專利名稱：密封的軸向可移動的伸縮接頭的制作方法
技術領域：
本發明總體涉及一種傳動軸裝置，如一種普遍使用于大多數車輛動力傳動系統的裝置。特別地，本發明涉及一種改進的密封裝置，該密封裝置用于傳動軸裝置的伸縮接頭。
背景技術：
動力傳動系統廣泛用于產生來自動力源的動力，并且將從該動力源產生的動力傳遞給從動機構。通常，該動力源產生旋轉動力，這種從該動力源產生的旋轉動力傳遞給旋轉從動機構。例如，在現今使用的大多數陸用車輛中，發動機/變速器總成產生旋轉動力，這種旋轉動力然后通過傳動軸裝置從發動機/變速器總成的輸出軸傳遞給車橋總成的輸入軸，從而旋轉地驅動車輛的車輪。為了實現這些，一種典型的傳動軸裝置包括一空心的圓柱形傳動軸管，該傳動軸管具有一對安裝在其前后端的終端部件，如一對撥叉。前端部件形成前萬向接頭的一部分，該前萬向接頭使發動機/變速器總成的輸出軸與傳動軸管的前端連接。類似地，后端部件形成后萬向接頭的一部分，該后萬向接頭將傳動軸管的后端與該車橋總成的輸入軸連接。該前后萬向接頭通過傳動軸管提供一個從發動機/變速器總成的輸出軸到車橋總成的輸入軸的旋轉驅動連接，同時容許這三個軸中的旋轉軸之間一定量的角度誤差。
一種典型的動力傳動系統不僅必須容許旋轉動力裝置和旋轉從動裝置之間一定量的角度誤差，并且還必須容許兩者之間一定量的相對軸向運動。例如，在大多數車輛中，車輛運行時，發動機/變速器總成和車橋總成之間經常會發生少量的相對軸向運動。為了克服上述缺點，一種公知的方法是在傳動軸裝置中設置一伸縮接頭。一種典型的伸縮接頭包括第一構件和第二構件，該第一構件和第二構件具有相對應的結構，這些相對應的結構相互配合以使第一構件和第二構件同時進行旋轉運動，并且能允許第一構件和第二構件之間發生一定量的軸向運動。傳統的傳動軸裝置通常使用兩種類型的伸縮接頭，即滑動花鍵式和滾動滾珠花鍵式。
一種典型的滑動花鍵式伸縮接頭包括陽件和陰件，相對應的花鍵形成在各件上。陽件一般是圓柱形，一組向外延伸的花鍵形成在陽件的外表面上。陽件可以與上述的傳動軸裝置一體形成或固定在該傳動軸裝置的一端上。另一方面，陰件一般是空心的圓柱體，一組向內延伸的花鍵形成在陰件的內表面上。陰件可以與撥叉一體形成或固定在該撥叉上，其中該撥叉形成上述萬向接頭之一的一部分。為了組裝這種伸縮接頭，陽件插入陰件中以使陽件的向外延伸的花鍵與陰件的向內延伸的花鍵相互配合。因此，陽件和陰件連接在一起同時進行旋轉運動。但是，陽件的向外延伸的花鍵相對于陰件的向內延伸的花鍵可滑動，從而動力傳動系統中的發動機/變速器總成和車橋總成之間將發生一定量的相對軸向運動。
典型地，傳動軸裝置設置在車輛下側，如果傳動軸裝置沒有被完全密封，那么在車輛下端，污染物，如污垢、水或類似物質在該伸縮接頭處進入傳動軸裝置。污染物易進入傳動軸裝置的表面區域，其中在該表面區域，套軸停止和終了與內軸的外表面重疊，污染物的進入干擾套軸相對于內軸的軸向運動。這些污染物也能引起傳動軸裝置的一些構件腐蝕和生銹。為了避免上述問題并密封伸縮接頭，傳統的方法是使用固定在每一端的保護罩，其中保護罩的一端固定在外軸的外表面上，保護罩的另一端固定在套軸的外表面上。這些保護罩通常用橡膠制成并具有折疊面或褶面，這些折疊面或褶面容許兩軸的軸向移動并允許兩軸在一定角度范圍內運動。但是，這些保護罩較昂貴且易受損和遭到破壞。由于它們在相對高的溫度環境下運行，則保護罩密封也易遭受破壞。最好能提供一種可靠的，能承受移動的密封以防止污染物進入，一種能抵抗得住高溫環境并不易受到損壞(如保護罩密封中存在的分裂或撕破)的密封件。
發明內容
本發明提供了一種用于伸縮接頭的第一元件和第二元件的密封件，該第一元件和第二元件有相對的軸向移動。本發明包括一空心的圓柱形外殼，該圓柱形外殼環繞第一元件并與第一元件徑向隔開，該圓柱形外殼從第二元件軸向延伸并固定在第二元件上；和一密封件，該密封件固定在第一元件上并彈性地接觸該外殼，第一元件和外殼限定了一軸向通道，該軸向通道具有一狹窄的開口以抑制外來物質進入并抑制它們進入密封件。本發明的另一實施例適用于機動車輛的傳動軸裝置，本發明包括第一軸，該第一軸具有一表面，軸向定向設置的花鍵齒形成在該表面上；第二軸，該第二軸基本上與第一軸同軸設置，該第二軸具有一表面，軸向設置的花鍵齒形成在該表面上，該花鍵齒嚙合第一軸的花鍵齒，第一軸和第二軸可相對移動；外殼，該外殼環繞第一軸并與第一軸徑向隔開，外殼固定在第二軸上；密封面；和一密封裝置，該密封裝置固定在第一軸上并彈性地接觸該密封面。除設置了該密封面外，外殼能保護該密封件以防止密封件受損。該密封件具有互補的指狀部件，該指狀部件提供了容納防水油脂的空間，該防水油脂填充于密封指狀部件之間，從而提供了附加的密封。外殼上的密封面的表面拋光提供了充分的密封并且密封件保證了唇邊的持久性。由于具有該密封面則不需對套軸的密封面進行加工。套軸之間的附加曲徑抑制了污染物進入密封件。
結合下列附圖及下面對優選實施例的詳細說明，對于本領域的技術人員來說，本發明的各種目的及優點將顯得很清楚。
圖1是本發明的伸縮接頭的剖視圖，其中該伸縮接頭包括一密封裝置；圖2是圖1所示區域2的放大剖視圖；圖3是金屬墊板件和一對密封指狀部件的截面圖。
具體實施例方式
現在參見附圖，圖1描述了本發明的一種滑動花鍵式伸縮接頭，該伸縮接頭包括一密封裝置。該伸縮接頭是一種傳統的伸縮接頭，并能用于上述類型的傳動軸裝置中，該傳動軸裝置將來自動力源的旋轉動力傳遞給從動裝置，例如，從車輛變速器的輸出軸傳遞給車橋總成的輸入軸。但是，本發明的范圍并不局限于圖1所示的伸縮接頭的特殊結構或一般的車輛動力傳動系統。相反地，從下面的描述可清楚地看出，為了達到下述目的，本發明適用于任何環境。
伸縮接頭包括第一內軸10，該內軸10從撥叉軸向延伸，如上所述，該撥叉形成傳動軸裝置中的萬向接頭的一部分。萬向接頭的該部分是一種傳統的萬向節。但是，如果需要，本發明能使用任何一種萬向接頭，包括等速萬向節、橡膠聯軸節和類似構件。內軸10設置有或以其它方式提供一組軸向取向的、隔開一定角距離的花鍵齒16，該花鍵齒16從內軸10的外表面徑向向外延伸。伸縮接頭還包括一外套軸22，該外套軸22與內軸10軸向對準并環繞內軸10。外套軸22設置有或以其它方式提供一組軸向取向的、隔開一定角距離的花鍵齒24，該花鍵齒24從外套軸22的內表面徑向向內延伸。
將內軸10插入外套軸22中以使內軸10上的每一外花鍵齒16設置在外套軸22上的相鄰內花鍵齒24之間，從而組裝該伸縮接頭。因此，內軸10和外套軸22相互嚙合以旋轉并傳遞力矩。由于外花鍵齒16和內花鍵齒24相互嚙合，內軸10和外軸套22至少在一定程度下也能彼此相對地軸向滑動。外花鍵齒16和內花鍵齒24在軸向延伸的環形空間內互相嚙合，該軸向延伸的空間限定在內軸10和外套軸22之間。軸向延伸的環形空間的一端34位于外套軸22的一端36和軸肩40的一端38之間，該軸肩40形成在內軸10的外表面上。
如果需要，伸縮接頭能被傳統的軸承裝置26旋轉地支撐。該軸承裝置26包括一內環32和一外環33，該內環32和內軸10的外表面嚙合，該外環33嚙合于支撐面(未示出)，如車輛底盤的一部分。類似地，另一軸承(未示出)能在另一位置處旋轉地支撐伸縮接頭的第二部分。
密封裝置用來防止污染物進入軸向延伸的環形空間的一端34，在該環形空間內，內軸10的外花鍵齒16和外套軸22的內花鍵齒24互相嚙合。該密封裝置包括一密封外殼44，該外殼44具有空心的圓柱形部分46，該圓柱形部分46環繞外套軸22的外表面的較長部分軸向延伸。密封外殼44的第一端具有一減小直徑的凸緣部分50，該凸緣部分50把密封外殼44壓裝于或以其它方式支撐于內軸10的軸肩的外表面上或其它部分上。密封外殼44的第二端是開口的并環繞外套軸22的外表面上的軸肩48延伸。加大了直徑的軸肩48與密封外殼44的內表面52配合以提供一狹窄空間，該狹窄空間抑制污染物進入其中。優選地，該密封外殼44由模壓金屬或較硬的材料制成。密封外殼44的內表面52最好具有一光滑的密封面，下面將詳細解釋其目的。
密封裝置也包括一對密封件60和62，該密封件60和62設置在一環形空間內，該環形空間限定于外套軸22的外表面56和密封外殼44的內表面52之間。如圖2和3所示，密封件60和62最好模制于或以其它方式固定于墊板件66的外表面上。墊板件66整體是空心的圓柱形，并可以例如壓裝于外套軸22的外表面56上。如果需要，墊板件66可包括一徑向延伸的凸緣部分68，該凸緣部分68在外套軸22的端部36上局部延伸。為了便于墊板件66在外套軸22的端部36上的插入，一倒角70形成在該端部36的外圓周邊緣上。凸緣部分68能準確地使墊板件66和密封件60和62相對于外套軸22定位。
每一密封件60和62最好由柔性材料制成，如橡膠或其它的傳統彈性體材料。密封件60和62從墊板件66徑向向外突起并分別在密封唇76和78處中止。密封唇76和78的尺寸被設定為能通過相對小的彈性預承載力促使它們與密封外殼44的內表面52密封嚙合。密封件60和62一般是凹狀的并具有徑向最內端和徑向最外端，該徑向最內端與該徑向最外端相互之間比與其中部更鄰近。在該實施例中，每一密封件60和62具有V形橫截面部分，該V形密封件60和62的開口端互相相對，其封閉端互相遠離。但是，密封件60和62可以具有任何一種所需要的形狀。
密封件60和62互相軸向隔開以在兩者之間限定一環形空間。該環形空間最好被密封材料64填充以進一步防止污染物通過該空間。可以使用任何一種所需的密封材料，如傳統的防水油脂。
運行時，伸縮接頭的內軸10和外套軸22被旋轉地驅動以將來自動力源的旋轉動力傳遞給從動裝置。如上所述，密封外殼44的空心圓柱形部分46環繞外套軸22的外表面的較長部分軸向延伸。設置在外套軸22的外表面56上的擴大了直徑的軸肩48與密封外殼44的第二開口端的內表面52嚙合以形成一狹窄空間，該狹窄空間抑制污染物進入。因此，該狹窄空間抑制了運行過程中遇到的大多數污染物進入到伸縮接頭中。通過該狹窄空間進入密封接頭的任何一種污染物在進入密封件60和62之前必須沿密封外殼44的軸向長度通過。如上所述，密封件60和62的密封唇76和78被促使與密封外殼44的內表面52密封嚙合。因此，有效地阻止了污染物通過密封件60和62。填充于密封件60和62之間的環形空間中的密封材料64進一步地阻止了污染物從環形空間通過。
在伸縮接頭的操作期間，伸縮接頭的內軸10和外套軸22可以彼此相對地軸向移動。當它們相對軸向移動時，密封外殼44(密封外殼44與內軸10連接以運動)相對于密封件60和62(密封件60和62與外套軸22連接以運動)軸向移動。在該運動期間，密封件60和62的密封唇76和78沿密封外殼44的內表面52滑動。如上所述，密封外殼44的內表面52最好具有一光滑密封面。因此，密封件60和62相對于密封外殼44的這種軸向運動不會削弱它們之間的密封。因此，密封件60和62仍能繼續阻止污染物穿過。
因此，密封外殼44保護密封件60和62以防止受損，并且進一步地使到達密封件60和62的污染物減小到最少。隔開的密封件60和62具有被密封材料64(如防水油脂)填充的環形空間，從而提供了附加的密封。密封外殼44的內密封面52的表面拋光提供了充分的密封，提高了密封唇的持久性，并不需要對外套軸22的密封表面進行加工。
根據專利法的規定，優選實施例解釋并闡述了本發明的原理和運行方式。但是，可以理解在不脫離本發明的實質或范圍的情況下，除了說明書特別解釋和闡述的實施例以外，本發明可以以其他形式實施。
權利要求
1.一種伸縮接頭，包括第一軸和第二軸，該第一軸和第二軸相互連接，用于進行同時的旋轉運動和相對的軸向運動；密封外殼，該密封外殼固定在所述第一軸上并環繞所述第二軸的一部分延伸；和密封裝置，該密封裝置固定在所述第二軸上并嚙合所述密封外殼的一部分，所述密封裝置包括第一密封件和第二密封件，該第一密封件和第二密封件都通常是凹狀。
2.根據權利要求1所述的伸縮接頭，其特征在于所述第一密封件和第二密封件都具有一徑向最內端、一中間部分和一徑向最外端，所述徑向最內端與所述徑向最外端彼此之間比與所述徑向中間部分彼此之間更鄰近。
3.根據權利要求1所述的伸縮接頭，其特征在于所述第一和第二密封件的橫截面都通常是V形。
4.根據權利要求1所述的伸縮接頭，其特征在于所述第一和第二密封件的橫截面都通常是V形，該V形橫截面限定了一開口端和一封閉端，該兩開口端相互面對，該兩封閉端相互背離。
5.根據權利要求1所述的伸縮接頭，其特征在于所述第一密封件和第二密封件相互軸向隔開以在兩者之間限定一環形空間。
6.根據權利要求5所述的伸縮接頭，其特征在于所述環形空間中填充有密封材料。
7.根據權利要求6所述的伸縮接頭，其特征在于所述密封材料是防水油脂。
8.根據權利要求1所述的伸縮接頭，其特征在于所述密封裝置還包括墊板件，該墊板件固定在所述第二軸上，所述第一和第二密封件固定在所述墊板件上。
9.根據權利要求8所述的伸縮接頭，其特征在于所述墊板件具有設置在其上的凸緣部分，該凸緣部分嚙合所述第二軸，以使所述墊板件相對于所述第二軸定位。
10.根據權利要求1所述的伸縮接頭，其特征在于所述第一軸具有設置在其上的第一組花鍵，所述第二軸具有設置在其上的第二組花鍵，所述第一組花鍵和第二組花鍵相互配合以連接所述第一軸和第二軸，從而使第一軸和第二軸進行同時的旋轉運動和相對的軸向運動。
全文摘要
一種伸縮接頭，包括第一軸和第二軸，該第一軸和第二軸例如通過相應的各組軸向延伸的花鍵連接以進行同時旋轉和相對軸向運動。密封外殼固定于第一軸上并環繞第二軸的一部分延伸。密封裝置固定于第二軸上并嚙合密封外殼的一部分。該密封裝置包括第一密封件和第二密封件，該第一密封件和第二密封件都通常是凹狀。第一密封件和第二密封件的橫截面都通常是V形并都具有徑向最內端、中間部分和徑向最外端，該徑向最內端與徑向最外端彼此之間比與該徑向中間部分彼此之間更鄰近。第一密封件和第二密封件互相隔開以在兩者之間限定一環形空間，該環形空間中填充有密封材料，如防水油脂。第一密封件和第二密封件固定于墊板構件上，該墊板構件固定在第二軸上。
文檔編號F16D3/00GK1550687SQ200410045178
公開日2004年12月1日 申請日期2004年5月13日 優先權日2003年5月13日
發明者小羅伯特·N·杰克遜, 菲利普·A·埃弗索爾, A 埃弗索爾, 小羅伯特 N 杰克遜 申請人:達納公司