具有中心插入件的组合式轴制造技术

本发明专利技术涉及一种具有中心插入件的组合式轴。该组合式轴包括：长形的环形轴主体，该环形轴主体具有外表面并限定中空腔；以及布置在所述中空腔中的中心插入件。所述轴主体具有一个或多个径向流动口，该径向流动口与所述插入件中的至少一个流体管道对准。销将所述插入件联接至所述轴主体，以防止所述插入件相对于所述轴主体旋转。所述轴主体和所述插入件可以由不同材料制成，例如，使得所述插入件的密度小于所述轴主体的密度。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及轴的设计，更具体地，涉及具有中空构造以及中心插入件的改进轴。
技术介绍
轴，诸如旋转轴或主动轴，通常用于从旋转动力源(诸如车辆变速器的输出轴)向被旋转驱动的机构(诸如差动总成)传递动力。在动力传动轴的设计中，经常将轴的尺寸确定为，使得靠近轴中心的材料在强度方面提供较小益处。如果是这种情况的话，一些轴可以被制成为中空的，例如，以降低重量或材料成本。然而，在很多情况下，可能有用的是，在轴内提供用于使流体(诸如冷却油和润滑剂)在轴内沿规定线路传送的管道。在这种情况下，轴的设计者通常必须在轴中心处去除适量的材料，以提供上述管道。结果，可能增加对轴材料进行加工所牵涉的成本和劳动。通常，传动设计的目标可能是使质量和惯性最小化，所以去除轴中心处的材料所关联的另一个问题可能是不能降低轴的质量，进而不能降低轴的惯性。因此，需要一种提供轻质轴设计的方法，该设计使得能够包含用于使流体沿规定线路传送的多个管道并且降低材料成本和加工成本。
技术实现思路
根据本公开，提供一种包含轴主体和中心插入件的组合式轴。插入件材料可以选为与轴主体材料相比具有低密度和/或低成本。此外，可以为了改进加工来选择插入件材料。中空轴主体可以具有环形厚度和外径，所述环形厚度和所述外径被设计为满足应用的应力和应变要求。插入件材料(诸如轻质聚合物)然后装配到所述轴主体的中空中心内。所述插入件可以具有形成于该插入件中的任何必要的流体管道。本公开的一方面可以降低组合式轴的质量，并因此改进组合式轴的惯性特性。另一方面可以降低组合式轴的制造成本。根据本公开的一个方面，提供一种用于提供旋转或转矩传递的组合式轴。所述组合式轴包含长形的环形轴主体，该轴主体具有外表面并且限定中空腔。所述轴主体具有形成在该轴主体中的至少一个流体口。所述组合式轴还包含插入件，该插入件布置在所述轴主体的所述中空腔内。所述插入件具有与所述至少一个流体口对准的至少一个流体管道。所述插入件的材料密度小于所述轴主体。本公开的另一方面是包括长形的环形轴主体和中心插入件的组合式轴。所述环形轴主体具有:外表面；限定了中空腔的内表面；以及形成在所述内表面和所述外表面之间的至少一个流体口。所述中心插入件布置在所述轴主体的所述中空腔内。所述中心插入件包含:外表面；轴向流体管道，该轴向流体管道在所述插入件的第一端和第二端之间至少部分地延伸；以及至少一个径向流体管道，所述至少一个径向流体管道与所述轴向流体管道和所述外表面连通并且与所述至少一个流体口对准。销将所述轴主体联接至所述中心插入件，由此阻止所述中心插入件相对于所述轴主体旋转。另外，所述轴主体由第一材料制成，所述中心插入件由第二材料制成，并且所述第一材料的密度大于所述第二材料的密度。本公开的又一方面是一种用于传递转矩的行星齿轮总成。所述行星齿轮总成包含支撑至少一个行星齿轮的行星齿轮架。长形的环形轴主体将所述行星齿轮联接至所述行星齿轮架。所述轴主体包含:外表面；限定了中空腔的内表面；以及形成在所述内表面和所述外表面之间的至少一个流体口。中心插入件布置在所述轴主体的所述中空腔内。所述中心插入件包含:外表面；轴向流体管道，该轴向流体管道至少部分地在所述插入件的第一端和第二端之间延伸；以及至少一个径向流体管道，所述至少一个径向流体管道与所述轴向流体管道和所述外表面连通并且与所述至少一个流体口对准。另外，所述轴主体包括第一材料，所述插入件包括第二材料，并且所述第一材料的密度大于所述第二材料的密度。在考虑了对附图的详细描述后，将能更好地理解本文所公开的组合式轴总成的这些和其他方面以及优点。【附图说明】图1是根据本公开的包含组合式轴的示例性行星齿轮装置的立体图；图2是图1的行星齿轮装置的一些部件的分解图；图3是沿图1的线3-3截取的行星齿轮装置的剖视图；以及图4是沿图3的弧线4-4截取的行星齿轮装置的放大局部剖视图，示出了组合式轴装置。在下面的详细描述中，相同的参考数字用来指代各图中相同的零件。【具体实施方式】如上面同样论述的，在不同情形下，可能有用的是，提供合适的装置以从旋转动力源向机械总成中的其他部件传递动力。例如，可能有用的是，例如在行星齿轮总成中将由旋转轴提供的转矩传递至第二轴或齿轮。为了改进用于传递旋转动力的轴运行，可能有用的是，去除轴中心处的一部分材料。去除轴中心处的材料可以降低质量，并改进轴的惯性特性。然而，也可能有用的是，在轴内提供一个或多个管道，以为在运行中可能需要的流体(诸如冷却油和润滑液)提供路径。如果轴被挖空，就不能提供这些流体管道。因此，轴的设计者可能不得不在提供流体管道和使轴质量最小化之间进行选择。此外，提供管道所需的加工步骤对于某些轴主体材料来说可能是个挑战。例如，钢轴可能比密度更小或重量更轻的材料更难于加工。然而，可能需要更重的材料(诸如钢)来满足规格，诸如车轴额定总重，以使轴针对具体应用而正确运转。随着轴的等级、复杂度或其他规格发生变化，各种其他问题也可能产生。使用所公开的具有中心插入件的组合式轴可以解决这些问题以及其他问题。例如，对于旋转轴的设计(其中可能有用的是，既降低质量又提供用于使流体沿规定线路传送的管道)而言，可以提供组合式轴。组合式轴可以具有中空的环形轴主体以及同心地容纳在所述轴主体内的中心插入件。所述轴主体可以由第一材料(诸如钢)制成，所述中心插入件可以选自低密度的第二材料(诸如聚合物)。因为所述中心插入件可能比所述轴主体的密度低，所以根据本公开的组合式轴与由单一材料构成的同类实心轴相比可以提供轴的总重量的降低。此外，可以为了与为轴主体选择的材料相比而具有改进的加工性来选择中心插入件，例如，以降低制造成本。根据本公开的示例性组合式轴的一个方面是，组合式轴可以用在作业车的行星齿轮总成的情况下。在该情况下，组合式轴可以将行星齿轮支撑在行星齿轮架内。然而，任何车辆或其他机械系统可能从使用组合式轴来代替实心或中空轴中受益，并且行星齿轮总成可以不必使用根据本公开的组合式轴。另外，根据本公开的组合式轴可以被配置为任意合适形状和大小，以有效传递转矩或支撑旋转零件。例如，可能有用的是，具有的插入件的半径与组合式轴的总半径的比值比图示的实施例中示出的更大或更小。类似地，虽然插入件的长度在示例性附图中被示为约等于轴主体的长度，但是中心插入件的长度相对于组合式轴的总长度可以变化。另外，中心插入件的横截面可以不同于轴主体的横截面，合适的中心插入件横截面包括但不限于圆形、正方形、三角形、六边形、多角星以及其他正多边形。也可以利用多重组合式轴或多层组合式轴。例如，两个或更多个中心插入件可以安装在单个轴主体内。例如，三个同心层可以组成组合式轴，其中每个层均选自不同材料。三层组合式轴的一个实施方式可以包括钢轴主体、位于钢轴主体内的第一环形聚合物插入件、以及位于第一聚合物插入件内的第二圆柱形聚合物或钢插入件。还可能的是，多个中心插入件可以例如作为平行的圆柱形插入件被布置在当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合式轴，该组合式轴包括：长形的环形轴主体，该轴主体具有外表面并且限定中空腔，所述轴主体具有形成在该轴主体中的至少一个流体口；以及插入件，该插入件布置在所述中空腔内并具有与所述至少一个流体口对准的至少一个流体管道；其中，所述轴主体具有第一密度，并且所述插入件具有比所述第一密度小的第二密度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：K·K·麦克金森，A·S·司米莫，G·R·拉乌，
申请(专利权)人：迪尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US