CN106133358A - 旋转轴联轴器 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆的传动系的旋转轴联轴器(10)，该旋转轴联轴器包括传动轴(41)的阴部件(11)和传动轴向小齿轮(42)的阳部件(12)。所述部件具有能够相互接合的花键(14、15)和通过阳部件的夹紧螺母(16)而进入接合的圆形区域(23、25、24、26)；所述圆形区域是滑动配合或过盈配合的。夹紧螺母(16)还可以用于使所述部件(11、12)分离。

Description

旋转轴联轴器

技术领域

本发明涉及用于旋转轴、特别是车辆的传动轴的联轴器。

背景技术

典型的机动车辆比如汽车可以在距驱动桥一定距离处具有内燃发动机。传动轴通常经由多级变速器将扭矩从发动机传递至驱动桥。在最常见的布置中，变速器与发动机成一体，但是变速器可以替代性地与驱动桥成一体。

传动轴通常是1m至2.5m长并且可以包括朝向传动轴的中心的一个或更多个支承轴承。当车辆具有若干个驱动桥时，可以针对所述若干个驱动桥中的每个驱动桥设置传动轴。

传动轴在旨在以一定速度转动的情况下应当是旋转地平衡的，与在车辆中的情况一样。通常在车辆中，传动轴必须设计成以发动机速度旋转而不具有显著的非平衡的力。不平衡对于车辆驾驶员和车辆乘员来说可能是明显的，并且不平衡除了减少与车辆结构和传动系相关联的轴承的寿命以外，还可以引起车辆结构和传动系中的噪音和振动。

尽管传动轴可以具有令人满意的旋转平衡，但是还需要保证传动轴的端部联轴器允许与输入驱动构件和输出驱动构件进行同轴连接。由于非同轴连接而引起的跳动可以导致显著的非平衡力的产生。

一种常规的连接提供了具有凸缘的传动轴，该凸缘安装成用于连接至输入构件(例如，变速器输出轴)和/或输出构件(例如，驱动桥的输入轴)的对应凸缘。简单的凸缘连接提供了轴向地和径向地固定，但是并未消除联轴器处跳动的可能性，并且因此是不平衡的。

替代方案是使用外/内花键连接来传递扭矩。这种布置通常具有较小的径向尺寸，并且因此较不容易产生非平衡力；然而，需要抵抗相对轴向移动的固定方式。此外，需要小的径向间隙以有利于花键连接的组装，使得联轴器处跳动的可能性没有被完全消除。

在改进方案中，可以设置筒套式夹紧装置来轴向地固定花键连接，同时使传动轴与相邻的驱动构件/从动构件集中。

所需要的是具有消除跳动的能力同时在联轴器处确保容易地组装和拆卸的形状配合的固定的连接。

发明内容

根据本发明的方面，提供了一种旋转轴联轴器，该旋转轴联轴器包括能够在旋转轴线上插入到阴部件中的阳部件，阳部件和阴部件具有对应的非圆形结构部以适于在阳部件与阴部件之间传递扭矩，该阳部件具有在该阳部件上能够绕所述轴线旋转的夹紧螺母，该夹紧螺母位于所述阳部件的非圆形结构部的远端，具有用于与所述阴部件的外螺纹接合的内螺纹并且通过所述联轴器的径向部件保持在所述阳部件上，其中，所述阳部件和所述阴部件包括适于在没有径向间隙的情况下接合的相应的圆形区域，所述阳部件的圆形区域邻近所述阳部件的非圆形结构部并且通过所述夹紧螺母的拧入而与阴部件的圆形区域接合。

可以提供一种旋转轴联轴器，该旋转轴联轴器包括能够在旋转轴线上插入到阴部件中的阳部件，阳部件和阴部件具有对应的非圆形结构部以适于在阳部件与阴部件之间传递扭矩，该阳部件具有在该阳部件上能够绕所述轴线旋转的夹紧螺母，该夹紧螺母位于所述阳部件的非圆形结构部的远端，具有用于与所述阴部件的外螺纹接合的内螺纹并且通过所述联轴器的径向部件保持在所述阳部件上，其中，所述阳部件和所述阴部件包括适于在没有径向间隙的情况下接合的相应的圆形区域。在实施方式中，所述阳部件的圆形区域可以邻近所述阳部件的非圆形结构部。在实施方式中，所述阳部件的圆形区域可以邻近所述阳部件的非圆形结构部并且能够与所述阴部件的圆形区域接合。

内圆形区域与外圆形区域可以滑动配合，但是其优选的是过盈配合。

在该布置中，夹紧螺母的逐渐拧紧确保了圆形区域在足够的轴向长度上的逐渐接合，其中，对于直径在15至40mm范围内的阳部件来说，该轴向长度可以在3至8mm的范围内。

应该理解的是，阳部件和阴部件的直径部可以通过机床进行机加工，并且因此可以保证相对于旋转轴线的同心度。过盈配合确保消除联轴器处的跳动，并且允许联轴器的扭矩传递功能与保持同心度的功能分离。

因此，本发明的联轴器减小了具有非平衡力的倾向，这产生了来自传动系的减小噪音并延长了轴承寿命。当应用至车辆传动系时，本发明的联轴器不太可能具有对驾驶员和乘客明显的影响。消除了凸缘联轴器，并且因此消除了与凸缘联轴器相关联的任何跳动的风险。所述圆形区域的滑动配合或过盈配合确保不需要夹紧螺母来有助于保持同心度。

在一个实施方式中，该联轴器的径向部件是簧环，该簧环适于与阳部件和阴部件中的一者或夹紧螺母弹性地保持并且通过弹性变形与阳部件和阴部件中的另一者或夹紧螺母接合。可以使用任何适当类型的簧环，例如具有圆形截面、矩形截面或带圆角的矩形截面的簧环。

通常，簧环保持在阳部件与夹紧螺母的对应凹部中，并且这些凹部可以包括圆形凹槽。夹紧螺母的口部和/或阳部件的稍部可以是倒角的或圆角的以促进簧环在相对插入运动时的弹性变形。

所述圆形区域可以设置在非圆形结构部的一侧或另一侧上或者可以设置在非圆形结构部的两侧上。在本发明的实施方式中，在阳部件的非圆形结构部的远端侧设置有单个圆形区域。在一个实施方式中，非圆形结构部是花键，并且这些花键在阳部件和阴部件上的轴向范围是大致相同的。

在另一实施方式中，在阳部件的非圆形结构部的两侧上设置有圆形区域，并且在阴部件中设置有对应的圆形区域。

本发明通常适于车辆的连接至驱动桥的传动轴。

根据本发明的方面，提供了一种对上述旋转轴联轴器进行组装的方法，该方法包括：将阳部件插入到阴部件中以使所述非圆形结构部接合，使阳部件的圆形区域与阴部件的圆形区域接合，以及拧上所述夹紧螺母以使所述圆形区域处于完全周向接合中。

可以提供一种对上述旋转轴联轴器进行组装的方法，该方法：包括将阳部件插入到阴部件中以使所述非圆形结构部接合，使阳部件的圆形区域与阴部件的圆形区域接合，以及拧上所述夹紧螺母以使所述圆形区域进一步接合、过盈配合接合、滑动配合接合或轴向抵接接合中。

该方法可以包括使阳部件的圆形过盈区域抵接阴部件的圆形过盈区域，以及拧上夹紧螺母以使所述圆形过盈区域处于周向接合中。

该方法还可以包括通过下述步骤拆卸所述旋转轴联轴器：拧开所述夹紧螺母以使所述圆形区域脱离周向接合，并且从所述阴部件中退出所述阳部件。夹紧螺母可以被拧开以使相应的圆形过盈区域分离。

本发明的一些方面通过所附权利要求将变得明显。

在本申请的范围内，显然需要说明的是，在前述段落中、在权利要求中和/或在下列描述和附图中陈述的各个方面、实施方式、示例以及替代物、特别是其各个特征可以被独立地采用或以任意组合的方式采用。即，所有实施方式和/或任意实施方式的特征能够被以任意方式和/或组合方式被组合，除非这些特征不相容。申请人保留改变任意原始提交的权利要求或相应地提交任意新的权利要求的权利，这包括修改任意原始提交的权利要求以从属于任何其他权利要求和/或包括任何其他权利要求的任何特征的权利，尽管其最初未以那种方式要求保护。

附图说明

现在将参照附图仅通过示例的方式来描述本发明的一个或更多个实施方式，在附图中：

图1是根据本发明的接头组件的分解图。

图2示出了图1的接头处于组装状态下。

图3是示出了本发明的替代性实施方式的一部分的局部放大截面。

具体实施方式

参照附图，旋转接头组件10包括阴部件11和阳部件12并且具有旋转轴线13。阴部件11包括内花键14，该内花键14用于与阳部件12的外花键15滑动接合，从而绕轴线13传递扭矩。

环形夹紧螺母16具有内螺纹17，该内螺纹17用于与阴部件11的外部上的邻近花键14的口部的外螺纹18接合。在未组装的状态下，夹紧螺母16是松开的，如所示出的。

螺母16的贯穿通道是台阶状的，以在内螺纹17的基部处提供肩部19，并且小直径部21定尺寸成以小间隙接纳阳部件12。小直径部21的口部具有倒角22，以便于在使用中插入阳部件12。

邻近肩部19设置有用以容置将在下面描述的锁定环或簧环的圆形凹部20。

阳部件12包括前部23，前部23包括小于外花键15的外径的平坦直径，阳部件12包括在花键15的内(远)端部处的第二平坦直径24，第二平坦直径24等于或大于花键15的外径。在阴部件上，在内花键14的轴向两端处设置有对应的内径25、26。这些协同操作的部分23、25和24、26在使用中过盈配合，如将要说明的；在替代性实施方式中，这些协同操作的部分可以滑动配合。

在平坦直径24的远端，在阳部件12的外径部上设置有两个圆形凹槽。最接近外部花键15的第一凹槽27定尺寸及定形状成接纳已知类型的有点类似于活塞环的簧环28。簧环28卡扣配合在第一凹槽27中并且定尺寸成进入螺母16的圆形凹部20。第二凹槽29保持常规类型的弹性O形环30。

图1中还示出了常规底切31、32、33和常规中心钻孔34，其中，常规底切31、32、33用以避免相邻径向面处的带圆角边缘，常规中心钻孔34在阳部件12的机加工期间使用。

接头组件10的一种连接方法是首先将夹紧螺母16拧到阴部件11上仅一圈或两圈。接着将阳部件12穿过螺母16推入到阴部件11中以使花键14、15接合。

倒角22接合簧环28并且减小了簧环28的直径，以允许簧环28在阳部件12进一步进入到阴部件中时到达凹部20。当簧环28到达凹部20时，簧环28膨胀，使得螺母保持在阳部件12上。O形环30进入夹紧螺母16的对应孔，以提供抵抗水分和其他污染物侵入的密封，并且保持联轴器内的润滑剂。

阳部件12继续插入，直到部分23与25以及24与26大致抵接但不轴向接合为止。在这个阶段，夹紧螺母16的肩部19应该处于距阴部件11的口部的距离比平坦部分23、24的轴向长度略微更大处。

接下来，夹紧螺母16被完全拧到阴部件11上，并且在这样做时，平坦直径部23、24与对应的内径25、26进入过盈配合。这种状态在图2中示出，其中，肩部19接合阴部件11的口部。借助于23与25以及24与26处的过盈配合，阳部件12关于准确的中心线13组装而没有径向游隙的可能性。扭矩能够经由花键14、15从阳部件传递至阴部件或者从阴部件传递至阳部件。

应该理解的是，根据适于生产花键14的制造方法，内径25、26可以是连续的或不连续的；如果是不连续的，则内径25、26的接合长度选定成确保适当的过盈配合。还应该指出的是，簧环28可以布置成在轴向载荷作用下抵靠阴部件的口部，以避免在拧紧螺母16之后相对轴向运动的可能性。

图1和图2中示出的实施方式适于在车辆的传动轴的驱动联轴器中使用，特别适用于传动轴与驱动桥之间的连接。尽管阳部件和阴部件可以反过来布置，但示出的布置包括附接至阴部件11或形成阴部件11的一部分的传动轴41以及具有包括阳部件12的短轴42的最终传动小齿轮。图1和图2还示出了小齿轮螺母43，该小齿轮螺母43围绕短轴42并且螺纹连接至短轴42；该螺母在使用中接合桥壳并且用于以已知的方式对短轴轴承进行预加载。小齿轮螺母43本身不构成本发明的一部分，只是它可以用在以下的拆卸技术中。

如上面所指出的，阳部件12和阴部件11通过拧上螺母16而以过盈配合的方式相互接合；组装状态在图2中示出，并且小齿轮螺母43被示出为处于拧紧位置，在该拧紧位置中，向右侧施加预载荷，如所观察到的。在该组装状态下，短轴42与小齿轮螺母43的相对轴向位置是固定的。

如果现在将夹紧螺母16旋松(如图2中所观察到的向右)，则夹紧螺母16将从阴部件11退出，直到与小齿轮螺母43抵接为止。进一步旋松将导致阴部件11被向左推压，如所观察到的，这是因为夹紧螺母16的相对向右移动被阻碍。通过这种方式，阴部件11可以从阳部件12顺利地退出，直到部分23与25以及24与26之间的过盈配合被释放为止，从而允许传动轴从驱动桥释放。小齿轮螺母43构成阳部件12的径向延伸的肩部。

为了重新组装，阴部件11和阳部件12接合，同时拧上夹紧螺母16，并且获得过盈配合，如先前所描述的。

螺母16、43的类型不重要，但是可以具有外部六边形形状或其他常规形状。替代性地，螺母可以适于销子或C扳手。

在上述实施方式中，圆形凹部20是敞开的。在替代方案中，可以在夹紧螺母16a中设置簧环凹槽44(图3)，以用于与簧环28a卡扣配合地接合；在本实施方式中，夹紧螺母保持在阳部件12上并且可以用于相对于阴部件11沿两个轴向方向进行相对运动。夹紧螺母16的拧入如先前所述，但是夹紧螺母16的拧出不需要与小齿轮螺母43抵接(或者其他固定的抵接)；拧出简单地借助于凹槽44将阳部件和阴部件分离。簧环还可以保持在夹紧螺母16a中并且在簧环与阳部件12的凹槽轴向接合时卡扣配合到阳部件12的凹槽中。

外/内花键的连接便于传递扭矩，但是也可以是其他布置，包括例如平行键或半圆键。

阳部件和阴部件通过在中心之间进行机加工而生产，使得能够保证圆形部分23、25、24、26的同心度。

当阳部件12和阴部件11如上述实施方式中所示接合时，提供过盈配合的圆形部分位于花键14、15的近端部23、25和远端部24、26处。在两个轴向分离的位置处提供过盈配合使阳部件相对于阴部件有效地居中并且将阳部件相对于阴部件紧固，从而显著地减小了跳动。尽管可以形成具有仅一个过盈配合区域的类似有效的连接，但是使阳部件相对于阴部件充分地居中并且将阳部件相对于阴部件紧固所需的过盈配合的总长度通过提供两个轴向分离的区域而减小，这将导致组装及拆卸联轴器所需的力的相应增大。因此，可以在两个轴向分离位置处提供的配合的紧密性可以大于对于单个相对较长的过盈区域而言实际上获得的配合的紧密性。因此，提供两个轴向分离的过盈配合区域改善了组装的容易度，减小了联轴器所需的包装空间，并且还减小了跳动。

在所附权利要求的范围内设想了本发明的改型和替代方案。

本发明的方面通过以下带编号的条款将变得明显。

1.一种旋转轴联轴器，包括能够在旋转轴线上插入到阴部件中的阳部件，所述阳部件和所述阴部件具有对应的非圆形结构部，以适于在所述阳部件与所述阴部件之间传递扭矩，所述阳部件具有在所述阳部件上能够绕所述轴线旋转的夹紧螺母，所述夹紧螺母位于所述阳部件的非圆形结构部的远端，具有用于与所述阴部件的外螺纹接合的内螺纹，并且通过所述联轴器的径向部件被保持在所述阳部件上，

其中，所述阳部件和所述阴部件包括适于在没有径向间隙的情况下接合的相应的圆形区域，所述阳部件的圆形区域邻近所述阳部件的非圆形结构部并且能够通过所述夹紧螺母的拧入而与所述阴部件的圆形区域接合。

2.根据方面1所述的联轴器，其中，所述径向部件包括簧环，并且所述夹紧螺母和所述阳部件具有用于与所述簧环接合的相应的凹部。

3.根据方面2所述的联轴器，其中，所述阳部件的所述凹部是凹槽。

4.根据方面2所述的联轴器，其中，所述夹紧螺母的所述凹部是凹槽。

5.根据方面2所述的联轴器，其中，所述簧环能够径向地膨胀而高于所述阳部件的所述非圆形结构部。

6.根据方面2所述的联轴器，其中，所述簧环能够被径向地压缩到所述夹紧螺母的所述凹部中。

7.根据方面1所述的联轴器，其中，所述非圆形结构部包括花键。

8.根据方面1所述的联轴器，其中，所述圆形区域是过盈配合。

9.根据方面8所述的联轴器，所述联轴器在所述阳部件的非圆形结构部的每个端部处具有圆形区域。

10.根据方面9所述的联轴器，所述联轴器在所述阴部件的非圆形结构部的每个端部处具有圆形的过盈区域。

11.根据方面8所述的联轴器，其中，所述阳部件在所述阳部件的非圆形结构部的远端具有圆形的过盈区域。

12.根据方面8所述的联轴器，其中，所述阳部件在所述花键的近端处具有所述圆形过盈区域，所述区域大致为所述花键的齿根直径部。

13.根据方面8所述的联轴器，其中，所述阳部件在所述花键的远端处具有所述圆形过盈区域，所述区域大致为所述花键的外径部。

14.根据方面1所述的联轴器以及车辆的传动轴，所述传动轴包括方面1的阴部件。

15.根据方面14所述的联轴器以及车辆的驱动桥，所述驱动桥的输入轴包括方面1的阳部件。

16.根据方面15所述的联轴器，还包括驱动桥壳体，所述短轴通过滚动元件轴承安装在所述壳体中，并且所述短轴上还包括位于所述夹紧螺母远端的小齿轮螺母，所述小齿轮螺母在使用中能够接合在所述壳体中以对所述轴承进行轴向加载。

17.根据方面16所述的联轴器，其中，所述夹紧螺母适于在使用中在所述夹紧螺母从所述阴部件上的充分接合状态旋松时与所述小齿轮螺母接合，从而断开所述圆形过盈区域的接合。

18.一种组装方面1的旋转轴联轴器的方法，所述方法包括：将所述阳部件插入到所述阴部件中以使所述非圆形结构部接合，使所述阳部件的圆形区域与所述阴部件的圆形区域接合，以及拧上所述夹紧螺母以使所述圆形过盈区域处于完全周向接合中。

19.根据方面18所述的方法，包括：

使所述阳部件的圆形过盈区域与所述阴部件的圆形过盈区域抵接，以及

拧上所述夹紧螺母以使所述圆形过盈区域处于周向接合中。

20.根据方面18所述的方法，还包括通过下述步骤拆卸所述旋转轴联轴器：

拧开所述夹紧螺母以使所述圆形区域脱离周向接合，并且从所述阴部件中退出所述阳部件。

Claims (23)

1.一种旋转轴联轴器，包括能够在旋转轴线上插入到阴部件中的阳部件，所述阳部件和所述阴部件具有对应的非圆形结构部，以适于在所述阳部件与所述阴部件之间传递扭矩，所述阳部件具有在所述阳部件上能够绕所述轴线旋转的夹紧螺母，所述夹紧螺母位于所述阳部件的非圆形结构部的远端，具有用于与所述阴部件的外螺纹接合的内螺纹，并且通过所述联轴器的径向部件而被保持在所述阳部件上，

其中，所述阳部件和所述阴部件包括适于以过盈配合的方式接合的相应的圆形区域，所述阳部件的圆形区域邻近所述阳部件的非圆形结构部并且能够通过所述夹紧螺母的拧入而与所述阴部件的圆形区域接合。

2.根据权利要求1所述的联轴器，其中，所述径向部件包括簧环，并且所述夹紧螺母和所述阳部件具有用于与所述簧环接合的相应的凹部。

3.根据权利要求2所述的联轴器，其中，所述阳部件的凹部是凹槽。

4.根据权利要求2或3所述的联轴器，其中，所述夹紧螺母的凹部是凹槽。

5.根据权利要求2至4中的任一项所述的联轴器，其中，所述簧环能够径向地膨胀而高于所述阳部件的所述非圆形结构部。

6.根据权利要求2至4中的任一项所述的联轴器，其中，所述簧环能够被径向地压缩到所述夹紧螺母的所述凹部中。

7.根据任一前述权利要求所述的联轴器，其中，所述非圆形结构部包括花键。

8.根据任一前述权利要求所述的联轴器，所述联轴器在所述阳部件的非圆形结构部的每个端部处具有圆形区域。

9.根据权利要求8所述的联轴器，所述联轴器在所述阴部件的非圆形结构部的每个端部处具有圆形过盈区域。

10.根据任一前述权利要求所述的联轴器，其中，所述阳部件在所述阳部件的非圆形结构部的远端具有圆形过盈区域。

11.根据任一前述权利要求所述的联轴器，其中，所述阳部件在所述花键的近端处具有所述圆形过盈区域，所述区域大致为所述花键的齿根直径部。

12.根据任一前述权利要求所述的联轴器，其中，所述阳部件在所述花键的远端处具有所述圆形过盈区域，所述区域大致为所述花键的外径部。

13.一种车辆的变速器组件，所述变速器组件具有传动轴和驱动桥的输入轴，所述传动轴包括权利要求1至12中的任一项所述的阴部件，所述输入轴包括权利要求1至12中的任一项所述的阳部件。

14.根据权利要求13所述的组件，其中，所述输入轴包括驱动桥输入小齿轮的短轴。

15.根据权利要求14所述的组件，还包括驱动桥壳体，所述短轴通过滚动元件轴承安装在所述壳体中，并且所述短轴上还包括位于所述夹紧螺母的远端处的小齿轮螺母，所述小齿轮螺母在使用中能够接合在所述壳体中以对所述轴承进行轴向加载。

16.根据权利要求15所述的组件，其中，所述夹紧螺母适于在使用中在所述夹紧螺母从所述阴部件上的完全接合状态旋松时与所述小齿轮螺母接合，从而断开所述圆形过盈区域的接合。

17.一种机动车辆，所述机动车辆具有包括权利要求1至16中的任一项所述的组件的传动系。

18.一种对权利要求1所述的旋转轴联轴器进行组装的方法，所述方法包括：

将所述阳部件插入到所述阴部件中以使所述非圆形结构部接合，

使所述阳部件的圆形区域与所述阴部件的圆形区域接合，以及

拧上所述夹紧螺母以将所述圆形过盈区域拉入完全周向接合。

19.根据权利要求18所述的方法，包括：

使所述阳部件的圆形过盈区域与所述阴部件的圆形过盈区域抵接，以及

拧上所述夹紧螺母以将所述圆形过盈区域拉入周向接合。

20.根据权利要求18或19所述的方法，还包括通过下述步骤拆卸所述旋转轴联轴器：

拧开所述夹紧螺母以将所述圆形区域拉出周向接合，并且从所述阴部件中退出所述阳部件。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，在拧开所述夹紧螺母期间，所述夹紧螺母与所述阳部件的径向向外延伸的肩部抵接。

22.一种基本上如在本文中参照附图描述的旋转轴联轴器。

23.一种对基本上如在本文中参照附图描述的旋转轴联轴器进行组装和/或拆卸的方法。