远端手动传动轴中心轴承高度调节机构的制作方法

远端手动传动轴中心轴承高度调节机构的制作方法
【专利摘要】用于车辆传动轴的手动高度调节机构（MHAM），包括配置为附接于传动轴和车辆横梁的可移动托架总成；以及相对于可移动托架总成远距离地安置的用户输入装置，其配置为控制所述可移动托架总成。
【专利说明】远端手动传动轴中心轴承高度调节机构
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及用于车辆传动轴的高度调节机构。
【背景技术】
[0002]车辆传动轴将变速器连接至远处的轮轴。这通常出现在后轮驱动(RWD)和全轮驱动(AWD)车辆中。在正常驾驶过程中，传动轴可以相对于车辆车架垂直移动。例如，如图1和图2中所示，传动轴前部的角度配置根据车辆的负载条件在不同的方向上更迭。然而，传动轴部件被设计用于在优选的角度范围内操作。许多带有后轮或全轮驱动系统的车辆被设计用于标准的有效负载，以便传动轴成角度地布置在优选位置。已知的悬挂缓冲或性能特征也对此有影响。超出设计标准的角度波动可能产生令人讨厌的车辆震动。
[0003]某些车辆——例如轻运货车——具有安装在车辆车架上的带有中心轴承支架的组合动力传动系统(mult1-piece drivelines)。传动轴用万向接头分节成较短的管。传动轴的最后端部分的角度随轮轴高度和中心轴承高度变化，如图1至3所示。
[0004]在本行业中，几种类型的角度起伏减缓方案被用来在不同操作条件下管理连接角度。这些方法包括:(i)在悬挂交界面给轮轴加垫片；(ii)提供多个中心轴承托架规格和适配器，用于调节到特定的发动机、变速器和轮轴组合的高度；(iii)提供维修时可使用的可调节托架；或(^)提供有动力装置的中心轴承托架或适配器用于调节高度。例如，名称为“带有位置可变的传动轴总成的中心轴承的机动车辆”的第4，966，251号美国专利，讨论了一种根据车辆操作条件通过电动伺服阀控制的气动调节器。名称为“电控制的可调节高度的轴承支架托架”的第6，345，680美国专利公开了一种驱动轴承支架调节的电动机。这些电动系统的性能局限于已知的轮轴-悬挂行程的有限调整范围。此外，电驱动系统的实施和维护相对昂贵，因此增加了车辆制造和维修的整体上的复杂性和成本。
[0005]给传动轴加垫片不允许传动轴位置的实时或自动调节，并且加垫片受限于已知的轮轴-悬挂行程的调整范围。例如，现今的传动轴位置可定制为适合特定用户的已知的负载条件。但是，当车辆超出定制使用的范围被操作时，预先设定的传动轴位置不太有效。
[0006]最后，用在维护或保养应用中的用于传动轴的可调节托架允许通过接近车辆底部进行调节；但是，这对于大部分用户是难于接近的。
[0007]因此，用于车辆传动轴的易于使用的手动高度调节机构是令人期待的。

【发明内容】

[0008]本发明致力于解决上述一个或多个问题。其他特征和/或优点通过下述说明将变
得明显。
[0009]本发明的一个优点在于向车辆提供一种易于使用的手动用户输入装置，使用户不到车辆下面即可无缝地(seamlessly)调节传动轴位置。这种调节能力将减少或消除瞬间的噪声、振动和声振粗糙度问题，例如与传动轴角度波动有关的振动。这种自容式机构(self-contained mechanism)的另一个优点在于能由驾驶员或第三方将该特征作为附加的售后配件安装至车辆。其他车辆性能特征——例如平顺性和操纵灵活性——也得到改
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[0010]本发明的一示例性实施例涉及用于车辆传动轴的手动高度调节机构(或“MHAM”)，具有:配置为附接于传动轴和车辆车架横梁的可移动托架总成；以及相对于可移动托架总成远距离安置的用户输入装置，其配置为控制可移动托架总成。
[0011]本发明的另一示例性实施例涉及车辆底盘，具有:带有横梁的车辆车架；经由可移动托架总成安装至横梁的传动轴；以及相对于可移动托架总成远距离地安置的手动用户输入装置，其配置为控制可移动托架总成。
[0012]本发明的另一示例性实施例涉及带有用户可调节的传动轴的车辆底盘的制造方法，包括:经由可移动托架总成安装传动轴至车辆车架；连接手动用户输入装置至可移动托架总成；以及固定手动用户输入装置至相对于可移动托架总成的远距离位置。
[0013]以下参照附图以示例的方式对本发明做更详细的解释，其中附图中相同的附图标号用于相同的或实质相同的元件。与附图结合时，上述特征和优点及本发明教导的其他特征和优点从下述实施本发明的最佳方式的详细说明中将变得显而易见。附图中:
【专利附图】

【附图说明】
[0014]图1为承受负载条件下的示例性的带有底盘车辆的侧视图；
[0015]图2为在第一和第二负载条件下的图1中的车辆底盘的侧视图；
[0016]图3为图1中的底盘的自由体受力图；
[0017]图4为传动轴高度调节机构与手动输入装置的示例性连杆机构的侧视图；
[0018]图5为用于图4中的手动输入装置的转盘的正面视图；
[0019]图6为图4中的传动轴高度调节机构的透视图；
[0020]图7为另一示例性的传动轴高度调节机构的正面的、部分剖开的透视图；
[0021]图8为图7的传动轴高度调节机构的背面透视图；
[0022]图9为另一示例性的带有手动输入装置的传动轴高度调节机构的侧视图；
[0023]图10为另一示例性的手动用户输入装置的透视图。
【具体实施方式】
[0024]参照附图，其中示出示例性的用于车辆传动轴的高度调节机构(或“HAM”)，其中，相似的特征代表全部几个视图中相同或相应部分的示例。图示的HAM提供基于车辆负载条件设置的传动轴手动选择器。驾驶员可驱动手动用户输入装置(例如，控制杆)选择传动轴中心轴承支架的高度。预先确定的位置提供用于特定负载条件的最佳动力传动系统角度。手动用户输入装置安置于传动轴和传动轴的安装设备的远距离处。因此手动用户输入装置相对于传动轴安装设备远距离地安置，同时方便了驾驶员使用。例如，在图示的实施例中，手动用户输入装置位于车辆一侧，在膝盖高度的位置与车体金属板结合。
[0025]图示HAM是手动操作的，不依赖于电控制或动力来执行。传动轴连杆之间的优选角度布置或接合角由驾驶员以易于使用的方式提供。几种主要的车辆负载条件对传动轴和中心轴承支架位置的设计有影响。主要的负载条件包括空驶(curb)(空载状态)，设计驾驶(负载预先确定的数量)，超过预先确定的数量的负载的设计驾驶，附接了通过后悬挂机构安装的拖车的驾驶，或附接有第五轮拖车的驾驶。例如，至少对于车辆的最大负载能力，还有无数的介于这些情况之间的负载条件。相应地，用于传动轴的中心轴承支架应当能够在某些应用中移高20mm。
[0026]相对于图1-3，车辆V包括在侧视图中所示的车辆底盘10。底盘10受到两种不同的负载条件。在第一种负载条件F正常中，底盘10根据正常的或“空驶(空载)”配置来负载——即，在预先确定的数量下负载。在第二种负载条件F最大值中，底盘10经受实质上的更大的负载。例如，该负载可以是用于车辆的最大负载能力。车辆V可以是任何类型的车辆，包括轻运货车，厢式货车，轿车，跑车，运动型多用途车，跨界车或敞篷车。在本实施例中，车辆为轻运货车。车辆车厢310处于车辆底盘(如，10)的顶上。底盘10包括具有两侧纵梁和横梁的车辆车架。底盘还包括前后轮轴320，330。传动轴在变速器或分动箱与后轮轴320，330之间延伸。在车辆的中心部分，传动轴固定至车辆车架。在本实施例中，车辆为全轮驱动车辆。后部安装的差速器30包括在底盘内。车箱340处于后轮轴顶上。如图所示，在车辆的侧面车身板件350下面，驾驶员一侧车门的下方，有一个用于手动用户输入装置的使用端口 360。使用端口 360方便地安置于膝盖高度的位置，并且分离地嵌入车身板件的边缘，与车辆样式相协调。手动用户输入装置配置为控制在下文所讨论的HAM。传动轴通过可移动托架总成(或“MBA”)附接于车辆车架的中心部分。
[0027]如图2所示，存在附接于用于后轮驱动车辆的差速器30和轮轴40的车辆传动轴20。车辆可以是包括后轮驱动或全轮驱动车辆的任何类型的车辆。差速器30附接于后轮轴40，后轮轴附接于悬挂弹簧50或悬挂系统。在这种配置中，悬挂系统50附接于轮轴40。传动轴20为多件或多连杆传动轴，在每一件的每一端部具有万向接头。传动轴20的后部附接于差速器30和后轮轴40，传动轴的前部经由中心轴承支架构件90附接于车辆车架80的横梁。
[0028]在图2所示的第一种负载条件中，显示传动轴20在中心轴承支架90处被移位。用于传动轴的中心轴承支架90附接于车辆纵梁100之间的横梁80。在第二种负载条件中，后轮轴40和差速器30相对于z轴垂直向下移动。传动轴20随着差速器30移动。中心轴承支架90也相对于垂直线或z轴向下移动，如图所示。
[0029]图3中所示的是图2的车辆底盘10的自由体受力图。该自由体受力图显示出传动轴20。传动轴20受到图2中示意性表示的相同的负载一F正常和F最大值。如图3所示，传动轴20的双管连杆结构改变在每一种负载条件下的角度位置。差速器30相对于车辆车架100的纵向或水平平面以如阿尔法、S卩α所示的正角旋转。在这种配置中，α为相对于车辆车架100的水平平面或车辆的纵轴、即X轴的顺时针方向大约20度。传动轴的连杆60也向上或相对于车辆车架100的逆时针方向扭转。万向接头角度由轮轴的转动和传动轴的转动形成。在这种配置中，传动轴20在设计位置或在使用中位置。因此，车辆是在正常负载条件下。
[0030]传动轴20由图3中示意性地示出的中心轴承支架90支承。当传动轴20或车辆经受负载F最大值时，中心轴承支架90被机构移位。中心轴承支架90的位移在图3的图解中示做Ah。在第二位置，车辆为空载或清空，传动轴经受通常被称为“空驶”的或非负载的位置。如图所示，传动轴的中心连杆60相对于车辆车架、或X轴顺时针方向扭转大约20度。连杆70相对于车辆车架100逆时针方向扭转大约20度。在传动轴20中的每个连杆之间，有万向接头(或“U形接头”)110。传动轴20经由轮轴40附接于弹簧悬挂系统50或板簧。悬挂系统50的压力变化改变了后差速器30和传动轴20的垂直位置。悬挂系统50的压力变化引起的差速器位置变化在本图中由Ap表示。如在此所教导的，随负载变化Λρ的中心轴承支架高度调节Ah允许U形接头角度保持在最佳的期望值。
[0031]如图4所示，横梁370在车辆底盘的侧梁之间延伸。用于传动轴395的中心轴承支架380附接于车辆横梁370。手动用户输入装置390相对于ΗΑΜ410的ΜΒΑ400远距离地安置。在本实施例中，手动用户输入装置390安装在车辆的车体板件350上驾驶员一侧车门下方。以这种方式，手动用户输入装置390可由用户容易地使用，S卩，它可在驾驶员使用车辆时正常地会接近的位置被使用。在另一实施例中，手动用户输入装置位于相对于车辆的其他位置。
[0032]在图4中，示出与图3的车辆300相匹配的ΗΑΜ410的侧视图。图4中示出从车辆及车辆的大部分其他零件中分离出来的ΗΑΜ410。在该图顶部，示出作为车辆底盘的一部分的车辆横梁370。与横梁370附接的是板420。板420被固定并处于ΜΒΑ400顶端。在本实施例中，ΜΒΑ400的底板430为可移动的，并附接于剪式千斤顶440的底部。在MBA的顶板420和底板430之间是剪式千斤顶440。剪式千斤顶440配置为转化手动用户输入装置390的转动为传动轴395相对于车辆车架(例如，横梁370)的垂直移动。ΜΒΑ400包括附接于传动轴395的较低的板430。如图所示，传动轴395相对于中心轴承支架380安装。中心轴承支架经由支承架450附接于板430。
[0033]如图4所示,剪式千斤顶系统440是一种类似凸轮的构件,包括相对于连杆470固定的传动螺杆460。剪式千斤顶440的臂随着传动螺杆460的旋转转动。连杆470附接于手动用户输入装置390。在本实施例中，连杆470包括两个节段473，475。连杆470的节段473，475通过万向接头(或U形接头)480互相连接，以便手动用户输入装置390的转动通过连杆的子节段473，475引起连杆470的转动。连杆结构中的U形接头480的使用使手动用户输入装置390能够安装在用户更容易驱动ΗΑΜ410的车辆侧面上任何位置。ΜΒΑ400的底板430相对于顶板420可移动。如图4所示，车辆车体板件350界定车辆的内部和外部。手动用户输入装置390安装在车辆的外部。在本实施例中，手动用户输入装置包括控制杆490。控制杆490相对于ΜΒΑ400远距离地安置。
[0034]现在转至图5，其中示出用于图4中的手动用户输入装置390的板500的正视图。图5的板500标定手动用户输入装置预定义设置。如图5的实施例中所示，手动用户输入装置具有三个用于传动轴位置的预定义设置。第一设置为“设计驾驶”设置，第二为“拖车”设置，第三为“空驶”设置。如上所述，空驶设置为停放或空载状态；设计驾驶设置为具有预先确定数量的车辆负载的驾驶状态，以及，拖车设置指示带有附接的拖车的驾驶。
[0035]在图5中，用户输入装置390从板500上移走。板包括转盘510。在所示的实施例中每种设置是独立的。至所示位置的控制杆的向前转动导致与上述设计驾驶设置相关联的传动轴位置的高度变化。相对于设计驾驶位置的转动改变传动轴高度至适合于拖车设置的指定的位置。另一种相对于设计驾驶位置的控制杆的转动改变传动轴位置至适合于空驶设置的位置。在其他实施例中，对传动轴位置可做出更少或更多的预定义设置并指定在如图5中所示的用户板上。其他指定可为手动用户输入装置预先设定，例如，超过预先确定数量的负载的设计驾驶或附接有第五轮拖车的驾驶。[0036]现在转至图6，其中示出图4中的MBA400的透视图。MBA400从图4的HAM410中分离出来。在图4-6的实施例中，控制杆490顺时针方向的转动转化为传动轴395相对于横梁370向上的移动。在那样的情况下，板420和430之间的距离d减小。连杆470的逆时针方向转动引起MBA400的固定板420和板430之间的距离d增加以及传动轴395相对于车辆横梁370被降低。顶板420和底板430通过套筒或导杆可滑动地附接于彼此。板配置为当剪式千斤顶系统垂直移动板时相对于彼此滑动。在其他实施例中，连杆470可顺时针方向或逆时针方向转动，以产生传动轴位置的高度变化。
[0037]如图6所示，传动轴395相对于通过支承架450固定至板430的中心轴承支架380安装。支承架450的顶部520通过螺栓530附接于MBA400的底板430。传动螺杆460包括在剪式千斤顶440内。传动螺杆460固定地附接于连杆470。
[0038]现在参照图7，其中示出可移动托架总成(或MBA) 580的可供选择的实施例。MBA包括剪式千斤顶系统550。剪式千斤顶系统550包括两套相对于连杆600可枢转的臂560和570。传动螺杆590附接于每套臂560，570并固定至连杆600。连杆600的转动引起臂560，570相对于MBA580的顶板和底板610，620的垂直移动。板是独立托架的一部分，夹住剪式千斤顶系统550，如图8所示。托架615配置为相对于托架625滑动。凹槽635形成于托架625内。每套臂的顶臂645和655通过紧固件665附接于托架615。凹槽635形成为当托架615和625彼此位置靠近时允许紧固件665在其中滑动。每套臂560，570的底臂675，685通过紧固件665附接于托架625。托架615也配置为相对于托架625转动。在图8中，托架615相对于托架625的倾斜度以α表示。
[0039]如图7和图8所示，将另一个顶部安装托架630包括在ΜΒΑ580内，以固定板610并通过螺栓640附接于车辆底盘(如图4中所示的370)。图7的底板620固定于用于传动轴的中心轴承支架或支承架(如图4中所示的380或450)。其他剪式千斤顶可与在此讨论的可移动托架总成一起使用。
[0040]现在转至图9，其中示出一个不同的ΜΒΑ700的侧视图。ΜΒΑ700包括在ΜΒΑ700的固定的顶板和移动的底板720，730之间的凸轮710。凸轮710是椭圆形物体，可枢转地附接于支承架740，支承架740固定于ΜΒΑ700的顶板720。
[0041]凸轮710顺时针方向转动引起ΜΒΑ700的板720和板730之间的距离增大。凸轮710逆时针方向转动减少ΜΒΑ700的板720，730之间的高度差Ad。凸轮710的第二位置以虚线示出。一套共两个复位弹簧750附接于MBA700的框架。顶板和底板通过四套导柱和销保持连接，四套导柱和销配置为当连杆760被转向时随着凸轮分离它们而相对于彼此滑动。导销755插入导柱745中，如图9所示。弹簧750配置为当被压缩时提供推动板720和730彼此远离的力。凸轮710通过连杆760连至MBA700。连杆760安装于车辆的侧车身板件770。在本实施例中，控制杆780相对于车辆横轴、即X轴的顺时针转动引起MBA700的板730相对于板720向下移动。传动轴790通过中心轴承外壳800附接于板730。
[0042]现在转至图10，其中示出手动用户输入装置900，其可放置于车辆外部。手动用户输入装置收装在车辆的侧板910底部内。用户输入装置900相对于车辆设置于外部。在本实施例中，装置包括相对于例如图4中所示的连杆470固定的螺母930。手动用户输入装置900与所示的扳钳940匹配。扳钳940也与车轮带耳螺母相匹配，并可与螺母930分开。面板920包括关于螺母930的转动相对于传动轴的高度位置的指定设置960。[0043]此处图示的HAM的部件可由任何类型的材料组成，包括，例如铝，镁，钛，钢铁或聚合物或聚合物复合材料。部件可使用已知的成型技术制成，例如:机械加工，冲压、注塑成型，铸造或液压成形。
[0044]带有用户可调节传动轴的车轮底盘的制造方法包括如下步骤:(i)经由可移动的托架总成安装传动轴至车辆车架；(ii)连接手动用户输入装置至可移动的托架总成；以及
(iii)固定手动用户输入装置至相对于可移动托架总成远距离的位置。该方法可包括连接手动用户输入装置至可移动托架总成并在可移动托架总成和手动用户输入装置之间加入连杆。如图所示，例如，在图4中，连杆可配置为通过U形接头将一端的转动转化为另一端的转动。如图示的实施例所示，制造方法可包括将剪式千斤顶系统结合到可移动托架总成的第一板和第二板之间，并连接手动用户输入装置至剪式千斤顶，以使手动用户输入装置配置为控制剪式千斤顶系统。第一板连接至车辆车架并固定于其上；第二板连接至传动轴轴承支架。第二板可滑动地附接于第一板。
[0045]在另一示例性实施例中，制造方法包括增加控制杆至手动用户输入装置。连杆一端的螺母可附接至连杆，与套筒扳钳相匹配(例如，如图10中所示)。
[0046]在制造方法的另一个版本中，该方法包括将凸轮结合至可移动托架总成的第一板和第二板之间；以及以控制凸轮的方式将手动用户输入装置连接至凸轮。示例性凸轮示出在图9。第一板连接至车辆车架。第二板连接至传动轴轴承支架。第二板可滑动地附接于第一板。在一实施例中，复位弹簧一例如图9所示的750—结合在的传动轴和车辆车架之间。控制杆可被增加至手动用户输入装置，或连杆一端的与单向扳钳相匹配的螺母。该方法可包括将手动用户输入装置配置为具有多个预定义设置一例如，如图5中所示的设计驾驶、拖车和牵引。
[0047]熟悉本发明所涉及的领域的人员会认识到实现所附权利要求范围内的本发明的不同的可选择的设计和实施例。
【权利要求】
1.用于车辆传动轴的手动高度调节机构，其特征在于，包括: 配置为附接于传动轴和车辆车架横梁的可移动托架总成；以及 相对于可移动托架总成远距离地安置的用户输入装置，其配置为控制可移动托架总成。
2.根据权利要求1所述的手动高度调节机构，其特征在于，进一步包括: 可移动托架总成和和用户输入装置之间的连杆。
3.根据权利要求2所述的手动高度调节机构，其特征在于，可移动托架总成包括: 连接至横梁的第一板； 连接至传动轴轴承支架的第二板；以及 通过连杆连接至手动用户输入装置的、位于第一板和第二板之间的剪式千斤顶系统； 其中，第二板可滑动地附接于第一板； 其中，用户输入装置配置为控制剪式千斤顶系统。
4.根据权利要求3所述的手动高度调节机构，其特征在于，第一板包括在第一托架内； 第二板包括在第二托架内； 剪式千斤顶系统包括附接于第一托架的第一臂和附接于第二托架的第二臂； 第一臂和第二臂配置为当连杆转动时使第一托架和第二托架相对于彼此移动。
5.根据权利要求2所述的手动高度调节机构，其特征在于，可移动托架总成包括: 连接至横梁的第一板； 连接至传动轴轴承支架的第二板；以及 通过连杆连接至手动用户输入装置的、位于第一板和第二板之间的凸轮； 第二板可滑动地附接于第一板； 用户输入装置配置为控制凸轮。
6.根据权利要求5所述的手动高度调节机构，其特征在于， 第一板附接于导柱； 第二板附接于可插入导柱内的导销； 凸轮配置为当连杆转动时相对于导柱移动导销。
7.根据权利要求6所述的手动高度调节机构，其特征在于，进一步包括: 第一板和第二板之间的复位弹簧。
【文档编号】B60K17/22GK103863106SQ201310684616
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2012年12月14日
【发明者】贾梅尔·伯兹特, 比尔·伊克斯, 阿里奥斯托·曼奇尼 申请人:福特全球技术公司