JP2012219887A - ギア付きシャフト及びギア付きシャフトの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】第１ギアに対して第２ギアが軸方向に移動することを防止するナットが不要な構造とすることで、シャフトの長さをより短くし、より効率良く組み付けることができるギア付きシャフト及びギア付きシャフトの製造方法を提供する。
【解決手段】第１ギア円筒部Ｇ１Ｇと第１ギア連結部Ｇ１Ｅとが回転軸方向に配置された第１ギアＧ１と、第２ギア円筒部Ｇ２Ｇと第２ギア連結部Ｇ２Ｅとが回転軸方向に配置された第２ギアＧ２と、第１ギア円筒部及び第１ギア連結部と、第２ギア円筒部及び第２ギア連結部と、に嵌め込まれるシャフトＳと、第１ギアと第２ギアを挟むようにシャフトの両端部に嵌め込まれてシャフトを回転可能に支持する軸受部材ＪＳ１、ＪＳ２と、を備えたギア付きシャフト１であって、第１ギアと第２ギアは、第１ギア連結部と第２ギア連結部とが連結された状態でシャフトに嵌め込まれている。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転駆動源からの回転動力を、複数のギア等を介して出力軸に伝達するギア付きシャフト及びギア付きシャフトの製造方法に関する。

従来、例えば無段変速機を内部に備えた車両のトランスミッションでは、エンジン（回転駆動源）の回転動力を、出力軸である車軸に、減速用ギアを介して伝達している。
例えば図３に示す従来のトランスミッションの例では、回転駆動源からの回転動力はシャフトＳＥ（入力軸）に取り付けられた入力ギア歯Ｇ２Ａから第２ギア歯Ｇ２Ｂに伝達され、更に第２ギア歯Ｇ２Ｂと一体となって回転する第１ギア歯Ｇ１ＢからシャフトＳＤ（出力軸）の出力ギア歯Ｇ１Ａに伝達される。
図３の例では、第１ギア歯Ｇ１Ｂを有する第１ギアはシャフトＳＳに形成されており、第２ギア歯Ｇ２Ｂを有する第２ギアはシャフトＳＳの一方端から軸方向に（スプライン嵌合にて）嵌め込まれている。更にシャフトＳＳの一方端から軸受装置ＪＳ１が嵌め込まれた後、シャフトＳＳの一方端の端部にナットＮＴが締め付けられ、嵌め込まれた第２ギアと軸受装置ＪＳ１が抜けないように固定している。
なお、第１ギア歯Ｇ１Ｂ及び第２ギア歯Ｇ２Ｂは周知のように傾斜した形状に設定されており、エンジンの側（シャフトＳＥの側）から車輪の側（シャフトＳＤの側）に回転動力を伝達する場合は第１ギアと第２ギアが互いに近接する方向の荷重を受けるように設定されている。しかし、エンジンブレーキ利用時等、車輪の側からエンジンの側に回転動力を伝達する状態となった場合は、前記ギア歯の傾斜によって第１ギアと第２ギアが互いに離間する方向の荷重を受けるため、ナットを用いて第２ギアが抜けないように固定する必要がある。

例えば特許文献１に記載された従来技術では、特許文献１の図１２において、第２軸心ＣＬ２回りに回転する第１中間軸４０の右端部に、ギアや軸受装置等の抜けを防止するナットが締め付けられている。
また例えば特許文献２に記載された従来技術では、特許文献２の第２図において、シャフト２ａの左端部に、ギアＧ２〜Ｇ５の抜けを防止するナットが締め付けられている。

特開２００７−１４８３号公報 実開昭６０−６５４５２号公報

特許文献１及び特許文献２に記載された従来技術では、嵌め込んだギアや軸受装置が抜けないようにするためのナットを必要としているので、ナットを締め付けるためのネジ溝分の長さが必要であり、シャフトの軸方向の長さが長くなる。また、当該ネジ溝の形成作業と、ナットの締め付け作業が必要であり、非常に手間がかかる。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、第１ギアに対して第２ギアが軸方向に移動することを防止するナットが不要な構造とすることで、シャフトの長さをより短くし、より効率良く組み付けることができるギア付きシャフト及びギア付きシャフトの製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るギア付きシャフト及びギア付きシャフトの製造方法は次の手段をとる。
まず、本発明の第１の発明は、所定内径の円筒形状である第１ギア円筒部と第１ギア連結部とが回転軸方向に沿って配置されて当該第１ギア円筒部の外周に第１外径のギア歯を有する第１ギアと、前記所定内径の円筒形状である第２ギア円筒部と第２ギア連結部とが回転軸方向に沿って配置されて当該第２ギア円筒部の外周に第２外径のギア歯を有する第２ギアと、前記第１ギア円筒部及び前記第１ギア連結部と、前記第２ギア円筒部及び前記第２ギア連結部と、に嵌め込まれるシャフトと、前記第１ギア円筒部及び前記第１ギア連結部と、前記第２ギア円筒部及び前記第２ギア連結部と、に嵌め込まれた前記シャフトの両端部に嵌め込まれるとともに前記第１ギアと前記第２ギアを挟むように嵌め込まれて前記シャフトを回転可能に支持する軸受部材と、を備えたギア付きシャフトである。
前記第１ギアと前記第２ギアは、前記第１ギア連結部と前記第２ギア連結部とが連結された状態で前記シャフトに嵌め込まれている。

この第１の発明では、シャフトの両端部にナット取り付け用のネジ溝を形成することなく、第１ギア連結部と第２ギア連結部とが連結された状態でシャフトに嵌め込むことで、シャフトの長さをより短くすることができる。

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係るギア付きシャフトであって、前記第１ギア連結部における前記第２ギア連結部に対向する面である第１ギア連結端面と、前記第２ギア連結部における前記第１ギア連結部に対向する面である第２ギア連結端面と、のいずれか一方には回転軸方向に凸状の突起部が形成され、他方には前記突起部と係合する回転軸方向に凹状の係合部が形成されている。
そして、前記突起部と前記係合部の形状は、前記突起部に対して前記係合部を回転軸に直交する方向に相対的に近づけた場合には係合できる形状を有しており、係合状態では前記第１ギアに対して前記第２ギアを回転軸方向に相対的に離間するように力を加えても前記係合部から前記突起部が抜けない形状を有している。

この第２の発明によれば、突起部と係合部は、回転軸に直交する方向から係合が可能な形状であり、且つ係合した場合は回転軸方向に抜けない形状である。
このため、ナットも、ナット用のネジ溝も不要であり、シャフトの長さをより短くすることができる。またナット用のネジ溝の形成も、ナットの締め付けも不要であり、第１ギア（または第２ギア）の突起部と第２ギア（または第１ギア）の係合部を係合させた後にシャフトを挿通して（圧入して）軸受部材を嵌め込むだけでよいので、効率良く組み付けることができる。

次に、本発明の第３の発明は、上記第２の発明に係るギア付きシャフトであって、前記突起部及び前記係合部のそれぞれは、前記第１ギア連結端面を回転軸方向から見た場合、あるいは前記第２ギア連結端面を回転軸方向から見た場合、前記回転軸を挟むように２個所に、前記突起部または前記係合部が形成されている。

この第３の発明によれば、２個所で係合することで組み付けがより強固になると同時に、軸方向を挟むように位置することで、係合部にかかる負荷の偏りを平坦化できるようになる。

次に、本発明の第４の発明は、ギア付きシャフトの製造方法であって、所定内径の円筒形状である第１ギア円筒部と第１ギア連結部とが回転軸方向に沿って配置されて当該第１ギア円筒部の外周に第１外径のギア歯を有する第１ギアと、前記所定内径の円筒形状である第２ギア円筒部と第２ギア連結部とが回転軸方向に沿って配置されて当該第２ギア円筒部の外周に第２外径のギア歯を有する第２ギアと、シャフトと、前記シャフトを回転可能に支持する軸受部材と、を用いた、ギア付きシャフトの製造方法である。
前記第１ギア連結部における前記第２ギア連結部に対向する面である第１ギア連結端面と、前記第２ギア連結部における前記第１ギア連結部に対向する面である第２ギア連結端面と、のいずれか一方には回転軸方向に凸状の突起部が形成され、他方には前記突起部と係合する回転軸方向に凹状の係合部が形成され、前記突起部と前記係合部の形状は、前記突起部に対して前記係合部を回転軸に直交する方向に相対的に近づけた場合には係合できる形状を有しており、係合状態では前記第１ギアに対して前記第２ギアを回転軸方向に相対的に離間するように力を加えても前記係合部から前記突起部が抜けない形状を有している。
そして、前記第１ギアに対して前記第２ギアを回転軸に直交する方向から相対的に近づけて前記突起部に対して回転軸に直交する方向から前記係合部を嵌め込んで前記第１ギアと前記第２ギアを同軸上に配置して前記第１ギアと前記第２ギアとを連結する連結ステップと、前記第１ギアと前記第２ギアに前記シャフトを回転軸方向から嵌め込むシャフト組み付けステップと、前記シャフトの両端部のそれぞれに、軸受部材を回転軸方向から嵌め込む軸受組み付けステップと、を有する。

この第４の発明によれば、ナットを必要とすることなく、効率良く、且つ適切にギア付きシャフトを製造する（組み付ける）ことができる。

第１ギアＧ１及び第２ギアＧ２の概略形状を示す斜視図（Ａ）と、第１ギアＧ１と第２ギアＧ２を連結した状態を示す図（Ｂ）と、突起部Ｇ２Ｋと係合部Ｇ１Ｋの形状の他の例を説明する図（Ｃ）である。 第１ギアＧ１、第２ギアＧ２、シャフトＳ、軸受装置ＪＳ１、ＪＳ２を用いてギア付きシャフト１を製造する（組み付ける）手順を説明する図である。 従来のトランスミッションにおいて、第１ギア歯Ｇ１Ｂを有する第１ギアが形成されたシャフトＳＳ、第２ギア歯Ｇ２Ｂを有する第２ギア、軸受装置ＪＳ１、ＪＳ２、ナットＮＴの組み付け状態を説明する図である。

以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。図１（Ａ）は、本発明のギア付きシャフト１における第１ギアＧ１、第２ギアＧ２の概略形状を示す斜視図である。また図１（Ｂ）は第１ギアＧ１と第２ギアＧ２を連結した状態を示しており、図１（Ｃ）は突起部Ｇ２Ｋと係合部Ｇ１Ｋの形状の他の例を示している。ギア付きシャフト１の全体構成については、図２（Ｄ）に、軸方向に沿った断面を示している。
本実施の形態の説明では、ギア付きシャフト１は、第１ギアＧ１、第２ギアＧ２、シャフトＳ、軸受装置ＪＳ１、ＪＳ２（軸受部材に相当）にて構成されている。
なお、図１の例では第１ギア歯Ｇ１Ｂ、第２ギア歯Ｇ２Ｂを、回転軸ＺＳに平行な略図で記載しているが、実際の第１ギア歯Ｇ１Ｂ、第２ギア歯Ｇ２Ｂは、回転軸ＺＳに対して所定角度で傾斜している。

●［第１ギアＧ１の形状と第２ギアＧ２の形状（図１）］
第１ギアＧ１は、所定内径の円筒形状である第１ギア円筒部Ｇ１Ｇと第１ギア連結部Ｇ１Ｅとが回転軸方向に沿って配置されており、当該第１ギア円筒部Ｇ１Ｇの外周に第１外径の第１ギア歯Ｇ１Ｂを有している。
第２ギアＧ２は、所定内径の円筒形状である第２ギア円筒部Ｇ２Ｇと第２ギア連結部Ｇ２Ｅとが回転軸方向に沿って配置されており、当該第２ギア円筒部Ｇ２Ｇの外周に第１外径とは異なる第２外径の第２ギア歯Ｇ２Ｂを有している。
なお本実施の形態の説明では段差のない円柱状のシャフトＳを用いた例を示しているので、第１ギア円筒部Ｇ１Ｇの内径と第２ギア円筒部Ｇ２Ｇの内径は同じである。異なる径にて２段等の段差を有するシャフトを用いた場合は、段差に合わせて第１ギア円筒部の内径と第２ギア円筒部の内径のそれぞれを設定する。

図２（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、第１ギアＧ１と第２ギアＧ２は、第１ギア連結部Ｇ１Ｅと第２ギア連結部Ｇ２Ｅとが対向するようにシャフトＳに嵌め込まれる。
そして図１（Ａ）に示すように、第１ギア連結部Ｇ１Ｅにおける第２ギア連結部Ｇ２Ｅに対向する面である第１ギア連結端面Ｇ１Ｔには、回転軸ＺＳ方向に凹状となる係合部Ｇ１Ｋが形成されている。
また、第２ギア連結部Ｇ２Ｅにおける第１ギア連結部Ｇ１Ｅに対向する面である第２ギア連結端面Ｇ２Ｔには、回転軸ＺＳ方向に凸状となる突起部Ｇ２Ｋが形成されている。
なお、第１ギア連結端面Ｇ１Ｔに凸状の突起部が形成されて、第２ギア連結端面Ｇ２Ｔに凹状の係合部が形成されていても良い。
突起部Ｇ２Ｋと係合部Ｇ１Ｋの形状は、突起部Ｇ２Ｋに対して係合部Ｇ１Ｋを回転軸ＺＳに直交する方向に相対的に近づけた場合には係合できる形状を有している。しかし、係合状態の場合（図１（Ｂ）参照）では第１ギアＧ１に対して第２ギアＧ２を回転軸ＺＳ方向に相対的に離間するように力を加えても係合部Ｇ１Ｋから突起部Ｇ２Ｋが抜けない形状を有している。

例えば図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、突起部Ｇ２Ｋは突出側の底辺が長い台形形状、また係合部Ｇ１Ｋは凹み側の底辺が長い台形形状であっても良いし、図１（Ｃ）に示すように突起部Ｇ２Ｋと係合部Ｇ１Ｋが円形形状であっても良い。なお、台形や円形に限定されず、種々の形状（回転軸に直交する方向から係合できる形状であって係合した場合は回転軸方向に抜けない形状）とすることができる。
また、突起部Ｇ２Ｋと係合部Ｇ１Ｋのそれぞれは、第１ギア連結端面Ｇ１Ｔを回転軸ＺＳ方向から見た場合、あるいは第２ギア連結端面Ｇ２Ｔを回転軸ＺＳ方向から見た場合、回転軸ＺＳを挟むように２個所に、突起部Ｇ２Ｋまたは係合部Ｇ１Ｋが形成されている。
つまり、第２ギア連結端面Ｇ２Ｔを回転軸ＺＳ方向から見た際、例えば回転軸ＺＳの上側に突起部Ｇ２Ｋの１つが形成されている場合、回転軸ＺＳの下側にもう１つの突起部Ｇ２Ｋが形成されている。また例えば第１ギア連結端面Ｇ１Ｔを回転軸ＺＳ方向から見た際、回転軸ＺＳの右側に係合部Ｇ１Ｋの１つが形成されている場合、回転軸ＺＳの左側にもう１つの係合部Ｇ１Ｋが形成されている。
このように、２個所で係合することで組み付けがより強固になると同時に、軸方向を挟むように位置することで、係合部にかかる負荷の偏りを平坦化できるようになる。

●［ギア付きシャフト１の製造方法（組み付け手順）（図２）］
図２（Ａ）〜（Ｄ）は、第１ギアＧ１、第２ギアＧ２、シャフトＳ、軸受装置ＪＳ１、ＪＳ２を組み付けてギア付きシャフト１を製造する手順の例を説明する図である。
なお図２（Ａ）〜（Ｄ）は回転軸ＺＳ方向に沿った断面図を示している。

最初のステップ（連結ステップ）では、図２（Ａ）に示すように、第１ギアＧ１に対して第２ギアＧ２を、回転軸ＺＳに直交する方向から相対的に近づけて、係合部Ｇ１Ｋに対して回転軸ＺＳに直交する方向から突起部Ｇ２Ｋを嵌め込んで、第１ギアＧ１と第２ギアＧ２を同軸上に配置するとともに、第１ギアＧ１と第２ギアＧ２を（回転軸ＺＳ方向に抜けないように）連結する。
次のステップ（シャフト組み付けステップ）では、図２（Ｂ）に示すように、連結した第１ギアＧ１と第２ギアＧ２に、シャフトＳを回転軸ＺＳ方向から嵌め込む（圧入する）。
次のステップ（軸受組み付けステップ）では、図２（Ｃ）に示すように、第１ギアＧ１と第２ギアＧ２に嵌め込んだシャフトＳの両端部のそれぞれに、軸受装置ＪＳ１と軸受装置ＪＳ２のそれぞれを、回転軸ＺＳ方向から嵌め込む（圧入する）。なお、軸受装置ＪＳ１、ＪＳ２は、ギア付きシャフト１を所定のハウジング（この場合、トランスミッションのハウジング）に対して回転可能に支持する。
図２（Ｄ）は、組み付けが終わったギア付きシャフト１の例を示している。図３に示す従来のシャフトＳＳに対して、軸方向の長さＬ１（この場合、第２ギアＧ２の端面からシャフトＳの端面までの長さ）が、ナットのネジ溝及びナットが不要な分、短くなっている。

以上、本実施の形態にて説明したギア付きシャフト及びギア付きシャフトの製造方法は、ナットのネジ溝及びナットが不要であり、シャフトＳの軸方向の長さをより短くすることができる。また、ナットのネジ溝の形成作業とナットの締め付け作業が不要であり、第１ギアＧ１と第２ギアＧ２を連結した後、シャフトＳを嵌め込んで、軸受装置ＪＳ１、ＪＳ２を嵌め込むだけでよいので、組み付け作業が容易であり、且つ作業時間を短縮化することができる。
なお、シャフトＳの外周面において第１ギアＧ１と第２ギアＧ２との嵌め合い部に、回転軸方向に延びる凹凸形状であるスプラインを形成し、第１ギアＧ１と第２ギアＧ２の内周面に、シャフトＳのスプラインと噛み合うスプラインを形成してもよい。この場合、第１ギア連結部Ｇ１Ｅと第２ギア連結部Ｇ２Ｅとを連結した際、第１ギアＧ１の内周面のスプラインと第２ギアＧ２の内周面のスプラインの位相（凹凸形状）が揃うように構成することで、シャフトＳを軸方向から挿入できる。
また、本実施の形態の説明では、第１ギア連結部Ｇ１Ｅと第２ギア連結部Ｇ２Ｅに突起部と係合部を形成して第１ギア連結部Ｇ１Ｅと第２ギア連結部Ｇ２Ｅとを連結する例を説明したが、連結構造はこの構造に限定されるものではなく、種々の構造で連結することができる。例えば、第１ギア連結部Ｇ１Ｅと第２ギア連結部Ｇ２Ｅのそれぞれの円筒面に、おねじ（円筒面の外周面）とめねじ（円筒面の内周面）を形成し、ねじ締めにて連結するように構成してもよい。

本発明のギア付きシャフト及びギア付きシャフトの製造方法は、本実施の形態で説明した外観、構成、構造、形状、製造方法（組み付け方法）等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
本発明のギア付きシャフトは、車両のトランスミッションに限定されず、回転駆動源からの回転動力を出力軸に伝達する種々のギア付きシャフトに適用することができる。
また本実施の形態の説明では、軸受装置ＪＳ１、ＪＳ２の例として、円錐ころと外輪と内輪とを備えた円錐ころ軸受を記載したが、円錐ころを有する軸受装置に限定されず、円環状の内輪を有する軸受装置であれば良い。

１ ギア付きシャフト
Ｇ１ 第１ギア
Ｇ１Ｂ 第１ギア歯
Ｇ１Ｅ 第１ギア連結部
Ｇ１Ｇ 第１ギア円筒部
Ｇ１Ｋ 係合部
Ｇ１Ｔ 第１ギア端面
Ｇ２ 第２ギア
Ｇ２Ｂ 第２ギア歯
Ｇ２Ｅ 第２ギア連結部
Ｇ２Ｇ 第２ギア円筒部
Ｇ２Ｋ 突起部
Ｇ２Ｔ 第２ギア端面
ＪＳ１、ＪＳ２ 軸受装置
Ｓ シャフト
ＺＳ 回転軸

Claims (4)

1. 所定内径の円筒形状である第１ギア円筒部と第１ギア連結部とが回転軸方向に沿って配置されて当該第１ギア円筒部の外周に第１外径のギア歯を有する第１ギアと、
   前記所定内径の円筒形状である第２ギア円筒部と第２ギア連結部とが回転軸方向に沿って配置されて当該第２ギア円筒部の外周に第２外径のギア歯を有する第２ギアと、
   前記第１ギア円筒部及び前記第１ギア連結部と、前記第２ギア円筒部及び前記第２ギア連結部と、に嵌め込まれるシャフトと、
   前記第１ギア円筒部及び前記第１ギア連結部と、前記第２ギア円筒部及び前記第２ギア連結部と、に嵌め込まれた前記シャフトの両端部に嵌め込まれるとともに前記第１ギアと前記第２ギアを挟むように嵌め込まれて前記シャフトを回転可能に支持する軸受部材と、を備え、
   前記第１ギアと前記第２ギアは、前記第１ギア連結部と前記第２ギア連結部とが連結された状態で前記シャフトに嵌め込まれている、
   ギア付きシャフト。
2. 請求項１に記載のギア付きシャフトであって、
   前記第１ギア連結部における前記第２ギア連結部に対向する面である第１ギア連結端面と、前記第２ギア連結部における前記第１ギア連結部に対向する面である第２ギア連結端面と、のいずれか一方には回転軸方向に凸状の突起部が形成され、他方には前記突起部と係合する回転軸方向に凹状の係合部が形成されており、
   前記突起部と前記係合部の形状は、前記突起部に対して前記係合部を回転軸に直交する方向に相対的に近づけた場合には係合できる形状を有しており、係合状態では前記第１ギアに対して前記第２ギアを回転軸方向に相対的に離間するように力を加えても前記係合部から前記突起部が抜けない形状を有している、
   ギア付きシャフト。
3. 請求項２に記載のギア付きシャフトであって、
   前記突起部及び前記係合部のそれぞれは、前記第１ギア連結端面を回転軸方向から見た場合、あるいは前記第２ギア連結端面を回転軸方向から見た場合、前記回転軸を挟むように２個所に、前記突起部または前記係合部が形成されている、
   ギア付きシャフト。
4. 所定内径の円筒形状である第１ギア円筒部と第１ギア連結部とが回転軸方向に沿って配置されて当該第１ギア円筒部の外周に第１外径のギア歯を有する第１ギアと、
   前記所定内径の円筒形状である第２ギア円筒部と第２ギア連結部とが回転軸方向に沿って配置されて当該第２ギア円筒部の外周に第２外径のギア歯を有する第２ギアと、
   シャフトと、
   前記シャフトを回転可能に支持する軸受部材と、を用い、
   前記第１ギア連結部における前記第２ギア連結部に対向する面である第１ギア連結端面と、前記第２ギア連結部における前記第１ギア連結部に対向する面である第２ギア連結端面と、のいずれか一方には回転軸方向に凸状の突起部が形成され、他方には前記突起部と係合する回転軸方向に凹状の係合部が形成され、前記突起部と前記係合部の形状は、前記突起部に対して前記係合部を回転軸に直交する方向に相対的に近づけた場合には係合できる形状を有しており、係合状態では前記第１ギアに対して前記第２ギアを回転軸方向に相対的に離間するように力を加えても前記係合部から前記突起部が抜けない形状を有しており、
   前記第１ギアに対して前記第２ギアを回転軸に直交する方向から相対的に近づけて前記突起部に対して回転軸に直交する方向から前記係合部を嵌め込んで前記第１ギアと前記第２ギアを同軸上に配置して前記第１ギアと前記第２ギアとを連結する連結ステップと、
   前記第１ギアと前記第２ギアに前記シャフトを回転軸方向から嵌め込むシャフト組み付けステップと、
   前記シャフトの両端部のそれぞれに、軸受部材を回転軸方向から嵌め込む軸受組み付けステップと、を有する、
   ギア付きシャフトの製造方法。
   
   

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