DE102010012425A1

DE102010012425A1 - Achsenwellenanordnung

Info

Publication number: DE102010012425A1
Application number: DE102010012425A
Authority: DE
Inventors: Raymond A. Troy Milio; Hugh David Sterling Heights Pritchard; Antonio Windsor Coletta; Licinio Windsor Curti; Kenneth Kinfun Clarkston Yu; Harry William Rochester Hills Trost; Michael Grand Blanc Vedder; Daniel James Farmington Crabtree; Jack R. Clarston McKenzie; David Beverly Hills Gonska
Original assignee: ArvinMeritor Technology LLC
Current assignee: ArvinMeritor Technology LLC
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2010-03-23
Publication date: 2010-11-18
Also published as: US9045001B2; US20100244546A1

Abstract

Eine Achswelle wird aus zwei getrennten Teilen hergestellt. Die Achswelle besteht aus einem Achswellenkörper mit einem an einem Ende geformten geschmiedeten Anfangsflanschteil. Ein zum Beispiel durch Stanzen oder Gießen hergestellter Achswellenflansch wird an einer Schweißverbindungsstelle an dem geschmiedeten Anfangsflanschteil befestigt, um eine fertiggestellte Achswelle zu bilden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine zweiteilige Achswelle und ein Verfahren zur Herstellung einer zweiteiligen Achswelle.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Antriebsachsen umfassen ein Paar Achswellen, die zum Antrieb einander gegenüberliegender, lateral beabstandeter Räder verwendet werden. Herkömmlicherweise werden Achswellen aus einstückigem, rundem Stangenmaterial hergestellt. Das runde Stangenmaterial erfährt einen Schmiedearbeitsgang, der eine Achswelle mit einem Wellenkörper erzeugt, welcher an einem Ende in einen großen Achswellenflansch übergeht. Dieser geschmiedete Achswellenflansch soll mit einer drehbaren Radkomponente verbunden werden.
Der geschmiedete Achswellenflansch wird durch einen großen Durchmesser definiert, der viele Fertigungsherausforderungen aufweist. Weiterhin führt dies zu sehr hohen Beschaffungskosten. Somit besteht Bedarf an einer Achswellenanordnung, die sich leicht herstellen lässt, um die oben besprochenen Herausforderungen zu bewältigen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine Achswelle wird aus zwei getrennten Teilen gefertigt, die einen Achswellenkörper und einen Achswellenflansch umfassen. Der Achswellenkörper weist einen geschmiedeten Anfangsflanschteil auf, der an einem Ende geformt ist, und der Achswellenflansch ist an dem geschmiedeten Anfangsflanschteil an einer Schweißverbindungsstelle befestigt, um eine fertige Achswelle zu bilden.
In einem Beispiel ist der Achswellenflansch durch Stanzen oder Gießen geformt. Der Achswellenflansch umfasst einen scheibenförmigen Körper mit einer mittleren Öffnung, die den Achswellenkörper aufnimmt. Ein radialer Spalt ist zwischen einer Außenfläche des Achswellenkörpers und einer Innenfläche der mittleren Öffnung angeordnet.
In einem Beispiel ist die Schweißverbindungsstelle direkt zwischen einer nach innen weisenden Fläche des geschmiedeten Anfangsflanschteils und einer nach außen weisenden Fläche des Achswellenflansches angeordnet.
Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung und Zeichnungen besser verständlich, wobei eine kurze Beschreibung davon folgt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht einer Antriebsachse.
2 ist eine Querschnittsansicht einer Achswelle, wie sie bei der Antriebsachse von 1 verwendet wird.
3 ist ein Diagramm, das die zur Herstellung einer zweiteiligen Achswelle verwendeten Verfahrensschritte zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
1 zeigt eine Antriebsachsanordnung 10, die einen Träger 12 mit einer Ausgleichsgetriebeanordnung 14 enthält, die mit einem Paar Achswellen 16 verbunden ist. Jede Achswelle 16 weist ein innen liegendes Ende 18 und ein außen liegendes Ende 20 auf. Der Begriff ”innen liegend bzw. nach innen weisend” soll sich auf eine nach innen zu einer Fahrzeugmitte weisende Richtung beziehen, und der Begriff ”außen liegend bzw. nach außen weisend” soll sich auf eine von einer Fahrzeugmitte weg nach außen weisenden Richtung beziehen. Die innen liegenden Enden 18 werden von der Ausgleichsgetriebeanordnung 14 angetrieben und die außen liegenden Enden 20 sind mit einer drehbaren Radkomponente 22 verbunden. Die drehbaren Radkomponenten 22 stützen Reifen 24 zur Drehung um eine Radachse A.
Die Achswelle 16 wird in 2 ausführlicher gezeigt. Die Achswelle 16 wird durch ein unten ausführlicher besprochenes Verfahren aus zwei verschiedenen Komponenten hergestellt. Jede Achswelle 16 ist im Wesentlichen gleich. Weiterhin handelt es sich bei der Antriebsachsanordnung 10 von 1 lediglich um ein Beispiel für eine Achse, die die vorliegenden Achswellen 16 umfasst; es versteht sich, dass die Achswellen 16 auch in anderen Arten von Achsen verwendet werden könnten.
Wie in 2 gezeigt, weist jede Achswelle 16 einen länglichen Achswellenkörper 30 auf, der durch einen ersten Durchmesser D1 definiert wird. Der Achswellenkörper 30 definiert eine mittlere Drehachse R, um die sich die Achswelle 16 dreht. Der Achswellenkörper 30 wird aus einem Rohmaterial geformt oder könnte aus rundem Stangenmaterial geschmiedet werden. Der Achswellenkörper 30 geht in einen Achswellenflanschteil 32 über, der durch einen zweiten Durchmesser D2 definiert wird, welcher größer als der erste Durchmesser D1 ist. In einem Beispiel ist der Achswellenkörper 30 in einem Rohmaterialzustand gelassen worden und der Anfangsflanschteil 32 ist geschmiedet. Dieser Anfangsflanschteil 32 bietet keine Montagefläche an die drehbare Radkomponente 22 und weist einen wesentlich kleineren Durchmesser auf als der herkömmliche geschmiedete Achsflansch.
Der Anfangsflanschteil 32 besteht aus einem radialen Teil 34, der sich bezüglich der Drehachse R radial nach außen erstreckt, und aus einem axialen Teil 36, der sich in einer Richtung, die einer durch die Drehachse R definierten Richtung allgemein gemein ist, axial nach innen erstreckt. In einem Beispiel erstreckt sich der axiale Teil 36 parallel zu der Drehachse R und definiert der radiale Teil 34 eine Endfläche der Achswelle 16, die sich allgemein senkrecht zu der Drehachse R erstreckt.
Der axiale Teil 36 ist bezüglich einer Außenfläche 38 des Achswellenkörpers 30 radial nach außen beabstandet. Dadurch wird ein radialer Spalt 40 zwischen dem axialen Teil 36 und dem Achswellenkörper 30 gebildet.
Neben der geschmiedeten Komponente, das heißt dem Anfangsflanschteil 32, enthält jede Achswelle 16 eine zweite Komponente, die einen Achswellenflansch 50 umfasst. Der Achswellenflansch 50 kann durch irgendeinen vieler verschiedener Prozesse, darunter zum Beispiel Stanzen, hergestellt werden.
Der Achswellenflansch 50 umfasst einen scheibenförmigen Körper 52, der eine mittlere Öffnung 54 und einen Außenumfangsrand 56 aufweist. Der Außenumfangsrand 56 wird durch einen dritten Durchmesser D3 definiert, der größer als der zweite Durchmesser D2 ist. Die mittlere Öffnung 54 wird durch einen vierten Durchmesser D4 definiert, der größer als der erste Durchmesser D1, aber kleiner als der zweite Durchmesser D2 ist. Dadurch wird zwischen der Innenfläche der mittleren Öffnung 54 und der Außenfläche 38 des Achswellenkörpers 30 ein Spalt 58 gebildet.
Der Achswellenflansch 50 ist an einer Schweißverbindungsstelle 60 mit dem Anfangsflanschteil 32 verschweißt, um eine fertige Achswelle 16 zu bilden. Nach seinem Anbringen stellt der Achswellenflansch 50 die Montageverbindungsstelle zur Befestigung an die drehbaren Radkomponenten 22 bereit.
Der Achswellenflansch 50 enthält eine nach außen weisende Fläche 62 und eine nach innen weisende Fläche 64. Die Schweißverbindungsstelle 60 ist unmittelbar neben der mittleren Öffnung 54 zwischen der nach außen weisenden Fläche 62 des Achswellenflansches 50 und einer nach innen weisenden Fläche 66 des axialen Teils 36 des Anfangsflanschteils 32 angeordnet.
Es kann eine beliebige Schweißverfahrensart verwendet werden, um die Schweißverbindungsstelle 60 zu bilden. In einem Beispiel handelt es sich bei dem Schweißverfahren um ein Hybridverfahren aus Reib- und Abbrennstumpfschweißen unter Verwendung von Induktionserwärmung und Reibschweißen. Diese Schweißverfahrensart ist von Spinduction verwendet worden.
3 gibt eine schematische Übersicht über die Schritte zur Herstellung der Achswelle 16. Als erstes wird der Achswellenkörper 30, wie bei 100 gezeigt, aus einem Rohmaterial geformt, wobei der Anfangsflanschteil 32 an einem Ende geschmiedet wird. Als Nächstes wird, wie bei 200 gezeigt, ein Achswellenflansch 50 zum Beispiel durch Stanzen geformt. Schließlich wird, wie bei 300 gezeigt, der Achswellenflansch 50 mit dem Anfangsflanschteil 32 des Achswellenkörpers 30 an einer Schweißverbindungsstelle 60 verschweißt, um eine fertiggestellte Achswelle 16 zu bilden.
Bei der Bereitstellung einer zweiteiligen Achswelle, die aus einem Wellenkörper mit einem geschmiedeten Anfangsflanschteil und einem getrennt befestigten Achswellenflansch besteht, werden die Fertigungsherausforderungen, die durch Bilden großer geschmiedeter Flanschdurchmesser gestellt werden, vermieden. Weiterhin werden dadurch die Sourcing-Flexibilität stark erhöht und die Beschaffungskosten reduziert.
Obgleich eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung offenbart worden ist, würde für einen Durchschnittsfachmann auf der Hand liegen, dass bestimmte Modifikationen in den Schutzbereich der Erfindung fallen würden. Aus diesem Grunde sollten die folgenden Ansprüche genau betrachtet werden, um den wahren Schutzbereich und Inhalt der vorliegenden Erfindung zu bestimmen.

Claims

Achswellenanordnung, die Folgendes umfasst: einen Achswellenkörper mit einem geschmiedeten Anfangsflanschteil an einem Ende; einen Achswellenflansch; und eine Schweißverbindungsstelle zwischen dem Achswellenflansch und dem geschmiedeten Anfangsflanschteil.
Achswellenanordnung nach Anspruch 1, wobei der Achswellenflansch eine gestanzte Komponente oder eine gegossene Komponente umfasst.
Achswellenanordnung nach Anspruch 1, wobei sich die Schweißverbindungsstelle direkt zwischen einer nach innen weisenden Fläche des geschmiedeten Anfangsflanschteils und einer nach außen weisenden Fläche des Achswellenflansches befindet.
Achswellenanordnung nach Anspruch 1, wobei der Achswellenkörper eine massive Körperstruktur umfasst.
Achswellenanordnung nach Anspruch 1, wobei der Achswellenkörper durch einen ersten Durchmesser definiert wird, wobei der geschmiedete Anfangsflanschteil durch einen zweiten Durchmesser definiert wird und der Achswellenflansch durch einen dritten Durchmesser definiert wird, wobei der zweite Durchmesser größer als der erste Durchmesser ist und der dritte Durchmesser größer als der zweite Durchmesser ist.
Achswellenanordnung nach Anspruch 1, wobei der Achswellenkörper eine mittlere Drehachse definiert und wobei der geschmiedete Anfangsflanschteil einen radialen Teil, der sich bezüglich der mittleren Drehachse radial nach außen erstreckt, und einen axialen Teil, der sich axial nach innen erstreckt, umfasst.
Achswellenanordnung nach Anspruch 6, die einen radialen Spalt enthält, der zwischen dem axialen Teil und einer Außenfläche des Achswellenkörpers gebildet ist.
Achswellenanordnung nach Anspruch 6, wobei sich die Schweißverbindungsstelle zwischen dem axialen Teil und dem Achswellenflansch befindet.
Achswellenanordnung nach Anspruch 8, wobei der Achswellenflansch einen scheibenförmigen Körper umfasst, der eine mittlere Öffnung definiert, die durch einen vierten Durchmesser definiert wird, der größer als der erste Durchmesser und kleiner als der zweite Durchmesser ist, und wobei sich der Achswellenkörper durch die mittlere Öffnung erstreckt, so dass zwischen einer Innenfläche der mittleren Öffnung und einer Außenfläche des Achswellenkörpers ein radialer Spalt vorliegt, und wobei sich die Schweißverbindungsstelle zwischen einer nach innen weisenden Fläche des Achsteils und einer nach außen weisenden Fläche des scheibenförmigen Körpers unmittelbar neben der mittleren Öffnung befindet.
Verfahren zur Herstellung einer Achswelle, das die folgenden Schritte umfasst: (a) Schmieden eines Anfangsflanschteils an einem Ende der Achswelle; (b) Erzeugen eines Achswellenflansches und (c) Verschweißen des Achswellenflansches mit der Achswelle.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei Schritt (a) weiterhin Bereitstellen der Achswelle derart, dass sie einen länglichen Wellenkörper, der durch einen ersten Durchmesser definiert wird, und einen geschmiedeten Anfangsflanschteil an einem Ende des länglichen Wellenkörpers, der durch einen zweiten Durchmesser, der größer als der erste Durchmesser ist, definiert wird, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der längliche Wellenkörper eine massive Komponente umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei Schritt (b) weiterhin Stanzen oder Gießen des Achswellenflansches zur Bildung eines Endachswellenflanschteils umfasst, der durch einen dritten Durchmesser, der größer ist als der zweite Durchmesser, definiert wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei Schritt (c) Verschweißen einer nach innen weisenden Fläche des geschmiedeten Anfangsflanschteils mit einer nach außen weisenden Fläche des Endachswellenflanschteils zur Bildung einer fertiggestellten Achswelle umfasst.