CN114981036A - 用于由铝、铝合金或轻金属合金制造筒状空心体的方法、筒状空心体和车辆传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于由铝、铝合金或轻金属合金制造筒状空心体(20)的方法，其中，通过铸造工艺(1)制造空心体(20)，使得空心体(20)具有内周面(21)和外周面(22)以及两个轴向端面。根据本发明的方法的特征在于，在步骤(1)中，在铸造工艺期间，将至少一个限定的凹口(35、35’)成型到内周面(21)、外周面(22)和/或至少一个轴向端面中。本发明还涉及相应的筒状空心体(20)以及相应的车辆传动装置(29)。

Description

用于由铝、铝合金或轻金属合金制造筒状空心体的方法、筒状 空心体和车辆传动装置

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于由铝、铝合金或轻金属合金制造筒状空心体的方法、相应的筒状空心体以及相应的车辆传动装置。

背景技术

在汽车制造领域，众所周知，越来越多地使用由轻质材料构成的构件，以减轻车辆的重量，从而节省燃料并减少二氧化碳排放。在此，由于这些构件取代了传统构件，例如钢制构件，因此这些构件必须在其机械强度、耐腐蚀性方面以及理想地还在其可加工性和其制造成本方面满足与传统构件相同的要求。在这方面，已证明特别合适的是尤其是不同的铝合金，其性能可通过不同的合金成分在一定范围内进行有针对性的调整。在此，由不同铝合金制成的构件通常制成为铸件，其中，对构件的几何特性、即尤其是对其几何精度提出了很高的要求。因此，通常需要对由铝或铝合金铸造的构件进行切削的再加工，例如设置所谓的平衡孔，以减少构件的不平衡或尽可能完全消除不平衡。

就此而言，由DE 10 2011 056 942 B3已知一种用于制造由铝或铝合金构成的薄壁筒状构件的方法。在此，该构件首先通过压铸生产，其中，在构件的上周边或下周边处铸造出凸出部。铸造后，将代码施加到构件上，其中，该代码的位置通过凸出部明确确定。在另一工艺步骤中，将构件放置在工件载体上。在此，构件的转动定向发挥很大的作用。凸出部和代码用于定位和明确确定构件的加工位置。然后，对在原始状态中的构件定心地夹紧，并切削地车削(überdreht)其内面和外面。只有布置有凸出部以及构件被夹紧的那些子区域才免于车削。

然而，从DE 10 2011 056 942 B3中获知的制造方法的缺点是，在没有丢失有关规定加工位置的信息的情况下，无法切削加工构件的表面的布置有凸出部的子区域。因此，对于成功的修正过程干预进行工艺监测和错误分析的可行性受到限制。也就是说，在压铸过程期间丢失有关其原始定位的信息的构件不适合某些修正过程干预。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种改善的用于由铝、铝合金或轻金属合金制造筒状空心体的方法。

根据本发明，该目的通过根据权利要求1的用于由铝、铝合金或轻金属合金制造筒状空心体的方法来实现。从从属权利要求中得到本发明的有利的设计方案和改进方案。

本发明涉及一种用于由铝、铝合金或轻金属合金制造筒状空心体的方法，其中，通过铸造工艺制造空心体，使得空心体具有内周面和外周面以及两个轴向端面。根据本发明的方法特征在于，在铸造工艺期间，将至少一个限定的凹口成型到内周面和/或外周面和/或至少一个轴向端面中。

根据本发明还提出，首先通过已知的铸造工艺由铝、铝合金或轻金属合金铸造筒状空心体。根据本发明，无需指定具体的铸造工艺，只要该铸造工艺原则上适用于由铝、铝合金或轻金属合金铸造空心体。优选的轻金属合金尤其是基于镁的轻金属合金。因为涉及到筒状空心体，所以其具有圆形横截面、以及内周面和外周面。筒状空心体优选地管状地来构造，即，优选地具有两个敞开的轴向端部，关于该轴向端部，例如还可简单地加工内周面。在空心体的管状的构造方案中，两个轴向端面相应地环形地来构造。

通过在铸造工艺期间将至少一个限定的凹口成型到内周面和/或外周面和/或至少一个轴向端面中，相对于现有技术得到的优点是，可以至少一个凹口的形式提供关于空心体的转动取向的信息，与铸造的凸出部相比，该凹口不会通过切削的后续加工去除。因此，在根据本发明制成的空心体中，还可切削加工具有凹口的区域，而没有在此丢失关于转动取向的信息。

至少一个凹口优选地至少1mm深，特别优选地至少2mm深，并且尤其特别优选地至少3mm深。由此一方面确保可容易识别至少一个凹口，尤其是还可进行自动识别，例如借助于摄像机。另一方面确保至少一个凹口即使在切削加工包围其的表面之后仍然可被辨别为凹口。

此外，优选的是，至少一个凹口具有限定的形状，例如具有方形或星形截面，从而可将该凹口与意外的凹口状的损伤或生产缺陷可靠地区分开。

保留关于转动取向的信息至关重要，因为空心体通常在其制成之后经过多个加工步骤，例如进行平衡，以发现不平衡和消除不平衡，其中，在第一设备中发现不平衡，在第二设备中消除不平衡。为了消除不平衡，又需要知道不平衡的精确位置或知道它们与空心体的可明确识别的特征、例如根据本发明的凹口的相对位置。

因此，通过根据本发明的方法例如还可消除不平衡，否则在其他情况下，在没有丢失关于转动取向的信息的情况下不能消除该不平衡。因此，根据本发明的方法还可用于根据现有技术必须作为废品分拣出的空心体，以用于工艺分析和采取修正的工艺干预措施。因此，本发明引起及早减少废品并因此还降低成本。本发明还通过以下方式引起减少工艺运行时间，尤其在必要时紧接着制造的平衡工艺的情况下，即，已经可在制造期间减少最初的不平衡。

根据本发明的优选的实施方式规定，铸造工艺为压铸工艺。在此，优选地首先将铝或铝合金以液态形式填充到铸造装置的相应的填充室中，其中，通过借助于铸造活塞对铝、铝合金或轻金属合金在压力下进行压力加载来填充填充室。有利地保持压力加载，直至铝、铝合金或轻金属合金凝固。由此可生产出相对精确的几何形状，而只有少量废品。

为了简化空心体在制造后的加工，优选地规定，将完成铸造的空心体定心地夹紧。为此目的，在现有技术中已知夹紧装置，其能够实现定心地夹紧由铝或铝合金构成的筒状空心体。随后的加工可具有不同的形状和尺寸，例如可考虑仅仅抛光空心体。但是，同样还可考虑相对复杂的加工，例如切削加工。

根据本发明的另一优选的实施方式规定，至少部分地车削空心体的内周面和/或外周面。这带来的优点是，铸造的空心体的几何根据需要进行切削再加工，从而可实现极其精确的成型。在此，借助于切削加工所能达到的几何精度通常高于通过铸造工艺所能达到的几何精度。因为空心体优选用于车辆传动装置，尤其是在此用于转矩或转速的传递，因此良好的回转特性和因此高的几何精度是重要的先决条件。特定的子区域也可保持未被车削或未被加工，例如因为空心体在该子区域被夹紧并且因此该子区域对于车削刀具来说是不可接近的。但是，可随后重新夹紧到空心体的表面的另一子区域并相关联地车削尚未加工的子区域。

根据本发明的另一优选的实施方式规定，如此制造空心体，即空心体在内周面的至少一个子区域中具有内齿部。空心体例如可通过内齿部与其他元件不可相对转动地连接，例如车辆传动装置的齿盘。

根据本发明的特别优选的实施方式规定，如此制造空心体，即，空心体在内周面的两个子区域中相应具有内齿部。由此得到的优点是，空心体可有利地用于在车辆传动装置中传递转矩。在此，第一内齿部用作用于待传递的转矩的输入部，而第二内齿部用作用于待传递的扭矩的输出部。

根据本发明的另一优选的实施方式规定，对空心体做平衡。在此，在本发明的意义中的平衡还包括确定不平衡以及消除不平衡。消除不平衡不一定要彻底，但至少要达到不再超过规定的最大允许的不平衡。通过平衡可实现空心体的非常好的回转特性，这又有助于降低噪音排放以及空心体布置在里面的车辆传动装置的更长的寿命。在此，优选地通过以下方式切削地实现平衡，即，有针对性地在空心体的导致相应发现的不平衡的部位处进行材料去除。材料去除又优选地通过在空心体的确定的子区域中相应钻出更大或更小的尺寸的开口来进行，其中，相应引入的钻孔开口的直径可取决于发现的不平衡的大小。钻孔开口相应地用作平衡孔。不平衡优选地借助于对此适合的、本身已知的用于确定不平衡的装置来确定。

根据本发明的另一优选的实施方式规定，在加工空心体的过程中，对空心体去毛刺和/或刷擦和/或洗涤。在此，刷擦或洗涤空心体可在平衡前后进行。另一方面，去毛刺优选地仅在平衡之后进行，因为可因此有利地去除所有毛刺，包括由于必要时引入平衡孔出现的毛刺。因此可保证可能存在的材料颗粒或毛刺不会进入到车辆传动装置中，并且不会对车辆传动装置的效率或功能产生不利影响。

本发明还涉及一种包含铝或铝合金的筒状空心体。根据本发明的空心体的特征在于，空心体按照根据本发明的方法制成。结合根据本发明的方法已经提到的优点也适用于根据本发明的空心体。

最后，本发明还涉及一种车辆传动装置。根据本发明的车辆传动装置的特征在于，该车辆传动装置包括至少一个根据本发明的筒状空心体。这引起已经描述的优点。

空心体在车辆传动装置中的布置优选仅通过内齿部的齿面来实现，该齿面面状地贴靠在车辆传动装置中的配合齿部的对应设计的齿面。相应地，扭矩通过内齿部的齿面和配合齿部的齿面传递。空心体例如可在车辆传动装置中承担空心轴的功能。

附图说明

下面借助在附图中示出的实施方式示例性地阐述本发明。其中，

图1以流程图的形式示例性地示出了根据本发明的用于由铝或铝合金制造筒状空心体的方法的一可行的实施方式，以及

图2a至图2b示例性地示出了根据本发明的筒状空心体的一可行的构造方案。

具体实施方式

相同的对象、功能单元和类似组成在图中用相同的附图标记来表示。这些对象、功能单元和类似组成在其技术特征方面相同地实施，除非说明书中明确或暗含地另有说明。

图1以流程图的形式示例性地示出了根据本发明的用于由铝或铝合金制造筒状空心体20的方法的一可行的实施方式。在此，在方法步骤1中，首先通过铸造工艺、例如通过压铸工艺制造空心体20。在此，根据所使用的铸造模具或根据铸造模具的填充腔进行制造，使得空心体20具有内周面21和外周面22，此外，例如在内周面21的两个子区域23和23’中相应具有内齿部24和24’，以及在铸造工艺期间，将限定的凹口35成型到内周面21中。凹口35例如处在空心体20的轴向端部区域中的外周边处。在此，凹口35用于在随后的加工步骤中确定空心体20的转动位置。然后，为了在压铸工艺之后对空心体20进行后续和进一步的加工，在步骤2中定心地夹紧空心体20。在此，定心的夹紧例如发生在内齿部24和24’的顶圆直径处。在方法步骤3中，在加工空心体20的过程中，车削内周面21以及外周面22。因为凹口35成型到空心体中，即，不同于通常使用的露出的铸造凸出部，凹口不高于空心体的表面，所以凹口还不能通过车削去除。于是可因此无顾忌地车削布置有凹口35的这样的子区域，而不会在此丢失有关空心体20的转动取向的信息。然而，根据该示例，具有内齿部24和24’的子区域23和23’保持未被车削或未被切削加工，因为空心体20在这里相应在顶圆直径的区域中被夹紧。内周面21和外周面22的车削例如借助于为此构造的车削装置实现。在接下来的方法步骤4中，对空心体20重新相应在内齿部24和24’的顶圆直径上进行夹紧和平衡。在平衡的过程中，首先确定空心体20的不平衡，这借助于为此构造的用于确定不平衡的装置实现。在此，只要识别到不允许的不平衡，则在平衡的过程中去除在空心体20处的引起回转偏摆的多余材料。去除多余的材料根据该示例通过设置穿过内周面21和外周面22的平衡孔34来实现。在接下来的方法步骤5中，对空心体20去毛刺、刷擦和洗涤，以去除可能存在的毛刺和污物。

图2a示例性地示出了根据本发明的圆柱状空心体20的一可行的构造方案。示出的空心体20由铝合金(例如AlSi9Cu3(Fe))构成，并且通过压铸工艺制成。空心体具有内周面21和外周面22。在外周面22上布置有两个限定的凹口35、35’，它们沿着空心体20的周向彼此具有35°的角度α。两个凹口35、35’在铸造工艺期间成型到外周面22中。内周面21以及具有凹口35、35’的外周面22在加工空心体20的过程中进行车削。还相应具有内齿部24、24’的仅仅第一子区域23和第二子区域23’保持未被车削或未被切削加工，即仍处在原始状态中。在此，内齿部24、24’已经在铸造工艺期间制成。还可看到的是，空心体20具有多个孔28。在此，孔28具有不同的直径，并且一方面用于减轻空心体20的重量，还用于在空心体20之后用于车辆传动装置中时使油从空心体20流出。还可看见平衡孔34，其尤其布置成尽可能靠近空心体20的每个子区域23、23’或每个内齿部24、24’。平衡孔34可根据所需的材料去除具有不同的直径，并且用于改善在车辆传动装置中的空心体20的尤其声学特性和回转特性。此外，平衡孔34还有助于进一步减轻空心体20的重量，并且进一步改善离开空心体20的油流。

图2b部分地示出了图2a的空心体20的外周面22的放大图。可看到两个凹口35和35’，尽管事先车削了外周面22，这两个凹口仍然还可在凹口35和35’的区域中看到，并且首先可用于确定空心体20的转动取向。根据该示例，沿着空心体20的周向，凹口35和35’彼此具有35°的角度α。

附图标记列表

1 制造空心体

2 定心夹紧

3 车削内周面和外周面

4 平衡

5 去毛刺、刷擦和洗涤

20 空心体

21 内周面

22 外周面

23、23’ 具有内齿部的子区域

24、24’ 内齿部

27 内齿部的齿面

28 孔

34 平衡孔

35、35’ 凹口

α 角度。

Claims (9)

1.一种用于由铝、铝合金或轻金属合金制造筒状空心体(20)的方法，其中，在步骤(1)中，通过铸造工艺制造所述空心体(20)，使得所述空心体(20)具有内周面(21)、外周面(22)以及两个轴向端面，

其特征在于，在步骤(1)中，在所述铸造工艺期间，将至少一个限定的凹口(35、35’)成型到所述内周面(21)和/或所述外周面(22)和/或至少一个轴向端面中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述铸造工艺为压铸工艺。

3.根据权利要求1和2中的至少一项所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，至少部分地车削所述空心体(20)的内周面(21)和/或外周面(22)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中制造所述空心体(20)，使得所述空心体(20)在所述内周面(21)的至少一个子区域(23、23’)中具有内齿部(24)。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中制造所述空心体(20)，使得所述空心体(20)在所述内周面(21)的两个子区域(23、23’)中分别具有内齿部(24)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中对所述空心体(20)做平衡。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，对所述空心体(20)去毛刺和/或刷擦和/或洗涤。

8.一种筒状空心体(20)，其由铝或铝合金构成，其特征在于，所述空心体(20)根据权利要求1至7中任一项所述的方法制成。

9.一种车辆传动装置(29)，其特征在于，所述车辆传动装置(29)包括至少一个根据权利要求8所述的筒状空心体(20)。

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