专利名称：轴的结构系列及加工方法
技术领域：
本发明涉及一种轴的结构系列及一种加工方法。本发明还包括相应地制作的代替轴的杆。
背景技术：
由EP0339380B1已知一种用来同心地不可相对旋转地连接两个零件的装置，其中采用一用于轴向固定的横向螺纹销。但是该装置加工复杂，因为横向螺纹销是一个额外的零件，并需要加工一相应的适合于该横向螺纹销的螺纹孔。
由DE3732223C2已知一种用于转子轴的压配合结构。这里轴以其齿形区插入一接纳件的孔内，这时在形锁合地压入时形成碎屑。为了收集在形锁合压入时形成的碎屑设有环形槽。此外轴具有至少两个配合区(图4、6、7)。因此特别是由于至少两个配合区和环形槽所述压配合结构的加工复杂和成本高昂。此外缺点是，不存在用来承受轴向力的压配合。轴向力甚至会导致，转子组件8可能碰上后壁4，并提高摩擦损失。
由DE4134552A1已知一种用行星传动装置的小齿轮固定装置，其中小齿轮设有一配合区和一标准化的、硬化和磨削的压花齿部，并在加热的情况下压入接纳件内。为了收集碎屑同样设有环形槽。配合区和齿形具有不同的外径。这种小齿轮固定结构的加工同样是复杂而昂贵的，特别是因为具有环形槽以及齿部和配合区不同的外径。这里另外的缺点是，此前已经拼装在一起的小齿轮固定结构不能重新装配。因为在DE4134552A1的第三节第12行中清楚地提到，设有压配合。特别是在区域5内的这种压配合和区域5的轴向长度大于区域3的轴向长度的情况是促使在为了重新装配安装轴时不可能感觉到轴的齿部装入已经在第一次装配时压出内齿部的孔内时的接合的感觉。
由EP0784758B1已知一种轴固定结构，它具有两个配合区(图1和2，区域A和C)。在轴插入接纳件的孔内时通过形锁合的压入实现形锁合。扭矩由齿形或压花区B传递。缺点是，区域C不能传递扭矩。在这里区域A和C内的相对运动导致摩擦疲劳破坏。缺点还有，需要两个配合区，从而需要大的结构长度。此外两个配合区的加工成本非常昂贵。此外孔具有三个不同的直径，其加工同样很复杂。必要的区域A和C仅起辅助对中的作用，对传递扭矩没有帮助。
由EP0661474B1已知一种轴固定结构，它同样具有两个配合区和一个带三种不同直径的孔。这种轴固定结构加工也很复杂。在同一份文件的另一种变型方案中公开了一种只带两个不同直径的孔的轴固定结构。这种方案成本也很高，因为必须精确地加工配合区和孔的内壁，使得一方面在轴插入以压入接纳件的孔内时不产生碎屑，另一方面在插入后，亦即在装配后的压入状态在轴和孔内壁之间不形成中间空隙。扭矩由齿形或压花区B传递。缺点是，区域A不能传递扭矩。必要的区域A和C仅对于压入过程起辅助对中作用，它对传递扭矩没有帮助。不能重新装配，或者非常困难，因为区域C比接纳件的区域B′长。
由EP1281884A2已知一种轴1的结构系列，所述轴可与一接纳件连接，接纳件具有带唯一一个孔径的孔3。轴至少以其圆柱形区域B和压花区域B1压入孔3。这里缺点是很难重新装配。因为在轴1压入接纳件并重新拉出后，在轴重新装入以便重新连接时不可能找到齿部位置，因为在轴略微装入时区域B1内的压花位于接纳件之外，并用力将圆柱形区域B2压入。但是如果圆柱形区B2深深地重新压入接纳件内，那么轴1只有用很大的力才能旋转。因此在区域B1的压花与先前连接时接纳件上所产生的内压花刚刚相互碰到时并然后进行旋转使压花卡入内压花内将感到特别困难。因为为此所需要的旋转所需的扭矩很大，而由压花的卡入造成的扭矩波动非常小。因此不可能用普通方法特别是用手工找到卡入(位置)重新装配。
发明内容
因此本发明的目的是，改进轴固定结构，其中应该保持加工和储存费用小，因此应该可以用少的费用经济地制造轴固定结构。
按本发明此目的通过在按权利要求1的结构系列、按权利要求16或17的轴和按权利要求18的方法中给定的特征来实现。
用来将轴固定在一接纳件的孔中的结构系列包括至少两种不同的结构尺寸，它们分别包括轴的不同变型方案。
本发明在结构系列方面的主要特征是，a)轴分别具有至少五个轴向区域A、B、C、D和F，所述区域按表示它们的字母的字母顺序相互邻接，其中F具有比A、B和/或C大的直径；b)在一种结构尺寸内包括多个轴的变型方案，所述变型在轴的F区内分别加工出不同的齿部，特别是具有不同的外径；c)在轴的区域C处加工出齿部和/或压花；d)在第一种结构尺寸内至少在第一种变型方案中轴在区域A和B内未加工出齿部；e)在第一种结构尺寸内在至少第二种变型方案中由F区的齿形的齿间形成的凹槽在其齿根区内至少部分地也延伸到轴的B区或B区和A区内；f)接纳件上的孔至少分成三个轴向相互邻接的区域G’、H’和J’，其中区域G’在轴固定在接纳件内时与区域A相配，区域H’与区域C相配，而区域J’连接在区域H’上；g)接纳件上的孔在区域G’内具有一在数学上等于或大于一个数值d的内径；h)轴区域A包括接纳件侧的分区A1和连接在该分区上的分区A2，其中分区A1具有一外径，该外径这样地等于或小于区域G’的直径d，分区A2的外径这样地等于或大于分区A1的外径，使得在轴压入接纳件内时产生力锁合的连接；i)轴区域B连接在区域A2上，区域C连接在区域B上，其中区域B的外径小于区域C的外径；j)在轴压入接纳件内时轴以其加工出齿部或压花的区域C由于轴的压入形锁合地切入孔的区域H’内。
在区域A2内的力锁合连接有利地也传递轴向力。此外有利的是，提供了一对待固定的轴或杆，特别是小齿轮杆的对中的接纳部。在保持相应高的装配精度后在压入期间区域A、B、C、D和F先后进入接纳件的孔内。这时分区A1和区域B预先对中，并在装配期间引导轴。因为区域A的直径小于区域G’的内径，首先在轴的区域A特别是A2进入时可以实现准确对中。因为区域A1的直径可做得略小于区域A2的外径，特别是小百分之1至6(mm)。因此在继续压入时区域A2对中地引导轴。由此有利地实现抗横向力的高稳定性。代替在所述区域内所述百分之1至6的直径差也可以采用其它直径差，特别是在采用压入时接纳件和轴之间的温度差的情况下。
通过所述区域A1和B区域A2和G’一起可做成压配合，其中由于不存在间隙可以达到较高的对中精度。因此有利的是，在压配合内还可以传递轴向力。
然后在轴继续进入时区域A、B和C压入。从而在压花或加工出齿部的区域C内形成形锁合连接。
借助于主要在区域C内的形锁合连接使得可以传递固有的力和扭矩。
区域B内的外径小于区域C内的外径，例如小十分之1至3(mm)。A1和B有利地做成这样，使得装配中在装上时可以“用手穿入”。
本发明的另一个优点是，轴的加工方便和经济。特别是可以在一道工序内进行精磨，其中加工工具的径向距离可以在整个轴向区域上相匹配。
此外有利的是，可保持加工和储存费用小，因为在轴—特别是包括传动装置侧的运行齿部的轴—和接纳件之间不需要联轴器。因此可以用小的费用经济地制造轴固定结构。
优点还有，接纳件可在其端部上以设一用来对中地接纳轴的对中装置它。因为区域A的轴向长度等于或大于区域H’，在轴插入接纳件的孔内时，特别是在将区域C内的压花部压入区域H’内接纳件的材料内时，轴得到引导，因为插入小齿轮在区域B内的外径可以和接纳件在区域H’内的内径匹配，以便穿入。因此轴在穿入和插入时保持对中。也就是说在插入时区域A1和B构成一对中装置和/或两点支承。
此外孔不是具有多个而是只具有两个不同的、便于加工的内径，也就是说区域G’内的内径小于区域H’内的内径。
还有一个重要的优点是，通过相应设计的、相对贴合的区域A1和G’对中导向随着轴插入深度的加大而增强。在继续增加插入深度时对于A2和G’也一样。也就是说在插入深度越来越大时横向力造成的轴的径向偏移越来越小。
本发明的另一个优点是，轴在区域A、B和C内可以做得尽可能大，特别是仅略小于加工出齿部的区域F的外径。这造成高的强度，特别是扭转强度。然而在结构系列的另一种变型方案中区域F的外径可以做得大得多，因为齿部参数相应地不同。在这种情况下区域D对于降低应力集中是有利的。没有区域D轴只能用来传递小的扭矩，承受小的轴向力和/或径向力。区域D的确切形状可以通过用有限元法计算优化。
本发明的再一个优点是，允许区域F齿间的凹槽越过区域D、C进入区域B，并根据齿部参数的不同也允许进入区域A，而不致使轴固定结构的强度或其它重要性能有明显的恶化。也就是说利用本发明，所述区域内的齿部在轴的区域C、B和A内的直径尽可能大、即在强度高的同时可以方便和经济地加工。曲线的确切形状取决于区域F的齿部参数。
本发明的主要核心是，有利地利用一仅是单侧的导向便可在插入时达到足够高的对中精度。对中精度的大小甚至对于伺服驱动装置也是足够的，特别是在伺服电机与伺服传动装置连接时。特别是在与伺服电机连接的、高速运转的行星传动装置时需要保持高的精度。在按本发明的其它实施形式中轴在区域F内甚至可以用作装入的第一级传动的太阳轮。这时必须保持轴的高的对中精度，因为特别是高速运转的伺服传动装置的第一级传动的太阳轮需要特别精确地对中。
本发明另一个主要优点是可以重新装配。因为在轴压入接纳件并然后重新拉出后，在为了重新连接重新装入轴时可以方便地找到齿部位置，因为在轴刚装上时，即压花部装在接纳件上时，在区域B内和装在接纳件上的圆柱形端部区域A1内还不存在压配合，因此轴还可以方便地相对于接纳件，特别是用手旋转。这时由原来的连接产生的接纳件的内压花部和区域B和区域C起始处的压花部相接合，这是可以感觉到的。因为对于为此需要的旋转所要求的扭矩小，而来自压花部的接合的扭矩波动足够大。因此可以用普通的方法特别是用手寻找接合位置而重新装配。对此重要的是，区域A2的轴向长度必须基本上小于等于接纳件区域H’的轴向长度。
与EP0661474B1相比另一个优点是，轴和接纳件可做得轴向比较短，因为EP0661474B1的图1中的区域A对于实施本发明是不必要的。
在一种有利的结构中在结构尺寸内在区域F内不同的齿形变型方案，亦即至少第一方案和第二方案，可分别固定在一相同的接纳件内。其中有利的是，接纳件可做成一用来和一马达连接的联轴器，其中对于不同变型方案的联轴器始终做成一样的。轴和接纳件之间的接口，亦即连接部位，仅仅这样地通过切削改变，使得轴的轴颈和接纳件内的孔可以力锁合地连接，同时保持本发明的优点。因此传动装置侧的齿部—即加工出齿部的区域F—可以做得不同，从而在相同的接纳件时也可以设置不同的传动比。这时电机选择与传动装置的结构尺寸相配的结构尺寸，而不会有过大或过小的尺寸。
在另一种有利的实施形式中轴的结构系列在一种结构尺寸内包括几种变型方案—即至少第一种方案和第二种方案，所述变型方案在区域F内加工出同样的齿部，并可分别固定在不同大小的接纳件内，特别是不同结构尺寸的电机的电机轴内。这里有利的是，传动装置可直接装在包括多种电机结构尺寸的电机结构系列的电机上。由此传动装置可在不同电机上，特别是一个电机结构系列之内的不同结构尺寸中的电机的不同尺寸电机轴上的直接连接，即所谓的直接安装。通过这种直接安装包括电机和传动装置的整个驱动装置变得紧凑，即需要较小的结构空间。此外用这种方法也可以连接初看起来显得尺寸过大的电机，即电机结构系列中一种大的结构尺寸的代表，但是所述电机用减小的运行参数，即不是额定扭矩或最大扭矩运行。这带来热和控制技术方面的优点。特别是在短的周期时间(Taktzeit)时也可以将大的扭矩传递到传动装置上。为了能够这样地将轴固定在不同大小的电机轴上，只需要使轴预先设置在不同的变型方案中。可取消特殊的联轴器。从而也减少了零件的多样性，并降低库存费用和维护开支。
在一种有利的实施形式中，区域D内设有一从轴的区域F稍大一些的外径到区域C的稍小的外径的径向过渡部。从而有利地减小应力集中(Kerbwirkung)和失效危险。
在一种有利的实施形式中，轴在区域A内具有所谓的用来排气的螺旋槽，即一沿周向的螺旋形槽。这里令人惊讶的是，尽管区域A内有螺旋槽，强度没有受到损害。这里螺旋槽与区域F内齿形向外引出的凹槽相交，此凹槽根据齿部参数的不同还一直延伸到区域A内。此外因为螺旋槽可以方便和经济地加工，在轴插入时达到排气，而没有使强度或其它主要性能削弱。排气造成这样的优点，即可以方便和以较小的横向力实现对中。
在一种有利的结构中轴的区域F内的齿部做成带有不等于零(nichtverschwinden)的倾斜角的斜齿部。优点是，由此可以制造噪声特别小的传动装置。
在一种有利实施形式中孔的区域J’同时做成对中和加工的辅助结构，特别是用于工件支承，此外优点是，接纳件在加工时可用顶尖夹紧，从而使孔可以达到高的径向振摆/同轴度精度。这里这种加工辅助结构可以做成这样，即它同时可用作在轴穿入接纳件的孔内时的辅助结构。
在一种有利的实施形式中接纳件具有一装配槽，以接合和支承可用来将轴压入接纳件的工具。优点是，由此在压入时可达到要求的对中精度。
在轴固定结构的加工方法上重要的是，在插入和/或压入期间接纳件—特别是其内部—的温度和轴—特别是其内部—的温度不同，特别是接纳件的温度和轴的温度相差60K以上。这里优点是，在温度平衡和由此造成的收缩后形成特别牢固的在区域A的部分区域内的力锁合连接。这里出人意料的是，根据设计的不同可以设想，用这种方法形成的在轴的区域A的连接可强于在区域C内的形锁合连接。
其它有利的实施形式由从属权利要求得到。
现在借助于附图对本发明作详细说明。
图1a中分别单独示出一轴1和一设有孔3的接纳件4。
图1b中示出在装配开始时，即在轴穿入接纳件4时的轴1和接纳件4。
图1c中示出在装配结束，即在压入的固定状态时的轴1和接纳件4。
在图2中示出结构系列中的不同轴安装在接纳件例如联轴器上。其中不同的轴分别单独用图2a、2b和2c表示。
在图3a、3b和3c中示出做得带有不同轴颈的轴安装在相应地不同的接纳件上，例如作为在一电机结构系列的不同电机轴上的直接安装。
具体实施例方式
在图1a中示出本发明的第一实施例。其中轴1在其接纳件侧的端部上具有一圆柱形区域A，其中区域A包括一分区A1和一分区A2。分区A1的外径略小于分区A2的外径，从而可快速和方便地穿入孔内。在区域A上连接压花的区域B和C，其中为了快速和方便地穿入，区域B的外径又小于区域C的外径。但是区域B的外径大于区域A1和A2的外径。在加工时区域B和C首先制备压花，然后硬化，最后通过精磨形成规定的外径。
在区域F形成齿部，即齿部加工包括普通的加工方法，特别是采用铣刀铣削或用砂轮磨削。如果区域F内齿的根圆半径，即齿间的各个最低点，小于区域D、C、B和A内的外圆半径，即各个最大半径，那么这时至少部分切入与所述区域相邻的区域C还有区域B，因为相应的刀具在一个半径上工作。因此由区域F的齿部的齿间形成的凹槽根据在其根部区域内齿部参数的不同至少延伸越过区域D和C上。根据齿部参数的不同它们还延伸到区域B甚至区域A内。
延伸的齿间轴向长度取决于刀具半径和轴的参数选择及尺寸。如果在区域F内齿部的根圆半径大于区域B和A的外圆半径，那么齿间不切入区域A和B内。
区域C被压花并且齿部的齿间穿过区域C。区域B和区域C一样也压花，但是这里外径相对于在区域C内的外径减小。区域D没有压花。因此对于区域B和C为了产生压花可采用简单和经济的工具。
接纳件4具有一孔3，该孔至少具有在两个区域G’和H’内的两个不同的内径。其中设置在轴侧的区域H’的轴向长度与区域A1和B之间的轴向距离相一致。特别是H’的轴向长度等于A2的轴向长度。因此可以方便地穿入并且从穿入一开始就存在两点支承，这时两点支承在装配时形成对中。区域G’的轴向长度等于或大于轴的区域A的轴向长度。
接纳件的孔的内径在区域G’内大于或等于数值d。公差H7特别合适。轴的区域A1具有比数值d小的外径。公差h6特别合适。在区域A2内为了形成与孔的区域G’的力锁合连接采用略大于数值d的外径。因此在压入时区域A1内的材料略微变形并产生高承载能力的摩擦锁合连接。然而该外径值和在区域G’内的内径值之差在10μm至100μm之间，尤其是30μm。
在根据本发明第一实施例中区域F的齿部做成斜齿。因此以及由于区域A1和A2内的摩擦与力锁合连接可以使包括区域F在内的级传动(Getriebestufe)噪声特别低地运行。
在根据本发明的另一个实施例中区域F做成直齿部，以便在装入的行星级传动中用作太阳轮。
在加工区域F的齿部时切入压花区C内。因此区域C的压花部与区域F的齿部参数无关地可始终做得一样。这有这样的优点，即在轴1插入接纳件的孔3内时始终是同样的压花部压入接纳件内，因此在轴1和接纳件4之间形成的形锁合连接始终做得一样，也就是说决不存在这样的危险，即由于区域F内不合适的齿部参数而使这种连接受到削弱。特别是区域C和区域F的齿数可以相同，而齿在轴周向上的相互位置对于连接没有什么意义。
在区域A内附加地加工出一螺旋槽5，且该螺旋槽在轴1插入接纳件的孔3时用来排气。
在轴压入接纳件内时区域C硬的压花部切入区域H’的孔内壁内。孔3在区域G’内的直径小于在区域H’内的直径。
在压花区域C和设有齿部的区域F之间有一个区域D，该区域一个是从轴在区域F内较大的外径到在区域C内较小的外径的过渡区。在本发明第一实施例中这个过渡可用一个半径实现。在本发明的第二实施例中这个过渡包括一具有另一半径的过渡区和轴向延伸较多的按图1a、1b和1c的直线过渡区。
在任何情况下在合适地设计这个过渡区特别是半径时，可降低对于应力集中的敏感度。在根据本发明的其它实施例中在过渡区内采用其它的半径或其它的形状是有利的。
此外图1c表示，在根据本发明的一个实施例中接纳件上的孔3做得这样深，使得在装配结束后还存在一空腔。在根据本发明的其它实施例中取消这个空腔。
在根据本发明的其它实施例中可代替压花部采用另一个齿部。齿部始终始终至少理解成渐开线齿部。
在根据本发明的一个实施例中孔3的区域J’为了对中做成具有60°角的锥形。这种辅助对中结构使轴更容易插入孔3内，并因此减少成本和费用。在根据本发明的其它实施例中可有利地设计其它的角度或辅助对中结构。同时这个辅助对中结构也可以用作加工辅助结构，以将接纳件夹紧在顶尖之间，从而可有利地达到高的径向振摆精度。
在根据本发明的其它实施例中，所述接纳件包括在联轴器或马达、特别是电机中。特别是电机的转子轴或联轴器的轴可设计成带有本发明的孔的按本发明的接纳件。
在根据本发明的其它实施例中，所述轴是用于一传动装置的装入的小齿轮。因此节省零件，并以极少的加工和装配费用形成一形锁合的连接，该形锁合连接用少量零件就可实现，并可快速和方便地装配。
特别是在根据本发明的其它实施例中轴可以用其区域F至少部分地用作行星传动装置的太阳轮，这种直接连接节省更多零件，如联轴器等等。
在图2中示出轴连同各自所属的接纳件的三种变型方案。在图2a、2b和2c中示出轴的各种变型方案。
对于按图2a至2c的所有轴可始终采用同一接纳件。在三种不同的变型方案中齿部区域F做得不同。因此轴可以用在传动装置中，所述传动装置根据方案的不同具有不同的传动比。接纳件可做成用来与电机连接的联轴器，其中对于不同方案联轴器始终设计成一样的。即轴和接纳件之间的接口—也就是连接—在轴侧通过切削这样地变化，使轴的轴颈可与接纳件的孔力锁合地连接。因此传动装置侧的齿部即加工出齿部的区域F可以设成各种不同的形式，并由此在接纳件相同时可以设置不同的传动比。这时电机选择成适合于传动装置的结构尺寸的结构尺寸，而不致尺寸过大或过小。通过在图2中三种轴的变型方案中齿部区域F的不同实施形式由区域F齿部的齿间形成的凹槽的齿根区根据区域F内齿根圆直径的不同一直延伸到区域A内。如果如在按图2a的方案中那样区域F内齿部的齿根圆直径大于区域A、B、C和D内(的外径)，那么这些区域便不产生过切(Verschneiden)。
在按图2b的第二变型方案中存在压花部的过切，因为由区域F的齿部的齿间形成的凹槽的齿根区一直延伸超过区域C上。
在按图2c的第三方案中放弃了区域C上的压花部，因为在图2c中齿部参数这样选择，使得齿部做得这样大，使由区域F的齿部的齿间形成的凹槽在其齿根区域内这样地延伸到区域C上，使得去掉过多的压花部的材料。因此在这种齿部参数时可以放弃压花。因此力的传递通过在区域C内延伸的区域F的齿部的齿间或相应地形成的凹槽进行。
在图3中示出所谓的直接安装。
其中在图3a、3b和3c中示出属于一个结构尺寸并在区域F内加工相同的齿部的三种方案。它们可分别固定在不同大小的接纳件内，特别是不同结构尺寸的电机的电机轴内。在电机轴中孔始终做成相应于结构尺寸的大小，因为只有这样才能传递最大可传递扭矩。在这种结构系列中优点是，传动装置可直接装在一个电机结构系列的电机上，此结构系列包括按图3a至3c的三种电机结构尺寸。因此可实现传动装置在不同电机上，特别是在电机结构系列内的不同结构尺寸的电机的不同大小的电机轴上的直接连接，即所谓的直接安装。通过这种直接安装整个驱动装置—包括电机和传动装置—变得比较紧凑，也就是说需要较小的结构空间。此外用这种方法也可以连接初看显得尺寸过大的电机，即电机结构系列中大的结构尺寸的代表，但是所述电机以减小的运行参数，即不按额定力矩或最大力矩运行。这带来热和控制技术方面的优点。特别是在短的周期时间时也可以将大的扭矩传递给传动装置。为了能够实现轴在不同大小的电机轴上的这种固定，只需要将轴预先设定保持在所述不同的变型方案中。可以取消专门的联轴器。因此也降低了零件的多样性，减小存储成本和维护费用。在图3a至3c中根据接纳件即电机轴的结构尺寸的不同，相应地制造轴区域A、B、C和D。
在本发明的另一个实施例中完全放弃区域B和C内的压花部，这时区域F内齿部的齿根圆直径小于区域C内的外径。因此齿部及其延伸至区域C内的凹槽便承担压花部的功能。这里应该注意，合适地选择齿部参数，从而使切削量足够小，由此在轴压入接纳件时可产生压力。
在本文中结构系列理解为一定数量的装置，它可以分成或分类成被称作结构尺寸的分量。划分标准可以是几何类型，例如轴的直径和/或轴在底板上方的高度。但是也可以是额定扭矩、最大可传递扭矩、驱动功率、输出功率或其它特征值。特别是也可以是混合标准。代替结构系列也可以采用组合部件(Baukasten)这个词。
在轴的区域C和B内加工出的压花部通过齿数N来表示。区域F内的齿部用齿数Z表示。如果N和Z具有至少一个质数公因数p，那么按图2b或图3b过切的区域C在周向上具有对称性。因为在360°/p角之后在周向上几何造型出现重复。如果齿数N和Z具有多个质数公因数，对称性相应地较高。例如在Z＝24＝2×2×2×3和N＝12＝2×2×3时在30°以后在周向上重新出现同样的造型。对称性使得，在轴压入接纳件时出现较小的径向力，从而可以较高的对中精度压入。压入工具也可以相应地设计得较简单和经济。
在齿数Z＝24＝2×2×2×3和N＝21＝3×7时存在120°的对称性。在齿数Z＝24＝2×2×2×3和N＝22＝2×11时存在180°的对称性。在齿数Z＝24＝2×2×2×3和N＝20＝2×2×5时存在90°的对称性。因此这里在压花部的齿数选择为N＝21±1时显得特别有利。因为在加工压花部时只有用昂贵的方法才能非常准确地确定齿数。会出现这样的情况，在相似但不完全相同的毛坯件时齿数加大或减小一个齿。因此在所述选择Z＝24，N＝20、21或22时分别至少存在一180°的对称性，从而使压入过程更容易，并提高对中精度。所述优点也适用于6的整数倍的齿数Z，即Z＝6、12、18、24、30或36等。即这里重要的是，三个相邻的齿数N＝20、21和22至少具有不是2就是3作为质数因数，这两者同时是6和其整数倍的质数因数。
在图4a中示出作为本发明另一个实施例的具有过切的区域C的轴，其中用A表示在图4b中示出的剖面。这里压花部的齿数为N＝75。在区域F内的齿部的齿数为Z＝12。图中可以看到，在过切区域内每个齿保留带有三个突起部，即带有三个剩余下来的压花部的齿。图4c示出在接纳件内孔内切除或变形的区域。这些区域具有120°的对称性。因此可方便地进行压入。在相邻齿数N＝76或N＝74时分别至少具有2作为质数公因数，因此具有180°的对称性。在压入时具有相应的优点。
在图5b和5c中表示在轴具有N＝74的压花部齿数时相应于图4b和4c的图形。
附图标记表1、轴 2、螺旋槽3、孔 4、接纳件5、装配槽
权利要求
1.用来固定在一接纳件的孔内的轴结构系列，其中所述结构系列至少包括两种不同的分别包括轴的不同变型方案的结构尺寸，其特征为a)所述轴分别具有至少五个轴向区域A、B、C、D和F，所述区域按表示它们的字母的字母顺序相互邻接，其中F具有比A、B和/或C大的外径；b)在一种结构尺寸中包括多个轴的变型方案，所述方案在轴的区域F内分别加工出不同的齿部，特别是具有不同的外径；c)在轴上区域C加工出齿部或压花；d)在一第一结构尺寸内至少在一第一变型方案时所述轴在区域A和B内不加工出齿部；e)在一第一结构尺寸内至少在一第二变型方案时由区域F的齿部的齿间形成的凹槽以其齿根区域至少部分地延伸到轴的区域B内或穿过区域B进入区域A；f)所述接纳件中的孔分成至少三个轴向相互邻接的区域G’、H’和J’，其中区域G’在轴固定在接纳件内时与区域A相配，区域H’在轴固定在接纳件内时与区域C相配，而区域J’连接在区域H’上；g)所述接纳件中的孔在区域G’内具有一在数学上等于或大于一数值d的内径；h)轴区域A包括接纳件侧的分区A1和连接在该分区上的分区A2，其中分区A1具有一这样地等于或小于区域G’的直径d的外径，而分区A2的外径这样地等于或大于分区A1的分径，使得在轴压入接纳件时设有一力锁合的连接；i)轴区域B连接在区域A2上，而区域C连接在区域B上，其中区域B的外径小于区域C的外径；j)在轴压入接纳件时，所述轴由于轴的压入以其加工出齿部或压花的区域C形锁合地切入孔的区域H’内。
2.按权利要求1所述的结构系列，其特征为在一个结构尺寸中在区域F内加工齿部的不同变型方案，即至少第一变型方案和第二变型方案，可分别固定在一相同的接纳件内。
3.按权利要求1或2所述的结构系列，其特征为所述轴的结构系列包括在一个结构尺寸内的多个变型方案，即至少第一变型方案和第二变型方案，所述方案在区域F内加工出相同的齿部，并可分别固定在不同大小的接纳件，特别是不同结构尺寸电机的电机轴内。
4.按上述权利要求之任一项所述的结构系列，其特征为轴的区域C连同接纳件的区域H’设定成过载时的形锁合连接。
5.按上述权利要求之任一项所述的结构系列，其特征为轴的区域F内的齿部加工成斜齿部，且具有一不等于零的倾斜角。
6.按上述权利要求之任一项所述的结构系列，其特征为孔的区域J’同时做成辅助对中和辅助加工结构。
7.按上述权利要求之任一项所述的结构系列，其特征为所述接纳件是一联轴器的一部分，或特别是一驱动电机的一电机轴。
8.按上述权利要求之任一项所述的结构系列，其特征为所述轴是用于一传动装置，特别是圆柱齿轮传动装置的装入的小齿轮。
9.按上述权利要求之任一项所述的结构系列，其特征为所述区域F至少部分地设计成行星齿轮传动装置的太阳轮。
10.按上述权利要求之任一项所述的结构系列，其特征为所述接纳件具有一用于接合入和支承工具的装配槽，可以用此工具将轴压入接纳件。
11.按上述权利要求之任一项所述的结构系列，其特征为所述轴在区域A内具有一螺旋槽，即一沿周向上的螺旋形槽，以特别是在轴压入接纳件时进行压力平衡或排气。
12.按上述权利要求之任一项所述的结构系列，其特征为在区域C内的轴不压花，而是在区域C内也加工出区域F的齿部，或由区域F的齿部的齿间形成的凹槽以其齿根区域也延伸到区域C内，即设想一第三变型方案。
13.按上述权利要求之任一项所述的结构系列，其特征为区域A2的轴向长度小于等于接纳件的区域H’的轴向长度。
14.按上述权利要求之任一项所述的结构系列，其特征为区域A2的轴向长度加上区域B的轴向长度小于等于接纳件的区域H’的轴向长度。
15.按上述权利要求之任一项所述的结构系列，其特征为区域C内压花部的齿数N是三个分别具有至少两个质数因子的相邻的数字n、n+1、n-1之一，其中在区域F内的齿部的齿数Z与这三个相邻数字n、n+1、n-1中的每一个分别具有至少一个质数公因数。
16.用来固定在一接纳件的一孔内的轴，其特征为a)所述轴分别具有至少五个轴向区域A、B、C、D和F，所述区域按表示它们的字母的字母顺序相互邻接，其中F具有比A、B和/或C大的外径；b)在轴上区域C加工出齿部和/或压花；c)轴在区域D、A和B内不加工出齿部；d)接纳件上的孔分成至少三个轴向邻接的区域G’、H’和J’，其中区域G’在轴固定在接纳件内时和区域A相配，且区域H’在轴固定在接纳件内时和区域C相配，而区域J’连接在区域H’上；e)接纳件中的孔在区域G’内具有一在数学上等于或大于一个数值d的内径；f)轴区域A包括接纳件侧的分区A1和连接在该分区上的分区A2，其中分区A1具有一这样地等于或小于区域G’的直径d的外径，而分区A2的外径这样地等于或大于分区A1的分径，使得在轴压入接纳件时设有一力锁合的连接；g)轴区域B连接在区域A2上，区域C连接在区域B上，其中区域B的外径小于区域C的外径；h)在轴压入接纳件时，所述轴由于轴的压入以其加工出齿部或压花的区域C形锁合地切入孔的区域H’内。
17.用来固定在一接纳件一孔内的轴，其特征为a)所述轴分别具有至少五个轴向区域A、B、C、D和F，所述区域按表示它们的字母的字母顺序相互邻接，其中F具有比A、B和/或C大的外径；b)在轴上区域C加工出齿部和/或压花；c)由区域F的齿部的齿间形成的凹槽以其齿根区域延伸穿过轴的区域D、C并至少部分延伸到区域B或区域B和A内；d)所述接纳件中的孔分成至少三个轴向相互邻接的区域G’、H’和J’，其中区域G’在轴固定在接纳件内时与区域A相配，区域H’在轴固定在接纳件内时与区域C相配，而区域J’连接在区域H’上e)所述接纳件中的孔在区域G’内具有一在数学上等于或大于一数值d的内径；f)轴区域A包括接纳件侧的分区A1和连接在该分区上的分区A2，其中分区A1具有一这样地等于或小于区域G’的直径d的外径，而分区A2的外径这样地等于或大于分区A1的分径，使得在轴压入接纳件时设有一力锁合的连接；g)轴区域B连接在区域A2上，而区域C连接在区域B上，其中区域B的外径小于区域C的外径；h)在轴压入接纳件时，所述轴由于轴的压入以其加工出齿部或压花的区域C形锁合地切入孔的区域H’内。
18.用于加工按上述权利要求之任一项的轴固定结构的方法，其中在插入和/或压入期间，接纳件—特别是其内部—的温度和轴—特别是在内部—的温度不等。
19.按上述权利要求之任一项所述的方法，其特征为接纳件的温度和轴的温度相差超过60K以上。
全文摘要
用来固定在一接纳件的一孔内的轴的结构系列，其中结构系列包括至少两个不同的分别包括不同的轴的变型方案的结构尺寸，其中a)轴分别具有至少五个轴向区A、B、C、D和F，在一个结构尺寸内包括多种轴的变型方案，在至少一第一变型方案的第一结构尺寸内轴在区域A内不加工出齿部；b)接纳件中的孔分成至少三个轴向相互邻接的区域G’、H’和J’；c)接纳件中的孔在区域G’内具有一在数学上等于或大于一数值d的内径；d)轴区域A具有一外径，使得在轴压入接纳件内时设有力锁合的连接，由于轴的压入，所述轴在轴压入接纳件内时以其加工出齿部或压花的区域C形锁合地切入孔的区域H’内。
文档编号F16H57/00GK1643266SQ03806998
公开日2005年7月20日 申请日期2003年4月10日 优先权日2002年5月24日
发明者U·黑克尔 申请人:索尤若驱动有限及两合公司