捷太格特開發出了高剛性滾珠導軌式中間軸(Intermediate Shaft),并在“人與車科技展”上展出(圖1)。已從2008年10月開始面向電動助力轉向系統量產,并且交付汽車廠商使用。中間軸是連接方向盤和轉向齒輪箱(Steering Gear Box)的轉軸,可在發生正面碰撞時進行收縮,防止方向盤從車廂內飛出。另外,平時也可進行細致的伸縮動作,起到防止來自路面的振動傳遞給駕駛員的作用。
提高汽車操舵穩定性時,要求中間軸相對于旋轉方向的力,不發生背隙及扭轉。另一方面,希望提高舒適性時,又要求中間軸沿伸縮方向毫無阻力地工作。也就是說,需要同時兼顧旋轉方向的剛性和伸縮方向的靈活性。特別是方向盤旁邊設有馬達的電動助力轉向系統,中間軸傳遞的扭矩會增大,這方面的要求更高。
以前,利用花鍵(Spline)傳遞旋轉力的中間軸是主流。由于使用滑動摩擦方式,無法同時兼顧旋轉方向的剛性和伸縮方向的靈活性。為了改為滾動摩擦方式,有些產品使用了滾珠,但只是在原來的花鍵上增加了滾珠而已,仍需保留花鍵。旋轉力較小時,可通過滾珠傳遞旋轉力,但超過一定限度時,花鍵需要承受一定的旋轉力。放置滾珠的溝槽比較淺,接觸面相對于力的方向角度較小,因此通過滾珠傳遞旋轉力時剛性較低。
新產品將棱角較圓的正方形斷面轉軸,與包圍轉軸的具有中空部的圓鋼套融合在一起(圖3)。轉軸和圓鋼套均設有放置滾珠的溝槽。雖然將滾珠的溝槽由3排減至2排,卻加深了溝槽,使溝槽與滾珠的接觸角接近直角,從而使旋轉力可以直接傳遞。即使發生變形,也只需使用滾珠即可使旋轉力傳至最后,因此無需使用滑動摩擦方式。
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