[发明专利]加强的车轴接头

说明书

一种车轴和车轮端部组件，包括具有环形端面的管状车轴壳体。车轴和车轮端部组件还包括具有环形端面的主轴，所述主轴的环形端面在附接周边处焊接到管状车轴壳体的环形端面。车轴和车轮端部组件还包括固定到管状车轴壳体和主轴的加强结构。加强结构定位成包围附接周边的至少一部分。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年10月31日提交的美国临时专利申请序列号62/414,924的权益。

技术领域

本申请的主题总体涉及用于车辆的车轴和车轮端部组件。特别地，本主题涉及重型车辆的车轴和车轮端部组件，其形成有加强主轴和车轴之间的焊接接头的结构。

背景技术

重型车辆工业通常在一个或多个车轴的相对端部上使用车轮端部组件。每个车轮端部组件通常包括安装在轴承组件上的轮毂。轴承组件安装在车轮端部组件的主轴的外侧端上，以使轮毂能够相对于主轴旋转。

主轴通常通过焊接操作连接到车轴的管状端部部分，以形成车轴和车轮端部组件。主轴和车轴的管状部分之间的焊接接头承受重载，这引起焊接接头周围的局部挠曲、变形和应力。在焊接接头附近还存在这样的区域，所述区域可能受到焊接操作期间产生的热量和应力集中的不利影响。因此，车轴的管状部分和主轴部件的端部部分通常被选择为具有能够承受重型车辆在操作中遇到的载荷和应力以及在车轴和车轮端部组件的制造期间产生的热量和应力集中的尺寸和材料。

先前已知的用于重型车辆的车轴和车轮端部组件通常包括车轴的标准尺寸管状部分。当前已知的连接的一个问题是它可能对部件的几何形状敏感。也就是说，主轴的裙壁厚度需要与车轴的管状部分的壁厚基本相似，以便在连接操作期间获得所需的焊接残余材料的卷曲形状。主轴裙部的内径和外径以及车轴的管状部分的内径和外径也影响焊接残余材料的卷曲形状。没有尖锐边缘的期望的卷曲形状对于从车轴管状部分到主轴焊接接头获得可接受的完整性和疲劳寿命是重要的。具有不期望的卷曲形状的接头通常会导致车轴和车轮端部组件的报废，从而增加了制造总成本。

车轴和车轮端部组件还包括制动器部件保持或安装结构，其通常称为支架或扭矩板(spider or torque plate)。制动器部件保持或安装结构通常固定到车轴上或主轴。支架或扭矩板的沿着车轴的位置通常由制动器系统结构和用户要求确定。支架或扭矩板的位置通常与主轴和车轴之间的焊接接头轴向间隔开。

先前已知的车轴和车轮端部组件往往相对较重，这对重型车辆的总重量有贡献，并因此限制了重型车辆可合法承载的货物量。先前已知的车轴和车轮端部组件可能在制造期间浪费材料，这增加了成本和现有库存。适当的已知连接方法可能是有限制的并且需要对设备进行大量的资金投入。

与先前已知的车轴和车轮端部组件相关的限制、劣势和缺点使得期望提供改进的车轴和车轮端部组件以及制造改进的车轴和车轮端部组件的方法。

发明内容

提供发明内容以介绍下文描述的概念。本发明内容不旨在标识所公开主题的关键因素或基本特征，也不旨在用于限制所公开的主题和权利要求的范围。根据所公开的主题的概念，通过这样的车轴和车轮端部组件克服与已知的车轴和车轮端部组件相关的劣势和缺点，所述车轴和车轮端部组件在主轴和车轴壳体之间形成有焊接接头，所述焊接接头由包围接头的结构加强。

所公开的主题的概念提供了相对更轻的车轴和车轮端部组件，其在焊接接头处具有较小的挠曲、变形和应力，减少了材料成本和库存，允许可由重型车辆运载相对更重的货物量，并允许较低的资本成本。所公开的主题的概念还允许使用先前在制造车轴和车轮端部组件时不期望的各种连接过程。根据所公开主题的概念制造的车轴和车轮端部组件对部件的几何形状相对较为不敏感。也就是说，具有给定裙壁厚度的主轴可以与具有不同壁厚的车轴管状部分一起使用。这可以减少必须制造和承载在库存中的不同的相对昂贵的主轴的数量。根据所公开主题的概念制造的车轴和车轮端部组件的加强接头也可减少废料。