
EP2044671B1 (en) 2006-07-12 2012-06-06 Robert Bosch GmbH Rotor for an electric machine and production method thereof

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3677908A (en) 1970-11-12 1972-07-18 Robert J Sperl Metal plating product and process
GB1393031A (en) 1972-06-06 1975-05-07 Sperl R J Metal plating product and process
DD149328A1 (en) 1980-02-27 1981-07-08 Uwe Fuessel CONTROL OR GEAR SHAFT
DE19718307A1 (en) 1997-04-30 1998-11-05 Herbert Dr Ing Gropp Press fitting hub on shaft
DE102006016099A1 (en) 2006-04-04 2007-10-18 Benteler Stahl/Rohr Gmbh Production of a gear hollow shaft having axial shaft sections comprises joining the shaft sections by friction welding after production of the toothed arrangement on some shaft sections
EP2044671B1 (en) 2006-07-12 2012-06-06 Robert Bosch GmbH Rotor for an electric machine and production method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3239121C2 (en) Bearing arrangement of a wheel hub that can be driven via a constant velocity swivel joint
EP0292795B1 (en) Hollow shaft with driving elements affixed by means of expansion and with axially differing material properties
DE19649919C2 (en) Brake members made of composite casting, namely brake drum, brake disc or the like, and composite casting method for the production of brake members
DE3800913C2 (en)
EP1851450B1 (en) Plain bearing bush, use of the same, and production thereof
DE102019207241A1 (en) Device for the electrically conductive connection between a shaft and a housing
DE102021125329A1 (en) Shaft for a motor vehicle, motor vehicle and method
DE102021126459A1 (en) Housing for an electric drive of a motor vehicle, motor vehicle and method
DE102012004389B4 (en) Differential gear for a motor vehicle as a welded construction with different materials
EP3267061B1 (en) Feed-through component having a structured metal coating and method for manufacturing such a feed-through component
DE102016218773A1 (en) Bearing intermediate ring
DE102018121087A1 (en) Wheel bearing arrangement with a bearing axis and method for bracing such a wheel bearing arrangement
DE102018126153A1 (en) Gear assembly for a stepped planetary planetary gear
DE102008027491B4 (en) Motor vehicle axle or chassis component
DE102020128306A1 (en) Planetary carrier assembly, method of manufacturing a planetary carrier assembly and planetary gears
EP0033989A1 (en) Light metal piston
WO2015051790A2 (en) Inner ring fixation via welded joint
DE102018125026A1 (en) Method for producing a planetary gear and active roll stabilizer of a motor vehicle with this planetary gear
DE102019114761A1 (en) Wheel bearing unit
DE3536465C2 (en)
DE102019131904B4 (en) Process for balancing rotors of electrical machines, friction weld body and balancing disc for use in such a process
DE102021208490A1 (en) Assembly with a wheel hub and a constant velocity joint
DE102020210694A1 (en) Electrical machine and method for its manufacture
DE102009029165A1 (en) Spherical plain bearings
DE3034995A1 (en) Aluminium alloy wheel for motor vehicles - wheel central bowl connects into flange on rim bed where seam is welded

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified