专利名称：具有标准锥形形状的预应力轴/毂连接装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于传递扭矩的轴/毂连接装置，该连接装置包括具有共同纵向轴 线的下列部件a) 轴，该轴可围绕纵向轴线旋转，并包括具有非圆形外部轮廓的咬入纵向部分，b) 毂，该毂与轴同轴线，并至少在咬入纵向部分的区域中以其内部轮廓包围轴。
背景技术：
在机器结构中，以多种方式使用这些轴/毂连接装置以在轴和毂之间传递扭矩。 除了很多要求之外，这种类型的连接装置的基本任务通常传递高扭矩。因此这些连 接装置应当尽可能紧凑且轻质，且它们应当可安装而不会有大量的安装和调节工 作。原则上，所有的实施例的共同之处在于，扭矩传递都对轴/毂连接装置加载。 由此动态负载通常高于静态负载。由于大部分常规轴/毂连接装置不是过盈配合的事实，仅接触表面的某一部分 真正参与扭矩传递。这引起部件上的高应力，必须补偿这样的高应力或通过适当的 长连接装置来降低这样的高应力。但是，连接装置长度的增加还引起更大的径向跳 动，并加强了轴和毂之间的相对运动，在相对运动期间不发生扭矩传递(所谓的游 隙)。径向跳动的扩大还会产生所不希望的噪声和振动。此外，较长的连接装置便 于各表面在彼此上滑动，这还促进了微动腐蚀的形成。最后，这些影响导致轴/毂 连接装置寿命的縮短，且因此导致整个系统寿命的縮短。DE198 36 259A1示出了紧密轴/毂连接装置，其中为了减小或防止所不希望的 游隙，径向按压装置将毂朝向旋转轴线按压，使得毂的内轮廓与轴无游隙地配合。 该实施例的缺点是需要附加部件，这关系到较高的空间要求和成本。已知夹持固定件设置在轴和毂之间的夹持固定连接装置，用于减小或防止所不 希望的游隙。这种夹持固定件包括至少一个元件，通过它可扩大夹持固定件的环形4截面，因此夹持固定件在另一方面压抵轴的护套表面，且在另一方面压抵毂孔的内
表面，从而形成无游隙的连接。DE 36 36 393 Al描述了这种夹持固定件，其中正 配合是这样实现的轴以及毂都提供有纵向齿部，且夹持固定件在内部和外部都包 括纵向齿部，纵向齿部在每种情况下与其对应。由于附加部件，该实施例还相应地 关系到较高的成本，具有相对高的空间要求。组装夹持固定件需要附加的耗费时间 并因此耗费成本的操作步骤。
EP 1 225 356 Bl描述了轴/毂连接装置，其中至少一个部件在非圆形的咬入纵 向部分区域包括至少两个保持部分，它们围绕纵向轴向相对于彼此倾斜设置。这可 通过例如在咬入纵向部分的整个长度上的扭曲来实现，但也可通过经由连接部分彼 此连接且彼此偏置的两个非扭绞纵向部分来实现。也可使用多个连接部分，其中每 个连接部分将各纵向部分分段地或连续地彼此偏置。不利的是仅能用专用且非常昂 贵的机器来生产这些部件。形成扭绞的内部轮廓尤其困难。因为各部分响应彼此连 结而变形，所以只有施加高的轴向力才能组装或连结这些连接装置。因此手动连结 是不可能的。
人们还熟知，可使用插入轴和毂之间的楔形构件。但是，这些引起轴的偏心并 因此引起轴和毂之间的点接触或相对小的接触表面。但是，它通常之所以能够为人 们所接受是因为如上所述，仅可能用附加部件和通过相当大的努力来实现咬入纵向 部分内的接触表面的增加或均匀分布。
发明内容
本发明的目的是形成高功能性和长寿命的轴/毂连接装置。利用简单的结构， 实现可能的最好的扭矩传递。部件的生产简单且成本经济，且此外该连接装置能够 用容易地组装。
根据本发明，这通过一般的轴/毂连接装置来实现，该连接装置的特征是 -轴的咬入纵向部分的外部轮廓和毂的内部轮廓具有标准锥形，该锥形设置成 当轴与毂连结时，它们自动自锁，由此将轴/毂连接装置保持在一起，
-连结时，连接装置沿纵向轴线(X-X)的方向对轴和毂施加预应力。
本发明基于以下的认识只有当一方面在轴和毂之间可发生自锁，另一方面连
接装置保持在轴向方向永久有预应力时，减小轴和毂之间的游隙才可减小或抵消部 件上的高应力、疲劳、径向振摆、以及振动并且才可实现目标。
毂上轴的精确中心性确保了均匀的扭矩传递。位于中心的轴上游隙的减小或抵消导致扭矩传递期间更有利的能量分布，由此减小部件上的应力、疲劳、径向振摆、 以及振动。连结简易且快速，尤其是螺纹连结或将连接装置插在一起。
此外，根据本发明的轴/毂连接装置可以非常简单的方式生产和组装。在尤其 有利的实施例版本中，将预应力环作为连接装置，该装置沿轴向压迫轴和毂。为了 该目的，轴和毂各具有周向的斜坡形高起部，当轴和毂连结时该高起部设置成彼此 相当靠近。连结时，将预应力环放置在这些斜坡上并收縮。该收縮引起预应力环的 直径减小，由此引起预应力环的侧面与斜坡接触并将它们按压在彼此的顶部。 一旦 施加了足够的预应力，就将预应力环固定并保持在其位置上。预应力环由耐受性材 料制成并有利的是平衡的。
除了上述预应力环，也可使用其它连接装置作为连接装置。例如可提供联接螺 母，该联接螺母通过螺纹和设置在另一部件上的接触表面而将轴和毂彼此夹在一 起。
根据本发明，毂的外部轮廓和轴的内部轮廓在咬入纵向部分的区域具有标准锥 形形状。这意味着设置在护套表面上且基本上沿纵向延伸的所有轮廓线朝向在纵向 轴线上的一点渐縮，并在该点彼此相交。换言之，如果所有基本锥角的理论延伸线 都在纵向轴线上相交于一点，则给出标准锥形的形状。
由于轴以及毂在咬入纵向部分的区域具有相应标准锥形的轮廓的事实，所谓的 正配合是响应于相应地适配的直径或横截面的结果，这会产生平面附连并产生自 锁。
只要花费很少的能量，就可将轴和毂连结成它们由于自锁而保持在相对坚固的 连接。标准锥形的形状还使轴和毂响应于连结而强制地彼此定中心。因此这种连接 装置完全没有游隙并避免了与所不希望的游隙有关的所有缺点。在相对大的表面上 进行力的传递，因此避免了负载峰值。
据证实，轴和毂的多边形尤其是余摆线形状的截面是有利的。当一圆(移动的 圆)沿一圆(静止的圆)或在一圆(静止的圆)上滚动时， 一点所沿着的点的轨迹 形成余摆线。余摆线"凹入和凸起"的实施例的数量是可变的。已经显示，通过使 用相对于"凹入和凸起"的数量和它们的大和小直径优化的余摆线轮廓，能够以最 小的应力传递扭矩，同时使接触表面之间的相对运动最小。接触部件的轮廓上的小 差别能够改变轴/毂连接装置的特性，尤其是其寿命和稳定性。
可选地在轴和毂之间设置附加密封件。为了避免腐蚀，在长期载荷下多边形截 面的密封是切合实际的。如果轴/毂用于全地形适用的车辆或建筑机械中，这种密封也是切合实际的。根据本发明的轴/毂连接装置尤其适于用在汽车技术中，例如用于制动系统、车轮悬架或作为机动车辆的万向节和支撑轴的连接装置。由此有利的是根据本发明 的具有多边形内部轮廓的毂不一定在生产过程中进行加工。因此不一定用钢来制造；毂也可用例如铸铁来制造。因此根据本发明的轴/毂连接装置尤其适用于这种 使用，因为例如制动系统要经受高的热负荷。本发明的其它有利的实施例特征包括在从属权利要求中以及以下说明书中。
以下将基于附图中所示的较佳实施例更详细地解释本发明。 图l示出了具有标准锥形形状的轴/毂连接装置的立体图， 图2示出了图1的轴/毂连接装置沿纵向轴线的剖视图， 图3示出了根据本发明的关闭的预应力环的立体图， 图4示出了根据本发明的关闭、打开、部分切开的预应力环的立体图， 图5示出了根据本发明的轴的侧视图，其中标准锥形形状的轮廓通过假想线 示出，图6示出了根据本发明的轴/毂连接装置具有成型预应力环作为连接装置的 实施例版本的立体图。
具体实施方式
图1至6清楚示出了本发明所要求保护的轴/毂连接装置的功能和构造。轴/毂 连接装置20具有轴22和毂24，其中轴22以其外部轮廓26抵靠轴22的内部轮廓 28。可传递扭矩的区域在下文中将成为咬入纵向部分。轴22和毂24设置成与纵向轴线X-X同心并在扭矩传递期间围绕所述纵向轴 线旋转。轴22具有余摆线型凸部，且毂24具有相对于其横截面的余摆线凹部。但是， 所有其它非圆形横截面形状也基本上适于实施本发明。据证实，六边形尤其适于传 递扭矩。同样已经示出对于六边形，应当指定相对偏心率E在2%至10%之间， 较佳地约3%至5%之间。相对偏心率E描述了以百分比表示的多边形相对于非物 理平均直径Dm的偏心率，即它描述了多边形的外径Do和内径Di之间的关系。Dra 是与多边形具有相同表面积的圆盘的直径。术语多边形在此不应理解为其最严格的电控共轨供油泵用电磁阀诊断检测方法及装置技术领域本发明涉及柴油机电控共轨系统用电磁阀诊断检测方法及装置， 特别是电控共轨供油泵用电磁阀诊断检测方法及装置。
背景技术：
共轨系统高压供油泵用电磁阔属于外开型电磁阀，通过改变供油 泵供油始点控制供油泵柱塞每冲程的供油量，从而达到控制系统共轨 压力的目的。工作中供油泵电磁阀开关次数与发动机高压供油泵转速 成正比，因此，电磁阀需承受高频脉冲电流及机械负荷的冲击，而且 发动机工作时产生的振动对电磁阀性能也会有影响。同时，电磁阀也 是共轨喷射系统的关键部件，性能好坏直接影响共轨系统压力控制及 稳定性，进而影响发动机性能。现有的柴油机电控共轨喷射系统专利中，有很多关于电控喷油器电磁阀诊断与判断标准的专利，如中国专利CN1450452A公开了一 种电控柴油机用开关电磁阀磨合诊断方法及装置，该方法针对喷油器 高速强力电磁阀提出了诊断判断方法及装置，根据特定时间内的电流 值判断电磁阀是否满足性能要求，但该方法所涉及的电磁阀电流波形 特征不明显，且无法从电流波形上判断电磁阀的动作情况。此外，日 本专利JP11013519也公开了一种喷油器驱动控制及驱动装置的诊 断方法，该方法采用电磁阀在规定时间内的电流值判断电磁阀是否满 足喷油器的性能要求，同时该专利还增加了诊断电路，从而可对驱动 装置自身进行故障判断；但该方法也是针对喷油器电磁阀进行分析， 而喷油器电磁阀的驱动电流波形特征点不明显，且从波形上同样无法 判断电磁阀运动情况，所以这些诊断方法并不适用于电控共轨供油泵 用电磁阀的诊断与检测。因为高压供油泵电磁阀是共轨系统的核心部件，直接影响共轨燃 油系统的可靠性及性能，为及时发现生产过程中产生的不合格产品， 需要一种能对电控共轨供油泵用电磁阀进行诊断检测的方法及装置。 使用时只需要把电磁阀总成安装在检测装置上，通过数据采集分析系 统可直接判断分析性能，并利用电流波形拟合曲线的特征点分析电磁 阀开启与关闭延迟的运动情况，能大大提高检测工作效率和产品性能在斜坡30上方，且所述预应力环24的内侧与斜面32接触。由于预应力环34的直 径的减小，所述预应力环34推抵斜面32并将斜坡30朝向彼此推压。
尤其在图3和4中清楚地示出了预应力环34，其中为了进一步说明，图4中 的预应力环34以两部分示出，其中两部分有一定程度的彼此偏移。可通过所谓的 耳状部36来縮小预应力环的直径，借助于合适的工具来挤压耳状部。该方法可以 快速且简单的方式进行，并产生在斜坡30的整个周界上的非常均匀且恒定的预应 力。但是，还有其它的可能性，例如借助于螺钉连结的连接装置。业已显示需要平 衡连接装置，因为它响应于扭矩传递而转动。但是，平衡对于低速应用是不必要的。 预应力环34的内侧具有适于斜坡30或斜面32的轮廓，使得直径的减小引起预应 力作用在斜面32上。连接装置产生预应力，该力足以将轴/毂连接装置20保持在 自锁状态。在该示例性实施例中，预应力34环具有多个侧壁38，其内侧各与斜面 32接触。侧壁37可实施为连续的，但它们也可通过凹口 39中断，从而实施为多 个侧壁部分40。很重要的是侧壁38实施成使得所述侧壁38引起的力尽可能均匀 地沿轴线方向作用在斜坡30的周界上。在所示示例性实施例中，每侧示出四个侧 壁部分40。但是，还可能有多达20个侧壁部分。
预应力环34具有两个自由端，从自由端开始，形成交叠部分50，在交叠部分 50上，预应力环34的端部区域交叠成关闭状态。交叠部分50具有预应力环34的 外周界的约10至20%的长度，并由自由端限定。在交叠部分50的区域中，两端 区域各具有夹件52和开口 54，它们设置成使两夹件52可钩在另一端区域的相应 开口 54内。如果将耳状部36弯皱或压縮，夹件52通过附连在相应开口 54的边缘 上而收缩预应力环34。
本发明的重要优点还在于，可使用相同或不同的材料来生产轴22和/或毂24。 毂24可由例如铸铁制成，而轴22由钢制成。适于生产的其它材料包括陶瓷、铝、 MMC以及球形或层状铸铁。还可使用不同类型材料的组合。
如图5所示，大致沿纵向方向X-X延伸的外部轮廓26的轮廓线如果按理论地 延伸则相交于纵向轴线X-X上的一个点。图中示出锥角A和锥角B，锥角A为纵 向轴线X-X与附连在轴22的最大直径处的线的夹角，锥角B为纵向轴线X-X与 附连在轴22的最小直径处的线的夹角。锥角A也称作外部锥角A;锥角B也称作 内部锥角B。已经示出通过0.5。至7°之间的外部锥角能够以可靠的方式实现所 要求的自锁。如果以相应的方式实施轴22的内部轮廓28，则轴22的和毂24的连 结的结果是面接触，这可提供最优化的扭矩传递。但是在此还很重要的是响应于连
9结，即当外部轮廓26附连在内部轮廓上时而实现自锁的状态。
图6示出了轴/毂连接装置20的较佳应用领域，g卩，作为驱动轴42与恒速万 向节44的连接装置。为了该目的，轴/毂连接装置20还整合有滑配接头。在该端 部区域，驱动轴具有用于扭矩传递的花键48。
较佳的是，侧壁38具有20。至28°之间的角，其中该角描述了从铅垂线到纵 向轴线X-X的偏差。尽管已证实该角度区域是有利的，但也可根据应用领域使用 其它角。
预应力环34由于侧壁38或侧壁部分40弹性变形而产生预加应力。为了确保 侧壁38的充分可靠变形，侧壁38或侧壁部分40应当具有比斜面32小的角。己经 表明，14°至22°之间的角与上述角结合对于斜面32来说可很好地工作。
为了简化组装，预应力环34实施成以预装配状态打开，其中预应力环34的自 由端部分交叠。在该交叠区域中，在一自由端的区域设有凹陷，设置在另一自由端 区域上的夹件可钩在该凹陷内。耳状物36通过两腿部合并到预应力环24的正常周 界，并因此具有大致Q的形状。在钩住且耳状部36弹性变形后，预应力环的直径 减小，从而可将耳状部36的轴颈朝向彼此按压，且侧壁在斜坡30处弹性变形，从 而在预应力下将轴22和毂24保持在一起。
使用耳状部36非常经济且能够进行简易且快速地上紧连接装置。不必说，也 可使用诸如曲杆、螺钉连接装置等之类的其它装置来代替耳状部36。
预应力环34能够覆盖轴22和毂24的两斜坡30之间的间隙并可仍然形成足够 的预应力。
有利的是，可在连结轴/毂连接装置20之前已将预应力环34与轴22或与毂24 连接。这再一次明显地简化了组装操作。
在所示示例性实施例中，设计成O形环的附加密封构件46设置在轴22和毂 24之间。
前述说明书仅用于理解本发明而不应理解为限制。而是所述示例性实施例仅表 示本发明的非常有利的实现方法。
权利要求
1.一种用于传递扭矩的轴/毂连接装置(20)，该轴/毂连接装置包括具有共同纵向轴线(X-X)的下列部件b)轴(22)，所述轴(22)可围绕所述纵向轴线(X-X)旋转，并包括具有非圆形外部轮廓(26)的咬入纵向部分，c)毂(24)，所述毂(24)与所述轴(22)同轴线，并以其内部轮廓(28)至少在所述咬入纵向部分的区域中包围所述轴(22)，其特征在于，-所述轴(22)的所述咬入纵向部分的所述外部轮廓(26)和所述毂(24)的所述内部轮廓(28)具有标准锥形的形状，所述形状设置成当所述轴(22)与所述毂(24)连结时，所述轴(22)和所述毂(24)自动自锁，由此将所述轴/毂连接装置(20)保持在一起，-在连结状态时，连接装置沿所述纵向轴线(X-X)的方向对所述轴(22)和所述毂(24)施加预应力。
2. 如权利要求1所述的轴/毂连接装置(20)，其特征在于，所述外部轮廓(26) 和所述内部轮廓(28)具有多边形形状。
3. 如权利要求l或2所述的轴/毂连接装置(20)，其特征在于，所述轴(22) 的所述外部轮廓(26)在所述咬入纵向部分的区域中具有从0.5至7。的外部锥角(A)。
4. 如权利要求1至3中一项所述的轴/毂连接装置(20)，其特征在于，所述咬 入纵向部分的轴向长度可达所述非圆形咬入纵向部分的横截面的平均锥形直径的 40%。
5. 如权利要求2至4中一项所述的轴/毂连接装置(20)，其特征在于，所述轴 (22)具有六边形的外部轮廓(26)，且所述毂(24)具有六边形的内部轮廓(28)，其中相对偏心率E为3至5 %之间，并根据公式E = (Do _ D/D0 — D;) x 50进行计算。
6. 如权利要求2至5中一项所述的轴/毂连接装置，其特征在于，所述多边形轮 廓可根据以下公式确定x (y) = (Dm/2) x cos (y) + e x cos ((n-l) x力y (力=(Dm/2) x sin (y) - e x sin ((n-l) x /)。
7. 如权利要求l至6中一项所述的轴/毂连接装置(20),其特征在于，所述连 接装置由预应力环(34)形成，所述预应力环(34)围绕设置在所述轴(22)的外 侧和所述毂(24)的外侧上绕所述纵向轴线(X-X)旋转的斜坡(30)，并因此在 预应力下保持所述轴/毂连接装置(20)。
8. 如权利要求7所述的轴/毂连接装置(20)，其特征在于，所述斜坡(30)各 具有斜面(32)，所述斜面(32)沿离开所述轴/毂连接装置(20)的方向彼此靠近， 并与所述预应力环(34)的侧壁(38)的内侧协配。
9. 如权利要求8所述的轴/毂连接装置(20)，其特征在于，所述斜坡(30)的 所述斜面(32)包括与所述纵向轴线(X-X)上的铅垂线成的从20至28。的角， 且所述侧壁(38)包括与所述纵向轴线(X-X)上的铅垂线成的从14至22°的 角。
10. 如权利要求1至9中一项所述的轴/毂连接装置(20)，其特征在于，所述预 应力环(34)在其周界上具有耳状部(26)，所述耳状部(26)根据Q的样式指向 外，借助于所述耳状部(26)，通过将所述Q的两侧按压在一起可减小所述预应力 环(34)的直径。
11. 如权利要求l至10中一项所述的轴/毂连接装置(20)，其特征在于，所述 预应力环(34)实施为平衡快速旋转连接装置。
全文摘要
本发明涉及用于传递扭矩的轴和毂连接装置(20)，该轴和毂连接装置在共同纵向轴线(X-X)上具有以下部件轴(22)，该轴围绕纵向轴线(X-X)旋转并包括具有非圆形外部轮廓(26)的咬入纵向部分；以及与轴(22)同轴线的毂(24)，该毂(24)以其内部轮廓(28)至少在咬入纵向部分的区域中包围轴(22)。本发明的特征是轴(22)的咬入纵向部分的外部轮廓(26)和毂(24)的内部轮廓(28)具有标准锥形的形状，所述形状设置成当轴(22)与毂(24)组装时，它们自动自锁，由此将轴和毂连接装置(20)保持在一起。该连接装置还包括组装时沿纵向轴线(X-X)方向对轴(22)和毂(24)施加预应力的连接装置。
文档编号F16D1/092GK101297126SQ200680028558
公开日2008年10月29日 申请日期2006年7月6日 优先权日2005年7月6日
发明者T·克隆纳 申请人:泰德拉夫控股有限公司