CN108463642B - 轴-毂连接件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轴‑毂连接件(5)，其具有轴(10)，该轴在连接区域中设有外啮合部(12)，并且具有毂(40)，该毂在连接区域中设有内啮合部(42)，其特征在于，所述外啮合部(12)在朝向轴(10)的轴向端部的一侧上具有第一齿顶圆直径(K1)并且在连接区域的背离所述轴向端部的一侧上具有较大的第二齿顶圆直径(K2)，从而与毂(40)的内啮合部(42)一起在所述第一齿顶圆直径(K1)的区域中实现间隙配合并且在所述第二齿顶圆直径(K2)的区域中实现压配合。此外，本发明涉及一种用于接合这样的轴‑毂连接件的方法。

Description

轴-毂连接件
技术领域
本发明涉及一种具有轴和毂的轴-毂连接件，所述轴在连接区域中设有外啮合部，所述毂在连接区域中设有内啮合部。此外，本发明涉及一种用于制造轴-毂连接件的方法。
背景技术
在现有技术中，轴-毂连接件在许多实施方案中是已知的。轴-毂连接件总是在必须可靠地在轴与毂之间传输转矩的地方使用。通过使用在连接区域中的内啮合部和外啮合部得到在轴和毂之间的形锁合的嵌接，从而不同于在压配合时的情况最大可传输的力矩与参数如相互贴靠的面的表面特征或温度无关。
也已知对此可以使用外啮合部和内啮合部，以便将轴和毂相对彼此地定心。如果所述啮合部设置有合适的几何结构和合适的尺寸，则例如能够实现在轴与毂之间的压配合，通过该压配合所述两个部件相对于彼此的位置非常精确地被调节。由此能够减少或甚至避免圆跳偏差。当然，这样的轴-毂连接件能够相对困难地被装配。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种轴-毂连接件，该轴-毂连接件一方面确保轴相对于毂的良好定心并且另一方面可以被良好地装配。
为了解决所述任务，在开头所述类型的轴-毂连接件中规定：所述外啮合部在朝向轴的轴向端部的一侧上具有第一齿顶圆直径并且在连接区域的背离所述轴向端部的一侧上具有较大的第二齿顶圆直径，使得与毂的内啮合部一起在所述第一齿顶圆直径的区域中实现间隙配合并且在所述第二齿顶圆直径的区域中实现压配合。本发明基于如下基本思想：将轴的连接区域划分成两个区段，使得可以使用第一区段用于预装配并且在此尤其是可以手动接合。所述第二区段用于将轴相对于毂定心，其中，在所述区域中需要较高的接合力。但由于所述两个构件已经彼此被预装配到连接区域的第一区段上，所述力能够较轻微地被施加。
优选地，在所述第一和第二齿顶圆直径之间的差小于50μm并且优选小于20μm。特别优选地，在所述第一和第二齿顶圆直径之间的差为10μm的数量级。在此，所述第一齿顶圆直径正好这样程度地减小，使得轴和毂能够以小的轴向力被装配，但此外一旦轴和毂稍微倾斜地彼此定向，连接区域就支撑在毂内的轴。由此防止在轴上的毂的倾斜。但根据相应的要求，也可使用在齿顶圆直径之间的其它差值。
根据本发明的一种实施方案规定，所述外啮合部和内啮合部实施为渐开线啮合部。渐开线啮合部能够以相对小的耗费被滚轧到轴上。
优选地规定，在轴上设置有螺母，该螺母与在毂上的螺纹配合作用。该螺母能够实现，以小的耗费施加轴向力，该轴向力是用于将具有第二齿顶圆直径的连接区域推入到毂中所需的。在此，所述螺母可以非常容易与在毂上的螺纹嵌接，因为轴和毂已经被预装配；连接区域的具有第一齿顶圆直径的、被推入到毂上的区段确保轴和毂相对彼此已经足够准确地定位。
优选地，在所述螺母与毂之间的嵌接的轴向长度大致等于具有所述第二齿顶圆直径的连接区段的长度。在所述尺寸时，在螺母被拧紧到毂的螺纹上之前，具有第一齿顶圆直径的连接区域可以完全被推入到轴中。
优选地，所述毂和/或轴具有轴向止挡部。该轴向止挡部限定在完全装配的状态下轴相对于毂的位置。
根据一种实施形式，所述轴向止挡部实施为锥体，由此实现附加的定心。
为了解决上述的任务，按照本发明也规定一种用于制造轴-毂连接件的方法，其具有如下步骤：为轴设有至少一个支撑区段并且在轴向端部上设有外啮合部。使所述轴硬化，并且在夹紧中对所述支撑区段和外啮合部的朝向轴的轴向端部的区段车削外径，使得所述外啮合部包括具有第一齿顶圆直径的区段和具有第二齿顶圆直径的区段。将轴和具有与外啮合部互补的内啮合部的毂接合，其中，在第一步骤中基本上不花力气地将外啮合部的第一区段与毂接合并且在第二步骤中将外啮合部的第二区段压入到毂中。该方法的特别的优点在于，通过在夹紧中对支撑区段和外啮合部车削外径能够实现经加工的区段相对于彼此非常小的公差。基于连接区域的具有较小直径的区段，所述轴-毂连接件可以几乎不花力气地被预装配。关于在此产生的优点参见上述的解释。
优选地，也在相同的夹紧中对外啮合部的第二区段车削外径。这确保，尽可能地防止轴的支撑区段相对于连接区域的第二区段的位置公差，该连接区域对于轴相对于毂的定心是决定性的。
用于轴向压紧所需要的力优选通过如下方式被施加，即，将轴向固定在轴上的螺母拧紧到毂上。以这种方式能够非常受控制地产生所需要的力。
附图说明
下面借助一种在附图中示出的实施形式描述本发明。在附图中：
图1示出按照本发明的轴-毂连接件的剖视图；
图2示意性示出在图1的轴-毂连接件中所使用的毂；
图3示意性示出图2的毂的连接区域的端视图；
图4示出在图1的轴-毂连接件中所使用的轴的中断的、局部剖开的侧视图；以及
图5示意性示出图4的轴的连接区域的端视图。
具体实施方式
在图1中示出轴10与毂40的轴-毂连接件5。所述轴尤其可以是机动车的后桥传动装置的驱动锥齿轮的轴，并且所述毂40尤其可以是铰接轴或万向轴的输出侧端部。
所述轴-毂连接件在示出的实施例中由设置在毂40内部的内啮合部42(参见图2和3)和设置在轴10的轴向端部上的外啮合部12(参见图4和5)构成。所述啮合部12、42在此实施为渐开线啮合部。原则上也可以是其它的齿廓。
所述外啮合部12和内啮合部42分别限定一个在轴10上或毂40上的连接区域，在形成轴-毂连接时，所述外啮合部和内啮合部在所述连接区域中互相形锁合地耦联(参见图1)。
内啮合部42以拉削方法制成，从而该内啮合部在其整个轴向长度上具有恒定的齿根圆直径和恒定的齿顶圆直径。
在毂40的外侧面上，在其朝向轴10的一侧上设置有外螺纹44，该外螺纹的功能之后进行阐述。
外啮合部12在其整个轴向长度上具有恒定的齿根圆直径F。然而，外啮合部12的齿顶圆直径不是恒定的。在朝向轴10的轴向端部的一侧上，外啮合部12设置有第一齿顶圆直径K1，而该外啮合部12在连接在其上的、在背离所述轴向端部的一侧上具有第二齿顶圆直径K2。在此，所述第二齿顶圆直径K2稍微大于第一齿顶圆直径K1。所述直径差别在图4中强烈放大地示出。事实上，在实际中以10μm数量级的直径差是有利的。
外啮合部12和内啮合部42在其尺寸方面这样彼此适配，使得外啮合部12的各齿的头部面30(参见图1)在具有较小齿顶圆直径K1的区段中与在内啮合部42的各齿之间的底部面形成间隙配合，而外啮合部12的各齿的头部面(32)在具有较大齿顶圆直径K2的区段中与在内啮合部42的各齿之间的底部面形成压配合。
在轴10上沿轴向方向在外啮合部12内部设置有固定元件14，该固定元件例如可以是螺母。(在此未示出)的支撑环可以利用所述固定元件14在轴10的支承面16上被轴向压紧。
在固定元件14上安装有螺母18，该螺母相对于固定元件14是可旋转的，但沿轴向方向固定在该固定元件上。为此目的，螺母18设有沿轴向方向突出的凸缘20，该凸缘嵌接到固定元件14的肩部22的后面。所述凸缘20例如可以实施成椭圆的，从而当螺母18轻微翻转时该凸缘能够被置入到肩部22的后面。
螺母的18的轴向长度大致处于外啮合部12的具有较大的齿顶圆直径K2的区段的轴向长度的数量级。
外啮合部12在轴10上优选通过热轧制成。随后使所述轴10硬化。在另一个加工步骤中，对外啮合部12车削外径，即利用车削方法切削地加工。在此，不仅产生第一齿顶圆直径K1而且产生第二齿顶圆直径K2。在相同的夹紧中也对支承面16车削外径。以这种方式确保，尤其是外啮合部12的具有第二齿顶圆直径K2的区段和支承面16绝不具有相对彼此的位置偏差或其它的公差，例如所述位置偏差或其它的公差在加工时可以随着在各个加工步骤之间的转换而出现。
在背离所述轴向端部的一侧上，轴向的止挡面24连接到轴10的外啮合部12上，该止挡面实施为具有以30°数量级的锥角α的扁平锥体。在毂40上的互补的锥面46与锥面24配合作用。
为了将毂40装配在轴10上，外啮合部12的设有第一齿顶圆直径K1的区段被推入到内啮合部42中。在此，第一齿顶圆直径K1相对于内啮合部42这样确定尺寸，使得存在间隙配合。与此对应地，所需要的接合力非常小。尤其是所述两个构件可以手动地彼此装配。
在预装配的状态下，螺母18直接位于螺纹44的第一螺距之前。外啮合部12的设有第一齿顶圆直径K1的区段嵌接到内啮合部42中确保，轴10和毂40这样程度地同中心，使得螺母18可以良好地被手动地拧紧到螺纹44上。随后，可以通过机器使螺母18进一步转动，从而毂40也被拉到外啮合部12的具有较大的第二齿顶区段K2的区段上。
一旦圆锥面24、46沿轴向方向相互贴靠，所述装配过程就结束。
在外啮合部12的具有较大的齿顶圆直径K2的区段的区域中的压配合确保轴10相对于毂40的定心。如果相对于轴10提高的倾斜力作用到毂40上，则外啮合部12的设置有较小齿顶圆直径K1的区段的位于外部的端部贴靠在毂40上，因为基于在两个齿顶圆直径K1、K2之间非常小的直径差，非常小的斜置已经足够使外啮合部12的第一区段也承担定心作用。
原则上也可设想其它结构作为螺母18，利用这些结构可以施加需要的轴向力以用于接合轴-毂连接件。

Claims (10)

1.轴-毂连接件(5)，其具有轴(10)和毂(40)，所述轴在连接区域中设有外啮合部(12)，所述毂在连接区域中设有内啮合部(42)，其特征在于，所述外啮合部(12)在连接区域的朝向轴(10)的轴向端部的一侧上具有第一齿顶圆直径(K1)并且在连接区域的背离所述轴向端部的一侧上具有较大的第二齿顶圆直径(K2)，从而与毂(40)的内啮合部(42)一起在所述第一齿顶圆直径(K1)的区域中实现间隙配合并且在所述第二齿顶圆直径(K2)的区域中实现压配合，在第一齿顶圆直径(K1)和第二齿顶圆直径(K2)之间的差为10μm的数量级并且小于50μm。
2.根据权利要求1所述的轴-毂连接件，其特征在于，在所述第一齿顶圆直径(K1)和第二齿顶圆直径(K2)之间的差小于20μm。
3.根据权利要求1所述的轴-毂连接件，其特征在于，所述外啮合部(12)和内啮合部(42)实施为渐开线啮合部。
4.根据权利要求1至3之一所述的轴-毂连接件，其特征在于，在所述轴(10)上设置有螺母(18)，该螺母与在毂(40)上的螺纹(44)配合作用。
5.根据权利要求4所述的轴-毂连接件，其特征在于，在所述螺母(18)与毂(40)之间的嵌接的轴向长度大致等于具有第二齿顶圆直径(K2)的连接区段的长度。
6.根据权利要求1至3之一所述的轴-毂连接件，其特征在于，所述毂(40)和/或所述轴(10)具有轴向止挡部(24、46)。
7.根据权利要求6所述的轴-毂连接件，其特征在于，所述轴向止挡部是扁平的锥体。
8.用于制造根据权利要求1至7之一所述轴-毂连接件(5)的方法，具有以下步骤：
-为轴(10)设有至少一个支承面(16)并且在一个轴向端部上设有外啮合部(12)；
-使所述轴(10)硬化；
-在夹紧中对所述支承面(16)和外啮合部(12)的朝向轴(10)的所述轴向端部的区段车削外径，使得所述外啮合部(12)包括具有第一齿顶圆直径(K1)的第一区段和具有第二齿顶圆直径(K2)的第二区段；
-将所述轴(10)和具有与外啮合部(12)互补的内啮合部(42)的毂(40)接合，其中，在第一步骤中基本上不花力气地将外啮合部(12)的第一区段与毂(40)接合并且在第二步骤中将外啮合部(12)的第二区段压入到毂(40)中。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，也在相同的夹紧中对所述外啮合部(12)的第二区段车削外径。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，施加用于轴向压紧所需要的力，其方式为：将轴向固定在轴(10)上的螺母(18)拧紧到毂(40)上。
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