CN106573292B - 用于车辆的中空半轴和制造该中空半轴的方法 - Google Patents

用于车辆的中空半轴和制造该中空半轴的方法 Download PDF

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Abstract

一种用于将旋转运动从车辆的原动机传递至车轮的中空半轴(20)，所述中空半轴包括细长构件(22)和凸缘(28)，所述凸缘在第一端部处并且远离轴线径向延伸用于接收车轮。凸缘(28)与细长构件(22)成一体。一种制造中空半轴(20)的方法，所述方法包括提供包括材料并限定孔的细长构件的步骤和利用材料在第一端部处形成凸缘的步骤，其中所述孔沿轴线在第一端部和第二端部之间延伸。

Description

用于车辆的中空半轴和制造该中空半轴的方法
技术领域
本发明涉及用于将旋转运动从车辆的原动机传递至车轮的中空半轴(axleshaft)，以及制造该中空半轴的方法。
背景技术
车辆通常包括用于驱动至少一个车轮的原动机，例如发动机或电动马达。车辆通常包括半轴，该半轴使发动机与所述至少一个车轮联接以将旋转运动从发动机传递至所述至少一个车轮。半轴的一个示例具有管和凸缘，其中车轮安装至凸缘。管在一对端部之间延伸，其中凸缘位于所述一对端部中的一个端部处。管和凸缘独立地制造，凸缘通过焊接与所述一对端部中的一个端部连接。
通过焊接使凸缘与端部中的一个端部连接给半轴制造过程增加了额外的时间和成本。此外，通过焊接使凸缘与端部中的一个端部连接降低了凸缘和/或管的毗邻凸缘和管的抵接部的区域的强度，所述抵接部通过焊接相连。因此，仍存在开发改进的带有凸缘的半轴的机会。
发明内容
中空半轴将旋转运动从车辆的原动机传递至车轮。中空半轴包括细长构件，该细长构件沿一轴线在第一端部和第二端部之间延伸。中空半轴还包括在第一端部处并且远离轴线径向延伸的凸缘，该凸缘用于接收车轮。凸缘与细长构件成一体。还讨论了一种用于制造中空半轴的方法。
因此，细长构件与凸缘的一体关系降低了制造中空半轴所需的步骤的数目。特别地，由细长构件的第一端部形成凸缘消除了通常通过焊接将细长构件与凸缘相连的步骤。消除焊接步骤降低了完成连接过程所需的能量和/或材料，这降低了制造中空半轴的成本。此外，降低制造中空半轴所需的步骤的数目减少了制造中空半轴所需的时间，这增加了制造中空半轴的速率。
附图说明
当结合附图考虑，通过参考后文详细描述，本发明的优点将被容易地领悟并且变得能够被更好地理解。
图1A是具有细长构件和凸缘的中空半轴的透视图。
图1B是包括盖的中空半轴的透视图。
图2A是包括多个栓柱和多个花键的中空半轴的透视图。
图2B是包括多个栓柱、多个花键、和盖的中空半轴的透视图。
图3是细长构件的横截面图，其中细长构件限定在第一和第二端部之间沿轴线延伸的孔。
图4是细长构件的横截面图，其中孔的直径在第二端部处变窄。
图5是细长构件的横截面图，其中孔的直径在第一和第二端部中的每个端部处均变窄。
图6是细长构件的横截面图，其中孔的直径在第二端部处变窄，并且孔在中间部分和第一端部之间截断使得第一端部是实心的。
图7是中空半轴的横截面图，其中孔的直径在第二端部处变窄，孔在中间部分和第一端部之间截断，并且凸缘在第一端部处。
图8是细长构件的横截面图，其中孔的直径在第一和第二端部中的每个端部处变窄，并且细长构件在第一端部处聚集且远离轴线径向延伸。
图9是中空半轴的横截面图，其中孔的直径在第一和第二端部中的每个端部处变窄，凸缘在第一端部处，并且盖在第一端部处。
图10是进一步限定成实心棒料的细长构件的横截面图。
图11是细长构件的横截面图，所述细长构件限定沿轴线部分地穿过细长构件的孔。
图12是细长构件的横截面图，所述细长构件限定沿轴线部分地穿过细长构件的孔，其中孔的直径在第二端部处变窄。
具体实施方式
参照附图，其中贯穿这几个视图，相同的附图标记代表相同或对应的零件，图1A和图1B总体示出了用于将旋转运动从车辆的原动机传递至车轮的中空半轴20。车辆通常为卡车、例如轻型卡车或运动型多用途车，或客车；然而，应理解，车辆可以是任何车辆，包括全地形车辆、火车等。
原动机通常是内燃机或电动马达。然而，应理解，原动机可以是用于赋予车轮的旋转运动的任何设备。还应理解，原动机可以是任何数目的原动机。车辆可以包括多个车轮。来自原动机的旋转运动被传递至所述多个车轮中的至少一个；然而，来自原动机的旋转运动可以被传递至所述多个车轮中的多于一个的车轮。这样，车辆可以包括多个中空半轴20，其中每个中空半轴20将旋转运动从原动机独立地传递至所述多个车轮中的所述多于一个的车轮中的每一个。应理解，所述多个中空半轴20中的多于一个的中空半轴可以将旋转运动从原动机传递至所述多个车轮中的一个。出于后文阐释目的，在后文大体讨论多个车轮。后文中，术语“车轮”仅用于说明目的，并且应理解，术语“车轮”能够应用于单个车轮或任何数目的车轮，包括多个车轮。同样地，出于阐释目的，在后文大体讨论多个中空半轴20。后文中，术语“中空半轴20”仅用于说明目的，并且应理解，术语“中空半轴20”能够应用于单个中空半轴20和任何数目的中空半轴20，包括多个中空半轴20。
中空半轴20通常布置在原动机和车轮之间，是通常称为动力传动***的部件。动力传动***通常是多个部件，可以包括(但不限于)以下部件的任何组合和任何数量：传动装置、差速器、动力输出单元和分动箱。通常，中空半轴20位于差速器与车轮之间并且联接差速器与车轮。然而，应理解，中空半轴20可以位于动力传动***内的任何位置并且可以与动力传动***的前述部件中的任何部件连通，包括未在本文明确指出的部件。当位于差速器与车轮之间并且联接差速器与车轮时，中空半轴20通常是半浮式轴的部件。然而，应理解，中空半轴可以是全浮式轴、独立悬挂轴构造或任何其他合适的轴构造中的部件。
如图1A和1B所示，中空半轴20包括细长构件22，该细长构件沿轴线A在第一端部24和第二端部26之间延伸。中空半轴20还包括在第一端部24处的凸缘28，该凸缘远离轴线A径向延伸，用于接收车轮。凸缘28与细长构件22成一体。
如图7和9所示，细长构件22限定孔30，该孔沿轴线A在第一端部24和第二端部26之间延伸。换言之，细长构件22包括内部32和外部44，其中内部32沿细长构件22纵向地限定孔30。如图9所示，细长构件22可以在第一端部24和第二端部26之间沿细长构件22限定孔30。可替代地，如图7所示，细长构件22可以在第一端部24和第二端部26之间沿细长构件22的一部分限定孔30。更特别地，细长构件22可以在第一端部24和第二端部26之间具有中间部分34，其中细长构件22从第二端部26并沿中间部分34限定孔30。换言之，细长构件22不在第一端部24处限定孔30，使得第一端部24是实心的。应理解，细长构件22可以从第二端部26并沿中间部分34限定孔30，使得第二端部26是实心的。此外，细长构件22的中间部分34可以限定孔30，使得第一端部24和第二端部26是实心的。
细长构件22通常包括材料。材料通常是金属的，例如合金钢；然而，应理解，材料可以是任何金属或金属合金，包括但不限于钛、铝、镁及其组合。此外，应理解，材料可以包括适于传递旋转运动的任何材料，包括但不限于塑料、复合材料和陶瓷。
细长构件22具有内半径和外半径。内半径在轴线A和内部32之间测量，并且可以沿内部32在任何位置测量。换言之，孔30的直径等于内半径的两倍。外半径在在轴线A和外部44之间测量，并且可以沿外部44在任何位置测量。此外，细长构件22的材料具有横截面厚度。细长构件22的材料的横截面厚度在内半径和外半径之间限定。一般而言，内半径和外半径沿轴线A是均匀的，使得材料的横截面厚度沿轴线A是大体均匀的。然而，内半径和外半径可以沿轴线A变化，这可以如下文所述改变材料的横截面厚度。
如图7和9所示，细长构件22还可以在中间部分34和第一端部24之间具有第一表面36，其中第一表面36部分地限定孔30。细长构件22沿细长构件22的内部32限定第一表面36。第一表面36是渐缩的，使得细长构件22从中间部分34到第一端部24变厚。换言之，第一表面36相对于外部44朝轴线A渐缩，而外部44保持基本恒定，使得细长构件22的横截面厚度沿轴线A从中间部分34到第一端部24增大。细长构件22的内半径沿第一表面36减小。更特别地，细长构件22的内半径在中心部分34处比在第一表面36处更大。这样，细长构件22的横截面厚度可以进一步限定成在中间部分处的中间横截面厚度M和在第一表面36处的第一横截面厚度T1。第一横截面厚度T1比中间横截面厚度M大。
当如图7所示细长构件22从第二端部26并沿中间部分34限定孔30时，第一表面36部分地限定孔30的底部38。
如图7和9所示，细长构件22还可以在中间部分34和第二端部26之间具有第二表面40，其中第二表面40部分地限定孔30。细长构件22沿细长构件22的内部32限定第二表面40。第二表面40是渐缩的，使得细长构件22从中间部分34到第二端部26变厚。换言之，第二表面40相对于外部44朝轴线A渐缩，而外部44保持基本恒定，使得细长构件22的横截面厚度沿轴线A从中间部分34到第二端部26增大。细长构件22的内半径沿第二表面40减小。更特别地，细长构件22的内半径在中间部分34处比在第二表面40处更大。这样，细长构件22的横截面厚度可以进一步限定成在第二表面26处的第二横截面厚度T2。第二横截面厚度T2比中间横截面厚度M大。
细长构件22还可以在中间部分34和第一端部24之间沿细长构件22的外部44限定过渡表面42。过渡表面42是渐缩的，使得细长构件22从中间部分34到第一端部24变厚。换言之，过渡表面42相对于内部32远离轴线A渐缩，而内部32保持基本恒定，使得细长构件22的横截面厚度沿轴线A从中间部分34到第一端部24增大。细长构件22的外半径沿过渡表面42增大。更特别地，细长构件22的外半径在过渡表面42处比在中间部分34处更大。这样，细长构件22的横截面厚度可以进一步限定成在过渡表面42处的第三横截面厚度T3。第三横截面厚度T3比中间横截面厚度M大。
如图1A和1B所示，凸缘28远离轴线A径向延伸。典型地，凸缘28的径向延伸导致凸缘28具有围绕轴线A的圆形构造。然而，应理解，凸缘28可以围绕轴线A延伸成任何特定形状，用于接收车轮。
凸缘28可以具有引导环46，该引导环围绕轴线A定中并且远离细长构件22延伸。引导环46接合车轮并且使车轮围绕轴线A定中。此外，引导环46支撑横向于轴线A的车轮，使得作用在横向于轴线A的车轮上的负载被传递至引导环46，从而避免横向于轴线A的车轮相对于中空半轴20运动。
如图2A和2B所示，凸缘28可以限定多个孔洞，所述多个孔洞围绕轴线A径向定位并且彼此间隔开。中空半轴20可以包括多个栓柱50，这些栓柱50各自部分地布置在所述多个孔洞中的每个孔洞中。多个栓柱50中的每个栓柱从相应孔洞远离细长构件22延伸。例如通过焊接或者与凸缘28的压配合接合，多个栓柱50中的每个栓柱联接至凸缘28。应理解，所述多个栓柱50中的每个栓柱可以以任何合适的方式联接至凸缘28。典型地，所述多个栓柱50中的每个栓柱带有螺纹，其中所述多个栓柱50中的每个栓柱延伸通过车轮并且多个凸耳螺母与栓柱50螺纹接合，以在凸缘28和所述多个凸耳螺母之间压紧车轮。可替代地，中空半轴20可以不包括所述多个栓柱50。而是，凸缘28可以在所述多个孔洞中的每个孔洞内具有螺纹表面。多个凸耳螺栓可以延伸通过车轮并且接合所述多个孔洞中的每个孔洞内的凸缘28的螺纹表面，其中车轮在凸缘28和凸耳螺栓之间被压紧。
中空半轴20还可以包括在第二端部26处的多个花键52。所述多个花键52远离轴线A径向延伸，以将中空半轴20联接至原动机。所述多个花键52中的每个花键围绕轴线A彼此间隔开并且相对于轴线A纵向延伸，其中所述多个花键52中的每个花键基本平行于彼此和平行于轴线A。所述多个花键52可以接合差速器内的侧齿轮，以联接差速器与中空半轴20。
细长构件22和凸缘28可以包括单一连续材料。此外，所述多个花键52可以包括单一连续材料。单一连续材料与上述细长构件22的材料相同。由于细长构件22、凸缘28和所述多个花键52可以包括单一连续材料，所以凸缘28和/或所述多个花键52没有例如通过焊接连接至细长构件22。
如上文所述并且如图7和9所示，第一表面36和过渡表面42位于细长构件22的材料朝第一端部24变厚的位置处，第二表面40位于细长构件22的材料朝第二端部26变厚的位置处。在制造中空半轴20期间，可能需要材料在细长构件22的第一端部24和第二端部26处变厚，以分别形成凸缘28和所述多个花键52，正如将在下文更详细地说明的那样。
本发明阐述一种制造中空半轴20的方法。如上文所述，中空半轴20包括沿轴线A在第一端部24和第二端部26之间延伸的细长构件22，并且所述中空半轴限定沿轴线A在第一端部24和第二端部26之间延伸的孔30。此外，中空半轴20包括在第一端部24处的凸缘28，该凸缘远离轴线A径向延伸，用于接收车轮。该方法包括提供包括材料并限定孔30的细长构件22的步骤和利用材料在第一端部24处形成凸缘28的步骤。
在提供细长构件22的步骤中，如图3所示，细长构件22典型地具有管状构造。换言之，细长构件22沿整个细长构件22纵向地限定孔30。细长构件22可以是无缝管，该无缝管通常通过挤压或旋转穿孔制造。细长构件22可以是电阻焊(ERW)管，该电阻焊管通过将板轧制成管状构造(使得板的相对两侧相会合)并且将板的相对两侧焊接至彼此而形成。细长构造22还可以是实心棒料，该实心棒料锻造成限定孔30和管状构造。应理解，细长构件22可以设置成以任何合适的构造限定孔30。
作为提供包括材料并限定孔30的细长构件22的步骤的替代，如图11和12所示，该方法可以包括提供包括材料的细长构件22和通过沿轴线A从第二端部26朝第一端部24移除一部分材料而形成部分地延伸通过细长构件22的孔30的步骤。换言之，如图10所示，细长构件22可以是实心棒料并且可以具有长度L。长度L在第一端部24和第二端部26之间测量。形成部分地延伸通过细长构件22的孔30的步骤被进一步限定成形成部分地延伸通过实心棒料的孔30。此外，如图11和12所示，形成部分地延伸通过细长构件22的孔30的步骤被进一步限定成形成从第二端部26朝第一端部24延伸通过细长构件22的长度L的约四分之三的孔30。换言之，细长构件22不完全沿细长构件22的长度L限定孔30，使得第一端部24是实心的。形成孔30的步骤可以通过部分地钻孔通过细长构件22而进行。应理解，形成孔30的步骤可以通过任何合适的材料移除工艺(例如穿孔)而进行。
典型地，形成孔30的步骤发生在形成凸缘28的步骤之前。然而，应理解，形成孔30的步骤可以发生在形成凸缘28的步骤之后。
该方法还可以包括围绕并且沿着轴线A旋转切割细长构件22的外部44以从细长构件22的外部44移除一部分材料的步骤。旋转切割步骤典型称作车削，车削典型地在车床上进行。旋转切割细长构件22的外部44成圆柱形地构造外部44，使得围绕轴线A的外半径相等。应理解，旋转切割可以通过任何合适的材料移除工艺进行。
典型地，旋转切割细长构件22的外部44的步骤发生在形成凸缘28的步骤之前。应理解，旋转切割细长构件22的外部44的步骤可以发生在形成凸缘28的步骤之后。
利用材料在第一端部24处形成凸缘28的步骤典型包括使细长构件22的第一端部24处的材料变形，该步骤在图7和9中示出。形成凸缘28的步骤可以通过锻造第一端部24进行。换言之，通过对第一端部24施加局部压缩力而由第一端部24处的材料形成凸缘28。应理解，形成凸缘28的步骤可以通过任何合适的方法进行，所述方法包括但不限于轧制、旋压、镦锻(upsetting)和旋转模锻。典型地，沿轴线A施加局部压缩力，其使第一端部24处的材料朝轴线A和/或远离轴线A径向移动。这样，锻造第一端部24的步骤之前的细长构件22的长度L典型地比锻造第一端部24的步骤之后的细长构件22的长度L更长，这是因为第一端部24的材料已经朝轴线A和/或远离轴线A径向移位。
锻造凸缘28的步骤可以通过水平地锻造第一端部24进行。水平锻造典型地通过至少一个模具进行，所述模具水平地运动以施加局部压缩力。水平锻造可以(但不限于)通过水平液压机、水平机械压力机、水平螺旋压力机和水平锤压机进行。
锻造凸缘28的步骤可以通过竖直地锻造第一端部24进行。竖直锻造典型地通过至少一个模具进行，所述模具竖直地运动以施加局部压缩力。竖直锻造可以(但不限于)通过竖直液压机、竖直机械压力机、竖直螺旋压力机和竖直锤压机进行。
应理解，形成凸缘28的步骤可以包括多个步骤。作为非限制性示例，当通过锻造进行形成凸缘28的步骤时，可以多于一次地对第一端部24施加局部压缩力。作为另一非限制性示例，形成凸缘28的步骤可以包括两种锻造和另一成形工艺。作为又另一非限制性示例，锻造步骤可以包括竖直锻造和水平锻造两者。
当该方法包括提供包括材料并限定孔30的细长构件22的步骤时，有利的是，可以使第一端部24处的细长构件22的材料变厚以有助于形成凸缘28。这样，如图5、6和8所示，该方法还可以包括在利用材料在第一端部24处形成凸缘28的步骤之前，在第一端部24处聚集材料以增大第一端部24处的材料的横截面厚度的步骤。聚集材料的步骤典型地包括移动细长构件22的材料以增大第一端部24处的材料的横截面厚度。
如图6和图8所示，在第一端部24处聚集材料的步骤还可以限定成镦锻第一端部24以使在第一端部24处围绕轴线A的细长构件22的材料变厚。镦锻第一端部24的步骤典型地限定成在第一端部24处沿轴线A施加负载。沿轴线A施加负载使第一端部24处的材料径向远离轴线A移动。这样，镦锻第一端部24的步骤之前的细长构件22的长度L典型地比镦锻第一端部24的步骤之后的细长构件22的长度L更长，这是因为第一端部24的材料已经远离轴线A径向移位。应理解，镦锻第一端部24的步骤还可以限定成沿轴线A施加该负载并且横向于轴线A施加另一负载。
如图6所示，镦锻第一端部24的步骤还可以限定成镦锻第一端部24以使材料朝轴线A移动并且在第一端部24处填满孔30。换言之，镦锻第一端部24的步骤使细长构件22的围绕轴线A径向地构造的材料朝轴线A向内移动，使得围绕轴线A的材料收敛成在轴线A处抵接。可替代地，如图8所示，镦锻第一端部24的步骤可以使材料朝轴线A移动、但不完全移动至轴线A。这样，孔30没有在第一端部24处被填满。细长构件22的内半径在第一端部24处比在中间部分34处更小。
回到图6和图8，镦锻第一端部24的步骤还可以限定成电镦锻第一端部24，以增大第一端部24处的材料的横截面厚度。在电镦锻步骤期间，高电流流入细长构件22的第一端部24。第一端部24处的细长构件22的材料内的电阻导致第一端部24变热。然后，在第一端部24处沿轴线A施加负载。电镦锻第一端部24的步骤典型地通过使细长构件22的第一端部24抵靠板而进行，所述板通过高电流带电。细长构件22可以沿轴线A朝板运动，以对第一端部24施加负载。可替代地，板可以沿轴线A朝细长构件22运动，以对第一端部24施加负载。沿轴线A施加负载使第一端部24处的材料远离轴线A径向移动。这样，电镦锻第一端部24的步骤之前的细长构件22的长度L典型比电镦锻第一端部24的步骤之后的细长构件22的长度L更长，这是因为第一端部24的材料已经远离轴线A径向移位。应理解，电镦锻第一端部24的步骤还可以限定成沿轴线A施加该负载并且横向于轴线A施加另一负载。
如图6所示，电镦锻第一端部24的步骤还可以限定成电镦锻第一端部24，以使材料朝轴线A移动并且在第一端部24处填满孔30。换言之，电镦锻第一端部24的步骤使细长构件22的围绕轴线A径向地构造的材料朝轴线A向内移动，使得围绕轴线A的材料收敛成在轴线A处抵接。可替代地，如图8所示，电镦锻第一端部24的步骤可以使材料朝轴线A移动、但不完全移动至轴线A。这样，孔30没有在第一端部24处被填满。细长构件22的内半径在第一端部24处比在中间部分34处更小。
如图5所示，在第一端部24处聚集材料的步骤可以通过径向锻造进行。径向锻造步骤典型通过在细长构件22的第一端部24处将芯轴***孔30中进行；然而，应理解，径向锻造步骤可以在不使用芯轴的情况下进行。径向锻造步骤典型通过环绕细长构件22的第一端部24的多个模具进行，其中随着细长构件22围绕轴线A旋转，所述多个模具击打外部44以使第一端部24处的材料朝轴线A变形。应理解，所述多个模具可以围绕轴线A旋转并且击打外部44以使第一端部24处的材料朝轴线A变形，而细长构件22保持静止。径向锻造步骤还可以通过抵接细长构件22的第一端部24的壁进行。细长构件22可以沿轴线A朝壁运动，以沿轴线A对第一端部24施加负载，从而使第一端部24处的材料远离轴线A径向移位并且进一步变厚。可替代地，壁可以沿轴线A朝细长构件22移动，以对第一端部24施加负载。这样，径向锻造第一端部24的步骤之前的细长构件22的长度L可以比径向锻造第一端部24的步骤之后的细长构件22的长度L更长，这是因为第一端部24的材料已经远离轴线A径向移位。
典型地，径向锻造第一端部24的步骤可以使材料朝轴线A移动、但不完全移动至轴线A。这样，孔30没有在第一端部24处被填满。细长构件22的内半径在第一端部24处比在中间部分34处更小。应理解，径向锻造第一端部24的步骤可以使材料朝轴线A移动并且在第一端部24处填满孔30。换言之，径向锻造第一端部24的步骤使细长构件22的围绕轴线A径向地构造的材料朝轴线A向内移动，使得围绕轴线A的材料收敛成在轴线A处抵接。
径向锻造第一端部24的步骤可以在基本等于环境空气温度的温度下进行。当在基本等于环境空气温度的温度下进行径向锻造时，径向锻造步骤通常称为冷锻。
该方法还可以包括在径向锻造第一端部24的步骤之前将细长构件22的第一端部24从约1200°F加热到2300°F的步骤。当细长构件22的第一端部24在径向锻造第一端部24的步骤之前从约1200°F被加热到2300°F时，径向锻造步骤通常称为热旋锻。优选地，将细长构件22的第一端部24从约1200°F加热到约2300°F的步骤还可以被限定成将细长构件22的第一端部24从约1800°F加热到约2300°F。
上述镦锻第一端部24的步骤可以是执行在第一端部24处聚集材料的步骤的唯一方法。类似地，径向锻造第一端部24的步骤可以是执行在第一端部24处聚集材料的步骤的唯一方法。可替代地，在第一端部24处聚集材料的步骤可以通过径向锻造(如图5所示)、然后镦锻第一端部24以使细长构件22的在第一端部24处围绕轴线A的材料变厚(如图6和8所示)而进行。
当通过径向锻造、然后镦锻第一端部24来执行在第一端部24处聚集材料的步骤时，径向锻造步骤等同于上文所述的作为执行在第一端部24处聚集材料的步骤的唯一方法的径向锻造第一端部24的步骤。此外，当通过径向锻造、然后镦锻第一端部24来执行在第一端部24处聚集材料的步骤时，如图6所示，镦锻第一端部24的步骤还可以限定成镦锻第一端部24以使材料朝轴线A移动并在第一端部24处填满孔30。在径向锻造步骤之后的情况下所使用的镦锻第一端部24以使材料朝轴线A移动并在第一端部24处填满孔30的步骤等同于在执行在第一端部24处聚集材料的步骤的唯一方法的情况下所使用的镦锻第一端部24以使材料朝轴线A移动并在第一端部24处填满孔30的步骤并且已经在上文详细描述。
应理解，如图8所示，镦锻第一端部24的步骤可以使材料朝轴线A移动、但不完全移动至轴线A。这样，孔30可以不在第一端部24处被填满。
回到图6和8，当通过径向锻造、然后镦锻第一端部24来执行在第一端部24处聚集材料的步骤时，镦锻第一端部24的步骤还可以限定成电镦锻第一端部24以增大第一端部24处的材料的横截面厚度。在径向锻造步骤之后的情况下所使用的电镦锻第一端部24以增大第一端部24处的材料的横截面厚度的步骤等同于在执行在第一端部24处聚集材料的步骤的唯一方法的情况下所使用的电镦锻第一端部24以增大第一端部24处的材料的横截面厚度的步骤并且已经在上文详细描述。
如图6所示，当通过径向锻造、然后镦锻第一端部24来执行在第一端部24处聚集材料的步骤时，电镦锻第一端部24的步骤还可以限定成电镦锻第一端部24以使材料朝轴线A移动并在第一端部24处填满孔30。在径向锻造步骤之后的情况下所使用的电镦锻第一端部24以使材料朝轴线A移动并在第一端部24处填满孔30的步骤等同于在执行在第一端部24处聚集材料的步骤的唯一方法的情况下所使用的电镦锻第一端部24以使材料朝轴线A移动并在第一端部24处填满孔30的步骤并且已经在上文详细描述。
如图8所示，电镦锻第一端部24的步骤可以使材料朝轴线A移动、但不完全移动至轴线A。这样，孔30可以不在第一端部24处被填满。
如上文所述，在第一端部24处聚集材料的步骤通过径向锻造进行，其先于镦锻第一端部24的步骤。应理解，在第一端部24处聚集材料的步骤可以通过镦锻第一端部24进行，其先于径向锻造第一端部24的步骤。
在第一端部24处聚集细长构件22的材料的步骤增大了第一端部24处的材料的横截面厚度。通过使第一端部24处的材料变厚，第一表面36和过渡表面42形成为材料的第一横截面厚度T1和第三横截面厚度T3大于材料的中间横截面厚度M。
中空半轴20还可以包括在第一端部24处布置在孔30中的盖56。如图9所示，该方法还可以包括在第一端部24处将盖56***孔30中。盖56典型具有圆柱形构造并且在第一端部24处被压配合到细长构件22的孔30中，以在第一端部24处闭合细长构件22的孔30。
如上所述的在第一端部24处聚集材料以使细长构件22的在第一端部24处围绕轴线A的材料变厚的步骤可以发生于在第一端部24处将盖56***孔30中的步骤之前。典型地，当在第一端部24处聚集材料的步骤没有在第一端部24处填满孔30时，***盖56。此外，将盖56***孔30中的步骤可以发生在形成凸缘28的步骤之后。应理解，将盖56***孔30中的步骤可以发生于在第一端部24处聚集材料的步骤和形成凸缘28的步骤之前。
中空半轴20可以包括在第二端部26处的花键区域58。花键区域58是细长构件22的在第二端部26处的一部分，由其可以形成多个花键52。如图7和图9所示，该方法还可以包括在第二端部26处用细长构件22的材料形成花键区域58的步骤。
形成花键区域58的步骤可以通过锻造第二端部26进行。换言之，通过对第二端部26施加局部压缩力而由第二端部26处的材料形成花键区域58。应理解，形成花键区域58的步骤可以通过任何合适的方法进行，所述方法包括但不限于轧制、旋压、镦锻和旋转模锻。典型地，沿轴线A施加局部压缩力，其使第二端部26处的材料朝轴线A和/或远离轴线A径向移动。这样，锻造第二端部26的步骤之前的细长构件22的长度L典型比锻造第二端部26的步骤之后的细长构件22的长度L更长，这是因为第二端部26的材料已经朝轴线A和/或远离轴线A径向移位。
锻造花键区域58的步骤可以通过水平地锻造第二端部26进行。正如上文关于锻造凸缘28的步骤所描述的那样，水平锻造典型地通过至少一个模具进行，所述至少一个模具水平地运动以施加局部压缩力。水平锻造可以(但不限于)通过水平液压机、水平机械压力机、水平螺旋压力机和水平锤压机进行。
锻造花键区域58的步骤可以通过竖直地锻造第二端部26进行。正如上文关于锻造凸缘28的步骤所描述的那样，竖直锻造典型地通过至少一个模具进行，所述至少一个模具竖直地运动以施加局部压缩力。竖直锻造可以(但不限于)通过竖直液压机、竖直机械压力机、竖直螺旋压力机和竖直锤压机进行。
应理解，形成花键区域58的步骤可以包括多个步骤。作为非限制性示例，当通过锻造执行形成花键区域58的步骤时，可以多于一次地对第二端部26施加局部压缩力。作为另一非限制性示例，形成花键区域58的步骤可以包括两种锻造和其它成形工艺。作为又另一非限制性示例，锻造步骤可以包括竖直锻造和水平锻造两者。
如图2A和图2B所示，中空半轴20可以包括在第二端部26处的多个花键52，其中花键52远离轴线A径向延伸，用于将中空半轴20联接至原动机。该方法还可以包括利用在第二端部26处的花键区域58形成多个花键52的步骤。典型地，形成多个花键52的步骤通过轧制花键区域58进行。应理解，形成多个花键52的步骤可以通过任何合适的工艺进行，所述工艺包括但不限于型锻、旋锻、和旋转模锻。
如上文所述，中空半轴20可以包括多个花键52。为了有助于形成所述多个花键52，有利的是，可以使第二端部26处的细长构件22的材料变厚。这样，如图4和图12所示，该方法还可以包括在第二端部26处聚集材料以增大第二端部26处的材料的横截面厚度的步骤。聚集材料的步骤典型地包括移动细长构件22的材料以增大第二端部26处的材料的横截面厚度。
在第二端部26处聚集材料的步骤可以通过径向锻造进行。类似于上文所述的径向锻造第一端部24的步骤，径向锻造步骤典型通过在细长构件22的第二端部26处将芯轴***到孔30中而进行；然而，应理解，径向锻造步骤可以在不使用芯轴的情况下进行。径向锻造步骤还可以通过环绕细长构件22的第二端部26的多个模具进行，其中随着细长构件22围绕轴线A旋转，所述多个模具击打外部44以使第二端部26处的材料朝轴线A变形。应理解，所述多个模具可以围绕轴线A旋转并且击打外部44以使第二端部26处的材料朝轴线A变形，而细长构件22保持静止。径向锻造步骤还可以通过抵接细长构件22的第二端部26的壁进行。细长构件22可以沿轴线A朝壁运动以沿轴线A对第二端部26施加负载，从而使第二端部26处的材料远离轴线A径向移位并且进一步变厚。可替代地，壁可以沿轴线A朝细长构件22移动，以对第二端部26施加负载。这样，径向锻造第二端部26的步骤之前的细长构件22的长度L可以比径向锻造第二端部26的步骤之后的细长构件22的长度L更长，这是因为第二端部26的材料已经远离轴线A径向移位。
典型地，径向锻造第二端部26的步骤可以使材料朝轴线A移动、但不完全移动至轴线A。这样，孔30没有在第二端部26处被填满。细长构件22的内半径在第二端部26处比在中间部分34处更小。应理解，径向锻造第二端部26的步骤可以使材料朝轴线A移动并且在第二端部26处填满孔30。换言之，径向锻造第二端部26的步骤使细长构件22的围绕轴线A径向地构造的材料朝轴线A向内移动，使得围绕轴线A的材料收敛成在轴线A处抵接。
径向锻造第二端部26的步骤可以在基本等于环境空气温度的温度下进行。该方法还可以包括在径向锻造第二端部26的步骤之前将细长构件22的第二端部26从约1200°F加热到2300°F的步骤。优选地，将细长构件22的第二端部26从约1200°F加热到约2300°F的步骤还可以被限定成将细长构件22的第二端部26从约1800°F加热到约2300°F。
在第二端部26处聚集细长构件22的材料的步骤增大了第二端部26处的材料的横截面厚度。通过使第二端部26处的材料变厚，第二表面40形成为材料的第二横截面厚度T2大于材料的中间横截面厚度M。
上述方法中阐述的步骤可以以任何期望的顺序进行。此外，对于该方法而言，不是上文描述的每一个步骤都是必须的。换言之，在形成中空半轴20时，可以从上述方法中选择和应用所期望的步骤。作为非限制性示例，该方法可以包括提供包括材料并限定孔30的细长构件22的步骤(如图3所示)、径向锻造第二端部26以使细长构件22的在第二端部26处围绕轴线A的材料变厚的步骤(如图4所示)、径向锻造第一端部24以使细长构件22的在第一端部24处围绕轴线A的材料变厚的步骤(如图5所示)、电镦锻第一端部24以使材料朝轴线A移动并在第一端部24处填满孔30的步骤(如图6所示)、和锻造第一端部24以形成凸缘28的步骤(如图7所示)。
作为另一非限制性示例，该方法可以包括提供包括材料并限定孔30的细长构件22的步骤(如图3所示)、径向锻造第二端部26以使细长构件22的在第二端部26处围绕轴线A的材料变厚的步骤(如图4所示)、径向锻造第一端部24以使细长构件22的在第一端部24处围绕轴线A的材料变厚的步骤(如图5所示)、电镦锻第一端部24以使细长构件22的在第一端部24处围绕轴线A的材料变厚的步骤(如图8所示)、和锻造第一端部24以形成凸缘28(如图9所示)。该方法还可以包括在第一端部24处将盖56***孔30中的步骤，如图9所示。
本发明阐述了中空半轴20通过一工艺形成。应理解，用于形成中空半轴20的工艺可以包括上述参照中空半轴20阐述的任意结构或者上述方法的描述中阐述的任意步骤。例如，该工艺包括提供包括材料并限定孔30的细长构件22的步骤和利用材料在第一端部24处形成凸缘28的步骤。
在提供细长构件22的步骤时，如图3所示，细长构件22典型地具有管状构造。换言之，细长构件22沿整个细长构件22纵向地限定孔30。细长构件22可以是无缝管，该无缝管通常通过挤压或旋转穿孔制造。细长构件22可以是电阻焊(ERW)管，该电阻焊管通过将板轧制成管状构造(使得板的相对两侧相会合)并且将板的相对两侧焊接至彼此而形成。细长构造22还可以是实心棒料，该实心棒料锻造成限定孔30和管状构造。应理解，细长构件22可以设置成以任何合适的构造限定孔30。
作为提供包括材料并限定孔30的细长构件22的步骤的替代，如图11和12所示，该工艺可以包括提供包括材料的细长构件22和通过沿轴线A从第二端部26朝第一端部24移除部分材料而形成部分地延伸通过细长构件22的孔30的步骤。换言之，如图10所示，细长构件22可以是实心棒料并且可以具有长度L。长度L在第一端部24和第二端部26之间测量。形成部分地延伸通过细长构件22的孔30的步骤被进一步限定成形成部分地延伸通过实心棒料的孔30。此外，如图11和12所示，形成部分地延伸通过细长构件22的孔30的步骤被进一步限定成形成从第二端部26朝第一端部24延伸通过细长构件22的长度L的约四分之三的孔30。换言之，细长构件22不完全沿细长构件22的长度L限定孔30，使得第一端部24是实心的。形成孔30的步骤可以通过部分地钻孔通过细长构件22而进行。应理解，形成孔30的步骤可以通过任何合适的材料移除工艺(例如穿孔)而进行。
典型地，形成孔30的步骤发生在形成凸缘28的步骤之前。然而，应理解，形成孔30的步骤可以发生在形成凸缘28的步骤之后。
该工艺还可以包括围绕并且沿着轴线A旋转切割细长构件22的外部44以从细长构件22的外部44移除部分材料的步骤。旋转切割步骤典型称作车削，车削典型地在车床上进行。旋转切割细长构件22的外部44成圆柱形地构造外部44，使得围绕轴线A的外半径相等。应理解，旋转切割可以通过任何合适的材料移除工艺进行。
典型地，旋转切割细长构件22的外部44的步骤发生在形成凸缘28的步骤之前。应理解，旋转切割细长构件22的外部44的步骤可以发生在形成凸缘28的步骤之后。
利用材料在第一端部24处形成凸缘28的步骤典型包括使细长构件22的第一端部24处的材料变形，该步骤在图7和9中示出。形成凸缘28的步骤可以通过锻造第一端部24进行。换言之，通过对第一端部24施加局部压缩力而由第一端部24处的材料形成凸缘28。应理解，形成凸缘28的步骤可以通过任何合适的工艺进行，所述工艺包括但不限于轧制、旋压、镦锻和旋转模锻。典型地，沿轴线A施加局部压缩力，其使第一端部24处的材料朝轴线A和/或远离轴线A径向移动。这样，锻造第一端部24的步骤之前的细长构件22的长度L典型地比锻造第一端部24的步骤之后的细长构件22的长度L更长，这是因为第一端部24的材料已经朝轴线A和/或远离轴线A径向移位。
锻造凸缘28的步骤可以通过水平地锻造第一端部24进行。水平锻造典型地通过至少一个模具进行，所述模具水平地运动以施加局部压缩力。水平锻造可以(但不限于)通过水平液压机、水平机械压力机、水平螺旋压力机和水平锤压机进行。
锻造凸缘28的步骤可以通过竖直地锻造第一端部24进行。竖直锻造典型地通过至少一个模具进行，所述模具竖直地运动以施加局部压缩力。竖直锻造可以(但不限于)通过竖直液压机、竖直机械压力机、竖直螺旋压力机和竖直锤压机进行。
应理解，形成凸缘28的步骤可以包括多个步骤。作为非限制性示例，当通过锻造执行形成凸缘28的步骤时，可以多于一次地对第一端部24施加局部压缩力。作为另一非限制性示例，形成凸缘28的步骤可以包括两种锻造和另一成形工艺。作为又另一非限制性示例，锻造步骤可以包括竖直锻造和水平锻造两者。
当该工艺包括提供包括材料并限定孔30的细长构件22的步骤时，有利的是，可以使第一端部24处的细长构件22的材料变厚以有助于形成凸缘28。这样，如图5、6和8所示，该工艺还可以包括在利用材料在第一端部24处形成凸缘28的步骤之前，在第一端部24处聚集材料以增大第一端部24处的材料的横截面厚度的步骤。聚集材料的步骤典型地包括移动细长构件22的材料以增大第一端部24处的材料的横截面厚度。
如图6和图8所示，在第一端部24处聚集材料的步骤还可以限定成镦锻第一端部24以使细长构件22的在第一端部24处围绕轴线A的材料变厚。镦锻第一端部24的步骤典型地限定成在第一端部24处沿轴线A施加负载。沿轴线A施加负载使第一端部24处的材料径向远离轴线A移动。这样，镦锻第一端部24的步骤之前的细长构件22的长度L典型地比镦锻第一端部24的步骤之后的细长构件22的长度L更长，这是因为第一端部24的材料已经远离轴线A径向移位。应理解，镦锻第一端部24的步骤还可以限定成沿轴线A施加该负载并且横向于轴线A施加另一负载。
如图6所示，镦锻第一端部24的步骤还可以限定成镦锻第一端部24以使材料朝轴线A移动并且在第一端部24处填满孔30。换言之，镦锻第一端部24的步骤使细长构件22的围绕轴线A径向地构造的材料朝轴线A向内移动，使得围绕轴线A的材料收敛成在轴线A处抵接。可替代地，如图8所示，镦锻第一端部24的步骤可以使材料朝轴线A移动、但不完全移动至轴线A。这样，孔30没有在第一端部24处被填满。细长构件22的内半径在第一端部24处比在中间部分34处更小。
回到图6和图8，镦锻第一端部24的步骤还可以限定成电镦锻第一端部24，以增大第一端部24处的材料的横截面厚度。在电镦锻步骤期间，高电流流入细长构件22的第一端部24。第一端部24处的细长构件22的材料内的电阻导致第一端部24变热。然后，在第一端部24处沿轴线A施加负载。电镦锻第一端部24的步骤典型地通过使细长构件22的第一端部24抵靠板而进行，所述板通过高电流带电。细长构件22可以沿轴线A朝板运动，以对第一端部24施加负载。可替代地，板可以沿轴线A朝细长构件22运动，以对第一端部24施加负载。沿轴线A施加负载使第一端部24处的材料远离轴线A径向移动。这样，电镦锻第一端部24的步骤之前的细长构件22的长度L典型比电镦锻第一端部24的步骤之后的细长构件22的长度L更长，这是因为第一端部24的材料已经远离轴线A径向移位。应理解，电镦锻第一端部24的步骤还可以限定成沿轴线A施加该负载并且横向于轴线A施加另一负载。
如图6所示，电镦锻第一端部24的步骤还可以限定成电镦锻第一端部24，以使材料朝轴线A移动并且在第一端部24处填满孔30。换言之，电镦锻第一端部24的步骤使细长构件22的围绕轴线A径向地构造的材料朝轴线A向内移动，使得围绕轴线A的材料收敛成在轴线A处抵接。可替代地，如图8所示，电镦锻第一端部24的步骤可以使材料朝轴线A移动、但不完全移动至轴线A。这样，孔30没有在第一端部24处被填满。细长构件22的内半径在第一端部24处比在中间部分34处更小。
如图5所示，在第一端部24处聚集材料的步骤可以通过径向锻造进行。径向锻造步骤典型通过在细长构件22的第一端部24处将芯轴***孔30中进行；然而，应理解，径向锻造步骤可以在不使用芯轴的情况下进行。径向锻造步骤典型通过环绕细长构件22的第一端部24的多个模具进行，其中随着细长构件22围绕轴线A旋转，所述多个模具击打外部44以使第一端部24处的材料朝轴线A变形。应理解，所述多个模具可以围绕轴线A旋转并且击打外部44以使第一端部24处的材料朝轴线A变形，而细长构件22保持静止。径向锻造步骤还可以通过抵接细长构件22的第一端部24的壁进行。细长构件22可以沿轴线A朝壁移动，以沿轴线A对第一端部24施加负载，从而使第一端部24处的材料远离轴线A径向移位并且进一步变厚。可替代地，壁可以沿轴线A朝细长构件22运动，以对第一端部24施加负载。这样，径向锻造第一端部24的步骤之前的细长构件22的长度L可以比径向锻造第一端部24的步骤之后的细长构件22的长度L更长，这是因为第一端部24的材料已经远离轴线A径向移位。
典型地，径向锻造第一端部24的步骤可以使材料朝轴线A移动、但不完全移动至轴线A。这样，孔30没有在第一端部24处被填满。细长构件22的内半径在第一端部24处比在中间部分34处更小。应理解，径向锻造第一端部24的步骤可以使材料朝轴线A移动并且在第一端部24处填满孔30。换言之，径向锻造第一端部24的步骤使细长构件22的围绕轴线A径向地构造的材料朝轴线A向内移动，使得围绕轴线A的材料收敛成在轴线A处抵接。
径向锻造第一端部24的步骤可以在基本等于环境空气温度的温度下进行。当在基本等于环境空气温度的温度下进行径向锻造时，径向锻造步骤通常称为冷锻(coldswaging)。
该工艺还可以包括在径向锻造第一端部24的步骤之前将细长构件22的第一端部24从约1200°F加热到2300°F的步骤。当细长构件22的第一端部24在径向锻造第一端部24的步骤之前从约1200°F被加热到2300°F时，径向锻造步骤通常称为热旋锻(hot rotaryforging)。优选地，将细长构件22的第一端部24从约1200°F加热到约2300°F的步骤还可以被限定成将细长构件22的第一端部24从约1800°F加热到约2300°F。
上述镦锻第一端部24的步骤可以是执行在第一端部24处聚集材料的步骤的唯一工艺。类似地，径向锻造第一端部24的步骤可以是执行在第一端部24处聚集材料的步骤的唯一工艺。可替代地，在第一端部24处聚集材料的步骤可以通过径向锻造(如图5所示)、然后镦锻第一端部24以使细长构件22的在第一端部24处围绕轴线A的材料变厚(如图6和8所示)而进行。
当通过径向锻造、然后镦锻第一端部24来执行在第一端部24处聚集材料的步骤时，径向锻造步骤等同于上文所述的作为执行在第一端部24处聚集材料的步骤的唯一工艺的径向锻造第一端部24的步骤。此外，当通过径向锻造、然后镦锻第一端部24来执行在第一端部24处聚集材料的步骤时，如图6所示，镦锻第一端部24的步骤还可以限定成镦锻第一端部24以使材料朝轴线A移动并在第一端部24处填满孔30。在径向锻造步骤之后的情况下所使用的镦锻第一端部24以使材料朝轴线A移动并在第一端部24处填满孔30的步骤等同于在执行在第一端部24处聚集材料的步骤的唯一工艺的情况下所使用的镦锻第一端部24以使材料朝轴线A移动并在第一端部24处填满孔30的步骤并且已经在上文详细描述。
应理解，如图8所示，镦锻第一端部24的步骤可以使材料朝轴线A移动、但不完全移动至轴线A。这样，孔30可以不在第一端部24处被填满。
回到图6和8，当通过径向锻造、然后镦锻第一端部24来执行在第一端部24处聚集材料的步骤时，镦锻第一端部24的步骤还可以限定成电镦锻第一端部24以增大第一端部24处的材料的横截面厚度。在径向锻造步骤之后的情况下所使用的电镦锻第一端部24以增大第一端部24处的材料的横截面厚度的步骤等同于在执行在第一端部24处聚集材料的步骤的唯一工艺的情况下所使用的电镦锻第一端部24以增大第一端部24处的材料的横截面厚度的步骤并且已经在上文详细描述。
如图6所示，当通过径向锻造、然后镦锻第一端部24来执行在第一端部24处聚集材料的步骤时，电镦锻第一端部24的步骤还可以限定成电镦锻第一端部24以使材料朝轴线A移动并在第一端部24处填满孔30。在径向锻造步骤之后的情况下所使用的电镦锻第一端部24以使材料朝轴线A移动并在第一端部24处填满孔30的步骤等同于在执行在第一端部24处聚集材料的步骤的唯一工艺的情况下所使用的电镦锻第一端部24以使材料朝轴线A移动并在第一端部24处填满孔30的步骤并且已经在上文详细描述。
如图8所示，电镦锻第一端部24的步骤可以使材料朝轴线A移动、但不完全移动至轴线A。这样，孔30可以不在第一端部24处被填满。
如上文所述，在第一端部24处聚集材料的步骤通过径向锻造进行，其先于镦锻第一端部24的步骤。应理解，在第一端部24处聚集材料的步骤可以通过镦锻第一端部24进行，其先于径向锻造第一端部24的步骤。
在第一端部24处聚集细长构件22的材料的步骤增大了第一端部24处的材料的横截面厚度。通过使第一端部24处的材料变厚，第一表面36和过渡表面42形成为材料的第一横截面厚度T1和第三横截面厚度T3大于材料的中间横截面厚度M。
中空半轴20还可以包括在第一端部24处布置在孔30中的盖56。如图9所示，该工艺还可以包括在第一端部24处将盖56***孔30中。盖56典型具有圆柱形构造并且在第一端部24处被压配合到细长构件22的孔30中，以在第一端部24处闭合细长构件22的孔30。
如上所述的在第一端部24处聚集材料以使细长构件22的在第一端部24处围绕轴线A的材料变厚的步骤可以发生于在第一端部24处将盖56***孔30中的步骤之前。典型地，当在第一端部24处聚集材料的步骤没有在第一端部24处填满孔30时，***盖56。此外，将盖56***孔30中的步骤可以发生在形成凸缘28的步骤之后。应理解，将盖56***孔30中的步骤可以发生于在第一端部24处聚集材料的步骤和形成凸缘28的步骤之前。
中空半轴20可以包括在第二端部26处的花键区域58。花键区域58是细长构件22的在第二端部26处的部分，由其可以形成多个花键52。如图7和图9所示，该工艺还可以包括在第二端部26处用细长构件22的材料形成花键区域58的步骤。
形成花键区域58的步骤可以通过锻造第二端部26进行。换言之，通过对第二端部26施加局部压缩力而由第二端部26处的材料形成花键区域58。应理解，形成花键区域58的步骤可以通过任何合适的工艺进行，所述工艺包括但不限于轧制、旋压、镦锻和旋转模锻。典型地，沿轴线A施加局部压缩力，其使第二端部26处的材料朝轴线A和/或远离轴线A径向移动。这样，锻造第二端部26的步骤之前的细长构件22的长度L典型比锻造第二端部26的步骤之后的细长构件22的长度L更长，这是因为第二端部26的材料已经朝轴线A和/或远离轴线A径向移位。
锻造花键区域58的步骤可以通过水平地锻造第二端部26进行。正如上文关于锻造凸缘28的步骤所描述的那样，水平锻造典型地通过至少一个模具进行，所述至少一个模具水平地运动以施加局部压缩力。水平锻造可以(但不限于)通过水平液压机、水平机械压力机、水平螺旋压力机和水平锤压机进行。
锻造花键区域58的步骤可以通过竖直地锻造第二端部26进行。正如上文关于锻造凸缘28的步骤所描述的那样，竖直锻造典型地通过至少一个模具进行，所述至少一个模具竖直地移动以施加局部压缩力。竖直锻造可以(但不限于)通过竖直液压机、竖直机械压力机、竖直螺旋压力机和竖直锤压机进行。
应理解，形成花键区域58的步骤可以包括多个步骤。作为非限制性示例，当通过锻造执行形成花键区域58的步骤时，可以多于一次地对第二端部26施加局部压缩力。作为另一非限制性示例，形成花键区域58的步骤可以包括两种锻造和其它成形工艺。作为又另一非限制性示例，锻造步骤可以包括竖直锻造和水平锻造两者。
如图2A和图2B所示，中空半轴20可以包括在第二端部26处的多个花键52，其中花键52远离轴线A径向延伸，用于将中空半轴20联接至原动机。该工艺还可以包括利用在第二端部26处的花键区域58形成多个花键52的步骤。典型地，形成多个花键52的步骤通过轧制花键区域58进行。应理解，形成多个花键52的步骤可以通过任何合适的工艺进行，所述工艺包括但不限于型锻和锻造。
如上文所述，中空半轴20可以包括多个花键52。为了有助于形成所述多个花键52，有利的是，可以使第二端部26处的细长构件22的材料变厚。这样，如图4和图12所示，该工艺还可以包括在第二端部26处聚集材料以增大第二端部26处的材料的横截面厚度的步骤。聚集材料的步骤典型地包括移动细长构件22的材料以增大第二端部26处的材料的横截面厚度。
在第二端部26处聚集材料的步骤可以通过径向锻造进行。类似于上文所述的径向锻造第一端部24的步骤，径向锻造步骤典型通过在细长构件22的第二端部26处将芯轴***到孔30中而进行；然而，应理解，径向锻造步骤可以在不使用芯轴的情况下进行。径向锻造步骤还可以通过环绕细长构件22的第二端部26的多个模具进行，其中随着细长构件22围绕轴线A旋转，所述多个模具击打外部44以使第二端部26处的材料朝轴线A变形。应理解，所述多个模具可以围绕轴线A旋转并且击打外部44以使第二端部26处的材料朝轴线A变形，而细长构件22保持静止。径向锻造步骤还可以通过抵接细长构件22的第二端部26的壁进行。细长构件22可以沿轴线A朝壁运动以沿轴线A对第二端部26施加负载，从而使第二端部26处的材料远离轴线A径向移位并且进一步变厚。可替代地，壁可以沿轴线A朝细长构件22移动，以对第二端部26施加负载。这样，径向锻造第二端部26的步骤之前的细长构件22的长度L可以比径向锻造第二端部26的步骤之后的细长构件22的长度L更长，这是因为第二端部26的材料已经远离轴线A径向移位。
典型地，径向锻造第二端部26的步骤可以使材料朝轴线A移动、但不完全移动至轴线A。这样，孔30没有在第二端部26处被填满。细长构件22的内半径在第二端部26处比在中间部分34处更小。应理解，径向锻造第二端部26的步骤可以使材料朝轴线A移动并且在第二端部26处填满孔30。换言之，径向锻造第二端部26的步骤使细长构件22的围绕轴线A径向地构造的材料朝轴线A向内移动，使得围绕轴线A的材料收敛成在轴线A处抵接。
径向锻造第二端部26的步骤可以在基本等于环境空气温度的温度下进行。该工艺还可以包括在径向锻造第二端部26的步骤之前将细长构件22的第二端部26从约1200°F加热到2300°F的步骤。优选地，将细长构件22的第二端部26从约1200°F加热到约2300°F的步骤还可以被限定成将细长构件22的第二端部26从约1800°F加热到约2300°F。
在第二端部26处聚集细长构件22的材料的步骤增大了第二端部26处的材料的横截面厚度。通过使第二端部26处的材料变厚，第二表面40形成为材料的第二横截面厚度T2大于材料的中间横截面厚度M。
已经以说明性方式对本发明进行了描述，应理解，所使用的术语旨在作为说明性语言本身而不作为限制。正如现在对本领域技术人员显而易见地那样，通过上述教导可以想到本发明的多种修改和变化。因此，应理解，在所附带的权利要求的范围内，本发明可以以不同于上文所具体说明的方式实施，其中附图标记仅出于方便的目的而不以任何方式进行限制。

Claims (54)

1.一种制造中空半轴的方法，所述中空半轴用于将旋转运动从车辆的原动机传递至车轮，其中所述中空半轴包括细长构件，所述细长构件沿一轴线在第一端部和第二端部之间延伸，并且限定沿所述轴线在所述第一端部和所述第二端部之间延伸的孔，其中所述中空半轴包括在所述第一端部处远离所述轴线径向延伸的凸缘，所述凸缘用于接收所述车轮，并且其中所述中空半轴包括在所述第一端部处布置在所述孔中的盖；所述方法包括以下步骤：
提供包括材料并限定所述孔的细长构件；
在所述第一端部处聚集材料，以使所述细长构件的在所述第一端部处围绕所述轴线的材料变厚；
利用所述材料在所述第一端部处形成所述凸缘；并且
在所述第一端部处聚集材料的步骤之后，在所述第一端部处将所述盖***所述孔中。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括在利用所述材料在所述第一端部处形成所述凸缘的步骤之前，在所述第一端部处聚集材料以增大所述第一端部处的材料的横截面厚度的步骤。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述第二端部处聚集材料以增大所述第二端部处的材料的横截面厚度的步骤。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括在利用所述材料在所述第一端部处形成所述凸缘的步骤之前，在所述第一端部处聚集材料以增大所述第一端部处的材料的横截面厚度的步骤。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，在所述第二端部处聚集材料的步骤通过径向锻造而进行。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括在径向锻造所述第二端部的步骤之前，将所述细长构件的所述第二端部从1200°F加热到2300°F的步骤。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，将所述细长构件的所述第二端部从1200°F加热到2300°F的步骤进一步限定成将所述细长构件的所述第二端部从1800°F加热到2300°F。
8.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述第一端部处聚集所述材料的步骤进一步限定成镦锻所述第一端部以使所述细长构件的在所述第一端部处围绕所述轴线的材料变厚。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，镦锻所述第一端部的步骤进一步限定成电镦锻所述第一端部以增大所述第一端部处的材料的横截面厚度。
10.根据权利要求2、8、9中的任一项所述的方法，其中，在所述第一端部处聚集所述材料的步骤通过径向锻造而进行。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述第一端部处聚集所述材料的步骤通过径向锻造、然后镦锻所述第一端部以使所述细长构件的在所述第一端部处围绕所述轴线的材料变厚而进行。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括在径向锻造所述第一端部的步骤之前将所述细长构件的所述第一端部从1200°F加热到2300°F的步骤。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，将所述细长构件的所述第一端部从1200°F加热到2300°F的步骤进一步限定成将所述细长构件的所述第一端部从1800°F加热到2300°F。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，镦锻所述第一端部的步骤进一步限定成电镦锻所述第一端部以增大所述第一端部处的材料的横截面厚度。
15.根据权利要求1-4、6-9、11-14中的任一项所述的方法，其中，将所述盖***所述孔中的步骤发生在形成所述凸缘的步骤之后。
16.根据权利要求1-4、6-9、11-14中的任一项所述的方法，其中，形成所述凸缘的步骤通过锻造所述第一端部而进行。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，锻造所述凸缘的步骤通过水平地锻造所述第一端部而进行。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，锻造所述凸缘的步骤通过竖直地锻造所述第一端部而进行。
19.根据权利要求1-4、6-9、11-14中的任一项所述的方法，其中，所述中空半轴包括在所述第二端部处的花键区域，并且还包括利用所述材料在第二端部处形成所述花键区域的步骤。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，形成所述花键区域的步骤通过锻造所述第二端部而进行。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，锻造所述花键区域的步骤通过水平地锻造所述第二端部而进行。
22.根据权利要求20所述的方法，其中，锻造所述花键区域的步骤通过竖直地锻造所述第二端部而进行。
23.根据权利要求19所述的方法，其中，所述中空半轴包括在所述第二端部处的多个花键，其中所述多个花键远离所述轴线径向延伸，用于将所述中空半轴联接至所述原动机，并且所述方法还包括利用所述第二端部处的所述花键区域形成所述多个花键的步骤。
24.一种制造中空半轴的方法，所述中空半轴用于将旋转运动从车辆的原动机传递至车轮，其中所述中空半轴包括细长构件，所述细长构件沿一轴线在第一端部和第二端部之间延伸，并且限定沿所述轴线在所述第一端部和所述第二端部之间延伸的孔，并且其中所述中空半轴包括在所述第一端部处远离所述轴线径向延伸的凸缘，所述凸缘用于接收所述车轮；所述方法包括以下步骤：
提供包括材料并限定所述孔的细长构件；
在所述第一端部处聚集材料，以使所述细长构件的在所述第一端部处围绕所述轴线的材料变厚；
径向锻造所述第一端部以使所述细长构件的在所述第一端部处围绕所述轴线的材料变厚；
径向锻造所述第二端部以使所述细长构件的在所述第二端部处围绕所述轴线的材料变厚；
电镦锻所述第一端部以使所述细长构件的在所述第一端部处围绕所述轴线的材料变厚；
锻造所述第一端部以形成所述凸缘；并且
在所述第一端部处聚集材料的步骤之后，在所述第一端部处将盖***所述孔中。
25.一种用于将旋转运动从车辆的原动机传递至车轮的中空半轴，所述中空半轴包括：
细长构件，所述细长构件沿一轴线在第一端部和第二端部之间延伸，并且限定在所述第一端部和所述第二端部之间延伸的孔；
凸缘，所述凸缘在所述第一端部处并且远离所述轴线径向延伸，所述凸缘用于接收所述车轮；和
在所述第一端部处布置在所述孔中的盖；
其中，所述凸缘与所述细长构件成一体，使得所述细长构件和所述凸缘两者由单一连续材料构成。
26.根据权利要求25所述的中空半轴，其中，所述细长构件限定沿所述轴线在所述第一端部和所述第二端部之间延伸的孔。
27.根据权利要求25所述的中空半轴，其中，所述细长构件具有在所述第一端部和所述第二端部之间的中间部分以及在所述中间部分和所述第一端部之间的第一表面，所述第一表面部分地限定所述孔，其中，所述第一表面是渐缩的，使得所述细长构件从所述中间部分到所述第一端部变厚。
28.根据权利要求25所述的中空半轴，其中，所述细长构件具有在所述第一端部和所述第二端部之间的中间部分以及在所述中间部分和所述第二端部之间的第二表面，所述第二表面部分地限定所述孔，其中，所述第二表面是渐缩的，使得所述细长构件从所述中间部分到所述第二端部变厚。
29.根据权利要求25所述的中空半轴，其中，所述细长构件具有中间部分并且在所述中间部分和所述第一端部之间沿所述细长构件的外部限定过渡表面，其中所述过渡表面是渐缩的，使得所述细长构件从所述中间部分到所述第一端部变厚。
30.根据权利要求25所述的中空半轴，还包括在所述第二端部处的多个花键，所述多个花键远离所述轴线径向延伸以将所述中空半轴联接至所述原动机。
31.根据权利要求30所述的中空半轴，其中，所述多个花键由所述单一连续材料构成。
32.一种用于将旋转运动从车辆的原动机传递至车轮的中空半轴，所述中空半轴通过一工艺形成并且包括沿一轴线在第一端部和第二端部之间延伸的细长构件，所述细长构件限定沿所述轴线在所述第一端部和所述第二端部之间延伸的孔，其中所述中空半轴包括在所述第一端部处远离所述轴线径向延伸的凸缘，所述凸缘用于接收所述车轮，并且其中所述中空半轴包括在所述第一端部处布置在所述孔中的盖，所述工艺包括以下步骤：
提供包括材料并限定所述孔的细长构件；
在所述第一端部处聚集材料，以使所述细长构件的在所述第一端部处围绕所述轴线的材料变厚；
利用所述材料在所述第一端部处形成所述凸缘；并且
在所述第一端部处聚集材料的步骤之后，在所述第一端部处将所述盖***所述孔中。
33.根据权利要求32所述的中空半轴，还包括在利用所述材料在所述第一端部处形成所述凸缘的步骤之前，在所述第一端部处聚集材料以增大所述第一端部处的材料的横截面厚度的步骤。
34.根据权利要求32或33所述的中空半轴，还包括在所述第二端部处聚集材料以增大所述第二端部处的材料的横截面厚度的步骤。
35.根据权利要求34所述的中空半轴，还包括在利用所述材料在所述第一端部处形成所述凸缘的步骤之前，在所述第一端部处聚集材料以增大所述第一端部处的材料的横截面厚度的步骤。
36.根据权利要求34所述的中空半轴，其中，在所述第二端部处聚集材料的步骤通过径向锻造而进行。
37.根据权利要求36所述的中空半轴，还包括在径向锻造所述第二端部的步骤之前，将所述细长构件的所述第二端部从1200°F加热到2300°F的步骤。
38.根据权利要求37所述的中空半轴，其中，将所述细长构件的所述第二端部从1200°F加热到2300°F的步骤进一步限定成将所述细长构件的所述第二端部从1800°F加热到2300°F。
39.根据权利要求33所述的中空半轴，其中，在所述第一端部处聚集所述材料的步骤进一步限定成镦锻所述第一端部以使所述细长构件的在所述第一端部处围绕所述轴线的材料变厚。
40.根据权利要求39所述的中空半轴，其中，镦锻所述第一端部的步骤进一步限定成电镦锻所述第一端部以增大所述第一端部处的材料的横截面厚度。
41.根据权利要求33、39、40中的任一项所述的中空半轴，其中，在所述第一端部处聚集材料的步骤通过径向锻造而进行。
42.根据权利要求39所述的中空半轴，其中，在所述第一端部处聚集所述材料的步骤通过径向锻造、然后镦锻所述第一端部以使所述细长构件的在所述第一端部处围绕所述轴线的材料变厚而进行。
43.根据权利要求41所述的中空半轴，还包括在径向锻造所述第一端部的步骤之前将所述细长构件的所述第一端部从1200°F加热到2300°F的步骤。
44.根据权利要求43所述的中空半轴，其中，将所述细长构件的所述第一端部从1200°F加热到2300°F的步骤进一步限定成将所述细长构件的所述第一端部从1800°F加热到2300°F。
45.根据权利要求42所述的中空半轴，其中，镦锻所述第一端部的步骤进一步限定成电镦锻所述第一端部以增大所述第一端部处的材料的横截面厚度。
46.根据权利要求32、33、35-40、42-45中的任一项所述的中空半轴，其中，将所述盖***所述孔中的步骤发生在形成所述凸缘的步骤之后。
47.根据权利要求32、33、35-40、42-45中的任一项所述的中空半轴，其中，形成所述凸缘的步骤通过锻造所述第一端部而进行。
48.根据权利要求47所述的中空半轴，其中，锻造所述凸缘的步骤通过水平地锻造所述第一端部而进行。
49.根据权利要求47所述的中空半轴，其中，锻造所述凸缘的步骤通过竖直地锻造所述第一端部而进行。
50.根据权利要求32、33、35-40、42-45、48、49中的任一项所述的中空半轴，其中，所述中空半轴包括在所述第二端部处的花键区域，并且还包括利用所述材料在所述第二端部处形成所述花键区域的步骤。
51.根据权利要求50所述的中空半轴，其中，形成所述花键区域的步骤通过锻造所述第二端部而进行。
52.根据权利要求51所述的中空半轴，其中，锻造所述花键区域的步骤通过水平地锻造所述第二端部而进行。
53.根据权利要求51所述的中空半轴，其中，锻造所述花键区域的步骤通过竖直地锻造所述第二端部而进行。
54.根据权利要求50所述的中空半轴，其中，所述中空半轴包括在所述第二端部处的多个花键，其中所述多个花键远离所述轴线径向延伸以将所述中空半轴联接至所述原动机，并且还包括利用所述第二端部处的所述花键区域形成所述多个花键的步骤。
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