CN105593539B - 空心驱动轴及用于制造空心驱动轴的方法 - Google Patents

空心驱动轴及用于制造空心驱动轴的方法 Download PDF

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Abstract

本发明的技术问题是提供一种空心驱动轴，通过分散集中到由截面的厚度和外直径的差异而产生的薄弱位置的负荷，从而尽可能地使整体长度的强度均匀化。为此，根据本发明的空心驱动轴包括：至少一个小直径部，其具有空心形状；以及大直径部，其被设置为邻近小直径部，并且具有外直径比小直径部更大的空心形状，其中大直径部的截面厚度小于小直径部的截面厚度，并且其中从大直径部的外表面延伸到大直径部的截面厚度的35％至60％的第一截面部被渗碳，以至少具有HRC55的硬度。

Description

空心驱动轴及用于制造空心驱动轴的方法
技术领域
本发明涉及一种用于车辆等的空心驱动轴。
背景技术
一般而言，驱动轴是用于将驱动源的旋转作用力传递到被驱动构件的能量传递中介体，并且可以被分为实心驱动轴和空心驱动轴。
空心驱动轴具有比实心驱动轴更小的重量以便实现轻量化，并且在扭转强度方面也具有良好的特性。
作为传统技术，在韩国专利公开第10-2007-0107140号中公开的由高频淬火法形成的空心驱动轴具有的技术特征是，调整了对淬火质量有影响的钛、氮和硼的含量，并且在整体厚度上进行淬火从而获得所需的强度。
然而，由于现有技术中在整体厚度上进行淬火，因此在整体长度方向上具有均匀的截面厚度并且具有均匀的外周直径的空心驱动轴的情况下可增加强度，但是在在整体长度方向上具有非均匀的截面厚度并且具有非均匀的外周直径的驱动轴的情况下，由于截面厚度和外周直径的差异而存在薄弱部，使得由于扭曲产生的疲劳负荷可能被集中在薄弱部，以致具有虽然进行了淬火但是仍存在较弱的强度的问题。
发明内容
技术问题
本发明致力于提供一种空心驱动轴及用于制造空心驱动轴的方法，其中分散了集中到可能由截面厚度和外直径的差异而产生的薄弱部的负荷，使得强度在整体长度上可以是均匀的。
技术方案
根据本发明的示例性实施方式的空心驱动轴包括：一个或多个小直径部，其具有空心形状；以及大直径部，其被设置为邻近小直径部并且具有比小直径部相对更大的外直径。大直径部的截面厚度小于小直径部的截面厚度，并且从大直径部的外表面到对应于截面厚度的35％至60％的位置的第一截面部被渗碳，以具有第一硬度。
除了第一截面部之外，大直径部的第二截面部可以被渗碳，以具有HRC40的硬度。
第一截面部和第二截面部之间可形成有过渡部，过渡部具有HRC40至HRC55之间的硬度。
小直径部可被渗碳从而在热处理条件下硬化，在热处理条件下第一截面部被硬化为大于HRC55并且同时第二截面部被硬化为HRC40。
大直径部可通过真空渗碳被热处理。
大直径部的表面可通过喷丸处理被均质化。
一个或多个小直径部可包括第一小直径部和第二小直径部，并且大直径部可以被设置在第一小直径部和第二小直径部之间。
小直径部和大直径部可通过模锻而形成。
空心形状的连接部可通过模锻被形成在大直径部和小直径部之间。
连接部可被倒角为具有大于小直径部的外直径的30％的半径。
根据本发明的示例性实施方式的用于制造空心驱动轴的方法包括：成形一个或多个小直径部和大直径部，小直径部具有空心的形状，大直径部被设置为邻近小直径部并且具有比小直径部相对更大的外直径，大直径部的截面厚度小于小直径部的截面厚度；以及将小直径部和大直径部渗碳。在热处理条件下进行渗碳，在热处理条件下从大直径部的外表面到对应于截面厚度的35％至60％的位置的第一截面部被渗碳，以具有大于HRC55的硬度。
在热处理条件下，除了第一截面部之外，大直径部的第二截面部可以被渗碳，以具有HRC40的硬度。
在热处理条件下，在第一截面部和第二截面部之间可以形成有过渡部，过渡部具有HRC40至HRC55之间的硬度。
大直径部可以通过真空渗碳被热处理。
大直径部的表面可以通过喷丸处理被均质化。
在成形时，小直径部和大直径部可以通过模锻而形成。
可以通过模锻在小直径部和大直径部之间形成空心形状的连接部，并且连接部可以被倒角为具有大于小直径部的外直径的30％的半径。
根据本发明的另一个示例性实施方式的空心驱动轴包括：一个或多个小直径部，其具有空心形状；以及大直径部，其被设置为邻近小直径部并且具有比小直径部相对更大的外直径。大直径部的截面厚度小于小直径部的截面厚度，并且从大直径部的外表面到对应于截面厚度的35％至60％的位置的第一截面部被渗碳，以具有第一硬度。除了第一截面部之外，大直径部的第二截面部被渗碳，以具有第二硬度，并且第一硬度大于第二硬度。
有益效果
根据本发明的实施方式的空心驱动轴及其制造方法具有以下优点。
根据本发明的实施方式，由于具有不同截面厚度和外直径的、空心驱动轴100的整体部分被渗碳从而被硬化，并且从大直径部120的外表面到对应于截面厚度的35％至60％的位置的第一截面部121被渗碳从而具有大于HRC55的硬度，因此强度可以沿着整体长度被均匀化，从而可以将空心驱动轴100在其薄弱位置的断裂减至最低程度。特别地，在第一截面部121的硬度大于第二截面部122的硬度的情况下，强度可以沿着整体长度被最大程度地均匀化，从而可以将空心驱动轴100在其薄弱位置的断裂减至最低程度。
附图说明
图1是根据本发明的实施方式的空心驱动轴的示意性截面图。
图2是示出根据本发明的实施方式的空心驱动轴的大直径部的截面部的硬度的图表。
图3是说明根据本发明的实施方式的空心驱动轴的制造方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施方式，使得本领域的技术人员能够容易地实施本发明。然而，可以以多种不同的方式来实现本发明并且并不局限于所描述的实施方式。
图1是根据本发明的实施方式的空心驱动轴的示意性截面图，并且图2是示出根据本发明的实施方式的空心驱动轴的大直径部的截面部的硬度的图表。
如图1所示，根据本发明的实施方式的空心驱动轴100包括一个或多个小直径部110和大直径部120。
一个或多个小直径部110具有空心的形状。例如，如图1所示，一个或多个小直径部110可以包括第一小直径部110a和第二小直径部110b，第一小直径部110a和第二小直径部110b各自从大直径部120的一端和另一端延伸。特别地，虽然小直径部110的截面厚度和外直径可以依据汽车制造商所需的规格而被改变，但是其外周半径被形成为小于大直径部120的外周半径。
此外，小直径部110可以通过旋转模锻或线性模压而形成，并且特别在旋转模锻的情况下，心轴(未显示)被***小直径部110的空心部分，从而可以防止由于变形产生的毛刺。此外，用于连接副轴端口(未显示)的花键140可以被形成在小直径部110的端部，并且特别地，在心轴被***到小直径部110的空心部中的同时形成花键140，以使花键140在圆周方向上的变形最小化。
大直径部120具有空心形状，并且可以被设置成位于邻近小直径部110的位置，并且形成为具有比小直径部110更大的直径。此外，如图1所示，大直径部120可以被置于第一小直径部110a和第二小直径部110b之间。特别地，由于大直径部120被形成为不同于小直径部110的单一的厚度和单一的外周直径，以用于防止接合及干扰相邻的部件(未显示)，因此大直径部120被用作由于在渗碳热处理工艺中的渗碳而沿着深度改***度的标准。
此外，大直径部120可以通过旋转模锻或线性模压被形成，并且特别在旋转模锻的情况下，心轴(未显示)被***到大直径部120的空心部分，从而可以防止由于变形产生的毛刺。
进一步，可以通过模锻在小直径部110和大直径部120之间形成空心形状的连接部130。特别地，连接部130可以被倒角为具有大于小直径部110的外直径的30％的半径R。
同时，根据本发明的实施方式的、通过旋转模锻成形或线性模压成形而形成的空心驱动轴100经受以下渗碳热处理。在下文中，再次参考图1和图2，将详细描述渗碳热处理。
在此，渗碳是铁吸收碳的热处理工艺，并且是将具有低碳含量的软铁的表面部转变为具有高碳含量的马氏体的表面硬化方法。此外，在确定渗碳标准时，在小直径部110和大直径部120之中，大直径部120被确定为渗碳的标准。
如图1和图2所示，对空心驱动轴100整体进行渗碳热处理。特别地，进行渗碳热处理，使得从大直径部120的外表面到对应于截面厚度的35％至60％的位置的第一截面部121被转变为具有大于HRC55的硬度。从实验可以得知，如果该范围小于35％，则不能获得所需的强度，使得在驱动轴旋转时空心驱动轴在薄弱区域断裂，并且在另一方面来讲，如果该范围大于60％，则脆性增加，使得空心驱动轴相对较早地断裂。此外，从实验可以得知，如果第一截面部121的硬度小于HRC55，则不能获得所需的硬度，使得空心驱动轴在薄弱区域断裂。此外，虽然用于获得第一截面部121的大于HRC55的硬度的处理条件可以被分为热处理温度和热处理时间，但是该温度和时间依据空心驱动轴100的组成比而不同地设定。例如，热处理温度可以被设定为约为850℃至880℃，并且热处理时间可以被设定为约为90分钟至120分钟。
除了第一截面部121之外，大直径部120的第二截面部122被渗碳处理为具有约为HRC40的硬度。特别地，将第二截面部122的硬度设定为约为HRC40的原因是为了防止第一截面部121的硬度无限地增加，并且为渗碳热处理的条件(热处理温度和时间)提供较低的标准。此外，从实验可以得知，如果该范围大于40％，则空心驱动轴100整体的脆性增加，并且如果该范围大约小于40％，则第一截面部121的硬度不能达到大于HRC55。
小直径部110可以与待硬化的大直径部120一起在热处理条件(上述的热处理温度和时间)下被渗碳，其中大直径部120的第一截面部121被形成为具有大于HRC55的硬度，并且同时大直径部120的第二截面部122被形成为具有大于HRC40的硬度。特别地，如图1和图2所示，当大直径部120和小直径部110在上述热处理条件下被渗碳时，具有HRC40至HRC55的硬度的过渡部123可以被形成在第一截面部121和第二截面部122之间。
此外，大直径部120和小直径部110可以通过真空渗碳被热处理。因此，能够防止在大直径部120和小直径部110的表面上产生颗粒间的氧化层。作为另一个示例，为了除去在大直径部120和小直径部110的表面上的颗粒间的氧化层，大直径部120和小直径部110的表面可以通过喷丸处理被均质化。
在下文中，参考图3，描述根据本发明的实施方式的用于制造空心驱动轴100的方法。
图3是用于说明根据本发明的实施方式的空心驱动轴的制造方法的流程图。
首先，形成空心形状的一个或多个小直径部110和空心形状的大直径部120，大直径部120设置为邻近小直径部110并且具有比小直径部110相对更大的外直径，并且形成为，使得大直径部120的截面厚度小于小直径部110的截面厚度(S110)。特别地，通过旋转模锻或线性模压进行成形。由于这些已在空心驱动轴100的描述中被描述，将省略进一步详细的描述。
随后，小直径部110和大直径部120被渗碳(S120)。特别地，渗碳在处理条件下进行，在该条件下从大直径部120的外表面到对应于截面厚度的35％至60％的位置的第一截面部121的硬度变得大于HRC55。
在此热处理条件下，除了第一截面部121之外，大直径部120的第二截面部122被形成为具有HRC40的硬度。此外，在此热处理条件下，具有HRC40至HRC55之间的硬度的过渡部123被形成在第一截面部121和第二截面部122之间。特别地，可通过旋转模锻或线性模压进行成形。由于这些已在空心驱动轴100的描述中被描述，将省略进一步详细的描述。
照这样，根据本发明的实施方式的空心驱动轴及其制造方法具有以下优点。
根据本发明的实施方式，由于具有不同截面厚度和外直径的、空心驱动轴100的整体部分被渗碳从而被硬化，并且从大直径部120的外表面到对应于截面厚度的35％至60％的位置的第一截面部121被渗碳从而具有大于HRC55的硬度，因此强度可以沿着整体长度被均匀化，从而可以将心驱动轴100在其薄弱位置的断裂减至最低程度。特别地，在第一截面部121的硬度大于第二截面部122的硬度的情况下，强度可以沿着整体长度被最大程度地均匀化，从而可以将空心驱动轴100在其薄弱位置的断裂减至最低程度。
当结合目前被认为是实用的示例性实施方式描述本发明时，应当理解的是，本发明并不局限于公开的实施方式，反而旨在覆盖被包括在所附的权利要求的主旨和范围中的多种修改和等同的设置。
工业适用性
本发明涉及车辆的空心驱动轴并且可以被应用到车辆的部件，所以本发明具有工业适用性。

Claims (14)

1.一种空心驱动轴，其包括：
一个或多个小直径部，其具有空心形状；以及
大直径部，其被设置为邻近小直径部，并且具有比小直径部相对更大的外直径，
其中，大直径部的截面厚度小于小直径部的截面厚度，并且
其中，从大直径部的外表面到对应于截面厚度的35％至60％的位置的第一截面部被渗碳，以具有第一硬度，
其中，除了第一截面部之外，大直径部的第二截面部被渗碳，以具有HRC40的硬度，
其中，第一截面部和第二截面部之间形成有过渡部，过渡部具有HRC40至HRC55之间的硬度。
2.根据权利要求1所述的空心驱动轴，其中，小直径部被渗碳从而在热处理条件下硬化，在热处理条件下第一截面部被硬化为大于HRC55并且同时第二截面部被硬化为HRC40。
3.根据权利要求1所述的空心驱动轴，其中，大直径部通过真空渗碳被热处理。
4.根据权利要求1所述的空心驱动轴，其中，大直径部的表面通过喷丸处理被均质化。
5.根据权利要求1所述的空心驱动轴，其中，一个或多个小直径部包括第一小直径部和第二小直径部，并且大直径部被设置在第一小直径部和第二小直径部之间。
6.根据权利要求1所述的空心驱动轴，其中，小直径部和大直径部通过模锻而形成。
7.根据权利要求6所述的空心驱动轴，其中，空心形状的连接部通过模锻被形成在大直径部和小直径部之间。
8.根据权利要求7所述的空心驱动轴，其中，连接部被倒角为具有大于小直径部的外直径的30％的半径。
9.一种用于制造空心驱动轴的方法，其包括：
成形一个或多个小直径部和大直径部，小直径部具有空心的形状，大直径部被设置为邻近小直径部并且具有比小直径部相对更大的外直径，大直径部的截面厚度小于小直径部的截面厚度；以及
将小直径部和大直径部渗碳，
其中，在热处理条件下进行渗碳，在热处理条件下从大直径部的外表面到对应于截面厚度的35％至60％的位置的第一截面部被渗碳，以具有大于HRC55的硬度，
其中，在热处理条件下，除了第一截面部之外，大直径部的第二截面部被渗碳，以具有HRC40的硬度，
其中，在热处理条件下，在第一截面部和第二截面部之间形成过渡部，过渡部具有HRC40至HRC55之间的硬度。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，大直径部通过真空渗碳被热处理。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，大直径部的表面通过喷丸处理被均质化。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，在成形时通过模锻而形成小直径部和大直径部。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，通过模锻在小直径部和大直径部之间形成空心形状的连接部，并且其中连接部被倒角为具有大于小直径部的外直径的30％的半径。
14.一种空心驱动轴，其包括：
一个或多个小直径部，其具有空心形状；以及
大直径部，其被设置为邻近小直径部且具有比小直径部相对更大的外直径，
其中，大直径部的截面厚度小于小直径部的截面厚度，
其中，从大直径部的外表面到对应于截面厚度的35％至60％的位置的第一截面部被渗碳，以具有在预定范围内的第一硬度，
其中，除了第一截面部之外，大直径部的第二截面部被渗碳，以具有为常数值的第二硬度；并且
其中，第一硬度大于第二硬度，
其中，在第一截面部和第二截面部之间形成过渡部，过渡部具有在预定范围内的预定的第三硬度。
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