CN203856915U - 滑动式球铰等速联轴器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种滑动式球铰等速联轴器，既能抑制外圈的外径尺寸而实现小型化，又能确保所要求的负载容量。滑动式球铰等速联轴器具备：在圆筒状内周面形成有6个外圈滚珠槽（23）的外圈（20）；配置于外圈（20）的内侧、且在圆筒状外周面形成有6个内圈滚珠槽（32）的内圈（30）；在外圈（20）与内圈（30）之间传递扭矩的6个滚珠（40）；以及配置于外圈（20）与内圈（30）之间、且在周向上形成有分别收纳滚珠（40）的开口窗部（53）的保持器（50），上述滑动式球铰等速联轴器的连接角θ的最大角度设定为处于11°至小于等于15°的范围。

Description

滑动式球铰等速联轴器

技术领域

本实用新型涉及滑动式球铰等速联轴器。

背景技术

以往，在将来自汽车的变速器的动力朝差速器传递的传动轴（propeller shaft）、将来自差速器的动力朝车轮传递的驱动轴（driveshaft）的接头部分，使用在连结后的两轴间等速地进行扭矩传递的各种等速联轴器。然而，对于传动轴的等速联轴器而言，作为扭矩传递部件而使用以滚珠为滚动体的滑动式球铰等速联轴器。该滑动式球铰等速联轴器也被用于驱动轴，对于以往的传动轴的等速联轴器而言，是将设计用于驱动轴的滑动式球铰等速联轴器保持原样地用于传动轴。

在比较驱动轴与传动轴的动力传递的特性的情况下，可知传动轴的转速大于驱动轴的转速，且传动轴的负载扭矩小于驱动轴的负载扭矩。另外，由于传动轴的功能以及构造不同于驱动轴，因此无需角度的大小与驱动轴的连接角（joint angle）大致相同的连接角。因此，对于将设计用于驱动轴的结构保持原样地用于传动轴的以往的滑动式球铰等速联轴器而言，要求更高水平的需求特性，并要求加以改善而实现小型化。

然而，作为传动轴用的滑动式球铰等速联轴器，若简单地使驱动轴用的滑动式球铰等速联轴器小型化，即便能够将外圈的外径尺寸缩小，有时接触椭圆也会在外圈滚珠槽中从肩部露出。其结果，会产生如下问题：无法确保所要求的负载容量，因外圈滚珠槽的面压而导致肩部产生缺损。

发明内容

本实用新型是为了解决上述问题点而完成的，本实用新型要解决的课题在于，提供一种滑动式球铰等速联轴器，既能抑制外圈的外径尺寸而实现小型化，又能确保所要求的负载容量。

技术方案1所涉及的实用新型是一种滑动式球铰等速联轴器，其具备：外圈，该外圈在一端具有开口部、且形成为具有圆筒状内周面的筒状，并在所述圆筒状内周面以与外圈轴向平行地延伸的方式而形成有6个外圈滚珠槽；内圈，该内圈配置于所述外圈的内侧，具有圆筒状外周面、且在所述圆筒状外周面以与内圈轴向平行地延伸的方式形成有6个内圈滚珠槽；6个滚珠，该6个滚珠在周向上与所述各外圈滚珠槽以及所述各内圈滚珠槽卡合，并在所述外圈与所述内圈之间传递扭矩；以及保持器，该保持器配置于所述外圈与所述内圈之间，该保持器的外周面的轴向截面形状形成为圆弧凸状的环状，所述外周面与所述外圈的所述圆筒状内周面接触，所述保持器的内周面的最小内径形成为大于所述内圈的外径，并且，所述保持器在周向上形成有分别收纳所述滚珠的开口窗部，所述滑动式球铰等速联轴器的特征在于，连接角的最大角度设定为处于11°至小于等于15°的范围。

根据以上述方式构成的技术方案1的实用新型，连接角的最大角度设定为处于11°至小于等于15°的范围，由此能够减小所要求的负载容量，因此，能够抑制外圈的外径尺寸而实现小型化。

在技术方案1所记载的滑动式球铰等速联轴器的基础上，技术方案2所涉及的实用新型的特征在于，连接角的最大角度设定为处于小于等于13°的范围。

根据以上述方式构成的技术方案2的实用新型，连接角的最大角度设定为处于小于等于13°的范围，由此能够减小所要求的载荷容量，因此，能够抑制外圈的外径尺寸而实现小型化。

在技术方案2所记载的滑动式球铰等速联轴器的基础上，技术方案3所涉及的实用新型的特征在于，在连接角处于0°至最大角度的角度范围内，缩减所述保持器的壁厚以使该壁厚处于抑制接触椭圆在所述外圈滚珠槽产生缺损的范围。

根据以上述方式构成的技术方案3的实用新型，通过缩小连接角的角度范围而使得滚珠的径向上的移动量减小，由此使得滚珠难以从保持器脱离，因此，能够缩减保持器的壁厚。如果缩减保持器的壁厚，则与此相应地能够加深外圈滚珠槽，因此，能够确保所要求的负载容量。另外，通过加深外圈滚珠槽而使得接触椭圆在外圈滚珠槽不从肩部露出，因此，能够防止因外圈滚珠槽的面压而导致肩部产生缺损。

在技术方案3所记载的滑动式球铰等速联轴器的基础上，技术方案4所涉及的实用新型的特征在于，所述滚珠的节圆直径与滚珠直径之比设定为3.296～3.303。

根据以上述方式构成的技术方案4的实用新型，当抑制外圈的外径尺寸而实现小型化时，将所述滚珠的节圆直径与滚珠直径之比设定为3.296～3.303，由此能够实现保持器的壁厚的薄壁化，并且，伴随与此，在外圈滚珠槽的深度的设定过程中，能够将外圈滚珠槽的深度设定为用以确保所要求的负载容量的适当的深度。另外，通过加深外圈滚珠槽而使得接触椭圆在外圈滚珠槽不从肩部露出，因此，能够防止因外圈滚珠槽的面压而导致肩部产生缺损。

根据本实用新型，能够提供一种滑动式球铰等速联轴器，既能抑制外圈外径尺寸从而实现小型化，又能确保所要求的负载容量。

附图说明

图1是示出本实用新型的实施方式的滑动式球铰等速联轴器的轴向剖面图。

图2是示出滚珠的节圆直径与滚珠直径之比的说明图。

图3是示出保持器的壁厚与外圈滚珠槽的深度的关系的说明图。

图4是示出保持器的壁厚与外圈滚珠槽的深度的关系的说明图。

图5是示出实现了小型化后的外圈的外径尺寸的说明图。

附图标记说明：

10…滑动式球铰等速联轴器；20…外圈；22…圆筒状内周面；23…外圈滚珠槽；30…内圈；31…圆筒状外周面；32…内圈滚珠槽；33…内周花键；40…滚珠；50…保持器；51…外周面；52…圆筒状内周面；53…开口窗部；70…轴；71…外周花键；θ…连接角；h…槽深；t…壁厚；S…接触椭圆。

具体实施方式

以下，基于附图对本实用新型的实施方式的滑动式球铰等速联轴器（以下，简称为等速联轴器）进行说明。

如图1所示，滑动式球铰等速联轴器10具备外圈20、内圈30、6个滚珠40、保持器50以及轴70。

外圈20形成为在图1的右端具有开口部的杯状。在该外圈20的杯底部的外侧以沿外圈轴向延伸的方式而一体成型有连结轴（未图示）。该连结轴与其它动力传递轴连结。进而，外圈20的内周面22形成为圆筒状，亦即遍及外圈轴向地形成为相同直径。在该外圈20的圆筒状的内周面22以与外圈轴向平行地延伸的方式而形成有呈圆弧凹状的6个外圈滚珠槽23。当对在径向上剖切所得的截面进行观察时，6个外圈滚珠槽23形成为在周向上隔开相等间隔。此处，外圈轴向是指通过外圈20的中心轴的方向、亦即外圈20的旋转轴方向。

内圈30形成为环状，且配置于外圈20的内侧。该内圈30的外周面31形成为圆筒状，亦即遍及内圈轴向地形成为相同的直径。在该内圈30的圆筒状的外周面31以与内圈轴向平行地延伸的方式而形成有径向截面呈圆弧凹状的6个内圈滚珠槽32。当对在径向上剖切所得的截面进行观察时，6个内圈滚珠槽32形成为在周向上隔开相等间隔。并且，内圈滚珠槽32形成为数量与形成于外圈20的外圈滚珠槽23的数量相同。即，内圈滚珠槽32分别配置成与外圈20的各个外圈滚珠槽23对置。

另外，在内圈30的内周面形成有沿内圈轴向延伸的内周花键33。该内周花键33与后述的轴70的外周花键71嵌合。此处，内圈轴向是指通过内圈30的中心轴的方向、亦即内圈30的旋转轴方向。

6个滚珠40分别配置于外圈20的外圈滚珠槽23以及内圈30的内圈滚珠槽32。并且，各滚珠40沿各外圈滚珠槽23以及各内圈滚珠槽32滚动自如，且分别在周向上绕外圈轴或内圈轴而与各外圈滚珠槽23以及各内圈滚珠槽32卡合。因此，滚珠40在外圈20与内圈30之间传递扭矩。

保持器50形成为环状，且配置于外圈20的圆筒状内周面22与内圈30的圆筒状外周面31之间。更详细而言，在外圈20的圆筒状内周面22内配置有保持器50，内圈30穿过保持器50的内周。该保持器50的外周面51形成为球面凸状。具体而言，保持器50形成为其轴向中央处的外径最大的球面凸状。另外，由于该外周面51呈球面凸状，因此保持器50的外周面51的轴向截面形状形成为圆弧凸状。

并且，对于形成为球面凸状的外周面51的直径而言，被设定成与外圈20的圆筒形内周面22的内径相同、或者比外圈20的圆筒状内周面22的内径略小。因此，保持器50的外周面51处于与外圈20的圆筒状的内周面22大致接触的状态。进而，即便在保持器50的中心轴与外圈20的外圈轴倾斜的状态下，保持器50的外周面51也处于与外圈20的圆筒状内周面22大致接触的状态。

这样，保持器50的形成为球面凸状的外周面51处于与外圈20的圆筒状内周面22大致接触的状态，由此使得保持器50相对于外圈20在保持器50的径向上被定位。因此，除了能够实现该保持器50相对于外圈20的定位以外，通过使保持器50的外周面51的轴向截面形状形成为圆弧凸状，还能够确保外圈20与内圈30的旋转速度的等速性，并能够获得较大的连接角。

另外，保持器50的内周面52形成为与内圈30的最外周面大致对应的球面凹状。保持器50的内周面52的球面凹状部的球面中心与外周面中心相对于联轴器的旋转中心沿轴向分别以相等的距离而偏置于相反侧。

此处，最大连接角θ是指外圈轴与内圈轴所成的锐角，意味着作为等速联轴器而能够应用的角度中的最大角度。另外，最大连接角θ也称为连接角的最大角度。

另外，保持器50沿周向以相等间隔形成有6个大致矩形孔的开口窗部53。并且，在各开口窗部53分别收纳有1个滚珠40。

保持器50的壁厚与外圈滚珠槽23的深度相关，外圈滚珠槽23的深度与负载容量相关。如果增加保持器50的壁厚，则外圈滚珠槽23的深度变浅，如果缩减保持器50的壁厚，则外圈滚珠槽23的深度加深。

如果增大最大连接角θ，则滚珠40的径向上的移动量增大，从而使得滚珠40容易从保持器50脱离。另外，如果减小最大连接角θ，则滚珠40的径向上的移动量减小，从而使得滚珠40难以从保持器50脱离。

为了防止滚珠40从保持器50脱离，增加保持器50的壁厚而可靠地确保滚珠40与保持器50的接触点的方法较为有效。另外，为了确保所要求的负载容量，需要将外圈滚珠槽的深度设定为使得接触椭圆在外圈滚珠槽23不从肩部露出。

例如在将轴70用作汽车的传动轴的情况下，该轴70成为传递来自变速器的动力的动力传递轴。在该轴70的一端侧的外周面形成有外周花键71。该外周花键71与内圈30的内周花键33嵌合，由此使得轴71以同轴的方式与内圈30连结。但是，也可以使内圈30与轴71形成为一体。

接下来，对上述等速联轴器10的动作进行说明。

首先，外圈20的扭矩被朝在周向上与外圈滚珠槽23卡合的滚珠40传递。然后，因滚珠40在周向上与内圈滚珠槽32卡合而将传递至滚珠40的扭矩朝内圈30传递。然后，扭矩被朝与内圈30连结的轴70传递。这样，借助滚珠40而进行从外圈20朝轴70的扭矩的传递。

接下来，对上述等速联轴器的小型化进行说明。

根据发明人的调查可知，如果将驱动轴用的负载容量设定为100%，则优选将传动轴用的负载容量设定为使得联轴器的使用寿命为93%以下（滚珠槽面压比）、且使得联轴器的强度为81%以下（内侧应力比）。另外，根据发明人的调查还可知，驱动轴的最大连接角θ优选为24°以下，与此相对，传动轴的最大连接角θ优选为13°以下。

这样，通过减小最大连接角θ而使得滚珠40的径向上的移动量减小，从而使得滚珠40难以从保持器50脱离，由此能够缩减保持器50的壁厚。如果缩减了保持器50的壁厚，则与此相应地能够使外圈滚珠槽23加深，因此，能够确保所要求的负载容量。另外，通过加深外圈滚珠槽23而使接触椭圆在外圈滚珠槽23不从肩部露出，因此，能够防止肩部产生缺损。

如图2所示，在将滚珠40的直径设为DB、且将滚珠40的节圆直径设为DP的情况下，将表示滚珠40的节圆直径与滚珠直径的比的DP/DB的值设为3.296～3.303。通过形成为该比值，能够实现保持器50的壁厚的薄壁化，并且，伴随与此，在外圈滚珠槽23的深度的设定过程中，能够将外圈滚珠槽23的深度设定为用以确保所要求的负载容量的适当的深度。

如图3以及图4所示，通过与缩减保持器50的壁厚相应地加深外圈滚珠槽23的槽深h，能够使得接触椭圆S在外圈滚珠槽23不从肩部露出，从而能够因外圈滚珠槽23的面压而导致肩部产生缺损。

这样，能够制成如下等速联轴器：既能抑制外圈的外径尺寸而实现小型化，又能确保所要求的负载容量。通过本实施方式能够确认如下结果，如图5所示，在6个滚珠的等速联轴器中，外圈的外径尺寸被从D0抑制到D1，实现了与以往相比缩小6%的小型化。

本实用新型并不限定于上述的实施方式，能够在权利要求书所记载的实用新型的范围内进行适当的变更。

Claims (3)

1.一种滑动式球铰等速联轴器，其中， 

所述滑动式球铰等速联轴器具备： 

外圈，该外圈在一端具有开口部，形成为具有圆筒状内周面的筒状，且在所述圆筒状内周面以与外圈轴向平行地延伸的方式而形成有6个外圈滚珠槽； 

内圈，该内圈配置于所述外圈的内侧，具有圆筒状的外周面、且在所述圆筒状外周面以与内圈轴向平行地延伸的方式而形成有6个内圈滚珠槽； 

6个滚珠，该6个滚珠在周向上与所述各外圈滚珠槽以及所述各内圈滚珠槽卡合，并在所述外圈与所述内圈之间传递扭矩；以及 

保持器，该保持器配置于所述外圈与所述内圈之间，该保持器的外周面的轴向截面形状形成为圆弧凸状的环状，所述外周面与所述外圈的所述圆筒状内周面接触，所述保持器的内周面的最小内径形成为大于所述内圈的外径，并且，所述保持器在周向上形成有分别收纳所述滚珠的开口窗部， 

连接角的最大角度设定为处于11°至小于等于15°的范围， 

所述滚珠的节圆直径与滚珠直径之比设定为3.296～3.303。 

2.根据权利要求1所述的滑动式球铰等速联轴器，其特征在于， 

连接角的最大角度设定为处于小于等于13°的范围。 

3.根据权利要求2所述的滑动式球铰等速联轴器，其特征在于， 

在连接角处于0°至最大角度的角度范围内，缩减所述保持器的壁厚以使该壁厚处于抑制接触椭圆在所述外圈滚珠槽产生缺损的范围。