CN212202883U - 汽车转向中间轴滑动副结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及汽车转向轴技术领域，特别是涉及汽车转向中间轴滑动副结构，现有汽车转向中间轴滑动副注塑环齿变形较大并存在安全失效风险，汽车转向中间轴滑动副结构，包括花键轴和花键管，所述花键轴外部设置注塑体，所述花键轴外表面分布多个第一花键钢齿和第一滚道，所述环形槽表面设置滚花花键，所述花键管内壁设置与各第一花键钢齿相对应的第二花键钢齿和与第一滚道对应的第二滚道，所述注塑体为附着在花键轴环形槽表面及第一滚道表面的不连续结构，所述注塑体外表面分布有与花键管上第二滚道对应的第三滚道和注塑环齿，所述花键管及注塑体共同形成的封闭滚道槽内设置滚动件，安全性高、成本低，在汽车转向轴技术领域具有良好的发展前景。

Description

汽车转向中间轴滑动副结构

技术领域

本实用新型涉及汽车转向轴技术领域，特别是涉及汽车转向中间轴滑动副结构。

背景技术

常见的转向中间轴滑动副有3种结构，分别为尼龙涂敷滑动副、注塑花键滑动副和钢球滑动副。

尼龙涂敷滑动副的特点是：滑动副由花键轴、花键管及附着在花键轴表面的尼龙涂层3部分构成，但滑动副工作时尼龙涂层全程参与摩擦，且随着作用扭矩的加大和作用时间的增长，尼龙涂层的磨损也相应加快，易产生早期异响，故不适用于高扭矩C-EPS应用；且由于尼龙涂层的存在，故滑动副的扭转刚度偏低，致使车辆转向灵敏性降低；导致滑动摩擦力不易控制，易造成客户装车抱怨。

注塑花键滑动副的特点是：滑动副由花键轴、花键管及在花键轴表面间隔分布的若干个（一般≥2个）注塑环齿部分构成，为保证注塑环在花键轴表面的附着性，一般在花键轴对应注塑环齿的环形部分的外表面设计有滚花花键；其工作原理为：花键轴和花键管的钢齿设计为间隙配合，注塑环齿跨径比花键轴钢齿跨径大，与花键管内花键形成过盈配合，二者装配时注塑环齿受挤压发生变形从而紧贴在花键管内花键表面并消除花键轴和花键管的物理间隙；滑动副传递扭矩时，首先由注塑环齿先受花键管内花键的挤压发生塑性变形并传递扭矩，随着作用扭矩的上升，注塑环齿变形逐渐加大并致使花键管内花键逐渐接触上花键轴外花键用以传递更大的扭矩载荷，整个加载过程中由于注塑环齿的存在，扭矩的传递平缓实现，不会导致钢齿机械撞击而发生异音；但注塑环需要通过注塑工艺实现，对注塑模具的精度要求高；为保证滑动副具有较高的整体扭转刚度，注塑环齿齿形一般设计较大，致使产品滑动力易偏高，进而导致主机厂工人作业强度增高，引起客户抱怨；滑动力平顺性不易控制，波动较大，客户体验感较差。

钢球滑动副的特点是：滑动副由花键轴、花键管及钢球3部分构成，为便于产线装配，钢球一般使用保持架进行预装配构成钢球保持架组件；其工作原理为：为减小摩擦，花键轴和花键管滚道均设计为桃形滚道，钢球位于其中形成4点接触式设计，在传递扭矩的同时实现滚动摩擦，从而可以让滑动副产生较小的滑动力，但滚道配合部存在钢球脱出或碎裂后无法有效传递扭矩的安全失效风险，存在本质设计缺陷；花键轴和花键管需进行热处理提高表面硬度，制造成本高；花键轴和花键管滚道需采用磨加工或精密冷挤压成形，前者制造成本高，生产效率低；后者需经过多道冷挤工艺才可成形，模具投入大，且维护成本高；钢球一般需要实行分组管理，成本上升。

现有的三种转向中间轴滑动副各有其优势但均存在不足之处，为解决现有的中间轴滑动副存在的缺陷，预设计新的汽车转向中间轴滑动副结构。

实用新型内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型提供汽车转向中间轴滑动副结构，解决现有汽车转向中间轴滑动副主要存在的注塑环齿变形较大以及现在钢球滑动副中存在的一旦钢球脱出就无法有效传递扭矩的安全失效风险的问题。

其技术方案是，汽车转向中间轴滑动副结构，包括花键轴和花键管，所述花键轴外部设置注塑体，所述花键轴外表面分布多个不连续的第一花键钢齿和第一滚道，各所述第一花键钢齿按花键轴圆周方向设置并按花键轴延伸方向排布，各所述第一花键钢齿之间形成环形槽，所述环形槽表面设置滚花花键，各所述第一滚道按花键轴延伸方向设置并按花键轴圆周方向排布，所述花键管内壁设置与各第一花键钢齿相对应的第二花键钢齿和与第一滚道对应的第二滚道，所述注塑体为附着在花键轴环形槽表面及第一滚道表面的不连续结构，所述注塑体外表面分布有与花键管上第二滚道对应的第三滚道和注塑环齿，所述注塑体表面带有注塑环齿的结构位于各所述环形槽处，所述花键管上的第二滚道及注塑体上的第三滚道共同形成的封闭滚道槽内设置滚动件，为消除滑动副间隙，滚动件和滚道槽接触部分采用预压设计，即滚动件和注塑体表面设计为过盈连接，当滑动副受扭加载时，花键管内壁的第二滚道首先挤压滚动件，滚动件再挤压与其接触的注塑体上的第三滚道并使其发生弹性变形；随着加载扭矩的增加，花键管和花键轴的相对角位移随之增大，并使花键管上的第二花键钢齿逐渐先接触注塑环齿，再接触花键轴上的第一钢齿花键并最终实现传递更高扭矩的目的，当滚动件脱出滑动副时，由于花键钢齿的存在，仍可有效传递扭矩，解决了传统钢球滑动副的潜在安全隐患。

更进一步，注塑体上间隔分布不少于两个注塑环齿，所述注塑环齿的跨径大于花键轴上钢齿的跨径，且两者跨径差在0.02-0.5mm之间。

更进一步，所述第一滚道为圆弧滚道，所述第二滚道和第三滚道为桃形滚道，从而共同形成桃形的滚道槽，与滚动件形成4点接触式设计。

更进一步，所述花键轴为空心轴设计，减轻产品重量。

更进一步，所述滚动件为球形。

更进一步，所述滚动件为圆柱状滚柱。

更进一步，所述注塑体通过注塑工艺包覆在附着在花键轴表面。

更进一步，所述花键轴和花键管采用拉削工艺制作成型或冷挤成形工艺制作成型。

本实用新型的技术效果是，滚动件的设置，使得滑动副在无负载情况下主要通过滚动件滚动实现伸缩运动，相比传统的尼龙涂敷滑动副和注塑花键滑动副可有效降低滑动副的滑动力，同时也可提高滑动的平顺性；加之花键钢齿的设计，当钢球脱出滑动副时，仍可通过花键轴及花键管上的花键钢齿有效传递扭矩，解决了传统钢球滑动副的潜在安全隐患，相比于传统的钢球滑动副，该结构对钢球的分组管理要求也大为降低，可有效节省管控成本；另外，花键轴不需热处理，可降低制造成本，解决现有的三种汽车转向中间轴滑动副结构中存在的问题，形成相对更具优势的转向中间轴滑动副结构。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型A-A向结构示意图。

图3是本实用新型

处放大结构示意图。

图4是本实用新型B-B向结构示意图。

图5是本实用新型

处放大结构示意图。

图6是本实用新型花键轴结构示意图。

图7是本实用新型C-C向结构示意图。

图8是本实用新型花键管结构示意图。

图9是本实用新型D-D向结构示意图。

图10是本实用新型

处放大结构示意图。

图11是本实用新型注塑体结构示意图。

图12是本实用新型滚柱型滚动件配合结构示意图。

1.花键轴、2.花键管、3.注塑体、4.滚动件、51.第一花键钢齿、52.第二花键钢齿、6.滚道槽、61.第一滚道、62.第二滚道、63.第三滚道、7.环形槽、8.滚花花键、9.注塑环齿。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，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；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一：由图1至图12给出，汽车转向中间轴滑动副结构，包括花键轴1和花键管2，所述花键轴1外部设置注塑体3，所述花键轴1外表面分布多个不连续的第一花键钢齿51和第一滚道61，各所述第一花键钢齿51按花键轴1圆周方向设置并按花键轴1延伸方向排布，各所述第一花键钢齿51之间形成环形槽7，所述环形槽7表面设置滚花花键8，各所述第一滚道61按花键轴1延伸方向设置并按花键轴1圆周方向排布，所述花键管2内壁设置与各第一花键钢齿51相对应的第二花键钢齿52和与第一滚道61对应的第二滚道62，所述注塑体3为通过注塑工艺包覆在附着在花键轴1上环形槽7表面及第一滚道61表面的不连续结构，所述注塑体3外表面分布有与花键管2上第二滚道62对应的第三滚道63和注塑环齿9，所述注塑体3表面带有注塑环齿9的结构位于各所述环形槽7处，所述花键管2上的第二滚道及注塑体3上的第三滚道共同形成的封闭滚道槽6内设置滚动件4，为消除滑动副间隙，滚动件4和滚道槽6接触部分采用预压设计，即滚动件4和注塑体表面设计为过盈连接，当滑动副受扭加载时，花键管内壁的第二滚道62首先挤压滚动件4，滚动件4再挤压与其接触的注塑体上的第三滚道63并使其发生弹性变形；随着加载扭矩的增加，花键管2和花键轴1的相对角位移随之增大，并使花键管2上的第二花键钢齿52逐渐先接触注塑环齿9，再接触花键轴1上的第一钢齿花键51并最终实现传递更高扭矩的目的，当滚动件4脱出滑动副时，由于花键钢齿的存在，仍可有效传递扭矩，解决了传统钢球滑动副的潜在安全隐患，所述花键轴和花键管采用拉削工艺制作成型或冷挤成形工艺制作成型。

实施例二：在一实施例的基础上，注塑体3上间隔分布不少于两个注塑环齿9，所述注塑环齿9的跨径大于第一花键钢齿跨径，且两者跨径差在0.02-0.5mm之间，所述第一滚道61为圆弧滚道，所述第二滚道62和第三滚道63为桃形滚道，桃形滚道由2段偏心的R1和R2圆弧构成，设计时让R1=R2，且有R1和R2相对于滚道中心面对称分布，α为滚动体4和R1的接触角，相应地，滚动体4和R2也有大小等于α，相对于滚道中心面对称的接触角。这样设计的目的是让滚动体在滚道内实现点接触，以最大化降低滚动摩擦，所述滚道槽为桃形滚道，与滚动件形成4点接触式设计。

在上述实施例中，所述花键轴1为空心轴设计，减轻产品重量。

在上述实施例中，所述滚动件4为球形。

在上述实施例中，所述滚动件4为圆柱状滚柱。

本实用新型的技术效果是，滚动件的设置，使得滑动副在无负载情况下主要通过滚动件滚动实现伸缩运动，相比传统的尼龙涂敷滑动副和注塑花键滑动副可有效降低滑动副的滑动力，同时也可提高滑动的平顺性；加之花键钢齿的设计，当钢球脱出滑动副时，仍可通过花键轴及花键管上的花键钢齿有效传递扭矩，解决了传统钢球滑动副的潜在安全隐患，相比于传统的钢球滑动副，该结构对钢球的分组管理要求也大为降低，可有效节省管控成本；另外，花键轴不需热处理，可降低制造成本，解决现有的三种汽车转向中间轴滑动副结构中存在的问题，形成相对更具优势的转向中间轴滑动副结构。

以上通过具体实施方式和实施例对本实用新型进行了详细的说明，但这些并非构成对本实用新型的限制。在不脱离本实用新型原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.汽车转向中间轴滑动副结构，包括花键轴（1）和花键管（2），其特征在于，所述花键轴（1）外部设置注塑体（3），所述花键轴（1）外表面分布多个不连续的第一花键钢齿（51）和第一滚道（61），各所述第一花键钢齿（51）按花键轴（1）圆周方向设置并按花键轴（1）延伸方向排布，各所述第一花键钢齿（51）之间形成环形槽（7），所述环形槽（7）表面设置滚花花键（8），各所述第一滚道（61）按花键轴（1）延伸方向设置并按花键轴（1）圆周方向排布，所述花键管（2）内壁设置与各第一花键钢齿（51）相对应的第二花键钢齿（52）和与第一滚道（61）对应的第二滚道（62），所述注塑体（3）为附着在花键轴（1）环形槽（7）表面及第一滚道（61）表面的不连续结构，所述注塑体（3）外表面分布有与花键管（2）上第二滚道（62）对应的第三滚道（63）和与第二花键钢齿对应的注塑环齿（9），所述花键管（2）及注塑体（3）共同形成的封闭滚道槽（6）内设置滚动件（4），所述滚动件（4）与注塑体（3）表面过盈连接。

2.根据权利要求1所述的汽车转向中间轴滑动副结构，其特征在于，所述注塑体（3）上间隔分布不少于两个注塑环齿（9），所述注塑环齿（9）的跨径大于第一花键钢齿（51）跨径，且两者跨径差在0.02-0.5mm之间。

3.根据权利要求1所述的汽车转向中间轴滑动副结构，其特征在于，所述第一滚道（61）为圆弧滚道，所述第二滚道（62）和第三滚道（63）为桃形滚道。

4.根据权利要求1所述的汽车转向中间轴滑动副结构，其特征在于，所述花键轴（1）为空心轴设计。

5.根据权利要求1所述的汽车转向中间轴滑动副结构，其特征在于，所述滚动件（4）为球形。

6.根据权利要求1所述的汽车转向中间轴滑动副结构，其特征在于，所述滚动件（4）为圆柱状滚柱。

Images