用于汽車的傳動(dòng)系系統(tǒng)的萬向接頭組件的制作方法
【專利摘要】一種經(jīng)受高扭轉(zhuǎn)負(fù)載的用于汽車傳動(dòng)系組件的萬向接頭的利用模形成的整體式叉頭組件具有基本一致的厚度，包括杯形部分、與杯形部分的上部分整體結(jié)合和從其延伸的一對相對的凸片，以及一體的、向外變形的基本連續(xù)的唇部部分，該唇部部分從環(huán)形壁的上表面和凸片向外延伸，充分強(qiáng)化了叉頭組件，尤其是抵抗扭轉(zhuǎn)負(fù)載。在一個(gè)實(shí)施例中，杯形部分的上端包括鄰近凸片的凸片的相對側(cè)上的凹面弓形部分，使得杯形部分的上表面從凹入表面過渡到凸出表面，以強(qiáng)化叉頭。
【專利說明】用于汽車的傳動(dòng)系系統(tǒng)的萬向接頭組件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體上涉及用于車輛變速器的傳動(dòng)系系統(tǒng)。更具體而言，本發(fā)明涉及一種經(jīng)受高扭轉(zhuǎn)負(fù)載的傳動(dòng)系系統(tǒng)的萬向接頭構(gòu)件和通過沖壓來形成該萬向接頭構(gòu)件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)動(dòng)車輛的傳動(dòng)軸組件將來自于引擎和變速器的扭矩傳遞至驅(qū)動(dòng)車輪。傳動(dòng)軸組件改變功率流的方向、倍增扭矩，且允許兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪之間的不同速度。傳動(dòng)軸組件包括與彼此操作連通接合的多個(gè)構(gòu)件。這些構(gòu)件中的一個(gè)為萬向接頭，萬向接頭經(jīng)受在接頭處施加的通常大于2，000ft.1bs.的高扭轉(zhuǎn)負(fù)載。通常，萬向接頭包括一對分叉的叉頭或叉頭部分，該叉頭或叉頭部分固定到傳動(dòng)軸上且互連成十字形，以用于圍繞獨(dú)立的軸旋轉(zhuǎn)。該十字形包括四個(gè)正交的十字頭，其中相對的各對沿軸向?qū)?zhǔn)的十字頭安裝在形成于分叉的叉頭中的一對對準(zhǔn)的孔中。
[0003]通常，軸承杯固定在各個(gè)孔中，且軸承組件保持在軸承杯中，使得各個(gè)叉頭受支承，以用于相對于一對十字頭的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)。具有叉頭部分的各種常規(guī)的萬向接頭是車輛傳動(dòng)系領(lǐng)域中的技術(shù)人員已知的，且現(xiàn)今廣泛地用于汽車行業(yè)中。在授予Barnard的第
4,307, 833 號(hào)；授予 Ohya 的第 5, 601, 377 號(hào)；授予 Kostrzewa 的第 5, 622, 085 號(hào)；授予 Abe等的第5, 845, 394號(hào)；授予Barrett等的第6, 162, 126號(hào)；授予Wehner等的第6, 280, 335號(hào)；授予Kurecka等的第6, 336, 868號(hào)；授予Sahr的第6, 408, 708號(hào)；授予Harer等的第6，591,706號(hào)；以及授予Adams等的第6，736,021號(hào)美國專利中公開了這些萬向接頭。
[0004]例如，授予ohya的美國專利第5，601，377號(hào)教導(dǎo)了將方向盤的旋轉(zhuǎn)傳遞到轉(zhuǎn)向齒輪箱的汽車轉(zhuǎn)向柱。為了增加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的幾何布置的自由度，轉(zhuǎn)向柱具有通過萬向接頭與彼此連接的多個(gè)轉(zhuǎn)向軸。由授予Ohya的美國專利第5，601，377號(hào)教導(dǎo)的萬向接頭具有一對常規(guī)的叉頭和交叉部件。各個(gè)叉頭均具有底座部分和在叉頭的直徑方向上彼此相對且在叉頭的軸向方向上延伸的一對臂部分或凸片。各個(gè)臂部分均具有圓形的開口和與叉頭的軸向方向成平行關(guān)系延伸的側(cè)部。授予Ohya的美國專利第5，601，377號(hào)教導(dǎo)的叉頭連接到轉(zhuǎn)向軸上，且不經(jīng)受大量旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，例如，如連接到傳動(dòng)系的萬向接頭上的叉頭部分，且因此不認(rèn)為在傳動(dòng)系上使用是可行的。此外，該叉頭未包括用以在叉頭的旋轉(zhuǎn)期間防止臂部分的彎曲的任何種類的加強(qiáng)特征。
[0005]例如，授予Abe等的美國專利第5，845，394號(hào)教導(dǎo)了由金屬片材還料制造用于萬向接頭的具有兩個(gè)間隔開的凸片的叉頭部分的方法，以得到均勻厚度的叉頭部分。類似于由授予Ohya的前述美國專利第5，601，377號(hào)教導(dǎo)的叉頭，間隔開的凸片未加強(qiáng)來提供叉頭部分的結(jié)構(gòu)完整性。此外，所教導(dǎo)的叉頭連接到轉(zhuǎn)向軸上，且不經(jīng)受大量旋轉(zhuǎn)移動(dòng)(例如，如連接到傳動(dòng)系的萬向接頭上的叉頭部分)，以及因此，不認(rèn)為在傳動(dòng)系系統(tǒng)上使用是可行的。
[0006]為了減小振動(dòng)的影響和產(chǎn)生的噪音，制造商已經(jīng)使用了各種方法來構(gòu)建傳動(dòng)軸和連接到其上的萬向接頭。通常，現(xiàn)有技術(shù)的叉頭部分為鐵鑄件，以提供耐用性但難以平衡。[0007]現(xiàn)有技術(shù)也已經(jīng)提出了通過將U形叉頭部件螺栓連接到多個(gè)板(其中一個(gè)板包括軸，例如，如Narue等的美國專利第4，702，722號(hào)中公開的軸)上來制作用于汽車傳動(dòng)系系統(tǒng)的萬向接頭的叉頭。然而，如本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將理解的那樣，該叉頭組件的這些若干構(gòu)件的任何失準(zhǔn)都將導(dǎo)致振動(dòng)或構(gòu)件在組裝后可能變?yōu)槭?zhǔn)的。此外，該叉頭組件相對昂貴，尤其是在與本發(fā)明的改進(jìn)的萬向接頭相比時(shí)。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)還包括用于萬向節(jié)或等速接頭的叉頭組件的叉。美國專利第4，995，849號(hào)公開了用于轉(zhuǎn)向柱的萬向節(jié)，其通過沖壓金屬片材產(chǎn)生。然而，所公開的叉將不適于經(jīng)受高扭轉(zhuǎn)負(fù)載的汽車傳動(dòng)系組件的萬向接頭。
[0009]存在改進(jìn)萬向接頭和制造萬向接頭的方法的機(jī)會(huì)，其將減小叉頭部分的質(zhì)量，從而減小振動(dòng)的影響和產(chǎn)生的噪音，增加萬向接頭的結(jié)構(gòu)完整性，使其更容易平衡，且以低成本和高容量提高傳動(dòng)系應(yīng)用的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]一種用于汽車傳動(dòng)系系統(tǒng)的差速器組件，包括:變速器裝置、差速器裝置，以及在變速器裝置與差速器裝置之間延伸的至少一個(gè)傳動(dòng)軸。該傳動(dòng)軸與變速器裝置和差速器裝置存在操作連通。萬向接頭裝置圍繞縱軸線旋轉(zhuǎn)，且與變速器裝置和差速器裝置存在操作連通。本發(fā)明的萬向接頭裝置包括具有碟形或碗形部分的至少一個(gè)叉頭部分，該叉頭部分包括管狀或環(huán)形的側(cè)壁和一體的底座壁，該一體的底座壁可具有可穿過其間圍繞縱軸線旋轉(zhuǎn)的擴(kuò)大的中心開口。一對相對地間隔開的弓形凸耳部分或凸片與管狀側(cè)壁整體形成，且從側(cè)壁沿縱向延伸。本發(fā)明的叉頭還包括一對相對的同軸地對準(zhǔn)的環(huán)形套筒，該套筒整體由各個(gè)凸耳沖出且從凸耳延伸。本發(fā)明的整體式叉頭可通過沖壓具有基本均勻厚度的金屬板來形成。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的整體式叉頭的凸耳或凸片部分包括大體上杯形的部分，該杯形部分包括具有大于碗形部分的直徑的管狀部分或環(huán)形部分，以及與碗形部分一體的徑向部分。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，通過碗形部分的底座壁的擴(kuò)大的中心開口具有等于碗形部分的總直徑的至少百分之六十的直徑，從而充分減小叉頭的重量。此外，本實(shí)施例中，碗形部分具有連續(xù)的上端，且該上端包括從碗形部分沿徑向向外延伸的折疊的唇部部分。
[0011]連接器在叉頭之間延伸，將變速器裝置和差速器裝置中的至少一個(gè)機(jī)械接合到叉頭部分，從而限定前述操作連通。在萬向接頭圍繞縱軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，本發(fā)明的叉頭部分減小了連接到具有大體上相等的厚度的叉頭部分上的萬向接頭的振動(dòng)。
[0012]如本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將理解的那樣，用于本發(fā)明的汽車傳動(dòng)系組件的萬向接頭的叉頭組件經(jīng)受高扭轉(zhuǎn)負(fù)載，通常為大于2000英尺磅的扭轉(zhuǎn)負(fù)載。在典型應(yīng)用中，該扭轉(zhuǎn)負(fù)載可超過2，250英尺磅。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，叉頭組件通過沖壓一片高強(qiáng)度低合金(HSLA)鋼來形成。如本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將理解的那樣,沖壓HSLA片材作業(yè)使材料變硬，增加了大約30%的強(qiáng)度。沖壓操作還導(dǎo)致局部區(qū)域中的材料略微變薄，小于20%或小于大約 10% ο
[0013]在用于本申請中公開的本發(fā)明的汽車傳動(dòng)系組件的萬向接頭的利用模形成的整體式叉頭組件的新實(shí)施例中，該整體式叉頭組件包括具有環(huán)形壁的杯形部分(包括底座部分和上表面)，與具有上表面的杯形部分的環(huán)形部分的上表面整體結(jié)合和從其延伸的一對間隔開的相對的凸片或凸耳，以及一體的、向外變形的基本連續(xù)的唇部部分，該唇部部分大體從杯形部分的環(huán)形壁的上表面和凸片向外延伸，進(jìn)一步強(qiáng)化叉頭以抵抗扭轉(zhuǎn)負(fù)載。在公開的實(shí)施例中，杯形部分的環(huán)形壁的上表面包括鄰近凸片的凹面弓形部分，在向外變形的唇部部分處從凹入表面過渡到凸出表面，進(jìn)一步強(qiáng)化叉頭組件以抵抗扭轉(zhuǎn)負(fù)載。在該實(shí)施例中，整體式叉頭組件的凸片各包括相對的同軸地對準(zhǔn)的管狀套筒。
[0014]本發(fā)明的整體式叉頭組件優(yōu)選為具有小于10_的厚度，但取決于車輛的尺寸和扭矩需求，該厚度可從3mm, 4mm或5mm變化。在公開的實(shí)施例中,唇部完全圍繞凸片的上表面延伸，且延伸到凸片之間的環(huán)形壁的上表面和包括該上表面。唇部大體上向外橫向于凸片和環(huán)形壁的外表面延伸。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，唇部相對于凸片和環(huán)形壁的外表面以大約45度的角延伸。唇部具有足以加強(qiáng)叉頭以抵抗扭轉(zhuǎn)負(fù)載的長度。在公開的實(shí)施例中，唇部具有至少大約等于叉頭的厚度的長度。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，提供了用于萬向接頭的改進(jìn)的叉頭部分，該叉頭部分可由金屬片材沖壓而成，提供了現(xiàn)有技術(shù)中已知的汽車傳動(dòng)系組件的鑄鐵叉頭部分的重量輕的替代方案，這減小了振動(dòng)的影響和產(chǎn)生的噪音。
[0016]本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，提供了減小改進(jìn)的叉頭部分的質(zhì)量的改進(jìn)的叉頭部分，從而使其更容易平衡，且以低成本和高容量提高了傳動(dòng)系應(yīng)用的性能。
[0017]本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，提供了改進(jìn)的叉頭部分，其中各個(gè)間隔開的凸片均提供了中心軸線，其可具有從頭部到頸部傾斜的斜側(cè)壁，從而減小了施加到叉頭部分上的應(yīng)力，且防止間隔開的凸片在叉頭部分圍繞縱軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)彎曲。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，將容易地認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)橥ㄟ^參照以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)變得更好理解，在附圖中:
圖1示出了具有傳動(dòng)系系統(tǒng)的車架的立面視圖；
圖2為萬向接頭組件的分解視圖；
圖3為圖2中示出的萬向接頭組件的叉頭部分的透視圖；
圖4為圖3中示出的叉頭部分的橫截面視圖；
圖5為圖3中示出的叉頭部分的立面視圖；
圖6為激光焊接或旋轉(zhuǎn)焊接連接到各種直徑的傳動(dòng)軸上的圖3中示出的叉頭部分的側(cè)部和局部橫截面視圖；
圖7為圖6中示出的叉頭部分的端部視圖；
圖8為萬向接頭組件的叉頭部分的備選實(shí)施例的透視圖；
圖9為圖8中不出的叉頭部分的橫截面視圖；
圖10為圖8中示出的叉頭部分的端部視圖；以及
圖11為機(jī)械地連接到傳動(dòng)軸上的圖8中示出的叉頭部分的側(cè)部和局部橫截面視圖； 圖12為形成叉頭部分的級進(jìn)沖壓階段的頂部視圖；
圖13為本發(fā)明的整體式叉頭組件的另一個(gè)備選實(shí)施例的平面視圖；
圖14為圖13中示出的整體式叉頭組件的側(cè)視圖；
圖15為圖13和圖14中示出的整體式叉頭組件的端部視圖；圖16為圖13至圖15中示出的整體式叉頭組件的頂部視圖；
圖17為沿圖16中的視圖箭頭20-20的方向在圖13到圖16中示出的整體式叉頭組件的側(cè)部橫截面視圖；
圖18為圖13至圖17中示出的整體式叉頭組件的透視圖；以及 圖19為焊接到圖18中示出的凸緣部件上的整體式叉頭組件的側(cè)部橫截面視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]參照圖1，大體在10處示出的機(jī)動(dòng)車輛底盤包括框架12和傳動(dòng)系機(jī)構(gòu)。傳動(dòng)系機(jī)構(gòu)包括變速器組件14、差速器組件16，以及大體在18處指出的兩個(gè)萬向接頭，該萬向接頭18在變速器組件14與差速器組件16之間延伸，在其間呈現(xiàn)操作連通。萬向接頭18在其操作模式期間圍繞縱軸線A旋轉(zhuǎn)。如圖2中更好地示出的那樣，萬向接頭18包括具有一對叉頭的第一傳動(dòng)軸19和第二傳動(dòng)軸20，例如，第一叉頭24和第二叉頭26。第一叉頭24附接于第一傳動(dòng)軸19上，而第二叉頭或叉頭部分26附接于第二傳動(dòng)軸20上。
[0020]大體在28處示出的連接器或十字形組件使第一叉頭24和第二叉頭26互連。十字形組件28包括大體在30處指出的交叉部件，該十字形組件28具有中心轂32和一對第一^h字頭34和36，以及一對第二十字頭38和40。第一^h字頭34和36相對于第二十字頭38和40正交，其中所有的十字頭34，36，38和40都排列在共同平面內(nèi)。第一^h字頭34和36為圓柱形，且適用于插入第一叉頭24中。同樣，第二十字頭38和40為圓柱形，且適用于插入第二叉頭26中。十字形組件28和第一叉頭24是差速器領(lǐng)域中的技術(shù)人員已知的，且沒有更詳細(xì)描述和/或示出。
[0021]參照圖3到圖7，在更詳細(xì)地示出了第二叉頭26，顯示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。第二叉頭26連接到第二傳動(dòng)軸20的各個(gè)末端上，且提供了大體在42處指出的內(nèi)表面和大體在44處指出的外表面。第二叉`頭26提供了在內(nèi)表面42與外表面44之間限定的大體上相等的厚度。第二叉頭26的杯部分或碟46包括截頭圓錐形構(gòu)造。該杯部分46具有由上部環(huán)形壁52限定的底部或底座50。
[0022]一對間隔開的凸片58和60分別從環(huán)形壁52向外延伸到頭部62，64。斜側(cè)壁66和68使各個(gè)頭部62和64與環(huán)形壁52互連，以限定大體在70處指出的各個(gè)間隔開的凸片58和60的頸部。各個(gè)斜側(cè)壁66和68提供在軸線A與各個(gè)斜側(cè)壁66和68之間限定的銳角。各個(gè)間隔開的凸片58和60均包括開口 72。作為優(yōu)選，開口 72的直徑等于開口 72與杯部分46的底部或底座50之間限定的距離。間隔開的凸片58和60相對于彼此沿直徑方向定向。各個(gè)間隔開的凸片58和60包括與開口 72整體結(jié)合和外接開口 72的環(huán)形套筒74。該環(huán)形套筒74從第二叉頭26的內(nèi)表面42向外延伸。環(huán)形套筒74以差速器領(lǐng)域中的技術(shù)人員已知的方式提供與十字形組件28的一對第一^h字頭34，36或第二十字頭38，40的機(jī)械接合。此外，環(huán)形套筒74提供附加的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，以用于將十字形組件28的成對的第一十字頭34，36或第二十字頭38，40鎖定在間隔開的凸片58和60內(nèi)，和鎖定在間隔開的凸片58與60之間。
[0023]多個(gè)凹口 78和80限定在環(huán)形壁52中。一對相對地間隔開的耳片82和84限定在各個(gè)凹口 78和80之間。各個(gè)間隔開的耳片82和84終止于折疊的唇部部分86，以強(qiáng)化該切削區(qū)域中的第二叉頭26。一對凹部90和92形成于各個(gè)間隔開的凸片58和60中。各個(gè)凹部90和92均為凹入彎曲的，以限定從叉頭部分的外表面44看的腔和從內(nèi)表面42看的斜面構(gòu)造。各個(gè)凹部90和92均從各個(gè)間隔開的凸片58或60延伸到杯部分46的底部或底座50，其中各個(gè)所述凹部90和92形成于環(huán)形套筒74下方。凹部90和92設(shè)計(jì)成用以強(qiáng)化間隔開的凸片58和60。
[0024]參照圖6，叉頭部分26通過焊接連接到各種直徑的第一傳動(dòng)軸19或第二傳動(dòng)軸20上，它們的直徑可分別從3’’變到3.5’’。作為優(yōu)選，使用激光焊接來連接。激光焊接使用放大光作為源，以產(chǎn)生焊縫，即，光的特定波長來完成焊接過程。作為高產(chǎn)量的焊接過程，激光焊接以最小的熱影響區(qū)產(chǎn)生深度穿透焊接，且具有焊接不相似的金屬同時(shí)產(chǎn)生很低熱的優(yōu)點(diǎn)。對于制造本發(fā)明的構(gòu)想，激光焊接更快、更清潔且成本效益更合算。
[0025]作為備選，叉頭部分26和傳動(dòng)軸19或20可通過旋轉(zhuǎn)焊接或摩擦焊接來連接。旋轉(zhuǎn)焊接或摩擦焊接使用由叉頭部分26與傳動(dòng)軸19或20之間限定的接頭線處的旋轉(zhuǎn)摩擦生成的熱來將它們焊接在一起。機(jī)器(未示出)在旋轉(zhuǎn)一個(gè)零件(例如，叉頭部分26)時(shí)，抵靠其靜止的定位配對物(例如，傳動(dòng)軸19或20)沿軸向施加壓力，且產(chǎn)生的摩擦生成將零件熔在一起的熱。本發(fā)明中使用的旋轉(zhuǎn)焊接工藝的優(yōu)點(diǎn)包括，高質(zhì)量的永久接頭、氣密性密封、較低的設(shè)備成本、組裝簡便、高能效操作、不需要通風(fēng)、即刻裝卸、其它零件的包封、遠(yuǎn)場焊接能力，以及沒有附加的材料需求。然而，本發(fā)明的叉頭26的恒定厚度允許使用現(xiàn)有技術(shù)的鑄造叉頭不可利用的MIG焊接或等同方式。
[0026]第二叉頭26包括大體在圖8到圖11中的100處示出的第一備選實(shí)施例。第二叉頭100提供了限定在大體在102處指出的內(nèi)表面與大體在104指出的外表面之間的大體上相等的厚度。第二叉頭100的杯部分或碟106包括截頭圓錐形構(gòu)造。杯部分106具有由環(huán)形壁110限定的、且形成杯部分106的底部或底座。頸部112從環(huán)形壁110向外延伸。頸部112具有大小確定成用以收納傳動(dòng)軸20的直徑。
[0027]如圖10和圖11中更好地示出的那樣，多個(gè)周向地間隔開的母連接器116限定在頸部112中，以機(jī)械地接合第二傳動(dòng)軸20。多個(gè)公連接器或突起118限定在傳動(dòng)軸20的內(nèi)表面中。傳動(dòng)軸20的公連接器118機(jī)械地接合第二叉頭100的母連接器116，從而防止萬向接頭18圍繞縱軸線A旋轉(zhuǎn)期間第二叉頭100的縱向移動(dòng)和側(cè)向移動(dòng)，這減小了連接到第二叉頭100上的萬向接頭18的振動(dòng)。
[0028]一對間隔開的凸片120和122從杯部分106向外延伸。各個(gè)間隔開的凸片120和122均提供開口 124。間隔開的凸片120和122相對于彼此沿直徑方向定向。各個(gè)間隔開的凸片120和122均包括與開口 124整體結(jié)合和外接開口 124的環(huán)形套筒126。各個(gè)間隔開的凸片120和122均包括相對于縱軸線A偏斜的側(cè)壁128和130。如圖8和圖10中所示，碟106和各個(gè)斜側(cè)壁128和130由扇形轉(zhuǎn)角互連。作為備選，碟106和各個(gè)斜側(cè)壁128和130由本發(fā)明中未示出的非扇形轉(zhuǎn)角互連。環(huán)形套筒126從第二叉頭100的內(nèi)表面102向外延伸。環(huán)形套筒126以差速器領(lǐng)域中的技術(shù)人員已知的方式提供了與十字形組件28的一對第一十字頭34，36或第二十字頭38，40的機(jī)械接合。此外，環(huán)形套筒126提供附加的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，以用于將十字形組件28的成對的第一十字頭34，36或第二十字頭38，40鎖定在間隔開的凸片120和122內(nèi)，和鎖定在間隔開的凸片120與122之間。多個(gè)凹口 132和134限定在杯部分104中。
[0029]一對相對地間隔開的耳片136和138限定在各個(gè)凹口 132和134中的每一個(gè)之間。各個(gè)間隔開的耳片136和138終止于折疊的唇部部分140中，以強(qiáng)化在該切削區(qū)域中的第二叉頭100。大體在142處指出的凹入件或類肌件(muscle)在各個(gè)間隔開的凸片120和122中變形，以用于強(qiáng)化間隔開的凸片120和122。類肌件142通過沖壓第二叉頭100的外表面104來形成，以形成凹入彎曲的腔，從內(nèi)表面102看，該腔延伸到角撐板142的凸出彎曲部分。作為優(yōu)選，角撐板142提供從第二叉頭100的外表面104看的三角形構(gòu)造和從內(nèi)表面102看的斜面三角形構(gòu)造。
[0030]叉頭部分26和100由大體在圖12中的150處示出的級進(jìn)沖壓形成，該級進(jìn)沖壓區(qū)別于機(jī)加工(通過除去材料來使金屬成形(鉆孔、鋸切、研磨、車削、磨削等))，且區(qū)別于鑄造(其中將熔融狀態(tài)的金屬注入模具，其凝固時(shí)保持模具的形狀)。級進(jìn)沖壓150為金屬制造工藝，該工藝可涵蓋隨著金屬原材料、金屬條從卷盤(未示出)展開、由自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)(未示出)供給而沖孔、壓花、彎曲和改變大體上在152處指出的金屬原材料、金屬條的若干其它方式。如以下進(jìn)一步論述的那樣，自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)沿級進(jìn)方向154推動(dòng)金屬條152穿過級進(jìn)沖壓150的所有站或臺(tái)。各個(gè)站執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)操作，直到形成成品(如，叉頭部分26或100)。這些操作由級進(jìn)沖壓模(未示出)執(zhí)行。級進(jìn)沖壓模放置在往復(fù)式?jīng)_壓機(jī)中(未示出)。在往復(fù)式?jīng)_壓機(jī)向上移動(dòng)時(shí)，級進(jìn)沖壓模開啟。當(dāng)往復(fù)式?jīng)_壓機(jī)向下移動(dòng)時(shí)，級進(jìn)沖壓模閉合。
[0031]如圖12中更好地示出的那樣，當(dāng)沖壓機(jī)開啟時(shí)，通過使自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)沿級進(jìn)方向154推動(dòng)金屬條152來將金屬條152進(jìn)料到?jīng)_壓機(jī)中。當(dāng)沖壓機(jī)閉合時(shí)，級進(jìn)沖壓模在原材料、級進(jìn)沖壓模上執(zhí)行作業(yè)，如，沖切叉頭部分的輪廓156，其包括前述間隔開的凸片和叉頭部分的底部。在級進(jìn)沖壓150進(jìn)行時(shí)，開口 72，124在各個(gè)間隔開的凸片中被沖切，且叉頭部分的底部沖壓或變形成前述的碟。在自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)沿級進(jìn)方向154推動(dòng)金屬條152時(shí)，間隔開的凸片彎曲成以大致垂直于叉頭部分的底部延伸。在金屬條152沿級進(jìn)方向154進(jìn)料時(shí)，按鈕部件160插入間隔開的凸片之間，以在一對相對的模部件162和164定向成用以形成環(huán)形套筒74或126時(shí)提供對間隔開的凸片的支承。相對的模部件162和164的機(jī)械方面是沖壓領(lǐng)域中的技術(shù)人員已知的。相應(yīng)的相對的模部件162和164的一對滑動(dòng)機(jī)構(gòu)166和168終止于壓模170和172中。各個(gè)壓模170和172的直徑均大于開口 72，124的直徑，以便于在滑動(dòng)機(jī)構(gòu)166和168沿相應(yīng)的沖切方向172和174朝彼此移動(dòng)時(shí)沖壓環(huán)形套筒74，126，因?yàn)閴耗?70和172迫使開口 72，124周圍的金屬進(jìn)入環(huán)形套筒74和126中。級進(jìn)沖壓150的最后階段將成品(即，叉頭部分26和100)與傳送板或傳送鏈板178分離開。傳送板或傳送鏈板178與在之前的操作中被沖切掉的金屬一起當(dāng)作廢棄金屬處理。
[0032]如上文闡明的那樣，本發(fā)明的整體式叉頭的若干實(shí)施例可通過沖壓HSLA鋼片材來形成。高強(qiáng)度鋼通常通過硬化作業(yè)在沖壓操作中進(jìn)一步強(qiáng)化了高達(dá)30%。片材和生成的整體式叉頭的厚度將取決于應(yīng)用，但取決于車輛的大小和扭矩需求，優(yōu)選為小于10_，通常為3mm、4mm或5mm。在典型應(yīng)用中，HSLA鋼片材在沖壓操作期間將在一些限定區(qū)域中略微變薄10%以下。HSLA鋼片材具有60ksi的強(qiáng)度，但由于硬化作業(yè)，該硬化作業(yè)將強(qiáng)度增大到大約90ksi。
[0033]圖13至圖17示出了用于本發(fā)明的汽車傳動(dòng)系組件的萬向接頭的利用模形成的整體式叉頭組件的另一個(gè)新實(shí)施例。整體式叉頭組件200的該新實(shí)施例已經(jīng)由下文所述的一體的、向外變形的基本連續(xù)的唇部部分進(jìn)一步強(qiáng)化。[0034]圖13到圖19中示出的利用模形成的叉頭組件200包括具有環(huán)形壁204的杯形部分202。在該實(shí)施例中，如圖17中最佳地示出的那樣，環(huán)形壁204包括由向外延伸的弓形部分208將其與下部分204分離的上部分206。叉頭組件200還包括與環(huán)形壁204的上部分206整體結(jié)合且從其延伸的一對相對的凸片或凸耳210。如上文所述，該改進(jìn)的實(shí)施例優(yōu)選為包括與凸片210的外表面和環(huán)形壁204的上部分206整體形成的一體的、向外變形的唇部部分。在公開的實(shí)施例中，一體的唇部部分212在凸片210的上部分周圍為連續(xù)的，且延伸到環(huán)形壁204的上部分206和圍繞環(huán)形壁204的上部分206延伸。在公開的實(shí)施例中，向外變形的唇部部分為連續(xù)的；然而，取決于應(yīng)用，該唇部可在預(yù)定的位置處中斷。在優(yōu)選實(shí)施例中，變形的唇部部分為基本連續(xù)的，顯著地改善了本發(fā)明的利用模形成的叉頭組件的扭矩抵抗力和強(qiáng)度。此外，在公開的實(shí)施例中，環(huán)形壁204的上部分206包括鄰近如圖13中所示的凸片部分的凹面弓形部分214，且基本連續(xù)的唇部部分212圍繞如圖13和圖14中最佳地示出的凹面弓形部分214延伸。此外，變形的唇部部分212大體上向外橫向于環(huán)形壁204的上部分206的外表面和凸片210的外表面延伸；然而,在公開的實(shí)施例中，如圖17中最佳地示出的那樣，向外變形的唇部部分212以大約45度的角延伸到凸片210的外表面和環(huán)形壁204的上部分206。如前文所述，向外變形的唇部部分212的目的在于強(qiáng)化利用模形成的叉頭組件，尤其是經(jīng)受高扭轉(zhuǎn)負(fù)載的用于汽車傳動(dòng)系組件的萬向接頭，且因此該角可從大約45度變到幾乎垂直。凹面弓形部分216進(jìn)一步強(qiáng)化了利用模形成的整體式叉頭組件。
[0035]在公開的實(shí)施例中，凸片210大體上為平面的，且包括整體沖出的管狀環(huán)形套筒216。該套筒216用以收納圖2中示出的十字形組件28的十字頭34，36，以組裝在經(jīng)受高扭轉(zhuǎn)負(fù)載的汽車傳動(dòng)系組件的萬向接頭中。管狀套筒216具有光滑的圓柱形內(nèi)表面218，以樞轉(zhuǎn)地收納如圖2中所示的十字形組件28的十字頭34和36。如圖16中最佳地示出的那樣，本發(fā)明的利用模形成的叉頭組件包括具有大體上圓柱形的開口 222和定位槽口 224的端壁220。如本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將理解的那樣，包括圓柱形開口 222和定位槽口 224的端壁220的構(gòu)造將取決于本發(fā)明的利用模形成的整體式叉頭組件的應(yīng)用。
[0036]如上文闡述的那樣，本發(fā)明的利用模形成的整體式叉頭組件200優(yōu)選為通過沖壓金屬片材來形成，優(yōu)選為鋼，而最優(yōu)選為HSLA鋼。該片材的厚度也將取決于應(yīng)用，且可從3mm到5mm或更大,但優(yōu)選為小于10mm。如本領(lǐng)域中的技術(shù)人員還將理解的那樣,整體式叉頭組件的強(qiáng)度在沖壓操作期間由硬化作業(yè)增大，或比在沖壓期間進(jìn)入的母片材料的強(qiáng)度增大了大約30%。由于本發(fā)明的利用模形成的整體式叉頭組件通過沖壓來形成，故叉頭組件200的總的厚度為基本一致的。然而，由于金屬片材在沖壓期間變薄，故總的厚度變化小于20%，或更優(yōu)選為小于大約10%。如本領(lǐng)域中的技術(shù)人員還將理解的那樣，用于汽車傳動(dòng)系組件的萬向接頭的利用模形成的整體式叉頭組件經(jīng)受高扭轉(zhuǎn)負(fù)載，通常為大約2，250 ftlbs.，且因此本行業(yè)主要依賴于鑄造叉頭組件用于該應(yīng)用。如上文闡述的那樣，基本連續(xù)的向外變形的唇部212和凹面弓形部分214(其中，環(huán)形壁從凹入表面過渡到凸出表面)實(shí)質(zhì)地強(qiáng)化了本發(fā)明的利用模形成的整體式叉頭組件，尤其對抗扭轉(zhuǎn)負(fù)載。因此，用于汽車傳動(dòng)系組件的利用模形成的整體式叉頭組件實(shí)質(zhì)地減小了叉頭組件的重量，這是汽車行業(yè)的重要目標(biāo)。
[0037]本發(fā)明的利用模形成的整體式叉頭組件的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，連接器凸緣可直接焊接到叉頭組件的環(huán)形壁上。如圖18中所示，連接器凸緣226具有多個(gè)沿周向間隔開的徑向凸耳228，各個(gè)凸耳228都具有穿過其間的孔口。連接器凸緣226還包括中心的圓柱形開口232，該開口 232緊密地收納本發(fā)明的利用模形成的整體式叉頭組件200的該實(shí)施例的環(huán)形壁204的外表面。然后，可通過如圖19中的234處示出的焊接或其它適合的方式將連接器凸緣226永久地附接于利用模形成的整體式叉頭組件上。
[0038]盡管已經(jīng)參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將理解的是，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可進(jìn)行各種變化，且相等物可用于替代本發(fā)明的元件。此夕卜，在不脫離本發(fā)明的基本范圍的情況下，可進(jìn)行許多變型，以使特定的情形或材料適應(yīng)本發(fā)明教導(dǎo)的內(nèi)容。因此，本發(fā)明不旨在限于公開為所構(gòu)想的用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式的特定實(shí)施例，而是本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求的范圍的所有實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種經(jīng)受高扭轉(zhuǎn)負(fù)載的用于汽車傳動(dòng)系組件的萬向接頭的利用模形成的叉頭組件，所述叉頭組件具有基本一致的厚度，所述叉頭組件包括: 具有環(huán)形壁的杯形部分，所述杯形部分包括底座部分和上表面； 一對間隔開的相對的凸片，所述凸片與具有所述環(huán)形壁的上表面的所述杯形部分的所述環(huán)形部分的上表面整體結(jié)合且從其延伸；以及 一體的、向外變形的基本連續(xù)的唇部部分，所述唇部部分大體上垂直于所述杯形部分的所述環(huán)形壁的所述上表面和所述凸片延伸，充分強(qiáng)化了所述叉頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用模形成的整體式叉頭組件，其特征在于，所述凸片各包括相對的同軸地對準(zhǔn)的管狀套筒，所述管狀套筒從所述凸片的表面突出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用模形成的整體式叉頭組件，其特征在于，所述整體式叉頭組件具有小于IOmm的厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用模形成的整體式叉頭組件，其特征在于，所述叉頭的總厚度的變化小于20%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用模形成的整體式叉頭組件，其特征在于，所述叉頭組件通過沖壓由高強(qiáng)度低合金鋼片材整體地形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所 述的利用模形成的整體式叉頭組件，其特征在于，所述片材的強(qiáng)度在沖壓期間增大了至少20%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用模形成的整體式叉頭組件，其特征在于，所述唇部部分延伸足以實(shí)質(zhì)地強(qiáng)化所述叉頭組件以抵抗扭轉(zhuǎn)負(fù)載的距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用模形成的整體式叉頭組件，其特征在于，所述唇部具有至少大約等于所述叉頭組件的厚度的長度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用模形成的整體式叉頭組件，其特征在于，所述唇部相對于所述凸片和環(huán)形壁的外表面以大約45度的角延伸。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用模形成的整體式叉頭組件，其特征在于，所述唇部完全圍繞所述凸片的上表面延伸，且延伸到所述凸片之間的所述環(huán)形壁的上表面且包括所述凸片之間的所述環(huán)形壁的上表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用模形成的整體式叉頭組件，其特征在于，在所述環(huán)形壁的上表面與所述凸片之間存在凹面弓形部分，所述凹面弓形部分在所述唇部部分處從凹入表面過渡至凸出表面。
12.—種經(jīng)受高扭轉(zhuǎn)負(fù)載的用于汽車傳動(dòng)系組件的萬向接頭的利用模形成的整體式叉頭組件，所述叉頭組件具有基本一致的厚度，所述叉頭組件包括: 具有環(huán)形壁的杯形部分，所述杯形部分包括底座部分和上表面； 一對間隔開的相對的凸片，所述凸片與具有上表面的所述杯形部分的所述環(huán)形部分的上表面整體結(jié)合且從其延伸； 一體的、向外變形的基本連續(xù)的唇部部分，所述唇部部分從所述杯形部分的環(huán)形壁的上表面和所述凸片延伸，充分強(qiáng)化了所述叉頭組件；以及 在所述環(huán)形壁的上表面與所述凸片之間的凹面弓形部分，所述凹面弓形部分在所述唇部部分處從凹入表面過渡到凸出表面，進(jìn)一步強(qiáng)化了所述叉頭組件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的利用模形成的整體式叉頭組件，其特征在于，所述凸片各包括相對的同軸地對準(zhǔn)的向內(nèi)延伸的管狀套筒。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的利用模形成的整體式叉頭組件，其特征在于，所述叉頭組件具有小于IOmm的厚度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的利用模形成的整體式叉頭組件，其特征在于，所述叉頭組件的總的厚度的變化小于20%。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的利用模形成的整體式叉頭組件，其特征在于，所述唇部完全圍繞所述凸片的上表面延伸，延伸到所述凸片之間的環(huán)形壁的上表面和包括所述凸片之間的環(huán)形壁的上表面，形 成連續(xù)的唇部部分。
【文檔編號(hào)】F16D3/16GK103534502SQ201180067787
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日:2010年12月17日
【發(fā)明者】J.蘇巴, H.弗拉金, R.D.庫欽斯基 申請人:龍喬有限責(zé)任公司