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技术领域

本发明涉及一种驱动桥半轴，特别涉及一种轮端采用油润滑结构的车用驱动桥半轴。

背景技术

驱动桥处于动力传动系的末端，由发动机发出的扭矩经过驱动桥最后传给驱动车轮，从而实现车轮的旋转。对于单级驱动桥来说,油润滑主要用于轮端轴承,对于轮边减速驱动桥来说，轮毂轴承及轮边减速器均需考虑油润滑。

现有的驱动桥如东风商用车有限公司的轮边减速驱动桥，如图4，主要包括主减速器1、轮端机构2、驱动桥壳3、半轴4、从动锥齿轮5、轴管6和轮毂7，所述的主减速器1包括主动锥齿轮和从动锥齿轮5，从动锥齿轮5为螺旋锥齿轮，从动锥齿轮5的下半部分基本都是浸泡在润滑油中的；所述的驱动桥壳3与轴管6通过4个定位销和过盈配合联结在一起，主减速器1通过螺栓安装在驱动桥壳3中心的安装孔内，所述的半轴4设置在驱动桥壳3和轴管6内，主减速器1通过半轴4与轮端机构2相连接，轮端机构2安装在轮毂7上，轮端机构2和轮毂7安装在轴管6上。汽车运行时，主减速器1内的主动锥齿轮高速运转，从而带动从动锥齿轮5高速运转，从动锥齿轮5旋转就像一个“螺旋桨”，产生单向泵吸作用，推动主减速器1处的齿轮润滑油沿着从动锥齿轮齿轮5进入驱动桥壳3腔体并沿着驱动桥壳3流入轮端机构2。

在我国及北半球大多数国家的道路均是左高右低，即在受道路纵坡影响及从动锥齿轮5的单向泵吸能力的共同作用，驱动桥中央主减速器1中的润滑油就会流向一侧多为右侧轮端机构2的腔体内，无法回流。由于轮端机构2没有通气塞机构，于是包括轮边减速器在内的轮端机构2内部变成一个封闭的腔体，在这个腔体内轮端轴承及齿轮等摩擦副不断地给腔体内的润滑油加热，同时会产生大量高温高压的油气，高压油气越聚越多，此时轮端机构2就像一个不断被加热的“高压锅”，在这个高压密闭的腔体内齿轮油越煮越沸，会导致车辆一侧轮端机构2腔体内的油温急剧上升，直至破坏润滑油黏度，导致润滑不良而引起轮端机构2内零件异常磨损，甚至产生齿轮胶合或轮毂油封失效漏油等故障。

中国专利公告号：CN203082000U，公告日：2013年07月24日，名称为：《商用汽车半轴》的实用新型公开了一种所述半轴为空心轴的汽车半轴，所述空心轴的中心孔表面设置有螺旋凹槽，该半轴的螺旋凹槽设置于中心孔的内壁上，减轻了半轴的自重，提高了半轴抵抗疲劳变形的能力。但该半轴的中心孔并未与桥端机构的轴承及齿轮等摩擦副部位连通，未能改变桥端机构的润滑状态，无法阻止桥壳内的润滑油向轮端机构内流动，也无法防止轮端机构内部润滑油温度的升高，更难以达到降低轮端机构的温度，延长其使用寿命的目的。

发明内容

本发明的目的是针对现有的轮端机构散热不畅、易产生高温油气，导致轮端机构故障较多，使用寿命短的问题，提供一种可有效降低轮端机构内部温度，延长轮端机构及其周围组件使用寿命的车用驱动桥半轴，它结构简单，成本低廉，工艺成熟，制作方便，对轮端机构的散热降温效果显著。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种车用驱动桥半轴，包括轴体和位于轴体两端的键连接部，或者包括轴体、位于轴体一端的键连接部和轴体另一端的法兰，其特征在于：所述轴体的外表面上设置有螺旋结构，且当所述轴体因带动轮毂及车辆前进而旋转时，所述螺旋结构输送润滑液体的方向指向主减速器一侧。

所述的螺旋结构为单头或多头的螺旋形凸棱或螺旋形凹槽或螺旋形管道。

所述的螺旋形凸棱由固定于轴体外表面上的金属丝或橡胶构成。

所述的螺旋形凸棱或螺旋形凹槽通过模锻或机加工在轴体上一体成形。

所述的螺旋形管道由固定于轴体外表面上的金属管构成。

所述螺旋形凸棱的横断面形状是矩形、锥形、梯形、半圆形或圆形，所述螺旋形凹槽的横断面形状是矩形槽、锥形槽、梯形槽或半圆形槽，所述螺旋形管道中内孔的横断面形状是圆形或四边形。

所述螺旋形凸棱的最大高度或螺旋形凹槽的最大深度均为1~4毫米，所述螺旋形管道的最大径向高度为2~4毫米。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

1.在车用驱动桥半轴轴体的外圆周表面上设置了螺旋结构，在车辆前进的过程中，该螺旋结构在随半轴的转动过程中可将轮端机构一侧的部分润滑油推向主减速器一侧，一来可保持轮端机构油量稳定，在车辆行驶过程中主动排除轮端机构多余的油量,防止轮端气路堵塞和齿轮油单侧聚集。二来可以使轮端与主减速器的润滑油发生热量交换,辅助轮端机构散热。三来保证主减速器油量，使主减速器各部件润滑充分，同时减低主减速器的工作温度，提高其使用寿命。

2.通过观察和研究发明人发现：轮端机构内部产生高温油气的条件是：轮端机构的高速转动和润滑油的过量聚集,堵塞轮端机构的排气通道,形成密闭空间，半轴是轮边机构运动的传动元件，两者间在转速上呈正相关的关系，所述螺旋结构在套管内的泵吸作用与半轴上的转速也呈正相关的关系，即只有半轴转速的提高，轮端机构内部齿轮或轴承的转速才能提高，而所述螺旋结构的泵吸能力会因为半轴转速的提高而加大，也就是说，在载荷不变的情况下,当车速提高时,轮端机构的功率将提高,轮端齿轮及轴承的发热量也会相应的增加,同时半轴上螺旋线的对轮端的排气和散热作用也增强了。故对于高速转动的轮端机构而言，本发明螺旋线结构利用半轴自身的旋转特性，排气和散热能力与轮端部件的能力同步提升，正好对应解决了轮端机构高速转动时，轮端机构内部润滑油量聚集造成排气不畅，轮端异常发热的问题。

3.本发明结构简单、设计新颖、成本低廉，工艺成熟，制作简单方便，可适应于所有采用油润滑的车用驱动桥半轴，对轮端机构的降温效果好、有效延长了轮端机构及其周围组件的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明另一种结构的示意图；

图3是安装有本发明半轴4的驱动桥结构示意图；

图4是现有驱动桥的结构示意图。

图中，主减速器1、轮端机构2、驱动桥壳3、半轴4、从动锥齿轮5、轴管6、轮毂7、螺旋结构8、轴体41、花键42、法兰43。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

参见图1,图2，图3，一种车用驱动桥半轴，包括轴体41和位于轴体41两端的键连接部，或者包括轴体41、位于轴体41一端的键连接部和轴体41另一端的法兰43，所述轴体41的外圆表层上设置有螺旋结构8，且当所述轴体41因带动轮毂7及车辆前进而旋转时，所述螺旋结构8输送润滑液体的方向指向主减速器1一侧。

所述的螺旋结构8为单头或多头的螺旋形凸棱或螺旋形凹槽或螺旋形管道。

所述螺旋结构8的旋向可根据现有螺旋体物料输送方向的左、右手定则来判断，根据左、右手定则，左旋用右手，右旋用左手，拇指所指方向为物料输送的方向，四指所握的方向是轴旋转方向。在图3中，所述螺旋结构8的旋向由轴体41带动驱动桥及车辆前进时的旋转方向和所述螺旋结构8中流体流向主减速器一侧的方向按螺旋体送料方向的左、右手定则确定。即所述的螺旋结构8的旋向由其自身输送润滑油的方向和轴体41的旋转方向决定，具体确定时，先确定轴体41在带动车轮转动并使车辆前进时的旋转方向，再以从轮端指向主减速器1的方向作为所述螺旋结构8的输送方向或润滑油运动方向，然后以四指弯曲方向为轴体41的旋转方向，大拇指伸直方向为输送方向或润滑油运动方向，用右手与该两方向相符合的，则所述轴体41上螺旋结构8的旋向应为左旋，用左手与该两方向相符合的，则所述轴体41上螺旋结构8的旋向应为右旋。这是根据现有螺旋体输送物料方向的左手定侧、右手定则所得出确定轴体41上螺旋结构旋向的结论。即所述螺旋结构8的旋向是由轴体41的旋转方向和螺旋结构8输送物料的方向所决定的。

所述的键连接部可以是花键42，也可以是带有单键的连接结构，要根据被连接的元件如传动齿轮或轮毂7的结构而定。

参见图1至图3，本发明所述半轴4的横截面形状一般为圆形，故所述的外表面应是外圆表面，当所述半轴4的横截面形状为多角形如六角形或八角形时，所述的外表面则应是六棱柱或八棱柱等多棱柱体的外表面，当所述半轴4的横截面形状为开有槽口的单键键槽形状、或多键槽的花键形状时，所述半轴4的外表面是指半轴横截面外周边所构成的部分柱体的表面，而不包括形成键槽开口部位那一部分低于半轴4外周边的表面，以此类推，所述半轴4的外表面是指半轴横截面外周边所构成的全部或部分柱体的表面。

所述的螺旋结构8设置在轴体41上，所述螺旋结构8的最大外径小于轴管6的最小内径。所述轴体41上的螺旋结构8一般为连续的结构，如连续的螺旋形凸棱或螺旋形凹槽或螺旋形管道。但对于设置在轴体41上的螺旋形凸棱也可以是间断分隔开的不连续结构。所螺旋结构8的全长可以是轴体41与轴管6相配合的轴向长度，也可以短些。

所述的螺旋形凸棱由固定于轴体41外表面上的金属丝或橡胶构成。其实所述的螺旋形凸棱或螺旋形凹槽可以通过螺栓、卡簧、胶粘、焊接和橡胶硫化等手段固定于半轴4表面。也可以在半轴4毛坯的制作过程中通过直接锻压或机加工等手段一体成形。

所述的螺旋形管道由固定于轴体41外表面上的金属管构成。

所述螺旋形凸棱的横断面形状是矩形、锥形、梯形、半圆形或圆形，所述螺旋形凹槽的横断面形状是矩形槽、锥形槽、梯形槽或半圆形槽，所述螺旋形管道中内孔的横断面形状是圆形或四边形。

所述螺旋形凸棱的最大高度或螺旋形凹槽的最大深度均为1~4毫米，所述螺旋形管道的最大径向高度为2~4毫米。所述螺旋形凸棱的高度或螺旋形凹槽的深度均为1~4毫米，所述螺旋形管道的最大径向高度为2~4毫米。

实施例1

参见图1，图3，本发明的所述的一种车用驱动桥半轴也称轮边减速桥用半轴，包括轴体41和位于轴体两端的花键42，所述轴体41的外圆表面上设置有螺旋结构8，所述螺旋结构8的旋向由轴体41带动驱动桥及车辆前进时的旋转方向和所述螺旋结构8中流体流向主减速器一侧的方向按左、右手定则确定。即该螺旋结构8的旋向决定于驱动桥上车轮向前方转动时半轴4所呈现的转动方向和螺旋结构输送润滑油的方向。如在图3中，位于主减速器1右边的半轴4是驱动桥的右半轴，这时车辆的前进方向是向上的，图3中半轴4的转动方向与车轮向前转动的方向相同，即从图面上看，轴体41的上半部朝向远离阅读者的方向转动，下半部朝向靠近阅读者的方向转动，螺旋结构8输送润滑油的方向是从轮端机构2指向主减速器1一侧，这时用右手的姆指顺着输送润滑油的方向，右手的四个手指正好从轴体41的下方朝向阅读者的方向，满足右手定则，该螺旋结构8的旋向即为左旋，即在右半轴上的螺旋结构8为左旋，反之在左半轴上的螺旋结构8应为右旋。

总之，就图3中驱动桥右边的半轴4而言，轴体41上所述螺旋结构8的设置构成了将轮端机构2一侧的液体输送至主减速器1方向的螺旋泵吸趋势，只要驱动桥上的轮毂7或车轮向前方转动，在半轴4与轴管6相配合的空间内就会产生使流体沿所述螺旋结构8的旋转方向主减速器1一端运动的势能，从而带动驱动桥壳3内部的部分润滑油向主减速器1一侧运动。驱动桥上左、右两根半轴4的工作原理都是一样，只是由于两根半轴4上螺旋结构8输送润滑油的方向各自相反，从而形成右半轴上螺旋结构8的旋向为左旋，左半轴上螺旋结构8的旋向为右旋。

参见图3，当车辆在国内等级公路上长时间高速运行时，驱动桥两侧形成右低左高的工作状态，但由于油面是水平的，也就造成了右侧轮端的油量多于左端，即驱动桥的右侧低，左侧高，同时主减速器1中的润滑油在从动锥齿轮5单向泵吸能力的作用，驱动桥中央主减速器1中的润滑油就会流向一侧多为右侧轮端机构2的腔体内，无法回流。由于轮端机构2没有通气塞机构，于是包括轮边减速器在内的轮端机构2内部变成一个封闭的腔体，在这个腔体内轮端轴承及齿轮等摩擦副不断地给腔体内的润滑油加热，同时会产生大量高温高压的油气，高压油气越聚越多，此时轮端机构2就像一个不断被加热的“高压锅”，在这个高压密闭的腔体内齿轮油越煮越沸，会导致车辆一侧轮端机构2腔体内的油温急剧上升，直至破坏润滑油黏度，导致润滑不良而引起轮端机构2内零件异常磨损，甚至产生齿轮胶合或轮毂油封失效漏油等故障。当采用本实施例的结构后，半轴4在带动轮毂3前进的转动过程中，由于在轴体41的外圆表面上设置有输送方向朝向主减速器一侧的螺旋结构8，故造成驱动桥壳3内部的部分润滑油会沿所述螺旋结构8的旋转方向流向主减速器1一侧，这种逆向的螺旋泵吸作用，一来可保持轮端机构2油量稳定，在车辆行驶过程中主动排除轮端机构2多余的油量,防止轮端气路堵塞和齿轮油单侧聚集。二来可以使轮端机构2与主减速器1的润滑油发生热量交换,辅助轮端机构2散热。三来保证主减速器1的油量，使主减速器1内各部件润滑充分，同时降低主减速器1的工作温度，提高其使用寿命。

所述的螺旋结构8为盘旋在轴体41外圆表面上的单头螺旋形凸棱，该螺旋形凸棱设置于轴体41中部与轴管6的配合部位，所述螺旋形凸棱的横断面形状是矩形，也可以是锥形、梯形、半圆形或圆形。所述的螺旋形凸棱是在轴体41外圆表面上采用硫化成形工艺制成的螺旋形橡胶层，所制成的螺旋形橡胶凸棱的高度即螺旋形凸棱的高度为1~3毫米左右，本实施例中为3毫米，一般控制在4毫米以下，若螺旋形橡胶凸棱的高度过高，不仅轴管6内部的空间结构不允许，而且轴体41所承受的反向扭力加大，轴体41传递动力的功率损失大幅增加。应保证所述螺旋形凸棱的最大外径小于轴管6的最小内径，两者间的间隙为0.5～3毫米，本实施例中为2毫米，以防止所述螺旋结构8与轴管6发生摩擦。所述螺旋结构8如螺旋形凸棱与轴管6的配合间隙越小，所述螺旋结构8的螺旋泵吸作用越大，间隙越大，所述螺旋结构8的螺旋泵吸作用相应减小，故应依据具体需求设计螺旋结构8的泵吸能力、油液的吸取位置及范围。橡胶制成的螺旋形凸棱质量较轻，柔韧性较好，所制成的螺旋结构8与轴管6的间隙可以较小，即使橡胶材料与轴管6有小的摩擦，也不会影响半轴4的转动，更不会产生摩擦噪音。所述的螺旋形凸棱或螺旋形凹槽也可以通过模锻或机加工在轴体上一体成形。

当车辆处于高速运行状态时，由于半轴4是带动轮端机构2运动的传动元件，半轴4与轮端机构2在转速上呈正相关的关系，而所述螺旋结构8的泵吸作用与半轴4的转速也呈正相关的关系，即在载荷不变的情况下,当车速提高时,轮端机构2的功率将提高,轮端齿轮及轴承的发热量也会相应的增加,同时半轴4的转速也相应提高，半轴4上的螺旋结构8对轮端机构2的排气和散热作用也增强了。故对于高速转动的轮端机构2而言，本结构利用半轴4自身的旋转特性，使其上螺旋结构8的排气和散热能力对应消减轮端机构2的发热现象，较好地解决了轮端机构内部润滑油过量聚集而造成排气不畅，轮端异常发热的问题。

申请人按本实施例1的结构在东风商用车的轮边减速桥上进行了对比试验；

试验组驱动桥采用全浮式半轴，轮端用轮边减速器，所述半轴4的轴体41两端设置有花键42，所述轴体41的外圆表面上螺旋形凸棱即橡胶凸棱的高度为3毫米，螺旋形凸棱的横断面形状是矩形，螺旋形凸棱与轴管6之间的最小径向间隙为2毫米。

对照组驱动桥采用全浮式半轴，所述的半轴4为两端设置有花键42的通用标准半轴，轮端用轮边减速器。试验组驱动桥与对照组驱动桥的其他结构相同。

采用整车道路试验的方式进行测试，按照满载车速100公里/小时的标准，连续运行4个小时，分别记录全程中驱动桥的左轮端、中间主减速器（中央）和右轮端三部位的最高温度。结果见下表一：

表一

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实施例2

参见图2，图3，所述的车用驱动桥半轴是油润滑驱动桥右侧的半浮式半轴4，半轴4包括轴体41、位于轴体一端的键连接部和轴体另一端的法兰43，所述的键连接部为花键，在轴体41的外圆表面上设置设有螺旋结构8，所述螺旋结构8的旋向为左旋，所述的螺旋结构8为盘旋在轴体41外圆表面上的双头螺旋形凸棱，该螺旋形凸棱设置于半轴4中部的靠近轮端一侧上，所述的螺旋形凸棱采用粘接固定在轴体41外圆表面上铜金属丝构成，所述金属丝的直径即螺旋形凸棱的高度为2毫米，一般控制在4毫米以下，所述的螺旋形凸棱的横断面形状是圆形，也可以是矩形、锥形、梯形或半圆形。本实施例的其他结构与实施例1基本相同。

实施例3

参见图1，图3，所述的车用驱动桥半轴是轮边减速桥右侧的全浮式半轴4，包括轴体41和位于轴体41两端的花键42，在轴体41的外圆表面上设置设有螺旋结构8，所述螺旋结构8的旋向为左旋，所述的螺旋结构8为盘旋在轴体41外圆表面上的单头螺旋形凹槽，该螺旋形凹槽设置于半轴4上的轴体41与轴管6相对应的长度位置上，所述的螺旋形凹槽的横断面形状是半圆形槽，也可以是矩形槽、锥形槽或梯形槽。

所述螺旋形凹槽的深度为1~4毫米左右，一般控制在4毫米以下，应保证所述螺旋形凹槽的最大外径小于轴管6的最小内径。本实施例其他结构与实施例1相同。

实施例4

结合图1，图3，所述的车用驱动桥半轴是轮边减速桥左侧的全浮式半轴4，包括轴体41和位于轴体41两端的花键42，在轴体41的外圆表面上设置有螺旋结构8，所述螺旋结构8的旋向为右旋，所述的螺旋结构8为盘旋在轴体41外圆表面上的单头螺旋形管道，所述的螺旋形管道由固定于轴体41外圆周表面的金属管构成，所述金属管的外径为4毫米，内径为3毫米，所述螺旋形管道外壳和内孔的横断面形状是四边形。本实施例其他结构与实施例1相同。