熱鐓鍛實心軸子組件的制作方法
【專利摘要】在一個方面，提供一種實心軸子組件。所述實心軸子組件包括：實心軸，所述實心軸具有第一部分和第二部分；和軸軛，所述軸軛包括限定孔以接收實心軸的內壁。所述孔具有非圓形第一橫截面輪廓，所述實心軸的第一部分位于所述孔內且被變形，使得第一部分形成有與第一橫截面輪廓互補的第二橫截面輪廓，以將實心軸在軸向和扭力方向聯(lián)接到軸軛。
【專利說明】熱鐓鍛實心軸子組件
[0001]相關申請的交叉引用
本專利申請要求于2013年5月21日提交的美國臨時專利申請序列號N0.61/825,860的優(yōu)先權，其全部內容并入本申請中作為參考。

【技術領域】
[0002]本公開總體上涉及軸組件，且更具體地涉及用于車輛中間軸的實心軸子組件。

【背景技術】
[0003]中間軸通常包括兩個主要部件:管狀子組件和實心軸子組件。該組合允許中間軸的伸縮運動，從而其能夠安裝在車輛中，且在碰撞情形期間可能塌陷。
[0004]實心軸子組件常規(guī)地通過實心軸和軸軛(yoke，或軛)之間的干涉配合制造。干涉通常通過在軸軛上形成鋸齒且在實心軸上形成互補但稍微不同的鋸齒來形成。這些稍微不同的鋸齒形成軸軛上的鋸齒側面與軸上的鋸齒側面重疊。該連接將軸軛和軸保持在一起，從而它們可形成實心軸子組件。
[0005]一些實心軸子組件在軸軛和軸被壓到一起之后可經(jīng)受“加樁(staking)”操作，以增加軸向保持特征。該特征或“樁”是在實心軸上的小金屬片，其變形經(jīng)過初始外直徑。
[0006]然而，對于一些已知實心軸子組件，鋸齒可能難以設計，難以制造，且可能容易損壞。此外，干涉連接可能受限于在失效之前可以承受的軸向保持力。由于該受限的保持力，需要冗余軸向保持特征。常規(guī)實心軸子組件在組裝期間還可能遇到困難。例如，將兩個部件壓到一起所需的負載可能過高或過低，部件可能不在平行路徑上壓到一起，部件的鋸齒可能不能按照期望連接，或者部件可能不能針對期望距離壓到一起。因此，期望提供改進的實心軸子組件。


【發(fā)明內容】

[0007]在一個方面，提供一種實心軸子組件。所述實心軸子組件包括:實心軸，所述實心軸具有第一部分和第二部分；和軸軛，所述軸軛包括限定孔以接收實心軸的內壁。所述孔具有非圓形第一橫截面輪廓，所述實心軸的第一部分位于所述孔內且被變形，使得第一部分形成有與第一橫截面輪廓互補的第二橫截面輪廓，以將實心軸在軸向和扭力方向聯(lián)接到軸軛。
[0008]在另一方面，提供一種用于轉向柱組件的中間軸。所述中間軸包括:管狀軸；實心軸，所述實心軸具有第一端部和第二端部，第一端部插入到管狀軸中；和軸軛，所述軸軛包括限定孔以接收實心軸第二端部的內壁。所述孔具有非圓形第一橫截面輪廓，所述實心軸的第二端部位于所述孔內且被變形，使得實心軸的第二端部形成有與第一橫截面輪廓互補的第二橫截面輪廓，以將實心軸在軸向和扭力方向聯(lián)接到軸軛。
[0009]在又一方面，提供一種組裝實心軸子組件的方法。所述方法包括:提供實心軸，所述實心軸具有第一部分和第二部分；和提供軸軛，所述軸軛包括限定孔以接收實心軸的內壁，所述孔具有非圓形第一橫截面輪廓。所述方法還包括:將所述實心軸的第一部分插入到所述孔內；以及通過使所述實心軸的第一部分變形，使得第一部分形成有與第一橫截面輪廓互補的第二橫截面輪廓，而將實心軸在軸向和扭力方向聯(lián)接到軸軛。
[0010]這些以及其他的優(yōu)點和特征從下述描述結合附圖將更清楚。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]在說明書結尾處的權利要求書中具體地指出并且明確地要求保護被認作本發(fā)明的主題內容。本發(fā)明的前述以及其他的特征和優(yōu)點從下述詳細描述結合附圖將清楚，在附圖中:
圖1是具有實心軸子組件的示例性中間軸組件在組裝之前的透視圖；
圖2是圖1所示的實心軸子組件在組裝之前的透視圖；
圖3是圖1所示的實心軸子組件在組裝期間的透視圖；
圖4是圖2和3所示的實心軸子組件在組裝之后的透視圖；
圖5是另一個示例性實心軸子組件在組裝之前的透視圖；
圖6是圖5所示的實心軸子組件在組裝期間的透視圖；
圖7是圖5和6所示的實心軸子組件在組裝之后的透視圖；
圖8是另一個示例性實心軸子組件在組裝之前的透視圖；
圖9是圖8所示的實心軸子組件在組裝期間的透視圖；和圖10是圖8和9所示的實心軸子組件在組裝之后的透視圖。

【具體實施方式】
[0012]現(xiàn)在參考附圖，其中，本發(fā)明將參考具體實施例描述，而不是限制于此，圖1圖示示例性中間軸組件10，總體上包括管狀軸子組件12和實心軸子組件14。管狀軸12總體上包括開口端部16和軸軛端部18。在示例性實施例中，中間軸組件10配置用于車輛轉向柱組件(未示出)。然而，本文所述的軸組件10，14可以用于任何其它合適系統(tǒng)。
[0013]如圖2 — 4所示，實心軸子組件14包括實心軸20和軸軛22。實心軸20包括第一端部28和第二端部30。第一端部28配置用于插入到軸軛22中以利于它們之間的聯(lián)接，第二端部30配置用于插入到管狀軸開口端部16中以利于實心軸20和管狀軸12之間的聯(lián)接。第二端部30可以通過任何合適手段聯(lián)接到管狀軸12，例如壓配合或焊接。
[0014]在示例性實施例中，實心軸20是大致圓柱形，且包括具有第一橫截面或直徑Dl的第一部分32和具有第二橫截面或直徑D2的第二部分34。第一直徑Dl大于第二直徑D2,從而第一部分32包括肩部36，第二部分34包括端表面38。然而，實心軸20可以具有可選形狀，例如兩個凹槽配置(圖5 — 7)和二葉草配置(圖8 — 10)。
[0015]軸軛22總體上包括支承孔42、內表面44、底表面46和限定孔50的內壁48。在示例性實施例中，孔50具有非圓形橫截面。例如，如圖1 一 4所示，孔50是大致六邊形?？蛇x地，孔50可具有允許實心軸子組件14如本文所述工作的任何合適非圓形幾何形狀。例如，孔50可包括兩個凹槽或兩個突起幾何形狀(圖5 — 7)和三葉草或四個突起幾何形狀(圖8 - 10)。
[0016]圖5 — 7圖示了類似于圖1 一 4所示的實心軸子組件14的實心軸子組件114，且相同的附圖標記表示相同的部件。除了實心軸20包括沿軸20長度軸向延伸的凹槽116且軸軛內壁48包括向內延伸到孔50中的突起118之外，子組件114類似于子組件14。凹槽116配置成在實心軸的第二部分34插入到孔50時均接收突起118。
[0017]圖8 — 10圖示了類似于實心軸子組件14，114的實心軸子組件214，且相同的附圖標記表示相同的部件。除了實心軸20包括沿軸20軸向長度延伸的突起216且軸軛內壁包括配置成在實心軸的第二部分34插入到孔50時接收突起216的凹槽218之外，子組件214類似于子組件14，114。
[0018]在實心軸子組件14的組裝期間，實心軸20和軸軛22被提供到期望組裝位置(未示出)。例如，軸20可在豎直位置固定(即，緊固)在組裝機器(未示出)中，且軸軛22相對于實心軸20以期望取向定位且固定在組裝機器中以保持相對于軸20的取向。例如，軸軛22可以通過手以期望取向(參見圖3，6，9)定位且然后被固定。一旦實心軸20和軸軛22固定，就可以開始組裝操作。
[0019]在示例性實施例中，組裝操作包括熱鐓鍛實心軸的第二部分34以使第二部分34抵靠軸軛內表面44變形(參見圖4，7，10)和/或填充孔50的設計配對軸軛幾何形狀。因而，軸的第二部分34插入到軸軛孔50中，直到軸軛底表面46鄰靠實心軸36且防止實心軸20進一步插入到軸軛孔50中。
[0020]軸的第二部分34然后被加熱和變形以形成增大第二部分端表面54 (圖4，7，10)和/或填充在第二部分的外表面40和軸軛內壁48之間存在的任何間隙。因而，軸的第二部分34形成有與孔50的橫截面輪廓基本互補的橫截面輪廓52。例如，組裝機器或其它裝置可壓靠加熱軸第二部分34的軸端表面38，從而軸的第二部分34抵靠軸軛內表面44往回變形，且抵靠軸軛的內壁48被徑向向外推動?？蛇x地，軸的第二部分34可以首先被加熱且隨后插入到軸軛22中且變形。
[0021]因此，組裝操作形成與孔50的橫截面輪廓基本互補的橫截面輪廓52，從而軸的第二部分的外表面40和軸軛的內壁48互鎖，以利于增加的抗扭強度。該操作還利于防止機加工操作的需要，防止軸和軸軛接口上的鋸齒的需要，防止加樁操作的需要，且防止軸20和軸軛22之間的增加軸向保持。
[0022]在一個示例性實施例中，第一電極(未示出)附連到軸的第二部分34，且第二電極(未示出)附連到軸軛22。軸的第二部分34插入到軸軛的孔50中(參見圖3，6，9)，且電流從第一電極通過實心軸20和軸軛22兩者引導到第二電極。在軸的第二部分34和軸軛22的接觸的部分之間形成電阻，因而將軸的第二部分34加熱到可以變形的溫度(例如，在第二部分34變?yōu)榧t色或橙色時)。缸體(未示出)然后被壓靠第二部分的端表面38且軸20的至少一部分抵靠軸軛內表面44和內壁48施壓且變形。
[0023]在施壓操作之后，軸的第二部分34隨后包括具有直徑D3的增大端表面54 (圖4，7，10)。端表面直徑D3大于軸軛孔50的橫截面幾何形狀，從而端表面54連同實心軸肩部36 一起利于防止軸20從軸軛22以軸向方向移開。
[0024]本文描述了用于組裝I軸的實心軸和軸軛子組件的系統(tǒng)和方法。實心軸的一部分被加熱且插入穿過軸軛的孔。加熱部分然后變形，從而其與軸軛幾何形狀重疊和/或填充實心軸和限定孔的軸軛內壁之間的間隙。實心軸的變形部分因而大于軸軛孔，以改進軸在軸軛中的軸向保持，和/或變形部分與軸軛內壁的非圓形幾何形狀一致以改進實心軸和軸軛之間的抗扭強度。非圓形幾何形狀可以例如是六邊形，帶凹槽，或具有三葉草形狀。因而，I軸組件提供軸軛和實心軸之間的改進取向變化，抵抗失效的增加軸向保持力，不需要扭力方向和軸向保持特征的獨立制造操作的軸軛-軸連接，不需要冗余軸向保持特征的軸軛-軸連接，以及驗證軸軛-軸連接的整體性的多個可測量位置。
[0025]雖然本發(fā)明結合僅僅有限數(shù)量的實施例被詳細描述，但是應當容易理解的是，本發(fā)明不限于這種公開的實施例。而是，本發(fā)明可修改以包括在前文未描述但是與本發(fā)明的精神和范圍相一致的任何數(shù)量的變形、修改、置換或者等價布置。此外，雖然描述了本發(fā)明的各個實施例，但是要理解的是，本發(fā)明的方面可包括所描述實施例中的僅一些。因此，本發(fā)明被視為不受前文的描述限制。
【權利要求】
1.一種實心軸子組件，包括: 實心軸，所述實心軸具有第一部分和第二部分；和 軸軛，所述軸軛包括限定孔以接收實心軸的內壁，所述孔具有非圓形第一橫截面輪廓，其中，所述實心軸的第一部分位于所述孔內且被變形，使得第一部分形成有與第一橫截面輪廓互補的第二橫截面輪廓，以將實心軸在軸向和扭力方向聯(lián)接到軸軛。
2.根據(jù)權利要求1所述的子組件，其中，通過將軸插入到孔中且隨后加熱實心軸使得實心軸的該部分變形到軸軛的孔的橫截面輪廓中，實心軸被聯(lián)接到軸軛。
3.根據(jù)權利要求2所述的子組件，其中，實心軸通過將電流引導通過實心軸而加熱。
4.根據(jù)權利要求1所述的子組件，其中，變形的第一部分的端部具有大于第一橫截面輪廓的第三橫截面輪廓。
5.根據(jù)權利要求1所述的子組件，其中，第一和第二橫截面輪廓是六邊形。
6.根據(jù)權利要求1所述的子組件，其中，實心軸的第一部分具有第一直徑，實心軸的第二部分具有大于第一直徑的第二直徑。
7.一種用于轉向柱組件的中間軸，所述中間軸包括: 管狀軸； 實心軸，所述實心軸具有第一端部和第二端部，第一端部插入到管狀軸中；和 軸軛，所述軸軛包括限定孔以接收實心軸第二端部的內壁，所述孔具有非圓形第一橫截面輪廓，所述實心軸的第二端部位于所述孔內且被變形，使得實心軸的第二端部形成有與第一橫截面輪廓互補的第二橫截面輪廓，以將實心軸在軸向和扭力方向聯(lián)接到軸軛。
8.根據(jù)權利要求7所述的中間軸，其中，通過將軸插入到孔中且隨后加熱實心軸使得實心軸的該部分變形到軸軛的孔的橫截面輪廓中，實心軸被聯(lián)接到軸軛。
9.根據(jù)權利要求8所述的中間軸，其中，實心軸通過將電流引導通過實心軸而加熱。
10.根據(jù)權利要求7所述的中間軸，其中，變形的第一部分的端部具有大于第一橫截面輪廓的第三橫截面輪廓。
11.根據(jù)權利要求7所述的中間軸，其中，實心軸的第一部分具有第一直徑，實心軸的第二部分具有大于第一直徑的第二直徑。
12.一種組裝實心軸子組件的方法，所述方法包括: 提供實心軸，所述實心軸具有第一部分和第二部分； 提供軸軛，所述軸軛包括限定孔以接收實心軸的內壁，所述孔具有非圓形第一橫截面輪廓； 將所述實心軸的第一部分插入到所述孔內；以及 通過使所述實心軸的第一部分變形，使得第一部分形成有與第一橫截面輪廓互補的第二橫截面輪廓，而將實心軸在軸向和扭力方向聯(lián)接到軸軛。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，還包括:在使實心軸的第一部分變形之前，加熱實心軸的第一部分。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，加熱實心軸的第一部分的步驟包括:將電流引導通過實心軸的第一部分以加熱第一部分。
15.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，使實心軸的第一部分變形的步驟包括:在加熱的第一部分上執(zhí)行施壓操作，其中，變形的第一部分的端部具有大于第一橫截面輪廓的第三橫截面輪廓。
【文檔編號】B62D1/20GK104176111SQ201410215231
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年5月21日 優(yōu)先權日:2013年5月21日
【發(fā)明者】W.S.安德斯, D.C.西蒙, P.M.賴恩, T.A.戴恩澤爾 申請人:操縱技術Ip控股公司