CN103260900A - 用于车辆轴的头部板 - Google Patents

Abstract

一种车辆轴，设有主体，该主体由槽道和底板的组合限定，该槽道具有倒U形构造。主体的端部向上弯曲，以限定一对鹅颈部分。轴头部段（300）形成在轴的端部处，并且由端部延伸部和匣盖延伸部封闭，这些端部延伸部从槽道的前壁和后壁延伸，该匣盖延伸部从槽道的顶壁延伸。头部板（302）插入在匣盖（136）与端部延伸部（134）的顶部边缘之间的空间内，该头部板具有圆化后边缘（310）和/或槽窝。

Description

用于车辆轴的头部板

相关申请

本申请要求在2010年12月14日提交的美国临时专利申请No.61/422,948的利益和优先权，该美国临时专利申请的内容以参引方式结合于此。

技术领域

总体而言，本主题涉及用于车辆的轴，更具体地说，本主题涉及头部板，这些头部板结合到用于车辆的轴中。

背景技术

用于车辆的典型转向轴组件包括锻制的工字梁轴、和一对转向关节，这对转向关节通过转向销可枢轴转动地连结到轴的相对端部上。尽管它们总体而言是坚固并且可靠的，但这样的锻制工字梁轴在它们的形状方面受到限制，比较沉重，并且要求比较大量的加工。所有这些都体现为制造和有效负载成本的增加。

鉴于以上描述，已经研发出拼合轴。这样的轴典型地由一些钢板制成，这些钢板先被切割，然后焊接在一起。总体而言，拼合轴的重量小于锻制工字梁轴的重量。对于至少一种已知用途，供重型卡车使用的锻制工字梁轴重达约一百九十五磅，而等效的典型拼合轴重量为约一百二十五磅。在商用车辆（这些商用车辆包括重型卡车商用车辆）的情况下，这种重量减轻体现为有效负载容量的显著增加。

拼合轴的另一个优点是，使用的材料（例如钢）可被分散以使其能够更有效地分布。这可以有助于使拼合轴更为轻盈，并且甚至可使它对于弯曲和扭曲应力而言都更为坚挺。除所有这些之外，拼合轴所需的加工量典型地小于锻制工字梁轴所需的加工量。相应地，它们的制造更为容易并且更为便宜。

已知型拼合轴的一个例子在美国专利No.5,810,377中示出和述及，该专利由此通过参考包括在这里。其中公开的拼合轴是优于当时的现有技术的明显改进，并且它对于大多数目的而言仍然是有用的。然而，现在已经认识到它还有若干不足。总体而言，这种拼合轴尚未最优化地利用材料，导致成本增大和材料浪费。

这种缺点导致了进一步改进设计的研发。例如，在美国专利No.6,609,764中示出和述及的拼合轴消除了上述各种不足中的多种不足，该专利由此通过参考包括在这里。具体地说，在美国专利No.6,609,764中描述的轴采用的主体由矩形坯料形成，使得浪费的坯料仅仅是少量的。

尽管在美国专利No.6,609,764中所述的轴成功地减少了材料浪费量，但它并非没有其自己的缺点。例如，轴的主体比较短，因而需要对多种很沉重的元件加以连结，如对一对顶部转向销板和鹅颈式零件加以连结。另外，元件的多样性会增大制造成本和复杂性。例如，其所描述的一种制造过程采用三遍焊接，以将各个元件彼此固定。

图1示出另一种已知型拼合车辆轴A的一部分。轴A包括平直主体B（该平直主体B具有U或C形横截面）、和固定到其上的连续底板P。相分离的鹅颈G（仅示出了它们中的一个）焊接到主体B的端部上，并且焊接到底板P上。鹅颈G是铸造元件，这些铸造元件具有叉形部分F，该叉形部分F提供另外的位置，通过该另外的位置将鹅颈G焊接到主体B上。除它们已经沉重的成分之外，铸造鹅颈G在主体B的端部处产生比较突然的过渡，这通过要求将鹅颈G、和主体B的一部分固定到底板P上的三遍焊接，并且使在鹅颈G下方的材料M变得多余和明显浪费，而进一步增大了轴A的重量。

图2示出又一种拼合车辆轴A′的一部分。这种轴A′在于2008年3月12日提交的美国专利申请No.12/046,722中述及，该专利申请的全部公开内容以参引方式结合于此。轴A′包括主体B′（该主体B′具有U或C形横截面）、和固定到其上的连续底板P′。主体B′包括比较细长的鹅颈部分G′，并且延伸到轴A′的头部。所示的转向销夹具K具有大体圆柱形形状。转向销夹具K固定到鹅颈部分G′上，由此使转向销夹具的尺寸最小化。这种轴A′具有简单圆柱形加工头部的优点，该简单圆柱形加工头部对于锥形转向销用途可以容易地制造成实心的。虽然如此，但轴A′（并且特别是轴A′的转向销夹具）可能不像对于一些用途所需的那样坚固。

希望的是，将上述缺陷、或可选择地这里未说明的但与现有拼合轴相关的缺陷中的一个或更多个克服。

发明内容

本主题涉及几个方面，这几个方面可以在下面描述和要求保护的装置和系统中分别地或一同地实施。这些方面可以单独地或与这里描述的主题的其它方面组合地采用，并且对这些方面的一同描述并非用以排除对这些方面的分别使用、或对这样的方面分别地或按不同组合地要求保护，如在所附的权利要求书中叙述的那样。

在一个方面，提供一种头部板，该头部板用来结合到车辆轴的头部段中。头部板包括顶部表面和底部表面和侧壁，该侧壁在顶部表面和底部表面之间延伸。侧壁的后边缘构造成将被连接到头部段上、并且从顶部表面到底部表面是圆化的。

在另一个方面，提供一种头部板，该头部板用来结合到车辆轴的头部段中。头部板包括顶部表面和底部表面和侧壁，该侧壁在顶部表面和底部表面之间延伸。槽窝限定在底部表面中，并且构造成将被至少部分地接纳在头部段内。

附图说明

在如下详细描述中，将对附图的如下视图频繁地进行参考，在附图中，类似的附图标记指类似的元件，并且在附图中：

图1是一种现有技术车辆轴的一部分的立体图；

图2是另一种现有技术车辆轴的一部分的立体图；

图3是可以与根据本公开的头部板组合使用的一种类型的现有技术车辆轴的立体图；

图4是在图3中所示的车辆轴的一部分的立体图；

图5是在图3中所示的、沿其线5-5取得的车辆轴的横截面图的一部分；

图6A是用来形成槽道结构的材料的平面图，该槽道结构用来制造在图3中所示的车辆轴；

图6B是在图6A中所示的材料经历初始处理之后的视图；

图6C是在图6B中所示的材料经历进一步处理之后的视图；

图6D是在图6C中所示的材料经历进一步处理之后的视图；

图7是槽道结构的一部分的立体图，该槽道结构用在图3中所示的车辆轴中；

图8是底板结构的边缘视图，该底板结构用在图3和9中所示的车辆轴中；

图9是可以与根据本公开的头部板组合使用的另一种类型的现有技术车辆轴的立体图；

图10是在图9中所示的车辆轴的一部分的立体图；

图11是在图9中所示的、沿其线11-11取得的车辆轴的横截面图的一部分；

图12A是用来形成槽道结构的材料的平面图，该槽道结构用来制造在图9中所示的车辆轴；

图12B是在图12A中所示的材料经历初始处理之后的视图；

图12C是在图12B中所示的材料经历进一步处理之后的视图；

图12D是在图12C中所示的材料经历进一步处理之后的视图；

图13是槽道结构的一部分的立体图，该槽道结构用在图9中所示的车辆轴中；

图14是现有技术车辆轴头部板的立体图；

图15是车辆轴的一部分的立体图，该车辆轴使用在图14中所示的头部板；

图16是图13的轴头部部分的立体图；

图17是图16的轴头部部分的立体图，该轴头部部分使用在图14中所示的头部板；

图18是在图17中所示的轴头部部分和头部板的视图；

图19是在图17中所示的轴头部部分和头部板的俯视平面图；

图20是根据本公开的一个方面的轴头部部分的立体图；

图21是图20的轴头部部分的立体图，该轴头部部分使用根据本公开的一个方面的头部板；

图22是在图21中所示的轴头部部分和头部板的视图；

图23是在图21中所示的轴头部部分和头部板的俯视平面图；

图24是在图21中所示的轴头部部分和头部板的后视立体图；

图25和26是在图21中所示的轴头部部分和头部板的仰视立体图；

图27是在图21中所示的轴头部部分和头部板的仰视平面图；

图28是在图21中所示的轴头部部分和头部板的横截面立体图；

图29是在图17中所示的轴头部部分和头部板的横截面立体图；

图30是在图21中所示的车辆轴头部板的仰视立体图；而

图31是图14的车辆轴头部板的仰视立体图。

具体实施方式

这里公开的实施例的目的是提供本主题的所需描述。这些实施例仅仅是例示性的。这里公开的具体细节不应解释成对于所附的权利要求书中定义的主题的限制，除非这样的细节在权利要求书中特意叙述。

图3示出的拼合车辆轴以数字10总体地指代。轴10包括槽道12和底板14，该槽道12和底板14一起形成主体15。轴10在其每个端部处也具有第一和第二端部（头部）段18、25。头部板16定位在轴10的每个头部段18、25处。槽道12、底板14及头部板16沿它们的相应相交点和线，例如通过焊接操作，而固定在一起。槽道12、底板14及头部板16可以由各种适当材料制成，如由高强度低合金（“HSLA”）钢制成。

主体15具有第一鹅颈段20、中间段22以及第二鹅颈段24。图4示出轴10的第一头部段18、主体15的第一鹅颈段20以及中间段22的部分。

参照图5，槽道12在其与主体15的中间段22和第一鹅颈段和第二鹅颈段20、24相关联的那些部分处具有倒U形竖向横截面。如所示的那样，槽道12包括前壁26、顶壁28及后壁30。前壁和后壁26、30包括轴座螺栓孔31，以容许安装用于悬挂元件的轴座（见图3和4）。可以注意到的是，图5没有示出底板14。

这里使用的术语“U形”是广义地使用的，并且不限于槽道12的所示构造（该槽道12具有一对向下延伸的前壁和后壁26、30，这对向下延伸的前壁和后壁26、30大致垂直于顶壁28）。在该术语的范围内的其它构造可以包括例如向下延伸的壁或支腿，这些向下延伸的壁或支腿相对于顶壁倾斜或弯曲，以形成大致C形横截面。

图6A-6D示出用来形成槽道12的四个渐进步骤。图6A示出第一步骤，其中，扁材32从矩形材料坯料切割出或以其它方式取下。如所示的那样，扁材32包括前壁26、顶壁28及后壁30。轴座螺栓孔31可以形成在扁材32的前壁和后壁26、30中。将扁材32成形，以包括接片状端部延伸部34，这些接片状端部延伸部34从前壁和后壁26、30中的每一个壁的每个端部延伸。端部延伸部34可以沿弯曲线36向上弯曲到图6B的构造。

扁材32优选地制造成矩形材料坯料，如描述的那样。这消除了当槽道12弯曲和形成为与底板14匹配时修整槽道12的底部边缘的需要。激光或机加工在弯曲之后的这个轮廓会需要高成本的设备，并且花费显著的时间。

图6C示出用来形成槽道12的第三步骤，其中，在图6B中示出的扁材32沿其中示出的弯曲线38弯曲。与扁材32的这种弯曲相一致地，槽道12的每个端部由其近侧端部延伸部34封闭，即由用于前壁26的近侧端部延伸部和用于后壁30的近侧端部延伸部封闭。

图6D示出用来形成槽道12的第四步骤，其中，槽道还在其端部部分处向上弯曲，从而它当从前部或后部观看时，呈现倒转的海鸥翼型形状。在这个步骤中，形成槽道12，以限定其与主体15的向上和向外延伸鹅颈段20、24和轴10的初级向外延伸头部段18、25相关联的部分（也见图3和4）。与主体15的鹅颈段20、24相关联的槽道12的部分大体上彼此相同，并且由与主体的大致平直的中间段22相关联的槽道的一部分分隔开（也见图3和4）。

用来形成槽道12的这个第四步骤可以由多种“梁-弯曲”技术或轧制技术、或其它成形方法完成。可以使用的方法包括：（1）在与最终形状轮廓相符的阳模具/阴模具中模制；（2）使用具有侧部垫块的压弯机，以禁止侧壁变形；（3）流体单元（袋）压机；（4）轧制成形；（5）拉伸成形；及（6）液压成形。

在用来形成如在图6D中所示出的槽道12的一种例示性方法中，将槽道12放置在多件式心轴上，从而将心轴插入到槽道12的敞开端部（底部）中。心轴包括三件，两件是比较短的端部件（同与主体15的鹅颈段20、24相关联的槽道12的部分相对应），而第三件是较长的中心件（同与主体的中间段22相关联的槽道部分相对应）。各个心轴件端对端地布置，并且总体上防止槽道12在成形过程期间向内变形。

端部心轴件的每个外部端部由静止支架支承，使其每个内部端部由关联弹性支架支承。弹性支架也支撑中心心轴件的端部。弹性支架可以以不同方式设置，如可变形缓冲垫或液压/气缸等。弹性支架允许端部心轴件的枢轴转动（即，端部心轴件的内部端部相对于其外部端部的向下相对运动）。枢轴机构与每个端部心轴件相关联，以进一步促进这样的枢轴转动作用。枢轴转动作用允许端部心轴件在成形过程期间，总体上顺应与主体15的鹅颈段20、24相关联的槽道12的部分的形状。

成形模具或弧形模具设置在槽道12、心轴件以及支架上方。成形模具具有倒U形横截面，该倒U形横截面限定用来接纳槽道12的槽道。这个槽道的侧部由侧部垫块限定，这些侧部垫块总体上顺应槽道12的向下延伸的前壁和后壁26、30，并且防止壁在过程期间在弯曲实现区中向外弓，由此沿槽道12保持大致均匀的宽度。将这个槽道的顶部部分通过冲头压制成与槽道12的顶壁28相接触，并且像槽道12的最终曲率那样成形。由于材料弹回，鹅颈部分的实际曲率典型地具有曲率半径稍大于冲头的曲率半径，这可以在设计工具时考虑。

在使用中，将心轴件放置在支架上，并且将槽道12定位在心轴件上。然后使成形模具向下运动，以接触槽道12。成形模具槽道的定轮廓（contoured）顶部部分压下槽道12的中心部分，因为弹性支架向下运动，以允许这样的运动。静止支架将槽道12的端部部分保持在较高高度处，由此强迫槽道在静止支架与相邻弹性支架之间的区域中弯曲。端部心轴件绕关联枢轴机构枢轴转动，以允许槽道12的这种弯曲。心轴和侧部垫块的存在防止槽道12的弯曲部分向内或向外变形，由此在成形期间和之后，在与主体15的鹅颈部分20、24相关联的槽道的弯曲部分处，保持槽道的U形横截面。按这种方法，整个槽道12在单个（一击）操作中形成。

在用来形成如在图6D中所示出的槽道12的另一种例示性方法中，分离地形成槽道的每个端部部分。这种方法要求两次操作（或打击），对于槽道12的每个端部部分一次。因为槽道的每个端部部分独立地形成，所以每个端部部分可以如希望的那样调整。用于这种方法的工具比用于上述成形方法的工具显著地便宜。

图7示出了槽道12在其头部部分25处的一个端部，具体地说，示出了在槽道的该端部处形成的端部包裹。在由图6C示出的槽道形成步骤期间，端部延伸部34沿竖向延伸焊缝64包绕和接合在一起，以限定槽道12的头部部分25。这样，形成开口，并且转向销（未示出）可以穿过这个开口延伸。接合端部延伸部34的焊缝64优选地定位在轴10的远端处，如所示的那样，在该处，操作应力处于最小值。

图8示出拼合轴10的底板14。底板14是矩形带材，该矩形带材被成型（例如，通过弯曲），以提供与主体15的中间段22相关联的大致平坦的本体部分66、与主体的第一鹅颈段和第二鹅颈段20、24相关联的向上和向外延伸的鹅颈部分68、70以及与轴的第一和第二端部段18、25相关联的初级向外延伸的头部部分72、74。底板14总体上与槽道12的轮廓相匹配，并且焊接到其上，如图3和4所示，以形成主体15的箱状截面。底板14优选地比槽道12稍宽，以提供便于焊接的表面。在底板14上的大弯曲半径消除了应力集中，并且增进了将槽道12接合到底板上的焊接的耐久性。

仍然返回参照图3和4，可以注意到，穿过每个头部板16加工转向销孔，如所示的那样。类似地，穿过底板14的头部部分72、74加工转向销孔。在轴10的每个头部段18、25处的转向销孔对准。在轴10的每个头部段18、25处的高度小于现有技术轴头部构造，允许使用更短的转向销和转向关节，并且容许用于空气盘式制动器包装的充分空间。

图9示出美国专利申请No.12/874,982的另一种拼合车辆轴，该拼合车辆轴以数字110总体地指代。轴110包括槽道112和底板114，该槽道112和底板114一起形成主体115。轴110在其每个端部处也具有第一和第二端部（头部）段118、125。头部板116定位在轴110的每个头部段118、125处。槽道112、底板114及头部板116沿它们的相应相交点和线，例如通过焊接操作，而固定在一起。如这里进一步描述的那样，头部板116在轴的相对端部段118、125处夹持在槽道112内。槽道112、底板114及头部板116可以由各种适当材料制成，如由HSLA钢制成。

主体115具有第一鹅颈段120、中间段122以及第二鹅颈段124。图10示出轴110的头部段125、和主体的第二鹅颈段124。优选地，在槽道112与头部板116之间的整个匹配表面（包括头部板的顶部表面、底部表面及后边缘）都被焊接。

图10中也示出了转向销100，该转向销100在其希望位置中，以容许安装转向关节（未示出）。转向销100同样在图9中示出。

图11示出槽道112，该槽道112在其与主体115的中间段122和第一鹅颈段和第二鹅颈段120、24相关联的那些部分处具有倒U形竖向横截面。槽道112包括前壁126、顶壁128及后壁130。前壁和后壁126、130包括轴座螺栓孔131（图9），以容许用于悬挂元件的轴座的安装。可以注意到，图11没有示出底板114。

图12A-12D示出用来形成槽道112的四个渐进步骤。图12A示出第一步骤，其中，扁材132从矩形材料坯料切割或以其它方式取下。如所示的那样，扁材132包括前壁126、顶壁128及后壁130。轴座螺栓孔131可以切割或形成在扁材132中。将扁材132成形，以包括接片状端部延伸部134，这些接片状端部延伸部134从前壁和后壁126、130中的每一个壁的每个端部延伸。端部延伸部134可以沿弯曲线135向上弯曲到图12B的构造。

扁材132也被成形为包括接片状延伸部136，这些接片状延伸部136从顶壁128的每个端部延伸。如这里进一步描述的那样，接片状延伸部136与用于轴110的轴头部匣盖相对应。转向销孔137可以形成在扁材132中在每个接片状延伸部136内，如图13所示。接片状延伸部136可以沿弯曲线138向上弯曲到图12B的构造。

扁材132优选地制造成矩形材料坯料，如描述的那样。这消除了当槽道112弯曲和形成为与底板114匹配时修整槽道112的底部边缘的需要。激光或机加工在弯曲之后的这个轮廓会需要高成本的设备，并且花费显著的时间。

图12C示出用来形成槽道112的第三步骤，其中，在图12B中示出的扁材132沿其中示出的弯曲线139弯曲。在扁材132的这种弯曲期间，槽道112的每个端部由其近侧端部延伸部134封闭，即由用于前壁126的近侧端部延伸部和用于后壁130的近侧端部延伸部封闭。槽道112的每个端部也由其近侧延伸部136覆盖，该近侧延伸部136用作用于槽道端部的匣盖。

图12D示出用来形成槽道112的第四步骤，其中，槽道还在其端部部分处向上弯曲，从而它当从前部或后部观看时，呈现倒转的海鸥翼型形状。在这个步骤中，形成槽道112，以限定其与主体115的向上和向外延伸鹅颈段120、124和轴110的初级向外延伸头部段118、125相关联的部分（也见图9和10）。与主体115的鹅颈段120、124相关联的槽道112的部分大体上彼此相同，并且由与主体的大致平直的中间段122相关联的槽道的一部分分隔开（也见图9和10）。

用来形成槽道112的这个第四步骤可以由多种“梁-弯曲”技术或轧制技术、或其它成形方法完成，这些技术和方法包括在此已经描述的那些技术和方法。

图13示出槽道112在其头部部分处的一个端部、和具体地说在槽道的该端部处形成的端部包裹和匣盖。在由图12C示出的槽道形成步骤期间，端部延伸部134沿竖向延伸焊缝140包绕和接合在一起。另外，延伸部136向下弯折，并且形成用于槽道的端部的匣盖。在图中，延伸部136覆盖槽道端部的顶部。延伸部136与接合端部延伸部134的上边缘142大致平行地延伸。在由延伸部136形成的匣盖的底部表面与延伸部134的上边缘142之间有间隔。这种构造限定槽道112的头部部分。在这种构造中，转向销（未示出）可以穿过转向销孔137和开口延伸，该开口由端部延伸部134形成。接合各端部延伸部134的焊缝140优选地定位在轴110的远端处，如所示的那样，在该处，操作应力处于最小值。

拼合轴110的底板114可以具有在图8中示出的底板14的形式。底板114是矩形带材，该矩形带材被成型（例如，通过弯曲），以提供与主体115的中间段122相关联的大致平坦的本体部分（在图8中示出为66）、与主体的第一鹅颈段和第二鹅颈段120、124相关联的向上和向外延伸的鹅颈部分（在图8中示出为68和70）以及与轴的第一和第二端部段118、125相关联的初级向外延伸的头部部分（在图8中示出为72和74）。底板114总体上与槽道112的轮廓相匹配，并且焊接到其上，如图9和10所示，以形成主体115的箱状截面。底板114优选地比槽道112稍宽，以提供便于焊接的表面。在底板114上的大弯曲半径消除了应力集中，并且增进了将槽道112接合到底板上的焊接的耐久性。

图14示出供轴110使用的现有技术头部板216。头部板216在适当场合，也可以供轴10和其它轴使用。

头部板216包括孔217，以容许转向销穿过它延伸。头部板216也包括倾斜或倒角表面，这些倾斜或倒角表面形成侧部倒角218，这些侧部倒角218促进较高透入焊接，以使在头部板与槽道112之间的界面处的强度最大化。可以注意到，在图14中在头部板216的一侧处示出了各侧部倒角218中的仅仅一个，而另一个侧部倒角形成到头部板的相对侧中。

侧部倒角218形成到头部板216中，以允许槽道端部延伸部134的上边缘142的部分（在图13中示出）从头部板216稍微径向向外突出。上边缘142的那些部分被暴露并且形成搁架，这些搁架允许在焊接过程期间淀积更多的焊接金属。这种添加的焊接金属，强化了在头部板216与槽道112之间的界面。

图15示出轴头部部分118，其中，使用了头部板216。也示出用于轴的近侧鹅颈部分的一部分。轴头部部分118包括槽道112，该槽道112焊接到底板114上。如以前描述的那样，槽道112由端部延伸部134和匣盖136封闭。头部板216定位在匣盖136的底部表面与端部延伸部的上边缘142之间的空间（也见图13）内。如提到的那样，头部板216的使用，保证了在头部板与槽道112之间的界面的更大完整性，这又产生更为可靠的轴头部部分。

头部板216和关联轴头部部分118在图16-19中进一步示出。尽管示出的头部板216和轴头部部分118适于它们的打算目的，但它们的一些方面为了某种优点可被修改。例如，头部板216的后边缘220具有直的“刀刃”构造（图18），并且轴头部部分118具有匹配表面222，这可能导致应力集中。具体地说，“刀刃”设计可能引起来自转向销100的加载，因为该加载转换到轴头部部分118中，以在刀刃220处形成点负载状态，该点负载状态位于焊接根部处。在焊接根部处的点加载的集中会导致疲劳状态，而这是可被改善的。另外，如图29所示，头部板216跨过与槽道112的界面比较宽，这会引起从薄槽道壁到宽头部板后边缘220的高刚度梯度变化、和在该区域中在焊接根部处的集中负载，这些都需要被避免或最小化。

图20示出了轴头部部分或段300，而图21-27示出了轴头部部分300和关联头部板302，该轴头部部分300和关联头部板302代表对于图13-19的头部板216和轴头部部分118的替代方式。图21-27的头部板302和轴头部部分300可以是优选的，因为在头部板302与轴头部部分300之间有更平滑或更平缓或连续的界面。具体地说，头部板302具有顶部表面304和底部表面306（在图30中更详细地示出），侧壁308在它们之间延伸。在所示的实施例中，侧壁308具有后边缘310，该后边缘310从顶部表面304到底部表面306是圆化的（rounded）（图22），与是直“刀刃”表面（图18）相反。更平滑或更平缓或连续的界面，如所示的圆化构造，消除了应力集中，并且在组装期间也提供用来施加焊接金属的更优化路径。所示的圆化或“修型”的头部板表面也提高了轴在横向疲劳方面的性能。

在所示的实施例中，头部板302具有大致平面形的顶部表面和底部表面304和306，所述顶部表面和底部表面304和306是平行的。所示的圆化后边缘310限定大致半圆形形状，该大致半圆形形状具有上部部分和下部部分，该上部部分与顶部表面304大致相切，该下部部分与底部表面306大致相切。也可以采用其它圆化构造（例如，大致抛物面或长椭圆形构造）或具有圆化特征的构造（例如，具有圆化角部的大致正方形形状的后边缘），而不脱离本公开的范围。所示的后边缘310具有多个有利性能（例如，它基本上消除了在头部板302与轴头部部分300之间的焊接中的任何间断和点式加载，由此更好地分布负载，并且增强连接的可靠性），但它仅仅是例示性的，并且也可以采用其它构造，而不脱离本公开的范围。

为了容纳头部板302的圆化后边缘310，轴头部部分300的敞开嘴口312可以包括圆化表面314（图20），当后边缘310接纳在轴头部部分300的敞开嘴口312内时，该圆化表面314与头部板302的圆化后边缘310的曲率的至少一部分大体相匹配（图22）。根据本公开的头部板也可以供其它拼合轴（包括这里描述的那些）使用，并且尽管可能有利的是，与拼合车辆轴组合地采用这样的头部板，但应该理解，它们也可以与非拼合车辆轴组合地采用。

图19和23示出在头部板302和头部板216的构造之间的另一种差别。头部板216具有从其前边缘到其后边缘220增大的横向宽度，最大宽度在后边缘220处或与其相邻（图19和29）。这样一种构造可能是不利的，因为从槽道112到头部板216的壁厚变化巨大，使刚度梯度比较高，并且使任何挠曲集中在焊接根部的两个部分之间。相反，所示的头部板302具有侧壁308，该侧壁308具有从其前边缘向其后边缘310增大的横向宽度，但该横向宽度在挠曲点316处减小，从而在后边缘310处头部板302的宽度总体上与槽道表面314（头部板302固定到该槽道表面314上）的宽度相同或稍小（图23和28）。另外，头部板302的底部表面306可以设有槽窝或凹槽318（图30），该槽窝或凹槽318限定在后边缘310的左端部和右端部320和322之间。在这样一种构造中，每个左端部和右端部320和322的宽度与关联槽道壁314的宽度是可比较的（图28）。通过将后边缘设有与关联槽道的宽度可比较的宽度，从槽道到头部板的刚度变化更为平缓，由此将高应力区域从焊缝移动到头部板，该头部板典型地具有比焊缝高的耐疲劳性能。另外，如果头部板的后边缘的宽度比槽道的宽度稍小，则将暴露槽道壁314的一部分（图21、23以及28），以呈现要焊接到或以其它方式固定到头部板302的后边缘310上的区域。

除将后边缘设有比轴槽道的宽度稍小的宽度之外，后边缘也可以设有倒角324（图22、24、25以及30），以暴露甚至更多的槽道壁。通过暴露轴槽道的较多边缘，焊枪接近通路得到扩展。这样一种倒角后边缘可以与其它头部板（包括图14的头部板216）一起实施，并且不限于头部板302。倒角324不限于后边缘310，而是可以在头部板302的侧壁308、顶部边缘304、及/或底部边缘306的其它部分中存在。在所示的实施例中，侧壁308的后边缘310的至少一部分设有倒角，并且底部表面306的至少一部分设有倒角。通过提供倒角324，头部板302的周界可以在选定位置处延伸超过槽道嘴口312的周界（由此增大头部板302的尺寸和强度），同时允许在那些相同位置处对于槽道壁的接近，以便将头部板302固定到轴头部部分300上。

图30和31分别示出了头部板302和216的底部表面。在所示的实施例中，头部板302的底部表面306包括凹槽或槽窝318，该凹槽或槽窝318减小了在槽道和头部板的界面处的刚度梯度，进一步延长了耐疲劳寿命。尽管头部板216的底部表面不包括这样一种槽窝，但应该理解，根据本公开的凹槽或槽窝可以与已知型头部板组合地采用，这些已知型头部板包括图31的头部板216。

槽窝318可以以各种方式构造，但在图30的实施例中，槽窝318的至少一部分由底部表面306和由后边缘310限定。所示的槽窝318具有的宽度小于后边缘310的宽度，从而它限定在后边缘310的左边缘和右边缘320和322之间。左边缘和右边缘320和322的宽度可以与槽道壁314的宽度相当，左边缘和右边缘320和322要固定到该槽道壁314上（如以上描述的那样），使槽窝318基本上全部被容纳在轴槽道的内部内（图26）。槽窝318的深度可以改变，例如在至少一些位置、和槽窝318完全通过头部板302的其它位置处，具有的深度小于头部板302的厚度（从而顶部或底部表面的对应部分保持完好），如图30所示。

在图30中所示的槽窝318的一个表面326大致竖向地定向并且构造成是弓形的并且与孔328基本同轴，该孔328在顶部表面和底部表面304和306之间延伸，用以接纳转向销100。这样一种构造将会有利于保证在围绕孔328的区域中有足够的材料，以具有足够的强度，从而能够耐受由在头部板302与转向销100之间的相互作用所产生的力。所示的槽窝318关于头部板302的中心线大致对称，这可以由于制造、结构和/或功能原因是优选的，但非对称的槽窝318也在本公开的范围内。

除与孔328基本同轴的槽窝表面326之外，为了在较高制动转矩（在使用期间常常经历这些较高制动转矩）下增进对于转向销的保持能力，头部板302可以比图14的头部板216厚。更厚的头部板势必会提高轴在横向耐疲劳方面的性能，并且有助于将在头部板302和焊缝（这些焊缝将头部板302固定到轴头部部分300上）上产生的力矩更好地耦合输出。所采用的准确厚度可以变化，而不脱离本公开的范围，但存在一些矛盾因素，这些矛盾因素最好在选择头部板厚度和头部板构造时加以总体考虑。例如，为了使转向销保持能力和整体强度最大化起见，提供具有比较大和均匀厚度的头部板（例如，没有槽窝的头部板）将会是有利的。然而，如果头部板不包括槽窝，则在头部板与较薄槽道壁之间的焊缝在施加制动转矩和/或纵向负载时将会受到高应力。因而，不同性能需要和制造能力会需要不同构造的头部板，所以这里所示的头部板和关联轴头部部分应被认为是例示性的，而不是限制性的。

以上描述的本主题的各方面可以有益地单独存在或与一个或更多个其它方面组合。在不限制以上描述的情况下，按照这里的主题的一个方面，提供有一种头部板，该头部板用来结合到车辆轴的头部段中。头部板包括顶部表面和底部表面和侧壁，该侧壁在顶部表面和底部表面之间延伸。侧壁的后边缘构造成将被连接到头部段上、并且从顶部表面到底部表面是圆化的。

按照可以与前述方面一起使用或组合的另一个方面，侧壁的后边缘从顶部表面到底部表面大致限定半圆形。

按照可以与前述方面一起使用或组合的另一个方面，半圆形的上部部分与顶部表面大致相切，并且半圆形的下部部分与底部表面大致相切。

按照可以与前述方面中的任一个发明一起使用或组合的另一个方面，底部表面的至少一部分设有倒角。

按照可以与前述方面中的任一个发明一起使用或组合的另一个方面，侧壁的后边缘的至少一部分设有倒角。

按照可以与前述方面中的任一个发明一起使用或组合的另一个方面，底部表面的至少一部分和后边缘的至少一部分设有倒角。

按照可以与前述方面中的任一个发明一起使用或组合的另一个方面，头部板还包括槽窝，该槽窝限定在底部表面中。

按照可以与前述方面一起使用或组合的另一个方面，头部板还包括孔，该孔在顶部表面和底部表面之间延伸，其中，槽窝的表面是弓形的，并且与孔基本同轴。

按照可以与前述方面中的任一个发明一起使用或组合的另一个方面，槽窝的至少一部分由后边缘限定。

按照可以与前述方面一起使用或组合的另一个方面，槽窝限定在后边缘的左端部和右端部之间。

按照另一个方面，提供有一种头部板，该头部板用来结合到车辆轴的头部段中。头部板包括顶部表面和底部表面和侧壁，该侧壁在顶部表面和底部表面之间延伸。槽窝限定在底部表面中，并且构造成将被至少部分地接纳在头部段内。

按照可以与前述方面一起使用或组合的另一个方面，底部表面的至少一部分设有倒角。

按照可以与前述两个方面中的任一个一起使用或组合的另一个方面，侧壁的后边缘的至少一部分设有倒角。

按照可以与前述三个方面中的任一个一起使用或组合的另一个方面，底部表面的至少一部分和侧壁的后边缘的至少一部分设有倒角。

按照可以与前述四个方面中的任一个一起使用或组合的另一个方面，头部板还包括孔，该孔在顶部表面和底部表面之间延伸，其中，槽窝的表面是弓形的，并且与孔基本同轴。

按照可以与前述五个方面中的任一个一起使用或组合的另一个方面，槽窝的至少一部分由侧壁的后边缘限定。

按照可以与前述六个方面中的任一个一起使用或组合的另一个方面，槽窝限定在侧壁的后边缘的左端部和右端部之间。

可以理解的是，以上描述的实施例是对于本主题的原理的各种用途中的一些用途的例示。本领域的技术人员可以进行多种修改而不脱离要求保护主题的精神和范围，这些修改包括这里个别公开或要求保护的特征的组合。因为这些原因，本公开的主题的范围不限于以上描述，而是如在所附的权利要求书中叙述的那样，并且要理解，权利要求书可以指向本公开的主题的特征，包括这里个别公开或要求保护的特征的组合。

Claims (17)

1.一种头部板，该头部板用来结合到车辆轴的头部段中，所述头部板包括：

顶部表面；

底部表面；及

侧壁，所述侧壁在所述顶部表面和底部表面之间延伸，其中，所述侧壁的后边缘构造成将被连接到所述头部段上、并且从所述顶部表面到所述底部表面是圆化的。

2.根据权利要求1所述的头部板，其中，所述侧壁的后边缘从所述顶部表面到所述底部表面大致限定半圆形。

3.根据权利要求2所述的头部板，其中，所述半圆形的上部部分与所述顶部表面大致相切，并且所述半圆形的下部部分与所述底部表面大致相切。

4.根据以上权利要求中的任一项所述的头部板，其中，所述底部表面的至少一部分设有倒角。

5.根据以上权利要求中的任一项所述的头部板，其中，所述侧壁的后边缘的至少一部分设有倒角。

6.根据以上权利要求中的任一项所述的头部板，其中，所述底部表面的至少一部分和所述后边缘的至少一部分设有倒角。

7.根据以上权利要求中的任一项所述的头部板，还包括槽窝，该槽窝限定在所述底部表面中。

8.根据权利要求7所述的头部板，还包括孔，该孔在所述顶部表面和底部表面之间延伸，其中，所述槽窝的表面是弓形的，并且与所述孔基本同轴。

9.根据权利要求7-8任一项所述的头部板，其中，所述槽窝的至少一部分由所述后边缘限定。

10.根据权利要求9所述的头部板，其中，所述槽窝限定在所述后边缘的左端部和右端部之间。

11.一种头部板，该头部板用来结合到车辆轴的头部段中，所述头部板包括：

顶部表面；

底部表面；及

侧壁，所述侧壁在所述顶部表面和底部表面之间延伸，其中，槽窝限定在所述底部表面中，并且构造成将被至少部分地接纳在所述头部段内。

12.根据权利要求11所述的头部板，其中，所述底部表面的至少一部分设有倒角。

13.根据权利要求11-12中的任一项所述的头部板，其中，所述侧壁的后边缘的至少一部分设有倒角。

14.根据权利要求11-13中的任一项所述的头部板，其中，所述底部表面的至少一部分和所述侧壁的后边缘的至少一部分设有倒角。

15.根据权利要求11-14中的任一项所述的头部板，还包括孔，该孔在所述顶部表面和底部表面之间延伸，其中，所述槽窝的表面是弓形的，并且与所述孔基本同轴。

16.根据权利要求11-15中的任一项所述的头部板，其中，所述槽窝的至少一部分由所述侧壁的后边缘限定。

17.根据权利要求11-16中的任一项所述的头部板，其中，所述槽窝限定在所述侧壁的后边缘的左端部和右端部之间。

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