CN101876351A

CN101876351A - 具有可伸缩中间轴的等速传动轴

Info

Publication number: CN101876351A
Application number: CN2009103020148A
Authority: CN
Inventors: 王玉南
Original assignee: CHANGZHOU CHAOYU MACHINE MANUFACTURING Co Ltd
Current assignee: CHANGZHOU CHAOYU MACHINE MANUFACTURING Co Ltd
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2010-11-03
Anticipated expiration: 2029-04-30
Also published as: CN101876351B

Abstract

本发明涉及汽车或者其他机械传动设备的前后轮传动轴，特别涉及一种汽车用前轮驱动轴的中间轴结构。目的在于提供一种具备良好润滑条件、中间轴滑移性能优良的具有可伸缩中间轴的等速传动轴。一种具有可伸缩中间轴的等速传动轴，具有驱动轮端中心固定型等速万向节、变速箱端中心固定型等速万向节和中间轴，上述中间轴包括中间轴套、中间轴芯、保持架和滚动件，中间轴套与中间轴芯套接，且中间轴套的内表面周向和中间轴芯的外表面周向平均分布互相配合的沟道，上述滚动件位于中间轴套与中间轴芯之间的沟道内，且由保持架固定滚动件之间的相互位置。本发明中间轴由中间轴套、中间轴芯、保持架和滚动件组成，具有优越的传动性能。

Description

具有可伸缩中间轴的等速传动轴

技术领域

本发明涉及汽车或者其他机械传动设备的前后轮传动轴，特别涉及一种汽车用前轮驱动轴的中间轴结构。

背景技术

汽车传动轴的设计经过很长时间的摸索改进，并且各种传动结构类型程度不同的存在现实车辆设计生产中。

如图1所示，大量汽车驱动轮的等速传动轴一般由驱动轮端的中心固定型等速万向节10、变速箱端的中心移动型等速万向节20’和中间轴30’组成。中心固定型等速万向节10有两种结构，分别是BJ型和UJ型。如图2、图2-1所示，BJ型的中心固定型等速万向节具有钟形外套11、钢球12、星形套13和保持架14，且其具有圆环形的沟道15，UJ型的中心固定型等速万向节的沟道是由两段组成，一段为圆环形沟道15，另一段为圆柱形沟道16，而且之间是相切连接的。BJ型和UJ型外套连接端连接方式多样，有外花键式、内花键式、法兰式或者铁饼式。目前大多数生产厂家采用BJ型结构，因为BJ型结构比UJ型结构加工方便，但UJ型的摆动角度比BJ型大5度，可以达到51度左右。目前没有特殊要求摆动角度的汽车多采用BJ型结构。如图3、图3-1和图3-2所示，中心移动型万向节的结构有许多种，其中TJ型(如图3所示)具有滑套21’和三叉轴承25’，VJ型(如图3-1所示)具有滑套21’、钢球22’、保持架23’和星形套24’，DOJ型(如图3-2所示)具有滑套21’、钢球22’、保持架23’和星形套24’。TJ型和DOJ型的滑套连接端连接方式都有外花键式、法兰式或者内花键式，VJ型有外花键式或者铁饼式。图1的中间轴30’有空心轴杆和实心轴杆两种，空心轴杆比实心轴杆具有更好的抗振性。

上述图1所示结构存在如下问题：

1)等速传动轴输入角偏小

等速传动轴的变速箱端采用的万向节是中心移动型等速万向节，中心移动型万向节的偏摆角度小，造成整个传动轴输入角偏小。如图4所示等速传动轴为BJ型+DOJ型，该种型号的传动轴偏摆角度已经是采用中心移动型等速万向节的传动轴中最大的，但由于结构所限，摆角不能超过25度，而其他采用TJ型或者VJ型中心移动型等速万向节的传动轴最大偏摆角仅为23度和15度。

如图5所示，变速箱100和两侧轮胎200之间由传动轴300连接驱动，传动轴的输入角为传动轴与水平线之间夹角，传动轴变速箱端万向节动力输出受力中心到变速箱距离d，变速箱离地高度h。可以推知，当两侧轮胎间距固定时，传动轴输入角a越大，变速箱离地高度h的值可以越大，意味着车辆可以有较高的地盘，具有更优良的越野性能，目前许多SUV汽车，特别是许多运动型车辆(如ATV、UTV)都有此需求。

2)周向传动间隙大

周向间隙主要是由中心移动型等速万向节上造成的，由于中心移动型万向节它既要满足偏摆，又要满足移动，它就造成制造的难度加大，外套的型腔都由冷挤压成型，不再进行机加工；由于直径大，壁薄，厚度不均匀，在热处理过程中产生变形，造成与内部零件的配合间隙大，目前一般间隙都在0.1～0.2mm左右。间隙小了，就容易卡死，移动不灵活；移动灵活了，间隙又大了。这就造成汽车起步时传动轴有空行程，明显感觉到轮胎滞后于变速箱的传动，而且能听到因间隙造成撞击声。

3)抗震性差、变速箱端受弯矩力作用大

由于中心移动型等速万向节的间隙大，传动轴的使用过程中，中间轴杆靠移动端那头，容易产生抖动或震动；而且传动轴在传递扭矩时，对移动端外壳虽然一周受力均匀，但受力面不垂直于变速箱输出轴心线，受力的每一点到变速箱端距离不一样，对变速箱端产生弯矩也不一样，各受力点会对变速箱端产生一个弯矩差，随着受力中心向外移动，弯矩差越来越大，最终影响变速箱寿命。

目前已经出现了用中心固定型等速万向节替代中心移动型等速万向节的传动轴，把原来中心移动型等速万向节完成的轴向移动功能设计到中间轴上实现，但是由于对中间轴的设计考虑不周，中间轴滑移效果较差，导致了实际上传动轴企业仍然大量采用中心移动型等速万向节的现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具备良好润滑条件、中间轴滑移性能优良的具有可伸缩中间轴的等速传动轴。

本发明技术方案如下：

本发明是把中心移动型等速万向节设计成中心固定型等速万向节，把伸缩部分设计到中间轴内部。中间轴由中间轴套、中间轴芯、保持架和滚动件组成，通过滚动件在轴套和轴芯的沟道内滚动，来实现传动轴的伸缩，具有优越的传动性能。

一种具有可伸缩中间轴的等速传动轴，具有驱动轮端中心固定型等速万向节、变速箱端中心固定型等速万向节和中间轴，上述中间轴包括中间轴套、中间轴芯、保持架和滚动件，中间轴套与中间轴芯套接，且中间轴套的内表面周向和中间轴芯的外表面周向平均分布互相配合的沟道，上述滚动件位于中间轴套与中间轴芯之间的沟道内，且由保持架固定滚动件之间的相互位置。

上述驱动轮端和变速箱端的中心固定型等速万向节与中间轴连接部都设有防尘套，且中间轴的中间轴套开口端位于防尘套内。

上述中间轴套内腔与中间轴芯截面呈圆周形，且滚动件为钢球。

上述中间轴套外径D1、中间轴芯外径D、中间轴套、轴芯圆周方向沟道数M、圆周方向钢球球心所在位置中心圆直径D0、钢球直径d、轴向钢球之间球心距L和一个沟道内的钢球数N相互之间存在如下关系：

d＝1/7～1/6D1

L＝1.3～1.6d

M＝6～10

D0＝4～5d

D＝0.6～0.7D1

N＝5～8

上述沟道的横截面采用双圆弧或者单圆弧。

上述中间轴套内腔与中间轴芯截面为正多边形，滚动件为滚针。

本发明具有如下优点：

输入角度大

由于两端都采用中心固定型等速万向节，所以两端都具有大摆角的性能，本发明的传动轴输入角度理论上可以达到46°，实际考虑到转向原因，最大输入角度能达到37°左右，完全适合目前所有车辆所需的输入角度。

伸缩量大

本发明中间轴杆轴向空间大，伸缩量比原来的传动轴大大增加；而且本发明的传动轴变速箱端的等速万向节中心不变，移动量不会对外壳产生干涉，中间轴的伸缩量不会影响轴杆和外壳之间的关系，伸缩量只要轴杆长度的允许，可以做的很大足够适合各种车辆的使用要求。

c)振动小

由于本发明两端都采用配合间隙非常小的中心固定型等速万向节，中间轴套，中间轴芯和滚动件又采用小过盈配合，使传动轴使用过程中传动平稳，无抖动。

d)伸缩力小

本发明采用直线滚动导轨原理，在油脂润滑条件下，伸缩过程中，滚动件做滚动运动而无相对滑动，因此阻力非常小。

附图说明

图1为采用中心移动型等速万向节的传动轴剖面示意图。

图2为UJ型中心固定型等速万向节的剖面示意图。

图2-1为BJ型中心固定型等速万向节的剖面示意图。

图3为TJ型中心移动型等速万向节的剖面示意图。

图3-1为VJ型中心移动型等速万向节的剖面示意图。

图3-2为DOJ型中心移动型等速万向节的剖面示意图。

图4为图1所示传动轴输入最大角示意图。

图5为汽车轮胎和变速箱位置示意图。

图6为本发明传动轴剖面示意图。

图6-1为图6中B处放大示意图。

图6-2为图6中A-A向中间轴部分剖视图。

图7为图6所示传动轴输入最大角示意图。

图8为采用法兰连接方式的本发明传动轴剖面示意图。

图8-1为采用铁饼连接方式的本发明传动轴剖面示意图。

图8-2为采用内花键连接方式的本发明传动轴剖面示意图。

图9为本发明另一实施例中间轴部分剖面示意图。

图10为图9的截面示意图。

具体实施方式

(实施例1)

见图6、图6-1和图6-2，本发明传动轴具有驱动轮端中心固定型等速万向节10、变速箱端中心固定型等速万向节20和中间轴30，中间轴包括中间轴套31、中间轴芯33、保持架34和滚动件32，本实施例中滚动件32为钢球，中间轴套和中间轴芯的配合面为圆周表面，分别设有对应的用于容纳钢球的沟道，沟道截面的形状可以为双圆弧或者单圆弧，保持架用来固定钢球的相对位置，保证钢球滚动、传递力矩。

如图6-1和图6-2所示，中间轴套外径为D1，中间轴芯外径为D，中间轴套、轴芯圆周方向沟道数为M，圆周方向钢球球心所在位置中心圆直径为D0，钢球直径为d，轴向钢球之间球心距为L，单个沟道内的钢球数为N，为了确保钢球顺利的在沟道内滚动且保证足够的力矩传递效力，上述各参数存在如下关系：

d＝1/7～1/6D1

L＝1.3～1.6d

M＝6～10

D0＝4～5d

D＝0.6～0.7D1

N＝5～8

根据上述关系和相关行业标准的最小静扭强度要求，本发明中间轴杆伸缩部分的规格尺寸表如下表所示。

上述钢球、中间轴套和中间轴芯之间为小过盈配合，钢球滚动的沟道内加设油脂润滑，因此钢球在沟道内滚动平稳、且摩擦阻力非常小，当传动轴工作时，钢球在沟道内往复滚动，实现中间轴移动功能。

如图7所示，为本发明输入最大角示意图，由于变速箱端也采用中心固定型等速万向节，其输入角度达到最大46度，完全可以满足目前全部的车用等速传动轴使用要求。根据不同的连接方式要求，本发明具有如图8、图8-1和图8-2所示的不同连接方式的传动轴示例。为了保持中间轴可伸缩部分的密封清洁，万向节与中间轴连接部都设有防尘套40，并将中间轴套的开口端置于防尘套内，以防灰尘进入。

(实施例2)

本发明中间轴还可以采用另外的结构，即中间轴套31的内腔和中间轴芯33的外形为正多边形，滚动件32采用滚针类型，相应的保持架34也呈正多边形，中间轴传动力矩的传递由保持架的边角部位完成。

中间轴套、中间轴芯和滚针采用小过盈配合安装，在中间轴芯外表和中间轴套内表面加油脂润滑，同样可以确保中间轴实现伸缩功能，而且由于滚针的接触面较大，使用过程抗磨损能力强。

Claims

1.一种具有可伸缩中间轴的等速传动轴，具有驱动轮端中心固定型等速万向节(10)、变速箱端中心固定型等速万向节(20)和中间轴(30)，其特征在于：上述中间轴(30)包括中间轴套(31)、中间轴芯(33)、保持架(34)和滚动件(32)，中间轴套(31)与中间轴芯(33)套接，且中间轴套的内表面周向和中间轴芯的外表面周向平均分布互相配合的沟道，上述滚动件(32)位于中间轴套与中间轴芯之间的沟道内，且由保持架(34)固定滚动件之间的相互位置。

2.根据权利要求1所述的具有可伸缩中间轴的等速传动轴，其特征在于：上述驱动轮端和变速箱端的中心固定型等速万向节与中间轴连接部都设有防尘套(40)，且中间轴的中间轴套(31)开口端位于防尘套内。

3.根据权利要求2所述的具有可伸缩中间轴的等速传动轴，其特征在于：上述中间轴套(31)内腔与中间轴芯(33)截面呈圆周形，且滚动件(32)为钢球。

4.根据权利要求3所述的具有可伸缩中间轴的等速传动轴，其特征在于：上述中间轴套外径D1、中间轴芯外径D、中间轴套、轴芯圆周方向沟道数M、圆周方向钢球球心所在位置中心圆直径D0、钢球直径d、轴向钢球之间球心距L和一个沟道内的钢球数N相互之间存在如下关系：

d＝1/7～1/6D1

L＝1.3～1.6d

M＝6～10

D0＝4～5d

D＝0.6～0.7D1

N＝5～8

5.根据权利要求3所述的具有可伸缩中间轴的等速传动轴，其特征在于：上述沟道的横截面采用双圆弧或者单圆弧。

6.根据权利要求2所述的具有可伸缩中间轴的等速传动轴，其特征在于：上述中间轴套(31)内腔与中间轴芯(33)截面为正多边形，滚动件(32)为滚针。