[发明专利]由毂和轴或齿轮经摩擦焊接而形成的接合结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于由硬质材料制成的轴与由较软材料构成的毂的摩擦焊接的接合部位设计。

背景技术

在车辆构造中，由轴和基本上旋转对称的毂部件组成的复合工件用在很多应用中。毂的示例是传动部件和离合部件或是仍需机械加工的盘状坯件。

通过摩擦焊接将轴和毂部件在连接区域接合是已知的。在这种情况下，轴的端面以常规的方式接合至毂部件的端面。替代性地，轴和毂部件能够借助于搭接摩擦焊接而接合；这涉及压力焊接的变体，与常规的端面摩擦焊接相对比，在压力焊接的变体中，待接合的表面布置在部件的外周。在这种情况下，例如，通过将轴和毂部件中的一者设定为处于旋转状态并且压在静止的另一者上进行搭接而将轴焊接至毂部件。焊接过程起始于部件的接触表面。在通过摩擦热将位于接触表面的材料塑化之后，在旋转运动结束之后获得永久性接合部。

在DE 19934855C1中示出的为摩擦焊接的轴/盘复合工件，该摩擦焊接的轴/盘复合工件由轴和具有通孔的盘通过搭接摩擦焊接组装而成。在轴与盘的焊接期间，产生了环形连接部段，在环形连接部段之间形成有环形腔。通过接合部位相对于彼此径向地及轴向地偏移，实现了整个部件重量的减轻，腔可以例如用于引导油。

在现有技术状态中，用于复合离合器的轴和毂通过所述部件之间的相互啮合的齿接而连接以实现摩擦连接或形状配合地连接。离合器主要用在分动箱和自动变速器应用中。

已知应用具有所谓的“管对管”接合部设计。这意味着摩擦焊接发生在两个呈管状的端面之间。与较软部件的管状端面相比，较硬部件具有更大的或相等的管外径以及更小的或相等的管内径。换句话说，较硬部件与较软部件相比具有相等的或更大的端面。这确保较软部件的端面将始终充分地接触较硬部件的端面。较硬一侧在接合位置保持呈管状，而较软部件在接合位置具有平坦表面。这意味着较软部件具有更大的接合表面(“端面”)。这在包装和成本方面具有显著的优点。较硬部件的端面以如下方式设计，即，确保能够发生典型材料的挤出以产生原子键。

发明内容

本发明的目的在于详细说明用于离合器的轴毂复合工件的接合部位的新颖设计，通过该设计，接合部的机械强度性能得以增强。

该目的是在面对具有简单且便宜的部件制备的挑战并且以满足最低包装规格为目标的情况下发现一种用于较硬材料(较高熔点)与较软材料(较低熔点)的摩擦焊接的接合部设计。

根据本发明，用于较硬材料与明显较软的材料的摩擦焊接的接合部设计包括较硬一侧的管状形状和较软一侧的平坦形状。这意味着接合部设计适于将具有较高熔融温度的材料与具有明显较低熔融温度的材料焊接，其中，具有较高熔融温度的一侧呈管状，而具有较低熔融温度的一侧呈平坦状。

根据本发明，轴毂复合工件的接合部位结构——特别是用于通过摩擦焊接使轴与离合器的毂部件的连接区域接合的接合部位结构——以这种方式设计成使得毂部件的连接区域定位成与毂部件的内周间隔限定距离，并且在摩擦焊接期间软化的材料的扩展部分未向上流至毂部件的边缘。

优点在于较软部件的制造成本的降低。摩擦焊接缩短的变化显著减少。本发明的解决方案与现有技术状态下的摩擦焊接接合部相比减小了包装空间。本发明允许对离合器应用低重量材料来替代目前的普通设计。

为了降低车辆的重量，所有部件需要构造得尽可能轻并且本发明的解决方案揭示了一种使用低重量材料设计离合器的方式。

由在接合部位处被压出的材料形成的突出部或突起优选在摩擦焊接之后进行机加工以获得圆形部分。

在本发明的有利构型中，在轴与毂部件之间设置有彼此轴向偏移的多个接合部位。在这种情况下，对于摩擦焊接期间接合构件的自动定心和相对轴向定向而言，以下是有利的：使接合构件的接合部位相对于彼此轴向地及径向地偏移，以此方式使得复合工件上的接合构件的接合部位在焊接之后以相对于彼此成10°至20°、优选为15°的角度布置。由此制成的复合工件为圆柱地对称的。

轴至毂部件的这种端面摩擦焊接避免了在摩擦焊接之后由于毂部件的不对称收缩而出现的毂部件的圆锥形变形。根据本发明的方法与接合构件的任何圆锥形变形都毫无关联；从而将两个接合构件的初始圆柱对称性高精度地保留在复合工件中。

轴和毂部件可以由不同的材料制成。特别地，可以使用硬化的轴，和/或可以对毂部件进行精加工(硬化、研磨等)。

附图说明

下面参照在示意性附图中示出的示例性实施方式来描述本发明。附图、说明书以及权利要求书包括大量组合特征。本领域技术人员还将得当地单个地考虑这些特征并且由此形成适当的其他组合。