啮合部件及用于制造啮合部件的方法
【专利摘要】本发明涉及一种啮合部件和用于制造啮合部件的方法，该啮合部件包括轮体，该轮体由轮缘包围，其中，轮体在第一轴向区域中包括非圆地构造的区段，该区段与轮缘的相应地成型的区段相连接。
【专利说明】啮合部件及用于制造啮合部件的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种啮合部件和一种用于制造啮合部件的方法。
【背景技术】
[0002]作为联合部件已经公知了由两个分体组成并且材料锁合地连接、例如熔焊或钎焊的部件。
[0003]由DE102010006595公知了构造成联合部件的啮合部件。
【发明内容】
[0004]因此，本发明的目的是，进一步构造一种啮合部件，其中，应当能尽可能节约成本地制造该啮合部件。
[0005]按照本发明，所述目的在根据权利要求1中所述特征的啮合部件和根据权利要求11中所述特征的方法中来实现。
[0006]在啮合部件中本发明的重要特征是，所述啮合部件包括轮体，所述轮体由轮缘包围，其中，轮体在第一轴向区域中包括非圆地构造的区段，轮缘的相应地成型的区段与所述非圆地构造的区段连接。
[0007]在此优点是，可以将大的转矩从轮缘传递到轮体。在周向上借助于非圆的构造实现有工作能力的连接。当轮体在所述区段中的径向距离不是角度的常数函数而是角度的非常数函数时，存在非圆的轮廓。此时，周期函数特别有利，所述周期函数的周期长度相应于一转或一转的整数分之一，也就是360° /2=180°、360° /3=120°、360° /4=90°或360° /n，其中，n是大于4的整数。
[0008]借助于非圆的轮廓，壁特别薄的轮缘可与轮体连接，尽管如此，可传递全部由轮缘的啮合部的齿传递的转矩。
[0009]在选择连续、连续可微或者甚至平滑地延伸的函数作为角度的函数时，避免部分区域折断并且因此实现特别高的转矩传递安全性。
[0010]因此，按照本发明，轮体的所述区段是外部非圆区段，轮缘的所述区段是内部非圆区段，其中，所述区段分别构造成阶梯状和/或锥形。在此有利的是，在阶梯状构造中减少了接合长度，而在锥形构造中基本上可以忽略接合长度。因此，可以实施非常快速且容易的接合。
[0011]在一种有利的构型中，所述区段的直径、尤其是外直径或内直径在轴向方向上单调地增大，尤其是在锥形构造中严格单调地增大。在此优点是，可以以简单的方式从一侧接合并且单件式地构造轮体以及单件式地构造轮缘。
[0012]在一种有利的构型中，在阶梯状构造中设置有至少三个阶梯。在此优点是，可实现减小的接合长度和稳定的连接。
[0013]在一种有利的构型中，每个阶梯区段的对应的轴向长度一样长。在此优点是，可以在接合长度减小的情况下实现简单且快速的接合。[0014]在一种有利的构型中，轮体构造成离合器部件，尤其是其中，所述轮体在其端侧之一上具有爪、尤其是轴向延伸的爪，用于形成爪式离合器。在此优点是，可视待驱动的轴的类型而定来构造由轮体和轮缘形成的轮毂部件，尤其是待通过轮毂部件传递的转矩可通过爪式离合器输送或者输出，使得轮毂部件也可通过轴承支承在桥或轴上。
[0015]在一种有利的构型中，非圆的区段成型为多边形。在此优点是，可采用这样的制造方法，在所述制造方法中，相应的制造机械执行所有起作用的机械轴的连续运动，尤其是在没有运动方向换向的情况下。因此避免往复运动和由此所需的加速度。因此可实现多边形轮廓的快速、简单且廉价的制造。
[0016]在一种有利的构型中，轮缘套装、尤其是压套在轮体上。在此优点是，连接、即联合体的制造可以非常简单并且廉价地实施。在本发明的另一种构型中，套装力甚至可通过轮缘或轮体的自身重力或在附加利用轮缘或轮体的自身重力的情况下来实现，其中，在连接之前将其施加到待连接的部件上。
[0017]在一种有利的构型中，轮缘由青铜制成，轮体由钢或铸钢制成。在此优点是，轮缘可构造成薄壁的并且因此可节约昂贵的材料、如青铜。此外，轮体在低成本情况下实现高稳定性。薄壁意味着大于轮缘的啮合部的模数的一半。因此，壁厚在啮合部的模数的一半到十倍之间、尤其是在一半到四倍之间取值。
[0018]在一种有利的构型中，径向突出部在至少三个圆周角区段上卡入到轮体的环形槽、尤其是圆环形的槽中。在此优点是，能够以简单的方式实现稳定并且有效的轴向保险。
[0019]在一种有利的构型中，轮缘的非圆地构造的区段构造成呈多边形延伸的在轴向方向上阶梯式地延伸的凹部。在此有利的是，可以以简单的方式建立轴向保险。因为轮缘中的多边形的凹部仅须构造成有台阶的，即构造有台阶。因此可以简单地制造径向向内指向的突出部、尤其是构造成鼻的突出部。
[0020]突出部有利地具有导入斜坡，由此使卡入容易。
[0021]在一种有利的构型中，啮合部件是蜗轮。在此优点是，对于啮合部可使用软的廉价的材料，尽管如此，可使用廉价的稳定作用的钢作为轮毂，用于与驱动啮合部件或由啮合部件驱动的轴连接。
[0022]在一种有利的构型中，为了轴向保险，在轮体上构造有凸肩、尤其是环形的径向突出部，尤其是轮缘以其端侧之一抵靠在所述凸肩上。在此优点是，可以以廉价的方式实现轴向保险。
[0023]在一种有利的构型中，作为另外的轴向保险，在轮体和/或轮缘的在周向上环绕的环形槽中设置有保险环、膨胀环或类似装置。在此优点是，可以以廉价的方式实现轴向保险，其中，通过相应确定槽和环的尺寸，可以补偿直至临界程度的轴向容差。
[0024]在一种有利的构型中，作为另外的轴向保险，在轮缘上设置有径向向内延伸的环形的突出部、尤其是内部的凸肩，尤其是所述环形的突出部插入、尤其卡入到轮体的环形槽中。在此优点是，能够以廉价的方式在轮缘上构造轴向保险装置，该轴向保险装置可构造成单件式的。
[0025]在一种有利的构型中，非圆轮廓是长短辐圆内旋轮线、长短辐圆外旋轮线或由此导出的多边形轮廓。在此优点是，可传递特别高的转矩。
[0026]在用于制造啮合部件的方法中重要特征是，在将轮缘套装到轮体上之前，这两个部件具有温度差，尤其是大于40开尔文、尤其是大于100开尔文的温度差。
[0027]在此优点是，在温度平衡之后可制造特别稳固地连接的部件。此外，避免或至少减少在连接时形成间隙。
[0028]其它优点由从属权利要求得出。本发明不限于权利要求的特征组合。对于本领域技术人员而言，尤其是从所提出的目的和/或通过与现有技术比较提出的目的，获得权利要求和/或各个权利要求特征和/或说明书和/或附图的特征的其它有意义的组合可能性。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]现在借助于附图详细说明本发明:
[0030]在图1中作为第一实施例以斜视图示出了啮合部件，其中，轮缘I和轮体3力锁合地连接。
[0031]在图2中示出了所属的俯视图。
[0032]在图3中示出了所属的横剖面。
[0033]在图4中作为第二实施例以斜视图示出了根据本发明的啮合部件，其中，轮缘I和轮体3形状锁合地连接，其中，使用保险环60来进行轴向保险。
[0034]在图5中示出了所属的俯视图。
[0035]在图6中示出了所属的横剖面。
[0036]在图7中作为第二实施例以斜视图示出了根据本发明的啮合部件，其中，轮缘I和轮体3形状锁合地连接，其中，在连接区域中设置有螺柱。
[0037]在图8中示出了所属的俯视图。
[0038]在图9中示出了所属的横剖面。
[0039]在图10中作为第二实施例以斜视图示出了根据本发明的啮合部件，其中，轮缘I和轮体3形状锁合地连接，其中，径向向内指向的凸肩120作为轴向保险工作。
[0040]在图11中示出了所属的俯视图。
[0041]在图12中示出了所属的横剖面。
[0042]在图13中作为根据本发明的实施例以剖面视图示出了啮合部件，其中，轮缘I与轮体3力锁合地连接，其中，连接面构造成锥形的，并且为了轴向保险，轮缘I上的在周向上延伸的、径向向内指向的突出部卡入到轮体3的凹陷部中，该凹陷部构造成环形槽。在此，可实现基本上微不足道的接合长度，因为在轮体3的锥形外表面区段抵靠在轮缘I的所属的锥形内表面区段上时，仅需要施加接合力，但是其中需要基本上微不足道的接合行程。
[0043]在图14中示出了所属的俯视图。
[0044]在图15中示出了所属的斜视图。
[0045]在图16中作为根据本发明的实施例以剖面视图示出了啮合部件，其中，轮缘I与轮体3力锁合地连接，其中，连接面构造成锥形的，并且为了轴向保险，在连接区域中设置有在周向上相互均匀间隔开的轴向取向的栓柱。
[0046]在图17中示出了所属的俯视图。
[0047]在图18中示出了所属的斜视图。
[0048]在图19中作为根据本发明的实施例以剖面视图示出了啮合部件，其中，轮缘I与轮体3力锁合地连接，其中，连接面构造成锥形的，并且为了轴向保险，轴向邻接于力锁合的连接区域设置有保险环。
[0049]在图20中示出了所属的俯视图。
[0050]在图21中示出了所属的斜视图。
[0051]在图22中作为根据本发明的实施例以剖面视图示出了啮合部件，其中，轮缘I与轮体3力锁合地连接，其中，连接面构造成阶梯状。在此，轮体3的直径在连接区域中在轴向方向上单调地增大，由此可从一侧容易地并且以小的接合长度实施接合。为了轴向保险，轮缘I上的在周向上延伸的、径向向内指向的突出部卡入到轮体3的凹陷部中，所述凹陷部构造成环形槽。
[0052]在图23中示出了所属的俯视图。
[0053]在图24中示出了所属的斜视图。
[0054]在图25中作为根据本发明的实施例以剖面视图示出了啮合部件，其中，轮缘I与轮体3力锁合地连接，其中，连接面构造成阶梯状，并且为了轴向保险，在力锁合的连接区域中也设置有轴向取向的、在周向上相互均匀间隔开取向的螺柱161。在此，轮体3的直径在连接区域中在轴向方向上单调地增大，由此可从一侧容易地并且以小的接合长度实施接
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[0055]在图26中示出了所属的俯视图。
[0056]在图27中示出了所属的斜视图。
[0057]在图28中作为根据本发明的实施例以剖面视图示出了啮合部件，其中，轮缘I与轮体3力锁合地连接，其中，连接面构造成阶梯状，并且为了轴向保险，轴向邻接于连接区域也设置有保险环191。在此，轮体3的直径在连接区域中在轴向方向上单调地增大，由此可从一侧容易地并且以小的接合长度实施接合。
[0058]在图29中示出了所属的俯视图。
[0059]在图30中示出了所属的斜视图。
[0060]在图31中示出:轮缘I可如何连接在各种构造的轮体311、312、313上。在此，在相应的锥形面区段的区域中两个部件之间的交接部位构造成相同的，其中，轮体311比轮体312具有更小的轮毂孔并且因此仅可套装在直径较小的轴上。轮体313在其轴向端侧之一上设置有轴向取向的爪314，由此，所述轮体可作为爪式离合器的一部分来使用。由此，轮缘I可视要求而定与不同轮体连接。在此，如图1至30中所示，轴向保险也可以与连接区段的锥形或阶梯状的构型一样来构造。
【具体实施方式】
[0061]在图1至3中示出了轮缘1，所述轮缘套装在轮体的非圆的区段上。在此例如形成蜗轮，所述蜗轮可设置在蜗轮传动装置中。
[0062]轮体在其内侧还具有键槽，因此可与轴形状锁合地连接。此外，所述轮体可由廉价的稳定材料制成，如钢等。
[0063]轮缘例如可由青铜制成并且仅具有小的径向壁厚。因此，可节约轮缘的昂贵材料并且大的轮体3可由廉价材料制成，尤其是其中轮体的材料比轮缘的材料廉价。
[0064]轮缘可由比轮体的材料软的材料制成。因此，优选可制造蜗轮。[0065]通过与轮缘啮合的啮合部件传递的转矩从轮缘传递到轮体。在此，使用至少在周向上作用的形状锁合连接。所述形状锁合连接借助于非圆的成型部实现。在此，轮体3具有在轴向区域上延伸的区段。在周向上，到轮体轴线的径向距离不是恒定的。即所述区段不是圆的。
[0066]优选为所述区段选择多边形轮廓，因为所述多边形轮廓可特别简单且有效地制造。对于与长短辐圆内旋轮线或长短辐圆外旋轮线相应的或由此导出的多边形轮廓，可以实现非常快速的制造。
[0067]轮缘I在其内侧也具有与轮体3的所述区段的非圆轮廓相应的成型部。因此，轮缘可在轴向方向上套装和/或压套到轮体3上并且由此形成联合体。
[0068]在扩展构型中，也可选择所述区段和内侧的这样的轮廓，使得仅在轮缘I和轮体3的在套装或压套之前建立的不同温度下实现无间隙的压套。为此，这样大地选择温度差，使得轮缘由于热而这样地增大，使得在无需特别高的力消耗的情况下就可实现套装或压套。
[0069]优选甚至可通过轮缘的自重实现套装。在此，将加热的轮缘放置在轮体上，其中，轴线方向在重力方向上指向。
[0070]因此，在连接之后并且在轮缘和轮体的温度接近之后建立力锁合连接，该力锁合连接在对轮缘没有破坏性作用的情况下实际不可松脱。
[0071 ] 在轮体上，在优选与包括非圆区段的轴向区域不同的轴向区域中形成用于轮缘的轴向的止挡，其方式是成型有凸肩2作为环形的径向向外指向的径向突出部。止挡尤其在轮缘I和轮体3相互接合时起作用。
[0072]轮体构造成空心部件，该空心部件在其内侧具有轴向延伸的键槽，用于与可插如的轴形状锁合地键连接。
[0073]但是，替代蜗轮，本发明也可以用于其它啮合部件、尤其是齿轮。
[0074]在图4至6中示出了根据本发明的另一种实施例，该实施例与根据图1的实施例不同，附加地具有保险环60，该保险环在轴向上设置在包括非圆区段的轴向区域之前。通过构造成环形的径向向外指向的径向突出部的凸肩2形成的前述止挡在轴向上设置在包括非圆区段的轴向区域之后。
[0075]由此实现轮缘I在轮体3上有效的轴向保险。
[0076]在图7至9中示出了根据本发明的另一种实施例，该实施例与根据图1的实施例不同，附加地具有螺柱80，所述螺柱在连接区域中在轴向方向上旋入到轮体3与轮缘I之间。因此，由此实现了在轴向方向上的形状锁合连接。螺柱80在非圆的形状锁合连接失效时甚至能在周向上传递转矩。
[0077]在图10至12中示出了根据本发明的另一种实施例，其中，轮缘I与根据图1的实施例不同，附加地具有径向向内指向的凸肩120，该凸肩在轴向上设置在非圆连接区域设置在其中的区段之后。因此，通过轮体上的向外指向的径向突出部和轮缘上的径向向内指向的径向突出部构成了轴向保险。
[0078]图13至31的轮缘I也在连接区域中具有非圆区段，该非圆区段与根据图1的轮缘I的非圆连接区段相反构造成锥形或至少阶梯状。轮体3的相应的连接区段也这样构造，即构造成锥形或至少阶梯状。
[0079]在图13中，非圆地并且同时锥形地构造的连接区段在其第一轴向端部上通过轮体3的台阶限定，所述连接区段抵靠在该台阶上并且由此被轴向限定。轮缘在其另一个端部上具有在周向上沿着非圆的凹部在径向方向上延伸的突出部，所述轮缘以所述突出部形状锁合地、尤其是卡入地保持在在周向上延伸的槽、尤其是环形槽中，所述槽设置在轮体上并且圆形地延伸。因此，突出部120仅在三个圆周角区段上伸入到槽中并且由此使轮缘I相对于轮体3在轴向方向上保险。
[0080]在此，通过将轮缘I中的多边形的孔或凹部构造成阶梯式的多边形的孔或凹陷，可简单并且廉价地产生突出部。
[0081]锥形区段这样取向，使得锥的中心轴线与轮缘I和轮体3的中心轴线重合。在此，锥的直径朝第一轴向端部区域增大。因此，在连接时接合长度微不足道地小。锥角小于10°，尤其是小于5°。尤其是这样选择角度，使得相应于轮体与轮缘之间的所选择的材料副存在自锁。
[0082]如在根据其它附图的其它实施例中所示，轮缘I优选由青铜或其它含铜的合金制成。轮体3相应地由钢制成并且具有包括键槽的轮毂孔。
[0083]在图16和17中，轴向保险通过保险环191实现，该保险环设置在轮体3的圆环形延伸的槽中。由于非圆的连接区段，保险环在三个圆周角区段上比在其余区段中更多地从槽中伸出。因此，轴向保险主要由较长地伸出的区域来实现。
[0084]在图22和23中，连接区段构造成阶梯状。在此，每个阶梯区段构造有微不足道的锥角。因此，尽管存在接合长度，但该接合长度相应于对应的阶梯区段的轴向长度。因此，接合长度比在根据图1的实施形式中小，在那里，接合长度相应于整个连接区段的轴向长度。
[0085]在图25和26中示出了借助于螺柱161的轴向保险，所述螺柱在轴向方向上设置在连接区域中。
[0086]在图28和29中示出了轴向的保险环191，该保险环设置在轮体I的圆环形的槽中并且在三个圆周角区域上在径向方向上伸出超过保险环191。因此，在其它圆周角区域中可实现对轴向保险的重要贡献。
[0087]在图31中示意性示出了结构组件，其中，轮缘I可套装在多个相互不同的轮体3上。因此，可连接不同的轮毂部件311、312、313，例如也可连接可用作耦合部件的轮毂部件，并且因此可实现不同功能。
[0088]在其它根据本发明的实施例中，与在图中所示的具有阶梯状的连接区段的实施例不同，对应的阶梯区段构造有并非微不足道的锥角，但是其中锥角在任意情况下都取值小于 10°。
[0089]附图标记列表:
[0090]I 轮缘
[0091]2 凸肩，环形的径向突出部
[0092]3 轮体
[0093]60保险环
[0094]80 螺柱
[0095]120凸肩，径向向内指向
【权利要求】
1.一种啮合部件，包括由轮缘包围的轮体，其特征在于，所述轮体在第一轴向区域中包括非圆地构造的区段，该区段与所述轮缘的相应地成型的区段相连接，尤其是其中，轮体的所述区段是外部非圆区段，轮缘的所述区段是内部非圆区段，其中，这些区段分别被构造成阶梯状和/或锥形。
2.如前述权利要求至少之一所述的啮合部件，其特征在于，所述区段的直径一尤其是外直径或内直径——在轴向方向上单调地增大，尤其是在锥形构造中严格单调地增大。
3.如前述权利要求至少之一所述的啮合部件，其特征在于，在阶梯状构造中设置有至少三个阶梯。
4.如前述权利要求至少之一所述的啮合部件，其特征在于，每个阶梯区段的轴向长度一样长。
5.如前述权利要求至少之一所述的啮合部件，其特征在于，所述轮体被构造成离合器部件，尤其是其中，所述轮体在其端侧之一上具有爪、尤其是轴向延伸的爪，用以形成爪式宦人興两口o
6.如前述权利要求至少之一所述的啮合部件，其特征在于，在轴向上在所述第一轴向区域之前和/或之后设置有用于防止轮缘相对于轮体轴向相对运动的轴向保险装置。
7.如前述权利要求至少之一所述的啮合部件，其特征在于，所述非圆的区段成型为长短辐圆内旋轮线、长短辐圆外旋轮线或由此导出的多边形。
8.如前述权利要求至少`之一所述的啮合部件，其特征在于，所述轮缘套装一尤其是压套一在所述轮体上。
9.如前述权利要求至少之一所述的啮合部件，其特征在于，所述轮缘由青铜制成，所述轮体由钢或铸钢制成， 和/或所述啮合部件是蜗轮。
10.如前述权利要求至少之一所述的啮合部件，其特征在于，为了轴向保险，在所述轮体上在第二轴向区域中构造有凸肩、尤其是环形的径向突出部，尤其是，所述轮缘以其端侧之一抵靠在所述凸肩上，尤其是其中，所述第二轴向区域在轴向上设置在所述第一轴向区域之后。
11.如前述权利要求至少之一所述的啮合部件，其特征在于，所述径向突出部在至少三个圆周角区段上卡入到所述轮体的环形槽——尤其是圆环形的槽——中。
12.如前述权利要求至少之一所述的啮合部件，其特征在于，作为另外的轴向保险，在第三轴向区域中在所述轮体和/或轮缘的在周向上环绕的环形槽中设置有保险环、膨胀环或类似装置，尤其是其中，所述第三轴向区域在轴向上设置在所述第一轴向区域之前， 和/或所述轮缘的非圆地构造的区段被构造成呈多边形延伸的在轴向方向上阶梯式地延伸的凹部。
13.如前述权利要求至少之一所述的啮合部件，其特征在于，作为另外的轴向保险，在所述轮缘上设置有径向向内延伸的环形的突出部、尤其是内部凸肩，尤其是，所述环形的突出部插入——尤其卡入——到所述轮体的环形槽中，尤其是其中，该突出部具有导入斜坡。
14.如前述权利要求至少之一所述的啮合部件，其特征在于，所述非圆轮廓是长短辐圆内旋轮线、长短辐圆外旋轮线或由此导出的多边形。
15.一种用于制造如前述权利要求至少之一所述的啮合部件的方法，其特征在于，在将轮缘套装到轮体上之前，使这两个部件具有温度差、尤其是大于40开尔文的温度差、尤其是大于80开尔文的温度差 。
【文档编号】F16D1/072GK103608610SQ201280028070
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2012年7月5日 优先权日:2011年8月2日
【发明者】H·莱博尔德, H·博尔泽, K·甘兹 申请人:索尤若驱动有限及两合公司