[發明專利]一種碳纖維復合材料傳動軸軸管接頭結構

在審

• 申請號: 201910489110.1
• 申請日: 2019-06-06
• 公開（公告）號: CN110131323A
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 王登峰;李慎華;許可
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: F16D3/26
• 分類號: F16D3/26;F16C3/02
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 許小東

本發明公開了一種碳纖維復合材料傳動軸軸管接頭結構，包括：空心軸管，其兩端沿圓周均勻設置多個第一矩形齒；兩個軸管接頭，其分別匹配固定在所述空心軸管兩端，所述軸管接頭的厚度小于所述空心軸管的厚度，并且所述軸管接頭的內壁與所述空心軸管內壁平滑連接；萬向節，其一端為管狀，并且沿圓周設置有多個第二矩形齒，所述萬向節匹配套設在所述軸管接頭外壁，并且所述第二矩形齒和所述第一矩形齒嚙合。在套設及嚙合界面使用結構膠進行膠粘形成套設?嚙合式復合連接。本發明提供了一種碳纖維復合材料傳動軸軸管接頭結構，通過將異種材料可靠連接，保證傳動軸在傳遞大扭矩工況下也具備良好的抗彎承扭承載性能。

技術領域

本發明涉及汽車管軸和接頭領域，尤其涉及一種碳纖維復合材料傳動軸軸管接頭結構。

背景技術

傳動軸是發動機前置后驅車輛動力傳動系統中必不可少的零部件，在動力傳遞過程中傳動軸要承受要求的扭轉載荷，因傳動軸自重和振動動載荷作用，它還要承受一定的彎曲載荷。因此，傳動軸的剛度、強度及疲勞壽命對整車的使用性能有重要影響。世界鋁協研究數據表明，整車質量降低10％，燃油效率可提高6％-8％，傳動軸是汽車上的旋轉部件，其結構輕量化實現的節能減排效果比汽車上的移動件減重帶來的效果更加顯著。因此，對傳動軸進行輕量化設計具有重要的工程應用價值。

目前汽車傳動軸是用一定直徑和壁厚的鋼管與兩端等直徑的萬向節叉焊接而成，因鋼的密度大，導致傳動軸質量大，油耗和排放增加，同時還會增大汽車傳動系統的沖擊載荷，降低汽車傳動系統零部件的使用壽命。因此，采用高強輕質CFRP設計開發出新型傳動軸，對于實現汽車節能減排具有重要意義。然而傳動軸兩端的萬向節叉以及用以少量改變傳動軸長度的滑動花鍵，難以用CFRP制造，需要保留原來的金屬材質不變，只有傳動軸的中間軸段可用CFRP軸管替代，用以減輕整個傳動軸的質量，同時要使CFRP軸管與兩端的萬向節叉的異種材料連接工作可靠，使CFRP傳動軸與原鋼制傳動軸具有相同的強度、剛度和疲勞壽命。

中國專利號CN205226113U的文獻中公開了“一種碳纖維傳動軸總成”，涉及的碳纖維軸管的兩端分別安裝有花鍵叉，該花鍵叉插入涂有膠水層的碳纖維軸管內，所述的花鍵叉與碳纖維軸管間的連接方式為膠粘+過盈配合連接方式，這種連接方式會因碳纖維復合材料與花鍵叉材料的熱膨脹系數不同，在冬夏季當傳動軸總成的使用溫度發生較大變化時，因兩者熱脹冷縮變形量不同導致接頭松動，當傳遞扭轉載荷較大時，會造成碳纖維復合材料軸管與軸頭發生相對滑動甚至完全脫落。

中國專利號CN105333021A的文獻中公開了“一種用于碳纖維復合材料傳動軸與金屬法蘭的Z-pin聯接方法”，涉及碳纖維復合材料傳動軸與金屬法蘭聯接處增加了過渡零件Z-pin套筒，碳纖維復合材料傳動軸與Z-pin套筒通過纖維纏繞的方式形成一體，并且一起固化。在碳纖維復合材料傳動軸工作過程中，傳動軸將載荷傳遞到Z-pin套筒，Z-pin套筒通過銷釘將載荷傳遞到金屬法蘭，這種連接方式可以實現碳纖維傳動軸與金屬法蘭的可靠聯接，但其結構復雜、制造工序較多、工藝繁瑣、成本高。

發明內容

本發明為解決目前的技術不足之處，提供了一種碳纖維復合材料傳動軸軸管接頭結構，通過將異種材料可靠連接，保證傳動軸在傳遞大扭矩工況下也具備良好的抗彎承扭性能。

本發明提供的技術方案為：一種碳纖維復合材料傳動軸軸管接頭結構，包括：

空心軸管，其兩端沿圓周均勻設置多個第一矩形齒；

兩個軸管接頭，其分別匹配固定在所述空心軸管兩端，所述軸管接頭的管壁厚度小于所述空心軸管的管壁厚度，并且所述軸管接頭的內壁與所述空心軸管內壁平滑連接；

萬向節，其一端為管狀，并且沿圓周均勻設置有多個第二矩形齒，所述萬向節套設在所述軸管接頭外壁，并且所述第二矩形齒和所述第一矩形齒嚙合。

優選的是，