[发明专利]双金属泵齿轮

说明书

技术领域

本文所公开的主题内容涉及一种泵齿轮结构，且具体地涉及一种具有双金属轴的泵齿轮结构。

背景技术

泵齿轮被用于各种应用，例如在涡轮发动机的燃料泵中。泵齿轮通常包括具有正齿轮的轴，该轴在一端上形成有驱动花键。为了降低成本和减轻重量，泵齿轮通常由单一整体式材料制成。泵齿轮通常由例如单件工具钢合金棒料形成。通常，驱动花键是相对小的特征，该驱动花键利用常规机加工手段形成，从而允许该驱动花键被整体地形成在泵齿轮轴上并且成本有效地形成在该泵齿轮轴上。

泵齿轮还可以提供附加功能，例如提供用于安装和驱动离心泵、发电机和辅助燃料或液压泵的装置。这些附加功能需要更长的泵齿轮，该更长的泵齿轮结合驱动花键、键和螺纹以保持这些辅助部件。这些特征在泵齿轮所需的耐磨材料中难以进行机加工。此外，泵齿轮材料的成本通常是用于轴、花键和螺纹接头的工具钢的成本的十倍以上。通过将耐磨泵齿轮材料与常规工具钢结合起来，能够实现降低用于原材料和花键和螺纹的机加工的成本。

由于需要将驱动花键形成为整体式特征，因此材料的机加工性能通常求助于材料选择。然而，需要良好机加工性能与用于正齿轮的期望耐磨属性相冲突。在例如飞行器发动机的应用中，泵齿轮在高温下操作在低润滑的喷射燃料中。这种环境已被发现增加正齿轮上的磨损。虽然能够使用更高耐磨性的材料，但是这会导致泵齿轮的尺寸、重量和成本增加，这是因为驱动花键由于其小尺寸而不能容易地利用这些材料进行机加工。结果是，对于轻质且小的泵齿轮的需要影响了操作寿命并且增加了维护成本。

因此，虽然现有泵齿轮适合于其旨在目的，但是仍存在改进的需要，尤其在提供具有改进的齿轮耐磨性同时保持驱动花键和螺纹特征的机加工性能以保持与泵齿轮整体形成的附加部件的泵齿轮方面。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种泵齿轮。该泵齿轮包括第一轴部，所述第一轴部包括第一端和第二端，在所述第一端和第二端之间形成有整体齿轮部，所述第一轴部由第一工具钢材料制成。第二轴部被设置成具有被钎焊到所述第一端的第三端，所述第二轴部具有至少一个整体式驱动花键，所述第二轴部由第二工具钢材料制成。其中所述第一工具钢材料具有按重量计大于9%的钒含量，且所述第二工具钢材料具有按重量计小于或等于1%的钒含量。

根据本发明的另一方面，提供另一泵齿轮。该泵齿轮包括第一轴部，所述第一轴部包括第一端和第二端，在所述第一端和第二端之间形成有整体齿轮部。所述第一轴部由第一钢合金制成，所述第一钢合金包括按重量计2.45%的碳、5.25% 的铬、81.25%的铁、1.30%的钼、以及9.75%的钒。 第二轴部被设置成具有被钎焊到所述第一端的第三端。所述第二轴部具有至少一个整体式驱动花键，所述第二轴部由第二钢合金制成，所述第二钢合金包括按重量计0.40%的碳、5.20% 的铬、91.15%的铁、1.30%的钼、1.0%的硅以及0.95%的钒。

根据本发明的又一方面，提供一种制造泵齿轮的方法。该方法包括：由第一钢合金形成第一轴部，所述第一钢合金包括按重量计2.45%的碳、5.25% 的铬、81.25%的铁、1.30%的钼、以及9.75%的钒。在所述第一轴部上形成齿轮，所述齿轮具有多个齿。由第二钢合金形成第二轴部，所述第二钢合金包括按重量计0.40%的碳、5.20% 的铬、91.15%的铁、1.30%的钼、1.0%的硅以及0.95%的钒。所述第一轴部的第一端被联接到所述第二轴部的第二端。

这些以及其他优势和特征从下述描述结合附图将变得显而易见。

附图说明

被认作本发明的主题在说明书结束部分处的权利要求书中被具体地指出并且明确地要求保护。本发明的前述以及其他特征和优势从下述详细描述结合附图显而易见，在附图中：

图1是根据本发明实施方式的泵齿轮的透视图；

图2是图1中的泵齿轮的侧视图；

图3是图1中的泵齿轮的端视图；

图4是图1中的泵齿轮的截面图；

图5是具有图1中的泵齿轮的泵的截面图；以及

图6是具有第三整体轴的泵的截面图。

详细说明通过参考附图以示例的方式阐述了本发明的实施方式以及优势和特征。

具体实施方式

泵齿轮系统通常用于包括重力、空间和润滑约束的苛刻操作环境中。本发明的实施方式提供改善泵齿轮系统的操作寿命和可靠性的优势。本发明的实施方式提供进一步的优势在于提供实现在高温喷射燃料应用中具有降低的齿轮齿磨损的特征的机加工性能的泵齿轮。