专利名称：组合式推进轴的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在机动车辆的传动系统中传递力矩的组合式推进轴，该轴包括第一轴部分、第二轴部分和连接两轴部分并且可是恒速接头的万向接头。
背景技术：
这类机动车辆的推进轴在当前传统工艺中已经众所周知。例如，DE 199 43880 C1说明一种具有互相用恒速接头联接的两个轴部分的推进轴，其中带有布置在恒速接头邻近的中间轴承。该恒速接头包括一个带有外滚珠轨道的外接头部分、一个带有内滚珠轨道的内接头部分、在一对互相面对的外滚珠轨道和内滚珠轨道之中引导的力矩传递滚珠、和夹持滚珠的滚珠隔离圈。外接头部分牢固地连接于邻近外轴部分的轴颈。两个轴部分和恒速接头的直径尺寸是如此选择，使其在恒速接头由于撞车情况而毁坏时，有可能使两个轴部分在(望远镜式)伸缩管方式和基本上无外力方式下互相套入，如果恒速接头在轴向的最大容许位移途径已经超过。
从DE 43 44 177 C1可知，有一种用于机动车辆的相似结构的推进轴，它包括带有平行于轴向滚珠沟槽的无(滚珠)隔离圈接头，该无隔离圈接头只适合于在运行中极小的关节联接角度。依照这种设计，只有当外接头部分拆除和当邻近的第二轴部分变形时，一个轴部分才可能深入插进超过设计规定的标准位移途径。
发明内容
在最初述及的推进轴基础上，本发明目的是提出一种在机动车辆的传动系统中传递力矩的组合式推进轴，该轴包括带有内直径轴管的第一轴部分；带有其外直径小于轴管内直径的第二轴部分；和连接两个轴部分的万向接头，该万向接头还包括一个牢固地连接于第一轴部分的外接头部分、一个牢固地连接于固定在第二轴部分的轴颈的内接头部分、诸力矩传递滚珠、和夹持滚珠的隔离圈，其中万向接头能够在两个轴部分不被损坏时适应的轴向力作用下脱开，其中第一和第二轴部分能够在万向接头由于轴向力而脱开后互相滑入，并且其中在第一轴部分中设置可变形的填充件以便当两个轴部分互相插入时吸收动能。
按照该解决方法，在车祸中推进轴是如此缩短的，即断裂万向接头的外接头部分所引导的第二轴部分以伸缩管方式滑入第一轴部分。该解决方法的优点是，如果超过最大轴向力，一个轴部分进入另一个轴部分，如此可避免任何在万向接头区域中组合推进轴不受控制的弯曲。同时，在两个轴部分之间由于车祸造成的动能由可变形填充件所吸纳，并且依据动能的大小，第二轴部分可以深入地滑进第一轴部分。个别零部件的损坏可以在作用在推进轴上的最大轴向力已经超过极限值以前或者同时发生。不同形状的填充件可以获得不同吸收性，它们对于撞车行为的调节很重要。
按照另一实施例，建议至少部分地在第一轴部分中充满填充件并且轴向地支承在第一轴部分的基座上。填充件较佳地用工业泡沫材料制成，并且该填充件能够既弹性地或塑性地变形。
按照本发明第二解决方法是提供一种在机动车辆的传动系统中传递力矩的组合式推进轴，该轴包括带有内直径轴管的第一轴部分；带有其外直径小于轴管内直径的第二轴部分；和连接两个轴部分的万向接头，该万向接头还包括一个牢固地连接于第一轴部分的外接头部分、一个牢固地连接于固定在第二轴部分的轴颈的内接头部分、和诸力矩传递滚珠，其中万向接头能够在两个轴部分不被损坏时适应的轴向力作用下脱开，其中第一和第二轴部分能够在万向接头由于轴向力而脱开后互相滑入，并且其中在轴管中设置滑动元件以便吸收当两个轴部分互相滑入时的动能，该滑动元件包括可以被第二轴部分加载的基座和至少一个用于加载轴管的摩擦环。该带有吸收动能的摩擦环的实施例具有上述带有填充件解决方法同样的优点。
按照较佳实施例，滑动元件以压力配合方式夹持在轴管中。该滑动元件如此设计，使其当第二轴部分冲击滑动元件基座时至少有一个摩擦环径向地向外变形。这样，摩擦环压紧在管壁上并且当两个轴部分互相滑入时，在管壁上带着摩擦力移动，其结果吸收动能。基座形状较佳地应该向第二轴部分凸起。
按照本发明第三解决方法是提供一种在机动车辆的传动系统中传递力矩的组合式推进轴，该轴包括带有内直径轴管的第一轴部分；带有其外直径小于轴管内直径的第二轴部分；和连接两个轴部分的万向接头，该万向接头还包括一个牢固地连接于第一轴部分的外接头部分、一个牢固地连接于固定在第二轴部分的轴颈的内接头部分、和诸力矩传递滚珠，其中万向接头能够在两个轴部分不被损坏时适应的轴向力作用下脱开，其中第一和第二轴部分能够在万向接头由于轴向力而脱开后互相滑入，并且其中轴管中设置滑动组件以便吸收当两个轴部分互相滑入时的动能，该滑动组件包括连接于轴管的承载元件和至少一个连接于承载元件的摩擦元件，并包括一个可以被第二轴部分加载的冲击面和至少一个用于加载轴管的摩擦面。所述发明带有滑动组件的实施例具有上述各自带有填充件和滑动元件实施例同样的优点。如果，随着车祸发生，第二轴部分滑入第一轴部分，摩擦元件被促动而与摩擦面一起加载在第一轴部分的轴管上。
按照本发明较佳实施例建议滑动组件的承载元件通过压力配合夹持在第一轴部分中。滑动组件如此设计，当第二轴部分冲击时，摩擦元件如此变形，使其产生比较最初为使滑动组件进入轴管所需要的更高位移阻力。
按照第三实施例的第一变型，承载元件和至少一个摩擦元件基本上为碟形并且包括面向第二轴部分的基座和锥形外部，其中摩擦元件定位在承载元件上以便向第二轴部分延伸。在本发明较佳实施例中，摩擦元件的锥形外壳部分包括多个纵向缝隙，其中以这样的方式形成和包括摩擦面的翼面与承载元件的锥形外表面接触。因为第二轴部分撞击摩擦元件，后者向承载元件移动，使翼面从承载元件锥形外表面上径向地向外滑出，而摩擦元件的摩擦表面以自身加强方式压紧在轴管的管壁上。随着两个轴部分继续互相插入，第一轴部分径向地向外沿着轴向移动途径的长度上变形，而动能同时被吸收。
按照实施例包括滑动组件的第二变型，承载元件包括多个其轴线与第二轴部分轴线交叉的孔，和以牢固地插入的销子形式的摩擦元件(每孔一个)，其中面向第二轴部分的销子端部各形成冲击面，而其对面端部包括摩擦表面。建议这些销子利用焊接连接到摩擦元件，其中焊缝当第二轴部分撞击冲击面时断裂。该变型的功能原理相似于包括滑动组件的第二变型。因为第二轴部分撞击销子，后者从承载元件断裂并向第一轴部分轴向地移动和同时径向地向外。在该过程中，轴管的管壁相当大地变形，使两个轴部分继续互相插入，动能基本上转换为变形能量。较佳地，可设置三个同时促动销子形式的摩擦元件。
按照本发明三个解决方法的万向接头较佳地设置恒速形式的固定接头。恒速固定接头也可包括在角度等分平面中夹持滚珠的隔离圈。
附图的简要说明本发明较佳实施例将在以下参照附图描述，其中
图1为按照当前传统工艺的组合式推进轴的纵向剖面图。
图2为本发明具有填充件的组合式推进轴部分纵向剖面图。
图3为本发明具有碟形滑动元件的组合式推进轴部分纵向剖面图。
图4为本发明具有包含两个碟形元件的滑动组件的组合式推进轴部分纵向剖面图。
图5为本发明具有包括三个销子的滑动组件的组合式推进轴部分纵向剖面图。
具体的实施方式图1显示具有中间轴承2的推进轴1，诸如例如在机动车辆驱动系统中用于从手动齿轮箱到差动轴传递力矩；它以对于纵向轴线X对准状态显示。推进轴1包括第一轴部分3和第二轴部分4，它们互相通过万向接头5连接。万向接头5以恒速固定接头形式设置并且包括一个带有外滚珠轨道的外接头部分6、一个带有内滚珠轨道的内接头部分7、引导在一对互相面对的外滚珠轨道和内滚珠轨道中的力矩传递滚珠8、和在角度等分平面中夹持滚珠8的滚珠隔离圈9。
外接头部分6牢固地连接于第一轴部分3的轴管11，而内接头部分7牢固地连接于第二轴部分4的轴颈12。带有阻尼件19的中间轴承2轴向地邻接万向接头5，而推进轴1连接于在车体上的中间轴承2。推进轴1可旋转地由滚动接触轴承17支承，而该轴承17套在中间轴承2中并在第二轴部分4的轴承部分18上。第二轴承部分4的最大外直径D小于轴管11的内直径d，而在发生车祸的情况中，在万向接头5脱开以后，推进轴1可以通过滑动第二轴部分4，由导向锥形件10引导进入外接头部分6，即以伸缩管方式和几乎无阻力地进入第一轴部分3的轴管11。在其终端，推进轴1包括插入接头形式的恒速接头13、14，它们用来与手动齿轮箱(未示)和车辆的差动轴(未示)连接。这些插入接头相对外界环境用密封组件15、16密封，由此防止任何污垢进入和润滑剂从接头室逸出。
图2显示本发明实施例中包括填充件的推进轴。其设计和功能大部分相当于按照图1的推进轴。在这样情况下，主要参照前面的描述。相同的部件用相同数字标识，但附加下标1。图2显示在车祸后本发明推进轴，就是，在万向接头已经脱开后而当第二轴部分41滑入第一轴部分31后。在第一轴部分31中，所布置的填充件21部分地充满轴管111并且支承在第一轴部分31的基座22上。所述填充件21，例如由硬化的工业泡沫塑料构成，用来吸收来自于第一轴部分31而相对于第二轴部分41的质量的动能，该动能必须在车祸中吸收消灭。轴颈121穿入填充件21，而根据材料性质，该填充件在吸收动能时塑性地和/弹弹性地变形。
图3部分地显示本发明实施例的推进轴在万向接头已经脱开而在两个轴部分尚未完全互相插入以前的情况。其设计和功能大部分相当于在此参考的图1和2的推进轴。相同的部件用相同数字标识，但附加下标2。在本实施例中替代图2中填充件是设置滑动元件23，它最初牢固地定位在第一轴部分32的轴管112上。滑动元件23基本上为碟形并包括基座24和邻接于后者的摩擦环25。基座24向第二轴部分42凸起，使其当轴颈122撞击基座24时，摩擦环25径向地向外压紧。当两个轴部分32和42继续互相插入，轴颈122推动滑动元件23更加深入地进入轴管112，其结果是在摩擦作用下，沿轴向移动路径而吸收动能。在组合式推进轴装配中，滑动元件23，连同摩擦环，利用压力配合插入轴管112。滑动元件23较佳地由金属板制成。滑动组件26大约布置在轴管112的中间，使其到此时为止，轴部分32、42可以几乎无阻力地互相插入，并且在此以后吸收动能。
图4为本发明第三实施例局部显示的推进轴，并且显示在万向接头脱开后而两个轴部分32、42互相完全插入以前的情况。其设计和功能大部分相当于在此参照描述的以上实施例。相同的部件用相同数字标识，但附加下标3。替代按照图3中单件的滑动元件是在本实施例中设置两件组成的滑动组件26，它包括承载元件27和牢固地定位在后者上面的摩擦元件28。承载元件27例如用压力配合牢固地连接在轴管113上。承载元件27和摩擦元件28为碟形并且各包括面向第二轴部分43和邻近锥形外部31、32的基座29、30。摩擦元件28形成可以被轴颈123所加载的冲击面20。摩擦元件28的外部32在轴向比承载元件27的外部31更长，使摩擦元件28在承载元件27上径向一距离处被夹持。摩擦元件28，在其外部32，包括多个规律性地在圆周上分布的纵向缝隙33，这些缝隙径向地延伸到圆周边缘最远处，并且如此形成多个带有摩擦面40的翼面。当轴颈123撞击摩擦元件28的基座30时，摩擦元件28轴向地向承载元件27移动，并且使翼面在外部31上滑出和在外部31和轴管113之间径向地向外滑出。这样，轴管113被相当大地向外加载和变形，其结果是动能被吸纳。当两个轴部分33、43继续互相插入时，滑动组件26更加深入地滑入轴管113，该轴管塑性地变形并且吸收在该过程中的动能。滑动组件26大约布置在轴管113的中间，使其到此时为止，轴部分33、43可以几乎无阻力地互相插入，并且在此以后吸收动能。
图5为本发明第四实施例局部显示的推进轴，大部分相当于以前附图显示的实施例，因此这些描述在此引用作为参考。相同的部件用相同数字标识，但附加下标4。相反于按照图4中包括碟形滑动组件的变型，本变型设置带有承载元件36和三个固定在其上并且为销子形式的摩擦元件37的滑动组件35。承载元件36例如用压力配合插入在轴管114中。它用金属板制成并且包括圆柱形外表面。在承载元件36中，设置在相对于推进轴纵向轴线X4延伸成为角度的孔34，其中夹持销子37。销子37牢固地通过例如焊接连接于承载元件36，并且在克服连接力以后，能够在孔34中移动。面向第二轴部分44的销子端部各形成可以被轴颈124加载的冲击面38。当轴颈124撞击销子37时，焊接连接处被脱开而销子被引导在承载元件36的孔中并轴向地向恒速接头134移动，使其摩擦面39径向地进入轴管114而造成其鼓胀。当两个轴部分34、44互相进一步插入时，随着轴颈124接触承载元件36，整个滑动组件35更深入地滑入轴管114，并且销子37径向地突出在轴管114内部轮廓以外而在轴管114中形成沟槽，同时吸纳动能。
参考数字清单1推进轴2中间轴承3第一轴部分4第二轴部分5万向接头6外接头部分7内接头部分8滚珠9隔离圈
10导向锥形件11轴管12轴颈13恒速接头14恒速接头15密封组件16密封组件17滚动接触轴承18轴承部分19阻尼件20冲击面21填充件22基座23滑动元件24基座25摩擦环26滑动组件27承载元件28摩擦元件29基座30基座31外部32外部33纵向缝隙34孔35滑动组件36承载元件37摩擦元件/销子38冲击面39摩擦面40摩擦面
X纵向轴线d内直径D外直径
权利要求
1.一种在机动车辆传动系统中传递力矩的组合式推进轴，包括第一轴部分(3)，带有内径为d的轴管(11)，第二轴部分(4)，其外径为D并小于轴管(11)的内径d，和万向接头(5)，连接两个轴部分(3、4)并包括一个牢固地连接到第一轴部分(3)的外接头部分(6)，一个牢固地连接到轴颈(12)的内接头部分(7)，该轴颈固定在第二轴部分(4)上，以及力矩传递滚珠(6)，其中万向接头(5)可在两个轴部分(3、4)能够容纳而不被损坏的轴向力下脱开，其中第一和第二轴部分(3、4)可以在万向接头(5)由于轴向力而脱开以后互相滑入，和其中在第一轴部分(3)中设置可变形填充件(21)，以便当两个轴部分(3、4)互相滑入以后吸收动能。
2.按照权利要求1所述的轴组件，其特征为，填充件(21)至少部分地充满第一轴部分(3)并且轴向地支承在第一轴部分(3)的基座(22)上。
3.按照权利要求1或2所述的轴组件，其特征为，填充件(21)用工业泡沫材料制成。
4.按照权利要求1到3中任何之一所述的轴组件，其特征为，填充件(21)可以塑性变形。
5.按照权利要求1到4中任何之一所述的轴组件，其特征为，填充件(21)用一盖子封闭。
6.一种在机动车辆传动系统中传递力矩的组合式推进轴，包括第一轴部分(3)，带有内径为d的轴管(11)，第二轴部分(4)，其外径为D并小于轴管(11)的内径d，和万向接头(5)，连接两个轴部分(3、4)并包括一个牢固地连接到第一轴部分(3)的外接头部分(6)，一个牢固地连接到轴颈(12)的内接头部分(7)，该轴颈固定在第二轴部分(4)上，以及力矩传递滚珠(6)，其中万向接头(5)可在两个轴部分(3、4)能够容纳而不被损坏的轴向力下脱开，其中第一和第二轴部分(3、4)可以在万向接头(5)由于轴向力而脱开以后互相滑入，和其中在第一轴部分(3)中设置滑动元件(23)以便当两个轴部分(3、4)互相滑入时吸收动能，该滑动元件(23)包括可以被第二轴部分(4)加载的基座(24)，和至少一个加载轴管(11)的摩擦环(25)。
7.按照权利要求6所述的轴组件，其特征为，当第二轴部分(4)冲击基座(24)时至少一个摩擦环(25)可以径向地向外变形。
8.按照权利要求6或7所述的轴组件，其特征为，基座(24)的形状使其向第二轴部分(4)凸起。
9.按照权利要求6到8中任何之一所述的轴组件，其特征为，滑动元件(23)以压力配合定位于第一轴部分(3)内。
10.按照权利要求6到9中任何之一所述的轴组件，其特征为，滑动元件(23)为由金属板制成的零件。
11.一种在机动车辆传动系统中传递力矩的组合式推进轴，包括第一轴部分(3)，带有内径为d的轴管(11)，第二轴部分(4)，其外径为D并小于轴管(11)的内径d，和万向接头(5)，连接两个轴部分(3、4)并包括一个牢固地连接到第一轴部分(3)的外接头部分(6)，一个牢固地连接到轴颈(12)的内接头部分(7)，该轴颈固定在第二轴部分(4)上，以及力矩传递滚珠(6)，其中万向接头(5)可在两个轴部分(3、4)能够容纳而不被损坏的轴向力下脱开，其中第一和第二轴部分(3、4)可以在万向接头(5)由于轴向力而脱开以后互相滑入，和其中在轴管(11)中设置滑动组件(26、35)，以便当两个轴部分(3、4)互相滑入时吸收动能，该滑动组件(26、35)包括连接于轴管(11)的承载元件(27、36)和至少一个连接于承载元件(27、36)的摩擦元件(28、37)，并包括一个可以被第二轴部分(4)加载的冲击面(20、30)和至少一个用于加载轴管(11)的摩擦面(39、40)。
12.按照权利要求11所述的轴组件，其特征为，滑动组件(35)的承载元件(27、36)以压力配合方式定位于轴管(11)。
13.按照权利要求11或12所述的轴组件，其特征为，承载元件(27、36)和/或摩擦元件(28、37)为从金属板制成的零件。
14.按照权利要求11到13中任何之一所述的轴组件，其特征为，承载元件(27)和至少一个摩擦元件(28)基本上为碟形并且包括面向第二轴部分(4)的基座和一个锥形外部(31、32)，其中摩擦元件(28)定位于承载元件(27)上以便向第二轴部分(4)延伸，其中摩擦元件(28)的基座(30)包括冲击面(20)。
15.按照权利要求14所述的轴组件，其特征为，摩擦元件(28)的锥形外部(32)包括多个纵向缝隙(33)，其中以如此方式形成并且包括摩擦面(40)的翼面与承载元件(27)的锥形外部(31)接触。
16.按照权利要求11到13中任何之一所述的轴组件，其特征为，承载元件(36)包括多个其轴线与趋向第二轴部分(4)的纵向轴线(X)交叉的孔(34)，以及在每一个孔(34)内的、以牢固地插入的销子的形式的摩擦元件(37)，其中面向第二轴部分(4)的销子端部各形成冲击面(38)，并且其相对的端部包括摩擦面(39)。
17.按照权利要求16所述的轴组件，其特征为，销子夹持在孔(34)中以便可以移动。
18.按照权利要求16或17所述的轴组件，其特征为，销子用焊接连接于承载元件(36)，其中当第二轴部分(4)冲击冲击面(38)时焊接处断裂。
19.按照权利要求16到18中任何之一所述的轴组件，其特征为，设置三个销子形式的摩擦元件(37)。
20.按照权利要求1到19中任何之一所述的轴组件，其特征为，万向接头(5)以恒速固定接头的形式设置。
全文摘要
本发明涉及一种在机动车辆传动系统中传递力矩的组合式推进轴。所述轴包括一个带有内直径d的轴管的第一轴部分(3)，一个带有其外直径D小于轴管内直径d的第二轴部分(4)，和连接两个轴部分(3、4)的万向接头(5)。该万向接头(5)包括一个牢固地连接于第一轴部分(3)并具有内凹槽的外接头部分(6)、一个牢固地连接于轴颈(12)并具有外沟槽的内接头部分(7)，引导在一对对面的内凹槽和外沟槽之间的诸力矩传递滚珠(8)，以及可选地，一个夹持滚珠(8)的隔离圈(9)。万向接头(5)以额定分离区域形式设置，在万向接头已经脱开以后，第一和第二轴部分(3、4)可以互相插入。为能吸纳动能，在轴管中设置可变形的填充件(21)。
文档编号F16D3/223GK1619166SQ200410095690
公开日2005年5月25日 申请日期2004年11月16日 优先权日2003年11月17日
发明者H·西尔马克 申请人:Gkn动力传动系统有限公司