一种十八齿汽车转向中间轴的齿形结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种十八齿汽车转向中间轴的齿形结构,属汽车转向部件技术领域。


背景技术：

2.汽车转向中间轴是汽车转向系统的重要部件,中间轴包括花键轴和花键管以及花键轴和花键管上焊装的万向节。中间轴的作用是连接转向管柱的输出端和转向器的输入端，实现扭矩传递。同时，花键轴和花键管之间要求具有相互滑动的特点，以满足整车装备的误差和转向管柱调节角度的需求，以及在车体发生碰撞时花键轴和花键管之间可可相对发生滑动(溃缩)，以将碰撞力转化吸收，从而保护驾驶者避免受到伤害。由于中间轴是花键轴和花键管的套合结构,随着长时间的扭矩传递,花键轴的齿槽和花键管的齿之间不可避免的出现磨损,一旦出现磨损会直接导致转向性能的降低,同时伴随噪音产生。目前对应这一问题的解决方式是在10齿中间轴或12齿中间轴的花键轴和花键管之间加装滚珠(钢球),并在花键轴和花键管的齿、槽之间设置尼龙层（套）,以在不影响扭转刚度的前提下,减小摩擦力,进而减小两者之间的磨损。但是,这种结构的中间轴存有制造成本高的不足，且装配精度要求高,同时,由于花键轴和花键管的齿形原因致使受力不均匀，尼龙层无法满足70—90nm的大扭矩传递要求；并易将尼龙层压溃，致使使用寿命降低；因此,在现有中间轴基础上，尼龙层能满足70—90nm大扭矩传递、减小摩擦力和磨损的前提下,有必要对其进行改进。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于：提供一种扭转间隙小、刚度高，且滑动摩擦小，疲劳耐久特性好，花键轴和花键管之间受力均匀，尼龙层可满足70—90nm大扭矩传递的十八齿汽车转向中间轴的齿形结构。
4.本实用新型的技术方案是：
5.一种十八齿汽车转向中间轴的齿形结构，包括花键轴和花键管；花键轴和花键管的一端端头分别焊装有万向节；花键轴的另一端端头圆周上设置有外花键齿，花键管另一端端头的端头内壁圆周上设置有内花键槽，花键轴和花键管之间通过外花键齿和内花键槽的配合滑动连接；花键管端头设置有密封机构；其特征在于：所述的外花键齿呈分段式设置，各段的外花键齿之间设置有分割凹，外花键齿表面注塑涂覆有尼龙层，所述的外花键齿齿顶倒角半径为0.15 mm，外花键齿齿根倒角半径为0.45 mm。
6.所述的花键轴的外大径为22.2mm，外小径为20.1mm，花键管的内大径为22.8mm，内小径为20.7mm，花键管的齿槽角度为53.5
°
。
7.所述的花键管的内花键槽的槽底宽度为1.379mm，槽顶为1.153mm。
8.所述的花键轴的各段外花键齿的两端分别呈倒角60
°
设置。
9.所述的尼龙层为聚甲醛树脂或pa11；尼龙层的厚度为0.4mm。
10.本实用新型的有益效果在于:
11.该十八齿汽车转向中间轴的齿形结构具有扭转间隙小、刚度高，滑动摩擦小，疲劳耐久特性好的特点，通过53.5
°
的齿槽角度、以及0.15 mm的齿顶倒角半径和0.45 mm的外花键齿齿根倒角半径；使外花键齿与内花键槽之间的接触点相比传统的接触点下移，且由接触点扩散,由此使得传动应力（剪切力）更加分散，单齿受力更加均匀；尼龙层可满足70—90nm大扭矩传递；解决了现有由于齿形原因致使受力不均匀，尼龙层无法满足70—90nm的大扭矩传递要求；且易将尼龙层压溃，致使使用寿命降低的问题，同时，该齿形结构在传统10齿中间轴或12齿中间轴的基础上，减去了滚珠(钢球)设置，由此降低了生产成本和装配精度, 对企业发展具有积极的意义。
附图说明
12.图1为本实用新型的结构示意图，
13.图2为本实用新型的剖视结构示意图，
14.图3为图2中的a-a向截面示意图，
15.图4为本实用新型的花键轴的结构示意图，
16.图5为图4中的a-a向截面示意图，
17.图6为本实用新型的外花键齿接触点示意图。
18.图中：1、花键轴，2、花键管，3、万向节，4、外花键齿，5、内花键槽，6、密封机构，7、分割凹，8、尼龙层，9、接触点。
具体实施方式
19.该十八齿汽车转向中间轴的齿形结构包括花键轴1和花键管2；花键轴1和花键管2的一端端头分别焊装有万向节3。花键轴1的另一端端头圆周上设置有外花键齿4，花键管2另一端端头的端头内壁圆周上设置有内花键槽5，花键轴1和花键管2之间通过外花键齿4和内花键槽5的配合滑动连接；花键管2端头设置有密封机构6以形成密封，防止灰尘进入影响滑动性能。花键轴1的外花键齿4呈多段式设置，各段的外花键齿4之间设置有分割凹7，外花键齿4表面注塑涂覆有尼龙层8。尼龙层8为聚甲醛树脂或pa11材料；尼龙层8的厚度为0.4mm。分割凹7的作用是将外花键齿4分成多段，以保证尼龙层8附着的牢固性，避免尼龙层8与外花键齿4之间在外力作用下出现轴向位移。
20.花键轴1的外大径为22.2mm，外小径为20.1mm，外花键齿1的齿顶倒角半径为0.15 mm，外花键齿1的齿根倒角半径为0.45 mm。
21.花键管2的内大径为22.8mm，内小径为20.7mm，花键管2的齿槽角度为53.5
°
，花键管2的内花键槽5的槽底宽度为1.379mm，槽顶为1.153mm。
22.该齿形结构由于外花键齿1的齿顶倒角半径为0.15 mm，外花键齿1的齿根倒角半径为0.45 mm；花键管2的齿槽角度为53.5
°
；花键轴1和花键管2在扭矩传递过程中，外花键齿1与内花键槽5的的接触点9，相比现有中间轴的外花键齿1与内花键槽5之间的接触点9下移（齿顶倒角半径）下方，传动应力通过接触点9向外扩散，并经0.15 mm的齿顶倒角半径得以过度，由此使得单齿受力更加均匀；有效避免了现有尼龙层8应力集中导致的压溃情况，使得尼龙层8可满足70—90nm大扭矩传递要求；解决了现有由于齿形原因致使受力不均匀，
尼龙层8无法满足70—90nm的大扭矩传递要求；且易将尼龙层压溃，致使使用寿命降低的问题，同时，该齿形结构在传统10齿中间轴或12齿中间轴的基础上，减去了滚珠(钢球)设置，由此降低了生产成本和装配精度。
23.为了验证该的齿形结构的各项性能，申请人对涂覆有不同尼龙材料的花键轴1的单齿强度进行了有限元分析，其结果如下：
24.。


技术特征：
1.一种十八齿汽车转向中间轴的齿形结构，包括花键轴（1）和花键管（2）；花键轴（1）和花键管（2）的一端端头分别焊装有万向节（3）；花键轴（1）的另一端端头圆周上设置有外花键齿（4），花键管（2）另一端端头的端头内壁圆周上设置有内花键槽（5），花键轴（1）和花键管（2）之间通过外花键齿（4）和内花键槽（5）的配合滑动连接；花键管（2）端头设置有密封机构（6）；其特征在于：所述的外花键齿（4）呈分段式设置，各段的外花键齿（4）之间设置有分割凹（7），外花键齿（4）表面注塑涂覆有尼龙层（8），所述的外花键齿（4）齿顶倒角半径为0.15 mm，外花键齿（4）齿根倒角半径为0.45 mm。2.根据权利要求1所述的一种十八齿汽车转向中间轴的齿形结构，其特征在于：所述的花键轴（1）的外大径为22.2mm，外小径为20.1mm，花键管（2）的内大径为22.8mm，内小径为20.7mm，花键管（2）的齿槽角度为53.5
°
。3.根据权利要求1所述的一种十八齿汽车转向中间轴的齿形结构，其特征在于：所述的花键管（2）的内花键槽（5）的槽底宽度为1.379mm，槽顶为1.153mm。4.根据权利要求1所述的一种十八齿汽车转向中间轴的齿形结构，其特征在于：所述的花键轴（1）的各段外花键齿（4）的两端分别呈倒角60
°
设置。5.根据权利要求1所述的一种十八齿汽车转向中间轴的齿形结构，其特征在于：所述的尼龙层（8）为聚甲醛树脂或pa11；尼龙层（8）的厚度为0.4mm。

技术总结
本实用新型涉及一种十八齿汽车转向中间轴的齿形结构,属汽车转向部件技术领域。包括花键轴和花键管，花键轴一端设置有外花键齿，花键管一端设置有内花键槽，外花键齿呈分段式设置，各段的外花键齿之间设置有分割凹，外花键齿表面注塑涂覆有尼龙层，外花键齿齿顶倒角半径为0.15 mm，外花键齿齿根倒角半径为0.45 mm。该齿形结构通过53.5


技术研发人员：刘璋 张斐 杨龙 杜轩 姜殿鑫 艾涛
受保护的技术使用者：武汉捷隆汽车电动转向系统有限公司
技术研发日：2022.09.14
技术公布日：2022/11/22