CN112789422A - 轴组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轴组件，轴组件包括：具有转动轴线(B)的中空轴(3)和毂体(4)，中空轴与毂体(4)力配合地连接，其中，在横截面中观察，中空轴(3)具有周向闭合的壁部(5)，壁部具有沿周缘分布的多个支撑部段(6)和弹簧部段(7)，支撑部段与毂体(4)贴靠接触，弹簧部段与毂体(4)的内周面间隔开，其中，弹簧部段(7)的内表面区域以比支撑部段(6)的内表面区域小的直径围绕转动轴线(B)，其中，壁部(5)具有沿周缘可变的厚度(d5)，其中，在支撑部段(6)中的壁厚(d6)小于在支撑部段(7)中的壁厚。

Description

轴组件

本发明涉及一种具有轴和毂的连接组件，该连接组件尤其用于机动车辆的电机。

由DE 10 196 24 048已知一种生产轴和毂的摩擦连接的连接部的方法。为了在联结到一起时避免表面损伤，构件之一通过施加力而塑性地、椭圆形或多边形地变形，然后通过施加另一个力使椭圆形或多边形的构件尽可能弹性地变圆，在保持所述另一个力的情况下装配该构件，接着取消所述另一个力，使得圆形的构件回弹到椭圆或多边形的形状中，使得各构件借助压配合相互连接。

从DE 10 2010 047 445 A1已知一种轴-毂连接。轴在插入毂中的区域中具有作为外轮廓的波纹状布型(波纹状轮廓)。毂的开口在轴插入到其中的区域中具有作为内轮廓的中空布型(中空轮廓)。轴的外轮廓和毂的内轮廓在装配位置中、在其整个周缘上相对于彼此具有缝隙间隔。在轴和毂相对彼此转动一个角度的功能位置中，轴和毂在至少两个接触区域中彼此接触。

由DE 102 24 477 A1已知一种可脱开的轴-毂连接，该轴-毂连接包括在轴与毂之间的多个公差补偿装置。公差补偿装置包括在轴或毂的周缘上均匀地分布的并且与该轴或毂固定(牢固)连接的多个凸片，多个凸片分别具有在预张紧的作用下贴靠在毂或轴上的弹性臂。

由DE 10 2010 039 008 A1已知一种转子和用于该转子的生产方法。转子具有转子轴和沿着纵向部段围绕转子轴布置的叠片组。转子轴沿着纵向部段具有第一表面区域以及第二表面区域，第一表面区域的形状描绘出圆柱体，第二表面区域通过结构元件形成，结构元件关于转子轴线径向外突出升高到第一表面区域之上。

从DE 195 21 755 C1已知一种用于可脱开地连接两个构件的连接系统。为此，一个构件在连接过程期间暂时变形，使得有效的周缘轮廓以预先给定的间隙与另一构件的对应的周缘轮廓对应。在两个构件定位之后，通过至少部分地复原变形产生两个有效的周缘轮廓的固定的压力贴靠。

由WO 99/65643 A1已知一种用于产生中空体与轴杆之间可脱开的连接的方法。在此，中空体通过径向压力弹性变形，使得有效的周缘轮廓以预先给定的间隙与轴杆的对应有效的周缘轮廓相对应，从而两个部件可插接到彼此之中。在将两个构件插接在一起之后，通过减小径向压力使中空体弹性回复变形，从而产生压力连接。

从DE 10 2015 012 912 A1中已知一种用于电机的转子，转子具有转子轴和形状配合地紧固在转子轴处的多个层合件组。转子轴在层合件组的区域中通过形状配合元件在横截面中构造为非圆形的。

由DE 10 2016 202 416 A1已知一种用于电动机的转子的转子轴组件。该组件具有用于接纳转子体的中空轴和布置在中空轴中的冷却体。

由DE 10 2016 215 760 A1已知一种用于机动车辆的电机的转子。转子具有中心轴和布置在两个保持盘之间的叠片组。

由DE 10 2010 215 979 A1已知一种具有转子轴和叠片组的转子。转子轴具有外表面，外表面具有由轴向延伸的多个材料凹部构成的布型，叠片组以对应的结构形状配合地接合到所述多个材料凹部中。

从DE 10 2008 043 488 A1已知一种具有实心轴和毂构件的轴-毂构件。实心轴具有硬化的边缘层并且在部分区域中变形使得实心轴具有多个径向突出区域和压入区域(凹入区域)。

已知毂体以压配合紧固在轴上，从而可以在所述部分之间传递转矩。根据技术要求，轴和毂的相应的直径在此必须以高精度制成。在轴和轮毂的连接组件高转速的情况下，可能发生压配合力减小。

本发明的目的是，提出一种具有轴和毂的连接组件，所述连接组件即使在高转速的情况下也确保了安全的连接并进而确保可靠的转矩传递，连接组件此外具有高使用寿命并且能简单且便宜地制造。

为了解决该问题，提出了一种轴组件，包括：具有转动轴线的中空轴和与中空轴力配合地连接的毂体，其中，中空在横截面中观察具有周向闭合的壁部，壁部具有沿周缘分布的多个支撑部段和弹簧部段，支撑部段与毂体贴靠接触，弹簧部段与毂体的内周面间隔开，其中，弹簧部段的内表面区域位于比支撑部段的内表面区域更小的围绕转动轴线的半径上。在此特别规定，壁部沿周缘具有可变的厚度，其中，支撑部段中的厚度优选地小于弹簧部段中的厚度。

一个优点是，通过具有周向分布的支撑部段和弹簧部段的中空轴的设计构造产生了挤压结合，该挤压结合也可补偿较大的公差或由运行引起的变形。在毂体与中空轴之间由于挤压结合而形成力配合连接，该连接设计成使得在所有运行条件下在轴组件的整个使用寿命期间可靠地传递期望的转矩。由于周向分布的弹簧部段，这些力沿周向方向和沿径向方向作用到相应地位于它们之间的支撑部段上，这些支撑部段因此弹性地压靠毂体的接触面。由此，中空轴整体上作为径向的波形弹簧起作用，该波形弹簧即使在毂体弹性变形的情况下也继续将径向力施加到毂体上。由此，以有利的方式提供一种轴与毂之间的几何形状平衡，用于补偿尺寸偏差和位置偏差以及由热引起和/或离心力引起的变形。由于轴管的径向弹性的弹力作用，始终在轴管的支撑部段与毂体的接触面之间形成可靠的摩擦接触，从而能使处于接触中的表面的制造公差保持得相对较粗。尤其是，可以省去对轴的外表面和/或毂体的内表面的磨削加工。轴的沿周缘变化的壁厚以有利的方式导致机械应力的特别均匀的分布并由此导致更大的径向柔性或是弹性作用。由此，可补偿毂的由温度引起和由转速引起的径向扩张直至高转速。在此，相对低的机械应力引起轴或毂的较小的负载，使得轴或毂具有长使用寿命。

除了根据本发明形成的、在轴管与毂体之间的力配合的连接之外，也可可选地设置形状配合的连接和/或材料配合(物质键合)的连接，该连接优选地可布置在支撑部段的区域中。

毂体优选地压装到中空轴上，从而在轴与毂之间产生力配合(摩擦配合)的连接。毂体尤其可以以纵向挤压结合或横向挤压结合与中空轴连接。为了产生纵向挤压结合，在高轴向力的情况下将毂压到轴座上。为了制造横向挤压结合，在装配之前加热毂和/或冷却轴。由此毂扩宽或轴收缩，从而实现了具有减小的力影响的两个部分的联结(接合)。在接着的温度平衡中设置挤压，其中，表面粗糙度最大程度地得到保持。由此产生了比在纵向挤压结合的情况下更牢固的配合。中空轴可以在装配之前具有至少为0.1Rz(微观不平度十点高度)和/或直至1000Rz，特别是从1.0Rz至100Rz的表面粗糙度。这同样适用于毂体的表面粗糙度，其可以为至少0.1Rz和/或直至1000Rz，尤其是从1.0Rz至100Rz。

中空轴的壁部优选沿周缘具有可变的厚度，其中，在圆周上恒定的壁厚原则上也是可能的。通过沿周缘对应设计构造的壁厚，可以根据技术要求设置轴与毂之间起作用的应力。在此，在轴具有可变壁厚的轴组件中的应力明显小于在轴具有恒定壁厚的可比的轴组件中的应力(在具有相同强度的相同材料的情况下)。

根据一实施形式，中空轴的壁部设计构造为使得支撑部段的最小内半径大于弹簧部段的最小的内半径。换言之，支撑部段形成壁部的绝对最大值(部)，而位于它们之间的弹簧部段形成绝对最小值(部)。在横截面中观察，不仅空心轴的外表面而且内表面具有尤其为多边形的形状。这适用于空心轴的未装配状态和/或装配状态。

技术上看，弹簧部段分别在两侧(沿每个周向方向)对应于以单个负载加载的弯曲梁。通过对应地设计构造弹性部段的几何形状关系(比例)，如厚度、弯曲和/或周向长度，可以按需设置空心轴的弹性特性并因此设置由此产生的中空轴的弹簧特性(曲)线，以及由此又设置轴与毂之间的径向弹性的挤压结合。在此，弹簧特性曲线可设计为或设置为递增的，即，随着弹簧行程增加而弹簧力逐渐增大的；为递减的，即，随着弹簧行程增加而弹簧力逐渐减小的；或为线性的，即，在弹簧行程上弹簧力恒定。弹性部段可具有凸出的内表面、凹入的内表面、平直的内表面和/或它们的组合。

在具有较厚的壁部和/或在沿周向方向相邻的两个支撑部段之间的相应的弹性部段的自由弯曲长度较短的中空轴的设计构造中，以较大的径向预张紧力产生较高的刚度。在具有较薄的壁部和/或在沿周向方向相邻的两个支撑部段之间的相应的弹性部段的自由弯曲长度较长的中空轴的构造中，以较小的径向预加载力产生较低的刚度。

支撑部段或弹性部段的数量和延伸(量)也对弹性性能具有影响，并因此也对轴与毂之间的挤压结合有影响。优选地，中空轴具有沿周缘交替布置的三个支撑部段和三个弹簧部段。由此得到轴与毂的良好定心和相互支撑。然而，应理解的是，其它数量也是可能的，例如两个、四个、五个、六个或更多个支撑部段或弹性部段，其中，出于定心(对中)的原因，奇数数量是优选的。支撑部段或弹性部段优选地、沿周缘规则分布地布置，使得对应地沿周缘产生均匀的力配合的连接。

根据一种可能的实施形式，支撑部段在横截面中观察分别在至少5°、优选地至少30°的角度范围上延伸。替代地或补充地，支撑部段在横截面中观察可相应在直至115°、优选地直至90°的最大角度范围上延伸。

在横截面中观察，弹簧部段可分别在至少5°、优选地至少30°的角度范围上延伸。替代地或补充地，在横截面中观察，弹簧部段可分别在直至115°、优选地直至90°的最大角度范围上延伸。

根据可能的设计构造，弹簧部段可设计构造为使得其在毂体的已装配状态中基本上经受压应力。为此，通过针对性地设置具有变化的壁厚的轴的几何形状形式，使得可以这样设置轴中的负载，从而可以通过由于法向应力而产生的压应力来沿切向方向的补偿由于切向弯曲产生的、对于失效特别有害的拉应力。特别地，为了使应力特别有利地分布在支撑部段中，壁部在支撑部段中可具有比在弹簧部段中更小的厚度。在此，弹簧部段的最大厚度例如可以是支撑部段的最小厚度的至少1倍、特别是至少1.2倍、优选地至少1.5倍那么大。根据一种可能的改型，壁厚可以构造为在支撑部段内沿周向方向可变。在此，在相应的支撑部段的中心区域中的壁厚优选地比在支撑部域的端部区域(沿每个周向方向)的壁厚更薄，所述端部区域过渡到对应相邻的弹性部段中。

支撑部段优选具有与毂体的内轮廓相适应的外轮廓，外轮廓尤其是圆柱形的。因此，在支撑部段的整个周向长度上提供面贴靠并且由此提供与毂体的摩擦接触。也可能的是，中空轴的外轮廓在未装配的状态中在支撑部段的周缘区域中具有绝对最大值(部)，并且支撑部段在联结过程中从绝对最大值(部)出发沿两个周向方向面状地贴靠到毂体的圆柱形内轮廓。在装配状态中，中空轴的内周面在弹簧部段的周缘区域中相比于在支撑部段的周缘区域中具有到转动轴线更小的距离。

各弹簧部段可分别从沿周向方向与其邻接的支撑部段出发具有相对于假想的环形线持续增加的径向间距，该假想的环形线具有支撑部段的外周面或毂体的内周面的半径。

根据一个优选的实施形式，中空轴设计成使得对于中空轴的径向弹簧行程(s)适用：

其中，R3_最大是未装配状态中的轴的最大半径；R3_最小是在最大径向-弹性压缩状态中的轴的最大半径；D_3a是在未装配状态中的轴的最大半径(R3_最大)的两倍；E是轴的弹性模量；A是轴的横截面积；μ是轴的横向收缩数；R_p0.2是轴的材料的屈服极限。中空轴的弹簧行程例如可设置为大于所给出的公式表达项的1.1倍、特别是也大于公式表达项的1.2倍。在此适用的是，弹簧行程越大，用于在轴和毂之间补偿尺寸偏差和位置偏差以及由热引起和/或离心力引起的变形的可实现的几何形状平衡越大。

替代地或补充地，中空轴可构造为使得对于中空轴的弹簧刚度(k3)适用：

其中，F_径向是轴与毂体之间在装配状态中的有效径向力；U₃₄是在轴的最大外直径D_3a与毂体的最小内直径D_4i之间在未装配状态下的有效过盈(量)；E是轴的弹性模量；l₃₄是轴与毂体之间的联结面的长度；D_3a是轴在未装配状态中的最大半径R3_最大的两倍；而μ是轴的横向收缩数。弹簧刚度例如可小于所给出的公式表达项的0.9倍，尤其也小于公式表达项的0.8倍。在此，较小的弹簧刚度导致在轴与毂之间的接触区域中对应较小的负载。

轴组件原则上可用于转矩在毂体与轴体之间传递的任意的应用场合。例如，中空轴可构造为用于电动机的电动机轴，其中，毂体在该情况下可具有由多个转子叠片构成的转子叠片组。在此，轴组件由于中空轴的径向的弹性作用可在例如1500转/分钟和更高的转速时也确保与毂的可靠的、力配合(摩擦配合)的连接。

中空轴可具有轴管以及在端部处连接于其的两个轴颈元件。至少一个轴颈元件可具有用于与轴管的端部部段连接的连接部段，其中，连接部段的周缘轮廓优选适应于轴管的对轮廓(相对轮廓、反轮廓)，从而轴颈元件和轴管形状配合地接合到彼此之中。连接部段可以插入到轴管中，其中，在这种情况下，周缘轮廓是与轴管的相对(相同)的内轮廓相适应的外轮廓。替代地，连接也可相反地构造，其中，连接部段的内轮廓形状配合地接合到轴管的外轮廓中。

下面根据附图阐释优选实施形式。附图中示出：

图1A以三维视图示出根据本发明的轴组件的第一实施形式；

图1B以横截面示出了图1A所示的轴组件；

图1C以横截面中的详视图示出了图1A所示的轴组件中的中空轴；

图1D以三维视图示出图1A和1C所示的中空轴；

图1E以立体分解图示出图1D所示的中空轴；

图1F以组装期间的立体图示出了图1D所示的轴组件；

图2示出了与根据现有技术的轴组件相比或者与周缘上具有恒定壁厚的轴组件相比，根据本发明的、沿周缘具有可变的壁厚的轴组件可传递的最大转矩关于转速的图表；

图3A以横截面示出根据本发明的轴组件的略微改变的实施方式；

图3B以具有进一步的细节的放大图示出了图3A所示的轴组件的中空轴；

图4A以横截面示出了根据本发明的轴组件的另一实施形式；

图4B以立体图示出图4A所示的轴组件的中空轴；

图4C以立体分解图示出图4A所示的中空轴；

图5以横截面示出根据本发明的轴组件的另一实施形式；

图6以横截面示出根据本发明的轴组件的另一实施形式；

图7以横截面示出根据本发明的轴组件的另一实施形式；以及

图8以横截面示出根据本发明的轴组件的另一实施形式。

下文一同描述的图1A至1E示出了根据本发明的第一实施形式的轴组件2。轴组件2包括中空轴3和毂体4，它们彼此力配合(摩擦配合)连接。两个构件3、4的力配合连接特别是借助挤压结合实现，其中，可以使用纵向挤压结合或横向挤压结合。

在横截面中观察(从横截面看)，中空轴3具有周向闭合的壁5，壁5具有沿周缘分布的多个支撑部段6和与其沿周向方向交替的弹簧部段7。在毂体4的已装配的状态中，弹簧部段7被弹性预张紧，使得它们沿周向方向和径向方向对沿周向方向位于它们之间的支撑部段6进行加载。由此，支撑部段6在径向预紧力下与轮毂体4力配合地贴靠接触，从而在轴与轮毂之间可传递转矩。

优选地，弹性部段7和支撑部段6分别构造为彼此相同，并且特别是相应地对称。弹性部段7分别从中心区域出发沿每个周向方向形成以单个负载加载的弯曲梁，所述中心区域居中地位于沿周缘方向相邻两个支撑部段6之间。通过弹性部段7的几何形状比例的对应的设计构造，如厚度、弯曲和/或周长，能够根据在转速和转矩方面的技术要求设定弹性特性并由此设定轴3与毂4之间的挤压结合。

中空轴的壁部5特别构造为使得中空轴3的内周面10在横截面中观察(从横截面看)在支撑部段6的周向区域中具有距转动轴线B的最大间距并在弹簧部段7的周向区域中具有距转动轴线B的最小间距。在此，支撑部段6的最小内半径r6可大于弹簧部段7的最小内半径r7。即，支撑部段6形成壁部5的绝对最大(部)，而位于它们之间的弹簧部段7形成绝对最小(部)

在横截面中观察，支撑部段6以支撑面8在一定的周向延伸(段/范围)上与毂体4的内表面9贴靠接触。在此，通常适用的是，支撑部段6或弹性部段7的数量和延伸量影响弹性性能并且因此影响轴3与毂4之间的挤压结合的预张紧力。支撑部段6具有与毂体4的内轮廓9相适应的外轮廓8，其中，毂体4的内轮廓9在此是圆柱形的。

中空轴3构造为使得支撑部段6在组件的未装配状态中具有最大外半径R6_最大，其大于毂4的内半径r4。在此，最大外半径R6_最大应理解为从转动轴线B延伸到支撑部段6的表面上的与该转动轴线在径向上最远离的点的半径。由支撑部段6的最大外半径R6_最大产生的轴3的最大外半径用R3_最大表示。支撑部段6的外轮廓可具有从最大半径R6_最大偏离的外半径R8，其在毂的未装配状态中尤其还可稍小于毂4的内半径r4。各弹簧部段7能分别从沿周向方向与其邻接的支撑部段6出发具有相对于通过支撑部段的最大(部)的假想的半径为R6_最大的环形线K或相对于毂4的具有内半径r4的圆柱形内表面9的持续增大的径向间距。

尤其在图1B和1C中可见，中空轴3在当前实施形式中具有三个支撑部段6和三个弹簧部段7，所述支撑部段和弹簧部段沿周缘交替地且规则地分布。由此产生了轴和毂的良好的定心(对中/居中)和相互支撑。通过具有三个支撑部段和三个弹簧部段的设计构造，得到了围绕转动轴线B的120°的相应的分度。在横截面中观察，支撑部段6分别在尤其为围绕转动轴约60°至90°的角度范围α6上延伸，或者在所述的角度范围上与毂4的内表面9贴靠接触。在横截面中观察，在毂4的装配状态中相对于毂无接触的弹簧部段7对应地沿周缘方向相应在约30°至60°的角度范围α7上延伸。然而，应理解的是，轴3也可具有不同于三个数量的贴靠部段6和弹簧(弹性)部段7，由此，相应地可以具有其它周长。

尤其在图1C中可见的是，中空轴3的壁部5具有沿周缘可变的厚度d5。在此，支撑部段6中的平均壁厚和/或最小壁厚d6小于弹簧部段7中的平均壁厚和/或最小壁厚d7。在本实施形式中，弹簧部段7的壁厚d7沿周向方向基本上是恒定的，其中，可变的曲线(分布/走向)也是可能的。支撑部段6的壁厚d6沿周向方向也基本上是恒定的。在支撑部段6和弹簧部段7之间分别形成具有沿周向方向可变的壁厚的过部渡段18，其中，壁厚在该过渡部段18中尤其是连续变化的。弹簧部段7的最大壁厚和/或平均壁厚d7优选地为支撑部段6的最小壁厚d6的至少1.5倍。

如尤其从图1E中可知的，中空轴3包括轴管11以及在端部12、12‘处连接的两个轴颈元件13、13‘。轴颈元件13、13‘分别具有连接部段14、14‘，其外轮廓与轴管11的内轮廓15相适应。轴颈元件13、13‘被压入到轴管11的端部中并与其形成形状配合且力配合(摩擦配合)的连接，其中，其它的连接形式、如材料配合(物质键合)的连接(焊接)同样是可行的。轴管11能与设置在其中的弹簧部段7例如通过拉拔、内部高压变形或径向锻打或旋转锻造来生产。在拉拔时，通过拉拔工具拉拔具有恒定壁厚的圆形的初始管，该拉拔工具使轴3的横截面轮廓成型并在必要时设置沿周缘变化的壁厚。通过针对性地设置拉拔过程和退火过程，能够调整轴3的强度，使得紧接着不需要硬化。

中空轴的表面粗糙度在装配之前可在0.1Rz与1000Rz之间，尤其是在1.0Rz与100Rz之间。这对于毂体的表面粗糙度也适用。

中空轴可设计构造成使得其径向的弹簧(弹性)行程s3大于：

并且/或者，其弹簧刚度k3小于：

在此适用的是，轴3和毂4之间的可能的几何形状补偿随着弹簧行程s3的增加而增加，并且轴和毂之间的接触区域中的负载随着弹簧刚度k3的降低而对应地降低。

在图2中，以图表方式示出了与具有恒定壁厚的圆形中空轴的轴组件202(线L202)或与具有恒定壁厚的多边形中空轴的轴组件102(线L102)相比，借助根据本发明的轴组件2可传递的最大转矩关于转速的关系(线L2)。

可以看出，在具有圆形的、带有壁厚恒定的中空轴的轴组件202中，最大可传递的转矩M_最大随着转速n的增加而显著减小(曲线202)。与此相比，在具有恒定壁厚的多边形的中空轴的轴组件102的情况下，最大可传递扭矩M_最大曲线L102较平缓地下降。因此，即使在较高转速的情况下也还可以传递高转矩。根据本发明的轴组件2可实现最好的结果，轴组件2的中空轴沿周缘具有可变的壁厚。借助所属的特性(曲)线L2可看出，该特性(曲)线沿朝更高的转速n的方向基本上更平缓地下降。由此以有利的方式产生了用于传递所需的高转矩的更高的转速容量。这通过周向分布的弹簧部段7将弹簧力施加到相应地位于它们间的支撑部段6上来实现，支撑部段6由此被压靠到毂体4的接触面上。在此，轴的沿周缘可变的壁厚支持均匀的应力分布，这导致特别强的径向的弹簧作用。因此，实现了特别大的几何形状补偿以补偿尺寸偏差和位置偏差以及轴3与毂4之间的由热引起和离心力引起的变形，从而即使在高转速的情况下也保持构件3、4之间的可靠的力配合的连接。

下文将一起描述的图3A和3B以稍微修改的实施形式示出了根据本发明的轴组件2。这在很大程度上对应于根据图1和2的实施形式，因此关于共同点参考以上的描述。相同的或彼此对应的细部在此具有与图1中相同的附图标记。

区别在于弹簧部段7的形状，其具有略小的周向延伸(量/范围)α7并且向内较弱成形。对应地，支撑部段6具有比上述实施形式稍大的周向延伸部(量/范围)α6。在这种情况下，由此导致中空轴3具有更高的刚度，这对应地导致在轴3与毂体4之间的挤压结合中更大的力。

下文共同描述的图4A至4C示出了在另一实施形式中的根据本发明的轴组件2。其在很大程度上对应于根据图1至3的实施形式，因此关于共同点参考以上的描述。在此，相同的或彼此对应的细节具有与图1至3中相同的附图标记。

在根据图4的本实施形式中，中空轴3的壁部5具有沿周缘可变的厚度d5。在此，支撑部段6中的平均壁厚和/或最小壁厚d6小于弹簧部段7中的平均壁厚和/或最小壁厚d7。在本实施形式中，弹簧部段7构造为直的。弹簧部段7的壁厚沿周向方向基本上是恒定的，其中，可变的轮廓(曲线)也是可能的。支撑部段6的壁厚在与弹簧部段7连接的端部区域中沿周向方向是可变的，尤其是具有连续的过渡。在此，在横截面中观察，壁厚d6在相应的支撑部段6的中心区域中比在支撑部段的端部区域中(沿每个周向方向)更薄，所述端部区域过渡到相应相邻的弹性部段7中。弹簧部段7的最大壁厚和/或平均壁厚d7至少是支撑部段6的最小壁厚d6的1.5倍。在毂4的装配状态中相对于毂4无接触的弹簧部段7的周向延伸(段/范围)在该实施形式中优选在30°至60°之间。在装配状态中与毂4贴靠接触的支撑部段6的周向延伸(段/范围)对应地在60°至90°之间。

如特别从图4C中可见的，中空轴3包括轴管11以及在端部12、12‘处连接于该轴管的两个轴颈元件13、13‘。轴颈元件13、13‘分别具有用于与轴管11连接的连接部段14、14‘以及用于将轴可旋转地支承在位置固定的构件中的轴承部段19、19‘。连接部段14、14‘构造为法兰状，并在端面侧上连接到轴管11的所属的端面处并与其牢固连接。该连接尤其可借助焊接材料配合(物质接合)地完成。轴颈元件13之一具有用于与连接构件(未示出)抗旋转地连接的轴齿部，其中，应理解的是，根据应用的情况，另一轴颈元件13‘也可设计构造为对应具有轴齿部。本实施形式的另一个特点在于中空轴3的端部部段有圆锥形的外表面21。圆锥形的外表面21使得毂体4的装配简单，毂体4被轴向压装到中空轴3上以进行连接。

在图5中示出了在另一实施形式中的根据本发明的轴组件2。其在很大程度上对应于根据图4的实施形式，就这方面而言参考对它的描述。在此，相同或彼此对应的细节具有相同的附图标记。

在根据图5的本实施形式中，弹簧(弹性)部段7设计构造为具有凹入的内表面11，或者沿周向方向连接的过渡部段18之间总体上凹入地弯曲。外表面对应是凸出的。此外，在本实施形式中，弹簧部段7构造为沿周向方向比支撑部段6更长，而不受限于此，并且特别地，各弹簧部段相应具有大于60°的周向延伸(段/范围/量)α7。对应地，在具有三个支撑部段和三个弹簧部段的实施形式中，支撑部段8的周向延伸(量)α6更小并且相应小于60°。

在图6中示出了在另一实施形式中的根据本发明的轴组件2。其在很大程度上对应于根据图4或图5的实施形式，就这方面而言参考对它们的描述。相同或彼此对应的细节具有相同的附图标记。

在根据图6的本实施形式中，弹簧部段7构造为具有凸出的内表面11，或在沿周向方向在两侧上连接的过渡部段18之间是总体上凸出地弯曲的。对应地，弹簧部段7的外表面是凹入的。此外，在本实施形式中，弹簧部段7设计构造为沿周向方向比支撑部段6短，而不限于此，并且特别地，各弹簧部段相应具有小于60°的周向延伸范围(延伸量)α7。对应地，在具有相应三个支撑部段和三个弹簧部段的实施方式中，支撑部段8的周向延伸(量)α6大于60°。

在图7中示出在另一实施形式中的根据本发明的轴组件20。其在很大程度上对应于根据图1的实施形式，就此而言参照对于它的描述。在此，相同的细节具有相同的附图标记。

在根据图7的本实施形式中，弹簧部段7构造为沿周向方向相对较短，并特别地分别具有小于20°的周向延伸(范围/量)α7。对应地，支撑部段8的周向延伸(范围/量)α6更大，并且在当前情况下分别大于80°。此外提供了管状构件20，该管状构件被引入到轴管11中，并且通过相对旋转而引起弹簧部段7的弹性变形或弹塑性变形。构件20在弹簧部段7变形之后保留在轴管11中并且如有必要可用于冷却剂引导。应理解的是，根据图1至4的轴组件2也可设计构造为具有这种构件或具有相适应(相匹配)的形式的管状构件20。

在图8中示出了在另一实施形式中的根据本发明的轴组件2。其在很大程度上对应于根据图7的实施形式，就此而言参照对于图7的的描述。在此相同的细节具有相同的附图标记。

在根据图8的本实施形式中，在轴管11和毂体4装配之后，弹簧部段7借助合适的撑开工具30径向塑性变形。由此构件3、4的连接面以足够的接触压力抵靠彼此。应理解的是，这样的撑开工具也可用于图1至图6所示的轴组件。

替代于根据图7和8的实施形式，也可设想一种实施方式，其中，在轴管11与毂体4装配之后，弹簧部段7借助内高压成型径向塑性变形。

附图标记列表

2 轴组件

3 中空轴

4 毂体

5 壁部

6 支撑部段

7 弹簧部段

8 支撑面

9 内表面

10 内周面

11 轴管

12,12‘ 端部

13,13‘ 轴颈元件

14,14‘ 连接部段

15 内轮廓

16,16‘ 轴颈

17 反转部段

18 过渡部段

19,19‘ 轴承部段

20 构件

21 外表面

30 撑开工具

α 周缘角度

A 横截面面积

B 纵向轴线

d 壁厚

D 直径

E 弹性模量

K 弹簧刚度

L 特性(曲)线

M 转矩

n 转速

μ 横向收缩数

r 内半径

R 外半径

S 弹簧行程。

Claims (15)

1.一种轴组件，包括:

具有转动轴线(B)的中空轴(3)，

与所述中空轴(3)力配合地连接的毂体(4)，

其中，在横截面中观察，所述中空轴(3)具有周向闭合的壁部(5)，所述壁部具有沿周缘分布的多个支撑部段(6)和多个弹簧部段(7)，所述支撑部段与所述毂体(4)贴靠接触，所述弹簧部段与所述毂体(4)的内周面间隔开，

其中，所述弹簧部段(7)的内表面区域处于比所述支撑部段(6)小的围绕所述转动轴线(B)的半径，

其特征在于，

所述壁部(5)沿周缘具有可变的厚度(d5)，其中，在所述支撑部段(6)中的厚度(d6)小于在所述弹簧部段(7)中的厚度。

2.如权利要求1所述的轴组件，

其特征在于，

所述支撑部段(6)的最小内半径(r6)大于所述弹簧部段(7)的最小内半径(r7)。

3.如权利要求1或2所述的轴组件，

其特征在于，

在横截面中观察，所述支撑部段(6)相应在至少5°、优选地至少30°的角度范围(α6)上延伸，和/或

在横截面中观察，所述支撑部段(6)相应在直至115°、优选地直至90°的角度范围(α6)上延伸。

4.如权利要求1至3中任一项所述的轴组件，

其特征在于，

在横截面中观察，所述弹簧部段(7)相应在至少5°、优选地至少30°的角度范围(α7)上延伸，

和/或

在横截面中观察，所述弹簧部段(7)相应在直至115°、优选地直至90°的角度范围(α7)上延伸。

5.如权利要求1至4中任一项所述的轴组件，

其特征在于，

所述壁部(5)在所述支撑部段(6)内相应具有沿周向方向可变的厚度(d6)。

6.如权利要求1至5中任一项所述的轴组件，

其特征在于，

所述弹簧部段(7)的最大厚度(d7)至少为所述支撑部段(6)的最小厚度(d6)的1.1倍，特别至少为所述支撑部段的最小厚度的1.5倍。

7.如权利要求1至6中任一项所述的轴组件，

其特征在于，

所述中空轴(3)具有沿周缘交替布置的至少三个支撑部段(6)和至少三个弹簧部段(7)。

8.如权利要求1至7中任一项所述的轴组件，

其特征在于，

所述支撑部段(6)具有与所述毂体(4)的内轮廓相适应的外轮廓，所述外轮廓特别地是圆柱形的。

9.如权利要求1至8中任一项所述的轴组件，

其特征在于，

所述弹簧部段(7)分别从沿周向方向与其邻接的所述支撑部段(6)出发具有相对于假想的环形线(K)持续增大的径向间距，所述假想的环形线具有所述支撑部段(6)的外周面(8)的半径(R8)。

10.如权利要求1至9中任一项所述的轴组件，

其特征在于，

所述弹簧部段(7)设计构造为使得所述弹簧部段在所述毂体(4)的已装配状态中基本上经受压应力。

11.如权利要求1至10中任一项所述的轴组件，

其特征在于，

所述中空轴(3)构造为用于电动机的电动机轴，并且具有轴管(11)以及在端部(12、12‘)连接于其的两个轴颈元件(13、13‘)，并且

所述毂体(4)具有由多个转子叠片构成的转子叠片组。

12.如权利要求11所述的轴组件，

其特征在于，

所述轴颈元件(13、13‘)中的至少一个具有用于与所述轴管(11)的端部部段(12、12‘)连接的连接部段(14、14‘)，其中，所述连接部段(14、14‘)的周缘轮廓适应于所述轴管(11)的对轮廓(15)，从而所述轴颈元件(13、13‘)和所述轴管(11)形状配合地接合到彼此之中。

13.如权利要求1至12中任一项所述的轴组件，

其特征在于，

所述中空轴(3)具有为至少0.1Rz的表面粗糙度，和/或

所述毂体(4)具有为至少0.1Rz的表面粗糙度。

14.如权利要求1至13中任一项所述的轴组件，

其特征在于，

所述中空轴(3)设计构造为使得所述中空轴具有的径向弹簧行程(s3)适用：

其中，

R3_最大为在未装配状态中的轴(3)的最大半径，

R3_最小为在最大径向弹性压入状态中的所述轴(3)的最大半径，

D_3a为在未装配状态中的所述轴(3)的最大半径(R3_最大)的两倍，

E为所述轴(3)的弹性模量，

A为所述轴(3)的横截面面积，

μ为所述轴(3)的横向收缩数，

R_p0.2为轴(3)的材料的屈服极限。

15.如权利要求1至14中任一项所述的轴组件，

其特征在于，

所述中空轴(3)设计构造为使得所述中空轴具有的弹簧刚度(k3)适用：

其中，

F_径向是在已装配状态中在轴(3)与所述毂体(4)之间有效的径向力，

U₃₄是在未装配状态中所述轴(3)的最大外直径(D_3a)与所述毂体(3)的最小内直径(D_4i)之间的有效过盈量，

E为所述轴(3)的弹性模量，

l₃₄为所述轴(3)与所述毂体(4)之间的联结面的长度，

D_3a为在未装配状态中的所述轴(3)的最大半径(R3_最大)的两倍，并且

μ为所述轴(3)的横向收缩数。

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