[发明专利]组合轴

说明书

本发明涉及一种用管件或空心轴颈制成的组合轴，管件上，在通孔中有以构形接合或传力接合固定在其上的耦合件，传动件或支承件。本发明特别涉及一种曲轴或类似的轴，在这种轴上，耦合件配有许多通孔，在通孔中插有不同的空心轴颈或管件以构成曲拐或类似另件。作为传动件可以考虑用齿轮或凸轮，作为支承件可以配置简单的轴套。

已知的上述类型的轴有出版同一申请人的未经预先公开的德国专利申请第P3738808号。在其中，靠近耦合件或其同类物范围内的管件或空心轴颈予以液压扩径，以便形成传力耦合。还是同一申请人的同样未经预先公开的德国专利P3803688号中，管件或空心轴颈和相应的通孔，其接合部位的截面不是园的，而是多角形的，因而，形成一种构形接合以代替传力接合。

在这两种情况下，可传递的转矩与所用的管件或空心轴颈的壁厚有关。在这里，接合部位出现的负荷，对于一个薄壁的构件是难以经受的，结果接合部位就会变形，这种变形将使组合轴遭到破坏，或者耦合件相对于管件发生扭曲。

已知的还有一种欧洲专利EP0212577中所述的组合轴，在其中一个实心的栓杆作为曲拐轴颈压入曲拐臂的开孔中形成构形接合。它的优点是其制造成本比锻造件低，但其重量则与普通的实心曲轴相同。

本发明的目的在于提供一种在开头时所述的利用空心轴颈或管件制成的轴，其重量比较轻，与上述的轴相比，在将空心轴颈或管件固定于耦合件或传动件的部位处具有较高的强度，达到这目的的方法是在考虑到管件或空心轴颈壁厚的情况下，至少将一个与耦合件或传动件上的通孔截面相适应的栓塞轴向地插入耦合件或传动件中，以形成径向预应力。这样就形成一种适合于高转矩负荷的纯传力接合的或者在一定条件下也可能是构形接合的挤压接合，这种接合就有可能减小所用的管件或空心轴颈的壁厚从而减轻其重量。这里就可以不需要用铲背，而是管件或空心轴颈可由平滑的拉管组成。通过这种接合方法，只能应用高调质的管件，因为在这种情况下，运用目前现有技术的液压扩径法是难以达到目的的。

为形成这样的连接管件先进行扩径，然后使管件发生塑性变形，而耦合件发生弹性变形，在此同时，将拴塞挤入其内。为简便起见，在具体的耦合件和插入的管件之间还可以有一个余隙配合或过渡配合，而通过引入拴塞使管件发生弹性或塑性变形，而耦合件发生弹性变形。

这里作为适当的方法是，第一，将拴塞按轴向的方向挤入，其次，通过耦合件在通孔内的收缩或将拴塞胀大来实现这种接合，这样，各个部件都预先经过加热发生予应力，并通过温度平衡产生压配合。

一种特殊的方法是，把在冷状态下的管件有余量地轴向压入加热过的耦合件的通孔中，然后这管件也予以加热。在这个接合件中再轴向地压入一个过冷的拴塞，拴塞的温度随后就与在第一阶段接合的部件的温度相融合适应。

这种接合方法的优点在于，在第一阶段中，管件和耦合件的温度得到均衡后，在管件的接合区段的范围处产生一个加压预应力，这个预应力在第二阶段时，也就是在压入过冷的拴塞时就减小了，或者转变成管件的小量的拉伸预应力，这与基本上在管件进行扩径时所产生的强大拉伸预应力相比，不论在弯曲负荷或者扭曲负荷时都是非常有利的。此外，通过这种收缩-膨胀-加压过程，必要的压力就减少了，从而在接合阶段各部件的负荷也相应减小了。

最简单的拴塞形式就是实心的销。然而，一个经过修整的钢挤压件拴塞，在这种情况下，它还有一个底部，也同样地能适合于这种接合。此外，一个钻有膛孔的销或钻穿的销也可用作拴塞。

如上面提到过的较早的申请一样，耦合件，管件或空心轴颈和拴塞的通孔的截面都是园形的。此外，为补充传力接合的不足，也可能添加通过把部件做成多角形形状的构形接合。这里尤其可能的是管件或空心轴颈由于插进的拴塞在耦合件之间的区域内变形为园的而在耦合件的通孔内变形为多角形。从一个截面变换为另一个截面在这里可以是多种多样的。为了通过轴向拉伸，自身遏制管件或空心轴颈在径向预加应力的接合部位和连接在其上受有扭转负荷的轴部位之间的管件或空心轴颈在材料上突然变化的负荷状态，栓塞的直径至少在其一端应当逐渐地小下来。最好是这里拴塞能轴向地向外伸展超过相连的耦合件或传动件。特别是拴塞超出耦合件或传动件的轴向伸展部份的节段相对于中间不变部分的直径予以减小。

为了使从接合部位至相连的轴的自由部位的负荷状态在它径向应力方面更加稳定，可以或者将栓塞，至少在超过相连的传动件或耦合件的轴向伸展部份的节段上制成空心的或者在耦合件至少一个端面上离通孔一段距离处形成一个环形缺口。这样在栓塞，管件和耦合件之间就产生了轴向的连续变化的预应力。