EP4093575A1 - Verfahren zur herstellung eines zylinderförmigen hohlkörpers aus aluminium oder aus einer aluminiumlegierung oder aus einer leichtmetalllegierung, zylinderförmiger hohlkörper und fahrzeuggetriebe - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines zylinderförmigen hohlkörpers aus aluminium oder aus einer aluminiumlegierung oder aus einer leichtmetalllegierung, zylinderförmiger hohlkörper und fahrzeuggetriebe

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Publication number
EP4093575A1
EP4093575A1 EP21701490.1A EP21701490A EP4093575A1 EP 4093575 A1 EP4093575 A1 EP 4093575A1 EP 21701490 A EP21701490 A EP 21701490A EP 4093575 A1 EP4093575 A1 EP 4093575A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hollow body
cylindrical hollow
vehicle transmission
casting process
aluminum
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.)
Withdrawn
Application number
EP21701490.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Ruhl
Helmut Boehm
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.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen 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 ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of EP4093575A1 publication Critical patent/EP4093575A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D15/00—Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor
    • B22D15/005—Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor of rolls, wheels or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D25/00—Special casting characterised by the nature of the product
    • B22D25/02—Special casting characterised by the nature of the product by its peculiarity of shape; of works of art
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D31/00—Cutting-off surplus material, e.g. gates; Cleaning and working on castings
    • B22D31/002—Cleaning, working on castings
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/14—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass gear parts, e.g. gear wheels
    • 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
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
    • F16H57/032—Gearboxes; Mounting gearing therein characterised by the materials used

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a cylindrical hollow body made of aluminum or an aluminum alloy or a light metal alloy according to the preamble of claim 1, a corresponding to the cylindrical hollow body and a corresponding vehicle transmission.
  • different aluminum alloys have proven to be particularly suitable, the properties of which can be specifically adjusted within a certain framework through the different alloy components.
  • the components made from the different aluminum alloys are usually made as cast parts, with high demands being placed on the geometric composition of the components, i.e. in particular on their geometric precision.
  • machining of the components cast from aluminum or an aluminum alloy is therefore necessary, for example the setting of so-called balancing bores in order to reduce any unbalance in the components or to remove them as completely as possible.
  • DE 102011 056942 B3 discloses a method for producing a thin-walled and cylindrical component made of aluminum or an aluminum alloy.
  • the component is initially produced by means of die casting, with a nose being cast onto the upper or lower circumference of the component. After casting, a code is applied to the component, the position of which is clearly defined using the nose.
  • the component is placed on a workpiece carrier. The rotational orientation of the component plays a major role here.
  • the nose and the code are used to position and clearly define the processing position of the component.
  • the component is then clamped centrically in the raw state and its inner surface and outer surface are machined over turned. Only those areas where the nose is angeord and to which the component is clamped are excluded from overturning.
  • the manufacturing method known from DE 102011 056942 B3 is, however, disadvantageous in that that part of the surface of the construction part on which the nose is arranged cannot be machined without losing the information about the prescribed machining position. Thus, the possibilities of process monitoring and error analysis for a successful, corrective process intervention are limited. A component that has lost the information about its original position during the die-casting process is unsuitable for certain corrective process interventions.
  • the invention relates to a method for producing a cylindrical Hohlkör pers made of aluminum or an aluminum alloy or a light metal alloy, the production of the hollow body by means of a casting process in such a way that the hollow body has an inner and an outer jacket surface and two axial end faces.
  • the method according to the invention is characterized by this that during the casting process at least one defined notch is formed in the inner and / or in the outer jacket surface and / or in at least one axial end surface.
  • a cylindrical hollow body is first cast by means of a known casting process either from aluminum or from an aluminum alloy or from a light metal alloy.
  • the definition of a specific casting process is not neces sary according to the invention as long as the casting process is in principle suitable for the casting of hollow bodies made of aluminum or an aluminum alloy or a light metal alloy.
  • Preferred light metal alloys are, in particular, light metal alloys based on magnesium. Since it is a cylindrical hollow body, it has a round cross section and an inner and an outer jacket surface.
  • the cylindrical hollow body is preferably designed in the manner of a tube, that is to say preferably has two open axial ends, via which, for example, the inner circumferential surface can also be machined in a simple manner.
  • the two axial end faces are accordingly ring-shaped in the case of a tubular design of the hollow body.
  • At least one defined notch is formed in the inner and / or in the outer jacket surface and / or in the at least one axial end face during the casting process, there is the advantage over the prior art that information is provided in the form of the at least one notch can be provided via a rotational alignment of the hollow body, which - in contrast to a cast-on nose - is not removed by machining post-processing. As a result, in the case of a hollow body produced according to the invention, that area which has the notch can also be machined without losing the information about the rotational alignment.
  • the at least one notch is preferably at least 1 mm deep, particularly preferably at least 2 mm deep and very particularly preferably at least 3 mm deep. This ensures that the at least one notch can be easily recognized on the one hand, and in particular can also be recognized automatically, for example by means of a camera. On the other hand, it is ensured that the at least one notch can still be perceived as a notch even after machining of the surface surrounding it.
  • the at least one notch has a defined shape, for example a square or star-shaped cross section, so that it can be reliably distinguished from accidental notch-like damage or production errors.
  • Preserving the information about the rotational alignment is relevant insofar as the hollow body is usually subjected to a large number of processing steps after its manufacture, for example balancing to determine imbalances and to remove imbalances, with the determination of the imbalances on one
  • the first system takes place and the imbalances are eliminated on a second system.
  • To eliminate the imbalances it is necessary to know the exact position of the imbalances or their relative position to a clearly identifiable feature of the hollow body such as the notch according to the invention.
  • an imbalance can also be removed by the method according to the invention, which otherwise could not be eliminated without also losing the information about the rotational alignment.
  • a hollow body which according to the prior art would have to be sorted out as scrap, can still be used for process analysis and for corrective process intervention measures by the method according to the invention.
  • the invention thus leads to an early reduction in rejects and thus also in production costs. It also leads to a reduction in process runtimes, in particular in the case of a balancing process that may follow production, in that an original imbalance can already be reduced during production.
  • the casting process takes place as a pressure casting process.
  • the aluminum or the aluminum alloy is preferably first converted into a corresponding liquid form Filling chamber of a casting device filled, the filling chamber being filled under pressure by a pressure impact of the aluminum or the aluminum alloy or the light metal alloy by means of a casting piston.
  • the application of pressure advantageously remains until the aluminum or the aluminum alloy or the light metal alloy has solidified. As a result, comparatively precise geometric shapes can be produced with only a small amount of rejects.
  • clamping devices are known in the prior art which allow a central clamping of a cylindrical hollow body made of aluminum or an aluminum alloy.
  • the subsequent processing can have different shapes and dimensions, for example it is conceivable that the hollow body is only polished.
  • comparatively complex machining for example machining, is also conceivable.
  • the inner and / or the outer jacket surface of the hollow body are at least partially turned over.
  • This has the advantage that the geometry of the cast hollow body is reworked as far as necessary by machining so that extremely precise shaping can be achieved.
  • the geometric precision that can be achieved by machining is generally higher than the geometric precision that can be achieved by means of a casting process.
  • the hollow body is preferably intended for use in a vehicle transmission and there in particular for the transmission of torques or speeds, good Rundlaufei properties and thus high geometric precision are important prerequisites.
  • a certain sub-area can also be untwisted or left unmachined, for example because the hollow body was clamped onto this sub-area and this sub-area was therefore not accessible to a turning tool.
  • the manufacture of the hollow body is carried out in such a way that the hollow body has internal teeth in at least a partial area of the inner lateral surface.
  • the hollow body can, for example, be non-rotatably connected to other elements via the internal teeth, such as a toothed pulley of a vehicle transmission.
  • the production of the hollow body takes place in such a way that the hollow body has internal teeth in each of two subregions of the inner circumferential surface.
  • a first internal toothing serves as an input for the torque to be transmitted while a second internal toothing serves as an output for the torque to be transmitted.
  • the hollow body is balanced.
  • the balancing in the sense of the invention includes the determination of imbalances as well as their elimination.
  • the removal of the imbalances does not necessarily have to be complete, but at least go so far that a specified maximum permissible imbalance is no longer exceeded.
  • very good concentricity properties of the hollow body can be achieved, which in turn contributes to lower noise emissions and a longer service life of the vehicle transmission in which the hollow body is arranged.
  • the balancing is preferably done by cutting, in that material is removed in a targeted manner at those points of the hollow body which lead to the imbalance found in each case.
  • the material is in turn preferably removed by drilling correspondingly larger or smaller sized openings in certain subregions of the hollow body, whereby a diameter of the drilling opening made in each case can be dependent on the strength of the detected unbalance. These drill holes serve as balancing bores.
  • the imbalances are preferably determined by means of a known device suitable for this purpose for determining the imbalances.
  • the hollow body is deburred and / or brushed and / or washed in the course of machining the hollow body.
  • the brushing or washing of the hollow body can take place both before and after balancing.
  • Deburring preferably takes place exclusively after balancing, since all burrs can thus advantageously be removed, including those that have arisen from balancing bores that may have been made. This ensures that any material particles or burrs that may be present do not enter the vehicle transmission and adversely affect the efficiency or functionality of the vehicle transmission.
  • the invention further relates to a cylindrical hollow body made of aluminum or an aluminum alloy.
  • the hollow body according to the invention is characterized in that the hollow body is manufactured according to the method according to the invention.
  • the invention also relates to a vehicle transmission.
  • the vehicle transmission according to the invention is characterized in that the vehicle transmission comprises at least one cylindrical hollow body according to the invention. This leads to the advantages already described.
  • the arrangement of the hollow body in the vehicle transmission is preferably carried out exclusively via the tooth flanks of the internal toothing, which lie flat against correspondingly formed flanks of a counter-toothing in the vehicle transmission.
  • a transmission of torques takes place accordingly via the flanks of the internal toothing and the flanks of the counter-toothing.
  • the hollow body can, for example, take on the function of a hollow shaft in the vehicle transmission.
  • FIG. 1 shows an example of a possible embodiment of a method according to the invention for producing a cylindrical hollow body from aluminum or from an aluminum alloy in the form of a flow diagram and
  • FIG. 2a-b show an example of a possible embodiment of a cylindrical hollow body according to the invention.
  • the hollow body 20 is first produced by means of a casting process, for example by means of a die-casting process.
  • the production he follows in accordance with a casting tool used or in accordance with a filling chamber of the casting tool such that the hollow body 20 has an inner and an outer jacket surface 21, 22, further for example in two partial areas 23 and 23 'of the inner jacket surface 21, respectively has an internal toothing 24 and 24 ′ and that a defined notch 35 is formed in the inner jacket surface 21 during the casting process.
  • the notch 35 is located according to the outer circumference in an axial end region of the hollow body 20.
  • the notch 35 is used to determine a rotational position of the hollow body 20 in the following processing steps.
  • the hollow body 20 is then clamped centrally in step 2.
  • the central clamping takes place, for example, on the tip diameter of the internal gears 24 and 24 '.
  • both the inside surface 21 and the outer surface 22 are turned over in the course of machining the hollow body 20. Since the notch 35 is molded into the hollow body, so in contrast to the usual Cast noses used and attached is not raised above the surface of the hollow body, it cannot be removed by turning it over.
  • the imbalances of the hollow body 20 are first determined, which he follows by means of a device designed for this purpose for determining imbalances. If an impermissible imbalance is detected here, excess material on the hollow body 20, which causes the concentricity error, is removed as part of the balancing process. The excess material is removed, for example, by setting balancing bores 34 through the inner and outer shell surfaces 21, 22. In a subsequent process step 5, the hollow body 20 is deburred, brushed and washed to remove any burrs and impurities .
  • the hollow body 20 shown consists of an aluminum alloy, for example AISi9Cu3 (Fe), and was produced by means of a pressure casting process. It has an inner jacket surface 21 and an outer jacket surface 22. On the outer jacket surface 22, two defined notches 35, 35 'are arranged, which have an angle ⁇ of 35 ° to one another along the circumference of the hollow body 20. The two notches 35, 35 'were formed in the outer jacket surface 22 during the Gusspro process. Both the inner circumferential surface 21 and the outer circumferential surface 22 with the notches 35, 35 'were turned over in the course of machining the hollow body 20.
  • AISi9Cu3 Fe
  • first sub-area 23 and a second sub-area 23 ' which also each have an internal toothing 24, 24', have not been turned or machined, that is, they have not been machined Raw state.
  • the internal teeth 24, 24 ' were already produced during the casting process.
  • the hollow body 20 has a large number of bores 28.
  • the bores 28 have different diameters and serve, on the one hand, to reduce the weight of the hollow body 20 and to drain oil from the hollow body 20 when the hollow body 20 is used later in a vehicle transmission.
  • balancing bores 34 can be seen, which are primarily arranged as close as possible to each sub-area 23, 23 'or each internal toothing 24, 24' of the hollow body 20.
  • the balancing bores 34 can have different diameters depending on the material removal required and are used to improve the particular acoustic properties and the concentricity properties of the hollow body 20 in the vehicle transmission. In addition, the balancing bores 34 also contribute to further reducing the weight of the hollow body 20 and to further improved oil drainage from the hollow body 20.
  • FIG. 2b shows a detail of an enlargement of the outer jacket surface 22 of the hollow body 20 of FIG. 2a.
  • the two notches 35 and 35 ' can be seen, which can still be seen in the area of the notches 35 and 35' in spite of the previous overturning of the outer circumferential surface 22 and which can be used primarily to determine the rotating direction of the hollow body 20.
  • the notches 35 and 35 ' have along the circumference of the hollow body 20, for example, at an angle ⁇ of 35 ° to one another.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines zylinderförmigen Hohlkörpers (20) aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung oder aus einer Leichtmetalllegierung, wobei die Herstellung des Hohlkörpers (20) mittels eines Gussprozesses (1) derart erfolgt, dass der Hohlkörper (20) eine innere und eine äußere Mantelfläche (21, 22) sowie zwei axiale Stirnflächen aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass während des Gussprozesses mindestens eine definierte Kerbe (35, 35') in die innere und/oder in die äußere Mantelfläche (21, 22) und/oder in mindestens eine axiale Stirnfläche eingeformt wird (1). Die Erfindung betrifft weiterhin einen entsprechenden zylinderförmigen Hohlkörper (20) sowie ein entsprechendes Fahrzeuggetriebe (29).

Description

Verfahren zur Herstellung eines zylinderförmigen Hohlkörpers aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung oder aus einer Leichtmetalllegierung, zylinderförmiger
Hohlkörper und Fahrzeuggetriebe
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines zylinderförmi gen Hohlkörpers aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung oder aus einer Leichtmetalllegierung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 , einen entsprechen den zylinderförmigen Hohlkörper sowie ein entsprechendes Fahrzeuggetriebe.
Im Bereich des Automobilbaus ist es bekannt, aus Gründen der Gewichtsreduzierung eines Fahrzeugs und damit einhergehend einer Kraftstoffeinsparung sowie einer Re duzierung des C02-Ausstoßes zunehmend Bauteile aus Leichtbaumaterialien zu ver wenden. Da derartige Bauteile dabei konventionelle Bauteile, beispielsweise aus Stahl hergestellte Bauteile, ersetzen, müssen sie dieselben Anforderungen hinsicht lich ihrer mechanischen Belastbarkeit, ihrer Korrosionsbeständigkeit und idealer weise auch hinsichtlich ihrer Bearbeitbarkeit und ihrer Herstellungskosten erfüllen.
Als gut geeignet erwiesen haben sich in diesem Zusammenhang vor allem unter schiedliche Aluminiumlegierungen, deren Eigenschaften sich durch die unterschiedli chen Legierungsbestandteile in einem bestimmten Rahmen gezielt einstellen lassen. Die aus den unterschiedlichen Aluminiumlegierungen hergestellten Bauteile werden dabei üblicherweise als Gussteile hergestellt, wobei an die geometrische Beschaffen heit der Bauteile, d.h. insbesondere an deren geometrische Präzision, hohe Anforde rungen gestellt werden. In der Regel ist deshalb eine spanende Nachbearbeitung der aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gegossenen Bauteile erforderlich, bei spielsweise das Setzen von sog. Wuchtbohrungen, um eine Unwucht der Bauteile zu reduzieren oder möglichst vollständig zu entfernen.
Aus der DE 102011 056942 B3 ist in diesem Zusammenhang ein Verfahren zur Herstellung eines dünnwandigen und zylinderförmigen Bauteils aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung bekannt. Das Bauteil wird dabei zunächst mittels Druckguss erzeugt, wobei am oberen oder am unteren Umfang des Bauteils eine Nase angegossen wird. Nach dem Guss wird auf dem Bauteil ein Code aufgebracht, wobei dessen Position anhand der Nase eindeutig festgelegt ist. In einem weiteren Prozessschritt wird das Bauteil auf einem Werkstückträger aufgesetzt. Dabei spielt die Drehorientierung des Bauteils eine große Rolle. Die Nase sowie der Code dienen zur Positionierung und eindeutigen Festlegung der Bearbeitungsposition des Bau teils. Anschließend wird das Bauteil im rohen Zustand zentrisch gespannt und seine Innenfläche sowie seine Außenfläche werden spanend überdreht. Vom Überdrehen ausgenommen sind lediglich diejenigen Teilbereiche, an welchen die Nase angeord net ist und auf die das Bauteil gespannt wird.
Das aus der DE 102011 056942 B3 bekannte Herstellungsverfahren ist jedoch da hingehend nachteilbehaftet, als dass derjenige Teilbereich der Oberfläche des Bau teils, an welchen die Nase angeordnet ist, nicht spanend bearbeitet werden kann, ohne die Information über die vorgeschriebene Bearbeitungsposition zu verlieren. Somit sind die Möglichkeiten der Prozessüberwachung und Fehleranalyse für einen erfolgreichen, korrigierenden Prozesseingriff eingeschränkt. Ein Bauteil, welches die Information über seine ursprüngliche Positionierung während des Druckgussve Mäh rens verloren hat, ist für bestimmte korrigierende Prozesseingriffe nämlich ungeeig net.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines zylinderförmigen Hohlkörpers aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung o- der aus einer Leichtmetalllegierung vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren zur Herstellung eines zy linderförmigen Hohlkörpers aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung oder aus einer Leichtmetalllegierung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltun gen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen her vor.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines zylinderförmigen Hohlkör pers aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung oder aus einer Leichtmetall legierung, wobei die Herstellung des Hohlkörpers mittels eines Gussprozesses derart erfolgt, dass der Hohlkörper eine innere und eine äußere Mantelfläche sowie zwei axiale Stirnflächen aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass während des Gussprozesses mindestens eine definierte Kerbe in die in nere und/oder in die äußere Mantelfläche und/oder in mindestens eine axiale Stirnflä che eingeformt wird.
Erfindungsgemäß ist es also vorgesehen, dass zunächst ein zylinderförmiger Hohl körper mittels eines bekannten Gussprozesses entweder aus Aluminium oder aus ei ner Aluminiumlegierung oder aus einer Leichtmetalllegierung gegossen wird. Die Festlegung auf einen spezifischen Gussprozess ist erfindungsgemäß nicht notwen dig, solange der Gussprozess prinzipiell für das Gießen von Hohlkörpern aus Alumi nium oder aus einer Aluminiumlegierung oder aus einer Leichtmetalllegierung geeig net ist. Bevorzugte Leichtmetalllegierungen stellen insbesondere auf Magnesium ba sierende Leichtmetalllegierungen dar. Da es sich um einen zylinderförmigen Hohlkör per handelt, weist dieser einen runden Querschnitt sowie eine innere und eine äu ßere Mantelfläche auf. Der zylinderförmige Hohlkörper ist bevorzugt rohrartig ausge bildet, weist bevorzugt also zwei offene Axialenden auf, über die beispielsweise auch auf einfache Weise eine Bearbeitung der inneren Mantelfläche möglich ist. Die zwei axialen Stirnflächen sind bei einer rohrartigen Ausbildung des Hohlkörpers entspre chend ringförmig ausgebildet.
Indem während des Gussprozesses mindestens eine definierte Kerbe in die innere und/oder in die äußere Mantelfläche und/oder in die mindestens eine axiale Stirnflä che eingeformt wird, ergibt sich gegenüber dem Stand der Technik der Vorteil, dass in Form der mindestens einen Kerbe eine Information über eine Drehausrichtung des Hohlkörpers bereitgestellt werden kann, welche - im Gegensatz zu einer angegosse nen Nase - durch eine spanende Nachbearbeitung nicht entfernt wird. Dadurch kann bei einem erfindungsgemäß hergestellten Hohlkörper also auch derjenige Bereich spanend bearbeitet werden, welcher die Kerbe aufweist, ohne dass dabei die Infor mation über die Drehausrichtung verloren geht.
Die mindestens eine Kerbe ist bevorzugt mindestens 1 mm tief, besonders bevorzugt mindestens 2 mm tief und ganz besonders bevorzugt mindestens 3 mm tief. Dadurch ist sichergestellt, dass die mindestens eine Kerbe einerseits gut erkennbar ist, insbe sondere auch automatisiert erkennbar ist, beispielsweise mittels einer Kamera. Andererseits ist sichergestellt, dass die mindestens eine Kerbe auch nach einer spa nenden Bearbeitung der sie umgebenden Oberfläche immer noch als Kerbe wahr nehmbar ist.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die mindestens eine Kerbe eine definierte Form auf weist, beispielsweise einen quadratischen oder sternförmigen Querschnitt hat, so dass sie von zufälligen kerbenartigen Beschädigungen oder Produktionsfehlern si cher unterschieden werden kann.
Das Bewahren der Information über die Drehausrichtung ist insofern relevant, als dass der Hohlkörper in der Regel nach seiner Herstellung einer Vielzahl von Bearbei tungsschritten unterworfen wird, beispielsweise einem Wuchten zum Feststellen von Unwuchten und zum Beseitigen von Unwuchten, wobei das Feststellen der Unwuch ten auf einer ersten Anlage erfolgt und das Beseitigen der Unwuchten auf einer zwei ten Anlage erfolgt. Zum Beseitigen der Unwuchten wiederum ist es notwendig, die genaue Position der Unwuchten zu kennen bzw. deren Relativposition zu einem ein deutig identifizierbaren Merkmal des Hohlkörpers wie der erfindungsgemäßen Kerbe zu kennen.
Somit kann durch das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise auch eine Un wucht entfernt werden, die andernfalls nicht beseitigt werden könnte, ohne auch die Information über die Drehausrichtung zu verlieren. Dementsprechend kann ein Hohl körper, der gemäß dem Stand der Technik als Ausschuss aussortiert werden müsste, durch das erfindungsgemäße Verfahren doch noch zur Prozessanalyse und für korri gierende Prozesseingriffsmaßnahmen herangezogen werden. Die Erfindung führt so mit zu einer frühzeitigen Reduzierung des Ausschusses und damit auch der Herstel lungskosten. Sie führt weiterhin zur Verringerung von Prozesslaufzeiten, insbeson dere bei einem sich ggf. an die Herstellung anschließenden Wuchtprozess, indem eine ursprüngliche Unwucht bereits während der Herstellung reduziert werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Gussprozess als Druckgussprozess erfolgt. Dabei wird bevorzugt zunächst das Aluminium bzw. die Aluminiumlegierung in flüssiger Form in eine entsprechende Füllkammer einer Gießvorrichtung gefüllt, wobei die Füllkammer durch eine Druckbe aufschlagung des Aluminiums bzw. der Aluminiumlegierung bzw. der Leichtmetallle gierung mittels eines Gießkolbens unter Druck befüllt wird. Die Druckbeaufschlagung bleibt vorteilhaft bestehen, bis das Aluminium bzw. die Aluminiumlegierung bzw. die Leichtmetalllegierung erstarrt ist. Dadurch lassen sich vergleichsweise präzise geo metrische Formen mit nur geringem Ausschuss erzeugen.
Um eine auf die Herstellung folgende Bearbeitung des Hohlkörpers zu vereinfachen, ist es bevorzugt vorgesehen, den fertig gegossenen Hohlkörper zentrisch zu span nen. Zu diesem Zweck sind im Stand der Technik Spannvorrichtungen bekannt, die ein zentrisches Spannen eines zylinderförmigen Hohlkörpers aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung ermöglichen. Die sich anschließende Bearbeitung kann unterschiedliche Formen und Ausmaße aufweisen, beispielsweise ist es denk bar, dass der Hohlkörper nur poliert wird. Ebenso ist aber auch eine vergleichsweise aufwändige Bearbeitung, beispielsweise eine spanende Bearbeitung denkbar.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgese hen, dass die innere und/oder die äußere Mantelfläche des Hohlkörpers zumindest teilweise überdreht werden. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Geometrie des gegossenen Hohlkörpers soweit erforderlich spanend nachgearbeitet wird, so dass sich eine äußerst präzise Formgebung realisieren lässt. Die mittels spanender Bear beitung erreichbare geometrische Präzision ist dabei in der Regel höher als die mit tels eines Gussprozesses erreichbare geometrische Präzision. Da der Hohlkörper bevorzugt zur Verwendung in einem Fahrzeuggetriebe und dort insbesondere zur Übertragung von Drehmomenten bzw. Drehzahlen gedacht ist, sind gute Rundlaufei genschaften und somit eine hohe geometrische Präzision wichtige Voraussetzungen. Ein bestimmter Teilbereich kann auch unüberdreht bzw. unbearbeitet blieben, bei spielsweise weil der Hohlkörper auf diesen Teilbereich gespannt wurde und dieser Teilbereich somit nicht für ein Drehwerkzeug zugänglich war. Ein anschließendes Umspannen auf einen anderen Teilbereich der Oberfläche des Hohlkörpers und da mit verbunden ein Überdrehen auch des bisher unbearbeitet gebliebenen Teilbe reichs ist aber möglich. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgese hen, dass die Herstellung des Hohlkörpers derart erfolgt, dass der Hohlkörper in min destens einem Teilbereich der inneren Mantelfläche eine Innenverzahnung aufweist. Über die Innenverzahnung kann der Hohlkörperm beispielsweise drehfest mit ande ren Elementen verbunden werden, etwa einer Zahnscheibe eines Fahrzeuggetrie bes.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgese hen, dass die Herstellung des Hohlkörpers derart erfolgt, dass der Hohlkörper in zwei Teilbereichen der inneren Mantelfläche jeweils eine Innenverzahnung aufweist. Dar aus ergibt sich der Vorteil, dass der Hohlkörper vorteilhaft zur Übertragung von Dreh momenten im Fahrzeuggetriebe verwendet werden kann. Eine erste Innenverzah nung dient dabei als Eingang für das zu übertragende Drehmoment während eine zweite Innenverzahnung als Ausgang für das zu übertragende Drehmoment dient.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgese hen, dass der Hohlkörper gewuchtet wird. Das Wuchten im Sinne der Erfindung um fasst dabei gleichermaßen das Ermitteln von Unwuchten sowie deren Beseitigung.
Die Beseitigung der Unwuchten muss nicht zwingend vollständig sein, aber zumin dest soweit gehen, dass eine vorgegebene maximal zulässige Unwucht nicht mehr überschritten wird. Durch das Wuchten lassen sich sehr gute Rundlaufeigenschaften des Hohlkörpers erzielen, was wiederum zu einer geringeren Geräuschemission und einer längeren Lebensdauer des Fahrzeuggetriebes beiträgt, in welchem der Hohl körper angeordnet wird. Das Wuchten erfolgt dabei bevorzugt spanend, indem ein Materialabtrag gezielt an denjenigen Stellen des Hohlkörpers erfolgt, die zu der je weils festgestellten Unwucht führen. Der Materialabtrag wiederum erfolgt bevorzugt durch das Bohren von entsprechend größer oder kleiner dimensionierten Öffnungen in bestimmten Teilbereichen des Hohlkörpers, wobei ein Durchmesser der jeweils an gebrachten Bohröffnung abhängig von einer Stärke der festgestellten Unwucht sein kann. Diese Bohröffnungen dienen entsprechend als Wuchtbohrungen. Die Unwuch ten werden bevorzugt mittels einer hierzu geeigneten, an sich bekannten Vorrichtung zum Ermitteln der Unwuchten ermittelt. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgese hen, dass im Rahmen der Bearbeitung des Hohlkörpers der Hohlkörper entgratet und/oder gebürstet und/oder gewaschen wird. Das Bürsten bzw. Waschen des Hohl körpers kann dabei sowohl vor dem Wuchten als auch nach dem Wuchten erfolgen. Das Entgraten findet hingegen bevorzugt ausschließlich nach dem Wuchten statt, da somit vorteilhaft alle Grate entfernt werden können, auch diese, welche durch ggf. angebrachte Wuchtbohrungen entstanden sind. Dadurch kann gewährleistet werden, dass evtl vorhandene Materialpartikel bzw. Grate nicht in das Fahrzeuggetriebe ge langen und den Wirkungsgrad bzw. die Funktionsweise des Fahrzeuggetriebes nach teilig beeinflussen.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen zylinderförmigen Hohlkörper aus Aluminium o- der aus einer Aluminiumlegierung. Der erfindungsgemäße Hohlkörper zeichnet sich dadurch aus, dass der Hohlkörper nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herge stellt ist. Daraus ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsge mäßen Verfahren genannten Vorteile auch für den erfindungsgemäßen Hohlkörper.
Die Erfindung betrifft schließlich auch ein Fahrzeuggetriebe. Das erfindungsgemäße Fahrzeuggetriebe zeichnet sich dadurch aus, dass das Fahrzeuggetriebe mindestens einen erfindungsgemäßen zylinderförmigen Hohlkörper umfasst. Dies führt zu den bereits beschriebenen Vorteilen.
Die Anordnung des Hohlkörpers im Fahrzeuggetriebe erfolgt bevorzugt ausschließ lich über die Zahnflanken der Innenverzahnung, welche flächig an entsprechend aus gebildeten Flanken einer Gegenverzahnung im Fahrzeuggetriebe anliegen. Eine Übertragung von Drehmomenten erfolgt dementsprechend über die Flanken der In nenverzahnung und die Flanken der Gegenverzahnung. Der Hohlkörper kann z.B. die Funktion einer Hohlwelle im Fahrzeuggetriebe übernehmen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausfüh rungsformen beispielhaft erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 beispielhaft eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines zylinderförmigen Hohlkörpers aus Alu minium oder aus einer Aluminiumlegierung in Form eines Flussdia gramms und
Fig. 2a-b beispielhaft eine mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen zylindrischen Hohlkörpers.
Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbare Komponenten sind figu- renübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Diese Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbaren Komponenten sind hinsichtlich ihrer techni schen Merkmale identisch ausgeführt, sofern sich aus der Beschreibung nicht explizit oder implizit etwas anderes ergibt.
Fig. 1 zeigt beispielhaft eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines zylinderförmigen Hohlkörpers 20 aus Aluminium o- der aus einer Aluminiumlegierung in Form eines Flussdiagramms. Dabei erfolgt in Verfahrensschritt 1 zunächst die Herstellung des Hohlkörpers 20 mittels eines Guss prozesses, beispielsgemäß mittels eines Druckgussprozesses. Die Herstellung er folgt dabei nach Maßgabe eines verwendeten Gießwerkzeugs bzw. nach Maßgabe einer Füllkammer des Gießwerkzeugs derart, dass der Hohlkörper 20 eine innere und eine äußere Mantelfläche 21 , 22 aufweist, weiterhin beispielsgemäß in zwei Teil bereichen 23 und 23‘ der inneren Mantelfläche 21 jeweils eine Innenverzahnung 24 und 24‘ aufweist sowie dass während des Gussprozesses eine definierte Kerbe 35 in die innere Mantelfläche 21 eingeformt wird. Die Kerbe 35 befindet sich beispielsge mäß am Außenumfang in einem axialen Endbereich des Hohlkörpers 20. Die Kerbe 35 dient dabei zur Festlegung einer Drehposition des Hohlkörpers 20 bei den nach folgenden Bearbeitungsschritten. Für eine nachfolgende und weitergehende Bearbei tung des Hohlkörpers 20 nach dem Druckgussprozesses wird der Hohlkörper 20 dann in Schritt 2 zentrisch gespannt. Das zentrische Spannen erfolgt dabei beispiels gemäß auf Kopfkreisdurchmessern der Innenverzahnungen 24 und 24‘. In Verfah rensschritt 3 werden im Rahmen der Bearbeitung des Hohlkörpers 20 sowohl die in nere Mantelfläche 21 als auch die äußere Mantelfläche 22 überdreht. Da die Kerbe 35 in den Hohlkörper eingeformt ist, also im Gegensatz zu den üblicherweise verwendeten, aufgesetzten Gussnasen nicht über die Oberfläche des Hohlkörpers erhaben ist, kann sie durch das Überdrehen auch nicht entfernt werden. Somit kann also derjenige Teilbereich, an welchem die Kerbe 35 angeordnet ist, bedenkenlos überdreht werden, ohne dass die Information über eine Drehausrichtung des Hohl körpers 20 dabei verloren geht. Die Teilbereiche 23 und 23‘, die die Innenverzahnun gen 24 und 24‘ aufweisen, bleiben beispielsgemäß jedoch unüberdreht bzw. spa nend unbearbeitet, da der Hohlkörper 20 hier jeweils im Bereich des Kopfkreisdurch messers gespannt ist. Das Überdrehen der inneren und äußeren Mantelflächen 21 , 22 erfolgt beispielsgemäß mittels einer hierzu ausgebildeten Drehvorrichtung. Im fol genden Verfahrensschritt 4 wird der Hohlkörper 20 erneut jeweils auf den Kopfkreis durchmesser der Innenverzahnungen 24 und 24‘ gespannt und gewuchtet. Im Rah men des Wuchtens werden zunächst die Unwuchten des Hohlkörpers 20 ermittelt, was mittels einer hierzu ausgebildeten Vorrichtung zum Ermitteln von Unwuchten er folgt. Sofern hierbei eine unzulässige Unwucht erkannt wird, wird im Rahmen des Wuchtens überschüssiges Material am Hohlkörper 20, welches den Rundlauffehler verursacht, entfernt. Das Entfernen des überschüssigen Materials erfolgt beispielsge mäß durch das Setzen von Wuchtbohrungen 34 durch die innere und äußere Mantel fläche 21 , 22. In einem folgenden Verfahrensschritt 5 wird der Hohlkörper 20 ent gratet, gebürstet und gewaschen, um ggf. vorhandene Grate und Verunreinigungen zu entfernen.
Fig. 2a zeigt beispielhaft eine mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen zylindrischen Hohlkörpers 20. Der dargestellte Hohlkörper 20 besteht aus einer Alu miniumlegierung, beispielsgemäß aus AISi9Cu3(Fe), und wurde mittels eines Druck gussprozesses hergestellt. Er weist eine innere Mantelfläche 21 und eine äußere Mantelfläche 22 auf. Auf der äußeren Mantelfläche 22 sind zwei definierte Kerben 35, 35‘ angeordnet, die entlang des Umfangs des Hohlkörpers 20 einen Winkel a von 35 ° zueinander aufweisen. Die zwei Kerben 35, 35‘ wurden während des Gusspro zesses in die äußere Mantelfläche 22 eingeformt. Sowohl die innere Mantelfläche 21 als auch die äußere Mantelfläche 22 mit den Kerben 35, 35‘ wurden im Rahmen ei ner Bearbeitung des Hohlkörpers 20 überdreht. Lediglich ein erster Teilbereich 23 und ein zweiter Teilbereich 23‘, die auch jeweils eine Innenverzahnung 24, 24‘ auf weisen, sind unüberdreht bzw. spanend unbearbeitet geblieben, also noch im Rohzustand. Die Innenverzahnungen 24, 24‘ wurden dabei bereits während des Gussprozesses hergestellt. Weiterhin zu sehen ist, dass der Hohlkörper 20 eine Viel zahl von Bohrungen 28 aufweist. Die Bohrungen 28 weisen dabei unterschiedliche Durchmesser auf und dienen einerseits der Gewichtsreduzierung des Hohlkörpers 20 wie auch dem Ölabfluss aus dem Hohlkörper 20 bei einer späteren Verwendung des Hohlkörpers 20 in einem Fahrzeuggetriebe. Zusätzlich zu sehen sind Wuchtbohrun gen 34, die vornehmlich möglichst nahe jedes Teilbereichs 23, 23‘ bzw. jeder Innen verzahnung 24, 24‘ des Hohlköpers 20 angeordnet sind. Die Wuchtbohrungen 34 können je nach benötigtem Materialabtrag unterschiedliche Durchmesser aufweisen und dienen zur Verbesserung der insbesondere akustischen und der Rundlaufeigen schaften des Hohlkörpers 20 im Fahrzeuggetriebe. Darüber hinaus tragen die Wucht bohrungen 34 aber auch zur weiteren Gewichtsreduzierung des Hohlkörpers 20 und zum nochmals verbesserten Ölabfluss aus dem Hohlkörper 20 bei.
Fig. 2b zeigt ausschnittweise eine Vergrößerung der äußeren Mantelfläche 22 des Hohlkörpers 20 der Fig. 2a. Zu sehen sind die beiden Kerben 35 und 35‘, die trotz des zuvor erfolgten Überdrehens der äußeren Mantelfläche 22 auch im Bereich der Kerben 35 und 35‘ noch zu sehen sind und vor allem zur Bestimmung der Drehaus richtung des Hohlkörpers 20 herangezogen werden können. Die Kerben 35 und 35‘ weisen entlang des Umfangs des Hohlkörpers 20 beispielsgemäß einen Winkel a von 35 ° zueinander auf.
Bezugszeichen
1 Herstellung des Hohlkörpers
2 zentrisches Spannen
3 Überdrehen der inneren und äußeren Mantelfläche
4 Wuchten
5 Entgraten, Bürsten und Waschen
20 Hohlkörper
21 innere Mantelfläche
22 äußere Mantelfläche
23, 23‘ Teilbereich mit Innenverzahnung 24, 24‘ Innenverzahnung
27 Zahnflanken der Innenverzahnung
28 Bohrung
34 Wuchtbohrung
35, 35‘ Kerbe a Winkel

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines zylinderförmigen Hohlkörpers (20) aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung oder aus einer Leichtmetalllegierung, wobei die Herstellung des Hohlkörpers (20) mittels eines Gussprozesses (1) derart erfolgt, dass der Hohlkörper (20) eine innere und eine äußere Mantelfläche (21 , 22) sowie zwei axiale Stirnflächen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass während des Gussprozesses mindestens eine defi nierte Kerbe (35, 35‘) in die innere und/oder in die äußere Mantelfläche (21, 22) und/oder in mindestens eine axiale Stirnfläche eingeformt wird (1).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Gussprozess als Druckgussprozess erfolgt (1).
3. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die innere und/oder die äußere Mantelfläche (21 , 22) des Hohlkörpers (20) zumindest teilweise überdreht werden (3).
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des Hohlkörpers (20) derart erfolgt (1), dass der Hohlkörper (20) in mindestens einem Teilbereich (23, 23‘) der inneren Mantelfläche (21) eine Innenverzahnung (24) aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des Hohlkörpers (20) derart erfolgt (1), dass der Hohlkörper (20) in zwei Teilbereichen (23, 23‘) der inneren Mantelfläche (21) jeweils eine Innenverzahnung (24) aufweist.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (20) gewuchtet wird (4).
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (20) entgratet und/oder gebürstet und/oder gewaschen wird (5).
8. Zylinderförmiger Hohlkörper (20) aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegie rung, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (20) nach einem Verfahren nach min destens einem der Ansprüche 1 bis 7 hergestellt ist.
9. Fahrzeuggetriebe (29), dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeuggetriebe (29) mindestens einen zylin derförmigen Hohlkörper (20) nach Anspruch 8 umfasst.
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