CN112253606A - 轻量化碳纤维传动轴及其连接结构与整车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻量化碳纤维传动轴及其连接结构与整车，属于汽车装置技术领域。它包括碳纤维传动轴轴身、位于碳纤维传动轴轴身长度方向两端末端且管径由小到大的斜坡扩大段及连接各斜坡扩大段的金属连接件，还包括一端分别连接斜坡扩大段，另一端连接碳纤维传动轴轴身的n个阶梯过渡段，各阶梯过渡段均包括过渡段一和过渡段二，其中，过渡段一与碳纤维传动轴轴身间夹角为θ，过渡段二平行于碳纤维传动轴轴身。本发明设计的传动轴结构在满足其转动强度的前提下，实现了轻量化、回转直径更小，同时还增大了传动轴在整车上布置空间。

Description

轻量化碳纤维传动轴及其连接结构与整车

技术领域

本发明涉及一种碳纤维传动轴的结构，属于汽车装置技术领域，具体地涉及一种轻量化碳纤维传动轴及其连接结构与整车。

背景技术

传动轴是汽车动力系统不可缺少的部件，汽车传动轴受力情况复杂，承受扭矩较大，在其发展过程中，出现了碳纤维材质的传动轴，碳纤维传动轴相较于传统的传动轴存在重量轻、承载性能好、使用寿命长的优点。

普通碳纤维传动轴轴管与金属件连接部位直径一般比其他部分直径大，轴管中间部分通常采用等直径的轴管。静扭破坏试验表明，传动轴破坏部位基本都在碳纤维轴管管体中间，通常将中间管径设置在合理范围内的较大值，然而必然会导致传动轴自身载荷加大，并且会对其布置空间带来不利影响。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种轻量化碳纤维传动轴及其连接结构与整车，该传动轴通过沿轴向方向设置多个过渡区域，在不改变整个传动轴轴管外径的前提下，实现了传动轴的进一步轻量化及空间布局紧凑化技术目的

为实现上述目的，本发明公开了一种轻量化碳纤维传动轴，它包括碳纤维传动轴轴身、位于所述碳纤维传动轴轴身长度方向两端末端且管径由小到大的斜坡扩大段及连接各斜坡扩大段的金属连接件，还包括一端分别连接所述斜坡扩大段，另一端连接碳纤维传动轴轴身的n个阶梯过渡段，各阶梯过渡段均包括过渡段一和过渡段二，其中，所述过渡段一与碳纤维传动轴轴身间夹角为θ，所述过渡段二平行于碳纤维传动轴轴身。

进一步地，所述夹角θ为10°～15°。

进一步地，所述碳纤维传动轴轴身的管径小于过渡段一位于最大部位的管径，所述过渡段一位于最大部位的管径等于过渡段二的管径，所述过渡段二的管径小于斜坡扩大段位于最大部位的管径。

进一步地，所述过渡段二的轴向长度为50～100mm。

进一步地，所述斜坡扩大段包括小管径尾端和大管径尾端，且所述小管径尾端连接阶梯过渡段，所述大管径尾端连接金属连接件。

进一步地，所述n为大于等于2的偶数。

为更好的实现本发明技术目的，本发明还公开了一种上述轻量化碳纤维传动轴的连接结构，一根以上所述传动轴连接为整体后再与整车上驱动桥或分动箱保持相连。

此外，本发明还公开了一种整车，它具备上述变直径碳纤维传动轴。

有益效果：

本发明设计的碳纤维传动轴在保证轴自身强度且不改变整个传动轴轴管外径的前提下，实现了传动轴的进一步轻量化及空间布局紧凑化技术目的。

附图说明

其中，图1为现有技术公开的碳纤维传动轴结构示意图；

图2为本发明设计的碳纤维传动轴结构示意图；

图3为本发明设计的碳纤维传动轴结构示意图；

其中，上述附图中各编号如下：

纤维传动轴轴身1、阶梯过渡段2(其中：过渡段一2.1、过渡段二2.2)、斜坡扩大段3(其中：小管径尾端3.1、大管径尾端3.2)、金属连接件4。

具体实施方式

如图1所示，本发明公开的传动轴结构是为解决现有技术公开的传动轴所存在的技术问题，该传动轴包括管径一致的纤维传动轴轴身，该轴身管径为2B，且通常B为固定值；同时，还包括位于纤维传动轴轴身长度方向两端末端的斜坡扩大段，各斜坡扩大段连接金属连接件。

然而在上述碳纤维传动轴整车布置过程中，通常会出现传动轴周围某些零件与传动轴距离较小，不利于周围零部件的安装布置。

为解决上述技术问题，即公开了本发明通过在传动轴轴管上设置过渡坡段来减小传动轴尺寸以达到布置需求。

为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。

实施例1

本实施例公开了一种轻量化碳纤维传动轴，它包括碳纤维传动轴轴身1、位于所述碳纤维传动轴轴身1长度方向两端末端且管径由小到大的斜坡扩大段3及连接各斜坡扩大段3的金属连接件4，其中，如图2所示，所述碳纤维传动轴轴身管径为2A，2A小于图1中的2B，通过CAE分析，可以确定A与B的尺寸。通常来讲，考虑到碳纤维轴管铺层角度的问题，A与B差值不能太大，一般不超过30mm。还包括一端分别连接所述斜坡扩大段3，另一端连接碳纤维传动轴轴身1的n个阶梯过渡段2，各阶梯过渡段2均包括过渡段一2.1和过渡段二2.2，其中，所述过渡段一2.1与碳纤维传动轴轴身1间夹角为θ，本发明优选θ为10°～15°，在该θ角范围内，解决上述周围零件布局安装问题的基础上，不会影响碳纤维传动轴自身强度，同时，所述过渡段二2.2平行于碳纤维传动轴轴身1，且所述过渡段二2.2的轴向长度为50～100mm。本发明设计过渡段二的目的是在解决整车布置问题的基础上实现轻量化，而n为大于等于2的偶数，从而保证碳纤维传动轴轴身1左右两端的对称稳定性。本实施例优选n为2。

结合图2可知，具体的，所述碳纤维传动轴轴身1的管径小于过渡段一2.1位于最大部位的管径，所述过渡段一2.1位于最大部位的管径等于过渡段二2.2的管径，所述过渡段二2.2的管径小于斜坡扩大段3位于最大部位的管径。所述斜坡扩大段3包括小管径尾端3.1和大管径尾端3.2，且所述小管径尾端3.1连接阶梯过渡段2，所述大管径尾端3.2连接金属连接件4。本发明采用阶梯过渡坡段的设计方式在满足传动轴强度的前提下，使空间布局更加紧凑。

实施例2

本实施例在实施例1基础上，选择阶梯过渡段n的个数为4个，其它结构均与实施例1保持相同。

实施例3

本实施例公开了上述实施例记载的碳纤维传动轴的连接结构，它包括一根以上所述传动轴连接为整体后，位于尾端一侧的所述金属连接件连接分动箱或驱动桥，位于尾端另侧的所述金属连接件连接分动箱或驱动轴。本发明设计的碳纤维传动轴的结构相较于现有技术发生了改变，但并不影响其与车身其它零部件之间的连接关系。

实施例4

此外，本实施例还公开了一种采用上述变碳纤维传动轴的汽车，由于本发明设计的传动轴重量轻，尺寸更小，有利于减轻车身重量，并增大整车布置空间。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“一个以上”的含义包含1个。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上实施例仅为最佳举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。除上述实施例外，本发明还有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种轻量化碳纤维传动轴，其特征在于：它包括碳纤维传动轴轴身(1)、位于所述碳纤维传动轴轴身(1)长度方向两端末端且管径由小到大的斜坡扩大段(3)及连接各斜坡扩大段(3)的金属连接件(4)，还包括一端分别连接所述斜坡扩大段(3)，另一端连接碳纤维传动轴轴身(1)的n个阶梯过渡段(2)，各阶梯过渡段(2)均包括过渡段一(2.1)和过渡段二(2.2)，其中，所述过渡段一(2.1)与碳纤维传动轴轴身(1)间夹角为θ，所述过渡段二(2.2)平行于碳纤维传动轴轴身(1)。

2.根据权利要求1所述轻量化碳纤维传动轴，其特征在于：所述夹角θ为10°～15°。

3.根据权利要求1或2所述轻量化碳纤维传动轴，其特征在于：所述碳纤维传动轴轴身(1)的管径小于过渡段一(2.1)位于最大部位的管径，所述过渡段一(2.1)位于最大部位的管径等于过渡段二(2.2)的管径，所述过渡段二(2.2)的管径小于斜坡扩大段(3)位于最大部位的管径。

4.根据权利要求3所述轻量化碳纤维传动轴，其特征在于：所述过渡段二(2.2)的纵轴向长度为50～100mm。

5.根据权利要求3所述轻量化碳纤维传动轴，其特征在于：所述斜坡扩大段(3)包括小管径尾端(3.1)和大管径尾端(3.2)，且所述小管径尾端(3.1)连接阶梯过渡段(2)，所述大管径尾端(3.2)连接金属连接件(4)。

6.根据权利要求1或2或4或5所述轻量化碳纤维传动轴，其特征在于：所述n为大于等于2的偶数。

7.一种权利要求1所述轻量化碳纤维传动轴的连接结构，其特征在于，一根以上所述传动轴连接为整体后再与整车上驱动桥或分动箱保持相连。

8.一种整车，其特征在于，它具备权利要求1所述的变直径碳纤维传动轴。

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