专利名称：接合元件上用于传递转矩的端面齿部的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在至少一个接合元件上的端面齿部，用以传递绕 一旋转轴线的转矩，其中该端面齿部在轴向上嵌入一相应的对应齿部 中。端面齿部具有由接合元件的至少部分地无切削塑性成形的材料构 成的各齿。
技术背景一这样的端面齿部例如按DE 36 36 243 A设置在一车轮轴承装置 中。在车轮轴承装置中借助于一车轮轴承可旋转地支承一轮毂。轮毂 旋转固定地连接于车轮并且可由一万向轴装置驱动。在所考虑的情况 下轮毂连接于万向轴装置。设置一万向节的钟形件作为接合元件，在 钟形件中构成端面齿部。该端面齿部轴向面向一相应的对应齿部。对 应齿部同样是端部齿部并直接构成在轮毂上或在一安装在轮毂上的车 轴轴承内圏上。两端面齿部相互轴向嵌接并相互轴向夹紧。经由这样 的连接可从万向轴装置向轮毂并从而向车轮或向相反方向传递绕旋转 轴线的转矩。两齿部一般轴向相互夹紧成使各齿面受均匀的载荷。但 前提是要很精确地制成齿部的几何形状，从而在轴向和圆周上作用的承栽部分是很大的。按照DE 36 36 243 Al设定，通过各接合元件的冷成形确定的材 料区域成形各端面齿部。为此材料通过成型工具从轴向方向的进给和 部分地也通过工具向旋转轴线在径向方向上的转动被塑性排挤。材料 对排挤的阻力特别在万向轴装置的接合元件上是特别大的，因为必须 直接由接合元件的表面并从而由一较大的和坚实的材料积聚使材料变 形。为成型过程需要的力是很大的。具有与之相应高的需要的功率的 机械是昂贵的。困难的是，将齿部的各个齿构成有要求的精度并且各 齿要构成有一大的承载部分，因为材料的一大部分由于大的成型力径
向向外偏移而不流入成型工具中。 发明内容因此本发明的目的是提供一种具有大的承载部分的齿部，其可以 低成本地制造。该目的利用权利要求1的特征这样达到，即端面齿部构成在至少 一个部段上，所述至少一个部段在轴向上从接合元件伸出。该任意形 状的部段在一轴向端面处至少部分地具有端面齿部的各齿。端面齿部 也可以是转矩联轴节中另 一接合元件的对应齿部。优选与接合元件一体构成的部段如此设计，使在成型时只必须排 挤这样的材料，所述材料对于构成齿部是必须的。接合元件的其他的 材料不再阻碍成型过程，因为材料的积聚首先限于最需要的。降低为 成型过程需要的力。可以采用具有较小的功率参数的低成本的机械。 更好地构成各齿并具有较大的承载部分。本发明涉及全部用于传递旋动运动和转矩的联轴节，其中至少两 个接合元件中借助于各轴向的端面齿部在轴向上相互嵌接，其中优选 是车轮轴承装置中的转矩联轴节，其具有一借助于万向轴装置驱动的 轮毂。所述部段的几何形状是任意的。例如可设想，该部分在一基本上 旋转对称的接合元件上相对旋转轴线定心，并绕该旋转轴线旋转对称 地例如构成为一截锥体。本发明的一实施形式设定，所述部段绕旋转轴线环形地旋转对称 地延伸。如果沿径向在从接合元件轴向伸出的部段与接合元件的一部 分之间构成一轴向敞开的环形凹槽，亦即如果环形部段同心地包围接 合元件的至少一部分，则这特别具有优点。如设定，部段在各齿成型之前至少在径向上通过相互径向逐渐接近的 轮廓限定并因此在横截面中沿一个方向逐渐缩小。在部段的较窄的区 域上在成型时必定排挤较少的材料。较少的材料受控地流入模具并且 受控地偏移。利用这样的实施形式因此可以针对地影响成型过程的精
度和质量。该部分优选这样构成，即使各轮廓从部段轴向伸出接合元件的位 置开始向端面的方向在径向上相互渐增地接近。同时各轮廓在任意的、 在轴向沿旋转轴线定向的纵截面内首先通过相互径向对置的轮廓线定 外形，各轮廓线相互向端面那边接近。在部段的一可能的实施形式中，在纵截面内位于径向外部的轮廓 线首先向旋转轴线逐渐下降地向端面的方向延伸并且最后在端面处转 到一位于径向内部的轮廓线。这例如是这种情况，即在一环形部段上 径向外轮廓的外径向端面的方向渐增地持续线性地缩小，或渐减地或 以任意改变的延伸缩小。还设定， 一在纵截面内的径向内面的轮廓线首先在旋转轴线上方 渐升地向端面的方向延伸并且然后在端面上转到一径向外面的轮廓 线。这是这种情况，即环形部段的内直径向端面的方向持续线性地增 大，或渐减、渐增地或以任意改变的延伸增加。有利的是，两个上述延伸共同在一部段上实现。待排挤的材料随着离端面越来越小的距离越来越少。在成型工具 撞到端面上时首先排挤少量的材料。该材料因此在开始使成型过程面 对不大的阻力并且偏移入成型工具中并且向侧面偏移。同时材料不会 意外地向外流动，而是流入成型工具中并接着至少部分地沿径向方向 分布于成型工具中。成型工具被更好地填充材料。成型工具越紧密地 轴向接近底面，阻止流动的阻力越大。该底面是一个过渡，部段在该 过渡处从接合元件的材料伸出或转入其中。处于成型工具中的材料均 匀地分布于成型工具中并几乎完全将其充满。因此更好地构成在制成 的齿部上的齿的形状。当部段的外形在齿成型之前通过已上述的相互径向逐渐接近的各 轮廓限定时，可最好地构成各齿的形状。同时在成型之前该部段的尺 寸和在成型以后齿的尺寸处于一预定的关系。这样，利用本发明的一 实施形式设定，在各齿成型之前各轮廓之间的最大间距是在部段从接 合元件伸出的位置。成型的齿的最小的、在轴向投影上观察的总长至 多比所述各轮廓之间的、在轴向投影上观察的最大间距大1/5。在投影 中观察的总长也可以小于或等于在轴向投影中的轴向间距。在端面齿 部的齿根平面内测量总长。可选择地或与此同时，该部段在各齿成型之前在径向投影中至少 为成型的齿的理论齿高的两倍长。同时端面与一底面之间的最大长度 投射至径向投影，该部段在该底面上从接合元件轴向伸出。理论齿高 是在一用于成型齿的成型工具中在齿根平面与齿顶平面之间测量的最 大的轴向间距。通过本发明有可能借助于各个齿或齿部的制造的额定尺寸按简单 的方式关于成型力和材料流构成坯件。所谓端面齿部及其各齿在这种情况下应该被理解为在端面上相互 邻接的轴向凸出的增高部的任何设置，其有序地或任意与在各增高之 间的轴向凹槽(例如齿槽)附近相配合并且与一相应的对应齿部相对 应。优选设定端面齿部的已知形状，其中各齿和各齿的齿槽在圆周上 相互邻接和在径向上根据长度进行定向。齿部优选通过冷成型由钢制 造，但也可设想采用全部其他的可设想的成型方法，使用轻金属或轻 金属合金和塑料。也设定在成型以后切削精加工齿部。
以下借助各实施例更详细地说明本发明。图1示出一未进一步示出的万向轴装置的一万向节钟形件2的形 式的接合元件1的一个实施例。基本上绕旋转轴线3旋转对称构成的 万向节钟形件2部分地在一轴向沿旋转轴线3的纵截面内示出。接合 元件1设有一部段4,其在图1中处于成型之前的一原始状态并且以 已成型的齿部5、 6或7示于图3、 4和5中。部段4是一在一底面E'上一体地由万向节钟形件2的材料伸出的 环形凸出部，该凸出部的对称轴线8位于旋转轴线3上。在径向上在 部段4与接合元件1的一部分9之间构成一环形凹槽10。环形凹槽10 在轴向方向是敞开口，部段4上的端面ll指向其中。 部段4在径向上通过相互逐渐接近的轮廓12和13限定。轮廓12 和13从点X或Y开始。通过点X和Y延伸的平面E在这种情况下看 作为部段4的底面E',在该底面上部段4过渡到接合元件1。轮毂12 在沿旋转轴线3的纵截面内按图1、 2、 3和4通过轮廓线12'和13'描 述。在径向外部延伸的外轮廓线13'在径向上对置于在径向内部延伸的 内轮廓线12'，至少直至轮廓线12'和13'径向相互转到端面11为止。图2不按比例地且放大示出在齿部5成型之前的图1的部段4的 细部Z以及处于对置位置的通过冷成型变形的、包括齿部5的部段4。轮廓线13'从X出发首先作为直线延伸并且成角度oc向旋转轴线的 方向倾斜。角度01优选5°<01<20。。在继续的延伸中轮廓线13'向旋转轴 线的方向弯曲并且转到轮廓线12'。轮廓线12'从Y开始作为直线上升 并且以角度(3相对旋转轴线倾斜。角度P优选15°<(3<30°。轮廓线12' 在继续延伸中从点T拐弯并以较陡的上升延伸，以及从点S开始以较 小的上升延伸并且最后沿径向方向弯曲，以便转到轮廓线13'。或者可 设想，轮廓线12'和13'不通过直线，而是通过弧形的延伸或直线和弧 形的延伸的组合来描述。在包括成型的齿部5的齿14的视图中，点划线16和17大大简化 地表示用于一单个齿14的模具的凹模15的轮廓。其中理论上完全由 来自部段4排挤的材料填满凹模15。直线16限定齿根并从而在视图 中也代表一通过点P和Q设置的齿根平面16'。齿根平面16'是齿14 转到部段4的过渡并且在视图中同时标示在齿槽的底面中的顶点。直 线17标示理论的齿顶线或齿顶平面17'。在各齿成型之前，轮廓12和13之间的最大间距C'在底面E'内位 于点X和Y之间。在轴向投影中由距离C'产生间距C。齿的总长L 在齿根平面16'内是点P与Q之的距离L。 L的轴向投影是间距A。 4姿照本发明的 一个实施形式设定。间距A最多比间距C大七分之一。 点X和Y据此在各齿成型时沿径方向几乎没有偏移。因此在成型时塑 性排挤的材料几乎只流入凹槽15中以形成齿14。在各齿14成型之前，以径向投影D再现的部段4的最大长度W
至少为成型的齿14的理论齿高B的两倍长。在该径向投影中投射端 面11与底面E'之间的最大间距W。理论齿高B是在一用于成型齿的 成型工具中测量的、在齿根平面16'与齿顶平面17'之间的最大轴向间距。齿部5的齿根平面16'在按图2的纵截面内反时针方向以一锐角S 远离平面H倾斜。平面H是一由旋转轴线3垂直穿过的平面。齿顶线 17'以顺时针方向向平面H倾斜锐角cp。在按图3的视图中示出在成型 一齿部6以后部段4的另一构型，齿才艮平面16'位于平面H内并从而 垂直由旋转轴线3穿过。齿顶平面17'在该情况下以顺时针方向与齿根平面16'成锐角cp并从而远离该平面倾斜。在按图4的视图中一齿部7的齿顶平面17'被旋转轴线3垂直地穿 过并从而位于平面H内。齿根平面16'在该情况下反时针方向以锐角5 远离齿才艮平面17'倾斜。图5示出例如以万向节钟形件2的形式的接合元件1与一轮毂18 旋转固定地连接的纵剖面图。轮毂18是一车轮轴承装置的部分，其中 只示出一具有滚动体滚道20的内圏19和一在轮毂18上的凸缘21， 用以固定一未示出的车轮。在凸缘21上构成另一滚道22用于另一列 滚动体。轮毂18与万向节钟形件2相连接。为此齿部5与一相应的对 应齿部24轴向相互嵌接并且借助于螺紋元件23轴向相互夹紧。在万 向节钟形件2与轮毂18之间可绕旋转轴线3传递转矩。
附图标记清单1 接合元件2 万向节钟形件3 旋转轴线4 部段5 端面齿部6 端面齿部7 端面齿部8 对称轴线9 部分10 环形凹槽线13'轮廓线14齿15凹模16直线16'齿根平面17直线17'齿顶平面18轮毂19内圏20滚道21凸缘22滚道23螺紋元件24对应齿部面廓廓廓端轮轮轮1 2 S 3111权利要求
1.在至少一个接合元件(1)上的端面齿部(5，6，7)，用以传递绕一旋转轴线(3)的转矩，其中端面齿部(5，6，7)在轴向上嵌入一相应的对应齿部(24)中，端面齿部(5，6，7)具有由接合元件(1)的至少部分地无切削塑性成形的材料构成的各齿(14)；其特征在于，端面齿部(5，6，7)构成在至少一个部段(4)上，所述部段在轴向上从接合元件(1)伸出并且在一轴向端面(11)处至少部分地具有所述齿(14)。
2. 按照权利要求1所述的端面齿部，其特征在于，所述接合元件 (1 )配备给一用以驱动至少一个车轮的万向轴装置并且对应齿部(24 )配置给一车轮轴承装置的轮毂(18)，其中轮毂(18)与车轮一起借 助一车轮轴承可旋转地支承。
3. 按照权利要求1所述的端面齿部，其特征在于，部段(4)与 接合元件(1)材料一体构成。
4. 按照权利要求1所述的端面齿部，其特征在于，部段(4)绕 旋转轴线(3)环形地旋转对称地延伸。
5. 按照权利要求4所述的端面齿部，其特征在于，沿径向在从接 合元件(1)轴向伸出的部段(4)与接合元件(1)的一部分之间构成 一轴向敞开的环形凹槽(10)。
6. 按照权利要求1所述的端面齿部，其特征在于，部段(4)在 各齿(14 )成型之前至少在径向上通过相互径向逐渐接近的轮廓(12， 13)限定。
7. 按照权利要求6所述的端面齿部，其特征在于，各轮廓(12， 13)从部段(4)轴向伸出接合元件的位置开始向端面(11)的方向在 径向上相互渐增地接近，并且最后各轮廓(12, 13)在部段(4)的端 面(11)处相互过渡。
8. 按照权利要求7所述的端面齿部，其特征在于，各轮廓(12, 13)在任意的、在轴向上沿旋转轴线(3)定向的纵截面内首先通过相互径向对置的轮廓线U2'， 13')定外形，其中一在纵截面内位于径向 外部的轮廓线(13')首先向旋转轴线(3)逐渐下降地向端面(11) 的方向延伸并且最后在端面(11)处转到一位于径向内部的轮廓线 (12')。
9. 按照权利要求7所述的端面齿部，其特征在于，各轮廓(12, 13)在任意的、在轴向上沿旋转轴线(3)定向的纵截面内首先通过相 互径向对置的轮廓线(12', 13')定外形，其中一在纵截面内位于径向 内部的轮廓线(12')首先在旋转轴线(3)上方渐升地向端面(11) 的方向延伸并且然后在端面(11)处转到一位于径向外部的轮廓线(13')。
10. 按照权利要求1所述的端面齿部，其特征在于，部段(4)绕 旋转轴线(3)环形地旋转对称地延伸，并且各齿(14)和在圆周上相 互邻接的各齿(14)的齿槽按长度在径向上定向。
11. 按照权利要求10所述的端面齿部，其特征在于，在各齿(14) 成型之前部段(4 )的外形通过在径向上相互逐渐接近的轮廓(12， 13 ) 限定，并且在各齿(14 )成型之前部段(4 )上的各轮廓(12， 13 )之 间的最大间距(C')位于一底面(E')上，其中部段(4)在底面(E') 上从接合元件(1)伸出，并且成型的齿(14)的最小的总长(L)在 轴向投影(A)中至多比间距(C')的轴向投影(C)大五分之一，并 且齿(14)的总长(L)在端面齿部(5， 6， 7)的齿根平面(16')内 测量。
12. 按照权利要求10所述的端面齿部，其特征在于，在各齿(14) 成型之前以径向投影(D)表示的部段(4)的最大长度(W)至少为 成型的齿(14)的理论齿高(B)的两倍长，其中端面(11)与一底 面(E')之间的最大长度(W)投射至投影(D),部段(4)在该底 面(E')上从接合元件(1)轴向伸出，并且理论齿高(B)是在一用 于成型齿(14)的成型工具中在齿根平面U6')与齿顶平面(17')之 间测量的最大的轴向间距。
全文摘要
本发明涉及一种在至少一个接合元件(1)上的端面齿部(5，6，7)用以传递绕一旋转轴线(3)的转矩，其中端面齿部(5，6，7)轴向嵌入一相应的对应齿部(24)中，端面齿部(5，6，7)具有由接合元件(1)的至少部分地无切削塑性成形的材料构成的各齿(14)。
文档编号F16D1/076GK101163899SQ200680013289
公开日2008年4月16日 申请日期2006年4月19日 优先权日2005年4月20日
发明者B·菲勒, E·马苏尔, P·尼布林, R·朗格尔, R·海斯 申请人:谢夫勒两合公司