CN110296141B - 一种轻量化结构的齿轮轴 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发动机附件，具体是一种轻量化结构的齿轮轴，包括轴本体，设置在轴本体上的支撑轴面，相对设置在轴本体端面上的第一轴肩和第二轴肩，第一轴肩和第二轴肩之间形成一个贯穿轴本体端面的凹槽，轴本体的另一端面上延伸设置有定位轴，还包括沿轴向贯穿轴本体两端面的安装孔，安装孔为沉孔结构。本发明采用局部结构的轴肩和沉孔结构，缩短了齿轮间的间隙，结构更加紧凑，且方便拆卸齿轮轴。

Description

一种轻量化结构的齿轮轴
技术领域
本发明涉及发动机附件，具体是一种轻量化结构的齿轮轴。
背景技术
齿轮轴用于支承安装齿轮并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件，一般为金属圆杆状。随着市场竞争压力增加，对发动机减重轻量化的要求也越来越严格。降重指标需要分解到各个零件来完成，因此对零件的设计提出了新的降重要求。齿轮轴作为齿轮的支撑、固定零件，在发动机上应用较多。一台发动机往往会有4至6个齿轮轴。因此齿轮轴在发动机重量中的占比是比较大的，齿轮轴的降重对发动机轻量化至关重要做出较大贡献。现有的柴油机、气体机上，尤其是重型机，齿轮轴的结构一般都是实心合金圆柱体，外加轴肩，结构简单粗暴，重量大，占用的空间也大。现有技术中已有为了解决上述问题采用紧凑型的齿轮轴，如中国专利CN108662123A公开的液压泵惰齿轮轴，包括：惰齿轮轴本体，其由轴肩端与支撑轴面端一体成型构成，且惰齿轮轴本体的中心具有螺栓孔，螺栓穿过螺栓孔拧设于发动机的机体上，从而将惰齿轮轴本体的一端固定于机体上；惰齿轮轴本体的另一端具有挡板；滚子轴承套设于支撑面端上；惰齿轮轴本体上开设有斜油道和竖直油道；斜油道的一端与机体上的油道连通引入润滑油，且斜油道的另一端与螺栓孔连通；竖直油道的一端与螺栓孔连通；以及润滑油在油压的作用下通过斜油道充满螺栓与螺栓孔之间的间隙后，再通过竖直油道的另一端向上喷出对滚子轴承进行润滑。但该结构仍存在一定问题，轴肩部分结构体积较大，造成了齿轮轴重量较大，采用定位轴面和定位销孔双定位的方式，结构复杂。
发明内容
本发明提供一种轻量化结构的齿轮轴，采用局部结构的轴肩和沉孔结构，缩短了齿轮间的间隙，结构更加紧凑，且方便拆卸齿轮轴。
本发明的技术方案如下：一种轻量化结构的齿轮轴，包括轴本体，设置在轴本体的支撑轴面，支撑轴面是齿轮轴的工作面，用来支撑齿轮或者固定所述滚子轴承并承担力矩；
通过受力分析可知，齿轮轴轴肩受力的部位主要是轴本体端面的边缘，所述轴本体端面的中间受力很小。因此，轴本体端面上相对设置有第一轴肩和第二轴肩，所述第一轴肩和所述第二轴肩之间形成一个横向贯穿所述轴本体端面的凹槽，所述凹槽用于容纳外层齿轮，使得外层齿轮可以在所述凹槽处旋转通过，减小内外两层轮系的间距，节约空间，凹槽的设置相当于去除了传统轴肩中部位置的金属，去除了没有受力要求的实体部位，使得齿轮轴端面体积更小，同时也保证了齿轮轴的强度要求；
所述轴本体的另一端面上延伸设置有定位轴，用于提高齿轮轴的安装精度，安装齿轮轴对轴进行定位，确保齿轮的中心距；
本发明所述的一种轻量化结构的齿轮轴包括沿轴向贯穿所述轴本体两端面的安装孔，所述安装孔为沉孔结构，沉孔可以进一步降重，实现轻量化。
优选的，所述凹槽的底部上设置有拔出螺纹孔，可进一步降低齿轮轴的重量，用来拆卸齿轮轴时使用，方便齿轮轴的拆卸。
优选的，所述凹槽为弧形槽，弧形槽结构使所述凹槽更加适配外层齿轮的轮廓，且结构简单，成本低。
优选的，所述支撑轴面设置有出油孔，所述的出油孔和轴本体内的油道连通，进而连通发动机的机体油道，引入润滑油所用。
优选的，所述安装孔为螺栓孔，安装之后的螺栓沉入所述轴本体的端面内部，即螺栓帽沉到轴本体内部，避免了螺栓安装完成后，对外层齿轮的干涉。
优选的，所述第一轴肩上设置有安装指示块，安装指示块为一指示箭头，是为了装配人员在安装齿轮轴时，迅速找到正确的安装位置，节约安装时间，提高装配效率。
优选的，所述安装孔数量为3个，三个所述安装孔连线呈三角形，采用三点式安装，安装稳定可靠。
优选的，所述定位轴和所述轴本体为一体成型结构，代替传统而插销式结构，降低零件数量，减少装配工艺，结构简单且强度高。
优选的，所述定位轴和所述轴本体同轴设置，所述轴本体的另一端面上沿着轴线延伸设置有定位轴，定位精度高，结构简单。
本发明的有益效果是：
1、通过齿轮受力分析，只在齿轮受力大的地方留有轴肩，将齿轮轴的轴肩拆分成两部分，齿轮轴中部贯穿留空，有效降低齿轮轴的重量；
2、螺栓安装孔采用沉孔结构，减低重量的同时也可节约螺栓安装空间；
3、利用两部分轴肩形成的凹槽空间，使外层齿轮可以在凹槽处旋转通过，减小内外两层轮系的间距，发动机结构更加紧凑；
4、齿轮轴上设计有安装指示箭头，指示出安装位置，便于帮助装配人员迅速找到正确的安装位置，降低了装配难度；
5、齿轮轴上的凹槽的底部上设计有拔出螺纹孔，降重的同时方便拆卸齿轮轴。
附图说明
图1是本发明所述的一种轻量化结构的齿轮轴的结构示意图。
图2是图1的A方向视图。
图3是本发明所述的一种轻量化结构的齿轮轴和外层齿轮配合时的结构示意图。
图中：1-轴本体，2-支撑轴面，3-第一轴肩，4-第二轴肩，5-凹槽，6-定位轴，7-安装孔，8-拔出螺纹孔，9-出油孔，10-安装指示块，11-外层齿轮。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：
实施例1：
如图1～图3所示，一种轻量化结构的齿轮轴，包括所述轴本体1，设置在所述轴本体1上的支撑轴面2，相对设置在所述轴本体1端面上的第一轴肩3和第二轴肩4，所述第一轴肩3和所述第二轴肩4之间形成一个横向贯穿所述轴本体1端面的凹槽5，所述轴本体1的另一端面上延伸设置有定位轴6，还包括沿轴向贯穿所述轴本体1两端面的安装孔7，所述安装孔7为沉孔结构。
本实施例的安装原理如下：支撑轴面2是齿轮轴的工作面，用来支撑齿轮或者固定所述滚子轴承并承担力矩；所述凹槽5用于容纳外层齿轮11，使得外层齿轮11可以在所述凹槽5处旋转通过；定位轴6用于安装齿轮轴对轴进行定位；沉孔结构的安装孔7用于把齿轮轴安装在发动机机体上。
实施例2：
如图1～图3所示，一种轻量化结构的齿轮轴，包括所述轴本体1，设置在所述轴本体1上的支撑轴面2，支撑轴面2是齿轮轴的工作面，用来支撑齿轮或者固定所述滚子轴承并承担力矩；
所述轴本体1端面上相对设置有第一轴肩3和第二轴肩4，即图中所示的上下两个轴肩，设置在所述轴本体1端面边缘位置上，所述第一轴肩3和所述第二轴肩4之间形成一个沿径向贯穿所述轴本体1端面的凹槽5，即所述凹槽5连通所述轴本体1端面的边缘，所述凹槽5用于容纳外层齿轮11，如图3所示，使得外层齿轮11可以在所述凹槽5处旋转通过，所述凹槽5为弧形槽，弧形槽结构使所述凹槽5更加适配外层齿轮11的轮廓；
所述轴本体1的另一端面上延伸设置有定位轴6，所述定位轴6和所述轴本体1同轴设置；
如图2所示，本实施例还包括沿轴向贯穿所述轴本体1两端面的安装孔7，所述安装孔7数量为3个，三个所述安装孔7连线呈三角形，采用三点式安装，安装稳定可靠。所述安装孔7为沉孔结构，设置在所述凹槽5内，所述安装孔7为螺栓孔，安装之后的螺栓沉入所述轴本体1的端面内部，即螺栓帽沉到所述轴本体1内部。
所述的所述轴本体1上端面设置有拔出螺纹孔8，所述拔出螺纹孔8数量为2个，需要拆卸时往拔出螺纹孔8拧螺丝，然后再往外拔，方便齿轮轴的拆卸。
所述支撑轴面2设置有出油孔9，所述的出油孔9和所述轴本体1内的油道连通，进而连通发动机的机体油道。
如图2所示所述第一轴肩3上设置有安装指示块10，安装指示块10为一指示箭头。
本实施例的工作原理如下：
支撑轴面2是齿轮轴的工作面，用来支撑齿轮或者固定所述滚子轴承并承担力矩，支撑面上的出油孔9通过油道从发动机中引出机油，对齿轮或轴承进行润滑；所述凹槽5用于容纳外层齿轮11，使得外层齿轮11可以在所述凹槽5处旋转通过；定位轴6用于安装齿轮轴对轴进行定位；沉孔结构的三个安装孔7用于通过螺栓把齿轮轴安装在发动机机体上，即螺栓帽沉到所述凹槽5的底部平面，避免了螺栓安装完成后，对外层齿轮11的干涉；装配人员在安装齿轮轴时通过设置在第一轴肩3上的安装指示块10上的箭头标志，迅速找到正确的安装位置。
实施例3：
本实施例与上述实施例2不同之处在于，所述安装孔7为两个。

Claims (9)

1.一种轻量化结构的齿轮轴，包括轴本体（1），设置在轴本体（1）上的支撑轴面（2），其特征在于：相对设置在轴本体（1）端面上的第一轴肩（3）和第二轴肩（4），所述第一轴肩（3）和所述第二轴肩（4）之间形成一个横向贯穿所述轴本体（1）端面的凹槽（5），所述轴本体（1）的另一端面上延伸设置有定位轴（6），还包括沿轴向贯穿所述轴本体（1）两端面的安装孔（7），所述安装孔（7）为沉孔结构；所述支撑轴面（2）是齿轮轴的工作面，所述支撑轴面（2）用于支撑齿轮或者固定滚子轴承并承担力矩；所述凹槽（5）用于容纳外层齿轮（11），外层齿轮（11）在所述凹槽（5）处旋转通过。
2.如权利要求1所述的一种轻量化结构的齿轮轴，其特征在于：所述凹槽（5）的底部上设置有拔出螺纹孔（8）。
3.如权利要求1或2所述的一种轻量化结构的齿轮轴，其特征在于：所述凹槽（5）为弧形槽。
4.如权利要求1或2所述的一种轻量化结构的齿轮轴，其特征在于：所述支撑轴面（2）设置有出油孔（9）。
5.如权利要求1或2所述的一种轻量化结构的齿轮轴，其特征在于：所述安装孔（7）为螺栓孔，安装之后的螺栓沉入所述轴本体（1）的端面内部。
6.如权利要求1或2所述的一种轻量化结构的齿轮轴，其特征在于：所述第一轴肩（3）上设置有安装指示块（10）。
7.如权利要求1或2所述的一种轻量化结构的齿轮轴，其特征在于：所述安装孔（7）数量为2个以上。
8.如权利要求1或2所述的一种轻量化结构的齿轮轴，其特征在于：所述定位轴（6）和所述轴本体（1）为一体成型结构。
9.如权利要求1或2所述的一种轻量化结构的齿轮轴，其特征在于：所述定位轴（6）和所述轴本体（1）同轴设置。
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