JP2013194904A - シャフトと筒体の圧入構造 - Google Patents

Abstract

【課題】圧入作業だけで、筒体とシャフトとの伝達トルク及び固定強度を向上する。
【解決手段】シャフトと筒体の圧入構造は、軸方向に互いに接触して連なる第１筒体２１及び第２筒体２２をシャフト１６に圧入して回転固定してなる。その特徴ある構造は、第１筒体２１及び第２筒体２２の当接面２１ｄ，２２ｄに互い歯合する凹凸２１ｃ，２２ｃを設けたところにある。凹凸が第１筒体２１及び第２筒体２２の当接面２１ｄ，２２ｄに形成された互い歯合するセレーション２１ｃ，２２ｃであることが好ましく、シャフトが変速機１０のカウンタシャフト１６であって、第１筒体２１及び第２筒体２２のいずれか一方が変速機１０のカウンタドライブギヤ２１であることが更に好ましい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、自動車用変速機等に設けられるシャフトとこれに圧入される筒体との固定強度及び伝達トルクを向上し得るシャフトと筒体の圧入構造に関するものである。

従来、自動車用変速機は、図示しないクラッチの出力軸と結合したインプットシャフトから入力される回転をインプットシャフト上のハイスピードギヤと噛合するカウンタドライブギヤを介してカウンタシャフトに伝達し、このカウンタシャフト上とアウトプットシャフト上とに設けた各速段ギヤの噛合を変えてエンジンのトルクを駆動輪に伝えるものとして知られている。そして、このカウンタシャフトの製造コストを低廉に維持するために、カウンタシャフトと筒体を成すカウンタドライブギヤを別体に形成し、その筒体を成すカウンタドライブギヤをカウンタシャフトに圧入する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、カウンタシャフトはエンジンからの強大なトルクを伝達するものであるので、カウンタドライブギヤがカウンタシャフトに対してスリップするようなことを防止して、その強大なトルクを確実に伝達するためには、カウンタドライブギヤとカウンタシャフトの勘合長を長くする必要がある。すると、カウンタドライブギヤをカウンタシャフトに圧入する為に、大容量のプレス機が必要となる。このため、コストが期待したほど低廉にならない不具合があった。

この点を解消して、カウンタシャフトとこれに圧入されるカウンタドライブギヤとの伝達トルク及び固定強度を向上するために、カウンタシャフト又はカウンタドライブギヤのいずれかの圧入面にショットピーニングを施した後、それらを圧入することが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。すると、ショットピーニングされる一方の圧入面には、ショット球によって微小突起が凹凸状に成形され、その凸部である微小突起が圧入時に他方の圧入面と接触するため、実接触面圧が増大するとしている。また、この微小突起は、ショット球の衝突によって加工硬化されていわば鍛造成形されるため硬度が高く、圧入後に他方の圧入面に食い込むので、カウンタシャフトとカウンタドライブギヤとの伝達トルク及び固定強度が向上するとしている。

実開平５−３７１７号公報 特開２００２−２２７８６６号公報

しかし、カウンタシャフト又はカウンタドライブギヤのいずれかの圧入面にショットピーニングを施すことは、圧入作業以外に新たな作業を必要とし、製造コストを押し上げる不具合がある。また、同様に、カウンタシャフトとカウンタドライブギヤとの伝達トルク及び固定強度を向上するためには、カウンタシャフトとカウンタドライブギヤとの間にキーを介装させるいわゆるキー嵌合することも考えられる。しかし、このキー嵌合にあっては、嵌合する部品の数だけキーが必要になり、また、そのキーを組むための溝をそれぞれの部品に形成する必要があるため、コストが比較的高くなる不具合がある。

本発明の目的は、圧入作業だけで、筒体とシャフトとの伝達トルク及び固定強度を向上し得るシャフトと筒体の圧入構造を提供することにある。

本発明は、軸方向に互いに接触して連なる第１筒体及び第２筒体をシャフトに圧入して回転固定してなるシャフトと筒体の圧入構造の改良である。

その特徴ある構成は、第１筒体及び第２筒体の当接面に互い歯合する凹凸を設けた所にある。

その凹凸は、第１筒体及び第２筒体の当接面に形成された互い歯合するセレーションであることが好ましく、シャフトが変速機のカウンタシャフトであって、第１筒体及び第２筒体のいずれか一方がそのカウンタシャフトに設けられるカウンタドライブギヤであることが更に好ましい。

本発明のシャフトと筒体の圧入構造では、第１筒体及び第２筒体をシャフトにそれぞれ圧入して回転固定することになるけれども、その第１筒体及び第２筒体をシャフトにそれぞれ別々に圧入することにより、それらの双方を同時に圧入する場合に比較して、大容量のプレス機を必要としない。

一方、第１筒体及び第２筒体の双方がシャフトにそれぞれ圧入された後には、シャフトに圧入された状態で第１筒体及び第２筒体は互いに接触して軸方向に連なることになる。そして、本発明では、その軸方向に連なる第１筒体及び第２筒体の当接面に互い歯合する凹凸を設けたので、シャフトに圧入された第１筒体及び第２筒体は互い一体となり、相互に独立したシャフトを中心とする回転は制限される。すると、カウンタシャフトに圧入された第１筒体及び第２筒体の実質的な勘合長は、軸方向に連なる第１筒体及び第２筒体双方の軸方向の長さの和となる。

このため、大容量のプレス機を必要とすることなく第１筒体及び第２筒体をシャフトに圧入し得るけれども、圧入された第１筒体及び第２筒体の実質的な勘合長は、軸方向に連なる第１筒体及び第２筒体双方の軸方向の和となるので、第１筒体及び第２筒体とシャフトとの伝達トルク及び固定強度を十分に向上することができる。

即ち、第１筒体及び第２筒体相互の回転が制限されることの無い従来に比較して、本発明では、第１筒体及び第２筒体に、お互いに圧入による緊縛力が生じる。この緊縛力により実質的な勘合長は増加することになり、圧入作業だけで、第１筒体及び第２筒体とシャフトとの伝達トルク及び固定強度を十分に向上することができるものとなる。すると、シャフトが自動車用変速機等のカウンタシャフトであって、筒体がそこに圧入されるカウンタドライブギヤであっても、カウンタドライブギヤがカウンタシャフトに対してスリップするようなことは防止され、エンジンからの強大なトルクを確実に伝達することができるものとなる。

本発明実施形態の第１及び第２筒体がシャフトに圧入された断面図である。 その第１筒体の縦断面図である。 その第１筒体の図２のＡ方向から観た当接面を示す図である。 その第２筒体の縦断面図である。 その第２筒体の図４のＢ方向から観た当接面を示す図である。 そのシャフトが用いられた自動車用変速機の縦断面図である。

次に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

本発明のシャフトと筒体の圧入構造は、この実施の形態において、自動車用変速機のカウンタシャフトに用いられる場合を示す。図６に示すように、この自動車用変速機１０は、そのギヤケース１１の内部の上側にメインシャフト１２が自動車の前後方向に延びて配置される。メインシャフト１２は、図示しないクラッチに連結されるインプットシャフト１３と、その後方に同軸に設けられるアウトプットシャフト１４を備える。そして、本発明の圧入構造を有するカウンタシャフト１６は、そのメインシャフト１２の下方のギヤケース１１の内部に、そのメインシャフト１２に平行に配置される。カウンタシャフト１６はその前部及び後部が円錐コロから成る転動体を用いたテーパーローラーベアリング１７，１８によりそれぞれ支持され、カウンタシャフト１６の後端は円筒コロから成る転動体を用いたローラーベアリング１９により支持される。

インプットシャフト１３にはハイスピードギヤ１３ａが設けられ、そのハイスピードギヤ１３ａと噛合するカウンタドライブギヤ２１がカウンタシャフト１６に設けられる。また、カウンタドライブギヤ２１より後方のカウンタシャフト１６には各速段ギヤ２２〜２７が設けられ、これらに歯合する各段ギヤ１５ｇ〜１５ｍがアウトプットシャフト１４に設けられる。これにより、この変速機１０は、インプットシャフト１３から入力される回転をインプットシャフト１３上のハイスピードギヤ１３ａと噛合するカウンタドライブギヤ２１を介してカウンタシャフト１６に伝達し、このカウンタシャフト１６上とアウトプットシャフト１４上とに設けた各速段ギヤ１５ｇ〜１５ｍ，２２〜２７の噛合を変えてエンジンのトルクを図示しない駆動輪に伝えるように構成される。

図１に示すように、カウンタシャフト１６には、その前端におけるカウンタドライブギヤ２１と、そのカウンタドライブギヤ２１に連なる前端の速段ギヤ２２が圧入される。また、その前端における速段ギヤ２２の後方に連続する各速段ギヤ２３〜２５はそのカウンタシャフト１６に一体的に形成される。そして、カウンタシャフト１６の後部には、残る各速段ギヤ２６，２７（図６）が嵌合されるスプライン１６ａが形成される。

この実施の形態のシャフトと筒体の圧入構造は、軸方向に連なるカウンタドライブギヤ２１（第１筒体）及びそのカウンタドライブギヤ２１に連なる速段ギヤ２２（第２筒体）を、カウンタシャフト１６に圧入して回転固定してなる構造を示す。即ち、第１筒体となるカウンタドライブギヤ２１、及び第２筒体となる速段ギヤ２２は、カウンタシャフト１６と別に形成され、その軸方向に連なるカウンタドライブギヤ２１と速段ギヤ２２を、後にカウンタシャフト１６に圧入する構造を成す。そして、その特徴ある構成は、その第１筒体となるカウンタドライブギヤ２１、及び第２筒体となる速段ギヤ２２の当接面に互い歯合する凹凸を設けたところにある。

具体的に説明すると、カウンタシャフト１６の前部には、そのカウンタドライブギヤ２１及び速段ギヤ２２が圧入される圧入部１６ｂが形成され、この圧入部１６ｂはその全長に渡って断面が同径の円形を成すように構成される。そして、その圧入部１６ｂの全長は、その第１筒体となるカウンタドライブギヤ２１、及び第２筒体となる速段ギヤ２２が連なった状態で、その全長と等しく又はそれより僅かに長く形成される。そして、その圧入部１６ｂの前端には、そのカウンタドライブギヤ２１及び速段ギヤ２２が正常に圧入された状態で、カウンタドライブギヤ２１の前端縁に接するようなリング３１を嵌着させる周溝１６ｃが形成される。

また、図２及び図３に示すように、第１筒体となるカウンタドライブギヤ２１は、カウンタシャフト１６における圧入部１６ｂの外径と同じ内径ｄ１又はその圧入時に変形可能なように圧入部１６ｂの外径より僅かに小さな内径ｄ１を有する第１圧入筒部２１ａを有し、その第１圧入筒部２１ａの周囲にハイスピードギヤ１３ａ（図６）に歯合する第１歯車部２１ｂが形成される。第１圧入筒部２１ａの後端における当接面２１ｄには第２筒体となる速段ギヤ２２の当接面２２ｄに歯合する凹凸２１ｃが形成されるけれども、この実施の形態における凹凸２１ｃは、その当接面２１ｄから凹むように形成された雌型の第１セレーション２１ｃである。図３に示すように、第１セレーション２１ｃは、その当接面２１ｄの周方向の４箇所に形成される場合を示し、この第１セレーション２１ｃは、その断面形状がのこぎり歯形状を成す凹条及び凸条が隣接しつつ複数形成されたものを示す。

一方、図４及び図５に示すように、第２筒体となる前端の速段ギヤ２２は、カウンタシャフト１６における圧入部１６ｂの外径と同じ内径ｄ２又はその圧入時に変形可能なように圧入部１６ｂの外径より僅かに小さな内径ｄ２を有する第２圧入筒部２２ａを有し、その第２圧入筒部２２ａの周囲に段ギヤ１５ｇ（図６）に歯合する第２歯車部２２ｂが形成される。第２圧入筒部２２ａの前端における当接面２２ｄには第１筒体となるカウンタドライブギヤ２１の当接面２１ｄに歯合する凹凸２２ｃが形成されるけれども、この実施の形態における凹凸２２ｃは、その当接面２２ｄから突出するように形成された雄型の第２セレーション２２ｃである。図５に示すように、第２セレーション２２ｃは、図３に示す第１セレーション２１ｃに互いに歯合可能なように、その当接面２２ｄの周方向の４箇所に形成される。そして、この図５に示す第２セレーション２２ｃは、図３に示す第１セレーション２１ｃに互いに歯合可能なように、その第１セレーション２１ｃと同様の断面形状がのこぎり歯形状を成す凹条及び凸条が隣接しつつ複数形成されたものを示す。

そして、第１筒体となるカウンタドライブギヤ２１及び第２筒体となる前端の速段ギヤ２２をカウンタシャフト１６の圧入部１６ｂにその前端からそれぞれ圧入して回転固定する。ただし、この圧入は、カウンタドライブギヤ２１及び前端の速段ギヤ２２をカウンタシャフト１６にそれぞれ別々に圧入する。即ち、先ず、前端の速段ギヤ２２をカウンタシャフト１６の圧入部１６ｂに前端から圧入した後、更にカウンタドライブギヤ２１をそのカウンタシャフトの圧入部１６ｂに前端から圧入する。

このように、カウンタドライブギヤ２１及び前端の速段ギヤ２２をカウンタシャフト１６にそれぞれ別々に圧入する。すると、１回の圧入作業において、その圧入される筒体２１，２２の軸方向の長さ、即ち嵌合長が長く成ることを防止することができ、これにより、その圧入の際に用いられるプレス機が大容量となるようなことを防止することができる。この結果、大容量のプレス機は不要となり、プレス機が大型化することに起因するコストの上昇を防止することができる。そして、そのカウンタドライブギヤ２１及び速段ギヤ２２が圧入された状態で、カウンタドライブギヤ２１の前端縁に接するようなリング３１を周溝１６ｃに嵌着させることにより、その圧入が正常に行われたことを確認する。

一方、第１筒体となるカウンタドライブギヤ２１及び第２筒体となる前端の速段ギヤ２２の双方がカウンタシャフト１６にそれぞれ圧入された後には、カウンタシャフト１６に圧入された状態でそのカウンタドライブギヤ２１及び前端の速段ギヤ２２の双方は互いに接触して軸方向に連なることになる。そして、本発明では、その軸方向に連なるカウンタドライブギヤ２１及び前端の速段ギヤ２２の当接面に互い歯合する凹凸２１ｃ，２２ｃを設けたので、カウンタシャフト１６に圧入されたカウンタドライブギヤ２１及び前端の速段ギヤ２２は互い一体となり、そのシャフト１６を中心とした相互の独立した回転は制限される。すると、カウンタシャフト１６に対するカウンタドライブギヤ２１及び前端の速段ギヤ２２の実質的な勘合長は、軸方向に連なるカウンタドライブギヤ２１及び前端の速段ギヤ２２の双方の軸方向の長さの和となる。

このため、大容量のプレス機を必要とすることなく第１筒体となるカウンタドライブギヤ２１及び第２筒体となる前端の速段ギヤ２２をカウンタシャフト１６に圧入し得るけれども、圧入されたカウンタドライブギヤ２１及び前端の速段ギヤ２２の実質的な勘合長は増大し、カウンタドライブギヤ２１及び速段ギヤ２２とカウンタシャフト１６との伝達トルク及び固定強度を十分に向上することができる。

即ち、第１筒体となるカウンタドライブギヤ２１及び第２筒体となる前端の速段ギヤ２２相互の回転が制限されていない従来に比較して、本発明では、お互いの当接面２１ｄ，２２ｄに形成された凹凸２１ｃ，２２ｃが、カウンタシャフト１６への圧入により、互いに緊縛力を生じさせる。この緊縛力により実質的な勘合長は、軸方向に連なるカウンタドライブギヤ２１及び速段ギヤ２２双方の軸方向の和となるので、その実質的な嵌合長の増大によりカウンタシャフト１６への伝達トルク及び固定強度を向上させることができる。

そして、この実質的な嵌合長の増大は、圧入作業において生じることになり、この圧入作業のみで、カウンタドライブギヤ２１及び速段ギヤ２２とカウンタシャフト１６との伝達トルク及び固定強度を十分に向上することができるものとなる。よって、カウンタドライブギヤ２１がカウンタシャフト１６に対してスリップするようなことは防止され、このようなカウンタシャフト１６を用いた自動車用変速機１０にあっては、エンジンからの強大なトルクを確実に伝達することができるものとなるのである。

また、カウンタドライブギヤ２１に及び速段ギヤ２２のそれぞれの当接面に形成される凹凸をセレーション２１ｃ，２２ｃから成るようにしたので、カウンタドライブギヤ２１及び速段ギヤ２２が周方向にずれた状態で、それらのセレーション２１ｃ，２２ｃは互いに歯合することはなく、それらの当接面２１ｄ，２２ｄが接触することは禁止される。この当接面２１ｄ，２２ｄが接触することが禁止されると、そのカウンタドライブギヤ２１及び速段ギヤ２２の圧入は正常に行われないので、リング３１を周溝１６ｃに嵌着させることが不可能になり、圧入作業者は、その圧入が正常に行われていないことを認識することができる。このため、凹凸をセレーション２１ｃ，２２ｃとすることにより、第１筒体となるカウンタドライブギヤ２１及び第２筒体となる速段ギヤ２２を周方向にずらすことなく、双方を確実に周方向の所望の位置で接触させて、それらの圧入を正常に行わせることができるものとなる。

また、本発明では、第１筒体２１及び第２筒体２２をシャフト１６と別に形成し、その後に圧入する構造を成すので、例えば、同一のシャフト１６に異なる筒体を圧入することも可能になり、そのようにすれば、部品点数を増加させることなく、異なる種類のものを比較的容易に作成することもできる。

なお、上述した実施の形態では、自動車用変速機のカウンタシャフト１６に本発明のシャフトと筒体の圧入構造が用いられる場合を説明したけれども、本発明は、シャフトに筒体を圧入して回転固定するものであれば、自動車用変速機のカウンタシャフト１６に限らず適用できるものである。

また、上述した実施の形態では、凹凸が第１筒体２１及び第２筒体２２の当接面に形成された互い歯合するセレーション２１ｃ，２２ｃから成る場合を説明したが、この凹凸は互いに歯合しうる限りセレーションに限られない。例えば、第１筒体及び第２筒体の周方向のズレが許容される場合には、その凹凸は中心から放射状に延びる凹条又は凸条を周方向に交互に形成したようなものであっても良い。

１０ 自動車用変速機
１６ カウンタシャフト(シャフト)
２１ カウンタドライブギヤ（第１筒体）
２１ｃ セレーション（凹凸）
２１ｄ 当接面
２２ 速段ギヤ（第２筒体）
２２ｃ セレーション（凹凸）
２２ｄ 当接面

Claims (3)

1. 軸方向に互いに接触して連なる第１筒体(21)及び第２筒体(22)をシャフト(16)に圧入して回転固定してなるシャフトと筒体の圧入構造において、
   前記第１筒体(21)及び前記第２筒体(22)の当接面(21d,22d)に互い歯合する凹凸(21c,22c)を設けたことを特徴とするシャフトと筒体の圧入構造。
2. 凹凸が第１筒体(21)及び第２筒体(22)の当接面(21d,22d)に形成された互い歯合するセレーション(21c,22c)である請求項１記載のシャフトと筒体の圧入構造。
3. シャフトが変速機(10)のカウンタシャフト(16)であって、第１筒体(21)及び第２筒体(22)のいずれか一方が前記カウンタシャフト(16)に設けられるカウンタドライブギヤ(21)である請求項１又は２記載のシャフトと筒体の圧入構造。

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