专利名称：密封的轴向可移动的伸缩接头的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及一种传动轴装置，如一种普遍使用于大多数车辆动力传动系统的装置。特别地，本发明涉及一种改进的密封装置，该密封装置用于传动轴装置的伸缩接头。
背景技术：
动力传动系统广泛用于产生来自动力源的动力，并且将从该动力源产生的动力传递给从动机构。通常，该动力源产生旋转动力，这种从该动力源产生的旋转动力传递给旋转从动机构。例如，在现今使用的大多数陆用车辆中，发动机/变速器总成产生旋转动力，这种旋转动力然后通过传动轴装置从发动机/变速器总成的输出轴传递给车桥总成的输入轴，从而旋转地驱动车辆的车轮。为了实现这些，一种典型的传动轴装置包括一空心的圆柱形传动轴管，该传动轴管具有一对安装在其前后端的终端部件，如一对拨叉。前端部件形成前万向接头的一部分，该前万向接头使发动机/变速器总成的输出轴与传动轴管的前端连接。类似地，后端部件形成后万向接头的一部分，该后万向接头将传动轴管的后端与该车桥总成的输入轴连接。该前后万向接头通过传动轴管提供一个从发动机/变速器总成的输出轴到车桥总成的输入轴的旋转驱动连接，同时容许这三个轴中的旋转轴之间一定量的角度误差。
一种典型的动力传动系统不仅必须容许旋转动力装置和旋转从动装置之间一定量的角度误差，并且还必须容许两者之间一定量的相对轴向运动。例如，在大多数车辆中，车辆运行时，发动机/变速器总成和车桥总成之间经常会发生少量的相对轴向运动。为了克服上述缺点，一种公知的方法是在传动轴装置中设置一伸缩接头。一种典型的伸缩接头包括第一构件和第二构件，该第一构件和第二构件具有相对应的结构，这些相对应的结构相互配合以使第一构件和第二构件同时进行旋转运动，并且能允许第一构件和第二构件之间发生一定量的轴向运动。传统的传动轴装置通常使用两种类型的伸缩接头，即滑动花键式和滚动滚珠花键式。
一种典型的滑动花键式伸缩接头包括阳件和阴件，相对应的花键形成在各件上。阳件一般是圆柱形，一组向外延伸的花键形成在阳件的外表面上。阳件可以与上述的传动轴装置一体形成或固定在该传动轴装置的一端上。另一方面，阴件一般是空心的圆柱体，一组向内延伸的花键形成在阴件的内表面上。阴件可以与拨叉一体形成或固定在该拨叉上，其中该拨叉形成上述万向接头之一的一部分。为了组装这种伸缩接头，阳件插入阴件中以使阳件的向外延伸的花键与阴件的向内延伸的花键相互配合。因此，阳件和阴件连接在一起同时进行旋转运动。但是，阳件的向外延伸的花键相对于阴件的向内延伸的花键可滑动，从而动力传动系统中的发动机/变速器总成和车桥总成之间将发生一定量的相对轴向运动。
典型地，传动轴装置设置在车辆下侧，如果传动轴装置没有被完全密封，那么在车辆下端，污染物，如污垢、水或类似物质在该伸缩接头处进入传动轴装置。污染物易进入传动轴装置的表面区域，其中在该表面区域，套轴停止和终了与内轴的外表面重叠，污染物的进入干扰套轴相对于内轴的轴向运动。这些污染物也能引起传动轴装置的一些构件腐蚀和生锈。为了避免上述问题并密封伸缩接头，传统的方法是使用固定在每一端的保护罩，其中保护罩的一端固定在外轴的外表面上，保护罩的另一端固定在套轴的外表面上。这些保护罩通常用橡胶制成并具有折叠面或褶面，这些折叠面或褶面容许两轴的轴向移动并允许两轴在一定角度范围内运动。但是，这些保护罩较昂贵且易受损和遭到破坏。由于它们在相对高的温度环境下运行，则保护罩密封也易遭受破坏。最好能提供一种可靠的，能承受移动的密封以防止污染物进入，一种能抵抗得住高温环境并不易受到损坏(如保护罩密封中存在的分裂或撕破)的密封件。
发明内容
本发明提供了一种用于伸缩接头的第一元件和第二元件的密封件，该第一元件和第二元件有相对的轴向移动。本发明包括一空心的圆柱形外壳，该圆柱形外壳环绕第一元件并与第一元件径向隔开，该圆柱形外壳从第二元件轴向延伸并固定在第二元件上；和一密封件，该密封件固定在第一元件上并弹性地接触该外壳，第一元件和外壳限定了一轴向通道，该轴向通道具有一狭窄的开口以抑制外来物质进入并抑制它们进入密封件。本发明的另一实施例适用于机动车辆的传动轴装置，本发明包括第一轴，该第一轴具有一表面，轴向定向设置的花键齿形成在该表面上；第二轴，该第二轴基本上与第一轴同轴设置，该第二轴具有一表面，轴向设置的花键齿形成在该表面上，该花键齿啮合第一轴的花键齿，第一轴和第二轴可相对移动；外壳，该外壳环绕第一轴并与第一轴径向隔开，外壳固定在第二轴上；密封面；和一密封装置，该密封装置固定在第一轴上并弹性地接触该密封面。除设置了该密封面外，外壳能保护该密封件以防止密封件受损。该密封件具有互补的指状部件，该指状部件提供了容纳防水油脂的空间，该防水油脂填充于密封指状部件之间，从而提供了附加的密封。外壳上的密封面的表面抛光提供了充分的密封并且密封件保证了唇边的持久性。由于具有该密封面则不需对套轴的密封面进行加工。套轴之间的附加曲径抑制了污染物进入密封件。
结合下列附图及下面对优选实施例的详细说明，对于本领域的技术人员来说，本发明的各种目的及优点将显得很清楚。
图1是本发明的伸缩接头的剖视图，其中该伸缩接头包括一密封装置；图2是图1所示区域2的放大剖视图；图3是金属垫板件和一对密封指状部件的截面图。
具体实施例方式
现在参见附图，图1描述了本发明的一种滑动花键式伸缩接头，该伸缩接头包括一密封装置。该伸缩接头是一种传统的伸缩接头，并能用于上述类型的传动轴装置中，该传动轴装置将来自动力源的旋转动力传递给从动装置，例如，从车辆变速器的输出轴传递给车桥总成的输入轴。但是，本发明的范围并不局限于图1所示的伸缩接头的特殊结构或一般的车辆动力传动系统。相反地，从下面的描述可清楚地看出，为了达到下述目的，本发明适用于任何环境。
伸缩接头包括第一内轴10，该内轴10从拨叉轴向延伸，如上所述，该拨叉形成传动轴装置中的万向接头的一部分。万向接头的该部分是一种传统的万向节。但是，如果需要，本发明能使用任何一种万向接头，包括等速万向节、橡胶联轴节和类似构件。内轴10设置有或以其它方式提供一组轴向取向的、隔开一定角距离的花键齿16，该花键齿16从内轴10的外表面径向向外延伸。伸缩接头还包括一外套轴22，该外套轴22与内轴10轴向对准并环绕内轴10。外套轴22设置有或以其它方式提供一组轴向取向的、隔开一定角距离的花键齿24，该花键齿24从外套轴22的内表面径向向内延伸。
将内轴10插入外套轴22中以使内轴10上的每一外花键齿16设置在外套轴22上的相邻内花键齿24之间，从而组装该伸缩接头。因此，内轴10和外套轴22相互啮合以旋转并传递力矩。由于外花键齿16和内花键齿24相互啮合，内轴10和外轴套22至少在一定程度下也能彼此相对地轴向滑动。外花键齿16和内花键齿24在轴向延伸的环形空间内互相啮合，该轴向延伸的空间限定在内轴10和外套轴22之间。轴向延伸的环形空间的一端34位于外套轴22的一端36和轴肩40的一端38之间，该轴肩40形成在内轴10的外表面上。
如果需要，伸缩接头能被传统的轴承装置26旋转地支撑。该轴承装置26包括一内环32和一外环33，该内环32和内轴10的外表面啮合，该外环33啮合于支撑面(未示出)，如车辆底盘的一部分。类似地，另一轴承(未示出)能在另一位置处旋转地支撑伸缩接头的第二部分。
密封装置用来防止污染物进入轴向延伸的环形空间的一端34，在该环形空间内，内轴10的外花键齿16和外套轴22的内花键齿24互相啮合。该密封装置包括一密封外壳44，该外壳44具有空心的圆柱形部分46，该圆柱形部分46环绕外套轴22的外表面的较长部分轴向延伸。密封外壳44的第一端具有一减小直径的凸缘部分50，该凸缘部分50把密封外壳44压装于或以其它方式支撑于内轴10的轴肩的外表面上或其它部分上。密封外壳44的第二端是开口的并环绕外套轴22的外表面上的轴肩48延伸。加大了直径的轴肩48与密封外壳44的内表面52配合以提供一狭窄空间，该狭窄空间抑制污染物进入其中。优选地，该密封外壳44由模压金属或较硬的材料制成。密封外壳44的内表面52最好具有一光滑的密封面，下面将详细解释其目的。
密封装置也包括一对密封件60和62，该密封件60和62设置在一环形空间内，该环形空间限定于外套轴22的外表面56和密封外壳44的内表面52之间。如图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垫板件66的外表面上。垫板件66整体是空心的圆柱形，并可以例如压装于外套轴22的外表面56上。如果需要，垫板件66可包括一径向延伸的凸缘部分68，该凸缘部分68在外套轴22的端部36上局部延伸。为了便于垫板件66在外套轴22的端部36上的插入，一倒角70形成在该端部36的外圆周边缘上。凸缘部分68能准确地使垫板件66和密封件60和62相对于外套轴22定位。
每一密封件60和62最好由柔性材料制成，如橡胶或其它的传统弹性体材料。密封件60和62从垫板件66径向向外突起并分别在密封唇76和78处中止。密封唇76和78的尺寸被设定为能通过相对小的弹性预承载力促使它们与密封外壳44的内表面52密封啮合。密封件60和62一般是凹状的并具有径向最内端和径向最外端，该径向最内端与该径向最外端相互之间比与其中部更邻近。在该实施例中，每一密封件60和62具有V形横截面部分，该V形密封件60和62的开口端互相相对，其封闭端互相远离。但是，密封件60和62可以具有任何一种所需要的形状。
密封件60和62互相轴向隔开以在两者之间限定一环形空间。该环形空间最好被密封材料64填充以进一步防止污染物通过该空间。可以使用任何一种所需的密封材料，如传统的防水油脂。
运行时，伸缩接头的内轴10和外套轴22被旋转地驱动以将来自动力源的旋转动力传递给从动装置。如上所述，密封外壳44的空心圆柱形部分46环绕外套轴22的外表面的较长部分轴向延伸。设置在外套轴22的外表面56上的扩大了直径的轴肩48与密封外壳44的第二开口端的内表面52啮合以形成一狭窄空间，该狭窄空间抑制污染物进入。因此，该狭窄空间抑制了运行过程中遇到的大多数污染物进入到伸缩接头中。通过该狭窄空间进入密封接头的任何一种污染物在进入密封件60和62之前必须沿密封外壳44的轴向长度通过。如上所述，密封件60和62的密封唇76和78被促使与密封外壳44的内表面52密封啮合。因此，有效地阻止了污染物通过密封件60和62。填充于密封件60和62之间的环形空间中的密封材料64进一步地阻止了污染物从环形空间通过。
在伸缩接头的操作期间，伸缩接头的内轴10和外套轴22可以彼此相对地轴向移动。当它们相对轴向移动时，密封外壳44(密封外壳44与内轴10连接以运动)相对于密封件60和62(密封件60和62与外套轴22连接以运动)轴向移动。在该运动期间，密封件60和62的密封唇76和78沿密封外壳44的内表面52滑动。如上所述，密封外壳44的内表面52最好具有一光滑密封面。因此，密封件60和62相对于密封外壳44的这种轴向运动不会削弱它们之间的密封。因此，密封件60和62仍能继续阻止污染物穿过。
因此，密封外壳44保护密封件60和62以防止受损，并且进一步地使到达密封件60和62的污染物减小到最少。隔开的密封件60和62具有被密封材料64(如防水油脂)填充的环形空间，从而提供了附加的密封。密封外壳44的内密封面52的表面抛光提供了充分的密封，提高了密封唇的持久性，并不需要对外套轴22的密封表面进行加工。
根据专利法的规定，优选实施例解释并阐述了本发明的原理和运行方式。但是，可以理解在不脱离本发明的实质或范围的情况下，除了说明书特别解释和阐述的实施例以外，本发明可以以其他形式实施。
权利要求
1.一种伸缩接头，包括第一轴和第二轴，该第一轴和第二轴相互连接，用于进行同时的旋转运动和相对的轴向运动；密封外壳，该密封外壳固定在所述第一轴上并环绕所述第二轴的一部分延伸；和密封装置，该密封装置固定在所述第二轴上并啮合所述密封外壳的一部分，所述密封装置包括第一密封件和第二密封件，该第一密封件和第二密封件都通常是凹状。
2.根据权利要求1所述的伸缩接头，其特征在于所述第一密封件和第二密封件都具有一径向最内端、一中间部分和一径向最外端，所述径向最内端与所述径向最外端彼此之间比与所述径向中间部分彼此之间更邻近。
3.根据权利要求1所述的伸缩接头，其特征在于所述第一和第二密封件的横截面都通常是V形。
4.根据权利要求1所述的伸缩接头，其特征在于所述第一和第二密封件的横截面都通常是V形，该V形横截面限定了一开口端和一封闭端，该两开口端相互面对，该两封闭端相互背离。
5.根据权利要求1所述的伸缩接头，其特征在于所述第一密封件和第二密封件相互轴向隔开以在两者之间限定一环形空间。
6.根据权利要求5所述的伸缩接头，其特征在于所述环形空间中填充有密封材料。
7.根据权利要求6所述的伸缩接头，其特征在于所述密封材料是防水油脂。
8.根据权利要求1所述的伸缩接头，其特征在于所述密封装置还包括垫板件，该垫板件固定在所述第二轴上，所述第一和第二密封件固定在所述垫板件上。
9.根据权利要求8所述的伸缩接头，其特征在于所述垫板件具有设置在其上的凸缘部分，该凸缘部分啮合所述第二轴，以使所述垫板件相对于所述第二轴定位。
10.根据权利要求1所述的伸缩接头，其特征在于所述第一轴具有设置在其上的第一组花键，所述第二轴具有设置在其上的第二组花键，所述第一组花键和第二组花键相互配合以连接所述第一轴和第二轴，从而使第一轴和第二轴进行同时的旋转运动和相对的轴向运动。
全文摘要
一种伸缩接头，包括第一轴和第二轴，该第一轴和第二轴例如通过相应的各组轴向延伸的花键连接以进行同时旋转和相对轴向运动。密封外壳固定于第一轴上并环绕第二轴的一部分延伸。密封装置固定于第二轴上并啮合密封外壳的一部分。该密封装置包括第一密封件和第二密封件，该第一密封件和第二密封件都通常是凹状。第一密封件和第二密封件的横截面都通常是V形并都具有径向最内端、中间部分和径向最外端，该径向最内端与径向最外端彼此之间比与该径向中间部分彼此之间更邻近。第一密封件和第二密封件互相隔开以在两者之间限定一环形空间，该环形空间中填充有密封材料，如防水油脂。第一密封件和第二密封件固定于垫板构件上，该垫板构件固定在第二轴上。
文档编号F16D3/00GK1550687SQ200410045178
公开日2004年12月1日 申请日期2004年5月13日 优先权日2003年5月13日
发明者小罗伯特·N·杰克逊, 菲利普·A·埃弗索尔, A 埃弗索尔, 小罗伯特 N 杰克逊 申请人:达纳公司