專利名稱：制造滑動花鍵型滑動套管接頭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及制造滑動套管接頭(slip joints)的方法，該滑動套管接頭能在第一和第二構(gòu)件之間提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動連接，同時適應(yīng)第一與第二構(gòu)件之間有限量的相對軸向運動。具體地說，本發(fā)明涉及制造滑動花鍵型滑動套管接頭的改進方法，該滑動套管接頭具有設(shè)置在花鍵構(gòu)件中至少一個上的低摩擦材料的覆層。
背景技術(shù)：
傳動系系統(tǒng)廣泛地用于產(chǎn)生來自動力源(source)的動力和用于將這種動力從動力源傳遞到從動機構(gòu)。經(jīng)常地，動力源產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)動力，并且該旋轉(zhuǎn)動力從動力源傳遞到旋轉(zhuǎn)從動機構(gòu)。例如，在現(xiàn)今使用的大多數(shù)陸地車輛中，發(fā)動機/變速器總成產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)動力，并且該旋轉(zhuǎn)動力通過傳動軸總成(driveshaft assembly)從發(fā)動機/變速器總成的輸出軸傳送到車軸總成(axle assembly)的輸入軸，以便可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動車輛車輪。為了實現(xiàn)上述目的，典型的傳動軸總成包括空心的圓柱形傳動軸管，其具有一對固定到其前端和后端的端部配件，例如一對管狀叉形件(tube yokes)。前端配件構(gòu)成發(fā)動機/變速器總成的輸出軸連接到傳動軸管前端的前萬向節(jié)一部分，同樣地，后端配件構(gòu)成傳動軸管的后端連接到車軸總成輸入軸的后萬向節(jié)一部分。前后萬向節(jié)提供從發(fā)動機/變速器總成的輸出軸通過傳動軸管到車軸總成的輸入軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動連接，同時適應(yīng)這三個軸的旋轉(zhuǎn)軸線之間有限量的角偏差(angular misalignment)。
典型的傳動系系統(tǒng)不僅必須適應(yīng)旋轉(zhuǎn)動力的動力源與旋轉(zhuǎn)從動裝置之間的有限量角偏差，而且還一般必須適應(yīng)兩者之間有限量的相對軸向運動。例如，在大多數(shù)車輛中，當(dāng)車輛運行時，在發(fā)動機/變速器總成與車軸總成之間常常出現(xiàn)少量的相對軸向運動，為了解決這一問題，人們知道，在傳動軸總成中設(shè)置一滑動套管接頭。典型的滑動套管接頭包括第一和第二構(gòu)件，這些構(gòu)件具有構(gòu)成于其上的相關(guān)結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)彼此配合作同時的旋轉(zhuǎn)運動，另一方面，允許在第一和第二構(gòu)件之間發(fā)生有限量的軸向運動。
典型的滑動花鍵型滑動套管接頭包括插入構(gòu)件(male member)和包容構(gòu)件(female member)，這些構(gòu)件具有構(gòu)成于其上的相應(yīng)多個花鍵。插入構(gòu)件一般是圓柱形的，并具有多個構(gòu)成于其外表面上向外延伸的花鍵，插入構(gòu)件可以與上述傳動軸總成的端部形成整體或固定到傳動軸總成的端部上。另一方面，包容構(gòu)件一般是空心圓柱形的，并具有多個構(gòu)成于其內(nèi)表面上向內(nèi)延伸的花鍵，包容構(gòu)件可以與叉形件形成整體或固定到叉形件上，叉形件構(gòu)成上述萬向節(jié)之一的一部分。為了裝配滑動套管接頭，將插入構(gòu)件插入包容構(gòu)件內(nèi)，以使插入構(gòu)件向外延伸的花鍵與包容構(gòu)件向內(nèi)延伸的花鍵耐合，結(jié)果，使插入構(gòu)件與包容構(gòu)件連接在一起，以作同時的旋轉(zhuǎn)運動。然而，插入構(gòu)件向外延伸的花鍵可以相對于包容構(gòu)件向內(nèi)延伸的花鍵作軸向滑動，以允許在發(fā)動機/變速器總成與傳動系系統(tǒng)的車軸總成之間發(fā)生有限量的相對軸向運動。
在本領(lǐng)域內(nèi)眾所周知，可以用具有較低摩擦系數(shù)的材料覆蓋插入花鍵構(gòu)件和包容花鍵(male and female splined members)構(gòu)件中的任一個或它們兩者，設(shè)置低摩擦覆層以將在插入與包容花鍵構(gòu)件之間產(chǎn)生相對軸向移動必然導(dǎo)致的力的量減到最小。另外，設(shè)置低摩擦覆層以將在插入與包容花鍵構(gòu)件配合的花鍵之間不希望有的松度量減到最小。在花鍵構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)方向上出現(xiàn)的松度稱為游隙(backlash)，其中花鍵構(gòu)件中的一個可相對于另一個花鍵構(gòu)件旋轉(zhuǎn)。在花鍵構(gòu)件的軸向方向上出現(xiàn)的松度稱為不平(broken back)，其中花鍵構(gòu)件中的一個可相對于另一個花鍵構(gòu)件成懸臂角(cantilevered angle)延伸。
雖然根據(jù)已知方法制造的滑動套管接頭令人滿意地起作用，但發(fā)現(xiàn)，即使在已經(jīng)應(yīng)用了低摩擦材料的覆層之后，在構(gòu)成于滑動套管接頭的配合構(gòu)件上的相鄰花鍵之間仍然存在不希望有的大間隙，這些間隙可能是由于在插入構(gòu)件和包容構(gòu)件成形中的制造公差產(chǎn)生的，并會導(dǎo)致它們之間不希望有的游隙量和不平量。因而，希望提供一種制造滑動花鍵型滑動套管接頭的改進方法，該滑動套管接頭具有設(shè)置在花鍵元件中至少一個上的低摩擦材料的覆層，該覆層將花鍵構(gòu)件之間的游隙量和不平量減到最小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種制造用于滑動套管接頭中第一和第二花鍵構(gòu)件的改進方法。首先，提供其上具有第一多個花鍵的第一構(gòu)件和其上具有第二多個花鍵的第二構(gòu)件，第二多個花鍵限定一形狀。在第一構(gòu)件的第一多個花鍵上設(shè)置一如低摩擦材料的材料覆層。接著例如通過用數(shù)字花鍵量規(guī)(digital spline gauge)測量第二花鍵構(gòu)件上的第二多個花鍵的形狀。然后，例如通過用車床或外徑磨床，根據(jù)所測量的第二構(gòu)件第二多個花鍵的形狀使在第一構(gòu)件第一多個花鍵上設(shè)置的材料覆層形狀相符。從而，可以在第一與第二構(gòu)件的花鍵部分之間獲得精確的間距或間隙，以將所述花鍵部分之間的不平量減到最小。
熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在根據(jù)附圖閱讀下面優(yōu)選實施例的詳細說明時，將對本發(fā)明的各種目標(biāo)和優(yōu)點變得一目了然。


圖1是車輛傳動系系統(tǒng)的示意側(cè)面正視圖，該傳動系系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明方法制造的滑動套管接頭；圖2是圖1中所示滑動套管接頭的插入和包容花鍵構(gòu)件放大分解透視圖；圖3是圖2中所示插入和包容花鍵構(gòu)件的正面剖視圖，連同一裝置用于根據(jù)本發(fā)明方法的第一實施例測量包容花鍵構(gòu)件的內(nèi)表面和機加插入花鍵構(gòu)件的外表面；圖4是圖2中所示插入和包容花鍵構(gòu)件的正面剖視圖，連同一裝置用于根據(jù)本發(fā)明方法的第二實施例測量插入花鍵構(gòu)件的外表面和機加包容花鍵構(gòu)件的內(nèi)表面。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考附圖，圖1中示出根據(jù)本發(fā)明一般以10表示的車輛傳動系系統(tǒng)，所示的車輛傳動系系統(tǒng)10大部分是本領(lǐng)域中的傳統(tǒng)系統(tǒng)而且只是用來說明一個本發(fā)明可以使用的環(huán)境。因而，不要使本發(fā)明的范圍成為限制于供圖1中所示車輛傳動系系統(tǒng)10的具體結(jié)構(gòu)或供一般車輛傳動系系統(tǒng)使用。相反，如下面變得更加明顯，本發(fā)明為下述目的可以用于任何所需要的環(huán)境中。
所示的車輛傳動系系統(tǒng)10包括具有輸出軸(未示出)的變速器11，輸出軸通過傳動軸總成13連接到車軸總成12的輸入軸(未示出)上，變速器11和車軸總成12是本領(lǐng)域中的傳統(tǒng)組件。傳動軸總成13具有通過第一萬向節(jié)總成連接到變速器11輸出軸的第一端，第一萬向節(jié)總成一般以14表示，傳動軸總成13具有通過第二萬向節(jié)總成連接到車軸總成12輸入軸的第二端，第二萬向節(jié)總成一般以15表示。
所示的傳動軸總成13包括空心的圓柱形傳動軸管16和滑管軸(slip tube shaft)17，傳動軸管16具有與第一萬向節(jié)總成14相連的第一端和與滑管軸17第一端相連的第二端，滑管軸17的第二端構(gòu)成有或相反設(shè)置有多個外花鍵或插入花鍵17a?；茌S17的花鍵端17a延伸在滑動叉(slip roke)18的空心端部內(nèi)，該滑動叉18構(gòu)成第二萬向節(jié)總成15的一部分?；瑒硬?8的空心端部具有相應(yīng)的多個構(gòu)成于其中或相反設(shè)置在其中的內(nèi)花鍵或包容花鍵24(見圖2)，以本領(lǐng)域中眾所周知的方式，設(shè)置在滑管軸17上的外花鍵17a與設(shè)置在滑動叉18上的內(nèi)花鍵18a相配合，以起到滑動套管接頭的作用，其中在滑管軸17與滑動叉18之間設(shè)置旋轉(zhuǎn)驅(qū)動連接，同時適應(yīng)兩者之間有限量的相對軸向運動。
在本領(lǐng)域中眾所周知，不是設(shè)置在滑管軸17上的外花鍵17a，就是設(shè)置在滑動叉18上的內(nèi)花鍵18a(需要時，兩者都有)可以設(shè)有摩擦系數(shù)較低的材料覆層20。在圖3中所示的本發(fā)明第一實施例中，在滑管軸17的外花鍵17a上設(shè)置覆層20，在圖4中所示的本發(fā)明第二實施例中，在滑動叉18的內(nèi)花鍵18a上設(shè)置覆層20。覆層20可以由任何所需的材料構(gòu)成，并以任何所希望的方式應(yīng)用于滑管軸17的外花鍵17a或應(yīng)用于滑動叉18的內(nèi)花鍵18a上。
如上所述，設(shè)置低摩擦覆層20以將設(shè)在滑管軸17上的外花鍵17a與設(shè)置在包容叉形件18上的內(nèi)花鍵18a之間為達到相對軸向移動所必需的力的量減到最小。另外，低摩擦覆層20分別將在這些插入和包容花鍵構(gòu)件17與18相配合的花鍵17a與18a之間不希望有的松度量減到最小。如前所述，在插入和包容花鍵構(gòu)件17與18的旋轉(zhuǎn)方向上出現(xiàn)的松度稱為游隙，其中花鍵構(gòu)件中的一個可相對于另一個花鍵構(gòu)件旋轉(zhuǎn)。在花鍵構(gòu)件17與18軸向方向上出現(xiàn)的松度稱為不平，其中花鍵構(gòu)件中的一個可相對于另一個花鍵構(gòu)件成懸臂角延伸。
一般而言，本發(fā)明設(shè)想，對于每對配合構(gòu)成滑動套管接頭的插入和包容花鍵構(gòu)件17與18，將覆層20應(yīng)用于插入和包容花鍵構(gòu)件17與18中一個上的花鍵，并使該覆層20的形狀與插入和包容花鍵構(gòu)件17與18中另一個上的花鍵形狀相符。這通過測量無覆層花鍵的形狀和使在有覆層花鍵上設(shè)置的材料覆層形狀與所測量的無覆層花鍵的形狀相符得以實現(xiàn)。這樣，有覆層花鍵的形狀能精確地與無覆層花鍵的形狀相符，從而總是在它們之間形成預(yù)定的間隙，而不管制造公差引起的兩個花鍵構(gòu)件尺寸上的差異。因此，將插入與包容花鍵構(gòu)件17與18之間不希望有的不平減到最小。
圖3表示本發(fā)明的第一實施例，其中覆層設(shè)置在滑管軸17的外花鍵17a上?？刂破?1可以具體為任何能進行兩種基本操作的傳統(tǒng)裝置，如可編程控制器或微處理器。首先，控制器21測量滑動叉18的無覆層內(nèi)花鍵18a的形狀，其次，控制器21根據(jù)所測量的滑動叉18無覆層內(nèi)花鍵18a的形狀，使在滑管軸17有覆層外花鍵17a上設(shè)置的材料覆層20的形狀相符。
為了完成第一操作，控制器21可以設(shè)置有或連接到傳感器22上。傳感器22是本領(lǐng)域中的傳統(tǒng)器件，是用來代表能測量滑動叉18中任一個或全部內(nèi)花鍵18a的形狀的任何裝置。例如，傳感器22可以是傳統(tǒng)的數(shù)字花鍵量規(guī)。在所示實施例中，傳感器22測量限定其大直徑的滑動叉18內(nèi)花鍵18a的表面形狀，然而，傳感器22可用來測量滑動叉18內(nèi)花鍵18a的任何所需的一部分或多個部分。所示傳感器22將檢測的滑動叉18內(nèi)花鍵18a的表面形狀轉(zhuǎn)變成傳送給控制器21的電信號，然而，可以以任何所希望的方式或格式將檢測的滑動叉18內(nèi)花鍵18a的表面形狀傳送給控制器21。
為了完成第二操作，控制器21可以設(shè)置有或連接到整形裝置(reshaping device)23上。整形裝置是本領(lǐng)域中的傳統(tǒng)裝置，是用來代表能使在滑管軸17有覆層外花鍵17a上設(shè)置的材料覆層20與所測量的滑動叉18無覆層內(nèi)花鍵18a的形狀相符的任何裝置。例如，整形裝置可以是傳統(tǒng)的車床或外徑磨床。在所示實施例中，整形裝置23使限定其大直徑的滑管軸17外花鍵17a的表面上設(shè)置的覆層形狀相符。所示整形裝置23響應(yīng)所檢測的滑動叉18內(nèi)花鍵18a的大直徑表面，以去除覆層20的一些部分，使得該覆層20的形狀與所檢測的滑動叉18內(nèi)花鍵18a的大直徑表面相符。然而，可以以任何所希望的方式或格式使覆層20與所檢測的滑動叉18內(nèi)花鍵18a的形狀相符或在滑管軸17與滑動叉18之間形成任何所希望的間隙。
圖4表示本發(fā)明的第二實施例，其中在滑動叉18的內(nèi)花鍵18a上設(shè)置覆層?？刂破?1可以具體為任何能進行兩種基本操作的傳統(tǒng)裝置，如可編程控制器或微處理器。首先，控制器21測量滑管軸17無覆層外花鍵17a的形狀，其次，控制器21根據(jù)所測量的滑管軸17無覆層外花鍵17a的形狀使在滑動叉18有覆層內(nèi)花鍵18a上設(shè)置的材料覆層20形狀相符。
為了完成第一操作，控制器21可以設(shè)置有或連接到傳感器22上。傳感器22是本領(lǐng)域中的傳統(tǒng)器件，是用來代表能測量滑管軸17中任一個或全部外花鍵17a的形狀的任何裝置。例如，傳感器22可以是傳統(tǒng)的數(shù)字花鍵量規(guī)。在所示實施例中，傳感器22測量限定其大直徑的滑管軸17外花鍵17a的表面形狀。然而，傳感器22可用來測量滑管軸17外花鍵17a的任何所需的一部分或多個部分。所示傳感器22將檢測的滑管軸17外花鍵17a的表面形狀轉(zhuǎn)變成傳送給控制器21的電信號，然而，可以以任何所希望的方式或格式將檢測的滑管軸17外花鍵17a的表面形狀傳送給控制器21。
為了完成第二操作，控制器21可以設(shè)置有或連接到整形裝置23上。整形裝置是本領(lǐng)域中的傳統(tǒng)裝置，是用來代表能使在滑動叉18有覆層內(nèi)花鍵18a上設(shè)置的材料覆層20與所測量的滑管軸17無覆層外花鍵17a的形狀相符的任何裝置。例如，整形裝置可以是傳統(tǒng)的車床或內(nèi)徑磨床。在所示實施例中，整形裝置23使限定其大直徑的滑動叉18內(nèi)花鍵18a的表面上設(shè)置的覆層形狀相符。所示整形裝置23響應(yīng)所檢測的滑管軸17外花鍵17a的大直徑表面，以去除覆層20的一些部分，使得該覆層20的形狀與所檢測的滑管軸17外花鍵17a的大直徑表面相符。然而，可以以任何所希望的方式或格式使覆層20與所檢測的滑管軸17外花鍵17a的形狀相符或在滑管軸17與滑動叉18之間形成任何所希望的間隙。
根據(jù)專利法的規(guī)定，已經(jīng)在其優(yōu)選實施例中解釋和闡明了本發(fā)明的工作原理和模式，然而，必須懂得，在不背離本發(fā)明精神或范圍的情況下，可以不象具體解釋和闡明的那樣實施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種制造用于滑動套管接頭中第一和第二花鍵構(gòu)件的方法，包括下列步驟(a)提供其上具有第一多個花鍵的第一構(gòu)件；(b)提供其上具有第二多個花鍵的第二構(gòu)件，所述第二多個花鍵限定一形狀；(c)在第一構(gòu)件的第一多個花鍵上設(shè)置一材料覆層；(d)測量第二花鍵構(gòu)件上第二多個花鍵的形狀；和(e)根據(jù)所測量的第二構(gòu)件的第二多個花鍵的形狀，使在第一構(gòu)件的第一多個花鍵上設(shè)置的材料覆層形狀相符。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過提供其上具有第一多個外花鍵的第一構(gòu)件進行所述步驟(a)，和其中，通過提供其上具有第二多個內(nèi)花鍵的第二構(gòu)件進行所述步驟(b)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，通過測量限定其大直徑的第二構(gòu)件上第二多個花鍵的表面形狀進行所述步驟(d)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，通過使限定其大直徑的第一構(gòu)件第一多個花鍵的表面上設(shè)置的材料覆層形狀相符進行所述步驟(e)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過提供其上具有第一多個內(nèi)花鍵的第一構(gòu)件進行所述步驟(a)，和其中，通過提供其上具有第二多個外花鍵的第二構(gòu)件進行所述步驟(b)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，通過測量限定其大直徑的第二構(gòu)件上第二多個花鍵的表面形狀進行所述步驟(d)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，通過使限定其大直徑的第一構(gòu)件第一多個花鍵的表面上設(shè)置的材料覆層形狀相符進行所述步驟(e)。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過在第一構(gòu)件第一多個花鍵上設(shè)置低摩擦材料的覆層進行所述步驟(c)。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過提供用于產(chǎn)生信號的傳感器進行所述步驟(d)，所述信號代表第二花鍵構(gòu)件上第二多個花鍵的形狀，和其中，通過響應(yīng)來自傳感器的信號操作整形裝置使覆層的形狀相符進行所述步驟(e)。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過提供用于產(chǎn)生信號的數(shù)字花鍵量規(guī)進行所述步驟(d)，所述信號代表第二花鍵構(gòu)件上第二多個花鍵的形狀；和其中，通過響應(yīng)來自傳感器的信號操作車床使覆層的形狀相符進行所述步驟(e)。
全文摘要
通過下面的方法制造用于滑動套管接頭中的第一和第二花鍵構(gòu)件，首先提供其上具有第一多個花鍵的第一構(gòu)件和其上具有第二多個花鍵的第二構(gòu)件，第二多個花鍵限定一形狀，在第一構(gòu)件的第一多個花鍵上設(shè)置一如低摩擦材料的材料覆層，接著例如通過用數(shù)字花鍵量規(guī)測量第二花鍵構(gòu)件上的第二多個花鍵的形狀，然后，例如通過用車床，根據(jù)所測量的第二構(gòu)件第二多個花鍵的形狀使在第一構(gòu)件第一多個花鍵上設(shè)置的材料覆層形狀相符，從而，可以在第一與第二構(gòu)件的花鍵部分之間獲得精確的間距或間隙，以將所述花鍵部分之間的游隙量和不平量減到最小。
文檔編號F16D3/06GK1796811SQ20051013770
公開日2006年7月5日 申請日期2005年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月21日
發(fā)明者T·J·凱勒 申請人:達納公司