专利名称：轴-轮毂-连接装置的机械元件及该连接装置的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于轴-轮毂-连接装置的机械元件，该连接装置借助于 偏心紧固套抗扭地连接转动的或固定的机械元件与轴，以及涉及一种相应的 制造方法。
背景技术：
在转动或固定的机械元件之间建立抗扭转的连接，例如连续转动或交替 来回转动的轴和固定在其上的机械元件，如杠杆、皮带盘，凸轮，齿轮和类
似的部件，在过去提出了不少不同的布置。例如DE4327461A1公开了一种 装置，其借助偏心紧固装置抗扭地连接轴与外部六面限定的机械部件。外部 具有楔形型面的切口套筒即属于此，其中，所述套筒可相对外部机械元件转 动，并因而在轴和外部机械元件之间夹紧。
设置在套筒上的纵向切口使得套筒可在径向弹性变形。然而，同轴度精 度受到限制。此外，尤其在轴直径很小时会由于夹紧出现高夹紧力，以致于 能对具有轮毂的机械元件造成损害。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是创造一种机械元件，其能实现制造简单、 使用良好的轴-轮毂-连接，并且可以承受高的力，以及创造一种建立这类轴-轮毂-连接的方法。 '
该技术问题通过一种机械元件以及一种建立方法解决，其中，所述机械 元件包括一容纳腔， 一插入该容纳腔的无切口夹紧元件，该夹紧元件具有一 用于容纳轴的孔，并且可相对于所述机械元件扭转，和一设置在所述夹紧元 件径向外部的支撑套；在所述建立方法中具有以下步骤，即，制备一按本发 明的机械元件；切削加工所述夹紧元件，尤其通过钻孔、车削和/或磨削，以 形成孔；将轴插入所述孔和相对于所述机械元件扭转所述轴和/或所述夹紧元 件，用于抗扭地连接所述轴和所述机械元件。
按本发明的、用于轴-轮毂-连接装置的机械元件用于抗扭地连接转动的 机械元件和轴，其中，转动的机械元件例如可以是齿轮、皮带盘、轴向挡圈， 轴承装置的部件、密封装置的部件、杠杆或类似部件。相关机械元件的转动 运动可以是转速固定或转速变化、转动方向恒定的连续转动运动，也或是转 动方向变化的来回转动运动。轴可以是实心轴、空心轴或类似物。所述轴在 其外侧具有优选设计为圆柱状的支承面。
机械元件具有一容纳腔， 一无切口的夹紧元件插入所述容纳腔。换句话 说，夹紧元件在纵向没有径向连续的切口，并因此在周向连续地封闭。夹紧 元件优选可在径向弹性压缩，这例如可通过选择相应小的夹紧元件的壁厚实 现。夹紧元件的弹性通过其在内侧和/或外侧配设纵槽或斜槽还能提高。然而， 所述槽并没有穿透夹紧元件，也就是说，没有切口。夹紧元件具有一孔，尤 其是用于容纳轴的中心孔，其中，所述孔具有这样的直径，即，夹紧元件可 以小间隙移动到轴上。夹紧元件的弹性很大，使得存在的间隙可以在夹紧元 件的弹性变形框架内克服，以便夹紧元件磨擦连接地固定在轴上。夹紧元件 的弹性变形通过夹紧元件相对机械元件的相对扭转实现。按本发明，机械元 件具有一设置在夹紧元件径向外部的支撑套，可通过该支撑套承受压力。夹 紧元件尤其设置在支撑套内，并优选与之同心地设置。支撑套在轴向尤其优 选具有至少与夹紧元件的轴向长度相同的长度。
能减小机械元件材料内的夹紧。由此，机械元件也可以用于直径相对小的轴， 因而在装配轴-轮毂-连接装置时可以使用扳手开口度较小的工具。此外，机 械元件可以使用较廉价的材料，因此，机械元件可由塑料，尤其是热固性塑 料制造，而不必担心零件失灵。机械元件尤其具有热固性材料，由此改进耐 久性和耐磨性。
机械元件优选通过铸造，尤其是(塑料-)注塑制造。支撑套和/或夹紧元件 可由此被机械元件注塑包封。这简化了制造，并且使得与机械元件的材料连 接良好。
支撑套尤其优选具有特别是基本上径向延伸的通孔。由此减小了重量， 而不会从根本上对稳定性造成损害。此外，支撑套和机械元件之间的连接可 以得到改善。尤其当支撑套被机械元件注塑包封时，机械元件的材料可以进 入通孔，并且提供额外的形状配合，由此尤其可以传递明显更高的剪切力。
为进一 步改进支撑套与机械元件的连接，可以使支撑套的轮廓变得粗
糙。为此，支撑套的平均粗糙度Ra可为0.1-50|im，尤其是1.0-5(Hxm，优选 为3.0-50pm，尤其优选为10.0-50pm。支撑套额外或可选地具有缺口 ，其中， 缺口尤其可无切削地通过冷压成型、滚压、冲压、喷砂处理或喷丸处理制造。 通过支撑套不规则的表面尤其可以在用机械元件材料注塑包封时实现额外 的形状闭合，该形状闭合使得可以传递更高的力。
根据应用情况可以调整支撑套的厚度。例如可以增大一基本上呈环状圓 柱形的支撑套的厚度，以便可以承受更高的压力和夹紧力。尤其优选的是， 支撑套具有这样一个厚度，使得在支撑套内设置至少一个在轴向延伸的螺紋 孔。这使得机械元件可以通过支撑套与一个其它部件连接，而不必设计与机 械元件的材料直接连接。这使得机械元件可以使用例如本来由于其脆性不是 很适合用于与其它部件连接的材料。材料选择上灵活性的提高使得可以使用 更廉价的材料。
夹紧元件原则上可以以不同的方式设置在机械元件上。在第 一种实施形 式中，夹紧元件例如被压入机械元件，并因而保持在那里的压合座内。相应 的偏心型面可以预先加工在机械元件内。夹紧元件也可以这样构造，即，它 在切削过程中自己制造偏心型面。夹紧元件通过压合座径向地预压缩。只要 优选切削加工夹紧元件的孔，这时就能恢复所需的机械元件的同轴度精度。 例如夹紧元件被被镗孔、钻孔、磨削等。此外，如果夹紧元件和机械元件的 一个或两个端面突出于机械元件，它们将被平整加工。再次可以考虑车削、 铣削、磨削或类似的加工工艺。
夹紧元件优选在机械元件制造时就已装入机械元件。才几械元件例如由可 注塑的或可挤压注塑的材料组成，如锌压铸件、铝、热塑性塑料、热固塑料、 热固材料或其它带纤维加强或不带纤维加强的塑料。在机械元件制造时，夹 紧元件可以插入相匹配的形状中，并且被机械元件的材料挤压包封。夹紧元 件在这种情况下优选还具有一个比希望的更厚的壁厚，该壁厚对于后来的使 用是必需的。在成形过程中，机械元件的材料包围夹紧元件并因此与其外部 形状相适应。因此，机械元件形成一用于夹紧元件的容纳腔，其自动具有一 与夹紧元件的外轮廓相适配的内轮廓。
夹紧元件的外部形状尤其具有至少一个、但优选两个或三个偏心面，所 述偏心面可以看作是在周向弯曲的楔形表面，并且具有相同的弯曲方向。
优选在机械元件成型之后中心地加工夹紧元件。这可以通过车削、钻孔， 磨削或其它的切削加工实现。该机械元件例如被加工机床的夹紧系统，例如 车床的卡盘接纳，之后，对中心孔的尺寸进行车削。因此，机械元件的基面 和中央容纳孔之间自动产生了所希望的尺寸关系。此外，实现了夹紧元件所 需的薄壁性，并因此实现了其径向的弹性。如果机械元件，例如皮带盘，能 在其外圓周也或在其它的基面上被支撑，以便实现所需的夹紧元件的孔的定
优选在夹紧元件以及在机械元件的某一恰当位置上设置一个或多个形 状闭合的型面，以便为获得相对夹紧扭矩而能使用工具。这些型面例如是一 轮毂外轮廓和一 夹紧元件-内轮廓(例如，十二边-内六角型面也或端侧的爪齿 离合器型面)。
本发明还涉及一种轴-轮毂-连接装置，借助于该装置，转动的机械元件 可与轴抗扭地连接。轴-轮毂-连接装置具有一带有支承面的轴以及一机械元 件，其中，机械元件可以如前所述地构造或进一步发展。轴在其支承面上通 过夹紧元件与机械元件连接。该轴-轮毂-连接装置易于制造、使用良好并且 可以承受高的力。
此外，本发明还进一步涉及一种制造轴-轮毂-连接装置的方法，其中， 首先制备一机械元件，该机械元件可以如前所述地构造或进一步发展。接着 进行夹紧元件的切削加工，尤其是通过钻孔、车削和/或磨削，用于形成孔。 之后将轴插入所述孔。最后，轴和/或夹紧元件相对机械元件扭转，以便实现 轴与扭4成元件的抗4丑连才妻。
为制造机械元件和轴之间的轴-轮穀-连接装置，机械元件连同夹紧元件 尤其被套在轴上。这在相应地确定夹紧元件的内部尺寸和轴的外部尺寸时用 小间隙完成，并因此可轻易地用手实现。现在，在机械元件和夹紧元件上套 装相应的操纵系统或杠杆工具，例如4反手，并实现相对扭转。在机械元件的 材料和夹紧元件之间通常存在一微弱的材料封闭的连接，该连接在夹紧元件 的外表面相应光滑时可通过小的转矩克服。夹紧元件此时被分离。如果这些 发生了，夹紧元件的扭转就产生了一个径向力，由此使得带有夹紧元件的机 械元件摩擦连接地固定在轴上。
这表明，如此制造的轴-轮毂-连接装置极为耐用、并且可负重。其在制 造成本最低廉时具有高的同轴度精度。这种类型的连接装置可广泛使用。
其它的细节可由说明书、附图或各从属权利要求得出。说明书限于本发 明的要点和其它的事实。附图用于补充说明并公开其它细节。
图中
图1示出了带有按本发明的机械元件的轴-轮穀-连接装置的垂直剖视
图2示出了用于在轴上固定的机械元件的轮毂在镗孔过程前的垂直剖 切视图3示出了按图2的轮毂的端侧视图； 图4示出了按图3的轮穀的夹紧元件的端侧视图； 图5示出了按图4的夹紧元件4的侧视图， 图6示出了按图5的夹紧元件在镗孔过程前的纵向剖视图， 图7示出了带有轴向挡圈的轴以及按本发明的楔形夹紧装置的局部纵 向剖^L图和
图8示出了轴和按图7的轴向挡圈，沿线vm-viH的剖切图。
具体实施例方式
图1示出了形式为皮带盘3的机械元件2和轴4或轴端之间的轴-轮毂-连接装置l。轴4用于驱动一没有进一步示出的汽车总成件5。但该轴-轮毂 -连接装置也可以用于在其它位置连接其它的机械元件和轴。
轴端4设计为基本上圆柱形。其具有一优选为基本上平的端面6，该端 面置于形式为夹紧元件8的孔7的开口内，所述夹紧元件设置在皮带盘3的 轮毂9内。夹紧元件8并从而孔7与旋转轴线10同中心地朝向，该旋转轴 与轴4的旋转轴一致。
皮带盘3具有支撑套26，借助于该支撑套可以吸收在皮带盘3内出现的 力和夹紧力，因此，皮带盘3较没有支撑套26时可以承受明显更大的、来 自于夹紧元件的力。支撑套26与夹紧元件8同心地设置，并且设置在夹紧 元件8的径向外部。在图示的实施例中，支撑套26和夹紧元件8具有基本 上相同的轴向长度。支撑套26具有多个通孔27，当支撑套26被皮带盘3 注塑包封时，由此尤其可以改进支撑套26与皮带盘3的连接。在这种情况
下，皮带盘3的材料流入通孔27并且穿过支撑套26。此外，支撑套在图示 的实施例中具有示意性示出的螺紋孔28，以便可以通过支撑套26将其它未 示出的部件与皮带盘3轻易地连接。
皮带盘3的形状不限。如图l的上半图所示，其可以用于装备窄带或， 如图l的下半图所示，用于装备宽平面的带。皮带盘3的外部通过窄的、盘 状连接片11与轮毂9连接。如图所示，轮穀9可以成型为外圓锥形或也可 选为圓柱形或其它形状，例如设计为齿带盘、齿轮、平皮带盘、摩擦轮、凸 轮或类似的部件。此外，皮带盘3的外边缘可以具有基本上圆柱形的环形面 12， 13,所述环形面设计在盘状部段11的两侧。
皮带盘3例如由塑料，如热固性塑料材料、热塑性材料也或不太硬的金 属，如锌的压铸件、铝、铝合金、镁、镁合金或类似材料制成。皮带盘3优 选在注塑工艺也或挤压注塑工艺中制造。后者尤其应用在高纤维成份的纤维 加强塑料中。
如图2以及图4至6所示，夹紧元件8设计为基本上呈套筒状。其具有 相对薄的壁14，所述壁在中间围成孔7。壁14例如由金属，例如钢制成。 套筒8在径向有少许弹性。在此，其壁14沿着其整个圆周封闭，也就说没 有设置切口 。弹性通过给定弯曲点或给定断裂点或通过夹紧元件的薄壁性产生。
夹紧元件8在其外侧具有至少一个优选两个基本上呈圆柱状的表面部段 15, 16,它们之间设置有一夹紧部段17。该夹紧部段17具有与圆形不同的 型面。图4示例性示出了这种型面。在当前情况下，其由两个圆柱状弯曲的 偏心面18, 19组成，其半径R涉及中点M1,M2，所述中点分别与转动轴线 10具有一间距。
涉及到孔7的圆柱状部段时，该孔内设置有一形状闭合的型面，例如六 面或多面限定的内六角部段20。形状闭合的型面也可以是端侧为爪形的型 面。该内六角部段用作内六角扳手的突出部分，以便相对机械元件2扭转夹 紧元件8。
相应地，在轮毂9上设置有一形状闭合的型面21 ，例如齿形或开槽型面， 其同样适用于产生扭矩的工具，例如夹紧系统或类似装置的突出部分。由图 3可分别看到内六角部段20和形状闭合的型面21 。该图示出了轮毂9及围 绕该轮毂的盘状部分11的一部分。
下面以皮带盘3为例说明机械元件2的制造
在中心具有用于夹紧元件8的容纳孔的压铸模被用来制造皮带盘3。所 述压铸模已经配设有它的内六角型面或其它的型面。此外，其可以具有业已 加工好的孔7。但其优选具有更大的壁厚，也就是说孔7尺寸不足。夹紧元 件8在压铸模中的定位这样地进行，即，外侧圆柱状表面部段15， 16继续 与后来所需的旋转轴线同轴地设置。但此处对精度的要求不是太高。之后， 轮毂9、部段11和皮带盘3的外部在压铸工艺中被制造，其中，在此流质的 或塑性的材料包围夹紧元件8。因此，尤其是径向向外凸出于表面部段15, 16的夹紧部段17在两侧被轮毂9的材料搭接。轮毂9的材料无缝地贴靠在 夹紧套筒8优选设计为非常光滑的表面上。如有需要，可以在夹紧套筒8设 置流质的或粉末状的隔离剂，以便防止轮毂9的材料和夹紧元件8的外表面 之间的连接太过紧密。
在皮带盘3成型之后，孔7以转动轴线10为中心地设计，其中，夹紧 元件8的壁厚减小。这例如可以通过钻孔或优选通过镗孔实现。为此，皮带 盘3在恰当的面，例如环形面12或13，也或在其外边缘22上被夹紧系统夹 紧。之后，皮带盘与旋转轴线10同心地旋转，其中，通过一镗孔工具对孔7 的内表面尺寸进行加工。该尺寸，也就是说如此制造的内径是大到能使带有 孔7的皮带盘3可用手轻易地推到轴4上，而在此不会出现太大的阻力或太 大的间隙。
为建立轴-轮毂-连接l，夹紧元件8轻微地相对轮毂9扭转。为此，在 内六角部段20内放入夹紧系统或工具套装并在形状配合的型面上套装一个 相匹配的夹紧器。通过夹紧元件8相对轮毂9扭转一些(少许)角度，首先， 夹紧元件8和皮带盘3之间可能的粘结连接会松开，也就是说夹紧元件8被 拆下。接着，在图4中沿顺时针方向，亦即这样旋转，4吏得偏心面8， 9被 注塑过程中形成于轮毂9内的对接面23 ， 24径向向内冲齐压。由于表面部段 15， 16的定心，由夹紧元件8形成的套筒的中心得以保持不变。夹紧元件8 弹性变形，其中，孑L 7的内壁尤其在夹紧部段17的区域内固定压紧在轴4 上，并且建立抗扭的连接。以这种方式创造了一种同轴度精确、易于建立并 在必要时也可以再次拆卸的轴-轮毂-连接。
图7示出了一种略有变化的应用情况。在此，轴-轮毂-连接用于轴向保 护挡圈23，图7的上半图和下半图示出了该挡圈不同的变型。其区别例如在
于轴向长度。轴向挡圈23可以在其端侧具有用作工具突出部分的齿24。挡 圈23可由塑料也或钢或其它的材料制成。夹紧元件8再次压入在此设计为 挡圏23的机械元件2的中间孔内，该夹紧元件可相对挡圈23扭转，以便在 此弹性地径向向内变形。夹紧元件8可以在其端侧具有齿，以便相对挡圈24 扭转。
在制造过程中，我们再次将夹紧元件8压入挡圈23,之后中心孔7以及 必要时夹紧元件8的轴向端面和/或挡圈23的端面25被精加工。通过对机械 元件2和夹紧元件8组成的单元进行最后的切削加工，获得了精确的同轴度， 并且在有挡圈23的情况下避免了端面25的摆动冲击。
按本发明的轴-轮毂-连接装置包括一带有夹紧元件8的机械元件2，该 夹紧元件与机械元件2形成一结构单元。夹紧元件8具有一中间的、优选圓 柱状的孔7，用于容纳轴，并且设计为薄壁，使其可径向向内变形。只有当 为形成夹紧元件8而设置的坯件固定插入机械元件2时，才优选生成其内部 圓柱状的支承面。配设有夹紧元件8的机械元件2具有高夹紧精度，并且可 方便且经济地制造。
附图标记列表
1轴-轮毂-连接装置16表面部段
2机械元件17夹紧部段
3皮带盘18偏心面
4轴/轴端2019偏心面
5汽车总成件20内六角部,殳
6端面21形状闭合型面(锁紧型面)
7开口/孔22边缘
8夹紧元件23挡圈
9轮穀2524齿
10 S走转轴线25端面
11部段26支撑套
12环形面27通孔
13环形面28螺紋孔
14壁30R半径15表面部段M.中点
M2中点
权利要求
1. 一种用于轴-轮毂-连接装置(1)的机械元件，其包括:一容纳腔，一插入该容纳腔的无切口夹紧元件(8)，该夹紧元件具有一用于容纳轴(4)的孔(7)，并且可相对于所述机械元件(2)扭转，和一设置在所述夹紧元件(8)径向外部的支撑套(26)。
2. 按权利要求1所述的机械元件，其特征在于，所述机械元件(2)通过 铸造，尤其是塑料注塑制造，并且所述支撑套(26)和/或所述夹紧元件(8)被所 述机械元件(2)注塑包封。
3. 按权利要求l或2所述的机械元件，其特征在于，所述机械元件(2) 具有热固性塑料和/或热固性材料。
4. 按权利要求1至3之一所述的机械元件，其特征在于，所述支撑套(26) 具有通孔(27)。
5. 按权利要求1至4之一所述的机械元件，其特征在于，所述支撑套(26) 具有至少一个在轴向延伸的螺紋孔(28)。
6. 按权利要求1至5之一所述的机械元件，其特征在于，所述支撑套(26) 具有一平均粗糙度Ra为0.1-50pm，尤其是1.0-50pm，优选为3.0-5(Vm，并 且特别优选为10.0-50pm。
7. 按权利要求1至6之一所述的机械元件，其特征在于，所述支撑套(26) 具有缺口，其中，所述缺口尤其可以通过冷压成形，滚压，沖压，喷砂处理 或喷丸处理无切削地制造。
8. 按权利要求1至7之一所述的机械元件，其特征在于，所述夹紧元件 (8)可在径向弹性地压缩。
9. 按权利要求1至7之一所述的机械元件，其特征在于，所述夹紧元件 (8)在其外侧具有一楔形型面(17)。
10. 按权利要求1至9之一所述的机械元件，其特征在于，在所述机械 元件(2)或其轮毂(9)上以及在所述夹紧元件(8)上分别设计有一用作夹具的突 出部分的形状闭合型面(20,21)，以便通过所述夹紧元件(8)和所述机械元件(2) 的相对扭转将它们固定地夹紧在所述轴(4)上。
11. 一种用于抗扭地连接转动的机械元件(2)和轴(4)的轴-轮毂-连接装置，其包括一带有一支承面的轴(4)和一按权利要求1至IO之一所述的机械 (2)连接。
12. —种用于制造一轴-轮毂-连接装置的方法，其具有以下步骤制备一按权利要求1至10之一所述的机械元件(2);切削加工所述夹紧元件(8)，尤其通过钻孔、车削和/或磨削，以形成孔(7);将轴(4)插入所述孔(7)和相对于所述机械元件(2)扭转所述轴(4)和/或所述夹紧元件(8),用于抗扭 地连接所述轴(4)和所述机械元件(2)。
全文摘要
本发明涉及一种用于轴-轮毂-连接装置(1)的机械元件(2)，其具有一无切口的夹紧元件(8)，该夹紧元件插入所述机械元件(2)的容纳腔。夹紧元件(8)具有一用于容纳轴(4)的孔(7)，并且可相对机械元件(2)扭转。夹紧元件的径向外部设置有一支撑套(26)。因此，所述机械元件(2)制造简单，使用良好并且可以承受高的力。
文档编号F16D1/06GK101387318SQ20081021330
公开日2009年3月18日 申请日期2008年8月18日 优先权日2007年8月17日
发明者厄茨·克里施克 申请人:Gm全球科技运作股份有限公司