专利名称：用于焊接管轴的端件、相应的轴和制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于焊接管轴的端件，其包括 .中心轴线；
.具有构成连接端的第一端的第一轴向部分； .管状并适于焊接到管上的第二轴向部分，第二轴向部分限定了第 二端，并具有外表面、内表面和由一端壁基体限定的端壁表面。 本发明更尤其适于机动车辆传动装置中的连接轴。
背景技术：
在现有技术中，已知的焊接管轴由两个端件构成，每个端件焊接 到中空管的一端上。各端件包括设置有连接沟槽(fluting)的第一部 分。沟槽适于连接轴，例如将轴连接到恒速接头。各端件具有焊接到 中空管上的管状截面部分。第二部分具有圆筒形的内表面和大体上平 的端壁表面。圓筒形内表面经由形成环面(torus)的一部分的表面连 接到端壁表面上。
制造期间，已知焊接管轴的端件经历正常退火，这导致端件在环 面的一部分形式的表面部位局部脱碳。
此外，焊接后，焊接管轴经历感应热处理，感应热处理在轴的外 部分形成热处理区域，在端件内部形成非热处理区域，两个区域由一 条分隔线分开，通常，该分隔线终止于环面的一部分形式的表面上。
由于各种各样的制造参数，已知轴的结构稳定性和寿命小。
因而，本发明的目的是增加焊接管轴的结构稳定性和寿命，同时 仍然使得制造成本低廉。
发明内容
为此，本发明提供一种上述类型的端件，其特征在于，内表面具
有朝第二端张开(flare)的形状，内表面由不同于端壁基体的内基体 限定。
在特定实施例中，本发明的端件包括一个或多个下列特征 .端壁基体具有端壁曲率半径，内基体具有比端壁曲率半径大的曲 率半径；
-端壁基体具有端壁曲率半径，内基体是直线性的，这样，内表面 为截锥形状；
.内基体相对于中心轴线的倾斜角至少为1°且至多为60。，优选 为至少10。且至多50。；
-端壁表面包括连接于环面的一部分形式的过渡部分的端部分，端 壁基体由限定端部分的端壁基体和限定过渡部分的过渡基体部分地组
成；
.端件由钢制成，其具有经过热处理的外区域和具有不同于外区域 的材料构造的材料构造的内区域，两个区域由一条分隔线分开，分隔 线终止于内表面上；
.内表面是没有经过热处理的区域或中间区域，特别是贝氏体区
域；
.热处理是感应热处理；
-端件冷锻而成，不用退火；和
.第一端是带沟槽端或恒速接头的漏斗或钟罩。
本发明还提供了一种轴，其包括两个端件和在两个端件之间延伸 的管，两个端件通过在每个端件上形成焊珠而焊接到管上，该轴的特 征在于，至少一个端件是如上所述的端件。
在特定实施例中，本发明的轴包括一个或多个下列特征
.端件是如上所述的端件，经过热处理的外区域延伸超过焊珠，管 在其整个横截面上以及其整个长度上都进行热处理；和
-该端件或每个端件是由硼钢制成的端件，例如38B3钢，管由碳 含量与端件的钢的碳含量不同的钢制成，尤其是由碳含量小于端件的
钢的钢制成，例如34MnB5钢。
本发明还提供了 一种制造如上所述的轴的方法，该方法包括以下 连续的步骤
.通过焊接，将两个端件固定到管上，以获得轴坯；
.车削和机加工端件；和
-以变化的处理速度使轴坯经过感应线圏；
热处理焊珠和管时的处理速度比处理端件时的处理速度快。
通过阅读下面纯粹作为例子给出的说明书可以更好地理解本发 明，参照附带的视图，其中
*图l是本发明的轴局部剖开的视图；和 .图2是图1中细节II的放大图。
具体实施例方式
图l是局部剖开的视图，显示了本发明的焊接管轴，整体标记为2。
焊接管轴2由两个端件4和6以及中心管8 —起构成。 两个端件4和6至少涉及如下所述的特征是相同的。因此，在下 面只涉及端件4。
焊接管轴2限定了一中心轴线X-X。在下面，诸如"轴向，，和"径
向"的术语都是相对于所述中心轴线X-X来说的。 端件4包括第一轴向部分10和第二轴向部分12。 第一轴向部分10具有第一端14，第一端14是用于连接到互补元
件例如三脚接头(未显示)上的端部。为此，连接端14设置有连接沟
槽16。
第二轴向部分12的形状为绕轴线X-X的管状。第二轴向部分12 限定了第二端18。在端件未组装状态下，该端18是自由端，而在组 装状态下，其借助于焊珠20、优选为摩擦焊珠连接到管8上。第二轴
向部分12限定了径向外表面22、径向内表面24以及端壁表面26 (见 图2)。
端壁表面26由大体上平的轴向端部分28和轴向过渡部分30构 成。轴向端部分28大体上垂直于轴线X-X，其由端壁基体28A(—条 直线)的一部分限定。举例来说，端部分28相对于垂直于轴线X-X 延伸的平面倾斜最大IO。 、 5。或3° 。在任何情况下，端壁基体28A 的该部分相对于中心轴线X-X的倾斜角总大于内基体32 (见下文)的 倾斜角。此外，基体28A的倾斜角由垂直于轴线X-X延伸的平面限定。 过渡部分30为环面的一部分的形式，该环面由具有过渡曲率半径T 的过渡基体30A的一部分(一段圆弧)形成。
内部结构24连接于过渡部分30，内部结构24具有直线性的内基 体32，这样，内部结构24为截锥形状。内基体32相对于中心轴线 X-X倾斜至少1°且至多60° 。内基体32相对于轴线X-X倾斜一定 角度，该角度优选位于IO。到50°范围之内，尤其在20°到40°的 范围之内。
这些取值使得对于热处理深度的变化有很好的容许量，并使得轴 向幅度(latitude)足以确保分隔线(见下文)终止在内表面24上。
内表面24从过渡表面30延伸到焊珠20。内表面24在其整个范 围内没有任何的凸形部分，以便内表面24从端壁表面26朝第二端18 单调张开。
在一变形中，内基体弯曲的曲率半径可以大于过渡曲率半径5。 端件4、 6由硼钢制成，例如38B3钢，管8由碳含量与端件4、 6 的钢不同的钢制成，尤其是由碳含量小于端件4、 6的钢的钢制成，举 例来说，管8由34MnB5钢制成。不过，也可以4吏用适于经受感应热 处理的其它钢。
端件4具有经过热处理的外区域40和没有经过热处理的内区域 42。例如，外区域40由马氏体组成，而内区域42由铁素体-珠光体组 成。热处理的区域40和未热处理的区域42由一中间分隔区域44分开。 例如，中间分隔区域44由贝氏体组成。分隔区域44和热处理的区域
40限定了一条分隔线46，该分隔线46终止于内表面24，因而，该分 隔线46远离端壁表面26。
此外，热处理的区域40从端件4延伸到焊珠20之外， 一直延伸 到管8那么远。管8在其整个横截面上以及在其整个长度上都进行热 处理，不具有未处理区域42，也不具有中间分隔区域44。换句话说， 管8由马氏体组成。
另外，端件4冷锻而成，不用退火，因而不包括脱碳区域。所以， 在使用轴2时，过渡部分30不会产生机械张力峰值，从而为轴提供大 的稳定性和长的寿命。
分隔线46终止于内表面24上的事实也减少了过渡区域30中的机 械应力，增加了轴2的结构稳定性和寿命。
内表面24相对于中心轴线X-X倾斜一小(shallow )角度的事实， 使轴2可以通过感应线圏以便热处理外表面22,同时允许轴2与感应 线圏之间的相对位置具有相当大的容许量。
本发明的轴2优选由包括下列连续的步骤的制造方法制造。
首先，通过摩擦焊接，将两个端件2、 4固定到管8上，以获得轴 坯。所以，在其端件处车削和机加工轴坯。
然后使轴坯变速通过感应线圏，以便处理端件。
焊珠和管热处理期间的处理速度比端件热处理期间的处理速度快。
在一变形中，端14构成恒速接头的漏斗或钟軍。
权利要求
1.一种用于焊接管轴的端件，其包括·中心轴线(X-X)；·具有构成连接端的第一端(14)的第一轴向部分(10)；·管状并适于焊接到管(8)上的第二轴向部分(12)，第二轴向部分(12)限定了第二端(18)，并具有外表面(22)、内表面(24)和由端壁基体(28A，30A)限定的端壁表面(26)；该端件的特征在于，内表面(24)具有朝第二端(18)张开的形状，内表面(24)由不同于端壁基体的内基体(32)限定。
2. 如权利要求1所述的端件，其特征在于，端壁基体具有端壁曲 率半径(T),以及内基体(32)具有比端壁曲率半径(T)大的曲率 半径。
3. 如权利要求1所述的端件，其特征在于，端壁基体具有端壁曲 率半径(T)，以及内基体(32)是直线性的，这样，内表面(24)为 截锥形状。
4. 如权利要求3所述的端件，其特征在于，内基体(32)相对于 中心轴线的倾斜角至少为1°且至多为60。，优选为至少10°且至多 50° 。
5. 如权利要求2-4任一所述的端件，其特征在于，端壁表面(26) 包括连接于环面(20)的一部分形式的过渡部分的端部分(28),以及 端壁基体由限定端部分的端壁基体(28A)以及限定过渡部分的过渡 基体(30A)部分地组成。
6. 如权利要求1-5任一所述的端件，其特征在于，其由钢制成， 且具有经过热处理的外区域(40)和具有不同于外区域(40)的材料 构造的材料构造的内区域(42, 44)，这两个区域由一条分隔线(46) 分开，以及分隔线(46)终止于内表面(24)。
7. 如权利要求6所述的端件，其特征在于，内表面是没有经过热 处理的区域(42)或中间区域(44)，特别是贝氏体区域。
8. 如权利要求6或7所述的端件，其特征在于，热处理是感应热 处理。
9. 如前述任一权利要求所述的端件，其特征在于，端件冷锻而成， 而不用退火。
10. 如前述任一权利要求所述的端件，其特征在于，第一端(14) 是带沟槽端(16)或恒速接头的漏斗或钟軍。
11. 一种轴，包括两个端件(4， 6)和在两个端件之间延伸的管(8)， 两个端件(4， 6)通过在每个端件上形成焊珠(20)而焊接在管(8) 上，该轴的特征在于，至少一个端件是前述任一权利要求所述的端件。
12. 如权利要求11所述的轴，其特征在于，端件(4， 6)是至少 如权利要求6所述的端件，以及经过热处理的外区域(4 )延伸超过焊 珠(20)，管(8)在其整个横截面上以及在其整个长度上都进行热处 理。
13. 如权利要求11或12所述的轴，其特征在于，该端件或每个端 件(4, 6)是由硼钢制成的端件，例如38B3钢，以及管(9)由碳含 量与端件的钢不同的钢制成，优选由碳含量小于端件的钢的钢制成， 例如34MnB5钢。
14. 一种制造如权利要求11-13任一所述的轴的方法，包括下列连 续的步骤-通过焊接，将两个端件(4, 6)固定到管(8)上，以获得轴坯； .车削和机加工端件；和.以变化的处理速度使轴坯经过感应线圏； 热处理焊珠和管时的处理速度比处理端件时的处理速度快。
全文摘要
用于焊接管轴的端件包括中心轴线(X-X)；具有为连接端的第一端(14)的第一轴向部分(10)；和管状并适于焊接到管(8)上的第二部分(12)。第二轴向部分(12)限定了第二自由端(18)，并具有外表面(22)、内表面(24)和由端壁基体限定的端壁表面(26)。内表面(24)具有朝第二自由端(18)张开的形状，内表面(24)由不同于端壁基体的内基体限定。端件适用于机动车辆中的传动轴。
文档编号F16C3/02GK101105196SQ20071012864
公开日2008年1月16日 申请日期2007年7月9日 优先权日2006年7月10日
发明者P·达戈诺 申请人:Gkn传动系统股份有限公司