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CN1540178A - 具有等速接头的组合式驱动轴组件 - Google Patents

具有等速接头的组合式驱动轴组件 Download PDF

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CN1540178A CNA2004100037661A CN200410003766A CN1540178A CN 1540178 A CN1540178 A CN 1540178A CN A2004100037661 A CNA2004100037661 A CN A2004100037661A CN 200410003766 A CN200410003766 A CN 200410003766A CN 1540178 A CN1540178 A CN 1540178A
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斯科特·M·费尔柴尔德
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Abstract

一种组合式驱动轴组件包括第一驱动轴部分，该第一驱动轴部分通过前法兰盘轴连接到等速万向节的内座圈上。该等速万向节包括整体式外座圈和花键件，该件具有：外座圈部分，该外座圈部分绕着内座圈进行设置；及花键部分，它从外座圈部分沿着轴向向后地延伸。整体式外座圈和花键件由一个材料件形成，而不是由两个或者更多个独立的零件的组件形成。若干球体在整体式外座圈和花键件的外座圈部分和内座圈之间提供了驱动连接。整体式外座圈和花键件的花键部分连接成与后法兰盘轴一起进行旋转。为了实现这个目的，后法兰盘轴包括花键部分，该花键部分与整体式外座圈和花键件的花键部分相配合。后法兰盘轴连接到第二驱动轴部分的前端上。第二驱动轴部分的后端通过第二万向节连接到轴组件的输入轴上。

Description

具有等速接头的组合式驱动轴组件
技术领域
本发明总体上涉及一种驱动轴组件，这种驱动轴组件通常用在绝大多数车辆的传动系统中。尤其地，本发明涉及一种组合式驱动轴组件的改进结构，该驱动轴组件包括中间等速接头(constant velocityjoint)，这种组件相对简单并且制造费用不昂贵。
背景技术
传动系统广泛地用来形成来自动力源的功率并且把来自动力源的这种功率传递到从动机构中。经常地，该动力源产生旋转功率，这种旋转功率从动力源传递到可旋转驱动的机构中。例如，在今天使用的绝大多数陆地车辆中，发动机/传动组件产生了旋转功率，这种旋转功率从发动机/传动组件的输出轴通过驱动轴组件传递到轴组件的输入轴中，从而可旋转地驱动车辆的轮子。为了实现这个，典型的驱动轴组件包括中空的圆柱形驱动轴管，这些驱动轴管具有前、后端附件如一对管轭，这些附件各自固定到它的前、后端上。前端附件形成了前部万向节的一部分，而该万向节把发动机/传动组件的输出轴连接到驱动轴管的前端上。类似地，后端附件形成了后部万向节的一部分，该后部万向节把驱动轴管的后端连接到轴组件的输入轴上。前部和后部的万向节提供了从发动机/传动组件的输出轴通过驱动轴管到轴组件的输入轴的旋转驱动连接，同时在这三个轴的旋转轴线之间允许存在有限量的角度不对准。
在一些车辆中，发动机/传动组件与轴组件分开的距离相对较短。对于这些车辆而言，驱动轴组件可以由一单个相对较长的驱动轴管来形成，该驱动轴管的前端和后端附件各自固定到它的前端和后端上，如上所述。但是，在其它车辆中，分开发动机/传动组件与轴组件的距离相对较长，因此使用一单个驱动轴管不能实现。对于这些车辆而言，驱动轴组件可以由第一和第二独立的、相对较短的驱动轴部分形成。在组件式驱动轴组件中，前端附件被固定到第一驱动轴部分的前端上，并且形成了前部万向节的一部分，如上所述。类似地，后端附件被固定到第二驱动轴部分的后端上，并且形成了后部万向节的一部分，如上所述。中间万向节被设置来把第一驱动轴部分的后端连接到后部驱动轴部分的前端上，从而进行旋转运动。由两个或者更多个独立的驱动轴部分形成的组合式驱动轴组件常常需要使用用来支撑中间部分的结构如传统的中心轴承组件，从而在使用期间可以进行旋转。
传统地，用于普通驱动轴组件和组合式驱动轴组件中的各种各样的万向节是万向节连接。在典型的万向节中，每个端部附件具体表现为轭，该轭具有主体部分，该主体部分具有从那里进行延伸的一对相反的臂。十字形构件设置有中心体部分，该中心体部分具有从那里向外延伸的四个圆柱形枢轴。这些枢轴在一个平面内取向，并且相对于相互以直角延伸，中空的圆柱形轴承杯安装在每个枢轴的端部上。滚针轴承或者其它减少摩擦的结构设置在枢轴的外圆柱形表面和轴承杯的内圆柱形表面之间，从而在万向节的工作期间允许轴承杯相对于枢轴进行旋转运动。支撑在十字形构件的第一对相反枢轴上的轴承杯连接到第一轭的相反臂上，而支撑在十字形构件的第二对相反枢轴上的轴承杯连接到第二轭的相反臂上。
但是，最近，用在普通驱动轴组件和组合式驱动轴组件中的各种各样万向节中的一种或者多种是等速度型的万向节。典型的等速度万向节包括：圆柱形内座圈，它连接到一个轴上；及中空的圆柱形外座圈，它连接到另一个轴上。内座圈的外表面和外座圈的内表面具有形成于其中的若干相应槽。形成于内座圈外表面中的每个槽与形成在外座圈内表面中的相应槽相结合。球体设置在多对结合槽中的每一对中。这些球体在内座圈和外座圈之间提供了驱动连接。环形保持架典型地设置在内座圈和外座圈之间，从而把这些球体保持在这些槽中。为此，该保持架设置有若干沿圆周方向隔开的开口。
尽管在普通驱动轴组件和组合驱动轴组件中使用等速接头是有效的，但是发现它们相对复杂并且制造费用较贵，特别是组合式驱动轴组件更是如此。因此希望提供一种组合式驱动轴组件的改进结构，该组合式驱动轴组件具有中间等速接头，并且相对简单且制造费用较低。
发明内容
本发明涉及一种组合式驱动轴组件的改进结构，该组合式驱动轴组件具有中间等速度接头，并且相对简单且制造费用较低。驱动轴组件包括第一驱动轴部分，该第一驱动轴部分的后端被固定到前法兰盘轴(stub shaft)上。前法兰盘轴进行延伸并且包括支承部分，该支承部分具有从其中进行轴向延伸的外花键部分(male splinedportion)。中心轴承组件绕着前法兰盘轴的支承部分进行延伸并且支撑它和驱动轴组件的剩余部分，从而在使用期间进行旋转。第一实施例还包括等速万向节，该万向节包括整体式外座圈和花键件及内座圈。整体式外座圈和花键件包括：外座圈部分，它绕着内座圈进行设置；及花键部分，它从外座圈部分沿着轴向向后地延伸。整体式外座圈和花键件由一单件材料形成，而不是由两个或者更多个独立的部件装配而形成。若干球体在整体式外座圈和花键件的外座圈部分和内座圈之间提供了驱动连接。整体式外座圈和花键件的花键部分连接成与后法兰盘轴一起进行旋转。为了实现这一点，后法兰盘轴包括花键部分，该花键部分与整体式外座圈和花键件的花键部分相配合。后法兰盘轴连接到第二驱动轴部分的前端上。第二驱动轴部分的后端通过第二万向节连接到轴组件的输入轴上。
当根据附图来阅读时，下面优选实施例的详细描述使得本领域普通技术人员能够更加清楚地理解本发明的所有目的和优点。
附图说明
图1是现有技术驱动轴组件的一部分的局部剖开的侧视图，其中，例如该驱动轴组件可以用于车辆的传动系统中。
图2是本发明驱动轴组件的第一实施例的、局部剖开的侧视图，其中，例如该驱动轴组件可以用于车辆的传动系统中。
图3是本发明驱动轴组件的第二实施例的、局部剖开的侧视图，其中，例如该驱动轴组件可以用于车辆的传动系统中。
具体实施方式
现在参照附图，在图1中示出了现有技术的驱动轴组件的一部分，该驱动轴的整体用10来表示，例如，该驱动轴用于车辆的传动系统中。现有技术驱动轴组件10被用来把来自发动机/传动组件(未示出)的输出轴的旋转功率传递到轴组件(未示出)的输入轴中，从而可旋转地驱动车辆的轮子。为了实现这个，现有技术的驱动轴组件10包括第一驱动轴部分11，该第一驱动轴部分11的前端(未示出)通过第一万向节(未示出)连接到发动机/传动组件的输出轴中。例如借助焊接，把第一驱动轴部分11的后端固定到前法兰盘轴12上。前法兰盘轴12从第一驱动轴部分11向后延伸并且具有支承部分12a，该支承部分12a具有外花键部分12b，该外花键部分12b从那里轴向地延伸。传统的中心轴承组件(它整体上用13来示意性地示出)绕着前法兰盘轴12的支承部分12a进行延伸。在现有技术公知的方法中，中心轴承组件13被固定到支撑表面(未示出)如车辆的车架的一部分上。中心轴承组件13接合前法兰盘轴12的支承部分12a上以支承它和驱动轴组件10的剩余部分，从而在使用期间可以旋转。前法兰盘轴12的外花键部分12b具有固定到其上的配对法兰14。配对法兰14包括内花键体部分(female splinedportion)14a，该内花键体部分14a与法兰盘轴12的外花键部分12b相配合，从而同时进行旋转。配对法兰14还包括法兰部分14b，该法兰部分14b从内花键体部分14a沿着轴向进行延伸。螺纹固定器15被提供来把配对法兰14固定到前法兰盘轴12的外花键部分12b上。
现有技术的驱动轴组件10还包括等速度的万向节，该万向节总体上用16来表示，该接头包括外座圈16a和内座圈16b。外座圈16a的内表面和内座圈16b的外表面具有形成于其中的相应若干槽。形成在外座圈16a的内表面中的每个槽与形成在内座圈16b的外表面中的相应槽相关联。球体16c设置在相关多对槽中的每对中。这些球体16c在外座圈16a和内座圈16b之间提供了驱动连接。环形保持架(未示出)典型地设置在外座圈16a和内座圈16b之间，以把这些球体16c保持在这些槽中。在所示出的等速度万向节16中，外座圈16a和内座圈16b的瞬时角速度总是相等的，而与它们之间的铰接角度无关。
例如借助焊接、螺纹固定器和类似装置来连接配对法兰14的法兰部分14b，从而能够与等速接头16的外座圈16a一起进行旋转。等速接头16的内座圈16b被连接成能够与后法兰盘轴17一起进行旋转。为了实现这一点，后法兰盘轴17包括外花键部分17a，该部分17a在等速接头16的内座圈16b的内花键部分内进行延伸。例如借助焊接把后法兰盘轴17连接到第二驱动轴部分18的前端上。第二驱动轴部分18的后端(未示出)通过第二万向节(未示出)连接到轴组件的输入轴上。
现在，参照图2，它示出了本发明的驱动轴组件的第一实施例的一部分，该驱动轴组件总体上用20来表示，例如，该驱动轴组件可以用于车辆的传动系统中，以把来自发动机/传动组件(未示出)的输出轴的旋转功率传递到轴组件(未示出)的输入轴中，从而可旋转地驱动车辆的轮子。尽管以车辆传动系统的角度来描述和解释本发明，但是应该知道，本发明的范围不是局限于这种具体情况。相反，如下面清楚表明的一样，本发明可以用在任何其它的理想情况中。
驱动轴组件20的第一实施例包括第一驱动轴部分21，该第一驱动轴部分21的前端(未示出)通过第一万向节(未示出)连接到发动机/传动组件的输出轴中。例如借助焊接，把第一驱动轴部分21的后端固定到前法兰盘轴22上。前法兰盘轴22从第一驱动轴部分21向后延伸并且包括支承部分22a，该支承部分22a具有外花键部分22b，该外花键部分22b从那里轴向地延伸。传统的中心轴承组件(它整体上用23来示意性地示出)绕着前法兰盘轴22的支承部分22a进行延伸。在现有技术公知的方法中，中心轴承组件23被固定到支撑表面(未示出)如车辆的车架的一部分上。中心轴承组件23接合前法兰盘轴22的支承部分22a上以支承它和驱动轴组件20的剩余部分，从而在使用期间可以旋转。
驱动轴组件20的第一实施例还包括等速的万向节，该万向节总体上用24来表示，该接头包括整体式的外座圈和内花键件24a和内座圈24b。如图2所示，整体式的外座圈和内花键件24a包括：外座圈部分，它绕着内座圈24a进行设置；及内花键部分，它从外座圈部分轴向向后地进行延伸。整体式的外座圈和内花键件24a由单件材料形成，而不是由两个或者更多个独立部件的装配而形成。例如，整体式的外座圈和内花键件24a可以通过下面方法来形成：铸造出预型件，该预型件的粗加工形状大致接近理想的最终形状。在进行铸造之后，把粗加工的预型件机加工成理想的最终形状。但是，整体式的外座圈和内花键件24a可以以任何理想的方式来形成。
整体式的外座圈和内花键件24a的外座圈部分的内表面和内座圈24b的外表面具有形成于其中的相应若干槽。形成在整体式的外座圈和内花键件24a的外座圈部分的内表面中的每个槽与形成在内座圈24b的外表面中的相应槽相关联。球体24c设置在相关多对槽中的每对中。这些球体24c在整体式的外座圈和内花键件24a与内座圈24b之间提供了驱动连接。环形保持架(未示出)可以设置在整体式的外座圈和内花键件24a与内座圈24b之间，以把这些球体24c保持在这些槽中。弹性保护罩24d或者其它密封结构从整体式的外座圈和内花键件24a的外座圈部分和前法兰盘轴22的一部分进行延伸，从而防止脏物、水和其它污染物进入到等速接头24中。在所示出的等速万向节24中，整体式的外座圈和内花键件24a和内座圈24b的瞬时角速度总是相等的，而与它们之间的铰接角度无关。
如上所述，整体式的外座圈和内花键件24a的内花键部分从外座圈部分沿着轴向向后进行延伸。整体式的外座圈和内花键件24a的内花键部分被连接成与后法兰盘轴25一起进行旋转。为了实现这一点，后法兰盘轴25包括外花键部分25a，该部分25a在整体式外座圈和内花键件24a的内花键部分内进行延伸。例如借助焊接把后法兰盘轴25连接到第二驱动轴部分26的前端上。第二驱动轴部分26的后端(未示出)通过第二万向节(未示出)连接到轴组件的输入轴上。
现在，参照图3，它示出了本发明的驱动轴组件的第二实施例的一部分，该驱动轴组件总体上用30来表示，例如，该驱动轴组件可以用于车辆的传动系统中，以把来自发动机/传动组件(未示出)的输出轴的旋转功率传递到轴组件(未示出)的输入轴中，从而可旋转地驱动车辆的轮子。驱动轴组件30的第二实施例包括第一驱动轴部分31，该第一驱动轴部分31的前端(未示出)通过第一万向节(未示出)连接到发动机/传动组件的输出轴中。例如借助焊接，把第一驱动轴部分31的后端固定到前法兰盘轴32上。前法兰盘轴32从第一驱动轴部分31向后延伸并且具有支承部分32a，该支承部分32a具有外花键部分32b，该外花键部分32b从那里轴向地延伸。传统的中心轴承组件(它总体上用33来示意性地示出)绕着前法兰盘轴32的支承部分32a进行延伸。在现有技术公知的方法中，中心轴承组件33被固定到支撑表面(未示出)如车辆的车架的一部分上。中心轴承组件23接合前法兰盘轴32的支承部分32a以支承它和驱动轴组件30的剩余部分，从而在使用期间可以旋转。
驱动轴组件30的第一实施例还包括等速度的万向节，该万向节总体上用34来表示，该接头包括整体式的外座圈和外花键件34a和内座圈34b。如图3所示，整体式的外座圈和外花键件34a包括：外座圈部分，它绕着内座圈34b进行设置；及外花键部分，它从外座圈部分轴向向后地进行延伸。整体式的外座圈和外花键件34a由单件材料形成，而不是由两个或者更多个独立零件的部件装配而成。例如，整体式的外座圈和外花键件34a可以通过下面方法来形成：铸造出预型件，该预型件的粗加工形状大致接近理想的最终形状。在进行铸造之后，把粗加工的预型件机加工成理想的最终形状。但是，整体式的外座圈和内花键件34a可以以任何理想的方式来形成。
整体式的外座圈和外花键件24a的外座圈部分的内表面与内座圈34b的外表面具有形成于其中的相应若干槽。形成在整体式的外座圈和外花键件34a的外座圈部分的内表面中的每个槽与形成在内座圈34b的外表面中的相应槽相关联。球体34c设置在相关多对槽中的每对中。这些球体34c在整体式的外座圈和外花键件34a与内座圈34b之间提供了驱动连接。环形保持架(未示出)可以设置在整体式的外座圈和外花键件34a与内座圈34b之间，以把这些球体34c保持在这些槽中。弹性保护罩34d或者其它密封结构从整体式的外座圈和外花键件34a的外座圈部分和前法兰盘轴32的一部分进行延伸，从而防止脏物、水和其它污染物进入到等速度接头34中。在如所示出的等速度万向节34中，整体式的外座圈和外花键件34a以及内座圈34b的瞬时角速度总是相等的，而与它们之间的铰接角度无关。
如上所述，整体式的外座圈和外花键件34a的外花键部分从外座圈部分沿着轴向向后进行延伸。整体式的外座圈和外花键件34a的外花键部分被连接成与后法兰盘轴35一起进行旋转。为了实现这一点，后法兰盘轴35包括内花键部分35a，该部分35a绕着整体式外座圈和外花键件34a的外花键部分进行延伸。例如借助焊接而把后法兰盘轴35连接到第二驱动轴部分36的前端上。第二驱动轴部分36的后端(未示出)通过第二万向节(未示出)连接到轴组件的输入轴上。
根据专利法的规定，在优选实施例中解释和描述了本发明的工作原理和模式。但是，应该知道，在没有脱离本发明的精神实质或者范围内，本发明可以以不是具体解释和描述过的其它方式来实施。

Claims (10)

1.一种组合式驱动轴组件，该组合式驱动轴组件包括：
第一驱动轴部分；
等速万向节，该万向节包括内座圈、整体式外座圈和花键件、及多个球体，所述内座圈被连接以与所述第一驱动轴部分一起旋转，所述整体式外座圈和花键件由单件材料形成，并且包括：外座圈部分，它绕着所述内座圈进行设置；及花键部分，它从所述外座圈部分进行延伸；所述多个球体在所述内座圈与所述整体式外座圈和花键件的所述外座圈部分之间提供驱动连接；及
第二驱动轴部分，该第二驱动轴部分被连接以与所述整体式外座圈和花键件的所述花键部分一起旋转。
2.如权利要求1所述的组合式驱动轴组件，它还包括法兰盘轴，该法兰盘轴连接在所述第一驱动轴部分与所述等速万向节的所述内座圈之间。
3.如权利要求2所述的组合式驱动轴组件，其特征在于，所述法兰盘轴包括：第一端，它连接到所述第一驱动轴部分上；及第二端，它具有花键部分，该花键部分连接到所述等速万向节的所述内座圈上。
4.如权利要求1所述的组合式驱动轴组件，它还包括短轴，该法兰盘轴连接在所述整体式外座圈和花键件的所述花键部分与所述第二驱动轴部分之间。
5.如权利要求4所述的组合式驱动轴组件，其特征在于，所述法兰盘轴包括：第一端，它具有花键部分，该花键部分连接到所述整体式外座圈和花键件的所述花键部分上；及第二端，它连接到第二第一驱动轴部分上。
6.如权利要求1所述的组合式驱动轴组件，其特征在于，所述整体式外座圈和花键部分包括内花键部分，该内花键部分从所述外座圈部分延伸。
7.如权利要求6所述的组合式驱动轴组件，它还包括法兰盘轴，该法兰盘轴连接在所述整体式外座圈和花键件的所述内花键部分与所述第二驱动轴部分之间。
8.如权利要求7所述的组合式驱动轴组件，其特征在于，所述法兰盘轴包括：第一端，它具有外花键部分，该外花键部分连接到所述整体式外座圈和花键件的所述内花键部分上；及第二端，它连接到第二第一驱动轴部分上。
9.如权利要求1所述的组合式驱动轴组件，其特征在于，所述整体式外座圈和花键部分包括外花键部分，该外花键部分从所述外座圈部分延伸。
10.如权利要求9所述的组合式驱动轴组件，它还包括法兰盘轴，该法兰盘轴连接在所述整体式外座圈和花键件的所述外花键部分与所述第二驱动轴部分之间。
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