CN113270956A - 转子壳体部件和将轴牢固地连接到该转子壳体部件的方法 - Google Patents

转子壳体部件和将轴牢固地连接到该转子壳体部件的方法 Download PDF

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Abstract

在用于将轴(12)牢固地连接到转子壳体部件(10)的方法中，提供具有支承凸缘(20)的转子壳体部件(10)，提供具有凹部(24)的轴(12)，凹部在轴(12)的外圆周上沿着轴(12)的周向方向延伸，将轴(12)插入到支承凸缘(20)中，使得凹部(24)和支承凸缘(20)彼此重叠，并且支承凸缘(20)的材料被引入凹部(24)中。通过以此方式在轴(12)和支承凸缘(24)之间建立的连接，实现较高的压紧力。

Description

转子壳体部件和将轴牢固地连接到该转子壳体部件的方法
技术领域
本发明涉及一种用于将轴牢固地连接至转子壳体部件的方法。本发明还涉及一种转子壳体部件，该转子壳体部件具有支承凸缘，轴牢固地连接至该支承凸缘上。
背景技术
根据本发明的转子壳体部件可以特别是电动马达的转子的部件。在这种情况下，转子壳体部件例如可以是风扇的电动马达，该风扇例如作为发动机冷却系统的部件设置在机动车辆中。
轴与转子壳体部件的支承凸缘之间的连接必须是这样的类型的连接，即该类型的连接轴向作用在轴上的力不会导致轴相对于支承凸缘移位，甚至不会导致很小量的运动。轴向作用在轴上并导致轴相对于支承凸缘移位的力也称为压紧力。因此，轴和支承凸缘之间的连接技术必须是这样的类型的连接技术，即该类型的连接技术对较高的压紧力具有足够的抵抗力，即具有较高的压紧力。
在先前用于将轴牢固地连接至转子壳体部件的方法中，通过过盈配合将轴插入到支承凸缘中。在此可获得的压紧力取决于支承凸缘的轴向长度、支承凸缘的表面粗糙度和轴的表面粗糙度、以及轴的较大尺寸。但是，根据要求，通过过盈配合可获得的压紧力可能过低。
尽管可以通过较长的支承凸缘来增加压紧力，但是支承凸缘的长度受到限制。当转子壳体部件由金属坯料制成成型的板状金属部件，并且通过冲压转子壳体部件的底部部分并使该底部部分凹陷来制成支承凸缘时，支承凸缘的可达到的轴向长度趋于较短，例如为1厘米至2厘米。轴和/或支承凸缘的粗糙度的增加也不会导致可实现的压紧力的显著增加。通过将轴焊接到支承凸缘上，可以显著提高压紧力，但这需要额外的方法步骤，并可能需要使用添加物。
发明内容
本发明基于提供一种提供将轴牢固地连接到转子壳体部件的方法的目的，通过该方法，即使使用较短的轴向长度的支承凸缘也可以实现较高的压紧力。
本发明还基于提供一种提供具有牢固连接的轴的转子壳体部件的目的，其中，该轴对相对于支承凸缘的轴向移位表现出很高的抵抗力。
根据本发明，该方法所基于的目的是通过一种将轴牢固地连接至转子壳体部件的方法来实现的，该方法包括：
提供具有支承凸缘的转子壳体部件，
提供具有凹部的轴，该凹部在轴的外圆界上在轴的周向方向上延伸，
将轴插入到支承凸缘中，以及
将支承凸缘的材料引入到凹部中。
由于在支承凸缘的材料和轴的材料之间的至少部分的形状配合，根据本发明的方法导致压紧力的增加，即，导致对轴相对于支承凸缘移位的阻力的增加。为此，提供具有凹部的轴，该凹部在轴的周向方向上延伸。凹部例如可以具有释放凹槽或狭槽的形式。也可以在轴的外圆界上以轴向间隔的方式设置多个凹部。此外，根据本发明规定，将支承凸缘的材料引入到凹槽中。材料的引入优选地通过在凹部的高度处形成支承凸缘来进行。当轴具有在外圆界上轴向分布的多个凹部时，可以规定将支承凸缘的材料在支承凸缘的多个点处引入到该凹部中。
凹部不必完全填充有支承凸缘的材料。当凹部仅部分地填充有支承凸缘的材料时，已经实现了压紧力的增加。
由于在轴的外圆界上的凹部并且将支承凸缘的材料引入到该凹部中，不仅实现了轴和支承凸缘之间的至少部分的形状配合，而且轴与支承凸缘的接触区域的表面也被增加，结果，轴与支承凸缘之间的力配合或摩擦配合被增加，这同样增加了对轴的轴向移动的阻力。
根据本发明的方法的另一优点在于，不需要诸如将轴焊接到支承凸缘的复杂过程。根据本发明的方法的另一个优点还在于，支承凸缘的材料可以通过冷成型工艺被引入到凹部中。因此，转子壳体部件，以及转子壳体部件与轴的连接，可以仅通过冷成型工艺来产生，从而可以利用加工硬化的优点。
将支承凸缘的材料引入到轴的凹部中可以包括从支承凸缘的外侧将卷边形成到支承凸缘中，该卷边可以是完整卷边的形式或半卷边的形式。当凹部与支承凸缘的自由端间隔开时，形成完整的卷边。当凹部直接位于支承凸缘的自由端处时，形成半卷边。
完整卷边或半卷边可以沿支承凸缘的周向方向在整个圆界上延伸。
支承凸缘的材料到凹部中的引入优选地借助于滚筒抛光工具来执行。
有利地，能够容易地对支承凸缘进行滚筒抛光以便将支承凸缘的材料引入到凹部中。此外，通过滚筒抛光，可以将支承凸缘的材料沿周向方向均匀地引入到凹部中，并且支承凸缘的材料在凹部中的加工硬化被执行。
在其它构造中，可以借助于滑块、或成型工具、或压制工具或夹钳工具来将支承凸缘的材料引入到凹部中。
优选地，凹部在轴的周向方向上围绕整个圆界延伸。
在此有利的是，由于在将轴插入支承凸缘中时完全旋转对称，因此对于将支承凸缘的材料引入到凹部中的随后操作不必考虑轴的特定旋转位置。
此外，优选的是，提供相对于支承凸缘具有较大尺寸的轴，并且将轴插入到支承凸缘中包括将轴压入到支承凸缘中。
在此有利的是，通过轴在支承凸缘中的过盈配合来提供对移位的阻力的一部分，同时相对于要达到的压紧力，引入到凹部中的支承凸缘的材料增加了对轴相对于支承凸缘的移位的阻力。由于过盈配合和形状配合的组合，对轴相对于支承凸缘的移位的阻力因此分布在轴抵靠支承凸缘的整个接触面上。
优选地，转子壳体部件被设置为成形的板状金属部件，并且支承凸缘通过冲压成形的板状金属部件的底部部分并使该底部部分凹陷而制成。
总体上，因此转子壳体部件以及将轴牢固地连接到支承凸缘的过程，可以通过成型工艺，特别是冷成型工艺，来实现。
优选地，由于将支承凸缘的材料引入到凹部中，因此，至少30％的凹部，优选地至少50％的凹部，填充有支承凸缘的材料。
如上所述，为了获得较高的压紧力，凹部不必完全填充有支承凸缘的材料。因此，凹部的填充有支承凸缘的材料的程度可以适应于待实现的压紧力。
根据本发明的方法特别适用于支承凸缘的轴向长度较短的情况，尤其是当支承凸缘的轴向长度小于轴的轴向长度的一半时的情况。
此外，根据本发明，提供了一种转子壳体部件，尤其是电动马达的转子壳体部件，转子壳体部件包括支承凸缘和轴，其中轴被插入到支承凸缘中并且与支承凸缘牢固地连接，其中，轴在轴的外圆界上具有沿轴的周向方向延伸的凹部，并且其中支承凸缘的材料接合在凹部中。
根据本发明的转子壳体部件具有与以上关于该方法所述的优点相同的优点。根据本发明的转子壳体部件可以具有由根据本发明的方法的上述构造得出的结构构造。
在23℃的温度下，轴在至少一个压紧方向上的压紧力优选为至少5kN，优选至少为7kN。
特别是当支承凸缘仅具有较小的轴向长度时，这种压紧力不能仅通过轴在支承凸缘中的过盈配合来实现。
通过以下描述和附图，其它优点和特征将变得显而易见。不言而喻，在不脱离本发明的范围的情况下，上述特征和以下还要说明的特征不仅能够在每种情况下在指定的组合中使用，而且还可以在其它组合中使用或单独使用。
附图说明
在下文中参考附图更详细地描述本发明的示例性实施例，其中：
图1示出了穿过根据用于将轴牢固地连接到转子壳体部件的方法的一个阶段的转子壳体部件的截面；
图2示出了轴的透视图，该轴用于与图1的转子壳体部件连接；
图3示出了对应于图1的截面，其中在该方法的另一阶段中，轴已经插入到转子壳体部件的支承凸缘中；
图4示出了在用于将轴牢固地连接到转子壳体部件的方法的另一阶段中的对应于图1和图3的截面；
图5示出了可以在用于将轴牢固地连接到转子壳体部件的方法中使用的滚筒抛光工具的平面图；
图6示出了图5中的工具的侧视图；以及
图7示出了图6中的放大的细节。
具体实施方式
图1示出了转子壳体部件10，图2所示的轴12旨在与转子壳体部件10牢固地连接。转子壳体部件10相对于轴线14以旋转对称的方式形成。根据图1的转子壳体部件10可以特别是通过板状金属成形由金属坯料制成，例如由钢坯料或铝坯料制成。转子壳体部件10具有底部16和远离底部16延伸的壁18，该壁在整个圆界上围绕轴线14延伸。
罐形的转子壳体部件10可以例如通过深冲压由金属坯料而制成。
转子壳体部件10还具有支承凸缘20，该支承凸缘20在转子壳体部件10的底部16处构造成与底部16一体的套环的形式或与底部16构造成一个部件。支承凸缘20可以通过冲压底部16的底面部分并使底部16的底面部分凹陷而形成。
轴12为销钉22的形式。轴12在轴12的外圆界上具有沿轴12的周向方向延伸的凹部24。凹部24以释放凹槽或狭槽的形式构造，并且可以具有大约0.3mm至1mm的宽度和大约1mm的轴向宽度。销22可具有约1cm的直径。轴12具有比支承凸缘20大得多的长度，并且具体地，在所示的示例性实施例中，轴12具有比支承凸缘20大五倍的长度。支承凸缘20的长度可以是大约1cm或略小。
根据图3，在设置转子壳体部件10之后，将轴12插入到支承凸缘20中。将轴12插入支承凸缘20中，使得轴12的凹部24与支承凸缘20重叠。在此处所示的示例性实施例中，将轴12插入使得凹部24位于支承凸缘20的一个端部26内。
相对于支承凸缘中的开口28的净宽度，轴12可以设置为具有较大尺寸。在这种情况下，轴12被压入到支承凸缘20中。通过轴12在支承凸缘20中的这种过盈配合，可以获得有时可能太小的压紧力。在图3中，箭头F1和F2表示轴向地作用在轴12上的力，并且当轴向地作用在轴12上的力克服了过盈配合提供的抵抗移位的阻力时，将会导致轴12相对于支承凸缘20的轴向移位，然而旨在避免这种情况。将克服抵抗移位的力称为压紧力。
为了获得比由过盈配合获得的压紧力更大的压紧力，在用于将轴12牢固地连接到转子壳体部件10的方法中，在另一步骤中将支承凸缘20的材料引入到轴12的凹部24中。这在图4中由箭头30指示。
由于将支承凸缘20的材料引入到轴12的凹部24中，压紧力显著增加，该压紧力导致轴12沿轴向方向相对于支承凸缘20移位。结果，可以实现5kN或甚至高于7kN的压紧力，仅通过在这种较短的支承凸缘20中的过盈配合是无法实现5kN或甚至高于7kN的压紧力的。
通过从支承凸缘20的外侧在支承凸缘20中形成完整的卷边或半卷边的形式的卷边32，可以实现将支承凸缘20的材料引入到凹部24中。在图4所示的示例性实施例中，半卷边被引入到支承凸缘20中。考虑到支承凸缘20的非常短的轴向长度，此处半卷边是合适的。如果支承凸缘20具有更大的轴向长度，则轴12可以插入到支承凸缘中，使得凹部24不会如图3所示位于支承凸缘20的端部26处，而是更深地位于支承凸缘20中。在这种情况下，也可以规定在支承凸缘20中形成完整的卷边，以便以此方式将支承凸缘20的材料引入到凹部24中。
优选地，借助于滚筒抛光工具将支承凸缘20的材料引入到凹部24中，其中，以下将更详细地描述这种滚筒抛光工具。在其它示例性实施例中，支承凸缘20的材料可以借助于滑块、成形工具、压制工具或夹钳工具被引入到凹部24中。支承凸缘20的材料也可以仅在凹部的周向方向上部分地引入到凹部24中或仅围绕圆界的一部分引入到凹部24中，只要实现期望的压紧力即可。无论如何，凹部24可以在围绕轴12的整个圆界上延伸，并且同样地，卷边32可以在支承凸缘20的圆界方向上围绕支承凸缘20在整个圆界上延伸。
在将支承凸缘20的材料引入到凹部24的过程中，凹部24不必完全填充有支承凸缘20的材料。根据要实现的压紧力，用支承凸缘20的材料填充凹部24的30％到50％是足够的，以便获得所需的压紧力。较高程度的填充会增加压紧力。
图4示出了具有牢固安装的轴12的转子壳体部件10。轴12固定到转子壳体部件10上，以便既不能沿轴线14的方向移动，也不能沿绕轴线14旋转的方向移动，并且表现出对相对于支承凸缘20移位的较高的抵抗力。
转子壳体部件10可以是电动马达(未更详细示出)的转子的一部分，电动马达例如是风扇的电动马达，如可以在机动车辆中用作发动机冷却系统的一部分的电动马达。
图5和图6示出了滚筒抛光工具40，滚筒抛光工具可以用于根据图4的方法步骤中，以便将支承凸缘20的材料引入到轴12的凹部24中。借助于滚筒抛光工具40，特别是卷边32，在这种情况下成半卷边形式的卷边32可以从支承凸缘20的外侧形成到支承凸缘20中。
滚筒抛光工具40具有主体42，该主体在一侧连接到驱动轴46，并且在另一侧承载三个辊44a、44b和44c。辊44a、44b、44c以能够旋转的方式安装在主体42上，如用于辊44a的箭头48所示。
辊44a、44b、44c在一定程度上彼此间隔开，使得辊44a、44b、44c可以从图4中的一侧50安装在轴12上，直到辊44a、44b、44c的滚筒抛光面52布置在轴12的凹部24的高度处，并且可以在支承凸缘20的外侧与支承凸缘20接合。由于主体42通过驱动轴46旋转，支承凸缘20的外侧在支承凸缘的端部26的区域中借助于辊44a、44b、44c被滚筒抛光，直到卷边32已经被形成并且支承凸缘20的待达到的压紧力所需的材料的量已经被引入到凹部24中。
图7以放大的细节示出了辊44a的滚筒抛光面52，滚筒抛光面的形状特别适合于形成半卷边。在这种情况下，滚筒抛光面52在径向上略微凹陷。如果要对整个卷边进行滚筒抛光，则从辊的主体的其余部分径向地向外突出的滚筒抛光面(未示出)是合适的。

Claims (12)

1.一种用于将轴(12)牢固地连接到转子壳体部件(10)的方法，所述方法包括：
提供具有支承凸缘(20)的所述转子壳体部件(10)；
提供具有凹部(24)的所述轴(12)，所述凹部在所述轴(12)的外圆周上沿着所述轴(12)的周向方向延伸；
将所述轴(12)插入到所述支承凸缘(20)中，使得所述凹部(24)和所述支承凸缘(20)彼此重叠；
将所述支承凸缘(20)的材料引入到所述凹部(24)中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述支承凸缘(20)的材料引入到所述凹部(24)中包括将成完整卷边的形式或半卷边的形式的卷边(32)从所述支承凸缘(20)的外侧形成到所述支承凸缘(20)中。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述卷边(32)在所述支承凸缘(20)的周向方向上围绕整个圆周延伸。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，借助于滚筒抛光工具(40)将所述支承凸缘(20)的材料引入到所述凹部(24)中。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，借助于滑块、或成形工具、或压制工具、或夹钳工具将所述支承凸缘(20)的材料引入到所述凹部(24)中。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述凹部(24)在所述轴(12)的周向方向上围绕整个圆周延伸。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，提供相对于所述支承凸缘(20)具有较大尺寸的所述轴(12)，并且将所述轴(12)插入到所述支承凸缘(20)中包括将所述轴(12)压入到所述支承凸缘(20)中。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，将所述转子壳体部件(10)设置为成形的板状金属部件，并且通过冲压所述成形的板状金属部件的底部部分并使所述底部部分凹陷而制成所述支承凸缘(20)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，由于将所述支承凸缘(20)的材料引入到所述凹部(24)中，所述凹部(24)的至少30％，优选地所述凹部(24)的至少50％，填充有所述支承凸缘(20)的材料。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述支承凸缘(20)的轴向长度小于所述轴(12)的轴向长度的一半。
11.一种转子壳体部件，特别是电动马达的转子壳体部件，包括支承凸缘(20)和轴(12)，其中，所述轴(12)被插入到所述支承凸缘(20)中并与所述支承凸缘(20)牢固地连接，其中所述轴(12)具有凹部(24)，所述凹部在所述轴(12)的外圆周上沿所述轴(12)的周向方向延伸，并且所述支承凸缘(20)的材料接合在所述凹部(24)中。
12.根据权利要求11所述的转子壳体部件，其中，在23℃的温度下，所述轴(12)在至少一个压紧方向上的压紧力为至少5kN，优选为至少7kN。
CN202110186457.6A 2020-02-17 2021-02-08 转子壳体部件和将轴牢固地连接到该转子壳体部件的方法 Pending CN113270956A (zh)

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