两件式车轴和车轴组件的制作方法

本公开涉及车轴，例如，两件式车轴。

背景技术：

轮式车辆通常包括至少一个车轴。一般而言，车轴将驱动扭矩传递至车轮。在一些系统中，如半浮式系统，车轴还可支撑车辆的重量。在其他系统中，如全浮式系统，车轴可基本上仅将扭矩传递至车轮，但不支撑车辆的任何车辆负载。对于汽车或轻型、中型或重型卡车，车轴设计可有所变化。然而，一般而言，车轴一端可具有凸缘。带凸缘端部可通过锻造成型，例如，镦锻，其中，压缩或镦锻工件的端部以增加端部的直径。凸缘直径与车轴直径的比率可对应于镦锻的量或程度，其中更高的比率表示更大程度的镦锻。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种两件式车轴，该两件式车轴除了能够减少横向晶粒流动，还可节省成本。

根据本实用新型的一个方面，提供一种两件式车轴，该两件式车轴包括：外环，外环包括外部和内部，内部凹陷在外部中并且具有限定在内部中的第一通道；车轴，车轴包括杆和带凸缘端部，带凸缘端部具有限定在带凸缘端部中的第二通道并且与外环形成压入配合；以及紧固件，紧固件在第一通道和第二通道内延伸。

根据本实用新型的一个实施例，内部具有限定在内部中被构造成接触带凸缘端部的接触表面，并且壁从接触表面延伸至外部的外表面。

根据本实用新型的一个实施例，带凸缘端部包括与壁形成压入配合的外周界。

根据本实用新型的一个实施例，壁垂直于接触表面和外部的外表面。

根据本实用新型的一个实施例，紧固件为压入配合紧固件。

根据本实用新型的一个实施例，紧固件为螺钉或螺栓。

根据本实用新型的一个实施例，第一通道和第二通道中的至少一个为盲孔。

根据本实用新型的一个实施例，内部包括限定在内部中与第一通道分离的多个孔口，并且带凸缘端部包括限定在带凸缘端部中与第二通道分离的多个孔口。

根据本实用新型的一个实施例，内部具有限定在内部中的多个通道，并且带凸缘端部具有限定在带凸缘端部中的多个通道，并且两件式车轴包括多个紧固件，每个紧固件在内部中的通道和带凸缘端部中的通道内延伸。

根据本实用新型的另一方面，提供一种两件式车轴，该两件式车轴包括：外环，外环包括外部和内部，内部凹陷在外部中并且具有限定在内部中的多个开口；车轴，车轴包括杆和带凸缘端部，带凸缘端部具有限定在带凸缘端部中的多个孔口并且接触内部；以及多个紧固件，每个紧固件在开口和孔口内延伸。

根据本实用新型的一个实施例，开口和孔口为通孔，并且多个紧固件中的每一个完全延伸穿过开口和孔口。

根据本实用新型的一个实施例，多个紧固件中的至少一个包括螺纹部分，并且螺纹部分不与开口或孔口接合。

根据本实用新型的一个实施例，螺纹部分与轮毂接合。

根据本实用新型的一个实施例，外环的外部包括限定在外部中的多个开口。

根据本实用新型的一个实施例，两件式车轴进一步包括延伸穿过外部中的多个开口的多个车轮安装螺柱。

根据本实用新型的一个实施例，内部进一步包括限定在内部中与多个开口分离的第一通道；带凸缘端部包括限定在带凸缘端部中与多个孔口分离的第二通道；并且紧固件在第一通道和第二通道内延伸。

根据本实用新型的一个实施例，带凸缘端部包括外周界，外周界与在外环的内部和外部之间延伸的壁形成压入配合。

根据本实用新型的另一方面，提供一种车轴组件，该车轴组件包括：两件式车轴，包括：外环，外环包括外部和内部，内部凹陷在外部中并且具有限定在内部中的一个或多个开口；以及车轴，车轴包括带凸缘端部，带凸缘端部具有限定在带凸缘端部中的一个或多个孔口；轮毂；以及一个或多个紧固件，每个紧固件延伸穿过开口和孔口并且固定至轮毂。

根据本实用新型的一个实施例，车轴组件为全浮式车轴组件。

根据本实用新型的一个实施例，内部进一步包括限定在内部中与一个或多个开口分离的第一通道；带凸缘端部包括限定在带凸缘端部中与一个或多个孔口分离的第二通道；并且紧固件在第一通道和第二通道内延伸。

在至少一个实施例中，提供两件式车轴。两件式车轴可包括外环，外环包括外部和内部，内部凹陷在外部中并且具有限定在内部中的第一通道。车轴包括杆和带凸缘端部，带凸缘端部具有限定在带凸缘端部中的第二通道并且可与外环形成压入配合。紧固件可在第一通道和第二通道内延伸。

内部可具有限定在内部中并且被构造为接触带凸缘端部的接触表面，壁可从接触表面延伸至外部的外表面。带凸缘端部可包括与壁形成压入配合的外周界。在一个实施例中，壁垂直于接触表面和外部的外表面。紧固件可为压入配合紧固件、螺钉或螺栓。在一个实施例中，第一通道和第二通道中的至少一个为盲孔。

内部可包括限定在内部中与第一通道分离的多个孔口，并且带凸缘端部包括限定在带凸缘端部中与第二通道分离的多个孔口。内部可具有限定在内部中的多个通道，并且带凸缘端部可具有限定在带凸缘端部中的多个通道，并且两件式车轴可包括多个紧固件，每个紧固件在内部中的通道和带凸缘端部中的通道内延伸。

在至少一个实施例中，提供一种两件式车轴。该两件式车轴可包括外环，外环包括外部和内部，内部凹陷在外部中并且具有限定在内部中的多个开口。两件式车轴可进一步包括车轴，车轴包括杆和带凸缘端部，带凸缘端部具有限定在带凸缘端部中的多个孔口并且接触内部。还具有多个紧固件，每个紧固件在开口和孔口内延伸。

在一个实施例中，开口和孔口为通孔，并且多个紧固件中的每一个完全延伸穿过开口和孔口。多个紧固件中的至少一个可包括螺纹部分，并且螺纹部分可不与开口或孔口接合。在一个实施例中，螺纹部分与与轮毂接合。外环的外部可包括多个限定在外部中的开口。多个车轮安装螺柱可延伸穿过外部中的多个开口。在一个实施例中，内部进一步包括限定在内部中与多个开口分离的第一通道，带凸缘端部包括限定在带凸缘端部中与多个孔口分离的第二通道，并且紧固件在第一通道和第二通道内延伸。带凸缘端部可包括与在外环的内部和外部之间延伸的壁形成压入配合的外周界。

在至少一个实施例中，提供一种车轴组件。该组件可包括两件式车轴，该两件式车轴包括：外环，外环具有外部和内部，内部凹陷在外部中且具有限定在内部中的一个或多个开口；以及车轴，车轴包括带凸缘端部，带凸缘端部具有限定在带凸缘端部中的一个或多个孔口。该组件还可包括轮毂和一个或多个紧固件，每个紧固件延伸穿过开口和孔口并且固定至轮毂。

车轴组件可为全浮式或半浮式车轴组件。在一个实施例中，内部进一步包括限定在内部中与一个或多个开口分离的第一通道，带凸缘端部包括限定在带凸缘端部中与一个或多个孔口分离的第二通道，并且紧固件在第一通道和第二通道内延伸。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型的两件式车轴除了能够减少横向晶粒流动，还可节省成本。

附图说明

图1为根据实施例的两件式车轴的分解视图；

图2为图1的组装的两件式车轴的透视图；

图3为根据实施例的两件式车轴的截面图，其示出了带凸缘端部和外环中的孔口；

图4为根据实施例的两件式车轴的另一截面图，其示出了带凸缘端部和外环中的一组不同的孔口，其中紧固件插入孔口中；

图5是根据实施例的包括两件式车轴的车轴组件的透视图，两件式车轴经由延伸穿过带凸缘端部和外环中的孔口的紧固件连接至轮毂；以及

图6是根据实施例的包括两件式车轴的车轴组件的局部剖视图，两件式车轴经由延伸穿过带凸缘端部和外环中的孔口的紧固件连接至轮毂。

具体实施方式

根据要求，本文公开了本实用新型的具体实施例，但是，应当理解，本公开的实施例仅是示例且可以各种及替换的形式体现。附图不一定按照比率绘制，一些特征可能被夸大或最小化以显示特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能性细节不应理解为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员如何以不同方式实施本公开的代表性基础。

如在背景技术中描述，车轴可被锻造为在一端形成凸缘。例如，凸缘可通过镦锻成型，其中，冲头与冲模协作向车轴的一端施加轴向力。预期凸缘直径越大，要求末端越大。一般而言，对于给定的镦锻工艺，最终锻造的凸缘体积和原始杆或轴直径的最大比率会有限制。当比率超过此限制时，可能产生某些问题。一个问题可能为横向锻造晶粒流动。金属锻造的晶粒流动为此部件中的金属晶粒的方向定向。晶粒流动或定向并不影响所有的机械属性。例如，合金的强度和/或硬度并不太受晶粒流动影响。然而，一些与阻碍裂纹传播有关的属性可受到影响，这取决于晶粒流动和裂纹传播的方向。如疲劳强度、碰撞韧性和延展性等属性可受晶粒流动的影响。若裂纹传播方向和晶粒流动适当对齐的话，这些属性可加以改良。例如，当最大主应力(如，垂直于潜在裂纹)与晶粒流动方向对齐，则减少了裂纹传播的倾向。

一般而言，车轴的晶粒流动平行于或近似平行于轴的纵轴线。然而，在镦锻工艺期间，其中，可压缩或镦锻一端以形成凸缘，晶粒流动可在凸缘和邻近凸缘的杆中变化或更改。凸缘自身中的晶粒流动可为横向的或垂直于杆的纵轴线。若横向晶粒流动在轴的凸缘区域，在该区域中，相对于杆区域，由于扭矩而剪应力较低，这通常不成问题。但是，如果靠近或邻近凸缘的杆的端部产生横向晶粒流动，则碰撞强度和/或疲劳强度可折衷，因为晶粒流动可定向从而使得裂纹传播不受阻碍。

参照图1至图4，公开了两件式车轴10，其可减少横向晶粒流动，因此提高诸如疲劳和/或碰撞强度等属性。两件式车轴10可包括车轴12，车轴12包括杆14和带凸缘端部16。可使用任何合适的方法，如镦锻，形成带凸缘端部16。附接或固定到带凸缘端部16上的可为外环18。因此，两件式车轴可由两个单独件—车轴12和外环18形成。如在本文中所使用，“两件式”可定义为非永久附接，从而使得两件(车轴12和外环18)可被拆卸，而无需切割、断裂或其他物理改变其中一件。例如，“两件式”将不包括车轴12和焊接到一起的外环。

通过将外环18附接到相对较小的带凸缘端部16，较大凸缘20可在车轴12的一端成型。然而，由于要求形成带凸缘端部16的直径所需要的末端的量相对小于镦锻凸缘20的直径，因此在靠近或邻近带凸缘端部16的杆14中形成横向晶粒流动的风险有所降低。因此，在不增加减小的疲劳和/或碰撞强度的可能性的情况下，可形成大凸缘直径。

带凸缘端部16可具有圆形端部轮廓。带凸缘端部16可具有一个或多个(如，多个)形成其中的开口或孔口22。孔口22可围绕带凸缘端部16径向间隔开，例如，围绕带凸缘端部16的外周界，如图所示。孔口22可均匀间隔开。在一个实施例中，可有2个、3个、4个、5个、6个或更多孔口22。孔口22可为通孔，从而使得其延伸穿过带凸缘端部16的整个厚度。带凸缘端部16可包括内环24，其返回朝向杆14延伸并围绕杆14。孔口22可位于内环24内。内环24可具有外周界26，其形状可为圆形。内环24的形状可为环形且包括位于其中的开口28，杆14延伸穿过开口28。

外环18可包括外部30和内部32。外部和内部均可为环形或类环形。内部32可具有限定在其中的中央开口34，中央开口34可为圆形且可设定大小以允许外环18在杆14上方通过。内部32可凹陷或埋入外部30中。外部30可包括外表面36，内部32可包括外表面38，其可为被构造成接触带凸缘端部16的内环24的接触表面40。外表面36和接触表面40可平行且间隔开。壁42可在外表面36和接触表面40之间延伸，且可垂直于这两者。

内部32可被凹陷或埋入任意合适量。在一个实施例中，内部可凹陷到外部30中0.5到10mm或任何子范围，例如1到5mm，2到4mm或约3mm(例如，±0.5mm)。因此，壁42的高度可与凹陷距离一样。除了有利于与带凸缘端部16压入/干涉配合(下面将更加详细加以描述)，当附接或连接两件式车轴10的两件时，凹陷的内部32可提供定位和/或定中心功能。这可确保车轴12和外环18共轴和/或内环24和外环18同心。

外环18的外部30可包括一个或多个(如，多个)孔口44。孔口44可围绕外部30的圆周间隔开。孔口44可均匀间隔开。在一个实施例中，可有2个、3个、4个、5个、6个或更多孔口44。孔口44可为通孔，从而使得其延伸穿过外部30的整个厚度。内部32可包括一个或多个(如，多个)孔口46。孔口46可围绕内部32的圆周间隔开。孔口46可均匀间隔开。在一个实施例中，可有2个、3个、4个、5个、5个或更多孔口46。孔口46可为通孔，从而使得其延伸穿过内部32的整个厚度。

在一个实施例中，带凸缘端部16中的孔口22和外环18的内部32中的孔口46可被构造为对齐和共轴。可有同等数量的孔口22和孔口46，其也可具有相同或相似的直径。因此，每一对孔口22和46可被构造为接收其间的紧固件。例如，若有六个孔口22和六个孔口46，如图1所示，那么可插入六个紧固件，每一紧固件穿过一个孔口22和一个孔口46。

内部32可包括一个或多个(如，多个)与孔口46分离的通道48。通道48可围绕内部32的圆周间隔开。通道48可均匀间隔开。在一个实施例中，可有2个、3个、4个、5个、6个或更多通道48。通道48可为通孔，使得其延伸穿过内部32的全部厚度，或其为盲孔，从而使得其只延伸穿过内部32的部分厚度。若通道48为盲孔，其可延伸穿过内部32的接触表面40。在一个实施例中，通道48可在孔口46之间间隔开。在另一个实施例中，通道48可更靠近内部32的外周界而不是内周界设置(如，如图1所示)。

参照图4，带凸缘端部16可包括一个或多个(如，多个)与开口22分离的通道50。通道50可围绕内环24的圆周间隔开。通道50可均匀间隔开。在一个实施例中，可有2个、3个、4个、5个、6个或更多通道50。通道50可为通孔，使得其延伸穿过内环24的全部厚度，或其为盲孔，从而使得其只能延伸穿过内环24的部分厚度。若通道50为盲孔，其可延伸穿过内环24的后表面52。后表面52可为被构造为面向内部32的接触表面40的表面。在一个实施例中，通道50可在孔口22之间间隔开。在另一个实施例中，通道50可更靠近内环24的外周界而不是内周界设置(如，如图4所示)。

在一个实施例中，内部32中的通道48和带凸缘端部16的内环24中的通道50可被构造为对齐和共轴。可有同等数量的通道48和通道50，其也可具有相同或相似的直径。因此，每一对通道48和50可被构造为接收紧固件。例如，若有如图1和图4所示的两个通道48和两个通道50，那么可插入两个紧固件，每一紧固件在一个通道48和一个通道50内延伸。术语紧固件可包括任何机械领域已知的机械紧固件，例如，螺钉、螺栓、销钉、铆钉或其他。

在图4中，示出了两个紧固件54，每一紧固件在一对通道48和50中。图示的紧固件54为销钉，其被构造为建立压入或干涉配合以接合、连接或固定带凸缘端部16和外环18。销钉的直径可与通道48和50的相等或略大于通道48和50的直径，以在销钉插入通道时建立干涉配合。在图4中，图示的内环24中的通道50为盲孔，并且示出的外环18的内部32中的通道48为通孔。因此，紧固件54可从内部32的内表面56插入通过通道48。销钉可部分在通道48和50中延伸，因此形成压入或干涉配合以接合或固定带凸缘端部16和外环18。可使用任何合适类型或形状的销钉。例如，销钉可为金属，如铁、钢、铝、钛，它们的合金或其他合适的金属。销钉可为圆柱形、实心、空心或有槽的。销钉还可为可提供扭转阻力的螺旋、弹簧或线圈。

尽管图示的紧固件54为销钉，但是其他紧固件类型可用来接合或固定带凸缘端部16和外环18。例如，紧固件53可为螺纹螺钉或螺栓。为了固定两个部件，通道48和50的其中一个或两个可至少部分带螺纹。在图4所示的示例中，盲通道50可至少部分带螺纹，从而使得螺钉或螺栓可从内部32的内表面56插入，销钉亦然。然后螺钉或螺栓可螺纹旋入内环24中的通道50的螺纹部分中。然而，也可使用其他配置。例如，通道48可为盲孔，通道48可为通孔，且紧固件54可从内环24的前表面58进入。在此实施例中，通道48可至少部分带螺纹。在另一个实施例中，通道48和50均可为通孔，两者或其中一个至少部分带螺纹。然后从任一侧螺纹旋入螺钉或螺栓。或者，可通过通孔一端插入铆钉或在另一端镦锻或变形。在另一个实施例中，通道48和50可为盲孔，可在一个通道中插入销钉然后压入另一通道中。

除了将带凸缘端部16接合或固定到外环18上的紧固件54，在带凸缘端部16的内环24和外环18的内部32之间还存在压入或干涉配合。例如，内环24的外周界26可设定大小并且被构造为与外环18的壁42和/或外环18的内部32的接触表面40形成压入或干涉配合。此压入或干涉配合的示例在图3和图4中示出。因此，带凸缘端部16和外环18可以一种或多种方法彼此接合或固定。紧固件54可接合/固定两个零件，例如，通过螺纹螺钉/螺栓，压入配合销钉或铆钉。此外或替代紧固件54，压入/干涉配合可在带凸缘端部16的内环24和外环18的内部32之间形成。接合或固定带凸缘端部16和外环18的这些机构可为这两零件之间唯一的连接方式，或可有其他的连接机构。

在至少一个实施例中，带凸缘端部16和外环18还可或替代地使用紧固件60加以接合或固定。紧固件60可被构造为延伸穿过带凸缘端部16中(如，内环24中)的孔口22，且通过外环18中(如，内部32中)的孔口46。如上所述，带凸缘端部16中的孔口22和外环18的内部32中的孔口46可被构造为对齐和共轴。因此，每一紧固件60可延伸穿过一对孔口22和孔口46。

在一个实施例中，紧固件60除了接合或固定带凸缘端部16和外环18，还可用作其他功能。例如，紧固件60可为车轴安装螺栓。车轴安装螺栓可将车轴12固定到轮毂62上，如图5和图6所示。轮毂62可包括通道64，其可至少部分带螺纹以联接紧固件60的螺纹部分。通道64可被构造为与带凸缘端部16中的孔口22和外环18的内部32中的孔口46对齐和共轴。还可有与孔口22和/或孔口46相同数量的通道64。因此，每一紧固件60可延伸穿过孔口22和孔口46且至少部分进入轮毂62中的通道64中。

紧固件60可具有接合通道64的螺纹部分的螺纹部分。因此，孔口22和46可不带螺纹，且带凸缘端部16和外环18可通过联接到通道64的螺纹部分的紧固件60的夹紧力在轴向(例如，平行于孔口或通道的方向)上保持到一起。例如，夹紧力可通过紧固件60的一端上的头部和另一端上的接合的螺纹部分提供。然而，孔口22和孔口46两者或其中一个可至少部分带螺纹，从而使得紧固件60还可直接接合它们。紧固件60还可通过延伸穿过孔口22和46防止带凸缘端部16和外环18之间的相对旋转。虽然如图所示的紧固件60为接合轮毂62的车轴安装螺栓，但是紧固件60可接合其他部件(除了或替代轮毂)。例如，紧固件60可接合车轮转子(如，经由毂中的间隙孔)。在此示例中，车轮转子可在毂的内侧。

在一个实施例中，外环18的外部30中的孔口44可被构造为接收紧固件66。紧固件66可为车轮安装螺柱，其可被构造为接合车辆的车轮。紧固件66可包括螺纹部分，其可被构造为与带耳螺帽或车轮螺母(未示出)接合以将车轮固定到两件式车轴10上。虽然如图所示的紧固件66为车轮安装螺柱，但是紧固件66除了或替代接合带耳螺帽或车轮螺母还可接合其他部件。

如图5所示，紧固件60可接合轮毂62。在轮毂62的与凸缘20的相对侧(由带凸缘端部16和外环18形成)可为制动器转子68。轮毂62可包括被构造为接收紧固件的通道70，其中紧固件延伸穿过制动器转子68并接合通道70(如，通过通道70中的螺纹连接件)。在车轴组件中可包括的如图所示的其他部件可为轴管72、震动支架74、板簧支座76、振动保险杠支架78和承载管耳轴80。然而，本领域技术人员将理解，某些部件可省略、改变或替换为其他部件。

所公开的两件式车轴10可使用在任何类型的轴系统中，例如全浮式轴系统或半浮式轴系统。两件式车轴10在图5和图6中示出为全浮式轴系统的一部分，然而，基于所公开内容，本领域技术人员能够将两件式车轴10适用于和合并到其他系统上。两件式车轴10可使用在任何类型的轮式车辆中，如汽车、货车、拖车或卡车。例如，若适用在卡车中，此卡车可为轻型卡车、中型卡车或重型卡车。所公开的两件式车轴10可用作前部和/或后部车轴，这取决于车辆。所公开的两件式车轴10还可使用在双轮和/或双轴系统中。

两件式车轴10的车轴12和外环18可由同样的材料或金属，如钢或铁(如球墨铸铁)成型。然而，两件并不一定要用同样的材料或合金成型。在一个实施例中，外环18可由具有比车轴12更低强度(如，屈服强度或抗拉强度)的材料或合金成型。外环18在运行期间的压力(如，剪应力)可比车轴12小，且因此无需一样坚固。因此，外环18可由没那么坚固、未被热处理，或不能热处理的材料或合金制成，但这可更加经济、易于成型或具有其他可优于车轴12的材料/合金的属性。例如，外环18可由球墨铸铁成型和/或可被铸造。铸造通常比锻造经济，因此，除了减少横向晶粒流动，两件式车轴可导致节省成本。

车轴12(如，杆14和带凸缘端部16)可使用任何合适工艺成型。在一个实施例中，车轴可通过镦锻，如传统机械镦锻或电镦成型。然而，还可使用其他类型的锻造或其他成型工艺。外环18还可由任何合适工艺成型。虽然外环18可被锻造，但在至少一个实施例中，其可通过非锻造工艺成型。因为外环18是与车轴12分开的件，其可使用更加节能或经济或更高效的工艺成型。例如，外环18可由铸造、冲压、机加工(如，切割、铣削等)或其他成型工艺成型。

尽管上面描述了示例实施例，这些实施例并不意图描述本实用新型的所有可能形式。相反，在说明书中所用的措词是用于说明而不是用于限制，且应理解，在不脱离本实用新型的精神和范围情况下，可以进行多种改变。此外，多个执行实施例的特征可加以组合以形成本公开进一步的实施例。