轴联接装置的制作方法

本发明涉及一种用于联接各轴的装置，并且更具体地，涉及一种使用具有改良的可制造性和装配特点的花键的联接装置。

背景技术：

车辆(例如汽车和卡车)包括将车辆发动机产生的旋转动能传递给车轮的车轴总成。车轴总成通常包括具有差速齿轮组的箱体。差速齿轮组包括允许车辆的车轮以不同的旋转速度转向的行星齿轮系。这使得在转向期间外部车轮比内部车轮旋转地更快。

在这些总成中，存在多个位置，需要在此将各轴联接以便将旋转动能从一个部件传递至另一部件。各轴被联接的方式之一是通过使用花键。花键是一种键式管件，其中的一个部件包括凹槽并且另一个部件包括装配在凹槽内的突出部或键。突出部与凹槽交互来传递旋转动能。在车辆中，期望维持突出部与凹槽之间的紧密或过盈配合以避免侧隙过大，其中过大的侧隙会引起不希望有的噪声。通常，车辆会使用螺旋花键，其中凹槽或突出部中的至少一个会具有螺旋角。虽然螺旋花键效果很好且侧隙较低，但是制造成本较高且应力分布可能不符合期望。

因此，期望提供一种改善接触应力分布且促进具有改良的可制造性的装配的轴联接装置。

技术实现要素：

在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种旋转联接装置。联接装置包括具有至少一个直凹槽的第一旋转部件，该凹槽具有侧壁。第二旋转部件联接至第一旋转部件。第二旋转部件包括在第一端部与第二端部之间具有线性轮廓的至少一个突出部。至少一个突出部进一步包括邻近第一端部的第一段和邻近第二端部的第二段。第一段的尺寸被设置成限定第一段与侧壁之间的第一间隙，第二段的尺寸被设置成限定第二段与侧壁之间的第二间隙，第二间隙小于第一间隙。

在本发明的另一示例性实施例中，提供了一种装配旋转部件的方法。该方法包括设置具有直凹槽的第一旋转部件，所述凹槽具有侧壁。设置具有至少一个突出部的第二旋转部件，所述至少一个突出部在第一端部与第二端部之间具有线性轮廓，所述至少一个突出部具有邻近第一端部的第一段和邻近第二端部的第二段。第一段与凹槽、第一段和侧壁对其，其中第一段和侧壁限定第一间隙。第二旋转部件相对于第一旋转部件轴向移动。第二段被插入到凹槽中，所述第二段和侧壁限定第二间隙，其中第二间隙小于第一间隙。第二旋转部件相对于第一旋转部件轴向滑动，直至第二段的端部被设置在凹槽内。

在本发明的又一示例性实施例中，提供了一种车辆。该车辆包括具有至少一个直凹槽的第一旋转部件，所述凹槽具有侧壁。第二旋转部件联接至第一旋转部件，所述第二旋转部件具有至少一个突出部。至少一个突出部包括在第一端部与第二端部之间的线性轮廓。至少一个突出部进一步包括邻近第一端部的第一段和邻近第二端部的第二段。第一段的尺寸被设置成限定第一段与侧壁之间的第一间隙，第二段的尺寸被设置成限定第二段与侧壁之间的第二间隙，第二间隙小于第一间隙。

通过本发明的以下结合附图的详细说明，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点变得非常显而易见。

附图说明

仅通过举例的方式，其他特征、优点和细节在以下实施例的详细说明中变得显而易见，所述详细说明参照附图，其中：

图1是示出了根据本发明的实施例的具有车轴总成的车辆的示意性平面图；

图2是示出了根据本发明的实施例的具有花键连接件的轴与齿轮传动装置的透视图；

图3是示出了用于联接图1的车轴总成中的轴的花键的局部剖视图；

图4是示出了图3的花键的局部截面端视图；

图5是示出了图3的花键的局部等距视图；以及

图6是示出了根据本发明的实施例的用于联接图1的车轴总成中的轴的花键的局部截面平面图。

具体实施方式

以下描述在性质上仅仅是示例性的，而不旨在限制本公开、其应用或用途。应理解，在所有附图中，相应的参考标记表示相似或相应的部件和特征。

根据本发明的实施例，图1示出了具有车轴总成22的车辆20。应理解，车辆20可为，例如，汽车、卡车、货车或运动型多用途车。文中所用术语“车辆”不仅限于汽车、卡车、货车或运动型多用途车，相反，其还可包括任何适用于负载运输的自推进或自牵引运输工具。车辆20可包括发动机24，例如汽油或柴油动力内燃机。发动机24可进一步为，例如，将内燃机与电动机结合起来的混合型发动机。发动机24和车轴总成22都联接至框架或其他底盘结构26上。发动机24经由变速器28和传动轴30联接至车轴总成22上。变速器28可被配置成降低转速和增加发动机输出的扭矩。该修改后的输出接着经由传动轴30传递给车轴总成22。车轴总成22经由车轴36将来自于穿过差速齿轮组32的传动轴30的输出扭矩传递给一对从动轮34。

差速齿轮组32设置在差速齿轮箱42内。差速齿轮组32经由将扭矩传递给环形齿轮44的小齿轮40接收来自于传动轴30的输出。小齿轮40包括经由法兰46联接至传动轴30上的轴。差速齿轮组32由一对差动轴承支撑在箱体42内，以便进行旋转。差速齿轮组32包括设置在箱体42内的侧齿轮38，其联接至车轴36的一个端部上，并支撑该端部。如本文中将会更加详细地讨论的，旋转部件的联接可通过花键连接件来实现。

在一个实施例中，每个车轴36都延伸穿过孔进入车轴套管54中。车轴套管54包括延长其长度的中空内部。在车轴套管54的一个端部安装轴承56来支撑的邻近从动轮34的车轴36的端部。轴密封件57位于轴承56与车轮34之间。车轮安装法兰58联接至邻近轴承56的车轴36的端部。法兰58提供用于安装从动轮34的接口。

车辆20进一步包括设置成邻近发动机24的第二组车轮60。在一个实施例中，第二组车轮60也可被配置成接收来自于发动机24的输出。这往往被称为四轮或全轮驱动配置。在本实施例中，车辆20可包括分动箱62，其中分动箱62将来自于变速器28的输出在前从动轮34与后从动轮60之间分开。分动箱62将一部分输出传递给前车轴总成64，其可包括额外的部件，例如差速齿轮组66和将输出传递给车轮60的车轴68。

应理解，在车轴总成22和64、变速器28、传动轴30以及差速齿轮组32和66中，存在许多第一旋转部件在其中联接至第二旋转部件以传递旋转动能或扭矩的接口，例如，法兰46至小齿轮40，或侧齿轮38至车轴36。还应理解，期望降低或最小化第一旋转部件与第二旋转部件之间的侧隙以避免可能被车辆操作者感觉到的不必要的噪声。

现参照图2～6，示出了示例性花键联接装置70，其允许将第一旋转部件71联接至第二旋转部件73。在本实施例中，花键联接装置70包括形成于第一旋转部件71中的多个凹槽72以及形成于第二旋转部件中的多个轮齿或突出部74，例如，小齿轮40。突出部74的尺寸被设置成啮合凹槽72的侧壁76的至少一部分以允许在第一旋转部件与第二旋转部件之间进行扭矩传递。应理解，虽然图4～6为了清楚起见仅仅说明单个突出部和凹槽，但是，第一旋转部件71和第二旋转部件73可具有任何数量的绕外围分隔开并且被对准成彼此配合来传递扭矩的突出部和凹槽。还应理解，虽然本文的实施例可就小齿轮40和法兰46来描述第一和第二旋转部件，但是这是出于示例性目的且本发明不应由此而被限制。

突出部74包括第一段78、第二段80和过渡段82。第一段78和第二段80沿突出部74的长度大体上呈线状或笔直状。过渡段82具有从第一段78延伸至第二段80的角度方向。凹槽72沿其长度大体上呈线状或笔直状。第二段80具有长度L，其尺寸被设置成为花键联接装置70提供预期量的接触应力分布。在一个实施例中，突出部74具有梯形形状；然而，也可使用诸如渐开线形状的其他形状。

第一段78具有第一宽度W1和第一高度H1。第二段80具有第二宽度W2和第二高度H2。第一宽度W1小于第二宽度W2，且第一高度H1小于第二高度H2。第二宽度W2稍小于凹槽72的宽度W3。在一个实施例中，宽度W2被选择成具有与凹槽72之间的过盈配合。过渡段82在第一段78与第二段80之间提供锥形表面。

在图4所示的实施例中，突出部74包括具有多面轮廓的侧壁84。侧壁84包括相对于延伸穿过突出部74的中心的中线90以第一角度设置的内壁86和以第二角度设置的外壁88。内壁86沿突出部74的长度延伸，且其尺寸被设置成在突出部74的小直径92处限定内壁86与凹槽72的侧壁76之间的间隙G。应理解，间隙G促进第二旋转部件至第一旋转部件中的初始插入。在一个实施例中，内壁86的角度小于侧壁76的角度(相对于中线90)，使得间隙G随着内壁86朝大直径94延伸而减少。

外壁88以大于内壁86的角度进行设置。在一个实施例中，外壁88以相对于中线90与侧壁76的角度相同的角度进行设置。外壁88的尺寸可被设置成限定外壁88与侧壁76之间的间隙。在其他实施例中，外壁88的尺寸可被设置成提供与侧壁76之间的过盈配合。仍然在其他实施例中，外壁88的尺寸可被设置成提供与侧壁76之间的标称线对线配合。从内壁86至外壁88的过渡线可位于突出部74的节径96上。

应理解，此花键联接装置70在可制造性、成本降低、易装配性和接触应力分布的增加方面提供了诸多优点。由于第一段78的尺寸被设置成提供间隙G，所以在突出部74与侧壁76之间的间隙随着第二段80进入凹槽72中而减少时，第一旋转部件与第二旋转部件之间的装配得以由所述部件的自由轴向移动进行促进。由于所有的特征都是笔直性的(沿联接装置70的长度)，所以诸如凹槽72和突出部74的制作得以被简化并且更容易检验。应理解，此优点组合降低了制造和装配成本。

在图6所示的另一个实施例中，示出了花键联接装置100。突出部具有沿其长度的恒定高度。突出部的端部具有第一宽度W1，其在与第二段80的相交处渐缩至宽度W2。侧壁102的角度在突出部74的端部与和第二段80的相交处之间保持恒定。宽度W2的尺寸被设置成在第二段80的侧面与侧壁76之间提供小间隙。应理解，本实施例在第一和第二旋转部件的装配方面提供类似于上文描述的优点，并且改进了花键联接装置100的可制造性。

虽然已参考示例性实施例对本发明进行了描述，但是本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可进行各种改变，且等同体可被其元件替代。另外，在不脱离本发明的基本范围的情况下，可进行许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教导。因此，本发明不意在受限于所公开的特定实施例，相反，其将包括落在本发明的范围内的所有实施例。