JP2003532850A - シャフト／ハブ継手の生成方法 - Google Patents

シャフト／ハブ継手の生成方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明はシャフト／ハブ継手の生成方法に関するものである。本目的のため、外歯を有する歯付軸又はスプライン軸はクリアランスを残してハブの内歯に押し込まれ、歯から歯溝へ、そしてシャフトの外歯がハブの内歯に押し合わされる。動荷重の要求を最良に満たすシャフト／ハブ継手を単純な再現性のある方法で製作することを可能にするため、以下に提案する、シャフトの押込み位置において、シャフトはラジアル円周拡張作用によりシャフトの空所の外方に塑性変形しそして、シャフトの外歯とハブの内歯の間の歯溝のクリアランスに自由度を与えるため、当該外歯に噛合っている当該内歯は、ハブが弾性変形するような方法でハブに対して圧縮されそしてシャフトとハブの間にプレス嵌めが生成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、特許請求項１の特徴記載部分によるシャフト／ハブ継手の生成方法
に関するものである。
【０００２】 一般的方法はＤＥ ４３ ０２ ７２６ Ａ１により公知である。この場合、
組立て継手を製造する最初の段階において、当該ハブとシャフトはハブの内歯と
シャフトの外歯がお互いに寸法を合わせるよう設計され、シャフトがハブに押し
込まれる時に、二つのハブ／シャフトの組立て部品間にすきまばめが得られる。
しかしながら、シャフトがハブに押し込まれる前に、車輪ハブの内歯は端面部分
に据え込み加工されて膨径となっているため、この部分の内歯の歯間間隙はハブ
の残りの部分に比べてより小さな幅となる。当該シャフトは次に本来の間隙幅を
持ったハブ部分に滑り込みそしてその後により小さな間隙幅を持ったハブ部分を
押し通される。この場合、より小さな間隙幅を持った当該部分の内歯及び外歯は
非常に高い機械的応力にさらされ、当該シャフトが押し通されるとき歯部に損傷
を生じることがあり、この場合、特に、個々の部品（シャフト、ハブ）の製作公
差の算入を背景にしている。公差を狭い範囲内に抑えそして先に述べた損傷のリ
スクを抑えるためには、個々の部品の製作に関して非常に高い費用が必要である
。その上に、前述の据え込み加工は、一方で、付加的作業工程であり、従って継
手製作の間のサイクル時間を増加し、そして、他方で、複製するには困難を伴い
また高い精度とそれ故に複雑な工程管理が必要である。さらに、シャフトの軸方
向公差の問題は重大な関係を持ち、それ故、シャフトがハブに押し通された後、
シャフトのハブに対する所望の正確な相対位置を得るため後者(ハブ)上での位置
決めは事実上手直しすることは不可能である。
【０００３】 本発明が基礎を置く目的は、動荷重の要求を最良に満たすシャフト／ハブ継手
を単純な再現性のある方法で製作することを可能にするために、汎用性のある方
法を提供することである。 この目的は、本発明により、特許請求項１記載の特徴を用いて、達成される。
【０００４】 本発明の作用効果により、当該シャフトは常に簡単な方法で正確な軸方向の組
立て位置に押し込められ、それ故、組立て継手を製作するこの第一段階において
、シャフトとハブの間には完全な遊びがありシャフトが押し通されるときに引っ
掛かって動かなくなったり、圧迫されたりすることはない。付随して、これに関
連する歯部へのいかなる損傷も回避される。シャフト及びハブの歯部並びにそれ
らの軸方向及び円周の寸法の厳密な製作公差は製造工程の信頼性になんらの役割
も果たしておらず、それ故、一方で、費用効果の高い材料、熱処理されていなく
とも、そして簡単な製造方法がハブとシャフトに利用でき、また、他方で、組立
て継手に関する要求された厳密な製造公差を満足するための装置と時間に対する
非常に多額の費用を省くことができる。このように、全体として、組立て継手の
再現性は十分に確保される。さらに加えて、当該方法に特に利用されている中空
シャフトにより、組立て継手の重量を軽減することができ、またその結果、物的
資源はさらに有効に利用される。中空シャフトの拡張によるハブへの円周の圧力
の結果として、シャフトとハブ間に高度な非能動的及び能動的なロックを実現し
、これは動加重に十分適合している。すなわち、動荷重の間には嵌め合い間隙は
生ぜず、間隙が増加することもない、そしてその結果、直接のトルク伝動が、少
しの時間も遅延することなく、確保される。当該嵌め合い間隙は、ハブの弾性的
な矯正のため継手の非能動構成部品により防止される。その上、この非能動又は
摩擦構成部品の結果として、組立ての後、シャフト上のハブの軸方向変位に対し
て高い抵抗力を生ずる。さらに、組立て継手の高度の長期耐久性が実現するが、
それは、歯部が使用時間中に振動しないためである。嵌め合い間隙と関係がある
歯部同士が互いにぶつかる時のガタガタいう雑音も生じない。組立ての間の工程
管理も簡単になり、当該シャフト／ハブ継手には２つの作業工程だけが要求され
る。それは、正確に言えば、シャフトをハブに押入れること及びシャフトの拡張
である。
【０００５】 本発明の目的に適った改良点はサブクレームから得られる。さらに、本発明は
下記のとおり次に図示した模範的な実施形態によりさらに詳細に説明される。
【０００６】 図１はシャフト／ハブ継手１を示し、これにおいて中空軸４の端部３、当該端
部は外歯２を有し、ハブ５から突き出している。中空軸４は歯付軸として設計し
ても、ここで示す模範的実施例のように、スプライン軸としても良い。当該スプ
ライン軸は簡単な方法で製造でき、例えば、管材の引抜きにより、または歯部を
形成することになる中空軸４の部分３のように、フライス加工によって製造でき
る。対応するハブ５の内歯６はリーマ仕上げまたはフライス加工により生成でき
る。中空軸４が２つの別々の構造部品から形成されることも考えられ、これは歯
付リム及び平滑な円筒形管材であり、中空軸４の外歯２を形成する当該歯付リム
は管材上を所望の軸方向の組立て位置まで押し込まれ、続いて管材に緩まないよ
うに、例えば、溶接によって又は管材内に流体による内部高圧が負荷されること
により生じる部分拡張によって固着する。通常の管材料から成る中空軸４の外歯
２の歯７及び歯溝８は角柱状の形状をしている。ハブ５の内歯６はそれに対応し
て配置される。スプライン軸４は次にクリアランスを残して、その外歯２と共に
、ハブ５の内歯６に押し込まれ、歯から歯溝へ、組立てギャップ９が歯部２及び
６の間に形成される（図２及び、特に、図３）。
【０００７】 中空軸４とハブ５間の正確な軸方向の相対位置に達した後、いわゆる拡張ラン
スと称されるものが内部空間１０に、空所を形成しながら、中空軸４に、押し込
まれる。流動媒体を通すための軸方向の管路は、高圧が掛かり拡張ランスに達し
ており、管路は拡張を生ずべき場所に配置された放射状のボアを有している。放
射状のボアは、高圧に耐え（約５００bar以上）、ボア出口の両方の拡張ランス
の円周上に配置された二つの放射状シールにより両軸方向に封鎖されている。す
なわち、二つの放射状シールの間にある中空軸４のその場所のみが内部高圧によ
り反応し、そして、それゆえ、中空軸４が部分的に変形する。必要に応じて、勿
論、中空軸材料の破断伸び及びハブ５の変形弾性の枠内であるが、コントロール
された流体高圧により、拡張工程の作用順序及び圧力による力、そしてその結果
、摩擦によるロックの強さは高度に正確な方法で設定できる。
【０００８】 中空軸４はこのように円周が塑性的にラジアル方向に拡張され、外歯２がハブ
５の内歯６に対し堅固な円周方向の支持接触を実現し、それが解除される時まで
嵌め合い間隙をずっと存在させたままである(図４，５)。特に図５に示すように
、中空軸４及びハブ５の摩擦及び能動ロックが結果として得られるとき、中空軸
４の外歯２の歯７の歯先１２及びそれぞれの向かい合ったハブ５の内歯６の歯溝
の歯溝底１３との間に、隙間が生じたとしてもラジアルギャップ１１だけである
。ハブ５も、明らかに、絶えず拡張するが、弾性域のみで、そのため、圧力を除
去した後は、ハブの材料は塑性的に拡張された中空軸４に向かって弾力的にスプ
リングバックし、従ってシャフト４とハブ５の間に特に高い摩擦的なロック状態
を生み出す。
【０００９】 そこには、局部的に、拡張する可能性がいくつかある。一方では、拡張、また
これに相応して、圧縮が局部的に特定の箇所で起こることがあり、その目的のた
めに外歯２を有する中空軸４はハブ５の内歯６に向けハブの範囲内で少なくとも
一つの軸方向位置において絶え間なく圧縮することにより、特に中空軸４に適用
する拡張方法の場合には、製品を特に短時間で製造することができる。
【００１０】 また他方では、シャフト４はその軸方向の範囲内で局部的にそしてハブ５のあ
る場所において歯部２及び６の軸方向の重なり合う範囲全体に沿って選択的に拡
張されることがある。この場合、中空軸４上のハブ５の滑り止め保持は当該保持
の疲労強度の面から有利で、それはシャフト／ハブ継手に作用するトルクを重な
り合う範囲にわたって広範囲に分布することができるからである。さらに、損傷
を与えずに相対的に高いトルクでも伝えることができる。
【００１１】 なおその上に、ハブ５とシャフト４が密閉式内部高圧成形型における押込み位
置に組み込まれることが考えられる。この場合、プレス嵌めが形成される位置の
歯部２と６の重なり合う範囲にある中空軸４のその部分１４が拡張できるだけで
なく、重なり合う範囲外にある部分１５も拡張できる。中空軸４はこの場合、そ
の長さ全体にわたり拡張することができる。これは、ハブ５にとって、軸方向に
確実な中空軸４へのめり込みを生じる結果になり、そしてその結果、不動の軸方
向保持を生じる結果となる。
【００１２】 もし拡張が重なり合う範囲のみに限定されれば、シャフト／ハブ継手又は工作
スペースを節約するアセンブリの製造が、先に述べた変形と比較して、実現でき
る。密閉式内部高圧成形型はこの目的に必要ではなく、故に上記の拡張ランスの
使用で十分である。
【００１３】 所望のシャフト／ハブ継手が形成された後、内部高圧による作用の場合は内部
高圧が除去され拡張ランスが中空軸４から引抜かれる。高度に正確な方法で制御
が可能な内部高圧の調整により、拡張作業は単一の成形型を使って注意深く、そ
して有利な方法で中空軸４のそれぞれの壁厚及び／又は中空軸材料の破断伸びを
正確に調整することができ、故に工程信頼度がさらに向上する。
【００１４】 流体による内部高圧を使う拡張の代わりになるものとして、これもドリフティ
ング又はリーマ仕上げにより実現される。本発明によるシャフト／ハブ継手は、
例えば、ギアーホイールに、自動車のパワートレインのチェーン及びベルト機構
に使っても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるシャフト／ハブ継手の側面図を示す。
【図２】 断面図により、押し込み位置にある図１からの当該継手を示す。
【図３】 図２からの当該継手の拡大詳細図を示す。
【図４】 断面図により、シャフト拡張後の図１からの当該継手を示す。
【図５】 図４からの当該継手の拡大断面図を示す。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 クリアランスを残してハブの内歯に押し込まれ、歯から歯溝へ
    、そしてシャフトの外歯がハブの内歯に押し合わされる外歯を有する歯付軸又は
    スプライン軸であって、 シャフト（４）の押込み位置において、シャフトは半径方向のラジアル円周拡
    張作用によりシャフト（４）の空所（１０）の外方に塑性変形して、シャフト（
    ４）の外歯（２）とハブ（５）の内歯（６）の間の歯溝（８）のクリアランスに
    自由度を与えるため、当該外歯に噛合っている当該内歯は、ハブ（５）が弾性変
    形するような方法でハブ（５）に対して圧縮されて、シャフト（４）とハブ（５
    ）の間にプレス嵌めが生成されることを特徴とするシャフト／ハブ継手の生成方
    法。
  2. 【請求項２】 シャフト（４）はその軸方向の範囲において局部的にそしてハ
    ブ（５）のある場所において選択的に拡張されることを特徴とする、請求項１記
    載のシャフト／ハブ継手の生成方法。
  3. 【請求項３】 シャフト（４）はその長さ全体にわたって拡張されることを特
    徴とする請求項１記載のシャフト／ハブ継手の生成方法。
  4. 【請求項４】 シャフト（４）は流体による内部高圧により拡張されることを
    特徴とする請求項１〜３のうちいずれか記載のシャフト／ハブ継手の生成方法。
  5. 【請求項５】 中空軸（４）は、歯付リム及び平滑な円筒状管材である二つの別
    々の構造部品から製造されており、次の中空軸（４）の外歯（２）を形成する歯
    付リムは、管材上を正しい所定の位置まで押し込まれ、例えば、溶接によって又
    は歯付リムの部分において管材内に流体による内部高圧が掛けられることにより
    生じる部分拡張により固着されることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか
    記載のシャフト／ハブ継手の生成方法。
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