CN110873166A - 动力传递装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有纵向轴线X的环形的动力传递元件22，包括相互结合的第一环形部件26a、包括扭矩传递设备46a的第二环形部件26b及第三环形部件26c，所述第一环形部件26a和所述第三环形部件26c由第一金属材料制成，所述第二环形部件26b由密度大于所述第一金属材料的第二金属材料制成，所述第二环形部件26b被纵向地锁定在所述第一环形部件26a与所述第三环形部件26c之间，并径向地锁定在所述第一环形部件26a上，所述第一环形部件26a与所述第三环形部件26c接触并焊接到其上。

Description

动力传递装置

技术领域

本发明涉及一种动力传递元件，更具体说是由两种材料制成的动力传递元件。

背景技术

图1示出了一种由单一材料(例如钢)制成的已知类型的环形的动力传递元件10。它包括具有内凹槽14的管状筒体12，用于将动力传递元件连接到具有匹配凹槽的轴。环形腹板16将筒体径向连接到具有环形齿18的径向外环形部件。当然，齿18和花键14可分成两个单独的动力传递元件10。

在运行中，花键14和齿18提供了一种要求用高机械强度的材料制成这些部件的动力传递，这就解释了为什么通常制造钢动力传递元件10。然而，这种动力传递元件10相对很重。

因此，提议用两种材料建造动力传递元件10。图2所示的动力传递元件10是齿轮，在这里其包括由铝制成的环形腹板16和由钢制成的齿18。环形腹板16和齿18通过螺纹连接20刚性地彼此附接。

如果用两种材料的动力传递元件的实现原理很有趣，那么所提出的设计有问题，因为这需要螺纹组件的集成。该技术不可取，因为这需要加工用于使筒体12与腹板16对中，以实现其装配并保证其同轴度。这些对中加工旨在产生筒体12的径向外环形面和腹板16上的径向内环形面，筒体12的径向外环形面和腹板16的径向内表面旨在一起配合以形成腹板16在筒体12上的对中。

加工操作还包括钻出通过腹板16和齿18沿圆周分布的钻孔。这些孔横过固定螺钉20。这种具有多个基本固定点的组件具有可导致拆卸腹板16和齿18的可靠性问题。

此外，动力传递元件的装配和维护需要对其组成部件的可追溯性，即筒体12、腹板16、齿18和固定螺钉20。这种可追溯性需要大量和昂贵的物流。

本发明旨在提出一种构造环形动力传递元件以克服所有或部分上述缺点的解决方案。

发明内容

本文献涉及一种具有纵轴的动力传递环形元件，其包括彼此集成在一起的第一环形部件，包括扭矩传递设备的第二环形部件及第三环形部件，其中所述第一环形部件和所述第三环形部件由第一金属材料构成，所述第二环形部件由密度大于所述第一金属材料的密度的第二金属材料制成，所述第二环形部件被纵向地锁定在所述第一环形部件和所述第三环形部件之间，并且径向地锁定在所述第一环形部件和所述第三环形部件的至少一个上。

所述第一环形部件可与所述第三环形部件接触。所述第一环形部件可直接附接到所述第三环形部件。所述第一环形部件可被焊接到所述第三环形部件。

所述动力传递单元由结构上彼此不同的三个部件组成。仅包含所述扭矩传递设备的第二环形部件需要由更高密度的材料制成，所述第一部件和所述第三部件由密度更小的材料制成，这可以减轻动力传递元件的质量。所述第一环形部件和所述第三环形部件因此没有扭矩传递设备。

此外，通过所述第二环形部件在所述第一和第三环形部件上的轴向邻接形成了所述第二环形部件与所述第一环形部件和所述第三环形部件的锁定。这些轴向邻接防止所述第二部件的轴向位移，从而形成一种刚性装配。

所述第一部件与所述第三部件的焊接可以是搅拌摩擦焊接。这种类型的焊接允许两个金属部件之间的刚性连接，而不需要任何填充材料。

这种焊接技术使得可以将被认为使用传统焊接技术不可焊接的金属材料焊接在一起，这种情况适用于新型铝合金。更具体地，搅拌摩擦焊接是一种在低于材料熔化温度的温度下进行的固相焊接，并且因此避免了形成与传统焊接相关联的缺陷。例如，与熔融槽的不良凝固有关的缺陷可能是形成气孔或裂纹。

搅拌摩擦焊接被认为是能够焊接最新一代航空铝合金的唯一工艺。

最后，搅拌摩擦焊接产生了具有高机械性能的焊接接头，其通常优于通过传统熔焊技术获得的这些。

通过与所述第一部件和所述第三部件的至少一个进行正拟合，所述第二环形部件可配合用于与所述第一和第二环形部件旋转地锁定所述第二部件。

在所述第二环形部件和所述第一和/或第三环形部件之间的正拟合配合方式的存在因此可以防止所述第二环形部件的任何旋转，并将其锁定在所述第一和第三环形部件上。

所述第三部件可包括一种与所述第一环形部件径向环形接触并承载与所述第二环形部件的壳体接合的诸多指形件的环形部件。

正拟合配合方式可包括将所述第三环形部件的指形件接合在形成所述第二环形部件的壳体的开口中。

所述第一环形部件可包括环形肩部，所述第二环形部件纵向地施加在所述环形肩部上，相对于所述第二环形部件与所述肩部相反地纵向地布置所述第三环形部件。

在一特定实施例中，所述指形件可穿过所述第二环形部件，所述指形件末端被焊接到所述环形肩部。

在所述指形件末端与所述第一环形部件的肩部接触的焊缝以及在所述第一环形部件与所述第三环形部件之间的径向接触处的壁之间的焊缝加强了将所述第二环形部件保持在适当位置的在所述第一和第三环形部件之间的连接。

指形件焊接优选地是搅拌摩擦焊接，更具体地是透明焊接，其包括将旋转芯轴插入通过所述第一部件，直到其接触所述指形件末端，从而用所述第三环形部件的所述至少指形件末端焊接第一环形部件。

所述扭矩传递设备可被径向地向外定向，所述第三环形部件围绕所述第一环形部件的圆柱表面并焊接到其上。

所述扭矩传递设备因此可以是一种从所述动力传递元件的端部径向延伸的齿。

所述第三环形部件可包括一种焊接到所述第一环形部件的环形边缘的环形边缘。

以如下方式进行在所述第一环形部件和所述第三环形部件之间的布置和焊接，使得所述第一环形部件的环形边缘和所述第三环形部件的环形边缘形成表面连续性，而无任何阶梯。优选地，该焊接可以是边对边类型。

所述扭矩传递设备可以径向地向内定向，所述第三环形部件安装在所述第一部件的圆柱面内侧并焊接到其上。

所述扭矩传递设备可因此是从筒体的径向内表面径向地向内延伸的花键。

在一个实际实施例中，所述第一金属材料可以是铝合金。所述第二金属材料可以是钢。所述第一环形部件和所述第三环形部件由所述第一金属材料制成的指示并不意味着该材料对于所述第一环形部件和所述第三环形部件完全地相同。

当参考附图阅读作为非限制性示例给出的以下描述时，将更好地理解本发明，并且本发明的其他细节、特征和优点显而易见。

附图说明

-以上已描述的图1是现有技术的第一动力传递元件的透视图，

-以上已描述的图2是现有技术的第二动力传递元件的前视图；

-图3A是根据第一实施例，沿包括传递元件的轴线并且不穿过第三环形部件的指形件的切割平面的根据本发明的动力传递元件的剖面半视图；

-图3B是沿包括动力传递元件的轴线的切割平面并穿过第三部件的指形件之一的图3A所示的动力传递元件的半视图；

-图4A是根据本发明第一实施例的动力传递元件的第三部件的前视图；

-图4B是图4A的第三部件的侧视图；

-图5是根据本发明第二实施例的动力传递元件的剖面图，

-图6是根据本发明第二实施例的动力传递元件的第三部件的透视图；

-图7是图示了根据本发明第二实施例的焊接路径的剖面。

具体实施方式

现在将描述本发明两个实施例的环形动力传递元件22、24，图3A、3B、4A和4B中显示了动力传递元件22的第一实施例，图5、6和7图示了动力传递元件24的第二实施例。

在各实施例中，环形动力传递元件22、24包括沿纵向轴线X同轴的三个环形部件，第一环形部件26a、28a，第二环形部件26b、28b以及第三环形部件26c、28c。在每个实施例中，第一部件26a、28a和第三环形部件26c、28c由密度低于第二环形部件26b、28b的金属材料制成。具体是这样，第一部件26A、28a和第三环形部件26c、28c由铝合金制成，第二环形部件26b、28b由钢制成。

在第一实施例中，第一环形部件26a包括管状筒体12，环形腹板16，所述环形腹板16包括沿轴向方向在其端部径向连接到环形容余部32的第一基本径向内环形壁30。第二外环形壁34从环形容余部32的径向外环形表面36径向地向外延伸。容余部32的径向外环形表面36大致为圆柱形。第二径向环形壁34包括一形成环形肩部的径向环形面38，其优点将在以下描述中呈现。可以看出，第二外径向环形壁34包括一径向外环形面40，该径向外环形面40大致是圆柱形的，并且与第二环形部件26b配合，这稍后也会更清楚地呈现。因此，可以理解，第一环形部件26a的腹板16包括第一径向环形壁30，环形容余部32和第二径向环形壁34。

第二环形部件26b具有沿着包括所述纵向轴线的切割平面的T形截面。第二环形部件包括一在其径向外端连接到承载第一扭矩传递设备46a的圆柱形壁44的径向环形壁42。第一扭矩传递设备46a可以是被设计用于啮合另一部件的齿的环形齿18。圆柱形壁44包括一径向内圆柱形的面48，该径向内圆柱形的面48被施加到第一环形部件26a的腹板16的第二径向环形壁34的圆柱形面40。第二环形部件26b的径向环形壁42包括第一径向环形面50和第二径向环形面52，第一径向环形面50被施加到形成第一部件26a的环形肩部的径向环形面38。第二环形部件26b的径向环形壁42在其径向内端包括一内圆柱形面54，该内圆柱形面54被施加到第一环形部件26a的容余部32的圆柱形面36。另外，该径向环形壁42包括多个纵向横穿的壳体56。

在图3A至4B所示的特定情况下，壳体56为凹口并径向向内打开。它们优选绕纵向轴线X圆周地均匀分布。

在第一环形部件26a和第二环形部件26b之间的径向邻接构成用于第二环形部件26b相对于第一环形部件26a对中的设备。

第三环形部件26c包括一承载多个指形件60的环58，所述指形件60绕纵向轴线X圆周地分布，并在环58的第一径向环形面62上突出。一旦第三环形部件26c的指形件60已经插入了环形壳体58，则该环形壳体与构成第一环形部件26a的肩部的径向环形壁38邻接。当指形件60插入壳体58时，承载指形件60的第一径向环形面62将被施加到第二环形部件26b的径向环形壁42的第二径向环形面52。第三环形部件26c的环58还包括径向内圆柱形面64和径向外圆柱形面66。一旦指形件60已经插入了壳体58，则第三环形部件26c的内圆柱形面64被径向施加到第一环形部件26a的容余部32的圆柱形面36，并且外圆柱面66被径向地施加到第二环形部件26b的圆柱形壁44的内圆柱形面48。

第三环形部件26c包括与承载指形件60的第一径向环形面62轴向相反的第二径向环形面68。第三环形部件26c的第二径向环形面68与第一部件26a的容余部32的轴向端70齐平。优选地，容余部32的端部70与第一环形部件26a的第二径向壁34轴向地相反。第三环形部件26c的第二径向环形面68和容余部32的轴向端70形成表面连续性，而无任何阶梯。

第一和第三环形部件26a、26c边对边地在第三部件26c的内圆柱形面64和第一环形部件26a的容余部32的圆柱形面之间的径向邻接处被焊接在一起。

该边对边焊接为摩擦搅动焊接。该焊接意味着在第一和第三环形部件26a、26c的齐平面上没有焊缝。第一和第三环形部件26a、26c的边对边焊接因此阻止了与其轴向地邻接的第二环形部件26b的任何轴向位移。

与形成第一环形部件26a的肩部的径向环形面38轴向邻接的第三环形部件26c的指形件60每个都具有径向面72，所述径向面72被焊接到形成第一环形部件26a的肩部的径向环形面38上。

该焊接优选地为摩擦搅动焊接，该焊接在于将一芯轴插过第一环形部件26a，直到其与指形件60的端部72接触，从而将它们焊接在一起。

一旦已经焊接了第一和第三环形部件26a、26c，则插入第二部件26b的壳体58的第三部件26c的指形件60使得可防止第二部件26b相对于第一和第三部件26a、26c沿纵向轴线X的任何旋转。

在图3A至4B所示的特定情况下，第二环形部件26b具有三个壳体58，第三环形部件26c具有三个指形件60，每个所述指形件60与壳体58中的一个配合。

在第二实施例中，动力传递元件24包括一筒体12，该筒体由第一环形部件28a、第二环形部件28b和第三环形部件28c形成。

第一环形部件28a包括管状壁74。该管状壁具有内圆柱形面76。内圆柱形面76包括第一内圆柱形面76a和第二内圆柱形面76b。第一和第二内圆柱形面76a、76b通过一径向环形壁78彼此相连，形成与第二内圆柱形壁76b的肩部，其优点在以下描述中呈现。

第二环形部件28b包括一管状壁80，其内圆柱形面具有第二扭矩传递设备46b。第二扭矩传递设备46b可以是被设计为与一轴的相应花键相配合的花键14。管状壁80包括径向外圆柱形面84，该径向外圆柱形面84被施加到第一环形部28a的第二圆柱形面76b。该第二环形部件28b还包括第一径向环形面86，该第一径向环形面被施加到形成第一部件28a的肩部的径向环形壁78。第二环形部件28b包括与第一径向环形面86轴向相反的第二径向环形面88。第二径向环形面88具有多个轴向延伸的盲壳体90。盲壳体90径向地通向外侧。

第三环形部件28c包括一承载多个指形件94的环92，所述指形件94绕纵向轴线X圆周地分布并且在环92的径向环形面96上突出。环92还包括径向内圆柱形面98和径向外圆柱形面100。指形件94每个都具有外圆柱形面102，所述外圆柱形面102在第三环形部件28c的环92的外圆柱形面100的延伸部中轴向地延伸。

一旦第三环形部28c的指形件94已经插入了第二环形部28b的盲壳体90中，承载指形件94的径向环形面96就轴向地邻接在设置有盲壳体90的第二环形部28b的第二径向环形面88上。指形件94的外圆柱形面102和第三环形壁28c的环92的外圆柱形面100环形地径向邻接在第一环形部28a的第二内圆柱形面76b上。

第三环形部28c的指形件94和环92的外圆柱形面100、102被焊接到第一环形部28a的第二内圆柱形面76b。这种焊接优选是透明摩擦搅动焊接。

芯轴因此优选地在第一和第三环形部件28a、28c之间适应径向邻接区的周边104，如图7所示。

第一和第三环形部件28a、28c的焊接因此阻止与其轴向地邻接的第二环形部件28b的轴向位移。

插入第二部件28b的壳体90中的第三部件28c的指形件94的存在阻止第二部件28b相对于第一和第三环形部件28a、28c沿纵向轴线X的任何旋转。

在图中未示出的一个实施例中，动力传递元件22、24可包括根据第一实施例的第一扭矩传递设备46a和根据第二实施例的第二扭矩传递设备46b。

Claims (12)

1.一种具有纵向轴线的环形的动力传递元件(22、24)，包括相互结合的第一环形部件(26a、28a)、包括扭矩传递设备(46a、46b)的第二环形部件(26b、28b)以及第三环形部件(26c、28c)，其中所述第一环形部件(26a、28a)和所述第三环形部件(26c、28c)由第一类型金属材料构成，所述第二环形部件(26b、28b)由密度大于所述第一类型金属材料的第二类型金属材料制成，所述第二环形部件(26b、28b)被纵向地锁定在所述第一环形部件(26a、28a)与所述第三环形部件(26c、28c)之间，并且被径向地锁定在所述第一环形部件(26a、28a)和所述第三环形部件(26c、28c)中的至少一个上。

2.根据权利要求1所述的元件，其中，所述第一环形部件(26a、28a)与所述第三环形部件(26c、28c)接触，并直接地连接到其上，优选焊接到其上。

3.根据权利要求1或2所述的元件，其中，所述第一部件(26a、28a)与所述第三部件(26c、28c)的焊接是摩擦搅动焊接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的元件，其中，所述第二部件(26b、28b)通过正拟合与所述第一部件(26a、28a)和所述第三部件(26c、28c)中的至少一个相配合，用于将所述第二部件(26b、28b)与所述第一和第二部件(26a、26b、28a、28b)旋转地锁定。

5.根据权利要求4所述的元件，其中，所述第三部件(26c、28c)包括一与所述第一环形部件(26a、28a)径向环形接触，并承载与所述第二环形部件(26b、28b)的壳体(56、90)接合的指形件(60、94)的环形部分(64、100、102)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的元件，其中，所述第一环形部件(26a、28a)包括一环形肩部，所述第二环形部件(26b、28b)纵向地施加在所述环形肩部上，所述第三环形部件(28a、28b)相对于所述第二环形部件(26b、28b)与所述肩部相反地被纵向布置。

7.根据权利要求5和6所述的元件，其中，所述指形件(60)穿过所述第二环形部件(26b)，所述指形件(60)的端部(72)被焊接到所述环形肩部上。

8.根据前述权利要求中任一项所述的元件，其中，所述扭矩传递设备(46a)被径向向外定向，所述第三环形部件(26c)围绕所述第一环形部件(26a)的圆柱形表面(36)并焊接到其上。

9.根据权利要求8所述的元件，其中，所述第三环形部件(26c)包括一焊接到所述第一环形部件(26a)的环形边缘(36)上的环形边缘(64)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的元件，其中，所述扭矩传递设备(46b)沿径向向内定向，所述第三环形部件(28c)被安装在所述第一部件(28)的圆柱形表面(72、72b)内并焊接到其上。

11.根据前述权利要求中任一项所述的元件，其特征在于，所述第一类型的金属材料是铝合金。

12.根据前述权利要求中任一项所述的元件，其特征在于，所述第二类型的金属材料是钢。

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