CN111836973A - 用于制造轴-毂连接的方法和具有这种连接的机动车轴 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造轴‑毂连接的方法，该轴‑毂连接用于由轴构件(3)和毂构件(4)组成的连接的机动车轴，在该制造方法中，轴构件(3)和毂构件(4)从未接合的状态转变成接合的状态，在该接合的状态中轴构件(3)和毂构件(4)构成摩擦形锁合的轴‑毂连接，为此轴构件(3)具有带有齿高度H的齿(1)的齿部区域(1)，毂构件(4)具有在未接合的状态中至少部分地或完全地空心柱形的齿部配合区域(2)，该齿部配合区域具有配合区域内径d，为了制造摩擦形锁合的轴‑毂连接，将毂构件(4)沿纵向方向(7)推套到轴构件(1)上并且在该过程中齿部区域(1)在几何结构方面复制到齿部配对区域(2)中，在将毂构件(4)推套到轴构件(3)上时，在毂构件与齿部区域(1)接触之前，齿部配合区域(2)扫过具有定心外径D的柱形的定心区域(8)，所述定心外径D小于配合区域内径d最多0.2mm并且至少0.005mm，所述定心区域(8)具有在纵向方向(7)上的大于1mm的纵向尺寸L。

Description

用于制造轴-毂连接的方法和具有这种连接的机动车轴
技术领域
本发明涉及一种用于利用力锁合的和形锁合的或摩擦形锁合的轴-毂连接制造轴-毂连接的方法和涉及一种具有这种轴-毂连接的机动车轴、所谓的连接的机动车轴。由DE102008011113A1已知一种根据权利要求1的前序部分所述的轴-毂连接。
背景技术
在机动车中通常使用由多个子轴组装成的用于转矩传递的轴，或者在其它情况下，一个构件、优选一个机动车轴与另一个构件持久地连接以用于转矩传递，这种连接的构件借助所谓的轴-毂连接进行连接并且在下面称为连接的机动车轴。DE102008011113A1对于连接的机动车轴提出一种所谓的滚花挤压连接，在这种连接中，两个构件借助形锁合的或者说摩擦锁合的连接结构相互接合并且保持持久地连接。
发明内容
本发明的任务是，提出一种用于制造具有高承载能力的轴-毂连接的方法，以及一种利用该方法制造的连接的机动车轴。所述任务通过一种根据权利要求1的方法，或者说通过一种根据权利要求4的利用该方法制造的机动车轴来解决，本发明的优选的进一步改进方案是从属权利要求的主题。
本发明的基本思想尤其是给出一种用于制造力锁合的和形锁合的轴-毂连接的方法，在该轴-毂连接的制造中较少地形成切屑或不形成切屑。在本上下文中，术语“摩擦形锁合”或者说“力锁合和形锁合”在涉及轴-毂连接时近义地使用。此外，所提出的轴-毂连接有利地可被用于传递转矩的且稳定连接的构件、尤其是机动车轴和稳定器或类似物中。进一步优选地，所提出的轴-毂连接有利地可被用于传递转矩的和稳定连接的构件中，其中为了构造尤其是设置用于传递转矩的连接，焊接方法不是有效的。
本发明涉及一种用于制造轴-毂连接的方法，所述轴-毂连接用于由轴构件和毂构件组成的连接的机动车轴。在该制造方法中，轴构件和毂构件从未接合的状态转变为接合的状态。在所述未接合的状态下，轴构件和毂构件彼此不接触并且因此不能实现从所述构件中的一个到另一个上的转矩传递。在接合的状态下，轴构件和毂构件构造成持久的摩擦形锁合的轴-毂连接。所提出的轴-毂连接尤其是适合于传统的轴-毂连接，其中，不仅轴构件而且毂构件由钢材或铝材制成。此外，所提出的轴-毂连接尤其是也适用于关于轴构件或毂构件的材料而言的所谓的混合连接。
在这种意义上，这样的混合连接可以理解成如下轴-毂连接，在该轴-毂连接中轴构件和毂构件由不同的材料制成，尤其是所述两个构件(轴构件、毂构件)中的一个构件具有钢材作为组成部分或者由钢材制成并且所述另一个构件具有铝材作为组成部分或者由铝材制成或所述两个构件中的一个构件具有钢材或铝材作为组成部分或者由钢材或铝材制成并且另一个构件具有塑料作为组成部分或者由塑料制成。优选地，所述塑料是纤维增强塑料，优选所谓的碳纤维增强塑料(CFK)。在已知的轴-毂连接中，这种混合连接通常通过粘接方法构成。
在本发明的意义中，摩擦形锁合的轴-毂连接可以理解成(尤其是与经滚花的轴的)挤压连接，其优点在于高的静态的传递能力、耐热性以及在节距偏差方面的小的公差灵敏度同时具有高的旋转可靠性。为了制造所述连接，轴构件被轴向地压入到毂构件中(轴构件或毂构件在纵向方向上移动)。所述轴构件尤其是至少基本上构造成旋转对称的构件并且具有对称轴线或者说旋转轴线，该轴构件在按计划的运行中围绕所述对称轴线或者说旋转轴线旋转或者说能旋转。
在本发明的意义中，所述纵向方向可理解成沿轴构件的对称轴线或旋转轴线的方向。
轴构件具有齿部区域，该齿部区域尤其是借助切削剥离的或无切屑的制造方法并且优选通过所谓的滚花设置到轴构件上。
优选具有钢作为组成部分或者由钢制成的轴部件以径向的覆盖沿纵向方向压入到较软的毂构件、例如由铝、塑料或“软质”钢制成的毂构件中。将轴构件压入到毂构件中引起，毂构件的齿部配合区域根据轴构件的齿部区域的几何形状通过切削的或变形的接合过程啮合。此外，轴构件在齿部区域中的强度、尤其是硬度大于毂构件在齿部配合区域中的强度、尤其是硬度，以便能够实现所述接合过程。
因为用于制造齿部配合区域的工具(在当前情况中通常是轴构件)和与齿部配合区域构成轴-毂连接的接合件是相同的，所以原则上排除了节距偏差。这实现至少接近100％的承载份额和相应高的传递能力。这种摩擦形锁合的轴-毂连接由现有技术作为所谓的滚花挤压连接基本上已知。
为了构造摩擦形锁合的轴-毂连接，轴构件具有带有齿高度H的齿的齿部区域，这些齿在轴构件上沿径向方向在齿根圆直径Df与齿顶圆直径Da之间延伸。
毂构件具有在未接合的状态中至少局部地或完全空心柱形的齿部配合区域，该齿部配合区域具有配合区域内径d。齿部区域的齿顶圆直径Da大于所述配合区域内径d。为了构造摩擦形锁合的轴-毂连接，将毂构件沿纵向方向、尤其是作为沿齿部区域的对称轴线的纵向方向推套到轴构件上。在这样推动时，轴构件的齿部区域在几何结构方面复制在毂构件的齿部配合区域中，轴构件和毂构件由此摩擦形锁合地相互连接。
研究表明，在已知的轴-毂连接中，在这样推动时可能出现轴构件和/或毂构件上的齿折断，从而利用所述轴-毂连接的承载能力、尤其是可传递的转矩比在没有折断的齿的连接中更小。为了减少或优选避免齿折断，在将毂构件推套到轴部件上时，在齿部配合区域接触齿部区域之前，齿部配合区域扫过柱形的定心区域。所述柱形的定心区域具有定心外径D。所述定心外径D这样选择，使得D小于配合区域内径d最多0.2mm并且最少0.005mm。此外，该定心区域在纵向方向上具有大于1mm的纵向尺寸L。
此外能够实现，定心区域可以被划分成多个子区域，这些子区域优选具有1mm的累积的长度或者彼此间隔开至少1mm，并且因此在本发明的意义上产生至少1mm的长度L。通过定心区域这样的扫过可以实现齿在齿部配合区中更好的成形并且因此实现轴-毂连接的更高的承载能力。
在本发明的一种优选的实施形式中，在将毂构件推套到轴构件上时，齿部区域扫过纵向尺寸L，其中，L大于或等于2mm。尤其是利用这种纵向尺寸L可以实现毂构件相对于轴构件的特别好的定心并且因此可以改善轴-毂连接的承载能力。
在本发明的一种优选的实施形式中，所述定心外径D这样选择，使得D小于配合区域内径d至少0.005mm并且优选至少0.01mm，并且小于d最多0.25mm并且优选小于d最多0.1mm。尤其是以直径D和d的这种选择可以实现毂构件相对于轴构件的特别好的定心并且因此可以改善轴-毂连接的承载能力。
此外，设置有连接的机动车轴，即由多个元件组装成的构件，该构件设置用于在机动车中传递转矩，其中，该连接的机动车轴具有如下轴-毂连接，该轴-毂连接利用前述类型的制造方法制成。这种连接的机动车轴的特征在于，齿在齿部配合区域中无切屑地或几乎无切屑地通过齿部区域成形并且此外不出现或仅在很小的范围内出现具有齿部区域或齿部配合区域的齿折断。
在本发明的一种优选的实施形式中，毂构件在齿部配合区域的区域中具有20倍H或小于20倍H、优选15倍H或小于15倍H、特别优选10倍H或小于10倍H的齿部壁厚。
在本发明的意义中，毂构件在齿部配合区域的区域中至少局部地构造成具有所谓的齿部壁厚作为壁厚的管状构件。齿在齿部配合区域中在毂构件中成形时，可能出现径向的力，所述力可能导致毂构件在该区域中的尤其是径向的变形，尤其是当毂构件在齿部配合区域中的壁厚很小时，其中，在本发明的意义上20倍H小或小于20倍H。
尤其是为了避免或至少减小这种径向变形，即正交于纵向方向的变形，毂构件在齿部配合区域中在径向外部优选具有支撑环，该支撑环在纵向方向上完全地或部分地覆盖齿部配合区域并且安装到其上。优选地，支撑环借助过渡配合或压配合安装到毂构件上。尤其是通过这种支撑环能够改善摩擦锁合的轴-毂连接的承载能力。
在本发明的一种优选的实施形式中，轴构件的齿部区域具有齿根圆直径Df，其中，Df小于定心直径D。研究表明，通过这种设计方案可以在毂构件的配合齿区域中实现齿的特别好的成形。
附图说明
下面借助附图描述本发明的各个特征和实施形式，在此：
图1示出轴构件和毂构件在未接合的状态下的部分剖视图。
具体实施方式
在图1中以部分剖视图示出轴构件3。在轴构件3上设置有齿部区域1，该齿部区域具有多个齿10。这些齿10在齿根圆直径Df与齿顶圆直径Da之间沿径向方向11、即分别正交于对称轴线6延伸并且具有齿高度H。轴构件3在按计划的运行中能围绕对称轴线或者说旋转轴线6旋转，尤其是用于将转矩传递到毂构件4上。
为了能够在制造时在首先空心柱形的齿部配合区域2中形成齿10，齿部区域1至少在齿10的区域中具有比齿部配合区域2更高的硬度。在毂构件4上，在径向外部安装有支撑环5。齿在齿部配合区域2中成形时，支撑环5防止毂构件4的径向变形。齿部壁厚9相对于齿高度H来说是小的，因此毂构件在该区域中通过支撑环5加强。
为了形成摩擦形锁合的轴-毂连接，将毂构件4连同支撑环5沿纵向方向7经由具有长度L的定心区域8推套到轴构件3上。在此，毂构件4以配合区域内径d首先扫过具有定心直径D的定心区域8，在扫过定心区域8时，毂构件4对准轴部件3。在继续推动毂构件4时，齿1在齿部配合区域2中塑形，轴构件3因此是用于在毂构件4中制造齿部的工具，同时也是与该齿部接合的接合件，并且尤其是由此可实现该轴-毂连接的高承载能力。
附图标记列表
1 齿部区域
2 齿部配合区域
3 轴构件
4 毂构件
5 支撑环
6 轴构件和毂构件的对称轴线
7 纵向方向
8 定心区域
9 齿部壁厚
10 1的齿
11 径向方向
Df 1的齿根圆直径
Da 1的齿顶圆直径
D 定心外径
d 配合区域内径
L 8的纵向尺寸

Claims (6)

1.用于制造轴-毂连接的方法，所述轴-毂连接用于由轴构件(3)和毂构件(4)组成的连接的机动车轴，在该制造方法中，所述轴构件(3)和所述毂构件(4)从未接合的状态转变成接合的状态，在该接合的状态中所述轴构件(3)和所述毂构件(4)构成摩擦形锁合的轴-毂连接，为此所述轴构件(3)具有带有齿高度H的齿(1)的齿部区域(1)，并且所述毂构件(4)具有在未接合的状态中至少部分地或完全地空心柱形的齿部配合区域(2)，所述齿部配合区域具有配合区域内径d，其中，为了制造摩擦形锁合的轴-毂连接，将所述毂构件(4)沿纵向方向(7)推套到所述轴构件(3)上并且在该过程中所述齿部区域(1)在几何结构方面复制到所述齿部配对区域(2)中，
其特征在于，在将所述毂构件(4)推套到所述轴构件(3)上时，在该齿部配合区域接触所述齿部区域(1)之前，该齿部配合区域(2)扫过具有定心外径D的柱形的定心区域(8)，其中，所述定心外径D小于配合区域内径d最多0.2mm并且至少0.005mm，并且所述定心区域(8)具有在纵向方向(7)上的大于1mm的纵向尺寸L。
2.用于制造连接的机动车轴的方法，其特征在于，L大于或等于2mm。
3.用于制造连接的机动车轴的方法，其特征在于，D从相对于配合区域内径d的范围中选择，使得D小于d至少0.01mm并且D小于d最多0.1mm。
4.根据权利要求1至4中任一项所述的方法制造的连接的机动车轴。
5.根据权利要求4所述的连接的机动车轴，其特征在于，所述毂构件(4)在所述齿部配合区域(2)的区域中至少局部地具有20倍H或小于20倍H的齿部壁厚(9)，并且在所述毂构件(4)上在所述齿部配合区域(2)中在径向外部安装有支撑环(5)，该支撑环在纵向方向(7)上完全地或部分地覆盖所述齿部配合区域(2)。
6.根据权利要求4或5所述的连接的机动车轴，其特征在于，所述齿部区域(1)具有齿根圆直径Df并且Df小于定心直径D。
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