WO2018076390A1 - 一种耐磨降噪的汽车半轴 - Google Patents

Abstract

一种耐磨降噪的汽车半轴，包括：用于连接桥体的法兰盘（1）、与法兰盘（1）一体加工成型的半轴杆（2）以及形成于半轴杆（2）端部的花键轴（3），法兰盘（1）上形成有若干螺栓连接孔（4），并且法兰盘（1）远离花键轴（3）的一面在中间位置形成有凹槽（5），凹槽（5）与法兰盘（1）上表面之间对称设置有一对凸耳（6），花键轴（3）的端部形成有中心孔（7）以与轮毂连接。有益之处在于：该汽车半轴结构新颖，在法兰盘（1）的上表面设置有凹槽（5）和凸耳（6），对于汽车半轴的耐磨性能和降噪能力有一定提升；此外，在汽车半轴表面涂布的复合涂层对于汽车半轴的性能有更大的提升，组分之间发挥协同作用时汽车半轴的噪音等级均达到最优的Z1等级，磨损率全部降至1.5％以下，提高了产品使用的舒适度和稳定性。

Description

一种耐磨降噪的汽车半轴 技术领域

本发明涉及一种汽车半轴，具体涉及一种耐磨降噪的汽车半轴；属于交通工具零部件技术领域。

背景技术

汽车半轴是在差速器与驱动轮之间传递动力的实心轴，其内端与差速器半轴齿轮连接，而外端则与驱动轮的轮毂相连，从差速器传来的扭矩经过半轴、轮毂等，最终传递给车轮，是传动系中传递扭矩的一个重要零件。从半轴的分类来看，半轴可分为半浮式、全浮式和3/4浮式三种，其中半浮式和全浮式两种形式应用较为广泛。其中，半浮式半轴除传递扭矩外，还要承受垂直力、侧向力及纵向力所作用的弯矩，通常应用在质量较小、使用条件较好、承载负荷也不大的轿车和微型客、货汽车上，具有结构简单、质量小、尺寸紧凑、造价低廉等优点；而全浮式半轴除传递扭矩外，其它的力和力矩均由桥壳来承受，常应用于轻型及以上的各种载货汽车、越野车和客车，结构比较复杂，制造成本也相对较高。

在传统工艺中，半轴锻件大多是在空气锤上采用胎膜锻的方式生产的，工艺落后，锻件精度低，产品质量差且废品率高，而且半轴在使用过程中承受扭力、压力、摩擦力等，而且暴露于汽车外部的部件会经受一定程度的来自粉尘、水、碎石颗粒和泥沙等的冲击，导致半轴噪音很大，而且在高负荷工作状态下容易损坏，从而影响汽车安全性、稳定性及使用寿命，容易造成安全事故。

申请号为201521003427.3的实用新型专利公开了一种大型客车汽车半轴，采用摆辗新工艺制造，将滚动的圆锥形上模对毛坯端面局部加压，使毛坯逐步成形的一种加工方法。由于摆动辗压变形是局部接触顺序加压，其接触面积和 单位压力均比较小，以局部变形替代常规锻造中的整体变形，变形均匀，工件质量高，金属流线好，尺寸精度高，切削加工量少，节省材料和能源，生产效率高，噪音小，劳动环境好。但是，该汽车半轴并不能解决实际运作过程中汽车半轴存在的噪音大、耐磨性差、寿命缩短等问题，鉴于此，有必要研究如何提高汽车半轴的稳定性以期提高汽车的安全性能。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够实现耐磨降噪的汽车半轴。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种耐磨降噪的汽车半轴，包括：用于连接桥体的法兰盘、与法兰盘一体加工成型的半轴杆以及形成于半轴杆端部的花键轴，所述法兰盘上形成有若干螺栓连接孔，并且法兰盘远离花键轴的一面在中间位置形成有凹槽，所述凹槽与法兰盘上表面之间对称设置有一对凸耳，所述花键轴的端部形成有中心孔以与轮毂连接。

优选地，前述凹槽相较于法兰盘上表面的深度为1-2mm，并且凹槽侧壁与底壁的相交处采用了圆角处理，凹槽的设置能够对震动起到较好的缓冲作用，同时还能吸收噪音从而实现更好的降噪性能。

再优选地，前述凸耳相较于法兰盘上表面的高度为1-2mm，凸耳能够提高汽车半轴与桥体连接的密封性，因此能够避免灰尘等进入驱动桥内部，延长汽车使用寿命。

更优选地，前述花键轴表面加工有花键齿。

进一步优选地，前述凹槽内的粗糙度Ra为0.8-1.6，所述法兰盘上表面的粗糙度Ra为0.2-0.4，可见凹槽内表面比法兰盘上表面的粗糙度高，这样的结构设 计能够使得凹槽处的降噪性能更好。

而且，在汽车半轴表面涂布有复合涂层，所述复合涂层由如下重量份的各组分制成：溶剂50-80份、粘结剂30-50份、二氧化硅空心微球10-20份、纳米二氧化钛5-10份、三聚磷酸铝4-8份、硅藻土3-5份及表面活性剂2-6份，该复合涂层能够优化汽车半轴的耐磨和降噪性能。

优选地，前述复合涂层的厚度为5-8μm。

更优选地，前述溶剂包括3-8重量份的聚乙烯醇和42-77重量份的去离子水，从而将各组分分散于其中。

再优选地，前述二氧化硅空心微球的平均粒径为1-3μm，所述纳米二氧化钛的平均粒径为50-80nm。

进一步优选地，前述粘接剂为环氧树脂，表面活性剂选自脂肪酸甲酯磺酸钠、脂肪醇醚磷酸酯或脂肪醇醚乙氧基硫酸钠中的一种。

此外，如前所述的一种耐磨降噪的汽车半轴上的复合涂层的制备方法如下：

S1、按重量份称取各原料，将纳米二氧化钛投入球磨机中球磨2-4h后，再与二氧化硅空心微球、三聚磷酸铝和硅藻土搅拌混合均匀，得到第一混合物；

S2、将第一混合物分散于溶剂中，在搅拌状态下缓慢向其中加入粘接剂，调配成浆料，最后向浆料中滴加表面活性剂并搅拌均匀，得到复合涂料；

S3、采用冷喷涂或等离子喷涂工艺将复合涂料涂覆于汽车半轴表面即制得复合涂层。

本发明中，复合涂层的各主要原料的性能如下：

粘结剂：环氧树脂，密度～1.0g/cm3(～是表示约等于，以下同)，低密度的软相材料，无毒的有机成分；一方面作为造孔剂，可起到包覆金属粉末的作用，易使涂层材料形成非匀质、多微孔结构；同时还能给涂层带来一系列特 殊性质，如绝缘性、耐腐蚀性、高粘结强度和耐磨性等；

二氧化硅空心微球：中空微球是一类具有独特形态的材料，由于其内部总控，跟块体材料相比，具有比表面积大、密度小、稳定性好等特性；

纳米TiO2(二氧化钛)：密度～4.0g/cm3，高密度的硬质相材料，粉末成本低，能起到弥散填充作用，易使涂层材料形成非匀质、多位错、多晶界和多微孔等缺陷结构；

三聚磷酸铝：分子式:AlO12P3，分子量:311.8989，斜方晶系结晶，非挥发性白色微晶粉末，难溶于水，微溶于醇，无毒对皮肤无刺激作用，热稳定性好，对酸比较稳定；

硅藻土：分子式：SiO2，分子量：60.08，是一种硅质岩石，具有细腻、松散、质轻、多孔、吸着力和渗透性强、颗粒细小等特性；

表面活性剂：可起洗涤、乳化、发泡、湿润、浸透和分散等多种作用，且表面活性剂用量少，操作方便、无毒无腐蚀。

本发明的有益之处在于：本发明的汽车半轴结构新颖，在法兰盘的上表面设置有凹槽和凸耳，对于汽车半轴的耐磨性能和降噪能力有一定提升；更重要的是，汽车半轴表面的复合涂层对于汽车半轴的性能有更大的提升，组分之间发挥协同作用时汽车半轴的噪音等级均达到最优的Z1等级，磨损率全部降至1.5％以下，因此，本发明的汽车半轴具有十分突出的耐磨性能和降噪能力，提高了产品使用的舒适度和稳定性。

附图说明

图1是本发明的一种耐磨降噪的汽车半轴的结构示意图。

图中附图标记的含义：1、法兰盘，2、半轴杆，3、花键轴，4、螺栓连接孔，5、凹槽，6、凸耳，7、中心孔。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

本发明中无特殊说明，所有原料均为市购。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

本实施例的汽车半轴其结构参见图1，具体包括：用于连接桥体的法兰盘1、与法兰盘1一体加工成型的半轴杆2以及形成于半轴杆2端部的花键轴3，在法兰盘1上形成有若干螺栓连接孔4以与桥体连接，花键轴3的端部形成有中心孔7以与轮毂连接，花键轴3表面加工有花键齿。

需要说明的是，法兰盘1远离花键轴3的一面在中间位置形成有凹槽5，凹槽5与法兰盘1上表面之间对称设置有一对凸耳6，凹槽5相较于法兰盘1上表面的深度为1mm，并且凹槽5侧壁与底壁的相交处采用了圆角处理，凸耳6相较于法兰盘1上表面的高度为2mm。经验证：凹槽5的设置能够对震动起到较好的缓冲作用，同时还能吸收噪音从而实现降噪；凸耳6则将汽车半轴与桥体连接由传统的螺丝连接改进为定位卡接&螺丝连接，从而优化了密封性，能够避免灰尘等进入驱动桥内部，延长汽车使用寿命。

实施例2

本实施例的汽车半轴其结构与实施例1相同，具体包括：用于连接桥体的法兰盘1、与法兰盘1一体加工成型的半轴杆2以及形成于半轴杆2端部的花键轴3，在法兰盘1上形成有若干螺栓连接孔4以与桥体连接，花键轴3的端部形成有中心孔7以与轮毂连接，花键轴3表面加工有花键齿。

需要说明的是，法兰盘1远离花键轴3的一面在中间位置形成有凹槽5，凹槽5与法兰盘1上表面之间对称设置有一对凸耳6，凹槽5相较于法兰盘1上表面的深度为2mm，并且凹槽5侧壁与底壁的相交处采用了圆角处理，凸耳6相较于法兰盘1上表面的高度为1mm。经验证：凹槽5的设置能够对震动起到较好的缓冲作用，同时还能吸收噪音从而实现降噪；凸耳6则将汽车半轴与桥体连接由传统的螺丝连接改进为定位卡接&螺丝连接，从而优化了密封性，能够避免灰尘等进入驱动桥内部，延长汽车使用寿命。

本实施例相较于实施例1还有如下改进：凹槽5内的粗糙度Ra为0.8-1.6，法兰盘1上表面的粗糙度Ra为0.2-0.4，即凹槽5内表面比法兰盘1上表面的粗糙度高，这样的结构设计能够使得凹槽5处的降噪性能更好，申请人推测这可能是粗糙的表面对于声音的漫反射效果更好，从而进一步提高了降噪性能。

实施例3

本实施例的汽车半轴其结构与实施例1相同，需要重点强调的是：在汽车半轴表面还涂布有5微米(μm)厚的复合涂层，该复合涂层由如下重量份的各组分制成：溶剂50份(均为重量份，下同)、粘结剂30份、二氧化硅空心微球10份、纳米二氧化钛5份、三聚磷酸铝4份、硅藻土3份及表面活性剂2份。其中，溶剂由3份聚乙烯醇和47份去离子水构成；二氧化硅空心微球的平均粒径为1-3μm，纳米二氧化钛的平均粒径为50-80nm；粘接剂为环氧树脂，表面活性剂选自脂肪酸甲酯磺酸钠、脂肪醇醚磷酸酯或脂肪醇醚乙氧基硫酸钠中的 一种。

为了更好地实施本发明，对复合涂层的制备方法进行如下阐述：

S1、按重量份称取各原料，将纳米二氧化钛投入球磨机中球磨2-4h后，再与二氧化硅空心微球、三聚磷酸铝和硅藻土搅拌混合均匀，得到第一混合物；

S2、将第一混合物分散于溶剂中，在搅拌状态下缓慢向其中加入粘接剂，调配成浆料，最后向浆料中滴加表面活性剂并搅拌均匀，得到复合涂料；

S3、采用冷喷涂或等离子喷涂工艺将复合涂料涂覆于汽车半轴表面即制得复合涂层。

实施例4

本实施例的汽车半轴其结构与实施例1相同，需要重点强调的是：在汽车半轴表面还涂布有8微米(μm)厚的复合涂层，该复合涂层由如下重量份的各组分制成：溶剂70份(均为重量份，下同)、粘结剂40份、二氧化硅空心微球15份、纳米二氧化钛8份、三聚磷酸铝6份、硅藻土4份及表面活性剂5份。其中，溶剂由6份聚乙烯醇和64份去离子水构成；二氧化硅空心微球的平均粒径为1-3μm，纳米二氧化钛的平均粒径为50-80nm；粘接剂为环氧树脂，表面活性剂选自脂肪酸甲酯磺酸钠、脂肪醇醚磷酸酯或脂肪醇醚乙氧基硫酸钠中的一种。

该复合涂层的制备方法与实施例3完全相同，本实施例中不再赘述。

实施例5

本实施例的汽车半轴其结构与实施例1相同，需要重点强调的是：在汽车半轴表面还涂布有6微米(μm)厚的复合涂层，该复合涂层由如下重量份的各组分制成：溶剂80份(均为重量份，下同)、粘结剂50份、二氧化硅空心微球20份、纳米二氧化钛10份、三聚磷酸铝8份、硅藻土5份及表面活性剂6份。 其中，溶剂由8份聚乙烯醇和72份去离子水构成；二氧化硅空心微球的平均粒径为1-3μm，纳米二氧化钛的平均粒径为50-80nm；粘接剂为环氧树脂，表面活性剂选自脂肪酸甲酯磺酸钠、脂肪醇醚磷酸酯或脂肪醇醚乙氧基硫酸钠中的一种。

该复合涂层的制备方法与实施例3完全相同，本实施例中不再赘述。

对比例1

本对比例与实施例1的差别在于：法兰盘1远离花键轴3的一面(即上表面)是一个光滑的平面，法兰盘1与桥体的连接依靠螺丝通过螺栓连接孔4得以实现。

对比例2

本对比例与实施例4的主要差别在于：组分中未加入二氧化硅空心微球，具体如下：

在汽车半轴表面还涂布有8微米(μm)厚的复合涂层，该复合涂层由如下重量份的各组分制成：溶剂70份(均为重量份，下同)、粘结剂40份、纳米二氧化钛8份、三聚磷酸铝6份、硅藻土4份及表面活性剂5份。其中，溶剂由6份聚乙烯醇和64份去离子水构成；纳米二氧化钛的平均粒径为50-80nm；粘接剂为环氧树脂，表面活性剂选自脂肪酸甲酯磺酸钠、脂肪醇醚磷酸酯或脂肪醇醚乙氧基硫酸钠中的一种。

对比例3

本对比例与实施例4的主要差别在于：组分中未加入二氧化硅空心微球和三聚磷酸铝，具体如下：

在汽车半轴表面还涂布有8微米(μm)厚的复合涂层，该复合涂层由如下重量份的各组分制成：溶剂70份(均为重量份，下同)、粘结剂40份、纳米二 氧化钛8份、硅藻土4份及表面活性剂5份。其中，溶剂由6份聚乙烯醇和64份去离子水构成；纳米二氧化钛的平均粒径为50-80nm；粘接剂为环氧树脂，表面活性剂选自脂肪酸甲酯磺酸钠、脂肪醇醚磷酸酯或脂肪醇醚乙氧基硫酸钠中的一种。

性能检测

为了更好地阐述本发明，对实施例1-5及对比例1-3进行性能检测，主要检测汽车半轴在使用时的耐磨性能和降噪能力，结果见表1，检测方法如下：

(1)、噪音检测由仪器S0910-1来完成，噪音由低到高分为Z1，Z2，Z3，Z4四个级别；

(2)、耐磨性能检测：

将待检测的试样装在实验机上，在给定的条件下(干式、滑动摩擦、压力：200N、时间60min)进行试验，试验结束后将试样取下，采用称重法(精度为万分之一的分析天平)评估耐磨性能。

试样在磨损前后必须严格进行去油污，烘干后再进行称量否则因残余的没污会影响试验数据的准确性。

计算按下式进行：W＝W0－W1，磨损率＝W/W0。

式中：W—试样的磨损量；W0—试样在试验前的重量；W1—试样在试验后的重量。

序号	噪音等级	磨损率
实施例1	Z2	7.2％
实施例2	Z2	6.9％
实施例3	Z1	1.3％
实施例4	Z1	0.8％

实施例5	Z1	1.5％
对比例1	Z3	8.5％
对比例2	Z2	4.8％
对比例3	Z2	6.8％

表1实施例1-5及对比例1-3的性能检测结果

在噪音等级的检测中，轴承转动轻快，声音均匀无异常声，从表1可见，实施例1-5的噪音等级均在Z2以上，其中实施例3-5达到最优的Z1等级，相较于对比例1的汽车半轴而言，法兰盘1上表面的凹槽5和凸耳6对于汽车半轴的噪音有比较显著的影响，而涂层中的二氧化硅空心微球和三聚磷酸铝对于降噪能力的提升也是不容小觑的，这可能是因为空心微球的内部中空结构能够起到吸收噪音从而实现了降噪作用；而磨损率检测结果显示，法兰盘1上表面的凹槽5和凸耳6对于提高耐磨性能有一定的作用，但是复合涂层对于汽车半轴的耐磨性能是至关重要的，分析可见，通过各组分之间发挥协同作用，使得实施例3-实施例5的试样磨损率全部降至1.5％以下，因此，本发明的汽车半轴具有良好的耐磨性能和降噪能力，提高了产品使用的舒适度和稳定性。

在本发明的描述中，需要说明的是，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。 在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1. 一种耐磨降噪的汽车半轴，其特征在于，包括：用于连接桥体的法兰盘、与法兰盘一体加工成型的半轴杆以及形成于半轴杆端部的花键轴，所述法兰盘上形成有若干螺栓连接孔，并且法兰盘远离花键轴的一面在中间位置形成有凹槽，所述凹槽与法兰盘上表面之间对称设置有一对凸耳，所述花键轴的端部形成有中心孔。
2. 根据权利要求1所述的一种耐磨降噪的汽车半轴，其特征在于，所述凹槽相较于法兰盘上表面的深度为1-2mm，并且凹槽侧壁与底壁的相交处采用了圆角处理。
3. 根据权利要求1所述的一种耐磨降噪的汽车半轴，其特征在于，所述凸耳相较于法兰盘上表面的高度为1-2mm。
4. 根据权利要求1所述的一种耐磨降噪的汽车半轴，其特征在于，所述花键轴表面加工有花键齿。
5. 根据权利要求1所述的一种耐磨降噪的汽车半轴，其特征在于，所述凹槽内的粗糙度Ra为0.8-1.6，所述法兰盘上表面的粗糙度Ra为0.2-0.4。
6. 根据权利要求1-5任一项所述的一种耐磨降噪的汽车半轴，其特征在于，所述汽车半轴表面还涂布有5-8μm厚的复合涂层，所述复合涂层由如下重量份的各组分制成：溶剂50-80份、粘结剂30-50份、二氧化硅空心微球10-20份、纳米二氧化钛5-10份、三聚磷酸铝4-8份、硅藻土3-5份及表面活性剂2-6份。
7. 根据权利要求6所述的一种耐磨降噪的汽车半轴，其特征在于，所述溶剂包括3-8重量份的聚乙烯醇和42-77重量份的去离子水。
8. 根据权利要求6所述的一种耐磨降噪的汽车半轴，其特征在于，所述二氧化硅空心微球的平均粒径为1-3μm，所述纳米二氧化钛的平均粒径为50-80nm。
9. 根据权利要求6所述的一种耐磨降噪的汽车半轴，其特征在于，所述粘接剂为环氧树脂，表面活性剂选自脂肪酸甲酯磺酸钠、脂肪醇醚磷酸酯或脂肪醇醚乙氧基硫酸钠中的一种。
10. 根据权利要求6所述的一种耐磨降噪的汽车半轴，其特征在于，所述复合涂层的制备方法如下：

    S1、按重量份称取各原料，将纳米二氧化钛投入球磨机中球磨2-4h后，再与二氧化硅空心微球、三聚磷酸铝和硅藻土搅拌混合均匀，得到第一混合物；

    S2、将第一混合物分散于溶剂中，在搅拌状态下缓慢向其中加入粘接剂，调配成浆料，最后向浆料中滴加表面活性剂并搅拌均匀，得到复合涂料；

    S3、采用冷喷涂或等离子喷涂工艺将复合涂料涂覆于汽车半轴表面即制得复合涂层。

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