用於焊接管軸的端件、相應的軸和製造方法
2023-09-10 00:35:40 1
專利名稱：用於焊接管軸的端件、相應的軸和製造方法
技術領域：
本發明涉及一種用於焊接管軸的端件，其包括 .中心軸線；
.具有構成連接端的第一端的第一軸向部分； .管狀並適於焊接到管上的第二軸向部分，第二軸向部分限定了第 二端，並具有外表面、內表面和由一端壁基體限定的端壁表面。 本發明更尤其適於機動車輛傳動裝置中的連接軸。
背景技術：
在現有技術中，已知的焊接管軸由兩個端件構成，每個端件焊接 到中空管的一端上。各端件包括設置有連接溝槽(fluting)的第一部 分。溝槽適於連接軸，例如將軸連接到恆速接頭。各端件具有焊接到 中空管上的管狀截面部分。第二部分具有圓筒形的內表面和大體上平 的端壁表面。圓筒形內表面經由形成環面(torus)的一部分的表面連 接到端壁表面上。
製造期間，已知焊接管軸的端件經歷正常退火，這導致端件在環 面的一部分形式的表面部位局部脫碳。
此外，焊接後，焊接管軸經歷感應熱處理，感應熱處理在軸的外 部分形成熱處理區域，在端件內部形成非熱處理區域，兩個區域由一 條分隔線分開，通常，該分隔線終止於環面的一部分形式的表面上。
由於各種各樣的製造參數，已知軸的結構穩定性和壽命小。
因而，本發明的目的是增加焊接管軸的結構穩定性和壽命，同時 仍然使得製造成本低廉。
發明內容
為此，本發明提供一種上述類型的端件，其特徵在於，內表面具
有朝第二端張開(flare)的形狀，內表面由不同於端壁基體的內基體 限定。
在特定實施例中，本發明的端件包括一個或多個下列特徵 .端壁基體具有端壁曲率半徑，內基體具有比端壁曲率半徑大的曲 率半徑；
-端壁基體具有端壁曲率半徑，內基體是直線性的，這樣，內表面 為截錐形狀；
.內基體相對於中心軸線的傾斜角至少為1°且至多為60。，優選 為至少10。且至多50。；
-端壁表面包括連接於環面的一部分形式的過渡部分的端部分，端 壁基體由限定端部分的端壁基體和限定過渡部分的過渡基體部分地組
成；
.端件由鋼製成，其具有經過熱處理的外區域和具有不同於外區域 的材料構造的材料構造的內區域，兩個區域由一條分隔線分開，分隔 線終止於內表面上；
.內表面是沒有經過熱處理的區域或中間區域，特別是貝氏體區
域；
.熱處理是感應熱處理；
-端件冷鍛而成，不用退火；和
.第一端是帶溝槽端或恆速接頭的漏鬥或鐘罩。
本發明還提供了一種軸，其包括兩個端件和在兩個端件之間延伸 的管，兩個端件通過在每個端件上形成焊珠而焊接到管上，該軸的特 徵在於，至少一個端件是如上所述的端件。
在特定實施例中，本發明的軸包括一個或多個下列特徵
.端件是如上所述的端件，經過熱處理的外區域延伸超過焊珠，管 在其整個橫截面上以及其整個長度上都進行熱處理；和
-該端件或每個端件是由硼鋼製成的端件，例如38B3鋼，管由碳 含量與端件的鋼的碳含量不同的鋼製成，尤其是由碳含量小於端件的
鋼的鋼製成，例如34MnB5鋼。
本發明還提供了 一種製造如上所述的軸的方法，該方法包括以下 連續的步驟
.通過焊接，將兩個端件固定到管上，以獲得軸坯；
.車削和機加工端件；和
-以變化的處理速度使軸坯經過感應線圏；
熱處理焊珠和管時的處理速度比處理端件時的處理速度快。
通過閱讀下面純粹作為例子給出的說明書可以更好地理解本發 明，參照附帶的視圖，其中
*圖l是本發明的軸局部剖開的視圖；和 .圖2是圖1中細節II的放大圖。
具體實施例方式
圖l是局部剖開的視圖，顯示了本發明的焊接管軸，整體標記為2。
焊接管軸2由兩個端件4和6以及中心管8 —起構成。 兩個端件4和6至少涉及如下所述的特徵是相同的。因此，在下 面只涉及端件4。
焊接管軸2限定了一中心軸線X-X。在下面，諸如"軸向，，和"徑
向"的術語都是相對於所述中心軸線X-X來說的。 端件4包括第一軸向部分10和第二軸向部分12。 第一軸向部分10具有第一端14，第一端14是用於連接到互補元
件例如三腳接頭(未顯示)上的端部。為此，連接端14設置有連接溝
槽16。
第二軸向部分12的形狀為繞軸線X-X的管狀。第二軸向部分12 限定了第二端18。在端件未組裝狀態下，該端18是自由端，而在組 裝狀態下，其藉助於焊珠20、優選為摩擦焊珠連接到管8上。第二軸
向部分12限定了徑向外表面22、徑向內表面24以及端壁表面26 (見 圖2)。
端壁表面26由大體上平的軸向端部分28和軸向過渡部分30構 成。軸向端部分28大體上垂直於軸線X-X，其由端壁基體28A(—條 直線)的一部分限定。舉例來說，端部分28相對於垂直於軸線X-X 延伸的平面傾斜最大IO。 、 5。或3° 。在任何情況下，端壁基體28A 的該部分相對於中心軸線X-X的傾斜角總大於內基體32 (見下文)的 傾斜角。此外，基體28A的傾斜角由垂直於軸線X-X延伸的平面限定。 過渡部分30為環面的一部分的形式，該環面由具有過渡曲率半徑T 的過渡基體30A的一部分(一段圓弧)形成。
內部結構24連接於過渡部分30，內部結構24具有直線性的內基 體32，這樣，內部結構24為截錐形狀。內基體32相對於中心軸線 X-X傾斜至少1°且至多60° 。內基體32相對於軸線X-X傾斜一定 角度，該角度優選位於IO。到50°範圍之內，尤其在20°到40°的 範圍之內。
這些取值使得對於熱處理深度的變化有很好的容許量，並使得軸 向幅度(latitude)足以確保分隔線(見下文)終止在內表面24上。
內表面24從過渡表面30延伸到焊珠20。內表面24在其整個範 圍內沒有任何的凸形部分，以便內表面24從端壁表面26朝第二端18 單調張開。
在一變形中，內基體彎曲的曲率半徑可以大於過渡曲率半徑5。 端件4、 6由硼鋼製成，例如38B3鋼，管8由碳含量與端件4、 6 的鋼不同的鋼製成，尤其是由碳含量小於端件4、 6的鋼的鋼製成，舉 例來說，管8由34MnB5鋼製成。不過，也可以4吏用適於經受感應熱 處理的其它鋼。
端件4具有經過熱處理的外區域40和沒有經過熱處理的內區域 42。例如，外區域40由馬氏體組成，而內區域42由鐵素體-珠光體組 成。熱處理的區域40和未熱處理的區域42由一中間分隔區域44分開。 例如，中間分隔區域44由貝氏體組成。分隔區域44和熱處理的區域
40限定了一條分隔線46，該分隔線46終止於內表面24，因而，該分 隔線46遠離端壁表面26。
此外，熱處理的區域40從端件4延伸到焊珠20之外， 一直延伸 到管8那麼遠。管8在其整個橫截面上以及在其整個長度上都進行熱 處理，不具有未處理區域42，也不具有中間分隔區域44。換句話說， 管8由馬氏體組成。
另外，端件4冷鍛而成，不用退火，因而不包括脫碳區域。所以， 在使用軸2時，過渡部分30不會產生機械張力峰值，從而為軸提供大 的穩定性和長的壽命。
分隔線46終止於內表面24上的事實也減少了過渡區域30中的機 械應力，增加了軸2的結構穩定性和壽命。
內表面24相對於中心軸線X-X傾斜一小(shallow )角度的事實， 使軸2可以通過感應線圏以便熱處理外表面22,同時允許軸2與感應 線圏之間的相對位置具有相當大的容許量。
本發明的軸2優選由包括下列連續的步驟的製造方法製造。
首先，通過摩擦焊接，將兩個端件2、 4固定到管8上，以獲得軸 坯。所以，在其端件處車削和機加工軸坯。
然後使軸坯變速通過感應線圏，以便處理端件。
焊珠和管熱處理期間的處理速度比端件熱處理期間的處理速度快。
在一變形中，端14構成恆速接頭的漏鬥或鍾軍。
權利要求
1.一種用於焊接管軸的端件，其包括·中心軸線(X-X)；·具有構成連接端的第一端(14)的第一軸向部分(10)；·管狀並適於焊接到管(8)上的第二軸向部分(12)，第二軸向部分(12)限定了第二端(18)，並具有外表面(22)、內表面(24)和由端壁基體(28A，30A)限定的端壁表面(26)；該端件的特徵在於，內表面(24)具有朝第二端(18)張開的形狀，內表面(24)由不同於端壁基體的內基體(32)限定。
2. 如權利要求1所述的端件，其特徵在於，端壁基體具有端壁曲 率半徑(T),以及內基體(32)具有比端壁曲率半徑(T)大的曲率 半徑。
3. 如權利要求1所述的端件，其特徵在於，端壁基體具有端壁曲 率半徑(T)，以及內基體(32)是直線性的，這樣，內表面(24)為 截錐形狀。
4. 如權利要求3所述的端件，其特徵在於，內基體(32)相對於 中心軸線的傾斜角至少為1°且至多為60。，優選為至少10°且至多 50° 。
5. 如權利要求2-4任一所述的端件，其特徵在於，端壁表面(26) 包括連接於環面(20)的一部分形式的過渡部分的端部分(28),以及 端壁基體由限定端部分的端壁基體(28A)以及限定過渡部分的過渡 基體(30A)部分地組成。
6. 如權利要求1-5任一所述的端件，其特徵在於，其由鋼製成， 且具有經過熱處理的外區域(40)和具有不同於外區域(40)的材料 構造的材料構造的內區域(42, 44)，這兩個區域由一條分隔線(46) 分開，以及分隔線(46)終止於內表面(24)。
7. 如權利要求6所述的端件，其特徵在於，內表面是沒有經過熱 處理的區域(42)或中間區域(44)，特別是貝氏體區域。
8. 如權利要求6或7所述的端件，其特徵在於，熱處理是感應熱 處理。
9. 如前述任一權利要求所述的端件，其特徵在於，端件冷鍛而成， 而不用退火。
10. 如前述任一權利要求所述的端件，其特徵在於，第一端(14) 是帶溝槽端(16)或恆速接頭的漏鬥或鍾軍。
11. 一種軸，包括兩個端件(4， 6)和在兩個端件之間延伸的管(8)， 兩個端件(4， 6)通過在每個端件上形成焊珠(20)而焊接在管(8) 上，該軸的特徵在於，至少一個端件是前述任一權利要求所述的端件。
12. 如權利要求11所述的軸，其特徵在於，端件(4， 6)是至少 如權利要求6所述的端件，以及經過熱處理的外區域(4 )延伸超過焊 珠(20)，管(8)在其整個橫截面上以及在其整個長度上都進行熱處 理。
13. 如權利要求11或12所述的軸，其特徵在於，該端件或每個端 件(4, 6)是由硼鋼製成的端件，例如38B3鋼，以及管(9)由碳含 量與端件的鋼不同的鋼製成，優選由碳含量小於端件的鋼的鋼製成， 例如34MnB5鋼。
14. 一種製造如權利要求11-13任一所述的軸的方法，包括下列連 續的步驟-通過焊接，將兩個端件(4, 6)固定到管(8)上，以獲得軸坯； .車削和機加工端件；和.以變化的處理速度使軸坯經過感應線圏； 熱處理焊珠和管時的處理速度比處理端件時的處理速度快。
全文摘要
用於焊接管軸的端件包括中心軸線(X-X)；具有為連接端的第一端(14)的第一軸向部分(10)；和管狀並適於焊接到管(8)上的第二部分(12)。第二軸向部分(12)限定了第二自由端(18)，並具有外表面(22)、內表面(24)和由端壁基體限定的端壁表面(26)。內表面(24)具有朝第二自由端(18)張開的形狀，內表面(24)由不同於端壁基體的內基體限定。端件適用於機動車輛中的傳動軸。
文檔編號F16C3/02GK101105196SQ20071012864
公開日2008年1月16日 申請日期2007年7月9日 優先權日2006年7月10日
發明者P·達戈諾 申請人:Gkn傳動系統股份有限公司