具有鎖定裝置的推進器軸的制作方法

本發明涉及一種具有鎖定裝置的推進器軸，并且更具體地，涉及以下具有鎖定裝置的推進器軸，該推進器軸能夠通過減少碰撞期間產生的破壞載荷(collapse load)而改善在沖擊時的性能。

背景技術：

通常，推進器軸布置在轉換器(transfers)和車軸(axles)之間以傳輸驅動力。推進器軸包括管和接合件，并且具有花鍵結構以吸收(absorb，接收)該推進器軸長度上的變化。當推進器軸的長度增加時，軸分開以確保對于臨界轉數的安全系數。具體地，推進器軸包括支持分開的部分的中心軸承結構。

圖1A和1B是示出推進器軸的鍛造結構的示例性前視圖，并且示出應用至管子以減少碰撞期間的破壞載荷的鍛造結構。換言之，動力總成(powertrain)在碰撞期間被推動，并且因此花鍵部分100主要在軸向方向上滑動。具體地，當轂(未示出)的端部與中心軸承組件(未示出)接觸并且首先完成動力總成的推動時，之后變形還會產生在鍛造部分130處并且動力總成的其余推動被吸收。例如，參考標號140指的是管，并且參考標號170指的是橡膠耦接件。

通過對鍛造結構的測試和分析，進行鍛造結構的優化，以改善沖擊時的性能，并且因此破壞載荷比現有的破壞載荷減少約20％。然而，對沖擊 時性能的進一步改進受鍛造結構的處理和強度的限制。例如，需要應用新的結構來取代推進器軸的當前結構。

在該部分中公開的上述信息僅僅用于增強對本發明背景的理解，并且因此其可能包含不形成在本國中已由本領域普通技術人員所知的現有技術的信息。

技術實現要素：

本發明提供一種具有鎖定裝置的推進器軸。

在一個方面中，具有鎖定裝置的推進器軸可以包括用于選擇地耦接外部轂和內部轂的鎖定裝置。推進器軸可以進一步包括碰撞期間當鎖定裝置由負載釋放時使得具有花鍵部分的內部轂和外部轂之間能夠側向平移(例如，滑動或分離)的結構。另外，沖擊時的性能可以通過最小化碰撞期間產生的破壞載荷來改善。

具有鎖定裝置的推進器軸可以包括布置在推進器軸內外部轂與內部轂重疊的部分中的鎖定裝置，并且該鎖定裝置可以安裝為被閂鎖至兩個轂，以便將內部轂鎖定至外部轂。此外，鎖定裝置可以通過與可滑動地耦接至內部轂的花鍵部分接觸來操作，以解開鎖定裝置至外部轂的閂鎖。內部轂和外部轂之間的鎖定可以解鎖，以使得兩個轂能夠用相對于彼此滑動。

具有鎖定裝置的推進器軸可以通過減少發生碰撞時產生的破壞載荷而改善沖擊時的性能。例如，當出現車輛碰撞時，鎖定裝置的鎖定可以被解鎖，并且內部轂和外部轂可以在相對于彼此滑動時同時地彼此分開(例如，彼此分離)。可替換地，內部轂可以被插入外部轂中，同時在內部轂和外部轂之間的重疊增加。

鎖定裝置可以包括中空外殼，耦接在外殼內部的切換件，該切換件在由彈簧彈性地支撐時能軸向地移動。切換件可以與花鍵部分接觸，并且多個止動件可以布置在外殼的外圍上并且與切換件的外周表面接觸并由切換件的外周表面支撐。此外，每個止動件可以閂鎖至內部轂和外部轂的內周表面兩者，并且還能夠徑向平移，并且環形彈簧可以在圍繞止動件周圍，同時支撐該止動件。

鎖定裝置的止動件可以包括布置在每個止動件的外表面上的多個閂鎖突起，并且該鎖定裝置可以分別適配至布置在內部轂和外部轂的內周表面中的閂鎖凹槽中。因此，兩個轂相對于彼此的滑動可以受到限制。鎖定裝置的止動件可以通過切換件的外周表面支撐布置在該鎖定裝置的內周表面上的突起。另外，止動件可以在徑向平移上受到限制。鎖定裝置的止動件可以與花鍵部分和切換件接觸，以在切換件移動時通過環形彈簧的彈力而支撐止動件的接收在布置在切換件的外周表面中的突起插入凹槽中的突起。因此，內部轂至外部轂的閂鎖可以處于解開位置。

附圖說明

現在將參照附圖中所示的本發明的示例性實施方式來詳細描述本發明的上述及其他特征，在下文中，附圖僅通過圖示的方式給出，并且因此并非用于限制本發明，并且在附圖中：

圖1A-圖1B是示出根據相關技術的典型的推進器軸中的鍛造結構的示例性前視圖；

圖2A和圖2B是示出根據本發明的示例性實施方式的鎖定裝置的示例性立體圖；

圖3是示出根據本發明的示例性實施方式的鎖定裝置的示例性截面圖；

圖4A和圖4B是示出根據本發明的示例性實施方式的鎖定裝置的安裝位置和安裝狀態的示例性前視圖和立體圖；

圖5A和圖5B是示出根據本發明的示例性實施方式的鎖定裝置的操作狀態的示例性立體圖和截面圖；

圖6A至圖6D是示出根據本發明的示例性實施方式，在發生碰撞時外部轂、內部轂和鎖定裝置之間的連接操作關系的示例性截面圖；以及

圖7是示出根據本發明的示例性實施方式的鎖定裝置的示例性截面圖。

應理解的是，附圖無需按比例繪制，呈現了說明本發明的基本原理的多種特征的一定程度上簡化的圖示。如在本文中公開的本發明的包括諸如特定尺寸、方向、位置以及形狀具體設計特征將部分地由具體預期應用和使用環境來確定。在圖中，貫穿附圖的幾幅圖，參考標號指代本發明的相同或等同的部分。

具體實施方式

在下文中，現在將詳細地參考本發明的各個示例性實施方式，本發明的實例在附圖中示出并且在下文中描述。盡管將結合示例性實施方式描述本發明，然而應理解的是，本說明書并不旨在將本發明限于那些示例性實施方式。相反，本發明旨在不僅涵蓋示例性實施方式，而且涵蓋可以包括在如由所附權利要求書限定的本發明的精神和范圍內的各種改變、修改、等價物和其他實施方式。

本文所使用的術語僅是用于描述具體實施方式的目的，而非旨在限制本發明。除非上下文另有明確說明，否則如本文所用的單數形式“一個”、“一種”和“該”也旨在包括復數形式。應該進一步理解的是，當在本說明書中使用時，術語“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”規 定了闡述的特征、整數、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但并不排除存在或附加有一個或多個其他特征、整數、步驟、操作、元件、組件和/或它們的群組。如本文所使用的，術語“和/或”包括一個或多個相關列出的術語的任意及全部組合。例如，為了使本發明的說明書清楚，不示出未涉及的部件，并且為了清楚起見，放大了層和區域的厚度。此外，當聲明一層在另一層或基板“上”時，該層可直接地在另一層或基板上或第三層可設置在二者之間。

應當理解，本文所使用的術語“車輛(vehicle)”或者“車輛的(vehicular)”或者其他的類似術語包括廣義的機動交通工具，諸如包括運動型多用途車輛(SUV)、大巴車、卡車、各種商用車輛的載客車輛，包括各種船只(boat)和船舶(ship)的水上交通工具(watercraft)，航天器等，并且包括混合動力車輛、電動車輛、內燃機、插入式(plug-in，外接充電式)混合動力電動車輛、氫動力車輛、以及其他可替代的燃料車輛(例如，燃料從除石油以外的資源獲得)。如本文中提及，混合動力車輛是具有兩個或更多個動力源的車輛，例如，具有汽油動力和電動力的車輛。

除非特別地說明或從上下文中顯而易見的，否則本文所使用的術語“約”理解為在本領域的正常公差范圍內，例如在平均值的2個標準差內。“約”可理解為在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％內。除非另從上下文中清晰可見，否則本文中所提供的所有數值可被術語“約”修飾。

圖2A和圖2B是示出根據本發明的示例性實施方式的鎖定裝置的示例性立體圖。圖3是示出根據本發明的示例性實施方式的鎖定裝置的示例性截面圖。如在圖2A、圖2B和圖3中示出的，鎖定裝置可以鎖定內部轂和外部轂。鎖定裝置保持內部轂和外部轂之間的耦接位置(coupled position)，并且可以在碰撞期間釋放內部轂和外部轂之間的耦接位置。

例如，鎖定裝置13可以包括中空的外殼14。外殼14可具有軸向穿透的中空柱體形狀，并且可以包括可以布置在其外周表面上的多個止動件接收部分23，以便放置和接收以后描述的止動件17。每個止動件接收部分23可以是徑向穿透的。另外，鎖定裝置13可以包括可以與花鍵部分接觸的切換件16。

具有柱體形狀的切換件16可以在前面部分處封閉在后面部分處是打開的。切換件16可以同心地安裝在外殼14中，并且可以軸向地平移。切換件16可以通過可以布置在切換件16以內的彈簧15彈性地支撐。彈簧15的兩端可以被支撐，一端由切換件的內部壁支撐并且另一端由外殼14的后部壁支撐，從而呈現出在向前方向上(例如，向著花鍵部分)推動切換件16的力(例如，致動或平移)。

多個突出閂鎖件24可以在后端部分沿著切換件16的邊緣周圍布置。每個突出閂鎖件24可以與每個止動件17的相關聯的支撐突起21接合，并且可以防止切換件16在向前方向上與外殼14分開。突起插入凹槽22可以周向地布置在切換件16的外周表面上的一側處(例如，在切換件的長度的中間部分上)。在止動件17的支撐突起21安置(例如，放置)在突起插入凹槽22以內時，止動件17可以徑向平移。

另外，鎖定裝置13可以包括大體上鎖定內部轂和外部轂的止動件17。每個止動件17可具有弧形橫截面的矩形板形狀。止動件17可具有多個(例如，兩個)閂鎖突起19a和19b，該閂鎖突起在縱向方向上的前面和后面處布置在外表面上，并且其具有在徑向方向上的預定的高度。

因此，止動件17的前面閂鎖突起19a可以適配并閂鎖至布置內部轂的內周表面以內的閂鎖凹槽20a中。另外，止動件17的后面閂鎖突起19b可以適配并閂鎖至布置外部轂的內周表面以內的閂鎖凹槽20b中。因此，內部轂和外部轂可以通過止動件17限制軸向平移運動。換言之，內部轂和外部轂可以在軸向滑動上受到限制而不會超過止動件17，并且因此可以 保持內部轂和外部轂之間的耦接狀態。徑向延伸的支撐突起21可以布置在每個止動件17的內周表面上。因為支撐突起21可以由切換件的外周表面支撐，所以支撐突起21會在徑向平移上受到限制。

彈簧安置凹槽25可以在每個止動件17的外周表面上布置在各個前端和后端。之后描述的環形彈簧18可以分別放置在彈簧安置凹槽25處。多個止動件17均可以沿著外殼14的周緣布置并且可以安置并接收在外殼14中的止動件接收部分23內。

此外，鎖定裝置13可以包括環形彈簧18以彈性地支撐止動件17。每個環形彈簧18可具有在其一側處切斷的形狀。環形彈簧18可以同心地布置在外殼14上，并且可以布置為同時圍繞布置在外殼14的外部周圍上的各個止動件17的周緣。環形彈簧18可以包括多個環形彈簧，并且在放置在彈簧安置凹槽25以內時從止動件外部抓住每個止動件17。因此，每個止動件17會經受在向內方向上的彈簧彈力并且可以通過環形彈簧18防止在徑向上向外分開。例如，每個止動件17可以通過由環形彈簧18施加的彈力徑向向內平移。換言之，環形彈簧18表現出將壓力在向內方向上施加在每個止動件17上的彈簧力。

圖4A和圖4B是示出根據本發明的示例性實施方式的鎖定裝置的安裝位置和安裝狀態的示例性前視圖和立體圖。如在圖4A和圖4B中示出的，通過與由帶狀物在中心軸承組件27處耦接至保護罩(boot)28的內部轂10重疊焊接，鎖定裝置13可以安裝在使外部轂11耦接至管26的部分內。換言之，內部轂10的一部分可以同心地被插入外部轂11中。鎖定裝置13可以安裝為，使得閂鎖突起19a和19b的每個止動件17裝配至內部轂10的閂鎖凹槽20a和外部轂11的閂鎖凹槽20b中，并且定位在外部轂11和內部轂10之間的邊界處。

具體地，鎖定裝置13的切換件16的前部可以接近于可滑動地裝配在內部轂10內的花鍵部分12。因此，外部轂11和內部轂10可以通過鎖定 裝置13的鎖定作用被限制軸向滑動(例如，側向平移)。例如，內部轂10可以首先壓配合至外部轂11中，即內部轂10的外部花鍵可以以壓配合的方式軸向耦接至外部轂11的內部花鍵。具體地，鎖定裝置13可以通過外部轂11的外部端部插入以被固定至該外部端部(例如，鎖定裝置可以在切換件由內部轂10的外部端部推動的工具等按壓時插入)。當管26通過摩擦焊接結合至外部轂11時，外部轂11和內部轂10之間的耦接可以包括在其中的鎖定裝置13，并且可以形成管26。

圖5A和圖5B是示出根據本發明的示例性實施方式的鎖定裝置的操作的示例性立體圖和截面圖。如在圖5A和圖5B中示出的，切換件16通過彈簧15的彈力從殼體14向外突出，并且止動件17通過切換件16從殼體14徑向向外突出。因此，可以保持內部轂和外部轂之間的鎖定位置。在車輛碰撞期間由花鍵部分按壓而切換件16軸向向后平移時，閂鎖至切換件16的外周表面的支撐突起21可以被接收到切換件16的突起插入凹槽22中。同時，止動件17可以通過表現出在向內方向上按壓止動件的力的環形彈簧18的彈力徑向移位，并且進入殼體14中。因此，鎖定裝置13和轂之間的閂鎖可以布置在解開位置并且外部轂11和內部轂10相對于彼此滑動。因此，外部轂11和內部轂10可以彼此分開。外部轂11和內部轂10的重疊繼續增加，并且內部轂可以被插入外部轂中。

圖6A至圖6D是示出碰撞期間外部轂、內部轂和鎖定裝置之間的連接操作關系的示例性截面圖。如在圖6A至圖6D中示出的，當車輛正常行駛(例如，沒有錯誤或故障)時，外部轂、內部轂和鎖定裝置的基本功能(比如正常功率傳輸)與現有裝置相似地進行，這些裝置以花鍵方式耦接。換言之，當車輛正常行駛時由于動力總成和傳動線的運動產生的推進器軸的軸向長度的變化通過內部轂10的內部花鍵部分12和傳動軸(yoke shaft)的外部花鍵部分之間的滑動吸收。

具體地，鎖定裝置可以以鎖定狀態固定，以防止外部轂11的內部花鍵和內部轂10的外部花鍵之間的軸向平移。當鎖定裝置布置在鎖定位置 時，止動件17從殼體14向外突出。止動件17的閂鎖突起可以被插入布置在外部轂11和內部轂10中的閂鎖凹槽中，并且外部轂11和內部轂10可以被固定為防止相對于彼此移動。換言之，當車輛正常行駛時，外部轂和內部轂的花鍵可以通過鎖定裝置的鎖定位置被固定以防止運動。此外，在碰撞期間花鍵可以滑動(例如，花鍵可以被按壓和組配以減少側隙(backlash))。

此外，當出現車輛碰撞時，動力總成可能轉移并且傳動軸和內部轂10之間的花鍵部分12在正常范圍以外滑動。例如，傳動軸的端部，(例如，花鍵部分12的端部)與切換件16接觸。因此，鎖定裝置的鎖定位置可以分離并解鎖。當鎖定裝置的鎖定位置解鎖時，外部轂11和內部轂10之間的固定位置可以被釋放。具體地，由于碰撞載荷，外部轂11和內部轂10之間的花鍵部分可以滑動，從而彼此分開。外部轂和內部轂的重疊繼續增加，內部轂可以被插入外部轂中。因此，在碰撞期間不會產生由于傳統推進器軸的顯著破壞載荷而導致的阻力。因此，沖擊時的性能可以通過減少破壞載荷來改善并且可以改善碰撞期間乘客的安全性。

圖7是示出根據本發明的另一示例性實施方式的鎖定裝置的示例性截面圖。如在圖7中示出的，示例性實施方式示出具有鎖定裝置13的實例，該鎖定裝置使用外殼固定結構整體耦接至內部轂10。換言之，鎖定裝置13的外殼14可具有可以軸向穿透的中空柱體形狀。外殼14可以包括布置在其外周表面上的多個止動件接收部分23(參見圖2A和圖2B)，以安置和接收止動件17，并且每個止動件接收部分23可以是徑向穿透的。

外殼14可具有布置在其外周表面上(例如，在止動件接收部分23之間的外周表面上)的螺紋部分29a。螺紋部分29a可以固定至布置在內部轂10的內周表面上的螺紋部分29b。因此，當外殼14的螺紋部分29a固定至內部轂10的螺紋部分29b時，鎖定裝置13可以整體耦接至內部轂10的內側和前側。

另外，鎖定裝置13可以包括可以接觸花鍵部分的切換件16。因為示例性實施方式的切換件16的結構和操作與以上提及的實施方式的切換件相同，所以將省去對其詳細說明。此外，鎖定裝置13可以包括鎖定內部轂和外部轂的止動件17。每個止動件17可具有弧形橫截面的矩形板形狀。止動件17可具有布置在其外表面上的一個閂鎖突起19b，并且在其徑向方向上可具有預定高度。因此，閂鎖突起19b可以放置在止動件17的后部，并且可以裝配并閂鎖至布置在外部轂的內周表面內的閂鎖凹槽20a中。因此，內部轂和外部轂可以通過止動件17而限制軸向平移。換言之，內部轂和外部轂可以通過止動件17而限制軸向滑動，并且因此可以保持內部轂和外部轂之間的耦接狀態。

可以徑向延伸的支撐突起21可以布置在每個止動件17的內周表面上。因為支撐突起21可以由切換件的外周表面支撐，所以支撐突起21會在徑向平移上受到限制。彈簧安置凹槽25可以在每個止動件17的外周表面上布置相應的前端處和后端處。以后描述的環形彈簧18可以分別放置在彈簧安置凹槽25處。多個止動件17均可以沿著外殼14的周緣布置并且可以安置并接收在外殼14中的止動件接收部分23內。另外，鎖定裝置13可以包括環形彈簧18以彈性地支撐止動件17。因為本實施方式的環形彈簧18與以上提及的實施方式的那些相似，所以將省去對其詳細說明。

當車輛正常行駛時，外部轂、內部轂和鎖定裝置的基本功能(諸如正常功率傳輸)與現有的設備的那些相似地進行，因為它們都以花鍵方式耦接。換言之，當車輛正常行駛時由于動力總成和傳動線的運動產生的推進器軸的軸向長度的變化通過內部轂10的內部花鍵部分12和傳動軸的外部花鍵部分之間的滑動吸收。換言之，鎖定裝置固定在鎖定位置中以防止外部轂11的內部花鍵和內部轂10的外部花鍵之間的滑動(例如，軸向移動，平移)。

當鎖定裝置處于鎖定位置時，布置在內部轂10的側面處的止動件17從外殼14向外突出。止動件17的外部閂鎖突起可以被插入布置在外部轂 11中的閂鎖凹槽的內部中。因此，外部轂11和內部轂10可以被固定為防止相對于彼此移動。換言之，當車輛正常行駛時外部轂和內部轂的花鍵可以被固定為防止在鎖定裝置的鎖定位置中移動，并且花鍵的移動在碰撞期間可以被限至(例如，花鍵被按壓并組配以減少側隙)。

此外，當出現車輛碰撞時，動力總成會轉移并且傳動軸和內部轂10之間的花鍵部分12會滑動超出正常范圍，并且傳動軸的端部(例如，花鍵部分12的端部)接觸切換件16。因此，鎖定裝置的鎖定位置可以分離(例如，解鎖)。當鎖定裝置的鎖定位置分離時，外部轂11和內部轂10之間的固定位置會被釋放，并且外部轂11和內部轂10之間的花鍵部分會由于碰撞荷載而滑動，從而分開。外部轂和內部轂的重疊會繼續增加，并且內部轂會被插入外部轂中。因此，在碰撞期間不會產生由于傳統推進器軸的顯著破壞載荷而導致的阻力。因此，沖擊時的性能可以通過減少破壞載荷來改善并且可以確保出現車輛碰撞時乘客的安全性。

根據本發明的示例性實施方式的具有鎖定裝置的推進器軸具有以下優點。首先，因為推進器軸的長度的變化，碰撞載荷可以在碰撞期間兩次被吸收，所以破壞載荷可以減少。換言之，當由于外部轂和內部轂之間的花鍵按壓部分的摩擦力產生破壞載荷時，它們的花鍵可以被按壓并組配以減少側隙。因為破壞載荷不會由鎖定裝置另外產生，所以可以改善在現有技術中受限的鍛造結構。

其次，示例性實施方式具有的結構的推進器軸基本功能在鎖定裝置的切換件與花鍵部分接觸之前可以同等地進行。此外，當諸如出現碰撞的異常狀態時操作為切換件與花鍵部分接觸。因此，可以防止質量偏差并且可以實現高質量。當現有的鍛造結構變形，卡簧分開，或者銷被破壞時，破壞載荷會基于碰撞條件顯著偏離。本發明另外包括鎖定裝置，該鎖定裝置能夠在沒有對現有的系統顯著調整的情況下使用。當出現車輛碰撞時，因為推進器軸的顯著破壞載荷起到阻力的作用，所以沖擊降低。然而，通過 使用本發明，碰撞期間沖擊時的性能可以通過減少阻力來改善，并且因此增加乘客的安全性。

已參照示例性實施方式對本發明作了詳細描述。然而，本領域技術人員應當認識到的是，在不背離由所附權利要求及其等同物限定的本發明原理和精神的情況下，可對這些示例性實施方式做出改變。