一种高扭矩钢球式中间轴制造技术

本实用新型专利技术涉及汽车转向系统技术领域，具体地说是一种高扭矩钢球式中间轴，包括滑动副、节叉、十字轴、摆动节叉，滑动副的两端分别安装有一个节叉，节叉与十字轴的左右两端连接，十字轴的上下两端与摆动节叉连接，滑动副包括滑动管、滑动轴、保持架、钢球、防脱帽，滑动轴设置在滑动管内，保持架固定在滑动轴上，钢球放置在保持架表面的三排球槽内，钢球与滑动管的内表面滚动连接，滑动管的端部设有防脱帽，滑动轴的端部穿过防脱帽。本实用新型专利技术同现有技术相比，设计了滚针轴承以及十字轴的配合结构，摆动节叉的优化结构，同时配合三排式钢球结构，不仅简化了装配、降低了加工成本，更保证了产品的扭矩应用范围和稳定性。证了产品的扭矩应用范围和稳定性。证了产品的扭矩应用范围和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种高扭矩钢球式中间轴


[0001]本技术涉及汽车转向系统
，具体地说是一种高扭矩钢球式中间轴。

技术介绍

[0002]转向中间轴是汽车转向系统中的一个重要零部件，用于连接转向管柱与转向机，传递来自转向管柱的扭矩与转速给转向机。转向中间轴作为转向系统总装装配的最后一步零件，同时具有易伸缩功能。
[0003]随着汽车产业的不断发展，整个车辆对于电动助力转向系统的要求也在逐步提升，同时对于该系统可提供的输出扭矩也在持续增加，这就对传递扭矩的中间连接部件中间轴，其可承受的扭矩有了更高的要求。
[0004]根据目前对市面上现有产品的调研分析，结果显示花键式加涂覆或注塑涂层是结构很难达到高扭矩的要求。钢球式的中间轴结构在高扭矩的应用上具有明显优势。目前市场上的钢球式结构有很多差异，但有些结构加工成本过高，有些结构过于复杂，增加了装配的复杂性。
[0005]因此，需要设计一种高扭矩钢球式中间轴，在保证扭矩应用范围的同时，简化装配，降低加工成本。

技术实现思路

[0006]本技术的目的是克服现有技术的不足，提供了一种高扭矩钢球式中间轴，在保证扭矩应用范围的同时，简化装配，降低加工成本。
[0007]为了达到上述目的，本技术是一种高扭矩钢球式中间轴，包括滑动副、节叉、十字轴、摆动节叉，滑动副的两端分别安装有一个节叉，节叉与十字轴的左右两端连接，十字轴的上下两端与摆动节叉连接，滑动副包括滑动管、滑动轴、保持架、钢球、防脱帽，滑动轴设置在滑动管内，保持架固定在滑动轴上，钢球放置在保持架表面的三排球槽内，钢球与滑动管的内表面滚动连接，滑动管的端部设有防脱帽，滑动轴的端部穿过防脱帽。
[0008]所述的节叉与十字轴之间，所述的十字轴与摆动节叉之间采用滚针轴承连接。
[0009]所述的滚针轴承的内包络为9.995~10.005mm，所述的十字轴的外径为10.020~10.030mm。
[0010]所述的滑动轴上设有储油槽。
[0011]所述的滑动管与防脱帽之间设有密封圈，所述的滑动管的另一端部设有密封塞。
[0012]所述的摆动节叉的节叉耳孔内径为16.014 H7(0 +0.018)，外包络为φ32mm，节叉臂厚度为42mm，耳孔处壁厚为8.5mm。
[0013]本技术同现有技术相比，设计了滚针轴承以及十字轴的配合结构，摆动节叉的优化结构，同时配合三排式钢球结构，不仅简化了装配、降低了加工成本，更保证了产品的扭矩应用范围和稳定性。
附图说明
[0014]图1 为本技术的轴测图。
[0015]图2为本技术的剖视图。
[0016]图3为本技术的爆炸图。
[0017]图4为本技术滑动轴的轴测图。
[0018]图5为本技术滑动副的剖视图。
[0019]图6为本技术球槽位置的详细视图一。
[0020]图7为本技术球槽位置的详细视图二。
[0021]图8为本技术球槽位置的详细视图三。
[0022]图9为本技术球槽位置的详细视图四。
[0023]图10为本技术摆动节叉的轴测图。
[0024]图11为本技术十字轴与滚针轴承的配合示意图。
具体实施方式
[0025]现结合附图对本技术做进一步描述。
[0026]参见图1~图3，本技术是一种高扭矩钢球式中间轴，包括滑动副、节叉、十字轴、摆动节叉，滑动副的两端分别安装有一个节叉1，节叉1与十字轴2的左右两端连接，十字轴2的上下两端与摆动节叉3连接。
[0027]参见图5，滑动副包括滑动管5、滑动轴6、保持架7、钢球8、防脱帽9，滑动轴6设置在滑动管5内，保持架7固定在滑动轴6上，钢球8放置在保持架7表面的三排球槽内，每排球槽上共有十个钢球8。钢球8与滑动管5的内表面滚动连接。三排式钢球结构具有更好的稳定性，而且整个行程均为滚动摩擦，滑动力性能也更好。滑动管5的端部设有防脱帽9，滑动轴6的端部穿过防脱帽9。
[0028]参见图6~9，滑动副部分设计的相关具体原理如下：首先根据平台开发目标的扭矩T，换算得到球槽接触位置的轴向载荷Q，Q=cosαT/r。根据已选定的钢球直径X和球槽位置的各段半径X1，X2，X3，X4，来校核球槽位置接触变形量以及最大接触应力。ρ=1/X；ρ1=ρ3=1/X1=1/X3；ρ4=ρ6=1/X4=1/X6；由于直线滚动轴承外圈半径可视作∞，故ρe=0，钢球与球槽位置的接触，在施加扭矩后接触形式为椭圆形，该椭圆的长短半轴长度分别为a和b，计算公式为b
‑
a=1/2|(ρ1+ρ2)|；b+a=1/2|(ρ1+ρ2)|；F(ρ)=b
‑
a/b+a。
[0029]由数值计算程序MATLAB编程计算得：a*，b*，δ
*
；∑ρ=2(a+b)；1/E
´
=2((1
‑
ν2)/E)。
[0030]由此可得最大接触应力：P0=3Q/2πab。
[0031]由Hamrock和Dowson的拟合公式计算可得：k=1.0339(X/X1)
0.6360
；e=(1
‑
1/k2)
1/2
；K(e)=1.5277+0.6023ln(X/X1)
0.6360
；E(e)=1.0003+0.5968(X/X1)。
[0032]由公式：A=a
*
(3Q/2∑ρE
´
)
1/3 ；B= b
*
(3Q/2∑ρE
´
)
1/3
；δ=δ
*
(3Q/2∑ρE
´
)
2/3
∑ρ/2。
[0033]以上是接触应力和变形量的理论计算方式，同时经过内部CAE校核计算，结果显示与理论计算结果基本吻合，本技术可实现更高的刚度要求以及更大的扭矩范围。因此，根据以上理论计算与CAE分析结果，确定了球槽位置。
[0034]本技术在选择钢球尺寸时，使用比名义值小的钢球标准测量块，通过测量设备测量滑动副位置的间隙，通过间隙数值和制定的选配选择，再选择合适的钢球，节省了零
件装配时测量的成本和复杂性。
[0035]参见图11，节叉1与十字轴2之间，十字轴2与摆动节叉3之间采用滚针轴承4连接，滚针轴承4的内包络为9.995~10.005mm，十字轴2的外径为10.020~10.030mm，滚针轴承4与十字轴2的匹配，提高了总成产品的扭矩应用范围。
[0036]由于轴管零件加工精度较高，为了避免零件污染影响配合，同时对总成零件设计了密封件，滑动管5与防脱帽9之间设有密封圈10，滑动管5的另一端部设有密封塞11。
[0037]参见图4，由于整车运行过程中，本技术不仅要承受径向的高负载扭矩，同时还会有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高扭矩钢球式中间轴，包括滑动副、节叉、十字轴、摆动节叉，其特征在于：滑动副的两端分别安装有一个节叉（1），节叉（1）与十字轴（2）的左右两端连接，十字轴（2）的上下两端与摆动节叉（3）连接，滑动副包括滑动管（5）、滑动轴（6）、保持架（7）、钢球（8）、防脱帽（9），滑动轴（6）设置在滑动管（5）内，保持架（7）固定在滑动轴（6）上，钢球（8）放置在保持架（7）表面的三排球槽内，钢球（8）与滑动管（5）的内表面滚动连接，滑动管（5）的端部设有防脱帽（9），滑动轴（6）的端部穿过防脱帽（9）。2.根据权利要求1所述的一种高扭矩钢球式中间轴，其特征在于：所述的节叉（1）与十字轴（2）之间，所述的十字轴（2）与摆动节叉（3）之间采用滚针轴承（4）...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯兴辉，姜卓，董行，张方胜，刘文凯，梁旭，郗宁，徐建国，唐少波，黄智勇，
申请(专利权)人：博世华域转向系统有限公司，
类型：新型
国别省市：