CN106870581A - 线接触的斜端面花键 - Google Patents

Abstract

公开了线接触的斜端面花键。公开了一种车辆中的半轴组件。所述半轴组件包括毂和诸如等速接头的相配合的万向接头。毂具有围绕轴线成环形布置的多个毂齿。等速接头具有围绕轴线成环形布置并与毂齿啮合的多个接头齿。在每个接头齿之间为接头齿根。每个齿的背对相邻齿根的顶部的、最外面的表面相对于中心轴线以第一角度延伸。齿根相对于中心轴线以第二角度延伸。这些角度变化，使得齿的高度顺着相同齿沿齿的长度变化。每个齿具有渐开线侧表面。接头齿形成为圆锥形或倒圆锥形。

Description

线接触的斜端面花键

技术领域

本公开涉及车辆内扭矩承载部件之间的花键连接。

背景技术

花键连接是本领域已知的。花键连接包括与配合部件中的槽啮合的脊或齿。扭矩通过经花键连接而相配合的两个部件传递。花键连接的典型位置是在驱动轴上。

发明内容

根据一个实施例，提供一种诸如驱动轴或半轴组件的车辆轴组件。毂具有限定围绕毂轴线设置的毂齿的环形阵列的毂端面。诸如等速接头的万向接头具有与毂端面接合的接头端面。所述接头端面限定围绕接头轴线的接头齿的环形阵列。每个接头齿具有斜的侧表面并随着距接头轴线的距离增大而远离毂端面倾斜。例如，这可以使接头端面具有圆锥形状。

每个接头齿可具有一定长度以及沿着所述长度延伸的上表面。接头端面可在每个接头齿之间限定齿根表面。上表面可与接头轴线限定第一角度，齿根表面可与接头轴线限定与第一角度不同的第二角度。

万向接头可限定内半径和外半径，每个接头齿在所述内半径与外半径之间延伸。每个接头齿均可包括基部和上表面，在基部与上表面之间限定齿高。每个接头齿可在内半径处具有第一齿高而在外半径处具有大于第一齿高的第二齿高。

每个接头齿和每个毂齿均可包括连接一对侧表面的上表面，所述一对侧表面沿着各自齿的长度延伸。接头齿可沿着接触线与毂齿啮合，所述接触线沿着接头齿和毂齿的侧表面的长度延伸。

根据另一实施例，一种车辆包括毂和等速接头。毂具有围绕轴线环形布置的多个毂齿。等速接头具有围绕所述轴线环形布置并与毂齿啮合的多个接头齿。每个接头齿具有以第一角度远离所述轴线延伸的上表面。等速接头在以与第一角度不同的第二角度远离所述轴线延伸的每个接头齿之间进一步限定接头齿根。

根据本发明的一个实施例，每个接头齿的上表面与基部相隔一个齿高，其中，所述齿高沿从所述轴线径向向外的方向增大。

根据本发明的一个实施例，每个接头齿包括在上表面与基部之间延伸的一对渐开线侧表面。

根据本发明的一个实施例，等速接头限定内半径和外半径，其中，每个接头齿在所述内半径与所述外半径之间延伸，每个接头齿包括基部和上表面，在所述基部和上表面之间限定齿高，每个接头齿在内半径处具有第一齿高而在外半径处具有大于第一齿高的第二齿高。

根据本发明的一个实施例，等速接头包括限定接头齿的接头端面，其中，所述接头端面是圆锥形的。

根据本发明的一个实施例，毂包括限定毂齿的毂端面，其中，所述毂端面是倒圆锥形的。

根据又一实施例，一种半轴组件包括端面花键(face spline)，所述端面花键包括基部和从所述基部延伸并围绕轴线布置的多个齿。每个齿各自具有与所述基部相隔一个齿高的上表面和一对渐开线侧表面。所述齿高沿远离所述轴线的方向顺着花键增大。

多个齿共同限定外周，并且每个上表面可沿向着基部的方向相对于中心轴线向外周倾斜。这赋予端面花键以圆锥形状。在另一实施例中，多个齿共同限定外周，并且每个上表面可沿远离基部的方向相对于中心轴线向外周倾斜。这赋予端面花键以倒圆锥形状。

根据本发明的一个实施例，所述端面花键位于与相应的毂配合的等速接头的端面上。

根据本发明的一个实施例，每个齿的齿高沿着远离毂的方向增大。

根据本发明的一个实施例，所述端面花键位于等速接头的与相应的毂配合的端面上，所述上表面连接沿每个齿的长度延伸的一对侧表面，并且齿沿接触线与毂的相应的齿啮合，所述接触线沿着所述齿的侧表面的长度延伸。

附图说明

图1是根据一个实施例的半轴组件的透视图；

图2是根据一个实施例的半轴组件的分解透视图；

图3是沿着图1的线3-3截取的半轴组件的一部分的倾斜的截面图；

图4是根据一个实施例的半轴组件(在其中等速接头与毂啮合)的一部分的截面图；

图4A是图4中标记的截面图的放大图的分解状态视图；

图5是根据一个实施例的半轴组件的花键连接的放大截面图。

具体实施方式

在此描述本公开的实施例。然而，应理解，公开的实施例仅为示例，其它实施例可采取各种和替代的形式。附图无需按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以显示特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用实施例的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的，参考任一附图示出和描述的各种特征可与一个或更多个其它附图中示出的特征结合，以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可以期望用于特定应用或实施方式。

根据本公开的各个实施例，描述了半轴处的端面花键连接。所述端面花键连接可用于万向接头(诸如等速接头)与连接到万向接头的相关毂之间的接合部。如将在下文中描述的，端面花键连接包括具有斜的或圆弧形的表面的齿，其中端面花键连接的每个连接部件的齿形成圆锥形状或倒圆锥形状(或者，更具体地，截头圆锥形状或倒截头圆锥形状)。此外，每个单独的齿的高度随着齿的长度变化。在允许改善齿之间的公差的同时，这些结构部件与下文描述的其它结构的组合在配合的齿之间提供较小的接触点或接触线。

图1示出了根据一个实施例的组装的半轴组件的一个实施例，而图2以分解的、拆卸开的视图示出了所述半轴组件。图3示出了沿着图1的线3-3截取的倾斜的截面图。参照图1至图3，半轴组件10包括与毂14接合的万向接头(诸如等速接头12)。在花键连接16处等速接头12与毂14互相接合。如将在下文中更详细描述的，等速接头12包括限定接头齿或齿18的接头端面，并且毂14包括限定毂齿或齿20的毂端面。毂齿可以是车轮毂端面花键，或简称为“毂齿”。接头齿是等速接头钟形花键齿，或简称为“接头齿”或“齿”。所述齿18和齿20围绕中心轴线环形布置并间隔开。齿18与齿20啮合地接合以提供花键连接，以使等速接头12和毂14随着半轴一起旋转。

参照图2，等速接头12包括沿着中心轴线延伸的圆柱杆24。杆24被容纳在毂孔26中。保持环28可位于杆24上，在将杆24插到孔26中时，保持环28扩张到毂孔26中相应的槽内。这提供了等速接头12与毂14的暂时接合，以使技术人员或组装线工人能够完成组装。为了完成半轴组件10的组装，诸如螺栓32的紧固件可穿过相应的垫圈34和限定在等速接头12内的螺栓孔36(图4)。

根据各个实施例，如将在下文中进一步描述的，等速接头12的齿18大体上呈圆锥形状。具体地讲，齿18可从内半径(例如，杆24的外圆周)延伸到齿端处的外半径。齿18从内半径向外半径远离毂14地倾斜或偏斜。这赋予等速接头12的配合端面以圆锥形状。

为与等速接头12配合，毂14的齿20大体上呈倒圆锥形状。具体地讲，齿20可从内半径(例如，孔26的圆周)延伸到齿端处的外半径。齿20从内半径向外半径朝向等速接头12地倾斜或偏斜。这赋予毂14的配合端面以倒圆锥形状。

应该理解的是，本公开不应局限于圆锥形状的等速接头12和倒圆锥形状的毂14。在另一实施例中，形状是相反的，使得等速接头12是倒圆锥形状，毂14是圆锥形状。

与等速接头12的圆锥形状和毂14的倒圆锥形状相结合，齿18和齿20均可具有变化的高度。这在下文中参照图4A进一步描述。在一个特定的实施例中，等速接头12的每个齿18从内半径(例如，杆24的外圆周)延伸到齿18端处的外半径。每个齿18从等速接头12的基部38延伸，以限定内半径处的第一高度和外半径处的第二高度。第二高度大于第一高度，使得齿的高度随着齿在远离中心轴线的方向上延伸而增大。毂14上的相应的齿20可包括齿20之间的高度和深度类似地变化的根部。这些变化的高度，结合等速接头12的圆锥形状和毂14的倒圆锥形状，在啮合的齿之间为花键连接提供沿着齿的侧表面的长度方向延伸的最小线接触。

参照图4，示出了等速接头12与毂14之间的花键连接的截面图。杆24被容纳在毂孔26内。在组装前最初位于杆24中的相应的环形槽中的保持环28现在已扩张而被保持表面42或相应的槽容纳。保持表面42接触保持环28，以禁止杆24被从毂孔26中拉出。

在图4中还示出了花键连接16。如图所示，随着半径增大(即，随着与中心轴线的距离增大)，等速接头12的齿18远离毂14地倾斜或偏斜。这为等速接头12提供圆锥形轮廓。如将在下文中描述的，由于每个齿均是斜的并包括渐开线侧表面，因此等速接头12的齿18沿着随与中心轴线的距离增大也远离毂地倾斜的接触线与毂啮合。

在图4A中示出的视图和实施例示出了齿的沿着与齿之间的齿根的长度延伸所沿的方向不同的方向延伸的顶表面的长度。更具体地，等速接头12的每个齿18均具有面向毂14的顶表面(或上表面)50。术语“顶”意在指每个齿的面向毂且背离基部38的表面。这些顶表面50不与毂接触，但被容纳在毂14的花键端面的相应的齿根内。

在每个齿18之间是限定齿根表面的齿根52。齿根52是将等速接头12的各个齿18隔开的凹入或槽。齿根52不与毂14的相应的齿20接触，但在齿18之间提供间隙(gap)或空隙(void)以容纳齿20。

如图4A最佳示出的，在齿根52的齿根表面沿着齿根轴线56延伸时，顶表面沿着顶表面轴线54延伸。顶表面轴线54与所述组件10的中心轴线58以第一角度α₁相交，该第一角度α₁处于交点的等速接头侧。齿根轴线56与中心轴线58以第二角度α₂相交，该第二角度α₂处于交点的等速接头侧。角度α₁与角度α₂不同，并且在图4A中示出的实施例中，α₁大于α₂。通过设置不同的角度，产生不同高度的齿。通过沿着距中心轴线58相同的径向距离的齿18的高点与齿根52的低点之间的距离限定齿的高度。由于α₁大于α₂，齿18的高度随齿的长度从中心轴线向外的方向增大而增大。

应该理解的是，有关角度定位的描述仅为一个实施例。还考虑齿的高度随着距中心轴线的径向距离增大而减小的其它实施例。当然，针对等速接头12的齿的相同教导和参照可应用到毂14的齿。

图5示出了等速接头12的齿18与毂14的齿20之间的相交区域的截面。每个齿限定顶表面50和由齿根表面限定的齿根52。顶表面50与基部“b”相隔高度“h”。一对渐开线或弯曲的侧表面60从顶表面50径向向内延伸。这些侧表面60具有曲率，以在相啮合的齿之间沿着等速接头12与毂14的中央区域保持线接触。齿沿着接触线啮合，而不是大量的面与面的啮合，其中所述接触线随着齿的长度延伸。

如参照图4A所解释的，每个齿的高度“h”可随着齿的长度从中心轴线向外增大而变化。例如，由于彼此不同的角度α₁比α₂大，因此高度“h”随着齿的长度在远离中心轴线58的方向上增大而增大。

在一个实施例中，α₁为80度，α₂为60度。但这20度的差距仅是一个示例，其在齿18的高度方面提供结构上显著的变化。

在上文中描述的各个实施例中，因相对于中心轴线的齿根角度与顶表面角度的不同，齿具有变化的高度。等速接头和毂中的一个的形状是圆锥形的，另一个的形状是倒圆锥形的。每个齿的侧表面是渐开线式的。所有这些特征相组合提供沿着啮合的齿的任意截面的小的、单一的接触点。齿沿着线接触，所述线沿着啮合的齿的长度延伸。与面与面接触相比，该线接触提供的接触表面积减小。较小的接触面积改善了通过花键连接和半轴进行的力施加和扭矩传递。该线接触还使齿与容纳齿的相应的齿根之间的制造变化性得到补偿。

应该理解的是，虽然此处参考了半轴组件，但本公开的花键连接的教导不应仅局限于半轴应用。利用花键连接的动力传动系统的其它领域可实施本公开的教导。

虽然上文描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了权利要求所涵盖的所有可能形式。说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以做出各种改变。如前所述，各个实施例的特征可组合以形成本发明的可能未被明确描述或示出的进一步的实施例。虽然，各个实施例可能已被描述为提供优点或者在一个或更多个期望特性优于其它实施例或现有技术实施方式，但是本领域的普通技术人员认识到，根据具体应用和实施方式，一个或更多个特征或特性可被折衷以实现期望的整体系统属性。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、可销售性、外观、封装、尺寸、可维修性、重量、可制造性、易组装性等。因此，在某种程度上，任何实施例被描述为在一个或更多个特性上不如其它实施例或现有技术实施方式合意，这些实施例并不在本公开的范围之外，并且可被期望用于特定的应用。

Claims (8)

1.一种车辆的轴组件，包括：

毂，具有毂端面，所述毂端面限定有围绕毂轴线设置的环形阵列的毂齿；

万向接头，具有与毂端面接合的接头端面，所述接头端面限定有围绕接头轴线的环形阵列的接头齿，每个接头齿均具有倾斜的侧表面并随着距接头轴线距离的增大而远离毂端面倾斜。

2.如权利要求1所述的车辆的轴组件，其中，每个接头齿均具有一定长度以及沿着所述长度延伸的上表面，并且接头端面在每个接头齿之间限定有齿根表面，其中，上表面与接头轴线限定第一角度，齿根表面与接头轴线限定与第一角度不同的第二角度。

3.如权利要求1所述的车辆的轴组件，其中，万向接头限定有内半径和外半径，其中，每个接头齿均在内半径与外半径之间延伸，每个接头齿均包括基部和上表面，在基部和上表面之间限定齿高，每个接头齿均在内半径处具有第一齿高而在外半径处具有大于第一齿高的第二齿高。

4.如权利要求1所述的车辆的轴组件，其中，接头齿和毂齿均包括连接沿着各自齿的长度延伸的一对侧表面的上表面，其中，接头齿沿着接触线与毂齿啮合，所述接触线沿着接头齿和毂齿的侧表面的长度延伸。

5.如权利要求1所述的车辆的轴组件，其中，接头齿和毂齿均包括沿着长度延伸的一对渐开线侧表面。

6.如权利要求1所述的车辆的轴组件，其中，毂齿均包括侧表面，其中，接头齿的侧表面沿着接触线与毂齿的侧表面啮合，所述接触线沿着接头齿和毂齿的长度延伸。

7.如权利要求1所述的车辆的轴组件，其中，接头齿均包括具有第一宽度的基部和具有第二宽度的上表面，其中，所述第一宽度大于所述第二宽度。

8.如权利要求1所述的车辆的轴组件，其中，接头端面呈圆锥形状，毂端面呈倒圆锥形状。