DE10305074B4

DE10305074B4 - Getriebewelle sowie Verfahren zur Herstellung einer Getriebewelle

Info

Publication number: DE10305074B4
Application number: DE2003105074
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Kluge Marc
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2015-02-05
Anticipated expiration: 2023-02-08
Also published as: DE10305074A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Getriebewelle mit Innenhochdruckumformung, bei dem die Getriebewelle mindestens ein Festzahnrad und eine Steckverzahnung aufweist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Einlegen einer für die Laufradverzahnung vorgeformten gestauchten Hohlwelle (2) in ein Formgebungswerkzeug (22), wobei auf einen gestauchten Ringabschnitt (6) der Hohlwelle (2) ein Zahnradring (8) aufgesetzt ist, b) Aufsetzen oder Aufschieben einer mit einer Innenverzahnung versehenen Hülse (20) auf die Hohlwelle (2), c) Zufuhr von Hochdruckmedium in den Innenraum der Hohlwelle (2), vorzugsweise von beiden Stirnseite der Hohlwelle (2) aus.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Getriebewelle sowie einem Verfahren zur Herstellung einer Getriebewelle gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs der Ansprüche 1 und 5.
Es ist bekannt, dass sich durch das Innen-Hochdruckumformen (IHU-Verfahren) kompliziert geformte Bauteile effektiv fertigen lassen, die mit herkömmlichen Verfahren nicht oder nur mit ungleich höherem Aufwand zu fertigen sind. In der Automobilindustrie wird das IHU-Verfahren z. B. für die Herstellung von Armaturenbrett-Trägern sowie für Motorenbauteile, wie z. B. Nockenwellen oder Antriebswellen eingesetzt (siehe z. B. Fachzeitschrift Blech Rohre Profile, 42 (1995, Seite 17 bis 20). Auch in der Patentliteratur sind Vorrichtungen bzw. Bauteile, die durch das IHU-Verfahren hergestellt worden sind, dargestellt und beschrieben (siehe z. B. DE 196 06 732 A1 , DE 197 42 443 C2 ).
Aufgabe der Erfindung ist es, mit Hilfe des IHU-Verfahrens auf einfache Art und Weise und mit wenigen Prozessschritten eine Getriebewelle herzustellen, die mit den wesentlichen Funktionselementen, wie z. B. Festzahnräder, Steckverzahnung oder Lagerlaufbahnen versehen ist.
Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 und 5 angegebenen Merkmale gelöst.
Mit den in Anspruch 1 angegebenen Verfahrensschritten kann auf einfache Art und Weise kostengünstig eine Getriebewelle hergestellt werden, die mit den wesentlichen Getriebe-Funktionselementen versehen ist.
Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Fertigungsverfahrens möglich.
Nachdem das Getriebewellen-Formteil durch das IHU-Verfahren hergestellt wurde, werden die zur Lagerung der Getriebewelle oder die zur Aufnahme eines Gangzahnrades erforderlichen Wellenabschnitte geschliffen.
Bei der Verwendung von dünnwandigen Hohlwellen, die für das IHU-Verfahren aufgrund ihrer leichten Verformbarkeit besonders geeignet sind, wird vorgeschlagen, dass die Getriebewelle nach Sandwich-Bauart durch einen Innenrohr verstärkt wird, indem nach der Herstellung des Getriebewellen-Formteils das Innenrohr in das Formteil eingeschoben und durch eine IHU-Umformung mit seiner Außenkontur an die Innenkontur des Getriebewellen-Formteils angepaßt wird.
Eine nach dem IHU-Verfahren hergestellte Getriebewelle zeichnet sich durch die im Anspruch 5 beanspruchten Merkmale aus; vorteilhafte konstruktive Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Getriebewelle sind in den vom Anspruch 5 abhängigen Ansprüchen sowie in der Beschreibung angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein Getriebewellen-Formteil,
2–5 verschiedene Prozessstufen des nach dem IHU-Verfahren hergestellten Getriebewellen-Formteils.
Das in 1 dargestellte Getriebewellen-Formteil besteht aus einem Hohlwellen-Grundkörper 2, der beispielhaft mit einer Festrad-Verzahnung 4 versehen ist. Die Festrad-Verzahnung 4 besteht aus einem aus dem Hohlwellen-Grundkörper einstückig herausgebildeten Ringabschnitt 6, auf dessen Stirnseite ein Zahnradring 8 form- oder stoffschlüssig befestigt ist. Seitlich neben der Festrad-Verzahnung 4 ist eine erste Lagerlaufbahn 10 vorgesehen, mit deren Hilfe die Getriebewelle später in einem Getriebe-Lagergehäuse aufgenommen ist. Eine zweite Lagerlaufbahn 12, die durch ein Anlagebund 14 von der ersten Lagerlaufbahn 10 getrennt ist, dient z. B. der Aufnahme eines Losrades, das beispielsweise als das Umkehrrad für den Rückwärtsgang ausgebildet ist. Zur axialen Sicherung des nicht näher dargestellten Losrades ist im Holwellen-Grundkörper eine entsprechende Sicherungsnut 16 vorgesehen, in der ein entsprechender Sicherungsring Aufnahme findet.
Am Ende des Hohlwellen-Grundkörpers 2 ist eine Steckverzahnung 18 vorgesehen, die beispielsweise zur Aufnahme einer Kupplungsscheibe vorgesehen ist, wenn die Hohlwelle 2 als Antriebswelle vorgesehen ist und entsprechend im Schwungrad der Brennkraftmaschine gelagert ist.
Die in 1 dargestellte Getriebewelle wird im sog. Innenhochdruck-Umformverfahren, im folgenden als IHU-Verfahren abgekürzt, hergestellt. In Phase I (siehe 2) wird der Hohlwellen-Grundkörper 2 mit dem vorgestauchten Ringabschnitt 6 zusammen mit dem Zahnradring 8 und einer eine Innenverzahnung aufweisenden Hülse 20, die auf das Ende des Hohlwellen-Grundkörpers 2 aufgesteckt ist, in ein mit einer Negativform versehenen Unterwerkzeug 22 eingelegt. Das Unterwerkzeug 22 sowie das nicht dargestellte Oberwerkzeug, dessen Negativform identisch zum Unterwerkzeug 22 ist, weist neben den Ausnehmungen für den Hohlwellen-Grundkörper 2, die Festrad-Verzahnung 4 und die Hülse 20 Ausnehmungen für den Anlagebund 14 sowie für die zweite Lagerlaufbahn 12 auf. Nachdem der Hohlwellen-Grundkörper 2 in die Werkzeugform eingelegt wurde, wird in einer zweiten Phase (siehe 3) vorzugsweise über beide Enden des Hohlwellen-Grundkörpers 2 ein entsprechendes Hochdruck-Umformmedium zugeführt. Der Umformvorgang ist abgeschlossen, wenn sich der Hohlwellen-Grundkörper der Gravur des Werkzeuges angepasst hat. Nachdem das Getriebewellen-Formteil dem Werkzeug entnommen wurde, werden die Lagerlaufbahnen 10, 12 sowie die Sicherungsnut 16 entsprechend den Anforderungen für einen verschleiß- und reibungsarmen Lagerlauf geschliffen (siehe 4). Wenn für den Hohlwellen-Grundkörper 2 eine Hohlwelle mit einem dünnen Wandungsquerschnitt verwendet wird, kann in einem weteren Verfahrensschritt das Getriebewelle-Formteil erneut in die Werkzeugform eingelegt werden, um ein in die Hohlwelle 2 eingeschobenes Hohlwellen-Innenrohr 24 unter Zufuhr des Umform-Hochdruckmediums so weit „aufzublasen”, dass es mit seiner Außenkontur an der Innenkontur des Hohlwellen-Grundkörpers 2 zum Anliegen kommt. Durch diese Sandwich-Bauweise kann das Getriebewellen-Formteil entsprechend verstärkt werden. Der Zahnradring 8 wird am Ringabschnitt 6 verschweisst oder über auf der Innenseite des Zahnradringes 8 vorgesehene Ausnehmungen (nicht dargestellt), in die dazu korrespondierende Vorsprünge des Ringabschnittes (6) eingreifen, ein Formschluss hergestellt. Die Vorsprünge (nicht dargestellt) werden dabei während des IHU-Verfahrens automatisch erzeugt.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Getriebewelle mit Innenhochdruckumformung, bei dem die Getriebewelle mindestens ein Festzahnrad und eine Steckverzahnung aufweist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Einlegen einer für die Laufradverzahnung vorgeformten gestauchten Hohlwelle (2) in ein Formgebungswerkzeug (22), wobei auf einen gestauchten Ringabschnitt (6) der Hohlwelle (2) ein Zahnradring (8) aufgesetzt ist, b) Aufsetzen oder Aufschieben einer mit einer Innenverzahnung versehenen Hülse (20) auf die Hohlwelle (2), c) Zufuhr von Hochdruckmedium in den Innenraum der Hohlwelle (2), vorzugsweise von beiden Stirnseite der Hohlwelle (2) aus.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Wellenabschnitte (10, 12), die zur Lagerung der Getriebewelle oder zur Aufnahme eines Gangzahnrades (Losrad) dienen, nach der Herstellung des Getriebewellen-Formteils geschliffen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Herstellung des Getriebewellen-Formteils zur Verstärkung eine zweite Hohlwelle (24) in das Getriebewellen-Formteil eingeschoben wird und erneut eine Zufuhr von Hochdruckmedium erfolgt, wobei die Druckzufuhr so abgestimmt ist, dass die Außenkontur der zweiten Welle (24) an der Innenkontur des Getriebewellen-Formteils zum Anliegen kommt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Herstellung des Getriebewellen-Formteils der Zahnradring (8) am Ringabschnitt (6) der Hohlwelle (2) verschweißt wird.
Getriebewellen-Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bestehend aus einem wellenförmigen Hohlkörper (2), der mit mindestens einem aus dem Formteil herausgebildeten Ringabschnitt (6) versehen ist, wobei auf der Stirnseite des Ringabschnitts (6) ein Zahnradring (8) form- oder stoffschlüssig befestigt ist.
Getriebewellen-Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenseite des Zahnradringes (8) Ausnehmungen vorgesehen sind, in die dazu korrespondierende Vorsprünge des Ringabschnittes (6) eingreifen.
Getriebewellen-Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wellenförmige Hohlkörper (2, 24) mehrlagig ausgebildet ist.