專利名稱：組裝式傳動軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個組裝式傳動軸，其中，單個的傳動元件，特別是齒輪是抗扭地固定裝配在一個至少在一個方向上有階梯式配合直徑的空心軸上;以及涉及一個按這種方法生產(chǎn)的軸;此外，本發(fā)明涉及一個制造組裝式傳動軸的工藝方法和一個實施該方法的其結(jié)構(gòu)為壓力傳遞導(dǎo)管的裝置。
上述類型的組裝式傳動軸已經(jīng)公知的是，為減輕重量已采用了一個空心軸。在西德專利申請DE3425600中公開了一種在模具中按如此方式作外徑擴大的軸，即，產(chǎn)生一種具有不同配合直徑的用于傳動元件的階梯軸，同時，這些配合區(qū)域是按多角形的型式設(shè)置的，而這傳動元件就是以形狀嚙合地被推置在這些多角型式的配合區(qū)域上。
一個另外的公知的生產(chǎn)這種軸的方法在于，將一根本來的直管在其端部通過拉伸或錘鍛使直徑減小，以制成一種類似的向著端部為階梯式的分級空心軸，同時，所規(guī)定的用于傳動元件的配合區(qū)域通過最佳方式的無切屑成形加工設(shè)置了與傳動元件作形狀嚙合以固定裝配的齒形結(jié)構(gòu)。另外還已經(jīng)公知的是，將一個具有外齒結(jié)構(gòu)的階梯式軸，通過在模具中一個管件的內(nèi)部外徑擴大制成，同時，必要的配合區(qū)域的齒結(jié)構(gòu)在成形加工過程中同時制成。由此，一個階梯式空心軸就可由多個單獨的部件組裝而成(參見DE2914657C2)。此處所描述的方法需要一個昂貴的與單個工件配合的模具，由于這種高的轉(zhuǎn)換率(模具)就要投入一個相當(dāng)高的能量成本。
本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一個開頭所述類型的特別用于分級傳動的傳動軸，它的突出特點是輕型結(jié)構(gòu)，高抗扭強度和有利的振動特性;以及確定一個制造軸的方法，它用較少的改裝費用就可適用于各種不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，并需要較少的能量投資。還可在復(fù)雜的管件結(jié)構(gòu)中，不需要焊接工序。
本解決方案在于，該空心軸是由數(shù)個彼此交叉套置的管件和/或套筒組裝而成的，這些管件在它們徑向的覆蓋區(qū)域內(nèi)基本上是相互力張緊搭接地相連接的，而傳動元件則基本上是力張緊搭接地固定裝配在相應(yīng)的空心軸管件和/或套筒上的，同時，特別是多個管件和/或套筒是相互交叉套置的，并為了構(gòu)成階梯式空心軸，總是這構(gòu)成覆蓋區(qū)域的里邊管段從里邊進(jìn)行外徑擴大以形成特別的力張緊搭接的連接。
此時，這些簡單的直線的，必要時可由標(biāo)準(zhǔn)材料中取用的管件相互以間隙配合交叉套裝一起，并按步進(jìn)式從較大內(nèi)徑到較小內(nèi)徑，亦即一般從軸中間到軸端部依次以公知方式彼此相連接。而聯(lián)接的順序也是可按照管件的結(jié)構(gòu)相反進(jìn)行的，也就是說，還可以按一個方向步進(jìn)地從外向內(nèi)地進(jìn)行，這在整體式軸中是不可能的。這些固定安置在軸上的傳動元件最好推置在兩個管件的覆蓋重疊區(qū)內(nèi)，倘若它們必須承載較高的轉(zhuǎn)動力矩時，那么它們不是在已經(jīng)發(fā)生的管件連接后的一個進(jìn)一步外徑擴大步驟中通過內(nèi)部的壓力沖擊和連接位置的外徑擴大作固定安置，就是在一個單獨的連接步驟中作固定裝配，此時這相互交叉套置的管件一起共同地相對傳動元件作外徑擴大。
最佳方式是，這外部的同時起到滑動軸承和滾動軸承的軸承支座的管件或套筒，可在連接之前加以硬化和研磨處理，以致于按本工藝方法的優(yōu)先擴展方案，在連接段的外徑擴大后即為完工的產(chǎn)品。那些總作為傳動元件的配合座或軸承支座的管件或套筒也可在必要時作機加工處理，以構(gòu)成用于傳動元件或滾動軸承體的軸向限位。
此處為實施本方法所談及的內(nèi)部外徑擴大，一般說不是指一個機械的過程，而優(yōu)先指的是，雖然不僅僅是一種通過內(nèi)部液體的壓力沖擊引起的外徑放大，這種壓力沖擊軸向地限制在相互交叉套置的管件或套筒的重疊覆蓋區(qū)域上。
一個適合本發(fā)明的其結(jié)構(gòu)為壓力介質(zhì)導(dǎo)管的裝置，用于系列產(chǎn)品時可如此結(jié)構(gòu)設(shè)置，即它可同時在內(nèi)部給不同的外徑擴大段施加沖擊作用，同時，通過在單個外徑放大段的特別配合，就可在壓力發(fā)生器的相等輸出壓力下調(diào)節(jié)得到不同的壓力值。一個按本方法制造的本發(fā)明傳動軸具有的特點是該空心軸是由數(shù)個互相交叉套置的管件和/或套筒組裝而成的，它們總通過內(nèi)部管件的內(nèi)部外徑擴大作用使在徑向覆蓋重疊區(qū)域內(nèi)形成基本上相互力張緊搭接的連接，而傳動元件則通過相應(yīng)的管件或套筒的內(nèi)部外徑放大基本上力張緊搭接地固定裝置在空心軸的相應(yīng)安排的軸向段上。此處的“基本上力張緊搭接地”的限定意義應(yīng)指的是，通過適合的表面處理和/或壓力沖擊，這些光滑表面部件的力張緊搭接的連接就可以過渡成材料結(jié)合的連接，同時在連接之后即使壓力卸載的情況下仍存在一個予應(yīng)力并依此維持一個力張緊余量。
在每個情況下都可調(diào)節(jié)到適宜的和有利的結(jié)果是由于此時，在數(shù)個互相交叉套置的管件或套筒中，總是內(nèi)部的管件或套筒具有最小的材料屈服強度，而向外是逐漸增加的，并總是外部的(管件或套筒)或者傳動元件具有最高的材料屈服強度。這一規(guī)律就導(dǎo)致最接近理想的擠壓應(yīng)力分布和適用于高轉(zhuǎn)動力矩的性能優(yōu)良的軸。
特別有利的是，總在轉(zhuǎn)動力矩傳遞流方向上，也就是說，將一側(cè)或兩側(cè)軸向上與傳動元件相鄰近的套筒推置到管件上，并為避免抗扭強度中的剛性突變而直接在傳動元件處以相同方式固定裝配。由此就可避免，管件在連接中直接被扭絞并為此直至被絞入傳動元件之中(下方)。此時發(fā)生的微小滑動將導(dǎo)致配合的腐蝕并使連接強度變低，而通過這樣裝置的套筒，微小滑移的這一區(qū)域就被轉(zhuǎn)移到一個自身無轉(zhuǎn)動力矩負(fù)載的保護(hù)元件上。一個有代表性的選擇方案在于傳動元件的一個超長的配合區(qū)域，它由此而整體地包含著套筒。
如已在上面另外所提及的那樣，一個符合強度的有利的軸結(jié)構(gòu)設(shè)置在于，這傳動元件總是至少在兩個相互交叉套置的管件或套筒的覆蓋區(qū)域內(nèi)安置的，同時，就可對在內(nèi)部管件和傳動元件間的外部管件實現(xiàn)一個基本的夾緊作用。這一點當(dāng)按此方式夾緊的管件必須承載特別高的轉(zhuǎn)矩時是有利的。理所當(dāng)然還有可能的結(jié)構(gòu)方案是，直至三個管件或套筒互相交叉安置。對此，除了強度原因的其他因素也可能是起決定性的。
按照一個開頭的具有各種優(yōu)點的擴展結(jié)構(gòu)是，在一個外徑上從中間向外分級的軸中設(shè)置一個內(nèi)部管件，它伸過全部的軸長度，如果將兩個管件以其端部相互隔一距離地插入到一個較大直徑的中間管中，并借助該外部的管件相連接，最后將一個連續(xù)的內(nèi)部管件推入這兩個管件中，還在兩側(cè)構(gòu)成軸端部，以及通過外徑擴大與這兩個首先推入的管件相連接的話，那么就形成一個中間的圓筒形空腔，它起到輸送潤滑介質(zhì)的作用。這一方案，當(dāng)在管件覆蓋的軸向段內(nèi)并在軸向的部分區(qū)域內(nèi)設(shè)置縱向槽的時候是尤為適合的，這些槽一方面和圓筒形空腔相連接，另一方面與徑向孔相連接。
上面所述的結(jié)構(gòu)除此而外還提供一個另外的可能方案，即該內(nèi)部的連續(xù)管件在不被支承的區(qū)域并在圓筒形空腔內(nèi)再一次進(jìn)行外徑擴大或者該外部的中間管件在未被支承的區(qū)域并在這圓筒形空腔的外部被向里滾壓，那么兩個管件之一相對另一個經(jīng)歷一個縮短。依此，在兩個管件中產(chǎn)生一個相對的拉伸以及壓縮應(yīng)力，它提高了抗彎強度和有利于改善振動的性能。
按照一個另外的有利改型，這軸端部可以用相互獨立的內(nèi)管件并必要時具有不同直徑來構(gòu)成。這樣一個實施方案，當(dāng)需要端部件為不同直徑時是首先有利的。此外，相對前面所述的實施結(jié)構(gòu)還存在一個重量上的優(yōu)點，由此輸入潤滑劑的優(yōu)點就不必放棄了。同時，對于這種情況也是有利的，即在一個軸向的具有較大外徑的中間外管件中，如前面所述首先推入兩個較短的彼此隔一定距離的管件，然后通過外徑擴大與該外部管件聯(lián)接，接著，在將構(gòu)成軸端部件的內(nèi)管件推入這兩個較短管件之前首先推入一個薄壁套筒，它在徑向上為中間的并首先被推入的管件和內(nèi)部管件之間被夾緊聯(lián)接。還在此處，就形成了前面所指的圓筒形潤滑劑腔。
如果說，尤其在這種結(jié)構(gòu)中如薄板套筒會傾向于振動的話，這一點可以用有利的方式通過此處一種可選用的公知塑料對軸進(jìn)行泡塑處理就能在本質(zhì)上無重量缺陷的情況下得以抑制。
另外有利的實施結(jié)構(gòu)方案產(chǎn)生于

圖1中所描述的一個優(yōu)先實施例。這上半部和下半部圖示僅有微小的差異。
從中可以看到一個空心軸1，其上固定裝置了三個結(jié)構(gòu)為齒輪2，3，4的傳動元件。在這本來是敞開的軸端5通過一個壓入的板蓋6封閉的時候，在第二個敞開的軸端部7上焊接一個實心軸頸8。在制造過程中，空心軸1首先由一個軸向的中間外管件9組成，其上通過該管段的外徑擴大固定裝置了傳動元件2和3。在管段9上，在固定裝配傳動元件3之前先推置一個套筒10，它的一端伸到傳動元件3的里邊，而用其余的在兩個凸緣帶11，12間的分段作為滾動軸承運行道。還有一個可能方案是，在第一步外徑擴大中，將套筒10通過管件9上相應(yīng)于跨過套筒10長度的外徑擴大作固定裝置，接著，通過再一次在部分區(qū)段上的外徑擴大以固定傳動元件3。同樣地，然而也可將套筒10和傳動元件3同時固定裝置在管件9上，其中僅在傳動元件下面或通過全部套筒長度上作外徑擴大。
在管件9中推置兩個較小直徑的管件13，14，同時，這兩個管件具有徑向凸肩15，16以限位管件9的端表面。這管件13，14又可以通過在管件9的覆蓋區(qū)域中的內(nèi)部液壓擴大作用作力張緊搭接的連接。和前面對于套筒10所適用的近似一樣，此處這一方法步驟也同時可起到使管件9與傳動元件2和3相連接的作用，或者有時也可以在這些部件予先聯(lián)接之后安排。在管件13和14中，還可從描繪的截面圖上辨認(rèn)出縱向槽17，18，它們與徑向孔19，20相連接，該孔19，20在第一種情況下還穿透管件9，而且它們還通過一個圓筒形空腔21相互連通，而空腔21的形成在下面說明。該圓筒形空腔21是這樣構(gòu)成的，在管件13和14中推入一根連續(xù)的內(nèi)管件22，它同時構(gòu)成軸端部5和7。在多次描述方式中，這管件22和管件13，14都是力張緊搭接的連接。
在下半部圖示中可以看出，軸端部5和7是由較短的內(nèi)管件22a，22b構(gòu)成的，在推置這些內(nèi)管之前首先將一個薄板套筒23推入中間管件13和14中，該套筒23在管件22連接之后就用其端部區(qū)域被夾緊在管件22和中間管件13，14之間。在這種情況下薄板套筒23起到圓筒形空腔21的構(gòu)件作用。在管件14的外部自由端區(qū)域還推置上傳動元件4，并在其上固定，同時，一個徑向的凸肩24也起到軸向限位作用。此處，在內(nèi)管件22和中間管件14之間的連接還可以在固裝傳動元件4之前制成，或者與其同時制成。為了構(gòu)成必要的強度，也可將一個鋼套筒25鑄入由鑄造材料制成的傳動元件4中。在管件內(nèi)部，是通過O形環(huán)指出可能外徑擴大的區(qū)域，這些O形環(huán)是相互成對方式，如通過十字叉指示的那樣相對安置的?？梢钥闯?，該內(nèi)部管件22在中間不被支承的區(qū)域可以如此作外徑擴大，即它相對于外部管件9經(jīng)歷一個縮短，并依此，在這兩個管件中存留一個拉伸以及壓縮應(yīng)力，它可提高抗彎強度和有利于改善振動的性能。在下半部圖示中，以示意方式描繪了阻尼材料26，它同樣可以改善振動性能。
還有，以圖2形式表明一個簡單的管件30，其上可直接軸向連續(xù)地在傳動元件27處推置兩個套筒28和29，并以相同方式如圖示固定裝置。這一結(jié)構(gòu)設(shè)置可直接避免在傳動元件處不利的抗扭強度突變以及在此位置的微小滑移。
相關(guān)符號1.空心軸16.凸緣(14)2.傳動元件(齒輪)17.縱向槽(13)3.傳動元件(齒輪)18.縱向槽(14)4.傳動元件(齒輪)19.徑向孔(13，9)5.軸端20.徑向孔(14)6.板蓋21.圓筒形空腔7.軸端22.內(nèi)部管件8.實心軸頸23.內(nèi)部薄套筒9.外部管件24.凸緣(14)10.軸承套筒25.鋼套筒11.凸緣26.阻尼材料12.凸緣27.傳動元件13.中間管件28.套筒14.中間管件29.套筒15.凸緣(13)30.管件
權(quán)利要求
1.組裝式傳動軸，其中，單個的傳動元件，特別是齒輪，是抗扭地固定裝置在一個至少在一個方向上具有分級配合直徑的空心軸上，其特征在于，該空心軸是由數(shù)個互相交叉套置的管件(9，13，14，22)和/或套筒(10)組裝而成的，它們在其徑向的覆蓋區(qū)域內(nèi)基本上是相互力張緊搭接地連接的，并這傳動元件(2，3，4)也是基本上力張緊搭接地固定裝配在空心軸(1)的相應(yīng)管件(9，14)和/或套筒(10)上。
2.按權(quán)利要求1的軸，其特征在于，在數(shù)個互相交叉套置的管件(9，13，14，22)或套筒(10)中，總是內(nèi)部的管件具有最小的材料屈服強度，而向外是步進(jìn)增加的，并總為外部的或這傳動元件(2，3，4)具有最高的材料屈服強度。
3.按權(quán)利要求1或2的軸，其特征在于，總在轉(zhuǎn)矩傳遞流方向上，也就是說，一側(cè)或兩側(cè)軸向上與傳動元件(27)相鄰的套筒(28，29)被推置到管件(30)上，并為了避免在抗扭強度中的剛性突變而直接以同樣的方式固定安置在傳動元件處。
4.按權(quán)利要求3的軸，其特征在于，傳動元件(2，3，4)的材料屈服強度總是高于比其小(低)的安置管件(9，14)的材料屈服強度。
5.按權(quán)利要求1至4之一的軸，其特征在于，一個傳動元件(2，3，4)總是安置在至少兩個互相交叉套置的管件(9，13，14，22)的覆蓋區(qū)域內(nèi)。
6.按權(quán)利要求1至5之一的軸，其特征在于，一個內(nèi)部管件(22)伸過整個的軸長度。
7.按權(quán)利要求1至5之一的軸，其特征在于，這彼此獨立的內(nèi)部管件(22a，22b)的軸端部(5，7)必要時設(shè)置成不同的直徑。
8.按權(quán)利要求1至7之一的軸，其特征在于，內(nèi)部的和/或外部的軸向槽(17，18)在單個管件(13，14)中伸達(dá)部分的軸向段并與徑向孔(19，20)相連接，作為潤滑介質(zhì)通道而用。
9.按權(quán)利要求1至8之一的軸，其特征在于，在一個外部管件(9)中推入彼此按一距離相隔并固定安置的管件(13，14)，并在這兩管件中推入一個管件(22)以及一個套筒(23)，該套筒(23)借助另外的管件(22a，22b)固定安置，那么在管件(9)和管件(22)以及套筒(23)之間構(gòu)成一個圓筒形空腔作為潤滑油輸入件而用。
10.按權(quán)利要求9的軸，其特征在于，該圓柱形空腔(21)是和用于潤滑劑輸送的軸向槽(17，18)和/或與徑向孔(19，20)相連通的。
11.按權(quán)利要求1至10之一的軸，其特征在于，作為軸承座而用的套筒(10)被推置到管件(9)上，并在其上固定裝配。
12.按權(quán)利要求11的軸，其特征在于，這作為軸承支座而用的套筒(10)被推入相鄰的傳動元件(3)中，并與其一起固定安置到管件(9)上。
13.按權(quán)利要求1至12之一的軸，其特征在于，該管件(9，13，14，22)的內(nèi)部空腔用泡沫材料充填強化。
14.按權(quán)利要求1至13之一的軸，其特征在于，傳動元件(4)由鑄件和鑄入的鋼套筒(25)構(gòu)成。
15.制造一個組裝式傳動軸的方法，其中，單個的傳動元件，特別是齒輪是抗扭地固定裝配在一個至少在一個方向上有階梯式配合直徑的空心軸，特別適用于權(quán)利要求1至14之一的，其特征在于，數(shù)個管件(9，13，14，22)和/或套筒(10)是互相交叉套置的，并為了構(gòu)成階梯式空心軸(1)，總是構(gòu)成覆蓋區(qū)域的內(nèi)部管段而且總從里邊相對外部的管段作外徑擴大以便成為特別的力張緊搭接地連接。
16.按權(quán)利要求15的方法，其特征在于，數(shù)個管件和/或套筒以及一個其上固定裝置的傳動元件是互相交叉套置的，為了構(gòu)成階梯式空心軸和為了固定安置傳動元件，這構(gòu)成覆蓋區(qū)域的內(nèi)部管段至少在傳動元件內(nèi)從里邊相對于外部的管段和傳動元件作外徑擴大。
17.按權(quán)利要求15或16的方法，其特征在于，這外徑擴大步驟是在徑向方向上從外向里進(jìn)行的。
18.按權(quán)利要求15或16的方法，其特征在于，這外徑擴大的步驟軸向上是從軸中間向外端或在一個方向上步進(jìn)式實現(xiàn)的。
19.按權(quán)利要求15至18之一的方法，其特征在于，通過液壓途徑的外徑擴大是借助于一個往一段封閉的軸向區(qū)內(nèi)施壓的壓力介質(zhì)導(dǎo)管進(jìn)行的。
20.按權(quán)利要求15至19之一的方法，其特征在于，作為軸承座而用的外部套筒(10)在連接以前要硬化處理，并必要時進(jìn)行研磨。
21.按權(quán)利要求15至20之一的方法，其特征在于，借助兩個在徑向上以一個距離相互叉置的內(nèi)部管件(22)和外部管件(9)并在它們之間夾緊安置兩個中間的管件(13，14)，在所有管件連接以后，其中一個管件(9，22)為了一個縮短的目的，要進(jìn)行外徑擴大或往里壓縮，以使在相對無接觸的并不與中間管件(13，14)接觸的管段中，建立一個在軸向方向作用的拉伸以及壓縮應(yīng)力。
22.在互相交叉套置的管件和套筒之間通過外徑放大產(chǎn)生連接的導(dǎo)管，該外徑擴大總是在內(nèi)部的彼此具有不同的材料橫截面和/或材料質(zhì)量的各軸向管段上進(jìn)行，其特征在于，該導(dǎo)管具有不同的壓力介質(zhì)輸送孔道，這些孔道在單個的通過密封件互相分離限定的外徑放大區(qū)內(nèi)引起不同的壓力數(shù)值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一個生產(chǎn)組裝式傳動軸的方法，其中，數(shù)個管件和/或套筒以及一個上面固定裝配的傳動元件互相交叉套置，為構(gòu)成階梯式空心軸和固定安置傳動元件，一個構(gòu)成覆蓋區(qū)域的內(nèi)部管件至少在傳動元件內(nèi)部從里邊相對于外部的管段和傳動元件進(jìn)行外徑擴大。
文檔編號F16H57/00GK1035451SQ8910097
公開日1989年9月13日 申請日期1989年2月4日 優(yōu)先權(quán)日1988年2月7日
發(fā)明者赫爾穆特·史瓦斯 申請人:埃米特放射技術(shù)股份有限公司