車軸和車軸組件的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明整體涉及車輛的車軸，更具體地，本發明涉及車輪驅動車軸。
【背景技術】
[0002]車軸用來連接驅動構件和從動構件，例如汽車的差速器和從動車輪。尤其對于汽車而言，車軸通常由實心金屬軸形成，其相對端部形成為用以連接到車輛的驅動構件和從動構件。例如，凸緣可以鍛造或焊接到軸的一個端部上，以連接到車輪輪轂，同時軸的相對端部可以設置有用于與差速齒輪連接的花鍵。因為這樣的軸必須傳遞相當大的轉矩，并且經受動力傳動裝置的快速啟動和停止，所以它們的剛度和強度必須足以在正常和過載條件下進行運轉。通常，車軸由實心鋼棒或桿形成，以提供所需的強度和剛度。
[0003]在減小成本和重量的努力中，在過去已經使用中空車軸，其中車輪驅動凸緣摩擦焊接到軸的外端部或車輪端部，在相對的端部上通過切割、鉆孔或類似過程而設置有花鍵。遺憾的是，使用典型的摩擦焊接過程以附接車輪驅動凸緣損失了使用中空軸的許多成本優點。車輪驅動凸緣已經通過花鍵連接到中空軸，但是這些設計是復雜的，并且由于強度和剛度以及保持車輪驅動凸緣的軸向位置方面的結構問題而是不可行的。
[0004]期望提供一種具有車輪驅動凸緣的簡單的輕量化軸，其制造成本低并且提供足夠的剛度和轉矩承載能力。
【發明內容】
[0005]本發明涉及車軸，其具有沿徑向向外延伸的驅動指狀物或多個驅動指狀物，驅動指狀物被構造成用以驅動地接合車輪輪轂。優選地，車輪輪轂包括剛性地固定的輪轂覆蓋件，該輪轂覆蓋件具有與驅動指狀物驅動地接合的驅動狹槽。吸震器可以定位在驅動指狀物和驅動狹槽之間。輪轂覆蓋件還可以保持軸的軸向位置。
[0006]通過切割端部并且使切割的區段沿徑向向外彎曲以形成驅動指狀物，車軸可以由中空管或實心軸形成。在一個優選的實施例中，形成有四個沿周向等距地間隔開的驅動指狀物。
[0007]參考附圖，從以下優選實施例的詳細描述中，本發明的各個方面對于本領域技術人員而目將變得明顯。
【附圖說明】
[0008]圖1為現有技術的車軸的透視圖。
[0009]圖2為本發明的車軸的透視圖，示出為具有車輛輪轂和以虛線示出的輪轂覆蓋件。
[0010]圖3為圖2的輪轂覆蓋件的透視圖。
[0011]圖3A為可供選擇的輪轂覆蓋件的透視圖。
[0012]圖3B為第二可供選擇的輪轂覆蓋件的透視圖。
[0013]圖4為圖3的輪轂覆蓋件沿線4-4截取的橫截面側視圖。
[0014]圖4A為圖3A的輪轂覆蓋件沿線4A-4A截取的橫截面側視圖。
[0015]圖5為用來制造圖2的車軸的中空軸的透視圖。
[0016]圖6為圖6的驅動指狀物的末端在變形為最終形狀之前的平面圖。
[0017]圖7為圖2的驅動指狀物與輪轂覆蓋件接合的平面圖。
[0018]圖8為圖2的車軸的可供選擇的實施例的透視圖。
[0019]圖9為采用實心車軸的本發明的可供選擇的實施例的分解透視圖。
[0020]圖9A為采用實心車軸的本發明的第二可供選擇的實施例的分解透視圖。
[0021]圖10為具有可選的吸震器的圖9的車軸和輪轂覆蓋件的透視圖。
[0022]圖11為實心軸的透視圖，該實心軸利用可供選擇的方法制造圖9的車軸。
【具體實施方式】
[0023]參考圖1，典型的現有技術車輛車軸10由實心鋼棒或桿12形成。軸12具有花鍵端部部分22。花鍵24通常通過切削或軋制工藝形成。花鍵驅動地接合車輛的差速齒輪。環形凹槽23設置成用以接納將軸12軸向保持在差速齒輪中的夾子。車輪驅動凸緣14設置在軸12的相對的端部部分上。凸緣12可以被鍛造到軸的端部上，或者通過諸如摩擦焊接的工藝附接到軸的端部上。凸緣14包括螺栓孔16，以便于軸附接到車輪輪轂。
[0024]圖2示出了采用本發明的車輪端部組件30。組件30包括車輪輪轂32。車軸60沿著縱向軸線或旋轉軸線A延伸穿過輪轂32。輪轂32包括車輪安裝板34，該安裝板具有用于附接車輛車輪的螺紋螺栓孔36。輪轂殼體38容納軸承和潤滑劑，如本領域中眾所周知的。輪轂殼體38具有開口端部39，該開口端部由輪轂覆蓋件50密封。輪轂覆蓋件50驅動地接合車軸上的驅動指狀物70，如以下詳細地解釋的。殼體38具有八個沿軸向延伸的螺紋孔42。八個螺栓41延伸穿過覆蓋件50中的八個螺栓孔52，并且擰入到八個螺紋螺栓孔42中，以將覆蓋件50固定到殼體38。當然，螺栓41的數量可以根據車輛和車軸設計而變化。
[0025]參考圖3和4，輪轂覆蓋件50具有軸向內表面53，該軸向內表面在輪轂的外周邊附近密封地接合輪轂殼體38。內表面53限定了四個徑向延伸的驅動狹槽54。驅動狹槽54可以鍛造或切割到輪轂覆蓋件50中。驅動狹槽54繞內表面53沿圓周等距地間隔開。每個驅動狹槽54具有底部表面56以及兩個相對的且徑向延伸的驅動表面58，該底部表面用于與驅動指狀物70的外表面接合，該驅動表面用于與驅動指狀物的對應驅動表面接合，如以下將要解釋的。狹槽54從輪轂覆蓋件50的中心附近的徑向內壁59延伸到外周邊55。
[0026]參考圖3A和4A，對于某些應用而言，可能期望的是具有驅動狹槽54’，該驅動狹槽沿徑向向外延伸一段長度，但不延伸到輪轂覆蓋件50’的外周邊55’。這樣的設計在某些應用中可以允許輪轂殼體38更加容易地被輪轂覆蓋件50’密封。參考圖3B，為了更加易于制造，可能期望的是通過將沿徑向相對的或同軸的狹槽延伸到彼此中而消除內壁59。換言之，狹槽54”完全延伸過輪轂覆蓋件50”的內表面，形成兩個交叉的狹槽54”，每個狹槽將接合兩個驅動指狀物70。輪轂覆蓋件和輪轂之間可以設置有襯墊或O形環，以用于進行密封。
[0027]參考圖5，未硬化的中空軸或管60具有縱向或旋轉軸線A。軸60優選地由AISI1541或類似的鋼形成，但是也可以由任何合適的材料形成，例如鉻鎳鐵合金。管60的一個端部部分設置有用于與差速齒輪連接的花鍵(未示出)。花鍵可以以任何常規的方式形成。管60的相對的端部部分具有四個沿周向等距間隔開的狹槽62。該狹槽可以以任何常規的方式切割到管60中，例如利用切割工具、激光器等。狹槽62限定了切割區段69，該切割區段將形成驅動指狀物70。在切割管60之后，切割區段69沿徑向向外彎曲大約90度而相對于軸的軸線A處于豎立位置。該彎曲可以通過任何合適的過程(例如軋制)來實現，如對于本領域技術人員而言明顯的。本發明所公開的實施例具有四個切割區段69和驅動指狀物70，但是也可以使用任何數量的指狀物，這取決于車輛應用、轉矩、速度、震動負荷要求等。
[0028]參考圖6，彎曲過程將使得每個驅動指狀物70具有徑向延伸的且沿軸向面向的內表面72以及徑向延伸的且沿軸向面向的外表面74，該內表面72具有管60的外表面的曲率，該外表面74具有管60的內表面的曲率。每個驅動指狀物70將具有相對的、徑向延伸的且大致沿周向面向的驅動表面76。驅動表面76是管的進行切割所在的位置處的表面。驅動表面76是平面的或平的，但是橫向于軸的軸線A以傾斜角度取向。對于任何特定應用而言，根據需要，每個驅動指狀物70的驅動表面76可以進一步變形或切割以彼此平行。在指狀物70形成為接近最終形狀之后，可以或可以不需要或期望進行硬化。如果需要或期望，那么可以通過任何已知的過程(例如感應硬化或滲碳)來完成硬化。可能需要最終加工步驟來使指狀物70具有最終形狀。
[0029]參考圖7，每個驅動指狀物70定位在輪轂覆蓋件50的對應驅動狹槽54中。可選的吸震器80設置在每個驅動指狀物的驅動表面76和對應輪轂覆蓋件的狹槽的驅動表面58之間。吸震器80為彈性體構件，其模制到或附著到驅動指狀物的驅動表面76。當然，吸震器80也可以模制到或附著到輪轂覆蓋件的驅動表面58上。吸震器80可以具有任何特定應用所要求的任何尺寸或形狀。例如，吸震器80可以完全繞指狀物70延伸，并且延伸指狀物70的整個長度。類似地，吸震器可以完全成為輪轂覆蓋件的狹槽54的襯里。當然，也可以使用其它類型的吸震器，例如彈簧。
[0030]當輪轂覆蓋件50組裝到輪轂32上時，每個驅動指狀物70的外表面74與對應驅動狹槽54的底部表面56接觸，并且每個驅動指狀物70的內表面72與輪轂殼體38的外表面39接觸。從而，驅動指狀物70以及由此車軸60通過輪轂覆蓋件50和輪轂殼體38而保持在軸向位置中。驅動指狀物70并不直接螺栓連接到輪轂覆蓋件或輪轂殼體，因此不具有螺栓孔。
[0031]圖8示出了由中空軸形成的可供選擇的車軸60’。用來彎曲驅動指狀物70’的初始軋制過程使得每個驅動指狀物沿徑向向外而處于彎曲構造中。次級拉直過程用來將每個驅動指狀物的沿徑向向外的末端71’形成為圖7所示的驅動指狀物70的橫截面形狀，具有平的沿軸向面向的內表面72’和外表面74’。驅