吸收冲击能量的传动轴的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种吸收冲击能量的传动轴，包括：夹套，其整体地并且可旋转地插在形成于前轴的外圆周表面上的花键部分与形成于后轴的内圆周表面上的花键部分之间；以及O型圈，其与所述夹套的后端部分的外圆周表面相配合，固定地保持住前轴的后端部分，并且固定地支撑后轴内侧的夹套。
【专利说明】
吸收冲击能量的传动轴
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种吸收冲击能量的传动轴。更特别地，本发明涉及这样一种吸收冲击能量的传动轴，其能够在车辆的碰撞事故发生时吸收并且降低冲击能量。
【背景技术】
[0002]安装在车辆中的传动轴为定位在车辆的变速器(或者传送装置)与后差速器之间的部件以传递发动机的动力，并且用于将动力传递到四轮驱动或者后轮驱动车辆的后轮。
[0003]相关技术中普通的传动轴包括前套管(或者前轴)和后套管(或者后轴)，其中，前套管通过万向节连接至变速器(发动机的动力输入至变速器)，后套管通过万向节连接至后差速器(其将动力传递至后轮)，并且前套管和后套管通过等速万向节连接。
[0004]最近，由于车辆碰撞的安全性被认为是重要的，因此进行了各种致力于降低传动轴的破坏载荷并且改善碰撞性能的努力。
[0005]用于在正常时传递动力的传动轴在车辆的前后方向上发生碰撞事故时由于沿轴向施加的冲击能量而变形，并且破坏车辆的主要部件或者使乘员的身体遭受伤害。因此，最近，为了防止在车辆的碰撞事故发生时破坏部件并且伤害乘员，具有吸收冲击能量的功能的传动轴应用于很多车辆中。
[0006]由于传动轴具有吸收冲击能量的功能，因此典型地并且主要地利用带有扩口套管结构的传动轴。
[0007]图1显示了相关技术中带有扩口套管结构的传动轴。与相关技术类似，传动轴I具有形成于传动轴I的一侧的扩口的套管部分2，并且其直径通过扩口工艺而减小。因此，在碰撞事故发生时扩口的套管部分2被推入到直径未减小的未扩口的套管部分3内，由此吸收冲击能量。
[0008]然而，具有上述吸收冲击能量的功能的相关技术中的传动轴的问题在于，执行扩口套管结构的成型工艺所需的时间和成本增加，并且传动轴的强度因通过塑性扩口工艺引起的应力集中而变差。
[0009]为了解决上述问题，相关技术中提出了关于具有套管结构的传动轴的技术，该套管结构利用剪切销来联接，并且使剪切销在碰撞发生时被破坏以便吸收冲击能量。
[0010]然而，在车辆的碰撞事故发生时具有上述的吸收冲击能量功能的相关技术中的传动轴，在部件的数量和破坏载荷方面并不令人满意，因此，需要对传动轴进行持续开发。
[0011]公开于本发明的背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般【背景技术】的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
【发明内容】
[0012]本发明的各个方面旨在提供一种吸收冲击能量的传动轴，其中，夹套和O型圈设置于前轴和后轴之间以在车辆的碰撞发生时加倍地吸收冲击能量，由此通过改善吸收冲击能量的功能以及与相关技术相比最大限度地减少部件的数量而确保最优的破坏载荷。
[0013]根据本发明的各个方面，一种吸收冲击能量的传动轴可以包括:夹套(collet)，其整体地并且可旋转地插在形成于前轴的外圆周表面上的花键部分与形成于后轴的内圆周表面上的花键部分之间；以及O型圈，其与所述夹套的后端部分的外圆周表面相配合，固定地保持住前轴的后端部分，并且固定地支撑后轴内侧的夹套。
[0014]所述夹套可以包括:内花键部分，其可以形成于所述夹套的内圆周表面上并且与前轴的花键部分啮合；外花键部分，其可以形成于所述夹套的外圆周表面上并且与后轴的花键部分啮合;当车辆的碰撞发生时，前轴可以移动至后轴的后侧而破坏所述O型圈。
[0015]所述夹套可以包括形成在所述夹套的后端部分并且沿轴向渐缩的锥形部分，并且所述锥形部分可以具有多条裂缝，使得锥形部分通过移动至后轴的后侧的前轴而展开并膨胀。
[0016]所述夹套可以具有挡止端，其形成于所述夹套的前端部分处并向外突出，从而防止所述夹套被移动至后轴的后端部分。
[0017]沿轴向的静载荷可以由所述O型圈的强度来确定，并且所述O型圈可以具有一个或更多个切口以用于调整抗轴向载荷的强度。
[0018]根据本发明的吸收冲击能量的传动轴，在车辆的碰撞事故发生时可以以较小的破坏载荷充分地吸收沿轴向的长度变化，由此充分地吸收冲击能量，并且最大限度地降低对乘客造成伤害的严重性。
[0019]应当理解，此处所使用的术语“车辆”或者“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
[0020]本发明的方法和装置可以具有其他的特征和优点，这些特征和优点从并入本文中的附图和随后的【具体实施方式】中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的【具体实施方式】中进行详细陈述，这些附图和【具体实施方式】共同用于解释本发明的特定原理。
【附图说明】
[0021]图1为显示了相关技术中的带有扩口套管结构的传动轴的视图。
[0022]图2为显示了根据本发明的示例性传动轴的分解立体图。
[0023]图3为显示了根据本发明的示例性传动轴的剖开立体图。
[0024]图4为显示了根据本发明的示例性传动轴的后轴的剖开立体图。
[0025]图5A和图5B为显示了根据本发明的示例性传动轴的夹套的剖开立体图和侧视图。
[0026]图6为显示了根据本发明的示例性传动轴的夹套和O型圈组装的结构的立体图。
[0027]应当理解，附图并非按比例地绘制，而是呈现了说明本发明的基本原理的各种示例性特征的略微简化的画法。此处所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
【具体实施方式】
[0028]下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
[0029]如图2和图3所示，根据本发明的各个实施方案的传动轴包括前轴10、后轴20、夹套30，以及O型圈40。
[0030]前轴10形成为具有圆截面的杆状，沿轴向延伸的花键部分12形成于前轴10的外圆周表面上，而插入到夹套30内的前轴10的后端部分为锥形的，使得前轴10的后端部分的直径为减小的。
[0031]后轴20形成为具有环形截面的管状，并且如图4所示，沿轴向延伸的花键部分22形成于后轴20的前端部分的内圆周表面上，夹套30插入到该后轴20的前端部分的内圆周表面内。
[0032]后轴20的前端部分和后端部分的外圆周表面以阶梯状整体地连接，使得前端部分的外径大于后端部分的外径，并且基于花键部分22的键齿，后端部分具有与前端部分相同的内径，或者具有小于前端部分的内径。
[0033]尽管附图未显示，然而前轴10的前端部分通过万向节联接至变速器，而后轴20的后端部分通过万向节联接至后差速器。
[0034]如图2、图5A和图5B所示，夹套30形成为具有接近于环形截面的管状，并插在前轴10的花键部分12与后轴20的花键部分22之间，以使其整体地并且可旋转地联接至前轴10和后轴20。为此目的，内花键部分31在夹套30的前端部分的内圆周表面上沿轴向延伸，并且与前轴10的花键部分12相匹配以联接至前轴10的花键部分12;而外花键部分32在夹套30的前端部分的外圆周表面上沿轴向延伸，并且与后轴20的花键部分22相匹配以联接至后轴20的花键部分22。
[0035]锥形部分34形成于夹套30的后端部分，并且形成为渐缩的以使其内径沿轴向逐渐地减小，为了改变锥形部分34的内径，裂缝35形成于锥形部分34内，并被切割为狭长的形状并且沿轴向延伸。
[0036]多条裂缝35形成为沿锥形部分34的圆周相互间隔开，使得锥形部分34通过载荷而可以在径向展开从而向外膨胀(以增加其内径)或者使得锥形部分34可以在径向缩回从而向内收缩(以减小其内径)。
[0037]向外突出的挡止端38形成于夹套30的前端部的一端处，以垂直于夹套30的前端部的外圆周表面延伸。
[0038]挡止端38用于当车辆行驶时或者当碰撞发生时防止夹套30滑动并过多地进入后轴20的后端部分。
[0039]进一步地，锥形部分34具有形成于锥形部分34的外圆周表面内的环形凹槽36，以使O型圈以压配合的方式装配入并组装到环形凹槽36内。在这种情况下，环形凹槽36的深度小于O型圈40的厚度。
[0040]O型圈40为具有环状的金属环，并且在这样的状态下被压配入后轴20的后端部分:O型圈40与夹套30的锥形部分34的外圆周表面相配合(相接合)且前轴10的锥形后端部分插入到夹套30内，而O型圈40用于承受施加到传动轴的轴向载荷。
[0041]O型圈40固定地保持住(支撑)前轴10(其花键联接至夹套30的内侧)的锥形后端部分，并且防止前轴10在车辆正常行驶时沿轴向被推动。另外，O型圈40固定地保持住(支撑)设置于后轴20(其花键联接至夹套30的外侧)内侧的夹套，并且防止夹套30在车辆正常行驶时从花键联接的位置被移动(见图3)。
[0042]也就是说，当车辆行驶时O型圈40承受着沿轴向施加的前轴10和后轴20的载荷，由此使得动力正常地传递。
[0043]O型圈40沿传动轴的轴向抗静载荷的强度通过改变厚度等的强度设计工艺来确定，这样O型圈40被等于或大于预定级别强度的载荷切断并破坏，从而使前轴10可以被移动而使得夹套30的锥形部分34沿径向膨胀。
[0044]因此，在车辆的碰撞发生时，当等于或者大于预定级别强度的轴向载荷通过向后移动(朝着后差速器)的前轴10施加时，O型圈40被破坏以吸收冲击能量，在这种情况下，前轴10进一步插入到后轴20的后端部分中而使得夹套30的锥形部分34膨胀。
[0045]如图6所示，O型圈40的抗载荷(其沿轴向施加)强度(载荷强度)可以通过切口42来调整，该切口42通过部分地切除O型圈40的一侧而形成。例如，根据应用传动轴的车辆的类型，载荷强度可以通过调整切口 42的尺寸和切口 42的数量来调整。
[0046]根据如上所述配置的传动轴，在车辆的碰撞沿前轴10的轴向发生时，前轴10朝着后差速器(未显示)向后移动以使夹套30的锥形部分34膨胀，并且随着前轴10进一步移动到后轴20的后侧，O型圈40被破坏以初步吸收车辆的冲击能量。另外，前轴10通过与夹套30花键联接的结构进一步滑动到后轴20的后侧而再次吸收车辆的冲击能量。
[0047]这里，将在下面描述构成本发明的传动轴的各自的构成部件在正常时(没有碰撞发生)和碰撞发生时的功能。
[0048]首先，借助前轴10与后轴20之间通过夹套30的花键啮合，前轴10和后轴20用于在正常时以及车辆正常地行驶时将驱动力从变速器传递到后差速器。进一步地，当冲击载荷因车辆的碰撞而传递时，设置于夹套30内侧的前轴10朝着后差速器向后移动以吸收冲击能量。
[0049]夹套30利用花键啮合联接在前轴10与后轴20之间，使得在正常时以及车辆正常地行驶时，夹套30与前轴10和后轴20—起用于将驱动力从变速器传递到后差速器，并且当冲击载荷因车辆的碰撞而传递时，花键联接至夹套30的前轴10朝着后差速器向后移动以吸收冲击能量。
[0050]当冲击载荷传递时，前轴10穿过夹套30的锥形部分34的内侧(其有斜度地形成于夹套30的后端部分处)以吸收冲击能量，并且利用O型圈40联接至锥形部分34的外圆周表面的结构，防止在车辆行驶时前轴10因轴向的载荷而脱离(deviat1n)(前轴的脱离，以及从后轴的脱离)。
[0051 ]进一步地，在O型圈40联接至夹套30的锥形部分34的状态下，O型圈40插入到后轴20的后端部分内，并且压配合到锥形部分34与后轴20之间，这样在正常时以及车辆正常地行驶时，O型圈40执行故障安全功能，从而防止前轴10、后轴20，以及夹套30从啮合位置脱离，并且当等于或者大于预定载荷(或者O型圈的预定载荷)的冲击载荷传递时，O型圈40被破坏从而引导前轴10因前轴10的脱离而向后运动。
[0052]O型圈40的抗碰撞载荷的强度通过改变O型圈40的特性(如材料和形状)而可以改变以应对碰撞载荷。进一步地，适当的载荷强度可以通过形成于O型圈40内的切口 42而产生，其根据车辆的类型可以应对轴向的载荷(车辆正常地行驶时的轴向载荷)。
[0053]接下来，下面将描述如上所述配置的传动轴的效果和优点。
[0054]当冲击载荷传递时，吸收冲击能量的结构从前侧移动至前轴10的中心，从而与现有结构相比能够减少部件的数量和重量。
[0055]通过去除现有扩口结构，考虑到强度和固有频率，可以容易地对轴的直径进行设计，从而能够使强度和固有频率最优化。
[0056]通过改变夹套30的长度和重量，夹套30可以用作为质量阻尼器，从而不需要额外的质量，由此降低成本并且减少重量。另外，通过调整夹套30的形状和长度能够分配重量，从而考虑到固有频率，可以容易地将夹套30设计为质量阻尼器。另外，通过改变夹套30的材料，夹套30可以用作为动态阻尼器，从而能够确保避开固有频率的可能性。
[0057]利用带有双花键结构的夹套30，从而与带有扩口结构的现有传动轴相比，能够减少重量并且降低材料成本。
[0058]根据发动机的力矩、马力，以及旋转速度(rpm)，通过改变夹套30的花键部分31和32的花键齿的数量，可以使用不同的夹套30。
[0059]通过利用夹套30，前轴10与后轴20配置为整体，由此减少结构的重量并简化结构。
[0060]通过替换夹套30，传动轴可以应用于各种类型的车辆，从而能够实现平台集成化。
[0061]通过利用可以在轴向方向变形的花键联接的结构来降低碰撞事故发生时的破坏载荷，由此改善碰撞性能。
[0062]可以单独地改变前轴10和后轴20的材料，由此降低材料成本和减少重量。
[0063]通过控制夹套30的破坏载荷可以确保安全性能。
[0064]通过利用双花键结构能够控制齿侧间隙，由此保证动力传递效率。
[0065]与相关技术中整体的前轴相比，通过分开的组装工艺能够保证制造商的组装性會K。
[0066]为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”或“下”，“内”或“外”等被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方案的特征。
[0067]前面对本发明的具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。它们并不旨在成为穷举的或将本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其他技术人员能够实现并利用本发明的各个示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。
【主权项】
1.一种吸收冲击能量的传动轴，包括: 夹套，其整体地并且能够旋转地插在形成于前轴的外圆周表面上的花键部分与形成于后轴的内圆周表面上的花键部分之间；以及 O型圈，其与所述夹套的后端部分的外圆周表面相配合，固定地保持住前轴的后端部分，并且固定地支撑后轴内侧的夹套。2.根据权利要求1所述的吸收冲击能量的传动轴，其中，所述夹套包括:内花键部分，其形成于所述夹套的内圆周表面上并且与前轴的花键部分啮合;外花键部分，其形成于所述夹套的外圆周表面上并且与后轴的花键部分啮合；当车辆的碰撞发生时，前轴移动至后轴的后侧而破坏所述O型圈。3.根据权利要求1所述的吸收冲击能量的传动轴，其中，所述夹套具有形成在所述夹套的后端部分并且沿轴向渐缩的锥形部分，并且所述锥形部分具有多条裂缝，使得锥形部分通过移动至后轴的后侧的前轴而展开并膨胀。4.根据权利要求1所述的吸收冲击能量的传动轴，其中，所述夹套包括挡止端，其形成于所述夹套的前端部分处并向外突出，从而防止所述夹套被移动至后轴的后端部分。5.根据权利要求1所述的吸收冲击能量的传动轴，其中，沿轴向的静载荷由所述O型圈的强度来确定，并且所述O型圈具有一个或者更多个切口以用于调整抗轴向载荷的强度。
【文档编号】F16D3/12GK106050953SQ201510954729
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2015年12月17日
【发明人】尹裁亨
【申请人】现代自动车株式会社