专利名称：制造组合的传动轴管和轴叉组件的方法
技术领域：
本发明一般来说涉及传动系系统，传动系系统是将从旋旋转动力源出来的旋转动力传递给可旋转的从动机构。特别地，本发明涉及一种制造组合的传动轴管和轴叉组件的改进的方法，该组合的传动轴管和轴叉组件用于这样的传动系系统中。
背景技术：
传动系系统广泛用于从动力源产生动力，并将该动力从动力源传递给从动机构。通常，动力源产生旋转动力，这样的旋转动力从动力源被传递给可旋转的从动机构。例如，在现在所使用的大多数陆地车辆中，发动机/变速箱组件产生旋转动力，这样的旋转动力从发动机/变速箱总成的输出轴通过传动轴组件传递给车桥总成的输入轴，这样就可以可旋转地驱动车辆的车轮。为了达到这个目的，典型的传动轴组件包括一个中空的圆柱形传动轴管，其具有一对管端配件，例如是一对管轴叉，可以前后端固定。管端配件的前部构成了前万向节的一部分，前万向节将发动机/变速箱总成的输出轴连接到传动轴管的前端。类似地，管端配件的后部构成了后万向节的一部分，后万向节将传动轴管的后端连接到车桥总成的输入轴。前后万向节提供了一个可旋转的传动连接，通过传动轴组件从发动机/变速箱组件的输出轴到车桥总成的输入轴，同时允许这三个轴的旋转轴线之间存在一定量的角偏移。
如上所述，典型的传动轴组件包括一个中空的圆柱形传动轴管，其具有一对管端配件，例如一对管轴叉，可以前后端固定。通常，管轴叉是锻造或铸造形成的，并且通过焊接或粘接固定在传动轴的端部。虽然这种方法很有效，但是最好能提供一种制造用于传动系系统中的组合的传动轴管和轴叉组件的改进方法，从而避免使用焊接或粘接方法。
发明内容
本发明涉及一种制造组合的传动轴管和轴叉组件的改进方法，该组件例如可以用于车辆的传动系系统中。首先，提供一个带有第一端部、一个中间部分和一个第二端部的工件。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，而中间部分具有比第一壁厚厚的第二壁厚。如果需要的话，工件的中间部分可以有一个绕其圆周延伸的隆脊。此外，工件的中间部分还可以带有很多突起。工件可以是中空的，通过液压成型或电磁脉冲成型来制成所需的形状。工件的中间部分，例如沿着圆周隆脊分开，以便提供一对传动轴管和轴叉组合的组件。而且，可以去掉突起部分，从而在一对组合的传动轴管和轴叉组件中的每个上提供很多开口。
当参照附图进行阅读的时候，本领域的普通技术人员从优选实施例的详细描述中很容易理解本发明的各种目标和优点。
图1是根据本发明第一实施例，用于制造组合的传动轴管和轴叉组件的工件的透视图。
图2是类似图1的透视图，表示了完成初步变形步骤后的工件。
图3是图2所示的变形工件的剖视图。
图4是类似图3的剖视图，表示了在材料去除步骤完成后的工件，其构成了两个组合的传动轴管和轴叉组件。
图5是图4中所示的组合的传动轴管和轴叉组件中一个的剖视图，其从外部固定在花键部件上。
图6是图4中所示的组合的传动轴管和轴叉组件中一个的剖视图，其从内部固定在花键部件上。
图7是图4中所示的组合的传动轴管和轴叉组件中一个的剖视图，其从外部固定在凸缘部件上。
图8是图4中所示的组合的传动轴管和轴叉组件中一个的剖视图，其从内部固定在凸缘部件上。
图9是一个工件的透视图，该工件用于按照本发明所述方法的第二实施例形成组合的传动轴管和轴叉组件。
图10是类似图9的透视图，表示了完成初步变形工序后的工件。
图11是图10所表示的变形工件的剖视图。
图12是与图11类似的剖视图，表示了完成初步变形步骤后工件的另一种结构。
图13是与图12类似的步骤视图，表示了一对穿过变形后的工件形成的开口和在这样的嵌入物中的一对轴瓦。
图14是与图12类似的剖视图，表示了一对穿过变形后的工件的轴瓦形开口。
具体实施例方式
参见附图，在图1中表示了一个工件，整体用10来表示，其用来按照本发明所述方法的第一实施例制造所述的组合的传动轴管和轴叉组件。工件10本身在现有技术中是很常见的，通常为中空的圆柱形，并且一般具有均匀的壁厚。但是，工件10还可以是任何所需的形状，并且其壁厚可以沿着长度方向变化，如同下面所描述的那样。但是，工件10最好是金属材料制成的，适合用各种公知的金属变形技术，例如液压成形、磁脉冲成形等等，使之发生变形。但是，工件10也可以是能用所需方法进行整形的任何所需材料形成的。
图2表示的是工件10已经完成了初步变形工序将工件整形为所需的形状。如图所示，变形的工件10包括一个第一端部11、一个中间部分12和一个第二端部13。在所示的实施例中，虽然不是必须的，但是中间部分12比第一端部11和第二端部13尺寸稍微大一点。而且，在所示的实施例中，中间部分12的截面大致为矩形，而第一端部11和第二端部13的截面为圆形，虽然这样也不是必须的。
工件10的中间部分12的变形最好是使得在其上有一个向外伸展的隆脊12a，虽然它不是必须的。在所示的实施例中，隆脊12a的截面大致为U形(见图3)。但是，隆脊12a的截面可以是任意形状。所示隆脊12a绕工件10的中间部分12整个圆周延伸。但是，隆脊12a不必绕着工件10的中间部分12的整个圆周延伸。或者，隆脊12a也可以是两个或者更多不连续结构(未示出)，它们一起沿着工件10的中间部分12的部分或整个圆周延伸。而且，所示的隆脊12a在绕工件10的中间部分12周向延伸时大致为正弦曲线形。但是，隆脊12a在绕工件10的中间部分12周向延伸的时候可以是任何形状。隆脊12a的作用将在下面进行解释。
此外，工件10的中间部分12变形的方式还使得在其上还有很多向外伸展的突起12b。在所示的实施例中，突起12b每一个的截面大致为杯形(见图3)。但是，突起12b的截面可以是任意形状。在所示的实施例中，四个这样的突起12b分成两对相对设置，在工件10的矩形中间部分12的四个面的每一个上一个。但是，突起12b可以是任意多个，位于工件10的中间部分12的任意位置。突起12b的作用将在下面进行解释。
在经过上述初步变形工序之后，工件10进入材料去除工序。在所示的实施例中，工件10的隆脊12a沿着两条线13和14(见图3)在正弦圆周上被切割。隆脊12a的切割可以通过任何所需的材料去除工序来完成，例如激光切割或机加工切割。这样切割的结果是，工件10被分成一对组合的传动轴管和轴叉组件，在图4中用20和30来表示。在两条切割线13和14之间的材料的短带可以作为废料丟弃。或者，工件10的隆脊12a可以通过沿着一条线进行切割成形，这样就不会产生废料。类似地，每个突起12b也沿着线15(见图3)切割，来去除例如圆形外部的部分。
上述材料去除工序所形成的第一组合的传动轴管和轴叉组件20包括一个中空圆柱形端部21(由上述工件10的第一端部11所确定)和一个扩大轴叉部分22(由上述工件10的变形第二端部12所确定)。轴叉部分22具有一个在圆周上向外伸展的凸缘23，其可以加强强度和刚性，虽然这也不是必须的。一对轴叉臂24(只表示了一个)一般从轴叉部分22轴向向外伸展。每个轴叉臂24带有一个穿过其中的开口，例如带凸缘的开口25(每个开口25都是由上述工件10的突起12b的一部分确定)，这样的带凸缘的开口25最好是彼此共轴对准。类似地，上述材料去除工序所制造的第二组合的传动轴管和轴叉组件30包括一个中空圆柱形端部31(由上述工件10的第二端部13所确定)和一个扩大轴叉部分32(由上述变形工件10的第二端部12所确定)。轴叉部分32具有一个在圆周上向外伸展的凸缘33，其可以加强强度和刚性，虽然这也不是必须的。一对轴叉臂34从轴叉部分32轴向向外伸展。每个轴叉臂34带有一个穿过其中的开口，例如带凸缘的开口35(每个开口35都是由上述工件10的突起12b的一部分确定)，这样的带凸缘的开口35最好是彼此共轴对准。
在它们以如上所述方式成形后，每个组合的传动轴管和轴叉组件20和30都要进行一个或多个精加工操作来精确确定它们的形状。完成之后，每个组合的传动轴管和轴叉组件20和30都可以作为组合的传统传动轴管和轴叉组件。例如，两个组合的传动轴管和轴叉组件20和30可以通过传统的万向节十字头(未示出)连接在一起，以便在它们之间提供两个可以转动传动的传动轴部分，这样就可以在它们的旋转轴线之间容许一定量的角偏移。一般来说，十字头包括带有四个向外伸展的圆柱形耳轴的一个中心体部分。耳轴定位在一个平面内，彼此成直角伸展。在每个耳轴的两端都有一个中空的圆柱形的滚动轴承杯。滚针轴承或其他减轻摩擦结构可以用在耳轴的外圆周面和轴承杯的内圆周面之间，使得在万向节工作过程中轴承杯能相对耳轴旋转运动。被十字头上的第一对对置的耳轴所支撑的轴承杯位于组合的第一传动轴管和轴叉组件20的轴叉臂24上所形成的共线开口25中，而被十字头上的第二对对置的耳轴所支撑的轴承杯位于第二组合的传动轴管和轴叉组件30的轴叉臂34上所形成的共线开口35中。
或者，第一传动轴管和轴叉组件20的中空圆柱形端部21可以连接到第二传动轴管和轴叉组件30的中空圆柱形端部30上，来形成一个传统的传动轴组件，也就是在相反的两端分别具有第一和第二轴叉的传动轴管。第一传动轴管和轴叉组件20和第二传动轴管和轴叉组件30的中空圆柱形端部21和31可以分别通过任何所需的方式，例如焊接，固定在一起。或者第一传动轴管和轴叉组件20和第二传动轴管和轴叉组件30的中空圆柱形端部21和31可以分别带有各自的花键部分，花键部分可以连接到圆柱形端部或者与圆柱形端部整体成型，这样就可以在它们之间提供旋转传动连接，同时也容许相对轴向运动。
图5是在图4中表明的第二传动轴管和轴叉组件30的剖视图，一个花键部件例如一个花键短轴40，从外面固定在上面。短轴40通常是中空的，并且为圆柱形，上面有很多花键41。在所示的实施例中，花键41从短轴40的外表面向外伸展，这样就构成了外花键部件。但是，花键41也可以从短轴40的内表面向内伸展，这样就可以提供一个内花键部件。短轴40的端部42绕第二传动轴管和轴叉组件30的中空圆柱形端部31的部分周向延伸，并且通过任何合适的装置固定在上面。例如，短轴40的端部42可以通过磁脉冲焊接、传统焊接(例如激光焊接、电子束焊接等等)、粘接等方式连接到第二传动轴管和轴叉组件30的中空圆柱形端部31上，以便提供一个传统的滑叉或类似结构。
图6是在图4中表明的第二传动轴管和轴叉组件30的剖视图，一个花键部件例如一个花键短轴50，从里面固定在上面。短轴50通常是中空的，并且为圆柱形，上面有很多花键51。在所示的实施例中，花键51从短轴50的外表面向外伸展，这样就构成了外花键部件。但是，花键51也可以从短轴50的内表面向内伸展，这样就可以提供一个内花键部件。短轴50的端部52在第二传动轴管和轴叉组件30的中空圆柱形端部31的部分中周向延伸，并且通过任何合适的装置固定在上面。例如，短轴50的端部52可以通过磁脉冲焊接、传统焊接(例如激光焊接、电子束焊接等等)、粘接等方式连接到第二传动轴管和轴叉组件30的中空圆柱形端部31上，以便提供一个传统的滑叉或类似结构。
图7是在图4中表明的第二传动轴管和轴叉组件30的剖视图，其从外面固定在一个凸缘部件例如一个法兰盘60上面。法兰盘60通常是扁平的圆形，穿过其形成很多开口61。在所示的实施例中，开口61通常轴向穿过法兰盘60，但是这并不是必须的。法兰盘60的一个端部62绕第二传动轴管和轴叉组件30的中空圆柱形端部31的部分周向伸展，并且通过任何合适的装置固定在上面。例如，法兰盘60的端部62可以通过磁脉冲焊接、传统焊接(例如激光焊接、电子束焊接等等)、粘接等方式连接到第二传动轴管和轴叉组合的组件30的中空圆柱形端部31上，以便提供一个传统的滑叉或类似结构。
图8是在图4中表明的第二传动轴管和轴叉组件30的截面正视图，其从里面固定在一个凸缘部件例如一个法兰盘70上面。法兰盘70通常是扁平的圆形，穿过其形成很多开口71。在所示的实施例中，开口71通常轴向穿过法兰盘70，但是这并不是必须的。法兰盘70的一个端部72绕第二传动轴管和轴叉组件30的中空圆柱形端部31的部分周向伸展，并且通过任何合适的装置固定在上面。例如，法兰盘70的端部72可以通过磁脉冲焊接、传统焊接(例如激光焊接、电子束焊接等等)、粘接等方式连接到第二传动轴管和轴叉组件30的中空圆柱形端部31上，以便提供一个传统的滑叉或类似结构。
参照附图9、10和11，其中示出了一个工件，用80来表示，它可以用来根据本发明方法的第二实施例形成传动轴组件。工件80本身在现有技术中是很常见的，通常为中空的圆柱形。工件80由以端对端方式彼此相连的三个部分81、82和83构成。在所示的实施例中，三个部分81、82和83的外径相同，这样工件80的外径在两端之间就是相同的。但是，三个部分81、82和83的外径也可以根据需要彼此不同。如下面所述，工件80第一部分81和第三部分83的壁厚都小于第二部分82的壁厚。但是，三个部分81、82和83的壁厚可以按照需要选择相同或者不同。三个部分81、82和83可以通过任何传统方法，例如焊接，固定在一起。但是最好工件80是金属材料制造的，可以通过任何一种公知的金属成型技术，例如液压成型、电磁脉冲成型等等来成型。但是，工件80可以由能够以所需手段进行整形的任何希望材料来制造。
图10和11表示工件80经过初步变形工序以便得到所需形状后的情况。如图所示，变形后的工件80包括一个第一端部81、一个中间部分82和一个第二端部83。在所示的实施例中，中间部分82的尺寸稍微大于第一端部81和第二端部83，但是这不是必须的。而且，在所示的实施例中，中间部分82的截面大致为矩形，而第一端部81和第二端部83的截面形状大致为圆形，但这也不是必须的。
工件80的中间部分82的变形最好是使得在其上有一个向外伸展的隆脊82a，但是它不是必须的。在所示的实施例中，隆脊82a的截面大致为U形(见图11)。但是，隆脊82a的截面可以是任意形状。所示隆脊82a是在工件80的中间部分82绕着整个圆周延伸的隆脊。但是，隆脊82a不需要绕着工件80的中间部分82整个延伸。可选择地，隆脊82a也可以是两个或者更多不连续结构(未示出)，它们一起绕着工件80的中间部分82的部分圆周或整个圆周延伸。而且，所示的隆脊82a大致为正弦曲线形状绕着工件80的中间部分82周向延伸。但是，隆脊82a绕着工件80的中间部分82周向延伸的时候可以是任何形状。
此外，工件80的中间部分82变形的方式还使得在其上还有很多向外伸展的突起82b。在所示的实施例中，每个突起82b的截面大致为杯形(见图11)。但是，突起82b的截面可以是任何希望的形状。在所示的实施例中，所示四个突起82b分成两对相对设置，分别位于工件80的矩形中间部分82的四个面上。但是，突起82b可以是任意多个，位于工件80的中间部分82的任意位置。
在经过上述的初步变形工序之后，工件80进入材料去除工序。在所示的实施例中，工件80的隆脊82a沿着上述两条线在正弦圆周上被切割。隆脊82a的切割可以通过任何所需的材料去除工序来完成，例如激光切割或机加工切割。这样切割的结果是，工件80就被分成一对组合的传动轴管和轴叉组件，与图4中组合的传动轴管和轴叉组件20和30类似。类似地，每个突起82b也沿着上述的线切割，来去除例如圆形的外部部分。
图12、13和14表示的是工件80’在完成初步变形工序之后的另一种结构。如图12所示，变形工件80’与上述变形工件80类似，类似的附图标记表示类似的部件。但是，在该实施例中，在工件80’的第二部分82上没有突起82b。而是，如图13所示，在工件80’的第二部分82上有很多开口84，它们的位置与工件80上的突起82b的位置相同。开口84可以用任何所需的工序来形成，例如可以是传统的T钻孔工序。在每个开口84中都有一个轴承衬套85来接纳和支持万向节十字头的轴承杯，如上所述。或者，如图14所示，在工件80’的第二部分82上有很多凸缘开口86，它们的位置与工件80上的突起82a的位置相同。凸缘开口86可以用任何所需的工序来形成，例如可以是传统的流动钻孔法。凸缘开口86可以直接接纳和支持万向节十字头的轴承杯，如上所述。
根据专利法的规定，在本发明的优选实施例中已经对本发明工作的原理和方式进行了说明。但是，需要理解的是，在不背离本发明的精神或范围的情况下，本发明在这些具体描述的实施方式之外也可以实施。
权利要求
1.一种制造组合的传动轴管和轴叉组件的方法，包括以下步骤(a)提供带有第一端部、中间部分和第二端部的工件；(b)分开工件的中间部分以提供一对组合的传动轴管和轴叉组件。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于上述步骤(a)是这样实现的，提供一个中空工件，通过液压成型或电磁脉冲成型使工件变形，以使其具有第一端部、中间部分和第二端部。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于通过使工件的中间部分具有隆脊来完成上述步骤(a)；通过沿着隆脊分开工件的中间部分以提供一对组合的传动轴管和轴叉组件来完成上述步骤(b)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于通过使工件的中间部分具有多个突起来完成上述步骤(a)，上述步骤(b)包括去除突起部分以在一对组合的传动轴管和轴叉组件中的每一个上都提供多个开口的步骤。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括步骤(c)将花键部件和凸缘部件中的一个固定到一对组合的传动轴管和轴叉组件中的一个上。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于上述步骤(a)这样实现，将花键部件和凸缘部件中的一个从外面或者从里面固定到一对组合的传动轴管和轴叉组件中的一个上。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(b)还包括在一对组合的传动轴管和轴叉组件中的每个上都形成多个开口，以及在每个开口中都设置一轴承衬套的步骤。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(b)还包括在一对组合的传动轴管和轴叉组件中的每个上都形成多个凸缘开口的步骤。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于通过提供一个具有不同壁厚的工件来完成步骤(a)。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于上述步骤(a)这样实现，提供具有第一端部和第二端部以及中间部分的工件，该第一端部和第二端部具有第一壁厚，该中间部分具有大于第一壁厚的第二壁厚。
全文摘要
一种制造组合的传动轴管和轴叉组件的方法，包括首先提供带有第一端部、中间部分和第二部分的工件的初始步骤。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，而中间部分具有比第一壁厚厚的第二壁厚。如果需要的话，工件的中间部分的外圆周上还可以有一个隆脊。此外，工件的中间部分还可以带有很多突起。工件可以是中空的，通过液压成型或电磁脉冲成型来制成所需的形状。工件的中间部分例如沿着圆周隆脊被分开，以提供一对传动轴管和轴叉组合的组件。而且，可以去掉突起部分，以在一对组合的传动轴管和轴叉组件中的每个上面提供多个开口。
文档编号B21C37/16GK1576628SQ20041007664
公开日2005年2月9日 申请日期2004年6月30日 优先权日2003年7月1日
发明者罗伯特·D·杜兰德, 纳尔逊·瓦格纳, 马修·P·布莱克, 莱昂·W·瓦伦西克, 弗雷德里克·J·马勒 申请人:达纳公司