CN111295527A - 机动车驱动轴及其制造方法 - Google Patents

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W·施特赖因茨
M·齐纳
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Abstract

一种机动车驱动轴，所述机动车驱动轴具有：带有接纳内直径(12)的接纳管构件(3a、3b)和带有推入外直径(13)的推入构件(1a、1b)，推入外直径(13)小于或等于接纳内直径(12)，接纳管构件(3a、3b)和推入构件(1a、1b)能够围绕一个共同的驱动轴旋转轴线(7)旋转并且沿着所述驱动轴旋转轴线沿纵向方向(8)延伸，并且接纳管构件(3a、3b)和推入构件(1a、1b)为了传递转矩而相互连接，其中，设置有连接构件(2a、2b)，连接构件(2a、2b)借助接纳连接(14)与接纳管构件(3a、3b)导引转矩地连接，连接构件(2a、2b)借助推入连接(15)与推入构件(1a、1b)连接，并且这两个连接之中的至少一个连接构造为组合式摩擦‑形锁合的轴‑毂连接(10)。

Description

机动车驱动轴及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种机动车驱动轴及其制造方法。由EP3070348A1以及由DE102015209110A1已知根据权利要求1的前序部分所述的机动车驱动轴。
背景技术
下面依据在碰撞情况下具有限定的失效行为的机动车驱动轴描述本发明，这不应理解为对本发明的限制。
机动车驱动轴设置用于将高的驱动力从可切换的车辆变速器传递至车桥传动机构。在机动车事故的情况(碰撞情况)下，机动车驱动轴应从沿纵向方向特定的负载起受限定地失效，该机动车驱动轴尤其应使机动车沿纵向方向的刚性不过强地增大。
发明内容
本发明的任务是，给出一种具有改进的运行行为的机动车驱动轴以及用于该机动车驱动轴的制造方法。所述任务通过一种根据第一权利要求所述的机动车驱动轴以及通过一种通过根据权利要求8所述的制造方法制成的机动车驱动轴来解决。
在本发明的意义下，机动车驱动轴应理解机动车中的用于传递驱动功率的轴。优选地，机动车驱动轴设置用于从车辆变速器传递至车桥传动机构。车辆变速器尤其是构造为可切换的或自动切换的多档变速器。车桥传动机构尤其是具有差速器并且设置用于将驱动功率从机动车驱动轴分配到机动车车桥上。机动车驱动轴在按计划的运行中以转速和转矩的形式传递该驱动功率并且因此能围绕驱动轴旋转轴线旋转。机动车驱动轴沿该驱动轴旋转轴线的方向(纵向方向)具有纵向延伸尺寸并且正交于该驱动轴旋转轴线(径向方向)具有径向延伸尺寸。该机动车驱动轴具有接纳管构件、推入构件以及连接构件并且至少部分区段地构造为中空轴构件。
在本发明的意义下，接纳管构件应理解为机动车驱动轴的如下部件，该部件设置用于，在事故或沿纵向方向预限定的负载的情况下，推入构件能够被推入到该接纳管构件中、至少部分地被推入到该接纳管构件中。此外，连接构件设置用于，将接纳管构件与推入构件导引转矩地相互连接。因此，关于转矩传递，连接构件布置在推入构件与接纳管构件之间。
此外，机动车驱动轴具有至少两个状态，所述至少两个状态中的其中一个状态是转矩传递状态，在该转矩传递状态下，连接构件与接纳管构件构造用于传递转矩的接纳连接并且与推入构件构造推入连接。因此，在转矩传递状态下，转矩能够从推入构件经由连接构件被传递到接纳管构件上。此外，机动车驱动轴能够被转移到碰撞状态中，这种转移尤其是不可逆转的。在该碰撞状态下，上文提及的连接(推入连接、接纳连接)中的至少一个连接被破坏、尤其是被机动车驱动轴沿纵向方向的负载破坏，并且推入构件沿纵向方向至少部分地被推入到接纳管构件中。
形象地来说，机动车驱动轴这样设计，使得在事故或沿纵向方向预限定的负载的情况下，这两个连接(接纳连接、推入连接)中的至少一个连接失效、优选摩擦-形锁合的轴-毂连接失效，并且因此能实现推入构件到接纳管构件中的伸缩式推入。机动车驱动轴通过这种推入从其转矩传递状态转变成其碰撞状态。优选地，接纳管构件至少部分区段地或完全地构造为中空轴，尤其是以便能够在上文描述的情况(碰撞状态)下接纳推入构件。
尤其是为了能实现这种碰撞状态，接纳管构件具有接纳内直径，并且推入构件具有推入外直径，其中，接纳内直径大于或等于推入外直径。优选地，接纳内直径至少在设置用于推入构件在碰撞状态下被移入到接纳管构件中的区域中大于或等于相应的推入外直径。
此外，为了构造接纳连接或推入连接或两个连接设置有摩擦-形锁合的轴-毂连接。这种连接由现有技术已知。一般地，摩擦-形锁合的轴-毂连接可这样形成，使得仅轴构件或仅毂构件具有用于构造形锁合连接的形锁合区域。具有形锁合区域的该构件则被引入、优选被压入到相应另一个构件中，从而所提及的形锁合区域在所述相应另一个构件中构成(在所述另一个构件中因此尤其是构造另外的形锁合区域)并且这两个构件(轴、毂)形锁合地且摩擦锁合地保持在一起。关于所需要的结构空间，借助这种所谓的摩擦-形锁合的轴-毂连接能实现高的转矩传递能力，尤其是与传统的摩擦锁合的或形锁合的轴-毂连接相比，并且此外与材料锁合的连接相比，借助摩擦-形锁合的轴-毂连接而连接的构件在消除这种连接的情况下能沿机动车驱动轴的纵向方向实现相对简单的移动。
在本发明的一种优选的实施方式中，摩擦-形锁合的轴-毂连接构造为所谓的经滚花的挤压连接、或滚花挤压连接。优选地，滚花挤压连接的形锁合区域借助于所谓的滚花方法产生、即尤其是借助于无切削的改形过程产生。尤其是借助于该改形过程在形锁合区域中发生表面区域的强化和硬化、尤其是冷作强化。为了构造滚花挤压连接，将具有所述形锁合区域的构件引入、优选压入到另一个构件中，并且特别优选地沿纵向方向压入到另一个构件中。在此，在其中被压入具有所述形锁合区域的构件之构件中产生另外的形锁合区域，所述另外的形锁合区域与所述形锁合区域一起构造摩擦-形锁合的轴-毂连接。所述另外的形锁合区域因此尤其是无工具地在压入具有所述形锁合区域的构件时产生。
在一种优选的实施方式中，所述连接构件具有滚花齿部、尤其是在径向外部具有滚花齿部。优选地，滚花齿部通过无切削的改形过程制成、优选通过冷改形加工借助所谓的滚花工具制成。进一步优选地，连接构件在滚花齿部的区域中(尤其是通过对该滚花齿部的成型)在构件表面处具有特定的硬度、所谓的连接接纳硬度。在这种设计方案中，滚花齿部可理解为形锁合区域。为了构造摩擦-形锁合的轴-毂连接，接纳管构件具有接纳连接区域。尤其，该接纳连接区域可(在连接构件被引入到接纳管构件中之后)理解为另外的形锁合区域。
在所述接纳连接区域中，接纳管构件在构件表面处(尤其是在引入连接构件之前)具有特定的硬度、所谓的接纳硬度。在此，连接接纳硬度优选大于接纳硬度。尤其，通过各构件的这种设计能实现：在将连接构件与接纳管构件接合的情况下才在接纳管构件中构造所述另外的形锁合区域，并且借助机动车驱动轴能够传递特别大的转矩，并且此外能够实现有利的碰撞行为。
在本发明的一种优选的实施方式中，在接纳管构件上在径向外部设置有支撑环。该支撑环尤其是沿纵向方向这样布置，使得该支撑环至少部分地或优选完全地覆盖摩擦-形锁合的轴-毂连接。优选地，支撑环相对于接纳管构件具有压配合或优选具有过渡配合。尤其，通过这种支撑环能避免或至少能减弱：接纳管构件在连接构件压入时为了构造所述另外的形锁合区域而扩宽。尤其，通过使用支撑环能够实现特别可靠的摩擦-形锁合的轴-毂连接。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述接纳管构件在接纳连接区域中具有接纳外直径。优选地，该接纳外直径小于接纳内直径。尤其，通过接纳内直径相对于接纳外直径的这种直径分级能够实现机动车驱动轴的特别有利的碰撞行为。
在一种优选的实施方式中，所述推入构件具有滚花齿部、尤其是在径向外部具有滚花齿部。优选地，滚花齿部通过无切削的改形过程制成、优选通过冷改形加工借助所谓的滚花工具制成。进一步优选地，推入构件在滚花齿部的区域中(尤其是通过对该滚花齿部的成型)在构件表面处具有特定的硬度、所谓的推入硬度。在这种设计方案中，滚花齿部可理解为形锁合区域。为了构造摩擦-形锁合的轴-毂连接，连接构件具有连接区域。尤其，该连接区域可(尤其是在引入推入构件之后)理解为另外的形锁合区域。在所述连接区域中，连接构件在构件表面处(尤其是在引入推入构件之前)具有特定的硬度、所谓的连接推入硬度。
在此，推入硬度优选大于连接推入硬度。尤其，通过对各构件的这种设计能实现：在将连接构件与推入构件接合的情况下才在连接构件中构造所述另外的形锁合区域。尤其，通过本发明的这种设计，借助机动车驱动轴能够传递特别大的转矩，并且此外能够实现有利的碰撞行为。
在本发明的一种优选的实施方式中，这两个连接(推入连接、接纳连接)中的其中一个连接构造为材料锁合的连接。尤其，这两个连接中的不构造为摩擦-形锁合的轴-毂连接的这个连接构造为材料锁合的连接。优选地，所述材料锁合的连接构造为焊接连接，并且进一步优选地，连接构件和推入构件或接纳管构件为了构造所述材料锁合的连接相互构造成一件式的。尤其，通过这两个构件相互的材料锁合的连接，能够实现特别好的转矩可传递性。
此外，设置有一种用于制造上文描述的类型的机动车驱动轴的方法。该方法包括以下步骤：
-提供推入构件、接纳管构件和连接构件；
-使至少一个所述构件设有用于构造摩擦-形锁合的轴-毂连接的滚花齿部；
-将设有滚花齿部的构件压入到两个另外的构件之中的其中一个构件中，以用于构造摩擦-形锁合的轴-毂连接；
-将剩余的一个构件与这两个借助于所述摩擦-形锁合的轴-毂连接而连接的构件借助一种连接、优选材料锁合的连接进行连接。
在所述方法的一种优选的实施方式中，将滚花齿部施加到推入构件上。优选地，将该滚花齿部在径向外部施加，并且该滚花齿部设置用于与连接构件构造摩擦-形锁合的轴-毂连接。在推入构件与连接构件之间的摩擦-形锁合的轴-毂连接尤其是在将连接构件压入到推入构件中的情况下才被建立，或通过将连接构件压入到推入构件中才被建立。进一步优选地，将接纳管构件与连接构件材料锁合地连接。尤其，借助本发明的这种设计能够制造如下机动车驱动轴，借助该机动车驱动轴能够传递高的转矩。
在所述方法的一种优选的实施方式中，将滚花齿部施加到连接构件上。优选地，将该滚花齿部在径向外部施加，并且该滚花齿部设置用于与接纳管构件构造摩擦-形锁合的轴-毂连接。在连接构件与接纳管构件之间的摩擦-形锁合的轴-毂连接尤其是在将连接构件压入到接纳管构件中的情况下才被建立，或通过将连接构件压入到接纳管构件中才被建立。进一步优选地，将推入构件与连接构件材料锁合地连接。尤其，借助本发明的这种设计能够制造如下机动车驱动轴，借助该机动车驱动轴能够传递高的转矩。
在所述方法的一种优选的实施方式中，在将连接构件压入到接纳管构件中之前，将支撑环安置到接纳管构件上。优选地，该支撑环在径向外部被安置到接纳管构件上并且沿纵向方向至少部分区段地或优选完全地覆盖摩擦-形锁合的轴-毂连接。借助于这种支撑环能实现：尤其是沿径向方向加固接纳管构件并且由此构造特别能承载的摩擦-形锁合的轴-毂连接。
附图说明
下面依据附图阐述本发明的一些实施方式和特征，附图中：
图1a：以前视图示出推入构件的第一变型方案，
图1b：以侧视图示出推入构件的第一变型方案，
图2：示出连接构件的第一变型方案的透视图，
图3：示出机动车驱动轴的第一变型方案的纵剖视图，
图4：示出连接构件的第二变型方案的透视图，
图5：示出推入管构件的第二变型方案的剖视图，
图6：示出机动车驱动轴的第二变型方案的部分剖视图。
具体实施方式
在图1a中以前视图示出推入构件1a的第一变型方案。在推入构件1a上施加有滚花齿部4，该滚花齿部设置用于构造摩擦-形锁合的轴-毂连接。在图1b中以纵剖视图示出推入构件1a的相同的变型方案，能看出的是，在推入构件1a上施加有滚花齿部4。
在图2中透视地示出连接构件2a的第一变型方案。连接构件2a设置用于，被压上到推入构件1a上并且与该推入构件构造摩擦-形锁合的轴-毂连接。通过这种压上，滚花齿部4(所述滚花齿部构成形锁合区域)在连接构件2a的柱状面5中进行塑造，此时柱状面5形成另外的形锁合区域。在将具有滚花齿部4的推入构件1a压入到连接构件2a中之前，柱状面5具有平滑的表面，通过压入到连接构件2a中才因此产生摩擦-形锁合的轴-毂连接。
在图3中示出机动车驱动轴的第一变型方案的纵剖视图，该机动车驱动轴具有相应属于该变型方案的连接构件2a、推入构件1a和接纳管构件3a。接纳管构件3a借助于焊接连接6与连接构件2a材料锁合地连接。图3中的图示示出处于其转矩传递状态下的机动车驱动轴。在碰撞情况下，在沿纵向方向8的轴向负荷下，摩擦-形锁合的轴-毂连接脱开，并且推入构件1a通过连接构件2a推移到接纳管构件3a中(碰撞状态)。在转矩传递状态下，机动车驱动轴围绕旋转轴线7可旋转地支承。正交于旋转轴线7，机动车驱动轴沿径向方向9延伸。此外能看出的是，推入连接15构造为摩擦-形锁合的轴-毂连接10，该摩擦-形锁合的轴-毂连接在机动车驱动轴从转矩传递状态转变成碰撞状态时不可逆转地脱开，在碰撞状态下，具有推入外直径13的推入构件1a移入到具有接纳内直径12的接纳管构件3a中。在接纳管构件3a与连接构件2a之间存在构造为焊接连接6的接纳连接14。
在图4中示出连接构件2b的第二变型方案的透视图。在该连接构件2b上在径向外部施加有滚花齿部4，该滚花齿部4形成形锁合区域。连接构件2b设置用于，被压入到图5中所示的接纳管构件的第二变型方案中，以便因此构造摩擦-形锁合的轴-毂连接。在接纳管构件3b中布置有柱状面5，该柱状面形成另外的形锁合区域。在将连接构件2b压入到接纳管构件3b中时，所述形锁合区域(滚花齿部4)在所述另外的形锁合区域中(柱状面5)中进行塑造，并且该形锁合区域和该另外的形锁合区域因此形成摩擦-形锁合的轴-毂连接。
在将机动车驱动轴的该变型方案的连接构件2b压入到接纳管构件3b中的情况下，设置有支撑环，该支撑环抵抗接纳管构件朝径向外部(方向9)的变形。支撑环沿纵向方向8布置在摩擦-形锁合的轴-毂连接的区域中。在图5中，以部分剖视图示出经组装的机动车驱动轴。该变型方案的推入构件1b与连接构件材料锁合地连接。机动车驱动轴在其转矩传递状态下能够围绕旋转轴线旋转。在碰撞状态下，在沿纵向方向8的轴向负荷下，摩擦-形锁合的轴-毂连接脱开，并且推入构件1b被移入到接纳管构件中。
附图标记列表
1a 推入构件(第一变型方案)
1b 推入构件(第二变型方案)
2a 连接构件(第一变型方案
2b 连接构件(第二变型方案)
3a 接纳管构件(第一变型方案)
3b 接纳管构件(第二变型方案)
4 滚花齿部(形锁合区域)
5 柱状面(另外的形锁合区域)
6 焊接连接
7 旋转轴线
8 纵向方向
9 径向方向
10 摩擦-形锁合的轴-毂连接
11 支撑环
12 接纳内直径
13 推入外直径
14 接纳连接
15 推入连接

Claims (11)

1.一种机动车驱动轴，所述机动车驱动轴具有：带有接纳内直径(12)的接纳管构件(3a、3b)和带有推入外直径(13)的推入构件(1a、1b)，所述推入外直径(13)小于或等于所述接纳内直径(12)，所述接纳管构件(3a、3b)和所述推入构件(1a、1b)能够围绕一个共同的驱动轴旋转轴线(7)旋转并且沿着所述驱动轴旋转轴线沿纵向方向(8)延伸，并且所述接纳管构件(3a、3b)和所述推入构件(1a、1b)为了传递转矩而相互连接，
其特征在于，
设置有连接构件(2a、2b)；
所述连接构件(2a、2b)借助接纳连接(14)与所述接纳管构件(3a、3b)导引转矩地连接，所述连接构件(2a、2b)借助推入连接(15)与所述推入构件(1a、1b)连接，并且这两个连接之中的至少一个连接构造为组合式摩擦-形锁合的轴-毂连接(10)。
2.根据权利要求1所述的机动车驱动轴，其特征在于，所述摩擦-形锁合的轴-毂连接(10)构造为经滚花的挤压连接。
3.根据前述权利要求中任一项所述的机动车驱动轴，其特征在于，所述连接构件(2b)具有滚花齿部(4)，并且在所述滚花齿部(4)的区域中在构件表面处具有连接接纳硬度，
所述接纳管构件(3b)具有接纳连接区域，所述接纳连接区域设置用于与所述连接构件构造所述摩擦-形锁合的轴-毂连接，所述接纳管构件(3b)在所述接纳连接区域中在构件表面处具有接纳硬度，并且所述连接硬度大于所述接纳硬度。
4.根据权利要求3所述的机动车驱动轴，其特征在于，在所述接纳管构件(3b)上在径向外部设置有支撑环，所述支撑环(11)沿纵向方向至少部分区段地覆盖所述摩擦-形锁合的轴-毂连接(10)。
5.根据权利要求3或4中任一项所述的机动车驱动轴，其特征在于，所述接纳管构件(3b)在所述接纳连接区域中具有接纳外直径，所述接纳外直径小于所述接纳内直径。
6.根据权利要求1或2中任一项所述的机动车驱动轴，其特征在于，
所述推入构件(1a)具有滚花齿部(4)；
所述推入构件(1a)在所述滚花齿部(4)的区域中在构件表面处具有推入硬度；
所述连接构件(2a)具有连接区域，所述连接区域设置用于与所述推入构件构造所述摩擦-形锁合的轴-毂连接；
所述连接构件(2a)在所述连接区域中在构件表面处具有连接推入硬度，并且所述推入硬度大于所述连接硬度。
7.根据前述权利要求中任一项所述的机动车驱动轴，其特征在于，所述接纳连接或所述推入连接构造为材料锁合的连接。
8.一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的机动车驱动轴的方法，所述方法具有以下步骤，
-提供推入构件、接纳管构件和连接构件；
-使至少一个所述构件设有用于构造摩擦-形锁合的轴-毂连接的滚花齿部；
-将设有所述滚花齿部的构件压入到两个另外的构件之中的其中一个构件中，以用于构造摩擦-形锁合的轴-毂连接；
-将剩余的一个构件与这两个借助于所述摩擦-形锁合的轴-毂连接而连接的构件进行连接。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将所述滚花齿部施加到所述推入构件上，并且将所述推入构件压入到所述连接构件中，以便构造所述摩擦-形锁合的轴-毂连接，并且将所述接纳管构件与所述连接部件材料锁合地连接。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将所述滚花齿部施加到所述连接构件上，并且将所述连接构件压入到所述接纳管构件中，以便构造所述摩擦-形锁合的轴-毂连接，并且将所述推入构件与所述连接构件材料锁合地连接。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在将所述连接构件压入到所述接纳管构件中之前，将支撑环安置到所述接纳管构件上。
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