JP2008095950A - 回転部材の固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】局部的な応力集中の発生を抑制しながら回転部材を圧入により軸部材に固定する回転部材の固定構造を提供する。
【解決手段】軸孔１７を有する回転部材７を圧入により軸部材１ｂに固定する回転部材７の固定構造であって、回転部材７を軸部材１ｂに圧入する際、軸孔１７と軸部材１ｂとの圧入代が所定値より大きくならないように、回転部材７の内歯の歯底面１８ｂを軸部材１ｂの外周に形成したトリガー２４で削りながら圧入代を調整して圧入する。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転部材の固定構造に関するものである。

従来、この種の回転部材の固定構造としては、回転部材としてのリングの内周に形成された内歯と、スプライン軸の外周に形成された外歯とを圧入により固定するものが提案されている。
この回転部材の固定構造では、外歯の歯先面と内歯の歯底面とを圧入する第１圧入部と、第１圧入部以外の外歯の歯面と内歯の歯面とを圧入する第２圧入部とを円周方向に分散して形成することにより、リング内周の円周方向における局部的な応力集中を緩和して、内歯の強度や耐久性を向上するものとしている。
特許第３４３３６５６号公報

しかしながら、こうした回転部材の固定構造では、回転部材としてのリングをスプライン軸に挿入する際に、リングのスプライン軸に対する芯ズレが発生する場合があり、これにより外歯の歯先面と内歯の歯底面との圧入代が変化して、リング内周の半径方向における局部的な応力集中が生ずる場合がある。

本発明は上記従来の問題点に鑑み案出したものであって、本発明の回転部材の固定構造は、局部的な応力集中の発生を抑制することを目的の一つとする。また、本発明の回転部材の固定構造は、簡易な構成で局部的な応力集中の発生を抑制することを目的の一つとし、その請求項１は、軸孔を有する回転部材を圧入により軸部材に固定する回転部材の固定構造であって、前記回転部材を前記軸部材に圧入する際、前記軸孔と前記軸部材との圧入代が所定値より大きくならないよう前記軸孔または前記軸部材に圧入代を調整する調整部を形成してなることである。

また、請求項２は、前記回転部材または前記軸部材には、前記回転部材を前記軸部材に圧入する際に発生する前記回転部材の前記軸部材に対する芯ズレを抑制する抑制部が形成されてなることである。

また、請求項３は、前記調整部は、前記軸孔と前記軸部材のうち形状精度が高い方に形成されてなることである。

また、請求項４は、前記調整部は、前記回転部材を前記軸部材に圧入する際、前記軸孔および前記軸部材の一方によって前記軸孔および前記軸部材の他方を削ることで前記圧入代を調整してなることである。

また、請求項５は、前記軸孔には内歯が形成されるとともに前記軸部材の外周面には外歯が形成され、該内歯と該外歯の圧入により前記回転部材を前記軸部材に固定することである。

また、請求項６は、前記調整部は、前記内歯と前記外歯とが圧入される際、前記外歯の歯先面によって前記内歯の歯底面を削ることで前記圧入代を調整してなることである。

また、請求項７は、前記外歯の歯先面は、前記軸部材に前記回転部材が挿入され始める始端側よりに形成された第１歯先面と、該第１歯先面よりも該回転部材の挿入方向後側に形成された該第１歯先面よりも径の大きい第２歯先面とから形成されてなり、前記調整部は、該第１歯先面と該第２歯先面との境界部を明確な形状に形成して、該境界部をトリガーとして該第２歯先面により前記歯底面を削ることで前記圧入代を調整してなることである。

また、請求項８は、前記境界部は、前記第１歯先面と前記第２歯先面とを切欠を介して接続することにより明確な形状に形成されてなることである。

また、請求項９は、前記切欠は、前記軸部材の外周面に形成した環状溝であることである。

また、請求項１０は、前記境界部は、前記第１歯先面と前記第２歯先面とを直角な面で接続することにより明確な形状に形成されてなることである。

また、請求項１１は、前記抑制部は、前記第１歯先面の前記始端側の端面を、前記回転部材の挿入方向に向かって径が漸増する略均一な面をもつテーパー形状に形成し、前記回転部材を前記軸部材に圧入する際、前記内歯の歯先面を該略均一な面に当接することにより、前記芯ズレを抑制することである。

また、請求項１２は、前記略均一な面は、機械加工により形成されてなることである。

また、請求項１３は、前記第１歯先面は、前記歯底面を弾性変形する径の大きさに形成されており、前記抑制部は、前記テーパー状に形成された端面と該第１歯先面とにより前記回転部材の前記軸部材に対する芯ズレを抑制してなることである。

本発明は、軸孔を有する回転部材を圧入により軸部材に固定する回転部材の固定構造であって、前記回転部材を前記軸部材に圧入する際、前記軸孔と前記軸部材との圧入代が所定値より大きくならないよう前記軸孔または前記軸部材に圧入代を調整する調整部を形成してなることにより、回転部材を軸部材に圧入する際に、軸孔と軸部材との圧入代が所定値より大きくならないように軸孔や軸部材に圧入代を調整する調整部を形成するから、軸孔や軸部材の圧入による局部的な応力集中の発生を抑制することができる。

また、前記回転部材または前記軸部材には、前記回転部材を前記軸部材に圧入する際に発生する前記回転部材の前記軸部材に対する芯ズレを抑制する抑制部が形成されてなることにより、回転部材の軸部材に対する芯ズレを抑制できるから、より圧入代を所定値未満に抑えることができる。

また、前記調整部は、前記軸孔と前記軸部材のうち形状精度が高い方に形成されてなることにより、こうすれば、形状精度が高い方を衝に圧入代を調整できるから、圧入代を所定値未満に確実に抑えることができる。

また、前記調整部は、前記回転部材を前記軸部材に圧入する際、前記軸孔および前記軸部材の一方によって前記軸孔および前記軸部材の他方を削ることで前記圧入代を調整してなることにより、こうすれば、軸孔または軸部材によって軸部材または軸孔を削るだけだから簡易な構成で圧入代を調整することができる。

また、前記軸孔には内歯が形成されるとともに前記軸部材の外周面には外歯が形成され、該内歯と該外歯の圧入により前記回転部材を前記軸部材に固定することにより、こうすれば、回転部材を軸部材に対して回転不能に固定することができる。

また、前記調整部は、前記内歯と前記外歯とが圧入される際、前記外歯の歯先面によって前記内歯の歯底面を削ることで前記圧入代を調整してなることにより、こうすれば、内歯の歯底面と外歯の歯先面とを圧入する構造の場合に、形状精度が出しやすい外歯の歯先面を衝として内歯の歯底面を削りながら圧入するから、簡易かつ確実に圧入代を所定値未満に抑えることができる。この結果、簡易な構成で局部的な応力集中の発生を抑制することができる。

また、前記外歯の歯先面は、前記軸部材に前記回転部材が挿入され始める始端側よりに形成された第１歯先面と、該第１歯先面よりも該回転部材の挿入方向後側に形成された該第１歯先面よりも径の大きい第２歯先面とから形成されてなり、前記調整部は、該第１歯先面と該第２歯先面との境界部を明確な形状に形成して、該境界部をトリガーとして該第２歯先面により前記歯底面を削ることで前記圧入代を調整してなることにより、こうすれば、境界部が明確な形状となっているから第２歯先面により確実に内歯の歯底面を削ることができる。この結果、圧入代をより確実に所定値未満に抑えることができ、局部的な応力集中の発生を確実に抑えることができる。

また、前記境界部は、前記第１歯先面と前記第２歯先面とを切欠を介して接続することにより明確な形状に形成されてなることにより、こうすれば、簡易な構成で境界部を明確な形状に形成することができる。

また、前記切欠は、前記軸部材の外周面に形成した環状溝であることにより、こうすれば、より簡易に明確な境界部を形成することができる。

また、前記境界部は、前記第１歯先面と前記第２歯先面とを直角な面で接続することにより明確な形状に形成されてなることにより、こうすれば、簡易な構成で境界部を明確な形状に形成することができる。

また、前記抑制部は、前記第１歯先面の前記始端側の端面を、前記回転部材の挿入方向に向かって径が漸増する略均一な面をもつテーパー形状に形成し、前記回転部材を前記軸部材に圧入する際、前記内歯の歯先面を該略均一な面に当接することにより、前記芯ズレを抑制することにより、こうすれば、簡易な構成で芯ズレを抑制できるから、より圧入代を所定値未満に抑えることができる。

また、前記略均一な面は、機械加工により形成されてなることにより、こうすれば、略均一な面を簡易に確保できる。

また、前記第１歯先面は、前記歯底面を弾性変形する径の大きさに形成されており、前記抑制部は、前記テーパー状に形成された端面と該第１歯先面とにより前記回転部材の前記軸部材に対する芯ズレを抑制してなることにより、こうすれば、より確実に回転部材の軸部材に対する芯ズレを抑制できる。

図１は、変速機の内部構成図である。
図において、変速機１内には、エンジン側からの動力が入力される入力軸１ａと、この入力軸１ａに平行状に、出力軸１ｂとリバース用アイドラ軸１ｃが配置されており、入力軸１ａおよび出力軸１ｂに設けられた複数のギヤを介して、エンジン側からの動力を変速可能な変速比をもって出力軸１ｂに伝達することができるように構成されている。
出力軸１ｂには出力ギヤ１ｄが設けられており、この出力ギヤ１ｄにリングギヤ４が噛合されている。このリングギヤ４は、変速機１のケース内に回転可能に設けられているディファレンシャル装置２のケースに固定されている。

前記入力軸１ａおよび出力軸１ｂには、変速段の異なる変速ギヤを選択的に軸１ａ，１ｂに固定するために同期装置が設けられており、出力軸１ｂに設けられている同期装置５を例にとると、この同期装置５は、出力軸１ｂの外周にスプライン圧入により相対回転不能に固定されたハブ７を有し、このハブ７の外周に軸方向移動されるカップリングスリーブ８が設けられ、このカップリングスリーブ８をスライド移動させて、出力軸１ｂに遊転可能に配置されている左右側の変速ギヤの何れかを選択的に出力軸１ｂに固定させることができるものであり、本例では、この同期装置５を形成するハブ７を出力軸１ｂにスプライン圧入させて固定する固定構造を図２に示す。

図２において、ハブ７には出力軸１ｂが挿入される軸孔１７が形成され、この軸孔１７の内周には内歯であるスプライン１８が形成されており、このスプライン１８は歯先面１８ａと歯底面１８ｂが交互に内周全域に形成されたものである。
一方、このハブ７がスプライン圧入される出力軸１ｂの外周には、外歯であるスプライン２０が形成されており、このスプライン２０は歯先面２０ａと歯底面２０ｂとが交互に全周に形成されたものである。

出力軸１ｂにおけるスプラインの歯先面２０ａは、ハブ７が圧入される始端側の第１歯先面１２０ａと、ハブ７の圧入方向の後側に形成された第２歯先面１２１ａとで構成されており、第１歯先面１２０ａは、ハブ７の歯底面１８ｂの内径よりも僅かに大径の寸法Ｄ１に形成されており、また、第２歯先面１２１ａは、第１歯先面１２０ａの寸法Ｄ１よりも大径の寸法Ｄ２に形成されている。
この第１歯先面１２０ａと第２歯先面１２１ａ間には環状溝２３が凹み状に形成されており、この環状溝２３により、第１歯先面１２０ａと第２歯先面１２１ａ間に明確な境界部が形成され、環状溝２３の第２歯先面１２１ａ側は半径方向に垂直な垂直面２３ａとなっており、この垂直面２３ａと第２歯先面１２１ａの始端が交差する部分は略直角な角部２４となっている。

また、第１歯先面１２０ａの始端側には、出力軸１ｂの軸線に対し略６０°傾斜したガイド部２１が形成されており、このガイド部２１の外端から第１歯先面１２０ａに向かって略１５〜２０°の角度で傾斜するテーパー状端面２２が形成されている。このテーパー状端面２２は、ハブ７の圧入方向に向けて漸増する略均一な面をもつテーパー形状に機械加工により形成されたものである。ここで、機械加工によりテーパー状端面２２を形成するのは、スプライン１８，２０の転造加工時に生じたガイド部２１の転造余肉部（ダレ等）を除去するためである。

このような構造において、ハブ７を圧入により出力軸１ｂに固定する際の作用を以下に説明する。
まず、図５において、従来の圧入時に芯ズレが生ずる状態を説明すると、圧入時にハブ７の軸孔１７に形成されているスプライン１８の歯先面１８ａの端面が、出力軸１ｂの外周に傾斜状に形成されているガイド部２１に当たる。このとき、ガイド部２１は、スプライン１８，２０の転造加工時に生じた転造余肉部（ダレ等）によって面が不均一なものとなっているためハブ７が傾き、このハブ７の傾きによりハブ７の出力軸１ｂに対する芯ズレが発生して、これにより出力軸１ｂのスプライン２０の歯先面２０ａとハブ７のスプライン１８の歯底面１８ｂとの圧入代が変化し、ハブ７の内周に半径方向における局部的な応力集中が生じる。
一方、本例では、出力軸１ｂにハブ７を圧入する際に、ハブ７のスプライン１８の歯先面１８ａを、まず出力軸１ｂのテーパー状端面２２に接触させ、この均一なテーパー面を有するテーパー状端面２２によりハブ７を出力軸１ｂの軸中心に自動調芯させることができ、その後に、ハブ７のスプライン１８の歯底面１８ｂが出力軸１ｂのスプライン２０の第１歯先面１２０ａに当たる。

この第１歯先面１２０ａの外径寸法Ｄ１は、ハブ７の歯底面１８ｂの内径よりも僅かに大径に形成されており、大きな圧入力を要せず、第１歯先面１２０ａにハブの歯底面１８ｂが嵌まり込んだ状態では、歯底面１８ｂを弾性変形させて出力軸１ｂにハブ７が圧入されることとなる。
従って、先ずテーパー状端面２２に接触させて、ハブ７の中心を出力軸１ｂの軸中心に自動調芯させ、その後にハブ７の歯底面１８ｂを第１歯先面１２０ａで弾性変形させて圧入されることで、確実にハブ７の出力軸１ｂに対する芯ズレを抑制することができるものである。

このように、ハブ７の出力軸１ｂに対する芯ズレを抑制しながら、更にハブ７を圧入方向へ圧入させてゆくと、出力軸１ｂの第２歯先面１２１ａは、第１歯先１２０ａよりも大径に形成されており、その始端側には直角な角部２４が形成されているため、この角部２４でハブ７の歯底面１８ｂを削ることとなる。ここで、第１歯先面１２０ａと第２歯先面１２１ａとが、環状溝２３によって明確な境界部を介して形成されていることにより、環状溝２３をトリガーとして角部２４によってハブ７の歯底面１８ｂを積極的に切削することができるのである。
こうして、角部２４でハブ７の歯底面１８ｂが削られながら、更に圧入方向へハブ７が圧入されてゆく。このように、角部２４でハブ７の歯底面１８ｂを積極的に切削することで実圧入代が低減できる。即ち、ハブ７の出力軸１ｂに対する芯ズレによって実圧入代が変化して所定値より大きくならないように圧入代を調整することができる。この結果、スプライン１８，２０の歯元、特に、ハブ７の内周に半径方向における局部的な応力集中が生じるのを抑制することができ、ハブ７を出力軸１ｂの外周に相対回転不能に確実に固定できるものである。
なお、出力軸１ｂの外周に形成される第１歯先面１２０ａおよび第２歯先面１２１ａは、加工の時に形状精度を正確に出すことができるため、圧入代を確実に調整できるものである。

なお、図３は、出力軸１ｂの変更例を示すものであり、図３では、第１歯先面１２０ａと第２歯先面１２１ａとの境界部に、凹み状に全周に切欠２５を形成したものであり、この切欠２５の第２歯先面１２１ａの始端側は、第１歯先面１２０ａ側へ向かって傾斜した傾斜面２５ａに形成されており、傾斜面２５ａと第２歯先面１２１ａの始端で形成される角部２４は鋭角に形成されたものである。
このような鋭角状の角部２４としておけば、この鋭角の角部２４で、圧入時にハブ７の歯底面１８ｂをより確実に削ることができ、より良好に圧入代を調整できるものとなる。なお、この切欠２５は溝状のものに限定されるものではない。

次に、図４は、更に異なる出力軸１ｂの変形例を示すものであり、図４では、第１歯先面１２０ａと第２歯先面１２１ａとを軸方向に直角な垂直面２６で接続させたものであり、この垂直面２６で第１歯先面１２０ａと第２歯先面１２１ａとの境界部が明確にされており、垂直面２６の外端と第２歯先面１２１ａの始端で略直角な角部２４が形成され、この角部２４の部分で、圧入時にハブ７の歯底面１８ｂを削り、圧入代を調整することができるものである。
このように、ハブ７のスプラインの歯底面１８ｂを削りながら実圧入代を低減して、ほぼゼロにして、局部的な応力集中の発生を抑制しながら、ハブ７を出力軸１ｂに圧入固定することができるものである。
なお、出力軸１ｂの第１歯先面１２０ａと第２歯先面１２１ａ間の境界部を明瞭な形状にするために、境界部にＶ字状等の溝を形成させても良い。

なお、本例では、出力軸１ｂの外周のスプライン２０とハブ７の軸孔１７内周のスプライン１８とのスプライン圧入の場合を例示しているが、スプラインに限らず、出力軸１ｂの外周に外歯である突起が形成されて、ハブ７の軸孔１７に突起が嵌まり込む溝状の内歯が形成されているような場合にも、出力軸１ｂの突起に、第１歯先面１２０ａと第２歯先面１２１ａとを形成させておき、角部２４で削りながら圧入代を調整して、ハブ７を出力軸１ｂに圧入することができるものである。即ち、軸部材の外歯が軸孔の内歯を削りながら圧入される構造とすることができる。

また、本例では、出力軸１ｂの外周に形成される外歯の歯先面（第２歯先面１２１ａ）でハブ７の内周に形成される内歯の歯底面１８ｂを切削するものとしたが、歯底面１８ｂの形状精度を正確に出すことができれば、これとは逆に、ハブ７の内周に形成される内歯の歯底面１８ｂで出力軸１ｂの外周に形成される外歯の歯先面（第２歯先面１２１ａ）を切削するものとしても構わない。この場合、歯底面１８ｂは、圧入方向の前側に形成された第１歯底面と、この第１歯底面よりも僅かに小径の寸法に形成され、圧入方向の後側に形成された第２歯底面とを、ハブ７の内周に形成した環状溝によって明確な境界部を有した状態で形成するものとすれば良い。これにより、第２歯底面によって出力軸１ｂの外周に形成される外歯の歯先面２０ａを積極的に切削して実圧入代を低減することができる。

次に、図６に示す第２実施例では、断面円形状の軸部材４０に、円筒状の回転部材３０を圧入させて固定する場合であり、回転部材３０の軸孔３１には、例えば図７で拡大して断面で示すように、内径寸法ｄ１の第１軸孔３１ａと、この第１軸孔３１ａよりも小径の内径ｄ２の第２軸孔３１ｂを形成させ、第１軸孔３１ａと第２軸孔３１ｂ間には内径の大なる環状溝３２を形成させておき、この環状溝３２の第２軸孔３１ｂ側は半径方向に垂直な垂直面３２ａとして、この垂直面３２ａの内端と第２軸孔３１ｂの圧入方向の始端で直角な角部３３を形成させておく。

このような構造に回転部材３０を形成させておき、軸部材４０に第１軸孔３１ａを弾性変形させながら圧入してゆき、更に圧入方向へ圧入が続けられると、やがて角部３３が軸部材４０の外周を削りながら圧入され、角部３３で削ることで実圧入代を低減でき、回転部材３０は軸部材４０の外周に相対回転不能に圧入固定されることとなる。
なお、第１軸孔３１ａの内径寸法ｄ１は、軸部材４０の外径寸法よりも僅かに小径に形成させておき、圧入が開始される時に、この第１軸孔３１ａが弾性変形することで芯ズレを良好に抑制することができるものである。

変速機の概略構成図である。 第１実施例を示し、出力軸の外周にハブをスプライン圧入させる際のハブと出力軸の拡大構成図である。 出力軸の変形例を示す拡大構成図である。 更に異なる出力軸の変形例を示す拡大構成図である。 圧入時にハブが傾き芯ズレが生ずる説明図である。 第２実施例を示し、円筒状の回転部材を軸部材に圧入する状態図である。 図６における回転部材の断面拡大構成図である。

符号の説明

１ 変速機
１ｂ 出力軸
５ 同期装置
７ ハブ
１７ 軸孔
１８ スプライン（内歯）
１８ａ スプライン（内歯）の歯先面
１８ｂ スプライン（内歯）の歯底面
２０ａ 歯先面
２０ｂ スプラインの歯底面
１２０ａ 第１歯先面
１２１ａ 第２歯先面
２１ ガイド部
２２ テーパー状端面
２３ 環状溝
２３ａ 垂直面
２４ 角部
２５ 切欠
２５ａ 傾斜面
２６ 垂直面
３０ 回転部材
３１ 軸孔
３１ａ 第１軸孔
３１ｂ 第２軸孔
３２ 環状溝
３２ａ 垂直面
３３ 角部
４０ 軸部材

Claims (13)

1. 軸孔を有する回転部材を圧入により軸部材に固定する回転部材の固定構造であって、
   前記回転部材を前記軸部材に圧入する際、前記軸孔と前記軸部材との圧入代が所定値より大きくならないよう前記軸孔または前記軸部材に圧入代を調整する調整部を形成してなる
   回転部材の固定構造。
2. 前記回転部材または前記軸部材には、前記回転部材を前記軸部材に圧入する際に発生する前記回転部材の前記軸部材に対する芯ズレを抑制する抑制部が形成されてなる請求項１記載の回転部材の固定構造。
3. 前記調整部は、前記軸孔と前記軸部材のうち形状精度が高い方に形成されてなる請求項１または２記載の回転部材の固定構造。
4. 前記調整部は、前記回転部材を前記軸部材に圧入する際、前記軸孔および前記軸部材の一方によって前記軸孔および前記軸部材の他方を削ることで前記圧入代を調整してなる請求項１ないし３いずれか記載の回転部材の固定構造。
5. 前記軸孔には内歯が形成されるとともに前記軸部材の外周面には外歯が形成され、該内歯と該外歯の圧入により前記回転部材を前記軸部材に固定する請求項１ないし４いずれか記載の回転部材の固定構造。
6. 前記調整部は、前記内歯と前記外歯とが圧入される際、前記外歯の歯先面によって前記内歯の歯底面を削ることで前記圧入代を調整してなる請求項５記載の回転部材の固定構造。
7. 前記外歯の歯先面は、前記軸部材に前記回転部材が挿入され始める始端側よりに形成された第１歯先面と、
   該第１歯先面よりも該回転部材の挿入方向後側に形成された該第１歯先面よりも径の大きい第２歯先面とから形成されてなり、
   前記調整部は、該第１歯先面と該第２歯先面との境界部を明確な形状に形成して、該境界部をトリガーとして該第２歯先面により前記歯底面を削ることで前記圧入代を調整してなる請求項６記載の回転部材の固定構造。
8. 前記境界部は、前記第１歯先面と前記第２歯先面とを切欠を介して接続することにより明確な形状に形成されてなる請求項７記載の回転部材の固定構造。
9. 前記切欠は、前記軸部材の外周面に形成した環状溝である請求項８記載の回転部材の固定構造。
10. 前記境界部は、前記第１歯先面と前記第２歯先面とを直角な面で接続することにより明確な形状に形成されてなる請求項７記載の回転部材の固定構造。
11. 前記抑制部は、前記第１歯先面の前記始端側の端面を、前記回転部材の挿入方向に向かって径が漸増する略均一な面をもつテーパー形状に形成し、前記回転部材を前記軸部材に圧入する際、前記内歯の歯先面を該略均一な面に当接することにより、前記芯ズレを抑制する請求項７ないし１０いずれか記載の回転部材の固定構造。
12. 前記略均一な面は、機械加工により形成されてなる請求項１１記載の回転部材の固定構造。
13. 前記第１歯先面は、前記歯底面を弾性変形する径の大きさに形成されており、
    前記抑制部は、前記テーパー状に形成された端面と該第１歯先面とにより前記回転部材の前記軸部材に対する芯ズレを抑制してなる請求項１１または１２記載の回転部材の固定構造。

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