CN105782262A - 滑动式等速接头 - Google Patents

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Abstract

提供一种抑制外圈与外滚筒的滑动摩擦,由此可减少强制力的滑动式等速接头。等速接头(1)具备:形成有3个滚道槽(211)的外圈(2);具有3个三脚架轴部(32)的三脚架构件(3);具有能够摆动地外嵌于三脚架轴部(32)的圆筒状的内滚筒(42)及相对于内滚筒(42)可相对旋转的外滚筒(41)的滚筒单元(4)。外滚筒(41)具有与滚道槽(211)的顶面(211c)相对的环状面(41b),顶面(211c)包含当滚筒单元(4)倾斜移动时与环状面(41b)的外缘接触的第一及第二接触部(212a、212b)。在环状面(41b)的外径为滚筒端面径A、外滚筒(41)的轴向的宽度为滚筒宽度B、第一及第二接触部(212a、212b)的间隔为接触部间隔H时,满足(A+B)/H≥2.5的关系式。

Description

滑动式等速接头
本申请主张在2015年1月13日提出申请的日本专利申请No.2015-004063号的优先权,并将其说明书、附图、摘要作为参照而援引于此。
技术领域
本发明涉及车辆的驱动力传递路径等中使用的滑动式等速接头。
背景技术
作为以往的滑动式等速接头,存在例如日本特开2012-197803号公报记载的结构。该滑动式等速接头具备:形成有3个滚道槽的有底筒状的外圈;具有沿径向延伸的3个的三脚架轴部的三脚架构件;轴支承于各个三脚架轴部的双滚筒类型的滚筒单元。该双滚筒类型的滚筒单元具有:能够在外圈的滚道槽内滚动的外滚筒(外部滚筒);轴支承于三脚架轴部的外周面的内滚筒(内部滚筒);能够滚动地夹于外滚筒与内滚筒之间的多个滚动体(针状滚子)。并且,三脚架轴部配置成相对于该滚筒单元能够摆头运动。
在日本特开2012-197803号公报记载的双滚筒类型的滑动式等速接头中,当与三脚架构件嵌合的轴相对于外圈倾斜旋转时,滚筒单元在滚道槽内倾斜移动(俯仰),外滚筒与滚道槽的顶面(外圈的滚道槽的外周侧的底面)进行滑动,因此在该滑动部分产生滑动摩擦。而且,在滚动体的轴向相对于滚道槽的延伸方向倾斜的状态下,外滚筒进行滚动,因此在外滚筒的外周面也产生滑动摩擦。由于这样的滚筒单元的倾斜而产生的滑动摩擦成为强制力(诱导推力)的产生要因。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种能够抑制外圈与外滚筒的滑动摩擦并由此减少强制力的滑动式等速接头。
本发明的一方式的滑动式等速接头包括:
外圈,具有在内周面形成有沿中心轴方向延伸的3个滚道槽的筒部;
三脚架构件,具有与轴连结的环状的凸台部、及以从所述凸台部的外周面向所述凸台部的径向外侧延伸的方式竖立设置而向所述滚道槽分别插入的3个三脚架轴部;以及
3个滚筒单元,具有能够摆动地外嵌于所述三脚架轴部的圆筒状的内滚筒、与所述内滚筒同轴且相对于所述内滚筒能够相对旋转的具有凸曲面状的外周面的外滚筒、及介于所述内滚筒与所述外滚筒之间的多个滚动体,其中,
所述滚道槽的内表面由供所述外滚筒滚动的截面凹圆弧状的一对滚道面及形成在所述一对滚道面之间的顶面构成,
所述外滚筒在所述凸曲面状的外周面的内侧具有与所述顶面相对的平坦的环状面,
所述顶面包含当所述滚筒单元在所述滚道槽内倾斜移动时与所述外滚筒的所述环状面的外缘接触的第一及第二接触部,
在将所述外滚筒的所述环状面的外径设为滚筒端面径A、将所述外滚筒的轴向的宽度设为滚筒宽度B、将第一及第二接触部的间隔设为接触部间隔H的情况下,满足(A+B)/H≥2.5的关系式。
根据本发明,能抑制外圈与外滚筒的滑动摩擦,能够减少强制力。
附图说明
图1是表示接头角度为0°的状态下的本实施方式的滑动式等速接头的从旋转轴方向观察到的截面形状的剖视图。
图2是表示滑动式等速接头的一部分的由沿着旋转轴的截面剖切后的状态的局部剖视图。
图3是表示滚筒单元以俯仰角0°配置在第一滚道面与第二滚道面的中间位置的状态下的滚筒单元与外圈的关系的说明图。
图4是示意性地表示在滚道槽内俯仰的滚筒单元的外滚筒的示意图。
图5A是表示本实施方式的等速接头的效果的坐标图,是表示滚筒端面径A和滚筒宽度B之和(A+B)与接触部间隔H的比即(A+B)/H的值与俯仰力臂长L2之间的关系的坐标图。
图5B是表示本实施方式的等速接头的效果的坐标图,是表示以往的标准的等速接头的以接触载荷F为基准时的载荷比率与(A+B)/H的值之间的关系的坐标图。
图6是表示实施方式的滑动式等速接头的变形例的图。
具体实施方式
以下,关于本发明的实施方式的滑动式等速接头,参照图1~图5进行说明。需要说明的是,以下所示的实施方式表示作为实施本发明的基础上的优选的一具体例,本发明的技术范围没有限定为该具体的方式。
图1是表示外圈的旋转轴O1与三脚架构件的旋转轴O2一致的接头角度0°的状态下的滑动式等速接头的从旋转轴O1及旋转轴O2的方向观察到的截面形状的剖视图。图2是表示滑动式等速接头的一部分的由沿着旋转轴O1及旋转轴O2的截面剖切后的状态的局部剖视图。以下,将该滑动式等速接头仅称为等速接头。
该等速接头1配置在车辆的差动装置的输出构件即图示省略的侧齿轮与轴(驱动轴的中间轴)5之间,将使车轮旋转的转矩(驱动力)向轴5传递。该等速接头1也称为三脚架型等速接头,具有外圈2、三脚架构件3、及三个滚筒单元4(在图2中仅示出1个滚筒单元4)而构成。外圈2与差动装置的侧齿轮以一体旋转的方式连结,三脚架构件3与轴5以一体旋转的方式连结。滚筒单元4与三脚架构件3的3个三脚架轴部32(在图2中仅示出一个三脚架轴部32)嵌合。以下,关于这些各构件等的结构,详细地进行说明。
外圈2具有:在内周面形成有沿中心轴方向延伸的3个滚道槽211的筒部21;将筒部21的一端部闭塞的底部22;及从底部22的中央部向筒部21的相反侧突出的轴状的轴杆部23。筒部21及底部22呈有底筒状,在筒部21的内部形成有收容三脚架构件3及3个滚筒单元4的收容空间20。需要说明的是,筒部21的中心轴与外圈2的旋转轴O1一致。
如图1所示,3个滚道槽211沿着筒部21的周向等间隔地形成。3个滚筒单元4分别收容在这3个滚道槽211中。滚道槽211的内表面由使滚筒单元4的外滚筒41滚动的截面凹圆弧状的一对滚道面211a、211b及形成在一对滚道面211a、211b之间的顶面211c构成。一对滚道面211a、211b夹着滚筒单元4而平行地相对。
在以下的说明中,在一对滚道面211a、211b中,将在车辆的前进加速时供滚筒单元4的外滚筒41滚动的滚道面称为第一滚道面211a,将与该第一滚道面211a相对的另一方的滚道面称为第二滚道面211b。第一滚道面211a及第二滚道面211b夹着滚筒单元4而平行地相对。
在轴杆部23形成有与差动装置和侧齿轮进行花键嵌合的花键嵌合部231。而且,在轴杆部23的比花键嵌合部231靠前端侧(底部22侧的基端部的相反侧)的端部形成有用于保持弹性卡环等环状的防脱件(未图示)的环状槽232。并且,通过该防脱件,防止轴杆部23从侧齿轮的脱落。
三脚架构件3具有:与轴5连结的环状的凸台部31;及以从凸台部31的外周面31a向凸台部31的径向外侧延伸的方式竖立设置且向外圈2的滚道槽211分别插入的3个三脚架轴部32。凸台部31在中心部形成有供轴5插通的插通孔30,在该插通孔30的内周面形成有多个花键突起311。
轴5在其端部形成有花键嵌合部51,多个花键突起311与该花键嵌合部51啮合,轴5与三脚架构件3连结成不能相对旋转。三脚架构件3由与轴5嵌合的弹性卡环50(参照图2)防脱。
3个三脚架轴部32沿着凸台部31的周向等间隔地设置,其前端部形成为局部球面状。滚筒单元4分别能够摆动且能够沿三脚架轴部32的轴向滑动地与3个三脚架轴部32嵌合。
3个滚筒单元4分别同样地构成。各滚筒单元4具有:能够摆动地外嵌于三脚架轴部32的圆筒状的内滚筒42;与内滚筒42同轴且相对于内滚筒能够相对旋转的具有凸曲面状的外周面41a的外滚筒41;及介于外滚筒41与内滚筒42之间的多个滚动体43。外滚筒41通过多个滚动体43的滚动,以其中心轴C1为中心,相对于内滚筒42进行旋转。作为滚动体43,采用针状滚子。
外滚筒41的外周面41a通过与外圈2的第一滚道面211a及第二滚道面211b对应的曲率而呈凸状地弯曲,外滚筒41的外周面41a与第一滚道面211a或第二滚道面211b在转矩传递时以2点进行角接触而传递转矩。而且,外滚筒41在外周面41a的内侧具有与外圈2的滚道槽211的顶面211c相对的平坦的环状面41b。该环状面41b是外滚筒41的轴向端面。
内滚筒42的内周面42a与三脚架轴部32的局部球面状的外周面32a相对。滚筒单元4通过内滚筒42的内周面42a在三脚架轴部32的局部球面状的外周面32a上滑动,能够沿三脚架轴部32摆动且能够在沿着三脚架轴部32的中心轴C2的轴向上滑动。需要说明的是,在图1中,示出外滚筒41的中心轴C1与三脚架轴部32的中心轴C2一致的状态。
在外滚筒41的轴向的一端侧形成有向内侧突出的突缘部411。突缘部411的内径形成得比内滚筒42的外径小,限制内滚筒42及滚动体43的向外侧(外圈2的外侧)的轴向移动。另一方面,在外滚筒41的轴向的另一端侧嵌入弹性卡环44,通过该弹性卡环44限制内滚筒42及滚动体43的向内侧(外圈2的内侧)的轴向移动。通过该结构,外滚筒41与内滚筒42在同轴上能够相对旋转。
在此,说明等速接头1的一般性的动作。如图2所示,在三脚架构件3的旋转轴O2相对于外圈2的旋转轴O1倾斜的状态下三脚架构件3与轴5一起旋转时,滚道槽211的延伸方向上的三脚架轴部32的位置周期性地变化。伴随于此,外滚筒41在第一滚道面211a或第二滚道面211b上滚动,相对于内滚筒42进行旋转。而且,三脚架构件3相对于外圈2倾斜,由此通过三脚架轴部32的外周面32a与内滚筒42的内周面42a之间的摩擦力,图2所示的滚筒单元4相对于外圈2向图2的逆时针方向进行倾斜移动。在图2中,该倾斜移动的方向由箭头R1表示。
以下,将这样滚筒单元4相对于外圈2倾斜移动的情况称为俯仰,将滚筒单元4的相对于外圈2的倾斜角称为俯仰角。滚筒单元4的俯仰由于外滚筒41的环状面41b与外圈2的滚道槽211的顶面211c抵接而受到限制。接下来,详细说明用于限制滚筒单元4的俯仰的结构等。
图3是表示滚筒单元4以俯仰角0°配置在第一滚道面211a与第二滚道面211b的中间位置的状态下的滚筒单元4与外圈2的关系的说明图。图3的上半部分以与外圈2的旋转轴O1正交的截面表示图2的位于外圈2的上部的滚筒单元4及收容有该滚筒单元4的滚道槽211。图3的下半部分示意性地表示透视外圈2而从其外侧观察外滚筒41的情况的滚道槽211与外滚筒41的关系。需要说明的是,在图3的下半部分,该上下方向对应于滚道槽211的延伸方向。
在图3的上半部分,当滚筒单元4俯仰时,伴随于此,外滚筒41也俯仰,外滚筒41的环状面41b在其外缘以2点与滚道槽211的顶面211c接触。即,顶面211c包含当滚筒单元4在滚道槽211内倾斜移动时与外滚筒41的环状面41b的外缘接触的第一及第二接触部212a、212b。由于外滚筒41的环状面41b以2点(第一及第二接触部212a、212b)与顶面211c接触,与假设外滚筒41以1点与顶面211c接触的情况相比,因滚筒单元4的俯仰而外圈2从外滚筒41承受的载荷分散,能抑制顶面211c的局部的磨损。
如图3的上半部分所示,在滚道槽211的顶面211c形成有向外圈2的筒部21的外侧凹陷而沿筒部21的中心轴方向延伸的凹槽212。第一及第二接触部212a、212b形成在筒部21的周向上的凹槽212的两端部,且沿筒部21的中心轴方向延伸。第一接触部212a形成在凹槽212的第一滚道面211a侧的端部,第二接触部212b形成在凹槽212的第二滚道面211b侧的端部。需要说明的是,筒部21的径向上的凹槽212的深度设定为外滚筒41与该凹槽212的底面212c不接触的尺寸。
在以下的说明中,将图3的上半部分所示的截面的第一接触部212a与第二接触部212b的间隔设为接触部间隔H,将外滚筒41的环状面41b的外径设为滚筒端面径A,将外滚筒41的沿着中心轴C1的轴向的宽度设为滚筒宽度B。需要说明的是,接触部间隔H相当于凹槽212的槽宽。
而且,在以下的说明中,将第一滚道面211a与第二滚道面211b之间的滚道槽211的中心位置与第一及第二接触部212a、212b之间的筒部21的径向上的距离设为距离C。该滚道槽211的中心位置具体而言是接头角度为0°的状态下的从外滚筒41的中心轴C1观察到的情况的将第一滚道面211a的最深部211a1与第二滚道面211b的最深部211b1连结的线段的二等分点,在图3的上半部分所示的例子中,滚道槽211的中心位置与外滚筒41的中心点C0一致。换言之,距离C是滚道槽211的第一及第二滚道面211a、211b的最深部211a1、211b1与第一及第二接触部212a、212b之间的筒部21的径向上的距离。
在此,外滚筒41的中心点C0是在外滚筒41的中心轴C1上成为滚筒单元4的俯仰中心的点。在本实施方式中,中心点C0成为在外滚筒41的中心轴C1上对滚筒宽度B进行二等分的二等分点。
图4是示意性地表示在滚道槽211内俯仰的滚筒单元4的外滚筒41的示意图。需要说明的是,在图4中,为了说明的明确化,夸张地表示外滚筒41的俯仰角。
在图4中,示出外滚筒41的从与其中心轴C1正交的方向观察到的状态。而且,在图4中,在表示外滚筒41的轮廓的轮廓线的内侧包含与外滚筒41的环状面41b接触的第二接触部212b,且图示出与外滚筒41的中心轴C1及外圈2的旋转轴O1平行的假想平面的外滚筒41的截面的轮廓线41c。以下,将该截面的轮廓线41c的内侧的面称为假想截面41d。
在图4中,假想截面41d的中心部的点C′0是将外滚筒41的中心点C0向与假想截面41d正交的方向投影后的点,是外滚筒41俯仰时的成为旋转中心的点。以下,将该点C′0称为假想截面41d的俯仰中心点。外滚筒41的俯仰角β在外滚筒41的环状面41b的外缘与第一及第二接触部212a、212b接触的状态下,作为在假想截面41d中通过俯仰中心点C′0而与外滚筒41的轴向正交的直线即第一假想线V1与同样在假想截面41d中通过俯仰中心点C′0而与外圈2的旋转轴O1平行的直线即第二假想线V2所成的角表示。
而且,在假想截面41d中将俯仰中心点C′0与第二接触部212b连结的线段L表示外滚筒41俯仰时的力臂,其长度表示为俯仰力臂长L2。而且,以下,将线段L与第二假想线V2所成的角称为力臂角α。
如图4及图3的下半部分所示,将第一假想线V1方向上的俯仰中心点C′0与第二接触部212b之间的距离设为距离L1时,如图3的下半部分所示,该距离L1与接触部间隔H的2分之1即H/2一起呈以滚筒端面径A的2分之1即A/2为斜面的直角三角形,因此可以由下式(1)表示。
L 1 = A 2 - H 2 2 - - - ( 1 )
而且,如图4所示,俯仰力臂长L2对应于包含滚筒宽度B的2分之1即B/2和距离L1的直角三角形的斜面,因此可以由下式(2)表示。
L 2 = ( B 2 ) 2 + L 1 2 = B 2 + A 2 - H 2 2 - - - ( 2 )
而且,力臂角α使用上述的距离C及俯仰力臂长L2,可以由下式(3)表示。
α = sin - 1 ( C L 2 ) = sin - 1 ( 2 C B 2 + A 2 - H 2 ) - - - ( 3 )
另一方面,外滚筒41的俯仰角β可以由下式(4)表示。
β = α - sin - 1 { ( B / 2 ) L 2 } = sin - 1 ( 2C B 2 + A 2 - H 2 ) - sin - 1 ( B B 2 + A 2 - H 2 ) - - - ( 4 )
如图4所示,在外滚筒41的环状面41b与外圈2的第二接触部212b抵接时,外滚筒41受到与线段L正交的方向的接触载荷F。通过该接触载荷F,外滚筒41受到以其中心点C0为旋转中心的俯仰力矩。该俯仰力矩的大小M依赖于上述的俯仰力臂长L2,可以由M=F×L2的关系式表示。
在此,俯仰力矩的大小M(=F×L2)一定,因此若俯仰力臂长L2变长,则接触载荷F减小。而且,从式(2)可知,滚筒端面径A及滚筒宽度B越大,而且接触部间隔H越小,则俯仰力臂长L2越长。在本实施方式中,着眼于该关系,滚筒端面径A、滚筒宽度B及接触部间隔H以满足(A+B)/H≥2.5的关系式的方式设定。
图5A和图5B是为了说明本实施方式的等速接头1的效果而表示的坐标图,图5A示出滚筒端面径A和滚筒宽度B之和(A+B)与接触部间隔H的比即(A+B)/H的值与俯仰力臂长L2的关系,图5B是表示以往的标准的等速接头(现有物品)的以接触载荷F为基准即1的情况的载荷比率与(A+B)/H的值的关系的坐标图。在该图5A、图5B中,标绘了滚筒端面径A为32mm,滚筒宽度B为12mm,接触部间隔H为30mm、26mm、22mm、18mm、14mm、10mm、及8mm的情况的各个值。
从图5A及图5B可知,在滚筒端面径A和滚筒宽度B之和(A+B)与接触部间隔H的比即(A+B)/H的值为2.5时,俯仰力臂长L2成为约15mm,此时的载荷比率成为约0.8。这是指与以往的标准的等速接头相比能够将接触载荷F减少约20%左右。而且,通过将该比(A+B)/H设为2.5以上,从图5A及图5B的坐标图能读取接触载荷F逐渐减少的情况。
图5A及图5B所示的关系在滚道槽211的中心位置与第一及第二接触部212a、212b之间的筒部21的径向上的距离C和滚筒宽度B的比即C/B为0.52以下(C/B≤0.52)时有效。
通过将该C/B设为0.52以下,能抑制滚筒单元4的俯仰,相对于滚道槽211的延伸方向的滚动体43的旋转轴的朝向接近直角。由此,外滚筒41相对于内滚筒42的旋转变得顺畅。
根据以上说明的实施方式,能得到以下叙述的作用及效果。
(1)由于滚筒端面径A和滚筒宽度B之和(A+B)与接触部间隔H的比即(A+B)/H设为2.5以下,因此能够增长俯仰力臂长L2,外滚筒41受到的接触载荷F减小,因此外滚筒41在滚道槽211内滚动时,能够减小外滚筒41从外圈2受到的摩擦阻力。由此,能够减少强制力。
(2)由于滚道槽211的中心位置与第一及第二接触部212a、212b之间的筒部21的径向上的距离C和滚筒宽度B之比即C/B设为0.52以下,因此能抑制外滚筒41的俯仰,外滚筒41相对于内滚筒42的旋转变得顺畅。因此,能够更可靠地减少强制力。
(3)在外圈2的滚道槽211的顶面211c形成有向筒部21的外侧凹陷而沿筒部21的中心轴方向延伸的凹槽212,第一及第二接触部212a、212b形成在凹槽212的两端部,因此利用凹槽212的槽宽能够规定接触部间隔H。即,通过简单的结构能够使外滚筒41在环状面41b的外缘处以2点与滚道槽211的顶面211c接触。
以上,基于实施方式而说明了本发明的滑动式等速接头,但本发明没有限定为该实施方式,在不脱离其主旨的范围内能够以各种方式实施,例如也可以如下面所示的变形例那样构成等速接头。
(变形例)
图6是表示本实施方式的等速接头的变形例的剖视图。该变形例的等速接头在外圈2的滚道槽211的顶面211c形成有2个凹槽(第一凹槽213及第二凹槽214)的结构与上述的实施方式的等速接头1不同。第一凹槽213及第二凹槽214夹着与滚道槽211的延伸方向平行地延伸的突条215而相互平行地形成。
在这样构成的等速接头中,滚筒单元4俯仰,且如图6的箭头R2所示以外滚筒41的中心点C0为中心摆动(转动)时,外滚筒41的环状面41b的外缘与第一凹槽213的宽度方向的两端部的第一接触部213a及第二接触部213b、或第二凹槽214的宽度方向的两端部的第一接触部214a及第二接触部214b接触。这种情况下,接触部间隔H成为相当于第一凹槽213的槽宽的第一接触部213a与第二接触部213b的间隔、或相当于第二凹槽214的槽宽的第一接触部214a与第二接触部214b的间隔。需要说明的是,滚筒单元4实际上以外滚筒41的外径的轴向的曲率半径的中心点为中心而转动,但滚筒单元4摆动的角度小,因此这里看作以外滚筒41的中心点C0为中心进行摆动。
根据这样的变形例,通过使滚筒端面径A与滚筒宽度B之和(A+B)和接触部间隔H的比即(A+B)/H为2.5以下,并使滚道槽211的中心位置与第一及第二接触部212a、212b之间的筒部21的径向上的距离C和滚筒宽度B之比即C/B为0.52以下,由此能够得到与上述的实施方式同样的效果。

Claims (4)

1.一种滑动式等速接头,包括:
外圈,具有在内周面形成有沿中心轴方向延伸的3个滚道槽的筒部;
三脚架构件,具有与轴连结的环状的凸台部、及以从所述凸台部的外周面向所述凸台部的径向外侧延伸的方式竖立设置而向所述滚道槽分别插入的3个三脚架轴部;以及
3个滚筒单元,具有能够摆动地外嵌于所述三脚架轴部的圆筒状的内滚筒、与所述内滚筒同轴且相对于所述内滚筒能够相对旋转的具有凸曲面状的外周面的外滚筒、及介于所述内滚筒与所述外滚筒之间的多个滚动体,
其中,
所述滚道槽的内表面由供所述外滚筒滚动的截面凹圆弧状的一对滚道面及形成在所述一对滚道面之间的顶面构成,
所述外滚筒在所述凸曲面状的外周面的内侧具有与所述顶面相对的平坦的环状面,
所述顶面包含当所述滚筒单元在所述滚道槽内倾斜移动时与所述外滚筒的所述环状面的外缘接触的第一及第二接触部,
在将所述外滚筒的所述环状面的外径设为滚筒端面径A、将所述外滚筒的轴向的宽度设为滚筒宽度B、将第一及第二接触部的间隔设为接触部间隔H的情况下,满足(A+B)/H≥2.5的关系式。
2.根据权利要求1所述的滑动式等速接头,其中,
在将所述一对滚道面之间的所述滚道槽的中心位置与所述第一及第二接触部之间的在所述筒部的径向上的距离设为C的情况下,满足C/B≤0.52的关系式。
3.根据权利要求1或2所述的滑动式等速接头,其中,
在所述顶面形成有向所述筒部的外侧凹陷而沿所述筒部的中心轴方向延伸的凹槽,
所述第一及第二接触部形成在所述筒部的周向上的所述凹槽的两端部。
4.根据权利要求3所述的滑动式等速接头,其中,
在所述顶面形成有2个所述凹槽。
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