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WO2009098005A2 - Shaft and method for producing a shaft, in particular for the engine of a motor vehicle - Google Patents

Shaft and method for producing a shaft, in particular for the engine of a motor vehicle Download PDF

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WO2009098005A2
WO2009098005A2 PCT/EP2009/000643 EP2009000643W WO2009098005A2 WO 2009098005 A2 WO2009098005 A2 WO 2009098005A2 EP 2009000643 W EP2009000643 W EP 2009000643W WO 2009098005 A2 WO2009098005 A2 WO 2009098005A2
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WO
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bearing
storage area
axis
rotation
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Ag Daimler
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Original Assignee
Daimler AG
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Publication date
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Publication of WO2009098005A3 publication Critical patent/WO2009098005A3/en
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Definitions

  • the invention relates to a shaft, in particular for an engine of a motor vehicle specified in the preamble of patent claim 1 and a method for producing a shaft specified in the preamble of claim 7 Art.
  • the shaft is formed as a cast balancing shaft of an engine of a motor vehicle and comprises two cylindrical bearing portions which extend along an axis of rotation of the shaft and relative to a circular cylindrical envelope surface each having an axial recess relative to the axis of rotation, whereby the shaft compared to conventional round profile shafts a lesser Owns weight.
  • the object of the present invention is to provide a shaft and a method for producing a shaft, which enable a further weight saving.
  • at least one recess in the bearing area is provided on the circumference of the shaft, which leads to a reduction of the cylindrical portion.
  • This allows, in addition to the weight savings achieved by this, an additional reduction of the friction power and accordingly lower storage temperatures during operation of the shaft.
  • lubricant-for example engine oil- made possible due to the radial recess, a higher lubricant film thickness reserve results, as a result of which the shaft has less wear and thus an increased service life.
  • Another aspect of the invention relates to a method for producing a shaft according to one of the preceding embodiments, wherein according to the invention at least a part of the shaft is produced by means of a forming process.
  • a forming process in addition, a significant reduction in unit costs.
  • waves are mass parts, so that there are additional cost advantages with correspondingly reduced unit costs. It has proven to be advantageous that a deep-drawing process and / or a hydroforming process is used as the forming process. This allows automated and rapid production even of complex shaft geometries, whereby waves with a reduced total weight and improved running properties can be produced quickly and inexpensively.
  • Fig. 1 is a perspective view of a formed as a balance shaft shaft according to the prior art
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of a bearing region of the shaft according to the sectional plane H-II shown in FIG. 1;
  • FIG. Fig. 3 is a schematic and partial side view of a
  • Fig. 4 is a schematic and partial side view of a
  • Fig. 5 is a schematic and partial side view of a
  • Fig. 6 is a schematic and frontal sectional view of a storage area of a shaft according to the invention according to a fourth embodiment.
  • the shaft in this case comprises two cylindrical bearing regions 10a 1, 10b which both extend along an axis of rotation A of the shaft and in each case comprise a recess 14a, 14b, which is axial with respect to the axis of rotation A, relative to a circular cylindrical enveloping surface 12 (see FIG.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of the storage area 10a according to the sectional plane H-II shown in FIG. It can be seen in particular that the storage area 10a has a wrap angle of over 180 ° relative to the wrapping surface 12 in order to ensure reliable guidance and to make it impossible for the shaft to "drop" within its associated storage housing.
  • FIG. 3 shows a schematic and partial side view of the bearing area 10 of a shaft according to the invention in accordance with a first exemplary embodiment.
  • the shaft can optionally be designed as a balance shaft, camshaft or crankshaft.
  • the bearing region 10 in this case comprises two opposite the cladding surface 12 in relation to FIG on the rotation axis A radial recesses 18a, 18b, whereby an additional weight saving is achieved.
  • the storage area 10 thus has a variable storage width 16 over the circumference of the storage area 10.
  • the storage width 16 can vary by 60% and more over the circumference of the storage area 10.
  • the bearing region 10 has an open cross-sectional contour-as shown in FIG.
  • the radial recesses 18a, 18b are advantageously formed in a region of the bearing region 10, which is mechanically less loaded during operation of the shaft and extend in the present embodiment, along a lying outside the storage area 10 length range 20a, 20b of the shaft.
  • the radial recesses 18a, 18b are furthermore designed such that at least the bearing region 10 is mirror-symmetrical and has a mirror symmetry plane IH-III. This prevents tilting of the bearing area 10 within the motor housing due to undesired acceleration forces and ensures a correspondingly reliable and uniform operation of the shaft.
  • the shaft Due to the reduced friction surface of the bearing area 10, the shaft thus consumes a correspondingly lower friction power, which additionally results in lower storage temperatures during operation. This reduces wear and increases the life of the shaft according to the invention.
  • the radial recesses 18a, 18b also allow the formation of a Dispersg bines lubricant, whereby a higher lubricant film thickness reserve is ensured during the operation of the shaft and the lubrication is improved overall.
  • the shaft comprises a cavity 24 (see Fig. 6) which can be filled with the lubricant, for example engine oil, so that, on the one hand, a further reduction in weight is provided and, on the other hand, a further improvement in heat dissipation is achieved.
  • the shaft shown which is a mass part, is produced here by means of a hydroforming process at a pressure between about 2000 bar and 2500 bar from a steel sheet.
  • a hardenable alloy is preferably used here, at least in the bearing area 10, in order to ensure a correspondingly high longevity and operational reliability of the shaft.
  • this represents a quick, simple and cost-effective way to additionally form the fillable with the lubricant cavity 24 in one step.
  • the shaft is made by welding at least two, formed as deep-drawn parts
  • the bearing area 10 in addition to the radial recesses 18a, 18b additionally comprises three groove-shaped radial recesses 18c-e, which provide an additional volume for receiving the lubricant.
  • the bearing region 10 is not mirror-symmetrical in this case and, in addition to the radial recesses 18a, 18b, comprises five cross-shaped radial recesses 18c-g.
  • the recesses 18c-g each have a width and a depth of 1 mm and can be introduced, for example, inexpensively and fully automatically on a lathe by means of a thread turning process into the storage area 10. The pairwise distance of the recesses 18c-g can then be easily determined via the thread pitch 22.
  • the recesses 18c-g shown also provide for improved ventilation and increased delivery volume of the lubricant, which reduces the frictional losses of the shaft and increases the service life of the shaft.
  • the bearing region 10 has a closed contour, which comprises two radial recesses 18a, 18b in relation to the circumferential surface 12, which is circular in cross-section.
  • the bearing area 10 is thus similar to a cam of a known camshaft, but does not extend beyond the envelope surface 12 of the shaft.
  • the two recesses 18a, 18b also improve the lubricating film structure and "push" during operation of the shaft lubricant before him, so that there is also an additional lubricant delivery volume and improved lubrication.
  • the storage area 10 shown can alternatively be used as a cam, wherein by adaptation of the recesses 18a and 18b influence on a Anberichtweg or a Angular acceleration of a component to be actuated - for example, a gas exchange valve - can be taken.
  • the embodiment shown can also be combined with the preceding embodiments.
  • an embodiment of the shaft can be provided as duo or triple camshaft to allow, for example, different lifting curves of the component to be actuated.

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Abstract

The invention relates to a shaft, in particular for the engine of a motor vehicle, comprising at least one cylindrical bearing region (10) that extends along a rotational axis (A) of the shaft and comprises at least one cut-out section (14) in relation to a cylindrical encasement surface (12), said section running axially relative to the rotational axis (A). In addition, the bearing region (10) comprises at least one cut-out section (18) in relation to the cylindrical casement surface (12), said section running radially relative to the rotational axis (A). The invention also relates to a method for producing a shaft of this type, according to which at least part of the shaft is produced by a forming method.

Description

Welle und Verfahren zum Herstellen einer Welle, insbesondere für einen Motor eines Shaft and method for producing a shaft, in particular for a motor of a

Kraftfahrzeugsmotor vehicle

Die Erfindung betrifft eine Welle, insbesondere für einen Motor eines Kraftfahrzeugs, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Welle der im Oberbegriff des Patentanspruchs 7 angegebenen Art.The invention relates to a shaft, in particular for an engine of a motor vehicle specified in the preamble of patent claim 1 and a method for producing a shaft specified in the preamble of claim 7 Art.

Eine derartige Welle sowie ein derartiges Verfahren sind beispielsweise bereits aus der Motortechnischen Zeitschrift, Ausgabe 06/2007, Jahrgang 68, S. 460 als bekannt zu entnehmen. Die Welle ist dabei als gegossene Ausgleichswelle eines Motors eines Kraftfahrzeugs ausgebildet und umfasst zwei zylindrische Lagerbereiche, welche sich entlang einer Drehachse der Welle erstrecken und gegenüber einer kreiszylinderförmigen Umhüllungsfläche jeweils eine in Bezug auf die Drehachse axiale Ausnehmung aufweisen, wodurch die Welle gegenüber konventionellen Rundprofilwellen ein geringeres Gewicht besitzt.Such a wave and such a method are, for example, already in the Motor Technology Journal, Issue 06/2007, Volume 68, p. 460 to be taken as known. The shaft is formed as a cast balancing shaft of an engine of a motor vehicle and comprises two cylindrical bearing portions which extend along an axis of rotation of the shaft and relative to a circular cylindrical envelope surface each having an axial recess relative to the axis of rotation, whereby the shaft compared to conventional round profile shafts a lesser Owns weight.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Welle sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Welle zu schaffen, welche eine weitere Gewichtseinsparung ermöglichen.The object of the present invention is to provide a shaft and a method for producing a shaft, which enable a further weight saving.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Welle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen der Welle - soweit anwendbar - als vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und umgekehrt anzusehen sind.The object is achieved by a shaft with the features of claim 1 and by a method having the features of claim 7. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments are specified in the respective subclaims, wherein advantageous embodiments of the shaft - where applicable - are to be regarded as advantageous embodiments of the method and vice versa.

Eine Welle, welche eine weitere Gewichtseinsparung ermöglicht, ist erfindungsgemäß dadurch geschaffen, dass der Lagerbereich wenigstens eine gegenüber der Umhüllungsfläche in Bezug auf die Drehachse radiale Ausnehmung umfasst. Mit anderen Worten ist am Umfang der Welle wenigstens eine Ausnehmung im Lagerbereich vorgesehen, welche zu einer Kürzung des zylindrischen Anteils führt. Dies ermöglicht neben der dadurch erzielten Gewichtseinsparung eine zusätzliche Verringerung der Reibleistung und dementsprechend niedrigere Lagertemperaturen während des Betriebs der Welle. Da aufgrund der radialen Ausnehmung zusätzlich ein Selbstansaugeffekt von Schmierstoff - beispielsweise Motoröl - ermöglicht ist, ergibt sich darüber hinaus eine höhere Schmierfilmdickenreserve, wodurch die Welle einen geringeren Verschleiß und somit eine erhöhte Lebensdauer besitzt.A shaft which allows a further weight saving, according to the invention created by the fact that the storage area at least one against the Enveloping surface with respect to the axis of rotation radial recess comprises. In other words, at least one recess in the bearing area is provided on the circumference of the shaft, which leads to a reduction of the cylindrical portion. This allows, in addition to the weight savings achieved by this, an additional reduction of the friction power and accordingly lower storage temperatures during operation of the shaft. In addition, since a self-priming effect of lubricant-for example engine oil-is made possible due to the radial recess, a higher lubricant film thickness reserve results, as a result of which the shaft has less wear and thus an increased service life.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Welle gemäß einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, wobei erfindungsgemäß zumindest ein Teil der Welle mittels eines Umformverfahrens hergestellt wird. Neben den dadurch erzielbaren, zusätzlichen Gewichtseinsparungen der Welle wird durch die Verwendung eines Umformverfahrens zusätzlich eine erhebliche Senkung der Stückkosten erzielt. Zudem handelt es sich bei derartigen Wellen um Massenteile, so dass sich zusätzliche Kostenvorteile mit entsprechend reduzierten Stückkosten ergeben. Dabei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, dass als Umformverfahren ein Tiefziehverfahren und/oder ein Innenhochdruck-Umformverfahren verwendet wird. Dies erlaubt eine automatisierbare und schnelle Herstellung auch komplexer Wellengeometrien, wodurch Wellen mit einem verringerten Gesamtgewicht und verbesserten Laufeigenschaften schnell und kostengünstig hergestellt werden können.Another aspect of the invention relates to a method for producing a shaft according to one of the preceding embodiments, wherein according to the invention at least a part of the shaft is produced by means of a forming process. In addition to the resulting additional weight savings of the shaft is achieved by the use of a forming process in addition, a significant reduction in unit costs. In addition, such waves are mass parts, so that there are additional cost advantages with correspondingly reduced unit costs. It has proven to be advantageous that a deep-drawing process and / or a hydroforming process is used as the forming process. This allows automated and rapid production even of complex shaft geometries, whereby waves with a reduced total weight and improved running properties can be produced quickly and inexpensively.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibungen von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following descriptions of exemplary embodiments and with reference to the drawings, in which the same or functionally identical elements are provided with identical reference numerals. Showing:

Fig. 1 eine Perspektivansicht einer als Ausgleichswelle ausgebildeten Welle gemäß dem Stand der Technik;Fig. 1 is a perspective view of a formed as a balance shaft shaft according to the prior art;

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht eines Lagerbereichs der Welle gemäß der in Fig. 1 gezeigten Schnittebene H-Il; Fig. 3 eine schematische und ausschnittsweise Seitenansicht einesFIG. 2 shows a schematic sectional view of a bearing region of the shaft according to the sectional plane H-II shown in FIG. 1; FIG. Fig. 3 is a schematic and partial side view of a

Lagerbereichs einer erfindungsgemäßen Welle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;Storage area of a shaft according to the invention according to a first embodiment;

Fig. 4 eine schematische und ausschnittsweise Seitenansicht einesFig. 4 is a schematic and partial side view of a

Lagerbereichs einer erfindungsgemäßen Welle gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;Storage area of a shaft according to the invention according to a second embodiment;

Fig. 5 eine schematische und ausschnittsweise Seitenansicht einesFig. 5 is a schematic and partial side view of a

Lagerbereichs einer erfindungsgemäßen Welle gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; undStorage area of a shaft according to the invention according to a third embodiment; and

Fig. 6 eine schematische und frontale Schnittansicht eines Lagerbereichs einer erfindungsgemäßen Welle gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.Fig. 6 is a schematic and frontal sectional view of a storage area of a shaft according to the invention according to a fourth embodiment.

Fig. 1 zeigt eine Perspektivansicht einer als Ausgleichswelle für einen Motor eines Kraftfahrzeugs ausgebildeten Welle gemäß dem Stand der Technik. Die Welle umfasst dabei zwei zylindrisch ausgebildete Lagerbereiche 1Oa1 10b, welche sich beide entlang einer Drehachse A der Welle erstrecken und gegenüber einer kreiszylinderförmigen Umhüllungsfläche 12 (s. Fig. 2) jeweils eine in Bezug auf die Drehachse A axiale Ausnehmung 14a, 14b umfassen. Die Lagerbereiche 10a, 10b, welche zur Lagerung der Welle in einem nicht gezeigten Motorgehäuse dienen, besitzen damit trotz einer gewissen Gewichtsreduktion gegenüber einer Welle mit Vollprofil-Lagerbereichen eine konstante außenumfängliche Lagerbreite 16.1 shows a perspective view of a shaft designed as a balance shaft for an engine of a motor vehicle according to the prior art. The shaft in this case comprises two cylindrical bearing regions 10a 1, 10b which both extend along an axis of rotation A of the shaft and in each case comprise a recess 14a, 14b, which is axial with respect to the axis of rotation A, relative to a circular cylindrical enveloping surface 12 (see FIG. The bearing areas 10a, 10b, which serve to mount the shaft in a motor housing, not shown, thus have, despite a certain weight reduction with respect to a shaft with solid profile bearing areas a constant außenumfängliche bearing width 16th

Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht des Lagerbereichs 10a gemäß der in Fig. 1 gezeigten Schnittebene H-Il. Dabei ist insbesondere zu erkennen, dass der Lagerbereich 10a einen Umschließungswinkel von über 180° gegenüber der Umhüllungsfläche 12 besitzt, um eine zuverlässige Führung zu gewährleisten und ein "Herunterfallen" der Welle innerhalb ihrer zugeordneten Lagerbehausung zu verunmöglichen.FIG. 2 shows a schematic sectional view of the storage area 10a according to the sectional plane H-II shown in FIG. It can be seen in particular that the storage area 10a has a wrap angle of over 180 ° relative to the wrapping surface 12 in order to ensure reliable guidance and to make it impossible for the shaft to "drop" within its associated storage housing.

Fig. 3 zeigt eine schematische und ausschnittsweise Seitenansicht des Lagerbereichs 10 einer erfindungsgemäßen Welle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Welle kann dabei wahlweise als Ausgleichswelle, Nockenwelle oder Kurbelwelle ausgebildet sein. Im Unterschied zur vorhergehend beschriebenen Welle gemäß Fig.1 und Fig. 2 umfasst der Lagerbereich 10 hierbei zwei gegenüber der Umhüllungsfläche 12 in Bezug auf die Drehachse A radiale Ausnehmungen 18a, 18b, wodurch eine zusätzliche Gewichtseinsparung erzielt wird. Der Lagerbereich 10 besitzt somit im Gegensatz zum Stand der Technik eine über den Umfang des Lagerbereichs 10 variable Lagerbreite 16. Die Lagerbreite 16 kann dabei um 60% und mehr über den Umfang des Lagerbereichs 10 variieren. Ebenso kann vorgesehen sein, dass der Lagerbereich 10 eine offene Querschnittkontur - wie in Fig. 2 dargestellt - oder eine geschlossene Querschnittkontur - wie in Fig. 6 dargestellt - aufweist. Die radialen Ausnehmungen 18a, 18b sind dabei vorteilhafterweise in einem Bereich des Lagerbereichs 10 ausgebildet, welcher während eines Betriebs der Welle mechanisch geringer belastet ist und erstrecken sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel auch entlang eines außerhalb des Lagerbereichs 10 liegenden Längenbereichs 20a, 20b der Welle. Die radialen Ausnehmungen 18a, 18b sind weiterhin derart ausgebildet, dass zumindest der Lagerbereich 10 spiegelsymmetrisch ist und eine Spiegelsymmetrieebene IH-III besitzt. Dies verhindert ein Verkanten des Lagerbereichs 10 innerhalb des Motorgehäuses aufgrund unerwünschter Beschleunigungskräfte und sorgt für einen entsprechend zuverlässigen und gleichmäßigen Betrieb der Welle. Aufgrund der reduzierten Reibfläche des Lagerbereichs 10 verbraucht die Welle somit eine entsprechend geringere Reibleistung, wodurch während des Betriebs zusätzlich geringere Lagertemperaturen auftreten. Dies vermindert den Verschleiß und erhöht die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Welle. Die radialen Ausnehmungen 18a, 18b ermöglichen zudem die Ausbildung eines Selbstansaugeffektes von Schmierstoff, wodurch eine höhere Schmierfilmdickenreserve während des Betriebs der Welle sichergestellt ist und die Schmierung insgesamt verbessert wird. Dabei kann zusätzlich vorgesehen sein, dass die Welle einen mit dem Schmierstoff - beispielsweise Motoröl - befüllbaren Hohlraum 24 (s. Fig. 6) umfasst, so dass einerseits eine weitere Gewichtssenkung gegeben ist und andererseits eine weitere Verbesserung der Wärmeableitung erzielt wird.3 shows a schematic and partial side view of the bearing area 10 of a shaft according to the invention in accordance with a first exemplary embodiment. The shaft can optionally be designed as a balance shaft, camshaft or crankshaft. In contrast to the previously described shaft according to FIG. 1 and FIG. 2, the bearing region 10 in this case comprises two opposite the cladding surface 12 in relation to FIG on the rotation axis A radial recesses 18a, 18b, whereby an additional weight saving is achieved. In contrast to the prior art, the storage area 10 thus has a variable storage width 16 over the circumference of the storage area 10. The storage width 16 can vary by 60% and more over the circumference of the storage area 10. It can also be provided that the bearing region 10 has an open cross-sectional contour-as shown in FIG. 2 -or a closed cross-sectional contour-as shown in FIG. The radial recesses 18a, 18b are advantageously formed in a region of the bearing region 10, which is mechanically less loaded during operation of the shaft and extend in the present embodiment, along a lying outside the storage area 10 length range 20a, 20b of the shaft. The radial recesses 18a, 18b are furthermore designed such that at least the bearing region 10 is mirror-symmetrical and has a mirror symmetry plane IH-III. This prevents tilting of the bearing area 10 within the motor housing due to undesired acceleration forces and ensures a correspondingly reliable and uniform operation of the shaft. Due to the reduced friction surface of the bearing area 10, the shaft thus consumes a correspondingly lower friction power, which additionally results in lower storage temperatures during operation. This reduces wear and increases the life of the shaft according to the invention. The radial recesses 18a, 18b also allow the formation of a Selbstansaugeffektes lubricant, whereby a higher lubricant film thickness reserve is ensured during the operation of the shaft and the lubrication is improved overall. In this case, it may additionally be provided that the shaft comprises a cavity 24 (see Fig. 6) which can be filled with the lubricant, for example engine oil, so that, on the one hand, a further reduction in weight is provided and, on the other hand, a further improvement in heat dissipation is achieved.

Die gezeigte Welle, bei welcher es sich um ein Massenteil handelt, wird vorliegend mittels eines Innenhochdruck-Umformverfahrens bei einem Druck zwischen etwa 2000 bar und 2500 bar aus einem Stahlblech hergestellt. Als Stahl wird dabei vorzugsweise zumindest im Lagerbereich 10 eine härtbare Legierung verwendet, um eine entsprechend hohe Langlebigkeit und Betriebssicherheit der Welle sicherzustellen. Auf diese Weise werden im Gegensatz zu den üblichen Urformverfahren - insbesondere Gussverfahren- signifikante Senkungen der Herstellungskosten erzielt. Zudem stellt dies eine schnelle, einfache und kostengünstige Möglichkeit dar, zusätzlich den mit dem Schmierstoff befüllbaren Hohlraum 24 in einem Arbeitsschritt mit auszubilden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Welle durch Verschweißen von wenigstens zwei, als Tiefziehteile ausgebildeten Teilwelien hergestellt wird.The shaft shown, which is a mass part, is produced here by means of a hydroforming process at a pressure between about 2000 bar and 2500 bar from a steel sheet. As steel, a hardenable alloy is preferably used here, at least in the bearing area 10, in order to ensure a correspondingly high longevity and operational reliability of the shaft. In this way, in contrast to the usual primary molding process - in particular casting process - achieved significant reductions in manufacturing costs. In addition, this represents a quick, simple and cost-effective way to additionally form the fillable with the lubricant cavity 24 in one step. Alternatively, you can be provided that the shaft is made by welding at least two, formed as deep-drawn parts Teilwelien.

Fig. 4 zeigt eine schematische und ausschnittsweise Seitenansicht des Lagerbereichs 10 der erfindungsgemäßen Welle gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zum vorhergehenden, ersten Ausführungsbeispiel umfasst der Lagerbereich 10 neben den radialen Aussparungen 18a, 18b zusätzlich drei rillenförmig radiale Aussparungen 18c-e, welche ein zusätzliches Aufnahmevolumen für den Schmierstoff bereitstellen. Dadurch wird neben der weiteren Gewichtseinsparung eine zusätzliche Verringerung der thermischen Lagerbelastung während des Betriebs der Welle sichergestellt.4 shows a schematic and partial side view of the bearing area 10 of the shaft according to the invention in accordance with a second exemplary embodiment. In contrast to the preceding, first embodiment, the bearing area 10 in addition to the radial recesses 18a, 18b additionally comprises three groove-shaped radial recesses 18c-e, which provide an additional volume for receiving the lubricant. As a result, in addition to the further weight saving, an additional reduction of the thermal bearing load during operation of the shaft is ensured.

Fig. 5 zeigt eine schematische und ausschnittsweise Seitenansicht des Lagerbereichs 10 der erfindungsgemäßen Welle gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu den vorherigen Ausführungsbeispielen ist der Lagerbereich 10 dabei nicht spiegelsymmetrisch ausgebildet und umfasst neben den radialen Aussparungen 18a, 18b fünf kreuzförmig eingebrachte radiale Aussparungen 18c-g. Die Aussparungen 18c-g besitzen dabei jeweils eine Breite und eine Tiefe von 1 mm und können beispielsweise kostengünstig und vollautomatisch auf einer Drehbank mittels eines Gewindedrehverfahrens in den Lagerbereich 10 eingebracht werden. Der paarweise Abstand der Aussparungen 18c-g kann dann einfach über die Gewindesteigung 22 bestimmt werden. Auch die gezeigten Aussparungen 18c-g sorgen für eine verbesserte Ventilation sowie für ein erhöhtes Fördervolumen des Schmierstoffs, wodurch die Reibungsverluste der Welle erniedrigt und die Lebensdauer der Welle erhöht werden.5 shows a schematic and partial side view of the bearing area 10 of the shaft according to the invention in accordance with a third exemplary embodiment. In contrast to the previous exemplary embodiments, the bearing region 10 is not mirror-symmetrical in this case and, in addition to the radial recesses 18a, 18b, comprises five cross-shaped radial recesses 18c-g. The recesses 18c-g each have a width and a depth of 1 mm and can be introduced, for example, inexpensively and fully automatically on a lathe by means of a thread turning process into the storage area 10. The pairwise distance of the recesses 18c-g can then be easily determined via the thread pitch 22. The recesses 18c-g shown also provide for improved ventilation and increased delivery volume of the lubricant, which reduces the frictional losses of the shaft and increases the service life of the shaft.

Fig. 6 zeigt eine schematische und frontale Schnittansicht des Lagerbereichs 10 der erfindungsgemäßen Welle gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen weist der Lagerbereich 10 eine geschlossene Kontur auf, welche gegenüber der im Querschnitt kreisrunden Umhüllungsfläche 12 zwei radiale Ausnehmungen 18a, 18b umfasst. Der Lagerbereich 10 ähnelt damit einem Nocken einer an sich bekannten Nockenwelle, erstreckt sich aber nicht über die Umhüllungsfläche 12 der Welle hinaus. Die beiden Ausnehmungen 18a, 18b verbessern dabei ebenfalls den Schmierfilmaufbau und "schieben" während des Betriebs der Welle den Schmierstoff vor sich her, so dass sich ebenfalls ein zusätzliches Schmierstofffördervolumen sowie eine verbesserte Schmierung ergibt. Der gezeigte Lagerbereich 10 kann jedoch alternativ auch als Nocken verwendet werden, wobei durch Anpassung der Ausnehmungen 18a bzw. 18b Einfluss auf einen Ansteuerweg bzw. eine Winkelbeschleunigung eines zu betätigenden Bauteils - beispielsweise eines Gaswechselventils - genommen werden kann. Die gezeigte Ausführungsform kann dabei auch mit den vorhergehenden Ausführungsformen kombiniert werden. Ebenso kann eine Ausgestaltung der Welle als Duo- oder Trippelnockenwelle vorgesehen sein, um beispielsweise unterschiedliche Hubkurven des zu betätigenden Bauteils zu ermöglichen. 6 shows a schematic and frontal sectional view of the bearing area 10 of the shaft according to the invention in accordance with a fourth exemplary embodiment. In contrast to the preceding exemplary embodiments, the bearing region 10 has a closed contour, which comprises two radial recesses 18a, 18b in relation to the circumferential surface 12, which is circular in cross-section. The bearing area 10 is thus similar to a cam of a known camshaft, but does not extend beyond the envelope surface 12 of the shaft. The two recesses 18a, 18b also improve the lubricating film structure and "push" during operation of the shaft lubricant before him, so that there is also an additional lubricant delivery volume and improved lubrication. However, the storage area 10 shown can alternatively be used as a cam, wherein by adaptation of the recesses 18a and 18b influence on a Ansteuerweg or a Angular acceleration of a component to be actuated - for example, a gas exchange valve - can be taken. The embodiment shown can also be combined with the preceding embodiments. Likewise, an embodiment of the shaft can be provided as duo or triple camshaft to allow, for example, different lifting curves of the component to be actuated.

Claims

Patentansprüche claims 1. Welle, insbesondere für einen Motor eines Kraftfahrzeugs, mit zumindest einem zylindrisch ausgebildeten Lagerbereich (10), welcher sich entlang einer Drehachse (A) der Welle erstreckt und gegenüber einer kreiszylinderförmigen Umhüllungsfläche (12) wenigstens eine in Bezug auf die Drehachse (A) axiale Ausnehmung (14) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbereich (10) wenigstens eine gegenüber der Umhüllungsfläche (12) in1. shaft, in particular for an engine of a motor vehicle, having at least one cylindrical bearing area (10) which extends along an axis of rotation (A) of the shaft and with respect to a circular cylindrical envelope surface (12) at least one with respect to the axis of rotation (A) axial recess (14), characterized in that the storage area (10) at least one opposite the wrapping surface (12) in Bezug auf die Drehachse (A) radiale Ausnehmung (18) umfasst.With respect to the axis of rotation (A) comprises radial recess (18). 2. Welle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine radiale Ausnehmung (18) in einem während eines Betriebs der Welle mechanisch geringer belasteten Bereich des Lagerbereichs (10) ausgebildet ist.2. Shaft according to claim 1, characterized in that the at least one radial recess (18) is formed in a mechanically less loaded during operation of the shaft region of the bearing region (10). 3. Welle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine radiale Ausnehmung (18) derart ausgebildet ist, dass zumindest der Lagerbereich (10) spiegelsymmetrisch ausgebildet ist.3. Shaft according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one radial recess (18) is formed such that at least the bearing region (10) is formed mirror-symmetrically. 4. Welle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine radiale Ausnehmung (18) rillenförmig ausgebildet ist. 4. Shaft according to one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one radial recess (18) is groove-shaped. 5. Welle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle als Ausgleichswelle, Nockenwelle oder Kurbelwelle ausgebildet ist.5. Shaft according to one of claims 1 to 4, characterized in that the shaft is designed as a balance shaft, camshaft or crankshaft. 6. Welle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle einen mit einem Schmierstoff, insbesondere einem Motoröl, befüllbaren Hohlraum (24) umfasst.6. Shaft according to one of claims 1 to 5, characterized in that the shaft comprises a with a lubricant, in particular a motor oil, fillable cavity (24). 7. Verfahren zum Herstellen einer Welle gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Welle mittels eines Umformverfahrens hergestellt wird.7. A method for producing a shaft according to any one of claims 1 to 6, characterized in that at least a part of the shaft is produced by means of a forming process. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Umformverfahren ein Tiefziehverfahren und/oder ein Innenhochdruck- Umformverfahren verwendet wird.8. The method according to claim 7, characterized in that a thermoforming process and / or a hydroforming process is used as the forming process. 9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle durch Verschweißen von wenigstens zwei Teilwellen hergestellt wird.9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that the shaft is produced by welding at least two partial waves. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im Lagerbereich (10) ein härtbarer Stahl als Wellenmaterial verwendet wird. 10. The method according to any one of claims 7 to 9, characterized in that at least in the storage area (10) a hardenable steel is used as a shaft material.
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