一种能提高转向机中间轴预紧性能的节叉组件

摘要

一种能提高转向机中间轴预紧性能的节叉组件，转向轴通过预紧螺栓与节叉组件连接，节叉组件再与中间轴组件连接；节叉组件包括节叉和固叉，节叉通过螺栓与固叉连接，节叉组件将转向轴的扭矩及转速传递至中间轴组件。节叉包括节叉管柱、螺栓孔连接块、螺纹孔连接块和过渡件，节叉管柱的通孔端与转向轴配合，预紧螺栓从节叉的螺栓孔连接块旋入，再旋入螺纹孔连接块将节叉管柱与转向轴连接，节叉管柱的节叉端通过螺栓与中间轴组件连接，而在节叉端与螺栓孔连接块、螺纹孔连接块之间的节叉管柱上开设有过渡件，通过过渡件将节叉端与螺栓孔连接块、螺纹孔连接块连接。本发明预紧效率值提升，保持稳定状态，保证了节叉在疲劳工况下可以承受很大的载荷。

说明书

技术领域

本发明涉及汽车零部件领域，尤其涉及汽车转向系统的能提高转向机中间轴预紧性能的节叉组件。

背景技术

目前，在汽车转向系统的传动装置中广泛使用到了一种万向节节叉，这种节叉配合转向系统的中间轴与传动轴的连接，可以把来自转向管柱的扭矩及转速传递给转向机，从而达到使汽车转向的目的。

而中间轴往往通过预紧螺栓来实现中间轴节叉和管柱转向轴的连接。当螺栓松动时，会导致转向噪音，造成驾驶舒适度感观下降，此外，当螺栓松动严重的时候会使节叉脱落从而造成转向失灵，造成重大行车安全事故。

因此为了避免这种情况，往往通过使用较大强度的螺栓(例如M10)并施加较大预紧扭矩(50Nm以上)来预紧节叉。但这种方式也带来另外一个问题：大的预紧扭矩容易导致节叉屈服，使得节叉发生塑性变形，塑性变形在疲劳工况下极有可能会使得花键接口之间出现间隙，从而再次引起螺栓松动，危害行车安全。

经过对这种情况的分析，发现现有技术下的节叉结构，其螺纹孔区域厚度通常为17mm，而螺栓孔区域厚度通常为12mm，使用有限元分析法对节叉进行50Nm螺栓预紧+疲劳工况的分析，结果表明螺栓孔区域的表面拉应力上升明显，导致发生大面积屈服，而且在预紧后的疲劳工况下，预紧效率值也在不断下降。

综上所述，现需要一种新型的节叉结构，能满足连接传动要求的同时，也能满足预紧性能，同时提高了产品的载荷强度及零件配合性能，并为节叉的开发和评估提供了重要的参数及相关标准。

发明内容

为了克服现有技术下节叉及预紧螺栓安装的不足之处，本发明根据《机械原理设计手册》中对螺纹强度的解释，经过分析得出1/3的螺栓力集中在第一圈的螺纹处，因此本发明在保持包络圆直径和不增加毛坯成本的基础上，减少螺纹孔区域厚度，调整了螺纹孔区域和螺栓孔区域，并设计了过度区域，最终获得了一种能提高转向机中间轴预紧性能的节叉组件，该节叉能用于管柱助力转向系统，在其工作负载较高的情况下，也能具有较高的刚度以迅速响应转向扭矩及转速的能力，同时保证了节叉在疲劳工况下可以承受很大的载荷。

本发明的一种能提高转向机中间轴预紧性能的节叉组件，其具体结构如下所述：

一种能提高转向机中间轴预紧性能的节叉组件，包括转向轴与中间轴组件，其特征在于：

所述的转向轴通过预紧螺栓与一节叉组件连接，该节叉组件再与中间轴组件连接；

所述的节叉组件包括节叉和固叉，节叉通过螺栓与固叉连接，节叉组件将转向轴的扭矩及转速传递至中间轴组件。

根据本发明的一种能提高转向机中间轴预紧性能的节叉组件，其特征在于，所述的节叉包括节叉管柱、螺栓孔连接块、螺纹孔连接块和过渡件，其中，节叉管柱一端的通孔端与转向轴配合，即，转向轴插入节叉管柱的通孔端，预紧螺栓从节叉的螺栓孔连接块旋入，再旋入螺纹孔连接块将节叉管柱与转向轴连接，节叉管柱另一端为节叉端，该端通过螺栓与中间轴组件连接，而在节叉端与螺栓孔连接块、螺纹孔连接块之间的节叉管柱上开设有过渡件，通过该过渡件将节叉端与螺栓孔连接块、螺纹孔连接块连接。

根据本发明的一种能提高转向机中间轴预紧性能的节叉组件，其特征在于，所述的螺栓孔连接块和螺纹孔连接块的厚度相等，均为13mm。

应注意，13mm为标准通用尺寸，可根据具体型号的转向系统进行调整变更。

根据本发明的一种能提高转向机中间轴预紧性能的节叉组件，其特征在于，所述的过渡件其具体为设置在节叉管柱上的带有弧形斜面的过渡块，该过渡块共有两处，分别设置在螺栓孔连接块和螺纹孔连接块处，其中，过渡块的一端与螺栓孔连接块、螺纹孔连接块连接，而过度块的另一端则与节叉端的底部连接。

此处设计目的在于，在保持包络圆直径和不增加毛坯成本的基础上，减少螺纹孔区域厚度，将螺栓孔连接块和螺纹孔连接块厚度都调整为13mm，并配合过渡件在相同工况下的CAE结果表明，在相同区域的拉应力明显降低，同时其疲劳工况下的预紧效率值有明显提升，保持稳定状态。

使用本发明的一种能提高转向机中间轴预紧性能的节叉组件获得了如下有益效果：

1.本发明的一种能提高转向机中间轴预紧性能的节叉组件，在保持包络圆直径和不增加毛坯成本的基础上，减少螺纹孔区域厚度，调整了螺纹孔区域和螺栓孔区域，并设计了过度区域，该节叉能用于管柱助力转向系统，在其工作负载较高的情况下，也能具有较高的刚度以迅速响应转向扭矩及转速的能力；

2.本发明的一种能提高转向机中间轴预紧性能的节叉组件，在相同区域的拉应力明显降低，同时其疲劳工况下的预紧效率值有明显提升，保持稳定状态，保证了节叉在疲劳工况下可以承受很大的载荷。

附图说明

图1为本发明的一种能提高转向机中间轴预紧性能的节叉组件的节叉的结构示意图；

图2为本发明的一种能提高转向机中间轴预紧性能的节叉组件的整体结构示意图；

图3为本发明的一种能提高转向机中间轴预紧性能的节叉组件与现有技术下节叉的数据对比图。

图中：1-转向轴，2-中间轴组件，3-预紧螺栓，4-节叉组件，5-节叉，6-固叉，5a-节叉管柱，5b-螺栓孔连接块，5c-螺纹孔连接块，5d-过渡件，5a1-通孔端，5a2-节叉端，5d1-弧形斜面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的一种能提高转向机中间轴预紧性能的节叉组件做进一步的描述。

实施例

如图1和图2所示，一种能提高转向机中间轴预紧性能的节叉组件，包括转向轴1与中间轴组件2，该转向轴通过预紧螺栓3与一节叉组件4连接，该节叉组件再与中间轴组件连接；

节叉组件4包括节叉5和固叉6，节叉通过螺栓与固叉连接，节叉组件将转向轴的扭矩及转速传递至中间轴组件。

节叉5包括节叉管柱5a、螺栓孔连接块5b、螺纹孔连接块5c和过渡件5d，其中，节叉管柱一端的通孔端5a1与转向轴1配合，即，转向轴插入节叉管柱的通孔端，预紧螺栓3从节叉的螺栓孔连接块旋入，再旋入螺纹孔连接块将节叉管柱与转向轴连接，节叉管柱另一端为节叉端5a2，该端通过螺栓与中间轴组件2连接，而在节叉端与螺栓孔连接块、螺纹孔连接块之间的节叉管柱上开设有过渡件，通过该过渡件将节叉端与螺栓孔连接块、螺纹孔连接块连接。

螺栓孔连接块5b和螺纹孔连接块5c的厚度相等，均为13mm。

过渡件5d其具体为设置在节叉管柱5a上的带有弧形斜面5d1的过渡块，该过渡块共有两处，分别设置在螺栓孔连接块和螺纹孔连接块处，其中，过渡块的一端与螺栓孔连接块、螺纹孔连接块连接，而过度块的另一端则与节叉端5a2的底部连接。

如图3所示，在保持包络圆直径和不增加毛坯成本的基础上，减少螺纹孔区域厚度，将螺栓孔连接块和螺纹孔连接块厚度都调整为13mm，并配合过渡件在相同工况下的CAE结果表明，本申请的数据线相比较现有技术的数据线在相同区域的拉应力明显降低，同时其疲劳工况下的预紧效率值有明显提升，保持稳定状态。

本发明的一种能提高转向机中间轴预紧性能的节叉组件，在保持包络圆直径和不增加毛坯成本的基础上，减少螺纹孔区域厚度，调整了螺纹孔区域和螺栓孔区域，并设计了过度区域，该节叉能用于管柱助力转向系统，在其工作负载较高的情况下，也能具有较高的刚度以迅速响应转向扭矩及转速的能力。本发明的一种能提高转向机中间轴预紧性能的节叉组件，在相同区域的拉应力明显降低，同时其疲劳工况下的预紧效率值有明显提升，保持稳定状态，保证了节叉在疲劳工况下可以承受很大的载荷。

本发明适用于各种转向系统的提高转向机中间轴预紧性能的节叉组件领域。