CN105026795A - 齿轮箱壳及用于制造齿轮箱壳的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种齿轮箱壳，该齿轮箱壳包括第一齿轮箱壳部分(1)和第二齿轮箱壳部分(2)，所述第一齿轮箱壳部分(1)和第二齿轮箱壳部分(2)能够通过搅拌摩擦焊接(3)永久地连接在一起。本发明还涉及用于制造该齿轮箱壳的相应的方法。

Description

齿轮箱壳及用于制造齿轮箱壳的方法

技术领域

本发明涉及一种包括第一齿轮箱壳部分和第二齿轮箱壳部分的齿轮箱壳，以及一种用于制造包括第一齿轮箱壳部分和第二齿轮箱壳部分的齿轮箱壳的方法。

背景技术

特别地，这种齿轮箱壳用于车辆技术和服务，例如用于接纳变速器、轴齿轮或者分配齿轮。齿轮箱壳通常包括两个齿轮箱壳部分。在这种情况下，通常在齿轮部分被安装在齿轮箱壳部分中的至少一者中之后，两个齿轮箱壳部分以在运行上安全的方式彼此连接。为了进行连接，一般使用螺钉和接合销或弹簧销。为了保持螺钉，连接区域中需要材料的积聚，比如螺钉凸拱(screw dome)。为了保护这些材料的积聚，在螺钉连接区域中进一步设置有还具有加强效果的保护性肋部。连接区域必须通过液体或固体形式的密封材料密封，以便于例如防止油从齿轮箱壳流出。

上述构型的齿轮箱壳需要大量的结构空间并且沉重。

DE10 2007 053 516 A1公开了一种齿轮箱壳，该齿轮箱壳具有以不可释放的方式彼此连接的第一齿轮箱壳部分和第二齿轮箱壳部分。特别地，所述齿轮箱壳部分可以彼此焊接。然而，包括通过常规的焊接方法彼此连接的齿轮箱壳部分的齿轮箱壳仅在一定程度上适于(以取决于齿轮箱壳部分的材料的方式)形成齿轮箱壳部分的在运行上安全并且不漏油的连接。

搅拌摩擦焊接是一种已知的焊接方法，其也被用于箱壳部件的连接。因而，US 20080067216 A1公开了一种用于连接箱壳部分的方法，其中，使用加强结构将部件彼此焊接在一起。

发明内容

本发明的目的在于改进齿轮箱壳，具体地，本发明的目的在于提供一种齿轮箱壳，该齿轮箱壳需要小的结构空间、重量轻并且具有好的强度和好的声学特性及流体密封性。本发明的另一个目的是提供一种用于制造以此种方式改进的齿轮箱壳的方法。

通过一种齿轮箱壳来实现该目的，该齿轮箱壳包括第一齿轮箱壳部分和第二齿轮箱壳部分，其中，第一齿轮箱壳部分和第二齿轮箱壳部分通过搅拌摩擦焊接连接部彼此永久地连接。在这种情况下，齿轮箱壳部分通过凸缘彼此抵顶连接，其中，至少凸缘的外肩部(12，13)包括未加工的铸造材料。

还通过一种用于制造包括第一齿轮箱壳部分和第二齿轮箱壳部分的齿轮箱壳的方法来实现该目的，其中，提供第一齿轮箱壳部分和第二齿轮箱壳部分，随后，通过搅拌摩擦焊接将第一齿轮箱壳部分与第二齿轮箱壳部分彼此永久地连接。

根据本发明，两个齿轮箱壳部分借助凸缘通过搅拌摩擦焊接彼此连结。因此可以省去用于螺钉连接的材料积聚。也就是说，由于不需要用于螺钉连接的螺钉和材料积聚，两个凸缘抵接处的搅拌摩擦焊接连接部的区域能够以常规的方式构造，以便具体地沿着焊缝以连续和光滑的方式延伸。

也不必为了保护这种材料积聚而设置加强肋部。凸缘构造成使得力不被引导偏离螺钉凸拱或接合销座部处而是分布在整个凸缘上。搅拌摩擦焊接连接部的焊缝能够以密封的方式构造，使得在焊缝的区域中不需要额外的密封。

由于使用搅拌摩擦焊接来连结齿轮箱壳部分，因此与其它焊接方法相比产生了非常小的热输入，因此在齿轮箱壳部分处只产生最小的变形。由于搅拌摩擦焊接区域中的结构的积极性变化，根据本发明的齿轮箱壳在低重量的情况下还具有高等级的强度。

凸缘的内支承面的材料也可以包括未加工的铸造材料。第一齿轮箱壳部分和第二齿轮箱壳部分不必以旋转对称的方式构造。

齿轮箱壳有利地具有位于凸缘的区域中的加厚部分。加厚部分用来承载搅拌摩擦焊接工具的退出孔。

有利地，焊接超过360°的角度，也就是说，起始点被过焊。

第一齿轮箱壳部分可以包括与第二齿轮箱壳部分的材料不同的材料，以便于结合不同材料的有利特性，例如，在强度和重量方面。由于在搅拌摩擦焊接期间，第一齿轮箱壳部分的材料与第二齿轮箱壳部分的材料相比可以具有不同的熔点，可以根据其他所需的特性选择材料。

具体地，第一齿轮箱壳部分可以包括钢而第二齿轮箱壳部分可以包括铝。

在另一个实施方式中，第一齿轮箱壳部分可以包括钢，而第二齿轮箱壳部分可以包括镁。

在另一个实施方式中，第一齿轮箱壳部分可以包括镁，而第二齿轮箱壳部分可以包括铝。

在特别地优选的方式中，第一齿轮箱壳部分和第二齿轮箱壳部分包括相同的材料，由此，能够进行特别节约成本的制造。在使用相同类型材料的情况下，第一齿轮箱壳部分和第二齿轮箱壳部分还可以包括钢、铝或镁。

在特别地优选的方式中，第一齿轮箱壳部分和/或第二齿轮箱壳部分为压铸部件。由此，获得了成本、重量和刚度方面的最优特性。

其中一个齿轮箱壳部分可以是盖，特别地是压铸铝或压铸镁的盖。

优选地，在搅拌摩擦焊连接部的区域中并未布置肋部，因为在这个区域中不需要保护性肋部，并且其它位置的肋部可能更适于优化齿轮箱壳的特性。肋部和壁加强件可以专门地定位在齿轮箱壳部分上的如下位置处：在该位置处，肋部和壁加强件以最佳的方式有助于齿轮箱壳的刚度并且有助于齿轮箱壳的NVH(噪声、振动和声振粗糙度)性能，也就是说，有助于齿轮箱壳的声学特性。

为此，优选地，在第一齿轮箱壳部分和/或第二齿轮箱壳部分上构造至少一个肋部，特别地是构造多个肋部。

为了制造包括第一齿轮箱壳部分和第二齿轮箱壳部分的齿轮箱壳，提供第一齿轮箱壳部分和第二齿轮箱壳部分，随后，通过搅拌摩擦焊接将第一齿轮箱壳部分与第二齿轮箱壳部分彼此永久地连接，其中，箱壳部分借助凸缘被彼此抵顶连接并且搅拌摩擦焊接工具被安置在凸缘的未加工的外肩部上。

优选地，焊缝在搅拌摩擦焊接操作期间是光滑的和/或去毛刺的，具体地，这可以在焊接操作期间通过工具结构部——例如搅拌摩擦焊接设备的工具肩部——来实现。焊缝也可以在搅拌摩擦焊接之后被抛光。

有利地，焊接执行超过360°并且焊接工具在凸缘的加厚部分上被径向向外引导。

为了准备焊接操作，齿轮箱壳部分可以通过接合销而固定至彼此。

在这种情况下，有利的是，搅拌摩擦焊接工具能够桥接凸缘之间的达几毫米的间隙并且仍然能够以密封的方式连接箱壳部分。

在从属权利要求、说明书及附图中阐述了本发明的发展。

附图说明

下面参照附图通过示例来描述本发明，在附图中：

图1是根据现有技术的齿轮箱壳的三维示意图，

图2是根据本发明的齿轮箱壳的三维示意图，

图3是齿轮箱壳的平面图，

图4是穿过焊缝的截面图。

具体实施方式

图1示出了一种齿轮箱壳，该齿轮箱壳在现有技术中是已知的并且该齿轮箱壳包括第一齿轮箱壳部分1和第二齿轮箱壳部分2。为了连接齿轮箱壳部分1和2，使用了具有螺钉6的螺钉凸拱。为了保护具有螺钉6的螺钉凸拱，特别是对抗在碰撞情况下的风险，在这些材料积聚的区域中构造有肋部5作为保护性肋部。这些保护性肋部另外还可以用于引导力以经由螺钉或接合销直接地并且以集中的方式传递。然而，由于对抗碰撞的保护性功能，肋部的位置不能关于肋部的力传递功能自由地或最佳地选择。第一齿轮箱壳部分1与第二齿轮箱壳部分2之间的分离面通过密封件20密封。

图2示出了根据本发明的齿轮箱壳。该齿轮箱壳包括可以包括不同材料的第一齿轮箱壳部分1和第二齿轮箱壳部分2。第一齿轮箱壳部分1通过搅拌摩擦焊接连接部3永久地连接至第二齿轮箱壳部分2。搅拌摩擦焊接连接部3与第一齿轮箱壳部分1和第二齿轮箱壳部分2一起形成齐整的表面。在该区域中不需要密封件。在第一齿轮箱壳部分1上并且在第二齿轮箱壳部分2上，肋部4以使得它们有助于以最佳方式增大刚度并且有助于好的NVH(噪声、振动以及声振粗糙度(Noise Vibration Harshness))特性的方式布置。在搅拌摩擦焊接连接部3的区域中未设置保护性肋部。

图3是具有两个箱壳部件1和2的齿轮箱壳的视图。所述两个箱壳部件通过相应的凸缘7、8彼此抵顶连结。在凸缘连接的位置处，具有径向地形成的加厚部分9，该加厚部分9在凸缘中的一者的区域中具有径向延伸量。在这种情况下，加厚部分是构造在箱壳部件1还是箱壳部件2的凸缘侧部处并不重要。在加厚部分内，可以看到退出孔10。这两个部件通过焊缝彼此连结，该焊缝沿着凸缘连续地延伸。从起始点16处开始，搅拌摩擦焊接工具的快速旋转的销沿着凸缘7、8以环形方式被引导，然后在加厚部分的区域被径向向外引导。

图4在截面中示出了齿轮箱壳部分1和2的连结位置是如何构造的。在每种情况下，齿轮箱壳部分终止于通过更大的材料厚度构造的凸缘。力因此能够以一致和均匀的方式被引入连结位置。由于材料厚度在凸缘区域中的增大，因而形成有面，当被彼此抵靠布置时，所形成的面形成待连结的间隙15。在凸缘7、8的外侧处形成有肩部12、13。搅拌摩擦焊接工具11的下抵接构件14与所述肩部12、13相抵接。不必为了通过搅拌摩擦焊接进行的连结操作而预加工肩部。肩部可以包括铸造部件的未加工的表面。在这种情况下，搅拌摩擦焊接能够容许达几毫米(对于较高质量达1.5mm)的粗糙度。因此可以省去加工步骤并且可以在铸造部件上直接应用连结处理。铸造部件的通常因生产技术的原因而产生的表皮也没有问题，因为在搅拌摩擦焊接操作期间通过工具的塑化和混合作用，表皮以均相的方式结合在金属基质中。界定间隙15的表面也可以是粗糙的和未加工的。在这种情况下，搅拌摩擦焊接还允许若干毫米——但肯定达到一毫米——的间隙。

为了连结处理，齿轮箱壳部分1和2可以通过接合销定位成彼此抵靠。

接着，搅拌摩擦焊接工具被定位并且该工具的销——当肩部被定位时，该销被引入工件表面——沿着凸缘边线被引导。在这种情况下，起始点被过焊并且工具沿着已有的焊缝被引导至少超过360°还要多若干角度。在这种情况下，工具沿朝向加厚部分9的方向被慢慢向外引导。焊接操作在心轴被提升并且留下退出孔的那个位置处结束。

由于退出孔形成在环形焊缝以外的限定位置处，因此焊接保持了不可渗透性。

附图标记列表：

1 第一齿轮箱壳部分

2 第二齿轮箱壳部分

3 搅拌摩擦焊接连接部

4 肋部

5 肋部

6 具有螺钉的螺钉凸拱

7 箱壳部分1的凸缘

8 箱壳部分2的凸缘

9 加厚部分

10 退出孔

11 搅拌摩擦焊接工具

12 凸缘8的肩部

13 凸缘7的肩部

14 下抵接构件(工具肩部)

15 间隙

16 起始点

20 密封件

Claims (14)

1.一种齿轮箱壳，包括第一齿轮箱壳部分(1)和第二齿轮箱壳部分(2)，其中，所述第一齿轮箱壳部分(1)和所述第二齿轮箱壳部分(2)通过搅拌摩擦焊接连接部(3)彼此永久地连接，

其特征在于，所述齿轮箱壳部分(1、2)借助凸缘(7、8)彼此抵顶连接，其中，至少所述凸缘的外肩部(12、13)包括未加工的铸造材料。

2.根据权利要求1所述的齿轮箱壳，

其特征在于，所述凸缘(12、13、7、8)以这些凸缘广泛地吸收所述齿轮箱壳上的力的方式构造。

3.根据上述权利要求中的任一项所述的齿轮箱壳，

其特征在于，所述第一齿轮箱壳部分(1)包括与所述第二齿轮箱壳部分(2)的材料不同的材料。

4.根据上述权利要求中的任一项所述的齿轮箱壳，

其特征在于，所述凸缘的内支承面(15)中的至少一个内支承面包括未加工的铸造材料。

5.根据上述权利要求中的任一项所述的齿轮箱壳，

其特征在于，所述箱壳部分(1、2)中的一者在所述凸缘(7、8)的区域中具有径向加厚部分(9)。

6.根据上述权利要求中的任一项所述的齿轮箱壳，

其特征在于，所述径向加厚部分(9)包括搅拌摩擦工具(11)的退出孔(10)。

7.根据上述权利要求中的任一项所述的齿轮箱壳，

其特征在于，所述搅拌摩擦焊接连接部(3)的区域以环形的方式构造成超过360°。

8.根据上述权利要求中的任一项所述的齿轮箱壳，

其特征在于，在所述搅拌摩擦焊接连接部(3)的区域中未布置肋部(4、5)。

9.一种用于制造包括第一齿轮箱壳部分和第二齿轮箱壳部分的齿轮箱壳的方法，其中，提供所述第一齿轮箱壳部分(1)和所述第二齿轮箱壳部分(2)，并且随后通过搅拌摩擦焊接将所述第一齿轮箱壳部分(1)与所述第二齿轮箱壳部分(2)彼此永久地连接，

其特征在于，所述齿轮箱壳部分(1、2)借助凸缘(12、13)以抵接方式定位在彼此上，并且搅拌摩擦焊接工具(11)定位成使得所述搅拌摩擦焊接工具(11)的肩部位于所述凸缘的未加工的外肩部(12、13)上。

10.根据权利要求9所述的方法，

其特征在于，焊缝通过搅拌摩擦焊变得光滑和/或无毛刺。

11.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，

其特征在于，焊缝以环形方式延伸超过360°的角度。

12.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，

其特征在于，焊缝被引导超过起始点并且径向向外延伸到加厚部分(9)中。

13.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，

其特征在于，所述齿轮箱壳部分(1、2)在焊接操作之前用接合销固定。

14.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，

其特征在于，所述搅拌摩擦焊接工具桥接所述凸缘之间的达1mm的间隙，并且以密封的方式连接所述齿轮箱壳部分。