CN114508550A - 用于将第一构件与第二构件连接成组件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将第一构件(2)与第二构件(2)连接成组件(1)的方法，在第一构件(2)和第二构件(3)之间形成压配合连接，为此第二构件(3)制造有环形构件区段(6)，在该环形构件区段中构造凹口(4)，第一构件(2)至少部分地设置在该凹口中，其特征在于，至少第二构件(3)的环形构件区段(6)被制造为烧结构件并且至少在凹口(4)区域中以净形或近净形质量制造。

Description

用于将第一构件与第二构件连接成组件的方法

技术领域

本发明涉及一种用于将第一构件与第二构件连接成组件的方法，在第一构件和第二构件之间形成压配合连接，为此第二构件被制造有环形构件区段，在该环形构件区段中构造凹口，第一构件至少部分地设置在该凹口中。

本发明还涉及一种包括第一构件和第二构件的组件，在第一构件和第二构件之间形成压配合连接，为此第二构件具有凹口，该凹口构造在环形构件区段中，并且第一构件至少部分地容纳在该凹口中。

本发明还涉及一种包括环形构件区段的齿轮，该环形构件区段具有外周面，在该外周面上构造外齿部。

背景技术

两个构件之间的压配合是机械制造中一种已知的连接方法，其尤其是经常用于轴毂连接领域中。例如DE 19627454 A1描述了一种用于借助压机冲杆在通过接合行程的接合力的作用下通过压配合接合各构件的方法，各接合参与件的接合面在***阶段中

在轻微的倾斜下相互接合并且紧接在该***阶段之后该倾斜随后在压入阶段的第一区段中被消除，在此容忍被视为对材料副有损害的极限值以下的倾斜。

从WO2011147755A1可知，圆锯片和类似刀具通过精细公差配合与加工机床和磨床的轴适配。通过选择尽可能紧密的配合保证刀具的必要同心度。这需要遵守非常严格的刀具孔和轴的制造公差。为了无间隙地容纳刀具，因此在该WO-A1文献中提出，刀具在毂区域中设有缺口，从而毂本身的部分对轴施加弹性作用并且因此在锯片插套到轴上时实现机械预载定心。为此刀具的毂被设计为使得毂在松弛状态下尺寸不足并且因此产生压配合。尽管如此，通过毂设计的弹性效果仍可简单地用手将刀具与轴接合并使刀具在轴上移动。弹性效果在此使刀具对中，由此改善了同心度。

迄今为止，对于齿轮，为了压配合而对内径进行车削、铣削或磨削，以达到小于30μm的公差。在内径区域中机械加工齿轮的这一附加加工步骤使得这种压配合的制造变得昂贵。

发明内容

本发明所基于的任务是简化压配合的制造。本发明的任务尤其是在于较低成本地形成具有压配合的组件的同心度。

本发明的任务通过开头所提的方法解决，在其中规定，至少第二构件的环形构件区段被制造为烧结构件并且至少在凹口的区域中以净形质量或近净形质量制造。

此外，本发明的任务在开头所提的组件中如下解决，即：至少第二构件的环形构件区段至少在凹口的区域中是净形的或近净形的烧结构件。

此外，本发明的任务通过开头所提的齿轮解决，在其中，外齿部的齿预留齿根弦(Zahnfuβsehne)的平均膨胀(Aufdehnung)。

在此有利的是，通过将环形构件区段构造为烧结构件，该区段的径向高度可以相对高的均匀度制造。因此例如可以此方式相对简单且因此较低成本地制造出齿根圆与内径、即与由内径定义的内周面之间的距离非常均匀的齿轮。即使出现较大的内径和圆度公差，这些公差在烧结构件的情况下可通过压到具有圆形横截面的轴上较简单地得到补偿。因此不需要对环形构件区段的内周面进行机械加工、尤其是切削加工，从而该烧结构件区段并且优选整个第二构件可以净形或近净形质量制造。通过烧结材料的可塑性在制造压配合时两个构件的表面可更好地相互适配，从而可提高结合强度并且因此减少摩擦持续应力(Reibdauerbeanspruchung)。因此，压配合的设计不是为了防止塑性变形。在接合压配合时，烧结材料也可在内径上被压实。

根据本发明的一种实施变型可规定，所述环形构件区段被制造或构造有径向壁厚W，此外所述凹口被制造或构造有圆形横截面和内径D，所述径向壁厚W被制造或构造为，使得W/D的比值<1/2。通过将这种几何条件用于环形构件区段，可改善在将第二构件设置在第一构件上时的压配合的形成。

如上所述，由于同心度的制造更简单，该方法还特别适用于齿轮与轴、如曲轴的连接，从而根据本发明的另一种实施变型可规定，第二构件被制造为齿轮，为此在环形构件区段的外周面上构造外齿部。

根据本发明的另一种实施变型，为了进一步简化第二构件在第一构件上的安装，可规定，在凹口圆周上的环形构件区段在限定凹口的内周面和环形构件区段的端面之间的过渡处构造有倒角。在此该倒角可在环形构件区段的粉末冶金制造过程中一起被压制出，而无需对第二构件进行机械加工。

为了进一步改善第二构件在第一构件上的安装，根据本发明的一种实施变型可规定，所述倒角与限定环形构件区段的凹口的内周面形成角度，该角度选自170°到178°的范围。

为了使第二构件(齿轮)的同心度更好地适配第一构件(轴)的同心度，根据本发明的一种实施变型可规定，对所述外齿部预留齿根弦的平均膨胀或所述外齿部被预留齿根弦的平均膨胀。

为了进一步改善压配合的形成，根据本发明的另一种实施变型可规定，所述烧结构件被制造有平均孔径在5μm至200μm范围内的孔。

附图说明

为了更好地理解本发明，参考以下附图详细阐述本发明。

分别在简化的示意性的附图中：

图1以侧视图示出包括两个彼此连接的构件的组件；

图2以前视图示出一个构件；

图3示出一个构件的一种实施变型；

图4示出齿轮的局部。

具体实施方式

首先要指出，在不同描述的实施方式中相同部件使用相同附图标记或相同构件名称，其中，在全部说明书中包含的公开内容可以按意义转到具有相同附图标记或相同构件名称的部件上。同样，在说明中选择的位置说明、如上面、下面、侧面等涉及直接描述的以及示出的附图并且这些位置说明在位置改变时按意义转移到新的位置。

图1局部地示出包括第一构件2和第二构件3或由第一构件和第二构件组成的组件1。

第二构件3具有凹口4，从图2所示的这种构件3的示例可更好地看到这点。凹口4可以是盲孔。但优选凹口4构造成贯穿第二构件3。凹口4的横截面形状与第一构件2的横截面形状适配。因此，例如如果第一构件具有圆形横截面，则凹口4也构造有圆形横截面(在制造条件公差范围内)。

凹口4用于容纳第一构件2或第一构件2的一部分。如从图1可以看出，第一构件2可延伸穿过该凹口4。但其也可仅***凹口4中。通过凹口4、即其周面5，与第一构件2形成压配合连接。

第一构件2例如可以是轴、轮轴、销等。如已经提到的，第一构件2可具有圆形横截面。但第一构件2也可具有其它横截面形状、如多边形、如四边形或六边形或八边形等。

此外，第一构件2可构造为空心构件、如空心轴，或构造为没有空腔的实心构件(至少在第二构件3的区域中)。

第一构件2由金属、如由钢、黄铜、铝合金等制成。

第二构件3具有环形构件区段6或由环形构件区段构成。该环形构件区段6包围凹口4或形成限定凹口4的周面5。第二构件3例如可以是空心柱体、齿轮、如链轮或齿形皮带轮等。

第二构件3优选构造成一件式的，但也可构造成多件式的。

尤其是，环形构件区段6、但优选整个第二构件3由金属材料、如钢、黄铜、铝合金等制成。但构件3也可至少部分地(如齿部)或者完全地由聚合塑料形成或制成。

尤其是，环形构件区段6、但优选整个第二构件3是烧结构件，即根据粉末冶金工艺制造。由于这些工艺原则上是已知的，因此不再对此进一步解释。仅应提及的是，粉末冶金工艺包括将金属粉末压制成生坯，对生坯进行(单级或多级)烧结以及必要时对烧结的构件3进行再加工、如硬化。但规定，至少第二构件3的环形构件区段6至少在凹口4的区域中是净形的或近净形的烧结构件或者以净形或近净形质量制造。因此，在内径D 7处烧结之后，不对环形构件区段6的周面5进行机械再加工，如在用于形成压配合连接的现有技术中常见的那样，以便由此减少公差。换句话说，在烧结和冷却至室温之后，环形构件区段6已经直接具有其内径D 7的最终尺寸，以用于与第一构件2形成压配合连接。该最终尺寸已经在压模中制成，必要时考虑在烧结时基于收缩或构件生长(取决于所用合金)而可能发生的尺寸变化。

压配合连接本身可根据现有技术制造而成，其方式是：将第二构件3压到第一构件2上。必要时可为此冷却第一构件2或加热第二构件3。

如上所述，根据本发明的一种优选实施变型可规定，第二构件3是齿轮。作为齿轮的可能实施变型的示例在图2中示出这种齿轮。该齿轮在环形构件区段6的外周面8上具有带有齿10的外齿部9。

原则上外齿部可不同地设计，例如作为用于与齿带或链条或另一齿轮的齿部啮合的齿部。

环形构件区段6具有或制造有径向壁厚W11。根据本发明的另一种实施变型，现在可规定，径向壁厚W11被制造或构造为，使得径向壁厚W11与环形构件区段6的内径7的比值小于1:2。尤其是，该W/D的比值可在1/2到1/15的范围内、优选在1/5到1/15的范围内选择。

图3示出第二构件3的另一种实施变型，其再次构造为具有外齿部9的齿轮，但也可具有其它形状。

在该实施变型中规定，在凹口4的圆周上的环形构件区段6在限定凹口4的内周面5和环形构件区段6的端面13之间的过渡处构造有倒角12。

在图3所示的第二构件3的实施变型中，该第二构件在两侧(沿轴向方向14观察)具有这种倒角12。但也可能的是，环形构件区段6仅在限定凹口4的内周面5和两个端面13之一之间的过渡处具有倒角12。

倒角12优选在内周面5的整个圆周上延伸。

如果构造两个倒角12，则这两个倒角12优选相同地构造。但它们也可具有彼此不同的形状。

倒角12可作为简单的斜面并且平面地延伸。但倒角也可具有倒圆形状，在此倒圆必要时沿轴向方向14观察可具有多个不同的半径。

为此根据一种实施变型可规定，倒角12与限定环形构件区段6的凹口的内周面5形成角度15，该角度选自170°至178°的范围。例如该角度可以在175°和177°之间。

倒角区域在轴向方向14上的宽度16可选自环形构件区段6的总宽度17的0.2％至10％的范围。

根据本发明的另一种实施变型可规定，烧结部件(环形构件区段6)制造有平均孔径在5μm至200μm范围内的孔。此外，烧结构件可具有1％到15％之间的孔隙率(根据DIN 30911-T3)。

在图4中示出外齿部9(参见图2)的一个齿10。该图4旨在说明本发明的另一种实施变型。因此，根据本发明的一种实施变型存在如下可能性：外齿部9预留齿根弦17的平均膨胀。包括环形构件区段6(该环形构件区段具有外周面5，在该外周面上构造外齿部9(在图2中示出))的齿轮因此具有外齿部9，在该外齿部中齿10预留齿根弦17的平均膨胀。该预留通过移动齿部的基圆来实现(根据ISO 6336)。

基圆朝齿轮中心点方向的移动介于平均重叠的55％到90％之间。平均重叠由dw-d之差得出，其中，dw是轴的直径，d是构件3的内径7。

移动在此意味着基圆的直径减小这个值。

基圆在此是具有直径的圆，对于该直径，在两个处于接触的齿轮的齿面之间没有接触并且因此没有力传递。

齿部的基圆db的移动导致齿顶圆(齿顶圆da)和齿根圆(齿根圆df)以相同程度移动。

在套上齿轮时，齿顶圆变大，齿槽也可能变宽。通过所述预留可更好地控制这种几何形状变化。

各实施例示出可能的实施变型，就此而言应注意，各种实施变型彼此的组合也是可能的。

为清楚起见，最后应指出，为了更好地理解，附图不一定按比例绘制。

附图标记列表

1 组件

2 构件

3 构件

4 凹口

5 周面

6 构件区段

7 内径

8 周面

9 外齿部

10 齿

11 壁厚

12 倒角

13 端面

14 轴向方向

15 角度

16 宽度

17 齿根弦

Claims (10)

1.用于将第一构件(2)与第二构件(2)连接成组件(1)的方法，在第一构件(2)和第二构件(3)之间形成压配合连接，为此第二构件(3)被制造有环形构件区段(6)，在该环形构件区段中构造凹口(4)，第一构件(2)至少部分地设置在该凹口中，其特征在于，至少第二构件(3)的环形构件区段(6)被制造为烧结构件并且至少在凹口(4)区域中以净形质量或近净形质量制造。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，环形构件区段(6)被制造有径向壁厚W(11)，此外凹口(4)被制造有圆形横截面和内径D(7)，径向壁厚W(11)被制造为使得W/D的比值<1/2、尤其是在1/5到1/15之间。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，第二构件(3)被制造为齿轮，为此在环形构件区段(6)的外周面(8)上构造外齿部(9)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在凹口(4)圆周上的环形构件区段(6)在限定凹口(4)的内周面(5)和环形构件区段(6)的端面(13)之间的过渡处构造有倒角(12)。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，倒角(12)与限定环形构件区段(6)的凹口(4)的内周面(5)形成角度(15)，该角度选自170°到178°的范围。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其特征在于，外齿部(9)预留齿根弦(17)的平均膨胀。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述烧结构件被制造有平均孔径在5μm至200μm范围内的孔。

8.包括第一构件(2)和第二构件(3)的组件(1)，在第一构件(2)和第二构件(3)之间形成压配合连接，为此第二构件(4)具有凹口(4)，该凹口构造在第二构件(3)的环形构件区段(6)中，并且第一构件(2)至少部分地容纳在该凹口中，其特征在于，至少第二构件(3)的环形构件区段(6)至少在凹口(4)的区域中是净形的或近净形的烧结构件。

9.根据权利要求8所述的组件，其特征在于，环形构件区段(6)具有径向壁厚W(11)，此外凹口(4)具有带有内径D(7)的圆形横截面，W/D的比值<1/2、尤其是在1/5到1/15之间。

10.包括环形构件区段(6)的齿轮，该环形构件区段具有外周面(8)，在该外周面上构造外齿部(9)，其特征在于，外齿部(9)的齿(10)预留齿根弦(17)的平均膨胀。

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