專利名稱：可伸縮式雙十字軸萬向節(jié)的轉(zhuǎn)向軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，特別是一種可伸縮式雙十字軸萬向節(jié)的轉(zhuǎn)向軸。
背景技術(shù)：
汽車轉(zhuǎn)向盤到轉(zhuǎn)向器之間的轉(zhuǎn)軸稱為轉(zhuǎn)向軸，目前許多車型的轉(zhuǎn)向軸都采用了十 字軸萬向節(jié)萬向傳動裝置，以補(bǔ)償由于部件在車上的安裝誤差和安裝基體，即駕駛室、車架 變形所造成的二者軸線實際上的不重合。極大多數(shù)的現(xiàn)代載貨汽車其駕駛室均可向前傾 翻，以便于汽車發(fā)動機(jī)的維修。由于萬向傳動裝置鉸接點與駕駛室向前傾翻的轉(zhuǎn)動中心不 重合，而轉(zhuǎn)向軸的總長度是固定不變的，無法滿足駕駛室向前傾翻時將被拉長的條件。在駕 駛室向前傾翻時，必須把轉(zhuǎn)向軸從中間分開，駕駛室回落后又必須把轉(zhuǎn)向軸分開部分連接 起來，給汽車的使用和維修帶來諸多不便，并存在安全隱患。與轉(zhuǎn)向盤相連的轉(zhuǎn)向軸上部的 軸線和與轉(zhuǎn)向器相連的轉(zhuǎn)向軸下部的軸線，因汽車整體布置的需要不可能都是重合的，單 個十字軸萬向節(jié)萬向傳動裝置，無法實現(xiàn)等角速傳動，造成同等轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，在不同轉(zhuǎn)向盤 位置，轉(zhuǎn)向器輸出轉(zhuǎn)角不相等的狀況，駕駛員來自轉(zhuǎn)向盤的路感不好。

實用新型內(nèi)容本實用新型提出一種可伸縮式雙十字軸萬向節(jié)的轉(zhuǎn)向軸，它能克服上述問題。本實用新型提供的這種可伸縮式雙十字軸萬向節(jié)的轉(zhuǎn)向軸，其特征是整個轉(zhuǎn)向軸 分為上、中、下三段，轉(zhuǎn)向軸上段裝于轉(zhuǎn)向管柱內(nèi)并可自由地在轉(zhuǎn)向管柱內(nèi)轉(zhuǎn)動；轉(zhuǎn)向軸上 段的上端與轉(zhuǎn)向盤用漸開線花鍵相連、下端與第一十字軸萬向節(jié)主動叉用漸開線花鍵相 連；第一十字軸萬向節(jié)從動叉與轉(zhuǎn)向軸中段焊接，轉(zhuǎn)向軸中段在外表面全長范圍內(nèi)均加工 為矩形外齒花鍵，插入加工成內(nèi)齒花鍵的轉(zhuǎn)向軸花鍵套內(nèi)并可自由地在轉(zhuǎn)向軸花鍵套內(nèi)軸 向滑動，實現(xiàn)可伸縮結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)向軸花鍵套與第二十字軸萬向節(jié)主動叉焊接，第二十字軸萬向 節(jié)從動叉與轉(zhuǎn)向器總成上的轉(zhuǎn)向軸下段用漸開線花鍵相連接，轉(zhuǎn)向器總成用螺栓、螺母連 接在車架上。所述的轉(zhuǎn)向管柱外圓柱面上焊有與駕駛室相關(guān)部件連接的上支架。所述的轉(zhuǎn)向管柱外圓柱面上還焊有用于安裝組合開關(guān)的組合開關(guān)支架。所述的可伸縮式雙十字軸萬向節(jié)的轉(zhuǎn)向軸，位于轉(zhuǎn)向軸中段上、下端的兩個十字 軸萬向節(jié)結(jié)構(gòu)，在第一萬向節(jié)主、從動叉兩軸間夾角α ！與第二萬向節(jié)主、從動叉兩軸間的 夾角α 2相等時，由轉(zhuǎn)向軸上段到下段為等角速傳動。本實用新型的整個轉(zhuǎn)向軸結(jié)構(gòu)緊湊，連接牢固，設(shè)計布置方便。只要在設(shè)計布置 時，保證第一萬向節(jié)主、從動叉兩軸間夾角α工與第二萬向節(jié)主、從動叉兩軸間的夾角％相 等；就可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)向軸上段和下段不在同一軸線條件下的等角速傳動，使駕駛員能有較好 的來自轉(zhuǎn)向盤的路感?？缮炜s式的結(jié)構(gòu)可以滿足駕駛室向前傾翻時，轉(zhuǎn)向軸被拉長的條件。 還可以在汽車碰撞時，吸收部分能量，降低駕駛員被轉(zhuǎn)向盤頂傷的可能性。
圖1是本實用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型中圖1的A-A剖視圖，即轉(zhuǎn)向軸上段與轉(zhuǎn)向管柱裝配關(guān)系示意 圖。圖3是本實用新型中圖1的B-B剖視圖，即轉(zhuǎn)向軸中段與轉(zhuǎn)向軸花鍵套裝配關(guān)系 示意圖。圖4是本實用新型中圖1的C-C剖視圖，即第二萬向節(jié)從動叉與轉(zhuǎn)向器總成上的 轉(zhuǎn)向軸下段連接結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是十字軸萬向節(jié)傳動的不等速特性原理示意圖。圖6是雙十字軸萬向傳動裝置等速傳動原理示意圖。圖中各標(biāo)號1-車架，2-轉(zhuǎn)向器總成，3-M12X30螺栓，4-Φ12墊圈，5-Φ12彈簧 墊圈，6-M12螺母，7-萬向節(jié)鎖緊螺栓，8- Φ 10彈簧墊圈，9-Μ10 X 1螺母，10-轉(zhuǎn)向盤，11-轉(zhuǎn) 向盤鎖緊螺母，12-轉(zhuǎn)向盤鎖緊螺母墊圈，13-轉(zhuǎn)向軸上段，14-組合開關(guān)支架，15-上支架， 16-轉(zhuǎn)向管柱，17-第一萬向節(jié)，18-轉(zhuǎn)向軸中段，19-轉(zhuǎn)向軸花鍵套，20-第二萬向節(jié)，21-卡 環(huán)，22滾動軸承，23油杯。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1所示，本實用新型提供的這種可伸縮式雙十字軸萬向節(jié)的轉(zhuǎn)向軸，整個轉(zhuǎn) 向軸分為上、中、下三段。轉(zhuǎn)向軸上段13裝于轉(zhuǎn)向管柱16內(nèi)，轉(zhuǎn)向軸上段13可以自由地在 轉(zhuǎn)向管柱16內(nèi)轉(zhuǎn)動；轉(zhuǎn)向管柱16外圓柱面上焊有上支架15用來與駕駛室相關(guān)部件連接， 轉(zhuǎn)向管柱16外圓柱面上還焊有組合開關(guān)支架14用于安裝組合開關(guān)。向軸上段13上端與 轉(zhuǎn)向盤10用漸開線花鍵相連，并用轉(zhuǎn)向盤鎖緊螺母11、轉(zhuǎn)向盤鎖緊螺母墊圈12鎖緊。轉(zhuǎn)向 軸上段13下端與第一萬向節(jié)17主動叉用漸開線花鍵相連接，并用萬向節(jié)鎖緊螺栓7、Φ 10 彈簧墊圈8，MlOXl螺母9鎖緊。第一萬向節(jié)17從動叉與轉(zhuǎn)向軸中段18采用電焊牢固連 接，轉(zhuǎn)向軸中段18在全長范圍內(nèi)均加工為矩形外齒花鍵，插入轉(zhuǎn)向軸花鍵套19內(nèi)，并可以 在轉(zhuǎn)向軸花鍵套19內(nèi)軸向滑動，實現(xiàn)可伸縮結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)向軸花鍵套19與第二萬向節(jié)20主動 叉用電焊牢固連接，第二萬向節(jié)20從動叉與轉(zhuǎn)向器總成2上的轉(zhuǎn)向軸下段用漸開線花鍵相 連接，并用萬向節(jié)鎖緊螺栓7、Φ 10彈簧墊圈8，MlOXl螺母9鎖緊。轉(zhuǎn)向器用Μ12Χ30螺 栓3，Φ 12墊圈4，Φ 12彈簧墊圈5，Μ12螺母6連接在車架上。整個轉(zhuǎn)向軸結(jié)構(gòu)緊湊，連接 牢固，設(shè)計布置方便。只要在設(shè)計布置時，保證第一萬向節(jié)主、從動叉兩軸間夾角h與第 二萬向節(jié)主、從動叉兩軸間的夾角α2相等；可以實現(xiàn)在轉(zhuǎn)向軸上段和下段不在同一軸線條 件下的等角速傳動，使駕駛員能有較好的來自轉(zhuǎn)向盤的路感?？缮炜s式的結(jié)構(gòu)可以滿足駕 駛室向前傾翻時，轉(zhuǎn)向軸被拉長的條件。還可以在汽車碰撞時，吸收部分能量，降低駕駛員 被轉(zhuǎn)向盤頂傷的可能性。如圖2所示，轉(zhuǎn)向管柱16上焊有組合開關(guān)支架14用于安裝組合開關(guān)。轉(zhuǎn)向軸上 段13裝在轉(zhuǎn)向管柱16內(nèi)，轉(zhuǎn)向管柱16兩端裝有滾動軸承22，并用卡環(huán)21軸向定位，轉(zhuǎn)向 軸上段13可以自由地在轉(zhuǎn)向管柱內(nèi)轉(zhuǎn)動，但不能軸向移動。如圖3所示，第一萬向節(jié)17從動叉與轉(zhuǎn)向軸中段18采用電焊牢固連接，轉(zhuǎn)向軸中段18在全長范圍內(nèi)均加工為矩形外齒花鍵，插入加工成內(nèi)齒花鍵的轉(zhuǎn)向軸花鍵套19內(nèi)，并 可以在轉(zhuǎn)向軸花鍵套19內(nèi)軸向滑動，實現(xiàn)可伸縮結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)向軸花鍵套19上裝有油杯23， 用來加注潤滑油脂，潤滑轉(zhuǎn)向軸中段18與轉(zhuǎn)向軸花鍵套19。轉(zhuǎn)向軸花鍵套19與第二萬向 節(jié)20主動叉用電焊牢固連接。如圖4所示，第二萬向節(jié)20從動叉與轉(zhuǎn)向器總成2上的轉(zhuǎn)向軸下段用漸開線花鍵 相連接，并用萬向節(jié)鎖緊螺栓7，Φ 10彈簧墊圈8，MlOXl螺母9鎖緊，連接牢固可靠。如圖5所示，十字軸式剛性萬向節(jié)，簡稱十字軸萬向節(jié)，具有結(jié)構(gòu)簡單，傳動效率 高的優(yōu)點，但在兩軸夾角α不為零的情況下，其兩軸的角速度是不相等的，不能傳遞等角 速轉(zhuǎn)動，下面就單個萬向節(jié)傳動過程中的兩個特殊位置進(jìn)行運(yùn)動分析，說明它傳動的不等 速性。(1)主動叉在垂直位置，且十字軸平面與主動軸垂直的情況，即圖5a所示的情況。 主動叉與十字軸連接點a的線速度Va在十字軸平面內(nèi)；從動叉與十字軸連接點b的線速度 Vb在與主動叉平行的平面內(nèi)，并且垂直于從動軸。點b的線速度Vb可分解為在十字軸平面 內(nèi)的速度ν' b和垂直于十字軸平面的速度ν" b。由速度直角三角形可以看出，在數(shù)值上 Vb > ν' b。因十字軸旋轉(zhuǎn)半徑相等，即oa = ob，當(dāng)萬向節(jié)傳動時，十字軸是繞ο點轉(zhuǎn)動的， 其上a、b兩點于十字軸平面內(nèi)的線速度在數(shù)值上應(yīng)相等，即ν' b = va。因此vb>va。由 此可知，當(dāng)主、從動叉轉(zhuǎn)到所述位置時，從動軸的轉(zhuǎn)速大于主動軸的轉(zhuǎn)速。(2)主動叉在水平位置，并且十字軸平面與從動軸垂直時的情況，即圖5b所示的 情況。此時主動叉與十字軸連接點a的線速度Va在平行于從動叉的平面內(nèi)，并且垂直于主 動軸。線速度Va可以分解為在十字軸平面內(nèi)的速度ν' a和垂直于十字軸平面的速度ν" a， 根據(jù)上述同樣的道理，在數(shù)值上va > ν' a，而ν' a = vb，因此va> vb，即當(dāng)主、從動叉轉(zhuǎn)到 所述位置時，從動軸轉(zhuǎn)速小于主動軸轉(zhuǎn)速。上述兩個特殊情況的分析，可以看出，十字軸萬向節(jié)在傳動過程中，主、從動軸的 轉(zhuǎn)速是不相等的。如圖5c所示，以主動叉轉(zhuǎn)角即主動軸轉(zhuǎn)角Φ工為橫坐標(biāo)，主動叉轉(zhuǎn)角即主動軸轉(zhuǎn) 角和從動叉轉(zhuǎn)角即從動軸轉(zhuǎn)角之差Φ「Φ2為縱坐標(biāo)，可以畫出小^小^逭Φ1變化曲線圖， 圖中畫出了 α = 10°，α = 20°，α = 30°的情況。從這張圖可以看出如果主動叉勻 速轉(zhuǎn)了 180°，那么從動叉就經(jīng)歷了 比主動叉轉(zhuǎn)得快到比主動叉轉(zhuǎn)得慢這樣一個過程。但 總起來講，當(dāng)主動叉轉(zhuǎn)過90°時，從動叉也轉(zhuǎn)過90° ；當(dāng)主動叉轉(zhuǎn)過180°時，從動叉也轉(zhuǎn) 過180°。因此如果主動軸以等角速轉(zhuǎn)動，而從動軸則是時快時慢，此即單個十字軸萬向節(jié) 在有夾角時傳動的不等速性。必須注意的是，所謂“傳動的不等速性”，是指從動叉即從動軸 在一周中角速度不均勻而言。而主、從動叉即主、從動軸的平均轉(zhuǎn)速是相等的，即主動軸轉(zhuǎn) 過一周從動軸也轉(zhuǎn)過一周。從這張圖還可以看出，萬向節(jié)兩軸夾角α越大，主動叉轉(zhuǎn)角小工 和從動叉轉(zhuǎn)角Φ2之差也越大。這說明，如果主動軸即主動叉是勻速轉(zhuǎn)動的，那么隨著萬向 節(jié)兩軸夾角的增大，從動叉即從動軸轉(zhuǎn)速的不均勻性越大。單個十字軸萬向節(jié)傳動的不等 速性，將使駕駛員來自轉(zhuǎn)向盤的路感不好。如圖6所示，既然十字軸萬向節(jié)可以將勻速轉(zhuǎn)動變?yōu)榉莿蛩俎D(zhuǎn)動，那么它就有可 能將某種非勻速轉(zhuǎn)動還原為勻速轉(zhuǎn)動。例如在轉(zhuǎn)向軸上段和轉(zhuǎn)向軸下段之間，采用如圖6 所示的兩個十字軸萬向節(jié)和一根傳動軸即轉(zhuǎn)向軸中段，就有可能實現(xiàn)這種傳動。即當(dāng)滿足第一萬向節(jié)主、從動叉兩軸間夾角α工與第二萬向節(jié)主、從動叉兩軸間夾角Ci2相等的條件 時，可以實現(xiàn)由轉(zhuǎn)向軸上段到轉(zhuǎn)向軸下段的等角速傳動，使駕駛員能有較好的來自轉(zhuǎn)向盤 的路感。
權(quán)利要求可伸縮式雙十字軸萬向節(jié)的轉(zhuǎn)向軸，其特征是整個轉(zhuǎn)向軸分為上、中、下三段，轉(zhuǎn)向軸上段裝于轉(zhuǎn)向管柱內(nèi)并可自由地在轉(zhuǎn)向管柱內(nèi)轉(zhuǎn)動；轉(zhuǎn)向軸上段的上端與轉(zhuǎn)向盤用漸開線花鍵相連、下端與第一十字軸萬向節(jié)主動叉用漸開線花鍵相連；第一十字軸萬向節(jié)從動叉與轉(zhuǎn)向軸中段焊接，轉(zhuǎn)向軸中段在外表面全長范圍內(nèi)均加工為矩形外齒花鍵，插入加工成內(nèi)齒花鍵的轉(zhuǎn)向軸花鍵套內(nèi)并可自由地在轉(zhuǎn)向軸花鍵套內(nèi)軸向滑動；轉(zhuǎn)向軸花鍵套與第二十字軸萬向節(jié)主動叉焊接，第二十字軸萬向節(jié)從動叉與轉(zhuǎn)向器總成上的轉(zhuǎn)向軸下段用漸開線花鍵相連接，轉(zhuǎn)向器總成用螺栓、螺母連接在車架上。
2.如權(quán)利要求1所述的可伸縮式雙十字軸萬向節(jié)的轉(zhuǎn)向軸，其特征是轉(zhuǎn)向管柱外圓 柱面上焊有與駕駛室相關(guān)部件連接的上支架。
3.如權(quán)利要求1所述的可伸縮式雙十字軸萬向節(jié)的轉(zhuǎn)向軸，其特征是轉(zhuǎn)向管柱外圓 柱面上焊有用于安裝組合開關(guān)的組合開關(guān)支架。
4.如權(quán)利要求1所述的可伸縮式雙十字軸萬向節(jié)的轉(zhuǎn)向軸，其特征是位于轉(zhuǎn)向軸中 段上、下端的兩個十字軸萬向節(jié)結(jié)構(gòu)，在第一萬向節(jié)主、從動叉兩軸間夾角α ！與第二萬向 節(jié)主、從動叉兩軸間的夾角α 2相等時，由轉(zhuǎn)向軸上段到下段為等角速傳動。
專利摘要一種可伸縮式雙十字軸萬向節(jié)的轉(zhuǎn)向軸，其特征是整個轉(zhuǎn)向軸分為上、中、下三段，轉(zhuǎn)向軸上段裝于轉(zhuǎn)向管柱內(nèi)并可自由地在轉(zhuǎn)向管柱內(nèi)轉(zhuǎn)動；轉(zhuǎn)向軸下端與第一十字軸萬向節(jié)主動叉相連；第一十字軸萬向節(jié)從動叉與轉(zhuǎn)向軸中段焊接，轉(zhuǎn)向軸中段插入轉(zhuǎn)向軸花鍵套內(nèi)并可自由地在轉(zhuǎn)向軸花鍵套內(nèi)軸向滑動；轉(zhuǎn)向軸花鍵套與第二十字軸萬向節(jié)主動叉焊接，第二十字軸萬向節(jié)從動叉與轉(zhuǎn)向器總成上的轉(zhuǎn)向軸下段連接，轉(zhuǎn)向器總成連接在車架上；雙十字軸萬向節(jié)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)在轉(zhuǎn)向軸上段和下段不在同一軸線條件的等角速傳動，使駕駛員能有較好的來自轉(zhuǎn)向盤的路感，轉(zhuǎn)向器及轉(zhuǎn)向盤的布置靈活方便。
文檔編號B62D7/18GK201626475SQ20102013319
公開日2010年11月10日 申請日期2010年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月17日
發(fā)明者劉剛, 李豫滇 申請人:云南力帆駿馬車輛有限公司