CN210082830U - 一种空心半轴 - Google Patents

Abstract

一种空心半轴，包括法兰盘、中间轴与花键端，所述中间轴为中空结构，包括中间长管及其内部设置的长管内腔；所述花键端包括外花键柱及其侧围上设置的花键纹，外花键柱的内端经过渡段与中间长管的尾端相连接，且过渡段包括过段管及其内部开设的过渡腔；所述外花键柱的结构为：当外花键柱为实心结构时，外花键柱的横截面的半径大于中间长管的管厚；当外花键柱为中空结构时，外花键柱的内部开设有内花键腔，外花键柱的壁厚大于中间长管的管厚。本设计不仅重量较轻，而且花键强度较高、不损半轴质量。

Description

一种空心半轴

技术领域

本实用新型涉及一种驱动轴，属于汽车零部件技术领域，尤其涉及一种空心半轴，具体适用于在减轻重量的基础上，提高花键的强度，且不损半轴质量。

背景技术

半轴也叫驱动轴，是将差速器与驱动轮连接起来的轴，主要作用是传递扭矩，目前的半轴多以实心结构居多，在汽车轻量化的趋势下，已经不能满足需求。

申请公布号为CN107283122A，申请公布日为2017年10月24日的发明专利申请公开了一种汽车空心半轴的制造工艺，包括以下步骤：锻造法兰毛坯；法兰外形车削；法兰盘钻孔、倒角及钻中心孔；钢管切断、端面、内倒角车削；搓花键；摩擦压接；中频热处理及低温回火；校直；法兰精车；防锈及包装。虽然该设计通过用空心冷抽管代替实心钢棒能降低半轴的重量，但其仍旧存在以下缺陷：

该设计直接在空心冷抽管上搓花键，导致花键的强度明显弱于其他部位，有损半轴的质量。

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本专利申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的花键强度较低、有损半轴质量的缺陷与问题，提供一种花键强度较高、不损半轴质量的空心半轴。

为实现以上目的，本实用新型的技术解决方案是：一种空心半轴，包括法兰盘、中间轴与花键端，所述中间轴的首端与法兰盘相连接，中间轴的尾端与花键端相连接；

所述中间轴为中空结构，包括中间长管及其内部设置的长管内腔；所述花键端包括外花键柱及其侧围上设置的花键纹，外花键柱的内端经过渡段与中间长管的尾端相连接，且过渡段包括过段管及其内部开设的过渡腔；所述外花键柱的结构为以下两种中的任意一种：

当外花键柱为实心结构时，外花键柱的横截面的半径大于中间长管的管厚；

当外花键柱为中空结构时，外花键柱的内部开设有内花键腔，外花键柱的壁厚大于中间长管的管厚。

所述花键纹的外径与中间轴的直径相同，且外花键柱、中间轴同轴设置。

当外花键柱为中空结构时，所述过渡腔包括腔侧围及与其两端相连接的首腔面、尾腔面，尾腔面与内花键腔相连接，首腔面与长管内腔直接连接或经花键内飞边后与长管内腔相连接；

当首腔面与长管内腔直接连接时，首腔面、尾腔面的直径均短于腔侧围的长度；

当首腔面经花键内飞边后与长管内腔相连接时，首腔面的直径长于腔侧围的长度。

所述内花键腔的直径小于长管内腔的直径。

当外花键柱为实心结构时，所述过渡腔包括腔侧围及与其两端相连接的首腔面、尾腔面，首腔面的直径长于腔侧围的长度，尾腔面与外花键柱内设置的花键台阶孔相连接，首腔面经花键内飞边后与长管内腔相连接。

所述法兰盘包括法兰盘面与法兰盘端，所述法兰盘面的中部与法兰盘端的一端垂直连接，法兰盘端的另一端与中间长管的首端相连接；所述法兰盘端上近中间长管的一端的内部设置有法兰台阶孔，该法兰台阶孔经法兰内飞边与长管内腔相连接，且法兰内飞边位于法兰盘端、中间长管的交接处。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型一种空心半轴中，花键端包括外花键柱及其侧围上设置的花键纹，外花键柱分为实心结构与空心结构两种，无论是空心结构，还是实心结构，外花键柱中实心部位的厚度都大于中间长管的管厚，该设计能够增强外花键柱的机械强度，从而提高花键端的强度，使得在中间长管已实现轻量化的基础上，确保整个半轴的质量。此外，外花键柱内还可以设置内花键腔以进一步降低重量。因此，本实用新型不仅重量较轻，而且花键强度较高、不损半轴质量。

2、本实用新型一种空心半轴中，外花键柱的内端经过渡段与中间长管的尾端相连接，且过渡段包括过段管及其内部开设的过渡腔，该设计不仅能够实现中间长管与外花键柱的连接，而且能够缓解两者连接时的应力，避免应力集中，以提高产品质量，此外，过渡段中过渡腔的设计也能符合轻量化的目标。因此，本实用新型不仅重量较轻，而且能避免应力集中，产品质量较高。

3、本实用新型一种空心半轴中，法兰盘包括法兰盘面与法兰盘端，法兰盘端上近中间长管的一端的内部设置有法兰台阶孔，法兰内飞边位于法兰盘端、中间长管的交接处，该法兰内飞边主要由焊接时的法兰焊接孔形成，该设计不仅能够避免焊接时的应力集中，以提高产品质量，而且降低了连接难度。因此，本实用新型不仅产品质量较高，而且易于操作。

附图说明

图1是本实用新型的实施例1的结构示意图。

图2是本实用新型的实施例2的结构示意图。

图3是本实用新型的实施例3的结构示意图。

图4是实用新型中采用凹模制作外花键柱的操作示意图。

图5是本实用新型中采用的实心棒料的结构示意图。

图6是本实用新型的实施例1中实心棒料与中间长管的连接示意图。

图7是本实用新型的实施例2中实心棒料与中间长管的连接示意图。

图8是本实用新型的实施例3中实心棒料与中间长管的连接示意图。

图中：花键纹1、中间轴2、中间长管21、长管内腔22、花键端3、外花键柱31、内花键腔32、花键内飞边33、花键台阶孔34、花键长管35、法兰盘4、法兰盘面41、法兰盘端42、法兰焊接孔43、法兰台阶孔44、法兰内飞边45、过渡段5、过段管51、过渡腔52、腔侧围53、首腔面54、尾腔面55、凹模6、芯棒61、底座62、实心长棒7、实心棒料8。

图1中的左端即为文中的首端，图1中的右端即为文中的尾端。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参见图1至图8，一种空心半轴，包括法兰盘4、中间轴2与花键端3，所述中间轴2的首端与法兰盘4相连接，中间轴2的尾端与花键端3相连接；

所述中间轴2为中空结构，包括中间长管21及其内部设置的长管内腔22；所述花键端3包括外花键柱31及其侧围上设置的花键纹1，外花键柱31的内端经过渡段5与中间长管21的尾端相连接，且过渡段5包括过段管51及其内部开设的过渡腔52；所述外花键柱31的结构为以下两种中的任意一种：

当外花键柱31为实心结构时，外花键柱31的横截面的半径大于中间长管21的管厚；

当外花键柱31为中空结构时，外花键柱31的内部开设有内花键腔32，外花键柱31的壁厚大于中间长管21的管厚。

所述花键纹1的外径与中间轴2的直径相同，且外花键柱31、中间轴2同轴设置。

当外花键柱31为中空结构时，所述过渡腔52包括腔侧围53及与其两端相连接的首腔面54、尾腔面55，尾腔面55与内花键腔32相连接，首腔面54与长管内腔22直接连接或经花键内飞边33后与长管内腔22相连接；

当首腔面54与长管内腔22直接连接时，首腔面54、尾腔面55的直径均短于腔侧围53的长度；

当首腔面54经花键内飞边33后与长管内腔22相连接时，首腔面54的直径长于腔侧围53的长度。

所述内花键腔32的直径小于长管内腔22的直径。

当外花键柱31为实心结构时，所述过渡腔52包括腔侧围53及与其两端相连接的首腔面54、尾腔面55，首腔面54的直径长于腔侧围53的长度，尾腔面55与外花键柱31内设置的花键台阶孔34相连接，首腔面54经花键内飞边33后与长管内腔22相连接。

所述法兰盘4包括法兰盘面41与法兰盘端42，所述法兰盘面41的中部与法兰盘端42的一端垂直连接，法兰盘端42的另一端与中间长管21的首端相连接；所述法兰盘端42上近中间长管21的一端的内部设置有法兰台阶孔44，该法兰台阶孔44经法兰内飞边45与长管内腔22相连接，且法兰内飞边45位于法兰盘端42、中间长管21的交接处。

一种上述空心半轴的制造方法，所述制造方法包括外花键柱31的制作工艺，该制作工艺为以下三种中的任意一种：

第一种：先选取预定长度的中间长管21，其内设置有长管内腔22，再对中间长管21的尾端加热以使其软化，然后将中间长管21的尾端插入带有芯棒61的凹模6中，插入后，芯棒61位于长管内腔22中，中间长管21的尾端与芯棒61底端所连接的底座62相接触，再将中间长管21向底座62的方向继续插入以使中间长管21尾端上的制作材料产生流动，直至变形成外花键柱31，该外花键柱31的壁厚大于中间长管21的管厚，此时，中间长管21上位于芯棒61周边的部位形成过渡段5，内花键腔32经过渡腔52与长管内腔22相连接；

第二种：先选取预定长度的中间长管21，其内设置有长管内腔22，再选取预定长度的花键长管35，该花键长管35的内部开设有内花键腔32与过渡腔52，花键长管35的壁厚大于中间长管21的管厚，然后将花键长管35与中间长管21的尾端进行焊接，焊接后，花键长管35即为相互连接的过渡段5与外花键柱31，此时，内花键腔32经过渡腔52后与长管内腔22相连接；

第三种：先选取预定长度的中间长管21，其内设置有长管内腔22，再选取预定长度的实心长棒7，该实心长棒7的横截面的半径大于中间长管21的管厚，然后在实心长棒7上将待与中间长管21相连接的一端的内部开设有花键台阶孔34与过渡腔52，再将实心长棒7与中间长管21的尾端进行焊接，焊接后，实心长棒7即为相互连接的过渡段5与外花键柱31，此时，花键台阶孔34经过渡腔52后与长管内腔22相连接。

所述制造方法还包括法兰盘4的制作工艺，该制作工艺包括以下步骤：

先选取预定长度的实心棒料8，再在实心棒料8的尾端钻孔以得到由内至外依次相通的法兰台阶孔44、法兰焊接孔43，然后将实心棒料8的尾端与中间长管21的首端进行同轴的焊接，再对焊接后的实心棒料8、中间长管21进行冷却，然后对实心棒料8的首端进行加热以使其软化，再将软化的实心棒料8的首端锻造成法兰盘面41，再冷却所得的法兰盘面41以得到所述的法兰盘4。

所述焊接工艺都为摩擦焊接；

所述第二种中：焊接时，花键长管35、中间长管21的交接处产生花键内飞边33，焊接后，花键长管35即为相互连接的过渡段5与外花键柱31，此时，内花键腔32依次经过渡腔52、花键内飞边33后与长管内腔22相连接；

所述第三种中：焊接时，实心长棒7、中间长管21的交接处产生花键内飞边33，焊接后，实心长棒7即为相互连接的过渡段5与外花键柱31，此时，花键台阶孔34依次经过渡腔52、花键内飞边33后与长管内腔22相连接；

所述法兰盘4的制作工艺中：焊接时，中间长管21上与法兰焊接孔43相接触的部位及法兰焊接孔43转变为法兰内飞边45，法兰台阶孔44经法兰内飞边45与长管内腔22相连接。

所述第一种中，所述对中间长管21的尾端加热以使其软化是指：将中间长管21的尾端的温度加热至1000―1250℃；

所述法兰盘4的制作工艺中，所述对实心棒料8的首端进行加热以使其软化是指：将实心棒料8的首端的温度加热至1000―1250℃。

本实用新型的原理说明如下：

本实用新型主要采用的技术方案是：将中间长管21的尾端的壁厚变粗，以作为花键端3，变粗的方式有三种，包括中间长管21直接镦粗、焊接花键长管35或焊接实心长棒7。在此基础之上，对于法兰盘4的制作则为在中间长管21的首端焊接实心棒料8，再对实心棒料8的首端进行加热软化，然后通过锻造的方式以成型法兰盘面41。

实施例1：

参见图1至图8，一种空心半轴，包括法兰盘4、中间轴2与花键端3，所述中间轴2的首端与法兰盘4相连接，中间轴2的尾端与花键端3相连接；所述中间轴2为中空结构，包括中间长管21及其内部设置的长管内腔22；所述花键端3包括外花键柱31及其侧围上设置的花键纹1，外花键柱31的内端经过渡段5与中间长管21的尾端相连接，且过渡段5包括过段管51及其内部开设的过渡腔52；所述外花键柱31为中空结构，外花键柱31的内部开设有内花键腔32，外花键柱31的壁厚大于中间长管21的管厚，所述过渡腔52包括腔侧围53及与其两端相连接的首腔面54、尾腔面55，尾腔面55与内花键腔32相连接，首腔面54与长管内腔22直接连接，首腔面54、尾腔面55的直径均短于腔侧围53的长度。

一种上述空心半轴的制造方法，所述制造方法包括外花键柱31的制作工艺，该制作工艺是指：先选取预定长度的中间长管21，其内设置有长管内腔22，再对中间长管21的尾端加热以使其软化，然后将中间长管21的尾端插入带有芯棒61的凹模6中，插入后，芯棒61位于长管内腔22中，中间长管21的尾端与芯棒61底端所连接的底座62相接触，再将中间长管21向底座62的方向继续插入以使中间长管21尾端上的制作材料产生流动，直至变形成外花键柱31，该外花键柱31的壁厚大于中间长管21的管厚，此时，中间长管21上位于芯棒61周边的部位形成过渡段5，内花键腔32经过渡腔52与长管内腔22相连接。

实施例2：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

结构上：首腔面54经花键内飞边33后与长管内腔22相连接，首腔面54的直径长于腔侧围53的长度。

制作方法上：所述制造方法包括外花键柱31的制作工艺，该制作工艺是指：先选取预定长度的中间长管21，其内设置有长管内腔22，再选取预定长度的花键长管35，该花键长管35的内部开设有内花键腔32与过渡腔52，花键长管35的壁厚大于中间长管21的管厚，然后将花键长管35与中间长管21的尾端进行焊接，焊接后，花键长管35即为相互连接的过渡段5与外花键柱31，此时，内花键腔32经过渡腔52后与长管内腔22相连接。焊接工艺优选为摩擦焊接。

实施例3：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

结构上：外花键柱31为实心结构，外花键柱31的横截面的半径大于中间长管21的管厚，所述过渡腔52包括腔侧围53及与其两端相连接的首腔面54、尾腔面55，首腔面54的直径长于腔侧围53的长度，尾腔面55与外花键柱31内设置的花键台阶孔34相连接，首腔面54经花键内飞边33后与长管内腔22相连接。

制作方法上：所述制造方法包括外花键柱31的制作工艺，该制作工艺是指：先选取预定长度的中间长管21，其内设置有长管内腔22，再选取预定长度的实心长棒7，该实心长棒7的横截面的半径大于中间长管21的管厚，然后在实心长棒7上将待与中间长管21相连接的一端的内部开设有花键台阶孔34与过渡腔52，再将实心长棒7与中间长管21的尾端进行焊接，焊接后，实心长棒7即为相互连接的过渡段5与外花键柱31，此时，花键台阶孔34经过渡腔52后与长管内腔22相连接。焊接工艺优选为摩擦焊接。

实施例4：

在上述实施例1、2或3的基础上，增加的内容在于：

结构上：法兰盘4包括法兰盘面41与法兰盘端42，所述法兰盘面41的中部与法兰盘端42的一端垂直连接，法兰盘端42的另一端与中间长管21的首端相连接；所述法兰盘端42上近中间长管21的一端的内部设置有法兰台阶孔44，该法兰台阶孔44经法兰内飞边45与长管内腔22相连接，且法兰内飞边45位于法兰盘端42、中间长管21的交接处。

制作方法上：先选取预定长度的实心棒料8，再在实心棒料8的尾端钻孔以得到由内至外依次相通的法兰台阶孔44、法兰焊接孔43，然后将实心棒料8的尾端与中间长管21的首端进行同轴的焊接，再对焊接后的实心棒料8、中间长管21进行冷却，然后对实心棒料8的首端进行加热以使其软化，再将软化的实心棒料8的首端锻造成法兰盘面41，再冷却所得的法兰盘面41以得到所述的法兰盘4。焊接工艺优选为摩擦焊接。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，本实用新型的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本实用新型所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (6)

1.一种空心半轴，包括法兰盘(4)、中间轴(2)与花键端(3)，所述中间轴(2)的首端与法兰盘(4)相连接，中间轴(2)的尾端与花键端(3)相连接，其特征在于：

所述中间轴(2)为中空结构，包括中间长管(21)及其内部设置的长管内腔(22)；所述花键端(3)包括外花键柱(31)及其侧围上设置的花键纹(1)，外花键柱(31)的内端经过渡段(5)与中间长管(21)的尾端相连接，且过渡段(5)包括过段管(51)及其内部开设的过渡腔(52)；所述外花键柱(31)的结构为以下两种中的任意一种：

当外花键柱(31)为实心结构时，外花键柱(31)的横截面的半径大于中间长管(21)的管厚；

当外花键柱(31)为中空结构时，外花键柱(31)的内部开设有内花键腔(32)，外花键柱(31)的壁厚大于中间长管(21)的管厚。

2.根据权利要求1所述的一种空心半轴，其特征在于：所述花键纹(1)的外径与中间轴(2)的直径相同，且外花键柱(31)、中间轴(2)同轴设置。

3.根据权利要求1或2所述的一种空心半轴，其特征在于：当外花键柱(31)为中空结构时，所述过渡腔(52)包括腔侧围(53)及与其两端相连接的首腔面(54)、尾腔面(55)，尾腔面(55)与内花键腔(32)相连接，首腔面(54)与长管内腔(22)直接连接或经花键内飞边(33)后与长管内腔(22)相连接；

当首腔面(54)与长管内腔(22)直接连接时，首腔面(54)、尾腔面(55)的直径均短于腔侧围(53)的长度；

当首腔面(54)经花键内飞边(33)后与长管内腔(22)相连接时，首腔面(54)的直径长于腔侧围(53)的长度。

4.根据权利要求3所述的一种空心半轴，其特征在于：所述内花键腔(32)的直径小于长管内腔(22)的直径。

5.根据权利要求1或2所述的一种空心半轴，其特征在于：当外花键柱(31)为实心结构时，所述过渡腔(52)包括腔侧围(53)及与其两端相连接的首腔面(54)、尾腔面(55)，首腔面(54)的直径长于腔侧围(53)的长度，尾腔面(55)与外花键柱(31)内设置的花键台阶孔(34)相连接，首腔面(54)经花键内飞边(33)后与长管内腔(22)相连接。

6.根据权利要求1或2所述的一种空心半轴，其特征在于：所述法兰盘(4)包括法兰盘面(41)与法兰盘端(42)，所述法兰盘面(41)的中部与法兰盘端(42)的一端垂直连接，法兰盘端(42)的另一端与中间长管(21)的首端相连接；所述法兰盘端(42)上近中间长管(21)的一端的内部设置有法兰台阶孔(44)，该法兰台阶孔(44)经法兰内飞边(45)与长管内腔(22)相连接，且法兰内飞边(45)位于法兰盘端(42)、中间长管(21)的交接处。

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