CN1950620A - 万向接头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种万向接头(4、6)，其具备由轭(20、21)的嵌合孔(25)保持、并通过针状滚子(27)旋转自如地支承耳轴(24)的外环(28)。外环(28)包括嵌合于所述嵌合孔(25)的主体(281)和设于主体(281)的一端的闭塞端(282)。耳轴(24)包括形成有滚珠保持孔(29、29A)的端面(24a)。在外环(28)的闭塞端(282)，设有弹性地承受由所述滚珠保持孔(29、29A)保持的滚珠(30)的滚珠承受部(31、31A)。滚珠承受部(31、31A)包括圆锥状锥面(31)及凹弯曲面(31A)的任一个。所述凹弯曲面(31A)的曲率半径(Rb)大于所述滚珠(30)的半径(Ra)。

Description

万向接头
技术领域
本发明涉及一种采用了十字轴的万向接头。
背景技术
在这种万向接头中，十字轴的各耳轴(trunnion)经由针状滚子被在轭(yoke)的对应的嵌合孔嵌合的外环所支承(例如，参照2004年1月15日公开的专利文献1。)。
上述外环具有闭塞端。通常，为了抑制旋转转矩的上升，在耳轴与外环的闭塞端之间设有间隙。另外，耳轴的外周面与外环的内周面之间的径方向间隙大于针状滚子的直径。因此，耳轴有可能在轴方向或径方向上产生松动、噪音。
相反，在各部件的公差的偏差的影响下，在耳轴与外环之间在轴方向或径方向上产生过盈量的情况下，在耳轴与外环相对旋转时，存在阻力矩增大的问题。
专利文献1：特开2004-11670号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够降低噪音且阻力矩小的万向接头。
为了达到上述目的，本发明的优选方式提供一种具备十字轴的万向接头。万向接头具备：设于所述十字轴的耳轴；围绕所述耳轴的外周面的周围并环状地配置的多个针状滚子；和被保持于轭的嵌合孔，并通过所述针状滚子而旋转自如地支承所述耳轴的外环。
所述外环包括：嵌合于所述轭的所述嵌合孔的筒状的主体；和闭塞所述主体的一端的闭塞端。所述耳轴包括形成有滚珠保持孔的端面。所述滚珠保持孔中保持有滚珠。在所述外环的所述闭塞端，设有弹性地承受由所述滚珠保持孔保持的所述滚珠的滚珠承受部。所述滚珠承受部包括圆锥状锥面及凹弯曲面的任一个。所述凹弯曲面的曲率半径大于所述滚珠的半径。
在本方式中，在与规定量相比传递转矩较小时，从耳轴经由滚珠向外环传递转矩。在与规定量相比传递转矩较大时，从耳轴经由针状滚子向外环传递转矩。通过例如由圆锥状锥面构成的滚珠承受部，在耳轴的轴方向及径方向上弹性地对由耳轴的滚珠保持孔保持的滚珠施力。因此，能够消除耳轴的轴方向及径方向的松动，其结果是能够降低噪音。
另外，即使在耳轴的外径与外环的内径的差大于针状滚子的直径的两倍的情况下，耳轴在径方向上也不会产生松动。
此外，由于滚珠承受部与滚珠线接触，所以能够抑制阻力矩的上升。
附图说明
图1是适用了本发明的一个实施方式的万向接头的转向装置的示意图；
图2是转向轴、中间轴及小齿轮轴和连结它们的万向接头的概略侧视图；
图3是万向接头的局部剖断侧视图；
图4是万向接头的主要部分的示意的分解剖视图；
图5是本发明的另一实施方式的万向接头的主要部分剖视图；
图6是本发明的又一实施方式的万向接头的主要部分剖视图，使用压缩螺旋弹簧作为施力构件；
图7A、图7B及图7C分别是本发明的又一实施方式的万向接头的主要部分剖视图，使用盘簧作为施力构件；
图8是本发明的又一实施方式的万向接头的主要部分剖视图。
具体实施方式
参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。
图1是适用了本发明的一个实施方式的万向接头4、6的汽车的转向装置1的示意图。参照图1，转向装置1具备：一端3a与方向盘等操舵构件2连结的转向轴3；一端5a通过本实施方式的万向接头4与转向轴3的另一端3b连结的中间轴5。
另外，转向装置1具备：小齿轮轴7，其通过本实施方式的万向接头6与中间轴5的另一端5b连结；和齿条杆(rack bar)8，其具有与设在小齿轮轴7的端部附近的小齿轮7a啮合的齿条齿8a，并作为沿车辆的左右方向延伸的转舵轴。
通过小齿轮轴7及齿条杆8，构成了作为操舵机构的齿条-齿轮传动机构A。齿条杆8在固定于车体的外壳9内，经由未图示的多个轴承被支承为可自由地直线往复运动。齿条杆8的两端部向外壳9的两侧突出。在齿条杆8的各端部分别结合有转向横拉杆(tie rod)10。各转向横拉杆10通过对应的转向节臂(knuckle arm)(未图示)与对应的操向轮11连结。
若操作操舵构件2使转向轴3旋转，则该旋转通过小齿轮7a及齿条齿8a被转换为沿汽车的左右方向的齿条杆8的直线运动。由此，实现操向轮11的转舵。
参照图2，万向接头4具备：设在转向轴3的另一端3b的轭20(图中只表示一方)；设在中间轴5的一端5a的轭21；以及连结轭20及轭21之间的十字轴22。
同样，万向接头6具备：设在小齿轮轴7的端部的轭20；设在中间轴5的另一端5b的轭21(图中只表示一方)；以及连结轭20及轭21之间的十字轴22。
各轭20、21呈U字状，分别具有一对补翼(tab)23。一对补翼23相互平行。
由于万向接头4及万向接头6为完全相同的结构，所以以万向接头4为例进行说明。参照图3，在各补翼23上形成有嵌合孔25，其用于嵌合十字轴22的对应的耳轴24(图3中，为了简化，只示出了一个补翼23)。通过嵌合于该嵌合孔25而被保持的轴承26，十字轴22的对应的耳轴24被旋转自如地支承。
轴承26包括：在耳轴24的周围环状并排排列的多个针状滚子27；和保持这些针状滚子27的杯状的外环28。外环28嵌合于嵌合孔25而被固定。外环28包括：嵌合于嵌合孔25的主体281；设在该主体281的轴方向的一端的闭塞端282。
在形成于耳轴24的端面24a的滚珠保持孔29中保持有滚珠30。在外环28的闭塞端282的内面283形成有用于弹性地承受该滚珠30的滚珠承受部31。
上述的滚珠保持孔29由与耳轴24同心的圆孔构成。在由该圆孔构成的滚珠保持孔29中压入有滚珠30。即，滚珠30具有过盈量地被保持于滚珠保持孔29中。滚珠30限制耳轴24在轴方向A1及径方向R1的移动。另外，滚珠30的一部分从滚珠保持孔29向外环28的闭塞端282侧突出，上述滚珠30的上述一部分由上述滚珠承受部31所承受。
在滚珠保持孔29的里部，连通地形成有在对作为该滚珠保持孔29的圆孔进行加工时设置的中心孔。
滚珠承受部31由以外环28的中心轴线C1为中心的圆锥状锥面构成，与滚珠30线接触。在外环28的闭塞端282的外面284，设有为了在闭塞端282的内面283形成滚珠承受部31而膨胀突出的突起32。
在外环28的主体281的另一端，延伸设置有向内的环状凸缘33。在该环状凸缘33与耳轴24的肩部之间，保持有环状的油封34。通过油封34，外环28与耳轴24之间被液密地密封。
根据本实施方式，在传递转矩小时，从耳轴24经由滚珠30向外环28传递转矩。另一方面，在传递转矩大时，从耳轴24经由针状滚子27向外环28传递转矩。
通过由圆锥状锥面构成的滚珠承受部31，对被耳轴24的滚珠保持孔29保持的滚珠30，在耳轴24的轴方向A1及径方向R1上弹性地施力，所以能够消除耳轴24的轴方向A1及径方向R1的松动，并能够降低噪音。
尤其是在耳轴24的外周面24b与外环28的主体281的内周面28b之间的径方向R1的间隙大于针状滚子27的直径的情况下，即，如图4所示，即使在外环28的直径D1与耳轴24的外径D2的差大于针状滚子27的直径D3的两倍的情况下(D1-D2＞2·D3)，耳轴24在径方向R1上也不会产生松动。另外，由于由圆锥状锥面构成的滚珠承受部31与滚珠30线接触，所以相比于滚珠承受部与滚珠面接触的情况，能够抑制阻力矩的上升。
另外，由于将滚珠30压入了由圆孔构成的滚珠保持孔29中，所以具有下述的优点。即，在组装万向接头4时，即使在耳轴24的轴方向A1上存在各部件的公差的偏差，通过自动地调整外环28向滚珠保持孔29压入滚珠30的推入量，也能够消除上述的偏差。因此，从滚珠30施加于外环28的载荷不会过大，能够抑制旋转时的阻力矩且能够消除耳轴24及外环28之间的轴方向A1的松动。
在图3的实施方式中，滚珠承受部31由圆锥状锥面构成，但并不限于此，如图5所示，也可采用滚珠承受部31A，其由具有大于滚珠30的半径Ra的曲率半径Rb的凹弯曲面构成。上述凹弯曲面例如为球面的一部分。
另外，在图3的实施方式中，虽然设有压入滚珠30的滚珠保持孔29，但如图6所示，也可设置在耳轴24的轴方向A1上滑动自如地保持滚珠30的滚珠保持孔29A。此时，也可通过被收容于滚珠保持孔29A的作为施力构件的压缩螺旋弹簧35，向滚珠承受部31弹性地对滚珠30施力。压缩螺旋弹簧35夹在滚珠保持孔29A的底291与滚珠30之间。
另外，作为弹性构件，也可代替上述的压缩螺旋弹簧35，而采用如图7A所示的盘簧36。盘簧36的内周缘36a与滚珠30接触。
另外，如图7B所示，也可采用施力构件37。施力构件37包括：由滚珠保持孔29A的底291承受的由环状板构成的作为支承部的底板37a；和从底板37a的内周缘呈圆锥状扩展地延伸设置的盘簧37b。盘簧37b具有承受滚珠30的圆锥状锥面。
另外，也可采用如图7C所示的施力构件38。施力构件38包括：由滚珠保持孔29A的底291承受的圆板状的底板38a；从底板38a的外周缘垂直状延伸设置的筒状部38b；以及从筒状部38b的一端缘朝向滚珠保持孔29A的底291呈圆锥状地直径缩小了的盘簧38c。盘簧38c具有承受滚珠30的圆锥状锥面。由底板38a及筒状部38b构成了用于支承盘簧38c的支承部。
在图6、图7A、图7B、图7C的各实施方式中，能够起到与图3的实施方式同样的作用效果。即，在传递转矩小时，从耳轴24经由压缩螺旋弹簧35乃至板簧36～38以及滚珠30向外环28传递转矩，另一方面，在传递转矩大时，从耳轴24经由针状滚子27向外环28传递转矩。
由于通过由圆锥状锥面等构成的滚珠承受部31，在耳轴24的轴方向A1及径方向R1上弹性地对滚珠30施力，所以能够消除耳轴24的轴方向A1及径方向R1的松动。其中所述滚珠30是被压缩螺旋弹簧35或者盘簧36、37b或38c保持在耳轴24的滚珠保持孔29A的滚珠。
尤其，即使是在外环28的内径D1与耳轴24的外径D2的差大于针状滚子27的直径D3的两倍的情况下(D1-D2＞2·D3)，耳轴24在径方向R1上也不会产生松动。
另外，由于滚珠承受部31与滚珠30线接触，所以相比于面接触的情况，能够抑制阻力矩的上升。其结果是，能够降低噪音且可以实现阻力矩小的万向接头4。
其次，图8表示本发明的另一实施方式。参照图8，本实施方式的特征在于，采用了包括底板39a、筒状部39b、滚珠施力用突起39c及滚珠防脱用突起39d的施力构件39。
底板39a由被滚珠保持孔29A的底291承受的环状板构成。筒状部39b从底板39a的外周缘垂直状地延伸设置，并以包围滚珠30的状态被嵌合于滚珠保持孔29A的内周面。
滚珠施力用突起39c从筒状部39b的轴方向途中部向内侧呈山形状地突出，向滚珠承受部31侧(耳轴24的轴方向A1)弹性地对滚珠30施力，并且在耳轴24的径方向R1上弹性地对滚珠30施力。
滚珠防脱用突起39d形成为在筒状部39b的一端向内侧呈山形状地突出，与滚珠30卡合从而防止滚珠30从滚珠保持孔29脱落。突起39c、39d可形成在筒状部39b的全周上，也可在周方向上以等间隔而形成多个。
在本实施方式中，也与图7A～图7C的各实施方式同样地，能够降低噪音且可实现阻力矩小的万向接头4。另外，在组装时，能够在滚珠施力用突起39c及滚珠防脱用突起39d之间，将滚珠30预先保持于筒状部39b内。即，由于能够利用施力构件39，将滚珠30预先保持在滚珠保持孔29A内，所以能够改善组装时的作业性。
本发明的万向接头并不限于转向装置，也可适当地适用于汽车的推进轴等其他的旋转体的万向接头。
以上，通过具体的方式对本发明详细地进行了说明，但理解了上述的内容的本领域技术人员，可容易地考虑到其变更、改变及均等物。因此，本发明应在权利要求的范围和其均等的范围内考虑。
本申请对应于2004年8月25日向日本国专利厅提出的2004-244883号，该申请的全部公开内容通过引用于此而组合成本发明。

Claims (19)

1.一种万向接头，具备十字轴，其中，还具备：
设于所述十字轴的耳轴；
围绕所述耳轴的外周面的周围并呈环状地配置的多个针状滚子；和
被保持于轭的嵌合孔，并通过所述针状滚子旋转自如地支承所述耳轴的外环，
所述外环包括：嵌合于所述轭的所述嵌合孔的筒状的主体；和闭塞所述主体的一端的闭塞端，
所述耳轴包括形成有滚珠保持孔的端面，
在所述滚珠保持孔保持有滚珠，
在所述外环的所述闭塞端，设有弹性地承受由所述滚珠保持孔保持的所述滚珠的滚珠承受部，
所述滚珠承受部包括圆锥状锥面及凹弯曲面的任一个，
所述凹弯曲面的曲率半径大于所述滚珠的半径。
2.根据权利要求1所述的万向接头，其中，
所述外环的内径与所述耳轴的外径的差大于所述针状滚子的直径的两倍。
3.根据权利要求1所述的万向接头，其中，
在所述耳轴及所述轭之间传递的转矩小于规定量时，在所述耳轴及所述轭之间经由所述滚珠传递转矩，
在所述耳轴及所述轭之间传递的转矩超过所述规定量时，在所述耳轴及所述轭之间经由所述针状滚子传递转矩。
4.根据权利要求1所述的万向接头，其中，
所述外环的所述闭塞端能够弹性变形。
5.根据权利要求1所述的万向接头，其中，
所述滚珠保持孔包括与所述耳轴同心的圆孔，
在所述圆孔压入有所述滚珠。
6.根据权利要求5所述的万向接头，其中，
所述滚珠保持孔包括与所述耳轴同心的圆孔，
在所述圆孔滑动自如地收容有滚珠。
7.根据权利要求6所述的万向接头，其中，
具备施力构件，该施力构件被收容于所述圆孔内，向所述滚珠承受部对所述滚珠施力。
8.根据权利要求7所述的万向接头，其中，
所述施力构件具有突起，该突起用于防止所述滚珠从所述圆孔脱落。
9.根据权利要求7所述的万向接头，其中，
所述施力构件包括弹性构件。
10.根据权利要求7所述的万向接头，其中，
所述施力构件包括压缩螺旋弹簧。
11.根据权利要求7所述的万向接头，其中，
所述施力构件包括板簧。
12.根据权利要求7所述的万向接头，其中，
所述施力构件包括盘簧。
13.根据权利要求12所述的万向接头，其中，
所述盘簧包括具有承受所述滚珠的圆锥状锥面的盘簧。
14.根据权利要求7所述的万向接头，其中，
所述施力构件包括：由所述圆孔保持的支承部；和从所述支承部延伸设置的盘簧。
15.根据权利要求14所述的万向接头，其中，
所述支承部包括由所述圆孔的底承受的由环状板构成的底板，
所述盘簧包括从所述底板的内周缘呈圆锥状扩展地延伸设置的盘簧。
16.根据权利要求14所述的万向接头，其中，
所述支承部包括具有被嵌合于所述圆孔的筒状部的支承部，
所述盘簧包括从所述筒状部的一端朝向所述圆孔的所述底呈圆锥状直径缩小的盘簧。
17.根据权利要求7所述的万向接头，其中，
所述施力构件包括：嵌合于所述圆孔并由所述圆孔保持的筒状部；和设于所述筒状部，向所述筒状部的径方向内侧突出的滚珠施力用突起，
所述滚珠施力用突起在耳轴的轴方向及径方向上弹性地对所述滚珠施力。
18.根据权利要求17所述的万向接头，其中，
具备滚珠防脱用突起，其设于所述筒状部的一端，用于防止所述滚珠从所述圆孔脱落。
19.根据权利要求18所述的万向接头，其中，
所述滚珠在所述滚珠施力用突起与滚珠防脱用突起之间，被保持在所述筒状部内。
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