CN105317966A - 具有内侧半轴轴承以支撑差速机构的轴组件 - Google Patents

Abstract

一种具有内侧半轴轴承以支撑差速机构的轴组件，其包括壳体、被接纳在所述壳体中的齿圈、齿圈轴承、一对半轴、差速机构和一对内侧轴承。齿圈轴承与所述壳体和所述齿圈接触以支撑所述齿圈围绕轴线旋转。所述半轴被接纳在所述壳体中并围绕所述轴线旋转。每个半轴均具有轴承座和外键槽段。所述差速机构具有一对输出构件，每个输出构件均带有键槽内孔，半轴中的一个的外键槽段被可滑动地接纳在该内孔中。每个半轴轴承被设置在所述半轴中的一个的轴承座上，并支撑所述半轴在所述壳体上旋转。所述差速机构由所述齿圈轴承和所述内侧轴承支撑以围绕所述轴线旋转。

Description

具有内侧半轴轴承以支撑差速机构的轴组件

相关申请的交叉引用

本申请是2014年3月12日提交的美国专利申请No.14/205，535的连续案，该美国专利申请要求于2013年3月15日提交的美国临时申请No.61/787，547的权益。各上述申请的完整公开通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及一种具有内侧半轴轴承的轴组件，该内侧半轴轴承还支撑差速机构以相对于轴壳旋转。

背景技术

本部分提供涉及本公开的背景信息，所述信息不一定是现有技术。

汽车轴组件通常包括具有差速器箱的差速机构，所述差速器箱由一对差速轴承支撑以在轴壳内旋转。差速轴承通常安装在形成于差速器箱上的耳轴(trunnion)上。这些轴组件的半轴具有内侧端部，该内侧端部通常与差速机构的输出构件接合，并由差速器箱间接支撑。虽然这种类型的配置适合于其预期目的，但本领域中仍需要改进支撑半轴和差速机构的轴承配置。

发明内容

本部分提供本公开的概述，而不是本公开的全部范围或其所有特征的全面公开。

在一种形式中，本教导提供一种轴组件，其包括壳体、接纳在所述壳体中的齿圈、齿圈轴承、一对半轴、差速机构和一对内侧半轴轴承。所述齿圈轴承接触所述壳体和所述齿圈并支撑该齿圈相对于壳体围绕一轴线旋转。所述半轴被接纳在所述壳体中，并且可围绕所述轴线旋转。每个半轴都具有带有轴承座和外键槽段(malesplinedsegment)的端部。所述差速机构具有一对输出构件，每个输出构件具有带键槽的内孔，所述半轴中的一个半轴的外键槽段被可滑动地接纳到所述带键槽的内孔中；每个内侧半轴轴承设置在所述半轴中对应的一个的轴承座上，并支撑所述半轴中所述对应的一个在所述壳体上旋转。所述差速机构由所述齿圈轴承和内侧半轴轴承支撑以围绕所述轴线旋转。

根据在此提供的描述，其它应用领域将变得显而易见。本概述中的描述和具体示例仅旨在用于说明的目的，而非旨在限制本公开的范围。

附图说明

在此描述的附图仅用于例示所选实施例的目的，而非所有可能的实现，并且不旨在限制本公开的范围。

图1是具有根据本公开教导构造的轴组件的示例性车辆的示意图；

图2是图1的轴组件的一部分的纵向剖视图；

图3是图2中的放大部分；

图4是根据本公开教导构造的另一轴组件的一部分的纵向剖视图，该轴组件具有替代的第二保持机构；

图5是根据本公开教导构造的另一轴组件的一部分的纵向剖视图，该轴组件具有另一替代的第二保持机构；

图6是根据本公开教导构造的另一轴组件的一部分的立体图，该轴组件具有又一替代的第二保持机构；和

图7是根据本公开教导构造的又一轴组件的一部分的纵向剖视图，该轴组件具有形成为焊接件的半轴。

在全部附图中的若干图中，相应附图标记表示相应部件。

具体实施方式

参考附图的图1，具有根据本公开教导构造的轴组件(例如后轴组件)的示例性车辆总体上以附图标记10表示。车辆10可具有动力传动系12和驱动线或驱动系14。动力传动系12可以常规方式构造，并且可以包括动力源16和变速器18。例如，动力源16可被配置为提供推进动力，并且可以包括内燃机和/或电动机。变速器18可接收来自动力源16的推进动力，且可将动力输出到驱动系14。变速器18可具有多个自动或手动选择的齿轮比。在提供的具体示例中，驱动系14是两轮、后轮驱动配置，但本领域的技术人员将理解，本公开的教导也适用于其它的驱动系配置，包括四轮驱动配置、全轮驱动配置以及前轮驱动配置。驱动系14可包括传动轴20和后轴组件22。传动轴20可将变速器18联接到后轴组件22，以使变速器18的旋转动力输出被后轴组件22接收。后轴组件22可以向后车轮26分配旋转动力。

参考图2，后轴组件22可包括壳体30、输入小齿轮32、齿圈34、差速组件36以及一对半轴38(仅示出一个)。输入小齿轮32可绕第一轴线40旋转，而齿圈34和差速组件36可绕横向(例如，垂直)于第一轴线40的第二轴线42旋转。

壳体30可限定差速腔50，差速组件36可被接纳在该差速腔50中。输入小齿轮32可被接纳在差速腔50中，并且可包括多个小齿轮齿52。

齿圈34可被接纳在差速腔50中，并且可包括与小齿轮齿52啮合地接合的多个齿圈齿60。角接触轴承70可支撑齿圈34在壳体30上围绕第二轴线42旋转。角接触轴承70可具有第一座圈72、第二座圈74以及可被设置于第一座圈72和第二座圈74之间的多个轴承滚珠76，第一座圈72可被整体地形成(即，机加工)在齿圈34中，第二座圈74可由一个或多个座圈构件限定。

差速组件36可包括差速器箱100、一对输出构件102以及用于在输出构件102之间允许速度差(speeddifferentiation)的装置104。差速器箱100可具有箱体110、一个或多个端盖112和一个或多个端盖固定结构114。在所提供的示例中，箱体110具有大致管状的主体构件116、径向凸缘构件118和周向角板120。箱体110可限定箱腔124，该箱腔124可被配置为接纳速度差装置104。径向凸缘构件118可围绕箱体110延伸，并且可从箱体110径向向外延伸。径向凸缘构件118可被配置为联接到齿圈34，例如通过一个或多个焊缝联接。然而，在所提供的示例中，箱体110由铝形成，并且形成穿过径向凸缘构件118的多个螺栓孔130；螺栓孔130被配置为接纳从中穿过的螺栓132，螺栓132与齿圈34螺纹接合。环形角板120可被形成在径向凸缘构件118的与齿圈34相反的一侧上，并且可以以这样的方式将径向凸缘构件118连接到箱体110，即当输入小齿轮32的齿52啮合且驱动地接合齿圈34的齿60时，响应于传递到齿圈34的力传输而阻止径向凸缘构件118和齿圈34在背离输入小齿轮32的方向上偏转。然而将理解，可以采用其它装置以在输入小齿轮32的齿52啮合并驱动地接合齿圈34的齿60时，响应于传递到齿圈34的力传输而阻止齿圈34在背离输入小齿轮32的方向上偏转。例如，如图3所示，可在外壳30’和齿圈34’或差速器箱100’中任一者之间额外地或替代地设置止推轴承140。

返回图2，将理解，由于差速器箱100被固定地联接到齿圈34以随之旋转，所以并不需要用于直接支撑差速器箱100在壳体30上旋转的传统轴承(但如果需要，也可以提供)。

可以提供一个或多个端盖112以允许将速度差装置104组装到箱体110中的箱腔124中，并关闭箱腔124的相应端部。在所提供的示例中，第一端盖112a是环状结构，其与箱体110形成整体，并从箱体110径向向内延伸，而第二端盖112b可以是可滑动地接纳在箱腔124中的环状结构。采用端盖固定结构114以限制第二端盖112b沿第二轴线42的外侧运动。在所提供的具体示例中，端盖固定结构114包括卡环150，卡环150被接纳在形成于箱体110中的周向延伸的凹槽152中，但是将理解，可替代地采用其它类型的装置，包括螺纹紧固件或卡箍。

输出构件102可以围绕第二轴线42可旋转地设置。速度差装置104可包括用以允许输出构件102之间的速度差的任何装置。例如，速度差装置104可包括一个或多个离合器，诸如摩擦离合器(未示出)，其可被操作以允许/控制输出构件102之间的速度差。可替代地，速度差装置104可包括差速齿轮组160。在所提供的具体示例中，差速齿轮组160包括十字头销162、一对差速小齿轮164(仅示出一个)和与输出构件102共同形成的一对侧齿轮166，但将理解，差速齿轮组160可以以不同方式构造。十字头销162可被安装到差速器箱100，且可被设置为大致垂直于第二轴线42。差速小齿轮164能够被可旋转地安装在十字头销162上，并且可与侧齿轮166啮合地接合。侧齿轮166可通过第一端盖112a和第二端盖112b保持在箱腔124内。每个输出构件102可被固定地且非旋转地联接到侧齿轮166中的相关的一个，并且可限定带键槽的内孔170。

每个半轴38都可以具有带有轴承座182和外键槽段184的内侧端部180。外键槽段184可以被接纳在输出构件102之一中的带键槽的内孔170中，从而可轴向滑动但非旋转地将每个半轴38联接到输出构件102中相关的一个。内侧半轴轴承190可被安装在轴承座182和壳体30上，从而直接支撑半轴38的内侧端部180以在壳体30上旋转。将理解，差速器箱100可通过齿圈轴承70和内侧半轴轴承190支撑，以相对于壳体30围绕第二轴线42旋转，并且后轴组件22不需要采用任何轴承来直接支撑差速器箱100在壳体30上旋转。

后轴组件22可包括一对第一保持机构200(仅示出其中之一)，每个第一保持机构均联接到半轴38中相关的一个，并且被配置为限制半轴38在外侧方向上沿第二轴线42运动。第一保持机构200可以包括结合带(weddingband)202，结合带202可被固定地安装(例如，压配合或热嵌配合(shrunkfit))在半轴38的内侧端部180上，在轴向上位于内侧半轴轴承190和输出构件102之间。结合带202可被配置为抵靠内侧半轴轴承190，以限制半轴38沿第二轴线42在背离输出构件102中相关一个的方向上运动。可选地，可采用结合带202以对内侧半轴轴承190预加载。在这方面，结合带202能够沿内侧端部180在外侧方向上被驱动以对内侧半轴轴承190预加载，并且可被固定于其上，以便保持内侧半轴轴承190上所需的预载荷。将理解，结合带202之一和内侧半轴轴承190之一之间的接触将限制半轴38中相关的一个的外侧轴向运动。

可选地，后轴组件22还可包括一对第二保持机构210，每个第二保持机构被配置为限制半轴38中对应的一个在外侧轴向方向上的运动。在一种形式中，每个第二保持机构210可包括保持环212，该保持环可被接纳在周向延伸的狭槽214中，该狭槽214可被形成在半轴38中所述对应的一个的内侧端部180上，在轴向上位于结合带202和输出构件102之间。狭槽214可被形成在内侧端部180的任何所需部分中，诸如在外键槽段184中。

可替代地，每个第二保持机构210a可包括卡箍220，卡箍220可被组装到半轴38a中对应的一个的内侧端部180，如图4所示。卡箍220可被配置为从半轴38a的内侧端部180中的一个或多个孔224突出。在所提供的示例中，半轴38a的内侧端部180为中空的，卡箍220具有U形主体226和一对突耳228(仅示出一个)，其中U形主体226被接纳在中空的内侧端部180中，突耳228从U形主体226向外延伸。突耳228伸出孔224之外，孔224被形成为径向穿过内侧端部180，并与半轴38a的中空内部相交。每个卡箍220的突耳228可与结合带202中对应的一个一致地(in-linewith)设置。将理解，在结合带202与半轴38a中对应的一个的内侧端部180分离(并且在内侧端部180上可轴向滑动)的情况下，结合带202可相对于半轴38a在轴向内侧方向上移动，直到它与突耳228接触(突耳228抵靠孔224的表面)而停止。孔224可被形成在任何所需位置，如在外键槽段184中。

在图5中，例示出替代的第二保持机构210b。第二保持机构210b包括螺母240，螺母240可旋接到半轴38b的内侧端部180b的一部分上并抵靠结合带202。螺母240产生的夹紧力可将螺母240锁定到半轴38b，以便抵制其间的相对旋转。如果需要，螺母240的部分244可被永久(塑性)形变，以抵制螺母240相对于半轴38b的内侧端部180b的旋转。在所提供的示例中，螺母240的部分244被形变到位于外键槽段184b上的周向间隔开的键槽齿之间的空间中。在这方面，外键槽段184b上的键槽中的一个可被省去以使外键槽齿之间存在相对较大的空间，从而适于接纳螺母240的永久形变部分244。

可替代地，螺母240可被用作第一保持机构200。在该示例中，螺母240直接抵靠内侧半轴轴承190，并且如果需要，螺母240产生的夹紧力可将螺母240锁定到半轴38b，以便抵制其间的相对旋转。如果需要，螺母240的部分244可被永久(塑性)形变，以抵制螺母240相对于半轴38b的内侧端部180b旋转。

附加地参考图6，分立且离散的抗旋转结构250可被组装到螺母240和半轴38b，而不是如上述两个示例中描述的使螺母240形变。在该示例中，抗旋转结构250包括结构主体252、内键槽孔254和一个或多个卡箍构件256，内键槽孔254被形成为穿过结构主体252并且被配置为与半轴38b的内侧端部180b的外键槽段184b啮合地接合，卡箍构件256可从结构主体252延伸，并被配置为弹性地接合螺母240上的平坦部F，从而抑制螺母240相对于抗旋转结构250的旋转。

在图7中，半轴38被例示为由大致管状部分270和轮缘272形成的焊接件。半轴38的至少一部分，诸如大致管状部分270，可由诸如碳含量在重量上小于或等于0.35％的钢材料等合适的钢材料形成，并且可被热处理以具有大于或等于45洛氏C的表面硬度。所述钢材料可以是任何能够提供令人满意或更好的机加工能力、延展性和焊接能力的理想钢材料，诸如中等强度低合金或普通碳钢材料(例如，A.I.S.I.1030钢)。将理解，选择适当的钢材料(例如，依据碳含量)还可用于限制在半轴38的热处理期间获得的最大可能硬度。

轮缘272可包括管状段276，管状段276可以以合适的工艺(诸如摩擦焊)被焊接到大致管状部分270。如果需要，轮缘272可限定第一接头构件280、环状焊接腔282和密封唇284。第一接头构件280可被配置为固定地联接到形成在大致管状部分270上的第二接头构件290，并且由此，第一接头构件280可具有大体管状的形状，该形状可以以与大致管状部分270限定第二接头构件290的部分类似的方式定尺寸(外径和内径)。环状焊接腔282可围绕第一接头构件280同心地形成，并且可被定位和定尺寸，以分别为摩擦焊处理期间产生的第一接头构件280和第二接头构件290的挤出部分294和296提供空间。密封唇284可从轮缘272的剩余部分径向向内延伸，并且可在极为接近于第二接头构件290之处终止。在(旋转)摩擦焊工艺中，第一接头构件280和第二接头构件290彼此抵接，并随着第一接头构件280和第二接头构件290中的一个相对于第一接头构件280和第二接头构件290中的另一个旋转并朝向第一接头构件280和第二接头构件290中的另一个推进而因摩擦产生热量。当已经从第一接头构件280和/或第二接头构件290挤压出足够的材料时，相对旋转可停止，并且第一接头构件280和第二接头构件290中的一个可朝向第一接头构件280和第二接头构件290中的另一个推进，以形成摩擦焊缝W(即，将第一接头构件280和第二接头构件290锻造在一起)。第一接头构件280和第二接头构件290的挤出部分294和296可被接纳在环状焊接腔282内。此外，挤出部分294和296的尺寸是使其与密封唇284一致地设置。因此，将理解，如果第一接头构件280或摩擦焊缝W失效，则密封唇284和第二接头构件290的挤出部分296之间的接触将抑制轮缘272相对于大致管状部分270在外侧方向上沿第二轴线42的运动。

前面实施例的描述仅为示例和说明的目的提供。并不是旨在穷举或限制本公开。具体实施例的各个元件或特征通常不受限于该具体实施例，而在适用情况下是可互换的，并且可被用在所选的实施例中，即使该实施例并未具体示出或描述。所述实施例也可以许多方式改变。这样的改变不应被视为背离本公开，并且所有这种修改都旨在被包括在本公开的范围内。

Claims (18)

1.一种轴组件，包括：

壳体；

被接纳在所述壳体中的齿圈；

与所述壳体和所述齿圈接触的齿圈轴承，所述齿圈轴承支撑所述齿圈相对于所述壳体围绕一轴线旋转；

被接纳在所述壳体中且能够围绕所述轴线旋转的一对半轴，所述半轴中的每个都具有带有轴承座和外键槽段的端部；

具有一对输出构件的差速机构，所述输出构件中的每个均具有带键槽的内孔，所述半轴中的一个半轴的所述外键槽段被能滑动地接纳在所述内孔中；和

一对内侧半轴轴承，每个内侧半轴轴承被设置在所述半轴中对应的一个的所述轴承座上，并且支撑所述半轴中所述对应的一个在所述壳体上旋转；

其中，所述差速机构由所述齿圈轴承和所述内侧半轴轴承支撑以围绕所述轴线旋转。

2.根据权利要求1所述的轴组件，进一步包括一对第一保持机构，每个第一保持机构被联接到所述半轴中相关的一个，并且限制所述半轴中所述相关的一个沿所述轴线在外侧方向上运动。

3.根据权利要求2所述的轴组件，其中所述第一保持机构包括结合带，所述结合带被固定地安装在所述半轴的所述端部上，并且在轴向上位于所述半轴轴承和所述输出构件中的所述一个之间，所述结合带被配置为抵接所述半轴轴承，以限制所述半轴沿着所述轴线在背离所述输出构件中的所述一个的方向上运动。

4.根据权利要求3所述的轴组件，进一步包括一对第二保持机构，所述一对第二保持机构被配置为限制所述半轴沿所述轴线在所述外侧方向上运动。

5.根据权利要求4所述的轴组件，其中所述第二保持机构中的每个均包括保持环，所述保持环被接纳在孔内，该孔形成在所述输出轴中所述相关的一个的端部并且在轴向上位于所述结合带和所述输出构件之间。

6.根据权利要求5所述的轴组件，其中所述孔形成在所述外键槽段中。

7.根据权利要求4所述的轴组件，其中所述第二保持机构中的每个均包括卡箍，所述卡箍从所述半轴中所述相关的一个中的孔中径向向外延伸，所述孔在轴向上被设置在所述结合带和所述输出构件之间。

8.根据权利要求7所述的轴组件，其中所述半轴的所述端部是中空的，其中所述卡箍具有U形主体和一对突耳，所述U形主体被接纳在所述半轴中所述相关的一个的中空端部中，所述一对突耳从所述U形主体径向向外延伸。

9.根据权利要求4所述的轴组件，其中所述第二保持机构中的每个均包括螺母，该螺母被旋接到所述半轴中所述相关的一个的所述端部上，并且抵接所述结合带。

10.根据权利要求9所述的轴组件，其中所述螺母的一部分被永久形变以抵制所述螺母相对于所述半轴中所述相关的一个的所述端部旋转。

11.根据权利要求2所述的轴组件，其中所述第一保持机构包括螺母，该螺母被旋接到所述半轴中所述相关的一个的所述端部上，并且抵靠所述内侧半轴轴承中相关的一个。

12.根据权利要求11所述的轴组件，其中所述螺母的一部分被永久形变以抵制所述螺母相对于所述半轴中所述相关的一个的所述端部旋转。

13.根据权利要求11所述的轴组件，进一步包括一对第二保持机构，所述第二保持机构被配置为限制所述半轴沿所述轴线在所述外侧方向上运动。

14.根据权利要求13所述的轴组件，其中所述第二保持机构中的每个均包括抗旋转结构，所述抗旋转结构与所述半轴中所述相关的一个的键槽段啮合地接合，并且接合所述螺母上的平坦表面，从而抑制所述螺母相对于所述半轴中所述相关的一个的所述端部旋转。

15.根据权利要求1所述的轴组件，其中所述半轴中的每个的至少一部分由钢材料形成，所述钢材料的碳含量在重量上小于或等于0.35％。

16.根据权利要求15所述的轴组件，其中所述半轴的由所述钢材料形成的所述部分具有的表面硬度大于或等于45洛氏C。

17.根据权利要求1所述的轴组件，其中所述半轴中的每个均包括管状构件和被摩擦焊接到所述管状构件的轮缘。

18.根据权利要求17所述的轴组件，其中所述轮缘限定环状焊接腔和密封唇，其中所述轮缘和所述管状构件之间的摩擦焊缝设置在所述环状焊接密封腔内，并且其中所述密封唇围绕所述管状构件设置并与所述摩擦焊缝一致。