专利名称：轴-齿轮-连接装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轴-齿轮-连接装置，该轴-齿轮-连接装置具有轴和 热压套装的齿轮，该齿轮具有借助第一热压配合部固定在轴上的第一 轴向区段和借助第二热压配合部固定在轴上的第二轴向区段，其中， 能够通过第二热压配合部将比通过第一热压配合部更大的转矩从齿轮 传递到轴上。此外，本发明涉及一种用于制造这种有利的轴-齿轮-连接 装置的方法。
背景技术：
传递转矩的轴及布置在轴上的齿轮在变速器结构中被广泛应用。 为将这些齿轮固定在轴上存在若干可能性，其中，连接种类分为单元 式轴轮毂连接和组合式轴轮毂连接。
单元式轴轮毂连接包括形状锁合的连接，例如像花键轴连接、锯 齿连接、渐开线齿形连接、多角型廓连接、键连接和销钉连接，还包 括力锁合的连接，例如像挤压和热压连接、楔形连接、夹紧环连接、 夹紧带轮连接和星形带轮连接，以及包括材料锁合的连接，例如像焊 接连接、钎焊连接和粘接连接。
组合式轴轮毂连接包括非材料锁合的连接，例如像挤压滚花连接 和挤压点锁合连接，还包括非材料锁合与材料锁合的连接，例如像挤 压粘接连接、挤压压焊连接和挤压焊接连接，以及包括材料锁合的连 接，例如像钎焊焊接连接。
上述公知的连接方式存在的缺点是，它们不能阻止构件或齿轮在 轴上运动。尽管优化的设计，但例如由于峰值负荷仍出现微量移动。尤其是在彼此精确分配不同齿轮齿部方面起重要作用的变速器中，齿 轮在轴上的这种移动必须被无条件地避免。这种情况特别是出现在将 负荷分配在两个或多个中间轴上的变速器中，在此，变速器的总使用 寿命取决于绝对的位置精度。
为了解决上述问题，DE 196 20 330 Al提出一种用于轴上构件的 轴轮毂连接装置，其中构件一方面热压套装在轴上并且另一方面为避 免运动而附加通过形状锁合的连接来保持。确切的说，所称的文献提 出，齿轮一方面借助热压配合部固定在轴上并且另一方面设置有销钉 状的元件，该元件一方面延伸到轴内并且另一方面延伸到齿轮内，以 保持形状锁合的连接。
由DE 103 19 629 Al公开了另一种牢固的轴轮毂连接装置，其中 齿轮借助热压配合部，也就是通过热压套装固定在轴上。此外，所称 的文献提出，直接相邻的齿轮部分重叠，其中，齿轮彼此接近的区域 同样通过热压配合部相互连接。
由上述文献所公开的轴轮毂连接装置包括具有外齿部的第一轴向 区段和不具有外齿部的第二轴向区段的齿轮。通过将这些齿轮热压套 装在轴上产生热压应力，该热压应力在轴-齿轮-连接装置工作时与齿部 的根部应力叠加，从而在第一区段上产生多轴的应力状态。这种多轴 的应力状态在最不利的情况下会导致齿部的一个或多个齿断裂。由于 这种原因，为此在实践中转变为在设有齿部的第一轴向区段上形成比 在第二轴向区段上更弱的热压配合部，从而减小第一轴向区段上的热 压应力。因此，通过减小第一轴向区段上的热压应力可以防止齿部由 于应力叠加而损坏。但这种措施本身的缺点是，减小了可从齿轮传递 到轴上的最大转矩。
发明内容
因此，本发明的任务在于，提供一种具有轴和热压套装齿轮的轴-齿轮-连接装置，该轴-齿轮-连接装置能够使大转矩从齿轮传递到轴上， 其中，同时有效阻止对齿轮齿部的损坏。此外，本发明的任务在于， 提供一种用于制造这种有利的轴-齿轮-连接装置的方法。
该任务借助权利要求1或11中给出的特征来解决。本发明有利的 实施方式为从属权利要求的主题。
根据本发明的轴-齿轮-连接装置具有轴和热压套装在轴上的齿轮。 该齿轮包括借助第一热压配合部固定在轴上的第一轴向区段和第二轴 向区段，其中，第二轴向区段借助第二热压配合部固定在轴上。在此， 这样来构造第二热压配合部，能够通过该第二热压配合部将比通过第 一热压配合部更大的转矩从齿轮传递到轴上或者反向地传递。根据本 发明，在第一轴向区段与第二轴向区段之间设置有轴向中间区段，该 轴向中间区段借助第三热压配合部固定在轴上。能够通过第三热压配 合部将比通过第一热压配合部更大的转矩和比通过第二热压配合部更 小的转矩从齿轮传递到轴上。这种特征涉及各自可传递的最大转矩。 在此，转矩的不同传递率例如可以通过热压套装时相应地选择第一轴 向区段上、第二轴向区段上和轴向中间区段上的表面压力获得。
通过轴向中间区段和根据本发明选择第三热压配合部，能够在第 一轴向区段与第二轴向区段之间实现连续的应力转移。这种连续的应 力转移还可使例如通过齿部导入第一轴向区段上的较大转矩从齿轮传 递到轴-齿轮-连接装置的轴上。
在根据本发明的轴-齿轮-连接装置的一种优选实施方式中，这样来 构造第三热压配合部，使可从齿轮传递到轴上的转矩的数值沿第二轴 向区段的方向在轴向中间区段上变大。这种可传递的转矩沿第二轴向 区段的方向变大例如可以逐步进行。但特别有利的是下面介绍的实施 方式。在根据本发明的轴-齿轮-连接装置发这种特别优选的实施方式中， 这样来构造第三热压配合部，使可从齿轮传递到轴上的转矩的数值沿 第二轴向区段的方向在轴向中间区段上连续或持续变大。通过在第一 轴向区段与第二轴向区段之间连续构造应力转移，使得可从齿轮传递 到轴上的转矩的数值能够进一步变大。
根据本发明的轴-齿轮-连接装置的一种有利的实施方式，第一轴向 区段设有优选是外齿部的齿部，其中，第二轴向区段不具有齿部。
在根据本发明的轴-齿轮-连接装置的一种特别有利的实施方式中， 齿部具有多个齿，其中，齿的齿根被研磨。因此，例如可以研磨齿根
区域内齿的右齿面和左齿面。研磨的齿根比未研磨的齿根可以承受更 大的负荷。按这种方式，能够在第一轴向区段上更强地构造第一热压 配合部，因为允许第一轴向区段上的热压应力更大，而应力转移不会 导致齿部的损坏。通过第一轴向区段上更强的第一热压配合部，还可 使较大的转矩通过齿轮传递到轴上。
根据本发明的轴-齿轮-连接装置的另一种有利的实施方式，齿的齿 根借助喷射法来研磨。齿的齿根优选通过磨砂喷射和/或玻璃珠喷射来 研磨。事实证明，在这种喷射法中，齿的齿根特别坚固。
为特别有效地防止齿在齿根的区域内折断，在根据本发明的轴-齿 轮-连接装置的一种特别优选的实施方式中，齿的齿根借助至少两种彼 此连续的喷射法来研磨。人们也称其为齿根的双喷射。彼此连续的喷 射法优选是两种不同的喷射法，例如像磨砂喷射和玻璃珠喷射。齿的 齿根构造的越稳定，第一热压配合部就可以越强地构造在第一轴向区 段上，并且可从齿轮传递到轴上的转矩也就越大。
在根据本发明的轴-齿轮-连接装置的另一种优选的实施方式中，轴 上固定有未热压套装的至少一个其他齿轮。因此，其他齿轮例如可以借助键固定在轴上。在此，热压套装齿轮的齿部的齿根与未热压套装 齿轮的齿部的齿根相比更宽地构造。因此，还提高了热压套装齿轮齿 部的稳定性，由此，能够在第一轴向区段上实现更强的第一热压配合 部，该第一热压配合部也保证特别大的转矩从齿轮到轴上的传递率。
根据本发明的轴-齿轮-连接装置的另一种有利的实施方式，齿的高 度沿第二轴向区段的方向变小。优选齿的高度沿第二轴向区段的方向 连续变小。因此，齿例如可以在轴向中间区段的区域内延伸并且连续 降低高度，直至该高度过渡到第二轴向区段上。
根据本发明的轴-齿轮-连接装置的另一种有利的实施方式，齿轮此 外借助摩擦焊接固定在轴上。这种摩擦焊接以有利的方式通过在热压 过程期间或之后轴相对于齿轮的扭转而产生。
根据本发明用于制造轴-齿轮-连接装置的方法包括以下方法步骤。 首先准备好轴和齿轮，其中，齿轮具有第一轴向区段、第二轴向区段 和轴向中间区段。随后将齿轮热压套装在轴上，从而在第一轴向区段 上形成第一热压配合部，在第二轴向区段上形成第二热压配合部并且 在轴向中间区段上形成第三热压配合部。在此，这样来进行热压套装， 能够通过第三热压配合部将比通过第一热压配合部更大的转矩和比通 过第二热压配合部更小的转矩从齿轮传递到轴上。这例如可以由此来 实现，即轴和/或齿轮在所述区段的区域内具有不同的外直径和内直径， 从而在所述区段内得到不同的表面压力。优点方面请参阅根据本发明 的轴-齿轮-连接装置的上述说明。
在根据本发明的方法的一种优选的实施方式中，所准备好的齿轮 的第一轴向区段设有优选是外齿部的齿部，该齿部具有多个齿，而第 二轴向区段则不具有齿部，其中，齿的齿根被研磨。在此，原则上考 虑所有常用的研磨方法。但为产生特别稳固的齿根，齿的齿根在根据本发明的轴-齿轮-连接 装置的一种特别优选的实施方式中借助喷射法来研磨。该喷射法优选 最好通过磨砂喷射和/或玻璃珠喷射来进行。
在根据本发明的方法的另一种特别优选的实施方式中，齿的齿根 借助至少两种彼此连续的喷射法来研磨，其中，优选使用两种不同的 喷射法来研磨，例如像磨砂喷射和玻璃珠喷射。
为了在齿轮与轴之间进一步提高最大可能的转矩传递，在根据本 发明的方法的另一种优选的实施方式中，轴和齿轮在热压套装期间或 之后相对扭转，以便在轴与齿轮之间产生摩擦焊接。
下面参考所属附图借助示例的实施方式对本发明进行详细说明。
其中
图1以剖面视图示出根据本发明的轴-齿轮-连接装置的实施方式 的侧视图2示出用于说明轴向区段上可传递的最大转矩的曲线图；以及 图3示出在图1箭头A方向上的齿轮齿部的部分视图。
具体实施例方式
图1示出根据本发明的轴-齿轮-连接装置1的实施方式的侧视图。 轴-齿轮-连接装置1首先包括可绕其纵向轴线3旋转的轴2。齿轮4热 压套装在轴2上。齿轮4包括第一轴向区段5和第二轴向区段6，其中， 在第一轴向区段5与第二轴向区段6之间设置有轴向中间区段7。所称 的区段5、 7、 6彼此直接相连。
第一轴向区段5借助第一热压配合部8固定在轴2上，而第二轴 向区段6借助第二热压配合部9固定在轴2上。轴向中间区段7也通 过热压配合部固定在轴2上，其中，该第三热压配合部在图1中采用附图标记io来标注。
如从图2所看到的那样，这样来构造第二热压配合部9，能够在第
二轴向区段6上将比在第一轴向区段5上更大的最大转矩从齿轮4传 递到轴2上。还能够通过轴向中间区段7上的第三热压配合部10将比 第一轴向区段5上更大的最大转矩从齿轮4传递到轴2上，其中，可 通过第三热压配合部10传递的最大转矩还小于可通过第二热压配合部 9传递的最大转矩，如从图2得知的那样。在此，这样来构造第三热压 配合部10，使可从齿轮4传递到轴2上的最大转矩的数值沿第二轴向 区段6方向在轴向中间区段7上连续或持续变大。按这种方式，在第 一轴向区段5与第二轴向区段6之间得到连续的应力转移。
如从图l所看到的那样，齿轮4的第一轴向区段5具有外齿部11。 反之，第二轴向区段6则没有齿部。外齿部ll优选构造成斜齿齿部并 且包括多个齿12。图3中示例性示出齿12中的一个。每个齿12靠近 纵向轴线3的区段也称为齿根13。齿12的左齿面14和右齿面15至少 在齿根13的区域内借助喷射法，优选是借助磨砂喷射和/或玻璃珠喷射 进行研磨。在此，齿根通过所谓的双喷射来研磨，其中使用不同类型 的两种彼此连续的喷射法，例如像磨砂喷射和玻璃珠喷射。此外，齿 12的高度H在轴向方向上，确切的说是在第二轴向区段6的方向上减 小。高度H在此连续减少，其中，上棱边的走向在侧视图中呈圆弧形。 因此，可以通过选择圆弧特别大的半径R得到从齿部向轴向中间区段7 或第二轴向区段6的特别连续的过渡部。这种过渡部使区段5、 6、 7 之间产生特别好的和连续的应力转移。
此外，轴2上固定有未热压套装在轴2上的至少一个其他齿轮16。 齿轮16在本示例中确切的说借助键连接机构17与轴2相连接。其他 齿轮16也具有由多个齿19组成的外齿部18。但热压套装齿轮4齿部 11的齿根13与未热压套装齿轮16齿部18的齿根相比更宽地构造，如 图3中虚线所示齿轮16齿部18的齿19。此外，齿轮4借助摩擦焊接固定在轴2上。这种摩擦焊接由此来
产生，即齿轮4在热压套装在轴2上期间或之后相对于轴2绕纵向轴 线3扭转，由此形成摩擦焊接连接。例如能够由此得到热压配合部8、 9、 IO的不同强度，即轴2禾卩/或齿轮4在区段5、 6、 7上具有略微不 同的外直径或内直径。因此，在热压套装之后得到不同的表面压力， 该表面压力最后造成不同强度的热压配合部和不同传递率的转矩。附图标记
1 轴-齿轮-连接装置
2 轴
3 纵向轴线
4 齿轮
5 第一轴向区段
6 第二轴向区段
7 轴向中间区段
8 第一热压配合部
9 第二热压配合部
10 第三热压配合部
11 外齿部
12 齿
13 齿根
14 左齿面
15 右齿面
16 其他齿轮
17 键连接机构
18 外齿部
19 齿
H 齿的高度
Mmax 区段可传递的最大转矩
R 半径
权利要求
1. 轴-齿轮-连接装置，具有轴(2)和热压套装的齿轮(4)，所述齿轮具有借助第一热压配合部(8)固定在所述轴上的第一轴向区段(5)和借助第二热压配合部(9)固定在所述轴上的第二轴向区段(6)，其中，通过所述第二热压配合部(9)能够将比通过所述第一热压配合部(8)更大的转矩从所述齿轮(4)传递到所述轴(2)上，其特征在于，在所述第一轴向区段(5)与所述第二轴向区段(6)之间设置有轴向中间区段(7)，所述轴向中间区段借助第三热压配合部(10)固定在所述轴(2)上，其中，通过所述第三热压配合部(10)能够将比通过所述第一热压配合部(8)更大的转矩和比通过所述第二热压配合部(9)更小的转矩从所述齿轮(4)传递到所述轴(2)上。
2. 根据权利要求1所述的轴-齿轮-连接装置，其特征在于，这样 来构造所述第三热压配合部(10)，使能够从所述齿轮(4)传递到所 述轴(2)上的转矩的大小沿向着所述第二轴向区段(6)的方向在所 述轴向中间区段(7)上变大。
3. 根据权利要求2所述的轴-齿轮-连接装置，其特征在于，这样 来构造所述第三热压配合部(10)，使能够从所述齿轮(4)传递到所 述轴(2)上的转矩的大小沿向着所述第二轴向区段(6)的方向在所 述轴向中间区段(7)上连续变大。
4. 根据前述权利要求之一所述的轴-齿轮-连接装置，其特征在于， 所述第一轴向区段(5)设置有优选是外齿部的齿部(11)，而所述第 二轴向区段(6)不具有齿部。
5. 根据权利要求4所述的轴-齿轮-连接装置，其特征在于，所述 齿部(11)包括多个齿(12),其中，所述齿(12)的齿根(13)被 研磨。
6. 根据权利要求5所述的轴-齿轮-连接装置，其特征在于，所述齿(12)的所述齿根(13)被借助优选是磨砂喷射和/或玻璃珠喷射的喷射法而研磨。
7. 根据权利要求6所述的轴-齿轮-连接装置，其特征在于，所述 齿(12)的所述齿根(13)被借助至少两种彼此连续的且优选不同的 喷射法而研磨。
8. 根据权利要求4至7之一所述的轴-齿轮-连接装置，其特征在 于，至少一个未热压套装的其他齿轮(16)固定所述轴(2)上，其中， 所述热压套装齿轮(4)的所述齿部(11)的所述齿根(13)与所述未 热压套装齿轮(16)的所述齿部(18)的齿根相比更宽。
9. 根据权利要求4至8之一所述的轴-齿轮-连接装置，其特征在 于，所述齿(12)的高度(H)沿向着所述第二轴向区段(6)的方向 优选连续地变小。
10. 根据前述权利要求之一所述的轴-齿轮-连接装置，其特征在 于，所述齿轮(4)此外借助摩擦焊接固定在所述轴(2)上。
11. 用于制造轴-齿轮-连接装置的方法，具有以下方法步骤- 准备好轴以及具有第一轴向区段、第二轴向区段和轴向中间 区段的齿轮，并且- 将所述齿轮热压套装在所述轴上，从而在所述第一轴向区段 上形成第一热压配合部，在所述第二轴向区段上形成第二热压配合部 并且在所述轴向中间区段上形成第三热压配合部，其中，通过所述第 三热压配合部能够将比通过所述第一热压配合部更大的转矩和比通过 所述第二热压配合部更小的转矩从所述齿轮传递到所述轴上。
12. 根据权利要求11所述的用于制造轴-齿轮-连接装置的方法， 其特征在于，所述准备好的齿轮的所述第一轴向区段设置有优选是外 齿部的齿部，所述齿部具有多个齿，而所述第二轴向区段不具有齿部， 其中，所述齿的齿根被研磨。
13. 根据权利要求12所述的用于制造轴-齿轮-连接装置的方法， 其特征在于，所述齿的所述齿根被借助优选是磨砂喷射和/或玻璃珠喷 射的喷射法而研磨。
14. 根据权利要求13所述的用于制造轴-齿轮-连接装置的方法， 其特征在于，所述齿的所述齿根被借助至少两种彼此连续的且优选不 同的喷射法而研磨。
15. 根据前述权利要求之一所述的用于制造轴-齿轮-连接装置的 方法，其特征在于，所述轴和所述齿轮在热压套装期间或之后相对扭 转，以便在轴与齿轮之间产生摩擦焊接。
全文摘要
本发明涉及一种轴-齿轮-连接装置(1)，该轴-齿轮-连接装置具有轴(2)和热压套装的齿轮(4)。热压套装的齿轮具有借助第一热压配合部(8)固定在轴(2)上的第一轴向区段(5)和借助第二热压配合部(9)固定在轴(2)上的第二轴向区段(6)。通过第二热压配合部(9)能够将比通过第一热压配合部(8)更大的转矩从齿轮(4)传递到轴(2)上。根据本发明，在第一轴向区段(5)与第二轴向区段(6)之间设置有轴向中间区段(7)，该轴向中间区段借助第三热压配合部(10)固定在轴(2)上。通过第三热压配合部(10)能够将比通过第一热压配合部(8)更大的转矩和比通过第二热压配合部(9)更小的转矩从齿轮(4)传递到轴(2)上。根据本发明的轴-齿轮-连接装置(1)能够传递特别大的转矩，而在此不增加外齿部(11)的齿(12)上的损坏风险。此外，本发明涉及一种用于制造这种有利的轴-齿轮-连接装置(1)的方法。
文档编号F16H57/00GK101535670SQ200780040959
公开日2009年9月16日 申请日期2007年10月12日 优先权日2006年11月4日
发明者威廉·哈德特尔 申请人:Zf腓德烈斯哈芬股份公司