CN110077454A - 热镦锻实心轴子组件 - Google Patents

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Abstract

在一个方面，提供一种实心轴子组件。所述实心轴子组件包括：实心轴，所述实心轴具有第一部分和第二部分；和轴轭，所述轴轭包括限定孔以接收实心轴的内壁。所述孔具有非圆形第一横截面轮廓，所述实心轴的第一部分位于所述孔内且被变形，使得第一部分形成有与第一横截面轮廓互补的第二横截面轮廓，以将实心轴在轴向和扭力方向联接到轴轭。

Description

热镦锻实心轴子组件
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2013年5月21日提交的美国临时专利申请序列号No.61/825,860的优先权，其全部内容并入本申请中作为参考。
技术领域
本公开总体上涉及轴组件，且更具体地涉及用于车辆中间轴的实心轴子组件。
背景技术
中间轴通常包括两个主要部件：管状子组件和实心轴子组件。该组合允许中间轴的伸缩运动，从而其能够安装在车辆中，且在碰撞情形期间可能塌陷。
实心轴子组件常规地通过实心轴和轴轭（yoke，或轭）之间的干涉配合制造。干涉通常通过在轴轭上形成锯齿且在实心轴上形成互补但稍微不同的锯齿来形成。这些稍微不同的锯齿形成轴轭上的锯齿侧面与轴上的锯齿侧面重叠。该连接将轴轭和轴保持在一起，从而它们可形成实心轴子组件。
一些实心轴子组件在轴轭和轴被压到一起之后可经受“加桩（staking）”操作，以增加轴向保持特征。该特征或“桩”是在实心轴上的小金属片，其变形经过初始外直径。
然而，对于一些已知实心轴子组件，锯齿可能难以设计，难以制造，且可能容易损坏。此外，干涉连接可能受限于在失效之前可以承受的轴向保持力。由于该受限的保持力，需要冗余轴向保持特征。常规实心轴子组件在组装期间还可能遇到困难。例如，将两个部件压到一起所需的负载可能过高或过低，部件可能不在平行路径上压到一起，部件的锯齿可能不能按照期望连接，或者部件可能不能针对期望距离压到一起。因此，期望提供改进的实心轴子组件。
发明内容
在一个方面，提供一种实心轴子组件。所述实心轴子组件包括：实心轴，所述实心轴具有第一部分和第二部分；和轴轭，所述轴轭包括限定孔以接收实心轴的内壁。所述孔具有非圆形第一横截面轮廓，所述实心轴的第一部分位于所述孔内且被变形，使得第一部分形成有与第一横截面轮廓互补的第二横截面轮廓，以将实心轴在轴向和扭力方向联接到轴轭。
在另一方面，提供一种用于转向柱组件的中间轴。所述中间轴包括：管状轴；实心轴，所述实心轴具有第一端部和第二端部，第一端部插入到管状轴中；和轴轭，所述轴轭包括限定孔以接收实心轴第二端部的内壁。所述孔具有非圆形第一横截面轮廓，所述实心轴的第二端部位于所述孔内且被变形，使得实心轴的第二端部形成有与第一横截面轮廓互补的第二横截面轮廓，以将实心轴在轴向和扭力方向联接到轴轭。
在又一方面，提供一种组装实心轴子组件的方法。所述方法包括：提供实心轴，所述实心轴具有第一部分和第二部分；和提供轴轭，所述轴轭包括限定孔以接收实心轴的内壁，所述孔具有非圆形第一横截面轮廓。所述方法还包括：将所述实心轴的第一部分插入到所述孔内；以及通过使所述实心轴的第一部分变形，使得第一部分形成有与第一横截面轮廓互补的第二横截面轮廓，而将实心轴在轴向和扭力方向联接到轴轭。
这些以及其他的优点和特征从下述描述结合附图将更清楚。
附图说明
在说明书结尾处的权利要求书中具体地指出并且明确地要求保护被认作本发明的主题内容。本发明的前述以及其他的特征和优点从下述详细描述结合附图将清楚，在附图中：
图1是具有实心轴子组件的示例性中间轴组件在组装之前的透视图；
图2是图1所示的实心轴子组件在组装之前的透视图；
图3是图1所示的实心轴子组件在组装期间的透视图；
图4是图2和3所示的实心轴子组件在组装之后的透视图；
图5是另一个示例性实心轴子组件在组装之前的透视图；
图6是图5所示的实心轴子组件在组装期间的透视图；
图7是图5和6所示的实心轴子组件在组装之后的透视图；
图8是另一个示例性实心轴子组件在组装之前的透视图；
图9是图8所示的实心轴子组件在组装期间的透视图；和
图10是图8和9所示的实心轴子组件在组装之后的透视图。
具体实施方式
现在参考附图，其中，本发明将参考具体实施例描述，而不是限制于此，图1图示示例性中间轴组件10，总体上包括管状轴子组件12和实心轴子组件14。管状轴12总体上包括开口端部16和轴轭端部18。在示例性实施例中，中间轴组件10配置用于车辆转向柱组件（未示出）。然而，本文所述的轴组件10，14可以用于任何其它合适系统。
如图2－4所示，实心轴子组件14包括实心轴20和轴轭22。实心轴20包括第一端部28和第二端部30。第一端部28配置用于插入到轴轭22中以利于它们之间的联接，第二端部30配置用于插入到管状轴开口端部16中以利于实心轴20和管状轴12之间的联接。第二端部30可以通过任何合适手段联接到管状轴12，例如压配合或焊接。
在示例性实施例中，实心轴20是大致圆柱形，且包括具有第一横截面或直径D1的第一部分32和具有第二横截面或直径D2的第二部分34。第一直径D1大于第二直径D2，从而第一部分32包括肩部36，第二部分34包括端表面38。然而，实心轴20可以具有可选形状，例如两个凹槽配置（图5－7）和三叶草配置（图8－10）。
轴轭22总体上包括支承孔42、内表面44、底表面46和限定孔50的内壁48。在示例性实施例中，孔50具有非圆形横截面。例如，如图1－4所示，孔50是大致六边形。可选地，孔50可具有允许实心轴子组件14如本文所述工作的任何合适非圆形几何形状。例如，孔50可包括两个凹槽或两个突起几何形状（图5－7）和三叶草或四个突起几何形状（图8－10）。
图5－7图示了类似于图1－4所示的实心轴子组件14的实心轴子组件114，且相同的附图标记表示相同的部件。除了实心轴20包括沿轴20长度轴向延伸的凹槽116且轴轭内壁48包括向内延伸到孔50中的突起118之外，子组件114类似于子组件14。凹槽116配置成在实心轴的第二部分34插入到孔50时均接收突起118。
图8－10图示了类似于实心轴子组件14，114的实心轴子组件214，且相同的附图标记表示相同的部件。除了实心轴20包括沿轴20轴向长度延伸的突起216且轴轭内壁包括配置成在实心轴的第二部分34插入到孔50时接收突起216的凹槽218之外，子组件214类似于子组件14，114。
在实心轴子组件14的组装期间，实心轴20和轴轭22被提供到期望组装位置（未示出）。例如，轴20可在竖直位置固定（即，紧固）在组装机器（未示出）中，且轴轭22相对于实心轴20以期望取向定位且固定在组装机器中以保持相对于轴20的取向。例如，轴轭22可以通过手以期望取向（参见图3，6，9）定位且然后被固定。一旦实心轴20和轴轭22固定，就可以开始组装操作。
在示例性实施例中，组装操作包括热镦锻实心轴的第二部分34以使第二部分34抵靠轴轭内表面44变形（参见图4，7，10）和/或填充孔50的设计配对轴轭几何形状。因而，轴的第二部分34插入到轴轭孔50中，直到轴轭底表面46邻靠实心轴36且防止实心轴20进一步插入到轴轭孔50中。
轴的第二部分34然后被加热和变形以形成增大第二部分端表面54（图4，7，10）和/或填充在第二部分的外表面40和轴轭内壁48之间存在的任何间隙。因而，轴的第二部分34形成有与孔50的横截面轮廓基本互补的横截面轮廓52。例如，组装机器或其它装置可压靠加热轴第二部分34的轴端表面38，从而轴的第二部分34抵靠轴轭内表面44往回变形，且抵靠轴轭的内壁48被径向向外推动。可选地，轴的第二部分34可以首先被加热且随后插入到轴轭22中且变形。
因此，组装操作形成与孔50的横截面轮廓基本互补的横截面轮廓52，从而轴的第二部分的外表面40和轴轭的内壁48互锁，以利于增加的抗扭强度。该操作还利于防止机加工操作的需要，防止轴和轴轭接口上的锯齿的需要，防止加桩操作的需要，且防止轴20和轴轭22之间的增加轴向保持。
在一个示例性实施例中，第一电极（未示出）附连到轴的第二部分34，且第二电极（未示出）附连到轴轭22。轴的第二部分34插入到轴轭的孔50中（参见图3，6，9），且电流从第一电极通过实心轴20和轴轭22两者引导到第二电极。在轴的第二部分34和轴轭22的接触的部分之间形成电阻，因而将轴的第二部分34加热到可以变形的温度（例如，在第二部分34变为红色或橙色时）。缸体（未示出）然后被压靠第二部分的端表面38且轴20的至少一部分抵靠轴轭内表面44和内壁48施压且变形。
在施压操作之后，轴的第二部分34随后包括具有直径D3的增大端表面54（图4，7，10）。端表面直径D3大于轴轭孔50的横截面几何形状，从而端表面54连同实心轴肩部36一起利于防止轴20从轴轭22以轴向方向移开。
本文描述了用于组装I轴的实心轴和轴轭子组件的系统和方法。实心轴的一部分被加热且插入穿过轴轭的孔。加热部分然后变形，从而其与轴轭几何形状重叠和/或填充实心轴和限定孔的轴轭内壁之间的间隙。实心轴的变形部分因而大于轴轭孔，以改进轴在轴轭中的轴向保持，和/或变形部分与轴轭内壁的非圆形几何形状一致以改进实心轴和轴轭之间的抗扭强度。非圆形几何形状可以例如是六边形，带凹槽，或具有三叶草形状。因而，I轴组件提供轴轭和实心轴之间的改进取向变化，抵抗失效的增加轴向保持力，不需要扭力方向和轴向保持特征的独立制造操作的轴轭-轴连接，不需要冗余轴向保持特征的轴轭-轴连接，以及验证轴轭-轴连接的整体性的多个可测量位置。
虽然本发明结合仅仅有限数量的实施例被详细描述，但是应当容易理解的是，本发明不限于这种公开的实施例。而是，本发明可修改以包括在前文未描述但是与本发明的精神和范围相一致的任何数量的变形、修改、置换或者等价布置。此外，虽然描述了本发明的各个实施例，但是要理解的是，本发明的方面可包括所描述实施例中的仅一些。因此，本发明被视为不受前文的描述限制。

Claims (15)

1.一种实心轴子组件，包括：
实心轴，所述实心轴具有第一部分和第二部分，所述第一部分具有圆形横截面轮廓；和
轴轭，所述轴轭包括限定孔以接收实心轴的内壁，所述孔具有非圆形第一横截面轮廓，其中，所述实心轴的第二部分位于所述孔内且被变形，使得第二部分形成有与第一横截面轮廓互补的第二横截面轮廓，所述第二横截面轮廓不同于第一部分的圆形横截面轮廓，以将实心轴在轴向和扭力方向联接到轴轭。
2.根据权利要求1所述的子组件，其中，通过将轴插入到孔中且随后加热实心轴使得实心轴的该部分变形到轴轭的孔的横截面轮廓中，实心轴被联接到轴轭。
3.根据权利要求2所述的子组件，其中，实心轴通过将电流引导通过实心轴而加热。
4.根据权利要求1所述的子组件，其中，变形的第二部分的端部具有大于第一横截面轮廓的第三横截面轮廓。
5.根据权利要求1所述的子组件，其中，第一和第二横截面轮廓是六边形。
6.根据权利要求1所述的子组件，其中，实心轴的第一部分具有第一直径，实心轴的第二部分具有第二直径，第一直径大于第二直径。
7.一种用于转向柱组件的中间轴，所述中间轴包括：
管状轴；
实心轴，所述实心轴具有第一部分和第二部分，所述第一部分具有圆形横截面轮廓且第二部分插入到管状轴中；和
轴轭，所述轴轭包括限定孔以接收实心轴的第二部分的内壁，所述孔具有非圆形第一横截面轮廓，所述实心轴的第二部分位于所述孔内且被变形，使得实心轴的第二部分形成有与第一横截面轮廓互补的第二横截面轮廓，所述第二横截面轮廓不同于第一部分的圆形横截面轮廓，以将实心轴在轴向和扭力方向联接到轴轭。
8.根据权利要求7所述的中间轴，其中，通过将轴插入到孔中且随后加热实心轴使得实心轴的该第二部分变形到轴轭的孔的横截面轮廓中，实心轴被联接到轴轭。
9.根据权利要求8所述的中间轴，其中，实心轴通过将电流引导通过实心轴而加热。
10.根据权利要求7所述的中间轴，其中，变形的第二部分的端部具有大于第一横截面轮廓的第三横截面轮廓。
11.根据权利要求7所述的中间轴，其中，实心轴的第一部分具有第一直径，实心轴的第二部分具有第二直径，第一直径大于第二直径。
12.一种组装实心轴子组件的方法，所述方法包括：
提供实心轴，所述实心轴具有第一部分和第二部分，所述第一部分具有圆形横截面轮廓；
提供轴轭，所述轴轭包括限定孔以接收实心轴的内壁，所述孔具有非圆形第一横截面轮廓；
将所述实心轴的第二部分插入到所述孔内；以及
通过使所述实心轴的第二部分变形，使得第二部分形成有与第一横截面轮廓互补的第二横截面轮廓，所述第二横截面轮廓不同于第一部分的圆形横截面轮廓，而将实心轴在轴向和扭力方向联接到轴轭。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：在使实心轴的第二部分变形之前，加热实心轴的第二部分。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，加热实心轴的第二部分的步骤包括：将电流引导通过实心轴的第二部分以加热第二部分。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，使实心轴的第二部分变形的步骤包括：在加热的第二部分上执行施压操作，其中，变形的第二部分的端部具有大于第一横截面轮廓的第三横截面轮廓。
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