JP2014010475A - Detent device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ケーシングに形成された支持孔と、前記ケーシングと異なる材質で構成されて前記支持孔に圧入される筒状のホルダと、前記ホルダに移動可能に収納されたボールと、前記ホルダに収納されて前記ボールを付勢するスプリングとを備え、軸方向に摺動可能なシャフトに形成した複数のノッチに前記ボールを弾発的に当接させることで、前記シャフトを複数の停止位置の何れかに位置決めするディテント装置に関する。 The present invention provides a support hole formed in a casing, a cylindrical holder made of a material different from that of the casing and press-fitted into the support hole, a ball movably accommodated in the holder, and the holder A spring that is housed and biases the ball, and the ball is resiliently brought into contact with a plurality of notches formed in a shaft that is slidable in the axial direction, whereby the shaft is moved to a plurality of stop positions. The present invention relates to a detent device for positioning to any one.
筒状のホルダ(スリーブ)と、ホルダの内部に移動自在に収納したボールと、ホルダの内部に配置されてボールを付勢するスプリングとを有するディテント装置において、ケーシングに形成した断面が真円形状の支持孔に、断面が真円形状のホルダを圧入して固定するものが、下記特許文献1により公知である。 In a detent device having a cylindrical holder (sleeve), a ball movably accommodated inside the holder, and a spring disposed inside the holder and biasing the ball, the cross section formed in the casing has a perfect circle shape Patent Document 1 below discloses that a holder having a perfectly circular cross section is press-fitted into the support hole.
ところで、ケーシングの支持孔にホルダを圧入して固定する場合、支持孔の内径とホルダの外径との寸法差である締め代を適切に設定する必要があり、締め代が過大であるとホルダの圧入時にケーシングの支持孔が割れる可能性があり、逆に締め代が過小であると圧入後にケーシングの支持孔からホルダが脱落する可能性がある。 By the way, when the holder is press-fitted and fixed to the support hole of the casing, it is necessary to appropriately set a tightening allowance that is a dimensional difference between the inner diameter of the support hole and the outer diameter of the holder, and if the tightening allowance is excessive, the holder There is a possibility that the support hole of the casing is cracked during press-fitting, and conversely, if the tightening margin is too small, the holder may fall out of the support hole of the casing after press-fitting.
しかしながら、ケーシングおよびホルダを熱膨張率が異なる材質で構成した場合、締め代を適切に設定しも、温度変化によりケーシングおよびホルダが異なる熱膨張率で膨張あるいは収縮するため、締め代が変化してケーシングの支持孔の割れやホルダの脱落が発生する可能性がある。 However, if the casing and holder are made of materials with different coefficients of thermal expansion, the allowance will change because the casing and holder expand or contract at different coefficients of thermal expansion due to temperature changes, even if the allowance is set appropriately. There is a possibility that the support hole of the casing breaks or the holder falls off.
特に、ケーシングおよびホルダを異種材料で構成した場合、材料強度が低い側の部品によって締め代の上限値が規制されてしまうため、締め代の設定自由度が低くなる問題がある。 In particular, when the casing and the holder are made of different materials, the upper limit value of the tightening allowance is restricted by a component having a lower material strength, which causes a problem that the degree of freedom in setting the tightening allowance is lowered.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ディテント装置のホルダおよびケーシングの支持孔間の締め代の設定自由度を増加させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to increase the degree of freedom of setting the allowance between the holder of the detent device and the support hole of the casing.
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、ケーシングに形成された支持孔と、前記ケーシングと異なる材質で構成されて前記支持孔に圧入される筒状のホルダと、前記ホルダに移動可能に収納されたボールと、前記ホルダに収納されて前記ボールを付勢するスプリングとを備え、軸方向に摺動可能なシャフトに形成した複数のノッチに前記ボールを弾発的に当接させることで、前記シャフトを複数の停止位置の何れかに位置決めするディテント装置であって、前記支持孔の内周面の断面形状および前記ホルダの外周面の断面形状を、それらの中心を一致させた状態で重ね合わせたときに、前記内周面の断面形状は前記外周面の断面形状の内側および外側に跨がることを特徴とするディテント装置が提案される。 In order to achieve the above object, according to the invention described in claim 1, a support hole formed in the casing, and a cylindrical holder made of a material different from that of the casing and press-fitted into the support hole, A ball movably accommodated in the holder, and a spring accommodated in the holder and biasing the ball, and the ball is repelled in a plurality of notches formed in a shaft slidable in an axial direction. A detent device for positioning the shaft at any of a plurality of stop positions by bringing the shaft into contact with each other, wherein the cross-sectional shape of the inner peripheral surface of the support hole and the cross-sectional shape of the outer peripheral surface of the holder are A detent device is proposed in which the cross-sectional shape of the inner peripheral surface straddles the inner side and the outer side of the cross-sectional shape of the outer peripheral surface when they are overlapped with their centers aligned.
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記支持孔の内周面の断面形状の周長は前記ホルダの外周面の断面形状の周長以上であることを特徴とするディテント装置が提案される。
According to the invention described in
また請求項3に記載された発明によれば、請求項1または請求項2の構成に加えて、前記ケーシングはアルミニウム系材質であって前記内周面の断面形状は真円であり、前記ホルダは鉄系材質であって前記外周面の断面形状は非円形形状であることを特徴とするディテント装置が提案される。 According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first or second aspect, the casing is made of an aluminum-based material, and the cross-sectional shape of the inner peripheral surface is a perfect circle. There is proposed a detent device characterized in that is a ferrous material and the outer peripheral surface has a non-circular cross-sectional shape.
尚、実施の形態のフォークシャフト11は本発明のシャフトに対応する。また本発明の「断面形状の中心」は、幾何学的な中心を持たない形状においては、幾何学的な重心(図心)がこれに相当する。
The
請求項1の構成によれば、ディテント装置は、ケーシングに形成された支持孔と、ケーシングと異なる材質で構成されて支持孔に圧入される筒状のホルダと、ホルダに移動可能に収納されたボールと、ホルダに収納されてボールを付勢するスプリングとを備え、軸方向に摺動可能なシャフトに形成した複数のノッチにボールを弾発的に当接させることで、シャフトを複数の停止位置の何れかに位置決めすることができる。支持孔の内周面の断面形状およびホルダの外周面の断面形状を、それらの中心を一致させた状態で重ね合わせたときに、内周面の断面形状は外周面の断面形状の内側および外側に跨がるので、圧入時にホルダの外周面の断面形状が支持孔の内周面の断面形状に倣うように変形することで圧入面に適切な面圧や応力が発生し、ケーシングの割れを回避しながらホルダの脱落を防止することができる。これにより、ケーシングおよびホルダが異なる材質で構成されていて熱膨張率に差がある場合であっても、両者の締め代の設定自由度を増加させることができる。 According to the configuration of claim 1, the detent device is accommodated in the support hole formed in the casing, a cylindrical holder made of a material different from the casing and press-fitted into the support hole, and movably accommodated in the holder. A ball and a spring that is housed in a holder and urges the ball, and the ball is resiliently brought into contact with a plurality of notches formed in the shaft that is slidable in the axial direction, so that the shaft is stopped a plurality of times. It can be positioned at any of the positions. When the cross-sectional shape of the inner peripheral surface of the support hole and the cross-sectional shape of the outer peripheral surface of the holder are overlapped with their centers aligned, the cross-sectional shape of the inner peripheral surface is inside and outside the cross-sectional shape of the outer peripheral surface. Therefore, when press fitting, the cross-sectional shape of the outer peripheral surface of the holder is deformed so as to follow the cross-sectional shape of the inner peripheral surface of the support hole. While avoiding, it is possible to prevent the holder from falling off. Thereby, even if it is a case where a casing and a holder are comprised with a different material and there is a difference in a thermal expansion coefficient, both setting allowances of the allowance can be increased.
また請求項2の構成によれば、支持孔の内周面の断面形状の周長はホルダの外周面の断面形状の周長以上であるので、ホルダをケーシングの支持孔に圧入したときに、支持孔の内周面およびホルダの外周面が全周に亙って密着して圧入面の面圧や応力が急激に増加するのを防止することで、支持孔およびホルダの締め代の設定自由度を確保することができる。
Further, according to the configuration of
また請求項3の構成によれば、ケーシングはアルミニウム系材質であって内周面の断面形状は真円であるので、大型の部材であるケーシングを比重の小さいアルミニウム系材質で構成して軽量化を図ることができ、しかも真円の支持孔のドリル加工を容易に行うことができる。またホルダは鉄系材質であって外周面の断面形状は非円形形状であるので、小型の部材であるホルダを比重の大きい鉄系材質で構成して重量の増加を最小限に抑えることができ、しかもプレス加工が可能なホルダは断面形状が非円形形状であっても加工工数が特段に増加することがない。 According to the third aspect of the present invention, since the casing is made of an aluminum-based material and the cross-sectional shape of the inner peripheral surface is a perfect circle, the casing, which is a large member, is made of an aluminum-based material having a small specific gravity to reduce the weight. In addition, drilling of a perfect circular support hole can be easily performed. In addition, since the holder is made of an iron-based material and the cross-sectional shape of the outer peripheral surface is non-circular, the holder, which is a small member, can be made of an iron-based material with a large specific gravity to minimize the increase in weight. In addition, even if the holder that can be pressed has a non-circular cross-sectional shape, the number of processing steps does not increase particularly.
以下、図1〜図3に基づいて本発明の第1、第2の実施の形態を説明する。 The first and second embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
図1に示すように、自動車用変速機のシフトフォークを支持するフォークシャフト11は、アルミニウム系材質で構成した変速機のケーシング12に形成したガイド孔12aに圧入したブッシュ13に摺動可能に支持され、運転者により操作されるシフトレバーあるいはアクチュエータに接続されて軸方向に移動する。フォークシャフト11の外周面には例えば3個のV字状のノッチ11a,11b,11cが軸方向に所定間隔で離間して形成される。
As shown in FIG. 1, a
フォークシャフト11を軸方向の三つの位置に位置決めするディテント装置14は、ホルダ15、ボール16およびスプリング17の三つの部材で構成される。ホルダ15は鉄系材質の板材を絞り加工したもので、筒状の本体部15aと、本体部15aの一端を閉塞する底部15bと、本体部15aの他端を径方向外側に折り曲げたフランジ部15cと、底部15bの中心に開口するエア抜き孔15dとを備える。ボール16はホルダ15の本体部15aに僅かな隙間を存して移動可能に収納され、底部15bとの間に配置したコイル状のスプリング17によって一端側から他端側に向けて付勢される。エア抜き孔15dは、本体部15a内でボール16が移動するときに、本体部15a内に空気が閉じ込められてボール16の動きが阻害されるのを防止する。
The
ケーシング12のガイド孔12aに隣接する位置に設けられた壁部12bを貫通するように支持孔12cが形成されており、この支持孔12cにホルダ15の本体部15aが圧入により固定される。ホルダ15の本体部15aを支持孔12cに圧入した状態で、ホルダ15のフランジ部15cが壁部12bに当接し、スプリング17の弾発力で本体部15aの他端側から突出するように付勢されたボール16は、フォークシャフト11の3個のノッチ11a〜11cの何れかに係合する
図2(A)は、ケーシング12の支持孔12cにホルダ15の本体部15aが圧入された状態を示しており、図2(B)は、ケーシング12の支持孔12cにホルダ15の本体部15aを圧入する前の状態を示している。
A
図2(A)に示すように、ケーシング12の支持孔12cの内周面の断面形状は半径がRの真円である。一方、図2(B)に示すように、圧入前のホルダ15の本体部15aの外周面の断面形状は、長半径がR1で短半径がR2の楕円である。真円の半径Rと、楕円の長半径R1と、楕円の短半径R2との関係は、
R2<R<R1
であり、真円の半径Rは楕円の長半径R1および短半径R2の間にある。これを言い換えると、支持孔12cの内周面の断面形状およびホルダ15の外周面の断面形状を、それらの中心を一致させた状態で重ね合わせたときに、支持孔12cの内周面の断面形状がホルダ15の外周面の断面形状の内側および外側に跨がることを意味している。
As shown in FIG. 2A, the cross-sectional shape of the inner peripheral surface of the
R2 <R <R1
And the radius R of the perfect circle is between the major radius R1 and minor radius R2 of the ellipse. In other words, when the cross-sectional shape of the inner peripheral surface of the
また真円の周長Lと、楕円の周長L1との関係は、第1の実施の形態では、 L1≦L
であり、真円の周長Lは楕円の周長L1以上に設定されている。
Further, the relationship between the circumference L of the perfect circle and the circumference L1 of the ellipse is L1 ≦ L in the first embodiment.
The circumference L of the perfect circle is set to be equal to or greater than the circumference L1 of the ellipse.
また真円の周長Lと、楕円の周長L1との関係は、第2の実施の形態では、 L<L1
であり、真円の周長Lは楕円の周長L1よりも小さく設定されている。
The relationship between the circumference L of the perfect circle and the circumference L1 of the ellipse is as follows: L <L1 in the second embodiment
The circumference L of the perfect circle is set smaller than the circumference L1 of the ellipse.
尚、ホルダ15の本体部15aの楕円の長半径R1および短半径R2の差は0.1mm以下の僅かなものであり、図2(B)では誇張して描かれている。
Note that the difference between the ellipse major radius R1 and minor radius R2 of the
次に、上記構成を備えた本発明の第1、第2の実施の形態の作用を説明する。 Next, the operation of the first and second embodiments of the present invention having the above configuration will be described.
図1において、ディテント装置14のボール16はスプリング17によってホルダ15の開口部から突出する方向に付勢されており、そのボール16がフォークシャフト11の一つのノッチ、例えばノッチ11bに弾発的に係合することで、フォークシャフト11を軸方向に位置決めしている。この状態からフォークシャフト11が軸方向に移動すると、ボール16はノッチ11bから押し出されてスプリング17を圧縮しながらスリーブ15の本体部15a内に一旦押し込まれた後、スプリング17の弾発力で隣接する一方のノッチ11aあるいは他方のノッチ11cに再び係合し、フォークシャフト11を新たな位置に位置決めする。
In FIG. 1, the
さて、ホルダ15の本体部15aをケーシング12の支持孔12cに圧入するとき、図2(B)に示すように、ホルダ15の本体部15aの楕円断面の長半径R1はケーシング12の支持孔12cの真円断面の半径Rよりも大きいため、その差分が締め代(例えば、0.02mm)となってホルダ15の本体部15aがケーシング12の支持孔12cに圧入される。圧入の過程で、ホルダ15の本体部15aの長半径R1はケーシング12の支持孔12cの半径Rに一致するまで押し縮められ、それに伴ってホルダ15の本体部15aの短半径R1はケーシング12の支持孔12cの半径Rに向かって押し広げられる。しかしながら、第1の実施の形態では、図2(A)に示す圧入完了時においても、ケーシング12の支持孔12cの周長Lはホルダ15の本体部15aの周長L1よりも大きく設定されているため、ホルダ15の本体部15aの短半径R1の部分はケーシング12の支持孔12cの内周面に密着することはなく、僅かな隙間が維持される。
Now, when the
図3は、ケーシング12の支持孔12cにホルダ15の本体部15aを圧入する際の締め代(横軸)と、圧入面(支持孔12cの内周面および本体部15aの外周面)の面圧あるいは応力(縦軸)との関係を示すグラフであり、実線は第1の実施の形態であって真円の周長Lと楕円の周長L1との関係をL1≦Lに設定したもの、破線は第2の実施の形態であって真円の周長Lと楕円の周長L1との関係をL<L1に設定したもの、鎖線は比較例であってケーシング12の支持孔12cおよびホルダ15の本体部15aを共に真円としたものに対応する。また強度限界は、締め代がそれ以上に大きくなると、アルミニウム系材質のケーシング12の支持孔12cの部分に割れが発生する限界であり、抜け限界は、締め代がそれ以下に小さくなると、ケーシング12の支持孔12cからホルダ15の本体部15aが脱落してしまう限界である。
FIG. 3 shows a tightening margin (horizontal axis) when press-fitting the
鎖線で示す比較例では、真円と真円との圧入であるため、締め代が僅かに大きいだけで面圧(応力)が急増して強度限界を超えてしまい、かつ締め代が僅かに小さいだけで面圧(応力)が急減して抜け限界を超えてしまい、締め代の許容範囲が極めて狭くなる問題がある。従って、熱膨張係数が大きいアルミニウム系材質のケーシング12と熱膨張係数が小さい鉄系材質のホルダ15とを組み合わせた場合に、温度変化によって締め代が僅かに変化しただけで締め代の許容範囲から外れてしまう可能性がある。
In the comparative example indicated by the chain line, since the perfect circle and the perfect circle are press-fitted, the surface pressure (stress) increases abruptly when the tightening margin is slightly large and exceeds the strength limit, and the tightening margin is slightly small. However, there is a problem that the surface pressure (stress) rapidly decreases and exceeds the removal limit, and the allowable range of the tightening margin becomes extremely narrow. Therefore, when the aluminum-based
一方、実線で示す第1の実施の形態では、ホルダ15の本体部15aの長半径部分がケーシング12の支持孔12cの内周面に接触して徐々に潰れるため、締め代の変化に対する面圧(応力)の変化が緩やかになり、その結果として締め代の許容範囲が大幅に拡大する。しかも真円の周長Lと楕円の周長L1との関係をL1≦Lに設定したために、圧入が完了してもケーシング12の支持孔12cおよびホルダ15の本体部15aが全周に亙って密着することが回避され、面圧(応力)の急増を防止して締め代の許容範囲を大きく確保することができる。
On the other hand, in the first embodiment indicated by the solid line, the major radius portion of the
また破線で示す第2の実施の形態では、基本的に第1の実施の形態と同様の作用効果を得ることができるが、真円の周長Lと楕円の周長L1との関係をL<L1に設定したために、圧入が完了する以前にケーシング12の支持孔12cおよびホルダ15の本体部15aが全周に亙って密着してしまい(図3のA点参照)、そこから比較例と同様に面圧(応力)が急激に立ち上がることになる。その結果、第2の実施の形態は第1の実施の形態に比べて締め代の許容範囲が若干狭くなるが、比較例に比べると締め代の許容範囲は大幅に拡大されている。
Further, in the second embodiment indicated by a broken line, basically the same effect as that of the first embodiment can be obtained, but the relationship between the circumference L of the perfect circle and the circumference L1 of the ellipse is expressed as L. <Because it is set to L1, before the press-fitting is completed, the
またドリル加工等により形成されるケーシング12の支持孔12cの内周面の断面形状をを真円とすることで、その加工を容易化することができる、一方、絞り加工等により形成されるホルダ15の本体部15aの外周面の断面形状を楕円としているため、それを楕円断面とするために加工工数や加工コストが増加することは殆どない。
Further, by making the cross-sectional shape of the inner peripheral surface of the
次に、図4に基づいて本発明の第3の実施の形態を説明する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第1、第2の実施の形態ではケーシング12の支持孔12cの内周面の断面形状が真円であり、ホルダ15の本体部15aの外周面の断面形状が楕円であるが、第3の実施の形態ではケーシング12の支持孔12cの内周面の断面形状が楕円であり、ホルダ15の本体部15aの外周面の断面形状が角を丸めた三角形状(おむすび形)とされる。そして支持孔12cの内周面の断面形状およびホルダ15の外周面の断面形状を、それらの中心を一致させた状態で重ね合わせたときに、支持孔12cの内周面の断面形状がホルダ15の外周面の断面形状の内側および外側に跨がっている。また真円の周長Lと、三角形状の周長L1との関係は、第1の実施の形態と同様にL1≦Lに設定しても、第2の実施の形態と同様にL<L1に設定しても良い。
In the first and second embodiments, the cross-sectional shape of the inner peripheral surface of the
この第3の実施の形態によっても.上述した第1、第2の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。 Also according to the third embodiment. The same effects as those of the first and second embodiments described above can be achieved.
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。 The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、ケーシング12の支持孔12cの内周面の断面形状およびホルダ15の本体部15aの外周面の断面形状は実施の形態に限定されるものではない。
For example, the cross-sectional shape of the inner peripheral surface of the
また第1、第2の実施の形態ではケーシング12の支持孔12cの内周面の断面形状を真円とし、ホルダ15の本体部15aの外周面の断面形状を楕円形状としているが、それらの関係を入れ換えても良い。
In the first and second embodiments, the cross-sectional shape of the inner peripheral surface of the
また第3の実施の形態ではケーシング12の支持孔12cの内周面の断面形状を楕円とし、ホルダ15の本体部15aの外周面の断面形状をおむすび形としているが、それらの関係を入れ換えても良い。
Moreover, in 3rd Embodiment, although the cross-sectional shape of the inner peripheral surface of the
またケーシング12の材質およびホルダ15の材質は実施の形態に限定されるものではない。
Further, the material of the
また実施の形態ではディテント装置14を自動車用変速機に適用しているが、その用途は任意である。
In the embodiment, the
11 フォークシャフト(シャフト)
11a ノッチ
11b ノッチ
11c ノッチ
12 ケーシング
12c 支持孔
15 ホルダ
16 ボール
17 スプリング
L 周長
L1 周長
11 Fork shaft (shaft)
Claims (3)
軸方向に摺動可能なシャフト(11)に形成した複数のノッチ(11a〜11c)に前記ボール(16)を弾発的に当接させることで、前記シャフト(11)を複数の停止位置の何れかに位置決めするディテント装置であって、
前記支持孔(12c)の内周面の断面形状および前記ホルダ(15)の外周面の断面形状を、それらの中心を一致させた状態で重ね合わせたときに、前記内周面の断面形状は前記外周面の断面形状の内側および外側に跨がることを特徴とするディテント装置。 A support hole (12c) formed in the casing (12), a cylindrical holder (15) made of a different material from the casing (12) and press-fitted into the support hole (12c), and the holder (15 ) Movably accommodated in the ball (16), and a spring (17) accommodated in the holder (15) and biasing the ball (16),
The ball (16) is elastically brought into contact with a plurality of notches (11a to 11c) formed on the axially slidable shaft (11), so that the shaft (11) is moved to a plurality of stop positions. A detent device for positioning to either
When the cross-sectional shape of the inner peripheral surface of the support hole (12c) and the cross-sectional shape of the outer peripheral surface of the holder (15) are overlapped with their centers aligned, the cross-sectional shape of the inner peripheral surface is A detent apparatus straddling the inner side and the outer side of the cross-sectional shape of the outer peripheral surface.
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