專利名稱：萬(wàn)向接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用了十字軸的萬(wàn)向接頭。
背景技術(shù)：
在這種萬(wàn)向接頭中，十字軸的各耳軸(trunnion)經(jīng)由針狀滾子被在軛(yoke)的對(duì)應(yīng)的嵌合孔嵌合的外環(huán)所支承(例如，參照2004年1月15日公開(kāi)的專利文獻(xiàn)1。)。
上述外環(huán)具有閉塞端。通常，為了抑制旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的上升，在耳軸與外環(huán)的閉塞端之間設(shè)有間隙。另外，耳軸的外周面與外環(huán)的內(nèi)周面之間的徑方向間隙大于針狀滾子的直徑。因此，耳軸有可能在軸方向或徑方向上產(chǎn)生松動(dòng)、噪音。
相反，在各部件的公差的偏差的影響下，在耳軸與外環(huán)之間在軸方向或徑方向上產(chǎn)生過(guò)盈量的情況下，在耳軸與外環(huán)相對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)，存在阻力矩增大的問(wèn)題。
專利文獻(xiàn)1特開(kāi)2004-11670號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種能夠降低噪音且阻力矩小的萬(wàn)向接頭。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的優(yōu)選方式提供一種具備十字軸的萬(wàn)向接頭。萬(wàn)向接頭具備設(shè)于所述十字軸的耳軸；圍繞所述耳軸的外周面的周圍并環(huán)狀地配置的多個(gè)針狀滾子；和被保持于軛的嵌合孔，并通過(guò)所述針狀滾子而旋轉(zhuǎn)自如地支承所述耳軸的外環(huán)。
所述外環(huán)包括嵌合于所述軛的所述嵌合孔的筒狀的主體；和閉塞所述主體的一端的閉塞端。所述耳軸包括形成有滾珠保持孔的端面。所述滾珠保持孔中保持有滾珠。在所述外環(huán)的所述閉塞端，設(shè)有彈性地承受由所述滾珠保持孔保持的所述滾珠的滾珠承受部。所述滾珠承受部包括圓錐狀錐面及凹彎曲面的任一個(gè)。所述凹彎曲面的曲率半徑大于所述滾珠的半徑。
在本方式中，在與規(guī)定量相比傳遞轉(zhuǎn)矩較小時(shí)，從耳軸經(jīng)由滾珠向外環(huán)傳遞轉(zhuǎn)矩。在與規(guī)定量相比傳遞轉(zhuǎn)矩較大時(shí)，從耳軸經(jīng)由針狀滾子向外環(huán)傳遞轉(zhuǎn)矩。通過(guò)例如由圓錐狀錐面構(gòu)成的滾珠承受部，在耳軸的軸方向及徑方向上彈性地對(duì)由耳軸的滾珠保持孔保持的滾珠施力。因此，能夠消除耳軸的軸方向及徑方向的松動(dòng)，其結(jié)果是能夠降低噪音。
另外，即使在耳軸的外徑與外環(huán)的內(nèi)徑的差大于針狀滾子的直徑的兩倍的情況下，耳軸在徑方向上也不會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)。
此外，由于滾珠承受部與滾珠線接觸，所以能夠抑制阻力矩的上升。


圖1是適用了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的萬(wàn)向接頭的轉(zhuǎn)向裝置的示意圖；圖2是轉(zhuǎn)向軸、中間軸及小齒輪軸和連結(jié)它們的萬(wàn)向接頭的概略側(cè)視圖；圖3是萬(wàn)向接頭的局部剖斷側(cè)視圖；圖4是萬(wàn)向接頭的主要部分的示意的分解剖視圖；圖5是本發(fā)明的另一實(shí)施方式的萬(wàn)向接頭的主要部分剖視圖；圖6是本發(fā)明的又一實(shí)施方式的萬(wàn)向接頭的主要部分剖視圖，使用壓縮螺旋彈簧作為施力構(gòu)件；圖7A、圖7B及圖7C分別是本發(fā)明的又一實(shí)施方式的萬(wàn)向接頭的主要部分剖視圖，使用盤簧作為施力構(gòu)件；圖8是本發(fā)明的又一實(shí)施方式的萬(wàn)向接頭的主要部分剖視圖。
具體實(shí)施例方式
參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
圖1是適用了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的萬(wàn)向接頭4、6的汽車的轉(zhuǎn)向裝置1的示意圖。參照?qǐng)D1，轉(zhuǎn)向裝置1具備一端3a與方向盤等操舵構(gòu)件2連結(jié)的轉(zhuǎn)向軸3；一端5a通過(guò)本實(shí)施方式的萬(wàn)向接頭4與轉(zhuǎn)向軸3的另一端3b連結(jié)的中間軸5。
另外，轉(zhuǎn)向裝置1具備小齒輪軸7，其通過(guò)本實(shí)施方式的萬(wàn)向接頭6與中間軸5的另一端5b連結(jié)；和齒條桿(rack bar)8，其具有與設(shè)在小齒輪軸7的端部附近的小齒輪7a嚙合的齒條齒8a，并作為沿車輛的左右方向延伸的轉(zhuǎn)舵軸。
通過(guò)小齒輪軸7及齒條桿8，構(gòu)成了作為操舵機(jī)構(gòu)的齒條-齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)A。齒條桿8在固定于車體的外殼9內(nèi)，經(jīng)由未圖示的多個(gè)軸承被支承為可自由地直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。齒條桿8的兩端部向外殼9的兩側(cè)突出。在齒條桿8的各端部分別結(jié)合有轉(zhuǎn)向橫拉桿(tie rod)10。各轉(zhuǎn)向橫拉桿10通過(guò)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向節(jié)臂(knuckle arm)(未圖示)與對(duì)應(yīng)的操向輪11連結(jié)。
若操作操舵構(gòu)件2使轉(zhuǎn)向軸3旋轉(zhuǎn)，則該旋轉(zhuǎn)通過(guò)小齒輪7a及齒條齒8a被轉(zhuǎn)換為沿汽車的左右方向的齒條桿8的直線運(yùn)動(dòng)。由此，實(shí)現(xiàn)操向輪11的轉(zhuǎn)舵。
參照?qǐng)D2，萬(wàn)向接頭4具備設(shè)在轉(zhuǎn)向軸3的另一端3b的軛20(圖中只表示一方)；設(shè)在中間軸5的一端5a的軛21；以及連結(jié)軛20及軛21之間的十字軸22。
同樣，萬(wàn)向接頭6具備設(shè)在小齒輪軸7的端部的軛20；設(shè)在中間軸5的另一端5b的軛21(圖中只表示一方)；以及連結(jié)軛20及軛21之間的十字軸22。
各軛20、21呈U字狀，分別具有一對(duì)補(bǔ)翼(tab)23。一對(duì)補(bǔ)翼23相互平行。
由于萬(wàn)向接頭4及萬(wàn)向接頭6為完全相同的結(jié)構(gòu)，所以以萬(wàn)向接頭4為例進(jìn)行說(shuō)明。參照?qǐng)D3，在各補(bǔ)翼23上形成有嵌合孔25，其用于嵌合十字軸22的對(duì)應(yīng)的耳軸24(圖3中，為了簡(jiǎn)化，只示出了一個(gè)補(bǔ)翼23)。通過(guò)嵌合于該嵌合孔25而被保持的軸承26，十字軸22的對(duì)應(yīng)的耳軸24被旋轉(zhuǎn)自如地支承。
軸承26包括在耳軸24的周圍環(huán)狀并排排列的多個(gè)針狀滾子27；和保持這些針狀滾子27的杯狀的外環(huán)28。外環(huán)28嵌合于嵌合孔25而被固定。外環(huán)28包括嵌合于嵌合孔25的主體281；設(shè)在該主體281的軸方向的一端的閉塞端282。
在形成于耳軸24的端面24a的滾珠保持孔29中保持有滾珠30。在外環(huán)28的閉塞端282的內(nèi)面283形成有用于彈性地承受該滾珠30的滾珠承受部31。
上述的滾珠保持孔29由與耳軸24同心的圓孔構(gòu)成。在由該圓孔構(gòu)成的滾珠保持孔29中壓入有滾珠30。即，滾珠30具有過(guò)盈量地被保持于滾珠保持孔29中。滾珠30限制耳軸24在軸方向A1及徑方向R1的移動(dòng)。另外，滾珠30的一部分從滾珠保持孔29向外環(huán)28的閉塞端282側(cè)突出，上述滾珠30的上述一部分由上述滾珠承受部31所承受。
在滾珠保持孔29的里部，連通地形成有在對(duì)作為該滾珠保持孔29的圓孔進(jìn)行加工時(shí)設(shè)置的中心孔。
滾珠承受部31由以外環(huán)28的中心軸線C1為中心的圓錐狀錐面構(gòu)成，與滾珠30線接觸。在外環(huán)28的閉塞端282的外面284，設(shè)有為了在閉塞端282的內(nèi)面283形成滾珠承受部31而膨脹突出的突起32。
在外環(huán)28的主體281的另一端，延伸設(shè)置有向內(nèi)的環(huán)狀凸緣33。在該環(huán)狀凸緣33與耳軸24的肩部之間，保持有環(huán)狀的油封34。通過(guò)油封34，外環(huán)28與耳軸24之間被液密地密封。
根據(jù)本實(shí)施方式，在傳遞轉(zhuǎn)矩小時(shí)，從耳軸24經(jīng)由滾珠30向外環(huán)28傳遞轉(zhuǎn)矩。另一方面，在傳遞轉(zhuǎn)矩大時(shí)，從耳軸24經(jīng)由針狀滾子27向外環(huán)28傳遞轉(zhuǎn)矩。
通過(guò)由圓錐狀錐面構(gòu)成的滾珠承受部31，對(duì)被耳軸24的滾珠保持孔29保持的滾珠30，在耳軸24的軸方向A1及徑方向R1上彈性地施力，所以能夠消除耳軸24的軸方向A1及徑方向R1的松動(dòng)，并能夠降低噪音。
尤其是在耳軸24的外周面24b與外環(huán)28的主體281的內(nèi)周面28b之間的徑方向R1的間隙大于針狀滾子27的直徑的情況下，即，如圖4所示，即使在外環(huán)28的直徑D1與耳軸24的外徑D2的差大于針狀滾子27的直徑D3的兩倍的情況下(D1-D2＞2·D3)，耳軸24在徑方向R1上也不會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)。另外，由于由圓錐狀錐面構(gòu)成的滾珠承受部31與滾珠30線接觸，所以相比于滾珠承受部與滾珠面接觸的情況，能夠抑制阻力矩的上升。
另外，由于將滾珠30壓入了由圓孔構(gòu)成的滾珠保持孔29中，所以具有下述的優(yōu)點(diǎn)。即，在組裝萬(wàn)向接頭4時(shí)，即使在耳軸24的軸方向A1上存在各部件的公差的偏差，通過(guò)自動(dòng)地調(diào)整外環(huán)28向滾珠保持孔29壓入滾珠30的推入量，也能夠消除上述的偏差。因此，從滾珠30施加于外環(huán)28的載荷不會(huì)過(guò)大，能夠抑制旋轉(zhuǎn)時(shí)的阻力矩且能夠消除耳軸24及外環(huán)28之間的軸方向A1的松動(dòng)。
在圖3的實(shí)施方式中，滾珠承受部31由圓錐狀錐面構(gòu)成，但并不限于此，如圖5所示，也可采用滾珠承受部31A，其由具有大于滾珠30的半徑Ra的曲率半徑Rb的凹彎曲面構(gòu)成。上述凹彎曲面例如為球面的一部分。
另外，在圖3的實(shí)施方式中，雖然設(shè)有壓入滾珠30的滾珠保持孔29，但如圖6所示，也可設(shè)置在耳軸24的軸方向A1上滑動(dòng)自如地保持滾珠30的滾珠保持孔29A。此時(shí)，也可通過(guò)被收容于滾珠保持孔29A的作為施力構(gòu)件的壓縮螺旋彈簧35，向滾珠承受部31彈性地對(duì)滾珠30施力。壓縮螺旋彈簧35夾在滾珠保持孔29A的底291與滾珠30之間。
另外，作為彈性構(gòu)件，也可代替上述的壓縮螺旋彈簧35，而采用如圖7A所示的盤簧36。盤簧36的內(nèi)周緣36a與滾珠30接觸。
另外，如圖7B所示，也可采用施力構(gòu)件37。施力構(gòu)件37包括由滾珠保持孔29A的底291承受的由環(huán)狀板構(gòu)成的作為支承部的底板37a；和從底板37a的內(nèi)周緣呈圓錐狀擴(kuò)展地延伸設(shè)置的盤簧37b。盤簧37b具有承受滾珠30的圓錐狀錐面。
另外，也可采用如圖7C所示的施力構(gòu)件38。施力構(gòu)件38包括由滾珠保持孔29A的底291承受的圓板狀的底板38a；從底板38a的外周緣垂直狀延伸設(shè)置的筒狀部38b；以及從筒狀部38b的一端緣朝向滾珠保持孔29A的底291呈圓錐狀地直徑縮小了的盤簧38c。盤簧38c具有承受滾珠30的圓錐狀錐面。由底板38a及筒狀部38b構(gòu)成了用于支承盤簧38c的支承部。
在圖6、圖7A、圖7B、圖7C的各實(shí)施方式中，能夠起到與圖3的實(shí)施方式同樣的作用效果。即，在傳遞轉(zhuǎn)矩小時(shí)，從耳軸24經(jīng)由壓縮螺旋彈簧35乃至板簧36～38以及滾珠30向外環(huán)28傳遞轉(zhuǎn)矩，另一方面，在傳遞轉(zhuǎn)矩大時(shí)，從耳軸24經(jīng)由針狀滾子27向外環(huán)28傳遞轉(zhuǎn)矩。
由于通過(guò)由圓錐狀錐面等構(gòu)成的滾珠承受部31，在耳軸24的軸方向A1及徑方向R1上彈性地對(duì)滾珠30施力，所以能夠消除耳軸24的軸方向A1及徑方向R1的松動(dòng)。其中所述滾珠30是被壓縮螺旋彈簧35或者盤簧36、37b或38c保持在耳軸24的滾珠保持孔29A的滾珠。
尤其，即使是在外環(huán)28的內(nèi)徑D1與耳軸24的外徑D2的差大于針狀滾子27的直徑D3的兩倍的情況下(D1-D2＞2·D3)，耳軸24在徑方向R1上也不會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)。
另外，由于滾珠承受部31與滾珠30線接觸，所以相比于面接觸的情況，能夠抑制阻力矩的上升。其結(jié)果是，能夠降低噪音且可以實(shí)現(xiàn)阻力矩小的萬(wàn)向接頭4。
其次，圖8表示本發(fā)明的另一實(shí)施方式。參照?qǐng)D8，本實(shí)施方式的特征在于，采用了包括底板39a、筒狀部39b、滾珠施力用突起39c及滾珠防脫用突起39d的施力構(gòu)件39。
底板39a由被滾珠保持孔29A的底291承受的環(huán)狀板構(gòu)成。筒狀部39b從底板39a的外周緣垂直狀地延伸設(shè)置，并以包圍滾珠30的狀態(tài)被嵌合于滾珠保持孔29A的內(nèi)周面。
滾珠施力用突起39c從筒狀部39b的軸方向途中部向內(nèi)側(cè)呈山形狀地突出，向滾珠承受部31側(cè)(耳軸24的軸方向A1)彈性地對(duì)滾珠30施力，并且在耳軸24的徑方向R1上彈性地對(duì)滾珠30施力。
滾珠防脫用突起39d形成為在筒狀部39b的一端向內(nèi)側(cè)呈山形狀地突出，與滾珠30卡合從而防止?jié)L珠30從滾珠保持孔29脫落。突起39c、39d可形成在筒狀部39b的全周上，也可在周方向上以等間隔而形成多個(gè)。
在本實(shí)施方式中，也與圖7A～圖7C的各實(shí)施方式同樣地，能夠降低噪音且可實(shí)現(xiàn)阻力矩小的萬(wàn)向接頭4。另外，在組裝時(shí)，能夠在滾珠施力用突起39c及滾珠防脫用突起39d之間，將滾珠30預(yù)先保持于筒狀部39b內(nèi)。即，由于能夠利用施力構(gòu)件39，將滾珠30預(yù)先保持在滾珠保持孔29A內(nèi)，所以能夠改善組裝時(shí)的作業(yè)性。
本發(fā)明的萬(wàn)向接頭并不限于轉(zhuǎn)向裝置，也可適當(dāng)?shù)剡m用于汽車的推進(jìn)軸等其他的旋轉(zhuǎn)體的萬(wàn)向接頭。
以上，通過(guò)具體的方式對(duì)本發(fā)明詳細(xì)地進(jìn)行了說(shuō)明，但理解了上述的內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員，可容易地考慮到其變更、改變及均等物。因此，本發(fā)明應(yīng)在權(quán)利要求的范圍和其均等的范圍內(nèi)考慮。
本申請(qǐng)對(duì)應(yīng)于2004年8月25日向日本國(guó)專利廳提出的2004-244883號(hào)，該申請(qǐng)的全部公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用于此而組合成本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種萬(wàn)向接頭，具備十字軸，其中，還具備設(shè)于所述十字軸的耳軸；圍繞所述耳軸的外周面的周圍并呈環(huán)狀地配置的多個(gè)針狀滾子；和被保持于軛的嵌合孔，并通過(guò)所述針狀滾子旋轉(zhuǎn)自如地支承所述耳軸的外環(huán)，所述外環(huán)包括嵌合于所述軛的所述嵌合孔的筒狀的主體；和閉塞所述主體的一端的閉塞端，所述耳軸包括形成有滾珠保持孔的端面，在所述滾珠保持孔保持有滾珠，在所述外環(huán)的所述閉塞端，設(shè)有彈性地承受由所述滾珠保持孔保持的所述滾珠的滾珠承受部，所述滾珠承受部包括圓錐狀錐面及凹彎曲面的任一個(gè)，所述凹彎曲面的曲率半徑大于所述滾珠的半徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萬(wàn)向接頭，其中，所述外環(huán)的內(nèi)徑與所述耳軸的外徑的差大于所述針狀滾子的直徑的兩倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萬(wàn)向接頭，其中，在所述耳軸及所述軛之間傳遞的轉(zhuǎn)矩小于規(guī)定量時(shí)，在所述耳軸及所述軛之間經(jīng)由所述滾珠傳遞轉(zhuǎn)矩，在所述耳軸及所述軛之間傳遞的轉(zhuǎn)矩超過(guò)所述規(guī)定量時(shí)，在所述耳軸及所述軛之間經(jīng)由所述針狀滾子傳遞轉(zhuǎn)矩。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萬(wàn)向接頭，其中，所述外環(huán)的所述閉塞端能夠彈性變形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萬(wàn)向接頭，其中，所述滾珠保持孔包括與所述耳軸同心的圓孔，在所述圓孔壓入有所述滾珠。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的萬(wàn)向接頭，其中，所述滾珠保持孔包括與所述耳軸同心的圓孔，在所述圓孔滑動(dòng)自如地收容有滾珠。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的萬(wàn)向接頭，其中，具備施力構(gòu)件，該施力構(gòu)件被收容于所述圓孔內(nèi)，向所述滾珠承受部對(duì)所述滾珠施力。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的萬(wàn)向接頭，其中，所述施力構(gòu)件具有突起，該突起用于防止所述滾珠從所述圓孔脫落。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的萬(wàn)向接頭，其中，所述施力構(gòu)件包括彈性構(gòu)件。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的萬(wàn)向接頭，其中，所述施力構(gòu)件包括壓縮螺旋彈簧。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的萬(wàn)向接頭，其中，所述施力構(gòu)件包括板簧。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的萬(wàn)向接頭，其中，所述施力構(gòu)件包括盤簧。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的萬(wàn)向接頭，其中，所述盤簧包括具有承受所述滾珠的圓錐狀錐面的盤簧。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的萬(wàn)向接頭，其中，所述施力構(gòu)件包括由所述圓孔保持的支承部；和從所述支承部延伸設(shè)置的盤簧。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的萬(wàn)向接頭，其中，所述支承部包括由所述圓孔的底承受的由環(huán)狀板構(gòu)成的底板，所述盤簧包括從所述底板的內(nèi)周緣呈圓錐狀擴(kuò)展地延伸設(shè)置的盤簧。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的萬(wàn)向接頭，其中，所述支承部包括具有被嵌合于所述圓孔的筒狀部的支承部，所述盤簧包括從所述筒狀部的一端朝向所述圓孔的所述底呈圓錐狀直徑縮小的盤簧。
17.根據(jù)權(quán)利要求7所述的萬(wàn)向接頭，其中，所述施力構(gòu)件包括嵌合于所述圓孔并由所述圓孔保持的筒狀部；和設(shè)于所述筒狀部，向所述筒狀部的徑方向內(nèi)側(cè)突出的滾珠施力用突起，所述滾珠施力用突起在耳軸的軸方向及徑方向上彈性地對(duì)所述滾珠施力。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的萬(wàn)向接頭，其中，具備滾珠防脫用突起，其設(shè)于所述筒狀部的一端，用于防止所述滾珠從所述圓孔脫落。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的萬(wàn)向接頭，其中，所述滾珠在所述滾珠施力用突起與滾珠防脫用突起之間，被保持在所述筒狀部?jī)?nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種萬(wàn)向接頭(4、6)，其具備由軛(20、21)的嵌合孔(25)保持、并通過(guò)針狀滾子(27)旋轉(zhuǎn)自如地支承耳軸(24)的外環(huán)(28)。外環(huán)(28)包括嵌合于所述嵌合孔(25)的主體(281)和設(shè)于主體(281)的一端的閉塞端(282)。耳軸(24)包括形成有滾珠保持孔(29、29A)的端面(24a)。在外環(huán)(28)的閉塞端(282)，設(shè)有彈性地承受由所述滾珠保持孔(29、29A)保持的滾珠(30)的滾珠承受部(31、31A)。滾珠承受部(31、31A)包括圓錐狀錐面(31)及凹彎曲面(31A)的任一個(gè)。所述凹彎曲面(31A)的曲率半徑(Rb)大于所述滾珠(30)的半徑(Ra)。
文檔編號(hào)F16D3/16GK1950620SQ20058001405
公開(kāi)日2007年4月18日 申請(qǐng)日期2005年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月25日
發(fā)明者尾崎光晴 申請(qǐng)人:株式會(huì)社捷太格特