JP2011196396A

JP2011196396A - 圧入部品の抜け止め構造

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Publication number: JP2011196396A
Application number: JP2010060814A
Authority: JP
Inventors: Naoshi Fujiyoshi; 直志藤吉; Hideaki Komada; 英明駒田; Hidetoshi Aoki; 英登志青木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-03-17
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2011-10-06

Abstract

【課題】中空軸の外周に圧入された圧入部品を備える製品の小型・軽量化を図ることができる圧入部品の抜け止め構造を提供すること。
【解決手段】ドライブピニオン２０の外周に圧入されたカウンタギヤ４０の抜け止め構造において、ドライブピニオン２０の外周に圧入され、カウンタギヤ４０に当接してカウンタギヤ４０のドライブピニオン２０からの抜けを防止する軸受３２と、ドライブピニオン２０の内周に圧入され、ドライブピニオン２０における軸受３２の圧入部分を歪ませる円柱状部品５０とを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、中空軸の外周に圧入された圧入部品の抜け止め構造に関する。特に、車両用駆動装置内の減速機構に用いるのに好適なものである。

中空軸の外周に部品が圧入されたものとして、例えば、車両用駆動装置内の減速装置がある。この減速装置１００は、図３に示すように、圧入部品に相当するカウンタギヤ１４０が中空軸に相当するドライブピニオン１２０に圧入されて一体化されたギヤサブアッシーとして構成されている。そして、ドライブピニオン１２０の両端が軸受１３１，１３２により支持されており、ドライブピニオン１２０とカウンタギヤ１４０が一体で回転するようになっている。

ここで、カウンタギヤ１４０は、ギヤノイズ低減などのために、ヘリカルギヤとして形成されている。そのため、正転時（車両前進時）又は逆転時（車両後進時）のいずれかにおいて、カウンタギヤ１４０に対し、ドライブピニオン１２０から抜ける方向（図３では右方向）に、カウンタギヤ１４０の噛み合いにより発生するスラスト力（以後、「抜け力」という）Ｆａが作用する。このため、ギヤサブアッシーとして機能させるためには、カウンタギヤ１４０が抜け力Ｆａに抗してドライブピニオン１２０から抜けないようにする必要がある。そのため、ギヤサブアッシーの同軸上直列に軸受１３２を介してロックナット１５０を配置して、抜け止めの抗力としてロックナット１５０の軸力を発生させ、カウンタギヤ１４０のドライブピニオン１２０からの抜けを防止している（特許文献１参照）。

特開２００４−６８８５０号公報

しかしながら、上記したロックナットを用いた従来の構造では、ギヤサブアッシーの軸長及び質量が増大してしまうという問題があった。すなわち、中空軸の外周に圧入された圧入部品を備える製品（一体回転軸）の寸法及び質量が増大してしまい、製品の小型・軽量化を図ることが困難であった。

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、中空軸の外周に圧入された圧入部品を備える製品の小型・軽量化を図ることができる圧入部品の抜け止め構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、中空軸の外周に圧入された圧入部品の抜け止め構造において、前記中空軸の外周に圧入され、前記圧入部品に当接して前記圧入部品の前記中空部材からの抜けを防止する第１の部品と、前記中空軸の内周に圧入され、前記中空軸における前記第１の部品の圧入部分を歪ませる第２の部品とを有することを特徴とする。

この抜け止め構造では、中空軸の内周に圧入した第２の部品により、中空軸における前記第１の部品の圧入部分を歪ませて、第１の部品の圧入締め代を増加させることができる。これにより、第２の部品における抜け止め力（圧入部品に作用する抜け力に対する抗力、つまり第２の部品と中空軸との摩擦力）を大きくすることができる。その結果、ロックナットを使用しなくても、第２の部品によって圧入部分の中空軸からの抜けを防止することができる。このように、ロックナットを使用する必要がなくなるため、抜け止め構造が簡素化されるとともに、製品の小型・軽量化を図ることができる。

上記した圧入部品の抜け止め構造において、前記第２の部品は、前記第１の部品と軸方向でオーバーラップするように配置されていることが望ましい。

このようにすることにより、中空軸の軸長が増大しないあるいは短縮されるので、製品の更なる小型・軽量化を図ることができる。

そして、上記した圧入部品の抜け止め構造においては、前記第１の部品は、前記中空軸を支持する軸受であり、前記第２の部品は、中空又は中実の円筒状をなす部材とすればよい。

このようにすることにより、非常に簡単な構成で製品の小型・軽量化を図ることができる圧入部品の抜け止め構造を実現することができる。特に、第２の部品を中空品とすると、製品の軽量化でより有利になるとともに、軸受への油供給も簡単になるため、より簡単な構成にすることができる。

上記した圧入部品の抜け止め構造において、前記第２の部品は、一端に前記第１の部品に当接する鍔部が形成されていることが望ましい。

このようにすることにより、第２の部品の鍔部が圧入部品をおさえるため、第２の部品の圧入により発生する軸力も抜け止め力として利用することができる。従って、抜け止め力をより大きくすることができるので、第２の部品を薄肉化することが可能となり、製品の小型・軽量化をより一層図ることができる。

上記した圧入部品の抜け止め構造において、前記第２の部品は、前記中空軸よりも縦弾性係数の高い金属で形成されていることが望ましい。例えば、第２の部品をベリリウム合金やタングステン合金などで形成すればよい。

このようにすることにより、第２の部品の剛性を高めることができ、中空軸に圧入したときに、中空軸における前記第１の部品の圧入部分に対して、より大きな歪みを与えることができる。その結果、抜け止め力を大きくすることができる分、第２の部品を薄肉化することが可能となり、製品の小型・軽量化をより一層図ることができる。

上記した圧入部品の抜け止め構造において、前記第２の部品は、前記第１の部品が前記中空軸の外周に圧入された後に、前記中空軸の内周に圧入されていることが望ましい。

このような構成により、第１の部品の圧入荷重及び第２の部品の圧入荷重のそれぞれが大きくなることがない。すなわち、第１の部品は、ロックナットを使用する従来の構造でも中空軸に圧入されており、この圧入荷重よりも小さい荷重で第１の部品と第２の部品を中空軸に圧入することができる。従って、従来の設備を使用して第１の部品と第２の部品を中空軸に圧入することができるため、新たな設備を設ける必要もない。

本発明に係る圧入部品の抜け止め構造によれば、上記した通り、中空軸の外周に圧入された圧入部品を備える製品の小型・軽量化を図ることができる。

第１の実施の形態に係る減速装置の概略構成を示す断面図である。第２の実施の形態に係る減速装置の概略構成を示す断面図である。従来の減速装置の概略構成を示す断面図である。

以下、本発明の圧入部品の抜け止め構造を具体化した実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。本実施の形態では、車両用駆動装置内に備わる減速装置に本発明を適用した場合を例示する。

［第１の実施の形態］
まず、第１の実施の形態について説明する。そこで、本実施の形態に係る減速装置について、図１を参照しながら説明する。図１は、第１の実施の形態に係る減速装置の概略構成を示す断面図である。

図１に示すように、減速装置１０は、ドライブピニオン２０と、軸受３１，３２と、カウンタギヤ４０と、円柱状部品５０とを備え、ギヤサブアッシーとして構成されている。ドライブピニオン２０は、中空軸であり一部にドライブピニオンギヤ２１が形成されている。このドライブピニオンギヤ２１は、不図示のデファレンシャル装置のリングギヤに噛合するようになっている。そして、ドライブピニオン２０は、両端部で軸受３１，３２によって回転可能に支持されている。また、軸受３１，３２により、ドライブピニオン２０は軸方向に拘束支持され、軸方向への移動が規制されている。なお、各軸受３１，３２は、ドライブピニオン２０に対して圧入されている。

このようなドライブピニオン２０の外周には、カウンタギヤ４０がスプライン嵌合されるとともに圧入されて取り付けられている。そして、カウンタギヤ４０は、ドライブピニオン２０と一体で回転するようになっている。カウンタギヤ４０は、ギヤノイズ低減などのためにヘリカルギヤとして形成されており、不図示の駆動源（エンジンやモータ等）に接続された入力軸に形成されたカウンタドリブンギヤに噛合するようになっている。これにより、減速装置１０において、入力軸の回転が、カウンタギヤ４０、ドライブピニオン２０及びドライブピニオンギヤ２１を介して減速されて、デファレンシャル装置に伝達されるようになっている。

円柱状部品５０は、ドライブピニオン２０の端部内周に圧入されている。より詳細には、円柱状部品５０は、ドライブピニオン２０の端部のうち軸受３２が配置される側に、軸受３２と軸方向にてオーバーラップするようにして配置されている。このように円柱状部品５０がドライブピニオン２０に圧入されることにより、ドライブピニオン２０における軸受３２との嵌め合い面２０ａが外周側に歪んでいる。この嵌め合い面２０ａの歪みにより、軸受３２がドライブピニオン２０に対して強固に取り付けられている。なお、円柱状部材５０は、ドライブピニオン２０よりも縦弾性係数が高い金属（例えば、ベリリウム合金やタングステン合金など）で形成されており、軸受３２がドライブピニオン２０に圧入された状態で圧入されている。

ここで、カウンタギヤ４０はヘリカルギヤであるため、正転時（車両前進時）又は逆転時（車両後進時）のいずれかにおいて、カウンタギヤ４０に対してドライブピニオン２０から抜ける方向に抜け力Ｆａが作用する。そのため、カウンタギヤ４０が抜け力Ｆａに抗してドライブピニオン２０から抜けないようにする必要がある。そこで、本実施の形態では、軸受３２及び円柱状部品５０によりカウンタギヤ４０の抜け止めを行っている。

すなわち、円柱状部品５０をドライブピニオン２０の内周に圧入して嵌め合い面２０ａに正の歪みを与えているので、軸受３２の圧入締め代が増えるため嵌め合い面２０ａでの面圧が増加し、軸受３２とドライブピニオン２０との摩擦力が増加する。このため、円柱状部品５０の圧入による軸力（増加した摩擦力）が軸受３２の抜け止め力Ｆｂに加わる結果、抜け止め力Ｆｂが増大する。

ここで、軸受３２の抜け止め力Ｆｂは、嵌め合い面２０ａに対する径方向の締付力Ｐと摩擦係数μにより、数１で表すことができる。

そして、締付力Ｐは、軸受３２をドライブピニオン２０に圧入することで発生する締付力Ｐ₁と、円柱状部材５０をドライブピニオン２０に圧入することで発生する締付力Ｐ₂により、数２で表すことができる。

従って、軸受３２の抜け止め力Ｆｂは、円柱状部品５０の圧入によって発生する締付力Ｐ₂により生じる摩擦力μＰ₂が加わり増大するのである。その結果、従来のように軸受３２をロックナットで締結しなくても、軸受３２及び円柱状部品５０によりカウンタギヤ４０がドライブピニオン２０から抜けることを確実に防止することができる。このように減速装置１０では、ロックナットを使用しないため、抜け止め構造を簡素化することができる。その結果、減速装置１０の小型化（主に軸方向の寸法短縮）及び軽量化を図ることができる。また、円柱状部品５０がカウンタギヤ４０とオーバーラップして配置されているため、ドライブピニオン２０を従来のものよりも短くすることができ、減速装置１０の更なる小型化及び軽量化を図ることができる。

ここで、締付力Ｐ₁，Ｐ₂は、それぞれ数３、数４で表すことができる。

なお、数３及び数４における各記号は、
Ｓ₁：嵌め合い面２０ａにおける軸受３２とドライブピニオン２０との接触面積
Ｓ₂：嵌め合い面２０ｂにおける円柱状部品５０とドライブピニオン２０との接触面積
ｐ₁：嵌め合い面２０ａでの締付圧力
ｐ₂：嵌め合い面２０ｂでの締付圧力
ｄ：軸受３２の内輪の内径（≒嵌め合い面２０ａにおけるドライブピニオン２０の外径）
ｄ₀：ドライブピニオン２０の内径（≒嵌め合い面２０ｂにおける円柱状部品５０の外径）
Ｂ：軸受３２の圧入長さ
を示している。

そして、締付圧力ｐ₁，ｐ₂は、それぞれ数５、数６で求めることができる。

なお、数５及び数６における各記号は、
δ₁：軸受３２の圧入締め代
δ₂：円柱状部品５０の圧入締め代
Ｅ₁：ドライブピニオン２０の縦弾性係数
Ｅ₂：軸受３２の縦弾性係数
Ｅ₃：円柱状部品５０の縦弾性係数
ν₁：ドライブピニオン２０のポアソン比
ν₂：軸受３２のポアソン比
ν₃：円柱状部品５０のポアソン比
ｄ₁：円柱状部品５０の内径
を示している。

ここで、抜け止め力Ｆｂを大きくすべく締付圧力ｐ₂を増加させるためには、数６よりドライブピニオン２０の内径ｄ₀を小さくすればよいことがわかる。しかしながら、ドライブピニオン２０の内径ｄ₀を小さくすると、ドライブピニオン２０の質量が増加してしまうため、減速装置１０の軽量化が困難となる。そこで、円柱状部品５０を使用することなく、軸受３２が圧入される部分のみドライブピニオン２０を中実にする、あるいはドライブピニオン２０の肉厚を増やすことも考えられる。ところが、ドライブピニオン２０をこのような形状にすると、熱処理時の熱歪みがドライブピニオン２０の軸方向において均一に生じないため、ドライブピニオン２０の製品精度を確保することができなくおそれがある。また、ドライブピニオン２０の内周に大きな段差が形成されるため、使用条件によってはドライブピニオン２０内の油流れが阻害されるおそれもあった。そして、ドライブピニオン２０内の油流れが阻害されると、減速装置１０の性能や耐久性が低下してしまう。

そこで、本実施の形態に係る減速装置１０では、ドライブピニオン２０の質量増加、及び油流れの阻害による性能低下や耐久性低下を回避するために、ドライブピニオン２０の内径ｄ₀を大きくしている。そのため、抜け止め力Ｆｂが小さくなってしまうおそれがある。ところが、減速装置１０では、ドライブピニオン２０の内周に円柱状部品５０を圧入して嵌め合い面２０ａに歪みを与えて締付力Ｐ₂を発生させているため、抜け止め力Ｆｂが低下することなく増大させることができるのである。

これにより、減速装置１０では、熱処理や油流れ等の要件に左右されることなく、抜け止め力Ｆｂが抜け力Ｆａよりも大きくなる範囲内（Ｆｂ＞Ｆａ）で、ドライブピニオン２０の内径ｄ₀を大きくすることができるため、カウンタギヤ４０の抜けを防止した上で軽量化を図ることができる。また、従来の減速装置と比べて、ロックナットの代わりに中空の円柱状部品５０が設けられているだけなので、抜け止め構造が非常に簡単になるとともに、軽量化も図ることができる。

また、円柱状部材５０がドライブピニオン２０よりも縦弾性係数が高い金属で形成されているため、締付圧力ｐ₂が大きくなるため、締付力Ｐ₂が大きくなる。従って、締付力Ｐが大きくなる結果、抜け止め力Ｆｂも大きくなる。このようにして抜け止め力Ｆｂが大きくなる分、円柱状部品５０を薄肉化することが可能となり、減速装置１０の小型・軽量化をより一層図ることができる。

さらに、減速装置１０では、円柱状部品５０が、軸受３２がドライブピニオン２０の外周に圧入された後にドライブピニオン２０の内周に圧入されているため、軸受３２の圧入荷重及び円柱状部品５０の圧入荷重のそれぞれが大きくなることがない。すなわち、軸受は、ロックナットを使用する従来の構造でもドライブピニオンに圧入されており、このときの圧入荷重よりも小さい荷重で軸受３２と円柱状部品５０をドライブピニオン２０に圧入することができる。従って、従来の設備を使用して軸受３２と円柱状部品５０をドライブピニオン２０に圧入することができるため、新たな設備を設ける必要もない。

以上、詳細に説明したように本実施の形態に係る減速装置１０によれば、ドライブピニオン２０の内周に円柱状部品５０を圧入して嵌め合い面２０ａに歪みを与えて軸受３２に締付力Ｐ₂を発生させて、軸受３２の抜け止め力Ｆｂを増大させている。これにより、ロックナットを使用することなく、カウンタギヤ４０の抜けを防止することができる。その結果、抜け止め構造を簡素化することができるとともに、減速装置１０の小型・軽量化を図ることができる。

［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態は、第１の実施の形態と基本的な構成はほぼ同じであるが、円柱状部材の形状が少し異なっている。そのため、以下では、第１の実施の形態と同じ構成については図面に同じ符号を付してその説明を適宜省略し、第１の実施の形態との相違点を主に説明する。そこで、第２の実施の形態に係る減速装置について、図２を参照しながら説明する。図２は、第２の実施の形態に係る減速装置の概略構成を示す断面図である。

図２に示すように、減速装置１０ａも、第１の実施の形態と同様に、ドライブピニオン２０と、軸受３１，３２と、カウンタギヤ４０と、円柱状部品５５とを備え、ギヤサブアッシーとして構成されている。円柱状部品５５は、ドライブピニオン２０よりも縦弾性係数が高い金属により形成されている。そして、円柱状部品５５には、鍔部５５ａが設けられている。この円柱状部品５５も、軸受３２よりも後にドライブピニオン２０に対して圧入されている。

鍔部５５ａは、円柱状部材５５の一端部（図２では右側端部）に外周へ拡がるように形成されている。この鍔部５５ａは、軸受３２の内輪３２ａの端部（カウンタギヤ４０と当接する端部とは反対側の端部）に当接している。つまり、円柱状部材５５は、鍔部５５ａを介して軸受３２をカウンタギヤ４０側に押さえ付けている。これにより、円柱状部材５５の圧入により発生する軸力も抜け止め力Ｆｂとして利用することができる。従って、抜け止め力Ｆｂをより大きくすることができるので、円柱状部品５５を薄肉化することが可能となり、減速装置１０ａの小型・軽量化をより一層図ることができる。

このように、第２の実施の形態に係る減速装置１０ａによれば、鍔部５５ａが形成された円柱状部品５５を用いることにより、第１の実施の形態によりも抜け止め力Ｆｂを大きくすることができる。これにより、抜け止め力Ｆｂの増加分、円柱状部品５５を薄肉化することが可能となり、減速装置１０ａの小型・軽量化を図ることができる。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施の形態では、円柱状部品５０，５５をドライブピニオン２０よりも縦弾性係数が高い金属により形成しているが、ドライブピニオン２０と同じ金属（一般鋼）により形成することもできる。この場合であっても、円柱状部品５０，５５の薄肉化による軽量化を除き、上記した効果を得ることができる。

また、上記した実施の形態では、円柱状部品５０，５５として中空部材を使用しているが、中実部材を使用することもできる。ただし、この場合には、軸受３２へ油を供給する油路が複雑になるとともに、軽量化の効果が薄くなってしまう。

さらに、上記した実施の形態では、円柱状部品５０，５５を軸受３２よりも後にドライブピニオン２０に対して圧入しているが、軸受３２より先に円柱状部品５０，５５をドライブピニオン２０に対して圧入することもできる。これによっても、上記した効果を得ることができる。ただし、この場合には、軸受３２の圧入荷重が大きくなってしまうため、新たな設備が必要になることもある。

なお、上記した実施の形態では、減速装置に本発明を適用したものを例示したが、本発明は減速装置に限らず、中空軸の外周に圧入された圧入部品の抜け止め構造に対して適用することができる。

１０減速装置
２０ドライブピニオン
２１ドライブピニオンギヤ
３１軸受
３２軸受
４０カウンタギヤ
５０円柱状部品

Claims

中空軸の外周に圧入された圧入部品の抜け止め構造において、
前記中空軸の外周に圧入され、前記圧入部品に当接して前記圧入部品の前記中空部材からの抜けを防止する第１の部品と、
前記中空軸の内周に圧入され、前記中空軸における前記第１の部品の圧入部分を歪ませる第２の部品とを有する
ことを特徴とする圧入部品の抜け止め構造。
請求項１に記載する圧入部品の抜け止め構造において、
前記第２の部品は、前記第１の部品と軸方向でオーバーラップするように配置されている
ことを特徴とする圧入部品の抜け止め構造。
請求項１又は請求項２に記載する圧入部品の抜け止め構造において、
前記第１の部品は、前記中空軸を支持する軸受であり、
前記第２の部品は、中空又は中実の円筒状をなす部材である
ことを特徴とする圧入部品の抜け止め構造。
請求項１から請求項３に記載するいずれか１つの圧入部品の抜け止め構造において、
前記第２の部品は、一端に前記第１の部品に当接する鍔部が形成されている
ことを特徴とする圧入部品の抜け止め構造。
請求項１から請求項４に記載するいずれか１つの圧入部品の抜け止め構造において、
前記第２の部品は、前記中空軸よりも縦弾性係数の高い金属で形成されている
ことを特徴とする圧入部品の抜け止め構造。
請求項１から請求項５に記載するいずれか１つの圧入部品の抜け止め構造において、
前記第２の部品は、前記第１の部品が前記中空軸の外周に圧入された後に、前記中空軸の内周に圧入されている
ことを特徴とする圧入部品の抜け止め構造。