专利名称：高温滑动花键护套的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及一种机动车辆的动力传动系统，更具体地涉及一种用于车辆传动轴的改进的高温滑动花键护套。
背景技术：
一般有四种主要类型的汽车动力传送系统。具体地说，有全时前轮驱动系统、全时后轮驱动系统、部分时间四轮驱动系统和全轮驱动系统。最普遍的是，这些系统根据动力到驱动轮的不同组合即前驱动轮、后驱动轮或一些其它组合的传递来进行区分。除了将动力传递给特定的驱动轮组合外，驱动系统还允许单独地驱动各轮以使它们在不同的速度下转动。例如，外面的轮子必须比里面的驱动轮转动得更快，前驱动轮通常必须比后驱动轮转动得更快。
动力传动系统还包括一个或多个等速万向节(CJV)。作为非限制性的示例，这些万向节包括滑动花键万向节、滑叉式三球销万向节、高速固定万向节，它们连同任何其它类型的万向节都是本领域技术人员所熟知的，并且应用在希望或需要等速转动传动的地方。例如，用于后轮驱动车辆或全轮驱动车辆的典型动力传动系统具有一个或多个连接一对将扭矩从动力输出装置传递到后传动系模块或类似系统中的前传动轴和后传动轴的等速万向节。类似地，用于前轮驱动车辆的动力传动系统具有一个或多个将扭矩从动力输出装置传送到旋转驱动轴的等速万向节。
这些等速万向节一般在整个寿命期间由油脂润滑并且用护套密封。将等速万向节密封是为了将油脂保持在万向节内，以防止任何污染物和外来物质如污垢和水进入到万向节中。为实现这种保护，通常通过由橡胶、热塑性塑料、硅树脂或其它材料制成的密封护套在外座圈的一端处将等速万向节密封起来。护套的相反端、圆顶或罩盖或者等速万向节的外座圈的内部几何形状将外座圈的另一端大致密封起来。等速万向节的密封和保护是必要的，这是因为对万向节的污染会引起万向节的内部损伤和破坏。此外，一旦等速万向节的内部腔室被润滑，通常在整个寿命期间都能得到润滑。
在工作期间，等速万向节在万向节的内部腔室中产生了内部压力。这是由于万向节的高速运转所引起的，这种高速运转会产生较高的压力和较高的温度。这些高速高温环境可能影响传统护套的稳定性，从而降低对它们所密封的万向节的保护的有效性。因此，许多传统的密封护套通常必须用较高刚性的材料制成，以便在传动轴的高速高温环境内正确地工作。因为选择刚硬的材料导致护套在车辆驱动轴的极限传动条件下不能插入、铰接和正确密封，所以许多传统高速护套具有较低的耐用性。同样，任何水或污染物通过护套在工作期间的变形、破裂或护套的破缝而进入到高速高温万向节的护套中都会影响高温高速护套的稳定性，导致万向节的污染，从而降低万向节的耐用性和寿命。这样的护套失效甚至会最终导致万向节的失效。
因此，在本领域中需要一种用于车辆传动轴的等速万向节中的改进的高速高温护套。
此外，在本领域中需要一种具有精确长度和角度的对称护套设计，以实现用于高温高速环境的在这种环境中稳定的最佳护套。在本领域中还需要一种用于车辆动力传动系统的改进的滑动花键护套。
发明内容
本发明包括一种用于动力传动系统内的传动轴的滑动花键护套。该滑动花键护套包括第一端部和第二端部。在该护套的第一端部和第二端部之间设有多个波纹部分。这些波纹部分具有相等的峰-峰间距和约50度至55度的波纹角。
从下面的描述和所附权利要求中并结合附图，可以清楚本发明的其它特征。
图1显示了车辆传动系的平面图。
图2显示了具有根据本发明的滑动花键护套的传动轴的截面。
图3显示了根据本发明的滑动花键护套的部分截面。
图4显示了根据本发明的滑动花键护套的平面图。
图5显示了根据本发明的滑动花键护套的端视图。
具体实施例方式
参见附图，图中显示了根据本发明的滑动花键护套40。应当注意的是，根据本发明的滑动花键护套40可用于任何类型的等速万向节，如滑叉式三球销万向节、固定式三球销万向节、固定高速万向节、滑叉式万向节等。如图所示，本发明可用在用于机动车辆传动轴的滑动花键万向节42上。
图1显示了一种典型的机动车辆的传动系12。图1所示的传动系12是典型的全轮驱动车辆的传动系，然而应当注意的是，采用了本发明护套的等速万向节还可以用于后轮驱动车辆、前轮驱动车辆、全轮驱动车辆或者四轮驱动车辆中。该传动系12包括连接到变速器16上的发动机14和动力输出装置18。该动力输出装置18与前差速器20可转动地相连接。前差速器20具有右前侧半轴22和左前侧半轴24，它们均连接到车轮上并将动力传递给车轮。在右前侧半轴22和左前侧半轴24的两端上均设有等速万向节。传动轴26将前差速器20与后差速器28相连，其中后差速器28包括有右后侧半轴30和左后侧半轴32，它们在其端部处与车轮的一端相连。等速万向节位于与车轮和后差速器28相连的半轴32，30的两端上。如图1所示，传动轴26是三件式传动轴，其包括多个万向节和一个高速的等速万向节13。应当注意的是，滑动花键万向节还可设于所示传动轴26的三个部分中的任何一部分上。等速万向节将动力经由传动轴传递到车轮上，即使车轮或传动轴因转向、提升或降低车辆悬架而改变了角度时也是如此。等速万向节可以是任何已知的标准类型，例如滑叉式三球销万向节、横槽式万向节、固定式万向节、固定式三球销万向节、双偏置式万向节、滑动花键万向节或万向节，对于不同类型的等速万向节而言，所有这些类型在本领域中都是普遍知道的名词。等速万向节允许等速传动，这种情况在日常驾驶机动车辆时在这些车辆的半轴和传动轴中是很常见的。
图2显示了本发明的一个实施例。所示的传动轴38可用在任何已知类型的车辆传动系中。传动轴38包括具有固定在其一端上的等速万向节45的管44。管44可以通过任何已知的机械或化学固定方式连接到万向节45上，例如焊接、压配等，但不限于此。可以采用任何类型的等速万向节或联轴节，如万向节、U形节或任何已知的等速万向节。在传动轴38的管44的另一端上牢固连接了花键套筒46。花键套筒46通过任何已知的机械或化学固定方式焊接、压配或连接到管44的端部。花键套筒46具有多个位于其内径的内表面上的花键。在传动轴38的管44内的花键套筒46的一端上设有塞子48，其在该实施例中为孔塞。短轴或叉轴(yoke shaft)50位于传动轴38的花键套筒46内。叉轴50在一端连接到动力输出装置、变速箱、差速器或任何其它已知的用于等速转动传递的等速万向节上。叉轴50包括多个位于其一端的外表面上的花键。这些花键与花键套筒46内的花键相互作用且相互啮合，以便将叉轴50可转动地固定到花键套筒46上，进而可转动地固定到传动轴38的管44上。该花键连接允许通过传动轴38来传递旋转运动。
在花键套筒46与叉轴50之间设有如图2到图5所示的滑动花键护套40。在该实施例中，滑动花键护套40由高温热塑性弹性体制成。然而，应当注意的是，还可以采用任何其它能够经受传动轴的高温及高速的弹性体、橡胶、复合材料、织物等。所用的高温热塑性弹性体具有高刚度。滑动花键护套40还需要承受在滑动花键万向节上进行插入(plunging)操作，这样就需要护套40具有较低的模量和较小的位移。应当注意的是，滑动花键42允许花键套筒46与叉轴50之间作相对轴向运动。这将允许传动轴38在传动系环境中不进行扭曲或弯曲即可吸收沿着传动轴38的轴向运动。滑动花键护套40可通过任何已知的固定件52紧固在花键套筒46的外表面和叉轴50的外表面上。在所示实施例中，采用圆周夹52将滑动花键护套40的第一端部及第二端部固定到花键套筒46和叉轴50上。这些夹52将确保在车辆运行期间滑动花键护套40在与传动轴38相同的转速下旋转。
滑动花键护套40具有特定对称的几何形状，其可针对高温热塑性弹性体材料建立最佳的护套设计，以便允许滑动花键护套40进行插入。滑动花键护套40具有约±20毫米的插入性能。然而应当注意的是，护套40的插入性能可以设计成任何已知的插入范围，从小至约5毫米直到大至约200毫米。在所示实施例中，滑动花键护套40包括设于其第一端部与第二端部之间的多个波纹部分或褶皱部分(convolute)54。该多个波纹部分54具有相同的峰-峰间距56。在所示的一个实施例中，峰-峰间距56为约10.5毫米，然而应当注意的是，根据设计需要和机动车辆中的传动轴38的传动系要求，可以采用任何其它的峰-峰间距。对称护套设计在相邻的波纹部分或褶皱部分54之间具有10.5毫米的峰-峰间距。在滑动花键护套40的所示实施例中，护套40总共有9个波纹部分54或9个峰点。这便近似给出了护套40的接近97.5毫米的工作长度。然而应当注意的是，根据设计条件和传动系统的要求，可采用任何数目的峰点和任何长度的护套。各波纹部分或褶皱部分54均具有特定的处于25度到75度的大致范围内的波纹角或褶皱角58。在所示的一个优选实施例中，每个波纹部分或褶皱部分54的波纹角58约是53.8度。10.5毫米的峰-峰间距56度和53.8度的褶皱角形成了对称的护套设计，该设计将为滑动花键护套40提供在传动系传动轴环境中经常出现的高速和高温下的稳定性。一般来说，护套40在传动轴38的高温高速环境中会碰到的4500转/分或更高以及150摄氏度或更高的情况下将是稳定的。本设计允许护套40在高速和高温期间具有稳定的几何形状，以便允许护套40为车辆传动系的传动轴38内的滑动花键万向节42提供恰当的密封能力。护套40还可降低护套模量，这样可防止在高温高速环境中因护套40上的热塑性弹性体材料的高应力和应变引起的过早失效。
滑动花键护套40还具有在其底部通过U形连接件60互相连接的波纹部分或褶皱部分54。因此，在图示的最佳实施例中，有八个U形连接件60将九个波纹部分54互相连接起来。根据本发明，滑动花键护套40的每一端包括圆周凸脊64，其位于滑动花键护套40的内表面上，并且与外表面上的圆周槽62周向对齐。在图3所示的实施例中，可在滑动花键护套40的各端上固定端部环66，然而，在其它可构思出的实施例中也可不采用这个环。滑动花键护套40的每个端部还包括沟道68，其可帮助用于将滑动花键护套40固定到花键套筒46和叉轴50上的护套夹52的对齐。
在操作中将安装传动轴38，将花键套筒46固定在管44上，并且将叉轴50插入且通过花键将其设置成与花键套筒46形成互连结构。接下来将滑动花键护套40紧固到花键套筒46的外表面上的其一端附近，以及固定到叉轴50的外表面上的预定位置处。应当注意的是，花键套筒46和叉轴50都可具有可接触到滑动花键护套40的内表面的安装台肩或唇缘70。然后将图示为夹子的固定件52拧紧以确保滑动花键护套40在传动系环境中相对于传动轴38可转动地固定。在所示实施例中，在车辆运行期间，对于机动车辆传动系中的传动轴38来说，护套40将能够在轴向上作约±20毫米的插入或移动，以便适应于叉轴50相对于花键套筒46的任何调整。因此，在车辆传动系的工作期间，滑动花键护套40将以类似手风琴的方式根据作用在传动轴38上的轴向力而受压或被释放。由高刚性的热塑性弹性体制成的护套40将使滑动花键万向节42具有提高的耐用性和延长的寿命，并且免受外部污染物、水等的污染。高刚性的滑动花键护套40将允许在高温高速工作期间保持花键套筒的稳定性完好无损，从而使滑动花键万向节42与现有技术的护套和密封设计相比获得增强的密封性能。应当注意的是，滑动花键护套40可以用在任何类型的等速万向节上，但在所示实施例中其用于密封滑动花键万向节42。
已经以示例性的方式对本发明进行了描述。应当理解，所采用的术语在实质上是描述性而非限制性的用语。
根据上述内容，可对本发明进行许多修改和变更。因此，在所附权利要求的范围内，本发明可以不同于所详细描述的方式进行实施。
权利要求
1.一种用于车辆传动系的传动轴的护套，所述护套包括第一端部与第二端部；多个设于所述第一端部与第二端部之间的波纹部分，所述波纹部分具有相等的峰-峰间距；和所述波纹部分具有约40度至65度的褶皱角。
2.根据权利要求1所述的护套，其特征在于，所述护套由高温热塑性弹性体制成。
3.根据权利要求1所述的护套，其特征在于，所述褶皱角约为53.8度。
4.根据权利要求1所述的护套，其特征在于，所述护套包括9个峰点。
5.根据权利要求1所述的护套，其特征在于，所述相等的峰-峰间距约为10.5毫米。
6.根据权利要求2所述的护套，其特征在于，所述护套在约150摄氏度以上的温度下的工作期间是稳定的。
7.根据权利要求1所述的护套，其特征在于，所述护套在约4500转/分的工作期间是稳定的。
8.根据权利要求1所述的护套，其特征在于，所述波纹部分提供了约±20毫米的插入性能。
9.根据权利要求1所述的护套，其特征在于，各所述波纹部分通过大致U形的连接件而相互连接。
10.根据权利要求1所述的护套，其特征在于，所述第一和第二端部均包括位于外表面上的圆周凹槽和位于内表面上的圆周凸脊。
11.一种用于车辆传动系的传动轴，所述传动轴包括管；连接到所述管的一端的万向节；连接到所述管的一端的花键套筒；设于所述花键套筒内的叉轴；和设于所述花键套筒和所述叉轴之间的护套，所述护套具有多个波纹部分，各所述波纹部分之间具有基本上相等的峰-峰间距，所述波纹部分具有约50度至55度的波纹角。
12.根据权利要求11所述的传动轴，其特征在于，所述护套包括第一端部和第二端部。
13.根据权利要求12所述的传动轴，其特征在于，各所述端部均包括位于其中的圆周凹槽和位于内表面上的圆周凸脊。
14.根据权利要求13所述的传动轴，其特征在于，所述传动轴还包括多个将所述护套固定到所述花键套筒与所述叉轴上的夹紧件。
15.根据权利要求11所述的传动轴，其特征在于，所述护套由高温热塑性弹性体制成。
16.根据权利要求11所述的传动轴，其特征在于，所述波纹角约为53.8度。
17.根据权利要求11所述的传动轴，其特征在于，所述护套包括9个峰点。
18.根据权利要求11所述的传动轴，其特征在于，所述峰-峰间距约为10.5毫米。
19.根据权利要求11所述的传动轴，其特征在于，所述护套具有约±20毫米的插入性能。
20.根据权利要求11所述的传动轴，其特征在于，各所述波纹部分通过U形连接件与所述相邻波纹部分连接。
21.根据权利要求11所述的传动轴，其特征在于，所述护套能够在高于150摄氏度的温度下和约3000-5000转/分下稳定地工作。
全文摘要
一种用在车辆传动系的等速万向节中的滑动花键护套，包括多个波纹部分。各波纹部分设于滑动花键护套的第一端部与第二端部之间。所述多个波纹部分具有对于各波纹部分来说为特定的峰－峰间距和特定的波纹角。对于滑动花键护套上的多个波纹部分中的每一个来说，该对称护套具有精确相同的峰－峰间距和波纹角。该滑动花键护套由高温高硬度热塑性弹性体制成。
文档编号F16J15/54GK1690485SQ20051006599
公开日2005年11月2日 申请日期2005年4月18日 优先权日2004年4月19日
发明者S·-L·A·王, L·R·米斯彻蕾 申请人:Gkn动力传动系统北美有限公司