用于内和外轴的保持器的制作方法

本申请要求享有2014年6月25日提交的序列号为62/016,935的美国临时专利申请的权益，该临时申请的全部通过引用被合并到本文中。

技术领域

本公开一般地涉及一种用于与内和外轴一起使用的保持器，并且更具体地涉及一种夹子，该夹子约束所述轴中的至少一个相对于另一个的轴向移动。

背景技术：

通常，车辆动力传动系统将转矩从车辆的发动机传递到车辆的车轮。机动车动力传动系统有时包括动力传输单元（PTU，也被称为动力输送单元）以便在动力传动系统中的轴之间选择性地分配转矩。PTU通常由包围并支撑传动装置的壳体、轴和轴承构成。PTU的两个轴可能需要联接到一起并且该两个轴的相对轴向移动被联接器约束。如机动车中的其他地方一样，机动车动力传动系统中的封装常常要求僵化不灵活的尺寸约束，该尺寸约束会阻挠或阻止轴和轴上的任何联接器的安装，或者需要联接器具有一定的尺寸和形状，而这样尺寸和形状的联接器在安装期间可能损坏（例如塑性变形或断裂）。

技术实现要素：

在至少一些实施方式中，一种用于约束内轴或外轴中的至少一个相对于另一轴的轴向移动的夹子包括第一自由端、第二自由端、开口、闭合端、至少三个控制区以及多个中间区，所述开口在所述第一自由端和所述第二自由端之间，限定了所述夹子的打开端，所述闭合端与所述打开端相对。每个中间区具有变化的宽度并且每个被设置成邻近所述至少三个控制区中的至少一个。

在至少一些实施方式中，第一控制区定位在所述夹子的闭合端中，第二控制区定位在所述第一控制区和所述第一自由端之间，并且第三控制区定位在所述第一控制区和所述第二自由端之间。而且，第一中间区设置在所述第一和第二控制区之间，并且随着所述第一中间区在所述第一和第二控制区之间延伸，所述第一中间区的宽度增大并随后减小。第二中间区设置在所述第一和第三控制区之间，并且随着所述第二中间区在所述第一和第三控制区之间延伸，所述第二中间区的宽度增大并随后减小。在至少一些实施方式中，所述第一和第二中间区的宽度从所述第一控制区的宽度增大并且随后分别减小至所述第二或第三控制区的宽度。在至少一些实施方式中，所述第一控制区的宽度与所述第二控制区的宽度相同，与所述第三控制区的宽度相同，或者与所述第二和第三控制区的宽度都相同。在至少一些实施方式中，所述第一控制区的宽度与所述第二控制区的宽度不同、与所述第三控制区的宽度不同，或者与所述第二和第三控制区的宽度都不同。并且，所述第二和第三控制区的宽度可以在所述第一控制区的宽度的10%之内。

在至少一些实施方式中，第三中间区设置在所述第二控制区和所述第一自由端之间，并且第四中间区设置在所述第三控制区和所述第二自由端之间。所述第三中间区的宽度可以随着所述第三中间区从所述第二控制区延伸到所述第一自由端而减小，并且所述第四中间区的宽度可以随着所述第四中间区从所述第三控制区延伸到所述第二自由端而减小。

在至少一些实施方式中，所述第一控制区设置在第一竖直平面内，所述第一竖直平面包括所述夹子的延伸穿过闭合端和打开端的中心的中心线，并且所述第二或第三控制区中的至少一个设置在第二平面的预定角度范围内，所述第二平面与所述第一竖直平面正交。所述第二平面可以包括所述夹子的与所述延伸穿过闭合端和打开端的中心的中心线正交的中心线。

在至少一些实施方式中，所述夹子的形状大体上是椭圆的。所述夹子的打开端处的开口可以具有宽度，所述宽度随着所述开口径向地向内延伸而增大。在至少一些实施方式中，所述夹子的内周界表面可以具有限定了圆的部分，其中，所述夹子的打开端处的开口具有所述圆的直径的45-65%的宽度。

在至少一些实施方式中，一种组件包括内轴、外轴、夹子和孔，所述内轴、外轴和夹子设置在所述孔内，所述孔包括在其内的凸起部分以使得所述孔的至少一部分具有非圆形的截面形状。所述内轴限定了纵向轴线并且具有槽，所述槽形成在所述内轴的外表面中。所述外轴具有相对于所述纵向轴线的轴向朝向表面。所述夹子可以是可弹性变形的并且具有打开端和闭合端，所述打开端具有开口，所述闭合端与所述打开端相对。当所述夹子与所述内和外轴装配时，所述夹子的相应部分被放置在所述内轴的槽内以及接合所述外轴的轴向朝向表面，并且所述夹子起到约束所述内或外轴中的至少一个相对于彼此的轴向移动的作用，并且所述夹子被构造成在所述夹子与所述内和外轴的装配期间在没有产生屈服的情况下产生弹性变形从而越过所述孔中的凸起部分。

在至少一些实施方式中，所述夹子包括至少三个控制区和多个中间区，所述多个中间区中的每个具有变化的宽度，并且所述多个中间区中的每个被设置成邻近所述至少三个控制区中的至少一个。第一控制区定位在所述夹子的闭合端中，第二控制区定位在所述第一控制区和所述第一自由端之间，并且第三控制区定位在所述第一控制区和所述第二自由端之间。第一中间区设置在所述第一和第二控制区之间，并且随着所述第一中间区在所述第一和第二控制区之间延伸，所述第一中间区的宽度增大并随后减小。第二中间区设置在所述第一和第三控制区之间，并且随着所述第二中间区在所述第一和第三控制区之间延伸，所述第二中间区的宽度增大并随后减小。

在至少一些实施方式中，所述第一和第二中间区的宽度从所述第一控制区的宽度增大并且随后分别减小至所述第二或第三控制区的宽度。所述第一控制区的宽度可以与所述第二控制区的宽度相同，可以与所述第三控制区的宽度相同，或者可以与所述第二和第三控制区的宽度都相同。并且，所述第一控制区的宽度可以与所述第二控制区的宽度不同，可以与所述第三控制区的宽度不同，或者可以与所述第二和第三控制区的宽度都不同。

附图说明

下文将结合附图描述本发明的一个或多个实施例，在附图中，相同的标记指示相同的元素，并且在附图中：

图1是组件的等轴测图，该组件包括内轴、外轴和夹子，该夹子被构造成约束该内或外轴中的至少一个相对于另一个的轴向移动；

图2是图1所示的组件的分解图；

图3是沿图1中的线3-3截出的图1所示的组件的一部分的截面图；

图4是动力传输单元（PTU）的示例性实施例的等轴测图，图1所示的组件可以被实施在该动力传输单元中；

图5是图4所示的PTU的输入轴孔的放大立面图，其中，图1所示的组件设置在输入轴孔中，并且为了易于查看以交叉阴影线示出了夹子；

图6是沿图5中的线6-6截出的图4和5所示出的PTU的一部分的截面图；

图7是图4所示的PTU的输入轴孔的放大立面图，其中，连同图1所示的组件的一部分示出了现有技术的夹子；

图8是例如图1和2所示的组件的夹子的示例性实施例的夸张性视图；并且

图9是图8所示的夹子的等轴测图。

具体实施方式

图1和2示出了组件10的示例性实施例，该组件10至少部分地包括内轴12、外轴14和保持器，该保持器被示出为可弹性变形的夹子16（通常被称为例如“弹性挡圈”或“卡环”），当该夹子16与内和外轴12、14装配时，该夹子16起到约束（即防止或限制）内或外轴12、14中的至少一个相对于另一个沿纵向轴线A的轴向移动的作用。在图2和3所示的实施例中，内轴12包括径向向外朝向的槽18，该槽18可以完整地绕内轴12周向延伸并且被构造成接收夹子16的至少某些部分并且使该夹子16的至少某些部分放置在槽18中。当内和外轴12、14装配到一起并且夹子16与内轴12装配（即夹子16被放置在内轴12的槽18内）时，夹子16邻接外轴14的轴向朝向表面20，并且因此约束轴12、14中的至少一个相对于另一个的轴向移动，并且在至少一些实施方式中，可以在没有阻碍内轴12或外轴14的转动的情况下约束该轴12、14中的至少一个相对于另一个的轴向移动。更具体地，如图3所示，在两个轴均轴向移动的应用中，夹子16起到防止外轴14沿轴线A以方向21进行移动的作用，并且该夹子16还可以防止内轴12沿轴线A以相反于方向21的方向22进行移动。

本领域的普通技术人员将会明白例如图1-3所示的组件可以实施或整合在任意数量的应用中，该应用例如并且没有限制地包括更大的组件，例如机动车动力传动系统的动力传输单元（PTU）或等速万向节（CVJ）。例如，图4示出了PTU 24的示例性实施例的一部分，该PTU 24除了具有其他部件和特征以外，具有壳体26、输入轴孔28和环形齿轮30。如图5和6所示，组件10被构造成插到输入轴孔28中并且设置在输入轴孔28内。如图4-6所示，伴随在PTU中的封装约束导致了在输入轴孔28的中心线32和环形齿轮30的中心线34之间的偏置，由于该偏置的缘故，在该具体的实施方式中，输入轴孔30包括隆起或凸起部分36，该隆起或凸起部分36为环形齿轮30提供了空隙以便该环形齿轮30自由地转动，或者为与该环形齿轮相配合的齿轮提供了空隙以便该齿轮相对于环形齿轮转动或运动。

在PUT 24的装配期间，外轴14与壳体26装配，并且更具体地，外轴14插到壳体26中的孔28中。一旦外轴14恰当地定位在壳体26中，则将内轴12沿轴线A穿过外轴插到孔28中。一旦内和外轴12、14恰当地定位，则将夹子16插到孔28中，使该夹子16越过内轴12，并且随后将该夹子16放置在内轴12中的槽18中。然而，在诸如图4-6所示的实施例中，其中，孔28包括隆起部36，该隆起部36将会使夹子16的安装存在挑战。例如并参照图7，常规夹子的打开端在夹子处于松弛状态中（即该夹子既不受压也不扩张）时没有宽到足以在安装期间避开隆起部。并且，当此类夹子扩张到使得开口变得足够地宽时，该夹子可能发生塑性变形，变得弱化或发生屈服（例如变弯而不能回弹到例如内轴中的槽中）。在至少一些应用中，这将会是不期望的或完全不适宜的。

在图8和9所示的示例性实施例中，夹子16大体上是C形的并且具有打开端38和与打开端38相对的闭合端40，并且该夹子16可以限定或包括轴线B，该轴线B延伸穿过夹子16的中心，如图2所示，当夹子16与内和外轴12、14装配时，该轴线B可与轴线A重合。打开端38包括在夹子16的一对自由端44₁、44₂之间的开口42，并且相比于例如图7所示的常规夹子的开口，该开口42是相对宽的。夹子16进一步包括轴向朝向的第一侧46、轴向朝向的第二侧47、内表面48和外表面50，该轴向朝向的第二侧47朝向与第一侧46所朝向的方向相反的方向，该内表面48径向向内朝向并且在第一和第二侧46、47之间延伸，该外表面50径向向外朝向并且也在第一和第二侧46、47之间延伸。在至少一些实施方式中，第一和第二侧46、47可以大体上是平的，并且夹子16可以方便地由适当材料的板材冲压而成。如图3、5和6所示，当夹子16以及内和外轴12、14装配到一起时，夹子16的某些部分（例如内周界表面48的全部或一些部分）被放置在内轴12中的槽18中，并且夹子16的某些其他部分接合或径向地叠搭外轴14的轴向朝向表面20的至少一部分（例如在图5所示的实施例中，至少是部分52₁、52₂、52₃和52₄）。

继续参照图8和9，夹子16可以进一步包括一对耳部54（即54₁、54₂），该耳部54₁、54₂被构造成在夹子16与内和外轴12、14的安装或装配期间被工具接合。该耳部54₁、54₂设置在夹子16的相应的自由端44₁、44₂处，并且每个耳部54₁、54₂沿径向方向延伸预定距离至外表面50并设置在距离轴线B径向距离R处。耳部54₁、54₂中的每个还包括内面56（即对于耳部54₁而言是内面56₁，并且对于耳部54₂而言是内面56₂），该内面56大体上朝向周向方向。在所示出的实施例中，内面56₁、56₂朝向彼此并且可以各自被设置成处于一定角度以使得开口42的宽度随着该开口42从外表面50朝着内表面48径向向内延伸而增大。如图8和9所示，当面56₁、56₂被一起考虑时，它们形成锐的夹角θ，该夹角θ可以具有落入范围在30°-50°内的大小，并且该夹角θ的大小在一个具体的实施例中大约是39°；然而将要理解的是其他角度范围和具体角度也可以是适合的。此外，在实施例中，当在第一、松弛的状态中或在第二、最大扩张的状态中时，内面56₁、56₂所设置成的角度使得面56₁、56₂与彼此不平行，该第二、最大扩张状态可以被限定成如下状态：在该状态中夹子16被打开到其可以自由地移动越过内轴12的最大外直径的程度。换言之，在至少一些实施方式中，在夹子16与内和外轴12、14进行适当安装或装配之前、在这期间或在这之后，面56₁、56₂均与彼此不平行。

如图8所示，在至少一些实施方案中，夹子16具有大体上是椭圆的形状，该形状限定了第一中心线58，当夹子16在第一、松弛的状态中，该第一中心线58设置在水平平面60（当在图8中观察时，延伸进入并且穿出页面）内。在该第一状态中，夹子没有扩张（即耳部没有被拉离彼此）或没有受压（即耳部没有被推向彼此）。当在第一状态中，内周界表面48的某些部分用来限定具有直径D的假想圆62的一部分，该假想圆62进而限定了第二中心线64，该第二中心线64与第一中心线58平行并且从第一中心线58偏置距离Z。如将在下文中进行详细描述的，夹子16的各种尺寸可以至少部分地基于圆62的直径D或者中心线58、64之间的距离Z。

如图8具体地示出的，随着夹子16从一个耳部54（或自由端44）延伸到另一个，夹子16的宽度（例如内和外表面48、50之间的距离）不是恒定的，相反，夹子16的宽度是变化的。夹子16可以包括多个区段或控制区66。在实施例中，所有控制区66可以均具有相同的宽度W，然而在其他实施例中，控制区66中的一个或多个可以具有宽度W并且控制区66中的另外的一个或多个可以具有比W大或比W小一定量（例如达到+/-5%）的宽度。在至少一些实施例中，控制区66中的每个的宽度在整个区保持恒定。而且，控制区66中的一个或多个可以包括在竖直平面内的线，或者替代地，控制区66中的一个或多个可以具有相对于夹子16的轴线B的特定周向长度。夹子16可以进一步包括多个区段或中间区68，该多个区段或中间区68具有变化的宽度，该变化的宽度可以在该区中的特定或所有位置处大于和/或小于宽度W，该多个区段或中间区68中的每个可以被设置成邻近控制区66中的至少一个。

例如，在图8所示的实施例中，夹子16包括第一控制区66₁、第二控制区66₂和第三控制区66₃，该第一控制区66₁定位在闭合端40处或闭合端40附近，该第二控制区66₂定位在第一控制区66₁和第一耳部54₁之间，该第三控制区66₃定位在第一控制区66₁和第二耳部54₂之间。夹子16进一步包括第一中间区68₁和第二中间区68₂，该第一中间区68₁在第一和第二控制区66₁、66₂之间延伸，该第二中间区68₂在第一和第三控制区66₁、66₃之间延伸。在所示出的实施例中，第一和第二中间区68₁、68₂是彼此的镜像，并且每个的宽度随着其从第一控制区66₁延伸到第一控制区66₁和第二控制区66₂之间的（对于第一中间区68₁而言）或者第一控制区66₁和第三控制区66₃之间的（对于第二中间区68₂而言）预定的点（例如半程的点）而逐渐增大。随后，每个中间区68₁、68₂的宽度随着其从该预定的点分别延伸到第二或第三控制区66₂、66₃而逐渐减小。换言之，每个中间区68₁、68₂的宽度从在第一控制区66₁处的宽度W（在实施例中，该宽度W是夹子16在闭合端40处的最小宽度）增大到更大的宽度，并且随后分别减小至第二或第三控制区66₂、66₃的宽度，该第二或第三控制区66₂、66₃的宽度可以是与第一控制区66₁相同的宽度W，或者替代地，可以是比W大或比W小一定量（例如达到+/-5%）的宽度。

在所示出的实施例中，夹子16进一步包括第三中间区68₃和第四中间区68₄，该第三中间区68₃在第二控制区66₂和第一耳部54₁之间延伸，该第四中间区68₄在第三控制区66₃和第二耳部54₂之间延伸。在所示出的实施例中，第三和第四中间区68₃、68₄是彼此的镜像，并且每个的宽度随着其从第二控制区66₂延伸到第一耳部54₁（对于第三中间区68₃而言）而逐渐减小，或者随着其从第三控制区66₃延伸到第二耳部54₂（对于第四中间区68₄而言）而逐渐减小。

在至少一些实施方式中，夹子16的控制和中间区可以被布置成使得在不产生屈服的情况下允许夹子16进行显著地扩张；换言之，所述区被策略性地定位以便控制夹子上的屈服应力。所述区的布置还提供了关于夹子16分布的若干位置或点，夹子16当扩张或打开时在该若干位置或点处可以更容易地弯曲。通过示例的方式，在图8所示的具体的实施例中，第一控制区66₁设置在竖直平面70内，该竖直平面70还可以包括夹子16的中心线72，该中心线72延伸穿过打开端38中的开口42的中心以及闭合端40两者，并且该中心线72与水平平面60正交。第二控制区66₂设置在第一控制区66₁和第一耳部54₁之间，并且设置在水平平面60内，如上面所描述的，该水平平面60包括夹子16的中心线58。类似地，第三控制区66₃设置在第一控制区66₁和第二耳部54₂之间，并且也可以设置在水平平面60内。

虽然图8所示的以及上面所描述的夹子16的实施例包括三个控制区66，该三个控制区66各自具有相同的、恒定的宽度W，并且该三个控制区66各自设置在正交布置的平面60、70中的一个内，但将要理解的是，在其他实施例中，夹子16可以包括多于或少于三个（3）这样的控制区，控制区可以具有不同的宽度，和/或控制区可以以不同的方式来布置。更具体地，控制区中的一个或多个可以从竖直平面60、70偏置（例如在平面60、70的角度范围内），而不是控制区中的每个都设置在正交布置的平面60、70中的一个内。例如，在诸如图8所示的实施例中，控制区66₂、66₃中的一个或两个可以设置在水平平面60的角度范围α内，其中，在至少一些实施方式中，α是+/-15%。类似地，虽然在上面所描述的实施例中，夹子16包括四个中间区68，该四个中间区68的宽度以各种方式变化，但将要理解的是，在其他实施例中，夹子16可以包括多于或少于四个（4）这样的中间区，和/或中间区可以具有以不同于本文所描述的方式来变化的宽度。相应地，本公开不受控制和/或中间区的任何具体的数量、类型或布置的限制。

夹子16的各种尺寸（包括上面所描述的那些尺寸中的一些或所有）可以取决于夹子16的某些其他尺寸或取决于与夹子16相关联的某些其他尺寸。例如，如图8所示的各种尺寸可以基于圆62的直径D或者与圆62的直径D有关，圆62的直径D进而可以基于夹子16在安装期间所越过的内轴12的外直径的大小（例如D=内轴12的外直径的90-95%，并且在一个具体的实施例中，外直径的93%）。更具体地，在实施例中，不过肯定不是仅有的实施例：控制区66₁-66₃的宽度W可以大约是D的6%；臂54₁、54₂中的每个的径向最外部分设置在径向距离R处，该径向距离R可以大约是D的50-70%；打开端38处的开口42的最窄部分可以具有宽度C，该宽度C大约是D的45-60%（例如56%）；并且夹子16的最大整体宽度OW可以大约是D的110-140%（例如126%）。夹子16的中心线58和由夹子16的内周界表面48的一些部分限定的圆62的中心线64之间的偏置Z可以与控制区66的宽度W的大小有关（例如偏置Z可以大约是宽度W的25-45%），以使得随着该偏置增大或减小，外表面50相应地增大或减小（夹子16在邻近控制区66的中间部分或区68中的最大和最小的宽度也相应地增大或减小，并且那些部分或区中的宽度进行改变或变化的（一个或多个）变化率也相应地增大或减小）。在控制区的宽度是固定的实施方式中，随着偏置Z的大小增大，中间区68₃和68₄变得更细并且其他中间区68₁和68₂变得更宽。随着偏置Z的大小减小，出现相反的情况。因此，偏置Z至少以这种方式控制中间区的宽度。

如基于上文将会理解的，夹子16是可弹性变形的夹子，其可以在与内或外轴12、14装配期间扩张或打开从而允许其越过内轴12的外直径，并且随后可以回弹性地弹入或卡入内轴12中的槽18中。为了达到该目的，夹子16可以由可弹性变形的材料形成，例如某些类型的钢（例如SAE 1095）或其他适合的材料。该材料除了是可弹性变形的以外，还可以具有特定的硬度。例如，在实施例中，夹子16由具有485-530的维氏硬度的SAE 1095钢形成；然而将要理解的是也可以使用其他材料和/或硬度范围。

要理解的是以上描述涉及本发明的一个或多个实施例。本发明不受本文所公开的（一个或多个）具体实施例的限制，而是仅仅由下面的权利要求来限定。而且，以上描述所包含的叙述涉及所公开的（一个或多个）实施例，并且除了术语或词组在上文被明确地限定的情况以外，以上描述所包含的叙述不能被解释成对本发明范围的限制或对权利要求中所使用术语的定义的限制。本领域的技术人员将会明白各种其他实施例以及对所公开的（一个或多个）实施例的各种改变和修改。

如在该说明书和权利要求书中所使用的，术语“例如”、“比如”、“举例”、“诸如”和“如同”以及动词“包含”、“具有”、“包括”和它们其他的动词形式，以上这些词语当与一个或多个部件或其他项目的清单相结合使用时，各自被解释成开放式的，这意味着不认为该清单排除了其他的、额外的部件或项目。其他术语被解释成使用它们最广泛的合理含义，除非它们被用在需要不同解释的语境中。例如，用于描述夹子的区的术语“控制”和“中间”不意图对夹子的这些区段的构造或布置赋予任何限制，并且在对夹子进行描述时是为了方便而使用的。“中间区”可以延伸到并且包括夹子的自由端。此外，所有提及的值（例如百分数、角度、范围等）仅仅为了示例性的目的而提供并且不意味着本质上是限制性的。本领域的技术人员将会理解在保持于本发明的精神和范围内的一些实施方式中，可以使用与本文所阐明的那些值不同的值。