万向节十字轴衬套的碳氮共渗制造技术

本发明专利技术涉及一种用在驱动轴和转向轴中的十字轴万向节的万向节十字轴衬套(1)，万向节十字轴衬套具有外环(2)，该外环具有通过至少一种用于将元素扩散到万向节十字轴衬套(1)的近表面的区域中的措施形成的表层(R)，其中，外环(2)的表层(R)包括氮。本发明专利技术此外涉及一种用于制造万向节十字轴衬套(1)和/或用于提高具有含氮表层(R)的万向节十字轴衬套(1)的耐磨性的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】万向节十字轴衬套的碳氮共渗
本专利技术涉及一种用于在驱动轴和转向轴中使用的十字轴万向节的万向节十字轴衬套以及一种用于制造万向节十字轴衬套的方法。
技术介绍
万向节十字轴衬套通常在万向节轴的十字轴万向节中使用，其中，十字轴万向节被布置在以弯曲角度定向的两个轴之间。通常在这种结构中，每个轴在端部设有万向节叉。此外，商业上通用的万向节十字轴包括四个相互间错开90°的销，这些销将万向节叉相互连接起来，其中，一个万向节叉配设两个销。在此情况下，这些销分别经由万向节十字轴衬套在与作为径向轴承的滚针组件结合下成对地在万向节叉中使用。由现有技术中已知的和使用的万向节十字轴衬套在常规上是表面硬化的。但是这些万向节十字轴衬套在小的旋转角度和同时高的旋转频率下经受增大的磨损，特别是在滚动体滚道的侧面上，滚针组件的滚针在万向节十字轴衬套的内部中在该滚动体滚道上滚动。结果发生轴承损坏，这使得需要更换万向节十字轴衬套。
技术实现思路
因此，本专利技术所要解决的技术问题是提出一种万向节十字轴衬套，它的衬套本体或它的外环具有优化的磨损保护或耐磨性。此外，本专利技术还要解决的技术问题是提出一种用于制造万向节十字轴衬套的方法，其中万向节十字轴衬套的衬套本体或外环因此具有优化的磨损保护。根据本专利技术，这些技术问题通过独立权利要求的特征实现。另外有利的改进方案是从属权利要求的主题。根据本专利技术，在第一方面上，一种用于在驱动轴和转向轴中的十字轴万向节的万向节十字轴衬套包括外环。优选地，滚针组件的滚针在所述的外环上滚动，由此例如万向节十字轴衬套能够围绕万向节十字轴的销旋转。因此优选地，外环形成例如用于滚针轴承的滚动体滚道。有利地，外环具有通过至少一种用于将元素扩散到万向节十字轴衬套的近表面的或表面附近的区域中的措施形成的表层。在此有利的是，外环的表层包含氮。通过这种方式，能够借助于氮(或借助于碳氮共渗)提高万向节十字轴衬套的导电性能。通过形成含氮表层，根据本专利技术的万向节十字轴衬套不仅在它们的机械性能，如特别是表面硬度、耐磨强度、防翻性能等等方面上具有优异的性能特征。此外被用氮加强的表层产生更好的回火稳定性，及由此的滚道或滚动体滚道的额外的磨损保护/耐磨性，及由此的更长的寿命。根据本专利技术，含氮表层通过至少一种用于将氮扩散到万向节十字轴衬套的近表面的区域中的措施形成。依据各自的在至少一种用于将氮扩散到近表面的区域中的措施的范围内使用的工艺参数，例如温度、压强、持续时间、可能需要的氮环境的氮含量的浓度，能够有针对性地对万向节十字轴衬套的待形成的或已形成的含氮表层进行影响。特别地，能够以这种方式和方法在工艺学方面上影响或控制氮原子的渗入深度以及在表层中的氮原子的浓度。此外，有利的是，含氮表层具有预定的层厚度，有利地在1μm至1.5mm的范围内，特别是在1μm至0.3mm的范围内，优选地在1至50μm的范围内。当然，另外的、预定的层厚度是可能的。在此情况下，优选地，预定的层厚度依据万向节十字轴衬套的壁厚而变化。在此情况下有利的是，例如在6mm的壁厚情况下实现至少1.5mm的层厚度；而例如在0.5mm的壁厚情况下实现至少30μm的层厚度，则是有利的。有利地，在两个具有不同壁厚的万向节十字轴衬套的比较中，与另一个万向节十字轴衬套相比，具有较小壁厚的万向节十字轴衬套同样具有表层的较小的层厚度。预定的层厚度，特别是上面所述的范围，具有提供足够的磨损保护或耐磨性的优点。与此相应地，例如借助于预定的层厚度，与传统的万向节十字轴衬套相比，根据本专利技术的万向节十字轴衬套能够吸收相同的机械力，其中，但是在表层中被用氮加强的万向节十字轴衬套具有更长的使用寿命。结合所提到的预定的层厚度，应该提到的是，该预定的层厚度能够通过对至少一种用于将元素扩散到万向节十字轴衬套的近表面的区域中以形成含氮表层的措施的适当的工艺选择和工艺控制进行调整。优选地，万向节十字轴衬套具有被表层包围的芯部。有利地，表层相对于芯部具有增加的氮含量，增加的氮含量特别是至少0.04％。在表层中相对于芯部的至少0.04％的增加的氮含量的上述极限值理想地导致提高的耐磨性以及优选地导致提高的防翻性能。也有利的是，万向节十字轴衬套具有表面硬化钢或由表面硬化钢制成。在此情况下有利的是，使用表面硬化钢DC04、C15、16MnCr5、25CrMo4和/或SCM415。当然也能够使用另外表面硬化钢。表面硬化钢或上述的钢非常适合于优化深冲压制造的或也切削加工制造的万向节十字轴衬套的性能。有利地，万向节十字轴衬套的壁厚在0.5mm和6mm之间的范围内。该壁厚允许借助于深冲压或切削加工方法容易地制造。本专利技术的第二方面包括一种用于制造万向节十字轴衬套和/或用于提高具有含氮表层的万向节十字轴衬套的耐磨性的方法。在此明确地指出，万向节十字轴衬套的特征，如它们在本说明书的第一方面中提到的那样，能够单独地或能彼此组合地在现在随后描述的方法中使用。换句话说，上面在本专利技术的第一方面中提及的涉及万向节十字轴衬套的特征也能够在此处在本专利技术的第二方面中与另外的特征组合。当然，这反过来也是适用的，也就是说，第二方面的特征能够与第一方面的特征组合。有利地，该方法包括下面的步骤：一个有利的制造步骤包括提供由表面硬化钢，特别是由DC04、C15、16MnCr5、25CrMo4和/或SCM415制成的万向节十字轴衬套。当然，也能够使用另外的表面硬化钢。在此情况下，这种提供能够包括将毛坯或预成型坯件深冲压成万向节十字轴衬套，但也能够包括用例如预成型坯件以切削加工方式来制造万向节十字轴衬套。当然，用于形成万向节十字轴衬套的外形的另外的制造方法也是可能的。此外，有利的是，制造步骤包括实施至少一种用于将氮扩散到万向节十字轴衬套的近表面的区域中以形成含氮表层的措施。借助于该措施，在合适的条件下，能够使外来原子，特别是氮，扩散到所提供的万向节十字轴衬套的微观结构中。因此，能够在万向节十字轴衬套的近表层或近表面的区域中形成含氮表层。此外，将氮扩散到万向节十字轴衬套的微观结构中，特别是在其表层中，导致一种固溶强化，并且是有利地恰好在表层的区域中。万向节十字轴衬套在表层的区域中的由此产生的现有原子微观结构的变化导致提高的硬度。通过含氮表层的形成也改善了另外的机械性能，如特别是耐磨性或抗翻性能。借助于用氮强化的表层也能够实现改善的回火稳定性并因此能够实现在万向节十字轴衬套的滚道或滚动体滚道的磨损保护/耐磨性方面上的进一步提高。作为用于形成含氮表层的措施，优选进行万向节十字轴衬套的热化学处理。有利地，该热化学处理在至少800℃的温度范围内进行。在所述温度范围内的所述热化学处理能够将外来原子，特别是氮扩散到万向节十字轴衬套的现有的微观结构中，万向节十字轴衬套优选地具有表面硬化钢。通过确定或调整在热化学处理范围内施加的温度，能够影响万向节十字轴衬套的表层中扩散氮的动力学。以这种方式，能够有针对性地调整待形成的含氮表层的预定的特性。因此，例如与温度相关的影响能够对万向节十字轴衬套的尺寸稳定性和/或表面质量或粗糙度产生作用，其中，当然在获知其信息下能够反作用于所述的特性或者能够将这些特性保持在可容忍的程度上。此外有利的是，这样地实施至少一种用于形成含氮表层的措施，即形成具有最好1μm至0.3mm本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用在驱动轴和转向轴中的十字轴万向节的万向节十字轴衬套(1)，所述万向节十字轴衬套具有外环(2)，所述外环具有通过至少一种用于将元素扩散到所述万向节十字轴衬套(1)的近表面的区域中的措施形成的表层(R)，其特征在于，所述外环(2)的表层(R)包括氮。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.03 DE 102016209782.21.一种用在驱动轴和转向轴中的十字轴万向节的万向节十字轴衬套(1)，所述万向节十字轴衬套具有外环(2)，所述外环具有通过至少一种用于将元素扩散到所述万向节十字轴衬套(1)的近表面的区域中的措施形成的表层(R)，其特征在于，所述外环(2)的表层(R)包括氮。2.根据权利要求1所述的万向节十字轴衬套，其中，所述含氮表层(R)具有预定的层厚度(d)，优选地在1至50μm的范围内。3.根据权利要求1或2所述的万向节十字轴衬套，其中，所述万向节十字轴衬套(1)具有被所述表层(R)包围的芯部(K)，其中，所述表层相对于所述芯部(K)具有增加的氮含量，特别地，碳含量增加至少0.04％。4.根据权利要求1至3中任一项所述的万向节十字轴衬套，其中，所述万向节十字轴衬套(1)具有表面硬化钢，其中，优选使用表面硬化钢DC04、C15、16MnCr5、25CrMo4和/或SCM415。5.根据权利要求1至4中任一项所述的万向节十字轴衬套，其中，所述万向节十字轴衬套(1)包括在0.5mm和6m...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·克虏伯，斯文·拉奇尼特，
申请(专利权)人：舍弗勒技术股份两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE