CN1068101C

CN1068101C - 轴固定结构

Info

Publication number: CN1068101C
Application number: CN97113656A
Authority: CN
Inventors: 星野茂
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-04-30
Filing date: 1997-04-30
Publication date: 2001-07-04
Anticipated expiration: 2017-04-30
Also published as: CN1174946A; JPH09296810A

Abstract

一种在稳定状态下将轴固定在托架部上的轴固定结构。在万向接头的一个连接叉14的底部28以插入形式配置有带锥面10E的轴10。另外，在用于螺纹连接第一侧部24与第二侧部26的固定螺栓36上，可滑动地配置有能让防松垫圈44插入并带有锥部42A的轴环42。因此，当使固定螺栓36拧入时，防松垫圈44的弹力通过轴环42的锥部42A作用在轴10上，朝底部28一侧挤压轴10。由于这时的挤压力仅由防松垫圈44的弹性系数这一唯一因素来确定，因而，可以消除挤压力的偏差，在稳定状态下将轴10固定在一个连接叉14上。

Description

轴固定结构

本发明涉及一种将轴固定到托架部上的轴固定结构。

以下，以用于部件相互连接的万向接头为例，特别是以用于将汽车的中间轴和转向齿轮箱的小齿轮轴连接等的万向接头为例，对把轴固定到托架部的一构成例进行说明。这种万向接头的轴固定结构公开在例如日本实用新型公开第6-80029号公报中，下文对此例说明。

图5用断面图示出了在万向接头100的一个连接叉102上固定有能根据转向操作旋转的转向轴104的状态。另外，图6示出了用于将转向轴104固定到连接叉102上的固定螺栓106。首先，利用这些附图说明各部件的单个组成，然后，对转向轴104向连接叉102上固定的方式加以叙述。

连接叉102的轴固定部位的断面形状略成马蹄形。在连接叉102的一端侧部102A上，形成有预定尺寸的螺栓插入通孔108。另外，另一端侧部102B上形成有与螺栓插入通孔108相对并同轴的、内周面带阴螺纹的螺纹孔110。并且，连接叉102底部102C的内侧面做成具有预定曲率的曲面。

转向轴104具有：做成互相平行的平面的一对侧面104A、做成与侧面104A垂直的平面状的顶面104B以及做成与连接叉102底部102C的内周面紧密配合的曲面状底面104C。

如图6所示，固定螺栓106由带座的头部106A、设定成与螺栓插入通孔108的径向尺寸大体相同的大直径部106B、拧入螺纹孔110内的小直径部106C及将大直径部106B与小直径部106C连接起来的锥形部106D构成。另外，上述结构的固定螺栓106的从小直径部106C的中间到锥形部106D的部分，预先嵌装于圆筒状轴环112内。在圆筒状轴环112的一端内周上，形成有间隔90度的数个朝轴线一侧突出的止挡凸起112A。并且，在轴环112另一端的内周形成有锥部112B，该锥部112B的锥角设定成与固定螺栓106的锥部106D的锥角相一致。

上述的转向轴104以下述方式固定在连接叉102上。首先，从连接叉102的开口端一侧将转向轴104插入并置于底部102C的内侧。这时，插入的转向轴104的各面与连接叉102的各个面相互紧密接触。其次，将与轴环112一体化的固定螺栓106从连接叉102的螺栓插入通孔108插入。这时，在固定螺栓106的带座头部106A和连接叉102的一端侧部102A之间安装垫片114。接着，将固定螺栓106的小直径部106C拧入连接叉102的螺纹孔110内。

在此，随着固定螺栓106的拧入量的增加，轴环112的一端与连接叉102的另一端侧部102B的内侧面接触。因此，通过增加该螺纹拧入量，轴环112朝固定螺栓106的带座头部106A一侧相对移动。随之，轴环112的锥部112B在固定螺栓106的锥部106D上滑动，并朝固定螺栓106的径向外侧变形。结果，轴环112的变形的锥部112B的一部分与转向轴104的顶面104B接触，将转向轴104压向连接叉102的底部102C一侧。由此，在转向轴104与连接叉102自调的状态下，将转向轴104固定在连接叉102上。

但是，在利用上述组成的以往结构中，由于轴环102的锥部112B朝径向外侧的变形状况，会使相对于转向轴104顶面104B的挤压力发生变动，这样，为了在稳定状态下将转向轴104固定到连接叉102上，就需要更多的作业，出现了工序繁多的问题。

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种可利用稳定挤压力将轴固定在托架部上，同时可提高组装作业性的轴固定结构。

本发明的轴固定结构包括：可从其敞开端一侧插入轴，同时其固定部位的断面形状做成马蹄形的托架部；将该托架部的一侧与另一侧螺纹连接、以将轴包入该托架部之间的状态将该轴固定在托架部上的固定螺栓，还具有：配置在前述固定螺栓轴部外周上的挤压部件，该挤压部件可沿该轴部的轴线滑动，并具有在与前述轴接触的位置形成的锥部；安装在前述固定螺栓头部与前述挤压部件之间的施力部件，该施力部件对螺栓的前端一侧施力，通过上述挤压部件的锥部，将指向前述托架部底部一侧的挤压力施加给前述轴。

在本发明中，轴从托架的敞开端一侧插入，配置在托架部的底部，由固定螺栓将托架部的一侧与另一侧螺纹连接在一起，这样，设置于固定螺栓轴部外周上的挤压部件在其锥部与轴接触。当固定螺栓的螺纹连接力增加时，挤压部件承受通过施力部件施加的指向固定螺栓前端侧的力，由此沿固定螺栓轴部的轴线滑动并挤压轴。

另外，由于施力部件施加弹力通过挤压部件的锥部分担，该分力成为把轴压向托架部底部的挤压力并作用在轴上，因此轴由螺栓的紧固力及挤压部件的挤压力可靠地固定在托架上。

本发明并未采用通过挤压部件的变形将轴压向托架部底部一侧那样的以往结构，挤压部件本身不变形，利用对该挤压部件施力的施力部件的弹力，将轴压向托架部底部一侧。施力部件的弹力的设定，由作用在轴上的挤压力这唯一因素确定，因此，作用在轴上的挤压力不会出现偏差。使本发明能在稳定状态将轴固定在托架上。

另外，在本发命中，挤压部件做成圆筒状，将该挤压部件插入托架部一侧所形成的螺栓插入通孔，使挤压部件与螺栓插入通孔的内周面成面接触状态，据此，当挤压部件挤压轴时，通过轴作用在挤压部件上的反作用力，由托架部的螺栓插入通孔的内周面承受。结果，可以防止由前述反作用力在固定螺栓轴部所产生的弯曲变形，防止固定螺栓的折损，并能避免螺纹连接扭矩的损失。

图1是表示本实施例万向接头的轴固定结构主要部分的图2的1-1断面图。

图2是与轴相关的方向接头的整体结构图。

图3是图2所示轴的局部放大立体图。

图4是局部装配化的固定螺栓的侧面图。

图5是相应于图1的表示以往万向接头的轴固定结构主要部分的断面图。

图6是图5所示固定螺栓的侧面图。

下文利用图1～图4叙述本发明的一实施例。

图2示出了与作为固定对象的轴10相关的万向接头12的整体结构，图1示出了图2中1-1断面的结构。如图所示，方向接头12由作为托架部的一个连接叉14、另一连接叉16及将连接叉14、16相对自由转动地连接的十字轴1 8所构成。在一个连接叉14上通过摆动方式固定轴10，在另一个连接叉16上通过锯齿花键嵌合方式固定其它轴。这样，利用一个连接叉14与另一个连接叉16将轴固定的方式是不同的，在例如轴10是汽车中间轴、其它轴是转向齿轮箱的小齿轮轴的场合，先将转向齿轮箱及转向盘柱组装在车体上，这时，由于转向齿轮箱的小齿轮轴及转向盘柱内主轴不动，因此可以将与主轴连接的中间轴经过摆动后固定，简化了组装作业。

另外，在本实施例中，由于一个连接叉14，即上述实施例的中间轴固定侧的连接叉适用于本发明，因此，下文特以一个连接叉14为中心加以说明。

一个连接叉14具有在固定状态下保持轴10的固定部20和从该固定部20略成U字形伸出并通过十字轴18与另一个连接叉16连接的连接部22。其中，固定部20由互相平行设置的第一侧部24、第二侧部26和将第一侧部24与第二侧部26连接的圆弧状底部28构成。第一侧部24的内侧面24A与第二侧部26的内侧面26A做成相互平行的平面，底部28的内侧面28A做成有预定曲率的圆弧面。进一步，在第一侧部24的敞开端一侧，在与内侧面24A垂直的方向上形成具有预定径向尺寸的螺栓插入通孔30，在第二侧部26的敞开端一侧同轴地形成螺纹孔32，该螺纹孔32其直径小于螺栓插入通孔30的直径，其内周面上形成阴螺纹。

如图3所示，以固定状态保持在上述连接叉14的固定部20上的轴10做成断面为椭圆形的实心轴。另外，在轴10顶部的顶端侧形成从平面观察为矩形的切槽34。因此，在从该切槽形成部位观察轴断面结构的场合，轴10具有：位于侧而的做成相互平行的平面的外侧面10A、10B，位于顶部侧并相对于两个外侧面10A、10B垂直的顶面10C，以及位于底部侧的做成具有预定曲率圆弧面的底面10D。再者，在轴10的顶面10C外端部分别形成具有预定锥角的锥面10E。

下文叙述用于将上述轴10固定到一个连接叉14上的固定螺栓36。如图4所示，固定螺栓36具有带座头部38及从该带座头部38的轴心部位伸出的轴部40。进一步，轴部40的螺栓头部一侧做成圆周面平滑的平滑部40A。另外，在螺栓前端侧形成圆周面带阳螺纹的阳螺纹部40B。轴部40的平滑部40A的外径尺寸设定成小于前述螺栓插入通孔30的内径。

另外，圆筒状轴环42沿轴线可滑动地套在固定螺栓36的平滑部40A的外周上。圆筒状轴环42的外径尺寸与前述第一侧部24的螺栓插入通孔30的内径尺寸一致。在轴环42的成为螺栓前端侧的端部上，形成径向尺寸朝螺栓前端侧缩小的锥部42A。锥部42A的锥角与前述轴10的锥面10E的锥角一致，使两个锥面互相接触。再者，在轴环42的螺栓头部一侧的端部与固定螺栓36的带座头部38的座面之间设置着具有规定弹簧系数的防松垫圈44。

下文说明将轴10固定在万向接头12的一个连接叉14上时的顺序，通过对此的说明来叙述本实施例的作用及效果。

首先，如图2所示，使轴10摆动，同时，从一个连接叉14的固定部20的敞开端一侧插入轴10的前端部，将轴10配置在固定部20的底部侧。在这种状态下，如图1所示，使轴10的外侧面10A、10B在面接触状态下分别与连接叉14的第一侧部24及第二侧部26的各个侧面24A、26A接触，同时，让轴10的底部10D的中央部在面接触状态下与连接叉14的底部28的内侧面28A接触。

其次，利用固定螺栓36将一个连接叉14的第一侧部24与第二侧部26螺纹地连接在一起。在螺栓36上预装有防松垫圈44及轴环42的状态下，即是说，在固定螺栓36、防松垫圈44及轴环42三者局部组装后的状态(图4状态)下，将固定螺栓36从一个连接叉14的第一侧部24的螺栓插入通孔30插入，并拧入第二侧部26的螺纹孔32。

在这种过程中，轴环42在面接触状态下插入螺栓插入通孔30内，同时，轴环42的锥部42A与轴10的锥面10E接触。于是，通过固定螺栓36的螺纹连接，轴环42经过固定螺栓36的平滑部40A沿着轴线朝带座头部38一侧滑动，防松垫圈44产生弹性变形(压缩)。这样，防松垫圈44将弹力作用在轴环42上，该弹力由轴环42的锥部42A及轴10的锥面10E分担，使挤压力P作用于轴10的锥面10E上。而且这时固定螺栓36的带座头部38的座面稍微离开第一侧部24的外侧面。

然后，进一步拧紧固定螺栓36，直到带座头部38的座面与第一侧部24的外侧面紧密接触，在自调状态下完全固定。在这种状态下，一旦防松垫圈44各部分的尺寸确定成非线紧密接触、可以产生弹性变形形成间隙(不变成平垫圈的状态)的形式，就可以防止作用在轴10上的挤压力的偏差。

如上文所述，在通过固定螺栓36得到完全固定的状态下，第一侧部24上作用着沿螺纹连接方向的比较大的夹持力F1，第二侧部26上作用着沿螺纹连接方向相反方向的比较大的夹持力F2，使第一侧部24的内侧面24A与第二侧部26的内侧面26A的距离变小，牢固地将轴10夹持住。进一步，在这种状态下，由于防松垫圈44的弹性变形量(压缩量)增加，因而将轴10压向一个连接叉14底部28一侧的挤压量P增大，从而牢固地将轴10压向连接叉14底部28一侧。

在本实施例中，没有利用以往结构那样的通过轴环42本身变形所产生的挤压力，而是利用防松垫圈44的弹力挤压轴环42，由锥部42A分担的弹力的一部分作为挤压力P作用在轴10上，因而，本实施例的重要之点在于，作用于轴10的挤压力P的大小是由防松垫圈44的弹性系数这唯一因素确定的。结果，作用在轴10上的挤压力P的大小不会出现偏差，可以在稳定状态将轴10固定在一个连接叉14上。由此，可以在轴线不偏离的状态下将轴10相对于一个连接叉14固定，由于在稳定状态下，相对于连接叉14固定轴10，因而可减少作业工序，另外，可以避免连接位置不良及螺栓的松动。

另外在本实施例中，在轴环42做成圆筒状并由固定螺栓36将轴10固定在一个连接叉14上的状态下，轴环42是在面接触状态下插入到连接叉14的第一侧部24上所形成的螺栓插入通孔30的，因而，由轴10的锥面10E通过轴环42的锥部42A作用在固定螺栓36的轴部40上的输入力的反作用力，可以由第一侧部24的螺栓插入通孔30的内周面承受。这样，可以防止由前述反力引起的固定螺栓36的轴部40发生弯曲变形。结果，可避免固定螺栓36的折损，消除固定螺栓36的螺纹连接扭矩的损失。由此可见，根据本实施例，由于部件不会产生永久变形，因而其优点是固定螺栓36等可以多次使用。

在本实施例中，由于轴10的顶面10C设置成平面部，使锥面10E接近侧面，轴环42的锥部42A与轴10的锥面10E以面接触状态在固定位置接触，因此，可以使挤压力P有效地作用。

由于只存在着防松垫圈44的压缩载荷部分，因而，不会对固定螺栓36连接状态产生影响。

在本实施例中，由于仅拧入固定螺栓36就完成了轴10向连接叉14的固定作业，可以省去其它螺母之类的零件，因而组装作业性好。

在以上叙述的实施例中，列举了作为固定对象的一个连接叉14、作为轴10的中间轴、作为固定对象的另一连接叉16及作为轴的转向齿轮箱的小齿轮轴的例子。但是，本发明还可以用于除汽车之外的轴之间的相互连接。

另外，在本实施例中，描述了将轴10固定于方向接头12的一个连接叉14上的例子，但是，本发明的应用对象并不限于方向接头，也可以用于将轴固定于单个托架部的情况。

再者，在本实施例中，从前述的组装作业性出发，在一个连接叉14第二侧部26上形成螺纹孔32，但是，在不需要特别考虑组装作业性的场合，还可以代替螺纹孔而采用螺母连接的结构，也可以采用将焊接螺母预先焊接的结构。

还有，在本实施例中，对轴环42挤压施力的施力部件，利用了防松垫圈，但并不限于此，还可以使用板簧或碟簧或弹簧垫片等。

Claims

1、一种轴固定结构，包括：

可从其敞开端一侧插入轴、同时其固定部位的断面形状做成马蹄形的托架部；

将该托架部的一侧与另一侧螺纹连接、以将轴包入该托架部之间的状态将该轴固定在托架部上的固定螺栓，其特征是，还包括：

配置在前述固定螺栓的轴部外周上的挤压部件，其可沿该轴部的轴线滑动，并具有在与前述轴接触的位置形成的锥部；

安装在前述固定螺栓头部与前述挤压部件之间的施力部件，该施力部件对螺栓的前端一侧施力，通过上述挤压部件的锥部，将指向前述托架部底部一侧的挤压力施加给前述轴。

2、根据权利要求1所述的轴固定结构，其特征是，前述挤压部件在相对于前述固定螺栓头部一侧的相反一侧位置的端部设有锥部。

3、根据权利要求1或2所述的轴固定结构，其特征是，前述挤压部件做成圆筒状，将该挤压部件插入到螺栓插入通孔中，使挤压部件与前述托架部一侧形成的前述螺栓插入通孔的内周面呈面接触状态。

4、根据权利要求1所述的轴固定结构，其特征是，在前述固定螺栓的头部与前述挤压部件之间形成能让前述施力部件产生弹性变形的间隙。

5、根据权利要求1所述的轴固定结构，其特征是，前述轴具有在与前述挤压部件接触的位置形成的接触面，该接触面与挤压部件的锥部形成面接触。

6、根据权利要求1所述的轴固定结构，其特征是，前述轴的顶部设有平行于前述固定螺栓轴向的平面。

7、根据权利要求1所述的轴固定结构，其特征是，前述托架部的两侧具有相互平行的内侧面，前述轴的两侧带有相互平行的与上述内侧面呈面接触形式的外侧面。

8、根据权利要求1所述的轴固定结构，其特征是，前述托架部的底部内侧面与轴的底面形状做成相互间呈面接触的弧面。

9、根据权利要求1所述的轴固定结构，其特征是，在前述托架部的另一侧形成阴螺纹部，在前述固定螺栓的前端侧形成可与该阴螺纹部螺纹连接的阳螺纹部。

10、根据权利要求1所述的轴固定结构，其特征是，前述托架部是用于把转向轴连接在转向齿轮箱的小齿轮轴上的万向接头的连接叉。