CN107110228B - 扭矩传递装置 - Google Patents

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Abstract

在将扭矩传递轴(10)压入等速接头等其他部件的工序中，有效防止端部接头(12)与圆筒轴(18)的结合部处的外卡圈(20)(连接部件)的位置偏移或脱落，同时提高端部接头(12)与圆筒部件(18)的结合强度，得到高传递扭矩。在形成于端部接头(12)的环状的槽部中嵌合有用于抵靠外卡圈(20)而进行卡定的簧环(15)。并且，在外卡圈(20)的小径部的端面上形成有多个凹部(27)，该凹部(27)将锯齿部(14)和小径部(26)之间的间隔(44)与外卡圈(20)的外部连通。粘接剂所含有的气泡通过该凹部向间隔(44)的外部排出，因此间隔(44)内被粘接材料无间隙地填充。

Description

扭矩传递装置
技术领域
本发明涉及用于例如车辆的传动轴(驱动轴)的扭矩传递轴等扭矩传递装置。
背景技术
以往，例如如专利文献1、2所示，存在用于车辆的传动轴(驱动轴)的扭矩传递轴(扭矩传递装置)。该扭矩传递轴是在FRP(Fiber Reinforced Plastics：纤维强化塑料)制的圆筒的两端部结合金属制的端部接头而成的，具有FRP制的圆筒，由此具有能够在确保必要的强度及耐久性的同时实现轻量化的优点。
并且，在专利文献2所记载的扭矩传递装置中，具有与形成在端部接头的外周面上的锯齿部的一部分嵌合的FRP制的圆筒部件、以及连接端部接头与圆筒部件的外卡圈，外卡圈具有大径部和小径部，使外卡圈的大径部与圆筒部件的外周面结合，并使外卡圈的小径部与端部接头的锯齿部结合。
即，构成为端部接头的锯齿部负责端部接头与FRP制的圆筒部件的固定、以及端部接头与外卡圈的固定这两者。由此，由于不需要在端部接头加工特别的固定部(专利文献1所记载的驱动轴具有的非圆形截面轴部等)，能实现端部接头的加工工序的简化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-052719号公报
专利文献2：日本特开2014-222069号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在上述那样的以往结构的扭矩传递轴中，在将扭矩传递轴压入等速接头(CVJ)等其他部件而结合的组装工序中，有可能由于压入时的载荷而在外卡圈与端部接头及圆筒部件的结合部产生位置偏移，从而发生外卡圈的脱落等。因此，为了防止这样的外卡圈的位置偏移或脱落，考虑安装用于抵靠外卡圈的轴向的端部来实施相对于端部接头及筒状部件的防脱(防止位置偏移)的簧环(卡定件)。
但是，如果设置上述的簧环，则端部接头的锯齿部与外卡圈的套筒的径向间隙(间隔)的轴向端部被簧环封闭。由此，不能使气泡从该间隙向外部排出。因此，不能对该间隙完全填充粘接剂，可能无法得到借助外卡圈实现的端部接头与圆筒部件的充分的接合(固定)强度。
本发明鉴于上述几点而完成，其目的在于，在将扭矩传递轴(扭矩传递装置)压入等速接头等其他部件的工序中，能有效地防止端部接头与圆筒部件的结合部处的外卡圈(连接部件)的位置偏移或脱落，同时提高端部接头与圆筒部件的结合强度，得到高传递扭矩。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的扭矩传递装置的特征在于，其具有：轴状的端部接头(12)，其从一端侧向另一端侧传递扭矩；锯齿部(14)，其形成在端部接头(12)的一端的外周面上；圆筒部件(18)，其内周面(18c)与锯齿部(14)的一部分嵌合；以及筒状的连接部件(20)，其连接端部接头(12)与圆筒部件(18)，连接部件(20)具有与圆筒部件(18)的一端(18a)的外周面(18e)嵌合的大径部(24)以及与锯齿部(14)嵌合的小径部(26)，在端部接头(12)上的与锯齿部(14)相邻的位置，设置有用于抵靠连接部件(20)的小径部(26)的端面(26a)而进行卡定的卡定件(15)，在小径部(26)的端面(26a)上形成有使该端面(26a)沿轴向凹陷而成的一个或多个凹部(27)，凹部(27)将设在锯齿部(14)与小径部(26)之间的间隔(44)与连接部件(20)的外部连通。
根据本发明的扭矩传递装置，在端部接头上的与锯齿部相邻的位置，设置有用于抵靠连接部件的小径部的端面而进行卡定的卡定件。通过具有这样的卡定件，在将该扭矩传递装置(通过连接部件接合的端部接头及圆筒部件)压入等速接头的工序中，能有效防止端部接头与圆筒部件的结合部处的连接部件的位置偏移或脱落。在此基础上，在连接部件的小径部的卡定件侧的端面上形成有使该端面沿轴向凹陷而成的一个或多个凹部，该凹部将设在锯齿部与小径部的内周面之间的间隔与连接部件的外部连通，从而锯齿部与连接部件的小径部之间的间隔不被卡定件封闭。因此，能够经由该凹部从锯齿部与连接部件的小径部之间的间隔向外部排出气泡。由此，能够对该间隔完全填充接合用的粘接剂，从而能够得到借助连接部件实现的端部接头与圆筒部件的高接合(固定)强度。因此，能够实现得到高传递扭矩的扭矩传递装置。
即，根据本发明的扭矩传递装置，能够设置用于防止连接部件的位置偏移或脱落的卡定件，同时确保气泡从锯齿部与连接部件(小径部)之间的间隔排出，因此能够减少空气向用于接合连接部件与锯齿部及圆筒部件的粘接剂的混入，从而能提高粘接强度。此外，由于在连接部件与锯齿部及圆筒部件的接合部填充有粘接剂，水、空气等不会侵入该接合部。因此，即使长期使用也能有效防止接合部的强度下降。由此，能确保借助连接部件实现的端部接头与圆筒部件的高接合(固定)强度。
而且，在上述的扭矩传递装置中，可以是，卡定件(15)是与环状的槽部(13)嵌合的簧环(15)，该环状的槽部(13)形成在端部接头(12)上的与锯齿部(14)相邻的位置，凹部(27)的一部分位于比簧环(15)的外周缘靠外径侧的位置，由此至少该一部分不被簧环(15)覆盖而露出。
根据该结构，由于成为凹部的一部分不被簧环覆盖而露出的状态，因此能够经由该露出的部分使锯齿部和连接部件(小径部)之间的间隔与连接部件的外部连通。因此，能够可靠地将进入锯齿部与连接部件(小径部)的间隙中的气泡向外部排出。
此外，在上述的扭矩传递装置中，可以是，连接部件(20)的大径部(24)为圆筒状的套筒(30)，圆筒部件(18)的端部(18a)安插在套筒(30)与锯齿部(14)之间。
根据该结构，组装时在圆筒部件的端部的外周面涂布粘接剂，由此圆筒部件的外周面相对于套筒的内周面被粘接而固定，并且圆筒部件的内周面相对于锯齿部的外径面被压入而固定。其结果是，在圆筒部件的内周侧和外周侧这两侧，圆筒部件和端部接头被牢固地固定。因此，能够更顺畅地执行扭矩(例如旋转扭矩、弯曲扭矩等)的传递。
另外，上述的括弧内的标号是将后述实施方式中的结构构件的标号作为本发明的一个例子而示出的。
发明的效果
根据本发明的扭矩传递装置，在压入等速接头等其他部件的工序中，能防止在借助连接部件实现的端部接头与圆筒部件的结合部发生位置偏移而连接部件脱落，同时有效提高圆筒部件与端部接头的结合强度，从而得到高传递扭矩。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的扭矩传递轴(扭矩传递装置)的分解状态的立体图。
图2是示出扭矩传递轴的组装状态的立体图。
图3是扭矩传递轴的侧视图(局部剖视图)。
图4是扭矩传递轴的局部侧剖视图(图3的X部分放大图)。
图5是外卡圈的立体图。
图6是用于说明扭矩传递轴的组装步骤的图。
图7是用于说明外卡圈(小径部)与锯齿部之间的粘接剂中含有的气泡的流动的图。
以下参照附图，详细地说明本发明的实施方式。图1、2是分别示出本发明的一个实施方式的扭矩传递轴(扭矩传递装置)的分解状态和组装状态的立体图。此外，图3是扭矩传递轴的侧视图(局部剖视图)，图4是扭矩传递轴的局部侧剖视图(图3的X部分放大图)。如这些图所示，本发明的一个实施方式的扭矩传递轴(扭矩传递装置)10中，在作为轴主体的FRP制的圆筒轴(圆筒部件)18的两端部18a、18a分别经由圆筒状的外卡圈(连接部件)20、20连接(固定)有相同结构的端部接头12、12。因此，以下对一个端部的结构详细地进行说明，对另一个的结构标注同一标号并省略其详细的说明。
在本实施方式中，作为本发明的扭矩传递装置的一例，使用传递来自搭载于车辆的发动机等驱动源的旋转扭矩的驱动轴(驱动轴)进行了说明，但不限于此，例如也可以应用于未图示的传动轴或稳定器等扭矩传递单元。
扭矩传递轴10构成为具有：轴状的端部接头12，其从一端侧向另一端侧传递旋转扭矩；FRP(Fiber Reinforced Plastics：纤维强化塑料)制的圆筒部件(轴主体)18，其内周面18c与形成在端部接头12的一端的外周面上的锯齿部14的一部分嵌合；以及外卡圈(连接部件)20，其连接端部接头12与圆筒轴18。
FRP制的圆筒轴18由形成有贯通孔的中空的圆筒体构成，例如由多个CFRP(CarbonFiber Reinforced Plastics：碳纤维强化塑料)层构成，该多个CFRP层是将使碳素纤维浸含于热固性树脂片中而形成的多个预浸渍体卷成筒状并使其热固化而成的。另外，也可以对在树脂中散布有作为短纤维的碳素纤维的材料进行注塑成型，而成为圆筒轴18。
端部接头12由金属制材料形成，由以下部分构成：轴部22，其形成为实心杆状；以及锯齿部14，其与轴部22的轴向上的一端连续并被压入到圆筒轴18的端部18a的内周面18c。在锯齿部14(的外周面)上形成有例如三角齿锯齿或渐开线锯齿等锯齿。另外，在本实施方式中，沿着端部接头12的轴向一体地形成锯齿部14，但并不限于此，例如也可以构成为沿着端部接头12的轴向将锯齿部14分割为多个而成的许多的环状。
此外，在端部接头12的轴向上与锯齿部14相邻的位置(轴部22侧的相邻的位置)处，设有用于与簧环(卡定件)15嵌合的环状的槽部13。与槽部13嵌合的簧环15是将圆环状的一部分切除而成的大致C字型的弹性金属制的部件。
外卡圈20由金属制材料形成，由具有大径部24和小径部26的大致圆形的环状体(筒状体)构成。另外，在本实施方式中，大径部24表示外卡圈20的内径比较大的部分，小径部26表示外卡圈20的内径比较小的部分。大径部24和小径部26沿着轴向一体地连续形成。
大径部24由比较大径的圆筒状的套筒30(环状体)构成。套筒30被设置成其轴向(圆筒的轴向)与端部接头12的轴线大致平行地延伸。在套筒30的内周面32与锯齿部14之间设有安插圆筒轴18的端部18a的环状间隙36(参照图4)。
小径部26由比较小径的环状体构成，设有被压入到端部接头12的锯齿部14上的内周面40、以及与圆筒轴18的端面18f对置的环状侧壁42。此外，在外卡圈20的小径部26与端部接头12的锯齿部14之间(径向的间隙)设有后述的间隔44。
外卡圈20的大径部24与圆筒轴18的外周面18e结合而固定。外卡圈20的小径部26与端部接头12的锯齿部14的一部分结合而固定。圆筒轴18的端部18a压入到端部接头12的锯齿部14的除一部分以外的剩余部而固定，并且通过后述的粘接剂48与外卡圈20的套筒30的内周面32粘接而固定。
这样，在本实施方式中，构成为利用端部接头12的锯齿部14进行端部接头12与圆筒轴18的固定、以及端部接头12与外卡圈20的固定这两者。另外，也可以在外卡圈20的外周面设置向径向的外侧扩径的未图示的凸缘部。
图5是外卡圈20的立体图。如该图所示，在外卡圈20中的小径部26的轴向的端面(簧环15侧的端面)26a上形成有使该端面26a沿轴向凹陷而成的多个凹部27。多个凹部27是沿着圆形环状的端面26a的周向以等间隔呈放射状地排列多个。而且此处，各凹部27形成为从圆形环状的端面26a的内周缘向径向的外侧呈大致半圆弧状切入而成的凹部。
接着，对本实施方式的扭矩传递轴10的组装工序进行说明。图6是用于说明扭矩传递轴10的组装步骤的图。组装扭矩传递轴10时，首先准备在外周面具有环状阶梯部52的大致圆筒状的压入工具50(参照图6的(a))，预先将该压入工具50固定于未图示的固定部件。压入工具50沿着轴向一体地设有以环状阶梯部52为边界的小径圆筒部54以及大径凸缘部56。
如图6的(a)所示，在将压入工具50安装于端部接头12的锯齿部14的规定位置的状态下，使外卡圈20沿着端部接头12的轴部22的轴向(箭头方向)贯穿插入。然后，如该图的(b)所示，将外卡圈20的小径部26的内周面40压入端部接头12的锯齿部14进行固定。在该状态下，外卡圈20的大径部24(套筒30)被插入压入工具50的小径圆筒部54，大径部24的端面24a与压入工具50的环状阶梯部52抵接，由此限制外卡圈20向轴向移位。另外，当外卡圈20的小径部26压入端部接头12的锯齿部14而被固定时，锯齿部14形成得比外卡圈20硬质，因此锯齿部14的锯齿形状转印在小径部26的内周面40。
压入工具50在将外卡圈20相对于端部接头12的锯齿部14压入进行固定时，兼具将外卡圈20定位于锯齿部14的规定位置并固定的作为定位单元的功能、以及限制外卡圈20向轴向移位的作为止动件的功能。
这样，外卡圈20的小径部26的内周面40被压入到端部接头12的锯齿部14，从而外卡圈20固定在锯齿部14的规定位置(沿着轴向的端部)。此时，外卡圈20的小径部26的端面(轴部侧的端面)26a与锯齿部14的端面(轴部侧的端面)14a共面或大致共面(参照图6的(b))。在该状态下，使簧环15与端部接头12的槽部13嵌合。与槽部13嵌合的簧环15与外卡圈20的小径部26的端面26a上的多个凹部27之间抵接。而且，多个凹部27各自的外径侧的一部分位于比簧环15的外周缘靠外径侧的位置，从而不被簧环15覆盖而露出。之后，如图6的(c)所示，从锯齿部14拔出压入工具50。
接下来，如图6的(d)所示，将借助未图示的粘接剂涂布单元在端部18a的外周面18e涂布有粘接剂48的圆筒轴18从与外卡圈20的插入方向相反的方向(箭头方向)压入到端部接头12的锯齿部14。圆筒轴18的端部18a被插入到形成在套筒30的内周面32与锯齿部14之间的环状间隙36内，与环状侧壁42抵接，从而限制了其移位，被固定在规定位置。
当圆筒轴18的内周面18c相对于外卡圈20的锯齿部14被压入时，由于与金属制的外卡圈20相比，圆筒轴18由比较软质的材料形成，因此锯齿部14的锯齿形状转印在圆筒轴18上。其结果是，通过使圆筒轴18与外卡圈20彼此牢固地压入嵌合，能进行止转。
此外，压入工具50的小径圆筒部54的径向壁厚(T1)(参照图6的(a))被设定为圆筒轴18的端部18a的径向壁厚(T2)(参照图6的(d))与粘接剂48的膜厚(α)(参照图4)的总尺寸(T1＝T2+α)。
通过这样设定，在端部接头12的锯齿部14与外卡圈20(套筒30)的内周面32之间，能预先形成作为粘接剂48的膜厚(α)的规定的间隙。其结果是，能使圆筒轴18与外卡圈20的粘接性能提高，从而可靠且牢固地粘接圆筒轴18和外卡圈20。而且，规定的间隙被沿周向均匀地设定，因此能均匀地形成粘接剂48的膜厚。
图7是用于说明外卡圈20(小径部26)与锯齿部14之间的粘接剂48中含有的气泡的流动的图。涂布于圆筒轴18的端部18a的外周面18e上的粘接剂48侵入外卡圈20的小径部26的内周面40与端部接头12的锯齿部14之间的间隔44。此时，如上所述，通过形成在外卡圈20的小径部26的端面26a上的凹部27，间隔44与外卡圈20的外部连通，由此如该图箭头所示，在间隔44内填充了粘接剂48后，剩余的粘接剂48及该粘接剂48所含有的气泡通过凹部27向间隔44的外部排出。这样，间隔44内被粘接剂48无间隙地填充。
此外，例如由异种金属(例如钢铁和铝)形成端部接头12和外卡圈20的情况下，因基于异种金属之间的离子化倾向的电位差，可能发生电腐蚀。但是，在本实施方式中，利用间隔44内无间隙地填充的粘接剂48，达到在外卡圈20的小径部26的内周面40与端部接头12的锯齿部14之间夹有膜的状态，因此异种金属之间成为非接触状态，能有效抑制发生电腐蚀。
如以上所说明的那样，根据本实施方式的扭矩传递轴10，在端部接头12的与锯齿部14相邻的位置(锯齿部14与轴部22之间的位置)形成有环状的槽部13，在该环状的槽部13中嵌合有用于抵靠外卡圈20的小径部26的端面26a而进行卡定的簧环15。通过具有这样的簧环15，在将扭矩传递轴10(通过外卡圈20接合的端部接头12及圆筒轴18)压入等速接头等其他部件的工序中，能有效防止端部接头12与圆筒轴18的结合部处的外卡圈20的位置偏移或脱落的发生。在此基础上，在外卡圈20的小径部26的端面26a上形成有使该端面26a向轴向凹陷而成的多个凹部27，设在小径部26的内周面40与锯齿部14之间的间隔44经由该凹部27与外卡圈20的外部连通。由此，外卡圈20的小径部26与锯齿部14之间的间隔44不被簧环15封闭。因此，能够从外卡圈20的小径部26与锯齿部14之间的间隔44经由该凹部27向外部排出气泡。由此，能够对该间隔44完全填充接合用的粘接剂48，能够得到借助外卡圈20实现的端部接头12与圆筒轴18的高接合(固定)强度。因此，能有效提高端部接头12与圆筒轴18的接合强度，能实现得到高传递扭矩的扭矩传递轴10。
即，根据本实施方式的扭矩传递轴10，能够设置用于防止外卡圈20的位置偏移或脱落的簧环15，同时确保气泡从锯齿部14与外卡圈20(小径部26)的内周面40之间的间隔44排出，因此能减少空气向用于接合外卡圈20与锯齿部14及圆筒轴18的粘接剂48的混入，从而能提高粘接强度。此外，由于在外卡圈20与锯齿部14及圆筒轴18的接合部填充有粘接剂48，水、空气等不会侵入该接合部。因此，即使长期使用，接合部也不会发生生锈、腐蚀，因此能有效防止扭矩传递轴10的强度下降。由此，能确保借助外卡圈20实现的端部接头12与圆筒轴18的高接合(固定)强度。
另外，在未设置本实施方式的凹部27的情况下，由于成为间隔44被簧环15封闭的状态，粘接剂48所含有的气泡不向外卡圈20的外部排出，残留在间隔44内。由此，气泡伴随外卡圈20的压入而将间隔44内的粘接剂48挤出，由此可能在外卡圈20的小径部26与锯齿部14的接合面上出现没有粘接剂48的部分。
此外，在本实施方式的扭矩传递轴10中，凹部27的外径侧的一部分位于比簧环15的外周缘靠外径侧的位置。根据该结构，成为凹部27不被簧环15封闭而露出的状态，因此能够可靠地将进入间隔44中的气泡经由该露出的部分向外卡圈20的外部排出。
本实施方式的扭矩传递轴10基本上如上所述构成，接下来对其动作及作用效果简单地进行说明。
本实施方式的扭矩传递轴10作为传递来自搭载于车辆的发动机(驱动源)的旋转扭矩(驱动力)的驱动轴发挥功能，例如，在一个端部接头12的轴部22上经由未图示的内侧等速接头及差动装置连结有发动机(未图示)，并且在另一个端部接头12的轴部22经由未图示的外侧等速接头连结有车轮(未图示)。
当发动机的旋转驱动力被传递至扭矩传递轴10，对扭矩传递轴10赋予了旋转扭矩时，旋转扭矩在端部接头12与FRP制的圆筒轴(轴主体)18之间传递。另外，外卡圈20被设置成当从端部接头12对圆筒轴18赋予旋转扭矩时，用于消除圆筒轴18的内侧的旋转扭矩与外侧的旋转扭矩之间的旋转扭矩之差。
以上，说明了本发明的实施方式，但本发明不限于上述实施方式，能够在权利要求书、以及说明书和附图所记载的技术思想的范围内进行各种变形。例如上述实施方式所示的凹部27的具体形状、个数、配置是一个例子，设在本发明的扭矩传递装置的连接部件上的凹部可以是除此以外的形状、个数、配置。

Claims (3)

1.一种扭矩传递装置，该扭矩传递装置的特征在于，其具有：
轴状的端部接头，其从一端侧向另一端侧传递扭矩；
锯齿部，其形成在所述端部接头的一端的外周面上；
圆筒部件，其内周面与所述锯齿部的一部分嵌合；以及
筒状的连接部件，其连接所述端部接头与所述圆筒部件，
所述连接部件具有与所述圆筒部件的一端的外周面嵌合的大径部以及与所述锯齿部嵌合的小径部，
在所述端部接头上的与所述锯齿部相邻的位置，设置有用于抵靠所述连接部件的所述小径部的端面而进行卡定的卡定件，
在所述小径部的所述端面上形成有使该端面沿轴向凹陷而成的一个或多个凹部，
所述卡定件与所述小径部的所述端面上的所述凹部以外的部分抵接，
所述凹部将设在所述锯齿部与所述小径部之间的间隔与所述连接部件的外部连通，
在所述间隔内填充有粘接剂。
2.根据权利要求1所述的扭矩传递装置，其特征在于，
所述卡定件是与环状的槽部嵌合的簧环，所述环状的槽部形成在所述端部接头上的与所述锯齿部相邻的位置，
所述凹部的一部分位于比所述簧环的外周缘靠外径侧的位置，由此至少该一部分不被所述簧环覆盖而露出。
3.根据权利要求1或2所述的扭矩传递装置，其特征在于，
所述连接部件的所述大径部是圆筒状的套筒，
所述圆筒部件的端部安插在所述套筒的内周面与所述锯齿部之间。
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