輪轂軸承孔的制作方法
【專利說(shuō)明】輪轂軸承孔
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
本申請(qǐng)要求于2014年7月30日提交的名稱為“輪轂軸承孔”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第62/031,052號(hào)的權(quán)益，該專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本公開涉及一種輪組件，諸如用于飛機(jī)的輪組件。
【背景技術(shù)】
[0003]在飛機(jī)操作期間，包括例如在起飛、著陸和制動(dòng)操作期間，飛機(jī)輪組件經(jīng)受多種力?？刹捎酶鞣N機(jī)制來(lái)抵消作用于輪組件的這些力，并且保持輪組件在這些力影響下的完整性和操作特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]從總體上講，本公開描述了一種包括輪軸、軸承組件、和限定軸承孔的輪轂的運(yùn)載工具輪組件，其中軸承孔構(gòu)造成使得輪軸與輪轂之間的動(dòng)態(tài)的徑向和軸向推力軸承反作用導(dǎo)致作用于輪轂的第一反作用力匕和作用于輪轂的第二反作用力Fn，第一反作用力FR具有徑向分量，第二反作用力FN具有徑向分量和軸向分量?jī)烧?。輪組件可以是例如飛機(jī)的輪組件。
[0005]例如，與具有常規(guī)軸承孔構(gòu)造(例如，形狀和幾何形狀)的輪轂相比，輪轂的構(gòu)造可有助于改進(jìn)輪組件的性能。例如輪轂的確認(rèn)可減小磨損、延長(zhǎng)使用壽命，并且通常可延長(zhǎng)輪組件的所謂“疲勞壽命”。軸承孔半徑可由與軸承組件的徑向接觸面相鄰的輪轂的區(qū)域、和軸承組件的軸承隔圈(也被稱為“軸承座”)與輪轂的軸向接觸部所限定。本公開還涉及一種形成輪轂的方法，并且在一些例子中涉及形成輪組件的方法。
[0006]在一個(gè)例子中，本公開描述了一種運(yùn)載工具輪組件，其包括輪軸、軸承組件、和構(gòu)造成相對(duì)于輪軸旋轉(zhuǎn)且限定軸承孔的輪轂；其中軸承組件位于輪軸與輪轂之間，并且其中軸承孔構(gòu)造成使得輪軸與輪轂之間的反作用導(dǎo)致作用于輪轂的第一反作用力匕和作用于輪轂的第二反作用力FN，所述第一反作用力FR具有徑向分量，所述第二反作用力FN具有徑向分量和軸向分量?jī)烧摺?br>[0007]在另一個(gè)方面，本公開描述了一種方法，該方法包括形成限定軸承孔的輪轂，其中軸承孔構(gòu)造成使得當(dāng)把輪轂經(jīng)由軸承組件安裝在運(yùn)載工具的輪軸上時(shí)，輪軸與輪轂之間的反作用導(dǎo)致作用于輪轂的第一反作用力FR和和作用于輪轂的第二反作用力FN，第一反作用力fr具有徑向分量，第二反作用力FN具有徑向分量和軸向分量?jī)烧摺Ｔ摲椒ㄟ€包括冷加工軸承孔。
[0008]在另一個(gè)方面，本公開描述了一種方法，該方法包括將軸承組件放置在運(yùn)載工具輪組件的輪軸上，并且將輪轂安裝在輪軸上，其中軸承組件位于輪軸和輪轂之間，并且輪轂構(gòu)造成相對(duì)于輪軸旋轉(zhuǎn)且限定軸承孔，并且其中軸承孔構(gòu)造成使得輪軸與輪轂之間的反作用導(dǎo)致作用于輪轂的第一反作用力FR和作用于輪轂的第二反作用力FN，第一反作用力匕具有徑向分量，第二反作用力？(^具有徑向分量和軸向分量?jī)烧摺?br>[0009]在附圖和下面的說(shuō)明書中陳述了一個(gè)或多個(gè)例子的細(xì)節(jié)。從說(shuō)明書和附圖以及權(quán)利要求，本公開的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見的。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是包括輪轂的示例飛機(jī)輪組件的概念性剖視圖，該輪轂限定至少一個(gè)軸承孔，該軸承孔構(gòu)造成使得由于與輪組件的輪軸的相互作用而作用于輪轂的力包括具有徑向分量的第一反作用力、及具有徑向分量和軸向分量?jī)烧叩牡诙醋饔昧Α?br>[0011]圖2是圖1中所示的飛機(jī)輪組件的一部分的放大視圖。
[0012]圖3是包括輪轂的示例飛機(jī)輪組件的概念性剖視圖，輪轂限定軸承孔，該軸承孔具有導(dǎo)致具有獨(dú)立的徑向分量和軸向分量的軸承反作用的構(gòu)造。
[0013]圖4A示出了圖3的示例飛機(jī)輪組件，并且示出了軸承孔的示例復(fù)合半徑。
[0014]圖4B示出了圖2的示例飛機(jī)輪組件的概念性剖視圖，并且示出了軸承孔的示例復(fù)合半徑。
[0015]
【具體實(shí)施方式】
[0016]在一些例子中，運(yùn)載工具(諸如飛機(jī))的輪組件包括輪軸、輪、輪轂和軸承組件，該軸承組件構(gòu)造成使飛機(jī)輪能夠相對(duì)于可固定到運(yùn)載工具的輪軸而旋轉(zhuǎn)。飛機(jī)輪的旋轉(zhuǎn)在本文中可被稱為“輪滾動(dòng)”。輪轂可限定構(gòu)造成與軸承組件接合的至少一個(gè)軸承孔。軸承孔可以例如限定一個(gè)表面，軸承組件利用該表面與輪轂接合。軸承孔可限定半徑(在本文中也被稱為“軸承孔半徑”)，該半徑可由和軸承組件與輪轂的徑向接觸面相鄰的區(qū)域、及和軸承組件的軸承隔圈與輪轂的軸向接觸面相鄰的區(qū)域所限定。雖然在本文中主要提及飛機(jī)輪組件，但本文中所公開的例子，例如輪轂構(gòu)造和軸承組件構(gòu)造也可適用于其它運(yùn)載工具(諸如汽車)的輪組件。
[0017]用于飛機(jī)輪以及一些其它運(yùn)載工具輪中的疲勞壽命的設(shè)計(jì)中的挑戰(zhàn)性領(lǐng)域可以是軸承孔半徑。疲勞壽命通常是指飛機(jī)輪組件可以在可接受的工作狀態(tài)中操作的時(shí)間量。通常的磨損和裂縫、局部應(yīng)力的量、以及外部因素(諸如氣候或者暴露于各種因素)會(huì)影響飛機(jī)輪組件的疲勞壽命。本文中所描述的輪組件可減小對(duì)這些因素中的一個(gè)或多個(gè)因素的敏感性，并且相對(duì)于其它輪組件通?？裳娱L(zhǎng)疲勞壽命。通過延長(zhǎng)疲勞壽命，輪組件會(huì)需要較小頻率的維修，維修可包括輪組件的一個(gè)或多個(gè)部件(諸如輪轂)的修理或更換。
[0018]在輪滾動(dòng)期間作用于輪轂的動(dòng)態(tài)徑向和軸向推力軸承反作用會(huì)在輪轂中產(chǎn)生相對(duì)較大的應(yīng)力水平，這些應(yīng)力水平導(dǎo)致對(duì)輪組件疲勞壽命的限制。如本文中所描述，改變軸承孔的局部幾何形狀及通過對(duì)輪轂的冷加工工藝(諸如對(duì)輪轂的軸承孔的噴丸處理或滾動(dòng)拋光)而改變壓縮殘余應(yīng)力，對(duì)于增加輪組件的疲勞壽命是有用的。由于輪轂與軸承組件之間的有限空間，會(huì)對(duì)提供必需的軸承孔幾何形狀從而提高冷加工容易度的實(shí)際空間有限制。冷加工也可被稱為加工硬化或應(yīng)變硬化，并且可用于通過塑性變形來(lái)強(qiáng)化金屬。
[0019]本文中所描述的輪轂以及包括輪轂的飛機(jī)輪組件構(gòu)造成使得:由輪轂所限定的軸承孔半徑構(gòu)造成將可歸因于在輪滾動(dòng)期間作用于輪轂的動(dòng)態(tài)徑向和軸向推力軸承反作用的應(yīng)力分散開，以便有助于增加飛機(jī)的疲勞壽命。常規(guī)的軸承孔的幾何構(gòu)造形成純徑向接觸面和垂直推力面，該純徑向接觸面構(gòu)造成承受在輪滾動(dòng)期間由軸承組件作用于輪轂的徑向反作用力，該垂直推力面構(gòu)造成承受在輪滾動(dòng)期間作用于輪轂的軸向反作用力。因此，在軸承孔半徑的常規(guī)幾何構(gòu)造中，軸承反作用被分為完全獨(dú)立的徑向分量和軸向分量。
[0020]相反，本文所公開的軸承孔構(gòu)造構(gòu)造成使得:代替作用于輪轂的純軸向反作用力，在輪滾動(dòng)期間由軸承組件將具有徑向分量和軸向分量?jī)烧叩姆醋饔昧ψ饔糜谳嗇?。另外，在輪滾動(dòng)期間存在由軸承組件作用于輪轂的徑向反作用力。具有徑向分量和軸向分量?jī)烧叩姆醋饔昧捎兄谕ㄟ^幾何形狀來(lái)控制反作用力載荷的方向和位置，以便通過減小由反作用力所產(chǎn)生的力矩而使輪轂中的應(yīng)力最小化?；谟邢拊钠诜治鲆炎C明:該軸承孔構(gòu)造可提高軸承孔的疲勞壽命達(dá)2倍以上。
[0021]本公開中所描述的軸承孔的幾何形狀也可使相對(duì)較大的軸承孔半徑成為可能，該相對(duì)較大的軸承孔半徑可進(jìn)一步減小對(duì)輪轂的應(yīng)力集中效應(yīng)。例如，較大的軸承孔半徑可有助于在輪轂上進(jìn)行冷加工工藝的容易度，并且可使?jié)L動(dòng)拋光技術(shù)的使用成為可能，該滾動(dòng)拋光技術(shù)可以相對(duì)有效地產(chǎn)生較高的壓縮殘余應(yīng)力，這可延長(zhǎng)輪疲勞壽命。包括具有本文中所描述的增大的軸承孔半徑的輪轂的飛機(jī)輪組件也可包括較大的軸承隔圈(與常規(guī)輪組件相比，該常規(guī)輪組件具有導(dǎo)致具有獨(dú)立的徑向分量和軸向分量的軸承反作用的軸承孔半徑)，該軸承隔圈構(gòu)造成在軸承孔表面處與輪轂接合。在一些例子中，在軸承組件的軸承孔處的輪轂與軸承座之間的幾何形狀沿軸承孔與軸承座(本文中也被稱為軸承隔圈)的交叉線而變化，例如“偏離”(“feathered” away)，從而有助于使在接觸邊緣處的應(yīng)力峰值最小化并且有助于引導(dǎo)反作用載荷經(jīng)過輪轂的較厚部。
[0022]圖1是示例飛機(jī)輪組件10的概念性剖視圖。組件10是由凸緣所保持的飛機(jī)輪組件。然而，本文中所描述的輪轂構(gòu)造也可應(yīng)用于其它類型的輪組件。在圖1中，輪組件10具有縱向軸線12，在運(yùn)載工具