[实用新型]一种碳纤维复合材料传动轴轴管接头结构

说明书

本实用新型公开了一种碳纤维复合材料传动轴轴管接头结构，包括：空心轴管，其两端沿圆周均匀设置多个第一矩形齿；两个轴管接头，其分别匹配固定在所述空心轴管两端，所述轴管接头的厚度小于所述空心轴管的厚度，并且所述轴管接头的内壁与所述空心轴管内壁平滑连接；万向节，其一端为管状，并且沿圆周设置有多个第二矩形齿，所述万向节匹配套设在所述轴管接头外壁，并且所述第二矩形齿和所述第一矩形齿啮合。在套设及啮合界面使用结构胶进行胶粘形成套设‑啮合式复合连接。本实用新型提供了一种碳纤维复合材料传动轴轴管接头结构，通过将异种材料可靠连接，保证传动轴在传递大扭矩工况下也具备良好的抗弯承扭承载性能。

技术领域

本实用新型涉及汽车管轴和接头领域，尤其涉及一种碳纤维复合材料传动轴轴管接头结构。

背景技术

传动轴是发动机前置后驱车辆动力传动系统中必不可少的零部件，在动力传递过程中传动轴要承受要求的扭转载荷，因传动轴自重和振动动载荷作用，它还要承受一定的弯曲载荷。因此，传动轴的刚度、强度及疲劳寿命对整车的使用性能有重要影响。世界铝协研究数据表明，整车质量降低10％，燃油效率可提高6％-8％，传动轴是汽车上的旋转部件，其结构轻量化实现的节能减排效果比汽车上的移动件减重带来的效果更加显著。因此，对传动轴进行轻量化设计具有重要的工程应用价值。

目前汽车传动轴是用一定直径和壁厚的钢管与两端等直径的万向节叉焊接而成，因钢的密度大，导致传动轴质量大，油耗和排放增加，同时还会增大汽车传动系统的冲击载荷，降低汽车传动系统零部件的使用寿命。因此，采用高强轻质CFRP设计开发出新型传动轴，对于实现汽车节能减排具有重要意义。然而传动轴两端的万向节叉以及用以少量改变传动轴长度的滑动花键，难以用CFRP制造，需要保留原来的金属材质不变，只有传动轴的中间轴段可用 CFRP轴管替代，用以减轻整个传动轴的质量，同时要使CFRP轴管与两端的万向节叉的异种材料连接工作可靠，使CFRP传动轴与原钢制传动轴具有相同的强度、刚度和疲劳寿命。

中国专利号CN205226113U的文献中公开了“一种碳纤维传动轴总成”，涉及的碳纤维轴管的两端分别安装有花键叉，该花键叉插入涂有胶水层的碳纤维轴管内，所述的花键叉与碳纤维轴管间的连接方式为胶粘+过盈配合连接方式，这种连接方式会因碳纤维复合材料与花键叉材料的热膨胀系数不同，在冬夏季当传动轴总成的使用温度发生较大变化时，因两者热胀冷缩变形量不同导致接头松动，当传递扭转载荷较大时，会造成碳纤维复合材料轴管与轴头发生相对滑动甚至完全脱落。

中国专利号CN105333021A的文献中公开了“一种用于碳纤维复合材料传动轴与金属法兰的Z-pin联接方法”，涉及碳纤维复合材料传动轴与金属法兰联接处增加了过渡零件Z-pin套筒，碳纤维复合材料传动轴与Z-pin套筒通过纤维缠绕的方式形成一体，并且一起固化。在碳纤维复合材料传动轴工作过程中，传动轴将载荷传递到Z-pin套筒，Z-pin套筒通过销钉将载荷传递到金属法兰，这种连接方式可以实现碳纤维传动轴与金属法兰的可靠联接，但其结构复杂、制造工序较多、工艺繁琐、成本高。

实用新型内容

本实用新型为解决目前的技术不足之处，提供了一种碳纤维复合材料传动轴轴管接头结构，通过将异种材料可靠连接，保证传动轴在传递大扭矩工况下也具备良好的抗弯承扭性能。

本实用新型提供的技术方案为：一种碳纤维复合材料传动轴轴管接头结构，包括：

空心轴管，其两端沿圆周均匀设置多个第一矩形齿；

两个轴管接头，其分别匹配固定在所述空心轴管两端，所述轴管接头的管壁厚度小于所述空心轴管的管壁厚度，并且所述轴管接头的外壁与所述空心轴管内壁平滑连接；

万向节，其一端为管状，并且沿圆周均匀设置有多个第二矩形齿，所述万向节套设在所述轴管接头外壁，并且所述第二矩形齿和所述第一矩形齿啮合。

优选的是，