[发明专利]磁脉冲成形的车辆驱动轴及制造驱动轴的方法

说明书

技术领域

本发明涉及车辆驱动轴组件，具体来说，涉及使用磁脉冲成形技术来形成滑动的花键型接头的方法。

背景技术

本发明涉及驱动轴设计和制造驱动轴的方法，该方法能够利用磁脉冲成形技术的优点来简化驱动轴滑动花键型接头，并消除作用的工作心轴表面的电腐蚀。

扭矩传递轴(驱动轴)被广泛地用于将来自转动动力源的转动功率传递到可转动的从动机构。例如，在当今使用的大部分陆上车辆中，设置传动系统，将来自发动机/传动组件的输出轴的转动功率传递到轴组件的输出轴上，以转动地驱动车辆的轮子。为了实现这一点，典型的车辆传动系统包括中空的圆柱形驱动轴管。第一万向接头连接在发动机/传动组件的输出轴和驱动轴管的第一端之间，而第二万向接头连接在驱动轴管的第二端和轴组件的输入轴之间。万向接头提供转动的驱动连接，该驱动连接通过驱动轴管从发动机/传动组件的输出轴连接到轴组件的输入轴，同时，调节诸轴的旋转轴线之间有限的未对齐量。

如果驱动轴管具有两段或多段，则第一驱动轴段和第二驱动轴段的连接通常使用滑动的花键型滑动接头来实现，该花键型滑动接头具有合作的阳和阴构件，其带有形成在其上的相应的多个花键。阳构件形状通常是圆柱形的，并具有多个形成在其外表面上的向外延伸的花键。阴构件形状通常是真空的圆柱形，并具有多个形成在其内表面上的向内延伸的花键。阳构件插入在阴构件内，使阳构件的向外延伸花键与阴构件的向内延伸花键合作。其结果，阳和阴构件连接在一起，用于同时的转动运动和相对的轴向运动。

理论上讲，如果驱动轴的阳和阴构件是由铝管制成的话，那么，花键可使用磁脉冲成形技术来形成。磁脉冲成形已被开发成为成形和组装金属零件的手段。该技术使用圆柱形电感器来处理管形零件特别方便，但也能够借助于平电感器来形成金属板。如果必要的话，则在单一步骤中就可执行成形和组装操作。最容易通过脉冲磁场成形的材料是诸如铜、黄铜和铝之类的具有高导电率的材料。如果采用非常高频率脉冲或用铝或铜制成的驱动环，则也可成形低导电率的材料。

与其它金属成形方法相比，磁脉冲成形具有以下若干个优点：过程容易控制，成形工具(电感器)与待要成形的构件不是机械连接(遵循无工具的刻痕)；同样的电感器可用于形成不同形状的零件；成形可通过绝缘壁和真空来进行；仅需使用单件的工具(心轴或模具)；存在非常高的特殊成形压力；非常高的成形速度提高金属的塑性，且生产率很高。磁脉冲成形的根本缺点是：难于执行深度拉长；在实践中不使用驱动器成形大多数类型的钢是不可能的，且在电流自由通路受限时成形零件也是不可能的。

磁脉冲成形技术使用高压电容器组、大电流开关、成形电感器、高压电源，以及导电工件。通过电容器组放电到成形电感器内，形成磁场。工件通常放置得非常靠近电感线圈，这样，涡流感应到工件内。从磁场产生的时刻起，涡流以电磁方式沿线圈电流相反方向感应到工件内。电感器线圈和工件内的相反方向流动的电流的交互作用造成互相排斥。该互相排斥在电感器线圈和工件表面上造成压力脉冲。电感器必须在力学上强度非常大以承受住该压力而无变形。于是，电磁压力的脉冲致使仅位于电感器线圈下方的工件部分发生高速变形。该工件快速地移离线圈，直到所有起始的动能全都消耗在变形上，或直到该待要成形的部分与成形表面碰撞，例如，与心轴碰撞。磁场的脉冲通常保持很短以避免由于磁场穿透工件壁造成的磁压力降低。如果电感器围绕工件外部设置，那么，工件可向内变形而与心轴的支承表面啮合以形成阴花键。另一方面，如果电感器设置在工件内部，那么，工件可向外变形而与支承表面啮合以形成阳花键。