CN203381677U - 一种中间轴与转向器输入轴防错接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种中间轴与转向器输入轴防错接结构，通过为转向器输入轴的外花键段前端设置预插入段，并且所述预插入段的直径D1满足以下要求：（D2-h）＜D1＜D2，其中，D2为所述紧固结构的内径，h为所述紧固结构的螺栓孔中插入所述螺栓后所述螺栓在径向方向上凸入所述紧固结构内部的距离；同时，所述预插入段的长度L1满足以下要求：L1＞L2，其中，L2为所述紧固结构的螺栓孔中插入所述螺栓后所述螺栓的直径与所述紧固结构的内径重合时的直线到所述紧固结构的转向器输入轴插入端之间的距离。本实用新型结构简单，能够有效避免中间轴与转向器输入轴错接现象的发生。

Description

一种中间轴与转向器输入轴防错接结构

技术领域

本实用新型涉及汽车转向系统，具体涉及中间轴与转向器输入轴之间的连接结构。

背景技术

在汽车转向系统中，中间轴与转向器总成的转向器输入轴之间是通过万向节连接的。万向节的节叉具有内花键，转向器输入轴具有外花键，两者通过内、外花键配合传递扭矩，并在节叉上的紧固结构中插入螺栓卡住转向器输入轴上的紧固槽并锁紧，以限制转向器输入轴与万向节之间的轴向运动，防止万向节与转向器输入轴之间的产生松脱使汽车失去转向。但是在实际装配中，由于空间狭小，无法观察到转向器输入轴是否插入万向节至合适位置，因此会出现螺栓已经穿过紧固结构的螺纹孔但并未卡在转向器输入轴的紧固槽中的现象，这就造成了错接，使汽车突然失去转向而引发事故。在国外已经出现由于万向节与转向器输入轴的错接而使汽车制造商大量召回汽车的情况。而这种错接在装配阶段不易被发现的原因在于即使转向器输入轴未插入到位，但其外花键与万向节的内花键已经能够传递扭矩，在转动转向盘时整个转向系统是能够正确工作的。

现有技术一：在申请号：200680024455.0、申请日：2006.07.06、优先权数据：102005033627.22005.07.19DE、发明名称：“用于连接中间轴和转向结构的主动齿轮轴的装置”的中国发明专利中，采用的即是夹紧螺栓穿过紧固零件的螺纹孔来卡住转向机构的主动齿轮轴（即转向器输入轴）的方式，发明人通过在夹紧螺栓上设置压紧元件来保证连接的稳固性。但是该发明并未解决转向器输入轴未插入到位造成的错接问题。

现有技术二：在申请号：201120166238.3、申请日：2011.05.24、实用新型名称：“一种带限位装置的转向器输入轴”的中国实用新型专利中，发明人通过在转向器输入轴上设置凸台来解决中间轴节叉套下滑问题。但是该结构防止的是转向器输入轴与万向节过度插入的问题，并不能解决转向器输入轴插入不到位问题。

现有技术三：在申请号：200910184949.0、申请日：2009.10.22、发明名称：“一种车用转向传动装置”的中国发明专利中，公开了中间轴的下万向节与转向机连接的double D结构，该结构与现有技术一中的紧固零件结构相同。

现有技术四：在申请号：201210132147.7、申请日：2012.04.28、发明名称：“一种汽车转向系统的连接结构”的中国发明专利申请中，公开了一种万向节，螺栓插入万向节的螺纹孔后固定输入轴，该万向节本身具有类似于紧固零件或者double D的结构。该专利申请的发明人通过设置输入轴套的方式来弥补间隙误差，但输入轴套本身不具备防错装功能。

现有技术五：在申请号：201120416581.9、申请日：2011.10.28、实用新型名称：“一种具有防错装置的转向万向节总成”的中国实用新型专利中，发明人在转向下节叉的转向器安装管套轴向开槽，并设置安装块和具有弹性的限位片，限位片插入槽中遮挡安装管套的螺纹孔，仅当转向器输入轴插入到位顶开限位片后才能安装螺栓。该方案解决了错接问题，但是这需要为万向节增加零部件，首先将安装块和限位片安装到万向节上并保持其位置本身就具较困难，其次装配完成后限位片留在了连接结构中，其会对万向节或者转向器输入轴的花键带来干涉、损害，对万向节与转向器输入轴之间的扭矩传递带来不利影响，并且在连接位置处产生了噪声问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述问题，提供一种结构更简单、更便于装配并能够有效防止中间轴与转向器输入轴产生错接的连接结构。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种中间轴与转向器输入轴防错接结构，包括：转向器输入轴；中间轴；万向节；所述万向节一端与所述中间轴连接，另一端具有紧固结构，所述紧固结构具有内花键并开有螺栓孔，所述转向器输入轴的一端具有外花键段，所述外花键段开有周向紧固槽，所述转向器输入轴与所述紧固结构通过内、外花键的配合传递扭矩，且所述紧固结构的螺栓孔中插入螺栓卡住所述紧固槽以限定所述转向器输入轴与所述紧固结构的轴向相对运动，所述转向器输入轴的外花键段前端具有预插入段，所述预插入段的直径D1满足以下要求：

（D2-h）＜D1＜D2，

其中，D2为所述紧固结构的内径，h为所述紧固结构的螺栓孔中插入所述螺栓后所述螺栓在径向方向上凸入所述紧固结构内部的距离；

同时，所述预插入段的长度L1满足以下要求：

L1>L2，

其中，L2为所述紧固结构的螺栓孔中插入所述螺栓后所述螺栓的直径与所述紧固结构的内径重合时的直线到所述紧固结构的转向器输入轴插入端之间的距离。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型在转向器输入轴的外花键段前端加工出了预插入段，并且预插入段的长度、直径满足上述公式，因此在生产线上装配时，如果只有预插入段插入了紧固结构内部或者在这之前就紧固螺栓，则此时外花键并未与内花键配合，此时转动转向盘，转向系统不会起作用，因此能够及时发现错接现象；而在预插入段完全插入后，但紧固槽未到位之前，虽然内外花键产生了配合，但是由于预插入段的阻挡，无法进行螺栓紧固操作，因此也能够及时发现错接现象；而只有紧固槽到位，即意味着转向器输入轴插入到位后，螺栓才能与紧固槽配合对转向器输入轴的轴向运动进行限定。因此，本实用新型有效地避免了中间轴与转向器输入轴之间的错接，而且，本实用新型只是在现有转向器输入轴上增加了预插入段，这在生产阶段是容易实现的，而不需要增加其它零部件，因此不会由此带来产生噪声及对其它零部件的损害问题。

附图说明

接下来将结合附图对本实用新型的具体实施例作进一步详细说明，其中：

图1是汽车转向系统中相关部件连接关系示意图；

图2是图1中的A部分的局部放大图；

图3是沿图2中的B-B线的剖视图，其表明了现有技术中未连接前紧固结构与转向输入轴的各自结构；

图4是类似于图3的视图，其表明了现有技术中紧固结构与转向输入轴的正确连接结构；

图5是类似于图3和图4的视图，其表明了现有技术中紧固结构与转向输入轴的错接结构；

图6表明了本实用新型的实施例中的转向器输入轴的端部结构；

图7表明了本实用新型的实施例中的转向器输入轴插入紧固结构的第一阶段过程；

图8表明了本实用新型的实施例中的转向器输入轴插入紧固结构的第二阶段过程；

图9表明了本实用新型的实施例中的转向器输入轴插入紧固结构的第三阶段过程。

上图中标记说明：转向盘1、转向管柱总成2、中间轴3、万向节4、转向器输入轴5、转向器6、螺栓7、输入轴套8、紧固结构41、螺栓孔42、外花键段51、紧固槽52、预插入段53、直线S1、转向器输入轴插入端411。

具体实施方式

参考图1，其表明了汽车转向系统中从转向盘1至转向器6之间的各部件的连接关系。驾驶员转动转向盘1，转向管柱2将此转向动作传递给中间轴3，中间轴3再通过万向节4将转动传递给转向器输入轴5，转向器输入轴5通过与转向器6之间的齿轮、齿条配合等方式将转向盘1的转动转换为转向器6的直线运动，进而拉动车轮使汽车转向。图中各部件之间的有效连接和传动对于汽车安全行驶来说是至关重要的，一旦出现错误连接即有可能引发严重交通事故。

参考图2，其表明了中间轴3与转向器输入轴5之间的连接方式。从图中可见，万向节4一端与中间轴3连接，另一端具有紧固结构41，紧固结构41再与转向器输入轴5连接，从而传递中间轴3的扭矩并改变其方向。在接下来的描述中，紧固结构41采用的是现有技术四或现有技术五中所描述的结构，即紧固结构41本身也是万向节4的一部分，但本领域普通技术人员能够很容易地想象，紧固结构41还能够是类似于现有技术一中的紧固零件或者现有技术三中的double D结构，即紧固结构41本身能够作为一个单独的零件然后附接到万向节4上。本说明书中的“另一端具有紧固结构41”包括了上述两种情况。

为了清晰，在接下来的附图3-5、7-9中，仅示出了万向节4的下节叉的部分剖面，而省略了上节叉部分。同时，本领域普通技术人员应当理解，在本实用新型中，万向节4不仅能够是图中所示的节叉式的万向节，还能够是球笼式等其它形式的万向节。

参考图3。在现有技术下，紧固结构41具有内花键并开有螺栓孔42，转向器输入轴5的一端仅具有外花键段51，或者也有的轴在外花键段51前方再伸出一小段，仅起到安装时的导向作用。外花键段51开有周向紧固槽52。为了弥补公差间隙，也有时会设置输入轴套8。

参考图4，在现有技术中，正确连接时，转向器输入轴5插入紧固结构41内部，两者通过内、外花键的配合传递扭矩。转向器输入轴5插入到位，即紧固槽52到达螺栓孔42位置后，在紧固结构41的螺栓孔42中插入螺栓7，螺栓7卡住紧固槽52以限定转向器输入轴5与紧固结构41的轴向相对运动，防止转向过程中万向节4与转向器输入轴5之间脱开使中间轴3的扭矩无法传递至转向器输入轴5。

参考图5，其表明了在现有技术中出现的错误连接的情况。在实际的汽车生产线上，进行装配时，由于空间狭小，转配人员无法观察到螺栓7是否真正卡住了紧固槽52。而在图5所示的情况中，转向器输入轴5并未插入到位的情况下便完成了螺栓7的紧固，虽然此时螺栓7并未卡住紧固槽52，但是装配测试时，由于已经有一段外花键与内花键产生了配合，因此转动转向盘1时扭矩是能够正常传递的，即在装配人员看来，整个汽车的转向系统是连接正常的，图5中的错误连接不会被发现。而一旦这种情况发生，汽车正常出厂后，驾驶员驾驶汽车一段时间后，转向器输入轴5很可能突然从紧固结构41中脱出，造成汽车失去转向，这是很危险的。

结合图6至图9，在本实用新型中，转向器输入轴5的外花键段51的前端还伸出了一段预插入段53，该预插入段53的直径D1满足以下要求：

（D2-h）＜D1＜D2；

其中，D2为紧固结构41的内径，h为紧固结构41的螺栓孔42中插入螺栓7后，螺栓7在径向方向上凸入紧固结构41内部的距离；

同时，预插入段41的长度L1满足以下要求：

L1>L2；

其中，L2为紧固结构41的螺栓孔42中插入螺栓7后，螺栓7的直径与紧固结构41的内径重合时的直线S1到紧固结构41的转向器输入轴插入端411之间的距离。

参考图7。在第一阶段，转向器输入轴5的预插入段53从端411处开始首先插入紧固结构41中，由于D1＜D2（当然D1也小于外花键段51的外径），因此预插入段53与紧固结构41之间是间隙配合，无论预插入段53上是否开有外花键，中间轴3的扭矩都无法仅靠预插入段53传递至转向器输入轴5。而由于L1>L2，因此直到预插入段53的顶端到达直线S1位置之前，外花键段51一直未插入紧固结构4，也就是说外花键段51无法与紧固结构41的内花键配合传递扭矩。因此在第一阶段，虽然螺栓7能够插入螺栓孔42，形成了类似于图5的错接，但当装配人员检测时，转向盘1的扭矩无法传递至转向器输入轴5，转向器6及车轮无动作，转向系统不起作用，装配人员很快就能发现此错接并更正。

参考图8，如果在第一阶段未插入螺栓7进行紧固，则转向器输入轴5能够被继续插入紧固结构41，但在转向器输入轴5到位之前，即紧固槽52到达螺栓孔42的位置之前，由于（D2-h）＜D1，因此在此阶段如果插入螺栓7的话，螺栓7会与预插入段53或者外花键段51产生干涉，螺栓7无法穿过螺栓孔42，装配人员无法完成连接。

参考图9，在第三阶段，转向器输入轴5到位，即紧固槽52到达螺栓孔42的位置，此时螺栓7能够顺利插入螺栓孔42并紧固，卡住紧固槽52，实现中间轴3与转向器输入轴5之间的正确连接。

综上所述，在整个装配过程中，在第一阶段，错接能够很容易被发现进而被避免，在第二阶段无法发生错接，仅在第三阶段能够实现正确连接，因此在汽车出厂前，现有技术中的错接问题即被避免。而对于汽车生产商或配件供应商来说，在生产阶段为转向器输入轴5加工出符合尺寸要求的预插入段是相当容易的，基本不需要增加加工工序或者成本，而且也不需要增加任何其它附件，也不会给装配人员带来困难和机械结构上的问题。

虽然本实用新型中并未对预插入段L1的长度上限进行限定，本领域普通技术人员应当理解，预插入段L1的长度不会无限长，其长度上限要根据紧固结构41的具体长度来定，以不妨碍万向节4的正常工作为限。

虽然本实用新型是结合以上实施例进行描述的，但本实用新型并不被限定于上述实施例，本领域普通技术人员能够容易地对其进行等效替换和变型，但并不离开本实用新型的权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种中间轴与转向器输入轴防错接结构，包括：

转向器输入轴；

中间轴；

万向节；

所述万向节一端与所述中间轴连接，另一端具有紧固结构，所述紧固结构具有内花键并开有螺栓孔，所述转向器输入轴的一端具有外花键段，所述外花键段开有周向紧固槽，所述转向器输入轴与所述紧固结构通过内、外花键的配合传递扭矩，且所述紧固结构的螺栓孔中插入螺栓卡住所述紧固槽以限定所述转向器输入轴与所述紧固结构的轴向相对运动，其特征在于，所述转向器输入轴的外花键段前端具有预插入段，所述预插入段的直径D1满足以下要求：

（D2-h）＜D1＜D2，

其中，D2为所述紧固结构的内径，h为所述紧固结构的螺栓孔中插入所述螺栓后，所述螺栓在径向方向上凸入所述紧固结构内部的距离；

同时，所述预插入段的长度L1满足以下要求：

L1>L2，

其中，L2为所述紧固结构的螺栓孔中插入所述螺栓后，所述螺栓的直径与所述紧固结构的内径重合时的直线到所述紧固结构的转向器输入轴插入端之间的距离。

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