CN1109201C - 旋转轴的结合构造 - Google Patents

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Abstract

一种可以确实消除外装轴和内装轴的压接部位之间旋转方向的间隙的旋转轴结合结构，具有非圆形断面孔部的外装轴、和带有嵌合在该外装轴非圆形断面的孔部可以轴向滑动并且可以传递转矩的轴部的内装轴、以及夹装在这两轴的嵌合部并使上述内装轴轴部的一部分和上述外装轴非圆形断面的孔部的一部分压接的弹性体，作为上述弹性体，采用了给上述内装轴力偶并使上述内装轴相对于上述外装轴向一旋转方向压接的弹性体(板弹簧)。

Description

旋转轴的结合构造
本发明涉及一种例如作为汽车的转向轴被采用的旋转轴的结合构造。
作为旋转轴结合构造的一例，如实开平2-7179号公报所示，它由带有非圆形断面的孔部的外装轴、和带有嵌合在该外装轴非圆形断面的孔部可以轴向滑动并且可以传递转矩的轴部的内装轴以及夹装在这两轴的嵌合部并将上述内装轴轴部的一部分压接在上述外装轴非圆形断面孔部的一部分上的弹性体所组成。
在上述公报所示的旋转轴的结合构造中，采用了在内装轴外周形成的两平面中的一面的约靠中央处配置了弹性体，在另一面上，内装轴轴部的一部分被压接到外装轴的非圆形断面的孔部上的一部分的结构。在这种结合构造中，如果外装轴和内装轴的压接部位的面精度很好的话，能使外装轴和内装轴的压接部得到很好的面接触，在此部位就不会产生旋转方向的间隙，但是如果外装轴和内装轴的压接部中一部分有微小的凸部的话，弹性体的压力在该凸部被挡住时，外装轴和内装轴的压接部位就得不到良好的面接触，在该部位会产生旋转方向的间隙。
另外，在上述现有的结合构造中，采用由在内装轴外周形成的两平面的一面约靠中央处装配的弹性体，在两平面的另一面上将内装轴轴部的一部分压接到外装轴的非圆形断面的孔部的一部分的结构，也即采用了将内装轴仅向径向推压的结构，因而在两平面的一方的侧面，于内装轴和外装轴间必然产生间隙，在传递该旋转轴的转矩时弹性体对于旋转力不能充分发挥功能，使在两平面的一面的侧面内内装轴和外装轴碰撞，可能产生拍打音。
本发明正是为了解决上述各种问题而作出的，为此，本发明提供了一种旋转轴的结合结构，该旋转轴的结合结构由外装轴和内装轴构成；该外装轴具有形成为多角形断面的轴向孔部；该内装轴具有与沿轴向延伸在上述外装轴的上述孔部的内周上的多个结合面相对应地延伸的多个结合面，并可沿轴向滑动地插入并嵌合于上述孔部，其特征在于，作为在上述内装轴的轴部嵌合于上述外装轴的孔部中的状态下夹装在形成在沿轴向延伸设置在上述轴部的外周上上述结合面的一部分上的平坦面与和该平坦面相对地沿轴向延伸的上述孔部的结合面之间的、使上述轴部的其它的结合面与上述孔部的其它的结合面压接的弹性体使用的是单一的弹簧部件，该弹簧部件是在沿轴向与上述轴部的平坦面结合的平板部的一端一体地形成从上述轴部的中心线向一边变位并沿轴向延伸的与上述孔部的结合面结合的胀出部而构成，由该弹簧部件的上述胀出部对上述内装轴作用力偶而向一旋转方向推压上述内装轴，使上述轴部的其它的结合部与上述孔部的其它的结合面压接。
本发明还提供了一种旋转轴的结合结构，该旋转轴的结合结构由外装轴和内装轴构成；该外装轴具有形成为多角形断面的轴向孔部；该内装轴具有与沿轴向延伸在上述外装轴的上述孔部的内周上的多个结合面相对应地延伸的多个结合面，并可沿轴向滑动地插入并嵌合于上述孔部，其特征在于，作为在上述内装轴的轴部嵌合于上述外装轴的孔部中的状态下分别夹装在形成于在上述轴的两面上沿轴向延伸的上述结合面上的一对平坦面与和该平坦面相对地沿轴向延伸的上述孔部的结合面之间的、使上述轴部的其它的结合面与上述孔部的其它的结合面压接的弹性体使用的是单一的弹簧部件，该弹簧部件是一体地形成沿轴向与上述轴部的平坦面结合的一对平板部和在这些平板部的各一端从上述轴部的中心线相对地向相反方向变位并沿轴向延伸的与上述孔部的结合面结合的胀出部而构成，由该弹簧部件的上述一对胀出部对上述内装轴作用力偶而向一旋转方向推压上述内装轴，使上述轴部的其它的结合部与上述孔部的其它的结合面压接。
在本发明的旋转轴的结合构造中，作为夹装在内装轴和外装轴的嵌合部的弹性体，因为采用了对内装轴作用力偶、并使内装轴相对于外装轴向一旋转方向压接的弹性体，因此内装轴相对于外装轴向一方向旋转，内装轴在以轴心对称的两处位置上和外装轴压接。这样无论外装轴和内装轴压接部的面精度如何，在外装轴和内装轴压接部的旋转方向的间隙都能够确实消除。
另外，由夹装在内装轴和外装轴的嵌合部的弹性体使内装轴对于外装轴单向旋转，内装轴在以轴心对称的两处位置上和外装轴压接，因而，内装轴向一方向旋转或者外装轴向另一方向旋转时，转矩直接从内装轴传递到外装轴或者从外装轴传递到内装轴，这样内装轴和外装轴不会由于旋转产生碰撞。另一方面，内装轴向另一方向旋转或者外装轴向一方向旋转时，由于转矩通过弹性体从内装轴传递到外装轴或者从外装轴传递到内装轴，因而，内装轴和外装轴的碰撞由于弹性体而被抑制，从而也抑制了碰撞拍打音的发生。这样就不会存在该旋转轴旋转时内装轴和外装轴的碰撞拍打音的问题。
图1为表示根据本发明的旋转轴结合构造的一实施方案的主要部位纵截面正面图。
图2为表示沿图1所示的2-2线的截面图。
图3为表示图1所示的外装轴、内装轴和板弹簧的分解斜视图。
图4为表示沿图3所示4-4线的截面图。
图5为表示沿图3所示5-5线的截面图。
图6为表示沿图3所示6-6线的截面图。
图7为表示根据本发明的旋转轴结合构造的另一实施方案的主要部位纵截面正面图。
图8为表示图7的部分扩大图。
图9为表示图7和图8所示的板弹簧单体的斜视图。
下面参照附图说明本发明的一实施方案。图1-图3表示了在转向轴10中实施的本发明的旋转轴结合构造的例。在转向轴10中，如图1所示，外装轴11和内装轴12嵌合使其在轴向可以滑动而且可以传递转矩，在嵌合部夹装有处于按给定量压缩变形状态的板弹簧13。
外装轴11是具有使近似圆形断面的孔部11a的一部分(端部)沿径向从外向内颈缩变形形成的六角形断面的孔部11b(参考图4)的轴，在图中省略的端部和万向接头(图中省略了)装成一体。内装轴12具有可轴向滑动而且可以传递转矩地嵌合在外装轴11的六角形断面孔部11b内的六角形断面的轴部12a，在图中省略的端部和万向接头(图中省略了)装成一体。另外，为了在轴部12a的先端部分收纳板弹簧13，一对平面12b，12c(参照图5)由冷锻挤压加工形成。
板弹簧13夹装在外装轴11和内装轴12的嵌合部，对内装轴12作用力偶、使内装轴12相对于外装轴11向一旋转方向(图2的顺时针方向)推压并使其旋转，板弹簧13还带有装在内装轴12的一对平面12b、12c上的平板部13a、13c，形成コ字形状，装在平面12b上的平板部13a上形成有如图3和图6所示那样从中心线L向一边有给定量a的变位，沿轴向延伸的台形胀出部13b，另外在平面12c上的平板部13c上形成有如图3和图6所示那样从中心线L向另一边有给定量a的变位，沿轴向延伸的台形胀出部13d。
对于板弹簧13，通过两平板部13a、13c嵌装在内装轴12的一对平面12b、12c上，使平板部13a和台形胀出部13b收纳在平坦面12b上，同时使平板部13c和台形胀出部13d收纳在平坦面12c上，在此状态下将板弹簧13夹装在两轴11、12的嵌合部位，使内装轴12的轴部12a的一部分(图2的A、B面)和外装轴11的六角形断面的孔部11b的一部分(图2的C、D面)压接，由平板部13a、13c与在内装轴12的轴部12a上形成的平面12b、12c结合，由胀出部13b、13d与外装轴11的六角形断面的孔部11b结合。又对于板弹簧13来说，因为可由各平板部13a、13c整体接受两轴11、12间传递的负载，又因为各胀出部位13b、13d在板弹簧13形成加强筋(平板部13a、13c难以变形，可耐重负载的构造)，这样能高效地提高弹簧板13的弹簧系数。
在上述构成的实施方案中，作为夹装在内装轴12和外装轴11的嵌合部位的弹性体，由于采用了对内装轴12作用力偶，并将内装轴12相对外装轴11向一旋转方向推压的板弹簧13，因此内装轴12相对外装轴11向一方向旋转，内装轴12在以轴心对称的两处位置推压外装轴11。这样，不管外装轴11和内装轴12的压接部位(A、C面和B、D面)的面精度如何，可使在外装轴11和内装轴12的压接部位的旋转方向的间隙确实消失。
另外，由于用夹装在内装轴12和外装轴11的嵌合部位的板弹簧13使内装轴12相对外装轴11向一方向旋转，内装轴12在以轴心对称的两处位置上推压外装轴11，因此内装轴12向一方向(图2的顺时针方向)旋转时，或者外装轴11向另一方向(图2的反时针方向)旋转时，转矩直接从内装轴12传递到外装轴11或者从外装轴11传递到内装轴12，这样内装轴12和外装轴11不会由于旋转产生碰撞。另一方面，内装轴12向另一方向旋转或者外装轴11向一方向旋转时，由于转矩通过板弹簧13从内装轴12传递到外装轴11或者从外装轴11传递到内装轴12，内装轴12和外装轴11的碰撞由于板弹簧13而被抑制，从而也抑制了碰撞拍打音的发生。这样就不存在该转向轴10旋转时内装轴12和外装轴11的碰撞拍打音的问题。
又有，在本实施方案中，板弹簧13形成コ字形状，可在从图3的状态嵌装到内装轴12的轴部12a上的状态，将内装轴12的轴部12a嵌合在外装轴11的六角形断面的孔部11b上，这样两轴11、12能有良好的结合。另外，内装轴12的轴部12a从图1的状态嵌入外装轴11的孔部11b、11a收缩时，由于板弹簧13和内装轴12的轴部12a一体移动，当嵌入外装轴11的近似圆形断面的孔部11a时从压缩状态变到自由状态(在外装轴11和内装轴12之间不被压缩的状态)，使内装轴12的轴部12a的一部分变为不再被外装轴11的六角形断面的孔部11b的一部分推压，因此能减小收缩中的收缩负荷。又图1和图2所示的板弹簧13嵌合在外装轴11的六角形断面的孔部11b状态时的收缩负荷，由板弹簧13的台形胀出部位13b、13d的顶面在外装轴11的六角形断面的孔部11b滑动产生的滑动阻力、和内装轴12的轴部12a的一部分(图2的A、B面)推压外装轴11的六角形断面的孔部11b的一部分(图2的C、D面)地滑动产生的滑动阻力来决定。
又，在本实施方案中，由于板弹簧13成コ字形，并嵌装在内装轴12的轴部12a的端部，内装轴12的轴部12a可以是不用切削加工等，而用冷锻挤压等加工即能成形的简单形状，所以可以低成本地制作。
再有，在本实施方案中，板弹簧13是由平板部13a、13c和在内装轴12的轴部12a上形成的平面12b、12c结合，或由各胀出部13b、13d和外装轴11的六角形断面的孔部11b结合的结构，可通过板弹簧13使两轴11、12互相压接，同时可由板弹簧13的各平板部位13a、13c的周边方向边缘承受两轴11、12间的传递负荷，因此可以使在外装轴11和内装轴12的结合部的扭转刚性非常高，两轴之间的相对旋转产生的转矩(旋转间隙发生的转矩)可以很高。另外，板弹簧13可紧凑地收纳在外装轴11和内装轴12之间的小空间中，使两轴11、12的结合部位的构造可以非常简单，紧凑，
虽然在图1-图6所示的上述实施方案中，两轴11、12的结合部位的断面形状是六角形，但是只要断面形状不是圆形，不一定要限定为六角形，也可以向如图7和图8所示的那样，是八角形。在图7和图8所示的实施方案中，位于内装轴112的轴部112a端部的上下方向对向的V字形凹面112b、112c和上述实施方案的平面12b、12c同样由冷锻压制加工而形成的。另外，对应内装轴112的轴部112a，外装轴111上的八角形断面的中空轴部111a和上述实施方案的六角形断面的孔部11b同样是径向地从外到内颈缩变形而形成的。
还有，夹装在外装轴111和内装轴112的嵌合部位的板弹簧113(给内装轴112力偶并使内装轴112相对外装轴111向图7的顺时针方向压接并使其旋转的部件)带有装在内装轴112的V字形凹面112b、112c上的V字形平板部113a、113b，如图9所示形成コ字形状。在V字形凹面112b上的V字形平板部113a如图7到9所示，从中心线L向一边有定量为b的变位，形成向轴向延伸的台形胀出部113b。另外在V字状凹面112c上的V字状平板部113c从如图7和图9所示的中心线L向另一边有定量为b的变位，形成向轴向延伸的台形胀出部113d。
对于板弹簧113，通过两V字状平板部113a、113c嵌装在内装轴112的一对V字状凹面112b、112c上，使V字状平板部113a和台形胀出部113b收纳在V字状凹面112b上，同时使V字状平板部113c和台形胀出部113d收纳在另一V字状凹面112c上，从而将板弹簧113夹装在两轴111、112的嵌合部位，使内装轴112的轴部112a的一部分(图7的A，B面)压接到外装轴111的中空轴部111a的一部分(图7的C，D面)上，这样V字形平板部113a，113c和在内装轴112的轴部112a上形成的V字凹面112b、112c结合，各胀出部113b、113d和外装轴111的中空轴部111a结合。
上述图7-图9的实施方案可以期待和上述图1-图6的实施方案有同样的作用和效果，同时由于板弹簧113的V字形平板部113a、113c和在内装轴112的轴部112a上形成的V字凹面112b、112c结合，各胀出部113b、113d和外装轴111的中空轴部111a结合，因此象图8所示的那样，可以得到大的矩臂c。这样，由低弹簧配置负载可以得到所希望的旋转刚性(扭转刚性)，能够期望和收缩负载两立(高扭转刚性，低收缩负载)，同时减低在板弹簧113接触面的面压，提高板弹簧113的耐久性。另外，可以采用低弹簧系数的板弹簧113，减小配置负载的分散性，这样也减小了扭转刚性，收缩负载的分散性。
还有，板弹簧113的V字形平板部113a、113c和在内装轴112的轴部112a上形成的V字凹面112b、112c分别配合，为了防止板弹簧113横向偏移(图7和图8的左右方向偏移)，板弹簧113一直确切地固定在内装轴112所定的位置上，旋转收缩时可以回避对板弹簧113端部的外装轴111的干扰，能消除收缩负荷的影响。
在上述各实施方案中，虽然作为夹装在两轴11、12(或者111、112)的嵌合部位、使内装轴12(或112)的一部分压接在外装轴11(或111)的一部分的弹性体采用了单个的板弹簧13(或113)，但是弹性体不限于板弹簧13(或113)，也可以适当的变化，可以用多个组成。
又，在上述各实施方案中，虽然实施了板弹簧13的各平板部13a、13c(或板弹簧113的各V字平板部113a、113c)和内装轴12的轴部12a(或内装轴112的轴部112a)分别配合，同时各胀出部13b、13d(或胀出部113b、113d)和外装轴11的六角形断面的孔部11b(或外装轴111的中空轴部111a)配合，但是也可以实施板弹簧13的各平板部13a、13c和各胀出部13b、13d(或板弹簧113的各V字平板部113a、113c和胀出部113b、113d)的凹凸形状相反，板弹簧13的各平板部13a、13c(或板弹簧113的各V字平板部113a、113c)和外装轴11的六角形断面的孔部11b(或外装轴111的中空轴部111a)配合，同时各胀出部13b、13d(或113b、113d)和内装轴12的轴部12a(或内装轴112的轴部112a)结合。
再有，在上述各实施方案中，虽然实施了在板弹簧13的各平板部13a、13c(或板弹簧113的各V字平板部113a、113c)上由袋状地挤出台形胀出部13b、13d(又113b、113d)，但是也可以形成沿轴向延伸的两个线状胀出部(三个以上的线状胀出部也行)来替代各胀出部13b、13d(或113b、113d)。另外，在上述各实施方案中，虽然实施了在各胀出部13b、13d(或113b、113d)的周围全部和各平板部13a、13c(或板弹簧113的各V字平板部113a、113c)连续构成，但是也可以在各胀出部13b、13d(或113b、113d)的轴向端部或者周向端部形成缝隙或者开口来实施本发明。

Claims (2)

1.一种旋转轴的结合构造，该旋转轴的结合构造由外装轴和内装轴构成，该外装轴具有形成为多角形断面的轴向孔部，该内装轴设有沿轴向可滑动地插入嵌合于上述外装轴的上述孔部的多角形断面的轴部，其特征在于，
该旋转轴的结合构造采用单一的弹簧构件，该弹簧构件设有至少一个平板部和至少一个胀出部，在上述内装轴的轴部嵌合于上述外装轴的孔部中的状态下，在上述各平板部的一侧分别一体地形成从上述轴部的中心线向一边变位并沿轴向沿伸的上述胀出部，上述弹簧构件的平板部沿轴向与形成在沿轴向延伸设置在内装轴的轴部外周上的多个结合面的一部分上的至少一个平坦面结合，上述胀出部与沿轴向延伸设置在上述外装轴的孔部内周上的结合面结合，由该弹簧构件的上述胀出部对上述内装轴作用力偶来向一旋转方向推压上述内装轴，使上述轴部的其它结合面与上述孔部的其它结合面压接。
2.如权利要求1所述的旋转轴的结合构造，其特征在于，上述弹簧构件一体地形成着一对平板部和一对胀出部，在上述内装轴的轴部嵌合于上述外装轴的孔部中的状态下，该一对胀出部分别在上述各平板部的各一侧从上前述轴部的中心线相对地向相反方向变位并沿轴向延伸设置，上述一对胀出部与在上述孔部的内周沿轴向延伸的各结合面结合，上述一对平板部沿轴向与在上述轴部的外周上沿轴向延伸设置的多个结合面的一部分上形成的一对平坦面结合，由该弹簧构件的上述一对胀出部对上述内装轴作用力偶而向一旋转方向推压上述内装轴，使上述轴部的其它的结合部与上述孔部的其它的结合面压接。
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