JP2011179619A - コンパニオン・フランジ、結合構造、及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】相手回転部材の強度対策を不要として重量増の抑制を可能とするコンパニオン・フランジを容易に製造することを可能とする。
【解決手段】一端にプロペラ・シャフトに締結結合するフランジ部３Ａを一体に備えた中空部５Ａと、この中空部５Ａの他端に圧接結合部２９により一体的に結合した中空軸部７Ａとからなり、中空部５Ａの他端の軸方向内面に形成された座面１１ａと、中空軸部７Ａに形成されドライブ・ピニオン３１のスプライン３３が嵌入結合されて径方向に係合するインナー・スプライン１７ａ，２５ａとを備えたことを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、自動車の駆動装置のドライブ・ピニオンをプロペラ・シャフトへ結合するためなどに供されるコンパニオン・フランジ、結合構造、及び製造方法に関する。

従来、この種のコンパニオン・フランジとして、例えば特許文献１に記載されたものがある。

コンパニオン・フランジは、リダクション・ピニオンの軸端部にスプライン係合により装着され、ナットにより軸端部に締結固定されたストッパーリングがコンパニオン・フランジに係合し、抜け止めが行われている。

このようなコンパニオン・フランジは、一体に形成されており、高強度であるため、コンパニオン・フランジに結合するプロペラ・シャフトに過大なトルクが働いたときに、プロペラ・シャフト側が破断しないように強度対策が必要となり、重量増を招いていた。

特開平９−１１２６５５号公報

解決しようとする問題点は、コンパニオン・フランジが、一体に形成されており、高強度であるため、コンパニオン・フランジに結合する相手回転部材に過負荷が働いたときに、相手回転部材側が破断しないように強度対策が必要となり、重量増を招いていた点である。

本発明は、相手回転部材の強度対策を不要として重量増の抑制を可能とするために、一端に一方の相手回転部材に締結結合するフランジ部を一体に備えた中空部と、この中空部の他端に圧接結合部により一体的に結合した中空軸部とからなり、前記中空部の他端の軸方向内面に形成された座面と、前記中空軸部に形成され他方の相手回転部材の噛合結合軸部を嵌入結合して径方向に係合する噛合結合穴部とを備えたことをコンパニオン・フランジの特徴とする。

軸受嵌合部に、ユニット・ベアリングを嵌合配置し、前記他方の相手回転部材を前記中空軸部の噛合結合穴部に嵌入結合させて端部を前記中空部内に臨ませ、前記他方の相手回転部材の端部に締結具を取り付けて前記座面に締結し、前記ユニット・ベアリングを、前記中空部と前記他方の相手回転部材との間に締結固定したことを結合構造の特徴とする。

前記コンパニオン・フランジを製造するための製造方法であって、前記フランジ部となるためのフランジ部対応部を備えて前記中空部となるための中空部対応部を前記中空軸部となるための中空軸部対応部とは別体に形成しこの別体の中空部対応部の他端の軸方向外面と軸方向内面とに圧接部と座面となる座面対応部とをそれぞれ形成してフランジ部側半製品とするフランジ部側形成工程と、前記中空軸部対応部を前記中空部対応部とは別体に形成し軸方向外面に圧接部を形成して中空軸部側半製品とする中空軸部側形成工程と、前記フランジ部側半製品と中空軸部側半製品とを前記圧接部の圧接で軸方向に同芯に結合する結合工程とを備えたことをコンパニオン・フランジの製造方法の特徴とする。

本発明は、一端に一方の相手回転部材に締結結合するフランジ部を一体に備えた中空部とこの中空部の他端に圧接結合部により一体的に結合した中空軸部とからなり、前記中空部の他端の軸方向内面に形成された座面と、前記中空軸部に形成され他方の相手回転部材の噛合結合軸部に嵌入結合されて径方向に係合する噛合結合穴部とを備えた。

このため、過大なトルクが働いた時にはコンパニオン・フランジを圧接結合部により分断させることが可能となる。しかも、座面に締結具を突き当てることで分断したコンパニオン・フランジの脱落を抑制することができる。

本発明は、軸受嵌合部に、ユニット・ベアリングを嵌合配置し、前記他方の相手回転部材を前記中空軸部の噛合結合穴部に嵌入結合させて端部を前記中空部内に臨ませ、前記他方の相手回転部材の端部に締結具を取り付けて前記座面に締結し、前記ユニット・ベアリングを、前記中空部と前記他方の相手回転部材との間に締結固定した。

このため、一方の相手回転部材に過大なトルクが働いたときに圧接接合部が破断してフランジ部を介したトルクの伝達ができなくなり、一方の相手回転部材の過大なトルクが解除される。

このとき、締結具が座面に締結されているため、フランジ部及び中空部の脱落は、免れることができる。

前記コンパニオン・フランジを製造するための製造方法であって、前記フランジ部となるためのフランジ部対応部を備えて前記中空部となるための中空部対応部を前記中空軸部となるための中空軸部対応部とは別体に形成しこの別体の中空部対応部の他端の軸方向外面と軸方向内面とに圧接部と座面となる座面対応部とをそれぞれ形成してフランジ部側半製品とするフランジ部側形成工程と、前記中空軸部対応部を前記中空部対応部とは別体に形成し軸方向外面に圧接部を形成して中空軸部側半製品とする中空軸部側形成工程と、前記フランジ部側半製品と中空軸部側半製品とを前記圧接部の圧接で軸方向に同芯に結合する結合工程とを備えた。

このため、一端にフランジ部を一体に備えた中空部とこの中空部の他端に圧接結合部により一体的に結合した中空軸部とからなるコンパニオン・フランジを容易に形成することができる。

コンパニオン・フランジの製造方法の工程図である。（実施例１） フランジ部側半製品及び中空軸部側半製品を示す断面図である。（実施例１） コンパニオン・フランジの断面図である。（実施例１） コンパニオン・フランジを用いた結合構造の断面図である。（実施例１）

相手回転部材の強度対策を抑制として軽量化を可能とするという目的を、一端にフランジ部を一体に備えた中空部とこの中空部の他端に圧接結合部により一体的に結合した中空軸部とにより実現した。

［コンパニオン・フランジの製造方法］
図１，図２は、本発明の実施例に係り、コンパニオン・フランジの製造方法の工程図、図２は、フランジ部側半製品及び中空軸部側半製品を示す断面図である。

図１のように、コンパニオン・フランジの製造方法は、フランジ部側形成工程Ｓ１と中空軸部側形成工程Ｓ２と結合工程Ｓ３と熱処理工程Ｓ４と機械加工工程Ｓ５と塗装工程Ｓ６とを備えている。

フランジ部側形成工程Ｓ１は、絞り用鋼を用い、図２のフランジ部側半製品１をプレス加工により形成する。

フランジ部側半製品１は、フランジ部対応部３を一端に一体に備えた中空部対応部５が中空軸部対応部７とは別体に形成され、この別体の中空部対応部５の他端の軸方向外面と軸方向内面とに圧接部９と座面対応部１１とが備えられる。なお、図２では、圧接部９の説明のため中空部対応部５等と別のハッチングを用いているが、フランジ部側半製品１は圧接部９を含めて一体物である。

フランジ部対応部３には、ねじ加工用穴１３が形成され、中空部対応部５の他端外周には、軸受嵌合部対応部１５、他端内周には、スプライン加工用穴１７が形成される。

中空軸部側形成工程Ｓ２は、図２の中空軸部側半製品１９を炭素鋼を用いた切削加工により形成する。なお、中空軸部側半製品１９は、鍛造により形成することもできる。

中空軸部側半製品１９は、中空軸部対応部７が前記中空部対応部５とは別体に形成され、この中空軸部対応部７の軸方向外面に圧接部２１が備えられる。なお、図２では、圧接部２１の説明のため中空軸部対応部７と別のハッチングを用いているが、中空軸部側半製品１９は圧接部２１を含めて一体物である。中空軸部対応部７には、外周部に軸受嵌合部対応部２３が形成され、内周部にスプライン加工用穴２５及び面取り部２７が形成される。

結合工程Ｓ３は、前記フランジ部側半製品１と中空軸部側半製品１９とを前記圧接部９，２１の圧接で軸方向に同芯に結合する。

熱処理工程Ｓ４では、前記結合後に、熱処理により組成調質を行う。

機械加工工程Ｓ５では、図３のコンパニオン・フランジの断面図のように、フランジ部対応部３のねじ加工用穴１３に雌ねじ１３ａが形成されて締結穴部１３Ａとなり、内周にざぐり３ａが切削加工される。中空部対応部５の他端外周には、ダスト・カバー支持部２２が形成される。

中空部対応部５の他端内周の座面対応部１１には、座面１１ａが切削加工される。

スプライン加工用穴１７，２５には、噛合結合穴部としてインナー・スプライン１７ａ，２５ａが一括形成される。

軸受嵌合部対応部１５，２３は、軸受嵌合部１５ａ，２３ａとなる。

塗装工程Ｓ６では、塗装により表面の腐食防止を図る。
［コンパニオン・フランジ］
図３は、本発明の実施例に係るコンパニオン・フランジの断面図である。

コンパニオン・フランジ２８は、前記製造方法により製造され、一端にフランジ部３Ａを一体に備えた中空部５Ａと、この中空部５Ａの他端に圧接結合部２９により一体的に結合した中空軸部７Ａとからなっている。

このコンパニオン・フランジ２８は、締結穴部１３Ａと座面１１ａと噛合結合穴部であるインナー・スプライン２５ａ，１７ａと軸受嵌合部２３ａ，１５ａとを備えている。

締結穴部１３Ａは、前記フランジ部３Ａに形成され一方の相手回転部材であるプロペラ・シャフトに締結結合するためのものである。座面１１ａは、後述するナットを締結するためのものである。インナー・スプライン２５ａ，１７ａは、後述するドライブ・ピニオンをスプライン係合させるものである。軸受嵌合部１５ａ，２３ａは、中空部５Ａ及び中空軸部７Ａの外周面に前記圧接結合部２９を跨いで形成され、後述するユニット・ベアリングを嵌合させるものである。
［コンパニオン・フランジを用いた結合構造］
図４は、本発明の実施例に係るコンパニオン・フランジを用いた結合構造の断面図である。

図４のように、この結合構造は、駆動装置の終減速部に適用したものであり、一方の相手回転部材は、プロペラ・シャフト、他方の相手回転部材は、ドライブ・ピニオン３１である。

コンパニオン・フランジ２８の軸受嵌合部１５ａ，２３ａに、ユニット・ベアリング３５が嵌合配置されている。ドライブ・ピニオン３１は、噛合結合軸部であるスプライン３３を中空軸部７Ａのインナー・スプライン２５ａ及び中空部５Ａのインナー・スプライン１７ａに嵌入結合させて端部３１ａを中空部５Ａ内に臨ませている。

ドライブ・ピニオン３１の端部３１ａに締結具であるナット３７を螺合により取り付けて前記座面１１ａに締結し、前記ユニット・ベアリング３５を、前記中空部５Ａと前記ドライブ・ピニオン３１との間に締結固定した。

ユニット・ベアリング３５には、シール３９が備えられ、ダスト・カバー支持部２２に支持されたダスト・カバー４１に接している。

ユニット・ベアリング３５の外周部は、分配ケースに取り付けられる。コンパニオン・フランジ２８のフランジ部３Ａは、プロペラ・シャフトに締結結合され、ドライブ・ピニオン３１は、駆動装置としてのリヤ・デファレンシャル装置のリング・ギヤに噛み合わされる。

プロペラ・シャフトのトルクは、フランジ部３Ａからコンパニオン・フランジ２８へ入力され、インナー・スプライン１７ａ，２５ａを介してドライブ・ピニオン３１へ伝達される。

ドライブ・ピニオン３１からは、リヤ・デファレンシャル装置のリング・ギヤに出力される。

プロペラ・シャフトに過大なトルクが入力されようとして限界を超えたときは、コンパニオン・フランジ２８が圧接結合部２９で分断されると共に、インナー・スプライン１７ａとスプライン３３との噛み合いが破壊され、トルク伝達が遮断される。このトルク伝達の遮断によりプロペラ・シャフトの折損等を防止することができる。

このとき、ナット３７が座面１１ａに突き当たっており、フランジ部３Ａ及び中空部５Ａの脱落を防止することができる。

このようなプロペラ・シャフトの折損等の防止により、プロペラ・シャフト及びその結合部の強度対策を不要として重量増の抑制を図ることができる。

［実施例１の効果］
本発明実施例のコンパニオン・フランジ２８は、一端にプロペラ・シャフトに締結結合するフランジ部３Ａを一体に備えた中空部５Ａと、この中空部５Ａの他端に圧接結合部２９により一体的に結合した中空軸部７Ａとからなり、前記中空部５Ａの他端の軸方向内面に形成された座面１１ａと、前記中空軸部７Ａに形成されドライブ・ピニオン３１のスプライン３３が嵌入結合されて径方向に係合するインナー・スプライン１７ａ，２５ａとを備えた。

このため、過大なトルクが働いた時にはコンパニオン・フランジ２８を圧接結合部２９により分断させることが可能となる。しかも、座面１１ａにナット３７を突き当てることで分断したフランジ部３Ａ及び中空部５Ａ側の脱落を抑制することができる。

前記中空部５Ａ及び中空軸部７Ａの外周面に前記圧接結合部２９により連続する軸受嵌合部１５ａ，２３ａを備えた。

このため、軸受嵌合部１５ａ，２３ａにベアリングを配置してアッセンブリした結合構造を得ることができる。

前記軸受嵌合部１５ａ，２３ａに、ユニット・ベアリング３５を嵌合配置し、前記ドライブ・ピニオン３１を前記中空軸部７Ａのインナー・スプライン１７ａ，２５ａに嵌入結合させて端部を中空部５Ａ内に臨ませ、前記ドライブ・ピニオン３１の端部にナット３７を螺合させて前記座面１１ａに締結し、前記ユニット・ベアリング３５を、前記中空部５Ａとドライブ・ピニオン３１との間に締結固定した。

このため、プロペラ・シャフトに過大なトルクが働いたときに圧接接合部２９が破断して中空部５Ａのドライブ・ピニオン３１に対するスプライン係合は破壊される。この破壊によりフランジ部３Ａを介したトルクの伝達ができなくなり、プロペラ・シャフトの過大なトルクが解除される。

このとき、ナット３７が座面１１ａに締結されているため、フランジ部３Ａ及び中空部５Ａの脱落は、免れる。

中空部５Ａの一端と他端とにフランジ部３Ａと中空軸部７Ａとを各別に備え、前記フランジ部３Ａは、プロペラ・シャフトに締結結合する締結穴部１３Ａを備え、前記中空軸部７Ａは、ドライブ・ピニオン３１のスプライン３３が嵌入結合されて径方向に係合するインナー・スプライン１７ａ，２５ａを内周に備えたコンパニオン・フランジ２８の製造方法であって、前記フランジ部３Ａとなるためのフランジ部対応部３を備えて前記中空部５Ａとなるための中空部対応部５を前記中空軸部７Ａとなるための中空軸部対応部７とは別体に形成しこの別体の中空部対応部５の他端の軸方向外面と軸方向内面とに圧接部９と座面１１ａとなる座面対応部１１とをそれぞれ形成してフランジ部側半製品１とするフランジ部側形成工程Ｓ１と、前記中空軸部対応部７を前記中空部対応部５とは別体に形成し軸方向外面に圧接部２１を形成して中空軸部側半製品１９とする中空軸部側形成工程Ｓ２と、前記フランジ部側半製品１と中空軸部側半製品１９とを前記圧接部９，２１の圧接で軸方向に同芯に結合する結合工程Ｓ３とを備えた。

このため、一端にフランジ部３Ａを一体に備えた中空部５Ａとこの中空部５Ａの他端に圧接結合部２９により一体的に結合した中空軸部７Ａとからなるコンパニオン・フランジ２８を容易に形成することができる。
前記フランジ部側形成工程Ｓ１は、前記フランジ部側半製品１をプレス加工により形成し、前記中空軸部側形成工程Ｓ２は、前記中空軸部側半製品１９を切削加工により形成する。

このため、中空部３Ａの外径と、フランジ部３Ａの外径とが大きく異なっていても、フランジ部３Ａ及び中空部３Ａをプレス加工により容易に形成することができる。
［その他］
上記結合構造を、駆動装置として前輪側の動力分配装置に適用することもできる。

フランジ部側半製品１は、鍛造により成形することもできる。

中空部５Ａのインナー・スプライン１７ａは、ドライブ・オピニオン３１のスプライン３３に対する遊嵌穴として構成することもできる。

１ フランジ部側半製品
３ フランジ部対応部
３Ａ フランジ部
５ 中空部対応部
５Ａ 中空部
７ 中空軸部対応部
７Ａ 中空軸部
９，２１ 圧接部
１１ 座面対応部
１１ａ 座面
１３Ａ 締結穴部
１５ａ，２３ａ 軸受嵌合部
１７ａ，２５ａ インナー・スプライン（噛合結合穴部）
１９ 中空軸部側半製品
２９ 圧接接合部
３１ ドライブ・ピニオン（他方の相手回転部材）
３３ スプライン（噛合結合軸部）
Ｓ１ フランジ部側形成工程
Ｓ２ 中空軸部側形成工程
Ｓ３ 結合工程

Claims (5)

1. 一端に一方の相手回転部材に締結結合するフランジ部を一体に備えた中空部と、
   この中空部の他端に圧接結合部により一体的に結合した中空軸部とからなり、
   前記中空部の他端の軸方向内面に形成された座面と、
   前記中空軸部に形成され他方の相手回転部材の噛合結合軸部を嵌入結合させて径方向に係合する噛合結合穴部とを備えた、
   ことを特徴とするコンパニオン・フランジ。
2. 請求項１記載のコンパニオン・フランジであって、
   前記中空部及び中空軸部の外周面に前記圧接結合部により連続する軸受嵌合部を備えた、
   ことを特徴とするコンパニオン・フランジ。
3. 請求項２記載のコンパニオン・フランジを用いた結合構造であって、
   前記軸受嵌合部に、ユニット・ベアリングを嵌合配置し、
   前記他方の相手回転部材を前記中空軸部の噛合結合穴部に嵌入結合させて端部を前記中空部内に臨ませ、
   前記他方の相手回転部材の端部に締結具を取り付けて前記座面に締結し、
   前記ユニット・ベアリングを、前記中空部と前記他方の相手回転部材との間に締結固定した、
   ことを特徴とするコンパニオン・フランジによる結合構造。
4. 請求項１又は２記載のコンパニオン・フランジを製造するための製造方法であって、
   前記フランジ部となるためのフランジ部対応部を備えて前記中空部となるための中空部対応部を前記中空軸部となるための中空軸部対応部とは別体に形成しこの別体の中空部対応部の他端の軸方向外面と軸方向内面とに圧接部と座面となる座面対応部とをそれぞれ形成してフランジ部側半製品とするフランジ部側形成工程と、
   前記中空軸部対応部を前記中空部対応部とは別体に形成し軸方向外面に圧接部を形成して中空軸部側半製品とする中空軸部側形成工程と、
   前記フランジ部側半製品と中空軸部側半製品とを前記圧接部の圧接で軸方向に同芯に結合する結合工程と、
   を備えたことを特徴とするコンパニオン・フランジの製造方法。
5. 請求項４記載のコンパニオン・フランジの製造方法であって、
   前記フランジ部側形成工程は、前記フランジ部側半製品をプレス加工により形成し、
   前記中空軸部側形成工程は、前記中空軸部側半製品を切削加工により形成する、
   ことを特徴とするコンパニオン・フランジの製造方法。

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