CN105903867A - 花键轴及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能抑制花键轴的强度降低的花键轴及其制造方法。花键轴(10)通过在异径轴的大径部(13)通过滚压成形形成花键槽(14)来制造。通过滚压成形从大径部(13)突出至小径部(11)上的突出部位(16)和小径部(11)的连接位置的突出部位(16)的立起角度为90度以下。

Description

花键轴及其制造方法
技术领域
本发明涉及制造花键轴的技术。
背景技术
动力传递部等使用的花键轴要求高的强度，因此，通常如专利文献1中所公开的那样通过滚压成形(滚轧)来制造。
根据滚压成形，纤维流线(fiber flow)不会像切削那样被切断，且在花键槽底纤维流线变密，所以能够提高花键轴的强度。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开2003－80336号公报
发明所要解决的课题
但是，可确认到，因各种原因通过滚压成形而制造的花键轴的强度比预定的强度低，关于花键轴的强度还存在有改善的余地。
发明内容
本发明是鉴于这样的技术性课题而创立的，其目的在于抑制花键轴的强度降低。
根据本发明的某方式，提供一种花键轴，在具有小径部和经由锥形部与所述小径部连接且具有比所述小径部大的直径的大径部的异径轴的所述大径部，通过滚压成形形成花键槽，由此，来制造花键轴，其中，通过所述滚压成形从所述大径部突出(せり出し)至所述小径部上的突出部位(せり出し部位)和所述小径部的连接位置的所述突出部位的立起角度为90度以下。
根据本发明的另一方式，提供一种花键轴制造方法，在具有小径部和经由锥形部与所述小径部连接且具有比所述小径部大的直径的大径部的异径轴的所述大径部，通过滚压成形形成花键槽，由此，来制造花键轴，其中，准备所述异径轴，所述异径轴在将通过所述滚压成形从所述大径部突出至所述小径部上的突出部位和所述小径部的连接位置的所述突出的部位的立起角度成为90度的所述锥形部的锥形角作为卷入限度角的情况下，所述锥形角为所述卷入限度角以下，在所述大径部通过滚压成形形成所述花键槽。
根据这些方式，能够抑制因卷入(捲れ込み)引起的花键轴的强度降低。
附图说明
图1是表示本发明实施方式的花键轴的图；
图2A是表示滚压成形前的异径轴的状态的图；
图2B是表示滚压成形中的异径轴的状态的图；
图2C是表示滚压成形后的异径轴的状态的图；
图3是产生卷入的部位的剖面图；
图4是说明突出部位的立起角度的图；
图5是异径轴的模型；
图6是对相对于突出厚度量指数及锥形部的锥形角的有无产生卷入进行解析而得的结果。
符号说明
10 花键轴
11 小径部
12 锥形部
13 大径部
14 花键槽
16 突出部位
20 齿轮
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式解析说明。
图1表示本发明实施方式的花键轴10。花键轴10是具有多个直径不同的部位的异径轴。在该例中，花键轴10具有小径部11和经由锥形部12与小径部11连接且具有比小径部11大的直径的大径部13，在大径部13通过滚压成形形成花键槽14。在内周具有与花键槽14相对应的齿的齿轮20和大径部13花键嵌合，由此，可以从花键轴10向齿轮20传递旋转。
滚压成形是通过将具有与花键槽14相对应的齿的一对滚压成形齿条向大径部13推压来进行。在一对滚压成形齿条之间夹持大径部13使一对滚压成形齿条向上下反方向移动时，大径部13由此进行旋转，在大径部13的外周形成花键槽14。
图2A～图2C表示通过滚压成形形成花键槽14的情况。
从图2A所示的状态将滚压成形齿条的齿30向大径部13推压时，如图2B所示，齿被推压的部分的厚度被推走，在大径部13形成沿轴向延伸的凹部15，并且，处于形成有凹部15的部分的厚度的一部分沿轴向移动。
而且，如图2C所示，最终在大径部13形成花键槽14，并且，在花键槽14的轴向两侧，形成从大径部13突出至小径部11上的突出部位16。
但是，在通过滚压成形形成花键槽14的情况下，会形成从大径部13突出至小径部11上的突出部位16，但当突出部位16较大时，如图3所示，有时产生在突出部分16与小径部11之间形成微小的间隙17即所谓“卷入”。
考虑到，这样的间隙17是使花键轴10的强度降低的原因之一。这是因为间隙17在其最里部17e产生应力集中，容易从间隙17的最里部17e开始产生龟裂18。本发明人等根据使用通过滚压成形所制造的花键轴进行的实验，也确认到，以间隙17的最里部17e为基点产生龟裂的例子。
为了不引起花键轴10的强度降低，重要的是不使卷入产生。为此，如图4所示，需要使从大径部13突出至小径部11上的突出部位16和小径部11的连接位置的突出部位16的立起角度α为90度以下，以使突出部位16和小径部11之间不会形成如图3所示的间隙17。
在此认为，卷入产生与否由突出部位16的厚度的量所决定。进而，该部位的厚度的量由大径部13的直径D1、花键槽14的底部直径D2(D1－D2与花键槽14的深度相对应)、小径部11的直径D3及锥形部12的锥形角θ所决定。
于是，本发明人等使用图5所示的模型，并使用有限要素法对这些参数和卷入产生的有无关系进行了解析。在解析中，作为异径轴的材质指定SCr420，使滚压成形齿条的推压行程从0开始花费规定时间阶梯性地增加到花键槽14的深度D1－D2。
改变D1～D3进行解析的结果可知，关于产生卷入的锥形角θ的上限、即立起角度α成为90度的锥形角(以下称为卷入限度角θmax)，若用(D2－D3)/(D1－D3)×100来定义突出厚度量指数，则如图6所示，可以用以下的线性关系表示，即
θmax＝A+B(D2－D3)/(D1－D3)
其中，A、B为常数。
进而可知，不管异径轴的材质如何，常数A为16～17的值、常数B约为70。
另外，根据解析结果能够读取的倾向如下：突出厚度量指数越小即从大径部13突出至小径部11上的突出部分的厚度的量越多，卷入限度角θmax越为小的值；如果锥形角θ为卷入限度角θmax以下，则不会产生卷入。
因此，为了不使卷入产生，将锥形角θ设定为由上述关系决定的卷入限度角θmax以下即可。如果使用具有卷入限度角θmax以下的锥形角θ的异径轴滚压成形花键槽14，则突出部位16的立起角度α为90度以下，能够抑制因卷入引起的花键轴10的强度降低(与本发明第一、三、五、六、七对应的效果)。
另外，如果将锥形角θ设定为卷入限度角θmax，突出的部位16的立起角度α则成为90度，但通过最大限度地增大锥形角θ，锥形部12的轴向长度变得最短，能够缩短花键轴10的轴向长度(与本发明第二、四对应的效果)。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式只不过表示本发明的应用例之一，不是将本发明的技术范围限定在上述实施方式的具体的构成的意思。

Claims (7)

1.一种花键轴，在具有小径部和经由锥形部与所述小径部连接且具有比所述小径部大的直径的大径部的异径轴的所述大径部，通过滚压成形形成花键槽，由此，来制造花键轴，其特征在于，
通过所述滚压成形从所述大径部突出至所述小径部上的突出部位和所述小径部的连接位置的所述突出部位的立起角度为90度以下。
2.如权利要求1所述的花键轴，其特征在于，
通过所述滚压成形从所述大径部突出至所述小径部上的突出部位和所述小径部的连接位置的所述突出部位的立起角度为90度。
3.一种花键轴的制造方法，在具有小径部和经由锥形部与所述小径部连接且具有比所述小径部大的直径的大径部的异径轴的所述大径部，通过滚压成形形成花键槽，由此，来制造花键轴，其特征在于，
准备所述异径轴，所述异径轴在将通过所述滚压成形从所述大径部突出至所述小径部上的突出部位和所述小径部的连接位置的所述突出的部位的立起角度成为90度的所述锥形部的锥形角作为卷入限度角的情况下，所述锥形角为所述卷入限度角以下，
在所述大径部通过滚压成形形成所述花键槽。
4.如权利要求3所述的花键轴的制造方法，其特征在于，
准备使所述锥形角为所述卷入限度角以下且与所述卷入限度角相等的所述异径轴，
在所述大径部通过滚压成形形成所述花键槽。
5.如权利要求3或4所述的花键轴的制造方法，其特征在于，
通过所述滚压成形从所述大径部突出至所述小径部上的突出部位的厚度的量越多，所述卷入限度角被设定为越小的值。
6.如权利要求5所述的花键轴的制造方法，其特征在于，
所述卷入限度角通过下式来运算，
θmax＝A+B(D2－D3)/(D1－D3)
其中，θmax为卷入限度角；D1为大径部的直径；D2为花键槽的底部直径；D3为小径部的直径；A、B为常数。
7.如权利要求6所述的花键轴的制造方法，其特征在于，
常数A的值为16～17，常数B的值约为70。
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