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用于軸的連接裝置.pdf

摘要
申請專利號:

CN201480004702.5

申請日:

2014.02.24

公開號:

CN104919194A

公開日:

2015.09.16

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):F16C 3/02申請日:20140224|||公開
IPC分類號: F16C3/02 主分類號: F16C3/02
申請人: 寶馬股份公司
發明人: H·格林瓦爾德; J·霍夫施泰特爾; J·萊因德爾; W·施特賴因茨; A·蔡爾納
地址: 德國慕尼黑
優先權: 102013204181.0 2013.03.12 DE
專利代理機構: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038 代理人: 鄧斐
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201480004702.5

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.03.27|||2015.10.14|||2015.09.16

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種用于軸(2)的輕質結構連接裝置(1),其由管段(4)的端部區段(3)所構成,所述軸(2)能夠套裝到該端部區段上并且在其徑向的外表面上設置有滾花(6),其中,在所述管段(4)的端部區段(3)的內部設置有支撐環(5)。

權利要求書

權利要求書
1.  用于軸的連接裝置,其由管段的端部區段所構成,所述軸能夠套裝到所述端部區段上并且在其徑向的外表面上設置有外齒,其中,在所述管段的端部區段的內部設置有支撐環。

2.  如權利要求1所述的連接裝置,其特征在于:所述端部區段構造為薄壁的,壁厚在1.2與2.5mm之間。

3.  如前述權利要求之至少一項所述的連接裝置,其特征在于:所述支撐環的外徑大于所述端部區段的內徑。

4.  如前述權利要求之至少一項所述的連接裝置,其特征在于:所述支撐環是壓入所述端部區段中的。

5.  如權利要求1所述的連接裝置,其特征在于:所述支撐環具有10至20mm的軸向延伸長度。

6.  如前述權利要求之至少一項所述的連接裝置,其特征在于:所述外齒為通過滾花銑制成的滾花。

7.  如前述權利要求之至少一項所述的連接裝置,其特征在于:所述端部區段收縮到預定的直徑。

8.  如前述權利要求之至少一項所述的連接裝置,其特征在于:所述端部區段具有凸起,該凸起構成額定斷裂部位。

9.  如前述權利要求之至少一項所述的連接裝置,其特征在于:沿著軸向方向與所述管段的端部區段鄰接地設置有平衡區域,平衡重可安裝在該平衡區域內。

10.  如前述權利要求之至少一項所述的連接裝置,其特征在于:所述管段由鋼制成。

說明書

說明書用于軸的連接裝置
技術領域
本發明涉及一種用于軸的連接裝置,該連接裝置由管段的端部區段所構成。
背景技術
在新部件開發時,在許多不同的技術領域,特別是在車輛技術中,輕質結構這一主題具有特別重要的意義。對此,尤其是纖維復合材料扮演著越來越重要的角色。其間,這種纖維復合材料不僅用于車身構件,而且例如還用于軸(萬向軸)。在此,需要將纖維復合材料軸-特別是由CFK(碳纖維增強復合材料)制成-與鋼結構件或鋁結構件相連接。在萬向軸連接裝置的情況中,需要傳遞很高的扭轉力矩,因而應選擇相應較大的尺寸,這是比較笨重的。
由現有技術已知的是:要確保這種連接作為滾花連接,其中,壁厚大的鋼結構件或鋁結構件被壓入并粘合在CFK管中。所述鋼結構件或鋁結構件為管狀并且在現有技術中具有至少4mm的厚度。由此保證:在壓入時管段不發生徑向塌陷。這一點是必要的,目的是在附裝件與軸之間能夠傳遞高的扭轉力矩,而連接不會失效。還經常利用該連接來確定碰撞性能,在此情況下附裝件要被壓入管內。由于多種影響參量,碰撞力非常強烈地擴散,因此該管可能爆裂。
然而,使用4mm壁厚和更大厚壁的管會導致軸和鋼結構件或鋁結構件的連接的總重量很大,因此使用CFK軸的主要的重量優勢被削弱了。
為了減輕連接裝置的重量,研發人員一直追求的是將鋼或鋁制管狀附裝件構造為薄壁的,以減輕總重量。然而薄壁式構造設計不能可靠地傳遞扭轉力矩并且在碰撞事故中不能提供充分的穩定性。
發明內容
因此本發明的目的是,確保實現一種用于軸與附裝件的連接裝置,該附裝件在機動車構造中能夠以通常的可靠性傳遞必要的扭轉力矩,并且同時在必要的能量吸收方面滿足所需的碰撞要求。
此目的通過如權利要求1所述的連接裝置得以實現。
在此規定:用于軸的連接裝置由管段的端部區段所構成,所述軸能夠套裝到所述端部區段上并且在其徑向的外表面上設置有外齒,其中,在所述管段的端部區段的內部設置有支撐環。
使用支撐環的益處如下:管段的端部區段精確地穩固于相應區域內,軸也是設置在此區域。在一個優選的實施形式中,支撐環被壓入管段的端部區段中,使所述端部區段在將軸壓裝到該端部區段上時能夠支持高的徑向力。由此,該管段的端部區段可保持其原有形狀不變,盡管其壁厚相對在現有技術中所使用的端部區段而言明顯減小。優選所述支撐環由鋼構成。
這種對于支撐環的有利使用導致了:作為端部區段的壁厚,可以選擇1.2至2.5mm的尺寸,其中進一步優選選擇1.5至2.2mm的壁厚以及更進一步優選選擇1.6至1.9mm的壁厚。支撐環的外徑微微大于管段的端部區段的內徑,使得支撐環在壓入端部區段之后形成壓配合(過盈配合)被固定在端部區段內。優選地,支撐環沿軸向方向居中地設置在所述端部區段的、設置有外齒的區域內。
在一個優選的實施形式中,支撐環具有10至20mm的軸向延伸長度,進一步優選為10至15mm的軸向延伸長度。由此確保提供對于在軸壓裝時產生的徑向力的充分支撐/支持,而并不抵消由于管段的端部區段的薄壁式構造設計所產生的重量優勢。例如壁厚為1.8mm的管段與現有技術的壁厚為4mm的管段相比,節省的重量為至少40%。
優選地,所述管段的端部區段的外齒的實施形式為滾花,該滾花通過滾花銑而制成。經滾花銑的徑向外表面對以后套裝的軸提供了一個大的接觸面,因而能夠傳遞高的扭轉力矩,該扭轉力矩無論如何達 到了對于車輛構造所期望的數值大小。
另外,該連接裝置的特征還在于:采用標準管件,其端部區段收縮到預定的直徑。這樣具有如下優點:例如直徑為70mm的預定的管根據應該套裝怎樣的軸內徑,可以收縮到60或55mm的最終直徑。因此可以將萬向軸標準組件的多個相同部件焊接起來或者滿足包裝要求(Package-Anforderung),正如其在車輛構造中通常的情況那樣。作為管段,例如使用萬向節特級軸管(Kardansondergüterohr)。
在一個優選的實施形式中,在端部區段上設置有一凸起,該凸起構成額定斷裂部位。這樣的額定斷裂部位是為了滿足碰撞要求而設置,其中,構件在預定負荷情況下沿預定方向失效。所述凸起由一個與所述滾花或者說外齒相接的在圓周上的徑向隆鼓部構成。
另外,在本發明的一個優選的實施形式中規定,沿著軸向方向與端部區段鄰接地設置有管段的平衡區域,平衡重可安裝在該平衡區域內。由此,在將所述連接裝置應用于萬向軸時,可以直接在接頭或者說適配裝置的區域處實現萬向軸的平衡。平衡重例如可以焊接上去或者通過現有技術中已知的方式進行固定。
附圖說明
本發明的其他一些有益發展設計在從屬權利要求中描述了其特征或者在下文結合對本發明優選實施形式的說明借助附圖加以詳細闡釋。附圖中:
圖1為本發明的連接裝置的局部剖視的側視圖。
具體實施方式
圖1示出了連接裝置的側視圖,其中下半部以剖視方式表示。軸2被壓裝在管段4的端部區段3上,因此在所示實施形式中示出的是處于其終態的連接裝置1。管段4的端部區段3的徑向外表面具有滾花6,該滾花沿著軸向方向基本上從軸2的軸向終端邊緣一直延伸到以附圖標記6′表示的區段。所示實施形式作為范例是示意性的,然 而端部區段3的優選壁厚(在附圖標記3指示的最厚的位置處測量)不大于2.5mm,在所示實施形式中為1.8mm。支撐環5壓入端部區段3內直到滾花6的軸向中間區域為止,其中,支撐環5的壁厚基本上與端部區段的壁厚相當/相等。為了保證壓配合(過盈配合),支撐環5的外徑微微大于端部區段3的內徑。支撐環5沿著軸向方向在事先設計的長度上延伸,在具體的實例中為15mm。連接裝置1的管段4在沿軸向方向與端部區段3的經滾花的區段相接的區域內具有凸起7,該凸起通過管段4的徑向向外擠壓的材料制得。沿著軸向方向與端部區段3或者說凸起7鄰接地設置有管段4的平衡區域8,在該平衡區域內焊接上去未示出的平衡重。管段4在所示實施形式中由鋼制成,軸由CFK制成。
為了針對來自外部的臟污和濕氣實現密封防護,可以附加地在軸2與端部區段3之間設置粘接和密封帶(Klebe-und Abdichtraupe)(未示出)。所述粘接和密封帶優選沿圓周方向設置在以附圖標記6表示的區域內。
本發明就其實施形式來說并不局限于上面列出的實施例。更確切地說,可以考慮一些變型,這些變型使得所示解決方案也能在原則上不同方式的實施結構中加以應用。例如可以規定:將支撐環沿著軸向方向構造得更寬,但為此構造得更薄。也可以使用直徑小于用D所表示之直徑的管段4端部區段3,方式是:將端部區段進一步收縮并且由此能夠與構造得更小的軸2相匹配。

關 鍵 詞:
用于 連接 裝置
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