JP2008111450A - 動力伝達用シャフト - Google Patents

Abstract

【課題】動力伝達装置の軽量化と小型化を図ることができ、また、動力伝達装置の動作の自由度を向上できる動力伝達用シャフトを提供すること。
【解決手段】シャフト１は、転造加工によって端部に形成されたスプライン２と、端面の近傍に形成されてスプライン２を横切る周方向の止め輪用溝３を備える。シャフト１の端部に、貫通孔２１の内周面にスプライン２２が形成された等速自在継手の内輪２０を外嵌し、この内輪２０を、止め輪用溝３に装着されたスナップリング３１で抜け止めする。シャフト１の端面１ａと、止め輪用溝３の端面１ａ側の側面３ａとの間の距離Ｌ１を、略５ｍｍ以下に形成する。止め輪用溝３の両側面３ａ，３ｂに断面が表れるスプラインの高さの差ｄ１を、略０．１ｍｍ以下に形成できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、自動車の動力伝達系に用いられて一端が等速自在継手に連結される動力伝達用シャフトに関する。

例えば、自動車の動力伝達系において、減速装置から駆動輪に動力を伝達するドライブシャフトでは、減速装置側のシャフトと駆動輪側のシャフトとを等速自在継手で接続している。等速自在継手は、減速装置側のシャフトに連結された内輪と、駆動輪側のシャフトに連結された外輪を備え、両シャフトが所定の作動角をなした状態で、内輪から外輪に回転力を等速で伝達している。等速自在継手では、従来より、シャフトと内輪をスプライン嵌合によって連結している。

図５は、等速自在継手において、従来のシャフトと内輪を連結した様子を示す模式断面図である（例えば、特許文献１参照）。図５に示すように、シャフト１００の端部の外周面にスプライン１０２を形成すると共に、内輪１２０の貫通孔１２１の内周面にスプライン１２２を形成し、このシャフト１００の端部に内輪１２０を外嵌している。シャフト１００の端面から軸方向に所定距離の位置に、周方向に延びる止め輪用溝１３０を形成し、この止め輪用溝１３０にスナップリング１３１を装着している。このスナップリング１３１に内輪１２０の端面が係止して、内輪１２０の抜け止めを行うようにしている。

上記従来のシャフト１００は、シャフトの端面１００ａと、止め輪用溝１３０の上記端面１００ａ側の側面１３０ａとの間の距離Ｌを、略５ｍｍよりも大きくしている。これは、スプラインを転造で形成する際に生じた転造ダレの部分を避けるためである。すなわち、シャフト１００の端面１００ａの近傍部分は、スプラインを転造加工で形成する際の転造ダレにより、スプラインの高さが端面に向かうほど程低くなる。したがって、端面１００ａの近傍に止め輪用溝１３０を形成すると、止め輪用溝１３０の側面に断面が表れるスプラインは、端面側の側面１３０ａにおける高さが、この側面１３０ａと対向する側面１３０ｂにおける高さよりも低くなる。この状態で、内輪１２０に引き抜き力が作用すると、スナップリング１３１が止め輪用溝１３０から脱落し、シャフト１００と内輪１２０が分離する虞がある。このような不都合を防止するため、シャフト１００の端面１００ａと止め輪用溝１３０の側面１３０ａとの距離Ｌを、略５ｍｍよりも大きくしているのである。
実開平４−１１６０１７号公報

しかしながら、上記従来のシャフトは、内輪の端面から等速自在継手の内側に突出する部分が比較的長くなるので、等速自在継手の重量が増大するという問題がある。また、等速自在継手の内部に、シャフトの上記突出部分を収容するスペースを設ける必要があるので、等速自在継手の小型化が困難であるという問題がある。

そこで、本発明の目的は、等速自在継手のような動力伝達装置に接続される動力伝達用シャフトに関して、動力伝達装置の軽量化と小型化を図ることができ、また、動力伝達装置の動作の自由度を向上できる動力伝達用シャフトを提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１の発明の動力伝達用シャフトは、転造加工によって少なくとも端部に形成されたスプラインと、上記スプラインを横切って周方向に延在する止め輪用溝とを備えた動力伝達用シャフトにおいて、端面と、上記止め輪用溝の端面側の側面との間の距離が略５ｍｍ以下であり、かつ、上記止め輪用溝の対向する側面に断面が表れるスプラインの高さの差が、略０．１ｍｍ以下であることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、上記動力伝達用シャフトを例えば等速自在継手の内輪に連結する場合、止め輪用溝に装着される止め輪で抜け止めされる内輪の端面から等速自在継手の内側に突出する部分を、従来よりも短くできる。したがって、等速自在継手の重量を効果的に削減できる。また、等速自在継手の内部に設けるべき上記突出部分の収容スペースを従来よりも縮小できるので、等速自在継手の小型化を行うことができる。さらに、動力伝達用シャフトの上記突出部分が外輪の内周面と接触することを防止できるので、等速自在継手の作動角を増大できる。

従来、少なくとも端部にスプラインを備える動力伝達用シャフトでは、スプラインが転造加工で形成された場合、端面と止め輪用溝の端面側の側面との間の距離を略５ｍｍ以下に形成すると、端面の近傍部分に生じる転造ダレに起因して、止め輪用溝の対向する側面に断面が表れるスプラインの高さの差は略０．１ｍｍよりも大きくなっていた。これに対して、本発明は、スプラインを転造加工で形成する際の端面近傍部分の径の減少を防止することにより、端面と止め輪用溝の端面側の側面との間の距離が略５ｍｍ以下であり、かつ、止め輪用溝の対向する側面に断面が表れるスプラインの高さの差が略０．１ｍｍよりも小さい動力伝達用シャフトが得られるものである。このような動力伝達用シャフトは、従来、存在しなかった。

請求項２の発明は、請求項１に記載の動力伝達用シャフトにおいて、端面の近傍部分の径が他の部分の径よりも大きく形成された後、上記スプラインが形成されたことを特徴としている。

請求項２の発明によれば、他の部分よりも径が大きく形成された端面の近傍部分を含む端部に、転造加工が施されてスプラインが形成される。このとき、上記端面の近傍部分は、転造ダイスから受ける力によって他の部分と概ね同じ径に形成される。これにより、端面と止め輪用溝の端面側の側面との間の距離が略５ｍｍ以下であり、かつ、止め輪用溝の対向する側面に断面が表れるスプラインの高さの差が略０．１ｍｍよりも小さい動力伝達用シャフトが得られる。

請求項３の発明は、請求項１に記載の動力伝達用シャフトにおいて、上記止め輪用溝は、スナップリングの一部を収容する止め輪用溝であることを特徴としている。

請求項３の発明によれば、止め輪用溝に一部が収容されたスナップリングにより、上記止め輪用溝に関して端面と反対側に外嵌される例えば等速自在継手の内輪に対して、効果的に抜け止めを行うことができる。

請求項４の発明は、請求項１に記載の動力伝達用シャフトにおいて、上記止め輪用溝は、サークリップの少なくとも一部を収容する止め輪用溝であることを特徴としている。

請求項４の発明によれば、止め輪用溝に少なくとも一部が収容されたサークリップにより、上記止め輪用溝に関して端面と反対側に外嵌される例えば等速自在継手の内輪に対して、効果的に抜け止めを行うことができる。

請求項５の発明は、転造加工によって少なくとも端部に形成されたスプラインと、上記スプラインを横切って周方向に延在する止め輪用溝とを備えた動力伝達用シャフトの製造方法において、シャフト端面の近傍部分の径を他の部分の径よりも大きく形成した後、上記スプラインを形成することを特徴とする。

請求項５の発明によれば、上記動力伝達用シャフトを例えば等速自在継手の内輪に連結する場合、止め輪用溝に装着される止め輪で抜け止めされる内輪の端面から等速自在継手の内側に突出する部分を、従来よりも短くできる。したがって、等速自在継手の重量を効果的に削減できる。また、等速自在継手の内部に設けるべき上記突出部分の収容スペースを従来よりも縮小できるので、等速自在継手の小型化を行うことができる。

本発明によれば、転造加工によって少なくとも端部に形成されたスプラインと、上記スプラインを横切って周方向に延在する止め輪用溝とを備えた動力伝達用シャフトにおいて、端面と、上記止め輪用溝の端面側の側面との間の距離が略５ｍｍ以下であり、かつ、上記止め輪用溝の対向する側面に断面が表れるスプラインの高さの差が、略０．１ｍｍ以下であるので、上記動力伝達用シャフトを例えば等速自在継手の内輪に連結する場合、内輪の抜け止めを確実に行いつつ、等速自在継手の重量を削減でき、また、等速自在継手を小型にできる。

以下、本発明の動力伝達用シャフトを図示の実施形態により詳細に説明する。

図１（ａ）は、本発明の実施形態としての動力伝達用シャフトと、このシャフトに外嵌された等速自在継手の内輪を示す断面図であり、図１（ｂ）は、シャフトの止め輪用溝の周辺部分を拡大して示した断面図である。

図１（ａ）に示すように、本実施形態のシャフト１は、転造加工によって形成されて軸と平行に延びるスプライン２が端部に形成されている。等速自在継手の内輪２０は、貫通孔２１の内周面に、軸方向に延びるスプライン２２が形成されている。上記シャフト１のスプライン２と内輪２０のスプライン２２が嵌合して、シャフト１と内輪２０が、軸回りに回転トルクを伝達可能に連結されている。

このシャフト１の端面１ａの近傍には、スプライン２と直交して周方向に延在する止め輪用溝３が形成され、この止め輪用溝３にスナップリング３１の一部が収容されている。このスナップリング３１に内輪２０の端面２０ａを係止させて、内輪２０の抜け止めを行っている。

図１（ｂ）は、図１（ａ）において破線Ａで囲んだ部分を拡大して示した図である。図１（ｂ）に示すように、本実施形態のシャフト１は、シャフト１の端面１ａと、止め輪用溝３の上記端面１ａ側の側面３ａとの間の距離Ｌ１を、略５ｍｍ以下に形成している。さらに、止め輪用溝３の端面側の側面３ａと、この側面３ａと対向する側面３ｂとに断面が表れるスプラインの高さの差ｄ１を、略０．１ｍｍ以下に形成している。止め輪用溝３の軸方向寸法Ｗは、スナップリング３１の寸法に対応して略０．１〜０．４ｍｍプラスに形成している。

このシャフト１は、以下のようにして製造される。

図２は、スプライン２が形成される前のシャフト１の端面の周辺部分を拡大して示した部分側面図である。このシャフト１は、端面１ａの近傍部分に、他の部分よりも径が大きい大径部１１を有する。この大径部１１の半径は、シャフト１の他の部分の半径よりもｄ２だけ大きく形成されている。この大径部１１の他の部分に対する拡径寸法ｄ２は、具体的には、２０〜６０μｍに設定する。大径部１１の端面１ａと反対側には、シャフト１の他の部分に向かって径が減少するテーパ面１１ａが形成されている。このテーパ面１１ａの軸方向寸法は、止め輪用溝３の軸方向寸法Ｗよりも短く形成されている。すなわち、軸方向において、テーパ面１１ａの中央位置と止め輪用溝３の中央位置が略一致するように形成されている。なお、図２には、後に形成される止め輪用溝３の断面を重ねて示している。シャフト１の端面１ａの縁には、面取り面１ｂが設けられている。

上記大径部１１を有するシャフト１の端部に転造加工を施して、スプライン２を形成する。スプラインの転造加工において、転造ダイスからシャフト１の表面に圧力が与えられ、シャフト１の表面部分が塑性変形して、軸方向に延びる溝と峰が形成される。このとき、シャフト１の端面１ａの近傍部分は、径方向内側に向かう変形と、端面１ａ側に向かう変形とが生じて、径方向寸法が他の部分よりも大きい割合で減少する。これにより、スプライン２の形成が完了したとき、端面１ａの近傍部分の径が他の部分の径と概ね同じになる。この後、端面１ａから５ｍｍ以下の距離Ｌ１の位置に止め輪用溝３を形成する。こうして形成された止め輪用溝３は、端面側の側面３ａと、この側面３ａと対向する側面３ｂとに断面が表れるスプラインの高さの差ｄ１が、略０．１ｍｍ以下に形成される。これにより、この止め輪用溝３の側面３ａと、この止め輪用溝３内に装着されるスナップリング３１との間に、従来のシャフトに本実施形態と同一位置に止め輪用溝を形成した場合よりも広い接触面積が得られる。したがって、この止め輪用溝３に装着されるスナップリング３１は、内輪２０に作用した引き抜き力によってシャフト１の端面１ａ向きの力を受けても、止め輪用溝３からの脱落の危険性を防止できる。

このようにして製造されたシャフト１を等速自在継手に用いることにより、内輪２０の端面２０ａから等速自在継手の内側に突出するシャフト１の部分を、従来よりも少なくできる。したがって、等速自在継手の重量を効果的に削減できる。また、等速自在継手の内部に設けるべき突出部分の収容スペースを従来よりも縮小できるので、等速自在継手の小型化を行うことができる。

上記実施形態では、シャフト１にスプライン２を転造加工する前、シャフト１にテーパ面１１ａを有する大径部１１を形成したが、大径部１１は他の形状であってもよい。例えば、図３に示すように、端面１ａの縁の面取り面１ｂ以外は、単一の径を有する筒状の大径部１１を形成してもよい。この大径部１１の半径は、シャフト１の他の部分の半径よりもｄ２だけ大きく形成されていて、大径部１１の端面１ａと反対側に、シャフトの他の部分と連なる段部が形成されている。この大径部１１は、端面１ａから、止め輪用溝３の軸方向の略中央までに亘って形成する。これにより、スプラインの転造加工を施した後、端面１ａの近傍部分の径と他の部分の径とを概ね同じにできる。その結果、図３に重ねて示した位置に形成される止め輪用溝３について、スプラインの転造加工の後に、端面側の側面３ａと、この側面３ａと対向する側面３ｂとに断面が表れるスプラインの高さの差ｄ１を、略０．１ｍｍ以下にできる。

また、上記実施形態では、シャフト１に止め輪としてのスナップリング３１を装着したが、他の止め輪を装着してもよい。

例えば、図４に示すように、シャフト１の端面１ａから略５ｍｍ以下の距離Ｌ１の位置に止め輪用溝４を形成し、この止め輪用溝４内にサークリップ４１を収容する。また、内輪２０の内周面２１の端面２０ａ側の縁に、サークリップ４１と係合する係合溝２３を形成する。この内輪２０の係合溝２３にサークリップ４１を係合させて、内輪２０の抜け止めを行う。

また、上記実施形態では、等速自在継手の内輪に連結されるシャフトについて説明したが、本発明の動力伝達用シャフトによって、等速自在継手の外輪に連結されるステム軸を構成してもよい。また、本発明の動力伝達用シャフトは、等速自在継手に限られず、例えば減速装置や変速装置の入出力軸等に適用してもよい。要は、本発明の動力伝達用シャフトは、スプライン嵌合で連結されて回転力を伝達する動力伝達装置に幅広く適用することができる。

図１（ａ）は、本発明の実施形態としての動力伝達用シャフトと、この動力伝達用シャフトに外嵌された等速自在継手の内輪を示す断面図であり、図１（ｂ）は、動力伝達用シャフトの止め輪用溝の周辺部分を拡大して示した断面図である。 スプラインが形成される前の動力伝達用シャフトの端面の周辺部分を示した部分側面図である。 他の実施形態の動力伝達用シャフトについて、スプラインが形成される前の端面の周辺部分を示した部分側面図である。 他の実施形態の動力伝達用シャフトと、このシャフトに外嵌された等速自在継手の内輪を示す断面図である。 等速自在継手において、従来の動力伝達用シャフトと内輪を連結した様子を示す模式断面図である。

符号の説明

１ シャフト
１ａ シャフトの端面
２ シャフトのスプライン
３ 止め輪用溝
３ａ 止め輪用溝のシャフト端面側の側面
３ｂ 止め輪用溝の他の側面
２０ 内輪
２０ａ 内輪の端面
２１ 内輪の貫通孔
２２ 内輪のスプライン
Ｌ１ シャフトの端面と、止め輪用溝の端面側の側面との間の距離
ｄ１ 止め輪用溝の両側面に断面が表れるスプラインの高さの差
Ｗ 止め輪用溝の軸方向寸法

Claims (5)

1. 転造加工によって少なくとも端部に形成されたスプラインと、上記スプラインを横切って周方向に延在する止め輪用溝とを備えた動力伝達用シャフトにおいて、
   端面と、上記止め輪用溝の端面側の側面との間の距離が略５ｍｍ以下であり、かつ、上記止め輪用溝の対向する側面に断面が表れるスプラインの高さの差が、略０．１ｍｍ以下であることを特徴とする動力伝達用シャフト。
2. 請求項１に記載の動力伝達用シャフトにおいて、
   端面の近傍部分の径が他の部分の径よりも大きく形成された後、上記スプラインが形成されたことを特徴とする動力伝達用シャフト。
3. 請求項１に記載の動力伝達用シャフトにおいて、
   上記止め輪用溝は、スナップリングの一部を収容する止め輪用溝であることを特徴とする動力伝達用シャフト。
4. 請求項１に記載の動力伝達用シャフトにおいて、
   上記止め輪用溝は、サークリップの少なくとも一部を収容する止め輪用溝であることを特徴とする動力伝達用シャフト。
5. 転造加工によって少なくとも端部に形成されたスプラインと、上記スプラインを横切って周方向に延在する止め輪用溝とを備えた動力伝達用シャフトの製造方法において、
   シャフト端面の近傍部分の径を他の部分の径よりも大きく形成した後、上記スプラインを形成することを特徴とする動力伝達用シャフトの製造方法。

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