製造組合的傳動軸管和軸叉組件的方法
2023-05-26 21:32:11
專利名稱：製造組合的傳動軸管和軸叉組件的方法
技術領域：
本發明一般來說涉及傳動系系統，傳動系系統是將從旋旋轉動力源出來的旋轉動力傳遞給可旋轉的從動機構。特別地，本發明涉及一種製造組合的傳動軸管和軸叉組件的改進的方法，該組合的傳動軸管和軸叉組件用於這樣的傳動系系統中。
背景技術：
傳動系系統廣泛用於從動力源產生動力，並將該動力從動力源傳遞給從動機構。通常，動力源產生旋轉動力，這樣的旋轉動力從動力源被傳遞給可旋轉的從動機構。例如，在現在所使用的大多數陸地車輛中，發動機/變速箱組件產生旋轉動力，這樣的旋轉動力從發動機/變速箱總成的輸出軸通過傳動軸組件傳遞給車橋總成的輸入軸，這樣就可以可旋轉地驅動車輛的車輪。為了達到這個目的，典型的傳動軸組件包括一個中空的圓柱形傳動軸管，其具有一對管端配件，例如是一對管軸叉，可以前後端固定。管端配件的前部構成了前萬向節的一部分，前萬向節將發動機/變速箱總成的輸出軸連接到傳動軸管的前端。類似地，管端配件的後部構成了後萬向節的一部分，後萬向節將傳動軸管的後端連接到車橋總成的輸入軸。前後萬向節提供了一個可旋轉的傳動連接，通過傳動軸組件從發動機/變速箱組件的輸出軸到車橋總成的輸入軸，同時允許這三個軸的旋轉軸線之間存在一定量的角偏移。
如上所述，典型的傳動軸組件包括一個中空的圓柱形傳動軸管，其具有一對管端配件，例如一對管軸叉，可以前後端固定。通常，管軸叉是鍛造或鑄造形成的，並且通過焊接或粘接固定在傳動軸的端部。雖然這種方法很有效，但是最好能提供一種製造用於傳動系系統中的組合的傳動軸管和軸叉組件的改進方法，從而避免使用焊接或粘接方法。
發明內容
本發明涉及一種製造組合的傳動軸管和軸叉組件的改進方法，該組件例如可以用於車輛的傳動系系統中。首先，提供一個帶有第一端部、一個中間部分和一個第二端部的工件。工件可以具有不同的壁厚，例如第一端部和第二端部具有第一壁厚，而中間部分具有比第一壁厚厚的第二壁厚。如果需要的話，工件的中間部分可以有一個繞其圓周延伸的隆脊。此外，工件的中間部分還可以帶有很多突起。工件可以是中空的，通過液壓成型或電磁脈衝成型來製成所需的形狀。工件的中間部分，例如沿著圓周隆脊分開，以便提供一對傳動軸管和軸叉組合的組件。而且，可以去掉突起部分，從而在一對組合的傳動軸管和軸叉組件中的每個上提供很多開口。
當參照附圖進行閱讀的時候，本領域的普通技術人員從優選實施例的詳細描述中很容易理解本發明的各種目標和優點。
圖1是根據本發明第一實施例，用於製造組合的傳動軸管和軸叉組件的工件的透視圖。
圖2是類似圖1的透視圖，表示了完成初步變形步驟後的工件。
圖3是圖2所示的變形工件的剖視圖。
圖4是類似圖3的剖視圖，表示了在材料去除步驟完成後的工件，其構成了兩個組合的傳動軸管和軸叉組件。
圖5是圖4中所示的組合的傳動軸管和軸叉組件中一個的剖視圖，其從外部固定在花鍵部件上。
圖6是圖4中所示的組合的傳動軸管和軸叉組件中一個的剖視圖，其從內部固定在花鍵部件上。
圖7是圖4中所示的組合的傳動軸管和軸叉組件中一個的剖視圖，其從外部固定在凸緣部件上。
圖8是圖4中所示的組合的傳動軸管和軸叉組件中一個的剖視圖，其從內部固定在凸緣部件上。
圖9是一個工件的透視圖，該工件用於按照本發明所述方法的第二實施例形成組合的傳動軸管和軸叉組件。
圖10是類似圖9的透視圖，表示了完成初步變形工序後的工件。
圖11是圖10所表示的變形工件的剖視圖。
圖12是與圖11類似的剖視圖，表示了完成初步變形步驟後工件的另一種結構。
圖13是與圖12類似的步驟視圖，表示了一對穿過變形後的工件形成的開口和在這樣的嵌入物中的一對軸瓦。
圖14是與圖12類似的剖視圖，表示了一對穿過變形後的工件的軸瓦形開口。
具體實施例方式
參見附圖，在圖1中表示了一個工件，整體用10來表示，其用來按照本發明所述方法的第一實施例製造所述的組合的傳動軸管和軸叉組件。工件10本身在現有技術中是很常見的，通常為中空的圓柱形，並且一般具有均勻的壁厚。但是，工件10還可以是任何所需的形狀，並且其壁厚可以沿著長度方向變化，如同下面所描述的那樣。但是，工件10最好是金屬材料製成的，適合用各種公知的金屬變形技術，例如液壓成形、磁脈衝成形等等，使之發生變形。但是，工件10也可以是能用所需方法進行整形的任何所需材料形成的。
圖2表示的是工件10已經完成了初步變形工序將工件整形為所需的形狀。如圖所示，變形的工件10包括一個第一端部11、一個中間部分12和一個第二端部13。在所示的實施例中，雖然不是必須的，但是中間部分12比第一端部11和第二端部13尺寸稍微大一點。而且，在所示的實施例中，中間部分12的截面大致為矩形，而第一端部11和第二端部13的截面為圓形，雖然這樣也不是必須的。
工件10的中間部分12的變形最好是使得在其上有一個向外伸展的隆脊12a，雖然它不是必須的。在所示的實施例中，隆脊12a的截面大致為U形(見圖3)。但是，隆脊12a的截面可以是任意形狀。所示隆脊12a繞工件10的中間部分12整個圓周延伸。但是，隆脊12a不必繞著工件10的中間部分12的整個圓周延伸。或者，隆脊12a也可以是兩個或者更多不連續結構(未示出)，它們一起沿著工件10的中間部分12的部分或整個圓周延伸。而且，所示的隆脊12a在繞工件10的中間部分12周向延伸時大致為正弦曲線形。但是，隆脊12a在繞工件10的中間部分12周向延伸的時候可以是任何形狀。隆脊12a的作用將在下面進行解釋。
此外，工件10的中間部分12變形的方式還使得在其上還有很多向外伸展的突起12b。在所示的實施例中，突起12b每一個的截面大致為杯形(見圖3)。但是，突起12b的截面可以是任意形狀。在所示的實施例中，四個這樣的突起12b分成兩對相對設置，在工件10的矩形中間部分12的四個面的每一個上一個。但是，突起12b可以是任意多個，位於工件10的中間部分12的任意位置。突起12b的作用將在下面進行解釋。
在經過上述初步變形工序之後，工件10進入材料去除工序。在所示的實施例中，工件10的隆脊12a沿著兩條線13和14(見圖3)在正弦圓周上被切割。隆脊12a的切割可以通過任何所需的材料去除工序來完成，例如雷射切割或機加工切割。這樣切割的結果是，工件10被分成一對組合的傳動軸管和軸叉組件，在圖4中用20和30來表示。在兩條切割線13和14之間的材料的短帶可以作為廢料丟棄。或者，工件10的隆脊12a可以通過沿著一條線進行切割成形，這樣就不會產生廢料。類似地，每個突起12b也沿著線15(見圖3)切割，來去除例如圓形外部的部分。
上述材料去除工序所形成的第一組合的傳動軸管和軸叉組件20包括一個中空圓柱形端部21(由上述工件10的第一端部11所確定)和一個擴大軸叉部分22(由上述工件10的變形第二端部12所確定)。軸叉部分22具有一個在圓周上向外伸展的凸緣23，其可以加強強度和剛性，雖然這也不是必須的。一對軸叉臂24(只表示了一個)一般從軸叉部分22軸向向外伸展。每個軸叉臂24帶有一個穿過其中的開口，例如帶凸緣的開口25(每個開口25都是由上述工件10的突起12b的一部分確定)，這樣的帶凸緣的開口25最好是彼此共軸對準。類似地，上述材料去除工序所製造的第二組合的傳動軸管和軸叉組件30包括一個中空圓柱形端部31(由上述工件10的第二端部13所確定)和一個擴大軸叉部分32(由上述變形工件10的第二端部12所確定)。軸叉部分32具有一個在圓周上向外伸展的凸緣33，其可以加強強度和剛性，雖然這也不是必須的。一對軸叉臂34從軸叉部分32軸向向外伸展。每個軸叉臂34帶有一個穿過其中的開口，例如帶凸緣的開口35(每個開口35都是由上述工件10的突起12b的一部分確定)，這樣的帶凸緣的開口35最好是彼此共軸對準。
在它們以如上所述方式成形後，每個組合的傳動軸管和軸叉組件20和30都要進行一個或多個精加工操作來精確確定它們的形狀。完成之後，每個組合的傳動軸管和軸叉組件20和30都可以作為組合的傳統傳動軸管和軸叉組件。例如，兩個組合的傳動軸管和軸叉組件20和30可以通過傳統的萬向節十字頭(未示出)連接在一起，以便在它們之間提供兩個可以轉動傳動的傳動軸部分，這樣就可以在它們的旋轉軸線之間容許一定量的角偏移。一般來說，十字頭包括帶有四個向外伸展的圓柱形耳軸的一個中心體部分。耳軸定位在一個平面內，彼此成直角伸展。在每個耳軸的兩端都有一個中空的圓柱形的滾動軸承杯。滾針軸承或其他減輕摩擦結構可以用在耳軸的外圓周面和軸承杯的內圓周面之間，使得在萬向節工作過程中軸承杯能相對耳軸旋轉運動。被十字頭上的第一對對置的耳軸所支撐的軸承杯位於組合的第一傳動軸管和軸叉組件20的軸叉臂24上所形成的共線開口25中，而被十字頭上的第二對對置的耳軸所支撐的軸承杯位於第二組合的傳動軸管和軸叉組件30的軸叉臂34上所形成的共線開口35中。
或者，第一傳動軸管和軸叉組件20的中空圓柱形端部21可以連接到第二傳動軸管和軸叉組件30的中空圓柱形端部30上，來形成一個傳統的傳動軸組件，也就是在相反的兩端分別具有第一和第二軸叉的傳動軸管。第一傳動軸管和軸叉組件20和第二傳動軸管和軸叉組件30的中空圓柱形端部21和31可以分別通過任何所需的方式，例如焊接，固定在一起。或者第一傳動軸管和軸叉組件20和第二傳動軸管和軸叉組件30的中空圓柱形端部21和31可以分別帶有各自的花鍵部分，花鍵部分可以連接到圓柱形端部或者與圓柱形端部整體成型，這樣就可以在它們之間提供旋轉傳動連接，同時也容許相對軸向運動。
圖5是在圖4中表明的第二傳動軸管和軸叉組件30的剖視圖，一個花鍵部件例如一個花鍵短軸40，從外面固定在上面。短軸40通常是中空的，並且為圓柱形，上面有很多花鍵41。在所示的實施例中，花鍵41從短軸40的外表面向外伸展，這樣就構成了外花鍵部件。但是，花鍵41也可以從短軸40的內表面向內伸展，這樣就可以提供一個內花鍵部件。短軸40的端部42繞第二傳動軸管和軸叉組件30的中空圓柱形端部31的部分周向延伸，並且通過任何合適的裝置固定在上面。例如，短軸40的端部42可以通過磁脈衝焊接、傳統焊接(例如雷射焊接、電子束焊接等等)、粘接等方式連接到第二傳動軸管和軸叉組件30的中空圓柱形端部31上，以便提供一個傳統的滑叉或類似結構。
圖6是在圖4中表明的第二傳動軸管和軸叉組件30的剖視圖，一個花鍵部件例如一個花鍵短軸50，從裡面固定在上面。短軸50通常是中空的，並且為圓柱形，上面有很多花鍵51。在所示的實施例中，花鍵51從短軸50的外表面向外伸展，這樣就構成了外花鍵部件。但是，花鍵51也可以從短軸50的內表面向內伸展，這樣就可以提供一個內花鍵部件。短軸50的端部52在第二傳動軸管和軸叉組件30的中空圓柱形端部31的部分中周向延伸，並且通過任何合適的裝置固定在上面。例如，短軸50的端部52可以通過磁脈衝焊接、傳統焊接(例如雷射焊接、電子束焊接等等)、粘接等方式連接到第二傳動軸管和軸叉組件30的中空圓柱形端部31上，以便提供一個傳統的滑叉或類似結構。
圖7是在圖4中表明的第二傳動軸管和軸叉組件30的剖視圖，其從外面固定在一個凸緣部件例如一個法蘭盤60上面。法蘭盤60通常是扁平的圓形，穿過其形成很多開口61。在所示的實施例中，開口61通常軸向穿過法蘭盤60，但是這並不是必須的。法蘭盤60的一個端部62繞第二傳動軸管和軸叉組件30的中空圓柱形端部31的部分周向伸展，並且通過任何合適的裝置固定在上面。例如，法蘭盤60的端部62可以通過磁脈衝焊接、傳統焊接(例如雷射焊接、電子束焊接等等)、粘接等方式連接到第二傳動軸管和軸叉組合的組件30的中空圓柱形端部31上，以便提供一個傳統的滑叉或類似結構。
圖8是在圖4中表明的第二傳動軸管和軸叉組件30的截面正視圖，其從裡面固定在一個凸緣部件例如一個法蘭盤70上面。法蘭盤70通常是扁平的圓形，穿過其形成很多開口71。在所示的實施例中，開口71通常軸向穿過法蘭盤70，但是這並不是必須的。法蘭盤70的一個端部72繞第二傳動軸管和軸叉組件30的中空圓柱形端部31的部分周向伸展，並且通過任何合適的裝置固定在上面。例如，法蘭盤70的端部72可以通過磁脈衝焊接、傳統焊接(例如雷射焊接、電子束焊接等等)、粘接等方式連接到第二傳動軸管和軸叉組件30的中空圓柱形端部31上，以便提供一個傳統的滑叉或類似結構。
參照附圖9、10和11，其中示出了一個工件，用80來表示，它可以用來根據本發明方法的第二實施例形成傳動軸組件。工件80本身在現有技術中是很常見的，通常為中空的圓柱形。工件80由以端對端方式彼此相連的三個部分81、82和83構成。在所示的實施例中，三個部分81、82和83的外徑相同，這樣工件80的外徑在兩端之間就是相同的。但是，三個部分81、82和83的外徑也可以根據需要彼此不同。如下面所述，工件80第一部分81和第三部分83的壁厚都小於第二部分82的壁厚。但是，三個部分81、82和83的壁厚可以按照需要選擇相同或者不同。三個部分81、82和83可以通過任何傳統方法，例如焊接，固定在一起。但是最好工件80是金屬材料製造的，可以通過任何一種公知的金屬成型技術，例如液壓成型、電磁脈衝成型等等來成型。但是，工件80可以由能夠以所需手段進行整形的任何希望材料來製造。
圖10和11表示工件80經過初步變形工序以便得到所需形狀後的情況。如圖所示，變形後的工件80包括一個第一端部81、一個中間部分82和一個第二端部83。在所示的實施例中，中間部分82的尺寸稍微大於第一端部81和第二端部83，但是這不是必須的。而且，在所示的實施例中，中間部分82的截面大致為矩形，而第一端部81和第二端部83的截面形狀大致為圓形，但這也不是必須的。
工件80的中間部分82的變形最好是使得在其上有一個向外伸展的隆脊82a，但是它不是必須的。在所示的實施例中，隆脊82a的截面大致為U形(見圖11)。但是，隆脊82a的截面可以是任意形狀。所示隆脊82a是在工件80的中間部分82繞著整個圓周延伸的隆脊。但是，隆脊82a不需要繞著工件80的中間部分82整個延伸。可選擇地，隆脊82a也可以是兩個或者更多不連續結構(未示出)，它們一起繞著工件80的中間部分82的部分圓周或整個圓周延伸。而且，所示的隆脊82a大致為正弦曲線形狀繞著工件80的中間部分82周向延伸。但是，隆脊82a繞著工件80的中間部分82周向延伸的時候可以是任何形狀。
此外，工件80的中間部分82變形的方式還使得在其上還有很多向外伸展的突起82b。在所示的實施例中，每個突起82b的截面大致為杯形(見圖11)。但是，突起82b的截面可以是任何希望的形狀。在所示的實施例中，所示四個突起82b分成兩對相對設置，分別位於工件80的矩形中間部分82的四個面上。但是，突起82b可以是任意多個，位於工件80的中間部分82的任意位置。
在經過上述的初步變形工序之後，工件80進入材料去除工序。在所示的實施例中，工件80的隆脊82a沿著上述兩條線在正弦圓周上被切割。隆脊82a的切割可以通過任何所需的材料去除工序來完成，例如雷射切割或機加工切割。這樣切割的結果是，工件80就被分成一對組合的傳動軸管和軸叉組件，與圖4中組合的傳動軸管和軸叉組件20和30類似。類似地，每個突起82b也沿著上述的線切割，來去除例如圓形的外部部分。
圖12、13和14表示的是工件80』在完成初步變形工序之後的另一種結構。如圖12所示，變形工件80』與上述變形工件80類似，類似的附圖標記表示類似的部件。但是，在該實施例中，在工件80』的第二部分82上沒有突起82b。而是，如圖13所示，在工件80』的第二部分82上有很多開口84，它們的位置與工件80上的突起82b的位置相同。開口84可以用任何所需的工序來形成，例如可以是傳統的T鑽孔工序。在每個開口84中都有一個軸承襯套85來接納和支持萬向節十字頭的軸承杯，如上所述。或者，如圖14所示，在工件80』的第二部分82上有很多凸緣開口86，它們的位置與工件80上的突起82a的位置相同。凸緣開口86可以用任何所需的工序來形成，例如可以是傳統的流動鑽孔法。凸緣開口86可以直接接納和支持萬向節十字頭的軸承杯，如上所述。
根據專利法的規定，在本發明的優選實施例中已經對本發明工作的原理和方式進行了說明。但是，需要理解的是，在不背離本發明的精神或範圍的情況下，本發明在這些具體描述的實施方式之外也可以實施。
權利要求
1.一種製造組合的傳動軸管和軸叉組件的方法，包括以下步驟(a)提供帶有第一端部、中間部分和第二端部的工件；(b)分開工件的中間部分以提供一對組合的傳動軸管和軸叉組件。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於上述步驟(a)是這樣實現的，提供一個中空工件，通過液壓成型或電磁脈衝成型使工件變形，以使其具有第一端部、中間部分和第二端部。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於通過使工件的中間部分具有隆脊來完成上述步驟(a)；通過沿著隆脊分開工件的中間部分以提供一對組合的傳動軸管和軸叉組件來完成上述步驟(b)。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於通過使工件的中間部分具有多個突起來完成上述步驟(a)，上述步驟(b)包括去除突起部分以在一對組合的傳動軸管和軸叉組件中的每一個上都提供多個開口的步驟。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於還包括步驟(c)將花鍵部件和凸緣部件中的一個固定到一對組合的傳動軸管和軸叉組件中的一個上。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於上述步驟(a)這樣實現，將花鍵部件和凸緣部件中的一個從外面或者從裡面固定到一對組合的傳動軸管和軸叉組件中的一個上。
7.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟(b)還包括在一對組合的傳動軸管和軸叉組件中的每個上都形成多個開口，以及在每個開口中都設置一軸承襯套的步驟。
8.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟(b)還包括在一對組合的傳動軸管和軸叉組件中的每個上都形成多個凸緣開口的步驟。
9.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於通過提供一個具有不同壁厚的工件來完成步驟(a)。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於上述步驟(a)這樣實現，提供具有第一端部和第二端部以及中間部分的工件，該第一端部和第二端部具有第一壁厚，該中間部分具有大於第一壁厚的第二壁厚。
全文摘要
一種製造組合的傳動軸管和軸叉組件的方法，包括首先提供帶有第一端部、中間部分和第二部分的工件的初始步驟。工件可以具有不同的壁厚，例如第一端部和第二端部具有第一壁厚，而中間部分具有比第一壁厚厚的第二壁厚。如果需要的話，工件的中間部分的外圓周上還可以有一個隆脊。此外，工件的中間部分還可以帶有很多突起。工件可以是中空的，通過液壓成型或電磁脈衝成型來製成所需的形狀。工件的中間部分例如沿著圓周隆脊被分開，以提供一對傳動軸管和軸叉組合的組件。而且，可以去掉突起部分，以在一對組合的傳動軸管和軸叉組件中的每個上面提供多個開口。
文檔編號B21C37/16GK1576628SQ20041007664
公開日2005年2月9日 申請日期2004年6月30日 優先權日2003年7月1日
發明者羅伯特·D·杜蘭德, 納爾遜·華格納, 馬修·P·布萊克, 萊昂·W·瓦倫西克, 弗雷德裡克·J·馬勒 申請人:達納公司