CN217705935U - 转向轴、转向装置和车辆 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种转向轴、转向装置和车辆。转向轴包括第一万向节、第二万向节、第一轴、第二轴以及柔性密封件。第一轴包括沿其轴线方向延伸的空腔和设置于所述空腔的壁面的第一导向部。所述第一轴的一端与所述第一万向节连接。所述第一导向部设置于所述第一轴远离所述第一万向节的一端并沿所述第一轴的轴线方向延伸。第二轴包括与所述第一导向部配合的第二导向部。所述第二轴的一端与所述第二万向节连接。所述第二导向部设置于所述第二轴远离所述第二万向节一端的外表面。所述第二轴的至少一部分设置于所述空腔内并与所述第一轴滑动连接。所述柔性密封件设置于所述空腔靠近所述第一万向节的一端，所述柔性密封件与所述空腔过盈配合。

Description

转向轴、转向装置和车辆

技术领域

本申请涉及车辆领域，尤其涉及一种转向轴、转向装置和车辆。

背景技术

车辆需要在不同的行驶环境和天气条件下正常行驶，而外部环境中存在的泥土、水、灰尘等物质可能进入车辆的内部结构中，并对内部结构产生腐蚀、锈蚀或者卡在相对运动的结构之间，使得车辆在行驶过程中产生噪声甚至难以进行正常行驶。

车辆的转向轴由于需要实现公轴与母轴之间沿轴线方向的相对滑动，因而难以实现完全密封，外来物质容易通过母轴与公轴的配合处进入母轴中，对车辆的行驶造成影响。

实用新型内容

本申请提供一种转向轴、转向装置和车辆，以解决相关技术中的部分或全部不足。

本申请第一方面提供一种转向轴，包括第一万向节、第二万向节、第一轴、第二轴以及柔性密封件。第一轴包括沿其轴线方向延伸的空腔和设置于所述空腔的壁面的第一导向部；所述第一轴的一端与所述第一万向节连接；所述第一导向部设置于所述第一轴远离所述第一万向节的一端并沿所述第一轴的轴线方向延伸。第二轴包括与所述第一导向部配合的第二导向部；所述第二轴的一端与所述第二万向节连接；所述第二导向部设置于所述第二轴远离所述第二万向节一端的外表面；所述第二轴的至少一部分设置于所述空腔内并与所述第一轴滑动连接。所述柔性密封件设置于所述空腔靠近所述第一万向节的一端，所述柔性密封件与所述空腔过盈配合。柔性密封件的设置使得颗粒物质和流体即便进入空腔靠近第一万向节的一端，也难以进一步进入空腔中，避免造成异响。此外，柔性密封件的设置提高了空腔的密封性，即便地面震动或者车辆机械结构运行有异响和噪声，也难以传递到车辆的驾驶舱当中。

进一步地，所述第一导向部的数量包括多个，多个所述第一导向部围绕所述空腔均匀地周向布置；所述第二导向部的数量包括多个，多个所述第二导向部围绕所述第二轴均匀地周向布置。第一导向部和第二导向部数量的增加使得转矩产生的力能够均匀地分布于每个第一导向部和第二导向部，避免转矩过大而导致第二导向部断裂，或者由于长期承受转矩而导致第一导向部和第二导向部疲劳，有利于延长转向轴的使用寿命。

进一步地，所述转向轴还包括润滑层；所述润滑层设置于所述第一导向部和所述第二导向部之间，和/或，所述润滑层设置于所述第一轴和所述第二轴之间。润滑层的设置能够减少第一轴和第二轴相对滑动产生的摩擦力，避免摩擦疲劳以及相对摩擦产生的噪声。此外，由于润滑层的存在，能够填充第一轴和第二轴之间的间隙，因此第一轴和第二轴之间的间隙进一步减小，使得颗粒、流体等杂质难以通过第一开口部进入空腔中。

进一步地，所述第一轴包括限位件，所述限位件设置于所述空腔的壁面，所述柔性密封件抵靠所述限位件。通过设置限位件，可以避免柔性密封件装配不到位，使得后续第一万向节难以与第一轴的端部连接；还可以避免柔性密封件装配位置过深，使得空腔的密封空间减小，降低空腔的隔音性能。

进一步地，所述柔性密封件包括凹槽，所述凹槽自所述柔性密封件朝向所述第二轴的端面凹入。在将柔性密封件装配入空腔中时，凹槽位置的易形变能够在装配时起到导向作用，使得柔性密封件能够更轻易地塞入第二开口部。

进一步地，所述转向轴还包括：围绕所述第一轴的外表面设置的防尘罩。防尘罩的设置能够将车辆的驾驶舱和机舱间隔开，不仅能够避免来自机舱的噪声传递到驾驶舱中而影响驾驶体验，还能够避免来自机舱的灰尘等物质进入驾驶舱中。

进一步地，所述防尘罩包括第一卡环、第二卡环和容纳腔，所述容纳腔包括第一壁面、第二壁面和开口；所述第一卡环在所述开口处于所述第一壁面连接，所述第二卡环在所述开口处与所述第二壁面连接，所述第一卡环和所述第二卡环共同闭合所述开口；所述第一卡环和所述第二卡环围绕所述第一轴的外表面设置。第一卡环、第二卡环和开口的设置能够提高防尘罩对杂质的阻挡能力，避免杂质进入驾驶舱中。此外，容纳腔的设置能够进一步提供隔音效果，使得机舱中的异响和噪声难以传递到驾驶舱中，提高驾驶体验。

进一步地，所述转向轴还包括：衬套，所述衬套设置于所述防尘罩和所述第一轴的外表面之间；所述衬套与所述第一轴过盈配合，和/或，所述衬套与所述防尘罩过盈配合。本申请通过设置衬套，使得衬套和防尘罩进行相对转动，后续衬套出现磨损时更换衬套即可，无需更换第一轴或防尘罩，进而降低更换成本。衬套可以和第一轴过盈配合，或者和防尘罩过盈配合，从而提高衬套的密封性能，避免杂质等物质通过第一轴和衬套之间的间隙、衬套和防尘罩之间的间隙进入驾驶舱中。

本申请的第二方面提供一种转向装置，包括前述实施例中任一项所述的转向轴。

进一步地，所述转向装置还包括转向管柱和转向器输入轴；所述第一万向节与所述转向器输入轴连接，所述第二万向节与所述转向管柱连接。通过将与第二轴连接的第二万向节设置为与转向管柱连接，第一轴的第一开口部朝向转向管柱。即便车辆行驶在泥泞、涉水或者灰尘较多的路面时，颗粒物质和流体等杂质难以抵达第一开口部的位置，并通过第一开口部进入第一轴和第二轴之间的间隙，避免杂质在第一轴和第二轴之间对第一轴和第二轴产生异常磨损，进而导致转向轴在工作时产生异响。

本申请的第三方面提供一种车辆，包括前述实施例中任一项所述的转向装置。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

由上述实施例可知，本申请的转向轴的第一开口部朝向驾驶舱，使得驾驶过程中路面的泥水等物质难以抵达第一开口部并进一步通过第一开口部进入第一轴和第二轴之间的间隙，造成异响。并且柔性密封件的设置能够封闭第一轴的第二开口部，使得驾驶过程中的杂质难以通过第二开口部进入空腔中，提高空腔的密封性能，进而提高空腔的隔音性能。

应理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出为本申请的转向装置的一个实施例的整体示意图。

图2示出为本申请的转向轴的一个实施例的整体示意图。

图3示出为图2所示的转向轴的分解示意图。

图4示出为图2所示的转向轴的横截面剖视示意图。

图5示出为本申请的转向轴的限位件的一个实施例的剖面示意图。

图6示出为本申请的转向轴的限位件的另一个实施例的剖面示意图。

图7示出为本申请的防尘罩的一个实施例的局部放大示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的方式并不代表与本申请相一致的所有方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个，若仅指代“一个”时会再单独说明。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

本申请提供一种车辆，包括本申请的转向装置100。参考图1和图2，本申请的转向装置100包括转向轴200和转向管柱110。转向轴200包括第一万向节1、第二万向节2、第一轴3和第二轴4。第一轴3的一端与第一万向节1连接，另一端与第二轴4滑动连接，而第一万向节1还与转向机(未示出)等其他车辆结构连接。第二轴4远离第一轴3的一端与第二万向节2连接，并且第二万向节2与转向管柱110连接。如此，当旋转与转向管柱110连接的方向盘时，旋转所产生的转矩能够依次通过第二万向节2、第二轴4、第一轴3和第一万向节1传递至转向机等结构，从而实现车辆的转向。并且转向管柱110的第二万向节2连接使得转向管柱110的轴线和转向轴200的轴线Z之间的夹角可调，使得车辆的方向盘能够上下调整高度，适应不同驾驶员的需求。

第一轴3通过第一紧固件11与第一万向节1可拆卸地连接，方便后续如转向机(未示出)等其他机械结构与第一万向节1和第一轴3进行连接。第二轴4和第二万向节2可以通过焊接、压装等方式固定连接，避免第二万向节2和第二轴4之间的相对转动，使得来自转向管柱110的转矩能够最大程度地传递至第二万向节2和第二轴4。

进一步结合图3和图4，第一轴3包括沿其轴线Z方向延伸的空腔，以及设置于空腔壁面的第一导向部(未示出)。第一轴3的一端与第一万向节1连接。第一导向部设置于远离第一万向节1的第一开口部32的一端，并且第一导向部沿着第一轴3的轴线Z方向延伸。第二轴4的一端与第二万向节2连接。第二轴4包括第二导向部41，并且第二导向部41设置于第二轴4远离第二万向节2的一端的外表面。第二轴4的至少一部分设置于空腔内，与第一轴3滑动连接，因此当第一轴3受到沿轴线Z方向的冲击力时，第一轴3和第二轴4的相对滑动形成能够吸收冲击力产生的能量，使得冲击力难以传递至第二轴4处。并且第一导向部和第二导向部41配合，使得第一轴3和第二轴4能沿着轴线Z方向相对滑动，但难以围绕轴线Z方向相对转动。因此，施加于第二轴4的转矩能够传递至第一轴3处，进而实现转向控制。

由于第一轴3和第二轴4之间需要保持相对滑动，因而第一轴3的第一开口部32难以实现完全密封。本申请通过将与第二轴4连接的第二万向节2设置为与转向管柱110连接，使第一轴3的第一开口部32朝向转向管柱110。换言之，第一轴3的第一开口部32背离车辆的底盘。如此，即便车辆行驶在泥泞、涉水或者灰尘较多的路面时，颗粒物质和流体等杂质难以抵达第一开口部32的位置，并通过第一开口部32进入第一轴3和第二轴4之间的间隙，避免杂质在第一轴3和第二轴4之间对第一轴3和第二轴4产生异常磨损，进而导致转向轴200在工作时产生异响。此外，由于第一轴3的空腔并非完全密封，因此若有异响，则异响容易通过空腔传递至车辆的驾驶舱内，降低驾驶员的驾驶体验甚至影响驾驶。

而第一轴3与第一万向节1连接的一端远离转向管柱110，即第二开口部33朝向车辆的底盘。结合参考图5，为了避免杂质通过第二开口部33进入空腔中，本申请的转向轴200包括柔性密封件7。柔性密封件7设置于空腔中，并且靠近第一万向节1。为了进一步保证柔性密封件7的密封性能，柔性密封件7与空腔过盈配合。柔性密封件7的设置使得颗粒物质和流体即便进入第二开口部33，也难以进一步进入空腔中，避免造成异响。此外，柔性密封件7的设置提高了空腔的密封性，即便地面震动或者车辆机械结构运行有异响和噪声，也难以传递到车辆的驾驶舱当中。

在一些实施例中，柔性密封件7包括凹槽71，且凹槽71自柔性密封件7朝向第二轴4的端面凹入。因此，在设置有凹槽71的位置，柔性密封件7的壁厚较薄，柔性更好。在将柔性密封件7装配入空腔中时，凹槽71位置的易形变能够在装配时起到导向作用，使得柔性密封件7能够更轻易地塞入第二开口部33。因此即便是柔性密封件7与空腔为过盈配合，也能够轻易装配在空腔中，降低装配难度。

为了限制柔性密封件7在空腔中的装配位置，本申请的第一轴3还包括限位件34。限位件34设置于空腔的壁面，柔性密封件7抵靠限位件34。在一些实施例中，如图5所示，可以是柔性密封件7靠近第二轴4的端面抵靠柔性密封件7。在另一些实施例中，如图6所示，可以是柔性密封件7的外周设置有与限位件34对应的凹槽。当柔性密封件7装配在空腔中时，限位件34卡在凹槽中。通过设置限位件34，可以避免柔性密封件7装配不到位，使得后续第一万向节1难以与第一轴3的端部连接；还可以避免柔性密封件7装配位置过深，使得空腔的密封空间减小，降低空腔的隔音性能。

柔性密封件7可以是橡胶柔性密封件、硅胶柔性密封件、聚氨酯柔性密封件、尼龙柔性密封件等，本申请并不限制。

在一些实施例中，第一导向部为自空腔的壁面凹入的凹槽，第二导向部41为自第二轴4的表面凸起的键。凹槽和键均沿轴线Z方向延伸，凹槽和键配合，使得键能够在凹槽中仅沿轴线Z方向移动，进而使得第一轴3和第二轴4能够实现相对滑动。同时第二轴4的转动将带动第一轴3转动，使得施加于第二轴4的转矩能够传递至第一轴3。诚然，也可以是第一导向部设置为凸起的键，第二导向部41设置为凹槽，本申请并不限制。

在另一些实施例中，第一导向部的数量包括多个，多个第一导向部围绕空腔均匀地周向布置。第二导向部41的数量包括多个，多个第二导向部41围绕第二轴4均匀地周向布置。此时可以理解为，第一导向部为设置在空腔内的内花键，第二导向部41为设置在第一轴3的外花键。第一导向部和第二导向部41数量的增加使得转矩产生的力能够均匀地分布于每个第一导向部和第二导向部41，避免转矩过大而导致第二导向部41断裂，或者由于长期承受转矩而导致第一导向部和第二导向部41疲劳，有利于延长转向轴200的使用寿命。

应当说明的是，本领域技术人员可以按需设置第一导向部和第二导向部41的数量，本申请对此并不限制。此外，本领域技术人员也可以按需设置第一导向部和第二导向部41的延伸长度。第一导向部的延伸长度增加，转向轴200受冲击时缓冲行程则增加，有利于吸收冲击产生的能量并缓冲冲击力。第二导向部41的延伸长度增加，第二导向部41则能承受的最大转矩增加。

在一些实施例中，转向轴200还包括润滑层(未示出)。润滑层可以设置于第一导向部和第二导向部41之间。在第一导向部和第二导向部41数量较少的实施例中，润滑层还可以设置于第一轴3和第二轴4之间。润滑层的设置能够减少第一轴3和第二轴4相对滑动产生的摩擦力，避免摩擦疲劳以及相对摩擦产生的噪声。此外，由于润滑层的存在，能够填充第一轴3和第二轴4之间的间隙，因此第一轴3和第二轴4之间的间隙进一步减小，使得颗粒、流体等杂质难以通过第一开口部32进入空腔中。

可以理解的是，由于第一开口部32朝向转向管柱110，流体难以通过第一开口部32进入第一轴3和第二轴4之间的间隙中，因此能够避免流体进入第一开口部32进而稀释润滑层或者使润滑层变质，进一步避免第一轴3和第二轴4相对滑动时产生摩擦异响，同时延长润滑层的使用寿命。

润滑层可以是尼龙润滑层、石墨润滑层、二硫化钼润滑层、聚四氟乙烯润滑层或者聚酰亚胺润滑层等，本申请并不限制。

在一些实施例中，转向轴200还包括围绕第一轴3的外表面设置的防尘罩5。防尘罩5可以通过第二紧固件56连接至车辆的车身，使防尘罩5能够与车身固定连接。防尘罩5的设置能够将车辆的驾驶舱和机舱间隔开，不仅能够避免来自机舱的噪声传递到驾驶舱中而影响驾驶体验，还能够避免来自机舱的灰尘等物质进入驾驶舱中。并且，由于防尘罩5围绕第一轴3的外表面设置，第一开口部32相比于防尘罩5更靠近驾驶舱，因此防尘罩5的设置能够阻挡杂质，有利于避免杂质等物质通过第一开口部32进入第一轴3和第二轴4之间。

具体参考图4和图7，在一些实施例中，防尘罩5包括第一卡环51、第二卡环52和容纳腔53，容纳腔53包括第一壁面531、第二壁面532和开口533；第一卡环51在开口533处与第一壁面531连接，第二卡环52在开口533处与第二壁面532连接，第一卡环51和第二卡环52共同闭合开口533；第一卡环51和第二卡环52围绕第一轴3的外表面设置。第一卡环51、第二卡环52和开口533形成杂质通过的三道“关卡”，杂质若要通过防尘罩5进入驾驶舱中，则需要通过第一卡环51和第一轴3之间的间隙。即便杂质通过了第一卡环51和第一轴3之间的间隙，也可能通过开口533进入容纳腔53中，进而难以再进入驾驶舱中。即便杂质没有通过开口533进入容纳腔53中，也仍需要通过第二卡环52和第一轴3之间的间隙才能够进入驾驶舱中。因此相比只有一个卡环与第一轴3配合的防尘罩5，本申请的第一卡环51、第二卡环52和开口533的设置能够提高防尘罩5对杂质的阻挡能力，避免杂质进入驾驶舱中。此外，容纳腔53的设置能够进一步提供隔音效果，使得机舱中的异响和噪声难以传递到驾驶舱中，提高驾驶体验。

在一些实施例中，第一卡环51包括靠近第二卡环52设置的斜面511，斜面511连接第一卡环51朝向第一轴3的表面和朝向第二卡环52的表面。斜面511的设置使得通过第一卡环51和第一轴3之间间隙的杂质沿着斜面511进入容纳腔53中，避免杂质通过后进入第二卡环52和第一轴3之间的间隙，起到导向的作用。

在一些实施例中，为了进一步提高防尘罩5的密封性能，第一卡环51和第二卡环52和第二轴4过盈配合，使得杂质难以通过第一卡环51和第二轴4之间的间隙、以及第二卡环52和第二轴4之间的间隙。

在一些实施例中，转向轴200还包括衬套6，并且衬套6设置于防尘罩5和第一轴3的外表面之间。由于防尘罩5与车辆的车身固定连接，因而在转向轴200转动时，转向轴200和防尘罩5之间将进行相对转动。为了提高防尘罩5的防尘性能，防尘罩5可以和第一轴3过盈配合，此时相对转动产生的摩擦力将对第一轴3和防尘罩5都产生影响，久而久之则产生摩擦疲劳，影响第一轴3和防尘罩5的使用寿命。因此本申请通过设置衬套6，使得衬套6和防尘罩5进行相对转动，后续衬套6出现磨损时更换衬套6即可，无需更换第一轴3或防尘罩5，进而降低更换成本。

进一步地，衬套6可以和第一轴3过盈配合，或者和防尘罩5过盈配合，从而提高衬套6的密封性能，避免杂质等物质通过第一轴3和衬套6之间的间隙、衬套6和防尘罩5之间的间隙进入驾驶舱中。

衬套6可以是塑料衬套、尼龙衬套、橡胶衬套等耐摩擦和耐腐蚀材质制成的衬套6，本申请并不限制。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本申请精神作举例说明。本申请所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做多种修改、补充、或采用类似的方法替代，但并不会偏离本申请的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

Claims (11)

1.一种转向轴，其特征在于，包括：

第一万向节；

第二万向节；

第一轴，包括沿其轴线方向延伸的空腔和设置于所述空腔的壁面的第一导向部；所述第一轴的一端与所述第一万向节连接；所述第一导向部设置于所述第一轴远离所述第一万向节的一端并沿所述第一轴的轴线方向延伸；

第二轴，包括与所述第一导向部配合的第二导向部；所述第二轴的一端与所述第二万向节连接；所述第二导向部设置于所述第二轴远离所述第二万向节一端的外表面；所述第二轴的至少一部分设置于所述空腔内并与所述第一轴滑动连接；以及

柔性密封件，设置于所述空腔靠近所述第一万向节的一端，所述柔性密封件与所述空腔过盈配合。

2.根据权利要求1所述的转向轴，其特征在于，所述第一导向部的数量包括多个，多个所述第一导向部围绕所述空腔均匀地周向布置；所述第二导向部的数量包括多个，多个所述第二导向部围绕所述第二轴均匀地周向布置。

3.根据权利要求1所述的转向轴，其特征在于，所述转向轴还包括润滑层；所述润滑层设置于所述第一导向部和所述第二导向部之间，和/或，所述润滑层设置于所述第一轴和所述第二轴之间。

4.根据权利要求1所述的转向轴，其特征在于，所述第一轴包括限位件，所述限位件设置于所述空腔的壁面，所述柔性密封件抵靠所述限位件。

5.根据权利要求1所述的转向轴，其特征在于，所述柔性密封件包括凹槽，所述凹槽自所述柔性密封件朝向所述第二轴的端面凹入。

6.根据权利要求1所述的转向轴，其特征在于，所述转向轴还包括：围绕所述第一轴的外表面设置的防尘罩。

7.根据权利要求6所述的转向轴，其特征在于，所述防尘罩包括第一卡环、第二卡环和容纳腔，所述容纳腔包括第一壁面、第二壁面和开口；所述第一卡环在所述开口处与所述第一壁面连接，所述第二卡环在所述开口处与所述第二壁面连接，所述第一卡环和所述第二卡环共同闭合所述开口；所述第一卡环和所述第二卡环围绕所述第一轴的外表面设置。

8.根据权利要求6所述的转向轴，其特征在于，所述转向轴还包括：

衬套，所述衬套设置于所述防尘罩和所述第一轴的外表面之间；所述衬套与所述第一轴过盈配合，和/或，所述衬套与所述防尘罩过盈配合。

9.一种转向装置，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的转向轴。

10.根据权利要求9所述的转向装置，其特征在于，所述转向装置还包括转向管柱和转向器输入轴；所述第一万向节与所述转向器输入轴连接，所述第二万向节与所述转向管柱连接。

11.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求9-10中任一项所述的转向装置。

Images