DE102022206730A1

DE102022206730A1 - Wave arrangement

Info

Publication number: DE102022206730A1
Application number: DE102022206730.4A
Authority: DE
Inventors: Frank Dautel; Silas Raible
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2022-06-30
Filing date: 2022-06-30
Publication date: 2024-01-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wellenanordnung (1), die eine Hohlwelle (2) mit einem Hohlraum (5), wenigstens ein Element (4a, 4b) und einen Verschlussstopfen (3) umfasst. Das Element (4a, 4b) ist an der Hohlwelle (2) befestigt und formt eine Einschnürung (9a, 9b) des Hohlraums (5). Der Verschlussstopfen (3) ragt in den Hohlraum (5) hinein und überdeckt die Einschnürung (9a, 9b).Wesentlich ist es, dass der Verschlussstopfen (3) einer Innenkontur des Hohlraums (5) an der jeweiligen Einschnürung (9a, 9b) anliegend zumindest bereichsweise folgt und dadurch mit der Hohlwelle (2) formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden ist.Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren (11) und ein Fügewerkzeug (12) zum Herstellen der Wellenanordnung (1).The invention relates to a shaft arrangement (1) which comprises a hollow shaft (2) with a cavity (5), at least one element (4a, 4b) and a sealing plug (3). The element (4a, 4b) is attached to the hollow shaft (2) and forms a constriction (9a, 9b) of the cavity (5). The sealing plug (3) projects into the cavity (5) and covers the constriction (9a, 9b). It is essential that the sealing plug (3) rests against an inner contour of the cavity (5) on the respective constriction (9a, 9b). at least in some areas and is thereby positively and/or non-positively connected to the hollow shaft (2). The invention also relates to a method (11) and a joining tool (12) for producing the shaft arrangement (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Wellenanordnung mit einer Hohlwelle und wenigstens einem Element nach dem Oberbegriff des Anspruch 1. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren und ein Fügewerkzeug zum Herstellen der Wellenanordnung.The invention relates to a shaft arrangement with a hollow shaft and at least one element according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a method and a joining tool for producing the shaft arrangement.

Eine Wellenanordnung wie beispielweise eine Nockenwelle weist eine Hohlwelle und üblicherweise mehrere Elemente wie beispielweise Nocken auf, wobei die Nocken axial nebeneinander auf der Hohlwelle angeordnet sind. Die Hohlwelle ist öfters schmiermittelführend und längsendseitig zweckgemäß mit einem DIN-genormten Deckel verschlossen. Der DIN-genormte Deckel ist ein napfförmiger Blechteil, der im Tiefziehverfahren hergestellt und in die Hohlwelle eingedrückt ist. Während des Motorbetriebs kann sich der Deckel jedoch in unerwünschter Weise lösen und in der Hohlwelle wandern, was die Versorgung der zu schmierenden Bereiche der Nockenwelle verhindert und so zum Blockieren/Festfressen der Nockenwelle führen kann.A shaft arrangement such as a camshaft has a hollow shaft and usually several elements such as cams, the cams being arranged axially next to one another on the hollow shaft. The hollow shaft often carries lubricant and is conveniently closed at the longitudinal end with a DIN-standard cover. The DIN-standardized cover is a cup-shaped sheet metal part that is manufactured using a deep-drawing process and pressed into the hollow shaft. However, during engine operation, the cover can undesirably come loose and migrate in the hollow shaft, which prevents the supply to the areas of the camshaft that need to be lubricated and can thus lead to blocking/seizing of the camshaft.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für eine Wellenanordnung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei der die beschriebenen Nachteile überwunden werden. Die Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein Verfahren und ein Fügewerkzeug zum Herstellen der Wellenanordnung bereitzustellen.The object of the invention is therefore to provide an improved or at least alternative embodiment for a shaft arrangement of the generic type, in which the disadvantages described are overcome. The object of the invention is also to provide a method and a joining tool for producing the shaft arrangement.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved according to the invention by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine durch die Überdeckung der Elemente und der Hohlwelle verursachte Einschnürung der Hohlwelle zum verschiebefesten und drehfesten Befestigen eines Verschlussstopfens zu nutzen.The present invention is based on the general idea of using a constriction of the hollow shaft caused by the overlap of the elements and the hollow shaft to fasten a closure plug in a non-displaceable and rotation-proof manner.

Eine erfindungsgemäße Wellenanordnung weist eine Hohlwelle mit einer Längsmittelachse und einem Hohlraum auf. Zudem weist die Wellenanordnung wenigstens ein Element auf, wobei das jeweilige Element außenseitig an der Hohlwelle beispielsweise über einen thermischen Fügesitz befestigt ist. Das jeweilige Element fasst die Hohlwelle um die Längsmittelachse umlaufend ein, wobei dadurch eine Einschnürung des Hohlraums geformt ist. So kann beispielsweise durch den thermischen Fügesitz die Hohlwelle durch das Schrumpfen des jeweiligen Elements beim Erkalten eingeschnürt werden. Der Hohlraum weist dabei axial zu der jeweiligen Einschnürung benachbart wenigstens eine Aufweitung auf. Die Wellenanordnung weist zudem einen topfförmigen und die Hohlwelle längsendseitig verschließenden Verschlussstopfen auf. Der Verschlussstopfen ragt dabei mit seinem geschlossenen Längsende in den Hohlraum hinein und überdeckt radial die jeweilige Einschnürung des Hohlraums. Der Verschlussstopfen folgt anliegend zumindest bereichsweise einer durch die jeweilige Einschnürung und durch die jeweilige Aufweitung gebildeten Innenkontur des Hohlraums und ist dadurch mit der Hohlwelle formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden.A shaft arrangement according to the invention has a hollow shaft with a longitudinal central axis and a cavity. In addition, the shaft arrangement has at least one element, with the respective element being attached to the outside of the hollow shaft, for example via a thermal joining fit. The respective element surrounds the hollow shaft circumferentially around the longitudinal central axis, thereby forming a constriction of the hollow space. For example, due to the thermal joint fit, the hollow shaft can be constricted due to the shrinkage of the respective element when it cools down. The cavity has at least one widening axially adjacent to the respective constriction. The shaft arrangement also has a cup-shaped sealing plug that closes the hollow shaft at the longitudinal end. The closure plug projects into the cavity with its closed longitudinal end and radially covers the respective constriction of the cavity. The closure plug follows, at least in some areas, an inner contour of the cavity formed by the respective constriction and by the respective widening and is thereby connected to the hollow shaft in a form-fitting and/or force-fitting manner.

Unter dem Begriff „wenigstens ein Element“ ist stets ein Element der Wellenanordnung zu verstehen, das zum formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbinden des Verschlussstopfens mit der Hohlwelle beiträgt. Zum formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbinden des Verschlussstopfens mit der Hohlwelle trägt das jeweilige Element nur dann bei, wenn der Verschlussstopfen mit dem jeweiligen Element im Bereich seiner Einschnürung einen formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Kontakt aufweist. Es versteht sich, dass die Wellenanordnung neben dem jeweiligen Element auch weitere gleichartige Elemente aufweisen kann, die jedoch zum formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbinden des Verschlussstopfens mit der Hohlwelle nicht beitragen.The term “at least one element” always means an element of the shaft arrangement that contributes to the positive and/or non-positive connection of the sealing plug to the hollow shaft. The respective element only contributes to the positive and/or non-positive connection of the closure plug to the hollow shaft if the closure plug has a positive and/or non-positive contact with the respective element in the area of its constriction. It is understood that, in addition to the respective element, the shaft arrangement can also have other similar elements, which, however, do not contribute to the positive and/or non-positive connection of the closure plug to the hollow shaft.

Das jeweilige Element zum formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbinden des Verschlussstopfens mit der Hohlwelle ist zweckgemäß zu einer mit dem Verschlussstopfen zu schließenden Längsseite der Hohlwelle am nächsten angeordnet. Tragen zum formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbinden des Verschlussstopfens mit der Hohlwelle zwei Elemente bei, so sind beide zu der genannten Längsseite der Hohlwelle am nächsten angeordnet. Es versteht sich, dass die Wellenanordnung beidseitig mit jeweils einem Verschlussstopfen verschlossen sein kann. In diesem Fall können beide Verschlussstopfen identisch zueinander ausgestaltet und identisch zueinander mit der Hohlwelle verbunden sein.The respective element for the positive and/or non-positive connection of the closure plug to the hollow shaft is expediently arranged closest to a longitudinal side of the hollow shaft that is to be closed with the closure plug. If two elements contribute to the positive and/or non-positive connection of the closure plug to the hollow shaft, both are arranged closest to the named longitudinal side of the hollow shaft. It goes without saying that the shaft arrangement can be closed on both sides with a sealing plug. In this case, both sealing plugs can be designed identically to one another and connected to the hollow shaft identically to one another.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung sind die Begriffe „axial“ und „radial“ und „umlaufend“ auf die Längsmittelachse der Hohlwelle bezogen. Die Ausnahmen davon sind gesondert gekennzeichnet. Die Formulierung „zumindest bereichsweise anliegend folgt“ bedeutet im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung, dass der Verschlussstopfen zumindest bereichsweise der Innenkontur folgt und dabei an der Innenkontur anliegt. Bei einer kraftschlüssigen Verbindung wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Lösen der beiden miteinander verbundenen Teile zumindest in eine Richtung durch Haftreibung zwischen den beiden Teilen verhindert. Bei einer formschlüssigen Verbindung wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Lösen der beiden miteinander verbundenen Teile zumindest in eine Richtung durch Hintergreifen der beiden Teile verhindert.In connection with the present invention, the terms “axial” and “radial” and “circumferential” refer to the longitudinal central axis of the hollow shaft. The exceptions to this are marked separately. The phrase “at least partially follows” means in the context of the present invention that the sealing plug follows the inner contour at least partially and lies against the inner contour. In the case of a non-positive connection, according to the present invention, loosening of the two parts connected to one another is prevented at least in one direction due to static friction between the two parts. In the case of a positive connection, according to the present invention, the two parts connected to one another become loose prevented at least in one direction by reaching behind the two parts.

Die Wellenanordnung kann insbesondere eine Nockenwelle und das jeweilige Element kann insbesondere ein Nocken sein.The shaft arrangement can in particular be a camshaft and the respective element can in particular be a cam.

Das jeweilige Element ist mit der Hohlwelle gefügt und dadurch entsteht die jeweilige Einschnürung des Hohlraums sowie wenigstens eine axial benachbarte Aufweitung des Hohlraums. Die jeweilige Einschnürung liegt dabei radial innerhalb des zugehörigen Elements. Da das jeweilige Element die Hohlwelle die Längsmittelachse umlaufend einfasst, ist die jeweilige Einschnürung vorzugsweise umlaufend um die Längsmittelachse ausgebildet. An der jeweiligen Einschnürung sind ein Innendurchmesser bzw. ein Querschnitt des Hohlraums reduziert. Die axiale Änderung des Innendurchmessers bzw. des Querschnitts des Hohlraums an der jeweiligen Einschnürung kann insbesondere stetig sein. An der Aufweitung des Hohlraums weist die Hohlwelle bzw. der Hohlraum dagegen einen normalen Innendurchmesser auf. Die Innenkontur des Hohlraums kann dadurch in die axiale Richtung zumindest bereichsweise wellenförmig ausgebildet sein.The respective element is joined to the hollow shaft and this creates the respective constriction of the cavity as well as at least one axially adjacent widening of the cavity. The respective constriction lies radially within the associated element. Since the respective element surrounds the hollow shaft circumferentially around the longitudinal central axis, the respective constriction is preferably designed circumferentially around the longitudinal central axis. An inner diameter or a cross section of the cavity is reduced at the respective constriction. The axial change in the inner diameter or the cross section of the cavity at the respective constriction can in particular be continuous. At the expansion of the cavity, however, the hollow shaft or the cavity has a normal inner diameter. The inner contour of the cavity can thereby be designed to be wave-shaped in the axial direction, at least in some areas.

Der Verschlussstopfen ist topfförmig bzw. napfförmig geformt und kann in einem Tiefziehverfahren hergestellt sein. Der Verschlussstopfen ist in dem Hohlraum derart angeordnet, dass er die jeweilige Einschnürung des Hohlraums radial überdeckt. Anders formuliert, liegt der Verschlussstopfen radial der jeweiligen Einschnürung gegenüber. Die axiale Länge des Verschlussstopfens ist entsprechend an die Position des jeweiligen Elements an der Hohlwelle angepasst. Der Verschlussstopfen oder zumindest seine Außenkontur folgt anliegend der durch die jeweilige Einschnürung und die jeweilige Aufweitung des Hohlraums gebildeten Innenkontur des Hohlraums. Der Verschlussstopfen oder zumindest seine Außenkontur folgt also zumindest bereichsweise der Innenkontur des Hohlraums und liegt zudem an der Innenkontur des Hohlraums zumindest bereichsweise an. Ein Außendurchmesser des Verschlussstopfens entspricht also an der jeweiligen Einschnürung und an der jeweiligen Aufweitung des Hohlraums zumindest bereichsweise einem Innendurchmesser der Hohlwelle. Da der Innendurchmesser des Hohlraums an der jeweiligen Einschnürung und an der jeweiligen Aufweitung abweicht, kann in axialer Richtung ein Formschluss zwischen dem Verschlussstopfen und der Hohlwelle erreicht werden. Ist der Hohlraum durch die jeweilige Einschnürung in axialer Richtung zumindest bereichsweise wellenförmig ausgebildet, so kann die Außenkontur des Verschlussstopfens in axialer Richtung auch zumindest bereichsweise wellenförmig ausgebildet sein.The closure plug is cup-shaped or cup-shaped and can be manufactured using a deep-drawing process. The closure plug is arranged in the cavity in such a way that it radially covers the respective constriction of the cavity. In other words, the sealing plug lies radially opposite the respective constriction. The axial length of the sealing plug is adapted accordingly to the position of the respective element on the hollow shaft. The closure plug or at least its outer contour follows the inner contour of the cavity formed by the respective constriction and the respective widening of the cavity. The closure plug or at least its outer contour follows the inner contour of the cavity at least in some areas and also lies against the inner contour of the cavity at least in some areas. An outer diameter of the sealing plug therefore corresponds, at least in some areas, to an inner diameter of the hollow shaft at the respective constriction and at the respective widening of the cavity. Since the inner diameter of the cavity differs at the respective constriction and at the respective widening, a positive connection can be achieved in the axial direction between the sealing plug and the hollow shaft. If the cavity is at least partially wave-shaped in the axial direction due to the respective constriction, the outer contour of the closure plug can also be wave-shaped at least partially in the axial direction.

An der Innenkontur wechseln sich also die Bereiche des Verschlussstopfens und der Hohlwelle in axialer Richtung ab. Der Verschlussstopfen ist somit in axialer Richtung formschlüssig mit der Hohlwelle verbunden. Dadurch kann der Festsitz des Verschlussstopfens erhöht werden und ein Wandern des Stopfens in der Hohlwelle verhindert werden. Der Verschlussstopfen kann in die Hohlwelle vollständig eingepresst sein und dadurch kraftschlüssig mit der Hohlwelle verbunden sein.On the inner contour, the areas of the sealing plug and the hollow shaft alternate in the axial direction. The closure plug is therefore positively connected to the hollow shaft in the axial direction. This makes it possible to increase the tightness of the sealing plug and prevent the plug from moving in the hollow shaft. The sealing plug can be completely pressed into the hollow shaft and thereby be non-positively connected to the hollow shaft.

Der Verschlussstopfen kann wenigstens eine zu der jeweiligen Einschnürung axial benachbart angeordnete Aufweitung aufweisen. Die Aufweitung des Verschlussstopfens kann zumindest teilweise in die jeweilige Aufweitung des Hohlraums der Hohlwelle eingreifen. Dadurch kann der Verschlussstopfen an seiner Aufweitung formschlüssig mit der Aufweitung des Hohlraums der Hohlwelle verbunden sein. An der Aufweitung sind ein Außendurchmesser bzw. ein Querschnitt des Verschlussstopfens vergrößert. Die axiale Änderung des Außendurchmessers bzw. des Querschnitts des Verschlussstopfens an der Aufweitung kann insbesondere stetig sein. Die Aufweitung des Verschlussstopfens kann die Längsmittelachse umlaufend ausgebildet sein. Der Verschlussstopfen greift mit der Aufweitung radial zu der jeweiligen Einschnürung des Hohlraums ein und in axialer Richtung liegt die Aufweitung des Verschlussstopfens axial zu der jeweiligen Einschnürung des Hohlraums benachbart. Dadurch hintergreifen sich der Verschlussstopfen und die Hohlwelle in axialer Richtung und sind entsprechend formschlüssig miteinander verbunden. An der Aufweitung können der Außendurchmesser bzw. der Querschnitt des Verschlussstopfens dem Innendurchmesser bzw. dem Querschnitt des Hohlraums entsprechen. Mit anderen Worten kann eine Außenfläche des Verschlussstopfens an der Aufweitung zumindest bereichsweise an einer Innenfläche des Hohlraums axial zu der jeweiligen Einschnürung benachbart anliegen.The closure plug can have at least one widening arranged axially adjacent to the respective constriction. The expansion of the closure plug can at least partially engage in the respective expansion of the hollow space of the hollow shaft. As a result, the expansion plug can be positively connected to the expansion of the hollow space of the hollow shaft. An outer diameter or a cross section of the sealing plug is enlarged at the expansion. The axial change in the outer diameter or the cross section of the closure plug at the expansion can in particular be continuous. The expansion of the closure plug can be designed to extend around the longitudinal central axis. The closure plug engages with the expansion radially to the respective constriction of the cavity and in the axial direction the expansion of the closure plug lies axially adjacent to the respective constriction of the cavity. As a result, the sealing plug and the hollow shaft engage behind each other in the axial direction and are connected to one another in a form-fitting manner. At the expansion, the outside diameter or the cross section of the sealing plug can correspond to the inside diameter or the cross section of the cavity. In other words, an outer surface of the closure plug can rest on the widening at least partially on an inner surface of the cavity axially adjacent to the respective constriction.

Der Verschlussstopfen kann mit der Hohlwelle verpresst und dadurch kraftschlüssig verbunden sein. Der Verschlussstopfen kann in die Hohlwelle vollständig eingepresst sein. Der Verschlussstopfen kann mit der Hohlwelle drehfest verbunden sein. Dadurch kann insbesondere ein Verdrehen des Verschlussstopfens in der Hohlwelle verhindert werden. Der Verschlussstopfen kann eine Wandstärke zwischen 0,3 mm und 2,5 mm aufweisen. Die Wandstärke ist dabei von dem Innendurchmesser des Hohlraums der Hohlwelle abhängig. Es versteht sich, dass die Wandstärke des Verschlussstopfens herstellungsbedingt geringfügig variieren kann.The sealing plug can be pressed with the hollow shaft and thereby connected in a force-fitting manner. The sealing plug can be completely pressed into the hollow shaft. The sealing plug can be connected to the hollow shaft in a rotationally fixed manner. This makes it possible, in particular, to prevent the sealing plug from rotating in the hollow shaft. The sealing plug can have a wall thickness between 0.3 mm and 2.5 mm. The wall thickness depends on the inner diameter of the hollow space of the hollow shaft. It is understood that the wall thickness of the sealing plug may vary slightly due to manufacturing conditions.

Der Verschlussstopfen kann an seinem offenen Längsende einen Flansch aufweisen. Der Flansch kann sich dabei quer zur Längsmittelachse der Hohlwelle und nach außen erstrecken. Der Verschlussstopfen kann sich dann mit dem Flansch außenseitig an einer Stirnfläche der Hohlwelle abstützen. Mit anderen Worten kann der Verschlussstopfen bis zu dem Flansch in den Hohlraum eingeführt sein. Vorteilhafterweise kann der Flansch ein Wandern des Verschlussstopfens in den Hohlraum hinein verhindern. Es versteht sich, dass die axiale Länge des Verschlussstopfens so angepasst ist, dass der Verschlussstopfen die jeweilige Einschnürung radial überdecken kann.The closure plug can have a flange at its open longitudinal end. The The flange can extend transversely to the longitudinal central axis of the hollow shaft and outwards. The sealing plug can then be supported with the flange on the outside on an end face of the hollow shaft. In other words, the sealing plug can be inserted into the cavity up to the flange. Advantageously, the flange can prevent the sealing plug from migrating into the cavity. It is understood that the axial length of the closure plug is adjusted so that the closure plug can radially cover the respective constriction.

Bei einer ersten möglichen Ausführungsform der Wellenanordnung kann die Wellenanordnung ein einziges Element und den oben beschriebenen Verschlussstopfen mit dem Flansch aufweisen. Der Flansch kann dann außenseitig an einer Stirnfläche der Hohlwelle abgestützt sein und ein Wandern des Verschlussstopfens in die Hohlwelle hinein verhindern. Das jeweilige einzige Element formt dann die jeweilige einzige Einschnürung des Hohlraums. An dem Verschlussstopfen kann dann die Aufweitung geformt sein, die zu dem geschlossenen Längsende des Verschlussstopfens in axialer Richtung näher als die jeweilige Einschnürung liegt. Dadurch können sich die Aufweitung des Verschlussstopfens und die Einschnürung des Hohlraums in axialer Richtung aus der Hohlwelle heraus formschlüssig hintergreifen und ein Wandern des Verschlussstopfens aus der Hohlwelle heraus verhindert werden. Es versteht sich, dass die Wellenanordnung auch weitere Elemente aufweisen kann, die jedoch zum formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbinden des Verschlussstopfens mit der Hohlwelle nicht beitragen.In a first possible embodiment of the shaft arrangement, the shaft arrangement can have a single element and the above-described closure plug with the flange. The flange can then be supported on the outside on an end face of the hollow shaft and prevent the sealing plug from migrating into the hollow shaft. The respective single element then forms the respective single constriction of the cavity. The expansion can then be formed on the closure plug, which is closer to the closed longitudinal end of the closure plug in the axial direction than the respective constriction. As a result, the expansion of the sealing plug and the constriction of the cavity in the axial direction out of the hollow shaft can engage behind each other in a form-fitting manner and migration of the sealing plug out of the hollow shaft can be prevented. It is understood that the shaft arrangement can also have further elements, which, however, do not contribute to the positive and/or non-positive connection of the closure plug to the hollow shaft.

Bei einer zweiten möglichen Ausführungsform der Wellenanordnung kann die Wellenanordnung zwei axial zueinander beabstandete Elemente aufweisen. Die beiden Elemente können dann zwei axial zueinander beabstandete Einschnürungen des Hohlraums formen und die jeweilige Aufweitung des Hohlraums kann zwischen den beiden Einschnürungen geformt sein. Die jeweilige Aufweitung des Verschlussstopfens liegt dann zwischen den beiden Einschnürungen des Hohlraums. Dadurch können sich die Aufweitung des Verschlussstopfens und die beiden Einschnürungen des Hohlraums in axialer Richtung aus der Hohlwelle heraus und in die Hohlwelle hinein formschlüssig hintergreifen und ein Wandern des Verschlussstopfens aus der Hohlwelle heraus und in die Hohlwelle hinein verhindert werden. Bei dieser Ausführungsform ist ein Flansch an dem Verschlussstopfen nicht notwendig, kann jedoch vorgesehen sein.In a second possible embodiment of the shaft arrangement, the shaft arrangement can have two axially spaced elements. The two elements can then form two axially spaced constrictions of the cavity and the respective widening of the cavity can be formed between the two constrictions. The respective expansion of the sealing plug then lies between the two constrictions of the cavity. As a result, the expansion of the sealing plug and the two constrictions of the cavity can engage behind each other in the axial direction out of the hollow shaft and into the hollow shaft in a form-fitting manner and migration of the sealing plug out of the hollow shaft and into the hollow shaft can be prevented. In this embodiment, a flange on the sealing plug is not necessary, but may be provided.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen der oben beschriebenen Wellenanordnung. In dem Verfahren werden wenigstens ein Element auf der Hohlwelle befestigt bzw. gefügt und dadurch wenigstens eine Einschnürung des Hohlraums gebildet. Ein topfförmiger Verschlussstopfen wird dann mit seinem geschlossenen Längsende in dem Hohlraum angeordnet und dadurch wird die Hohlwelle längsendseitig verschlossen. Ein Fügewerkzeug wird in dem Verschlussstopfen angeordnet, wobei zwischen dem Fügewerkzeug und dem Verschlussstopfen ein nach außen dichter Arbeitsraum gebildet wird. Danach wird in dem Arbeitsraum ein Druck erzeugt und dadurch wird der Verschlussstopfen plastisch verformt. Bei der plastischen Verformung nimmt der Verschlussstopfen eine Innenkontur des Hohlraums, die durch die jeweilige Einschnürung und durch eine zu der Einschnürung axial benachbarte Aufweitung des Hohlraums gebildet ist, zumindest bereichsweise an. Bei der plastischen Verformung wird also der Außendurchmesser des Verschlussstopfens an den Innendurchmesser des Hohlraums zumindest bereichsweise so angepasst, dass der Verschlussstopfen der Innenkontur des Hohlraums zumindest bereichsweise anliegend folgt. Dadurch kann der Verschlussstopfen mit der Hohlwelle formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden werden.The invention also relates to a method for producing the shaft arrangement described above. In the method, at least one element is attached or joined to the hollow shaft, thereby forming at least one constriction of the cavity. A cup-shaped closure plug is then arranged with its closed longitudinal end in the cavity and the hollow shaft is thereby closed on the longitudinal end. A joining tool is arranged in the sealing plug, with an externally sealed working space being formed between the joining tool and the sealing plug. A pressure is then generated in the working space and the sealing plug is thereby plastically deformed. During the plastic deformation, the closure plug takes on an inner contour of the cavity, which is formed by the respective constriction and by an expansion of the cavity axially adjacent to the constriction, at least in some areas. During the plastic deformation, the outer diameter of the closure plug is adapted to the inner diameter of the cavity at least in some areas so that the closure plug follows the inner contour of the cavity at least in some areas. As a result, the sealing plug can be connected to the hollow shaft in a form-fitting and/or force-fitting manner.

Der Verschlussstopfen wird in dem Hohlraum der Hohlwelle so angeordnet, dass er die jeweilige Einschnürung radial überdeckt bzw. der jeweiligen Einschnürung radial gegenüberliegt. Die axiale Länge des Verschlussstopfens ist zweckgemäß entsprechend angepasst. Weist die Wellenanordnung ein einziges Element zum formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbinden des Verschlussstopfens mit der Hohlwelle auf, so reicht das geschlossene Längsende des Verschlussstopfens bis über die jeweilige Einschnürung. Weist die Wellenanordnung zwei Elemente zum formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbinden des Verschlussstopfens mit der Hohlwelle auf, so reicht das geschlossene Längsende des Verschlussstopfens bis über diejenige der beiden Einschnürungen, die am weitesten von der Stirnfläche der Hohlwelle entfernt ist. Weist der Verschlussstopfen den oben beschriebenen Flansch auf, so wird der Verschlussstopfen in dem Hohlraum der Hohlwelle so angeordnet, dass der Flansch außenseitig an der Stirnfläche der Hohlwelle anschlägt bzw. anliegt. Das Anordnen des Verschlussstopfens in der Hohlwelle kann mit dem Fügewerkzeug erfolgen.The closure plug is arranged in the cavity of the hollow shaft in such a way that it radially covers the respective constriction or is radially opposite the respective constriction. The axial length of the sealing plug is appropriately adapted accordingly. If the shaft arrangement has a single element for positively and/or non-positively connecting the closure plug to the hollow shaft, the closed longitudinal end of the closure plug extends over the respective constriction. If the shaft arrangement has two elements for positively and/or non-positively connecting the closure plug to the hollow shaft, the closed longitudinal end of the closure plug extends beyond that of the two constrictions which is furthest away from the end face of the hollow shaft. If the closure plug has the flange described above, the closure plug is arranged in the cavity of the hollow shaft in such a way that the flange abuts or rests on the outside of the end face of the hollow shaft. The sealing plug can be arranged in the hollow shaft using the joining tool.

Der Verschlussstopfen weist vor dem plastischen Verformen einen Außendurchmesser auf, der kleiner oder gleich dem Innendurchmesser des Hohlraums an der jeweiligen Einschnürung ist. Beim plastischen Verformen wird der Außendurchmesser des Verschlussstopfens axial zu der jeweiligen Einschnürung benachbart zumindest bereichsweise vergrößert und dadurch die oben beschriebene Aufweitung an dem Verschlussstopfen geformt. Der Verschlussstopfen weist an der Aufweitung also den vergrößerten Außendurchmesser auf, so dass die jeweilige Einschnürung und die Aufweitung des Verschlussstopfens sich in axialer Richtung hintergreifen. Dadurch wird der Verschlussstopfen formschlüssig mit der Hohlwelle verbunden. Beim plastischen Verformen kann der Verschlussstopfen mit der Hohlwelle verpresst und dadurch kraftschlüssig verbunden sein. Der Verschlussstopfen kann vor dem plastischen Verformen eine Wandstärke zwischen 0,3 mm und 2,5 mm aufweisen. Insbesondere kann die Wandstärke zwischen 0,5 mm und 2,5 mm betragen.Before plastic deformation, the closure plug has an outer diameter that is smaller or equal to the inner diameter of the cavity at the respective constriction. During plastic deformation, the outer diameter of the closure plug is enlarged axially adjacent to the respective constriction, at least in some areas, thereby forming the above-described widening on the closure plug. The closure plug therefore has the expansion enlarged outer diameter, so that the respective constriction and the expansion of the sealing plug engage behind each other in the axial direction. This means that the sealing plug is positively connected to the hollow shaft. During plastic deformation, the sealing plug can be pressed with the hollow shaft and thereby connected in a force-fitting manner. The sealing plug can have a wall thickness of between 0.3 mm and 2.5 mm before plastic deformation. In particular, the wall thickness can be between 0.5 mm and 2.5 mm.

Zum plastischen Verformen des Verschlussstopfens wird in dem Arbeitsraum der Druck erzeugt. Dazu kann in den Arbeitsraum ein Fluid zugeführt werden. Das Fluid kann eine Flüssigkeit - beispielweise Öl - oder ein Gas - beispielsweise Luft - sein. Beim Aufbau des Drucks in dem Arbeitsraum wird der Verschlussstopfen radial nach außen gedruckt und sein Außendurchmesser bzw. seine Außenkontur passt sich an den Innendurchmesser bzw. die Innenkontur des Hohlraums an. Dadurch werden der Verschlussstopfen und die Hohlwelle formschlüssig miteinander verbunden. Durch den Druckaufbau wird zudem der Verschlussstopfen mit der Hohlwelle verpresst und dadurch eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Verschlussstopfen und der Hohlwelle erzeugt. Als Folge wird der Verschlussstopfen in der Hohlwelle drehfest und axial verschiebefest befestigt.To plastically deform the sealing plug, pressure is generated in the working space. For this purpose, a fluid can be supplied into the work space. The fluid can be a liquid - for example oil - or a gas - for example air. When the pressure builds up in the working space, the sealing plug is pressed radially outwards and its outer diameter or outer contour adapts to the inner diameter or inner contour of the cavity. As a result, the sealing plug and the hollow shaft are connected to one another in a form-fitting manner. The pressure build-up also causes the sealing plug to be pressed into the hollow shaft, thereby creating a non-positive connection between the sealing plug and the hollow shaft. As a result, the sealing plug is secured in the hollow shaft so that it cannot rotate and cannot move axially.

Im Folgenden wird bei der Beschreibung des Fügewerkzeugs bzw. des Verfahrens stets der Bezug auf die Längsmittelachse der Hohlwelle genommen. Es versteht sich jedoch, dass dieser Bezug nur bei dem in dem Verschlussstopfen bzw. in dem Hohlraum der Hohlwelle angeordneten Fügewerkzeug und bei dem geformten Arbeitsraum gilt.In the following, when describing the joining tool or the method, reference is always made to the longitudinal center axis of the hollow shaft. However, it is understood that this reference only applies to the joining tool arranged in the sealing plug or in the cavity of the hollow shaft and to the shaped working space.

Der Arbeitsraum kann die Längsmittelachse ringförmig umgeben und zumindest zu der jeweiligen Einschnürung benachbart gebildet werden. Dadurch kann der Verschlussstopfen zu der jeweiligen Einschnürung axial benachbart plastisch verformt und an dem Verschlussstopfen die oben beschriebene Aufweitung geformt werden. Die Aufweitung des Verschlussstopfens liegt dann axial zu der jeweiligen Einschnürung benachbart und hintergreift in axiale Richtung mit der jeweiligen Einschnürung. Werden in dem Verfahren zum formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbinden des Verschlussstopfens mit der Hohlwelle zwei Elemente verwendet, so kann der Arbeitsraum zwischen den beiden Einschnürungen liegend gebildet sein.The working space can surround the longitudinal central axis in a ring and be formed at least adjacent to the respective constriction. As a result, the closure plug can be plastically deformed axially adjacent to the respective constriction and the widening described above can be formed on the closure plug. The expansion of the closure plug is then axially adjacent to the respective constriction and engages behind the respective constriction in the axial direction. If two elements are used in the method for positively and/or non-positively connecting the closure plug to the hollow shaft, the working space can be formed lying between the two constrictions.

Der Verschlussstopfen kann vorgefertigt werden und mit seinem geschlossenen Längsende in den Hohlraum hinein eingeführt werden. Der Verschlussstopfen kann dabei in einem Tiefziehverfahren hergestellt werden. Das Einführen kann beispielweise mit dem Fügewerkzeug erfolgen. Alternativ kann der Verschlussstopfen in Form einer Scheibe vorgefertigt werden und mittels eines Formwerkzeugs unmittelbar in dem Hohlraum der Hohlwelle topfförmig geformt werden. Das Formwerkzeug kann auch das Fügewerkzeug sein.The closure plug can be prefabricated and inserted into the cavity with its closed longitudinal end. The sealing plug can be manufactured using a deep-drawing process. The insertion can be done, for example, with the joining tool. Alternatively, the closure plug can be prefabricated in the form of a disk and shaped into a cup shape directly in the cavity of the hollow shaft using a molding tool. The shaping tool can also be the joining tool.

Das Fügewerkzeug kann ein zylindrisches Element aufweisen. Ist das Fügewerkzeug in dem Hohlraum der Hohlwelle angeordnet, so fällt seine Symmetrieachse bzw. Rotationsachse mit der Längsmittelachse der Hohlwelle zusammen. Auf dem zylindrischen Element kann außenseitig wenigstens eine ringförmige Dichtung derart befestigt sein, dass beim Anordnen des Fügewerkzeugs in dem Verschlussstopfen die jeweilige Dichtung zwischen dem Verschlussstopfen und dem zylindrischen Element angeordnet wird. Der Arbeitsraum wird dann axial durch die jeweilige Dichtung nach außen abgegrenzt und abgedichtet. Die jeweilige Dichtung kann an dem jeweiligen Element der jeweiligen Einschnürung radial gegenüberliegend angeordnet werden. Die jeweilige Dichtung kann an dem jeweiligen Element insbesondere der jeweiligen Einschnürung im Bereich des kleinsten Innendurchmessers des Hohlraums radial gegenüberliegend angeordnet werden. Für die jeweilige Dichtung kann an dem zylindrischen Element eine umlaufende Nut bzw. Rille bzw. Vertiefung geformt sein, in der die jeweilige Dichtung axial verschiebefest aufgenommen ist. Werden in dem Verfahren zum formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbinden des Verschlussstopfens mit der Hohlwelle zwei Elemente verwendet, so können an dem zylindrischen Element außenseitig zwei axial zueinander beabstandete Dichtungen angeordnet sein. Der Arbeitsraum wird dann axial durch die beiden Dichtungen nach außen abgegrenzt und abgedichtet. Die jeweiligen Dichtungen können dann den beiden Einschnürungen radial gegenüberliegend angeordnet werden.The joining tool can have a cylindrical element. If the joining tool is arranged in the cavity of the hollow shaft, its axis of symmetry or axis of rotation coincides with the longitudinal center axis of the hollow shaft. At least one annular seal can be attached to the outside of the cylindrical element in such a way that when the joining tool is arranged in the sealing plug, the respective seal is arranged between the sealing plug and the cylindrical element. The working space is then axially delimited and sealed from the outside by the respective seal. The respective seal can be arranged radially opposite one another on the respective element of the respective constriction. The respective seal can be arranged radially opposite on the respective element, in particular the respective constriction in the area of the smallest inner diameter of the cavity. For the respective seal, a circumferential groove or groove or depression can be formed on the cylindrical element, in which the respective seal is accommodated in an axially non-displaceable manner. If two elements are used in the method for positively and/or non-positively connecting the closure plug to the hollow shaft, two axially spaced seals can be arranged on the outside of the cylindrical element. The working space is then axially delimited and sealed from the outside by the two seals. The respective seals can then be arranged radially opposite the two constrictions.

In dem Fügewerkzeug kann ein Kanal mit einem axialen Kanalabschnitt und wenigstens einem radialen Kanalabschnitt geformt sein. Der axiale Kanalabschnitt kann nach außen führen und der wenigstens eine radiale Kanalabschnitt kann einseitig in den axialen Kanalabschnitt und andersseitig in den Arbeitsraum führen. Ist das Fügewerkzeug in dem Verschlussstopfen bzw. in dem Hohlraum der Hohlwelle angeordnet und der Arbeitsraum geformt, so sind der axiale Kanalabschnitt axial und der radiale Kanalabschnitt radial bezüglich der Längsmittelachse der Hohlwelle angeordnet. Zum Erzeugen des Drucks in dem Arbeitsraum kann dann ein Fluid über den Kanal in den Arbeitsraum zugeführt werden. Das Fluid kann eine Flüssigkeit - beispielweise Öl - oder ein Gas - beispielweise Luft - sein.A channel with an axial channel section and at least one radial channel section can be formed in the joining tool. The axial channel section can lead to the outside and the at least one radial channel section can lead into the axial channel section on one side and into the working space on the other side. If the joining tool is arranged in the sealing plug or in the cavity of the hollow shaft and the working space is shaped, the axial channel section is arranged axially and the radial channel section is arranged radially with respect to the longitudinal central axis of the hollow shaft. To generate the pressure in the working space, a fluid can then be supplied into the working space via the channel. The fluid can be a liquid - for example oil - or a gas - for example air.

Der durchströmbare Querschnitt des axialen Kanalabschnitts und der durchströmbare Querschnitt des wenigstens einen radialen Kanalabschnitts können je nach den Anforderungen angepasst sein. Der durchströmbare Querschnitt des axialen Kanalabschnittes und der durchströmbare Querschnitt des wenigstens einen radialen Kanalabschnitts können voneinander abweichen. Der Kanal kann auch mehrere - beispielsweise vier - radiale Kanalabschnitte aufweisen, die quer zur Längsmittelachse unter einem Winkel - beispielweise 90° - zueinander ausgerichtet sind. Die mehreren radialen Kanalabschnitte können auch axial zueinander versetzt in dem Element ausgeformt sein.The flow-through cross section of the axial channel section and the flow-through cross section of the at least one radial channel section can be adapted depending on the requirements. The flow-through cross-section of the axial channel section and the flow-through cross-section of the at least one radial channel section can differ from one another. The channel can also have several - for example four - radial channel sections which are aligned transversely to the longitudinal central axis at an angle - for example 90 ° - to one another. The plurality of radial channel sections can also be formed in the element axially offset from one another.

Nach dem Befestigen des jeweiligen Elements auf der Hohlwelle kann die Innenkontur der Hohlwelle axial zu der jeweiligen Einschnürung benachbart nachbearbeitet werden. Dadurch kann der Innendurchmesser des Hohlraums zu der jeweiligen Einschnürung benachbart vergrößert werden. Dadurch kann das Hintergreifen der Einschnürung des Hohlraums und der Aufweitung des Verschlussstopfens verstärkt und dadurch die formschlüssige Verbindung zwischen dem Verschlussstopfen und der Hohlwelle verbessert werden. Der Verschlussstopfen kann vor dem plastischen Verformen eine Wandstärke zwischen 0,3 mm und 2,5 mm aufweisen. Insbesondere kann bei der nachbearbeiteten Innenkontur die Wandstärke 0,3 mm oder mehr betragen.After attaching the respective element to the hollow shaft, the inner contour of the hollow shaft can be reworked axially adjacent to the respective constriction. As a result, the inner diameter of the cavity adjacent to the respective constriction can be increased. As a result, the gripping behind the constriction of the cavity and the expansion of the closure plug can be increased and the positive connection between the closure plug and the hollow shaft can thereby be improved. The sealing plug can have a wall thickness of between 0.3 mm and 2.5 mm before plastic deformation. In particular, the wall thickness of the reworked inner contour can be 0.3 mm or more.

Die Erfindung betrifft auch ein Fügewerkzeug zum Herstellen der oben beschriebenen Wellenanordnung in dem oben beschriebenen Verfahren. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird an dieser Stelle auf die obigen Ausführungen verwiesen.The invention also relates to a joining tool for producing the shaft arrangement described above in the method described above. In order to avoid repetitions, reference is made here to the above statements.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures based on the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference numbers referring to the same or similar or functionally the same components.

Es zeigen, jeweils schematisch

1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Wellenanordnung mit einem Verschlussstopfen;
2 eine Schnittansicht der findungsgemäßen Wellenanordnung während eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Show it schematically

1 a sectional view of a shaft arrangement according to the invention with a closure plug;
2 a sectional view of the shaft arrangement according to the invention during a method according to the invention.

1 zeigt eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Wellenanordnung 1, insbesondere eine Nockenwelle. Die Wellenanordnung 1 weist eine hohlzylindrische Hohlwelle 2, einen Verschlussstopfen 3 und zwei Elemente 4a und 4b, beispielsweise Nocken, auf. Die Hohlwelle 2 weist eine Längsmittelachse LA und einen die Längsmittelachse LA umlaufend einfassenden Hohlraum 5 auf. Die Elemente 4a und 4b sind außenseitig an der Hohlwelle 2 befestigt und zueinander axial beabstandet angeordnet. Dabei liegt das Element 4b näher zu einem mit dem Verschlussstopfen 3 zu schließenden Längsende der Hohlwelle 2 als das Element 4a. 1 shows a sectional view of a shaft arrangement 1 according to the invention, in particular a camshaft. The shaft arrangement 1 has a hollow cylindrical hollow shaft 2, a closure plug 3 and two elements 4a and 4b, for example cams. The hollow shaft 2 has a longitudinal central axis LA and a cavity 5 surrounding the longitudinal central axis LA. The elements 4a and 4b are attached to the outside of the hollow shaft 2 and arranged axially spaced from one another. The element 4b is closer to a longitudinal end of the hollow shaft 2 to be closed with the sealing plug 3 than the element 4a.

Der Verschlussstopfen 3 ist topfförmig ausgeformt und weist ein geschlossenes Längsende 6a und ein offenes Längsende 6b auf. An dem offenen Längsende 6b des Verschlussstopfens 3 ist ein Flansch 7 geformt, der quer zur Längsmittelachse LA und nach außen ausgerichtet ist. Der Verschlussstopfen 3 ist mit dem offenen Längsende 6a ist dem Hohlraum 5 der Hohlwelle 2 angeordnet und liegt an dem Längsende 6b mit dem Flansch 7 außenseitig an einer Stirnfläche 8 der Hohlwelle 2 an. Der Verschlussstopfen 3 verschließt dadurch die Hohlwelle 2 längsendseitig.The closure plug 3 is cup-shaped and has a closed longitudinal end 6a and an open longitudinal end 6b. A flange 7 is formed on the open longitudinal end 6b of the closure plug 3, which is oriented transversely to the longitudinal central axis LA and outwards. The closure plug 3 is arranged with the open longitudinal end 6a in the cavity 5 of the hollow shaft 2 and rests on the longitudinal end 6b with the flange 7 on the outside on an end face 8 of the hollow shaft 2. The sealing plug 3 thereby closes the hollow shaft 2 on the longitudinal end.

Durch die beiden Elemente 4a und 4b sind in dem Hohlraum 5 zwei zueinander axial beabstandete Einschnürungen 9a und 9b geformt, wobei zwischen den beiden Einschnürungen 9a, 9b eine Aufweitung 10' vorgesehen ist. Die Aufweitung 10' stellt dabei lediglich eine Aufweitung in Bezug auf die Einschnürungen 9a, 9b dar und entspricht dem Innendurchmesser der Hohlwelle 2 abseits der Einschnürungen 9a, 9b. Die Aufweitung 10' stellt somit eine Art Hinterschnitt in Bezug auf die Einschnürungen 9a, 9b dar. Die Einschnürung 9b liegt dabei näher zu einem mit dem Verschlussstopfen 3 verschlossenen Längsende der Hohlwelle 2 als die Einschnürung 9a. Der Innendurchmesser des Hohlraums 5 ist an den Einschnürungen 9a und 9b reduziert und zwischen den Einschnürungen 9a und 9b nicht bzw. weniger reduziert. Dadurch weist der Hohlraum 5 an den Einschnürungen 9a und 9b eine wellenförmige Innenkontur in die axiale Richtung auf.The two elements 4a and 4b form two axially spaced constrictions 9a and 9b in the cavity 5, with an expansion 10' being provided between the two constrictions 9a, 9b. The expansion 10' merely represents an expansion in relation to the constrictions 9a, 9b and corresponds to the inner diameter of the hollow shaft 2 away from the constrictions 9a, 9b. The widening 10 'thus represents a type of undercut with respect to the constrictions 9a, 9b. The constriction 9b is closer to a longitudinal end of the hollow shaft 2 closed with the sealing plug 3 than the constriction 9a. The inner diameter of the cavity 5 is reduced at the constrictions 9a and 9b and is not reduced or is reduced less between the constrictions 9a and 9b. As a result, the cavity 5 has a wave-shaped inner contour in the axial direction at the constrictions 9a and 9b.

Der Verschlussstopfen 3 ragt in den Hohlraum 5 der Hohlwelle 2 bis über die Einschnürung 9a an dem Element 4a hinein und liegt den beiden Einschnürungen 9a und 9b radial gegenüber. Der Verschlussstopfen 3 weist dabei eine Aufweitung 10 auf, wobei der Außendurchmesser des Verschlussstopfens 3 an der Aufweitung 10 vergrößert ist. Die Aufweitung 10 ist derart geformt, dass der Verschlussstopfen 3 der Innenkontur des Hohlraums 5 anliegend folgt. Axial liegt die Aufweitung 10 zwischen den Einschnürungen 9a und 9b und dadurch ist der Verschlussstopfen 3 mit der Hohlwelle 2 in axialer Richtung formschlüssig verbunden. Zudem ist der Verschlussstopfen 3 mit der Hohlwelle 2 verpresst und dadurch auch kraftschlüssig verbunden. Dazu wird der Verschlussstopfen 3 in einem erfindungsgemäßen Verfahren 11 plastisch verformt, wie unten anhand 2 näher beschrieben wird.The closure plug 3 projects into the cavity 5 of the hollow shaft 2 beyond the constriction 9a on the element 4a and lies radially opposite the two constrictions 9a and 9b. The closure plug 3 has an expansion 10, the outer diameter of the closure plug 3 being enlarged at the expansion 10. The expansion 10 is shaped in such a way that the closure plug 3 corresponds to the inner contour of the cavity 5 adjacent follows. Axially, the expansion 10 lies between the constrictions 9a and 9b and as a result the closure plug 3 is positively connected to the hollow shaft 2 in the axial direction. In addition, the sealing plug 3 is pressed with the hollow shaft 2 and is therefore also connected in a non-positive manner. For this purpose, the closure plug 3 is plastically deformed in a method 11 according to the invention, as shown below 2 is described in more detail.

2 zeigt eine Schnittansicht der findungsgemäßen Wellenanordnung 1 während des erfindungsgemäßen Verfahrens 11. Dabei wird in dem Verschlussstopfen 3 ein erfindungsgemäßes Fügewerkzeug 12 angeordnet, mit dem der Verschlussstopfen 3 plastisch verformt wird und dadurch die Innenkontur des Hohlraums 5 annimmt. Im Folgenden wird bei der Beschreibung des Verfahrens 11 bzw. des Fügewerkzeugs 12 stets der Bezug auf die Längsmittelachse LA der Hohlwelle 2 genommen. Es versteht sich jedoch, dass dieser Bezug nur bei dem in dem Verschlussstopfen 3 angeordneten Fügewerkzeug 12 gilt. 2 shows a sectional view of the shaft arrangement 1 according to the invention during the method 11 according to the invention. A joining tool 12 according to the invention is arranged in the closure plug 3, with which the closure plug 3 is plastically deformed and thereby takes on the inner contour of the cavity 5. In the following, when describing the method 11 or the joining tool 12, reference is always made to the longitudinal central axis LA of the hollow shaft 2. However, it is understood that this reference only applies to the joining tool 12 arranged in the sealing plug 3.

Das Fügewerkzeug 12 weist ein zylindrisches Element 13 mit einer Längsmittelachse LAWZ auf. Ist das Fügewerkzeug 12 - wie in 2 gezeigt - in dem Verschlussstopfen 3 bzw. in dem Hohlraum 5 angeordnet, so fällt die Längsmittelachse LAWZ mit der Längsmittelachse LA der Hohlwelle 2 zusammen. Ist also das Fügewerkzeug 12 nicht in dem Verschlussstopfen 3 bzw. in dem Hohlraum 5 angeordnet, so können seine Merkmale anstatt auf die Längsmittelachse LA auf die Längsmittelachse LAWZ bezogen werden.The joining tool 12 has a cylindrical element 13 with a longitudinal central axis LAWZ. Is the joining tool 12 - as in 2 shown - arranged in the closure plug 3 or in the cavity 5, the longitudinal central axis LAWZ coincides with the longitudinal central axis LA of the hollow shaft 2. So if the joining tool 12 is not arranged in the closure plug 3 or in the cavity 5, its features can be related to the longitudinal center axis LAWZ instead of the longitudinal center axis LA.

Das Fügewerkzeug 12 weist zwei Dichtungen 14a und 14b auf, wobei die jeweilige Dichtung 14a und 14b an dem Element 13 außenliegend jeweils in einer Nut 15a und 15b aufgenommen ist. Die Dichtungen 14a und 14b sowie die Nuten 15a und 15b sind um die Längsmittelachse LA umlaufend und zueinander axial beabstandet angeordnet. Ist das Fügewerkzeug 12 in dem Verschlussstopfen 3 - wie in 2 gezeigt - angeordnet, so sind die beiden Dichtungen 14a und 14b den beiden Einschnürungen 9a und 9b radial gegenüberliegend angeordnet. Dadurch ist zwischen dem Verschlussstopfen 3, dem Element 13 und den beiden Dichtungen 14a und 14b ein nach außen dichtes Arbeitsraum 16 geformt.The joining tool 12 has two seals 14a and 14b, the respective seal 14a and 14b being received on the outside of the element 13 in a groove 15a and 15b. The seals 14a and 14b and the grooves 15a and 15b are arranged circumferentially around the longitudinal central axis LA and axially spaced from one another. Is the joining tool 12 in the sealing plug 3 - as in 2 shown - arranged, the two seals 14a and 14b are arranged radially opposite the two constrictions 9a and 9b. As a result, an externally sealed working space 16 is formed between the closure plug 3, the element 13 and the two seals 14a and 14b.

In dem Element 13 ist ein Kanal 17 geformt, der einen axialen Kanalabschnitt 18 und zumindest einen, vorzugsweise insgesamt vier radiale Kanalabschnitte 19 aufweist. Der axiale Kanalabschnitt 18 ist axial zur Längsmittelachse LA und die radialen Kanalabschnitte 19 sind radial zur Längsmittelachse LA ausgerichtet. Die radialen Kanalabschnitte 19 sind dabei um die Längsmittelachse LA gleichmäßig verteilt - also mit einem Winkel von 90° zueinander - angeordnet. Der axiale Kanalabschnitt 18 führt dabei von außen zu den radialen Kanalabschnitten 19 und die radialen Kanalabschnitte 19 führen von dem axialen Kanalabschnitt 18 nach außen in den Arbeitsraum 16.A channel 17 is formed in the element 13 and has an axial channel section 18 and at least one, preferably a total of four, radial channel sections 19. The axial channel section 18 is aligned axially to the longitudinal central axis LA and the radial channel sections 19 are aligned radially to the longitudinal central axis LA. The radial channel sections 19 are evenly distributed around the longitudinal central axis LA - that is, at an angle of 90 ° to one another. The axial channel section 18 leads from the outside to the radial channel sections 19 and the radial channel sections 19 lead from the axial channel section 18 outwards into the working space 16.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren 11 werden zuerst die Elemente 4a und 4b auf der Hohlwelle 2 befestigt, beispielsweise thermisch gefügt, wodurch die beiden Einschnürungen 9a und 9b des Hohlraums 5 geformt werden. Dann wird der Verschlussstopfen 3 mit dem Längsende 6a in die Hohlwelle 2 eingeschoben, bis der Flansch 7 an der Stirnfläche 8 der Hohlwelle 2 anschlägt. Dabei überdeckt der Verschlussstopfen 3 radial die beiden Einschnürungen 9a und 9b. Das Fügewerkzeug 12 wird in dem Verschlussstopfen 3 angeordnet.In the method 11 according to the invention, the elements 4a and 4b are first fastened to the hollow shaft 2, for example thermally joined, whereby the two constrictions 9a and 9b of the cavity 5 are formed. Then the closure plug 3 is inserted with the longitudinal end 6a into the hollow shaft 2 until the flange 7 abuts the end face 8 of the hollow shaft 2. The sealing plug 3 radially covers the two constrictions 9a and 9b. The joining tool 12 is arranged in the closure plug 3.

Das Einführen des Verschlussstopfens 3 in den Hohlraum 5 kann beispielsweise mittels des Fügewerkzeugs 12 erfolgen bzw. der Verschlussstopfen 3 und das Fügewerkzeug 12 können simultan in der Hohlwelle 2 angeordnet werden. Alternativ kann der Verschlussstopfen 3 in dem Hohlraum 5 vorpositioniert werden und anschließend das Fügewerkzeug 12 in den Verschlussstopfen 3 eingeführt werden. Sobald jedoch das Fügewerkzeug 12 in dem Verschlussstopfen 3 angeordnet ist, ist zwischen dem Fügewerkzeug 12 und dem Verschlussstopfen 3 der Arbeitsraum 16 geformt. Der Arbeitsraum 16 ist durch die beiden Dichtungen 14a und 14b nach außen dicht und die radialen Kanalabschnitte 19 münden fluidisch in dem Arbeitsraum 16.The insertion of the closure plug 3 into the cavity 5 can be done, for example, by means of the joining tool 12 or the closure plug 3 and the joining tool 12 can be arranged simultaneously in the hollow shaft 2. Alternatively, the closure plug 3 can be prepositioned in the cavity 5 and then the joining tool 12 can be inserted into the closure plug 3. However, as soon as the joining tool 12 is arranged in the closure plug 3, the working space 16 is formed between the joining tool 12 and the closure plug 3. The working space 16 is sealed to the outside by the two seals 14a and 14b and the radial channel sections 19 open fluidly into the working space 16.

Sind der Verschlussstopfen 3 in dem Hohlraum 5 und das Fügewerkzeug 12 in dem Verschlussstopfen 3 angeordnet, wird in dem Arbeitsraum ein Druck erzeugt und dadurch der Verschlussstopfen 3 plastisch verformt. Dazu wird durch den Kanal 17 ein Fluid in den Arbeitsraum eingeführt. Das Fluid kann dabei eine Flüssigkeit - beispielweise Öl - oder ein Gas - beispielweise Luft - sein. Wie oben bereits beschrieben, liegen die Dichtungen 14a und 14b den Einschnürungen 9a und 9b radial gegenüber. Entsprechend liegt der Arbeitsraum 16 dem Bereich zwischen den beiden Einschnürungen 9a und 9b radial gegenüber.If the sealing plug 3 is arranged in the cavity 5 and the joining tool 12 is arranged in the sealing plug 3, a pressure is generated in the working space and the sealing plug 3 is thereby plastically deformed. For this purpose, a fluid is introduced into the working space through channel 17. The fluid can be a liquid - for example oil - or a gas - for example air. As already described above, the seals 14a and 14b lie radially opposite the constrictions 9a and 9b. Accordingly, the working space 16 lies radially opposite the area between the two constrictions 9a and 9b.

Durch das plastische Verformen wird der Außendurchmesser des Verschlussstopfens 3 innerhalb des Arbeitsraums 16 vergrößert. Dadurch wird die Aufweitung 10 zwischen den beiden Einschnürungen 9a und 9b an dem Verschlussstopfen 3 geformt. Der Verschlussstopfen 3 legt sich also innerhalb des Arbeitsraums 16 an die Hohlwelle 2 bzw. die Aufweitung 10' derselben an und nimmt innerhalb des Arbeitsraums 16 die Innenkontur des Hohlraums 5 an. Anschließend kann das Fügewerkzeug 12 entfernt werden.The external diameter of the closure plug 3 within the working space 16 is increased by the plastic deformation. As a result, the expansion 10 is formed between the two constrictions 9a and 9b on the closure plug 3. The closure plug 3 therefore lies within the working space 16 against the hollow shaft 2 or the expansion 10 'of the same and takes on the inner contour of the hollow space 5 within the working space 16. The joining tool 12 can then be removed.

Claims

Shaft arrangement (1), - with a hollow shaft (2) with a longitudinal central axis (LA) and a cavity (5) and with at least one element (4a, 4b), - the respective element (4a, 4b) being on the outside of the hollow shaft ( 2) is joined, - the respective element (4a, 4b) surrounds the hollow shaft (2) around the longitudinal central axis (LA) and a constriction (9a, 9b) of the cavity (5) is formed in this area, - the The cavity (5) has at least one widening (10') axially adjacent to the respective constriction (9a, 9b), - a cup-shaped closure plug (3) which closes the hollow shaft (2) on the longitudinal end is provided, - the closure plug (3) protrudes into the cavity (5) with a closed longitudinal end (6a) and radially covers the respective constriction (9a, 9b) of the cavity (5), characterized in that the sealing plug (3) is one through the respective constriction (9a, 9b) and at least partially follows the inner contour of the cavity (5) formed by the respective widening (10') and is thereby connected to the hollow shaft (2) in a form-fitting and/or force-fitting manner.

Shaft arrangement according to Claim 1 , characterized in that - the closure plug (3) has at least one expansion (10) arranged axially adjacent to the constriction (9a, 9b), which at least partially engages in the respective expansion (10 ') of the hollow shaft (2), and / or - that the closure plug (3) is pressed with the hollow shaft (2) and is thereby non-positively connected, and/or - that the closure plug (3) is connected to the hollow shaft (2) in a rotationally fixed manner.

Shaft arrangement according to Claim 1 or 2 , characterized in that the sealing plug (3) has a wall thickness between 0.3 mm and 2.5 mm.

Shaft arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that - the closure plug (3) has a flange (7) at its open longitudinal end (6b) which extends transversely to the longitudinal central axis (LA) of the hollow shaft (2) and outwards, and - that the sealing plug (3) is supported on the outside by the flange (7) on an end face (8) of the hollow shaft (2).

Shaft arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that - the shaft arrangement (1) has two axially spaced elements (4a, 4b), and - that the two elements (4a, 4b) have two axially adjacent constrictions (9a, 9b) of the cavity (5) and the respective widening (10') of the cavity (5) is formed between the two constrictions (9a, 9b).

Method (11) for producing the shaft arrangement (1) according to one of the preceding claims, - wherein at least one element (4a, 4b) is joined on the hollow shaft (2) and thereby at least one constriction (9a, 9b) of the cavity (5) and the shaft arrangement (1) is formed, - wherein a cup-shaped closure plug (3) is arranged with its closed longitudinal end (6a) in the cavity (5) and the hollow shaft (2) is thereby closed on the longitudinal end, - wherein a joining tool (12) is arranged in the sealing plug (3) and an externally sealed working space (16) is formed between the joining tool (12) and the sealing plug (3), - wherein a pressure is generated in the working space (16) and the sealing plug (3) is thereby plastically deformed, so that the sealing plug (3) has an inner contour of the cavity (5), which is defined by the respective constriction (9a, 9b) and by the an expansion (10') arranged axially adjacent to the constriction (10) is formed, at least in some areas.

Procedure according to Claim 6 , characterized in that the working space (16) surrounds the longitudinal central axis (LA) in a ring shape and is formed axially adjacent to the respective constriction (9a, 9b) at least in regions.

Procedure according to Claim 6 or 7 , characterized in that - the closure plug (3) is prefabricated and is inserted into the cavity (5) with its closed longitudinal end (6a) in advance, or - that the closure plug (3) is prefabricated in the form of a disk and by means of a mold, preferably by means of the joining tool (12), is formed into a cup shape directly in the cavity (5) of the hollow shaft (2).

Procedure according to one of the Claims 6 until 8th , characterized in that - the joining tool (12) has a cylindrical element (13) and at least one annular seal (14a, 14b) is fastened on the outside of the cylindrical element (13) in such a way that - when arranging the joining tool (12) in the respective seal (14a, 14b) is arranged between the closure plug (3) and the cylindrical element (13), and - That the working space (16) is axially limited and sealed by the respective seal (14a, 14b).

Procedure according to one of the Claims 6 until 9 , characterized in that - a channel (17) with an axial channel section (18) and at least one radial channel section (19) is formed in the joining tool (12), - that the axial channel section (18) leads to the outside and the radial channel section (19) leads on the one hand into the axial channel section (18) and on the other hand into the working space (16), and - in order to generate the pressure in the working space (16), a fluid, preferably a liquid or a gas, is passed through the channel (17) is pressed into the work space (16).

Procedure according to one of the Claims 6 until 10 , characterized in that after fastening the respective element (4a, 4b) on the hollow shaft (2), the inner contour of the cavity (5) is reworked outside the respective constriction (9a, 9b) and thereby the inner diameter of the cavity (5) outside the respective constriction (9a, 9b) is enlarged.

Joining tool (12) for producing the shaft arrangement (1) according to one of Claims 1 until 5 in the method (11) according to one of the Claims 6 until 11 , wherein a channel (17) with an axial channel section (18) and at least one radial channel section (19) connected to it in a communicating manner is formed in the joining tool (12).