[发明专利]传动轴和传动轴组件以及用于制造传动轴的方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及传动轴、传动轴组件以及用于制造传动轴的方法，并且更特别地涉及在机动车辆中用于传递扭矩的纤维增强的复合材料传动轴、包括这样的传动轴的传动轴组件以及用于制造这样的传动轴的方法。

背景技术

机动车辆传统上包括推进轴，即传动轴，以用于从变速器或分动箱通过差速器向车辆的车轮传输输出扭矩。例如，变速器从内燃发动机接收驱动扭矩并且利用齿轮齿数比来修改输入扭矩以获得各种所需的输出扭矩。输出扭矩接着例如直接从变速器或间接地从分动箱通过传动轴组件传输到前或后差速器单元，前或后差速器单元在一对驱动轴之间均匀地分配扭矩。驱动轴继而通过车轮造成车辆的移动。

在操作期间，传动轴组件经受显著的扭转和剪切应力，因此必须足够坚固以承受这些应力。然而，这些组件需要避免过大的重量，否则会显著增加其惯性。纤维增强的复合材料传动轴相比由诸如金属的较为传统的材料制成的传动轴显著地减轻了重量，而不降低传动轴的机械性能。质量上的减小对于加速和减速车辆所需的力具有直接影响。由于纤维增强的复合材料传动轴的相对较低密度和高的机械性能，惯性矩(例如，部件的转动惯量的量度)显著小于钢传动轴，从而改善总的车辆性能。

传动轴组件常常包括：轴主体，其具有耦接在两个端部处以用于沿轴主体传输转动能和扭矩的万向接头；以及中间滑动叉组件，以用于允许沿轴主体的一定的轴向移动，以有利于组装、管理积累的变化等。用于纤维增强的复合材料传动轴的现有滑动叉组件相对较大且较重，以使得它们可以应对由传动轴承载的大量负荷。这样，纤维增强的复合材料传动轴组件常常需要大量的包装空间(其常常是非常有限的)，以容纳滑动叉组件。另外，这些滑动叉组件的大量重量会减少使用纤维增强的复合材料传动轴的一些或许多有益效果。

因此，希望提供用于在机动车辆中传递扭矩的纤维增强的复合材料传动轴、包括这样的传动轴的传动轴组件以及用于制造这样的传动轴的方法，所述传动轴允许一定程度的轴向移动，同时减小包装空间要求和/或重量。此外，结合附图和此背景技术，本发明的其它期望特征和特性将从随后的详细描述和所附权利要求而变得显而易见。

发明内容

本文提供了用于在机动车辆中传递扭矩的传动轴和传动轴组件以及用于制造这样的传动轴的方法。根据一个示例性实施例，用于在机动车辆中传递扭矩的传动轴包括具有通道的纤维增强复合材料管和带花键的母插件。纤维增强复合材料管包括围绕通道设置的复合材料壁。带花键的母插件包括埋入壁部分，其设置在通道中可操作地耦接到复合材料壁。埋入壁部分具有内表面和沿内表面形成的多个内花键。

根据另一个示例性实施例，用于在机动车辆中传递扭矩的传动轴组件包括第一传动轴构件和第二传动轴构件。第一传动轴构件包括纤维增强复合材料管和带花键的母插件。纤维增强复合材料管具有通道并且包括围绕通道设置的复合材料壁。带花键的母插件包括埋入壁部分，其设置在通道中可操作地耦接到复合材料壁。埋入壁部分具有内表面和沿内表面形成的多个内花键。第二传动轴构件包括公叉。公叉具有外花键，该外花键与埋入壁部分的内花键接合以允许在公叉和带花键的母插件之间的伸缩移动。

根据另一个示例性实施例，提供了一种用于制造用于在机动车辆中传递扭矩的传动轴的方法。该方法包括提供纤维增强复合材料管的步骤。纤维增强复合材料管包括围绕通道设置的复合材料壁。带花键的母插件被定位到纤维增强复合材料管内，使得带花键的母插件的埋入壁部分被定位在通道中可操作地耦接到复合材料壁。埋入壁部分具有沿埋入壁部分的内表面形成的多个内花键。

本发明提供下列技术方案。

技术方案1：一种用于在机动车辆中传递扭矩的传动轴，所述传动轴包括：

纤维增强复合材料管，其具有通道且包括围绕所述通道设置的复合材料壁；以及

带花键的母插件，其包括设置在所述通道中可操作地耦接到所述复合材料壁的埋入壁部分，其中所述埋入壁部分具有内表面和沿所述内表面形成的多个内花键。

技术方案2：根据技术方案1所述的传动轴，其中所述纤维增强复合材料管包括碳纤维。

技术方案3：根据技术方案1所述的传动轴，其中所述带花键的母插件由金属形成。

技术方案4：根据技术方案1所述的传动轴，其中所述带花键的母插件被构造成接纳具有外花键的公叉，所述外花键可与所述埋入壁部分的所述内花键接合以允许在所述公叉和所述带花键的母插件之间的伸缩移动。

技术方案5：根据技术方案1所述的传动轴，其中所述埋入壁部分具有外表面和沿所述外表面形成的多个外花键以将所述带花键的母插件可操作地耦接到所述复合材料壁。