CN1538083A - 精密推力轴承连接 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆驱动轴组件中的万向节的十字轴，由一个带有四个开口的材料的中空的块组成。该中空的块保持一个内十字轴，该内十字轴具有一个第一十字轴件和一个第二十字轴件。每个十字轴件带有一个延伸通过一个推力轴承的端部，且每个推力轴承与中空的块的一个开口结合。因此该推力轴承联接可以比传统的十字轴设计在更高的负荷下运行。

Description

精密推力轴承连接

技术领域

本发明总体上涉及万向节，例如用于车辆驱动轴组件中的万向节。更特别地是，本发明涉及一种十字轴(cross)的改进结构，该十字轴用于能够承受较高的轴向负荷的万向节。

背景技术

目前使用的大部分陆地车辆中，均提供传动组件用来从变速器的一个输出轴向车轴组件的输入轴传递旋转动力，以便于旋转驱动车辆的一个或者多个车轮。为了实现该目的，一种典型的车辆传动系组件包括一中空的圆柱形驱动轴管。一第一万向节连接在变速器的输出轴与该驱动轴管的一第一端之间，通过一第二万向节连接在驱动轴管的一第二端与车桥总成(axle assembly)的输入轴之间。上述万向节提供了从变速器输出轴经过驱动轴管到车桥总成输入轴的旋转驱动连接，同时调节这三个旋转轴的转动线之间存在有限量的角度偏移。

典型的万向节包括一具有中央主体部分的十字轴，上述主体部分带有四个从其向外延伸的圆柱形耳轴。上述耳轴在一个平面上并且相对于彼此成直角延伸。一个中空的圆柱形轴承外座圈安装在每个耳轴的端部，上述轴承外座圈带有一个圆柱形外壁和一个环形端壁。在上述耳轴与相关的轴承外座圈之间提供一种轴承结构，例如多个滚针轴承或滚柱轴承，以便于在其间相对地旋转运动。上述安装在第一对相对的耳轴对上的轴承外座圈可以被连接到一第一轭，该轭被固定到传动系组件的第一组成部分，同时安装在第二对相对的耳轴对上的轴承外座圈可以被连接到一个第二轭，该轭被固定到传动轴组件的第二组成部分。

当上述轴承外座圈被安装到相关的耳轴上时，轴承外座圈的环状端壁设置在靠近耳轴和轴承的轴向外端。在运行期间如果这些端壁的内表面与耳轴的轴向外端面直接接触，那么这种直接接触产生的摩擦将会带来不希望的热量和磨损。但是，如果轴承外座圈的内端面未贴合地靠着耳轴的轴向外端面，那么轴承外座圈与耳轴之间相对的轴向运动会产生不平衡并导致不希望的噪声和震动。这样，为了解决这些问题，人们已经知道要在轴承外座圈的内端面与耳轴的轴向外端面之间设置一个止推垫圈。典型的止推垫圈由一种具有相对较低的摩擦，耐磨的材料制成，例如塑料，其可以吸收在耳轴端部与轴承外座圈之间产生的推力负荷并且吸收其间的任何松动。

止推垫圈可以吸收一些来自车辆动力传动系的轴向负荷及扭矩，例如在正常的驾驶条件下所经受的负荷和扭矩。但是，典型的卡登万向节不是用来应付较高的轴向负荷和扭矩的。在较高的推力负荷下，将会超过止推垫圈的正常耐受度，导致车辆动力传动系中产生令人不能接受的震动。此外，过度的轴向负荷和扭矩可能会引起典型的十字轴的端部弯曲，同时会将不希望的负荷及扭矩施加到轭的凸耳结构上。这样，将需要提供一种能够解决这些人们所关心的问题的万向节组件的改进的结构。

发明内容

一种用于车辆驱动轴组件中的万向节的十字轴，由一个带有四个开口的材料制成的中空的块组成。该中空的块保持一个内十字轴，该内十字轴带有一个第一十字轴件和一个第二十字轴件。每个十字轴件具有延伸经过一个推力轴承的端部，并且每个推力轴承与上述中空的块的一个开口结合。因此该推力轴承联接可以比传统的十字轴设计在更高的负荷下运行。根据本发明其还提供一种用于万向节的十字轴，该十字轴适用于车辆驱动轴组件。该十字轴包括由带有两对彼此垂直的相对的开口的材料制成一中空的块，且一个内十字轴位于该中空的块中。上述内十字轴带有相互垂直的一第一十字轴件和一第二十字轴件，该第一十字轴件延伸穿过第一对中空块开口，且第二十字轴件延伸穿过第二对中空块开口。上述十字轴件在上述中空的块的每个开口处经过一个推力轴承，该推力轴承位于上述开口中。根据本发明还提供一种适用于车辆驱动轴组件的万向节的十字轴。该十字轴包括一个内十字轴，该内十字轴具有穿过其间形成的一个第一孔和一个第二孔，该第一孔和第二孔彼此成直角地延伸穿过上述内十字轴。第一和第二螺栓螺旋进入上述第一孔的相对侧，该第一和第二螺栓将第一对推力轴承固定到上述内十字轴。一第三螺栓经过上述第二孔，该第三螺栓具有一个螺母，以便将第二对推力轴承固定到内十字轴的第二孔的相对侧。

当借助图来阅读，由具体实施例的详细描述，本发明的各个目的和优点对本领域的技术人员来说是显然的。

附图说明

附图1是根据本发明带有十字轴外部块剖面透视图的万向节十字轴的透视分解示意图；

附图2是根据本发明带有十字轴外部块剖面透视图的万向节十字轴的透视示意图；

附图3是附图2中的万向节十字轴包括完整的十字轴外部块的透视示意图；

附图4是根据本发明的万向节和轭的正剖视图；

附图5是万向节和轭从附图4中的位置旋转90度的第二正剖视图；

附图6是根据本发明的万向节十字轴的一个可选择实施例的透视示意图。

具体实施方式

现在参照附图，在附图1中示出了一个根据本发明的万向节十字轴，其总体用10表示。该万向节十字轴包括一个内十字轴12，该内十字轴具有穿过其间形成的一个第一孔14和一个第二孔16。上述孔14和16彼此成90度地延伸穿过内十字轴12，并且在其旋转中心相交。推力轴承18靠在第一孔14的锥形端部14a上。推力轴承18是设计用来将轴向负荷沿着其旋转轴线施加到其上的轴承。推力轴承18包括一个环状轴承20，该环状轴承带有一个内圈22、一个保持架23以及多个圆柱形滚动件24。推力轴承18还包括一个外圈26和一个止推垫圈28。在优选实施例中，第一孔14的锥形端部14a的直径与环状轴承20的内圈22的内表面27的直径大致相同，这样锥形端部14a牢固地推靠内圈22。此外，优选实施例中的止推轴承28还具有与内圈22的外表面25大致相同的直径。虽然内表面27和外表面25可以具有大致相同的直径，但是如果轴承20是锥形轴承，那么内表面27也可以具有比外表面25更小的直径。

两个推力轴承18a同样与内十字轴12的第二孔16对齐。推力轴承18a可以具有同样的形状并且同推力轴承18那样设计，但是这不是必需的。推力轴承18a包括一个环状轴承20a，该环状轴承具有一个内圈22a、一个保持架23a、以及多个圆柱形的滚动件24a。推力轴承18a还包括一个外圈26a和一个止推垫圈28a。

在该优选实施例中，一个圆柱形衬套30延伸经过第二孔16。圆柱形衬套30松散地位于第二孔16中以允许其旋转。衬套30比第二孔16的长度稍长，以便防止内圈22a的内表面27a与内十字轴12的主体接触。衬套30还具有与内圈22a的内表面27a的直径大致相同的直径，这样衬套端部30a与两个内圈22a固定配合。虽然附图1的优选实施例示出了在第二孔16处使用衬套30，但是万向节十字轴可以构造成没有衬套30，这不会脱离本发明的范围。

一第一十字轴件31被分成两个第一十字轴件组成部分32。每个第一十字轴件组成部分32延伸经过一个推力轴承18，并在内十字轴12相对的端处进入第一孔14。在该优选实施例中，第一十字轴件组成部分32是带螺纹的适配器，例如附图1中所示的螺栓。每个螺栓32具有一个螺纹部分32a和一个头部32b。第一十字轴件组成部分32的螺纹部分32a的直径稍小于止推垫圈28的内直径，同时第一十字轴件组成部分32的头部32b大于止推垫圈28的内直径。虽然附图中所示的头部32b是六角形头部，但是应当认识到，头部32b可以是任何形状，只要其大于止推垫圈28的内直径。

当第一十字轴件组成部分32拧入第一孔14相对的端部时，头部32b固定止推垫圈28，并且推力轴承18的内圈22靠着内十字轴12的端部14a。第一十字轴件组成部分32的长度是这样的，即螺纹部分32a只有部分延伸进入内十字轴12的主体，这样组成部分32不会阻塞第二孔16，于是允许第二十字轴件33以这样的方式延伸经过第二孔16，即在万向节使用期间允许第一十字轴件31与第二十字轴件33之间存在有限量的旋转。

第二十字轴件33在第二孔16的任一侧延伸穿过推力轴承18a。在优选实施例中，第二十字轴件33由包括螺纹的适配器或包括一个螺纹部分34a和一个头部34b的螺栓34。螺栓34的螺纹部分34a的直径比止推垫圈28a的内直径稍小，同时头部34b大于止推垫圈28a的内直径。虽然附图中所示的头部34b是六角形头部，但是应当认识到，头部32b可以是任何形状，只要其大于止推垫圈28a的内直径。由于孔14和16以彼此成直角地延伸经过内十字轴12，所以第一十字轴件31和第二十字轴件33被定位成彼此垂直。

螺栓34的长度是这样的，即螺纹部分34a完全延伸穿过内十字轴12的主体，这样螺母36可以被固定在相对侧。在经过内十字轴12的主体，第二十字轴件33通过两个位于第二孔16的相对侧上的推力轴承18a。第二十字轴件33还经过圆柱形的衬套30，该衬套可旋转地安装在第二孔16中。当螺母36紧固到螺栓34的螺纹部分34a上时，螺母36和头部34b推动相对的止推垫圈28a使其靠在推力轴承18a的内圈22a的内表面27a上。这样，内圈22a被推靠在圆柱形衬套30的端部30a。

虽然附图1中的优选实施例示出的第二十字轴件33包括单独的螺纹适配器34和螺母36紧固靠着可旋转的圆柱形衬套30，但是应当认识到也可以采用其他类似的实施例而不会脱离本发明的范围。例如，第二十字轴件33可以利用两个螺纹适配器替代构成，螺旋进入衬套30的相对端部。

万向节十字轴10包括一个块38，其带有一个内部的或中空的部分39以及两个相对的成对开口40和40a。相对的成对开口40和40a，彼此垂直或成直角，分别与第一十字轴件31和第二十字轴件33对应。开口40和40a的尺寸分别可以容纳推力轴承18和18a的外圈26和26a。

块38最好由坚固、耐用的材料制成，例如，硬化钢。块38的壁厚t最好至少是块38的最大尺寸T的百分之十。虽然所示的块38是立方形的，但是块38可以具有多种形状，而不会脱离本发明的范围，如下面将要示出的。块38可以构造成如图1所示的半剖面形式，以便于安装内十字轴12，另一半可以通过传统的方式后来装配，例如通过焊接或螺固。

最好如图2和3所示，第一十字轴件31的头部32b均延伸经过推力轴承18，同时推力轴承18位于开口40中。该推力轴承可以利用结构的几何形状通过压力装配或者任何其他适当的方式被保持在开口40中。这样，当扭矩经万向节十字轴10在第一十字轴件31传递时，扭矩经推力轴承18到外部块38，从而防止在第一十字轴件中产生不必要的偏移和震动。在附图2和3中所示的头部32b压靠着止推垫圈28，在该位置的组成部分可以在固定到一个传统的轭上之前被运输。当十字轴10被固定到一个传统的轭上形成一个万向节时该位置将会改变，如下面将要说明的那样。

与第一十字轴件31类似，第二十字轴件33具有延伸经过推力轴承18a的头部34b。每个推力轴承18a位于开口40a中并通过开口的几何形状被保持，最好通过压力装配。这样当扭矩在万向节10和第二十字轴件33之间传递时，扭矩经推力轴承18a传递到外部块38，这样可以防止在第二十字轴件33上产生不必要的偏移和震动。附图2和3所示的头部34b和螺母36压靠着止推垫圈28a，在该位置的组成部分可以在固定到一个传统的轭上之前被运输。当十字轴10被固定到一个传统的轭上形成一个万向节时，该位置将会改变，如下面说明的那样。

附图4示出了与一个轭41接合的万向节十字轴10。虽然所示的轭41是一个端轭，但是该轭可以是通过任何传统的方式，例如焊接、粘接、螺固或滑动联接固定到一个主动或者从动件(未示出)上的任何传统形式的轭。该端轭包括臂42，该臂42中带有凸耳开口44以容纳第一十字轴件31或第二十字轴件33中的任意一个。在附图4中，第二十字轴件33穿过轭臂42的凸耳开口44。当十字轴10与轭臂42接合时，一个附加的垫圈29可以放置在头部34b与一个多个轭臂42中的一个之间，并且另一个垫圈29可以放置在螺母36与一第二轭臂42之间，如图4所示。如果轭41随着附图4中的从动件旋转，那么轭41将扭矩传递到第二十字轴件33，并且负荷随之经块38在推力轴承18处施加到第一十字轴件31。第一十字轴件31随后进一步将扭矩施加到一个从动件(未示出)。

附图5从另一个剖面示出了附图4中的万向节，其示出了十字轴10将与从动件(未示出)接合的部分。附图5中所示的螺栓32的头部32b压靠着推力轴承28，在该位置万向节十字轴10可以在安装之前运输。但是，当一个从动轭(未示出)被固定到第一十字轴件31时，螺栓32将被松开以便将一个轭臂以与附图4中所示的方式类似的方式固定到第一十字轴件31。当从动轭(未示出)与第一十字轴件结合时，附加的垫圈29也可以设置在头部32b与从动轭的臂之间。

如前面提及的，围绕内十字轴12的块38可以是除了立方体之外的许多形状。本发明这样的万向节十字轴10a的一个实施例在附图6中示出，其中所示的块38a大致为圆柱形。所述块可以是其它形状包括圆形或多边形块，但是不限于这些形状。

在优选实施例中已经描述了本发明的原理和操作方式。但是，应当注意本发明可以采用特别示出和说明的示例之外的方式，而不会脱离本

发明的范围。

Claims (10)

1.一种适用于车辆驱动轴组件的万向节的十字轴，包括：

一中空的块，由具有两对彼此垂直的相对的开口的材料制成；以及

一个内十字轴，其位于上述中空的块内，并且具有相互垂直的第一十字轴件和第二十字轴件，所述第一十字轴件延伸穿过第一对中空块开口，且所述第二十字轴件延伸穿过第二对中空块开口；所述十字轴件在上述中空块每个开口处经过一推力轴承，该推力轴承位于上述开口中。

2.如权利要求1所述的十字轴，其特征在于，上述内十字轴具有一个穿透其间在其中心处形成的孔，并且所述第二十字轴件延伸穿过上述孔，这样上述第一和第二十字轴件在万向节运行期间可以相对于彼此转动有限的量。

3.如权利要求2所述的十字轴，其特征在于，上述第二十字轴件经过一个衬套，该衬套延伸通过上述孔。

4.如权利要求1所述的十字轴，其特征在于，上述第一十字轴件由两个固定到上述内十字轴上的十字轴件组成部分构成。

5.如权利要求4所述的十字轴，其特征在于，上述十字轴件组成部分是螺纹适配器。

6.如权利要求1所述的十字轴，其特征在于，上述第二十字轴件由螺纹适配器和螺母组成。

7.如权利要求1所述的十字轴，其特征在于，上述推力轴承具有锥形的环状轴承。

8.如权利要求7所述的十字轴，其特征在于，上述推力轴承包括一外圈，该外圈逐渐变细以容纳上述锥形的环状轴承。

9.如权利要求1所述的十字轴，其特征在于，上述中空的块具有大致立方体的形状。

10.如权利要求1所述的十字轴，其特征在于，上述中空的块具有大致圆柱形的形状。

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