扭矩限制車橋組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及車軸并更具體地涉及車輪驅(qū)動(dòng)軸。
【背景技術(shù)】
[0002]車橋軸(axle shaft)被用來(lái)從機(jī)動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)部件向從動(dòng)部件傳輸動(dòng)力，如從差速器到驅(qū)動(dòng)輪。車橋軸，特別是用于機(jī)動(dòng)車輛，通常是由實(shí)心金屬軸形成的，該實(shí)心金屬軸具有形成用于連接至車輛的驅(qū)動(dòng)部件和從動(dòng)部件的相對(duì)端。例如，凸緣可以被鍛造或焊接到軸的一端，用于連接到輪轂，而軸的另一端可以設(shè)置有用于連接到差動(dòng)齒輪的花鍵。
[0003]車橋軸必須傳輸相當(dāng)大的扭矩，并承受動(dòng)力傳輸?shù)难杆賳?dòng)和停止以及偶爾的沖擊載荷。因此，車橋軸被設(shè)計(jì)為在正常條件和過(guò)載或過(guò)扭矩條件下都能運(yùn)行，其中在過(guò)載或過(guò)扭矩條件下極端扭矩被施加，通常為短暫的、快速的載荷水平峰值。軸損傷例如斷裂可出現(xiàn)在沒(méi)有被設(shè)計(jì)為處理過(guò)載條件的車橋軸中。不幸的是，被過(guò)度設(shè)計(jì)以處理沖擊載荷及其它極端扭矩條件的車橋軸增加了不期望的重量和成本。
[0004]人們期望提供一種簡(jiǎn)單的車橋組件(axle assembly)，其將在預(yù)定的“正常”條件下傳輸扭矩，但它也不會(huì)在預(yù)定的過(guò)載條件下斷裂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明涉及一種車橋組件，其包括具有與輪轂組件直接或間接摩擦接合的徑向延伸的凸緣的車橋軸。扭矩限制組件限制可在車橋軸和轂組件之間傳遞的扭矩的量。扭矩限制組件包括一機(jī)構(gòu)，例如桿或螺栓軸，其將車橋軸和轂組件偏壓在一起。這允許摩擦扭矩從車橋軸傳遞至轂組件，同時(shí)提供預(yù)定的滑動(dòng)扭矩，其允許當(dāng)預(yù)定的摩擦力被克服時(shí)，車橋軸和轂組件斷開連接。
[0006]車橋軸和轂組件之間的驅(qū)動(dòng)可包括車橋軸和轂間的部件，其在預(yù)定的扭矩下滑動(dòng)，或直接在摩擦連接到車橋軸凸緣的轂組件凸緣間滑動(dòng)。轂凸緣可以與轂體一體成型，或被設(shè)置在單獨(dú)地附連到轂體的安裝板上。偏壓機(jī)構(gòu)被容納在夾具內(nèi)，其在車橋凸緣和轂凸緣的外周軸向上延伸。優(yōu)選地，夾具有徑向向內(nèi)延伸的腿，其分別連接車橋凸緣和轂凸緣。為了達(dá)到最佳平衡，夾具可以具有至少兩個(gè)部分，這兩個(gè)部分在整個(gè)圓周邊緣上一起包圍車橋凸緣和轂凸緣。
[0007]本發(fā)明在過(guò)載條件下保護(hù)車橋軸，并允許車橋軸保持全功能、可重復(fù)使用和不受損。當(dāng)參照附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，本發(fā)明的各個(gè)方面將從優(yōu)選實(shí)施例的以下詳細(xì)描述中對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員變得明顯。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是本發(fā)明的車橋組件的一個(gè)實(shí)施例的透視圖。
[0009]圖2是圖1中車橋組件的分解透視圖。
[0010]圖3是沿圖1中線3-3截取的車橋組件的一部分的剖視圖。
[0011]圖4是本發(fā)明可選實(shí)施例的剖視圖。
[0012]圖5是本發(fā)明第二可選實(shí)施例的剖視圖。
[0013]圖6是本發(fā)明第三可選實(shí)施例的剖視圖。
[0014]圖7是本發(fā)明第四可選實(shí)施例的剖視圖。
[0015]圖8是本發(fā)明可選螺栓組件的剖視圖。
[0016]圖9是本發(fā)明另一可選螺栓組件的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]參看圖1和圖2，用于重型卡車的車輛車橋組件10包括標(biāo)準(zhǔn)的鋼車橋軸(axleshaft) 12。軸12具有用于與差速器裝置驅(qū)動(dòng)連接的內(nèi)側(cè)花鍵端部22，這是本領(lǐng)域中已知的。車輪驅(qū)動(dòng)凸緣14設(shè)置在軸12的外側(cè)端部。凸緣14可以被鍛造到軸的端部或者通過(guò)例如摩擦焊接的工藝來(lái)附連。中心部分15可從凸緣14軸向向外伸出。凸緣14包括螺栓孔16，該螺栓孔通常被用于便于軸附接到輪轂組件30。從下面的描述中將顯而易見的是，本發(fā)明消除了對(duì)螺栓孔16的需求。但是，本發(fā)明可作為改型裝置被使用，其具有當(dāng)前使用的具有孔16的車橋軸，如將要解釋的。
[0018]輪轂組件30包括標(biāo)準(zhǔn)的鑄鐵、鋁或合金輪轂體32。車橋軸12沿縱向的旋轉(zhuǎn)軸線“A”延伸穿過(guò)轂組件30。轂體32有一前表面36，該前表面可以包括或可以不包括螺紋孔34。在典型的車橋組件中，螺柱通過(guò)車橋軸凸緣孔16延伸進(jìn)入轂體螺紋孔34，以利用附連到螺柱的螺母驅(qū)動(dòng)地和剛性地將車橋凸緣14固定至轂組件30，并且因此將車橋軸12固定至轂組件30。
[0019]圖1-3中所示的本發(fā)明的實(shí)施例可以使用示出的標(biāo)準(zhǔn)車橋凸緣14和轂組件30，作為原始設(shè)備或作為改型。安裝板40具有一背面41 (圖3)，其抵靠在轂體32的前表面36上。安裝板40具有多個(gè)螺栓孔42，這些螺栓孔與轂螺栓孔34對(duì)齊。安裝板40由鋼或其它可以優(yōu)化成本、重量和摩擦特性的材料制成。在安裝板40的前表面46，螺栓孔42為埋頭孔。安裝板40用六角頭螺栓44驅(qū)動(dòng)地并剛性地固定到轂體30。安裝板螺栓孔42的埋頭深度至少與螺栓44的六角頭的高度一樣大，以允許安裝板面46與車橋軸凸緣14摩擦接合，如這里將要描述的。
[0020]扭矩限制裝置包括具有第一部分54和第二部分56的兩件式鋼夾具50。各夾具部分54、56是弧形的并具有設(shè)置在各部分的相對(duì)端的配合的鉸鏈部分57、58。夾具部分54、56通常是相同的。銷59將兩鉸鏈部分固定在一起，以使夾具部分54、56形成環(huán)形夾具50。盡管環(huán)形夾具50是優(yōu)選的以均勻地分布力，但可使周圍繞小于車橋凸緣的整個(gè)外周緣延伸的夾具，盡管這樣的夾具可能需要額外的部件來(lái)旋轉(zhuǎn)緊固。
[0021]參看圖3，各夾具部分54、56包括橋接部分60，第一夾具腿62從橋接部分60徑向向內(nèi)延伸。第一腿62包括與安裝板40的背面41摩擦接合的內(nèi)表面63。第二夾具腿64從橋接部分60沿徑向向內(nèi)延伸。第二夾具腿64包括帶螺紋的螺栓孔68。螺栓70被螺旋擰入并通過(guò)孔68，并與車橋軸凸緣14的外表面18接合。螺栓70具有軸或桿部72，該軸或桿部與車橋凸緣外表面18接觸。螺栓70的軸或桿部分72使面18與大致平坦的表面74接合，但也可使用將力傳遞給面18的任何形狀。如果使用標(biāo)準(zhǔn)車橋軸，螺栓孔68應(yīng)該是在與車橋軸凸緣孔16的圈不同的螺栓圈上。具有在與凸緣孔16相同的螺栓孔圈上的螺栓孔68也是可行的，但孔68應(yīng)該與孔16被周向間隔開以接合凸緣表面18。這種布置是可行的，但不是優(yōu)選的，因?yàn)橥咕壍幕瑒?dòng)可能導(dǎo)致螺栓70接合并鎖定在螺栓孔16中，從而防止在過(guò)扭矩的情況中的進(jìn)一步滑動(dòng)?？商娲?，車橋凸緣表面18可以設(shè)置有盲孔，如75 (以虛線示出)，螺栓軸72延伸到其中從而將夾具部分周向鎖定到車橋軸，夾具部分成為車橋軸組件的一部分，發(fā)生在車橋凸緣表面17和安裝板表面46之間的滑動(dòng)盡可能小。
[0022]夾具橋接部分60的徑向內(nèi)表面66在安裝板40的徑向外表面48上被定心或?qū)颉．?dāng)然，車橋組件可以很容易地設(shè)計(jì)成使得車橋凸緣14的直徑比安裝板40大，以使夾具部分54可替換地在車橋凸緣14上被導(dǎo)向。此外，車橋凸緣和安裝板可以有相等的直徑，以便夾具部分54可同時(shí)在車橋凸緣和安裝板上被導(dǎo)向。
[0023]當(dāng)扭矩限制裝置安裝在車橋組件上時(shí)，螺栓70被上緊一定的量以使得螺栓在車橋凸緣14和安裝板40之間產(chǎn)生預(yù)定摩擦力。在典型的重型卡車應(yīng)用中，具有兩個(gè)夾具部分54、56和8個(gè)螺栓44，摩擦系數(shù)大約是0.2并且每個(gè)螺栓的扭矩將是約120英尺-鎊到約300英尺-鎊。螺栓可用鎖緊墊圈、粘合劑等在預(yù)定的扭矩下被鎖緊在位。小的環(huán)形間隙76將存在于車橋凸緣的表面和安裝板的表面之間。
[0024]在操作中，當(dāng)從車橋軸到車輪轂的扭矩超過(guò)預(yù)定量，根據(jù)從螺栓70到車橋軸凸緣14所施加的扭矩，滑移將發(fā)生在轂組件和車橋軸之間，特別是車橋軸凸緣14的內(nèi)表面15和安裝板40的外表面46之間?？梢栽O(shè)想，扭矩限制將足夠高使得滑移將在極少數(shù)情況下才發(fā)生，并且在車輛制動(dòng)過(guò)程中不會(huì)發(fā)生。建議在滑移事件之后檢查或重置螺栓扭矩。
[0025]圖4示出了本發(fā)明的可選實(shí)施例。車橋軸12、車橋軸凸緣14、轂體32和安裝凸緣40與圖1實(shí)施例的相應(yīng)部件是相同的。扭矩傳遞裝置50’與圖1實(shí)施例的是相反的。螺栓70’被擰入夾具60’中的螺紋孔68’以接合安裝板40，而不是車橋凸緣14。圖1實(shí)施例的所有其它方面是相同的。該可選實(shí)施例允許螺栓70’被設(shè)置于更朝向車橋組件的內(nèi)部。在改型應(yīng)用中，具有螺栓孔16的標(biāo)準(zhǔn)車橋凸緣可被用于該實(shí)施例，其中標(biāo)準(zhǔn)螺栓孔16是多余的。在本實(shí)施例中，夾具可以被認(rèn)為轂組件的一部分。
[0026]圖1至3的實(shí)施例適用于典型的標(biāo)準(zhǔn)車橋和轂，從而允許在無(wú)需重新設(shè)計(jì)目前使用的組件的情況下而使用本發(fā)明。因?yàn)榈湫偷妮灢话ㄟm當(dāng)?shù)哪Σ撩妫?0的安裝板是必需的。然而，如果轂體被重新設(shè)計(jì)，不用這樣的安裝板40，也可以實(shí)施本發(fā)明。
[0027]圖5示出了可選的轂組件和車橋軸，其可用于本發(fā)明的任何一個(gè)實(shí)施例中。車橋軸12’具有整體凸緣14’，該整體凸緣14’不具有帶螺紋的螺栓孔(如圖1實(shí)施例的螺栓孔16)。轂組件80具有包括整體徑向向外延伸的凸緣90的轂體82。凸緣90適于與前述實(shí)施例的車橋凸緣14摩擦接合。凸緣90被整體地且不可移動(dòng)地附連到轂體82，例如通過(guò)摩擦焊接、金屬惰性氣體(MIG)焊接等。將凸緣90與具有特定轂設(shè)計(jì)的轂體82鑄造在一起也是可行的。凸緣90具有外周緣98，該外周緣接合夾具內(nèi)表面66以定位夾具54。
[0028]凸緣90代替了前述實(shí)施例中的安裝板40。先前描述的轂組件的所有其它部件是相同的