專利名稱：精密推力軸承連接的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及萬向節(jié)，例如用于車輛驅(qū)動軸組件中的萬向節(jié)。更特別地是，本發(fā)明涉及一種十字軸(cross)的改進結(jié)構(gòu)，該十字軸用于能夠承受較高的軸向負(fù)荷的萬向節(jié)。
背景技術(shù)：
目前使用的大部分陸地車輛中，均提供傳動組件用來從變速器的一個輸出軸向車軸組件的輸入軸傳遞旋轉(zhuǎn)動力，以便于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動車輛的一個或者多個車輪。為了實現(xiàn)該目的，一種典型的車輛傳動系組件包括一中空的圓柱形驅(qū)動軸管。一第一萬向節(jié)連接在變速器的輸出軸與該驅(qū)動軸管的一第一端之間，通過一第二萬向節(jié)連接在驅(qū)動軸管的一第二端與車橋總成(axle assembly)的輸入軸之間。上述萬向節(jié)提供了從變速器輸出軸經(jīng)過驅(qū)動軸管到車橋總成輸入軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動連接，同時調(diào)節(jié)這三個旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動線之間存在有限量的角度偏移。
典型的萬向節(jié)包括一具有中央主體部分的十字軸，上述主體部分帶有四個從其向外延伸的圓柱形耳軸。上述耳軸在一個平面上并且相對于彼此成直角延伸。一個中空的圓柱形軸承外座圈安裝在每個耳軸的端部，上述軸承外座圈帶有一個圓柱形外壁和一個環(huán)形端壁。在上述耳軸與相關(guān)的軸承外座圈之間提供一種軸承結(jié)構(gòu)，例如多個滾針軸承或滾柱軸承，以便于在其間相對地旋轉(zhuǎn)運動。上述安裝在第一對相對的耳軸對上的軸承外座圈可以被連接到一第一軛，該軛被固定到傳動系組件的第一組成部分，同時安裝在第二對相對的耳軸對上的軸承外座圈可以被連接到一個第二軛，該軛被固定到傳動軸組件的第二組成部分。
當(dāng)上述軸承外座圈被安裝到相關(guān)的耳軸上時，軸承外座圈的環(huán)狀端壁設(shè)置在靠近耳軸和軸承的軸向外端。在運行期間如果這些端壁的內(nèi)表面與耳軸的軸向外端面直接接觸，那么這種直接接觸產(chǎn)生的摩擦將會帶來不希望的熱量和磨損。但是，如果軸承外座圈的內(nèi)端面未貼合地靠著耳軸的軸向外端面，那么軸承外座圈與耳軸之間相對的軸向運動會產(chǎn)生不平衡并導(dǎo)致不希望的噪聲和震動。這樣，為了解決這些問題，人們已經(jīng)知道要在軸承外座圈的內(nèi)端面與耳軸的軸向外端面之間設(shè)置一個止推墊圈。典型的止推墊圈由一種具有相對較低的摩擦，耐磨的材料制成，例如塑料，其可以吸收在耳軸端部與軸承外座圈之間產(chǎn)生的推力負(fù)荷并且吸收其間的任何松動。
止推墊圈可以吸收一些來自車輛動力傳動系的軸向負(fù)荷及扭矩，例如在正常的駕駛條件下所經(jīng)受的負(fù)荷和扭矩。但是，典型的卡登萬向節(jié)不是用來應(yīng)付較高的軸向負(fù)荷和扭矩的。在較高的推力負(fù)荷下，將會超過止推墊圈的正常耐受度，導(dǎo)致車輛動力傳動系中產(chǎn)生令人不能接受的震動。此外，過度的軸向負(fù)荷和扭矩可能會引起典型的十字軸的端部彎曲，同時會將不希望的負(fù)荷及扭矩施加到軛的凸耳結(jié)構(gòu)上。這樣，將需要提供一種能夠解決這些人們所關(guān)心的問題的萬向節(jié)組件的改進的結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于車輛驅(qū)動軸組件中的萬向節(jié)的十字軸，由一個帶有四個開口的材料制成的中空的塊組成。該中空的塊保持一個內(nèi)十字軸，該內(nèi)十字軸帶有一個第一十字軸件和一個第二十字軸件。每個十字軸件具有延伸經(jīng)過一個推力軸承的端部，并且每個推力軸承與上述中空的塊的一個開口結(jié)合。因此該推力軸承聯(lián)接可以比傳統(tǒng)的十字軸設(shè)計在更高的負(fù)荷下運行。根據(jù)本發(fā)明其還提供一種用于萬向節(jié)的十字軸，該十字軸適用于車輛驅(qū)動軸組件。該十字軸包括由帶有兩對彼此垂直的相對的開口的材料制成一中空的塊，且一個內(nèi)十字軸位于該中空的塊中。上述內(nèi)十字軸帶有相互垂直的一第一十字軸件和一第二十字軸件，該第一十字軸件延伸穿過第一對中空塊開口，且第二十字軸件延伸穿過第二對中空塊開口。上述十字軸件在上述中空的塊的每個開口處經(jīng)過一個推力軸承，該推力軸承位于上述開口中。根據(jù)本發(fā)明還提供一種適用于車輛驅(qū)動軸組件的萬向節(jié)的十字軸。該十字軸包括一個內(nèi)十字軸，該內(nèi)十字軸具有穿過其間形成的一個第一孔和一個第二孔，該第一孔和第二孔彼此成直角地延伸穿過上述內(nèi)十字軸。第一和第二螺栓螺旋進入上述第一孔的相對側(cè)，該第一和第二螺栓將第一對推力軸承固定到上述內(nèi)十字軸。一第三螺栓經(jīng)過上述第二孔，該第三螺栓具有一個螺母，以便將第二對推力軸承固定到內(nèi)十字軸的第二孔的相對側(cè)。
當(dāng)借助圖來閱讀，由具體實施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的各個目的和優(yōu)點對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯然的。


附圖1是根據(jù)本發(fā)明帶有十字軸外部塊剖面透視圖的萬向節(jié)十字軸的透視分解示意圖；附圖2是根據(jù)本發(fā)明帶有十字軸外部塊剖面透視圖的萬向節(jié)十字軸的透視示意圖；附圖3是附圖2中的萬向節(jié)十字軸包括完整的十字軸外部塊的透視示意圖；附圖4是根據(jù)本發(fā)明的萬向節(jié)和軛的正剖視圖；附圖5是萬向節(jié)和軛從附圖4中的位置旋轉(zhuǎn)90度的第二正剖視圖；附圖6是根據(jù)本發(fā)明的萬向節(jié)十字軸的一個可選擇實施例的透視示意圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參照附圖，在附圖1中示出了一個根據(jù)本發(fā)明的萬向節(jié)十字軸，其總體用10表示。該萬向節(jié)十字軸包括一個內(nèi)十字軸12，該內(nèi)十字軸具有穿過其間形成的一個第一孔14和一個第二孔16。上述孔14和16彼此成90度地延伸穿過內(nèi)十字軸12，并且在其旋轉(zhuǎn)中心相交。推力軸承18靠在第一孔14的錐形端部14a上。推力軸承18是設(shè)計用來將軸向負(fù)荷沿著其旋轉(zhuǎn)軸線施加到其上的軸承。推力軸承18包括一個環(huán)狀軸承20，該環(huán)狀軸承帶有一個內(nèi)圈22、一個保持架23以及多個圓柱形滾動件24。推力軸承18還包括一個外圈26和一個止推墊圈28。在優(yōu)選實施例中，第一孔14的錐形端部14a的直徑與環(huán)狀軸承20的內(nèi)圈22的內(nèi)表面27的直徑大致相同，這樣錐形端部14a牢固地推靠內(nèi)圈22。此外，優(yōu)選實施例中的止推軸承28還具有與內(nèi)圈22的外表面25大致相同的直徑。雖然內(nèi)表面27和外表面25可以具有大致相同的直徑，但是如果軸承20是錐形軸承，那么內(nèi)表面27也可以具有比外表面25更小的直徑。
兩個推力軸承18a同樣與內(nèi)十字軸12的第二孔16對齊。推力軸承18a可以具有同樣的形狀并且同推力軸承18那樣設(shè)計，但是這不是必需的。推力軸承18a包括一個環(huán)狀軸承20a，該環(huán)狀軸承具有一個內(nèi)圈22a、一個保持架23a、以及多個圓柱形的滾動件24a。推力軸承18a還包括一個外圈26a和一個止推墊圈28a。
在該優(yōu)選實施例中，一個圓柱形襯套30延伸經(jīng)過第二孔16。圓柱形襯套30松散地位于第二孔16中以允許其旋轉(zhuǎn)。襯套30比第二孔16的長度稍長，以便防止內(nèi)圈22a的內(nèi)表面27a與內(nèi)十字軸12的主體接觸。襯套30還具有與內(nèi)圈22a的內(nèi)表面27a的直徑大致相同的直徑，這樣襯套端部30a與兩個內(nèi)圈22a固定配合。雖然附圖1的優(yōu)選實施例示出了在第二孔16處使用襯套30，但是萬向節(jié)十字軸可以構(gòu)造成沒有襯套30，這不會脫離本發(fā)明的范圍。
一第一十字軸件31被分成兩個第一十字軸件組成部分32。每個第一十字軸件組成部分32延伸經(jīng)過一個推力軸承18，并在內(nèi)十字軸12相對的端處進入第一孔14。在該優(yōu)選實施例中，第一十字軸件組成部分32是帶螺紋的適配器，例如附圖1中所示的螺栓。每個螺栓32具有一個螺紋部分32a和一個頭部32b。第一十字軸件組成部分32的螺紋部分32a的直徑稍小于止推墊圈28的內(nèi)直徑，同時第一十字軸件組成部分32的頭部32b大于止推墊圈28的內(nèi)直徑。雖然附圖中所示的頭部32b是六角形頭部，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，頭部32b可以是任何形狀，只要其大于止推墊圈28的內(nèi)直徑。
當(dāng)?shù)谝皇州S件組成部分32擰入第一孔14相對的端部時，頭部32b固定止推墊圈28，并且推力軸承18的內(nèi)圈22靠著內(nèi)十字軸12的端部14a。第一十字軸件組成部分32的長度是這樣的，即螺紋部分32a只有部分延伸進入內(nèi)十字軸12的主體，這樣組成部分32不會阻塞第二孔16，于是允許第二十字軸件33以這樣的方式延伸經(jīng)過第二孔16，即在萬向節(jié)使用期間允許第一十字軸件31與第二十字軸件33之間存在有限量的旋轉(zhuǎn)。
第二十字軸件33在第二孔16的任一側(cè)延伸穿過推力軸承18a。在優(yōu)選實施例中，第二十字軸件33由包括螺紋的適配器或包括一個螺紋部分34a和一個頭部34b的螺栓34。螺栓34的螺紋部分34a的直徑比止推墊圈28a的內(nèi)直徑稍小，同時頭部34b大于止推墊圈28a的內(nèi)直徑。雖然附圖中所示的頭部34b是六角形頭部，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，頭部32b可以是任何形狀，只要其大于止推墊圈28a的內(nèi)直徑。由于孔14和16以彼此成直角地延伸經(jīng)過內(nèi)十字軸12，所以第一十字軸件31和第二十字軸件33被定位成彼此垂直。
螺栓34的長度是這樣的，即螺紋部分34a完全延伸穿過內(nèi)十字軸12的主體，這樣螺母36可以被固定在相對側(cè)。在經(jīng)過內(nèi)十字軸12的主體，第二十字軸件33通過兩個位于第二孔16的相對側(cè)上的推力軸承18a。第二十字軸件33還經(jīng)過圓柱形的襯套30，該襯套可旋轉(zhuǎn)地安裝在第二孔16中。當(dāng)螺母36緊固到螺栓34的螺紋部分34a上時，螺母36和頭部34b推動相對的止推墊圈28a使其靠在推力軸承18a的內(nèi)圈22a的內(nèi)表面27a上。這樣，內(nèi)圈22a被推靠在圓柱形襯套30的端部30a。
雖然附圖1中的優(yōu)選實施例示出的第二十字軸件33包括單獨的螺紋適配器34和螺母36緊固靠著可旋轉(zhuǎn)的圓柱形襯套30，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到也可以采用其他類似的實施例而不會脫離本發(fā)明的范圍。例如，第二十字軸件33可以利用兩個螺紋適配器替代構(gòu)成，螺旋進入襯套30的相對端部。
萬向節(jié)十字軸10包括一個塊38，其帶有一個內(nèi)部的或中空的部分39以及兩個相對的成對開口40和40a。相對的成對開口40和40a，彼此垂直或成直角，分別與第一十字軸件31和第二十字軸件33對應(yīng)。開口40和40a的尺寸分別可以容納推力軸承18和18a的外圈26和26a。
塊38最好由堅固、耐用的材料制成，例如，硬化鋼。塊38的壁厚t最好至少是塊38的最大尺寸T的百分之十。雖然所示的塊38是立方形的，但是塊38可以具有多種形狀，而不會脫離本發(fā)明的范圍，如下面將要示出的。塊38可以構(gòu)造成如圖1所示的半剖面形式，以便于安裝內(nèi)十字軸12，另一半可以通過傳統(tǒng)的方式后來裝配，例如通過焊接或螺固。
最好如圖2和3所示，第一十字軸件31的頭部32b均延伸經(jīng)過推力軸承18，同時推力軸承18位于開口40中。該推力軸承可以利用結(jié)構(gòu)的幾何形狀通過壓力裝配或者任何其他適當(dāng)?shù)姆绞奖槐３衷陂_口40中。這樣，當(dāng)扭矩經(jīng)萬向節(jié)十字軸10在第一十字軸件31傳遞時，扭矩經(jīng)推力軸承18到外部塊38，從而防止在第一十字軸件中產(chǎn)生不必要的偏移和震動。在附圖2和3中所示的頭部32b壓靠著止推墊圈28，在該位置的組成部分可以在固定到一個傳統(tǒng)的軛上之前被運輸。當(dāng)十字軸10被固定到一個傳統(tǒng)的軛上形成一個萬向節(jié)時該位置將會改變，如下面將要說明的那樣。
與第一十字軸件31類似，第二十字軸件33具有延伸經(jīng)過推力軸承18a的頭部34b。每個推力軸承18a位于開口40a中并通過開口的幾何形狀被保持，最好通過壓力裝配。這樣當(dāng)扭矩在萬向節(jié)10和第二十字軸件33之間傳遞時，扭矩經(jīng)推力軸承18a傳遞到外部塊38，這樣可以防止在第二十字軸件33上產(chǎn)生不必要的偏移和震動。附圖2和3所示的頭部34b和螺母36壓靠著止推墊圈28a，在該位置的組成部分可以在固定到一個傳統(tǒng)的軛上之前被運輸。當(dāng)十字軸10被固定到一個傳統(tǒng)的軛上形成一個萬向節(jié)時，該位置將會改變，如下面說明的那樣。
附圖4示出了與一個軛41接合的萬向節(jié)十字軸10。雖然所示的軛41是一個端軛，但是該軛可以是通過任何傳統(tǒng)的方式，例如焊接、粘接、螺固或滑動聯(lián)接固定到一個主動或者從動件(未示出)上的任何傳統(tǒng)形式的軛。該端軛包括臂42，該臂42中帶有凸耳開口44以容納第一十字軸件31或第二十字軸件33中的任意一個。在附圖4中，第二十字軸件33穿過軛臂42的凸耳開口44。當(dāng)十字軸10與軛臂42接合時，一個附加的墊圈29可以放置在頭部34b與一個多個軛臂42中的一個之間，并且另一個墊圈29可以放置在螺母36與一第二軛臂42之間，如圖4所示。如果軛41隨著附圖4中的從動件旋轉(zhuǎn)，那么軛41將扭矩傳遞到第二十字軸件33，并且負(fù)荷隨之經(jīng)塊38在推力軸承18處施加到第一十字軸件31。第一十字軸件31隨后進一步將扭矩施加到一個從動件(未示出)。
附圖5從另一個剖面示出了附圖4中的萬向節(jié)，其示出了十字軸10將與從動件(未示出)接合的部分。附圖5中所示的螺栓32的頭部32b壓靠著推力軸承28，在該位置萬向節(jié)十字軸10可以在安裝之前運輸。但是，當(dāng)一個從動軛(未示出)被固定到第一十字軸件31時，螺栓32將被松開以便將一個軛臂以與附圖4中所示的方式類似的方式固定到第一十字軸件31。當(dāng)從動軛(未示出)與第一十字軸件結(jié)合時，附加的墊圈29也可以設(shè)置在頭部32b與從動軛的臂之間。
如前面提及的，圍繞內(nèi)十字軸12的塊38可以是除了立方體之外的許多形狀。本發(fā)明這樣的萬向節(jié)十字軸10a的一個實施例在附圖6中示出，其中所示的塊38a大致為圓柱形。所述塊可以是其它形狀包括圓形或多邊形塊，但是不限于這些形狀。
在優(yōu)選實施例中已經(jīng)描述了本發(fā)明的原理和操作方式。但是，應(yīng)當(dāng)注意本發(fā)明可以采用特別示出和說明的示例之外的方式，而不會脫離本
權(quán)利要求
1.一種適用于車輛驅(qū)動軸組件的萬向節(jié)的十字軸，包括一中空的塊，由具有兩對彼此垂直的相對的開口的材料制成；以及一個內(nèi)十字軸，其位于上述中空的塊內(nèi)，并且具有相互垂直的第一十字軸件和第二十字軸件，所述第一十字軸件延伸穿過第一對中空塊開口，且所述第二十字軸件延伸穿過第二對中空塊開口；所述十字軸件在上述中空塊每個開口處經(jīng)過一推力軸承，該推力軸承位于上述開口中。
2.如權(quán)利要求1所述的十字軸，其特征在于，上述內(nèi)十字軸具有一個穿透其間在其中心處形成的孔，并且所述第二十字軸件延伸穿過上述孔，這樣上述第一和第二十字軸件在萬向節(jié)運行期間可以相對于彼此轉(zhuǎn)動有限的量。
3.如權(quán)利要求2所述的十字軸，其特征在于，上述第二十字軸件經(jīng)過一個襯套，該襯套延伸通過上述孔。
4.如權(quán)利要求1所述的十字軸，其特征在于，上述第一十字軸件由兩個固定到上述內(nèi)十字軸上的十字軸件組成部分構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求4所述的十字軸，其特征在于，上述十字軸件組成部分是螺紋適配器。
6.如權(quán)利要求1所述的十字軸，其特征在于，上述第二十字軸件由螺紋適配器和螺母組成。
7.如權(quán)利要求1所述的十字軸，其特征在于，上述推力軸承具有錐形的環(huán)狀軸承。
8.如權(quán)利要求7所述的十字軸，其特征在于，上述推力軸承包括一外圈，該外圈逐漸變細(xì)以容納上述錐形的環(huán)狀軸承。
9.如權(quán)利要求1所述的十字軸，其特征在于，上述中空的塊具有大致立方體的形狀。
10.如權(quán)利要求1所述的十字軸，其特征在于，上述中空的塊具有大致圓柱形的形狀。
全文摘要
一種用于車輛驅(qū)動軸組件中的萬向節(jié)的十字軸，由一個帶有四個開口的材料的中空的塊組成。該中空的塊保持一個內(nèi)十字軸，該內(nèi)十字軸具有一個第一十字軸件和一個第二十字軸件。每個十字軸件帶有一個延伸通過一個推力軸承的端部，且每個推力軸承與中空的塊的一個開口結(jié)合。因此該推力軸承聯(lián)接可以比傳統(tǒng)的十字軸設(shè)計在更高的負(fù)荷下運行。
文檔編號F16D3/16GK1538083SQ200410034819
公開日2004年10月20日 申請日期2004年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月15日
發(fā)明者約翰尼·N·史密斯, 約翰尼 N 史密斯 申請人:達納公司