CN1035451A - 组装式传动轴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一个生产组装式传动轴的方法，其中，数个管件和/或套筒以及一个上面固定装配的传动元件互相交叉套置，为构成阶梯式空心轴和固定安置传动元件，一个构成覆盖区域的内部管件至少在传动元件内部从里边相对于外部的管段和传动元件进行外径扩大。

Description

本发明涉及一个组装式传动轴，其中，单个的传动元件，特别是齿轮是抗扭地固定装配在一个至少在一个方向上有阶梯式配合直径的空心轴上;以及涉及一个按这种方法生产的轴;此外，本发明涉及一个制造组装式传动轴的工艺方法和一个实施该方法的其结构为压力传递导管的装置。

上述类型的组装式传动轴已经公知的是，为减轻重量已采用了一个空心轴。在西德专利申请DE3425600中公开了一种在模具中按如此方式作外径扩大的轴，即，产生一种具有不同配合直径的用于传动元件的阶梯轴，同时，这些配合区域是按多角形的型式设置的，而这传动元件就是以形状啮合地被推置在这些多角型式的配合区域上。

一个另外的公知的生产这种轴的方法在于，将一根本来的直管在其端部通过拉伸或锤锻使直径减小，以制成一种类似的向着端部为阶梯式的分级空心轴，同时，所规定的用于传动元件的配合区域通过最佳方式的无切屑成形加工设置了与传动元件作形状啮合以固定装配的齿形结构。另外还已经公知的是，将一个具有外齿结构的阶梯式轴，通过在模具中一个管件的内部外径扩大制成，同时，必要的配合区域的齿结构在成形加工过程中同时制成。由此，一个阶梯式空心轴就可由多个单独的部件组装而成（参见DE2914657C₂）。此处所描述的方法需要一个昂贵的与单个工件配合的模具，由于这种高的转换率（模具）就要投入一个相当高的能量成本。

本发明的任务在于，提供一个开头所述类型的特别用于分级传动的传动轴，它的突出特点是轻型结构，高抗扭强度和有利的振动特性;以及确定一个制造轴的方法，它用较少的改装费用就可适用于各种不同结构的产品，并需要较少的能量投资。还可在复杂的管件结构中，不需要焊接工序。

本解决方案在于，该空心轴是由数个彼此交叉套置的管件和/或套筒组装而成的，这些管件在它们径向的覆盖区域内基本上是相互力张紧搭接地相连接的，而传动元件则基本上是力张紧搭接地固定装配在相应的空心轴管件和/或套筒上的，同时，特别是多个管件和/或套筒是相互交叉套置的，并为了构成阶梯式空心轴，总是这构成覆盖区域的里边管段从里边进行外径扩大以形成特别的力张紧搭接的连接。

此时，这些简单的直线的，必要时可由标准材料中取用的管件相互以间隙配合交叉套装一起，并按步进式从较大内径到较小内径，亦即一般从轴中间到轴端部依次以公知方式彼此相连接。而联接的顺序也是可按照管件的结构相反进行的，也就是说，还可以按一个方向步进地从外向内地进行，这在整体式轴中是不可能的。这些固定安置在轴上的传动元件最好推置在两个管件的覆盖重叠区内，倘若它们必须承载较高的转动力矩时，那么它们不是在已经发生的管件连接后的一个进一步外径扩大步骤中通过内部的压力冲击和连接位置的外径扩大作固定安置，就是在一个单独的连接步骤中作固定装配，此时这相互交叉套置的管件一起共同地相对传动元件作外径扩大。

最佳方式是，这外部的同时起到滑动轴承和滚动轴承的轴承支座的管件或套筒，可在连接之前加以硬化和研磨处理，以致于按本工艺方法的优先扩展方案，在连接段的外径扩大后即为完工的产品。那些总作为传动元件的配合座或轴承支座的管件或套筒也可在必要时作机加工处理，以构成用于传动元件或滚动轴承体的轴向限位。

此处为实施本方法所谈及的内部外径扩大，一般说不是指一个机械的过程，而优先指的是，虽然不仅仅是一种通过内部液体的压力冲击引起的外径放大，这种压力冲击轴向地限制在相互交叉套置的管件或套筒的重叠覆盖区域上。

一个适合本发明的其结构为压力介质导管的装置，用于系列产品时可如此结构设置，即它可同时在内部给不同的外径扩大段施加冲击作用，同时，通过在单个外径放大段的特别配合，就可在压力发生器的相等输出压力下调节得到不同的压力值。一个按本方法制造的本发明传动轴具有的特点是：该空心轴是由数个互相交叉套置的管件和/或套筒组装而成的，它们总通过内部管件的内部外径扩大作用使在径向覆盖重叠区域内形成基本上相互力张紧搭接的连接，而传动元件则通过相应的管件或套筒的内部外径放大基本上力张紧搭接地固定装置在空心轴的相应安排的轴向段上。此处的“基本上力张紧搭接地”的限定意义应指的是，通过适合的表面处理和/或压力冲击，这些光滑表面部件的力张紧搭接的连接就可以过渡成材料结合的连接，同时在连接之后即使压力卸载的情况下仍存在一个予应力并依此维持一个力张紧余量。

在每个情况下都可调节到适宜的和有利的结果是由于此时，在数个互相交叉套置的管件或套筒中，总是内部的管件或套筒具有最小的材料屈服强度，而向外是逐渐增加的，并总是外部的（管件或套筒）或者传动元件具有最高的材料屈服强度。这一规律就导致最接近理想的挤压应力分布和适用于高转动力矩的性能优良的轴。

特别有利的是，总在转动力矩传递流方向上，也就是说，将一侧或两侧轴向上与传动元件相邻近的套筒推置到管件上，并为避免抗扭强度中的刚性突变而直接在传动元件处以相同方式固定装配。由此就可避免，管件在连接中直接被扭绞并为此直至被绞入传动元件之中（下方）。此时发生的微小滑动将导致配合的腐蚀并使连接强度变低，而通过这样装置的套筒，微小滑移的这一区域就被转移到一个自身无转动力矩负载的保护元件上。一个有代表性的选择方案在于传动元件的一个超长的配合区域，它由此而整体地包含着套筒。

如已在上面另外所提及的那样，一个符合强度的有利的轴结构设置在于，这传动元件总是至少在两个相互交叉套置的管件或套筒的覆盖区域内安置的，同时，就可对在内部管件和传动元件间的外部管件实现一个基本的夹紧作用。这一点当按此方式夹紧的管件必须承载特别高的转矩时是有利的。理所当然还有可能的结构方案是，直至三个管件或套筒互相交叉安置。对此，除了强度原因的其他因素也可能是起决定性的。

按照一个开头的具有各种优点的扩展结构是，在一个外径上从中间向外分级的轴中设置一个内部管件，它伸过全部的轴长度，如果将两个管件以其端部相互隔一距离地插入到一个较大直径的中间管中，并借助该外部的管件相连接，最后将一个连续的内部管件推入这两个管件中，还在两侧构成轴端部，以及通过外径扩大与这两个首先推入的管件相连接的话，那么就形成一个中间的圆筒形空腔，它起到输送润滑介质的作用。这一方案，当在管件覆盖的轴向段内并在轴向的部分区域内设置纵向槽的时候是尤为适合的，这些槽一方面和圆筒形空腔相连接，另一方面与径向孔相连接。

上面所述的结构除此而外还提供一个另外的可能方案，即该内部的连续管件在不被支承的区域并在圆筒形空腔内再一次进行外径扩大或者该外部的中间管件在未被支承的区域并在这圆筒形空腔的外部被向里滚压，那么两个管件之一相对另一个经历一个缩短。依此，在两个管件中产生一个相对的拉伸以及压缩应力，它提高了抗弯强度和有利于改善振动的性能。

按照一个另外的有利改型，这轴端部可以用相互独立的内管件并必要时具有不同直径来构成。这样一个实施方案，当需要端部件为不同直径时是首先有利的。此外，相对前面所述的实施结构还存在一个重量上的优点，由此输入润滑剂的优点就不必放弃了。同时，对于这种情况也是有利的，即在一个轴向的具有较大外径的中间外管件中，如前面所述首先推入两个较短的彼此隔一定距离的管件，然后通过外径扩大与该外部管件联接，接着，在将构成轴端部件的内管件推入这两个较短管件之前首先推入一个薄壁    套筒，它在径向上为中间的并首先被推入的管件和内部管件之间被夹紧联接。还在此处，就形成了前面所指的圆筒形润滑剂腔。

如果说，尤其在这种结构中如薄板套筒会倾向于振动的话，这一点可以用有利的方式通过此处一种可选用的公知塑料对轴进行泡塑处理就能在本质上无重量缺陷的情况下得以抑制。

另外有利的实施结构方案产生于图1中所描述的一个优先实施例。这上半部和下半部图示仅有微小的差异。

从中可以看到一个空心轴1，其上固定装置了三个结构为齿轮2，3，4的传动元件。在这本来是敞开的轴端5通过一个压入的板盖6封闭的时候，在第二个敞开的轴端部7上焊接一个实心轴颈8。在制造过程中，空心轴1首先由一个轴向的中间外管件9组成，其上通过该管段的外径扩大固定装置了传动元件2和3。在管段9上，在固定装配传动元件3之前先推置一个套筒10，它的一端伸到传动元件3的里边，而用其余的在两个凸缘带11，12间的分段作为滚动轴承运行道。还有一个可能方案是，在第一步外径扩大中，将套筒10通过管件9上相应于跨过套筒10长度的外径扩大作固定装置，接着，通过再一次在部分区段上的外径扩大以固定传动元件3。同样地，然而也可将套筒10和传动元件3同时固定装置在管件9上，其中仅在传动元件下面或通过全部套筒长度上作外径扩大。

在管件9中推置两个较小直径的管件13，14，同时，这两个管件具有径向凸肩15，16以限位管件9的端表面。这管件13，14又可以通过在管件9的覆盖区域中的内部液压扩大作用作力张紧搭接的连接。和前面对于套筒10所适用的近似一样，此处这一方法步骤也同时可起到使管件9与传动元件2和3相连接的作用，或者有时也可以在这些部件予先联接之后安排。在管件13和14中，还可从描绘的截面图上辨认出纵向槽17，18，它们与径向孔19，20相连接，该孔19，20在第一种情况下还穿透管件9，而且它们还通过一个圆筒形空腔21相互连通，而空腔21的形成在下面说明。该圆筒形空腔21是这样构成的，在管件13和14中推入一根连续的内管件22，它同时构成轴端部5和7。在多次描述方式中，这管件22和管件13，14都是力张紧搭接的连接。

在下半部图示中可以看出，轴端部5和7是由较短的内管件22a，22b构成的，在推置这些内管之前首先将一个薄板套筒23推入中间管件13和14中，该套筒23在管件22连接之后就用其端部区域被夹紧在管件22和中间管件13，14之间。在这种情况下薄板套筒23起到圆筒形空腔21的构件作用。在管件14的外部自由端区域还推置上传动元件4，并在其上固定，同时，一个径向的凸肩24也起到轴向限位作用。此处，在内管件22和中间管件14之间的连接还可以在固装传动元件4之前制成，或者与其同时制成。为了构成必要的强度，也可将一个钢套筒25铸入由铸造材料制成的传动元件4中。在管件内部，是通过O形环指出可能外径扩大的区域，这些O形环是相互成对方式，如通过十字叉指示的那样相对安置的。可以看出，该内部管件22在中间不被支承的区域可以如此作外径扩大，即它相对于外部管件9经历一个缩短，并依此，在这两个管件中存留一个拉伸以及压缩应力，它可提高抗弯强度和有利于改善振动的性能。在下半部图示中，以示意方式描绘了阻尼材料26，它同样可以改善振动性能。

还有，以图2形式表明一个简单的管件30，其上可直接轴向连续地在传动元件27处推置两个套筒28和29，并以相同方式如图示固定装置。这一结构设置可直接避免在传动元件处不利的抗扭强度突变以及在此位置的微小滑移。

相关符号

1.空心轴    16.凸缘（14）

2.传动元件（齿轮）    17.纵向槽（13）

3.传动元件（齿轮）    18.纵向槽（14）

4.传动元件（齿轮）    19.径向孔（13，9）

5.轴端    20.径向孔（14）

6.板盖    21.圆筒形空腔

7.轴端    22.内部管件

8.实心轴颈    23.内部薄套筒

9.外部管件    24.凸缘（14）

10.轴承套筒    25.钢套筒

11.凸缘    26.阻尼材料

12.凸缘    27.传动元件

13.中间管件    28.套筒

14.中间管件    29.套筒

15.凸缘（13）    30.管件

Claims (22)

1、组装式传动轴，其中，单个的传动元件，特别是齿轮，是抗扭地固定装置在一个至少在一个方向上具有分级配合直径的空心轴上，

其特征在于，

该空心轴是由数个互相交叉套置的管件(9，13，14，22)和/或套筒(10)组装而成的，它们在其径向的覆盖区域内基本上是相互力张紧搭接地连接的，并这传动元件(2，3，4)也是基本上力张紧搭接地固定装配在空心轴(1)的相应管件(9，14)和/或套筒(10)上。

2、按权利要求1的轴，其特征在于，

在数个互相交叉套置的管件（9，13，14，22）或套筒（10）中，总是内部的管件具有最小的材料屈服强度，而向外是步进增加的，并总为外部的或这传动元件（2，3，4）具有最高的材料屈服强度。

3、按权利要求1或2的轴，其特征在于，

总在转矩传递流方向上，也就是说，一侧或两侧轴向上与传动元件（27）相邻的套筒（28，29）被推置到管件（30）上，并为了避免在抗扭强度中的刚性突变而直接以同样的方式固定安置在传动元件处。

4、按权利要求3的轴，其特征在于，

传动元件（2，3，4）的材料屈服强度总是高于比其小（低）的安置管件（9，14）的材料屈服强度。

5、按权利要求1至4之一的轴，其特征在于，

一个传动元件（2，3，4）总是安置在至少两个互相交叉套置的管件（9，13，14，22）的覆盖区域内。

6、按权利要求1至5之一的轴，其特征在于，

一个内部管件（22）伸过整个的轴长度。

7、按权利要求1至5之一的轴，其特征在于，

这彼此独立的内部管件（22a，22b）的轴端部（5，7）必要时设置成不同的直径。

8、按权利要求1至7之一的轴，其特征在于，

内部的和/或外部的轴向槽（17，18）在单个管件（13，14）中伸达部分的轴向段并与径向孔（19，20）相连接，作为润滑介质通道而用。

9、按权利要求1至8之一的轴，其特征在于，

在一个外部管件（9）中推入彼此按一距离相隔并固定安置的管件（13，14），并在这两管件中推入一个管件（22）以及一个套筒（23），该套筒（23）借助另外的管件（22a，22b）固定安置，那么在管件（9）和管件（22）以及套筒（23）之间构成一个圆筒形空腔作为润滑油输入件而用。

10、按权利要求9的轴，其特征在于，

该圆柱形空腔（21）是和用于润滑剂输送的轴向槽（17，18）和/或与径向孔（19，20）相连通的。

11、按权利要求1至10之一的轴，其特征在于，

作为轴承座而用的套筒（10）被推置到管件（9）上，并在其上固定装配。

12、按权利要求11的轴，其特征在于，

这作为轴承支座而用的套筒（10）被推入相邻的传动元件（3）中，并与其一起固定安置到管件（9）上。

13、按权利要求1至12之一的轴，其特征在于，

该管件（9，13，14，22）的内部空腔用泡沫材料充填强化。

14、按权利要求1至13之一的轴，其特征在于，

传动元件（4）由铸件和铸入的钢套筒（25）构成。

15、制造一个组装式传动轴的方法，其中，单个的传动元件，特别是齿轮是抗扭地固定装配在一个至少在一个方向上有阶梯式配合直径的空心轴，特别适用于权利要求1至14之一的，

其特征在于，

数个管件（9，13，14，22）和/或套筒（10）是互相交叉套置的，并为了构成阶梯式空心轴（1），总是构成覆盖区域的内部管段而且总从里边相对外部的管段作外径扩大以便成为特别的力张紧搭接地连接。

16、按权利要求15的方法，其特征在于，

数个管件和/或套筒以及一个其上固定装置的传动元件是互相交叉套置的，为了构成阶梯式空心轴和为了固定安置传动元件，这构成覆盖区域的内部管段至少在传动元件内从里边相对于外部的管段和传动元件作外径扩大。

17、按权利要求15或16的方法，其特征在于，

这外径扩大步骤是在径向方向上从外向里进行的。

18、按权利要求15或16的方法，其特征在于，

这外径扩大的步骤轴向上是从轴中间向外端或在一个方向上步进式实现的。

19、按权利要求15至18之一的方法，其特征在于，

通过液压途径的外径扩大是借助于一个往一段封闭的轴向区内施压的压力介质导管进行的。

20、按权利要求15至19之一的方法，其特征在于，

作为轴承座而用的外部套筒（10）在连接以前要硬化处理，并必要时进行研磨。

21、按权利要求15至20之一的方法，其特征在于，

借助两个在径向上以一个距离相互叉置的内部管件（22）和外部管件（9）并在它们之间夹紧安置两个中间的管件（13，14），在所有管件连接以后，其中一个管件（9，22）为了一个缩短的目的，要进行外径扩大或往里压缩，以使在相对无接触的并不与中间管件（13，14）接触的管段中，建立一个在轴向方向作用的拉伸以及压缩应力。

22、在互相交叉套置的管件和套筒之间通过外径放大产生连接的导管，该外径扩大总是在内部的彼此具有不同的材料横截面和/或材料质量的各轴向管段上进行，其特征在于，

该导管具有不同的压力介质输送孔道，这些孔道在单个的通过密封件互相分离限定的外径放大区内引起不同的压力数值。

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