CN109952187A - 开放式复合轴 - Google Patents

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Abstract

一种复合轴组件，该复合轴组件包括通过将纤维编织成开放式复合结构而形成的芯部结构。该组件还包括第一端部件和第二端部件(312)，第一端部件和第二端部件(312)具有在第一端部件和第二端部件(312)的端部的外表面上一个或多个螺旋形凹槽(342)和/或一个或多个轴向凹槽。在芯部结构的第一端部处的一根或多根纤维编织在第一端部件上的一个或多个螺旋和/或轴向凹槽中，并且至少部分地编织在一个或多个凹槽的端部处的一个或多个通孔中。在芯部结构的第二端部处的一根或多根纤维(308)编织在第二端部件上的一个或多个螺旋和/或轴向凹槽中，并且至少部分地编织在一个或多个凹槽(342)的端部处的一个或多个通孔(354)中。将一种或多种结构粘合剂涂敷到一根或多根纤维上并且允许硬化以形成复合驱动轴。

Description

开放式复合轴
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年11月18日提交的美国非临时专利申请第15/355,957号的权益，其全文以参见的方式纳入本文。
技术领域
本公开涉及用作轴或梁的开放式复合结构。
背景技术
近年来，复合材料作为结构和非结构性部件都得到广泛使用。复合材料是由具有不同物理和/或化学性质的两种或更多种材料制成的材料。当组成复合材料的不同材料被结合时，它们产生与组成复合材料的各个组件不同的特征的新材料。
复合材料在汽车应用中的使用在工业中是已知的，这是因为它们的轻重量和增强的工程和物理性质。诸如复合驱动轴的传统的管状复合轴，具有由复合材料制成的芯轴结构，其然后在复合轴的每个端部处连接到金属端部配件。传统的复合驱动轴的问题在于轴的复合芯部结构和附连到轴的每个端部的金属配件之间的连接。众所周知，金属端部配件和复合驱动轴的复合芯部结构之间的连接强度对于复合驱动轴的总体性能和耐久性是至关重要的。现有技术中已知的传统复合材料不能将金属端部配件熔合到复合驱动轴的复合芯部结构，并具有足够的强度以将旋转动力从一个传动系部件传递到另一个传动系部件。另外，传统的粘合剂单独缺乏足够的强度来将复合芯部结构粘合到金属端部配件并承受将旋转动力从车辆传动系中的一个部件传递到另一个部件所需的旋转和纵向载荷。因此有利的是开发一种复合驱动轴，其具有与金属端部配件和/或其它传动系部件的坚固附连，从而提供改进的功能和可行性。
通常，本领域已知的复合驱动轴的复合芯部结构通过使用一个或多个焊缝、销、螺栓、螺钉、凸缘、套管和/或粘合剂附连到金属端部配件。这增加了复合结构的制造和复合驱动轴的组装的不必要的复杂性。另外，这增加了复合驱动轴的不必要的重量，从而降低了使用复合材料的主要好处之一。因此，有利的是开发一种复合驱动轴，其不需要使用机械紧固件或机械连接器将金属端部配件附连到复合驱动轴的复合芯部结构。
发明内容
一种具有芯部结构的复合驱动轴组件，该芯部结构通过将一根或多根纤维编织成开放式复合结构而形成。复合驱动轴的芯部结构具有第一端部和第二端部。第一端部件整体地连接到复合驱动轴的芯部结构的第一端部的至少一部分。另外，第二端部件整体地连接到复合驱动轴的芯部结构的第二端部的至少一部分。
复合驱动轴组件的第一端部件和第二端部件在第一端部件和第二端部件的端部的外表面上具有一个或多个螺旋形凹槽和/或轴向凹槽。一个或多个通孔设置在第一端部件和第二端部件的外表面的一个或多个螺旋形凹槽的一端处和/或一个或多个轴向凹槽的一端处。
在复合驱动轴的芯部结构的第一端部处的一根或多根纤维被编织到第一端部件的外表面上的一个或多个螺旋形凹槽中和/或一个或多个轴向凹槽中，并且至少部分地在一个或多个通孔内的。此外，在复合驱动轴的芯部结构的第二端部处的一根或多根纤维被编织到第二端部件的外表面上的一个或多个螺旋形凹槽中和/或一个或多个轴向凹槽中，并且至少部分地在一个或多个通孔内。
为了形成开放式结构复合驱动轴，将一种或多种结构粘合剂涂敷在复合驱动轴的一根或多根纤维上并被固化。
附图说明
对本领域技术人员而言，当根据附图考虑以下详细描述时，本公开的上述以及其它优点将显而易见，在附图中：
图1是根据本公开的实施例的具有复合驱动轴的车辆的示意性俯视图；
图2是根据本公开的实施例的具有一个或多个复合驱动轴的另一车辆的示意性俯视图；
图3是根据本公开的实施例的复合驱动轴的示意性俯视图；
图3A是根据图3中所示的本公开的实施例的端部件的示意性立体图；
图4是根据本公开的替代实施例的复合驱动轴的示意性俯视图；
图4A是根据图4中所示的本公开的替代实施例的复合驱动轴的芯部结构的示意性侧视图；
图4B是根据图4和4A中所示的本公开的替代实施例的端部件的示意性立体图；
图5是根据本公开的又一实施例的具有端部件的图3中所示的复合驱动轴的示意性俯视图；
图5A是根据图5中所示的本公开的实施例的端部件的示意性立体图；
图6是根据本公开的又一实施例的具有端部件的图4和4A中所示的复合驱动轴的示意性俯视图；以及
图6A是根据图6中所示的本公开的实施例的端部件的示意性立体图。
具体实施方式
应当理解的是，除非明确地指出相反，本发明可具有各种替代的取向和步骤顺序。还应当理解的是，附图中所示及说明书中所述的具体装置和过程仅仅是本文公开和限定的发明构思的示例性实施例。因而，除非另有明确的声明，与所公开的各种实施例相关的具体的尺寸、方向或其它物理特征不应被看作是限制。
本公开涉及用于机动车辆的复合轴。作为非限制性示例，复合轴是驱动轴、支撑轴、传动轴、万向轴和/或双万向轴。车辆驱动轴是用于将扭矩和/或旋转能量从一个传动系部件传递到另一个传动系部件的机械部件。
在本本公开的范围内，并且作为非限制性示例，本文公开的复合轴可用于汽车、越野车辆、全地形车辆、建筑、结构、船舶、航空航天、机车、军事、机械、机器人和/或消费品应用。另外，作为非限制性示例，本文公开的复合轴还可用于乘用车辆、电动车辆、商用车辆和/或重型车辆应用。
图1是根据本公开的实施例的具有复合驱动轴4的车辆2的示意性俯视图。车辆2具有发动机6，该发动机6驱动地连接于变速器8。作为非限制性示例，车辆2的发动机6可以是内燃机、电动机、燃气透平和/或燃气涡轮机。变速器输出轴10随后驱动地连接到变速器8的与发动机6相对的端部。变速器8是动力管理系统，该动力管理系统借助于齿轮箱来提供由发动机6产生的旋转动力的受控应用。
复合驱动轴4从变速器输出轴10延伸并且将变速器8驱动地连接到后桥系统12。复合驱动轴4的第一端14经由联接器或联轴器16驱动地连接到变速器输出轴10的与变速器8相对的端部。作为非限制性示例，联接器16是万向接头、U形接头、万向联接器、万向节接头、双万向节接头、胡克接头、斯派塞接头、匀动联接器、等速接头、哈迪斯派塞接头或配对法兰。复合驱动轴4的第二端18驱动地连接到第二联接器20。作为非限制性示例，第二联接器20是万向接头、U形接头、万向联接器、万向节接头、双万向节接头、胡克接头、斯派塞接头、匀动联接器、等速接头、哈迪斯派塞接头或配对法兰。
后桥输入轴22的一端驱动地连接到第二联接器20的一端。在非限制性示例中，后桥输入轴20是差速器输入轴、联接器轴、短轴或差速器小齿轮轴。后桥差速器24驱动地连接到后桥输入轴20的与复合驱动轴4相对的端部。后桥差速器是一组齿轮，其允许轮式车辆2的外驱动轮以比内驱动轮更快的速度旋转。如以下更详细地描述的，旋转动力通过后桥系统12传递。
后桥系统12还包括第一后桥半轴26和第二后桥半轴28。第一后桥半轴26大致垂直于后桥输入轴22延伸。第一后桥半轴26的第一端30驱动地连接到第一后桥轮组件32，并且第一后桥半轴26的第二端34驱动地连接到后桥差速器24的端部。在非限制性示例中，第一后桥半轴26的第二端34驱动地连接到差速器侧齿轮、单独的短轴、单独的联接器轴、后桥差速器输出轴和/或形成为差速器侧齿轮的一部分的轴。
第二后桥半轴28也大致垂直于后桥系统输入轴22延伸。第二后桥半轴28的第一端36驱动地连接到第二后桥轮组件38，并且第二后桥半轴28的第二端40驱动地连接到后桥差速器24的与第一后桥半轴26相对的端部。在非限制性示例中，第二后桥半轴28的第二端40驱动地连接到差速器侧齿轮、单独的短轴、单独的联接器轴、后桥差速器输出轴和/或形成为差速器侧齿轮的一部分的轴。
图2是根据本公开的实施例的具有一个或多个复合驱动轴的另一车辆100的示意性俯视图。车辆100具有发动机102，该发动机102驱动地连接于变速器104。作为非限制性示例，车辆100的发动机102可以是内燃机、电动机、燃气透平和/或燃气涡轮机。变速器输出轴106随后驱动地连接到变速器104的与发动机102相对的端部。如先前关于图1所讨论的，变速器104是动力管理系统，该动力管理系统借助于齿轮箱来提供由发动机102产生的旋转能量的受控应用。
变速器输出轴106驱动地连接到分动箱输入轴108，该分动箱输入轴108又驱动地连接到变速箱110。分动箱110用于四轮驱动和/或全轮驱动(AWD)车辆中，通过利用一系列齿轮和驱动轴将旋转动力从变速器104传递至前桥系统112和后桥系统114。分动箱110另外允许车辆100选择性地以四轮/AWD模式的任一两轮驱动模式操作。分动箱110包括第一分动箱输出轴116和第二分动箱输出轴117。
第一复合驱动轴118从第一分动箱输出轴116延伸至车辆100的前桥系统112。第一复合驱动轴118的第一端120经由联接器122驱动地连接到第一分动箱输出轴116的与分动箱110相对的端部。作为非限制性示例，联接器122是万向接头、U形接头、万向联接器、万向节接头、双万向节接头、胡克接头、斯派塞接头、匀动联接器、等速接头、哈迪斯派塞接头或配对法兰。第一复合驱动轴118的第二端124驱动地连接到第二联接器126。作为非限制性示例，第二联接器126是万向接头、U形接头、万向联接器、万向节接头、双万向节接头、胡克接头、斯派塞接头、匀动联接器、等速接头、哈迪斯派塞接头或配对法兰。
前桥系统输入轴128的端部驱动地连接到第二联接器126的端部。在非限制性示例中，前桥系统输入轴128是前桥差速器输入轴、联接器轴、短轴或前桥差速器小齿轮轴。前桥差速器130驱动地连接到前桥系统输入轴128的与第一复合驱动轴118相对的端部。前桥差速器是一组齿轮，其允许轮式车辆100的外驱动轮以比内驱动轮更快的速度旋转。如以下更详细地描述的，旋转动力通过前桥系统112传递。
前桥系统112还包括第一前桥半轴132和第二前桥半轴134。第一前桥半轴132大致垂直于前桥系统输入轴128延伸。第一前桥半轴132的第一端136驱动地连接到第一前桥轮组件138，并且第一前桥半轴132的第二端140驱动地连接到前桥差速器130的端部。在非限制性示例中，第一前桥半轴132的第二端140驱动地连接到差速器侧齿轮、单独的短轴、单独的联接器轴、前桥差速器输出轴和/或形成为前桥差速器侧齿轮的一部分的轴。
第二前桥半轴134也大致垂直于前桥系统输入轴128延伸。第二前桥半轴134的第一端142驱动地连接到第二前桥轮组件144，并且第二前桥半轴134的第二端146驱动地连接到前桥差速器130的与第一前桥半轴132相对的端部。在非限制性示例中，第二前桥半轴134的第二端146驱动地连接到前桥差速器侧齿轮、单独的短轴、单独的联接器轴、前桥差速器输出轴和/或形成为前桥差速器侧齿轮的一部分的轴。
第二分动箱输出轴117的一端驱动地连接到分动箱110的与分动箱输入轴108相对的一端。第二复合驱动轴148从第二分动箱输出轴117向车辆100的后桥系统114延伸。第二复合驱动轴148的第一端150经由联接器152驱动地连接到第二分动箱输出轴117的与分动箱110相对的端部。作为非限制性示例，联接器152是万向接头、U形接头、万向联接器、万向节接头、双万向节接头、胡克接头、斯派塞接头、匀动联接器、等速接头、哈迪斯派塞接头或配对法兰。第二复合驱动轴148的第二端154驱动地连接到第二联接器156。作为非限制性示例，第二联接器156是万向接头、U形接头、万向联接器、万向节接头、双万向节接头、胡克接头、斯派塞接头、匀动联接器、等速接头、哈迪斯派塞接头或配对法兰。
后桥系统输入轴158的一端驱动地连接到第二联接器156的一端。在非限制性示例中，后桥系统输入轴158是后桥差速器输入轴、联接器轴、短轴或后桥差速器小齿轮轴。后桥差速器160驱动地连接到后桥系统输入轴158的与第二复合驱动轴148相对的端部。后桥差速器160是一组齿轮，其允许轮式车辆100的外驱动轮以比内驱动轮更快的速度旋转。如以下更详细地描述的，旋转动力通过后桥系统114传递。
后桥系统114还包括第一后桥半轴162和第二后桥半轴164。第一后桥半轴162大致垂直于后桥系统输入轴158延伸。第一后桥半轴162的第一端166驱动地连接到第一后桥轮组件168，并且第一后桥半轴162的第二端170驱动地连接到后桥差速器160的一端。在非限制性示例中，第一后桥半轴162的第二端170驱动地连接到后桥差速器侧齿轮、单独的短轴、单独的联接器轴、后桥差速器输出轴和/或形成为后桥差速器侧齿轮的一部分的轴。
第二后桥半轴164也大致垂直于后桥系统输入轴158延伸。第二后桥半轴164的第一端172驱动地连接到第二后桥轮组件174，并且第二后桥半轴164的第二端176驱动地连接到后桥差速器160的与第一后桥半轴162相对的端部。在非限制性示例中，第二后桥半轴164的第二端176驱动地连接到后桥差速器侧齿轮、单独的短轴、单独的联接器轴、后桥差速器输出轴和/或形成为后桥差速器侧齿轮的一部分的轴。
图3是根据本公开的实施例的复合驱动轴200的示意性俯视图。复合驱动轴200具有芯部结构202，芯部结构202具有第一端部204和第二端部206。如图3所示，复合驱动轴200的芯部结构202通过编织一根或多根螺旋取向的纱线股或纤维208以形成复合驱动轴200的芯部结构202而制成。在本发明的范围内，构成复合驱动轴200的芯部结构202的一根或多根螺旋取向的纱线或纤维208中的每一根各自都可以由多根纱线股或纤维(未示出)制成。在非限制性示例中，构成一根或多根螺旋取向的纱线或纤维208的一根或多根螺旋取向的纱线或纤维208和/或多根纱线股或纤维(未示出)由碳纤维丝束、预浸碳纤维丝束、预浸碳纱、诸如来自杜邦的凯芙拉(KevlarTM)芳纶纤维、诸如来自杜邦的尼龙TM、尼龙6或尼龙6,6的聚酰胺纤维、聚酯、乙烯基材料、玻璃纤维、导电纤维、和/或诸如来自塞拉尼斯公司的VectranTM的液晶聚合物纤维制成。
根据本公开的实施例(未示出)，使用编织机将一根或多根螺旋取向的纱线或纤维编织到心轴的外表面上。作为非限制性示例，用于编织一根或多根纱线股或纤维的编织机是生产五月柱式编织物的五月柱式(maypole)编织机。将心轴的外表面成形为产生复合驱动轴的芯部结构的期望形状。在本发明的范围内，心轴的外表面可采用任何期望形状以产生用于复合驱动轴的芯部结构的任何期望形状。
根据图3中所示的本公开的实施例，心轴(未示出)的外表面具有大致圆柱形的形状，从而为复合驱动轴200提供大致圆柱形的芯部结构202。
如图3中所示，形成复合驱动轴200的芯部结构202的一根或多根螺旋取向的纱线或纤维208以预定的螺旋角θ编织。螺旋角θ确定了在心轴(未示出)的外表面(未示出)上编织的螺旋取向的纱线或纤维208的节距。根据图3中所示的本公开的实施例，一根或多根螺旋取向的纱线股或纤维208以恒定的螺旋角θ编织到心轴(未示出)的外表面(未示出)上，从而为芯部结构202提供基本恒定或单一的节距。根据需要，可以将附加的螺旋取向的纱线股或纤维208添加到复合驱动轴200的芯部结构202，以改变轴200的机械和/或物理性能。
根据本公开的替代实施例(未示出)，一根或多根螺旋取向的纤维的螺旋角θ可以沿着复合驱动轴的芯部结构的轴向长度改变，以改变驱动轴所需要的机械和/或物理性能。根据本公开的该实施例的复合驱动轴(未示出)具有一根或多根螺旋取向的纱线股或纤维，它们被编织成具有两个或更多个节距。
如图3中所示，复合驱动轴200的芯部结构202是开放式结构或开放式单元(open-cell)复合结构。然而，在本公开的范围内，复合驱动轴200的芯部结构202可以具有闭合式结构或闭合式单元(closed－cell)复合结构。
具有第一端部214、中间部216和第二端部218的联接器或端部件212整体地连接到图3中所示的复合驱动轴200的芯部结构202的第一端部204和第二端部206的至少一部分。中间部216设置在端部件212的第一端部214和第二端部218之间。作为非限制性示例，端部件212是万向接头、U形接头、万向联接器、万向节接头、双万向节接头、胡克接头、斯派塞接头、匀动联接器、等速接头、哈迪斯派塞接头或配对法兰的部件。根据图3和3A所示的本公开的实施例，端部件212是金属端部轭。作为非限制性示例，金属端部轭可以由铁、钢、铝、和/或能够承受施加在端部件212上的拉伸、压缩、径向、轴向和/或扭转载荷的任何其它材料制成。在本发明的范围内，附连到复合驱动轴200的芯部结构202的第一端部204的端部件可以与附连到复合驱动轴200的芯部结构202的第二端部206的端部件不同。
根据图3和3A中所示的本公开的实施例，端部件212的第一端部214具有成对的耳或轭臂220和222，它们从端部件212的中间部216轴向向外延伸。根据图3A所示的本发明的实施例，端部件212的第一端部214上的第一轴向延伸的轭臂220与端部件212的第一端部214上的第二轴向延伸的轭222大致平行。在端部件212的第一端部214上的第一轴向延伸的轭臂220具有外表面224和内表面226。开口228从第一轴向延伸的轭臂220的外表面224延伸到内表面226。第一轴向延伸的轭臂220中的开口228的尺寸和形状适于接纳轴承盖(未示出)的至少一部分，该轴承盖附连到轴颈十字架(未示出)的耳轴(未示出)的外表面。
在端部件212的第一端部214上的第二轴向延伸的轭臂222具有外表面230和内表面232。开口234从第二轴向延伸的轭臂222的外表面230延伸到内表面232。端部件212的第二轴向延伸的轭222中的开口234与第一轴向延伸的轭臂220上的开口228对齐。第二轴向延伸的轭臂222中的开口234的尺寸和形状适于接纳另一个轴承盖(未示出)的至少一部分，该另一个轴承盖附连到轴颈十字架(未示出)的耳轴(未示出)的外表面。
如图3和3A中所示，端部件212的第二端部218大致是圆柱形的。端部件212的第二端部218具有在其中限定中空部240的内表面236和外表面238。具有第一端244和第二端246的一个或多个螺旋形凹槽242沿着端部件212的第二端部218的外表面238的至少一部分延伸。端部件212的第二端部218的外表面238的至少一部分上的一个或多个螺旋形凹槽242具有螺旋角θ，该螺旋角θ与在复合驱动轴200的芯部结构202的端部204和206处的一根或多根螺旋取向的纤维208的螺旋角θ互补。一个或多个螺旋凹槽242的尺寸适于使得一根或多根螺旋取向的纤维208可以被编织到一个或多个螺旋凹槽242中并保持在其中。
一个或多个通孔248在一个或多个螺旋凹槽242的第二端246处从端部件212的第二端部218的内表面236延伸到外表面238。在一个或多个螺旋凹槽242的第二端248处的一个或多个通孔248的尺寸适于使得一根或多根螺旋取向的纤维208中的一根或多根被编织到一个或多个通孔248中并保持在其中。在本公开的范围内，一根或多根螺旋取向的纤维208可以通过编织机(未示出)编织到通孔248中，或者作为用于复合驱动轴200的芯部结构202的编织工艺之前和/或之后的单独步骤。
可以通过任何传统方法将一根或多根螺旋取向的纤维208保持在一个或多个通孔248内。作为非限制性示例，通过将一根或多根螺旋取向的纤维208压配到通孔248中和/或通过在一根或多根螺旋取向的纤维208的端部处系成大于一个或多个通孔248的直径的结，来将一根或多根螺旋取向的纤维208保持在一个或多个通孔248内。
根据本公开的替代实施例(未示出)，端部件的与中间部和第一端部相对的第二端部的最外端具有倒角或倒圆边缘。另外，根据本公开的该实施例(未示出)，一个或多个通孔也可以具有一个或多个倒角或倒圆边缘。倒角或倒圆边缘确保端部件的与一根或多根螺旋取向的纤维直接接触的部分不会磨损一根或多根螺旋取向的纤维，从而改善复合驱动轴的总体寿命和耐久性。
在已经编织复合驱动轴200的芯部结构202之后，在将一根或多根螺旋取向的纤维208编织到一个或多个螺旋凹槽242中之后并且在一根或多根螺旋取向的纤维208已经被编织并保持在一个或多个通孔248中之后，将一种或多种结构粘合剂251涂敷到复合驱动轴200。作为非限制性示例，一种或多种结构粘合剂251是粘结剂组合物、树脂组合物、环氧组合物、丙烯酸组合物、氨基甲酸酯组合物、氰基丙烯酸酯组合物或其混合物。
将一种或多种结构粘合剂251涂敷到芯部结构202，完全包封构成复合驱动轴200的芯部结构202的一根或多根螺旋取向的纤维208。另外，一种或多种结构粘合剂251被涂敷到端部件212的第二端部218，完全包封一根或多根螺旋取向的纤维208并填充一个或多个螺旋形凹槽242和一个或多个通孔248中的空隙。在本公开的范围内，可以将一种或多种结构粘合剂251的一个或多个涂层涂敷到复合驱动轴200，以便实现期望的化学、机械和/或物理性能。
在将一种或多种结构粘合剂251涂敷到复合驱动轴200上之后，允许一种或多种结构粘合剂251固化和硬化。在本发明的范围内，在将一种或多种结构粘合剂251涂敷到驱动轴200上的同时或者在一种或多种结构粘合剂251已经固化之后，可以将一个或多个加热、冷却、振动和/或热处理过程用作固化过程的一部分，或者作为制造复合驱动轴200的一个或多个附加步骤。
根据本公开的替代实施例，复合驱动轴200还可包括一个或多个密封元件250，其完全包封复合驱动轴200的芯部结构202。另外，在本公开的范围内，一个或多个密封元件250也可以完全包封端部件212的第二端部218的至少一部分。一个或多个密封元件250保护并密封复合驱动轴200免受环境和碎屑的影响，从而提高复合驱动轴200的总体寿命和耐久性。作为非限制性示例，一个或多个密封元件250是非结构性铝管、密封剂材料的一个或多个涂层、收缩的包裹材料、聚合物层压材料、弹性体层压材料、和/或将密封和/或保护复合驱动轴200免受环境和碎屑影响的任何其它材料，以提高驱动轴200的寿命和耐久性。
为了防止雪和/或冰在复合驱动轴200上积聚，可以使用疏水材料、来自耐沃外特(NeverWet)有限责任公司的NeverWetTM和/或任何其它抗湿材料可作为一个或多个密封元件250。疏水材料是不吸水的而是从其表面排斥水的材料。这使得雪和/或冰更难以积聚在复合驱动轴200上，从而改善了驱动轴200的总体寿命和耐久性。
根据本公开的替代实施例(未示出)，在将一根或多根螺旋取向的纱线或纤维编织到端部件上的一个或多个螺旋形凹槽中之前，端部件被电绝缘的聚合物材料覆盖。电绝缘聚合物材料防止一根或多根螺旋取向的纱线或纤维与端部件之间的直接接触。在将一根或多根螺旋取向的纱线或纤维编织到端部件上的一个或多个螺旋形凹槽中之后，将滑环连接器组件安装在一根或多根螺旋取向的纱线或纤维和绝缘的端部件上。滑环组件，也称为旋转电连接器，是一种机电装置，其允许从静止物体到旋转物体的动力和电信号的传输。
典型的滑环组件由导电的旋转金属环和一个或多个固定的石墨和/或金属接触部构成，固定的石墨和/或金属接触部与导电的旋转环的外表面的至少一部分直接电接触。另外，一个或多个固定的石墨和/或金属接触部电连接到电源。导电旋转环的内表面与编织到绝缘端部件上的凹槽中的一根或多根纱线或纤维的至少一部分直接电接触。一种或多种导电粘合剂可用于将导电旋转环的内表面固定到一根或多根纱线或纤维，并促进一根或多根纱线或纤维与导电旋转环之间的电连接。
为了保护滑环组件免受环境影响，滑环组件可以完全封闭在壳体内。这有助于提高滑环组件的总体寿命、性能和耐久性。
在操作中，由电源提供的电能被传递到一个或多个固定的石墨和/或金属接触部，其然后将电能传递到导电的旋转环。然后，该电能从导电旋转环传递到已被编织到端部件上的一个或多个螺旋形凹槽中的一根或多根螺旋取向的纱线或纤维。然后，一根或多根螺旋取向的纱线或纤维用作电阻器，从而将来自电源的电能转换成热能。然后，产生的热能用于融化在复合驱动轴上积聚的任何雪和/或冰。另外，产生的热能也能用于防止雪和/或冰在复合驱动轴上积聚。
在本公开的范围内，电源可以通过任何传统方法与一根或多根螺旋取向的纤维电接触。作为非限制性示例并且根据本公开的替代实施例(未示出)，电源可以与一根或多根螺旋取向的纤维中的一根或多根直接电接触。如先前讨论的，一根或多根螺旋取向的纱线或纤维然后将用作电阻器，从而将来自电源的电能转换成热能。然后，产生的热能用于融化在复合驱动轴上积聚的任何雪和/或冰。另外，产生的热能也能用于防止雪和/或冰在复合驱动轴上积聚。
如图3中所示并且根据本公开的替代实施例，复合驱动轴200还可包括一个或多个平衡配重件252。一个或多个平衡配重件252用于减少、消除和/或抵消在运行中旋转时在复合驱动轴200中出现的振动量。作为非限制性示例，一个或多个平衡配重件252可以附连到端部件212(该端部件212附连到芯部结构202的第一端部204)的外表面238的至少一部分、附连到端部件212(该端部件212附连到芯部结构202的第二端部206)的外表面238的至少一部分、和/或附连到复合驱动轴200的芯部结构202的至少一部分。另外，作为非限制性示例，可以使用一个或多个焊缝、机械紧固件和/或粘合剂来附连一个或多个平衡配重件252。
根据本公开的替代实施例，可在将一个或多个密封元件250应用到复合驱动轴200之前，将一个或多个平衡配重件252附连到复合驱动轴200的芯部结构202。根据本公开的该实施例，可以将一个或多个密封元件250应用在一个或多个平衡配重件252上，使得一个或多个平衡配重件252的至少一部分被包封在一个或多个密封元件250内。
根据本公开的实施例，其中一个或多个密封元件250是非结构性铝管，一个或多个平衡配重件252可以直接附连到非结构性铝管密封元件250的外表面。另外，作为非限制性示例，可以使用一个或多个焊缝、机械紧固件和/或粘合剂来将一个或多个平衡配重件252附连到非结构性管密封元件250。
根据本公开的又一实施例，复合驱动轴200还包括一个或多个传感器260。图3A中所示的一个或多个传感器260，可以是被动传感器和/或主动传感器。另外，一个或多个传感器260可以是电传感器和/或压电传感器。如图3A中所示，一个或多个传感器260整体地连接到端部件212的第二端部218上的一个或多个螺旋形凹槽242中的一个或多个并设置在其内部。根据本公开的该实施例，一个或多个传感器260可通过使用一种或多种粘合剂、焊接和/或机械紧固件整体地连接到一个或多个螺旋形凹槽242中的一个或多个。在本公开的范围内，在将一根或多根螺旋取向的纤维208编织到凹槽242中之前和/或之后，可将一个或多个传感器260附连到一个或多个螺旋形凹槽242中的一个或多个。另外，在本公开的范围内，在涂敷一种或多种结构粘合剂251之前和/或之后，可将一个或多个传感器260附连到一个或多个螺旋形凹槽242中的一个或多个。
作为非限制性示例，一个或多个传感器260可以是使用一个或多个算法来监控复合驱动轴200的主动传感器。根据本公开的该实施例，一个或多个传感器260激励复合驱动轴200并且监控复合驱动轴200如何响应所应用的激励。作为非限制性示例，激励是机械激励、电激励和/或振动激励。然后通过一个或多个算法记录和分析来自激励的响应。在来自复合驱动轴200的激励的响应在用于响应的预定理想范围的界限的外部情况下，将信号通过控制器区域网络(CAN总线)(未示出)发送给车辆操作员(未示出)，警告操作员(未示出)复合驱动轴200需要更换和/或修理。作为非限制性示例，通过CAN总线(未示出)发送到操作员(未示出)的信号可打开警告灯、维护灯、指示灯、维修灯、维修指示灯、维护指示灯、声音警报、基于图形的消息和/或基于文本的消息。
根据本公开的另一个实施例并且作为非限制性示例，一个或多个传感器260可以是通过使用一个或多个加速度计来测量复合驱动轴200中的振动量的被动传感器。一个或多个电子控制单元(ECU)(未示出)比较所收集的复合驱动轴200的振动行为，并将其与预定的理想振动范围进行比较。在复合驱动轴200的振动行为在预定理想振动范围的界限以外的情况下，将信号通过CAN总线(未示出)发送给车辆操作员(未示出)，警告操作员(未示出)复合驱动轴200需要更换和/或修理。作为非限制性示例，通过CAN总线(未示出)发送到操作员(未示出)的信号可打开警告灯、维护灯、指示灯、维修灯、维修指示灯、维护指示灯、声音警报、基于图形的消息和/或基于文本的消息。
根据本公开的又一实施例并且作为非限制性示例，图3A中示出的一个或多个传感器260是一个或多个扭矩传感器。根据本公开的该实施例，扭矩传感器用于在复合驱动轴200处于静态和/或动态状态时测量和记录复合驱动轴200上的扭矩量。该信息然后被传送到车辆(未示出)的一个或多个ECU(未示出)并由其收集。然后，一个或多个算法将分析和监控由一个或多个ECU(未示出)收集的信息，并将该信息与预定的理想运行行为进行比较，以跟踪复合驱动轴200的性能特征并识别何时复合驱动轴200需要修理和/或更换。在需要更换和/或修理复合驱动轴200的情况下，将通过连接一个或多个ECU(未示出)的CAN总线(未示出)从一个或多个ECU(未示出)发送信号，警告车辆操作员(未示出)需要更换和/或修理复合驱动轴200。作为非限制性示例，通过CAN总线(未示出)发送到操作员(未示出)的信号可打开警告灯、维护灯、指示灯、维修灯、维修指示灯、维护指示灯、声音警报、基于图形的消息和/或基于文本的消息。
图4、4A和4B示出了根据本公开的替代实施例的具有带有端部件312的芯部结构302的复合驱动轴300。根据本发明的该实施例，复合驱动轴300的芯部结构302具有第一端部304和第二端部306。如图4所示，复合驱动轴300的芯部结构302通过编织一根或多根螺旋取向的纱线或纤维308以形成复合驱动轴300的芯部结构302而制成。在本发明的范围内，构成复合驱动轴300的芯部结构302的一根或多根螺旋取向的纱线或纤维308中的每一根各自都可以由多根纱线股或纤维(未示出)制成。在非限制性示例中，构成一根或多根螺旋取向的纱线或纤维308的一根或多根螺旋取向的纱线或纤维308和/或多根纱线股或纤维(未示出)由碳纤维丝束、预浸碳纤维丝束、预浸碳纱、诸如来自杜邦的凯芙拉(KevlarTM)芳纶纤维、诸如来自杜邦的尼龙TM、尼龙6或尼龙6,6的聚酰胺纤维、聚酯、乙烯基材料、玻璃纤维、导电纤维、和/或诸如来自塞拉尼斯公司的VectranTM的液晶聚合物纤维制成。
根据本公开的实施例(未示出)，使用编织机将一根或多根纱线股或纤维编织到心轴的外表面上。作为非限制性示例，用于编织一根或多根纱线股或纤维的编织机是生产五月柱式编织物的五月柱式编织机。将心轴的外表面成形为产生复合驱动轴的芯部结构的期望形状。在本发明的范围内，心轴的外表面可采用任何期望形状以产生用于复合驱动轴的芯部结构的任何期望形状。
根据图4中所示的本公开的实施例，心轴(未示出)的外表面具有大致圆柱形的形状，从而为复合驱动轴300提供大致圆柱形的芯部结构302。
如图4和4A中所示，形成复合驱动轴300的芯部结构302的一根或多根螺旋取向的纱线或纤维308以预定的螺旋角θ编织。螺旋角θ确定了在心轴(未示出)的外表面(未示出)上编织的螺旋取向的纱线或纤维308的节距。根据图4中所示的本公开的实施例，一根或多根螺旋取向的纱线股或纤维308以恒定的螺旋角θ编织到心轴(未示出)的外表面(未示出)上，从而为芯部结构302提供基本恒定或单一的节距。根据需要，可以将附加的螺旋取向的纱线或纤维股线308添加到复合驱动轴300的芯部结构302，以改变轴300的机械和/或物理性能。
根据本公开的替代实施例(未示出)，一根或多根螺旋取向的纤维的螺旋角θ可以沿着复合驱动轴的芯部结构的轴向长度改变，以改变驱动轴所需要的机械和/或物理性能。根据本公开的该实施例的复合驱动轴(未示出)具有一根或多根螺旋取向的纱线股或纤维，它们被编织成具有两个或更多个节距。
根据图4和4A中所示的本公开的实施例，复合驱动轴300的芯部结构302还包括一根或多根附加的纱线股或纤维310，其轴向地取向以改善复合驱动轴300的物理和/或机械性能。如图4和4A所示，一根或多根轴向取向的纱线股或纤维310交织在一根或多根螺旋取向的纱线股或纤维308内，以产生三轴(tri-axially)编织的芯部结构302。根据需要，可以将附加的轴向取向的纱线或纤维股线310添加到复合驱动轴300的芯部结构302，以改变轴300的机械和/或物理性能。在本发明的范围内，构成复合驱动轴300的芯部结构302的一根或多根轴向取向的纱线或纤维310中的每一根各自都可以由多根纱线股或纤维(未示出)制成。在非限制性示例中，构成一根或多根轴向取向的纱线或纤维310的一根或多根轴向取向的纱线或纤维310和/或多根纱线或纤维(未示出)由碳纤维丝束、预浸碳纤维丝束、预浸碳纱、诸如来自杜邦的凯芙拉(KevlarTM)芳纶纤维、诸如来自杜邦的尼龙TM、尼龙6或尼龙6,6的聚酰胺纤维、聚酯、乙烯基材料、玻璃纤维、导电纤维、和/或诸如来自塞拉尼斯公司的VectranTM的液晶聚合物纤维制成。
如图4和4A中所示，复合驱动轴300的芯部结构302是开放式结构或开放式单元复合结构。然而，在本公开的范围内，复合驱动轴300的芯部结构302可以具有闭合式结构或闭合式单元复合结构。
具有第一端部314、中间部316和第二端部318的联接器或端部件312整体地连接到图4中所示的复合驱动轴300的芯部结构302的第一端部304和第二端部306的至少一部分。中间部316设置在端部件314的第一端部312和第二端部318之间。作为非限制性示例，端部件312是万向接头、U形接头、万向联接器、万向节接头、双万向节接头、胡克接头、斯派塞接头、匀动联接器、等速接头、哈迪斯派塞接头或配对法兰的部件。根据图4和4B所示的本公开的实施例，端部件312是金属端部轭。作为非限制性示例，金属端部轭可以由铁、钢、铝、和/或能够承受施加在端部件312上的拉伸、压缩、径向、轴向和/或扭转载荷的任何其它材料制成。在本发明的范围内，附连到复合驱动轴300的芯部结构302的第一端部304的端部件可以与附连到复合驱动轴300的芯部结构302的第二端部306的端部件不同。
根据图4和4B中所示的本公开的实施例，端部件312的第一端部314具有成对的耳或轭臂320和322，它们从端部件312的中间部316轴向向外延伸。根据图4B所示的本发明的实施例，端部件312的第一端部314上的第一轴向延伸的轭臂320与端部件312的第一端部314上的第二轴向延伸的轭322大致平行。在端部件312的第一端部314上的第一轴向延伸的轭臂320具有外表面324和内表面326。开口328从第一轴向延伸的轭臂320的外表面324延伸到内表面326。第一轴向延伸的轭臂320中的开口328的尺寸和形状适于接纳轴承盖(未示出)的至少一部分，该轴承盖附连到轴颈十字架的耳轴(未示出)的外表面(未示出)。
在端部件312的第一端部314上的第二轴向延伸的轭臂322具有外表面330和内表面332。开口334从第二轴向延伸的轭臂322的外表面330延伸到内表面332。端部件312的第二轴向延伸的轭322中的开口334与第一轴向延伸的轭臂320上的开口328对齐。第二轴向延伸的轭臂322中的开口334的尺寸和形状适于接纳另一个轴承盖(未示出)的至少一部分，该另一个轴承盖附连到轴颈十字架(未示出)的耳轴(未示出)的外表面。
如图4和4A中所示，端部件312的第二端部318大致是圆柱形的。端部件312的第二端部318具有在其中限定中空部340的内表面336和外表面338。具有第一端344和第二端346的一根或多根螺旋形凹槽342沿着端部件312的第二端部318的外表面338的至少一部分延伸。端部件312的第二端部318的外表面338的至少一部分上的一根或多根螺旋形凹槽342具有螺旋角θ，该螺旋角θ与在复合驱动轴300的芯部结构302的端部304和306处的一根或多根螺旋取向的纤维308的螺旋角θ互补。一个或多个螺旋凹槽342的尺寸适于使得一根或多根螺旋取向的纤维308可以被编织到一个或多个螺旋凹槽342中并保持在其中。
根据图4和4B中所示的本公开的实施例，端部件312还包括一个或多个轴向凹槽348，轴向凹槽348具有第一端350和第二端352。一个或多个轴向凹槽348沿着端部件312的第二端部318的外表面338的至少一部分轴向延伸。另外，端部件312的第二端部318的外表面338的至少一部分上的一根或多根轴向凹槽348与在复合驱动轴300的芯部结构302的端部304和306处的一根或多根轴向取向的纤维310同轴地延伸。
一个或多个通孔354在一个或多个螺旋凹槽342的第二端346或一个或多个轴向凹槽348的第二端352处从端部件312的第二端部318的内表面336延伸到外表面338。根据本公开的替代实施例(未示出)，在一个或多个螺旋凹槽的第二端处设置有一个或多个通孔，并且在一个或多个轴向凹槽的第二端处设置有一个或多个不同的通孔。
在一个或多个螺旋凹槽342的第二端348处和/或在一个或多个轴向凹槽348的第二端352处的一个或多个通孔354的尺寸适于使得一根或多根螺旋取向的纤维308和/或一根或多根轴向取向的纤维310中的一根或多根被编织并保持在一个或多个通孔354内。在本公开的范围内，一根或多根螺旋取向的纤维308和/或者一根或多根轴向取向的纤维310可以通过编织机(未示出)编织到通孔354中，或者作为在芯部结构302的编织工艺之前和/或之后的单独步骤。
可以通过任何传统方法将一根或多根螺旋取向的纤维308和/或一根或多根轴向取向的纤维310保持在一个或多个通孔354内。作为非限制性示例，通过将纤维308和310压配到通孔354中和/或通过在纤维308和310的端部处系成大于一个或多个通孔354的直径的结，来将一根或多根螺旋取向的纤维308和/或一根或多根轴向取向的纤维310保持在一个或多个通孔354内。
根据本公开的替代实施例(未示出)，端部件的与中间部和第一端部相对的第二端部的最外端具有倒角或倒圆边缘。另外，根据本公开的该实施例(未示出)，一个或多个通孔也可以具有一个或多个倒角或倒圆边缘。倒角或倒圆边缘确保端部件的与一根或多根螺旋和/或轴向取向的纤维直接接触的部分不会磨损一根或多根螺旋和/或轴向取向的纤维，从而改善复合驱动轴的总体寿命和耐久性。
在已经编织复合驱动轴300的芯部结构302之后，在将一根或多根螺旋取向的纤维308编织到一个或多个螺旋凹槽342中之后，在将一根或多根轴向取向的纤维310编织到一个或多个轴向凹槽348中之后，并且在一根或多根螺旋取向的纤维308和/或一根或多根轴向取向的纤维310已经被编织并保持在一个或多个通孔354中之后，将一种或多种结构粘合剂351涂敷到复合驱动轴300。作为非限制性示例，一种或多种结构粘合剂351是粘结剂组合物、树脂组合物、环氧组合物、丙烯酸组合物、氨基甲酸酯组合物、氰基丙烯酸酯组合物或其混合物。
将一种或多种结构粘合剂351涂敷到芯部结构302，完全包封构成复合驱动轴300的芯部结构302的一根或多根螺旋取向的纤维308和一根或多根轴向取向的纤维310。另外，一种或多种结构粘合剂351被涂敷到端部件312的第二端部318，完全包封纤维308和310并填充一个或多个螺旋形凹槽342、一个或多个轴向凹槽348和一个或多个通孔354中的空隙。在本公开的范围内，将一种或多种结构粘合剂351的一个或多个涂层涂敷到复合驱动轴300，以便实现期望的化学、机械和/或物理性能。
在将一种或多种结构粘合剂351涂敷到复合驱动轴300上之后，允许一种或多种结构粘合剂351固化和硬化。在本发明的范围内，在将一种或多种结构粘合剂351涂敷到驱动轴300上的同时或者在一种或多种结构粘合剂351已经固化之后，可以将一个或多个加热、冷却、振动和/或热处理过程用作固化过程的一部分，或者作为制造复合驱动轴300的一个或多个附加步骤。
根据本公开的替代实施例，复合驱动轴300还可包括一个或多个密封元件356，其完全包封复合驱动轴300的芯部结构302。另外，在本公开的范围内，一个或多个密封元件356也可以完全包封端部件312的第二端部318的至少一部分。一个或多个密封元件356保护并密封复合驱动轴300免受环境和碎屑的影响，从而提高复合驱动轴300的总体寿命和耐久性。作为非限制性示例，一个或多个密封元件356是非结构性铝管、密封剂材料、收缩的包裹材料、聚合物层压材料、弹性体层压材料、和/或将密封和/或保护复合驱动轴300免受环境和碎屑影响的任何其它材料。
为了防止雪和/或冰在复合驱动轴300上积聚，可以使用疏水材料、来自耐沃外特有限责任公司的NeverWetTM和/或任何其它抗湿材料可作为一个或多个密封元件356。疏水材料是不吸水而是从其表面排斥水的材料。这使得雪和/或冰更难以积聚在复合驱动轴300上，从而改善了驱动轴300的总体寿命和耐久性。
根据本公开的替代实施例(未示出)，在将一根或多根螺旋和轴向取向的纱线或纤维编织到端部件中的一个或多个螺旋形凹槽中和一个或多个轴向凹槽中之前，端部件被电绝缘的聚合材料覆盖。电绝缘聚合物材料防止端部件与一根或多根螺旋和轴向取向的纱线或纤维之间的直接接触。在将一根或多根螺旋和轴向取向的纱线或纤维编织到端部件上的一个或多个螺旋形凹槽中和一个或多个轴向凹槽中之后，将滑环连接器组件安装在一根或多根螺旋和轴向取向的纱线或纤维和绝缘的端部件上。滑环组件，也称为旋转电连接器，是一种机电装置，其允许从静止物体到旋转物体的动力和电信号的传输。
典型的滑环组件由导电的旋转金属环和一个或多个固定的石墨和/或金属接触部构成，固定的石墨和/或金属接触部与导电的旋转环的外表面的至少一部分直接电接触。另外，一个或多个固定的石墨和/或金属接触部电连接到电源。导电旋转环的内表面与编织到绝缘端部件上的凹槽中的一根或多根纱线或纤维的至少一部分直接电接触。一种或多种导电粘合剂也可用于将导电旋转环的内表面固定到一根或多根纱线或纤维，并促进一根或多根纱线或纤维与导电旋转环之间的电连接。
为了保护滑环组件免受环境影响，滑环组件可以完全封闭在壳体内。这有助于提高滑环组件的总体寿命、性能和耐久性。
在操作中，由电源提供的电能被传递到一个或多个固定的石墨和/或金属接触部，其然后将电能传递到导电的旋转环。然后，该电能从导电旋转环传递到已被编织到端部件上的一个或多个螺旋形凹槽中的一根或多根螺旋和轴向取向的纱线或纤维。然后，一根或多根螺旋和/或轴向取向的纱线或纤维中的一根或多根用作电阻器，从而将来自电源的电能转换成热能。然后，产生的热能用于融化在复合驱动轴上积聚的任何雪和/或冰。另外，产生的热能也能用于防止雪和/或冰在复合驱动轴上积聚。
在本公开的范围内，电源可以通过任何传统方法与一根或多根螺旋和/或轴向取向的纤维电接触。作为非限制性示例并且根据本公开的替代实施例(未示出)，电源可以与一根或多根螺旋和/或轴向取向的纤维中的一根或多根直接电接触。如前所述，一根或多根螺旋和/或轴向取向的纱线或纤维然后将用作电阻器，从而将来自电源的电能转换成热能。然后，产生的热能用于融化在复合驱动轴上积聚的任何雪和/或冰。另外，产生的热能也能用于防止雪和/或冰在复合驱动轴上积聚。
如先前关于图3和3A所讨论的并且根据本公开的替代实施例，复合驱动轴300还可包括一个或多个平衡配重件360。根据本公开的该实施例并且作为非限制性示例，一个或多个平衡配重件360可以附连到端部件312(该端部件312附连到芯部结构302的第一端部304)的外表面338的至少一部分、附连到端部件312(该端部件312附连到芯部结构302的第二端部306)的外表面338的至少一部分、和/或附连到复合驱动轴的芯部结构302的至少一部分。另外，作为非限制性示例，可以使用一个或多个焊缝、机械紧固件和/或粘合剂来附连一个或多个平衡配重件360。
根据本公开的又一实施例，复合驱动轴300还包括一个或多个传感器362。图4B中所示的一个或多个传感器362，可以是被动传感器和/或主动传感器。另外，一个或多个传感器362可以是电传感器和/或压电传感器。如图4B中所示，一个或多个传感器362整体地连接到端部件312的第二端部318上的一个或多个螺旋形凹槽342和/或一个或多个轴向凹槽348中的一个或多个并设置在其内部。根据本公开的该实施例，一个或多个传感器362可通过使用一种或多种粘合剂、焊接和/或机械紧固件整体地连接到一个或多个螺旋形凹槽342和/或一个或多个轴向凹槽348中的一个或多个。在本公开的范围内，在将一根或多根螺旋和轴向取向的纤维308和310编织到凹槽342和348中之前和/或之后，可将一个或多个传感器362附连到一个或多个螺旋形凹槽342和/或一个或多个轴向凹槽348中的一个或多个。另外，在本公开的范围内，在涂敷一种或多种结构粘合剂351之前和/或之后，可将一个或多个传感器362附连到一个或多个螺旋形凹槽342和/或一个或多个轴向凹槽348中的一个或多个。
作为非限制性示例，一个或多个传感器362可以是使用一个或多个算法来监控复合驱动轴300的主动传感器。根据本公开的该实施例，一个或多个传感器362激励复合驱动轴300并且监控复合驱动轴300如何响应所应用的激励。作为非限制性示例，激励是机械激励、电激励和/或振动激励。然后通过一个或多个算法记录和分析来自激励的响应。在来自复合驱动轴300的激励的响应在用于响应的预定理想范围的界限的外部情况下，将信号通过CAN总线(未示出)发送给车辆操作员(未示出)，警告操作员(未示出)复合驱动轴300需要更换和/或修理。作为非限制性示例，通过CAN总线(未示出)发送到操作员(未示出)的信号可打开警告灯、维护灯、指示灯、维修灯、维修指示灯、维护指示灯、声音警报、基于图形的消息和/或基于文本的消息。
根据本公开的另一个实施例并且作为非限制性示例，一个或多个传感器362可以是通过使用一个或多个加速度计来测量复合驱动轴300中的振动量的被动传感器。一个或多个ECU(未示出)比较所收集的复合驱动轴300的振动行为，并将其与预定的理想振动范围进行比较。在复合驱动轴300的振动行为在预定理想振动范围的界限以外的情况下，将信号通过CAN总线(未示出)发送给车辆操作员(未示出)，警告操作员(未示出)复合驱动轴300需要更换和/或修理。作为非限制性示例，通过CAN总线(未示出)发送到操作员(未示出)的信号可打开警告灯、维护灯、指示灯、维修灯、维修指示灯、维护指示灯、声音警报、基于图形的消息和/或基于文本的消息。
根据本公开的又一实施例并且作为非限制性示例，图4B中示出的一个或多个传感器362是一个或多个扭矩传感器。根据本公开的该实施例，扭矩传感器用于在复合驱动轴300处于静态和/或动态状态时测量和记录复合驱动轴300上的扭矩量。该信息然后被传送到车辆(未示出)的一个或多个ECU(未示出)并由其收集。然后，一个或多个算法将分析和监控由一个或多个ECU(未示出)收集的信息，并将该信息与预定的理想运行行为进行比较，以跟踪复合驱动轴300的性能特征并识别何时复合驱动轴300需要修理和/或识别何时复合驱动轴300需要更换。在需要更换或修理复合驱动轴300的情况下，将通过连接一个或多个ECU(未示出)的CAN总线(未示出)从一个或多个ECU(未示出)发送信号，警告车辆操作员(未示出)需要更换和/或修理复合驱动轴300。作为非限制性示例，通过CAN总线(未示出)发送到操作员(未示出)的信号可打开警告灯、维护灯、指示灯、维修灯、维修指示灯、维护指示灯、声音警报、基于图形的消息和/或基于文本的消息。
图5和5A示出了根据本公开的替代实施例的具有带有端部件400的图3所示的复合驱动轴200。图5中示出的复合驱动轴200与先前关于图3描述的复合驱动轴200相同，除了下面特别提到的地方。如图5中所示并且如先前关于本公开的图3所讨论的，复合驱动轴200包括具有第一端部204和第二端部206的芯部结构202。此外，如本公开的图3和5所示，复合驱动轴200的芯部结构202包括一根或多根螺旋取向的纱线或纤维208，它们以螺旋角θ编织到心轴(未示出)的外表面(未示出)上。在本公开的范围内，复合驱动轴200的芯部结构202的一根或多根螺旋取向的纱线或纤维208可以以单个节距编织或编织成具有多于一个节距。根据需要，可以将附加的螺旋取向的纱线或纤维股线208添加到复合驱动轴200的芯部结构202，以改变轴200的机械和/或物理性能。
联接器或端部件400整体地连接到图5中所示的复合驱动轴200的芯部结构202的第一端部204和第二端部206的至少一部分。端部件400具有第一端部402、第二端部404、内表面406和外表面408。端部件400的内表面406和外表面408在其中限定中空部410。如图5和5A中所示并且作为非限制性示例，端部件400大致为圆柱形。
具有第一端414和第二端416的一个或多个螺旋形凹槽412沿着端部件400的第二端部404的外表面408的至少一部分延伸。端部件400的第二端部404的外表面408的至少一部分上的一个或多个螺旋形凹槽412具有螺旋角θ，该螺旋角θ与在复合驱动轴200的芯部结构202的端部204和206处的一根或多根螺旋取向的纤维208的螺旋角θ互补。一个或多个螺旋凹槽412的尺寸适于使得一根或多根螺旋取向的纤维208可以被编织到一个或多个螺旋凹槽412中并保持在其中。
一个或多个通孔418在一个或多个螺旋凹槽412的第二端416处从端部件400的第二端部404的内表面406延伸到外表面408。在一个或多个螺旋凹槽412的第二端416处的一个或多个通孔418的尺寸适于使得一根或多根螺旋取向的纤维208中的一根或多根被编织到一个或多个通孔418中并保持在其中。在本公开的范围内，一根或多根螺旋取向的纤维208可以通过编织机(未示出)编织到通孔418中，或者作为用于复合驱动轴200的芯部结构202的编织工艺之前和/或之后的单独步骤。
可以通过任何传统方法将一根或多根螺旋取向的纤维208保持在一个或多个通孔418内。作为非限制性示例，通过将一根或多根螺旋取向的纤维208压配到通孔418中和/或通过在一根或多根螺旋取向的纤维208的端部处系成大于一个或多个通孔418的直径的结，来将一根或多根螺旋取向的纤维208保持在一个或多个通孔418内。
根据本公开的替代实施例(未示出)，端部件的与第一端部相对的第二端部的最外端具有倒角或倒圆边缘。另外，根据本公开的该实施例(未示出)，一个或多个通孔也可以具有一个或多个倒角或倒圆边缘。倒角或倒圆边缘确保端部件的与一根或多根螺旋取向的纤维直接接触的部分不会磨损一根或多根螺旋取向的纤维，从而改善复合驱动轴的总体寿命和耐久性。
根据图5和5A所示的本公开的实施例，端部件400是普通金属端部件。作为非限制性示例，普通金属端部件可以由铁、钢、铝、和/或能够承受施加在端部件400上的拉伸、压缩、径向、轴向和/或扭转载荷的任何其它材料制成。在本发明的范围内，附连到复合驱动轴200的芯部结构202的第一端部204的端部件可以与附连到复合驱动轴200的芯部结构202的第二端部206的端部件不同。
在已经编织复合驱动轴200的芯部结构202之后，在将一根或多根螺旋取向的纤维208编织到一个或多个螺旋凹槽242中之后并且在一根或多根螺旋取向的纤维208已经被编织并保持在一个或多个通孔418中之后，将一种或多种结构粘合剂251涂敷到复合驱动轴200。
将一种或多种结构粘合剂251涂敷到芯部结构202，完全包封构成复合驱动轴200的芯部结构202的一根或多根螺旋取向的纤维208。另外，一种或多种结构粘合剂251被涂敷到端部件400的第二端部404，完全包封纤维208并填充一个或多个螺旋形凹槽412和/或一个或多个通孔418中的空隙。在本公开的范围内，将一种或多种结构粘合剂251的一个或多个涂层涂敷到复合驱动轴300，以便实现期望的化学、机械和/或物理性能。
根据本公开的替代实施例，复合驱动轴200还可包括一个或多个密封元件250，其完全包封复合驱动轴200的芯部结构202。另外，在本公开的范围内，一个或多个密封元件250也可以完全包封端部件400的第二端部404的至少一部分。一个或多个密封元件250保护并密封复合驱动轴200免受环境和碎屑的影响，从而提高复合驱动轴200的总体寿命和耐久性。如先前关于图3和3A所讨论的并且作为非限制性示例，一个或多个密封元件250是非结构性铝管、密封剂材料、收缩的包裹材料、聚合物层压材料、来自耐沃外特有限责任公司的NeverWetTM材料、疏水材料、抗湿材料、弹性体层压材料、和/或将密封和/或保护复合驱动轴200免受环境和碎屑影响的任何其它材料。
根据本公开的替代实施例(未示出)，在将一根或多根螺旋取向的纱线或纤维编织到端部件中的一个或多个螺旋形凹槽中之前，端部件被电绝缘的聚合物材料覆盖。电绝缘聚合物材料防止一种或多种螺旋取向的纱线或纤维与端部件之间的直接接触。在将一根或多根螺旋取向的纱线或纤维编织到端部件上的一个或多个螺旋形凹槽中之后，将滑环连接器组件安装在一根或多根螺旋取向的纱线或纤维和绝缘的端部件上。滑环组件，也称为旋转电连接器，是一种机电装置，其允许从静止物体到旋转物体的动力和电信号的传输。
典型的滑环组件由导电的旋转金属环和一个或多个固定的石墨和/或金属接触部构成，固定的石墨和/或金属接触部与导电的旋转环的外表面的至少一部分直接电接触。另外，一个或多个固定的石墨和/或金属接触部电连接到电源。导电旋转环的内表面与编织到绝缘端部件上的凹槽中的一根或多根纱线或纤维的至少一部分直接电接触。一种或多种导电粘合剂也可用于将导电旋转环的内表面固定到一根或多根纱线或纤维，并促进一根或多根纱线或纤维与导电旋转环之间的电连接。
为了保护滑环组件免受环境影响，滑环组件可以完全封闭在壳体内。这有助于提高滑环组件的总体寿命、性能和耐久性。
在操作中，由电源提供的电能被传递到一个或多个固定的石墨和/或金属接触部，其然后将电能传递到导电的旋转环。然后，该电能从导电旋转环传递到已被编织到端部件上的一个或多个螺旋形凹槽中的一根或多根螺旋取向的纱线或纤维。然后，一根或多根螺旋取向的纱线或纤维用作电阻器，从而将来自电源的电能转换成热能。然后，产生的热能用于融化在复合驱动轴上积聚的任何雪和/或冰。另外，产生的热能也能用于防止雪和/或冰在复合驱动轴上积聚。
在本公开的范围内，电源可以通过任何传统方法与一根或多根螺旋取向的纤维电接触。作为非限制性示例并且根据本公开的替代实施例(未示出)，电源可以与一根或多根螺旋取向的纤维中的一根或多根直接电接触。如先前讨论的，一根或多根螺旋取向的纱线或纤维然后将用作电阻器，从而将来自电源的电能转换成热能。然后，产生的热能用于融化在复合驱动轴上积聚的任何雪和/或冰。另外，产生的热能也能用于防止雪和/或冰在复合驱动轴上积聚。
驱动轴联接器420的端部的至少一部分整体地连接到端部件400的第一端部402的至少一部分。作为非限制性示例，驱动轴联接器420是万向接头、U形接头、万向联接器、万向节接头、双万向节接头、胡克接头、斯派塞接头、匀动联接器、等速接头、哈迪斯派塞接头、配对法兰或用于电动马达的输出轴的部件。根据图5所示的本公开的实施例，驱动轴联接器420是金属端部轭。作为非限制性示例，金属端部轭可以由铁、钢、铝、和/或能够承受施加在驱动轴联接器420上的拉伸、压缩、径向、轴向和/或扭转载荷的任何其它材料制成。在本公开的范围内，附连到端部件400(该端部件400附连到芯部结构202的第一端部204)的驱动轴联接器可以与附连到端部件400(该端部件400附连到复合驱动轴200的芯部结构202的第二端部206)的驱动轴联接器不同。
端部件400的第一端部402可通过任何传统方法整体地连接到驱动轴联接器420的端部的至少一部分。作为非限制性示例，端部件400的第一端部402可通过使用一个或多个焊缝、机械紧固件、螺纹连接、花键连接和/或一种或多种粘合剂整体地连接到驱动轴联接器420的端部的至少一部分。另外，在本公开的范围内，在将一种或多种结构粘合剂251涂敷到复合驱动轴200并固化之前、期间和/或之后，可将驱动轴联接器420整体地连接到端部件400的第一端部402。
根据本公开的替代实施例，端部件400最初以必须的预定长度设置，以将端部件400适当地固定在编织机(未示出)中。根据本公开的该实施例，随后将端部件400切割和/或加工到预定长度，之后将驱动轴联接器420附连到端部件400的第一端部402的至少一部分。
如先前关于图3和3A所讨论的并且如图5中所示，根据本公开的替代实施例的复合驱动轴200还可包括一个或多个平衡配重件252。根据本公开的该实施例并且作为非限制性示例，一个或多个平衡配重件252可以附连到端部件400(该端部件400附连到芯部结构202的第一端部204)的外表面408的至少一部分、附连到端部件400(该端部件400附连到芯部结构202的第二端部206)的外表面408的至少一部分、附连到驱动轴联接器420中的一个或多个的至少一部分、和/或附连到复合驱动轴200的芯部结构202的至少一部分。另外，作为非限制性示例，可以使用一个或多个焊缝、机械紧固件和/或粘合剂来附连一个或多个平衡配重件252。
根据本公开的又一实施例，在图5和5A中示出的复合驱动轴200还包括一个或多个传感器260。如图5A中所示，一个或多个传感器260整体地连接到端部件400的第二端部404上的一个或多个螺旋形凹槽412中的一个或多个并设置在其内部。根据本公开的该实施例，一个或多个传感器260可通过使用一种或多种粘合剂、焊接和/或机械紧固件整体地连接到一个或多个螺旋形凹槽412中的一个或多个。在本公开的范围内，在将一根或多根螺旋取向的纤维208编织到凹槽412中之前和/或之后，可将一个或多个传感器260附连到一个或多个螺旋形凹槽412中的一个或多个。另外，在涂敷一种或多种结构粘合剂251之前和/或之后，可将一个或多个传感器260附连到一个或多个螺旋形凹槽412中的一个或多个。
图6和6A示出了根据本公开的又一实施例的具有带有端部件500的图4和4A所示的复合驱动轴300。图6中示出的复合驱动轴300与先前关于图4和4A描述的复合驱动轴300相同，除了下面特别提到的地方。如图6中所示并且如先前关于图4和4A所讨论的，复合驱动轴300包括具有第一端部304和第二端部306的芯部结构302。此外，如本公开的图4、4A和6所示，复合驱动轴300的芯部结构302包括一根或多根螺旋取向的纱线或纤维308，它们以螺旋角θ编织到心轴(未示出)的外表面(未示出)上。在本公开的范围内，复合驱动轴300的芯部结构302的一根或多根螺旋取向的纱线或纤维308可以以单个节距编织或编织成具有多于一个节距。根据需要，可以将附加的螺旋取向的纱线或纤维股线308添加到复合驱动轴300的芯部结构302，以改变轴300的机械和/或物理性能。
如先前讨论的并且根据图4和4A中所示的本公开的实施例，复合驱动轴300的芯部结构302还包括一根或多根附加的纱线股或纤维310，其轴向地取向以改善复合驱动轴300的物理和/或机械性能。如图4、4A和6所示，一根或多根轴向取向的纱线股或纤维310交织在一根或多根螺旋取向的纱线股或纤维308内，以产生三轴编织的芯部结构302。根据需要，可以将附加的轴向取向的纱线或纤维股线310添加到复合驱动轴300的芯部结构302，以改变轴300的机械和/或物理性质。
联接器或端部件500整体地连接到图6中所示的复合驱动轴300的芯部结构302的第一端部304和第二端部306的至少一部分。端部件500具有第一端部502、第二端部504、内表面506和外表面508。端部件500的内表面506和外表面508在其中限定中空部510。如图6和6A中所示并且作为非限制性示例，端部件500大致为圆柱形。
具有第一端514和第二端516的一个或多个螺旋形凹槽512沿着端部件500的第二端部504的外表面508的至少一部分延伸。端部件500的第二端部504的外表面508的至少一部分上的一根或多根螺旋形凹槽512具有螺旋角θ，该螺旋角θ与在复合驱动轴300的芯部结构302的端部304和306处的一根或多根螺旋取向的纤维308的螺旋角θ互补。一个或多个螺旋凹槽512的尺寸适于使得一根或多根螺旋取向的纤维308可以被编织到一个或多个螺旋凹槽512中并保持在其中。
根据图6和6A中所示的本公开的实施例，端部件500还包括一个或多个轴向凹槽518，轴向凹槽518具有第一端520和第二端522。一个或多个轴向凹槽518沿着端部件500的第二端部504的外表面508的至少一部分轴向延伸。另外，端部件500的第二端部504的外表面508的至少一部分上的一根或多根轴向凹槽518与在复合驱动轴300的芯部结构302的端部304和306处的一根或多根轴向取向的纤维310同轴延伸。
一个或多个通孔524在一个或多个螺旋凹槽512的第二端516或一个或多个轴向凹槽518的第二端522处从端部件500的第二端部504的内表面506延伸到外表面508。根据本公开的替代实施例(未示出)，在一个或多个螺旋凹槽的第二端处设置有一个或多个通孔，并且在一个或多个轴向凹槽的第二端处设置有一个或多个不同的通孔。
如先前关于图4、4A和4B所讨论的，在一个或多个螺旋凹槽512的第二端516处和/或在一个或多个轴向凹槽518的第二端522处的一个或多个通孔524的尺寸适于使得一根或多根螺旋取向的纤维308和/或一根或多根轴向取向的纤维310中的一根或多根被编织并保持在一个或多个通孔524内。在本公开的范围内，一根或多根螺旋取向的纤维308和/或者一根或多根轴向取向的纤维310可以通过编织机(未示出)编织到通孔524中，或者作为在芯部结构302的编织工艺之前和/或之后的单独步骤。
可以通过任何传统方法将一根或多根螺旋取向的纤维308和/或一根或多根轴向取向的纤维310保持在一个或多个通孔514内。作为非限制性示例，通过将纤维308和310压配到通孔524中，来将一根或多根螺旋取向的纤维308和/或一根或多根轴向取向的纤维310保持在一个或多个通孔524内。替代地，可通过在纤维308和310的端部处系成大于一个或多个通孔524的直径的结，来将一根或多根螺旋取向的纤维308和/或一根或多根轴向取向的纤维310来保持在一个或多个通孔524内。
根据本公开的替代实施例(未示出)，端部件的与第一端部相对的第二端部的最外端具有倒角或倒圆边缘。另外，根据本公开的该实施例(未示出)，一个或多个通孔也可以具有一个或多个倒角或倒圆边缘。倒角或倒圆边缘确保端部件的与一根或多根螺旋和/或轴向取向的纤维直接接触的部分不会磨损一根或多根螺旋和/或轴向取向的纤维，从而改善复合驱动轴的总体寿命和耐久性。
根据图6和6A所示的本公开的实施例，端部件500是普通金属端部件。作为非限制性示例，普通金属端部件可以由铁、钢、铝、和/或能够承受施加在端部件500上的拉伸、压缩、径向、轴向和/或扭转载荷的任何其它材料制成。在本发明的范围内，附连到复合驱动轴300的芯部结构302的第一端部304的端部件可以与附连到复合驱动轴300的芯部结构302的第二端部306的端部件不同。
在已经编织复合驱动轴300的芯部结构302之后，在将一根或多根纱线或纤维308和310编织到一个或多个凹槽512和518中之后，并且在一根或多根纱线或纤维308和310已经被编织并保持在一个或多个通孔248中之后，将一种或多种结构粘合剂351涂敷到复合驱动轴300。
将一种或多种结构粘合剂351涂敷到芯部结构302，完全包封构成复合驱动轴300的芯部结构302的一根或多根螺旋取向的纤维308和一根或多根轴向取向的纤维310。另外，一种或多种结构粘合剂351被涂敷到端部件500的第二端部504，完全包封纤维308和310并填充一个或多个螺旋形凹槽412、一个或多个轴向凹槽518和/或一个或多个通孔524中的空隙。在本公开的范围内，将一种或多种结构粘合剂351的一个或多个涂层涂敷到复合驱动轴300，以便实现期望的化学、机械和/或物理性能。
根据本公开的替代实施例，复合驱动轴300还可包括一个或多个密封元件356，其完全包封复合驱动轴300的芯部结构302。另外，在本公开的范围内，一个或多个密封元件356也可以完全包封端部件500的第二端部504的至少一部分。一个或多个密封元件356保护并密封复合驱动轴300免受环境和碎屑的影响，从而提高复合驱动轴300的总体寿命和耐久性。如先前关于图4、4A和4B所讨论的并且作为非限制性示例，一个或多个密封元件356是非结构性铝管、密封剂材料、收缩包裹材料、聚合物层压材料、来自耐沃外特有限责任公司的NeverWetTM材料、疏水材料、抗湿材料、弹性体层压材料、和/或将密封和/或保护复合驱动轴300免受环境和碎屑影响的任何其它材料。
根据本公开的替代实施例(未示出)，在将一根或多根螺旋和轴向取向的纱线或纤维编织到端部件中的一个或多个螺旋形凹槽和轴向凹槽中之前，端部件被电绝缘的聚合物材料覆盖。电绝缘聚合物材料防止一根或多根螺旋和轴向取向的纱线或纤维与端部件之间的直接接触。在将一根或多根螺旋和轴向取向的纱线或纤维编织到端部件上的一个或多个螺旋形凹槽和轴向凹槽中之后，将滑环连接器组件安装在一根或多根螺旋和轴向取向的纱线或纤维和绝缘的端部件上。滑环组件，也称为旋转电连接器，是一种机电装置，其允许从静止物体到旋转物体的动力和电信号的传输。
典型的滑环组件由导电的旋转金属环和一个或多个固定的石墨和/或金属接触部构成，固定的石墨和/或金属接触部与导电的旋转环的外表面的至少一部分直接电接触。另外，一个或多个固定的石墨和/或金属接触部电连接到电源。导电旋转环的内表面与编织到绝缘端部件上的凹槽中的一根或多根纱线或纤维的至少一部分直接电接触。一种或多种导电粘合剂也可用于将导电旋转环的内表面固定到一根或多根纱线或纤维，并促进一根或多根纱线或纤维与导电旋转环之间的电连接。
为了保护滑环组件免受环境影响，滑环组件可以完全封闭在壳体内。这有助于提高滑环组件的总体寿命、性能和耐久性。
在操作中，由电源提供的电能被传递到一个或多个固定的石墨和/或金属接触部，其然后将电能传递到导电的旋转环。然后，该电能从导电旋转环传递到已被编织到端部件上的一个或多个螺旋形凹槽或轴向凹槽中的一根或多根螺旋和轴向取向的纱线或纤维。然后，一根或多根螺旋和/或轴向取向的纱线或纤维中的一根或多根用作电阻器，从而将来自电源的电能转换成热能。然后，产生的热能用于融化在复合驱动轴上积聚的任何雪和/或冰。另外，产生的热能也能用于防止雪和/或冰在复合驱动轴上积聚。
在本公开的范围内，电源可以通过任何传统方法与一根或多根螺旋和/或轴向取向的纤维电接触。作为非限制性示例并且根据本公开的替代实施例(未示出)，电源可以与一根或多根螺旋和/或轴向取向的纤维中的一根或多根直接电接触。如先前所讨论的，一根或多根螺旋和/或轴向取向的纱线或纤维然后将用作电阻器，从而将来自电源的电能转换成热能。然后，产生的热能用于融化在复合驱动轴上积聚的任何雪和/或冰。另外，产生的热能也能用于防止雪和/或冰在复合驱动轴上积聚。
在本公开的图5和6中示出的驱动轴联接器420的端部的至少一部分整体地连接到端部件500的第一端部502的至少一部分。如先前关于图5所讨论的并且作为非限制性示例，驱动轴联接器420是万向接头、U形接头、万向联接器、万向节接头、双万向节接头、胡克接头、斯派塞接头、匀动联接器、等速接头、哈迪斯派塞接头、配对法兰或用于电动马达的输出轴的部件。根据图5和6所示的本公开的实施例，驱动轴联接器420是金属端部轭。作为非限制性示例，金属端部轭可以由铁、钢、铝、和/或能够承受施加在驱动轴联接器420上的拉伸、压缩、径向、轴向和/或扭转载荷的任何其它材料制成。在本公开的范围内，附连到端部件500(该端部件500附连到芯部结构302的第一端部304)的驱动轴联接器可以与附连到端部件400(该端部件400附连到复合驱动轴300的芯部结构302的第二端部306)的驱动轴联接器不同。
端部件500的第一端部502可通过任何传统方法整体地连接到驱动轴联接器420的端部的至少一部分。作为非限制性示例，端部件500的第一端部502可通过使用一个或多个焊缝、机械紧固件、螺纹连接、花键连接和/或一种或多种粘合剂整体地连接到驱动轴联接器420的端部的至少一部分。另外，在本公开的范围内，在将一种或多种结构粘合剂(未示出)涂敷到复合驱动轴300并固化之前、期间和/或之后，可将驱动轴联接器420整体地连接到端部件502的第一端部502。
根据本公开的替代实施例，端部件500最初以必须的预定长度设置，以将端部件500适当地固定在编织机(未示出)中。根据本公开的该实施例，随后将端部件500切割和/或加工到预定长度，之后将驱动轴联接器420附连到端部件500的第一端部502的至少一部分。
如先前关于图4、4A和4B所讨论的并且如图6中所示，根据本公开的替代实施例的复合驱动轴300还可包括一个或多个平衡配重件360。根据本公开的该实施例并且作为非限制性示例，一个或多个平衡配重件360可以附连到端部件500(该端部件500附连到芯部结构302的第一端部304)的外表面508的至少一部分、附连到端部件400(该端部件400附连到芯部结构302的第二端部306)的外表面508的至少一部分、附连到驱动轴联接器530中的一个或多个的至少一部分、和/或附连到复合驱动轴300的芯部结构302的至少一部分。另外，作为非限制性示例，可以使用一个或多个焊缝、机械紧固件和/或粘合剂来附连一个或多个平衡配重件360。
根据本公开的又一实施例，在图6和6A中示出的复合驱动轴300还包括一个或多个传感器362。如图6A中所示，一个或多个传感器362整体地连接到端部件500的第二端部504上的一个或多个螺旋形凹槽512和/或一个或多个轴向凹槽518中的一个或多个并设置在其内部。根据本公开的该实施例，一个或多个传感器362可通过使用一种或多种粘合剂、焊接和/或机械紧固件整体地连接到一个或多个螺旋形凹槽512和/或一个或多个轴向凹槽518中的一个或多个。在本公开的范围内，在将一根或多根螺旋和轴向取向的纤维308和310编织到凹槽512和518中之前和/或之后，可将一个或多个传感器362附连到一个或多个螺旋形凹槽512和/或一个或多个轴向凹槽518中的一个或多个。另外，在涂敷一种或多种结构粘合剂351之前和/或之后，可将一个或多个传感器362附连到一个或多个凹槽512和518中的一个或多个。
根据专利法的规定，已经通过被认为代表了较佳实施例的内容对本发明做了描述。然而，应当注意的是，本发明能够以除了具体所示和所述以外的其它方式实践而不偏离本发明的精神或范围。

Claims (23)

1.一种复合轴组件，所述复合轴组件包括：
第一端部件，所述第一端部件具有第一端部和第二端部；
其中所述第一端部件的所述第二端部具有在其中限定中空部的内表面和外表面；
一个或多个螺旋形凹槽和/或一个或多个轴向凹槽，所述一个或多个螺旋形凹槽和/或一个或多个轴向凹槽沿着所述第一端部件的所述第二端部的所述外表面的至少一部分延伸；
其中所述第一端部件上的所述第二端部上的所述一个或多个螺旋形凹槽和/或所述一个或多个轴向凹槽具有第一端和第二端；
一个或多个通孔，所述一个或多个通孔从所述第一端部件的所述第二端部的所述内表面延伸到所述外表面；
其中所述第一端部件的所述第二端部中的所述一个或多个通孔设置在所述一个或多个螺旋形凹槽的所述第二端处和/或所述一个或多个轴向凹槽的所述第二端处；
第二端部件，所述第二端部件具有第一端部和第二端部；
其中所述第二端部件的所述第二端部具有在其中限定中空部的内表面和外表面；
一个或多个螺旋形凹槽和/或一个或多个轴向凹槽，所述一个或多个螺旋形凹槽和/或一个或多个轴向凹槽沿着所述第二端部件的所述第二端部的所述外表面的至少一部分延伸；
其中所述第二端部件上的所述第二端部上的所述一个或多个螺旋形凹槽和/或所述一个或多个轴向凹槽具有第一端和第二端；
一个或多个通孔，所述一个或多个通孔从所述第二端部件的所述第二端部的所述内表面延伸到所述外表面；
其中所述第二端部件的所述第二端部中的所述一个或多个通孔设置在所述一个或多个螺旋形凹槽的所述第二端处和/或所述一个或多个轴向凹槽的所述第二端处；
复合芯部结构，所述复合芯部结构具有一根或多根螺旋取向的纤维和/或一根或多根轴向取向的纤维；
其中所述复合芯部结构具有第一端部和第二端部；
其中所述复合芯部结构与所述第一端部件和所述第二端部件同轴；
其中所述复合芯部结构的所述第一端部处的所述一根或多根螺旋取向的纤维和/或所述一根或多根轴向取向的纤维的至少一部分设置在所述第一端部件的所述第二端部的所述外表面上的所述一个或多个螺旋形凹槽和/或所述一个或多个轴向凹槽内；
其中所述复合芯部结构的所述第一端部处的所述一根或多根螺旋取向的纤维和/或所述一根或多根轴向取向的纤维的至少一部分设置在所述第一端部件的所示第二端部中的所述一个或多个通孔内；
其中所述复合芯部结构的所述第二端部处的所述一根或多根螺旋取向的纤维和/或所述一根或多根轴向取向的纤维的至少一部分设置在所述第二端部件的所述第二端部的所述外表面上的所述一个或多个螺旋形凹槽和/或所述一个或多个轴向凹槽内；
其中所述复合芯部结构的所述第二端部处的所述一根或多根螺旋取向的纤维和/或所述一根或多根轴向取向的纤维的至少一部分设置在所述第二端部件的所示第二端部中的所述一个或多个通孔内；以及
一种或多种结构粘合剂，所述一种或多种结构粘合剂完全包封所述一根或多根螺旋取向的纤维、所述一根或多根轴向取向的纤维、所述第一端部件的所述第二端部的所述外表面上的所述一个或多个螺旋形凹槽、所述第二端部件的所述第二端部的所述外表面上的所述一个或多个螺旋形凹槽、所述第一端部件的所述第二端部的所述外表面上的所述一个或多个轴向凹槽、所述第二端部件的所述第二端部的所述外表面上的所述一个或多个轴向凹槽、所述第一端部件的所述第二端部上的所述一个或多个通孔、和/或所述第二端部件的所述第二端部上的所述一个或多个通孔。
2.如权利要求1所述的复合轴组件，其特征在于，所述第一端部件还包括从所述第一端部件的中间部轴向向外延伸的第一轴向延伸的轭臂和第二轴向延伸的轭臂；
其中所述第一端部件上的所述第一轴向延伸的轭臂具有从所述第一轴向延伸的轭臂的内表面延伸到外表面的开口；
其中所述第一端部件上的所述第二轴向延伸的轭臂具有从所述第二轴向延伸的轭臂的内表面延伸到外表面的开口；
其中所述第一端部件上的所述第一轴向延伸的轭臂中的所述开口与所述第一端部件上的所述第二轴向延伸的轭臂中的所述开口对齐；
其中所述第二端部件还包括从所述第二端部件的中间部轴向向外延伸的第一轴向延伸的轭臂和第二轴向延伸的轭臂；
其中所述第二端部件上的所述第一轴向延伸的轭臂具有从所述第一轴向延伸的轭臂的内表面延伸到外表面的开口；
其中所述第二端部件上的所述第二轴向延伸的轭臂具有从所述第二轴向延伸的轭臂的内表面延伸到外表面的开口；以及
其中所述第二端部件上的所述第一轴向延伸的轭臂中的所述开口与所述第二端部件上的所述第二轴向延伸的轭臂中的所述开口对齐。
3.如权利要求1所述的复合轴组件，其特征在于，所述第一端部件还包括第一驱动轴联接器；
其中，所述第一驱动轴联接器的至少一部分整体地连接到所述第一端部件的所述第一端部的至少一部分；
其中所述第二端部件还包括第二驱动轴联接器；
其中，所述第二驱动轴联接器的至少一部分整体地连接到所述第二端部件的所述第一端部的至少一部分。
4.如权利要求1所述的复合轴组件，其特征在于，所述一种或多种结构粘合剂是粘结剂组合物、树脂组合物、环氧组合物、丙烯酸组合物、氨基甲酸酯组合物、氰基丙烯酸酯组合物或它们的混合物。
5.如权利要求1所述的复合轴组件，其特征在于，所述一根或多根螺旋取向的纤维和/或所述一根或多根轴向取向的纤维是一根或多根碳纤维丝束、预浸碳纤维丝束、预浸碳纱、芳纶纤维、凯芙拉、聚酰胺纤维、尼龙、尼龙6-6、尼龙6、聚酯、乙烯基材料、玻璃纤维、导电纤维和/或液晶聚合物纤维。
6.如权利要求1所述的复合轴组件，其特征在于，还包括一个或多个传感器；
其中所述一个或多个传感器的至少一部分整体连接到所述第一端部件的所述第二端部的所述外表面上的所述一个或多个螺旋形凹槽中的一个或多个或设置在所述第一端部件的所述第二端部的所述外表面上的所述一个或多个螺旋形凹槽中的一个或多个内、在所述第一端部件的所述第二端部的所述外表面上的所述一个或多个轴向凹槽中的一个或多个内、在所述第二端部件的所述第二端部的所述外表面上的所述一个或多个螺旋形凹槽中的一个或多个内、和/或在所述第二端部件的所述第二端部的所述外表面上的所述一个或多个轴向凹槽中的一个或多个内。
7.如权利要求1所述的复合轴组件，其特征在于，还包括一个或多个密封元件；
其中所述一个或多个密封元件完全包封所述复合芯部结构、所述第一端部件的所述第二端部的至少一部分和所述第二端部件的所述第二端部的至少一部分。
8.如权利要求7所述的复合轴组件，其特征在于，所述一个或多个密封元件是非结构性铝管、疏水材料、密封剂材料、收缩的包裹材料、聚合物层压材料和/或弹性体层压材料。
9.一种复合轴端部件，所述复合轴端部件包括：
端部件，所述端部件具有第一端部和第二端部；
其中所述端部件的所述第二端部具有在其中限定中空部的内表面和外表面；
一个或多个螺旋形凹槽和/或一个或多个轴向凹槽，所述一个或多个螺旋形凹槽和/或一个或多个轴向凹槽沿着所述端部件的所述第二端部的所述外表面的至少一部分延伸；
其中所述端部件上的所述第二端部上的所述一个或多个螺旋形凹槽和/或所述一个或多个轴向凹槽具有第一端和第二端；
一个或多个通孔，所述一个或多个通孔从所述端部件的所述第二端部的所述内表面延伸到所述外表面；以及
其中所述端部件的所述第二端部中的所述一个或多个通孔设置在所述一个或多个螺旋形凹槽的所述第二端处和/或所述一个或多个轴向凹槽的所述第二端处。
10.一种复合轴端部件，所述复合轴端部件包括：
端部件，所述端部件具有第一端部和第二端部；
其中所述端部件的所述第二端部具有在其中限定中空部的内表面和外表面；
一个或多个螺旋形凹槽和/或一个或多个轴向凹槽，所述一个或多个螺旋形凹槽和/或一个或多个轴向凹槽沿着所述端部件的所述第二端部的所述外表面的至少一部分延伸；
其中所述端部件上的所述第二端部上的所述一个或多个螺旋形凹槽和/或所述一个或多个轴向凹槽具有第一端和第二端；
一个或多个通孔，所述一个或多个通孔从所述端部件的所述第二端部的所述内表面延伸到所述外表面；
其中所述端部件的所述第二端部中的所述一个或多个通孔设置在所述一个或多个螺旋形凹槽的所述第二端处和/或所述一个或多个轴向凹槽的所述第二端处；
第一轴向延伸的轭臂和第二轴向延伸的轭臂，所述第一轴向延伸的轭臂和第二轴向延伸的轭臂从所述端部件的中间部轴向向外延伸；
其中所述端部件上的所述第一轴向延伸的轭臂具有从所述第一轴向延伸的轭臂的内表面延伸到外表面的开口；
其中所述端部件上的所述第二轴向延伸的轭臂具有从所述第二轴向延伸的轭臂的内表面延伸到外表面的开口；以及
其中所述端部件上的所述第一轴向延伸的轭臂中的所述开口与所述端部件上的所述第二轴向延伸的轭臂中的所述开口对齐。
11.一种制造复合轴的方法，所述方法包括：
提供第一端部件，其中所述第一端部件包括在所述第一端部件的端部的外表面上的一个或多个螺旋形凹槽和/或一个或多个轴向凹槽以及设置在所述一个或多个螺旋形凹槽的所述端部处和/或设置在所述一个或多个轴向凹槽的端部处的一个或多个通孔，其中所述一个或多个通孔从所述第一端部件的内表面延伸到所述外表面；
提供第二端部件，其中所述第二端部件包括在所述第二端部件的端部的外表面上的一个或多个螺旋形凹槽和/或一个或多个轴向凹槽，以及设置在所述一个或多个螺旋形凹槽的所述端部处和/或设置在所述一个或多个轴向凹槽的端部处的一个或多个通孔，其中所述一个或多个通孔从所述第二端部件的内表面延伸到所述外表面；
将一根或多根纤维编织成开放式复合结构以形成芯部结构；
将所述芯部结构的所述一根或多根纤维的第一端编织到所述第一端部件的所述外表面上的所述一个或多个螺旋形凹槽和/或所述一个或多个轴向凹槽内，并且至少部分地编织到设置在所述一个或多个螺旋形凹槽的所述端部处和/或所述一个或多个轴向凹槽的所述端部处的所述一个或多个通孔内；
将所述芯部结构的所述一根或多根纤维的第二端编织到所述第二端部件的所述外表面上的所述一个或多个螺旋形凹槽和/或所述一个或多个轴向凹槽中，并且至少部分地编织到设置在所述一个或多个螺旋形凹槽的所述端部处和/或所述一个或多个轴向凹槽的所述端部处的所述一个或多个通孔中；
将一种或多种结构粘合剂涂敷到所述一根或多根编织纤维；以及
固化所述一种或多种结构粘合剂以形成开放式结构复合轴。
12.如权利要求11所述的制造复合轴的方法，其特征在于，所述开放式结构复合轴的所述一根或多根纤维是一根或多根螺旋取向的纤维和/或一根或多根轴向取向的纤维。
13.如权利要求12所述的制造复合轴的方法，其特征在于，所述一根或多根螺旋取向的纤维以一个或多个预定的螺旋角θ编织。
14.如权利要求12所述的制造复合轴的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
将一根或多根螺旋取向的纤维以一个或多个预定的螺旋角θ编织到所述开放式复合结构的所述芯部结构中；以及
将一根或多根轴向取向的纤维编织到所述开放式复合结构的所述芯部结构中，以与所述开放式复合结构的所述芯部结构的所述一根或多根螺旋取向的纤维交织。
15.如权利要求11所述的制造复合轴的方法，其特征在于，所述一根或多根纤维是一根或多根碳纤维丝束、预浸碳纤维丝束、预浸碳纱、芳纶纤维、凯芙拉、聚酰胺纤维、尼龙、尼龙6-6、尼龙6、聚酯、乙烯基材料、玻璃纤维、导电纤维和/或液晶聚合物纤维。
16.如权利要求11所述的制造复合轴的方法，其特征在于，所述一种或多种结构粘合剂是粘结剂组合物、树脂组合物、环氧组合物、丙烯酸组合物、氨基甲酸酯组合物、氰基丙烯酸酯组合物或它们的混合物。
17.如权利要求11所述的制造复合轴的方法，其特征在于，所述第一端部件和所述第二端部件是金属驱动轴端部轭。
18.如权利要求11所述的制造复合轴的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
将金属驱动轴端部轭附连到所述第一端部件的与所述一个或多个螺旋形凹槽和/或所述一个或多个轴向凹槽相对的端部的至少一部分；以及
将金属驱动轴端部轭附连到所述第二端部件的与所述一个或多个螺旋形凹槽和/或所述一个或多个轴向凹槽相对的端部的至少一部分。
19.如权利要求11所述的制造复合轴的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
将所述第一端部件的与所述一个或多个螺旋形凹槽和/或所述一个或多个轴向凹槽相对的端部切割至期望的长度；
将金属驱动轴端部轭附连到所述第一端部件的与所述一个或多个螺旋形凹槽和/或所述一个或多个轴向凹槽相对的端部的至少一部分；
将所述第二端部件的与所述一个或多个螺旋形凹槽和/或所述一个或多个轴向凹槽相对的端部切割至期望的长度；以及
将金属驱动轴端部轭附连到所述第二端部件的与所述一个或多个螺旋形凹槽和/或所述一个或多个轴向凹槽相对的端部的至少一部分。
20.如权利要求11所述的制造复合轴的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
将一个或多个平衡配重件附连到所述第一端部件的所述外表面的至少一部分、所述第二端部件的所述外表面的至少一部分、和/或所述开放式结构复合轴的所述芯部结构的至少一部分。
21.如权利要求11所述的制造复合轴的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
将所述一个或多个传感器附连在所述第一端部件的所述端部的所述外表面上的所述一个或多个螺旋形凹槽中的一个或多个内、在所述第一端部件的所述第二端部的所述外表面上的所述一个或多个轴向凹槽中的一个或多个内、在所述第二端部件的所述端部的所述外表面上的所述一个或多个螺旋形凹槽中的一个或多个内和/或在所述第二端部件的所述端部的所述外表面上的所述一个或多个轴向凹槽中的一个或多个内。
22.如权利要求11所述的制造复合轴的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
将所述开放式结构复合轴的所述芯部结构、所述第一端部件和/或所述第二端部件的至少一部分用一个或多个密封元件包封。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述一个或多个密封元件是非结构性铝管、疏水材料、密封剂材料、收缩的包裹材料、聚合物层压材料和/或弹性体层压材料。
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