专利名称：滚动扭力轴的制作方法
技术领域：
汽车发动机，通过花键轴等将扭力传给车轮。花键轴在传递扭力的同时，也做轴向滑动，致使花键磨损，不仅损耗增大，而且噪声太吵人，甚至花键从花键槽中掉出，造成事故。花键槽的制造和测量都较难，花键槽越深(即花键轴越长)越困难、精度也越差。本专利产品不仅能传递扭矩，同时，还使轴向运动的摩擦为滚动摩擦(花键轴的轴向运动是滑动摩擦)。制造和测量的精度比花键轴高得多，扭矩传动效率比花键轴高，轴向损耗比花键轴小，磨损和噪音比花键轴小，因此，“滚动扭力轴”的寿命高于花键轴。
背景技术：
目前，花键轴的市场很大，仅仅汽车行业，每年需要近亿根。因此，“滚动扭力轴”的市场也很大。制造“滚动扭力轴”的设备有普通车床、拉(削)床、制造滚珠的专用机床、电焊机等。其中滚珠还可外包加工，省去购买制造滚珠的设备投资。可见，研制费用低，进入门槛不高。从技术难度上看，只需中等技术工人和中等工程技术人员，将通用机械组装成生产线，就可大批量的进行生产。专利新产品的设计和研制，需要较高水平的技术人员。
发明内容
既能传递扭矩，又能沿轴向进行滚动直线运动的“滚动扭力轴”，由轴套和轴芯两部分组成，如图I所示。芯管2用特厚壁无缝钢管制造，外表面有n条与轴线平行的沟槽3，n为大于I的正整数。芯管一端焊有法兰I。沟槽上放置滚珠4，用支架5使滚珠沿轴向相隔并保持在沟槽内。轴芯即由这5部分组成。套管6也用特厚壁无缝钢管制造，管内表面也有n条与轴线平行的沟槽，套管沟槽数与芯管相同，其一端焊有法兰7，由6、7两部分组成轴套。轴芯插入轴套时，轴芯上的滚珠必须对准轴套的沟槽才可插入。“滚动扭力轴”的横断面如图2，为了清晰，图上没画支架。轴套和轴芯虽然没有直接接触，因滚珠卡在套管和芯管的沟槽之间，使它们能够互相传递扭矩，并围绕同一轴线同步旋转。轴套和轴芯的沟槽互相平行、对准，两者的沟槽中，有几长串滚珠(参阅图1、)，它们可以相互做(滚动摩擦的)轴向运动。这就是“滚动扭力轴”的工作原理。轴套的内圆直径，轴芯的外圆直径和滚珠直径，三者要相互协调。图3是三种配合方式，甲、乙、丙三图中的轴套和轴芯沟槽壁夹角分别是60度、90度、120度，甲、乙、丙三图套管的内圆直径和芯管的外圆直径彼此相等，滚珠直径也相等。要求滚珠不能与沟底接触，滚珠与沟壁的接触处不要太浅，图3丙因太浅，滚珠容易挤出沟槽，破坏“滚动扭力轴”。减小滚珠直径或增大沟口宽度，可以解决这个问题，但滚珠直径减小必使轴套内径与轴芯外径的差值缩减，增大沟口宽度也使这个差值减小，而减小这个差值的实质是增大制造难度，所以，宁可用较大的沟壁夹角，如图3甲所示。沟壁夹角也可以是其他数字，从工程角度考虑，大家习惯的角度有利于刀具、量具的采购。轴芯断面应能承受扭力及其冲击，并适当放些余量。轴套另一端，应安装防止轴芯掉出的卡环。
如果轴向移动较大，例如行程40至80厘米，应把轴芯做成2、3、4等多段，如图4的形状。如此长的能传递扭矩和轴向运动的轴，花键轴的制造难度很大。如果传递的扭矩很大,可以适当增加轴芯和轴套的长度，同时增加轴芯、轴套、滚珠的直径,这使“滚动扭力轴”的体积稍有增加，但传递的扭矩将因此增加很多。大功率设备用的花键轴，改用“滚动扭力轴”以后，传递同样的扭矩和轴向位移，效率大大提高，寿命延长很多，体积和价格并不增加。除了用滚珠做滚动体之外，还有其他形状的滚动体，图5列举了几个。从受力、正反转时的冲击、寿命、价格……等考虑，滚珠较好。“滚动扭力轴”的主要零件是套管、芯管、滚动体。滚珠可以外包加工,价格也很便宜。套管和芯管需要拉(削)床进行精密拉制，这是保证产品质量的关键。还要与轧钢厂合作，生产符合要求的特厚壁无缝钢管。这种钢管是非标准钢材，没有现货。“滚动扭力轴”的试制阶段，这种特厚壁无缝钢管，不仅价格奇高，而且很难找到愿意生产的厂家。在“滚动 扭力轴”的推广过程中，价格会逐渐下降，直到“滚动扭力轴”被市场认可以后，价格才能够平稳。
图I “滚动扭力轴”原理图，图中I——芯管法兰，2——芯管，3-沟槽，4——滚珠，5——支架，6——套管，7—套管支架。图2“滚动扭力轴”横断面图3槽壁夹角图4多段式“滚动扭力轴图5滚动体
具体实施方案分六步进行第一步，寻找投资商，成立股份公司。第二步，研制“滚动扭力轴”。第三步，寻找几家汽车制造厂和机械制造厂，用“滚动扭力轴”替换花键轴，向市场推介、宣传。因汽车市场巨大，是推广的主战场。第四步，寻找各种使用花键轴的设施，用“滚动扭力轴”改制，推出新产品，使市场认可“滚动扭力轴”的优势。第五步，招商扩股，研制生产“滚动扭力轴”的专业机床，扩大规模，占领市场。第六步，上市。
权利要求
1.用精密拉削方法在套管和芯管上制作长槽。
2.用套管和芯管上的长槽共同夹持滚动体，使滚动体在旋转运动时是套管和芯管间的传力体，在轴向运动时是套管和芯管间的滚动体。
3.轴向行程较长又需传递扭矩时，可以制造多段式滚动扭力轴。
4.已经研讨7种滚动体。
全文摘要
花键轴在传递扭力时也轴向滑动，致使花键轴磨损，损耗和噪声较大，甚至花键从槽中掉出，造成事故。花键槽的制造和测量都较难，花键轴越长越困难、精度越差。滚动扭力轴不仅具有花键轴的功能，还使轴向滑动摩擦改为滚动摩擦，制造和测量的精度提高，传动损耗减少，磨损和噪音降低，寿命也高于花键轴。套管6和芯管2上的沟槽共同夹持滚珠4，滚珠是轴向滚动体也是套管、芯管间的传动体，使滚动扭力轴作旋转运动和轴向运动时都是滚动摩擦，是花键轴的换代产品。花键轴的市场需量很大，全球年需量过亿。生产花键轴的工厂，稍作改造就可生产滚动扭力轴。
文档编号F16D3/06GK102635640SQ20121007258
公开日2012年8月15日 申请日期2012年3月19日 优先权日2012年3月19日
发明者张俊, 王小云 申请人:张俊, 王小云