CN218468051U - 一种高性能汽车前桥输出轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高性能汽车前桥输出轴，涉及及汽车零部件领域，主要包括大端轴头、轴颈过渡段、轴颈、轴杆、小端轴头、外花键，通过提升轴颈精度，提高与轴承装配精度，使输出轴具有传动平稳、噪音小、轴承使用寿命长的优点；轴颈过渡段采用热挤锻工艺形成锻造流线结构，使轴颈过渡段和内花键的疲劳强度显著提升；小端轴头采用复合层结构，外花键采用45°渐开线式设计，使外花键具有接触精度高，承载能力强，传动噪音小，使用寿命长的特点。

Description

一种高性能汽车前桥输出轴

技术领域

本实用新型涉及汽车零部件领域，特别是一种高性能汽车前桥输出轴。

背景技术

汽车前桥输出轴作为汽车前桥总成中的重要零件，具有传递扭矩，满足零件运动精度等功能，因此，其性能对动力输出的影响较大。由于受前桥周边空间及自重限制，前桥输出轴一般需要直径小扭矩大、抗疲劳强度高才能满足动力输出需要。而常规的输出轴还存在以下不足：

1、常规输出轴与轴承旋转精度不高，容易使轴承滚道变形，导致传动不平稳，噪音大，降低了轴承的使用寿命；

2、常规输出轴在内花键与大端轴颈过渡段的抗疲劳强度较差，容易出现开裂，使用寿命短，具有安全隐患；

3、常规输出轴的小端外花键的齿侧和齿根的疲劳寿命较差。

因此，需要对常规输出轴的结构和性能进行优化，以克服上述不足。

发明内容

本实用新型的目的在于克服以上不足，提供一种高性能汽车前桥输出轴，通过提升轴颈精度，提高与轴承装配精度，使输出轴具有传动平稳、噪音小、轴承使用寿命长的优点；轴颈过渡段采用热挤锻工艺形成锻造流线结构，使轴颈过渡段和内花键的疲劳强度显著提升；小端轴头采用复合层结构，外花键采用45°渐开线式设计，使外花键具有接触精度高，承载能力强，传动噪音小，使用寿命长的特点。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案：一种高性能汽车前桥输出轴，包括大端轴头、轴颈过渡段、轴颈、轴杆、小端轴头、外花键、环槽、内花键、中心孔，所述大端轴头、所述轴颈和所述轴杆为一体结构，所述大端轴头的直径大于所述轴颈直径，所述轴颈的直径略大于所述轴杆直径，所述大端轴头与所述轴颈之间设有轴颈过渡段，所述轴颈过渡段呈弧形状，所述大端轴头的端部开设有中心孔，所述中心孔内设有内花键；所述轴颈的圆度≤0.003mm，径向跳动≤0.15mm，直径公差≤0.009mm；所述轴杆的末端为小端轴头，所述小端轴头为渗碳合金钢复合层结构，所述小端轴头处设有外花键，所述外花键为小模数渐开线式花键，其齿根压力角为45°，所述外花键处设有环槽。

优选的，所述的轴颈过渡段为采用热挤锻工艺形成的流线型弧形状结构。

优选的，所述小端轴头的复合层结构包括碳合金钢本体层和表面的渗碳层，所述渗碳层的厚度为1.0-1.2mm，渗碳层的硬度达513HV。

优选的，所述内花键与所述外花键结构相同。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术原理：本实用新型针对现有技术中汽车前桥输出轴存在的缺陷，对其结构和性能进行优化，使输出轴具备小直径大扭矩高疲劳强度的性能。具体为，通过精修中心孔和采用精密磨床加工来提高轴颈的精度，通过对轴颈精度的提升，有效改善了输出轴与轴承的装配精度，解决了传动过程中的振动大、传动不平稳、轴承使用寿命短的问题。在大端轴头和轴颈过渡段，采用热挤压锻造工艺有效改善了轴颈过渡段的锻造流线和内花键材料密度，使轴颈过渡段和内花键的疲劳强度显著提升，解决了常规输出轴在内花键和大端轴颈过渡段的抗疲劳强度较差，容易出现开裂，使用寿命短，具有安全隐患的问题。常规输出轴的小端外花键的齿侧和齿根的疲劳寿命较差，将小端轴头外花键设计成齿根强度较高的压力角45°，小模数渐开线花键，采用精密冷滚压成型工艺，齿侧和齿根的疲劳寿命大幅提高。同时将渗碳合金钢进行渗碳淬火处理，提高外花键的轴端硬度，进一步增强外花键抗疲劳强度。

现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型采用精密磨床加工，通过对轴颈精度的提升，有效改善了输出轴与轴承的装配精度，使输出轴具有传动平稳、噪音小、轴承使用寿命长的优点。

(2)本实用新型在大端轴头部分，采用热挤锻工艺，使轴颈过渡段形成锻造流线结构，同时增加了内花键材料的密度，使轴颈过渡段和内花键的疲劳强度显著提升，使其连接稳固，稳定性好，安全性高，使用寿命长。

(3)本实用新型在小端设有45°渐开线式外花键，并采用精密冷滚压成型工艺，具有接触精度高，承载能力强，传动噪音小，使用寿命长的特点。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型A处放大结构示意图；

图中：1、大端轴头；2、轴颈过渡段；3、轴颈；4、轴杆；5、小端轴头；51、碳合金钢本体层；52、渗碳层；6、外花键；7、环槽；8、内花键；9、中心孔。

具体实施方式

下面是结合附图和实施例对本实用新型进一步描述：

在图1中，本实用新型一种高性能汽车前桥输出轴，包括大端轴头1、轴颈过渡段2、轴颈3、轴杆4、小端轴头5、外花键6、环槽7、内花键8、中心孔9，所述大端轴头1、所述轴颈3和所述轴杆4为一体结构，轴结构的材质为碳合金结构钢；所述大端轴头1的直径大于所述轴颈3直径，所述轴颈3的直径略大于所述轴杆4直径，所述大端轴头1与所述轴颈3之间设有轴颈过渡段2，所述轴颈过渡段2呈弧形状，所述的轴颈过渡段2是采用热挤压锻造工艺形成的流线型弧形状结构，所述大端轴头1的端部开设有中心孔9，所述中心孔9内设有内花键8；在大端轴头1和轴颈过渡段2，采用热挤压锻造工艺，能有效改善轴颈过渡段2的锻造流线和内花键8材料密度，使轴颈过渡段2和内花键8的疲劳强度显著提升，解决了常规输出轴在内花键8和大端轴颈过渡段2的抗疲劳强度较差，容易出现开裂，使用寿命短，具有安全隐患的问题。

在本实施例中，所述轴颈3的圆度≤0.003mm，径向跳动≤0.15mm，直径公差≤0.009mm，此设置是为了提高轴颈3的精度。通过精修中心孔9和采用精密磨床加工，将轴颈3的轴颈圆度由常规输出轴的0.008mm提升到0.003mm以内，径向跳动由0.05mm提升到0.015mm以内，直径公差由0.015mm缩减至0.009mm，通过对轴颈3精度的提升，能有效改善配装在输出轴上的轴承的旋转精度和轴承滚道的变形，解决了传动过程中的振动大、传动不平稳、轴承使用寿命短的问题。

在本实施例图2中，所述轴杆4的末端为小端轴头5，所述小端轴头5为渗碳合金钢复合层结构，所述小端轴头包括碳合金钢本体层51和表面的渗碳层52，所述渗碳层52的厚度为1.0-1.2mm，渗碳层的硬度达513HV。所述小端轴头5处设有外花键6，所述外花键6为小模数渐开线式花键，其齿根压力角为45°。所述外花键6和所述内花键8结构相同，均采用齿根压力角为45°的渐开线式花键；所述外花键6处设有环槽7，所述环槽7的设置是为了动力机构与花键输出轴连接之后，通过安装在环槽7内的弹性件来固定，防止之间的连接松动或脱离。在上述结构中，针对常规输出轴最薄弱的环节——小端外花键抗疲劳强度差的问题，将外花键6设计成齿根强度较高的压力角45°的小模数渐开线花键，采用精密冷滚压成型工艺，使齿侧和齿根的疲劳寿命大幅提高。小端轴头5采用渗碳淬火处理，使轴心部硬度达32～35HRC，表面硬度为59～62HRC，硬化层硬度达513HV。在渗碳淬火时为减少热处理变形，采用专用工装将输出轴竖直悬挂，使输出轴杆部变形由0.5mm减少到0.2mm，内外花键齿变形量减少50％以上。通过减少以上变形量，降低了传动噪音，提高了内外花键多齿接触精度，同步提升了输出轴的疲劳强度，使得输出轴具有小直径(φ30)大扭矩(6000Nm)高疲劳寿命(30万次)的特点。

Claims (3)

1.一种高性能汽车前桥输出轴，包括大端轴头、轴颈过渡段、轴颈、轴杆、小端轴头、外花键、环槽、内花键、中心孔，其特征在于：所述大端轴头、所述轴颈和所述轴杆为一体结构，所述大端轴头的直径大于所述轴颈直径，所述轴颈的直径略大于所述轴杆直径，所述大端轴头与所述轴颈之间设有轴颈过渡段，所述轴颈过渡段呈弧形状，所述大端轴头的端部开设有中心孔，所述中心孔内设有内花键；所述轴颈的圆度≤0.003mm，径向跳动≤0.15mm，直径公差≤0.009mm；所述轴杆的末端为小端轴头，所述小端轴头为渗碳合金钢复合层结构，所述小端轴头处设有外花键，所述外花键为小模数渐开线式花键，其齿根压力角为45°，所述外花键处设有环槽。

2.根据权利要求1所述的一种高性能汽车前桥输出轴，其特征在于：所述轴颈过渡段为采用热挤锻工艺形成的流线型弧形状结构。

3.根据权利要求1所述的一种高性能汽车前桥输出轴，其特征在于：所述小端轴头的复合层结构包括碳合金钢本体层和表面的渗碳层，所述渗碳层的厚度为1.0-1.2mm，渗碳层的硬度达513HV。

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