[发明专利]用于汽车的传动系系统的万向接头组件

说明书

技术领域

本发明大体上涉及用于车辆变速器的传动系系统。更具体而言，本发明涉及一种经受高扭转负载的传动系系统的万向接头构件和通过冲压来形成该万向接头构件的方法。

背景技术

机动车辆的传动轴组件将来自于引擎和变速器的扭矩传递至驱动车轮。传动轴组件改变功率流的方向、倍增扭矩，且允许两个驱动轮之间的不同速度。传动轴组件包括与彼此操作连通接合的多个构件。这些构件中的一个为万向接头，万向接头经受在接头处施加的通常大于2,000ft.lbs.的高扭转负载。通常，万向接头包括一对分叉的叉头或叉头部分，该叉头或叉头部分固定到传动轴上且互连成十字形，以用于围绕独立的轴旋转。该十字形包括四个正交的十字头，其中相对的各对沿轴向对准的十字头安装在形成于分叉的叉头中的一对对准的孔中。

通常，轴承杯固定在各个孔中，且轴承组件保持在轴承杯中，使得各个叉头受支承，以用于相对于一对十字头的枢转移动。具有叉头部分的各种常规的万向接头是车辆传动系领域中的技术人员已知的，且现今广泛地用于汽车行业中。在授予Barnard的第4,307,833号；授予Ohya的第5,601,377号；授予Kostrzewa的第5,622,085号；授予Abe等的第5,845,394号；授予Barrett等的第6,162,126号；授予Wehner等的第6,280,335号；授予Kurecka等的第6,336,868号；授予Sahr的第6,408,708号；授予Harer等的第6,591,706号；以及授予Adams等的第6,736,021号美国专利中公开了这些万向接头。

例如，授予ohya的美国专利第5,601,377号教导了将方向盘的旋转传递到转向齿轮箱的汽车转向柱。为了增加转向系统的几何布置的自由度，转向柱具有通过万向接头与彼此连接的多个转向轴。由授予Ohya的美国专利第5,601,377号教导的万向接头具有一对常规的叉头和交叉部件。各个叉头均具有底座部分和在叉头的直径方向上彼此相对且在叉头的轴向方向上延伸的一对臂部分或凸片。各个臂部分均具有圆形的开口和与叉头的轴向方向成平行关系延伸的侧部。授予Ohya的美国专利第5,601,377号教导的叉头连接到转向轴上，且不经受大量旋转移动，例如，如连接到传动系的万向接头上的叉头部分，且因此不认为在传动系上使用是可行的。此外，该叉头未包括用以在叉头的旋转期间防止臂部分的弯曲的任何种类的加强特征。

例如，授予Abe等的美国专利第5,845,394号教导了由金属片材坯料制造用于万向接头的具有两个间隔开的凸片的叉头部分的方法，以得到均匀厚度的叉头部分。类似于由授予Ohya的前述美国专利第5,601,377号教导的叉头，间隔开的凸片未加强来提供叉头部分的结构完整性。此外，所教导的叉头连接到转向轴上，且不经受大量旋转移动(例如，如连接到传动系的万向接头上的叉头部分)，以及因此，不认为在传动系系统上使用是可行的。

为了减小振动的影响和产生的噪音，制造商已经使用了各种方法来构建传动轴和连接到其上的万向接头。通常，现有技术的叉头部分为铁铸件，以提供耐用性但难以平衡。

现有技术也已经提出了通过将U形叉头部件螺栓连接到多个板(其中一个板包括轴，例如，如Narue等的美国专利第4,702,722号中公开的轴)上来制作用于汽车传动系系统的万向接头的叉头。然而，如本领域中的技术人员将理解的那样，该叉头组件的这些若干构件的任何失准都将导致振动或构件在组装后可能变为失准的。此外，该叉头组件相对昂贵，尤其是在与本发明的改进的万向接头相比时。

现有技术还包括用于万向节或等速接头的叉头组件的叉。美国专利第4,995,849号公开了用于转向柱的万向节，其通过冲压金属片材产生。然而，所公开的叉将不适于经受高扭转负载的汽车传动系组件的万向接头。

存在改进万向接头和制造万向接头的方法的机会，其将减小叉头部分的质量，从而减小振动的影响和产生的噪音，增加万向接头的结构完整性，使其更容易平衡，且以低成本和高容量提高传动系应用的性能。

发明内容