CN104565096A - 车用传动轴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车用传动轴，包括：轴，其具有沿着外周面形成用于花键连接的多个啮合突起；管，具有插入有轴且沿着所述轴的内周面的多个啮合槽；止动构件，设置成固定于管的内周面，一端对应于轴的远端，当碰撞载荷施加于此时断裂；以及锁定构件，其一端与止动构件的一端相接触，并且连接于轴且与轴一起支撑止动构件的两端，从而限制轴的滑动，当止动构件断裂时与所述轴一起在管内滑动。

Description

车用传动轴

相关申请的交叉参考

本申请要求于2013年10月17日提交的韩国专利申请号10-2013-0123955的优先权，该申请的全部内容在此并入以供参考。

技术领域

本发明涉及一种车用传动轴，更具体而言，涉及一种在车辆发生碰撞时能够在低破坏载荷下充分吸收轴向上的轴的长度变化，并因此充分吸收碰撞能量，从而把乘客的损伤程度减至最低水平的车用传动轴。

背景技术

一般而言，设置在后轮驱动车中的传动轴10是指用于将构成发动机1和传动装置（transmission）2的动力系的驱动力平稳地传递至后轴3的动力传递装置，如图1所示，其中，必须确保足够的扭转强度以便平稳地传递转矩，并且由于传动轴在轴向是长的，因此还必须确保足够的弯曲刚度。

此外，除了如前面描述的基本特征，近来关于车辆的碰撞的安全法规显示出重要的性能因素，即，传动轴的技术已经开发用于当车辆发生碰撞时充分吸收轴向上的长度变化，并降低乘客的损伤程度。

然而，当车辆发生碰撞时由于高破坏载荷而导致常规传动轴10在轴向上的长度变化不充分，其结果，碰撞造成的冲击没有被充分吸收，从而增加了乘客的损伤程度。

也就是说，常规传动轴10，如图2所示，包括连接于传动装置2的前结合件11、连接于前结合件11的前支座12、连接于前支座12的前管13、通过万向接头14连接的后管15、连接于后管15的后支座16、以及连接于后轴3的后结合件17。

这里，前管13设置有通过模锻工艺加工的直径变化部13a，其中基于直径变化部13a而分类为向前支座12延伸的小直径部分13b以及向万向接头14延伸的大直径部分13c。

小直径部分13b具有比大直径部分13c小的直径，并且小直径部分13b与大直径部分13c通过直径变化部13a相连接。

因此，当在车辆碰撞过程所产生的冲击能量通过动力系传递到传动轴10时，如图3所示，在直径变化部13a变形时小直径部分13b发生变形而插入到大直径部分13c，因此如前面所描述那样传动轴10通过小直径部分13b的移动来吸收冲击能量。

然而，由于在常规传动轴10中小直径部分13b与大直径部分13c之间的直径差异不大，因此，由于高破坏载荷和冲击能量没有被充分吸收而导致小直径部分13b的后移动量小并因此传动轴在轴向上的长度变化充分，从而特别提高了由于车辆的大减速而导致的乘客的损伤程度。

因此，为了使小直径部分13b与大直径部分13c之间的直径差异变大，提出了减少小直径部分13b的直径或增加大直径部分13c的直径的想法，但在这种情况下，传动轴的基本强度可能会在直径改变时变化，或者根据周围部件的重量或封装会产生其他缺点。

此外，为了提高小直径部分13b的后移动量，提出了通过改变材料的性质来降低破坏载荷的想法，但该想法成为降低的传动轴10的基本强度的原因。

在背景技术部分公开的信息仅用于增强对本发明的一般背景的理解，不应该视为这些信息构成本领域技术人员已知的现有技术的承认或以任何形式的提示。

发明内容

本发明的各个方面试图解决与现有技术相关的上述问题。

本发明的各个方面提供一种车用传动轴，包括：轴，其中沿着轴的部分的外周面形成用于花键连接的多个啮合突起；管，其中沿着管的内周面形成用于花键连接的与多个啮合突起相啮合的多个啮合槽；止动构件，其设置成固定于管的内周面，其一端对应于轴的远端，并且当碰撞载荷施加于此时断裂；以及锁定构件，其一端与止动构件的一端相接触且连接于轴并与轴一起支撑止动构件的两端，从而限制轴的滑动，当止动构件断裂时与轴一起在管内滑动。

轴的啮合突起和管的啮合槽可以以渐开线齿轮的形状彼此相对应地形成。

管可以由圆棒状的轴体、以及连接于轴体的一端且沿着其内周面形成与啮合突起相啮合的多个啮合槽的衬套所构成。

轴体与衬套可以通过摩擦焊接相连接，通过摩擦焊接而在轴体与衬套的连接部形成焊缝部，止动构件的一端与轴的远端相接触，其另一端支撑在焊缝部以被锁定在其上。

止动构件可以以环状形成，并且由固定于管的内周面的周围部、以及沿着止动构件的内周面形成并向其中央延伸的凸缘部所构成。

安装槽可以形成在管上的啮合槽的另一侧，其插入有止动构件以固定于此，其中止动构件的周围部插入到安装槽中，并且凸缘部在周围部延伸，以对应于轴的远端。

多个断裂槽可以沿着止动构件的凸缘部的周围而形成。

多个断裂槽可以形成为以对应于轴的外周面与衬套的内周面相接触的线。

多个断裂槽可以沿着凸缘部的周围以上下/左右对称形成。

锁定构件可以由形成为在止动构件的一侧与轴一起支撑止动构件的两端的头部、以及向轴延伸以装配至轴中的主体部。

在锁定构件的主体部的外周面和轴的内周面分别形成螺纹和螺纹槽，以形成锁定构件与轴之间的螺纹紧固。

本发明的各个方面提供一种车用传动轴，可以包括：轴，其中沿着轴的部分的外周面形成有用于花键连接的多个啮合突起；管，其由沿着衬套的内周面且与轴的多个啮合突起相啮合多个啮合槽并因此形成花键连接的衬套、以及以圆棒状形成以连接于衬套的一端且通过使用摩擦焊接来连接衬套与轴体而形成的焊缝部的轴体；止动构件，其设置在衬套的内周面，其一端对应于轴的远端，另一端支撑在焊缝部以被固定于此，当碰撞载荷施加于此时断裂；以及锁定构件，其一端与止动构件的一端相接触，并且连接于轴并与轴一起支撑止动构件的两端，从而限制轴的滑动，当止动构件断裂时与轴一起在管内滑动。

本发明的方法和设备具有其他特征和优势，这些将从一起用来说明本发明的某些原理的包含在此的附图以及下面的详细说明中显而易见。

附图说明

图1是示出用于结合动力系与后轴的示例性传动轴的立体图；

图2是示出根据现有技术的传动轴的立体图；

图3是示出在常规传动轴中当车辆发生碰撞时前管的变形的直径变化的截面图；

图4是示出根据本发明的车用示例性传动轴的立体图；

图5是示出如图4所示的车用传动轴的分解立体图；

图6是示出如图4所示的车用传动轴的立体图；

图7是示出如图4所示的车用传动轴的截面图；

图8是示出依照根据本发明的车用示例性传动轴的剪切强度而在止动构件中形成的断裂槽的立体图；以及

图9是示出根据本发明的车用示例性传动轴的操作状态的视图。

应该理解，附图不必要按比例呈现本发明的基本原理的各种特征描述的相当简化的表示。如本文公开的包括例如具体的尺寸、方向、位置、以及形状的本发明的具体的设计特征将通过特定的期望应用和使用环境来部分地确定。

在附图中，贯穿附图的几个视图的标识号是指本发明的相同或等同部件。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各种实施方式，其实例在附图中示出并在下面描述。尽管本发明将结合示例性实施方式来描述，但应该理解，本描述并不旨在将本发明限制于所述示例性实施方式。相反，本发明旨在不仅覆盖示例性实施方式，而且还覆盖如附加权利要求所定义的包括在本发明的实质和范围之内的各种替代，修改，等同物及其他实施方式。

根据本发明的车用传动轴，如图4至图9所示，其包括：连接于传动装置（2；见图1）的前结合件11；连接于所述前结合件11的前支座12；其一端焊接于前支座12的轴100；花键连接于所述轴100的管200；通过万向接头14连接的后管15；连接于后管15的后支座16；以及连接于后轴（3；见图3）的后结合件17。

在更详细的描述中，根据本发明的车用传动轴包括：轴100，其中用于花键连接B的多个啮合突起120沿着轴的部分的外周面而形成；管200，其中多个啮合槽220与多个啮合突起120沿着管的内周面啮合，并因此形成花键连接B；止动构件300，设置成固定于管200的内周面，其一端对应于轴100的远端并在碰撞载荷施加于此时断裂；以及锁定构件400，其一端与止动构件300的一端相接触，并且其连接于轴100且与轴100一起支撑止动构件300的两端，从而限制轴100的滑动，在止动构件300断裂时与轴100一起在管200内滑动。

根据本发明，多个啮合突起120形成在轴100的外周面且并且多个啮合槽220形成在管200的内周面，啮合突起120与啮合槽220彼此啮合以形成轴100与管200的花键连接B。也就是说，啮合突起120与啮合槽220啮合以形成在轴100与管200之间的花键连接B，因此当发动机1产生旋转力被传递于此时，轴100和管200同时旋转。因此，即使当轴100和管200各自分离，它们也可通过花键连接B同时旋转，因此能够无损地传递发动机1产生的旋转力。

这里，轴100的啮合突起120与管200的啮合槽220可以以渐开线齿轮的形状形成，彼此对应。

根据本发明的轴100和管200通过啮合突起120和啮合槽220进行啮合以平稳地传递旋转力，因此可以以渐开线齿轮的形状形成。一般而言，渐开线齿轮是用于传递旋转力的有效结构，因为其具有强齿轮强度和良好的兼容性，即使有误差时通过咬合也不会影响太大，因此轴和管以渐开线齿轮的形状形成，以平稳地传递旋转力并确保扭转强度，从而满足轴100和管200用于传递旋转力的有效条件。

尽管分别形成在轴100和管200上的啮合突起120和啮合槽220可以以渐开线齿轮的形状形成，但它们也可以以各种形状例如角状和齿状形成。

同时，管200由圆棒状的轴体200a和衬套200b构成，衬套200b连接于轴体200a的一端，并且沿着衬套200b的内周面形成与啮合突起120相啮合的多个啮合槽220。

这里，轴体200a与衬套200b通过摩擦焊接相连接，并且通过摩擦焊接而在轴体200a与衬套200b的连接部形成焊缝部200c，止动构件300的一端与轴100的远端相接触，其另一端被支撑在凸缘部200c上而被锁定在其上。

在本发明中，即使与啮合突起120相啮合的啮合槽220可以形成在管200的轴体200a上以彼此连接于轴100，在没有衬套200b的情况下，制造加工也会受限且成本增加，并且当形成对应于啮合突起120的啮合槽220时还存在因管200的材料和结构特征而引起的精细成形上的困难。

这里，轴体200a和衬套200b通过摩擦焊接相连接。本发明的轴体200a和衬套200b以圆棒状形成，对于摩擦焊接是有效的，电力消耗更少且执行有效的工艺。

特别地，当进行摩擦焊接时焊缝部200c形成在轴体200a与衬套200b的连接部，止动构件300使用焊缝部200c来锁定以限制止动构件300的移动。

止动构件300固定于管200的衬套并在正常时间限制轴100在轴向上的移动，在冲击载荷施加于此时会断裂以允许轴100移动。因此，止动构件300必须牢固地固定于衬套200b。通常，独立部件可能对于将止动构件300固定于衬套200b是有必要的，或者可能需要额外工艺来焊接止动构件300和衬套200b。然而，根据本发明，止动构件300的移动使用由摩擦焊接形成的焊缝部200c来限制，因此独立部件不必要而节约成本并减少其重量，而且轴100、管200、止动构件300和锁定构件400能够无需单独工艺来进行组装，从而简化工艺并改善组装性能。

因此，管200独立地设置有衬套200b，在衬套200b的内周面形成有对应于啮合突起120的啮合槽220，并且衬套通过焊接完全固定于轴体200a，从而节省成本并简化制造工艺。

如前面配置的轴100和管200同时旋转以传递发动机1的旋转力，并同时在轴向上滑动，以便在车辆发生碰撞时减少传递至车身的冲击。然而，在一般驱动期间必须限制轴100和管200的滑动以防止动力传输的损耗和摩擦产生，为此，设置了固定于管200的内周面的止动构件300、以及设置在管200内且连接于轴100并被止动构件300支撑且通过啮合于此以限制轴100的滑动的锁定构件400。

这里，在一般驱动期间止动构件300限制轴100在轴向上的滑动，并且通过在车辆发生碰撞时通过由碰撞载荷引起的轴100的移动而断裂，从而允许轴100在轴向上滑动。

首先，在止动构件300的描述中，止动构件300以环状形成且由固定于管200的内周面的周围部320和沿着止动构件的内周面形成并向其中央延伸的凸缘部340所构成。这里，安装槽240形成在管200上的啮合槽220的另一侧，插入有止动构件300以固定于此，其中，止动构件300的周围部320插入安装槽240，并且凸缘部340在周围部320中延伸以对应于轴100的远端。

本发明的止动构件300以环状形成，周围部320插入管200的安装槽240，并且凸缘部340向中央延伸以对应于轴100的远端，从而限制轴100向管200滑动。在该配置下，在车辆发生碰撞时由于冲击载荷而使轴100向管移动，当轴100的移动力大于凸缘部340的强度时，凸缘部340断裂，允许轴100滑动。

由于如上所述轴100可以在轴向上滑动，因此轴100因管200内的冲击载荷而移动，从而充分吸收车辆碰撞产生的冲击。

同时，多个断裂槽342可以沿着止动构件300的凸缘部340的周围形成。断裂槽342是为了止动构件300的凸缘部340而设置的，以在车辆发生碰撞时因轴100的碰撞载荷而顺利地断裂。

这里，断裂槽342可形成为对应于轴100的外周面与管200的内周面接触的线A。

此外，止动构件300的断裂槽342沿着凸缘部340的周围形成为上下/左右对称的多个。

仅当碰撞载荷大于施加于此的预定量时，本发明的止动构件300必将断裂。轴100和管200同时旋转并彼此连接，当车辆发生碰撞时它们滑动至轴向以充分吸收冲击，其中，在一般驱动期间止动构件300抑制轴100滑动，但在车辆发生碰撞时允许轴100滑动。

如果止动构件300的强度过小，则即使由于小的冲击凸缘部340也有可能容易断裂，如果强度过大，则即使在车辆发生碰撞时凸缘部340也不会断裂从而抑制轴100滑动。因此，本发明的止动构件300因预定水平的碰撞量而适当地断裂以允许轴100滑动，其中，断裂槽342配置成调整止动构件300的剪切强度。

这里，止动构件300的断裂槽342可形成为对应于轴100的外周面与管200的内周面相接触的线A。本发明的轴100配置成在车辆发生碰撞时沿着管200的内周面滑动，其中，止动构件300的断裂槽342形成为对应于轴100的外周面与管200的内周面接触的线A，从而引导止动构件300通过由碰撞载荷引起的轴100的移动力而顺利地断裂。

此外，止动构件300的断裂槽342沿着凸缘部340的周围形成为上下/左右对称的多个。

如上所述，断裂槽342在凸缘部340上对称地形成，因此止动构件300用相同的载荷支撑轴100从而在车辆发生碰撞时止动构件300被引导成适当地断裂，也就是说，止动构件300被引导成不在任一个方向上部分断裂。

形成在止动构件300上的断裂槽342的尺寸和数量可以根据车辆的规格和设计来调整，以适当地协调止动构件300对于在车辆发生碰撞时轴100的移动的断裂强度，如图8所示。

同时，锁定构件400设置有形成为在止动构件300的一侧与轴100一起支撑止动构件300的两端的头部420、以及向轴100延伸以装配至轴100的主体部440。

这里，螺纹442和螺纹槽102可以分别形成在锁定构件400的主体部440的外周面以及轴100的内周面，以形成螺纹紧固C。本发明的轴100必须配置来在正常时间禁止在轴向上的滑动。如上所述，在管200的方向上的轴100的移动被止动构件300限制。此外，在管200的相反方向（到一侧方向）上的轴100的移动必须受到限制，为此设置了锁定构件400。

锁定构件400的头部420与止动构件300的另一端相接触，以限制轴100在一侧方向上移动，并且从头部420向轴100延伸的主体部440被装配至轴100，从而限制轴100向一侧移动。

其结果，止动构件300设置在轴100与锁定构件400之间，而且轴100与锁定构件400彼此连接，因此轴被止动构件300限制在正常时间在轴向上移动，但在车辆发生碰撞时，止动构件300通过轴100的移动力而断裂，轴100滑动。

这里，螺纹442和螺纹槽102分别形成在锁定构件400的主体部440的外周面和轴100的内周面，以形成螺纹紧固C。

如上所述，锁定构件400和轴100的其中一个靠近地拉到另一个，使锁定构件400和轴100被螺纹紧固C夹紧，因而在轴100和管200的旋转方向上的间隙可以降低至最低水平。

此外，即使因传动装置2的移动引起的瞬间冲击载荷传递至锁定构件400与轴100的连接部分，由于来自锁定构件400和轴100的螺纹紧固C的强紧固力，也能够防止轴100与管200的分离，从而提供可靠的安全装置。

此外，即使当冲击吸收结构存在问题，由于来自螺纹紧固C的强紧固力，轴100和管200也能保持在持续紧固的状态，因而可以进行即时紧急驱动。

根据本发明的车用传动轴包括：轴100，其中沿着轴的部分的外周面形成有用于花键连接B的多个啮合突起120；管200，其由衬套200b构成，沿着衬套的内周面形成有与多个啮合突起120啮合以形成花键连接B的多个啮合槽220，并且轴体200a以圆棒状形成以连接于衬套200b的一端，通过摩擦焊接来连接衬套200b与轴体200a而形成焊缝部200c；止动构件300，其设置在管200的内周面，其一端对应于轴100的远端，另一端被支撑在焊缝部200c上以被固定于此，当碰撞载荷施加于此时会断裂；以及锁定构件400，其一端与止动构件300的一端相接触，并且连接于轴100且与轴100一起支撑止动构件300的两端，从而限制轴100的滑动，在止动构件300断裂时与轴100一起在管200内滑动。

通过车用传动轴的该配置，轴体200a与衬套200b以低成本和简单的制造工艺方式相连接，同时止动构件300的安装和移动可以使用由摩擦连接形成的焊缝部200c来限制。

特别地，止动构件300在正常时间限制轴100的移动，当车辆发生碰撞时，轴100使止动构件300断裂，然后滑动至管200的内部，其中轴向的长度充分变化，因而由车辆碰撞产生的冲击能量被充分吸收，以降低传递至车身的冲击，从而将给乘客带来的最高水平的损伤程度降低。

以下，将会描述如上所述的车用传动轴的操作。图9是示出车辆碰撞前后传动轴的压缩量的视图。参照图9，当轴100与管200连接时，轴100和管200在轴向上的移动受到止动构件300和锁定构件400限制，当车辆发生碰撞时，用于限制轴100的滑动的止动构件300断裂，因而轴100插入管200。如上所述，当车辆发生碰撞时传动轴插入管200，并且轴100的长度在轴向上充分改变，当车辆发生碰撞时所造成的冲击随着轴100的移动而被充分吸收。在传动轴中，当调节插入管200的轴100的一部分长度时，可以调节传动轴在轴向上的变化量，因而其可以应用到各种车辆。

也就是说，根据本发明，轴100和管200可通过花键连接B而同时旋转，因而发动机1产生的旋转力可以无损地传递，当在车辆发生碰撞时用于限制轴100的移动的止动构件300断裂，轴100在管200内沿轴向移动，从而满足有效吸收冲击的条件。

根据本发明，传动轴的轴向的长度充分改变，因而车辆碰撞所产生的冲击能量被充分吸收，以降低传递至车身的冲击，从而将给乘客带来的最高水平的损伤程度降低。

为了方便在所附权利要求中解释和精确限定，术语上或下、前或后、内或外等用于参照如图所示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。

为了例证和描述的目的，已经呈现本发明的具体示例性实施方式的前述说明。它们并不旨在穷尽或将本发明限制在所公开的精确形式，显然，在上述教导的启示下可以进行许多修改和改变。所选择和所描述的示例性实施方式是为了解释本发明的某些原理及其实际应用，从而使本领域其他技术人员能够制造和利用本发明的各种示例性实施方式及其各种替换和修改。其旨在本发明的范围由这里所附的权利要求及其等同物来限定。

Claims (12)

1.一种车用传动轴，包括：

轴，其包括形成在外周面的多个啮合突起；

管，其包括在其内周面上的多个啮合槽，所述多个啮合槽与所述多个啮合突起相啮合以定义花键连接；

止动构件，其固定于所述管的内周面，其一端对应于所述轴的远端，在碰撞载荷施加于所述止动构件时会断裂；以及

锁定构件，其包括与所述止动构件的一端相接触的一端，并且连接于所述轴且与所述轴一起支撑所述止动构件，从而限制所述轴的滑动，当所述止动构件断裂时与所述轴一起在所述管内滑动。

2.根据权利要求1所述的车用传动轴，其中，

所述轴的啮合突起与所述管的啮合槽由各自渐开线齿轮形状形成。

3.根据权利要求1所述的车用传动轴，其中，

所述管由圆棒状的轴体、以及连接于所述轴体的一端且沿着其内周面形成有与所述啮合突起相啮合的所述多个啮合槽的衬套所构成。

4.根据权利要求3所述的车用传动轴，其中，

所述轴体与所述衬套通过摩擦焊接相连接，通过摩擦焊接而在所述轴体与所述衬套的连接部形成焊缝部，所述止动构件的一端与所述轴的远端接触，并且其另一端支撑在所述焊缝部以被锁定在其上。

5.根据权利要求1所述的车用传动轴，其中，

所述止动构件以环状形成，并且由固定于所述管的内周面的周围部、以及沿着所述止动构件的内周面形成并向其中央延伸的凸缘部所构成。

6.根据权利要求5所述的车用传动轴，其中，

安装槽形成在所述管上的啮合槽的另一侧，插入有所述止动构件以固定于所述止动构件，其中所述止动构件的周围部插入到所述安装槽，并且所述凸缘部在所述周围部延伸，以对应于所述轴的远端。

7.根据权利要求5所述的车用传动轴，其中，

多个断裂槽沿着所述止动构件的凸缘部的周围而形成。

8.根据权利要求7所述的车用传动轴，其中，

所述多个断裂槽形成为对应于所述轴的外周面与所述衬套的内周面相接触的线。

9.根据权利要求7所述的车用传动轴，其中，

所述多个断裂槽沿着凸缘部的周围以上下/左右对称形成。

10.根据权利要求1所述的车用传动轴，其中，

所述锁定构件由形成为在所述止动构件的一侧且与所述轴一起支撑所述止动构件的两端的头部、以及向所述轴延伸以装配至所述轴中的主体部所构成。

11.根据权利要求10所述的车用传动轴，其中，

在所述锁定构件的主体部的外周面和所述轴的内周面分别形成螺纹和螺纹槽，以形成所述锁定构件与所述轴之间的螺纹紧固。

12.一种车用传动轴，其包括：

轴，其包括沿着外周面的多个啮合突起；

管，其由包括沿着其内周面且与所述轴的多个啮合突起相啮合以形成花键连接的多个啮合槽的衬套，以及以圆棒状形成且连接于所述衬套的一端并通过摩擦焊接连接所述衬套与所述轴而形成有焊缝部的轴体所构成；

止动构件，其设置在所述衬套的内周面，其一端对应于所述轴的远端且其另一端被支撑在焊缝部以固定于所述止动构件，当碰撞载荷施加于所述止动构件时所述止动构件断裂；以及

锁定构件，其一端与所述止动构件的一端相接触，并且连接于所述轴且与所述轴一起支撑所述止动构件，从而限制所述轴的滑动，当所述止动构件断裂时与所述轴一起在管内滑动。