CN103069184B - 滑动式等速万向接头 - Google Patents

滑动式等速万向接头 Download PDF

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Abstract

本发明为在内部收纳有用于对中间轴施力的螺旋弹簧的滑动式等速万向接头中，当工作角度为大角度时，弹簧支架部件也不妨碍滚柱轴承的复杂的形状部分，并且实现零件的轻质化。在内部收纳有用于对中间轴（13）施力的螺旋弹簧（14）的滑动式等速万向接头中，支承所述螺旋弹簧（14）的一端部的弹簧支架部件（15）的圆筒部（34）的立起高度h3被设定为：当该等速万向接头的工作角度为最大角时，该圆筒部（34）的边缘（37）与内侧接头部件（12）的滚柱轴承（28）的外轮（26）下端面接触的大小。

Description

滑动式等速万向接头
技术领域
本发明涉及使用在汽车和各种工业机械等的动力传递装置的等速万向接头(constant-velocityuniversaljoint)，特别涉及滑动式等速万向接头。
背景技术
已知，在差动齿轮（differentialgear）和左右的车轮之间的各驱动轴分别夹着中间轴设置有一对滑动式等速万向接头的驱动力传递构造（专利文献1）。在这种情况的滑动式等速万向接头中，中间轴由于向轴方向的位移而位置不定，因此，有可能中间轴的另一端部与另一个等速万向接头的外侧接头部件的内端面抵接而发生异常音和振动。
为了防止该异常音和振动的发生，采用的构成为：使螺旋弹簧以压缩状态介于一方的等速万向接头的外侧接头部件的内端与该中间轴的另一端部之间，使中间轴在上述另一方的等速万向接头的方向施力，使该中间轴的另一端部抵按在设置于外侧接头部件的内端面的承受部件。
图6是夹设有这种螺旋弹簧的以往的三叉杆式（tripod）的滑动式等速万向接头，其表示工作角度为0°的情况。该等速万向接头由外侧接头部件11、内侧接头部件12、中间轴13、螺旋弹簧14以及弹簧支架部件15的组合而构成。中间轴13一般为转矩传递轴，但是这里将与其它的滑动式等速万向接头之间夹设时的转矩传递轴称为中间轴13。
外侧接头部件11由一端开放的杯状的口部（mouth）16和在其闭塞端外表面的中心部与口部16同轴反向突出的轴杆（stem）部17构成。在口部16的内周面的圆周方向的三等分位置设置有轴方向的引导槽18，并且，在内底面中央部设置有弹簧支承凹部19。在上述轴杆部17设有花键（spline）（包括锯齿（serration）。下同）21。
内侧接头部件12在毂（boss）23的周围的三等分位置设置有在径向突出的枢（journal）轴、所谓的耳轴（trunnion）24。毂23的中央设置有花键孔22。上述的耳轴24形成为椭圆柱状，并且将滚针27夹设于内轮25与外轮26之间所构成的滚柱轴承（rollerassembly）28以在耳轴24方向有余地地能够自由活动的方式嵌合。滚柱轴承28以能够自由旋转移动的方式与上述的引导槽18嵌合。
上述的内轮25和滚针27通过夹设于外轮26与内轮25的内外两端面间的挡圈29a、29b与外轮26一体化。
中间轴13在其前端部形成有花键轴部30，该花键轴部30的前端面呈凸球面31。上述的花键轴部30与上述内侧接头部件12的花键孔22嵌合，并通过挡圈32防止脱落。上述的凸球面31从花键孔22向口部16的内侧突出。
如图8所示，弹簧支架部件15为：由在与上述凸球面31接触的凹球面形成的底板33和从该底板33的周缘向上述弹簧支承凹部19侧立起的低圆筒部34的所形成的盖（cap）状的部件。圆筒部34的立起高度h1为图6所示的工作角度为0°时的螺旋弹簧14绕两圈左右的尺寸。底板33的内底面与圆筒部34的内周面立起部的转角（corner）部分构成弹簧14的支撑部35。
上述的螺旋弹簧14以压缩状态夹设于上述弹簧支承凹部19与弹簧支架部件15之间。在弹簧支架部件15侧，螺旋弹簧14的端部沿圆筒部34的内周面与底板33的周缘部的支撑部35抵接。
图7表示取为一定的工作角度θ（图示的情况为15°）的工作状态。在此状态，弹簧支架部件15有时在与中间轴13的倾斜方向相反的方向偏离而倾斜。并且，螺旋弹簧14的一端部也移动，螺旋弹簧14的一端部相对于被弹簧支承凹部19支承并固定的另一端部发生弯曲变形。
在上述的以往的等速万向接头中，工作角度θ为0°或低角度时没有问题，但是，当工作角度θ达到某种程度的大角度时，如图7所示，弹簧支架部件15的倾斜变大，该圆筒部34上端的边缘（edge）37从外轮26脱离，有时存在与由于滚柱轴承28背面的挡圈29a、内轮25的端面等形成的阶差的复杂的形状部分产生干涉。发生上述干涉时，滚柱轴承28的旋转不稳定，有可能对等速万向接头的工作性能带来障碍。
为了解决上述的问题，已知有通过增大圆筒部34的立起高度h1来防止边缘37干涉滚柱轴承28的背面的滑动式等速万向接头（专利文献2）。
此时，如图9所示，圆筒部34的立起高度h2（>h1）被设定为:以螺旋弹簧14的卷绕圈数加大一圈左右的尺寸。严格来说，如图10所示，无论在工作角度θ达到最大角之前还是达到之后的状态，弹簧支架部件15的圆筒部34的外周面总是与外轮26接触，以边缘37不接触的程度将圆筒部的立起高度h2较大地设定。若这样设定，即使达到最大角，边缘37也不从外轮26脱离，从而不干涉滚柱轴承28的背面，因此，能够得到大致稳定的运行。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-82393号公报（图2）
专利文献2：美国专利公开US2010/0022314A1
发明内容
发明需要解决的课题
如上所述，在图9和图10所示的现有技术的情况中，在弹簧支架部件15的边缘37不干涉滚柱轴承28的背面的这一点上，能够达到所期待的目的。但是，出于当今汽车零件所要求的轻质化，存在有待进一步改进的课题。
于是，本发明的课题在于：在滑动式等速万向接头中，当工作角度变为大角度，弹簧支架部件倾斜时，通过避免弹簧支架部件的边缘妨碍滚柱轴承的复杂的形状的背面部分，由此，提供工作性能优良的滑动式万向接头，并且通过使弹簧支架部件的大小比现有的更加小型化，通过该零件的轻质化，实现滑动式万向接头的轻质化。
用于解决课题的技术方案
为了解决上述的课题，本发明为一种滑动式等速万向接头，包括：外侧接头部件；相对于所述外侧接头部件能够滑动的内侧接头部件；嵌合在内侧接头部件的中心的转矩传递轴；与所述转矩传递轴的内端的凸球面接触的弹簧支架部件；和螺旋弹簧，其以压缩状态介于所述弹簧支架部件与所述外侧接头部件的内底面之间，其中，所述内侧接头部件包括：嵌合有所述转矩传递轴的毂部（bosssection）；设置于所述毂部的耳轴(trunnion)；和滚柱轴承(rollerassembly)，其以能够自由活动的方式嵌合于所述耳轴，并以能够自由旋转的方式收纳于所述外侧接头部件的引导槽，所述弹簧支架部件包括：与所述凸球面抵接的底部；和在所述底部的周缘立起的圆筒部，所述螺旋弹簧的端部插入至所述圆筒部的内侧，设置于所述外侧接头部件的轴杆(sterm)部和所述转矩传递轴以规定的工作角度进行转矩的传递，所述弹簧支架部件的圆筒部的立起高度设定为：在所述工作角度为最大角度时所述圆筒部的边缘与所述内侧接头部件的滚柱轴承的外轮下端面接触的大小。
发明效果
根据上述的构造，即使等速万向接头的工作角度为最大角，弹簧支架部件的边缘也不会从外轮下端面脱离，从而能够避免该边缘妨碍滚柱轴承的复杂的形状部分，得到稳定的运行。
其次，由于被设定为弹簧支架部件的圆筒部的高度取为最大角时，其边缘与外轮下端面接触，因此，比以往的情况，更使弹簧支架部件小型化、轻质化，从而能够贡献于等速万向接头的轻质化。
附图说明
图1A是实施方式1的滑动式等速万向接头的工作角度为0°时的截面图。
图1B是图1A的局部放大截面图。
图2A是实施方式1的取为一定的工作角度θ时的截面图。
图2B是图2A的局部放大截面图。
图3A是实施方式1的取为一定的工作角度θ时的截面图。
图3B是图3A的局部放大截面图。
图4A是实施方式1的取为最大的工作角度θ时的截面图。
图4B是图4A的局部放大截面图。
图5A是耳轴的变形例的局部截面图。
图5B是耳轴的其它的变形例的局部截面图。
图5C是图5B的c-c线的截面图。
图6是现有例的滑动式等速万向接头的工作角度为0°时的截面图。
图7是图6的情况的取为一定的工作角度θ时的截面图。
图8是图6的弹簧支架部件的放大截面图。
图9是其它的现有例的滑动式等速万向接头的工作角度为0°时的截面图。
图10是图9的情况的取为一定的工作角度θ时的截面图。
具体实施方式
下面基于附图说明本发明的实施方式。
【实施方式1】
图1至图4所示的实施方式1所涉及的三叉杆式的滑动式等速万向接头，除弹簧支架部件15的形状之外，其它都与先前在“背景技术”中基于图6至图8说明的构造一样。从而，在图1至图4中，相同部分标注相同符号，其说明都援引“背景技术”单元所记载的内容。下面主要说明该弹簧支架部件15。
如图1A所示，此时的弹簧支架部件15，在由底板33和从该底板33的周缘以一定高度立起的圆筒部34形成的这点上，基本上与现有技术的构造一样。另外，底板33形成为具有与上述中间轴13的前端部吻合的面积的圆板形，其外底面的形状以与中间轴13的前端部的凸球面31面接触的方式形成为凹入至弹簧支架部件15的内侧的凹球面38这方面、底板33和圆筒部34的转角部（拐角部）成为螺旋弹簧14的一端部的支撑部35这方面也与现有技术相同。
其次，螺旋弹簧14的端部以一定的过盈量与所述支撑部35嵌合，支撑部35至圆筒部34前端的边缘37之间，具有圆筒部34的内径逐渐扩大的圆锥角（taperangle）δ，由此与螺旋弹簧14之间产生间隙这方面、弹簧支架部件15为金属板的冲压加工品、烧结金属制或合成树脂制这方面也与现有技术相同。
不同点在于，与现有技术的情况相比，如图4A、B所示，圆筒部34的立起高度h3设定为：在该等速万向接头的工作角度θ取为最大角时，弹簧支架部件15的圆筒部34的边缘37与滚柱轴承28的外轮26的下端面（指除外轮26的内径边缘的弹簧支承部件15侧的面。下同。）接触的尺寸。
如上所述，图6至图8所示的现有例的情况中，圆筒部34的立起高度设定为h1，当取为最大角时，边缘37脱离外轮26，与滚柱轴承28的复杂的形状部分接触。另外，图9和图10所示的其它的现有例的情况中，圆筒部34的立起高度设定为h2，当取为最大角时，圆筒部34的外周面接触。由这些关系可知，圆筒部34的高度关系为h1<h3<h2。
也就是说，有h1<h3的关系，而且，h3的大小设定为在该等速万向接头的工作角度θ取为最大角时，弹簧支架部件15的圆筒部34的边缘37与滚柱轴承28的外轮26下端面接触的大小，由此，在本实施方式1的情况中，能够避免边缘37与滚柱轴承28的复杂的形状部分接触。
另外，由于有h3<h2的关系，于是比现有例弹簧支架部件15的圆筒部34的高度低，相应地能够实现轻质化。
实施方式1所涉及的滑动式等速万向接头构造如上，接着说明其作用。
图1A表示工作角度θ为0°、相对于滚柱轴承28的引导槽18的角度α（以下称为滚柱角度α）为0°的情况。图中的符号C表示接头中心。此时，弹簧支架部件15不倾斜，其底板33的凹球面38的整个面与中间轴13的凸球面31接触。螺旋弹簧14在外方向对中间轴13施力，使该中间轴13的另一端抵按对方的等速万向接头的承受部件，防止异常音或振动的发生。施加在轴杆部17侧的转矩从外侧接头部件11经由内侧接头部件12传递至中间轴13。
图2A表示工作角度θ为15°左右、滚柱角α为0°的情况。一方面中间轴13倾斜，另一方面弹簧支架部件15由于螺旋弹簧14的推压力想要留在原来的位置，但是，中间轴13的凸球面31局部地从弹簧支架部件15的底板33脱离。因此，弹簧支架部件15向中间轴13的倾斜方向的相反侧倾斜。随着该倾斜，螺旋弹簧14也局部地被拉拽而发生弯曲变形。
如上所述，当弹簧支架部件15倾斜时，其圆筒部34的外周面与滚柱轴承28的外轮26的外周面接触（参照图2B）。圆筒部34的边缘37此时还不至与外轮26接触。
图3A是比上述的情况工作角度θ进一步加大，变为20°左右的情况。此时，圆筒部34与外轮26的接触位置进一步接近边缘37。
图4A是工作角度θ为最大角的情况。此时，边缘37处于与外轮26下端面接触的状态。在此状态下，只要边缘37不脱离外轮26下端面，也能够避免边缘37干涉滚柱轴承28的复杂的形状部分。
图5A、图5B、图5C表示滚柱轴承28的活动构造的变形例。图5A为在耳轴24设置有球面部39，使内轮25与该球面部39线接触的构造。另外，图5B、C为在耳轴24设置有截面形状为椭圆的椭圆部40的构造。此时，滚柱轴承28的内轮25在椭圆部40的长径侧的切点41与耳轴24的椭圆部40接触。
11外侧接头部件
12内侧接头部件
13中间轴
14螺旋弹簧
15弹簧支架部件
16口部
17轴杆部
18引导槽
19弹簧支承凹部
21花键
22花键孔
23毂
24耳轴
25内轮
26外轮
27滚针
28滚柱轴承
29a、29b挡圈
30花键轴部
31凸球面
32挡圈
33底板
34圆筒部
35支撑部
37边缘
38凹球面
39球面部
40椭圆部
41切点

Claims (12)

1.一种滑动式等速万向接头，其特征在于，包括：
外侧接头部件；
相对于所述外侧接头部件能够滑动的内侧接头部件；
嵌合在内侧接头部件的中心的转矩传递轴；
与所述转矩传递轴的内端的凸球面接触的弹簧支架部件；和
螺旋弹簧，其以压缩状态介于所述弹簧支架部件与所述外侧接头部件的内底面之间，其中
所述内侧接头部件包括：
嵌合有所述转矩传递轴的毂部；
设置于所述毂部的耳轴；和
滚柱轴承，其以能够自由活动的方式嵌合于所述耳轴，并以能够自由旋转的方式收纳于所述外侧接头部件的引导槽，
所述弹簧支架部件包括：
与所述凸球面抵接的底部；和
在所述底部的周缘立起的圆筒部，
所述螺旋弹簧的端部插入至所述圆筒部的内侧，
设置于所述外侧接头部件的轴杆部和所述转矩传递轴以规定的工作角度进行转矩的传递，
所述弹簧支架部件的圆筒部的立起高度设定为：在所述工作角度为最大角度时所述圆筒部的边缘与所述内侧接头部件的滚柱轴承的外轮下端面接触的大小。
2.如权利要求1所述的滑动式等速万向接头，其特征在于：
所述滚柱轴承包括:以能够自由活动的方式嵌合于所述耳轴的内轮；和经由转动体嵌合至所述内轮的外径侧的所述的外轮。
3.如权利要求1所述的滑动式等速万向接头，其特征在于：
所述弹簧支架部件的底部具有沿所述转矩传递轴的凸球面的凹球面。
4.如权利要求2所述的滑动式等速万向接头，其特征在于：
所述弹簧支架部件的底部具有沿所述转矩传递轴的凸球面的凹球面。
5.如权利要求1～4中的任一项所述的滑动式等速万向接头，其特征在于：
所述底部和圆筒部的内侧转角部为所述螺旋弹簧的一端部的支撑部。
6.如权利要求5所述的滑动式等速万向接头，其特征在于：
所述圆筒部的支撑部相对于所述螺旋弹簧具有过盈量，所述支撑部至前端的边缘的部分相对于所述螺旋弹簧具有间隙。
7.如权利要求2所述的滑动式等速万向接头，其特征在于：
所述耳轴形成为椭圆柱状，所述内轮隔开径向的间隙以自由活动的方式嵌合于所述耳轴。
8.如权利要求2所述的滑动式等速万向接头，其特征在于：
所述耳轴形成有球面部，所述内轮以自由活动的方式嵌合在所述球面部。
9.如权利要求2所述的滑动式等速万向接头，其特征在于：
所述耳轴形成有轴截面形状呈椭圆形的椭圆部，所述内轮以自由活动的方式嵌合于该椭圆部。
10.如权利要求1～4中的任一项所述的滑动式等速万向接头，其特征在于：
所述弹簧支架部件为金属的冲压成形品。
11.如权利要求1～4中的任一项所述的滑动式等速万向接头，其特征在于：
所述弹簧支架部件为烧结金属制。
12.如权利要求1～4中的任一项所述的滑动式等速万向接头，其特征在于：
所述弹簧支架部件为合成树脂制。
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