JP2001009644A - 筒軸加工方法ならびに筒軸 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】異形外周を有する筒軸の加工方法において、そ
の筒軸のメススプライン部を硬化処理するに際し、メス
スプライン部の形状歪みの量を軸方向にほぼ一様としそ
の寸法精度を確保すること。 【解決手段】凸軸２０がスプライン嵌合される筒軸１０
を加工する方法において、ほぼ均一な肉厚を有する筒軸
１０のメススプライン部１３を硬化する工程と、この工
程の後、筒軸１０の外周において他の部材が取り付けら
れる嵌合面となる軸方向所要領域を他の領域に対して異
径にする工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、凸軸とスプライン
嵌合されて使用される筒軸を加工する方法ならびにその
筒軸に関する。この筒軸は、例えば伸縮軸を構成する一
方軸体の軸端部分、自在継手のヨークの軸端部分、ある
いは、トラクタの駆動軸とトラクタで牽引される各種作
業機の入力軸との一方の軸端部分に設けられる。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、例えば２つの軸体を自在継手
を介して連結するような場合、自在継手のヨークと各軸
体とをスプライン嵌合とすることがあり、その場合、例
えば、ヨークの軸端部分を、内周面にメススプライン部
を有する筒軸とし、また軸体の軸端部分をオススプライ
ン部が形成された凸軸とする。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなヨークにお
いては、筒軸と凸軸それぞれをスプライン嵌合する過程
で、筒軸のメススプライン部が凸軸のオススプライン部
に衝突すると、メススプライン部の端縁が変形させられ
る可能性がある。このような変形は、好ましくないの
で、本発明者らが、筒軸のメススプライン部を各種条件
下で硬化処理し、前記変形に抗する強度を向上させるこ
とを試みたところ、この硬化処理はメススプライン部の
強度向上には効果があった。しかしながら、その硬化処
理をするとメススプライン部に形状歪みが発生し、これ
によってその寸法精度が確保されず、前記オススプライ
ン部との嵌合性が低下することが判明した。

【０００４】そこで、本発明者らは、さらに鋭意研究を
進めた。その結果、各種形状の筒軸のうち、筒軸の肉厚
がほぼ均一な場合は、硬化処理をしてもメススプライン
部の形状歪み量が、各部ではほぼ均等になるので、寸法
公差の範囲内に収めるように管理すれば問題ない。しか
し、筒軸が異形外周の場合、つまり、肉厚が軸方向の所
要領域で大小異なる場合では、形状歪み量が軸方向に不
均一となるために、メススプライン部の寸法精度が確保
できなくなり、前記スプライン嵌合性が低下するなど、
後加工が必要になることを見いだした。

【０００５】したがって、本発明は、異形外周の筒軸の
硬化処理を含む筒軸加工方法において、スプライン嵌合
部の形状歪みを抑えることができるように筒軸を加工す
る筒軸加工方法およびこれによる筒軸を提供することを
目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の筒軸加工方法に
おいては、凸軸がスプライン嵌合される筒軸を加工する
方法において、ほぼ均一な肉厚を有する筒軸のメススプ
ライン部を硬化する工程と、この工程の後、この筒軸の
外周の軸方向所要領域を他の領域に対して異径にする工
程とを含むことを特徴としている。

【０００７】前記筒軸加工方法においては、好ましく
は、前記硬化の工程が、高周波焼き入れである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の詳細を図面に示す実施形
態に基づいて説明する。

【０００９】本実施の形態の筒軸加工方法は、詳しくは
後述するが、要するに、凸軸がスプライン嵌合される筒
軸を加工する方法において、ほぼ均一な肉厚を有する筒
軸のメススプライン部を硬化する第１の工程と、この第
１の工程の後、この筒軸の外周の軸方向所要領域を薄肉
にする第２の工程とを、少なくとも、含む。その第２の
工程においては、特に、前記軸方向所要領域は、筒軸の
外周において他の部材（例えば、後述する図５および図
６の支持ユニットＣに相当する）が取り付けられる嵌合
面となる。

【００１０】図１は、上述した実施の形態の筒軸加工方
法により加工された円筒形の筒軸１０と、これにスプラ
イン嵌合する円柱形の凸軸２０とを示している。筒軸１
０は、外周が前記軸方向所要領域が薄肉とされた小径部
１１と、小径部１１より厚肉の大径部１２との段差形状
となった異形外周を有している。筒軸１０は、内周軸方
向に高周波焼き入れなどで硬化処理されたメススプライ
ン部１３を有している。

【００１１】凸軸２０は、外周にオススプライン部２１
を有しており、筒軸１０にスプライン嵌合されること
で、筒軸１０に対して、両スプライン部１３，２１どう
しの嵌合（スプライン嵌合）により、軸方向に摺動可能
にかつ周方向に同期回転する状態に連結されるようにな
っている。

【００１２】筒軸１０は、硬化処理されているので、両
スプライン部１３，２１がスプライン嵌合する過程で、
筒軸１０のメススプライン部１３が凸軸２０のオススプ
ライン部２１に衝突しても、その一方側開口端縁が変形
させられることがない。

【００１３】また、その硬化処理により発生するメスス
プライン部１３の歪み量が軸方向でほぼ一定となりスプ
ライン嵌合上の寸法精度を確保できたものとなってい
る。

【００１４】以下、このような筒軸１０に加工する本実
施の形態の筒軸加工方法について詳しく説明する。

【００１５】小径部１１は、薄肉であるために、熱容量
が小さい。大径部１２は、厚肉であるために、熱容量が
大きい。したがって、異形外周の筒軸１０の場合、軸方
向各部の熱容量に差を有するから、この異形外周のま
ま、メススプライン部１３を硬化処理すると、そのメス
スプライン部１３の軸方向の形状歪み量は不均一とな
る。実施の形態では、これとは異なって、硬化処理前
は、筒軸１０の肉厚を軸方向いずれにおいても一様な状
態としておき、この状態で硬化処理を行うことで、筒軸
１０のメススプライン部１３の歪み量を、軸方向均一と
している。そして、硬化処理の後で、用途に対応して軸
方向所要領域の肉厚を他の領域の肉厚と比較して薄肉と
した異形外周に形成することで、メススプライン部１３
における歪み量を軸方向どこでも一様とし、メススプラ
イン部１３の寸法精度を確保することを可能としてい
る。

【００１６】以下、このことをさらに図２を参照して具
体的に説明すると、図２（ａ）で示すように、断面が円
形で、かつ、肉厚が軸方向のすべてにおいて一様となっ
ている鍛造された筒軸１０を用意する。この筒軸１０
は、その貫通孔内周面と当該筒軸１０外周面との間の肉
厚が、軸方向に一定となっている。筒軸１０の貫通孔の
内周面にブローチ加工を施すことにより、図２（ｂ）で
示すように、メススプライン部１３を形成する。

【００１７】メススプライン部１３を形成したあと、メ
ススプライン部１３に対して高周波焼き入れ等による硬
化処理を施す。この硬化処理によりメススプライン部１
３の強度が向上し、前記衝突による一方側開口端縁の変
形が防止可能とされる。

【００１８】このメススプライン部１３に対する硬化処
理には、高温加熱工程と急冷工程とがあり、この急冷工
程において、メススプライン部１３に形状歪みが発生す
る。この歪み量は、筒軸１０の肉厚が軸方向に一様であ
るので、軸方向にほぼ一定となる。その結果、筒軸１０
のメススプライン部１３の所要の寸法精度が確保でき
る。

【００１９】次いで、図２（ｂ）の仮想線で示される軸
方向所要領域を、旋削加工して外径を小径にして薄肉に
し、これによって、図２（ｃ）で示すような小径部１１
と大径部１２とを有する異形外周の筒軸１０が得られ
る。

【００２０】本実施の形態の筒軸加工方法は、次に図３
および図４を参照して述べるような構造を備えた筒軸の
加工には特に有用である。

【００２１】１０ａは、筒軸であり、２０は、凸軸であ
る。

【００２２】筒軸１０ａは、その内周面の一方開口端に
拡径テーパ面１４、メススプライン部１３の各スプライ
ン歯の先端部分の周方向両側には、それぞれ斜めに湾曲
した斜面１５が形成されていて、当該スプライン歯の先
端部分の形状が平面視ほぼＶ字形に形成されている。な
お、斜面１５において、それぞれスプライン溝側に位置
する２つの斜面１５が一対となって、すり鉢状に湾曲し
た形状になっている。拡径テーパ面１４においてメスス
プライン部１３の各スプライン溝の先端側の領域には、
前述したスプライン溝側に位置する２つ一対の斜面１５
に対して連接する扇形の陥没部１６が形成されている。
各スプライン歯のＶ字形歯先は、先鋭に尖っておらず
に、周方向に沿って平坦に形成されている。この平坦部
分を平坦部１７とする。この平坦部１７の周方向幅Ｂ
は、０．５〜３ｍｍの範囲内、好ましくは１ｍｍに設定
される。なお、この平坦部１７は、丸いＲ面としてもよ
い。なお、スプライン溝の先端部分に形成される２つ一
対の斜面１５，１５と陥没部１６とは凸軸２０を連結す
るときの位相ずれを補正する案内面となる。

【００２３】そして、この筒軸１０ａは、その外周面が
小径部１１と大径部１２とを有した異形外周となってい
るが、その製作は、上述した筒軸１０の場合と同様であ
るので、その説明を省略する。また、凸軸２０は、スプ
ライン部２１の各スプライン歯の先端に、テーパ面２２
を有している。

【００２４】上述した筒軸１０ａの場合、凸軸２０との
連結過程において、両軸１０ａ，２０の軸心がずれてい
たり、あるいは両軸１０ａ，２０のスプライン部１３，
２１どうしの位相がずれていたりしても、芯ずれや位相
ずれが、人手を煩わせることなく自動的に円滑に補正さ
れる。また、両軸１０ａ，２０の軸心がずれている場
合、両軸１０ａ，２０を突き合わせる動作に伴い、筒軸
１０ａのテーパ面１４と、凸軸２のスプライン歯のテー
パ面２２とが当接したときに、筒軸１０ａのテーパ面１
４が、凸軸２０の軸方向推進力を径方向へ変位させる力
に変換させるように作用し、筒軸１０ａの軸心と凸軸２
０の軸心とが合致するようになる。

【００２５】この筒軸１０ａは、例えば図５に示される
トラクタ２の駆動軸２ａに対して作業機３の凸軸形状の
入力軸３ａを連結するためのカップリングとして利用す
ることができる。具体的には、トラクタ２の駆動軸２ａ
の自由端に取り付けられてある十字軸継手２ｂのヨーク
２ｃの軸端に、筒軸１０ａが一体に設けられる。

【００２６】図４に示した例では、トラクタ２の駆動軸
２ａと作業機３の入力軸３ａとを人手を介入せずに自動
的に連結できるようにするために、トラクタ２側に配設
されて作業機３を引き寄せるアームユニットＡと、作業
機３側に配設されてアームユニットＡに係止される係止
ユニットＢと、トラクタ２のアームユニットＡに配設さ
れて十字軸継手２ｂの一方ヨーク２ｃをほぼ水平姿勢で
回動可能な状態で傾動可能かつ径方向変位可能に支持す
る支持ユニットＣとを装備している。

【００２７】支持ユニットＣは、例えば図５に示すよう
に、トラクタ２のアームユニットＡに固定される環状枠
体４と、この環状枠体４に取り付けられる自動調心玉軸
受５と、この自動調心玉軸受５を環状枠体４のほぼ中心
位置に宙づり保持する３つのコイルばね６とで構成され
ている。環状枠体４は、２枚一対の環状板４ａ，４ｂ
と、環状板４ａ，４ｂの間に挟まれて径方向内外に配設
される内筒４ｃおよび外筒４ｄとからなる。内筒４ｃ
は、径方向に摺動可能になっている。外筒４ｄの円周３
カ所には、コイルばね６の圧縮量を調節する３つの中空
ボルト４ｅが螺着されている。

【００２８】このようなトラクタ２と作業機３との連結
用のカップリングとして、筒軸１０ａを利用すれば、筒
軸１０ａによる位相ずれ補正機能がきわめて有効にな
り、トラクタ２の駆動軸２ａと作業機３の入力軸３ａと
の連結動作の一層の円滑化に大きく貢献できるようにな
る。

【００２９】

【発明の効果】本発明の筒軸加工方法においては、ほぼ
均一な肉厚を有する筒軸のメススプライン部を硬化する
工程と、この工程の後、この筒軸の外周の軸方向所要領
域を他の領域に対して異径にする工程とを含むので、ま
ず、硬化の工程でメススプライン部が硬化処理されて、
凸軸とのスプライン嵌合に際しての開口端縁の変形が防
止される構造となる。そして、硬化処理の後で、用途に
対応して軸方向所要領域の肉厚を例えば他の領域の肉厚
と比較して薄肉とした異形外周に形成することで、メス
スプライン部における歪み量を軸方向どこでも一様と
し、メススプライン部の寸法精度を確保することを可能
となる。この場合、軸方向所要領域を、筒軸の外周にお
いて他の部材が取り付けられる嵌合面とした場合、異径
加工の工程が硬化の工程の後であるために、その軸方向
所要領域を異径加工に際して、他の部材との嵌合に合わ
せた薄肉にすることができる。つまり、その工程の順序
が逆であると、肉厚を薄肉にした後で、硬化処理でメス
スプライン部の寸法精度が変化させられると、再度、寸
法精度を調整するための工程が必要となり、作業コスト
が高くつくが、本発明では、そのようなやり直し作業が
なくなり、作業コストが大幅に削減可能となる。

【００３０】前記筒軸加工方法においては、前記硬化の
工程が、高周波焼き入れである場合は、筒軸の外周面が
硬化しないので、通常の旋削により、軸方向所要領域を
例えば薄肉などの異径加工ができて好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の筒軸加工方法で加工された
筒軸とそれにスプライン嵌合する凸軸との斜視図

【図２】図１の筒軸の加工方法の説明に供する断面図

【図３】実施の形態の加工方法が適用される他の筒軸の
断面図

【図４】図３の筒軸とそれにスプライン嵌合する凸軸と
の斜視図

【図５】図３の筒軸をトラクタと作業機との連結用カッ
プリングとした例を示す側面図

【図６】図５中の支持ユニットを示す縦断側面図

【符号の説明】

１０ 筒軸 １１ 筒軸の小径部 １２ 筒軸の大径部 １３ 筒軸のメススプライン部 ２０ 凸軸 ２１ 凸軸のオススプライン部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】凸軸がスプライン嵌合される筒軸を加工す
   る方法において、 ほぼ均一な肉厚を有する筒軸のメススプライン部を硬化
   する工程と、 この工程の後、この筒軸の外周の軸方向所要領域を他の
   領域に対して異径にする工程と、 を含むことを特徴とする筒軸加工方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の筒軸加工方法において、 前記硬化の工程が、高周波焼き入れである、ことを特徴
   とする筒軸加工方法。
3. 【請求項３】凸軸がスプライン嵌合される筒軸におい
   て、 請求項１または２に記載の筒軸加工方法により加工され
   ている、 ことを特徴とする筒軸。
4. 【請求項４】請求項３に記載の筒軸において、 一方開口端に、前記凸軸との連結時の位相ずれを補正す
   るための案内面が設けられている、 ことを特徴とする筒軸。