CN103879440A - 吸能式汽车转向轴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种吸能式汽车转向轴，其技术方案是：吸能式汽车转向轴，包括上段转向轴（1）、第一六角锁紧螺母（21）、第二六角锁紧螺母（22）、第三六角锁紧螺母（23）、第四六角锁紧螺母（24）、吸能联轴器（3）、下段转向轴（4），其特征在于：上段转向轴（1）、下段转向轴（4）通过4件六角锁紧螺母（21、22、23、24）与吸能联轴器（3）两端连接固定。车辆在碰撞过程中，下段转向轴（4）相对于上段转向轴（1）运动，中间的吸能联轴器（3）产生轴向压缩变形而有效稳定的吸收撞击能量，起到缓和冲击载荷的作用，并使同上段转向轴连接的转向盘的后移量大大减小，防止或减少转向盘直接作用于驾驶员身上，避免造成人身伤害。

Description

吸能式汽车转向轴

技术领域

本发明涉及汽车转向技术，具体是涉及一种吸能式汽车转向轴。

背景技术

近年来，由于道路条件的改善、汽车车速的提高和汽车数量的成倍增加，汽车发生正面撞车的事故越来越多，由于车身、车架产生变形，导致转向轴、转向盘后移，同时人体受惯性作用向前冲，从而使驾驶员的胸部和头部可能撞到转向盘上而受伤，为减轻这种伤害急需采用一种能够吸收冲击能量的转向轴。

转向轴是连接转向盘和转向器的传动件，是汽车转向系统中的重要组成部分。转向轴的设计必须保证其能够可靠的传递扭矩，使方向盘位于符合驾驶员驾驶姿态的位置，为了在发生碰撞的时候能够吸收碰撞能量，保护驾驶员安全，因此需要在转向轴上进行吸能设计。

现有的转向轴吸能设计大都采用吸能柱管等，这些吸能柱管吸收碰撞能量主要依靠摩擦力消耗，或者通过剪切塑料销以及柱管断开后上下段的摩擦力来实现的，其消耗的能量有限，并且不能保证吸能的均匀性。

发明内容

本发明的目的就是针对以上存在的缺陷，提供一种安全可靠且结构简单的吸能式汽车转向轴。

其技术方案是：吸能式汽车转向轴，包括上段转向轴、第一六角锁紧螺母、第二六角锁紧螺母、第三六角锁紧螺母、第四六角锁紧螺母、吸能联轴器、下段转向轴，其特征在于：上段转向轴、下段转向轴通过4件六角锁紧螺母与吸能联轴器两端连接固定。

车辆在碰撞过程中，下段转向轴相对于上段转向轴运动，中间的吸能联轴器产生轴向压缩变形而吸收撞击能量，起到缓和冲击载荷的作用，并使转向盘的后移量大大减小。

本发明的有益效果如下：

1.车辆在正常行驶过程中，由于路面的不平度引起前轮胎的振动，然后传给转向器和下段转向轴，由下段转向轴和上段转向轴中间的吸能联轴器吸收了下段转向轴的振动能量，使下段转向轴的振动能量不能传至上段转向轴和转向盘，从而提高了行驶的舒适性。

2.车辆在正面碰撞过程中，碰撞能量传给下段转向轴，使位于车辆前部的下段转向轴相对于上段转向轴运动，中间的吸能联轴器产生轴向压缩变形而有效稳定的吸收撞击能量，起到缓和冲击载荷的作用，并使同上段转向轴连接的转向盘的后移量大大减小，防止或减少转向盘直接作用于驾驶员身上，避免造成人身伤害。

3.车辆在正面碰撞过程中，驾驶员受惯性的影响产生冲向转向盘的运动，驾驶员本身的运动能量传递给转向盘和上段转向轴，使位于后部的转向盘和上段转向轴相对于下段转向轴运动，这部分能量也要通过吸能联轴器的轴向压缩变形而有效稳定的予以吸收，防止或减少超出人体承受能力的碰撞力，避免造成人身伤害。

4.本发明吸能式汽车转向轴的结构简单，容易装配，成本低廉，且具有良好的吸能效果。车辆在正常行驶过程中，吸能联轴器吸收了下段转向轴的振动能量，使下段转向轴的振动能量不能传至上段转向轴和转向盘，提高了车辆行驶的舒适性。车辆在正面碰撞过程中，中间的吸能联轴器可以持续稳定的吸收下段转向轴的碰撞能量，防止或减少方向盘直接作用于驾驶员身上，避免造成人身伤害；也可以持续稳定的吸收由于惯性使驾驶员本身作用于转向盘和上段转向轴的运动能量，防止或减少了超出人体承受能力的碰撞力，避免造成人身伤害。以上使用吸能式汽车转向轴后，具有良好的吸能效果，提高了车辆行驶的舒适性和安全性。

附图说明

图1：本发明吸能式汽车转向轴主视图；

图2：吸能式汽车转向轴俯视图；

图3：吸能式汽车转向轴仰视图；

图4：上段转向轴主视图；

图5：上段转向轴俯视图；

图6：吸能联轴器主视图；

图7：吸能联轴器俯视图；

图8：吸能联轴器仰视图；

图9：吸能联轴器上座固定板主视图；

图10：吸能联轴器下座固定板主视图；

图11：下段转向轴主视图；

图12：下段转向轴仰视图。

图中：1：上段转向轴；11：上段螺纹部分；12：上段花键部分；13：上段锥体部分；14：上段主轴部分；15：上段固定座；151：第一固定孔；152：第二固定孔；21：第一六角锁紧螺母；22：第二六角锁紧螺母；23：第三六角锁紧螺母；24：第四六角锁紧螺母；3：吸能联轴器；31：吸能联轴器上座；32：吸能联轴器主体部分；33：吸能联轴器下座；311：第一全螺纹六角头螺栓；312：第二全螺纹六角头螺栓；313：吸能联轴器上座固定板；331：吸能联轴器下座固定板；333：第三全螺纹六角头螺栓；334：第四全螺纹六角头螺栓；3131：第一通孔；3132：第二通孔；3313：第三通孔；3314：第四通孔；4：下段转向轴；41：下段花键部分；42：下段主轴部分；43下段固定座；433：第三固定孔；434：第四固定孔。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与发明有关的构成。 

如图1、2、3所示，吸能式汽车转向轴，包括上段转向轴（1）、第一六角锁紧螺母（21）、第二六角锁紧螺母（22）、第三六角锁紧螺母（23）、第四六角锁紧螺母（24）、吸能联轴器（3）、下段转向轴（4），其特征在于：上段转向轴（1）、下段转向轴（4）通过4件六角锁紧螺母（21、22、23、24）与吸能联轴器（3）两端连接固定。

如图4、5所示，所述的上段转向轴（1）依次由上段螺纹部分（11）、上段花键部分（12）、上段锥体部分（13）、上段主轴部分（14）以及上段固定座（15）组成；所述上段螺纹部分（11）长度为15mm，采用M12螺纹；所述上段花键部分（12）是长度为20mm，采用EXT36Z×0.4m×30R×7h的渐开线花键；所述上段锥体部分（13）长度为10mm，采用1∶10锥面；所述上段主轴部分（14）是长度为212mm，直径为17mm的柱体；所述上段固定座（15）的直径为55mm，厚度为3mm；所述上段固定座（15）包含有第一固定孔（151）和第二固定孔（152），两固定孔（151、152）的直径均为8.5mm，并以所述上段固定座（15）中心对称分布，两固定孔（151、152）的中心距为38mm。

如图6、7、8、9、10所示，所述吸能联轴器（3）依次由吸能联轴器上座（31）、吸能联轴器主体部分（32）、吸能联轴器下座（33）组成；所述吸能联轴器上座（31）依次由第一全螺纹六角头螺栓（311）、第二全螺纹六角头螺栓（312）、吸能联轴器上座固定板（313）组成；所述吸能联轴器上座（31）的第一全螺纹六角头螺栓（311）和第二全螺纹六角头螺栓（312），以所述吸能联轴器上座（31）中心对称分布，2件全螺纹六角头螺栓（311、312）的中心距为38mm；所述吸能联轴器上座固定板（313）的直径为55mm，厚度为3mm；所述吸能联轴器上座固定板（313）包含有第一通孔（3131）和第二通孔（3132），两通孔（3131、3132）的直径均为8.5mm，并以所述吸能联轴器上座固定板（313）中心对称分布，两通孔（3131、3132）的中心距为38mm；所述吸能联轴器主体部分（32）直径为55mm，高度为55mm的圆柱体；所述吸能联轴器下座（33）依次由吸能联轴器下座固定板（331）、第三全螺纹六角头螺栓（333）、第四全螺纹六角头螺栓（334）组成；所述吸能联轴器下座（33）的第三全螺纹六角头螺栓（333）和第四全螺纹六角头螺栓（334），以所述吸能联轴器下座（33）中心对称分布，两件全螺纹六角头螺栓（333、334）的中心距为38mm；所述吸能联轴器下座固定板（331）的直径为55mm，厚度为3mm；所述吸能联轴器下座固定板（331）包含有第三通孔（3313）和第四通孔（3314），两通孔（3313、3314）的直径均为8.5mm，并以所述吸能联轴器下座固定板（331）中心对称分布，两通孔（3313、3314）的中心距为38mm。

所述吸能联轴器（3）的工艺流程为：

（1）、所述的吸能联轴器上座固定板（313）和吸能联轴器下座固定板（331）为冲压件；2件全螺纹六角头螺栓（311、312）穿入吸能联轴器上座固定板（313）的两通孔（3131、3132）中，并使六角头部位同吸能联轴器上座固定板（313）紧密贴合；在2件全螺纹六角头螺栓（311、312）的六角头部位，用二氧化碳气体保护焊将2件全螺纹六角头螺栓（311、312）同吸能联轴器上座固定板（313）牢固焊接在一起；2件全螺纹六角头螺栓（333、334）穿入吸能联轴器下座固定板（331）的两通孔（3313、3314）中，并使六角头部位同吸能联轴器下座固定板（331）紧密贴合；在2件全螺纹六角头螺栓（333、334）的六角头部位，用二氧化碳气体保护焊将2件全螺纹六角头螺栓（333、334）同吸能联轴器下座固定板（331）牢固焊接在一起；

（2）、所述的吸能联轴器上座（31）和吸能联轴器下座（33）同吸能联轴器主体部分（32）的接触面，采用喷砂处理然后脱脂，去除接触面的油污、铁锈或其他氧化层；橡胶和金属就化学结构和机械性能而言，是两种不同的物质，通过加入橡胶-金属粘合剂，这两种物质可合成为具有耐久性的复合体，在接触面处理后90～120分钟内，将适量橡胶-金属粘合剂均匀涂抹在接触面上，在室温下的清洁空气中干燥30～45分钟，然后模压成型和硫化处理；

（3）、模压成型和硫化处理：吸能联轴器主体部分（32）由优质天然橡胶和配合剂组成，优质天然橡胶为基本材料，配合剂为改善天然橡胶的某些性能；将涂抹了橡胶-金属粘合剂的吸能联轴器上座（31）和吸能联轴器下座（33）在规定时间内，放置于热模中，迅速填充均匀混合的天然橡胶和配合剂并合模，由挤出机和模具获得成型；成型后的吸能联轴器（3）即可放进硫化罐内，在加热、加压条件下，经30～45分钟，完成硫化过程；硫化过程是关键工序，以确保天然橡胶和橡胶-金属粘合剂同时硫化，使吸能联轴器主体部分（32）同吸能联轴器上座（31）和吸能联轴器下座（33）获得最佳的粘接性能，保证吸能联轴器（3）具有足够的机械强度和合适的刚度，以保证正常的转向力传递；吸能联轴器（3）的邵氏硬度为60～65度，同时也具有良好的弹性和动态性能，保证了吸能联轴器（3）良好的吸能效果。

如图11、12所示，所述的下段转向轴（4）依次由下段花键部分（41）、下段主轴部分（42）以及下段固定座（43）组成；所述下段花键部分（41）是长度为20mm，采用EXT30Z×0.5m×30R×7h的渐开线花键；所述下段主轴部分（42）是长度为157mm，直径为17mm的柱体；所述下段固定座（43）的直径为55mm，厚度为3mm，所述下段固定座（43）包含有第三固定孔（433）和第四固定孔（434），两固定孔（433、434）的直径均为8.5mm，并以所述下段固定座（43）中心对称分布，两固定孔（433、434）的中心距为38mm。

优选的，所述4件全螺纹六角头螺栓（311、312、333、334）为M8×20，所述4个六角锁紧螺母（21、22、23、24）为M8。

优选的，所述第一全螺纹六角头螺栓（311）穿过所述第一固定孔（151），与所述第一六角锁紧螺母（21）螺纹连接；所述第二全螺纹六角头螺栓（312）穿过所述第二固定孔（152），与所述第二六角锁紧螺母（22）螺纹连接；所述第三全螺纹六角头螺栓（333）穿过所述第三固定孔（433），与所述第三六角锁紧螺母（23）螺纹连接；所述第四全螺纹六角头螺栓（334）穿过所述第四固定孔（434），与所述第四六角锁紧螺母（24）螺纹连接；所述4件六角锁紧螺母（21、22、23、24）与所述4件全螺纹六角头螺栓（311、312、333、334）之间的紧固扭矩为10～15N·m。

优选的，所述第一固定孔（151）和所述第二固定孔（152）的中心连线与第三固定孔（433）和第四固定孔（434）的中心连线在空间上垂直。

优选的，所述吸能式汽车转向轴装于转向柱管内，并可在转向柱管内自由转动。

优选的，所述上段转向轴（1）通过所述上段螺纹部分（11）同转向盘连接固定。

优选的，所述下段转向轴（4）通过所述下段花键部分（41）靠近转向器部位。

上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.吸能式汽车转向轴，包括上段转向轴（1）、第一六角锁紧螺母（21）、第二六角锁紧螺母（22）、第三六角锁紧螺母（23）、第四六角锁紧螺母（24）、吸能联轴器（3）、下段转向轴（4），其特征在于：上段转向轴（1）、下段转向轴（4）通过4件六角锁紧螺母（21、22、23、24）与吸能联轴器（3）两端连接固定。

2.根据权利要求1所述的吸能式汽车转向轴，其特征在于：所述的上段转向轴（1）依次由上段螺纹部分（11）、上段花键部分（12）、上段锥体部分（13）、上段主轴部分（14）以及上段固定座（15）组成；

所述上段螺纹部分（11）长度为15mm，采用M12螺纹；

所述上段花键部分（12）长度为20mm，采用EXT36Z×0.4m×30R×7h的渐开线花键；

所述上段锥体部分（13）长度为10mm，采用1∶10锥面；

所述上段主轴部分（14）长度为212mm，直径为17mm的柱体；

所述上段固定座（15）的直径为55mm，厚度为3mm；所述上段固定座（15）包含有第一固定孔（151）和第二固定孔（152），两固定孔（151、152）的直径均为8.5mm，并以所述上段固定座（15）中心对称分布，两固定孔（151、152）的中心距为38mm。

3.根据权利要求2所述的吸能式汽车转向轴，其特征在于：所述的下段转向轴（4）依次由下段花键部分（41）、下段主轴部分（42）以及下段固定座（43）组成；

所述下段花键部分（41）长度为20mm，采用EXT30Z×0.5m×30R×7h的渐开线花键；

所述下段主轴部分（42）长度为157mm，直径为17mm的柱体；

所述下段固定座（43）的直径为55mm，厚度为3mm，所述下段固定座（43）包含有第三固定孔（433）和第四固定孔（434），两固定孔（433、434）的直径均为8.5mm，并以所述下段固定座（43）中心对称分布，两固定孔（433、434）的中心距为38mm。

4.根据权利要求3所述的吸能式汽车转向轴，其特征在于：所述吸能联轴器（3）依次由吸能联轴器上座（31）、吸能联轴器主体部分（32）、吸能联轴器下座（33）组成；

所述吸能联轴器上座（31）依次由第一全螺纹六角头螺栓（311）、第二全螺纹六角头螺栓（312）、吸能联轴器上座固定板（313）组成；

所述吸能联轴器上座（31）的第一全螺纹六角头螺栓（311）和第二全螺纹六角头螺栓（312），以所述吸能联轴器上座（31）中心对称分布，2件全螺纹六角头螺栓（311、312）的中心距为38mm；

所述吸能联轴器上座固定板（313）的直径为55mm，厚度为3mm；所述吸能联轴器上座固定板（313）包含有第一通孔（3131）和第二通孔（3132），两通孔（3131、3132）的直径均为8.5mm，并以所述吸能联轴器上座固定板（313）中心对称分布，两通孔（3131、3132）的中心距为38mm；

所述吸能联轴器主体部分（32）直径为55mm，高度为55mm的圆柱体；

所述吸能联轴器下座（33）依次由吸能联轴器下座固定板（331）、第三全螺纹六角头螺栓（333）、第四全螺纹六角头螺栓（334）组成；

所述吸能联轴器下座（33）的第三全螺纹六角头螺栓（333）和第四全螺纹六角头螺栓（334），以所述吸能联轴器下座（33）中心对称分布，两件全螺纹六角头螺栓（333、334）的中心距为38mm；

所述吸能联轴器下座固定板（331）的直径为55mm，厚度为3mm；所述吸能联轴器下座固定板（331）包含有第三通孔（3313）和第四通孔（3314），两通孔（3313、3314）的直径均为8.5mm，并以所述吸能联轴器下座固定板（331）中心对称分布，两通孔（3313、3314）的中心距为38mm；

所述吸能联轴器（3）的工艺流程为：

（1）、所述的吸能联轴器上座固定板（313）和吸能联轴器下座固定板（331）为冲压件；2件全螺纹六角头螺栓（311、312）穿入吸能联轴器上座固定板（313）的两通孔（3131、3132）中，并使六角头部位同吸能联轴器上座固定板（313）紧密贴合；在2件全螺纹六角头螺栓（311、312）的六角头部位，用二氧化碳气体保护焊将2件全螺纹六角头螺栓（311、312）同吸能联轴器上座固定板（313）牢固焊接在一起；2件全螺纹六角头螺栓（333、334）穿入吸能联轴器下座固定板（331）的两通孔（3313、3314）中，并使六角头部位同吸能联轴器下座固定板（331）紧密贴合；在2件全螺纹六角头螺栓（333、334）的六角头部位，用二氧化碳气体保护焊将2件全螺纹六角头螺栓（333、334）同吸能联轴器下座固定板（331）牢固焊接在一起；

（2）、所述的吸能联轴器上座（31）和吸能联轴器下座（33）同吸能联轴器主体部分（32）的接触面，采用喷砂处理然后脱脂，去除接触面的油污、铁锈或其他氧化层；橡胶和金属就化学结构和机械性能而言，是两种不同的物质，通过加入橡胶-金属粘合剂，这两种物质可合成为具有耐久性的复合体，在接触面处理后90～120分钟内，将适量橡胶-金属粘合剂均匀涂抹在接触面上，在室温下的清洁空气中干燥30～45分钟，然后模压成型和硫化处理；

（3）、模压成型和硫化处理：吸能联轴器主体部分（32）由优质天然橡胶和配合剂组成，优质天然橡胶为基本材料，配合剂为改善天然橡胶的某些性能；将涂抹了橡胶-金属粘合剂的吸能联轴器上座（31）和吸能联轴器下座（33）在规定时间内，放置于热模中，迅速填充均匀混合的天然橡胶和配合剂并合模，由挤出机和模具获得成型；成型后的吸能联轴器（3）即可放进硫化罐内，在加热、加压条件下，经30～45分钟，完成硫化过程；硫化过程是关键工序，以确保天然橡胶和橡胶-金属粘合剂同时硫化，使吸能联轴器主体部分（32）同吸能联轴器上座（31）和吸能联轴器下座（33）获得最佳的粘接性能，保证吸能联轴器（3）具有足够的机械强度和合适的刚度，以保证正常的转向力传递；吸能联轴器（3）的邵氏硬度为60～65度，同时也具有良好的弹性和动态性能，保证了吸能联轴器（3）良好的吸能效果。

5.根据权利要求4所述的吸能式汽车转向轴，其特征在于：所述4件全螺纹六角头螺栓（311、312、333、334）为M8×20；所述4件六角锁紧螺母（21、22、23、24）为M8。

6.根据权利要求4所述的吸能式汽车转向轴，其特征在于：

所述第一全螺纹六角头螺栓（311）穿过所述第一固定孔（151），与所述第一六角锁紧螺母（21）螺纹连接；

所述第二全螺纹六角头螺栓（312）穿过所述第二固定孔（152），与所述第二六角锁紧螺母（22）螺纹连接；

所述第三全螺纹六角头螺栓（333）穿过所述第三固定孔（433），与所述第三六角锁紧螺母（23）螺纹连接；

所述第四全螺纹六角头螺栓（334）穿过所述第四固定孔（434），与所述第四六角锁紧螺母（24）螺纹连接；

所述4件六角锁紧螺母（21、22、23、24）与所述4件全螺纹六角头螺栓（311、312、333、334）之间的紧固扭矩为10～15N·m。

7.根据权利要求3所述的吸能式汽车转向轴，其特征在于：

所述第一固定孔（151）和所述第二固定孔（152）的中心连线与第三固定孔（433）和第四固定孔（434）的中心连线在空间上垂直。

8.根据权利要求1所述的吸能式汽车转向轴，其特征在于：

所述转向轴装于转向柱管内，并可在转向柱管内自由转动。

9.根据权利要求2所述的吸能式汽车转向轴，其特征在于：

所述上段转向轴（1）通过所述上段螺纹部分（11）同转向盘连接固定。

10.根据权利要求3所述的吸能式汽车转向轴，其特征在于：

所述下段转向轴（4）通过所述下段花键部分（41）靠近转向器部位。

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