一种不用法兰没有螺丝固定的全浮式半轴和轮毂系统

一种不用法兰没有螺丝固定的全浮式半轴和轮毂系统

(1)技术领域

本发明提供了一种可以应用于各种车辆的，不需要法兰，无需螺丝固定的全浮式 车用半轴和轮毂系统。

(2)技术背景

传统车用全浮式半轴与差速器连接的一端是花键，与轮毂(别名轴头)连接的一端 是法兰，法兰上有螺丝孔，通过螺丝实现半轴法兰与轮毂(别名轴头)的链接。这种通过螺丝 固定法兰盘(法兰)实现传动的方式，在车辆使用一段时间后尤其是许多重载车辆和频繁前 进倒退的工程车辆等，由于使用环境恶略，前进倒退的相关操作频繁引起连接螺丝极易断 裂和松动，导致车辆抛锚无法行走。其主要原因是单方向大扭矩或双方向大扭矩的作用力， 导致的螺纹内孔依照扭力方向由内向外形成了孔径单侧或双侧的逐渐加大，进而加大螺丝 的晃动幅度，最终导致螺丝螺母松动掉落或者导致螺丝因工作疲劳而折断，形成车辆故障。 这种在轮毂上出现松动现象掉落和折断的螺丝，即使更换上新的螺丝也无法在长期持续稳 定的工作，因为其螺纹内孔已经不规则，与螺丝之间的配合精度遭到严重破坏，此种故障的 车辆，使用常规方法修复后，将导致此种故障发生的频率更加频繁。

(3)发明内容

本发明根据需要可以不对现有车辆的轮毂和半轴尺寸做任何改动，当然也可以根 据需要对轮毂和半轴进行尺寸结构改进的设计。实施方法是，仅通过更换本发明之用于不 同用途种类车辆的轮毂和半轴即可实现对现有车辆的改造升级和修复，该技术也可以直接 应用于各类新车的生产和制造中。我们采用的方法是，在与轮毂外断面相邻的内孔面上加 工出键槽形成花键套，同时将传动轴法兰盘方向的法兰去掉，将半轴的长度缩减到略小于 到达轮毂外端面的长度，并在原有法兰端的轴上加工出与轮毂花键套相配合的花键轴，在 该花键轴外端面中心可打孔并攻丝制出螺纹(打孔位置不在中心也可以，具体打孔数量不 限)，以利于半轴的拆卸，由于轮毂上制出的花键套，与花键轴之间，总的扭力作用面积远远 大于，通过螺丝固定的半轴受力面积，又因为该半轴无需螺丝固定，所以该半轴不会再出现 半轴螺丝松动掉落和断裂导致的故障。此种结构使轮毂外侧的法兰盘与半轴分离开来变成 了端盖，尽管在轮毂内制成花键套形成了几毫米深的键槽，但是由于外侧的端盖不再承受 扭力，用很小的螺丝即可实现永久不掉落的固定，完全可以满足端盖的正常安装固定和使 用安全。经过本发明的技术产品改造的车辆和新出产的车辆永远不会再出现半轴螺丝松动 和折断导致的车辆故障。

(4)附图说明

图1-1是本发明带有半轴挡圈的全浮式半轴和轮毂系统结构图

图1-2是本发明不带半轴挡圈的全浮式半轴和轮毂系统结构图

(5)具体实施方法

如图1-1所示是本发明带有半轴挡圈的全浮式半轴和轮毂系统结构图，图中1为轮 毂的剖面；2为轮毂法兰，设有螺丝用于固定刹车锅(制动毂)和车轮；3轮毂外端面，是老式 带法兰盘式全悬浮半轴，用于固定半轴法兰盘的外端面，在这里该轮毂外端面只用于固定 端盖；4为轮毂内部环形挡圈，该挡圈是用于固定轴承用的，为轮毂内部环形挡圈的上剖面， 挡圈上面是挡圈槽；10为轮毂内部环形挡圈槽的对应的下剖面，该挡圈是固定轴承用的，挡 圈下面是挡圈槽；5为原轮毂油封安装的位置，位于虚线右侧；6为轮毂轴承安装位置(轮毂 轴承座、轴袖子轴承座的位置)；8为后桥桥壳远端(轴袖子)上用于安装固定轮毂和轴袖子 轴承内圈的螺母和锁片(止动垫)的安装空间(也就是后桥桥壳远端轴袖子轴承座上用于固 定轴承内圈的螺母和锁片安装需要的空间)；该空间是通过对半轴进行环形凹槽的设计获 得的有效空间，具体依照螺母和锁片实际需要的空间尺寸和装卸需要的空间进行设计加 工，当然也可采用不带环形凹槽的半轴设计，只需将轮毂和半轴的长度略微调整即可实现。 9为传动轴剖面图；在半轴和轮毂中间还有与后桥相连的用于固定轮毂轴承部件(以及后桥 桥壳远端轴袖子轴承座和轴承内圈固定用螺纹)，在该部件上安装安装螺母锁片即可实现 轮毂的固定，由于该部件不是本发明改进涉及的部分，图中未画出在此也不做说明。7为半 轴和轮毂形成的花键轴与花键套工作咬合断面示意图。11和12分别为位于轮毂上的，用于 安装半轴挡圈的环形挡圈槽的上下两个剖面。

如图1-2所示是本发明不带半轴挡圈的全浮式半轴和轮毂系统结构图，图中1为轮 毂的剖面；2为轮毂法兰，设有螺丝用于固定刹车锅(制动毂)和车轮；3轮毂外端面，是老式 带法兰盘式全悬浮半轴，用于固定半轴法兰盘的外端面，在这里该轮毂外端面只用于固定 端盖；4为轮毂内部环形挡圈挡圈，该挡圈是固定轴承用的，挡圈上方为轮毂内部环形挡圈 槽的上剖面，挡圈是用固定轴承用的；5为原轮毂油封安装的位置，位于虚线右侧；6为轮毂 轴承安装位置(轮毂轴承座、轴袖子轴承座的位置)；8为后桥桥壳远端(轴袖子)上用于安装 固定轮毂和轴袖子轴承内圈的螺母和锁片(止动垫)的安装空间(也就是后桥桥壳远端轴袖 子轴承座上用于固定轴承的螺母和锁片安装需要的空间)；该空间是通过进行半轴加工获 得的有效空间，具体依照螺母和锁片实际需要的空间尺寸和装卸需要的空间进行设计加 工，当然也可采用不带环形凹槽的半轴设计，只需将轮毂和半轴的长度略微调整即可实现。 9为传动轴剖面图；在半轴和轮毂中间还有与后桥相连的用于固定轮毂轴承部件(以及后桥 桥壳远端轴袖子轴承座和轴承内圈固定用螺纹)，在该部件上安装安装螺母锁片即可实现 轮毂的固定，由于该部件不是本发明改进涉及的部分，图中未画出在此也不做说明。7为半 轴和轮毂形成的花键轴与花键套工作咬合断面示意图。在图1-1和图1-2中由于是环形剖面 所以图中所有部分都是上下对称的，有的地方我们只是对图中某些部分中的上部或者下部 进行了说明。

由于半轴上加工出的花键轴部件与半轴之间的连接需要一定的强度，最薄的地方 也需要一定的厚度，以保证半轴达到或超过需要的强度，因此可以根据需要需要将用于固 定轮毂的螺母锁片的外侧剩余无螺纹的部分，或剩余有螺纹的部分去掉一定毫米的长度 (即后桥桥壳两端各去掉10毫米左右的无效长度即可)，用以满足半轴与花键轴之间的连接 强度(厚度)；增加连接(强度)厚度的方法也可以采用略微增加轮毂和半轴的长度的方法实 现。半轴和轮毂上的花键轴与花键套，其长度可以等于或者小于二者内表面最大允许长度， 如图1-1中的7所标出的一样。另外花键轴花键长度也可以小于轮毂内表面长度。轮毂上加 工出的花键套可以是和轮毂一体的，也可以是用不同材料或者相同材料焊接或者镶嵌上去 的。轮毂所用材料可以是铸铁、熟铁、钢等材料中的一种或多种。花键轴与半轴组合时，如果 轮毂花键套强度足够高，花键轴与轮毂花键套相配合的长度也可以做得很短，也就是花键 长度无须再向外延伸形成轮毂螺母锁片安装环形沟槽，即无环形沟槽花键轴。关于端盖的 设计如果不想去掉用于固定轮毂的轴套的无效长度(也就是后桥桥壳两端轮毂轴承座用于 轴承固定的螺纹之外的部分)，也可以采用凸起的端盖设计，或者采用增大轮毂直径的设 计，或者采用增加轮毂长度的设计，以上方法也可以多种同时使用。

本发明是一种无需法兰和螺丝固定的全浮式半轴和轮毂系统，其特征在于半轴与 轮毂之间的连接通过分别设置在半轴和轮毂上的花键轴与花键套实现动力的传输；本系统 轮毂上设有端盖，本发明之端盖的设计能够采用原有半轴法兰螺丝固定的方法；本发明之 端盖的另一个实施方法是采用在轮毂外表面配制加工出外螺纹，同时在端盖上配置出与之 配套的内螺纹的设计；本发明之端盖的另一个实施方法是采用在轮毂内表面配制加工出内 螺纹，同时在端盖上配置出与之配套的外螺纹的设计；本发明之端盖的形状能够使用原半 轴法兰的形状；本发明之端盖的另一设计方案是本发明之端盖可以采用中间部分有凸起的 设计；本发明之半轴能够用一块整体材料制成；本发明之半轴另一方案是该轴能够用不同 材料或相同材料组合制成，组合制成的半轴零件之间可以是固定连接、活动链接、过度配合 连接、滑配合连接、键槽连接、花键连接、齿连接；本发明之轮毂和轮毂上的花键套能够用一 块整体材料制成；本发明之轮毂和轮毂上的花键套另一实施方案是轮毂和轮毂上的花键套 能够用不同材料组合制成，不同部分之间的连接能够采用焊接、镶嵌、对接、对焊、过度配合 的方法实现。本发明除了使用挡圈对半轴实现轴向限位的方法之外，也可以采用端盖对半 轴实现轴向限位的方法。本发明轮毂和半轴之间除了采用花键连接的方法之外，也可采用 其它多种可拆卸式连接方式。

由于本发明根据需要可以不对现有车辆的轮毂尺寸做任何改动，仅通过在与轮毂 外断面相邻的内孔面上加工出键槽形成花键套，同时将传动轴法兰盘方向的法兰去掉，将 半轴的长度缩减到略小于到达轮毂外端面的长度，并在原有法兰端的轴上加工出与轮毂花 键套相配合的花键轴，在该花键轴外端面中心可打孔并攻丝制出螺纹，以利于半轴的拆卸， 由于轮毂上制出的花键套，与花键轴之间，总的扭力作用面积远远大于，通过螺丝固定的半 轴受力面积，又因为该半轴无需螺丝固定，同时此种结构使轮毂外侧的法兰盘与半轴分离 开来变成了端盖，所以该半轴不会再出现半轴螺丝松动掉落和断裂导致的故障。