专利名称：万向联轴器的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够使第一连接构件和第二连接构件改变角度地进行连接的万向联轴器。
背景技术：
能够使两个连接构件改变角度地进行连接的万向联轴器(也称为万向接头或万向节座(universal socket)，在本发明中总称为万向联轴器)，在用于传递扭矩的工具中使用(例如，参照专利文献1)，或者在连接输入轴和输出轴等各种领域中使用(例如，参照专利文献2)。专利文献1 JP特开平7-96473号公报；专利文献2 JP特开平9-68235号公报。但是，在所述专利文献1的万向联轴器中，第一连接构件和第二连接构件使用销进行销结合，因而存在扭矩的传递力受销的强度限制，临界扭矩小的问题。另外，在所述专利文献2的万向联轴器中，虽然在第一连接构件和第二连接构件即输入轴和输出轴的连接中不使用销结合，但是存在输入轴或输出轴易于脱开的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供，能够在不使用销的情况下使第一连接构件和第二连接构件结合，并且能够简单地防止第一连接构件和第二连接构件脱开的万向联轴器。为了解决上述问题，本发明的万向联轴器，能够使第一连接构件和第二连接构件改变角度地连接，其特征在于，在所述第一连接构件上形成有凹部，在该凹部的深处设置有弹簧，另一方面，在所述第二连接构件上形成有具有最大外形部的扭矩传递部，该扭矩传递部插入所述第一连接构件的所述凹部中，并且沿着插入方向，该扭矩传递部的外径从前端部朝向基部逐渐变大之后再逐渐变小，在所述第一连接构件的所述凹部的开口侧的内周面上设置有防脱部，该防脱部从该内周面向内侧突的，并与所述扭矩传递部的从所述基部到所述最大外形部之间的部分接触，在所述第二连接构件的所述扭矩传递部插入所述第一连接构件的所述凹部中的情况下，所述扭矩传递部的所述前端部与所述弹簧接触而被向所述凹部的开口侧推压，另一方面，所述扭矩传递部的从所述基部到所述最大外形部之间的部分与所述防脱部接触，以防止所述扭矩传递部从所述第一连接构件的所述凹部中脱离。在此，优选所述万向联轴器中，在所述第一连接构件的所述凹部的开口侧的内周面上沿所述凹部的内周方向形成有环槽，并且，在该环槽中安装有作为所述防脱部的C型圈，该C型圈的线径(截面直径)大于所述环槽的深度，所述第二连接构件的所述扭矩传递部插入所述第一连接构件的所述凹部中，所述扭矩传递部的所述前端部与所述弹簧接触而被向所述凹部的开口侧推压，另一方面，所述扭矩传递部的从所述基部到所述最大外形部之间的部分与所述C型圈的内周面接触，以防止所述第二连接构件的所述扭矩传递部从所述第一连接构件的所述凹部中脱离。
另外，优选在所述万向联轴器中，所述第二连接构件的所述扭矩传递部的从所述基部到所述最大外形部的的部分外周面相对于所述扭矩传递部的长度方向上的轴线的倾斜角，大于从所述前端部到所述最大外形部的部分的外周面相对于所述扭矩传递部的长度方向上的轴线的倾斜角。另外，优选在所述万向联轴器中，所述第二连接构件的所述扭矩传递部的在与所述扭矩传递部的长度方向的轴线垂直的方向上的截面形状为大致正六边形，分别从6个角延伸到所述前端部和所述基部的6个扭矩传递山部的角部，分别被倒角加工成平面或向外侧凸的曲面，另一方面，在所述第一连接构件的所述凹部中形成有6个扭矩传递槽部，以便在所述第二连接构件的所述扭矩传递部插入所述第一连接构件的所述凹部中时，所述6个扭矩传递槽部分别与所述6个扭矩传递山部相啮合。另外，优选在所述万向联轴器中，在所述第一连接构件的与所述凹部相反一侧形成有能够插入扭矩传递工具的把手前端的把手侧连接部的把手用套筒部，另一方面，在所述第二连接构件的与所述扭矩传递部相反一侧形成有能够插入在各种工具的工具侧套筒部中的工具连接部。根据本发明的万向联轴器，能够在不使用销的情况下结合第一连接构件和第二连接构件，并且能够简单地防止第一连接构件和第二连接构件脱离。
图1A、1B分别是表示本发明的实施方式的万向联轴器1的连接状态的侧面和局部截面的图。图2A 2D分别是本发明的实施方式的万向联轴器的第一连接构件(F构件)的结构例的侧剖视图、后视图、主视图、D-D剖面图。图3A 3E分别是本发明的实施方式的万向联轴器的第二连接构件(M构件)的结构例的侧视图、主视图、后视图、E-E剖视图、F-F剖视图。图4A 4C分别是图IB中的本实施方式的万向联轴器的A-A、B_B、C_C剖视图。图5A、5B分别是本发明的实施方式的万向联轴器的弹簧的结构例的侧视图、主视图。图6A、6B分别是本发明的实施方式的万向联轴器的作为防脱部的C型圈的结构例的侧视图、主视图。图7是表示本实施方式的万向联轴器的组装顺序的一个例子的图。图8A、8B分别是表示改变本发明的实施方式的万向联轴器的第一连接构件(F构件)与第二连接构件(M构件)的角度后的情况下的一个例子的图。图9是表示使用本实施方式的万向联轴器的扭矩传递用工具的一个例子的图。
具体实施例方式下面，说明本发明的实施方式的万向联轴器1。图1A、1B是本发明的实施方式的万向联轴器1的连接状态的结构图，图IA是连接状态的侧视图，图IB是连接状态的局部剖视图。如图1A、1B所示，本实施方式的万向联轴器1具有作为第一连接构件的F构件10和作为第二连接构件的M构件20。
如图IB所示，在作为第一连接构件的F构件10上形成有凹部11，在凹部11中内插有后述的弹簧(spring) 30、作为防脱部的C型圈40。此外，在与凹部11相反一侧形成有把手用套筒(socket)部13，该把手用套筒部13中能够插入后述的图9中所示的扭矩传递工具的把手前端的把手侧连接部52，在该把手用套筒部13中形成有球接受槽13a，如后述的图9所示，在球接受槽13a中能够通过把手侧连接部52嵌入借助弹簧的弹性力上下运动的公知的钢球53。另一方面，如图IB所示，在作为第二连接构件的M构件20上形成有具有最大外形部21b的扭矩传递部21，该有扭矩传递部21沿箭头α的插入方向插入F构件10的凹部 11中，并且外径在随着从前端部21a朝向基部21c逐渐变大之后逐渐变小。另外，在M构件 20的与扭矩传递部21相反一侧形成有工具连接部23，如后述的图9所示，该工具连接部23 能够插入各种工具6侧的工具侧套筒部61中，在该工具连接部23上设置有嵌入工具侧套筒部61的球接受槽62中并借助弹簧的弹性力上下运动的公知的钢球M。此外，在本实施方式中，说明了在工具连接部23和把手侧连接部52上分别设置有公知的钢球M、53的结构，但本发明不限于此，当然可以设置能够上下运动的销等来代替钢球对、53。并且，在图1A、1B所示的F构件10与M构件20的连接状态下，弹簧30夹在M构件20的扭矩传递部21的前端部21a和成为凹部11的底的弹簧行程限制部14之间，而处于收缩状态。因此，弹簧30向凹部11的开口侧推压M构件20的扭矩传递部21，但是因为 M构件20的扭矩传递部21从其最大外形部21b到基部21c之间的部分与C型圈40内周面接触，所以能够防止M构件20的扭矩传递部21从F构件10的凹部11脱离。此外，通过后述的图4说明图IB所示的A-A、B-B, C-C剖视图。图2A 2D分别是表示本发明的实施方式的万向联轴器1的作为第一连接构件的 F构件10的结构例的图，图2A是F构件10的侧面的剖视图，图2B是从图上左侧观察图2A 所示的F构件10的后视图，图2C是从图上右侧观察图2A所示的F构件10的主视图，图2D 是图2A所示的F构件10的D-D剖面图。如图2A所示，在F构件10的凹部11的开口侧的内周面上形成有用于C型圈40 嵌入的环槽12，该C型圈40与M构件20的扭矩传递部21的最大外形部21b接触来防止该扭矩传递部21向作为与插入方向α的反方向的方向脱离，另一方面，在F构件10的凹部 11的深处形成有弹簧行程限制部14。另外，如图2C、2D所示，在F构件10的凹部11的内周面上形成有扭矩传递槽部 Ila Ilf，该扭矩传递槽部Ila Ilf分别与形成在作为第二连接构件的M构件20的扭矩传递部21的外表面上的后述的扭矩传递山部2 22f啮合来传递扭矩。另外，如图2A、2B所示，在F构件10的与凹部11相反一侧形成有把手用套筒部13 和球接受槽13a，如在图1A、1B中说明的那样，把手用套筒部13中能够插入在后述的图9所示的扭矩传递工具的把手51前端的把手侧连接部52。此外，在本实施方式的F构件10中， 凹部11与把手用套筒部13的空间连通，形成为筒状，但是当然也可以在凹部11与把手用套筒部13之间设置壁或底，来划分凹部11和把手用套筒部13的空间。图3A 3E分别是表示本发明的实施方式的万向联轴器1的作为第二连接构件的 M构件20的结构例的图，图3A是M构件20的侧视图，图是从图上左侧观察图3A中所示的M构件20的主视图，图3C是从图上右侧观察图3A中所示的M构件20的后视图，图3D是图3A中所示的M构件20的E-E剖视图，图3E是图3A中所示的M构件20的F-F剖视图。如利用图1A、1B中说明的那样，如图3A所示，在作为第二连接构件的M构件20上形成有具有最大外形部21b的扭矩传递部21，沿着箭头α的插入方向，该扭矩传递部21的外径在随着从前端部21a朝向基部21c逐渐变大之后逐渐变小。并且，在本实施方式中，关于M构件20的扭矩传递部21的外周面的形状，将前端部21a到最大外形部21b的外周面的形状形成为对各角和前端进行了倒角的大致正六棱锥，另一方面，将从最大外形部21b到基部21c的外周面的形状形成为对各角进行了倒角的大致半球状。因此，在本实施方式中，形成为所谓前端细的形状，即，相对于M构件20的扭矩传递部21的长度方向的轴线β，扭矩传递部21中的从前端部21a到最大外形部21b的外周面的倾斜角Y比从基部21c到最大外形部21b的外周面的倾斜角θ小。由此，如后述的图8所示，在M构件20改变角度地与F构件10连接的情况下，M构件20与F构件10 以M构件20相对于F构件10稳定的状态即以通过C型圈40可靠地防止M构件20从F构件10中脱离的状态连接，从而能够稳定地传递扭矩。此外，该倾斜角θ与γ的关系是一个例子，也可以使倾斜角θ与γ相等。另外，如图:3Β 3D等所示，M构件20的扭矩传递部21的与长度方向上的轴线β 垂直的方向上的截面形状形成为六边形，在六边形的各角分别形成有扭矩传递山部2 22f，6个各扭矩传递山部2 22f分别与形成在F构件10的凹部11的内周面上的扭矩传递槽部Ila Ilf啮合，并且为了传递扭矩，从前端部21a通过最大外形部21b连续到基部21c。由此，M构件20的扭矩传递部21的6个各扭矩传递山部2 22f和F构件10 的形成在凹部11的内周面上的扭矩传递槽部Ila Ilf分别啮合，能够在F构件10和M 构件20之间传递扭矩。并且，在本实施方式中，扭矩传递部21的前端部21a和6个各扭矩传递山部2 22f的角部被倒角为平面或向外侧凸的曲面。通过将各扭矩传递山部2 22f的角部倒角为平面或向外侧凸的曲面，即使在F构件10与M构件20之间反复传递扭矩和改变连接角度，也能够防止M构件20的扭矩传递部21的6个各扭矩传递山部2 22f缺损或者磨损，并且能够防止空转。此外，在本发明中，扭矩传递部21的前端部21a和6个各扭矩传递山部2 22f的角部被倒角为平面或向外侧凸的曲面，但不限于此，也可以不进行倒角。另一方面，如利用图1说明的那样，如图3A、3C、3E所示，在M构件20的与扭矩传递部21相反一侧设置有工具连接部23，其能够插入在各种工具6侧的工具侧套筒部61 (参照图9)中；钢球M，其被容置在工具连接部23的弹簧容置部23a中的弹簧25的弹性力向图中上方推压。图4A 4C分别是图IB中的本实施方式的万向联轴器1的A-A、B_B、C_C剖视图。根据图4A 4C可知，M构件20的扭矩传递部21的与其长度方向的轴线方向垂直的方向上的截面形状形成为大致正六边形，并且该扭矩传递部21形成有扭矩传递山部 22a 22f，该各扭矩传递山部2 22f是将上述六边形的各角部倒角为平面或向外侧凸的曲面而成的，各个扭矩传递山部2 22f分别与形成在F构件10的凹部11的内周面上的扭矩传递槽部Ila Ilf啮合，来传递扭矩。并且，如图4C所示，扭矩传递部21的从基部21c到最大外形部21b之间的部分与 C型圈40接触，防止M构件20从F构件10的凹部11中脱离。
图5A、5B分别是表示插入在F构件10的凹部11中的弹簧30的一个例子的图，图 5A是弹簧30的侧视图，图5B是弹簧30的主视图。如图5A、5B所示，插入在F构件10的凹部11中的弹簧30形成为如下形状，即，与 M构件20的扭矩传递部21的前端部21a的大小相配合，前端部30a的直径小并且越朝向后端部30b直径越大。此外，该弹簧30的形状是一个例子，只要能够可靠地向插入方向的反方向推压M构件20的扭矩传递部21即可。图6A、6B分别是表示插入在F构件10的凹部11的环槽12中的作为防脱部的C 型圈40的一个例子的图，图6A是C型圈40的侧视图，图6B是C型圈40的主视图。如图6A、6B所示，插入在F构件10的凹部11的环槽12中的C型圈40是环(圆弧)状的一部被切掉了的金属制的具有弹性的圈，C型圈40的线径dl大于环槽12的槽深。 例如，若环槽12的槽深为0. 8mm，则C型圈40的线径dl为1. 6mm。另外，若使图4A所示的方向上的M构件20的扭矩传递部21的最大外形部21b的宽度和F构件10的凹部11的长度例如形成为16. 0mm，则C型圈40的内径为16.8mm。因此，若使C型圈40向内侧弯曲而嵌入F构件10的凹部11的环槽12中，则C型圈40的内径小于M构件20的扭矩传递部21 的最大外形部21b的外径，从而能够可靠地防止M构件20的扭矩传递部21从F构件10的凹部11脱离。此外，上述的尺寸只不过是一个例子，本发明不限于此。图7是表示本实施方式的万向联轴器1的组装顺序的一个例子的图。具体地说，如图7所示，首先，向F构件10的凹部11深处的底部14插入弹簧30， 然后插入M构件20的扭矩传递部21，通过其前端部21a使弹簧30收缩。最后，将C型圈 40插入并嵌合在凹部11的环槽12中。由此，在M构件20的扭矩传递部21插入在F构件 10的凹部11内的情况下，扭矩传递部21的前端部21a总是被弹簧30的弹性向凹部11的开口侧的方向推压，另一方面，扭矩传递部21的从基部21c到最大外形部21b之间的部分与C型圈40接触，扭矩传递部21被弹簧30和C型圈40夹持着，从而能够防止M构件20 从F构件10中脱离。图8A、8B分别是表示作为第二连接构件的M构件20相对于作为第一连接构件的 F构件10的安装角度变化了的情况下的扭矩传递部21外周面与F构件10的凹部11内周面的接触状态的图。具体地说，图8A示出了 M构件20相对于F构件10的安装角度向图上上方弯折的情况下的扭矩传递部21外周面与F构件10的凹部11内周面的接触状态，另一方面，图8B 示出了 M构件20相对于F构件10的安装角度向图上下方弯折的情况下的扭矩传递部21 外周面与F构件10的凹部11内周面的接触状态。如图8A、8B所示的两种情况那样，在本实施方式中，因为M构件20的扭矩传递部 21的从前端部21a到最大外形部21b的外周面的倾斜角、小于从基部21c到最大外形部 21b的外周面的倾斜角θ (参照图3Α)，与图1中所示的M构件20与F构件10连接成直线的情况相比，在M构件20相对于F构件10的安装角度变化了的情况下，分别与F构件10 的扭矩传递槽部Ila Ilf啮合的M构件20的扭矩传递山部2 22f的接触面积增大。 由此，即使在M构件20相对于F构件10的安装角度变化了的情况下，也能够更可靠且稳定地传递扭矩。此外，在将M构件20的扭矩传递部21的与轴线B方向垂直的方向上的截面形状形成为大致圆形的情况下，无论M构件20相对于F构件10的安装角度变化还是不变化，分别与F构件10的扭矩传递槽部Ila Ilf啮合的M构件20的扭矩传递山部22a 22f的接触面积都不变化，能够以相同的力传递扭矩。图9是表示作为使用了本实施方式的万向联轴器1的扭矩传递工具的一个例子的棘轮扳手5的一个例子的图。如图9所示，在棘轮扳手5中，将本实施方式的万向联轴器1的M构件20的工具连接部23插入各种工具6的工具侧套筒部61中，使工具连接部23的钢球M嵌入工具侧套筒部61的球接受槽62中来安装各种工具6，另一方面，在F构件10的把手用套筒部13 中插入棘轮把手51前端的把手侧连接部52，使把手侧连接部52的钢球53嵌入把手用套筒部13的球接受槽13a中来安装棘轮把手51，从而组装棘轮扳手5。由此，在实施方式的棘轮扳手5中，通过实施方式的万向联轴器1能够一边自由改变工具6的角度，一边向螺栓和螺钉等传递扭矩使其旋转。此外，在此以作为使用了本实施方式的万向联轴器1的扭矩传递工具的一个例子的棘轮扳手5为例进行了说明，但是本发明不限于此，本发明当然也适用于其他的扭矩传递工具，例如，T型扳手等扭矩传递工具。因而，根据实施方式的万向联轴器1，在作为第二连接构件的M构件20上形成有具有最大外形部21b的扭矩传递部21，该扭矩传递部21插入作为第一连接构件的F构件 10的凹部11中，该扭矩传递部21的外径沿着插入方向在前端部21a与基部21c之间逐渐变大后逐渐变小，另一方面，在F构件10的凹部11的开口侧的内周面上设置有作为防脱部的C型圈40，该C型圈40与扭矩传递部21的最大外形部21b接触，从而防止该扭矩传递部21向插入方向的反方向脱离。在M构件20的扭矩传递部21插入F构件10的凹部11 中的情况下，扭矩传递部21的前端部21a与弹簧30接触，而被向凹部11的开口侧推压，另一方面，扭矩传递部21的从基部21c到最大外形部21b之间的部分与作为防脱部的C型圈 40接触，防止扭矩传递部21从作为第一连接构件的F构件10的凹部11脱离，因而能够在不使用销的情况下使第一连接构件和第二连接构件结合，并且能够简单地防止第一连接构件和第二连接构件脱开。尤其是，在本实施方式中，因为M构件20的扭矩传递部21的从前端部21a到最大外形部21b的外周面的倾斜角γ小于从基部21c到最大外形部21b的外周面的倾斜角Θ， 所以与M构件20相对于F构件10连接成直线的情况相比，在M构件20相对于F构件10的安装角度变化的情况下，分别与F构件10的扭矩传递槽部Ila Ilf啮合的M构件20的扭矩传递山部2 22f的接触面积增大，从而能够更可靠地传递扭矩。另外，在本实施方式中，在F构件10的与凹部11相反一侧形成有把手用套筒部 13，该把手用套筒部13中能够插入棘轮扳手5等扭矩传递工具的把手51前端的把手侧连接部52，另一方面，在M构件20的与扭矩传递部21相反一侧形成有能够插入各种工具6的工具侧套筒部61中的工具连接部23，因而，能够在F构件10中使凹部11和把手用套筒部 13的空洞(空间)连续形成，另一房间，能够在M构件20中使扭矩传递部21和工具连接部 23连续形成，从而易于制造F构件10和M构件20。此外，在本实施方式的万向联轴器1中，说明了作为防脱部的一例即C型圈40，但是本发明不限于此，只要是与扭矩传递部21的从基部21c到最大外形部21b之间的部分接触，并能够防止M构件20从F构件10的凹部11中脱离的构件即可，当然可以是除C型圈 40以外的构件，例如是防脱片或防脱销等能够装卸的构件。
另外，在本实施方式的万向联轴器1中，在F构件10的与凹部11相反一侧形成有把手用套筒部13，另一方面，在M构件20的与扭矩传递部21相反一侧形成有工具连接部 23，但是在本发明中不限于此，当然可以在F构件10的与凹部11相反一侧形成工具连接部 23，另一方面，在M构件20的与扭矩传递部21相反一侧形成把手用套筒部13。
权利要求
1.一种万向联轴器，能够使第一连接构件和第二连接构件改变角度地连接，其特征在于，在所述第一连接构件上形成有凹部，在该凹部的深处设置有弹簧，在所述第二连接构件上形成有具有最大外形部的扭矩传递部，该扭矩传递部插入所述第一连接构件的所述凹部中，并且沿着插入方向，该扭矩传递部的外径从前端部朝向基部逐渐变大之后再逐渐变小，在所述第一连接构件的所述凹部的开口侧的内周面上设置有防脱部，该防脱部从该内周面向内侧突出，并与所述扭矩传递部的从所述基部到所述最大外形部之间的部分接触，在所述第二连接构件的所述扭矩传递部插入所述第一连接构件的所述凹部中的情况下，所述扭矩传递部的所述前端部与所述弹簧接触而被向所述凹部的开口侧推压，另一方面，所述扭矩传递部的从所述基部到所述最大外形部之间的部分与所述防脱部接触，以防止所述扭矩传递部从所述第一连接构件的所述凹部中脱离。
2.如权利要求1所述的万向联轴器，其特征在于，在所述第一连接构件的所述凹部的开口侧的内周面上沿所述凹部的内周方向形成有环槽，并且在该环槽中安装有作为所述防脱部的C型圈，该C型圈的线径大于所述环槽的深度，所述第二连接构件的所述扭矩传递部插入所述第一连接构件的所述凹部中，所述扭矩传递部的所述前端部与所述弹簧接触而被向所述凹部的开口侧推压，另一方面，所述扭矩传递部的从所述基部到所述最大外形部之间的部分与所述C型圈的内周面接触，以防止所述第二连接构件的所述扭矩传递部从所述第一连接构件的所述凹部中脱离。
3.如权利要求1或2所述的万向联轴器，其特征在于，所述第二连接构件的所述扭矩传递部的从所述基部到所述最大外形部的部分的外周面相对于所述扭矩传递部的长度方向上的轴线的倾斜角，大于从所述前端部到所述最大外形部的部分的外周面相对于所述扭矩传递部的长度方向上的轴线的倾斜角。
4.如权利要求1 3中任一项所述的万向联轴器，其特征在于，所述第二连接构件的所述扭矩传递部在与所述扭矩传递部的长度方向的轴线垂直的方向上的截面形状为大致正六边形，分别从6个角延伸到所述前端部和所述基部的6个扭矩传递山部的角部，分别被倒角加工成平面或向外侧凸的曲面，在所述第一连接构件的所述凹部中形成有6个扭矩传递槽部，以便在所述第二连接构件的所述扭矩传递部插入所述第一连接构件的所述凹部中时，所述6个扭矩传递槽部分别与所述6个扭矩传递山部相啮合。
5.如权利要求1 4中任一项所述的万向联轴器，其特征在于，在所述第一连接构件的与所述凹部相反的一侧形成有能够插入扭矩传递工具的把手前端的把手侧连接部的把手用套筒部，在所述第二连接构件的与所述扭矩传递部相反的一侧形成有能够插入在各种工具的工具侧套筒部中的工具连接部。
全文摘要
本发明提供能够在不使用销的情况下使第一连接构件和第二连接构件结合，并且能够简单地防止第一连接构件和第二连接构件脱开的万向联轴器。在作为第二连接构件的M构件上形成有扭矩传递部，该扭矩传递部插入在作为第一连接构件的F构件的凹部中，并且沿着插入方向的前端部和基部之间具有最大外形部，另一方面，在F构件的凹部的开口侧的内周面上设置有C型圈，在M构件的扭矩传递部插入在F构件的凹部中的情况下，扭矩传递部的前端部与弹簧接触而被向凹部的开口侧推压，另一方面，扭矩传递部的从基部到最大外形部之间的部分与作为防脱部的C型圈接触，来防止扭矩传递部从F构件的凹部脱离。
文档编号F16D3/18GK102235433SQ20111011923
公开日2011年11月9日 申请日期2011年5月5日 优先权日2010年5月6日
发明者山下大介 申请人:株式会社山下工业研究所