DE10333614B4

DE10333614B4 - Method for producing a hollow shaft, in particular a camshaft or eccentric shaft, as well as a cam or eccentric shaft produced by this method

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Publication number: DE10333614B4
Application number: DE10333614A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl.-Ing. Osburg; Eberhard Dr.rer.nat. Bessey; Michael Dr. Ing. Lahres; Wolfgang Dipl.-Ing. Beck
Original assignee: DaimlerChrysler AG; ThyssenKrupp Stahl AG; Adam Opel GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG; Adam Opel GmbH; Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-07-24
Filing date: 2003-07-24
Publication date: 2005-08-18
Anticipated expiration: 2023-07-25
Also published as: DE10333614A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Hohlwelle mit auf dieser angeordneten Drehmoment-Übertragungselementen (6), insbesondere einer Nockenwelle oder Excenterwelle, umfassend folgende Schritte:
– Herstellen eines Bleches (1, 2, 3) in vorbestimmten Abmessungen für die Hohlwelle;
– Umformen des Bleches (1, 2, 3) auf einen vorgesehenen Querschnitt der Hohlwelle; und
– Fügen der Enden des Bleches (1, 2, 3) unter Ausbildung der so umgeformten Hohlwelle, dadurch gekennzeichnet , dass beim Herstellen des Bleches (1, 2, 3) dieses in eine Folge von Abschnitten (1', 1'', 1'''; 2', 2'', 2'''; 4) unterteilt wird, wobei zumindest ein Abschnitt (1'', 1'''; 2'', 2'''; 4) mit einer größeren Blechdicke nach vollendeter Herstellung der Hohlwelle einem Drehmoment-Übertragungselement (6) dieser Hohlwelle entspricht, dessen geometrische Abmessungen und/oder Werkstoffeigenschaften in Abhängigkeit des Beanspruchungsprofils der Hohlwelle beim Herstellen des Bleches (1, 2, 3) festgelegt werden.Method for producing a hollow shaft with torque transmission elements (6) arranged thereon, in particular a camshaft or eccentric shaft, comprising the following steps:
- Producing a sheet (1, 2, 3) in predetermined dimensions for the hollow shaft;
- Forming the sheet (1, 2, 3) on a designated cross-section of the hollow shaft; and
- Joining the ends of the sheet (1, 2, 3) to form the thus formed hollow shaft, characterized in that in the manufacture of the sheet (1, 2, 3) this in a series of sections (1 ', 1'', 1 4 '), wherein at least a portion (1'',1'''; 2 '', 2 '''; 4) having a larger sheet thickness after completion of manufacture of the hollow shaft corresponds to a torque transmission element (6) of this hollow shaft whose geometric dimensions and / or material properties as a function of the stress profile of the hollow shaft during manufacture of the sheet (1, 2, 3) are fixed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Hohlwelle, insbesondere einer Nockenwelle oder Excenterwelle, sowie eine nach diesem Verfahren hergestellte Nocken- oder Excenterwelle.The The present invention relates to a process for the preparation of a Hollow shaft, in particular a camshaft or eccentric shaft, as well a cam or eccentric shaft produced by this method.

Es ist allgemeiner Stand der Technik, Nockenwellen in einstückiger Ausbildung zu schmieden oder zu gießen. Die Nocken werden dann anschließend dadurch ausgebildet, dass die vorzusehenden Lauf- bzw. Lagerflächen einer mechanischen spanenden Bearbeitung unterzogen werden, beispielsweise durch Schleifen. Nach dieser mechanischen Bearbeitung können die stets einem erhöhten Verschleiß ausgesetzten Nocken beispielsweise mittels Laserstrahlen, Elektronenstrahlen oder WIG gehärtet werden.It is well-known in the art, camshafts in one-piece design to forge or to pour. The cams are then subsequently formed by that to be provided running or bearing surfaces of a subjected to mechanical machining, for example by grinding. After this mechanical processing, the always elevated Wear exposed Cams for example by means of laser beams, electron beams or TIG hardened.

Aufgrund ihrer einstückigen Ausgestaltung weisen derartige Nockenwellen jedoch den Nachteil auf, dass ihnen infolge ihres Gewichtes eine erhöhte zu bewegende Masse mit einem damit einhergehenden hohen Träqheitsmoment innewohnt, was sich im Fahrzeugbau insbesondere nachteilig auf den Kraftstoffverbrauch auswirkt. Darüber hinaus ist durch die Notwendigkeit der nachfolgenden mechanischen Bearbeitung des einstückigen Rohlings der Nockenwelle ein erhöhter mechanischer Aufwand bei der Herstellung gegeben, der die Kosten entsprechend erhöht.by virtue of their one-piece However, design of such camshafts has the disadvantage that that they have an increased mass to be moved due to their weight an inherent high moment of inertia inherent in what in the vehicle especially disadvantageous to the fuel consumption effect. About that In addition, due to the need of subsequent mechanical Processing of the one-piece Blanks of the camshaft a raised mechanical effort in the production given, the cost increased accordingly.

Um diesen Nachteilen zu begegnen, wurde im Stand der Technik vorgeschlagen, Hohlwellen zu verwenden, auf welchen die Elemente, welche ein Drehmoment in eine lineare Bewegung übertragen sollen, wie beispielsweise Zahnkränze, Lagerschalen, Nocken usw., als separate Bauteile angebracht werden. Diese Elemente, beispielsweise Nocken, werden vorzugsweise mit der Hohlwelle durch Schweißen verbunden oder auf diese aufgeschrumpft. Trotz eines geringeren Gewichts ist der Aufwand bei der Herstellung derartiger Hohlwellen jedoch noch sehr hoch und daher kostenintensiv.Around to address these disadvantages has been proposed in the prior art, To use hollow shafts on which the elements, which is a torque in a linear motion, such as sprockets, Bearings, cams, etc., are mounted as separate components. These elements, such as cams, are preferably with the Hollow shaft by welding connected or shrunk on this. Despite a smaller one Weight is the cost in the production of such hollow shafts, however still very high and therefore costly.

Aus der DE 34 09 541 A1 ist es darüber hinaus bekannt, einzelne Nocken auf der Hohlwelle zu befestigen, indem die Hohlwelle nach dem Aufschieben der Nocken durch Einwirken von Druck aufgeweitet wird. Man spricht vom sogenannten Innenhochdruck-Umformverfahren (IHU), bei welchem als Druckmedium vorzugsweise Flüssigkeiten Verwendung finden, die mittels eines Kolbens oder Stempels in die Hohlwelle eingebracht werden. Derartige Herstellungsverfahren sind jedoch mit dem Nachteil behaftet, dass die Herstellung der Einzelteile, insbesondere deren Fügen, sich als technologisch kompliziert erweist und darüber hinaus die Innenkontur der Nocken einschränkt.From the DE 34 09 541 A1 It is also known to attach individual cams on the hollow shaft by the hollow shaft is expanded by the application of pressure after pushing the cam. One speaks of the so-called hydroforming process (hydroforming), in which preferably liquids are used as the pressure medium, which are introduced by means of a piston or punch in the hollow shaft. However, such manufacturing methods have the disadvantage that the production of the individual parts, in particular their joining, proves to be technologically complicated and moreover limits the inner contour of the cams.

Dem Vorteil des IHU-Verfahrens geringerer Herstellungskosten gegenüber geschmiedeten oder zusammengesetzten Nockenwellen steht die unzureichende Verschleißfestigkeit der Laufflächen derartig hergestellter Nockenwellen entgegen. Es ist nur bedingt möglich, mit einem Material, welches die Herstellung mittels IHU-Verfahren zulässt, die für den Einsatz von Nockenflächen geforderte Verschleißfestigkeit zu erzielen.the Advantage of the hydroforming process lower production costs compared to forged or composite camshafts faces the inadequate wear resistance the treads counteracted camshafts produced in this way. It is only conditionally possible, with a material which is the production by means of hydroforming process allows, the for the use of cam surfaces required wear resistance to achieve.

Gerade die Härte und Verschleißfestigkeit der Nocken sind jedoch eine Grundvoraussetzung für eine lange Lebensdauer der Nockenwellen in einem Kfz-Motor.Just the hardness and wear resistance of However, cams are a prerequisite for a long life of Camshafts in a motor vehicle.

Hierzu wird in der DE 199 09 184 A1 vorgeschlagen, zur Herstellung einer Nockenwelle das IHU-Verfahren heranzuziehen und die geforderten Materialeigenschaften für die Nocken bzw. deren Laufflächen dadurch zu bewerkstelligen, dass zusätzliche Tragringe, die der Ausbildung der Nockenkontur dienen, gemeinsam mit der Hohlwelle in ein IHU-Werkzeug eingelegt werden und durch Aufweiten der Hohlwelle die Tragringe kraft- und formschlüssig mit dieser verbunden werden. Ein derartiges Verfahren ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, dass die die erforderliche Härte, Festigkeit und Verschleißfestigkeit aufweisenden Tragringe vorab in einem getrennten Verfahren hergestellt werden müssen, was die Herstellungskosten der Nockenwelle insgesamt hoch hält.This is in the DE 199 09 184 A1 proposed to use for making a camshaft, the hydroforming process and the required material properties for the cams and their treads accomplish that additional support rings, which serve to form the cam contour, are inserted together with the hollow shaft in an hydroforming tool and by Expansion of the hollow shaft, the support rings are positively and positively connected to this. However, such a method has the disadvantage that the required hardness, strength and wear resistance bearing rings must be prepared in advance in a separate process, which keeps the total cost of manufacturing the camshaft high.

Ausgehend davon ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Hohlwelle, insbesondere einer Nockenwelle, weiterzubilden, welches einerseits unnötige Bauteilgewichte vermeidet und andererseits die für die auf dieser Hohlwelle anzubringenden Elemente zur Kraft- bzw. Drehmomentübertragung erforderliche Härte und Verschleißfestigkeit ermöglicht, ohne dass hierzu weitere kostenverursachende Verfahrensschritte während des Herstellungsprozesses der Hohlwelle notwendig werden.outgoing Of these, it is the object of the present invention to provide a method for producing a hollow shaft, in particular a camshaft, further which on the one hand unnecessary Component weights avoids and on the other hand for the on this hollow shaft to be mounted elements for power or torque transmission required hardness and wear resistance allows without any further cost-causing process steps while the manufacturing process of the hollow shaft are necessary.

Gelöst wird die Aufgabe mit einem Verfahren mit den Schritten gemäß dem Patentanspruch 1. Darüber hinaus wird die Aufgabe durch eine nach diesem Verfahren hergestellte Nockenwelle oder Excenterwelle gelöst.Is solved the task with a method with the steps according to the claim 1. About it In addition, the object is achieved by a method produced by this method Camshaft or eccentric shaft released.

Gemäß der Erfindung ist es vorgesehen, dass bei der Herstellung eines Bleches, welches abschließend zu einer Hohlwelle umgeformt wird, das Blech vorab mit definierten Eigenschaften versehen wird.According to the invention it is envisaged that in the manufacture of a sheet, which finally is converted to a hollow shaft, the sheet in advance with defined Properties is provided.

Hierbei wird das Blech in mehrere Abschnitte unterteilt, wovon zumindest diejenigen Abschnitte, welche nach vollendeter Umformung in eine Hohlwelle den Drehmoment-Übertragungselementen dieser Hohlwelle, also beispielsweise späteren Nocken, entsprechen, in ihren geometrischen Abmessungen, wie beispielsweise Breite und Höhe, und/oder ihren Werkstoffeigenschaften, das heißt Härte, Verschleißfestigkeit, Oberflächengüte usw., festgelegt werden.in this connection the sheet is divided into several sections, of which at least those sections which after completion of the transformation into a Hollow shaft the torque transmission elements this hollow shaft, so for example later cams correspond, in their geometric dimensions, such as width and Height, and / or their material properties, that is hardness, wear resistance, Surface quality, etc., be determined.

Gemäß der Erfindung erfolgt die Festlegung dieser Eigenschaften in Abhängigkeit des späteren Beanspruchungsprofils der Hohlwelle, das heißt in Abhängigkeit der während des Einsatzes der Hohlwelle an dieser zu erwartenden dynamischen Belastungen hinsichtlich Übertragungskräften, Reibungskräften, Drehmomenten usw. In diesem Zusammenhang stellen sich entsprechende Anforderungen an die Materialauswahl der jeweiligen Abschnitte bei der Blechherstellung bzw. -bearbeitung. Beispielsweise stehen bei einer Nockenwelle vor allem die tribologischen Eigenschaften der Laufflächen der Nocken im Vordergrund der Überlegungen für die Materialauswahl.According to the invention the determination of these properties is dependent the later stress profile the hollow shaft, that is dependent on while the use of the hollow shaft at this expected dynamic Loads with regard to transmission forces, frictional forces, torques etc. In this context, there are corresponding requirements to the material selection of the respective sections in the sheet metal production or processing. For example, are available in a camshaft in particular the tribological properties of the treads of the Cam in the foreground of the considerations for the Material selection.

Der Konturverlauf der Drehmoment-Übertragungselemente, d.h. insbesondere der Nocken, über deren Umfang wird durch die Höhe, Breite und gegebenenfalls Wanddicke des Bleches der hierfür vorgesehenen Abschnitte vorab festgelegt. Bei der Materialauswahl für die den Drehmoment-Übertragungselementen entsprechenden Abschnitte liegt das Augenmerk auf hoch- bzw. höherfesten Stahlwerkstoffen bzw. Mehrphasenstählen, welche ein ausreichendes Potenzial für gegebenenfalls anschließende Verfahren, wie beispielsweise Oberflächenhärten und -verfestigen aufweisen.Of the Contour of the torque transmission elements, i.e. in particular the cam, over whose Extent is determined by the height, Width and optionally wall thickness of the sheet provided for this purpose Sections set in advance. In the material selection for the Torque transmission elements The relevant sections focus on higher or higher strength Steel materials or multi-phase steels, which is a sufficient Potential for optionally subsequent Processes such as surface hardening and solidification have.

In einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung beinhaltet der Schritt des Herstellens des Bleches in eine Folge von Abschnitten den Prozess des Walzens.In an embodiment of the method according to the invention includes the step of producing the sheet in a sequence sections of the process of rolling.

Hierbei wird das Blech variabel gewalzt, sodass Abschnitte, die den Drehmoment-Übertragungselementen entsprechen, zumindest eine größere Blechdicke aufweisen als diejenigen Abschnitte, die nicht den Drehmoment-Übertragungselementen entsprechen, nachdem die Hohlwelle vervollständigt ist. Derartiges flexibles Walzen von unterschiedlichen Blechdicken aus einem einstückigen Blech wird bewerkstelligt, indem die Höhe des Walzradsatzes in Walzrichtung beim Walzen kontrolliert verstellt wird. So lassen sich unterschiedliche Blechdicken der einzelnen Abschnitte erzielen, wobei es auch je nach Anforderungsprofil der vervollständigten Hohlwelle möglich ist, dass die Abschnitte, die den Drehmoment-Übertragungselementen entsprechen, untereinander unterschiedliche Blechdicken aufweisen.in this connection The plate is variably rolled, so that sections, the torque-transmitting elements correspond, at least a larger sheet thickness have as those portions that do not correspond to the torque-transmitting elements, after the hollow shaft is completed. Such flexible rolling of different sheet thicknesses a one-piece Sheet metal is accomplished by adjusting the height of the rolling gear set in the rolling direction Controlled when rolling is adjusted. This is how different things can be Thicknesses of the individual sections achieve, and it ever according to requirement profile of the completed hollow shaft is possible, that the sections corresponding to the torque-transmitting elements, have mutually different sheet thicknesses.

Gemäß einer anderen Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung wird das Blech mit den definierten Abschnitten aus mehreren Blechstreifen, die diesen Abschnitten dann entsprechen, stoffschlüssig zusammengefügt.According to one another embodiment of the method according to the invention the sheet with the defined sections is made of several sheet metal strips, which then correspond to these sections, materially joined together.

Die einzelnen Blechstreifen können hierbei je nach Anforderungsprofil der vervollständigten Hohlwelle in entsprechender Weise aus unterschiedlichen Werkstoffen mit entsprechenden Werkstoffeigenschaften sowie den entsprechenden geometrischen Abmessungen bestehen. Hierdurch lässt sich ein maßgeschneidertes Bauteil als Blech für die nachfolgenden Herstellungsschritte des Umformens und des Fügens bei der Herstellung der Hohlwelle bereitstellen.The individual metal strips can depending on the requirement profile of the completed hollow shaft in the corresponding Way of different materials with appropriate material properties and the corresponding geometric dimensions. hereby lets in one customized Component as a sheet for the subsequent manufacturing steps of forming and joining provide the production of the hollow shaft.

Der Stoffschluss zwischen den einzelnen Blechstreifen kann über an sich bekannte Verfahren, wie beispielsweise dem Hochfrequenz-, dem Widerstands-, dem Induktions-, dem linearen oder dem nicht-linearen Laserschweißen, erfolgen.Of the Material bond between the individual metal strips can be about known methods, such as the high-frequency, the resistance, induction, linear or non-linear laser welding.

Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung sieht vor, dass beim Schritt des Herstellens des Bleches auf denjenigen Abschnitten, die den Drehmoment-Übertragungselementen entsprechen, Erhöhungen angebracht werden.A another embodiment of the method according to the invention provides that in the step of producing the sheet on those sections the torque transmission elements correspond, increases be attached.

Hierbei ist es vorgesehen, dass nur an denjenigen Stellen, an welchen sich bei vervollständigter Hohlwelle das spätere Drehmoment-Übertragungselement befinden soll, derartige Erhöhungen mit definierten geometrischen Abmessungen und Werkstoffeigenschaften auf der Oberfläche des Bleches dieser Abschnitte angeordnet werden. Diese Erhöhungen können selbst aus einem Blechmaterial bestehen, welches mit dem Blech der Oberfläche stoffschlüssig oder auf andere Weise verbunden wird. Als stoffschlüssiges Verbindungsverfahren bietet sich z.B. das Schweißen an. Jedoch ist auch eine Klebe- oder Lötverbindung denkbar.in this connection it is envisaged that only in those places where with completed hollow shaft the later one The torque transmitting element should be such increases with defined geometric dimensions and material properties on the surface the sheet of these sections are arranged. These increases can be self consist of a sheet material, which cohesively with the sheet of the surface or connected in a different way. As cohesive connection method offers, for example, the welding at. However, an adhesive or solder joint is conceivable.

Eine nach den vorhergehend genannten drei verschiedenen Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der Erfindung hergestellte Hohlwelle kann unter Umständen, wenn dies konstruktionsbedingt erforderlich ist, einer Innenhochdruck-Umformung (IHU) unterzogen werden, mittels welcher diejenigen Abschnitte, die den Drehmoment-Übertragungselementen bzw. ggf. den Nocken entsprechen, einer weiteren umformenden Bearbeitung ausgesetzt werden. So lassen sich beispielsweise die bereits als Drehmoment-Übertragungselemente oder als Nocken ausgeformten Erhöhungen entsprechend dem IHU-Werkzeug noch weiter aufweiten, um die gewünschte abschließende Gestalt bzw. den Konturverlauf zu erzielen.A according to the aforementioned three different embodiments of the method according to the invention manufactured hollow shaft may under certain circumstances, if this is due to design is required, subjected to hydroforming (hydroforming) be, by means of which those sections, the torque-transmitting elements or possibly correspond to the cam, another forming machining get abandoned. For example, they can already be used as torque transmission elements or as cams shaped elevations according to the hydroforming tool further widen to the desired final shape or to achieve the contour.

Aufgrund der an den Laufflächen vorherrschenden Reibungsverhältnisse sind bestimmte tribologische Eigenschaften der Materialien der den Drehmoment-Übertragungselementen entsprechenden Abschnitte gefordert, sodass gemäß der Erfindung diese nach vervollständigter Herstellung der Hohlwelle unter Umständen einem anschließenden partiellen Einsatzhärteverfahren unterzogen werden können. Hierbei wird bereits bei der erfindungsbedingten vorgezogenen Materialselektion der Abschnitte, die den späteren Drehmoment-Übertragungselementen entsprechen, auf das spätere partielle Einsatzhärteverfahren, beispielsweise auf ein Laser-Härteverfahren, abgestellt, sodass sich besonders verschleißarme Laufflächen hinsichtlich der geforderten tribologischen Anforderungen bewerkstelligen lassen.by virtue of the on the treads prevailing friction conditions are certain tribological properties of the materials of the torque-transmitting elements corresponding sections required, so according to the invention, this after of completed Manufacture of the hollow shaft may be a subsequent partial Case-hardening process can be subjected. This is already in the invention-related preferred material selection the sections that later Torque transmission elements correspond to the later partial case hardening method, for example, a laser hardening process, turned off so that particularly low-wear treads regarding the required tribological requirements can be accomplished.

Eine definierte Bestimmung der Eigenschaften der Drehmoment-Übertragungselemente erfolgt zuerst durch die Auswahl einer geeigneten Werkstofflegierung. In Abhängigkeit der gewünschten Eigenschaften können entsprechende Bake-oder Work-Hardening-, Härte- und Vergütungsprozesse, wie bspw. Kaltverfestigen durch Rollen oder Walzen, entwickelt werden, denen die Legierung des Bauteils dann ausgesetzt wird.A Defined determination of the properties of the torque transmission elements takes place first by selecting a suitable material alloy. Dependent on the desired Properties can appropriate bake or work hardening, hardening and tempering processes, such as For example, strain hardening by rolling or rolling, to be developed which the alloy of the component is then exposed.

Das erfindungsgemäße Verfahren in seinen verschiedenen Ausführungsformen gemäß der Erfindung zeichnet sich durch geringere Produkt- und Produktionskosten infolge drastischer Prozesskettenverkürzung aus. Damit bleiben auch die Kosten einer nach diesem Verfahren hergestellten Hohlwelle, insbesondere in Form von Nockenwelle oder Excenterwelle, bei gleichzeitig verbesserten Eigenschaften niedrig. Die Qualität und Lebensdauer derartig hergestellter Wellen sind im Vergleich zu derzeit konventionell gefertigten Nockenwellen entwicklungsfähig.The inventive method in its various embodiments according to the invention characterized by lower product and production costs as a result drastic process chain shortening out. This also keeps the costs of a manufactured by this method Hollow shaft, in particular in the form of camshaft or eccentric shaft, with simultaneously improved properties low. The quality and life thus produced waves are compared to currently conventional manufactured camshafts viable.

Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen detaillierter beschrieben werden. Es zeigen:The Invention will now be described with reference to exemplary embodiments with reference are described in more detail in the accompanying drawings. Show it:

1 schematisch ein Blech zur Herstellung einer Hohlwelle gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung 1 schematically a sheet for producing a hollow shaft according to a first embodiment of the invention

2 schematisch ein Blech zur Herstellung einer Hohlwelle gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; 2 schematically a sheet for producing a hollow shaft according to a second embodiment of the invention;

3 schematisch ein Blech zur Herstellung einer Hohlwelle gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung; 3 schematically a sheet for producing a hollow shaft according to a third embodiment of the invention;

4 schematisch eine vervollständigte Hohlwelle, welche nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung hergestellt wurde; und 4 schematically a completed hollow shaft, which was prepared according to the second embodiment of the invention; and

5 schematisch eine vervollständigte Hohlwelle, welche nach der dritten Ausführungsform gemäß der Erfindung hergestellt wurde. 5 schematically a completed hollow shaft, which was prepared according to the third embodiment according to the invention.

1 zeigt exemplarisch ein Blech 1 zur Herstellung einer Hohlwelle gemäß einem Verfahren gemäß der Erfindung in einer ersten Ausführungsform. 1 shows an example of a sheet metal 1 for producing a hollow shaft according to a method according to the invention in a first embodiment.

Das Blech 1 unterteilt sich in mehrere Abschnitte 1', 1'' und 1'''. Die Abschnitte 1'' und 1''', die nach vervollständigter Hohlwelle diejenigen Abschnitte darstellen, die den Drehmoment-Übertragungselementenentsprechen, sind zur Verdeutlichung schraffiert gezeichnet. Für den Fall, dass es sich bei der Hohlwelle um eine Nockenwelle handelt, bilden die Drehmoment-Übertragungselemente die Nocken der Nockenwelle.The sheet 1 is divided into several sections 1' . 1'' and 1''' , The sections 1'' and 1''' which represent the sections corresponding to the torque transmission elements after completed hollow shaft are hatched for clarity. In the event that the hollow shaft is a camshaft, the torque transmission elements form the cams of the camshaft.

Die Breite einerseits und das Material andererseits dieser Abschnitte 1'' und 1''' richtet sich nach dem späteren Anforderungsprofil der Hohlwelle im Einsatz.The width on the one hand and the material on the other hand of these sections 1'' and 1''' depends on the later requirement profile of the hollow shaft in use.

Das in 1 gezeigte Blech 1 wird mittels Walzen des Bleches hergestellt, indem ein Walzrad definiert höhenverstellt wird, sodass sich unterschiedliche Blechdicken ausbilden. Dies ist exemplarisch in der Schnittdarstellung A-A der 1 gezeigt.This in 1 shown sheet metal 1 is produced by rolling the sheet, by a rolling wheel defined height is adjusted so that form different sheet thicknesses. This is an example in the sectional view AA of 1 shown.

Das derartig hergestellte Blech 1 wird anschließend in den weiteren Verfahrensschritten des Verfahrens gemäß der Erfindung zur Hohlwelle umgeformt.The sheet produced in this way 1 is then converted in the further process steps of the method according to the invention to the hollow shaft.

In einer weiteren Ausführungsform ist in 2 exemplarisch ein Blech 2 gezeigt, welches ebenfalls in mehrere Abschnitte 2', 2'' und 2''' unterteilt ist. Die Abschnitte 2', 2'' und 2''' sind jeweils Blechstreifen aus definiert festgelegten Materialien, die längs miteinander stoffschlüssig verbunden sind.In a further embodiment is in 2 exemplarily a sheet metal 2 shown, which also in several sections 2 ' . 2 '' and 2 ''' is divided. The sections 2 ' . 2 '' and 2 ''' are each metal strips of defined defined materials, which are longitudinally interconnected cohesively.

Die den späteren Übertragungselementen der Hohlwelle entsprechenden Abschnitte 2'' und 2''' können sich nicht nur hinsichtlich ihrer geometrischen Abmessungen, sondern auch hinsichtlich ihrer Materialeigenschaften voneinander unterscheiden.The sections corresponding to the later transmission elements of the hollow shaft 2 '' and 2 ''' can differ from each other not only in terms of their geometric dimensions, but also in terms of their material properties.

Wie Schnitt B-B der 2 zeigt, sind zwischen den einzelnen Blechstreifen 2', 2'' und 2''' dann Schweißnähte 5 ausgebildet.Like cut BB the 2 shows are between the individual metal strips 2 ' . 2 '' and 2 ''' then welds 5 educated.

In 3 ist exemplarisch ein Blech 3 zur Herstellung einer Hohlwelle nach einer dritten Ausführungsform gemäß der Erfindung gezeigt.In 3 is an example of a sheet metal 3 for producing a hollow shaft according to a third embodiment according to the invention.

Auf dem durchgängigen einstückigen Blech 3 werden an definierten Stellen bzw. Abschnitten, die später den Nocken bzw. Drehmoment-Übertragungselementen entsprechen, Erhöhungen 4 angeordnet. Die geometrischen Abmessungen und die Materialauswahl der Erhöhungen werden vorab festgelegt. Die Erhöhungen 4 werden auf der Oberfläche des Bleches 3 angeordnet und dann stoffschlüssig, beispielsweise durch Schweißen, mit diesem verbunden. Der Schnitt C-C in 3 zeigt dies exemplarisch mit den Schweißnähten 5.On the continuous one-piece sheet 3 are at defined points or sections, which later correspond to the cam or torque-transmitting elements, increases 4 arranged. The geometrical dimensions and the material selection of the elevations are set in advance. The raises 4 be on the surface of the sheet 3 arranged and then materially connected, for example by welding, connected to this. The cut CC in 3 shows this exemplarily with the welds 5 ,

In 4 ist eine vervollständigte Hohlwelle gezeigt, welche aus einem Blech 2 aus 2 hergestellt wurde. In der Schnittdarstellung D-D dieser 4 ist zu erkennen, dass die Abschnitte 2'' unter Ausbildung eines Drehmoment-Übertragungselements 6, beispielsweise in Form eines Nockens, anschließend einer Innenhochdruckverformung unterzogen wurden.In 4 is shown a completed hollow shaft, which consists of a sheet 2 out 2 was produced. In the sectional view DD of this 4 it can be seen that the sections 2 '' forming a torque transmission element 6 , For example, in the form of a cam, then subjected to a hydroforming.

In 5 ist exemplarisch eine vervollständigte Hohlwelle gezeigt, die aus einem Blech 3 nach dem Verfahren gemäß 3 hergestellt wurde. wie die Schnittdarstellung E-E der 5 zeigt, sind die Erhöhungen 4 im vorliegenden Fall auf die Oberfläche des Bleches 3 geklebt. Der Abschnitt des Bleches 3, auf welchem sich die Erhöhung 4 befindet, wurde in entsprechender Weise dann unter Ausbildung eines Drehmoment-Übertragungselements bzw. eines Nockens 6 dem Innenhochdruckverformen unterzogen.In 5 is an example of a completed hollow shaft shown, which consists of a sheet 3 according to the method according to 3 was produced. like the sectional view EE the 5 shows are the increases 4 in the present case on the surface of the sheet 3 glued. The section of the sheet 3 on which the increase 4 was in a similar manner then forming a torque-transmitting element or a cam 6 subjected to hydroforming.

Claims

Method for producing a hollow shaft with torque transmission elements arranged thereon ( 6 ), in particular a camshaft or eccentric shaft, comprising the following steps: - producing a metal sheet ( 1 . 2 . 3 ) in predetermined dimensions for the hollow shaft; - forming the sheet ( 1 . 2 . 3 ) on a designated cross-section of the hollow shaft; and - joining the ends of the sheet ( 1 . 2 . 3 ) with formation of the thus formed hollow shaft, characterized in that during manufacture of the sheet ( 1 . 2 . 3 ) this into a sequence of sections ( 1' . 1'' . 1'''; 2 ' . 2 '' . 2 '''; 4 ), wherein at least one section ( 1'' . 1'''; 2 '' . 2 '''; 4 ) with a larger sheet thickness after completion of the manufacture of the hollow shaft a torque transmission element ( 6 ) corresponds to this hollow shaft whose geometric dimensions and / or material properties as a function of the stress profile of the hollow shaft in the manufacture of the sheet ( 1 . 2 . 3 ) be determined.

Method according to claim 1, characterized in that in the step of producing the sheet ( 1 ) the sheet is rolled such that the portions ( 1'' . 1''' ), which are the torque-transmitting elements ( 6 ), at least have a greater sheet thickness than those sections ( 1' ) that do not correspond to the torque transmitting elements.

Method according to claim 1, characterized in that in the step of producing the sheet ( 2 ) the sheet of several metal strips ( 2 ' . 2 '' . 2 ''' ), which correspond to the sections, is joined together in a material-locking manner, whereby the metal strips ( 2 '' . 2 ''' ), which are the torque-transmitting elements ( 6 ), at least have a greater sheet thickness than those sheet metal strips ( 2 ' ) that do not correspond to the torque transmitting elements.

Method according to claim 3, characterized that the cohesive Joining by means of high-frequency, Resistance, induction, linear or non-linear laser welding is accomplished.

A method according to claim 1, characterized in that during the manufacture of the sheet ( 3 ) the portions that correspond to the torque-transmitting elements, at least partially with on the surface of the sheet ( 3 ) arranged elevations ( 4 ).

Method according to claim 5, characterized in that the elevations ( 4 ) with the sheet ( 3 ) are connected by welding, gluing or soldering.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the hollow shaft then subjected to a hydroforming becomes.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sections ( 1'' . 1'''; 2 '' . 2 '''; 4 ), which are the torque-transmitting elements ( 6 ) are subjected to a partial case hardening process.

Camshaft or eccentric shaft, produced according to a method of claims 1 to 8, consisting of a hollow shaft, which consists of a metal sheet ( 1 . 2 . 3 ) is formed, the different axial sections ( 1' . 1'' . 1'''; 2 ' . 2 '' . 2 '''; 4 ), wherein at least one section ( 1'' . 1'''; 2 '' . 2 '''; 4 ) as a torque transmitting element in the form of a cam ( 6 ) is formed whose geometric dimensions and / or material properties as a function of the stress profile of the hollow shaft in the manufacture of the sheet ( 1 . 2 . 3 ).