一种车辆用两段式传动轴的制作方法

本实用新型属于汽车工业技术领域，具体涉及一种车辆用两段式传动轴。

背景技术：

面对资源短缺和环境污染的严峻挑战，推进汽车轻量化以降低油耗，一直是汽车工业发展的主题。复合材料因具有加工能耗低、轻质高强、可设计性强、耐锈蚀、成型工艺性好等优点，成为汽车工业以塑代钢的理想材料。随着环保和轻量化、节能等呼声越来越高，以玻璃纤维毡增强热塑性复合材料、长纤维增强热塑性复合材料为代表的复合材料得到了迅猛发展，主要用于汽车结构部件的制造。

碳纤维传动轴具有强度高、重量轻、防水耐腐、热胀系数小、吸收震动和共振、油耗低等优点,已经在国外中高端车型中获得大量应用，与其他纤维增强复合材料相比较更具有成为汽车轻量化材料的前途。受益于庞大的内需市场，碳纤维增强材料汽车零部件这一细分市场必将有巨大的增长空间。

同时，由于复合材料传动轴的承载较为复杂，采用某种单一连接方式通常难以保障传动轴长期稳定传递载荷的要求，例如风力发电用复合材料传动轴采用胶结方式与金属传动机构相连，长期使用后经常发生胶层破坏、脱落的现象。另外纤维缠绕复合材料材质较脆且各向异性，采取机械连接容易导致连接部位的应力集中，降低连接效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的是利用碳纤维复合材料轴管提供一种车辆用两段式传动轴，替代四驱车上的两段式金属传动轴，除达到一般承载要求外，还要满足减重和抗疲劳性的碳纤维复合材料传动轴，同时解决复合材料轴管与金属件之间的连接问题。

为此，本实用新型提供了一种车辆用两段式传动轴，包括球笼、轴管、与轴管连接的法兰叉，所述轴管为两段，设于球笼的两端，所述球笼与轴管焊接；

所述轴管为碳纤维复合材料，该碳纤维复合材料为碳纤维/环氧树脂。

所述法兰叉通过过盈连接插接在轴管内，该法兰叉与轴管的连接面上设有齿纹，轴管与法兰叉的接触面上设有粘结层。

所述球笼与轴管焊接采用CO₂保护焊、摩擦焊、氩弧焊三种焊接方法结合。

所述法兰叉为铝制件。

所述轴管与法兰叉的连接部位管壁增厚1-2mm。

所述轴管与法兰叉过盈连接部位的过盈量不超过0.5mm。

所述粘结层为环氧树脂。

所述碳纤维/环氧树脂中碳纤维为T300、T700或T800中的一种。

所述环氧树脂为E-44(6101) 环氧树脂。

本实用新型提供的这种车辆用两段式传动轴，用碳纤维复合材料圆柱形管体结构替代铸钢棒材制造传动轴，相对于铸钢传动轴，复合材料传动轴减重达20%以上，同时满足强度和刚度要求；法兰叉和轴管通过过盈连接、胶结和齿纹连接三种方式结合进行连接，胶结结构具有一定的韧性和变形补偿能力，不仅降低了连接部位应力集中的现象，同时胶结与过盈连接并用的方式增强了连接部位的强度和抗变形能力，实现轴系扭转、拉、压载荷的平稳传递，可以广泛应用于新能源汽车的传动轴设计领域。

下面将结合附图做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型传动轴总成的结构示意图；

图2是轴管与法兰叉的连接示意图。

图中：1、球笼；2、轴管；3、法兰叉；4、十字轴；5、底座。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供了一种如图1所示的车辆用两段式传动轴，包括球笼1、轴管2、与轴管2连接的法兰叉3，所述轴管2为两段，设于球笼1的两端，所述球笼1与轴管2焊接；

所述轴管2为碳纤维复合材料，该碳纤维复合材料为碳纤维/环氧树脂。

本实用新型提供的这种车辆用碳纤维复合材料传动轴，用碳纤维复合材料圆柱形管体结构替代铸钢棒材制造传动轴，相对于铸钢传动轴，复合材料传动轴减重达20%以上，同时满足强度和刚度要求。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了如图2所示的法兰叉3与轴管2连接的传动轴，法兰叉3通过过盈连接插接在轴管2内，该法兰叉3与轴管2的连接面上设有齿纹，轴管2与法兰叉3的接触面上设有粘结层。

如图1、2所示，本实施例传动轴中间设有球笼1，两边设有轴管2、法兰叉3、底座5，其中，底座5与法兰叉3用十字轴4连接，法兰叉3与碳纤维轴管2用胶结、过盈连接和齿纹连接的方法连接，碳纤维轴管2与球笼1用焊接的方法连接，焊接部分采用CO₂保护焊、摩擦焊、氩弧焊三种焊接方法结合的方式。

为了避免破坏轴管2及影响传动轴的整体性能，法兰叉3与轴管2过盈连接的过盈量不超过0.5mm。同时，为避免连接区域破坏，轴管2与两端法兰叉3连接部位通过缠绕碳纤维复合材料增厚1-2mm。

本实施例中，法兰叉3为铝制件，减轻传动轴的重量；复合材料为碳纤维/环氧树脂为已知材料名称，为碳纤维浸上树脂得来，是现有技术，其中碳纤维为T300、T700或T800中的一种，环氧树脂为E-44(6101) 环氧树脂；粘结层为E-44(6101) 环氧树脂，均匀涂敷在连接面，控制粘结剂的厚度为1-2mm和均匀性。

本实施例中，法兰叉3和轴管2采用过盈连接、胶结和齿纹连接三种方式结合进行连接，在保证轴管2连接区域的连接强度的同时，减少了轴管2与法兰叉3连接部位的应力集中，传动轴传递扭矩提高1.5倍以上，产品使用寿命提高3年以上。

传动轴总成试验结果：扭转强度可以达到2200N·m，弯曲主频率为305.71Hz，扭转疲劳300 N·m时疲劳寿命值大于30万次。

传动轴总成老化分析：当碳纤维复合材料轴管2使用20年时，强度保留率仍可以达到80%，此时的扭转强度值仍然高达1760N·m；当使用30年时仍可以达到70%，此时的扭转强度值仍然高达1520N·m。这说明碳纤维复合材料轴管2使用20年乃至30年是可行的。

综上所述，本实用新型提供的这种车辆用碳纤维复合材料传动轴，用碳纤维复合材料圆柱形管体结构替代铸钢棒材制造传动轴，相对于铸钢传动轴，复合材料传动轴减重达20%以上，同时满足强度和刚度要求；法兰叉3和轴管2通过过盈连接、胶结和齿纹连接三种方式结合进行连接，胶结结构具有一定的韧性和变形补偿能力，不仅降低了连接部位应力集中的现象，同时胶结与过盈连接并用的方式增强了连接部位的强度和抗变形能力，实现轴系扭转、拉、压载荷的平稳传递，可以广泛应用于新能源汽车的传动轴设计领域。

本实施例没有具体描述的部分都属于本技术领域的公知常识和公知技术，此处不再一一详细说明。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。