用于汽车的驱动桥和组装该驱动桥的方法 涉及本申请的相关参考
本申请是由2002年3月20日提交的申请号为10/101,188的美国申请的继续部分。
【技术领域】
本发明涉及用于汽车的车桥组件和用于组装其的基本方法，且尤其涉及组装车桥组件地方法。
背景技术
刚性驱动桥组件是在大多数汽车中广泛应用的公知结构。这样的车桥组件包括多个适合于将来自汽车引擎的旋转力传输到车轮上的构件。典型的，该刚性驱动桥组件包括一中空的车桥壳，一差速器，其在该车桥壳内被一不旋转的托架旋转地支撑。该差速器连接于从该汽车引擎延伸出来的一输入驱动轴和延伸到车轮的一对输出半轴之间。该半轴分别容纳于固定在托架上的不旋转的管状物中。因而，被驱动轴驱动的差速器的旋转带动相应半轴旋转。该托架和该管状物构成用于容纳该车桥组件的传动系元件的一个箱体，因而差速器和半轴可在其内被旋转支撑。
车桥壳基本上可分为两个基本类。第一类车桥壳是一成套的托架结构，通常是指如图1所示的索尔兹伯里(Salisbury)类的车桥组件。在这种结构中，索尔兹伯里(Salisbury)类的车桥组件301包括直接连接于两个管状物316和317(其容纳着该旋转半轴320)的一托架312(其容纳一旋转的差速器机构340)。在该托架的后部提供了一开口以便差速器可在其内进行组装。在使用时一盖326关闭该开口。该盖子326通过螺栓(未画出)连接于该托架312的一后表面330，从而将该壳体液压密封以防止润滑液进入。一制动组件314位于从一轴托架312的端部延伸到其外的一管状物316的端部。在该差速器箱内的是一驱动小齿轮332，其被一后驱动小齿轮轴承334和一前驱动小齿轮轴承(未画出)旋转支撑，该前驱动小齿轮轴承支撑在从该车桥组件的中心线向前延伸的该车桥壳338的一部分的内表面。驱动地连接到变速器输出轴的一驱动轴与该驱动小齿轮332的轴相连。位于该差速器箱348内的差速器机构340包括一环形齿轮342，其连续地啮合连接驱动小齿轮332，且在该差速器的后驱动小齿轮轴承334及前驱动小齿轮轴承上被旋转地支承，且该前驱动小齿轮轴承位于齿轮箱和托架312的圆柱形延伸部338内。该轴托架312还包括侧向定向的管状延伸部344、346，它们分别接合箱管状壳体316和317的端部。在该托架312内的是一差速器箱348，在其上锥齿轮350，352被支撑以在一差速齿轮轴354上旋转。侧部的锥齿轮356、358持续啮合小齿轮350、352，并被驱动地连接于分别位于管状物316和317内的左右半轴320。半轴320连接于相应的侧部锥齿轮356。这类的组合托架车桥壳结构制造经济且适于应用于各种车辆。
第二种车桥壳类型为一可拆式的托架结构，且通常是指如图2所示的一班卓(Banjo)类车桥。在这种结构中，该班卓(Banjo)类车桥401包括带有轴管406a和406b的一车桥壳402，轴管406a和406b通过一中央构件404连接在一起。轴管406a和406b适于容纳并旋转地支撑输出轴414a和414b。该车桥壳402被制成为独立的且与一托架422分开。该中央构件404通常是空的且形状为圆柱体，具有一大的基本为圆形的通孔410。在组装期间，一差速器420首先被组装进该托架422，然后该托架422固定到该车桥壳402的中央构件404上。这类车桥壳的整体形状(即中央构件404的基本圆形和从其延伸的延长管状物406a和406b的基本圆形)基本上类似于一班卓琴装置的形状。因而，这类车桥壳被称为班卓类车桥壳。班卓类车桥壳是有利的，因为托架422和差速器420可从该车桥组件401上卸下使用而不会因而影响其它元件。
但是，班卓类和索尔兹伯里类车桥都有它们的缺陷。因而，需要一种结合了班卓类和索尔兹伯里类车桥的优点而没有它们的缺陷的刚性驱动桥组件。
【发明内容】
本发明提供了一种用于汽车的新型刚性驱动桥组件。根据本发明的刚性驱动桥组件包括一支撑梁构件，该构件包括一基本上平的、增大的中央板部分和两个从该中央板部分轴向向外延伸的相对的臂部分。该平的加大的中央板部分还具有一中央通道。
该驱动桥组件还包括固定于所述支撑梁构件的所述增大的中央板部分的一差速器组件模块和从所述差速器组件模块相对地延伸、且被支撑梁构件的两个相对的臂部分旋转地支撑的两个半轴构件，因而该半轴构件与该支撑梁构件的中央板部分在该汽车的驱动方向内隔开。为半轴构件的末端提供了适于安装相应车轮毂的凸缘构件。该差速器组件模块被封入由固定于该中央板构件的相对表面的一后盖和一前盖构成的一外壳内。
该差速器组件模块包括固定于该支撑梁构件的中央板构件的一差速器托架框构件，且用于旋转地支撑一差速器箱和一驱动齿轮。该差速器箱容纳本领域人员熟知的一常用的差速器机构。该驱动齿轮具有连续啮合一环形齿轮的一小齿轮，且一小齿轮轴可操作地接合被车辆动力系统通过一输入轭驱动的一车辆驱动桥。该差速器组件模块被封入一个由后盖和前盖构成的壳体中，该壳体由以本领域熟知的各种合适的方式固定于该中央板构件相对表面上的一后盖和一前盖构成。该前盖具有用于旋转地支撑并容纳该驱动小齿轮的小齿轮轴的一末端的一前通道。该后盖包括两个相对的通孔，用于容纳所述半轴构件。为每个通孔提供了一不受外界影响的密封。
差速器托架框构件最好是通过铸造或锻造制成的一单件金属件。该差速器托架框构件具有一基本上为Y形的结构并包括一颈部和两个相对的轴向分开的共轴轴承毂部分，它们分别通过各自的腿部连接于该颈部。颈部具有一通道，其适于通过一合适的抗摩擦轴承，优选为一滚柱轴承来容纳及旋转地支撑该驱动小齿轮。轴承毂部分分别具有适于容纳旋转地支撑差速器箱的合适的抗摩擦轴承的通道。不仅如此，轴承毂部分具有安装凸缘部分。
本发明的驱动桥组件的组装方法包括将差速器组件模块的差速器托架框构件固定于该支撑梁构件的后安装面上，因而差速器托架框构件的颈部穿过该支撑梁构件的通道延伸，将该驱动桥组件的前盖设置在该差速器托架框构件的颈部之上，因而该差速器组件模块的驱动小齿轮的一小齿轮驱动桥的末端穿过该前盖内的一开口延伸，将该前盖固定于该轴支撑梁构件的前安装面上，且将该后盖固定于该轴支撑梁构件的后安装面上。
因而，根据本发明的刚性驱动桥组件和其组装方法示出了比现有采用的班卓类和索尔兹伯里类轴有许多优点的一种新型的驱动桥组件装置和组装技术，优点例如为改进的强度与重量比，容易制造，且由于使用了简单的金属冲压制造该支撑梁构件和前盖而降低了制造成本，容易拆装且便于维修该车桥壳，以及改进的轴构件的模块化和通用性。
【附图说明】
通过研究下述结合附图的描述，本发明的目的和优点将变得清晰，附图如下：
-图1是一个现有技术中索尔兹伯里(Salisbury)类驱动桥组件的分解透视图；
-图2是一个现有技术中班卓(Banjo)类驱动桥组件的分解透视图；
-图3是一个根据本发明的最佳实施方式的一车桥组件从后部的透视图；
-图4是一个根据本发明的最佳实施方式的一车桥组件从后部的分解透视图；
-图5是一个根据本发明的最佳实施方式的一车桥组件从前部的局部分解透视图；
-图6是一个根据本发明的第一实施例的车桥组件的一支撑梁构件的透视图；
-图7是一个根据本发明的另一实施例的车桥组件的一支撑梁构件的透视图；
-图8是一个根据本发明的一差速器组件模块的透视图；
-图9是一个根据本发明的一差速器托架框构件的透视图。
【具体实施方式】
现将结合附图描述本发明的最佳实施方式。如此所述，在下面所述的词语“前”和“后”是指参考一汽车的驱动方向，如附图中的一箭头F所示。
图3-5示出根据本发明的第一实施例的一车辆刚性驱动桥组件1。应该理解本发明同样适用于一独立的驱动桥组件，且既可用于前轴又可用于后轴。
该刚性驱动桥组件1包括一支撑梁构件2，该构件具有一基本上平的增大的中央板部分4和两个相对的、从该中央板部分4轴向向外延伸的管状臂部分6a和6b。如图所示，该支撑梁构件2的平中央板部分4被制成为一基本上垂直定向的平板且限定了一基本上垂直于该汽车的驱动方向F的支撑平面。优选的，该臂部分6a与6b与该中央板部分4整体制成。该支撑梁构件2的相对的臂部分6a和6b分别配有弹簧座50a和50b。
该驱动桥组件1还包括固定于该支撑梁构件2的增大的中央板部分4的一差速器组件模块20，以及从该差速器组件模块20向外延伸的两个相对的半轴构件14a和14b，其被该支撑梁构件2的臂部分6a和6b可旋转地支撑，因而半轴构件14a和14b在该汽车的驱动方向F与被梁构件2的中央板部分4间隔开。半轴构件14a和14b的末端分别具有凸缘15a和15b，适于安装相应的轮毂(未画出)。
如图4和8所示，差速器组件模块20包括固定于梁构件2的中央板部分4的差速器框构件22，其用于旋转地支撑一差速器箱34和一驱动齿轮38。该差速器箱34容纳一差速齿轮机构，这是本领域人员所熟知的。该驱动齿轮38具有连续啮合一环形齿轮36的一小齿轮38a和一小齿轮轴38b，该小齿轮轴38b可操作地连接于一车辆传动轴(未画出)，该车辆传动轴被例如为一内燃机的一车辆动力系统(未画出)通过一输入轭39驱动。备选的，一安装配对法兰(未画出)可连接到小齿轮38b的末端(而不是输入轭39)以将小齿轮轴38b连接于被一车辆动力系统驱动的车辆传动轴。该环形齿轮36以任何本领域熟知的合适方式固定于该差速器箱34。
因而，本发明的差速器组件模块20是一整装的单元(self-contained unit)，其中该差速器托架框构件22支撑该差速器组件的所有重要元件和末级驱动，例如容纳差速器齿轮机构的差速器箱34、差速器轴承35a和35b、螺纹差速器调节器32a和32b、差速调节器锁定装置、油密封装置、驱动小齿轮38、驱动齿轮轴承、和输入轭39。优选的，差速器托架框构件22采用常用的固定装置例如螺栓21固定于支撑梁构件2的中央板部分4。本发明的差速器托架框构件22改进了差速器组件设计的模块性，特别是简化了差速器组件的组装和维护，并减少了所需要的机械操作的数量。
图6示出了根据本发明的第一个实施例的支撑梁构件2。如上所述，支撑梁构件2具有一基本上平的增大的中央板部分4和两个相对的、从该中央板部分4轴向向外延伸的基本上为管状的臂部分6a和6b。优选的，在该实施例中，该支撑梁构件2由一金属变形例如冲压制成一单构件的C形通道的主体8，具有一基本上平的增大的中央板部分8c和两个相对的从该中央板部分8c轴向向外延伸的基本上为管状的臂部分8a和8b。
如图6所示，该主体8的平中央板部分8c被制成为一基本上垂向的平板。该主体8的增大的中央板部分8c限定了支撑梁构件2的中央板部分4。增大的中央板部分8c具有基本上平的前部和后部安装面分别为8F和8R。该中央板部分8c还具有适于容纳差速器组件模块20的差速器托架框构件22的一中央通孔10。
该支撑梁构件2还包括两个结构板12a和12b，它们分别通过合适的方式，例如焊接，连接于臂部分8a和8b，以便构成容纳半轴构件14a和14b的基本上为管状的支撑梁构件2的臂部分6a和6b。如图6所示，支撑梁构件2的臂部分6a和6b具有基本上为矩形的截面。每个结构板12a和12b的内端具有容纳半轴14a或14b的半轴构件的一槽16，因而使所述半轴构件相对于支撑梁构件2的主体8的中央板部分8c成一间隔关系。备选的，如图7所示，支撑梁构件2的管状臂部分6a和6b具有基本上圆形的截面。
在中央板部分8c临近于该中央通孔处10制出多个安装孔9。安装孔9适于容纳螺栓21以将差速器托架框构件22固定在支撑梁构件2的主体8的中央板部分8c的后部安装面8R上。优选的，安装孔9是光滑的，且提供了多个带配套螺母(未画出)的螺栓21，以将差速器托架框构件22固定在支撑梁构件2的平中央板部分4上。备选的，每个安装孔9具有适于螺纹接合配套螺栓21的一焊装螺母。进一步备选的，差速器托架框构件22通过采用多个固定于中央板部分8c的后部安装面8R上的双头螺栓(未画出)接合配套的螺纹螺母(未画出)固定在支撑梁构件2的平中央板部分4上。优选的，双头螺栓基本上垂直于中央板部分8c的后部安装面8R。
应该理解，采用任何合适的方式将差速器托架框构件22固定在支撑梁构件2的主体8的中央板部分8c的后部安装面8R上都在本发明的范围内。
为了防止差速器组件模块20被污染且提供润滑油供应，该差速器组件模块20被封闭在由一后盖40和一前盖46构成的一外壳中，后盖40和前盖46通过本领域公知的任何合适方式固定于梁构件2的中央板部分4的两相对表面上。根据本发明的最佳实施方式，后盖40和前盖46由任何合适的金属材料例如钢通过金属冲压制成。备选的，后盖40可以由任何合适的材料制成，例如复合材料(例如充填玻璃的尼龙)。优选的，前盖46焊接在梁构件2的中央板部分4的前表面上，而后盖40通过常用的固定装置41固定于梁构件2的中央板部分4的后表面。前盖46具有前通道48(在图4和图5中示出)用于容纳驱动齿轮38的齿轮轴38b的末端。如图4和5所示，该前通道48由带有多个环绕该前通道48基本上等间隔设置的通孔49’的一前凸缘轴环49a构成。该前盖46还具有适于与单件C通道形主体8的增大的中央板部分8c的前部安装面8F并置的一后凸缘49b。
如图4和图5所示，后盖40具有两个相对的通孔42(在图4中只示出了一个)用于容纳半轴构件14a和14b。为每个通孔42提供了适于将通孔42相对于半轴构件14a和14b密封的一可调节的凸缘装置44。可调节的凸缘装置44通过一套螺钉45固定于后盖临近通孔42的位置且适于调节半轴密封44’相对于该后盖40的通孔42的位置。后盖40还包括适于与单件C通道形主体8的增大的中央板部分8c的后安装面8R并置的一安装凸缘43。如图5所示，后盖40的安装凸缘43具有多个间隔布置的通孔43’。
支撑梁构件2还包括在该主体8的中央板部分8c内临近中央通孔10处制出的多个更小的安装孔11，用于容纳适于将后盖40固定于支撑梁构件2的中央板部分4的螺栓41。优选的，安装孔11带有与螺栓41配套的螺纹。备选的，安装孔11可以是光滑的，且提供了多个带配套螺母(未画出)的螺栓，以将后盖40固定在支撑梁构件2的中央板部分4上。应该理解，采用任何合适的方式将后盖40固定在支撑梁构件2的主体8的中央板部分8c的后部安装面8R上都在本发明的范围内。
如图9所示，差速器托架框构件22最好是通过铸造或锻造制成的一单件金属件。差速器托架框构件22具有一基本上为Y形的结构并包括一颈部24和两个相对的轴向分开的共轴轴承毂26a和26b，它们分别通过腿部28a和28b连接于颈部24。颈部24具有适于容纳并通过一合适的抗摩擦轴承(未画出)，优选为一锥形的滚柱轴承，旋转地支撑该驱动小齿轮38的一通道25。轴承毂部分26a和26b分别具有适于容纳旋转地支撑差速器箱34的合适的抗摩擦轴承35a和35b的通道27a和27b。优选的，抗摩擦轴承35a和35b为锥形的滚柱轴承。不仅如此，轴承毂部分26a和26b分别具有适于安装凸缘部分30a和30b，以便将差速器托架框构件22固定在支撑梁构件2的中央板部分4的后部安装面8R上。优选的，每个安装凸缘部分30a和30b分别具有适于容纳螺栓21的两个安装孔31a和31b。在该驱动桥组件1组装的情况下，螺栓21穿过差速器托架框构件22内的安装孔31a和31b并螺入在该主体8的中央板部分8c内制出的安装孔9，因而将差速器组件模块20的差速器托架框构件22固定于支撑梁构件2的中央板部分4。应该理解安装孔9在主体8的中央板部分8c内的一几何位置基本上与差速器托架框构件22的安装凸缘部分30a和30b的安装孔31a和31b的位置配套。
备选的，如果安装孔9是光滑的，螺栓21穿过差速器托架框构件22内的安装孔31a和31b和透过主体8的中央板部分8c延伸的安装孔9，并且在中央板部分8c的相对侧与配套螺母(或焊装螺母)螺紧，因而将差速器托架框构件22固定于支撑梁构件2的中央板部分4。
进一步备选的，如果支撑梁构件2的主体8的中央板部分8c具有从中央板部分8c的后部安装面8R向后延伸的多个双头螺栓，那么差速器托架框构件22通过双头螺栓穿过差速器托架框构件22内的安装孔31a和31b并与配套螺母螺紧固定于支撑梁构件2的中央板部分4来安装在支撑梁构件2的中央板部分4上。应该理解双头螺栓的几何位置基本上与差速器托架框构件22的安装凸缘部分30a和30b的安装孔31a和31b的位置配套。
进一步如图9所示，差速器托架框构件22的颈部24具有一基本上圆形的凸缘构件52，该凸缘构件52具有多个沿该凸缘的圆周等间隔设置的孔54。优选的，孔54是螺纹孔。应该理解通孔54的几何位置基本上与前盖46的前凸缘轴环49a的通孔49’的位置配套。
根据本发明的刚性驱动桥组件1的组装方法的最佳实施方式将以下述方法实施。
首先，前盖46通过将前盖46的后凸缘49b焊接于中央板部分8c的前安装面8F上，而被固定于支撑梁构件2的C通道形的主体8的中央板部分8c。应该理解，任何其它的将前盖46固定在前安装面8F上的技术，例如粘接、螺钉连接、铆接，等等，都在本发明的范围内。
其次，通过将容纳着一差速器机构和驱动小齿轮38的差速器箱34安装和固定于差速器托架框构件22来组装差速器组件模块20。输入轭39通过本领域熟知的任何合适方式，例如花键联接，连接到小齿轮轴38b的末端上，并用一螺纹螺母39a固定。差速器轴承35a和35b通过差速器调节器32a和32b预加载。支撑驱动齿轮38的差速器轴承也被预加载。
接下来，完全组装好并被预加载的差速器组件模块20通过将差速器托架框构件22固定在支撑梁构件2后部安装面8R上而安装于支撑梁构件2上，因而差速器托架框构件22的颈部24穿过支撑梁构件2的中央板部分4的通道10延伸，且差速器组件模块20的驱动齿轮38的驱动齿轮轴38b的末端通过前盖46的通道48延伸。在该位置，前盖46的前凸缘轴环49a并置于差速器托架框构件22的颈部24的圆形凸缘构件52。更具体地，差速器托架框构件22的安装凸缘部分30a和30b通过将螺栓21螺入开在差速器托架框构件22内的安装孔31a和31b和穿过主体8的中央板部分8c延伸的安装孔9，且与中央板部分8c的相对侧的配套螺母螺紧而固定于支撑梁构件2的C通道形的主体8的增大的中央板部分8c后安装面8R，从而将差速器托架框构件22固定到支撑梁构件2的中央板部分4上。
备选的，如果支撑梁构件2的主体8的中央板部分8c具有从中央板部分8c的后部安装面8R向后延伸的多个双头螺栓，那么差速器托架框构件22通过双头螺栓穿过差速器托架框构件22内的安装孔31a和31b和配套螺母螺紧安装在支撑梁构件2的中央板部分4上。
然后，前盖46的前凸缘轴环49a通过穿过凸缘轴环49a的通孔49’延伸并螺入差速器托架框构件22的颈部24的圆形凸缘构件52的螺纹孔54的多个螺钉47来固定于差速器托架框构件22的颈部24的圆形凸缘构件52上。
然后，将后盖40固定于该轴支撑梁构件2以覆盖从支撑梁构件2的中央板部分4向后延伸的差速器组件模块20的后部。具体来说，将后盖40设置在差速器组件模块20的后部之上，因而该后盖40的安装凸缘43并置于支撑梁构件2的C通道形主体8的中央板部分8c的后安装面8R。随后，后盖40通过穿过在后盖40的安装凸缘43内的相应通孔43’延伸并螺入主体8的中央板部分8c内的安装孔11的多个螺钉41固定于主体8的中央板部分8c的后安装面8R。
下一步，半轴构件14a和14b在一向内方向通过该后盖40的通孔42插入支撑梁构件2的臂部分6a和6b，处于与该差速器箱34内的差速器组件模块20的差速器齿轮机构的侧齿轮形锁合(positive engagement)。
本领域的技术人员可以理解，差速器组件模块20固定于支撑梁组件2之后，前盖46可备选地固定于支撑梁构件2的主体8的中央板部分8c。
因而，根据本发明的该车桥组件示出一汽车的驱动桥组件的组装新方法，该驱动桥组件其包括支撑梁构件，该构件包括一基本上平的中央板部分和两个从该中央板部分轴向向外延伸的相对的臂部分，差速器组件模块固定于支撑梁构件的平的中央板部分，且两个相对的半轴构件从该差速器组件模块向外延伸且被所述臂部分相对于支撑梁构件的中央板部分成间隔关系旋转地支撑。
本发明的最佳实施方式的上述描述目的是符合专利法的规定。并非想要穷尽或将本发明限定于所公开的确切形式。在上述教导的昭示下各种改变和变型都是可能的。选定上述所公开的实施方式是为了尽量解释本发明的原理和其实施方式，只要根据此处公开的原理，本领域的普通技术人员可在多种实施方式中更好地应用本发明，并可用各种改变适用于特殊的应用需求。因而在上述发明中可进行改变而不脱离本发明和其的范围。这也是在所附权利要求书限定的本发明的范围。