CN106042911B - 用于机动车辆传动系的动力传递组件 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于机动车辆传动系的动力传递组件。其中，涉及一种与机动车辆的动力传递组件中的准双曲面齿轮组一起使用的一体式小齿轮轴承联接件(PBC)组件。该PBC组件包括小齿轮单元和联接件单元，其中，小齿轮单元具有主动齿轮区段和小齿轮短轴区段，联接件单元具有联接凸缘区段和联接件轴区段。小齿轮短轴区段围绕联接件轴区段并与联接件轴区段压配接合。联接件轴区段的一部分变形成保持在形成在小齿轮短轴区段中的凸起的突出部和接纳凹槽中的一者内，以将联接件单元固定地固定至小齿轮单元。

Description

用于机动车辆传动系的动力传递组件

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年4月9日提交的美国临时申请No.62/145,327的权益。以上申请的全部公开内容通过参引并入本文中。

技术领域

本公开总体上涉及动力传递系统，该动力传递系统用于对驱动扭矩从四轮驱动(4WD)机动车辆和全轮驱动(AWD)机动车辆的动力系至前传动系和后传动系的分配进行控制。更特别地，本公开涉及一体式小齿轮轴承联接件(PBC)组件，该PBC组件用于在这种机动车辆的传动系应用中使用的类型的准双曲面齿轮组。

背景技术

该部分内容提供与本公开有关的背景信息，该背景信息不一定是现有技术。

鉴于消费者对4WD机动车辆和AWD机动车辆的需求，目前在用于将旋转动力(即，驱动扭矩)从动力系选择性地和/或自动地传递至所有四个车轮的车辆应用中利用大量的动力传递系统。在大多数动力传递系统中，动力传递组件用于将驱动扭矩从动力系传送至主传动系和次传动系中的一者或两者。动力传递组件通常配备有扭矩传递离合器，该扭矩传递离合器可以被选择性地致动以对动力传递系统在两轮驱动模式与四轮驱动模式之间的操作进行转换。在两轮驱动模式下，驱动扭矩仅传递至主传动系，而当车辆以四轮驱动模式运行时，驱动扭矩能够传递至主传动系和次传动系中的两者。

在大多数4WD车辆中，动力传递组件是分动箱，分动箱构造成通常将驱动扭矩传输至后传动系并构造成将驱动扭矩通过扭矩传递离合器选择性地/自动地传递至前传动系。与此相反，在大多数AWD车辆中，动力传递组件是动力输出单元(PTU)，该动力输出单元构造成通常将驱动扭矩传输至前传动系并构造成将驱动扭矩通过扭矩传递离合器选择性地/自动地传递至后传动系。

许多动力传递组件配备有自适应控制的扭矩传递离合器以提供“按需”动力传递系统，该“按需”动力传递系统能够操作成当主车轮失去牵引时在就车辆操作者而言没有任何输入或动作的情况下、使主传动系与次传动系之间的扭矩分配比自动地偏置。在现代，这种自适应控制的扭矩传递离合器构造成包括多片式摩擦离合器和动力操作的离合器致动器，该动力操作的离合器致动器与具有控制器和多个车辆传感器的电子牵引控制系统交互式地相关联。在正常操作期间，摩擦离合器可以保持在释放状态，使得动力传递组件仅将驱动扭矩从动力系传输至主车轮以用于建立两轮驱动模式。然而，在检测到指示低牵引条件的状态时，动力操作的离合器致动器被致动以接合摩擦离合器并将总驱动扭矩的一部分传送至辅助车轮，从而建立四轮驱动模式。

在上述类型的几乎所有的动力输送系统中，次传动系构造成包括传动轴(propshaft)和驱动车轴组件。传动轴以驱动的方式互连在扭矩传递离合器的输出部与驱动车轴组件的输入部之间。通常，准双曲面齿轮组用于将驱动扭矩从传动轴传输至与驱动车轴组件相关联的差动齿轮机构。差动齿轮机构可以包括差速器承载件，该差速器承载件以可旋转的方式支承在车轴壳的差速器壳部分中并且驱动至少一对小锥齿轮，所述至少一对小锥齿轮又通常与第一输出锥齿轮和第二输出锥齿轮啮合以驱动辅助车轮，其中，第一输出锥齿轮和第二输出锥齿轮连接至相应的第一半轴(axleshaft)和第二半轴。准双曲面齿轮组通常包括齿圈和与齿圈啮合的主动齿轮(pinion gear)。主动齿轮与小齿轮轴一体地形成或固定至小齿轮轴，小齿轮轴通过筒式轴承单元以可旋转的方式支承在车轴壳的小齿轮壳部分中。小齿轮轴通常经由联接装置的轴联接部件——比如万向接头——连接至传动轴。齿圈通常固定成用于与差速器承载件一起旋转。由于通过准双曲面齿轮组传输的轴向推力负载，因此轴承单元通常包括至少两个横向间隔开的轴承组件，以支承小齿轮轴相对于车轴壳的小齿轮壳部分旋转。美国专利No.6,544,140和国际公开No.WO2013/043202中示出了用于将小齿轮轴以可旋转的方式安装在驱动车轴组件中的常规布置。

虽然这种常规的小齿轮轴和联接支承布置能够足以实现它们预期的目的，但仍需要改进这种产品的技术和结构来提供下述改善的构型，该改善的构型提高了效率、减轻了重量并降低了包装要求。

发明内容

该部分内容提供了本公开的的总体概述并不应被解释为与本公开相关联的所有目的、方面、特征和优点的完整且全面的列举。

本公开的一方面在于提供一种动力传递组件，该动力传递组件在机动车辆中使用并且配备有具有一体式小齿轮轴承联接件(PBC)组件的准双曲面齿轮组。

本公开的相关方面在于提供一种一体式PBC组件，该一体式PBC组件用于与安装在动力输出单元和驱动车轴组件中的一者中并构造成连接至传动轴的准双曲面齿轮组一起使用。

本公开的另一相关方面提供了一种一体式PBC组件，该一体式PBC组件具有小齿轮头部、锁环和轴承单元，其中，小齿轮头部固定至联接件的管状轴区段，锁环适于被固定地安装在壳体的小齿轮部中，轴承单元布置在小齿轮头部和联接件的轴区段两者与锁环之间。

本公开的另一方面提供了一种用于通过使轴区段的一部分变形成与小齿轮头部的一部分接合来将小齿轮头部固定地固定至联接件的轴区段的方法。在一个布置中，轴区段的变形部分为环形边缘凸缘，该环形边缘凸缘构造成沿径向向外变形到形成在小齿轮头部中的接纳凹槽中。在另一布置中，轴区段上的环形边缘凸缘沿径向向外变形成与形成在小齿轮头部上的沿径向向内延伸的表面突出部接合。

本公开的另一方面利用了一种用于将旋转部件固定地固定至轴的管状轴区段的类似方法。在一个布置中，旋转部件为构造成被固定至小齿轮轴的管状轴区段的端部部分的联接件凸缘。在另一布置中，旋转部件为构造成固定地固定至输出轴的管状轴区段的驱动齿轮或链轮。

根据本公开的这些及其他方面、目的和特征，公开了一种动力传递组件，该动力传递组件用于在机动车辆中使用，该动力传递组件包括旋转输入部、旋转输出部和准双曲面齿轮组，其中，旋转输入部由机动车辆的动力系驱动，旋转输出部驱动输出装置，该输出装置设置成将驱动扭矩传输至一对车轮，准双曲面齿轮组具有齿圈和一体式小齿轮轴承联接件(PBC)组件。齿圈以驱动的方式连接至旋转输入部和旋转输出部中的一者。PBC组件以驱动的方式连接至旋转输入部和旋转输出部中的另一者。PBC组件构造成包括小齿轮头部、联接件、锁环和轴承单元，其中，小齿轮头部具有主动齿轮区段和管状小齿轮短轴区段，主动齿轮区段具有适于与齿圈上的齿啮合的齿，联接件具有管状联接件轴区段和联接件凸缘区段，轴承单元布置在锁环与小齿轮头部的小齿轮短轴区段和联接件的联接件轴区段之间。小齿轮头部的小齿轮短轴区段围绕联接件的联接件轴区段并与联接件的联接件轴区段压配接合。采用金属变形过程来使与联接件的管状联接件轴区段相关联的一圈材料挤压(upset)成与接纳凹槽和形成在小齿轮头部的小齿轮短轴区段中的凸起的突出部中的至少一者接合。

根据本文中提供的详细描述，其他应用领域将变得明显。该概述中阐述的具体实施方式和示例意在仅起说明的目的而并不意在限定本公开的范围。

附图说明

本文中描述的附图仅出于说明选取的实施方式的目的而提供，而并不意在限定本公开的范围。根据附图：

图1为配备有四轮驱动(4WD)动力传递系统的四轮驱动机动车辆的示意图，其中，四轮驱动动力传递系统具有实施本公开的教示的一个或更多个产品和/或组件；

图2为与图1中示出的4WD动力传递系统相关联的构造为分动箱的动力传递组件的示意图；

图3为配备有全轮驱动(AWD)动力传递系统的全轮驱动机动车辆的示意图，其中，全轮驱动动力传递系统具有实施本公开的教示的一个或更多个产品和/或组件；

图4为与图3中示出的AWD动力传递系统相关联的构造为动力输出单元的动力传递组件的示意图；

图5为图3中示出的全轮驱动车辆的替代变型的示意图，该替代变型配备有AWD动力传递系统，AWD动力传递系统具有实施本公开的教示的一个或更多个产品和/或组件；

图6为与图5中示出的AWD动力传递系统相关联的构造为扭矩传递单元的动力传递组件的示意图；

图7为一体式小齿轮轴承联接件(PBC)组件的截面图，该PBC组件适于与任一前述动力传递系统一起使用并且根据本公开的第一实施方式构造；

图8为根据本公开的第二实施方式构造的一体式PBC组件的截面图；

图9A至图9D示出了用于组装根据本公开的第三实施方式构造的一体式PBC组件的方法；

图10为示出了本公开的一体式PBC组件的第四实施方式以及车轴组件的部分的截面图；

图11A至图11C示出了用于利用本公开的教示来固定一体式PBC组件的小齿轮和联接部件的方法；

图12示出了用于执行图11A至图11C中示出的方法的装置；

图13A和图13B示出了与图11A至图11C中示出的方法类似的方法的用途，该方法用于将根据本公开的第五实施方式构造的PBC组件的联接部件固定至齿轮轴部件；以及

图14A和图14B示出了与图13A和图13B中示出的方法类似的方法的用途，该方法用于根据本公开的教示将齿轮/链轮部件固定至管状轴部件。

具体实施方式

现在将参照附图来更充分地描述各示例性实施方式。提供了示例性实施方式，从而本公开将会是透彻的，并且将会向本领域技术人员完整地表达本公开的范围。特别地，将描述机动车辆的不同的动力传递系统的各示例，实施本公开的教示的产品和/或组件非常适于用于所述不同的动力传递系统。为此，公开了包括但不限于分动箱、动力输出单元、驱动车轴组件、扭矩传递联接件和差速器的各种动力传递组件，该动力传递组件配备有准双曲面齿轮组，该准双曲面齿轮组具有根据本公开的教示构造的一体式小齿轮轴承和联接件(PBC)组件。然而，阐述了许多具体细节比如特定部件、装置及方法的示例以便帮助透彻地理解本公开的实施方式。对于本领域技术人员来说明显的是，不需要采用具体细节，可以以多种不同的形式来具体实施示例性实施方式，并且，具体细节和示例性实施方式都不应当被解释为限定本公开的范围。在一些示例性实施方式中，并未详细地描述公知的过程、公知的装置结构以及公知的技术方法。

本文中使用的术语仅用于描述特定的示例性实施方式，并且并非意在为限制性的。如本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”也可以意在包括复数形式，除非上下文另有明确说明。术语“包含”、“包括”、“包括有”以及“具有”是包括性的，并因此指定所阐述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或附加。本文中描述的方法步骤、过程及操作不应当被解释为必须要求以所论述或说明的特定次序来完成，除非具体指明为完成的次序。还应当理解的是，可以采用另外的步骤或替代性步骤。

当元件或层被称为“在…上”、“接合至”、“连接至”或者“联接至”另一元件或层时，该元件或层可以直接在其它元件或层上、与其它元件或层接合、连接或者联接，或者可以存在中间元件或中间层。相比之下，当元件被称为“直接在...上”、“直接接合至”、“直接连接至”或者“直接联接至”另一元件或层时,可以没有中间元件或中间层。应当以相同的方式来理解用以描述元件之间关系的其它用词(例如，“在...之间”与“直接在...之间”，“邻近”与“直接邻近”等等)。如本文中所使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关列出的项的任意和所有组合。

尽管本文中可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、部件、区域，层和/或部段，但这些元件、部件、区域，层和/或部段不应当被这些术语限定。这些术语可以仅用于区别一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段。当本文中使用时，术语比如“第一”、“第二”以及其它数字术语并不意味着顺序或次序，除非上下文清楚表明。因此，下面所论述的第一元件、部件、区域，层或部段能够被称为是第二元件、部件、区域，层或部段，而不脱离示例性实施方式的教示。

为了便于进行描述，本文中可以使用与空间相关的术语比如“内”、“外”、“位于...之下”、“位于...下方”、“下”、“位于...上方”、“上”以及类似术语以描述如附图中示出的一个元件或特征与另一(些)元件或特征的关系。与空间相关的术语可以意在包括除了附图中所描绘的取向之外装置在使用或操作时的不同的取向。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为在其它元件或特征“下方”或“之下”的元件然后将被定向在其它元件或特征的“上方”。因此，示例性术语“位于…下方”能够包括上方和下方两种取向。

首先参照图1，示出了用于机动车辆10的四轮驱动(4WD)式动力传递系统。机动车辆10包括动力系11，动力系11能够操作成用于产生旋转动力(即驱动扭矩)并将该旋转动力传输至第一或主传动系18和第二或次传动系20。动力系11在该示例中被示出成包括内燃发动机12和变速器14。主传动系18——下文被认定为后传动系——包括一对接地后轮22，所述一对接地后轮22经由一对后半轴23相互连接至作为后驱动车轴组件26的一部分的后差速器24。次传动系20——下文被认定为前传动系——包括一对接地前轮32，所述一对接地前轮32经由一对前半轴33相互连接至限定前驱动车轴组件36的前差速器34。

图1中示出的动力传递系统还包括动力传递组件，该动力传递组件构造为分动箱16并且能够操作成接受来自动力系11的驱动扭矩并且将该驱动扭矩永久性地传输至后传动系18以及选择性/自动性地传递至前传动系20。分动箱16包括后输出轴30、扭矩传递离合器17和前输出轴40。后传动轴28的还与后传动系18相关联的第一端部经由第一接头联接部27驱动地连接至后输出轴30，而后传动轴28的第二端部经由第二接头联接部29驱动地连接至后车轴组件26的输入部件21。以此，后传动轴28构造成将来自分动箱16的后输出轴30的驱动扭矩传输至后车轴组件26的后差速器24。类似地，前传动轴38的与前传动系20相关联的第一端部经由第一接头联接部37驱动地连接至前输出轴40，而前传动轴38的第二端部经由第二接头联接部39驱动地连接至前车轴组件36的输入部件31。因此，前传动轴38构造成将来自分动箱16的前输出轴40的驱动扭矩传输至前车轴组件36的前差速器34。后输入部件21包括后小齿轮轴，后小齿轮轴驱动后准双曲面齿轮组以将来自后传动轴28的驱动扭矩传输至后差速器24。同样地，前输入部件31包括前小齿轮轴，前小齿轮轴驱动前准双曲面齿轮组以将来自前传动轴38的驱动扭矩传输至前差速器34。如将详细描述的，本公开旨在一种适用于输入部件21和输入部件31中的一者或两者的小齿轮轴支承联接装置。

继续参照附图中的图1，机动车辆10在该非限制性示例中被进一步示出为包括电子控制动力传递系统42，电子控制动力传递系统42配置成允许车辆操作者在两轮驱动(2WD)模式、分时或“锁止式”四轮驱动(锁止4WD)模式与适时或“请求式”四轮驱动(自动4WD)模式之间进行选择。就这点而言，分动箱16配备有扭矩传递离合器17，扭矩传递离合器17能够被选择性地致动成将来自动力系11的驱动扭矩传递至前输出轴40以实现锁止4WD操作模式和自动4WD操作模式。动力传递系统42还包括用于控制传递离合器17的致动的动力操作的离合器致动器44、用于控制断开离合器46的致动的动力操作的断开致动器45、用于检测机动车辆的某些动态特征和操作特征的多个车辆传感器47、用于允许车辆操作者选择可用驱动模式中的一种驱动模式的模式选择器49、以及用于响应于来自车辆传感器47的输入信号和来自模式选择器49的模式信号控制致动器44、45的协调致动的控制器单元48。前车轴组件36是“可断开”式的并且被示出为具有可操作地设置在与前半轴32中的一个前半轴相关联的一对轴区段之间的断开离合器46。

为了实现2WD模式，将离合器致动器44控制成使传递离合器17移位到“释放”模式，同时将断开离合器45控制成使断开离合器46移位到“断开”模式。在传递离合器17处于其释放模式的情况下，没有驱动扭矩通过传递离合器17传输至前输出轴40，使得所有的驱动扭矩都从动力系11经由后传动系18递送至后轮22。在断开离合器46处于其断开模式的情况下，半轴区段33A、33B被断开，使得在车辆10的机动操作期间前轮32的旋转不会导致前传动轴38和前输出轴40被反向驱动。

为了实现锁止4WD模式，将断开致动器45控制成使断开离合器46移位到“连接”模式，并将离合器致动器44控制成使传递离合器17移位到“完全接合“模式。在传递离合器17以其完全接合模式操作的情况下，后输出轴30实际上驱动地联接至前输出轴40，使得驱动扭矩在后输出轴30与前输出轴40之间均匀地分布。在断开离合器46处于其连接模式的情况下，轴区段33A、33B被驱动地连接，使得递送至前输出轴40的驱动扭矩经由前传动系20传递至前轮32。

为了实现自动4WD模式，断开离合器46被移位到或保持在其连接模式，并且离合器致动器44操作成通过使传递离合器17的操作在传递离合器17的释放模式与完全接合模式之间进行改变而适时地调节后输出轴30与前输出轴40之间的驱动扭矩分配率。所需的分配率是基于下述控制逻辑的并且由该控制逻辑来确定：该控制逻辑与控制单元48相关联并且配置成基于由传感器47检测到的操作特征和/或道路状态来自动地确定要被传递至前输出轴40的所需的总驱动扭矩的量。

参照图2，现在将描述分动箱16的非限制性示例。在示出的装置中，变速器输出轴15从变速器壳60延伸到分动箱壳62中，分动箱壳62适于被紧固至变速器壳60并限定内部室64。变速器轴15被联接成用于与输出轴30共同旋转。分动箱16在图2中还被示出为大体上包括传递组件68和扭矩传递离合器17，扭矩传递离合器17构造成包括由动力操作的离合器致动器44控制的摩擦离合器组件70。传递组件68可以构造为齿轮传动组件或链传动组件。在所公开的特定示例中，传递组件68是链或链轮传动组件，其具有驱动地联接至后输出轴30的第一链轮74、可旋转地支承在前输出轴40上的第二链轮76以及环绕第一链轮74和第二链轮76并与第一链轮74和第二链轮76两者啮合的连续动力链78。示意性地示出了诸如花键(spline)连接部之类的联接接合部79以指示用于旋转的第一链轮74与后输出轴30的直接联接。摩擦离合器组件70被示出为具有联接成用于与第二链轮76一起旋转的第一离合器构件80、联接成用于与前输出轴40一起旋转的第二离合器构件82以及由多个相互交错的内离合器片和外离合器片构成的多片式离合器组84。动力操作的离合器致动器44包括操作者机构88和带动力的驱动器单元90，其中，操作者机构88具有能够在离合器组84上施加压缩离合器接合力的可轴向移动施加装置，带动力的驱动器单元90能够操作成用于控制操作者机构88以控制施加装置相对于离合器组84的轴向位置。

如所周知的，由操作者机构88产生的并通过施加装置施加在离合器组84上的离合器接合力的大小与从后输出轴30通过传递组件68传输至前输出轴40的驱动扭矩的量成比例。相应地，当向离合器组84施加预定的最小离合器接合力时，前传动系20被传输有最小的驱动扭矩。与之相比，当向离合器组84施加预定的最大离合器接合力时，前传动系20被传输有最大的驱动扭矩。以此，能够通过主动地控制分动箱16的操作来提供对前/后驱动扭矩的分配率的适应性控制，从而实现两轮驱动(2WD)模式和请求式四轮驱动(4WD)模式。图2还示出了与图1的车辆控制器48相关联的分动箱控制器48A，分动箱控制器48A能够操作成用于控制带动力的驱动器单元90的致动，进而控制施加装置相对于离合器组84的轴向位置。

现在参照图3，示出了用于机动车辆10’的全轮驱动(AWD)动力传递系统的示例。机动车辆10’包括由发动机12’和变速器14’构成的动力系11’。主传动系在该非限制性示例中是前传动系20’。来自动力系11’的驱动扭矩通过前差速器34’经由前半轴33传输至前轮32。次传动系在该示例中是后传动系18’。如将要描述的，后传动轴28’的第一端部驱动地相互连接至在下文被称作动力输出单元90的动力传递组件的输出部件91。此外，动力输出单元90的输出部件91包括由用于将来自动力系11’的驱动扭矩传输至后传动轴28’的准双曲面齿轮组驱动的小齿轮轴。如将要详细描述的，本公开旨在一种适用于输出部件91的小齿轮轴支承联接装置。

图4示意性地示出了动力输出单元(PTU)90的非限制性示例。变速器14’的最终传动齿轮组92包括输出齿轮94，输出齿轮94驱动固定至前差速器34’的差速器承载件98的齿圈96。PTU 90包括由齿轮组92或差速器承载件98驱动的输入轴100、准双曲面齿轮组102以及输入轴100与准双曲面齿轮组102之间的扭矩传递离合器17’。准双曲面齿轮组102包括冠状齿轮104，冠状齿轮104与小齿轮的齿轮106啮合，小齿轮的齿轮106又驱动地连接至用作输出部件91的小齿轮轴108。扭矩传递离合器17’包括离合器组件70’和动力操作的离合器致动器44’。离合器组件70’包括联接至输入轴100的第一离合器构件80’、联接至冠状齿轮104的第二离合器构件82’以及多片式离合器组84’。当向离合器组84’施加最小的离合器接合力时，经由准双曲面齿轮组102向后传动系18’传输了最小的驱动扭矩。与之相比，当向离合器组84’施加最大的离合器接合力时，经由准双曲面齿轮组102和小齿轮轴108向后传动系18’传输了最大的驱动扭矩。因此，对离合器组84’的接合的适应性控制实现了驱动扭矩向后传动系18’的请求式传递。这允许实现以上指出的用于车辆10’的2WD操作模式和4WD操作模式。尽管仅被示意性地示出，但是动力操作的离合器致动器72’也可以配置成包括操作者构件88和带动力的驱动器单元90，带动力的驱动器单元90能够操作成适应性地调节施加至离合器组84’的离合器接合力的大小。

现在参照图5，此时示出了改进类型的AWD机动车辆10’，其中，扭矩传递离合器17’从PTU 90移除并且可操作地设置在后传动轴28’与后车轴组件26的输入部件21之间。如通过图6最佳地观察到的，输入部件21被示出为包括小齿轮轴110和准双曲面齿轮组112。小齿轮轴110适于联接至摩擦离合器组件70’的离合器构件中的一个离合器构件。准双曲面齿轮组112包括与齿圈116啮合的小齿轮114。主动齿轮114固定至小齿轮轴110，而齿圈116被固定成用于与后差速器24的差速器承载件120一起旋转。后差速器24还被示出为包括差速器齿轮组，差速器齿轮组设置有承载件120并且包括至少一对差速器小锥齿轮122，各对差速器小锥齿轮与一对差速器侧锥齿轮124啮合。差速器小齿轮122可旋转地支承固定成用于与承载件120一起旋转的销126。每个差速器侧齿轮124驱动地连接至后半轴23中的对应一个后半轴。后车轴组件26包括车轴壳130。后差速器24的承载件120通过横向地间隔开的一对轴承单元132支承在车轴壳130内。同样地，小齿轮轴110被示出为经由卡式轴承单元134可旋转地支承在车轴壳130内。动力操作的致动器44’的致动还用以控制从后传动轴28’经由离合器70’和准双曲面齿轮组112传输至后差速器24的驱动扭矩的量。

以上结构被清晰地示出了将准双曲面齿轮组结合到与后车轴组件26、前车轴组件36和/或PTU 90相关联的一个或更多个产品和/或组件中。相应地，对本公开的各实施方式的以下详细描述将足以使本领域的技术人员理解并领会下文的结构和功能。

现在参照图7，一体式小齿轮轴承联接件组件——下文称作PBC组件150——被示出为大体上包括小齿轮头152、联接件154、轴承单元156以及锁环158。小齿轮头152是具有由第一筒形表面160和第二筒形表面162限定的阶梯式内表面的管状部件。小齿轮头152的齿轮区段164包括前缘166和尾缘168，前缘166与尾缘168之间形成有齿轮齿170。从齿轮区段164的尾缘168轴向地延伸有一体的小齿轮毂轴区段204。联接件154被示出为包括由端帽区段176定界轮廓的联接件凸缘部段174和管状联接件轴区段172。由第一筒形表面178、第二筒形表面180和第三筒形表面182限定了轴区段172的阶梯式外表面。轴承单元156包括轴承环190，轴承环190压配到形成在锁环158中的筒形孔192中并且限定了第一环形外座圈表面194和第二环形外座圈表面196。轴承单元156还包括一组第一滚子198和一组第二滚子200。

继续参照图7，第一内座圈表面202形成在管状小齿轮毂轴区段204中并且从小齿轮头152的尾缘168轴向地延伸。同样地，第二内座圈表面206形成在联接件154的处于联接件154的第二筒形表面180与第三筒形表面182之间的接合部处的联接件轴区段172中。被示出为滚珠轴承的第一滚子198设置在形成在小齿轮头152的小齿轮毂轴区段204上的第一内座圈表面202与轴承环190的第一外座圈表面194之间。同样地，也被示出为滚珠轴承的第二滚子200设置在轴承环190的第二外座圈表面196与位于联接件154的联接件轴区段172上的第二内座圈表面206之间。凸缘环210使轴承环190相对于锁环158轴向地定位。如所观察到的，在联接件轴区段172的第三外筒形表面182与锁环158之间设置有旋转密封单元212。

小齿轮头152构造成刚性地紧固至联接件154的联接件轴区段172以与该联接件轴区段172共同旋转。根据一种非限制性固定技术，小齿轮头152的第一内表面160和第二内表面162可以被压配成与轴区段172上的相应的第一外表面178和第二外表面180接合。这种压配接合允许在第一组轴承滚子198与第二组轴承滚子200之间以及第一组轴承滚子198和第二组轴承滚子200的相应的内座圈表面与外座圈表面之间实现所需的间隙。这种特征还允许消除单独的内座圈环，这是因为单独的内座圈环分别被直接结合到小齿轮头152的小齿轮毂区段204以及联接件154的联接件轴区段172中。另外，锁环158包括外螺纹部218，外螺纹部218适于与形成在壳(未示出)上的内螺纹部(未示出)啮合以有助于小齿轮深度(齿轮系统齿隙/图案)相对于与准双曲面齿轮组相关联的齿圈的精确设定。特定轴承元件的选择还提供了合适的小齿轮挠曲值，从而确保小齿轮齿170与配合的齿圈的齿之间的接触图案最佳。在经由锁环158与壳的螺纹接合使PBC组件150适当地轴向定位之后，锁环158固定至壳(经由铆接、焊接等)。随后，驱动构件(即，接头联接部，传动轴等)可以经由安装在孔220中的合适的紧固件(未示出)紧固至联接件154的联接件凸缘部段174。锁环158还包括环形槽222，环形槽222构造成接纳密封构件如O型环并将该密封构件保持在环形槽与壳之间。

现在参照图8，PBC组件150A的第二实施方式的各部件被示出为与轴壳240相关联，轴壳240限定了小齿轮安装区段244和齿圈248，小齿轮安装区段244具有筒形孔口242，齿圈248与小齿轮头152的齿轮区段164A一起限定了准双曲面齿轮组250。齿圈248固定成用于与通过小齿轮杆旋转地支承至少一对小锥齿轮的差速器承载件一起旋转。除用椭圆形(oblong)或“丸形”滚子198A和200A代替滚珠轴承198和200以外，PBC组件150A大致类似于图7的PBC组件150。配合的内座圈表面和外座圈表面用此时具有“A”后缀的共同附图标记来标识。该替代性构型提供了优化的应力和挠曲特征。具体地，椭圆形滚子198A、200A提供了额外的硬度和更大的轴承接触部位以实现更长的使用寿命和延长的面接触疲劳强度。因此，PBC组件150A示出了可以用替代性轴承构型来解决推力加载。轴承座190A被示出为压配到壳孔口242中，直到其前缘表面接合从轴壳240的小齿轮安装区段244径向向内延伸的凸缘环246为止。替代性地，可以使用锁环158从而以与图7中示出的方式类似的方式使轴承座190A轴向地定位，其中，锁环158安装在孔口242中。

图9A至图9D示出了PBC组件的另一替代性实施方式，PBC组件在该替代性实施方式中由附图标记150B标识。为了清楚起见，与先前描述的部件在结构和/或功能方面大致类似的这些部件在下文由带有“B”后缀的共同的附图标记来标识。如所观察到的，图9A示出了在组装并固定至联接件154B的联接件轴部段172B之前的小齿轮头152B，其中，轴承单元156B和锁环158B已经组装到联接件154B上。图9B是示出了安装在联接件154B的联接件轴区段204B上但在固定过程之前的小齿轮头152B的放大部分图。图9C示出了PBC组件150B，其中，小齿轮头152B安装在联接件154B的联接件轴部段172B上并固定至该联接件轴部段172B。最后，图9D是示出了用以将小齿轮头152B牢固地固定至联接件154B的方法的更详细的细节。

在该构型中，轴承单元156B此时被示出为包括由间隔件环264隔开的第一轴承组件260和第二轴承组件262。第一轴承组件260包括内座圈环266，内座圈环266具有如下内表面267：该内表面构造成压配至形成在小齿轮头152B的毂区段204B上的外表面268。滚子198B设置在内环226的座圈表面270与形成在外座圈环274中的座圈表面272之间。外座圈环274压配到锁环158B中的第一孔口276中。第二轴承组件262包括内座圈环280，内座圈环280具有压配在轴部段172B的凸起的凸台部284上的内表面282。滚子200B设置在内座圈环280上的座圈表面286与形成在外座圈环290上的座圈表面288之间。

如图9A中最佳地观察到的，形成在小齿轮头152B的毂区段204B中的内表面294包括一系列突出部296(即花键、锯齿部、滚花(knurling)等)，所述一系列突出部296适于压配靠着形成在联接件154B的轴部段172B上的外筒形表面298。突出部296可以从表面296向外延伸以限定“凸起的”突出部，然而，其并不限于此。在内表面294中与径向止动表面302相邻地形成有环形接纳凹槽300。在将小齿轮头152B压配到联接件轴部段172B上时，联接件轴部段172B上的端面304靠近止挡肩部302定位，如图9B中最佳地观察到的。随后，形成为从与端面304相邻的轴区段240B的内径表面307径向向内延伸的环形边缘凸缘306径向向外变形(即挤压)，从而使一圈变形的材料308移动到环形接纳凹槽300中，从而将小齿轮头152B轴向地保持在联接件轴部段172B上，如图9C和图9D中最佳地示出的。一种接合方法可以包括迫使芯棒穿过联接件轴部段172B，这将用以使边缘凸缘306径向向外变形，从而使连续的环形一圈变形材料308形成并定位在接纳凹槽300内。

现在参照图10，示出了组装到驱动车轴组件之前及之后的略微修改的类型的图9A-9D的一体式PBC组件150B。车轴组件包括车轴壳352，车轴壳352具有紧固至第二壳部段356的第一壳部段354。一对侧向地间隔开的轴承单元358和360将差速器组件362可旋转地支承在车轴壳352中。差速器组件362包括差速器承载件364，其中，齿圈370固定(即焊接)至承载件364以可旋转地固定至该承载件364。齿圈370包括构造成与PBC组件150B的小齿轮头152B上的齿170B啮合的齿372。从壳部段356向外延伸有小齿轮杆374。轴承组件378安装在小齿轮杆374上。小齿轮头152B包括孔(bore)380，孔380从毂区段204B中的孔294开始通过径向唇状凸缘302定界轮廓。孔380的尺寸被确定成在将一体式PBC组件150B安装到车轴壳352的小齿轮容置部376中时压配到轴承组件378上。如先前所指出的，锁环158B包括外螺纹部218，外螺纹部218构造成与形成在管部356中的内螺纹部390配合以有助于其中的PBC组件150B的轴向定位和保持。图10中示出的支承轴承装置完全适于用在诸如图4中示出的PTU或者任何类型的驱动车轴组件构型中。

现在参照图11A至图11C，此时将更加详细地描述用于将小齿轮头固定至用于先前所公开的一体式PBC组件中的任何一体式PBC组件的联接件的联接件轴区段的替代性方法。然而，该方法不限于特定地用于与一体式PBC组件一起使用，并且因此，将使用通用的部件名称。具体地，图11A至图11C示出了用于在轴区段172C和齿轮152C的情况下使用的固定方法。轴区段172C包括第一管状部400、第二管状部402和将第一管状部与第二管状部相互连接的中间部404。第一管状部400的筒形外表面408与第二管状部402的筒形外表面410通过径向面表面412连接。从轴区段172C的第一管状部400上的筒形内表面307C靠近第一管状部400的端面304C延伸有径向向内延伸的环形边缘凸缘306C。

与形成在和图9A中示出的PBC组件150B相关联的齿轮毂区段204B的内表面294中的系列长形突出部296相比，齿轮152C构造成包括齿轮区段164C和管状轴区段204C，齿轮区段164C和管状轴区段204C一起限定了具有形成为包括非凸起表面部416和凸起表面部418的内径表面294C的孔414。更具体地，内表面294C的非凸起表面部416形成为不具有任何突出部以限定平滑的筒形表面轮廓。与之相比，凸起表面部418相对于非凸起部416径向向内延伸并且限定了下文被称作带滚花表面部418的非平滑表面。如图11B中最佳地观察到的，在带滚花表面部418与非凸起表面部416之间形成有接纳凹槽420。径向止挡表面302C为接纳凹槽420定界轮廓。

在将轴区段172C的第一管状部400组装到齿轮152C的孔414中时，在第一管状部400的筒形外表面408与齿轮152C的内径表面294C之间形成了干涉配合。图11B清晰地示出了边缘凸缘206C与接纳凹槽420的大致对准以及带滚花表面部418与筒形外表面408的端部之间的接合。图11C示出了在将挤压操作施加至边缘凸缘306C之后，一圈变形材料308C已经移动到接纳凹槽420中并与带滚花表面部418接合。这种挤压操作产生了连续一圈变形材料308C，从而改善了齿轮152C与轴172C之间的扭矩传递，同时还提供了齿轮152C与轴172C之间的增强的轴向保持。明显地，短轴区段204C中的凸起表面部418可以具有代替所公开的压滚花的其他凸起突出部，并且所述其他突出部与所变形的这圈变形材料308配合以提供所需的扭矩传递和轴向保持特征。因此，内表面294C的凸起表面部418可以形成为包括突出部，所述突出部包括但不限于滚花、锯齿部、花键等。

图12示出了构造成用于提供以上关于图9A至图9D的PBC组件150B以及/或者关于图11A至图11C的齿轮152C与轴区段172C的固定所公开的挤压过程的工具和按压装置。为了方便起见，图11A至图11C的装置将与图12相关联地使用。大体上示出的工具和按压装置包括与按压相关联的锤部500和基部502以及能够与锤部500和基部502相关联地操作以完成挤压过程的工具单元504。工具单元504包括紧固至按压件的基部502的导引件510、围绕齿轮152C的一个或更多个夹持板512以及用于将夹持板512和齿轮152C保持在导引件510上的夹持件514。由锤500驱动锤杆516以使芯棒518移动，芯棒518构造成使轴172C的环形边缘凸缘306C径向向外变形(即扩张)到接纳凹槽420中并与齿轮152C的带滚花表面接合。在挤压过程之后，芯棒518和锤杆516缩回以允许从按压件移除所附接的轴/齿轮产品。

图13A和图13B示出了使用该挤压过程将联接部件550紧固至单件式小齿轮轴554的管状小齿轮轴区段552。在该示例中，小齿轮轴554具有与管状小齿轮轴区段552一体地形成的小齿轮头区段556。如所观察到的，在管状轴区段552的内径表面560上靠近管状轴区段552的端表面562形成有径向向内延伸的边缘凸缘558。联接部件550包括联接凸缘部段564以及限定了具有内径表面568的孔570的轴向延伸管状联接轴区段566。在该非限制性装置中，在内表面568上形成有非平滑的——并且优选的是凸起的——表面轮廓，下文称作滚花572。在于挤压过程之前将联接部件550组装至小齿轮轴554时，轴区段552的端部安装在孔570中，其中，轴区段552的外表面576与滚花572压配接合。随后，使用挤压操作(与图12类似)使环形边缘凸缘558径向扩张并且使变形的材料固定地接合滚花572。

图14A和图14B示出了出于将旋转驱动部件580紧固至轴584的管状区段582的目的而使用先前公开的挤压操作。在该实施方式中，旋转驱动部件580可以是具有在齿轮或链轮驱动系统中使用的类型的齿轮或链轮。如所观察到的，径向向内延伸的环形边缘凸缘586从管状区段582的内径表面588延伸并且与管状区段582的外径表面590对准。旋转驱动部件580包括毂区段592和驱动区段594。毂区段592具有孔口596，孔口596具有形成为包括凸起的非平滑表面轮廓——下文称作滚花600——的内表面598。在于挤压过程之前将毂区段592组装到轴区段582上时，在滚花600与外表面590之间形成了干涉配合接合。随后，挤压过程使得边缘凸缘586径向扩展并变形成与毂区段592的表面598上的滚花600进一步接合。该过程提供了旋转驱动部件580与轴584之间的固定接合以用于扭矩传递和轴向保持。

在发明内容中，本公开旨在独立的或者预先组装的PBC组件的各种替代性实施方式。与PBC组件相关联地示出的每个联接件的联接区段可以与合适的接头组件或传动轴凸缘配合以有助于其间的驱动联接。

出于说明和描述的目的已经提供了实施方式的前述描述。这些描述并不意在穷举或限制本公开。特定实施方式的各个元件或特征通常并不局限于该特定实施方式，而是如果适用，则能够相互交换，或者可以在甚至没有具体地示出或描述的选定实施方式中使用。特定实施方式的各个元件或特征还可以以许多方式进行改变。这些变型并不认为是与本公开相背离，并且所有的改型均意在包括于本公开的范围内。

Claims (21)

1.一种动力传递组件，所述动力传递组件在机动车辆中使用，所述动力传递组件包括：

旋转输入部，所述旋转输入部由动力系驱动；

旋转输出部，所述旋转输出部设置成将驱动扭矩传递至一组车轮；以及

准双曲面齿轮组，所述准双曲面齿轮组能够操作成将驱动扭矩从所述旋转输入部传递至所述旋转输出部并且包括齿圈和一体式小齿轮轴承联接件PBC组件，其中，所述齿圈与所述旋转输入部和所述旋转输出部中的一者以驱动的方式相互连接，其中，所述一体式PBC组件与所述旋转输入部和所述旋转输出部中的另一者以驱动的方式相互连接，并且其中，所述一体式PBC组件包括小齿轮单元、联接件单元、轴承单元和锁环，所述小齿轮单元是管状的并且构造成包括适于与所述齿圈啮合的主动齿轮区段以及小齿轮短轴区段，所述主动齿轮区段和所述小齿轮短轴区段一起限定小齿轮孔口，所述联接件单元构造成包括联接件凸缘区段和管状的联接件轴区段，其中，所述联接件轴区段具有与所述小齿轮孔口的内表面压配接合的外表面，其中，与所述联接件轴区段的内表面相关联的环形材料边缘变形成与形成在所述小齿轮孔口的所述内表面中的突出部和接纳凹槽中的至少一者接合以将所述联接件单元的所述管状的联接件轴区段以驱动的方式固定至所述小齿轮单元的所述小齿轮短轴区段，所述轴承单元布置在所述小齿轮短轴区段和所述联接件轴区段中的至少一者与所述锁环之间。

2.根据权利要求1所述的动力传递组件，其中，所述旋转输入部为接收来自动力系的驱动扭矩的传动轴，其中，所述旋转输出部为驱动所述一组车轮的差速器组件，并且其中，所述齿圈固定成用于与所述差速器组件的差速器承载件一起旋转。

3.根据权利要求1所述的动力传递组件，其中，所述旋转输入部为驱动所述齿圈的输入轴，其中，所述旋转输出部为与所述联接件单元的所述联接件凸缘区段相连接的传动轴。

4.根据权利要求1所述的动力传递组件，其中，所述小齿轮单元的所述主动齿轮区段和所述小齿轮轴区段构造为均质钢部件。

5.根据权利要求1所述的动力传递组件，其中，所述轴承单元包括轴承环、第一轴承组件和第二轴承组件，其中，所述轴承环压配到所述锁环中，所述第一轴承组件布置在所述轴承环与所述小齿轮短轴区段之间，所述第二轴承组件布置在所述轴承环与所述联接件轴区段之间。

6.根据权利要求5所述的动力传递组件，其中，所述第一轴承组件包括第一内座圈表面、第一外座圈表面和第一滚子，其中，所述第一内座圈表面形成在所述小齿轮短轴区段的外表面上，所述第一外座圈表面形成在所述轴承环中，所述第一滚子布置成与所述第一内座圈表面和所述第一外座圈表面滚动接合，并且其中，所述第二轴承组件包括第二内座圈表面、第二外座圈表面和第二滚子，其中，所述第二内座圈表面形成在所述联接件轴区段的外表面上，所述第二外座圈表面形成在所述轴承环中，所述第二滚子布置成与所述第二内座圈表面和所述第二外座圈表面滚动接合。

7.根据权利要求6所述的动力传递组件，其中，所述第一滚子和所述第二滚子为第一滚珠轴承和第二滚珠轴承。

8.根据权利要求5所述的动力传递组件，其中，所述第一轴承组件包括第一内座圈、第一外座圈和第一滚子，其中，所述第一内座圈固定至所述小齿轮短轴区段上的外表面，所述第一外座圈固定至所述轴承环，所述第一滚子布置在所述第一内座圈与所述第一外座圈之间，并且其中，所述第二轴承组件包括第二内座圈、第二外座圈和第二滚子，其中，第二内座圈固定至所述联接件轴区段上的外表面，所述第二外座圈固定至所述轴承环，所述第二滚子布置在所述第二内座圈与所述第二外座圈之间。

9.根据权利要求1所述的动力传递组件，其中，所述轴承单元包括第一轴承组件和第二轴承组件，其中，所述第一轴承组件布置在所述小齿轮轴区段上的外表面与所述锁环之间，所述第二轴承组件布置在所述联接件轴区段上的外表面与所述锁环之间。

10.根据权利要求1所述的动力传递组件，其中，所述环形材料边缘从所述联接件轴区段的所述内表面沿径向向内延伸，其中，所述小齿轮孔口的所述内表面包括所述接纳凹槽，所述接纳凹槽与所述环形材料边缘对准，并且其中，所述小齿轮孔口的所述内表面还包括构造成与所述联接件轴区段的所述外表面接合的所述突出部。

11.根据权利要求10所述的动力传递组件，其中，所述突出部形成在所述小齿轮孔口中并且包括花键和滚花中的至少一者。

12.根据权利要求1所述的动力传递组件，其中，所述小齿轮孔口的所述内表面包括带滚花表面部，其中，所述环形材料边缘从所述联接件轴区段的所述内表面沿径向向内延伸并相对于所述带滚花表面部对准，并且其中，所述环形材料边缘沿径向向外变形以接合所述带滚花表面部。

13.根据权利要求12所述的动力传递组件，其中，所述接纳凹槽邻近所述带滚花表面部形成并构造成接纳所述变形材料。

14.根据权利要求12所述的动力传递组件，其中，通过驱动芯棒穿过所述联接件轴区段以使所述材料边缘沿径向变形，使所述环形材料边缘变形。

15.一种驱动车轴组件，所述驱动车轴组件用于将驱动扭矩从动力系传递至机动车辆中的一对车轮，所述驱动车轴组件包括：

车轴壳，所述车轴壳限定差速器腔室和小齿轮腔室；

差速器组件，所述差速器组件具有差速器承载件和差动齿轮组，其中，所述差速器承载件以可旋转的方式支承在所述车轴壳的所述差速器腔室中，所述差动齿轮组将所述差速器承载件以驱动的方式连接至与所述一对车轮连接的一对半轴；以及

准双曲面齿轮组，所述准双曲面齿轮组包括齿圈和主动齿轮，其中，所述齿圈固定成用于与所述差速器承载件一起旋转，所述主动齿轮与所述齿圈啮合，所述主动齿轮被固定至中空联接件轴，

其中，所述主动齿轮和所述中空联接件轴与一体式小齿轮轴承联接件PBC组件相关联，所述一体式PBC组件包括小齿轮单元、联接件单元、轴承单元和锁环，所述小齿轮单元是管状的并且构造成包括主动齿轮区段和小齿轮短轴区段，其中，所述主动齿轮区段限定所述主动齿轮并且适于与所述齿圈啮合，所述小齿轮短轴区段与所述主动齿轮区段一起限定小齿轮孔口，所述联接件单元构造成包括联接件凸缘区段和管状的联接件轴区段，其中，所述联接件轴区段具有与所述小齿轮孔口的内表面压配接合的外表面，其中，与所述联接件轴区段的内表面相关联的环形材料边缘变形成与形成在所述小齿轮孔口的所述内表面中的突出部和接纳凹槽中的至少一者接合以将所述联接件单元的所述管状的联接件轴区段以驱动的方式固定至所述小齿轮单元的所述小齿轮短轴区段，所述轴承单元布置在所述小齿轮短轴区段和所述联接件轴区段中的至少一者与所述锁环之间。

16.根据权利要求15所述的驱动车轴组件，其中，所述轴承单元包括轴承环、第一轴承组件和第二轴承组件，其中，所述轴承环压配到所述锁环中，所述第一轴承组件布置在所述轴承环与所述小齿轮短轴区段之间，所述第二轴承组件布置在所述轴承环与所述联接件轴区段之间。

17.根据权利要求16所述的驱动车轴组件，其中，所述第一轴承组件包括第一内座圈表面、第一外座圈表面和第一滚子，其中，所述第一内座圈表面形成在所述小齿轮短轴区段的外表面上，所述第一外座圈表面形成在所述轴承环中，所述第一滚子布置成与所述第一内座圈表面和所述第一外座圈表面滚动接合，并且其中，所述第二轴承组件包括第二内座圈表面、第二外座圈表面和第二滚子，其中，所述第二内座圈表面形成在所述联接件轴区段的外表面上，所述第二外座圈表面形成在所述轴承环中，所述第二滚子布置成与所述第二内座圈表面和所述第二外座圈表面滚动接合。

18.根据权利要求16所述的驱动车轴组件，其中，所述第一轴承组件包括第一内座圈、第一外座圈和第一滚子，其中，所述第一内座圈固定至所述小齿轮短轴区段上的外表面，所述第一外座圈固定至所述轴承环，所述第一滚子布置在所述第一内座圈与所述第一外座圈之间，并且其中，所述第二轴承组件包括第二内座圈、第二外座圈和第二滚子，其中，第二内座圈固定至所述联接件轴区段上的外表面，所述第二外座圈固定至所述轴承环，所述第二滚子布置在所述第二内座圈与所述第二外座圈之间。

19.根据权利要求15所述的驱动车轴组件，其中，所述轴承单元包括第一轴承组件和第二轴承组件，其中，所述第一轴承组件布置在所述小齿轮轴区段上的外表面与所述锁环之间，所述第二轴承组件布置在所述联接件轴区段上的外表面与所述锁环之间。

20.根据权利要求15所述的驱动车轴组件，其中，所述环形材料边缘从所述联接件轴区段的所述内表面沿径向向内延伸，其中，所述小齿轮孔口的所述内表面包括所述接纳凹槽，所述接纳凹槽与所述环形材料边缘对准，并且其中，所述小齿轮孔口的所述内表面还包括构造成与所述联接件轴区段的所述外表面接合的所述突出部。

21.根据权利要求15所述的驱动车轴组件，其中，所述小齿轮孔口的所述内表面包括带滚花表面部，其中，所述环形材料边缘从所述联接件轴区段的所述内表面沿径向向内延伸并相对于所述带滚花表面部对准，并且其中，所述环形材料边缘沿径向向外变形以接合所述带滚花表面部。

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