CN100396973C - 等速万向接头保护罩 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种等速万向接头保护罩，该保护罩的较小圆筒部分具有形成在其外周面上的卡箍槽，该较小圆筒部分具有：圆筒面部分，其在轴线方向直状延伸；斜面部分，其从圆筒面部分的端部径向倾斜方式向外延伸；以及，垂壁面部分，其从斜面部分的端部径向向外直状延伸，该圆筒面部分、斜面部分和垂壁面部分，是从卡箍槽的侧壁面开始连续依次形成。借助于这些圆筒面部分、斜面部分和垂壁面部分的应力减小作用，可以降低在较小圆筒部分特定部位上的应力集中。
Description
技术领域
本发明涉及一种等速万向接头保护罩，以及，更具体地，涉及一种布置用以遮盖等速万向接头的等速万向接头保护罩，作为用于前轮驱动车辆的驱动轴接头，等速万向接头是不可缺少的。
背景技术
等速万向接头的接头部分用其中封有油脂的波纹管状保护罩进行遮盖，以防止水和灰尘侵入，从而在大角度保持平滑回转。这种等速万向接头保护罩由下述部分构成：较大圆筒部分，其紧固于接头外座圈等；较小圆筒部分，其在直径上小于较大圆筒部分，以及该较小圆筒部分紧固于轴；以及，波纹管部分，具有大致上三棱锥台的形状，该波纹管部分将较小圆筒部分和较大圆筒部分连接在一起。这样，在使用过程中，因为随着接头外座圈等与轴之间形成的角度(接头角度)改变，波纹管部分变形，所以，即使该角度增加，接头部分也能由保护罩以可靠的方式提供密封。
顺便提及，在接头角度减小并且波纹管部分在诸如大约20度或者更小的小角度回转的情况下，有时出现的情况是：施加在较小圆筒部分上的应力基本上等于施加在波纹管部分的根部的应力。当此发生时，有时出现的风险是，在较小圆筒部分中位于和波纹管部分的分界线附近的部分产生早期开裂。应当注意到，当波纹管部分的挠曲角大时，较大的应力施加在较大圆筒部分上，而不是较小圆筒部分上，从而使波纹管部分中产生开裂。由此，期望一种等速万向接头保护罩，具有这样的一种耐用性，使得即使波纹管部分在大约20度或更小的小角度挠曲的情况下，也可以降低较小圆筒部分中破损的产生。
从而，JP-A-2003-329136披露了一种技术，在较小圆筒部分中位于波纹管部分的分界线附近的部分，降低破损发生。
在这种技术中，如图7所示，卡箍槽(在其上适配紧固件的凹槽)91形成在较小圆筒部分90的外周面上，将卡箍槽91朝向波纹管部分92的肩台部分93，沿着其整个圆周切除，从而在肩台部分93上形成周向方式延伸的切除部分94。从而，在该技术中提及，因为借助于这样的切除部分94的存在，可以使肩台部分93的体积减小，从而，可以减轻施加在卡箍槽91位于朝向波纹管部分92的端部的应力，因而增加保护罩的耐用性。
然而，即使采用前述现有等速万向接头保护罩，对于当波纹管部分在小角度挠曲时所施加的应力，造成在较小圆筒部分发生开裂，不能充分地按需要降低。
发明内容
考虑到上述状况提出本发明，以及，本发明所要解决的技术问题是，提供一种等速万向接头保护罩，其能有效降低由于波纹管部分在小角度挠曲时施加应力而在较小圆筒部分中造成破损产生。为了解决上述问题，根据本发明，提供一种等速万向接头保护罩，包括：
较小圆筒部分，可安装于轴上，该较小圆筒部分具有形成在其外周面上的卡箍槽，在卡箍槽上适配紧固件，
较大圆筒部分，其与较小圆筒部分同轴方式布置，并使其与较小圆筒部分分开一定距离布置，而且，较大圆筒部分在直径上比较小圆筒部分大，以及
圆锥形波纹管部分，其连接较小圆筒部分和较大圆筒部分；
其中，较小圆筒部分具有：圆筒面部分，在轴线方向直状延伸；
斜面部分，其以倾斜或者弯曲的方式，从圆筒面部分向波纹管部分径向向外延伸；以及，垂壁面部分，其从斜面部分径向向外延伸，以使垂壁面部分与轴线方向垂直，该圆筒面部分、斜面部分和垂壁面部分从卡箍槽的侧壁面开始连续形成。
在这种等速万向接头保护罩中，较小圆筒部分具有在轴线方向直状延伸的圆筒面部分，以倾斜或者弯曲的方式从圆筒面部分向波纹管部分径向向外延伸的斜面部分，以及从斜面部分径向向外延伸以垂直于轴线方向的垂壁面部分，该圆筒面部分、斜面部分和垂壁面部分从卡箍槽的侧壁面开始连续形成。因为借助于这些圆筒面部分、斜面部分和垂壁面部分的应力减小作用，可以降低在较小圆筒部分特定部位上的应力集中，所以，能有效地减少由于波纹管部分在小角度挠曲时，在较小圆筒部分中施加应力造成的破损发生。
也就是，当波纹管部分在小角度挠曲时，应力趋于主要集中于较小圆筒部分中位于接近波纹管部分与较小圆筒部分之间分界线的部分，并且破损趋于在较小圆筒部分中位于分界线附近的相关部分中产生。在这方面，在本发明的等速万向接头保护罩中，由于将垂壁面部分设置在趋于产生破损的应力集中部位附近，因而，借助于在表面积上的增加，能减轻应力的集中。
另外，在带有紧固件紧固于卡箍槽，波纹管部分在小角度挠曲的情况下，在靠近紧固件的部分与波纹管部分之间会产生较大的应力集中。在这一方面，本发明中，从波纹管部分传递到较小圆筒部分的应力，由垂壁面部分和斜面部分有效地中断或者大部分被吸收，而施加在卡箍槽侧的应力，则很大程度上由轴向延伸的圆筒面部分有效地吸收。因此，垂壁面部分、斜面部分和圆筒面部分，彼此结合为一体共同作用，以发挥有效的应力减小作用。
因此，根据本发明，能有效减少由于波纹管部分在小角度挠曲时施加应力而在较小圆筒部分中造成破损产生。
根据本发明的优选的方面，设定垂壁面部分的高度为a，以及，从卡箍槽10的外周面到中心轴线L的距离为D，满足下式(1)的关系。
0.022≤a/D≤0.145 ...(1)
此处，从卡箍槽的外周面到中心轴线L的距离D，表示由卡箍槽的外周面和较小圆筒部分的中心轴线L限定的距离(亦即，与较小圆筒部分上设置的卡箍槽外径的一半相等的值)(下文中与此相同)。
在垂壁面部分的高度a设定在特定范围内的情况下，可以非常有效地避免下述情况，即由于波纹管部分在小角度挠曲时导致的应力集中而造成的破损发生。在垂壁面部分的高度a太低，以及前述a/D的值低于0.022，尤其是0.015或更小的情况下，垂壁面部分的设置所带来的优点就显得不足。另一方面，在垂壁面部分的高度a太高，以及前述a/D的值超过0.145，尤其是0.182或更大情况下，垂壁面部分的刚性变得太高，并妨碍靠近较小圆筒部分的波纹管部分的移动。由此，妨碍波纹管作为整体的平滑移动，并且，由于应力集中，趋于在波纹管部分中产生开裂。
此外，设定圆筒面部分的轴向长度为b，以及，从卡箍槽的外周面到中心轴线L距离为D，则满足下式(2)关系。
0.073≤b/D≤0.291 ...(2)
在圆筒面部分的轴向长度b太短，而前述b/D的值低于0.073的情况下，通过圆筒面部分的设置所带来的优点就显得不够。另一方面，如果圆筒面部分的轴向长度b太长，而前述b/D的值超过0.291，垂壁面部分的刚性变得太高，并妨碍靠近较小圆筒部分的波纹管部分的移动。应当注意到，优选的是，圆筒面部分的轴向长度b在从1至大约4mm的范围内。
附图说明
图1是根据本发明实施方式的等速万向接头保护罩沿其轴线所取的纵向垂直剖视图；
图2是根据本实施方式的等速万向接头保护罩由图1中圆圈A所围绕部分的放大的局部剖视图；
图3是根据本实施方式的等速万向接头保护罩由图1中圆圈B所围绕部分的放大的局部剖视图；
图4是比较例的等速万向接头保护罩的局部剖视图；
图5是曲线图，图示通过有限元分析(FEA)就本实施方式和比较例的等速万向接头保护罩所进行的在小角度施加的应力的评价结果；
图6是曲线图，图示在本实施方式和比较例的等速万向接头保护罩上进行的耐久性试验的结果；以及
图7是常规等速万向接头保护罩的局部剖视图。
具体实施方式
下面，结合附图具体描述本发明的实施方式。
(实施例)
图1图示根据本发明实施方式的等速万向接头保护罩沿其轴线所取的纵向垂直剖视图，图2图示由图1中圆圈A所围绕部分的放大的局部剖视图，图3图示由图1中圆圈B所围绕部分的放大的局部剖视图。
这种等速万向接头保护罩由下述部分构成：较小圆筒部分1；较大圆筒部分2，使其与较小圆筒部分1分开并同轴布置，以及较大圆筒部分2具有比较小圆筒部分1大的直径；以及波纹管部分3，具有圆锥形轮廓的外观，波纹管部分3将较小圆筒部分1和较大圆筒部分2连接起来。较大圆筒部分2和波纹管部分3由热塑性弹性体通过吹塑成型法形成，以及，较小圆筒部分1由热塑性弹性体通过注射成型法与波纹管3整体方式制造。应当注意到，可以采用热塑性聚酯弹性体(TPEE)、热塑性聚烯烃弹性体(TPO)等作为热塑性弹性体，在本实施方式中采用TPEE。
在没有荷载施加于其上的情况下，使较小圆筒部分1、较大圆筒部分2和波纹管部分3相对中心轴线L彼此同轴方式布置。另外，在波纹管部分3中，从其位于朝向较小圆筒部分1的一侧，按下述次序依次以交替方式形成***部分和凹进部分：第一***部分30、第一凹进部分31、第二***部分32、第二凹进部分33、第三***部分34、第三凹进部分35、第四***部分36、第四凹进部分37......
在较小圆筒部分1的外周面上形成卡箍槽10(参照图2)，利用卡箍槽使作为紧固件的金属带或者卡箍接合。另外，较小圆筒部分1还具有：圆筒面部分12，在轴线方向直状延伸；斜面部分13，其从圆筒面部分12位于朝向波纹管部分3的端部开始，向波纹管状部分3倾斜地径向向外延伸；以及垂壁面部分14，其从斜面部分13位于朝向波纹管部分3的端部开始，在大致直角方向径向向外延伸。从卡箍槽位于朝向波纹管部分3的侧壁面11开始，朝向波纹管部分3，以依次连续方式形成圆筒面部分12、斜面部分13和垂壁面部分14。
这里，在本实施方式中，分别地，圆筒面部12的轴向长度b设定为1.7mm，斜面部13相对于中心轴线L的倾角为45度，垂壁面部分14的高度a为0.6mm，从卡箍槽10的外周面到中心轴线L的距离D为13.7mm。另外，可以理解，b/D的值是0.124，a/D的值是0.044。
应当注意到，在较大圆筒部分2的外周面上也形成卡箍槽20(参照图3)，利用卡箍槽20与金属带或者卡箍接合。另外，在较大圆筒部分2位于朝向第六凹进部分41的端部上形成肩台部分21，其具有与中心轴线L平行的圆筒面。另外，锥形部分23形成为圆锥形，并具有斜面22，斜面22从肩台部分21向第六凹进部分41倾斜，该锥形部分23形成在从肩台部分21的端部延续到第六凹进部分41的部分处。
另外，将此等速万向接头保护罩在较小圆筒部分1处牢固方式适配在轴上，并且在较大圆筒部分2处牢固方式适配在接头外座圈上，以备使用。
(比较例)
图4图示根据比较例的等速万向接头保护罩主要部分的放大剖视图。此保护罩具有与实施例的保护罩相同的形状，并且也用与实施例的保护罩相同的材料制造，但在比较例的保护罩上没有设置垂壁面部分14。
(通过有限元分析FEA)对在小角度导致的应力进行的评价)
在本实施方式和比较例的等速万向接头保护罩上进行模拟，当波纹管部分3挠曲并且变形，使得接头角(由接头外座圈和轴形成的角)成为20度时，通过使用有限元方法(finit element method)或者FEA(有限元分析)，分别对施加于较小圆筒部分1和波纹管部分3的应力进行分析。
从示于图5中的结果可以看出，在实施例中，与波纹管部分3上的应力相比，使较小圆筒部分1上的应力减小大约20％。另一方面，在比较例中，较小圆筒部分1上的应力与波纹管部分3上的应力几乎相同。根据这些事实证明：当波纹管部分3在小角度挠曲时，由于垂壁部分14的存在，使得施加在较小圆筒部分1上的应力减小。
(耐久性试验评价)
在实施例和比较例的等速万向接头保护罩上进行耐久性试验。按照以下条件进行耐久性试验：大气温度90℃、接头角20度、以及转速1300rpm。
从示于图6中的结果可以看出，在实施例中，在耐久性试验开始后经过一千五百(1500)小时，在波纹管部分3处出现破损，而在比较例中，在耐久性试验开始后经过三百(300)小时，在较小圆筒部分1处出现破损。
(垂壁面部分的高度a的评价)
通过在从0.2至2.5mm的范围内对本实施方式的垂壁面部分14的高度a进行多种改变，从而在从0.015至0.182的范围内对a/D的值进行多种改变，在前述条件下进行耐久性试验。结果示于表1。在表1中应当注意到，无论是否经过目标时间(280小时)，在较小圆筒部分1处出现破损时，对于结果做出的评价表示为×，以及当经过目标时间(280小时)并且在波纹管部分3处出现破损时，结果评价
| 垂壁面的高度a | a/D的值 | 耐久时间极限(小时) | 破损部位 | 判定 |
| 0.2mm | 0.015 | 300 | 较小圆筒部分 | × |
| 0.3mm | 0.022 | 700 | 波纹管部分 | ○ |
| 0.6mm | 0.044 | 1500 | 波纹管部分 | ○ |
| 2.0mm | 0.145 | 450 | 波纹管部分 | ○ |
| 2.5mm | 0.182 | 275 | 波纹管部分 | × |
表示为○。
[表1]
表1还明确表示出，设定垂壁面部分14的高度为a，以及从卡箍槽10的外周面到中心轴线L的距离为D，可以看出，当垂壁面部分14的高度a在0.3至2.0mm范围内，而a/D的值在0.022至0.145范围内时，能以有效的方式，更好地减少在较小圆筒部分1处的破损。另外，可以看出，在垂壁面部分14的高度a为0.6mm，以及a/D的值为0.044的情况下，尤其提高对较小圆筒部分1处的破损抑制效果。由此，可以看出，对于垂壁面部分14的高度a以及a/D的值，分别优选为大致0.5至1.0mm，以及大致0.036至0.073。
应当注意到，在本实施方式中，即使在使用经过适度弯曲的曲面部分取代斜面部分13的情况下，可以认为也能获得相同的优点。
Claims (2)
1.一种等速万向接头保护罩，包括：
较小圆筒部分，可安装于轴上，该较小圆筒部分具有形成在其外周面上的卡箍槽，在该卡箍槽上适配紧固件，
较大圆筒部分，其与所述较小圆筒部分同轴方式布置，并使所述较大圆筒部分与所述较小圆筒部分分开一定距离布置，而且，所述较大圆筒部分在直径上比所述较小圆筒部分大，以及
圆锥形波纹管部分，连接所述较小圆筒部分和所述较大圆筒部分；
其中，所述较小圆筒部分具有：圆筒面部分，在轴线方向直状延伸；斜面部分，其从所述圆筒面部分开始向所述波纹管部分径向以倾斜或者弯曲的方式向外延伸；以及，垂壁面部分，其从所述斜面部分径向向外延伸，以使所述垂壁面部分与所述轴线方向垂直，所述圆筒面部分、所述斜面部分和所述垂壁面部分从所述卡箍槽的侧壁面开始连续形成，
设定所述垂壁面部分的高度为a，以及，由卡箍槽的外周面和较小圆筒部分的中心轴线(L)限定的距离为D，满足下式(1)中所示的关系：
0.022≤a/D≤0.145 ...(1)。
2.根据权利要求1所述的等速万向接头保护罩，其中，设定所述圆筒面部分的轴向长度为b，以及，由卡箍槽的外周面和较小圆筒部分的中心轴线(L)限定的距离为D，满足下式(2)中所示的关系；
0.073≤b/D≤0.291 ...(2)。
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