CN103317969B - 第三系列车轴总成 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种第三系列车轴总成，包括轴头、轴体，轮毂、制动鼓，轮毂与制动鼓连接并安装在轴头上，制动蹄的一端连接支承销孔内的销轴，凸轮轴穿过凸轮轴安装孔并与制动蹄的自由端上的制动蹄滚柱接触，轴头与轮毂间安装有内、外轴承，并通过轴头螺母安装固定，轴头螺母的一侧设有止动垫圈，在止动垫圈的一侧设有内、外轴承，所述轴头螺母上设有贯穿整个轴头螺母的槽腔、和插在所述槽腔内的销轴，销轴上套设有压力弹簧，所述压力弹簧在所述槽腔内，所述压力弹簧一端抵靠在所述销轴的凸缘上；所述止动垫圈对应所述销轴的圆周线上均匀设置有多个孔，所述孔的直径与销轴直径相适配。本车轴性能优良，可靠性高。

Description

第三系列车轴总成

技术领域

本发明涉及挂车半挂车零部件技术领域，具体地说，是涉及第三系列的车轴总成。

背景技术

众所周知，挂车轴通过悬架和车架相连，两端安装挂车车轮。其功能是传递车架与车轮之间各方向作用力。挂车轴不具备驱动功能，它主要包括制动器总成、轮毂、轴体等，制动器总成安装在车轴的轴头端，轴头穿过轮毂的中心通孔，以轴头螺母固定。在车轴轴头上装有内外轴承及油封，对于北美系列车轴，欧式系列车轴，其内外轴承的间隙均由轴头螺母调整，普遍采用回松的办法，以双大轴头系列为例，具体的操作方法是拆开轴头上的开口销，使用轴头螺母专用八角套筒和扭力扳手在转动轮毂的同时拧紧螺母到规定的扭矩（在没有适用的扭力扳手的情况下，以手感轮毂转动稍有制动感为止），然后反向旋转轴头螺母1/7圈，将螺母缺口对准轴头的开口销孔并插入开口销。这种调整方式的缺点是轴承间隙调整不准确，调整精度不高，轴端间隙大，轴向窜动大，轴承与轴头容易磨损，车轴寿命大减，给行驶车辆带来不安全隐患。

另一方面，当前的挂车轴的鼓式制动器制动底板与凸轮轴的配合较松，凸轮轴转动时摆动幅度较大，稳定性不足，而且凸轮轴的S头与制动底板的凸轮轴安装孔端面容易干涉，导致制动失效。而且，现有的制动蹄腹板与支承销的配合关系是间隙配合，制动器经常使用后，支承销与腹板的间隙更大，使制动蹄在制动鼓内轻微摆动，从而对制动效果造成不良影响。再者，制动蹄在端部的缺口处较容易磨损，需经常更换。

再者，轮毂制动鼓是汽车重要零部件之一，它作用于汽车前后轴，支撑轮胎并随轮胎一起旋转。现有的轮毂、制动鼓均过于厚重，使毛坯铸造浪费材料，增加了制造成本，且不符合轻量化的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有挂车半挂车车轴结构的不足，并结合第一、第二系列车轴总成的优点，提供一种间隙调整精度高、制动性能优异、轻量化，具有中国特色的第三系列车轴总成，具有制造精度高、可靠耐用的优势。

本发明的技术方案是：第三系列车轴总成，包括轴头、轴体，轮毂、制动鼓、制动底板及制动蹄、凸轮轴，所述轮毂与制动鼓连接并安装在轴头上，制动底板上设置有支承销孔与凸轮轴安装孔，制动蹄的一端连接支承销孔内的销轴，凸轮轴穿过凸轮轴安装孔并与制动蹄的自由端上的制动蹄滚柱接触，在制动蹄的自由端设置有复位弹簧，轴头与轮毂间安装有内、外轴承，并通过轴头螺母安装固定，轴头螺母的一侧设有止动垫圈，在止动垫圈的一侧设有内、外轴承，所述轴头螺母上设有贯穿整个轴头螺母的槽腔、和插在所述槽腔内的销轴，销轴上套设有压力弹簧，所述压力弹簧在所述槽腔内，所述压力弹簧一端抵靠在所述销轴的凸缘上；所述止动垫圈对应所述销轴的圆周线上均匀设置有多个孔，所述孔的直径与销轴直径相适配。

所述销轴的头部设有拉环，所述销轴上径向设有销孔，所述销孔内设置圆柱销。

所述制动蹄包括制动蹄弯板和两制动蹄腹板，所述两制动蹄腹板上下夹持在底板本体支承销孔内的销轴两端；在所述制动蹄腹板连接销轴的端部设置缺口，所述缺口与销轴的形状相适配。

所述两制动蹄腹板的外侧对应缺口的位置设置有加强垫块。

所述轴头上设有台阶，所述内轴承的内圈抵靠在所述台阶上。

所述销轴包括本部和端部，本部位于中间，端部位于本部两侧，本部和端部同轴线，本部的外径大于端部外径，本部插入制动底板的支承销孔内、且与支承销孔过盈配合，所述销轴的端部长度长于或等于所述制动蹄腹板和加强垫块厚度之和。

所述制动蹄滚柱包括制动蹄滚柱轮、制动蹄滚柱轴、制动蹄滚柱套，所述制动蹄滚柱轮设有中空套腔，所述制动蹄滚柱套设置在制动蹄滚柱轮的中空套腔内且套在所述制动蹄滚柱轴的外圆周上，以使制动蹄滚柱轮可相对制动蹄滚柱轴转动。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

1）本发明在车轴的轴头螺母上设置了间隙调整装置，使轴承间隙控制在一确定的精度范围内，间隙控制精度高，使内外轴承间隙调整十分方便且准确。间隙调整装置的销轴在间隙调整的同时插入止动垫圈的孔内，使轴头螺母保持静止不动，因此，可省去现有轴头螺母上用于防止螺母旋转的开口销，从而解决了轴头螺母毛刺难清理的问题。

2）本发明轴体底板结构加大了现有凸轮轴与底板凸轮轴安装孔装配长度，使凸轮轴与轴体上的底板装配更加稳固，调整了在轴体底板上制动蹄与凸轮轴的装配结构关系，加大了凸轮轴安装孔端面与制动蹄中心轴线的距离，对防止凸轮轴的S头与制动底板干涉起到积极作用，使制动器的制动过程更加稳定，凸轮轴转动更为稳定，从而保证了制动器的制动性能。

3）本发明的制动蹄结构，由于在左右外侧焊接了加强垫块，提高了缺口处的强度，加大了与销轴的接触面积，更耐磨损。制动蹄腹板与销轴过盈配合，可省去安装衬套，节省了成本兼减小工序，提高了生产效率。制动蹄滚柱由一件式改为三件式结构，制动蹄滚柱轮可沿S头的凸轮曲面滚动，减小了制动蹄滚柱与凸轮轴间的摩擦阻力，使制动更加灵敏有效。

4）本发明在轮毂的毂体和幅部之间设置多条加强筋，使毂体和幅部连接具有足够的强度，同时在幅部的内壁面在对应加强筋的区域设置多个减薄的沉座，以减轻整体重量。同样，制动鼓法兰部镂空设计，更符合轻量化设计原则。

附图说明

图1为本发明定间隙轴头螺母安装示意图。

图2为本发明定间隙轴头螺母主视图。

图3为本发明定间隙轴头螺母侧向剖视图。

图4为本发明止动垫圈结构示意图。

图5为为本发明制动底板结构示意图。

图6是图5的侧视图。

图7是制动蹄的结构示意图。

图8是图7的局部放大图。

图9是销轴的结构示意图。

图10是销轴滚柱的装配图。

图11是滚柱的结构示意图。

图12是滚柱轮的示意图。

图13是滚柱轴的示意图。

图14是滚柱套的示意图。

图15是凸轮轴的结构示意图。

图16是凸轮轴的安装结构示意图。

图17是轴头结构示意图。

图18是轮毂结构示意图。

图19是图18的后视图。

图20是轮毂结构剖示图。

图21是制动鼓结构示意图。

图22是图21的剖示图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。

本发明公开一种第三系列车轴总成，包括轴头、轴体，轮毂、制动鼓、制动底板及制动蹄、凸轮轴，轮毂与制动鼓连接并安装在轴头上，制动底板安装在轴体上，其上设置有支承销孔与凸轮轴安装孔，凸轮轴穿过凸轮轴安装孔并与制动蹄的自由端上的制动蹄滚柱接触，轴头与轮毂间安装有内、外轴承，并通过轴头螺母安装固定。以下，从轴头螺母的结构、制动器、凸轮轴的安装结构等方面阐述本发明的特点：

一、轴头螺母轴承间隙调整装置

如图1至图4所示，本发明的定间隙轴头螺母安装在轴头的末端，在轴头1上还安装有内外轴承4，其中内轴承抵靠在轴颈上，内外轴承4之间以轴承座分隔，轮毂2自由转动地支承在内外轴承4上。轴头螺母11的内螺纹与轴头的外螺纹配合拧到轴头的自由端上，轴头螺母的拧入深度即可调整内外轴承的配合间隙。轮毂盖盖封轮毂2的开口，防止粉尘进入轮毂的内部。

见图3所示，在外轴承的外侧前面，设置有止动垫圈12，而轴头螺母11的内端面与止动垫圈12贴合。见图4所示，止动垫圈12上均匀分布有30个孔19，孔19的直径大小与销轴13相适应，销轴13设置在轴头螺母的内部，具体见图3所示，在轴头螺母上设有一槽腔18，槽腔18贯穿整个轴头螺母11的厚度，槽腔分为内径不同的两个腔室，其中内径较大且靠近止动垫圈的腔室为弹簧腔，弹簧腔内设置有压力弹簧14；内径较小且靠近拉环16的腔室是销轴腔。销轴13的外端设置有拉环16，在其上形成一向外拉拔销轴所需的操作面。销轴的另一端上设有一凸缘17，凸缘17的直径与弹簧腔内径相适应，压力弹簧14套设在销轴外且设置在弹簧腔内，压力弹簧一端抵靠在弹簧腔与销轴腔连接形成的台阶端面上，另一端抵靠在销轴的凸缘17的一侧。当压力弹簧被压缩时，它具有了将凸缘往外推开的势能。销轴靠近拉环16的一端设有销孔，销孔径向设置，且销孔内插有圆柱销15，轴头螺母的槽腔内也设置有圆柱销15的定位槽，使得销轴保持在槽腔内。在压力弹簧呈自由状态下，销轴的自由端部从槽腔18中伸出，其伸出长度与止动垫圈12的厚度相约，而凸缘17的外侧端面与轴头螺母11的端面平齐。

当轴体安装了内外轴承、轮毂等部件并以轴头螺母锁紧后，使用专用套筒和扭力扳手在转动轮毂的同时拧紧螺母到规定的扭矩10-50Nm,优选15 Nm，然后将轴头螺母上的拉环向外拉出，使销轴的自由端部缩回到轴头螺母的槽腔内，压力弹簧被压缩具有压缩势能，然后缓慢旋转轴头螺母，使轴头螺母的端面相对止动垫圈旋转，当轴头螺母旋转至销轴的自由端部正对止动垫圈的孔19时，销轴的自由端部不再受到止动垫圈12的阻止并完全落在孔19的范围内，压力弹簧的压缩势能转化销轴的动能，销轴的自由端部插入止动垫圈的孔19内，轴头螺母11不能再旋转。轴头螺母的内螺纹螺距设计为2.117mm，而止动垫圈上均匀布置有30个孔，因此，当拉环拉出销轴并调整轴头螺母的旋转间隙时，其精度控制提高了三倍。

作为另一实施方式，在上述的轴承间隙调整方法中，针对不同系列的车轴，调整轴头螺母的设定扭矩值的步骤也可以是这样的：当轴体安装了内外轴承、轮毂等部件并以轴头螺母锁紧后，使用专用套筒和扭力扳手在转动轮毂的同时拧紧轴头螺母到扭矩380Nm,抵消了轮毂内的内轴承至轴头螺母之间的游离间隙，确保内部间隙为0，然后再将轴头螺母回松一周（圈），在以380Nm为基础，以扭力扳手拧紧螺母向前或向后适当调整其15Nm的规定扭距范围。其余步骤与上同。

二、制动器

参见图5—6，轴体底板安装在轴体上，是制动器的支持件，包括底板本体20，在底板本体上的中心轴孔23、底板本体的制动蹄支承端部上的支承销孔21、底板本体的凸轮轴端部上的凸轮轴安装孔22。图中中心线P表示在底板本体的制动蹄支承端部上的制动蹄中心轴线，H表示凸轮轴安装孔的安装有效长度，H为62-68mm，L表示所述凸轮轴安装孔第一端面与底板本体的制动蹄中心轴线的距离，L为35-38mm。

一对制动蹄6对称设置在底板本体的两侧（图中未示出），制动蹄结构见图7-8，制动蹄对的一端连接在制动蹄支承销孔上的销轴，另一端为自由端，一凸轮轴穿过底板本体上的凸轮轴安装部通并与制动蹄自由端的滚柱接触。制动蹄对可以销轴摆动。

制动蹄6包括制动蹄弯板25和两制动蹄腹板24，所述两制动蹄腹板上下夹持在底板本体支承销孔内的销轴两端。在制动蹄的自由端设置有复位弹簧，复位弹将两制动蹄拉紧，滚柱通过复位弹簧与凸轮轴的S头凸轮面帖合在一起。在制动蹄腹板连接销轴的端部设置缺口26，缺口26与销轴的形状相适配。两制动蹄腹板的外侧对应缺口的位置设置有加强垫块27。加强垫块27焊接在缺口26上，焊缝28沿加强垫块的外缘布置。

参见图9—10，销轴7，用于制动器的制动底板和制动蹄上，包括柱体的本部31和端部32，本部位于中间，其外径大于端部外径，端部位于本部两侧，本部和端部同轴线，本部插入制动底板5的支承销孔内，且与支承销孔过盈配合，使销轴与制动底板5为固定连接。两块制动蹄6的一端分别通过销轴安装在制动底板5上，销轴与制动蹄为转动连接。

销轴的端部加长设计，它的长度足以从制动蹄的支承端缺口中穿出，且穿过制动蹄支承端缺口上的加强垫块27，从而增加了制动蹄的承托面积和长度，使制动蹄更加稳固不易摆动。如图所示，制动蹄腹板和加强垫块的厚度设定为8mm，销轴的端部长度大于16mm。

参见图11—14，制动器总成的制动蹄滚柱8为三件式结构，包括制动蹄滚柱轮33、制动蹄滚柱轴34、制动蹄滚柱套35，制动蹄滚柱套35是一衬套，可由铜材制得，装配时，制动蹄滚柱套和制动蹄滚柱轴上涂润滑脂，将制动蹄滚柱轴的安装部插入制动蹄滚柱套内，再把制动蹄滚柱轮套在制动蹄滚柱套外圆上。制动蹄滚柱轴的两端卡在制动蹄腹板上，制动蹄滚柱轮与凸轮轴的S头接触，可沿S头的凸轮曲面滚动，而且，由于制动蹄滚柱轮与制动蹄滚柱轴之间设置了制动蹄滚柱套，使制动蹄滚柱轮可相对制动蹄滚柱轴旋转，当实施制动时，即使制动蹄滚柱轴被卡在制动蹄腹板不能转动，制动蹄滚柱轮也可沿S头的凸轮曲面滚动，减小了制动蹄滚柱与凸轮轴间的摩擦阻力，使制动更加灵敏有效。

三、凸轮轴

结合图15和图16，凸轮轴9包括S头41和杆部，S头与杆部的一端连接，所述杆部上近S头的一端设有第一连接部42，所述杆部远离S头的一端设有第二连接部43和花键轴44，所述第一连接部上套设有通过粉末冶金法制成的含油衬套45、含油防尘套46。所述第一连接部42与所述第二连接部43是淬火区。第一连接部用于与制动底板5接触，第二连接部用于与油球面轴承47接触。油球面轴承47通过粉末冶金法制成的。所述花键轴为渐开线花键轴。所述渐开线花键轴的齿部为37齿 。所述杆部的直径为Ø 41mm。凸轮轴穿过制动底板和球面轴承的位置经过中频淬火处理，使得凸轮轴的抗磨损性能、抗疲劳性能增强。凸轮轴上还套设有防尘套，防止灰尘进入凸轮轴与制动底板之间。

四、配合结构

参见图17，挂车车轴的轴体分为轴管和两端的轴头1两大部分，轴头1与轮毂间安装有内轴承、外轴承，内轴承的内圈固定在轴头的台阶50上，现有的车轴轴头台阶与内轴承的配合结构并不理想，轴头台阶与内圏的接触宽度只有2mm，使轴承内圏容易磨损，长期使用后轴承间隙变大，内外轴承在轴头上有窜动现象，使轮胎容易磨损。为此，本发明将内轴承内圈与轴头台阶的接触宽度为5.8mm，比现有宽度宽了2倍多。

五、轮毂制动鼓

如图18—20所示，本发明的轮毂包括毂体51和轮辐52，毂体上开设轴向中心通孔，轴向中心通孔用于安装内、外轴承及车轴，轴向中心通孔自左至右按功能划分依次为轮毂盖安装区61、外轴承安装区域62、过渡区域63、内轴承安装区域64，防尘盖安装区域65，外轴承安装区域与内轴承安装区域用于安装内、外圆锥滚子轴承，它们的直径相同，过渡区域、毂盖安装区、防尘盖安装区域的孔径比轴承安装区域稍大。轮辐包括沉座内环区和辐缘外环区，沉座内环区连接毂体，沉座内环区内围绕毂体周围设置多个沉座53，沉座53内陷并开口于内轴承的安装侧；辐缘外环区连接沉座内环区，辐缘外环区在沉座开口侧设有花瓣状的安装平台54，在安装平台的每个花瓣部上设有螺栓通孔55，辐缘外环区在安装平台的同侧设有减薄区，所述减薄区为一自内向外切削的楔面58（见图18、20）。

在辐缘外环区与沉座内环区的连接处设有环状凸57，凸棱57连接安装平台的环形根部。在沉座内环区，沉座开口的另一侧设有连接毂体与辐缘外环区的加强筋56。

本发明的轮毂由于设置了沉座，减轻了轮毂的自重，在辐缘外环区与沉座内环区的连接处所设的环状凸棱及在沉座开口的另一侧设置的连接毂体与辐缘外环区的加强筋，使轮毂的强度得到充分保证。更重要的是，沉座形成一个气调结构，促进了内部空气的流动，有利于轮毂的散热。

参见图21、图22所示，制动鼓3包括法兰部76、底部77、鼓部78和口部74，法兰部76与轮毂的法兰盘连接，底部77连接法兰部76与鼓部78，连接处以圆弧过渡，口部74连接鼓部78，口部74是制动鼓的开口，制动鼓由浇铸制造而成，现有的制动鼓铸造模的上下模分型面设在口部之上，因此，为了整体外观，在毛坯加工出来后还需要对口部的外表面切削加工，把端面削平，从而削弱了口部的强度。鉴于此，本发明在制动鼓毛坯铸造模的上下模分型面设在口部外缘口的端面，毛坯铸件口部外表面不加工，保持铸件密度均匀细致的外表层，提高口部强度。

为了提高制动鼓的强度同时保持总重量与现有产品持平，制动鼓的结构改进体现在以下几部分：

局部加强设计。本发明的制动鼓加厚了法兰部76、底部77的厚度，使法兰部76、底部77厚度具有14.5mm以上，具体在法兰部76与底部77的相交处为加厚区75，口部74的厚度是鼓部78平均厚度的1.7—2倍，口部74的高度为43—46mm，是制动鼓的高度的1/6—1/7之间。

制动鼓1法兰部76的内端面与轮毂端面连接、在法兰部76上均匀等分设置多个螺栓安装孔73，在相邻的螺栓安装孔73之间还设有镂空部72，镂空部72为壁厚减薄设计，镂空深度为4—5mm，约为法兰部76厚度的一半。在法兰部镂空减薄，可减小制动鼓整体重量。

六、制动器弹簧拉力设计

挂车轴在制动蹄上分别设置有制动蹄拉簧与复位弹簧，分别在制动蹄支承销孔的端部和自由端上设置，制动蹄拉簧用于将两制动蹄的连接固定，制动蹄复位弹簧用于当制动停止时使制动蹄回复原位，良好的弹簧拉力可解决挂车轴偶尔拖刹的不良现象，在本发明第三系列车轴上，制动蹄拉簧的初始拉力比现有的设计增加了约40%。而复位弹簧的初始拉力比现有的设计增加了约50%。当弹簧拉力增强时，可促使制动更平稳，即使在不平路段上行驶，良好的弹簧拉力可使制动蹄牢固地抱紧在轴头上，克服了拖刹的不良现象。

Claims (1)

1.第三系列车轴总成，包括轴头、轴体，轮毂、制动鼓、制动底板及制动蹄、凸轮轴，所述轮毂与制动鼓连接并安装在轴头上，制动底板上设置有支承销孔与凸轮轴安装孔，制动蹄的一端连接支承销孔内的销轴，凸轮轴穿过凸轮轴安装孔并与制动蹄的自由端上的制动蹄滚柱接触，在制动蹄的自由端设置有复位弹簧，轴头与轮毂间安装有内、外轴承，并通过轴头螺母安装固定，轴头螺母的一侧设有止动垫圈，在止动垫圈的一侧设有内、外轴承，其特征在于：所述轴头螺母上设有贯穿整个轴头螺母的槽腔、和插在所述槽腔内的销轴，销轴上套设有压力弹簧，所述压力弹簧在所述槽腔内，所述压力弹簧一端抵靠在所述销轴的凸缘上；所述止动垫圈对应所述销轴的圆周线上均匀设置有多个孔，所述孔的直径与销轴直径相适配；所述销轴的头部设有拉环，所述销轴上径向设有销孔，所述销孔内设置圆柱销；所述制动蹄包括制动蹄弯板和两制动蹄腹板，所述两制动蹄腹板上下夹持在底板本体支承销孔内的销轴两端；在所述制动蹄腹板连接销轴的端部设置缺口，所述缺口与销轴的形状相适配；所述两制动蹄腹板的外侧对应缺口的位置设置有加强垫块；所述轴头上设有台阶，所述内轴承的内圈抵靠在所述台阶上；所述销轴包括本部和端部，本部位于中间，端部位于本部两侧，本部和端部同轴线，本部的外径大于端部外径，本部插入制动底板的支承销孔内、且与支承销孔过盈配合，所述销轴的端部长度长于或等于所述制动蹄腹板和加强垫块厚度之和；所述制动蹄滚柱包括制动蹄滚柱轮、制动蹄滚柱轴、制动蹄滚柱套，所述制动蹄滚柱轮设有中空套腔，所述制动蹄滚柱套设置在制动蹄滚柱轮的中空套腔内且套在所述制动蹄滚柱轴的外圆周上，以使制动蹄滚柱轮可相对制动蹄滚柱轴转动。