JP2015152168A - 伝動部材の締結構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 軸にスプライン係合した伝動部材を締結するネジ部材の弛みを確実に防止する。
【解決手段】 軸１２の外周スプライン１２ｆにギヤ１５の内周スプライン１５ａを係合し、軸１２に形成したネジ部１２ｇにナット１８を螺合することで、軸１２にギヤ１５を締結する。軸１２の外周スプライン１２ｆに内周スプライン２０ａを係合してギヤ１５およびナット１８間に挟持される回り止め部材２０を備え、ギヤ１５および回り止め部材２０には円周方向に対して傾斜して相互に当接する第１傾斜面ａが形成される。ギヤ１５および回り止め部材２０がナット１８の締結力で各々の第１傾斜面ａの一部どうしが当接して相対回転し、外周スプライン１２ｆおよび内周スプライン１５ａ，２０ａの歯面が強く係合して軸１２に強固に固定されるので、ギヤ１５の円周方向のガタが回り止め部材２０により阻止されてナット１８に伝達され難くなり、ナット１５の弛みを確実に防止することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、軸の外周スプラインに伝動部材の内周スプラインを係合し、前記軸に形成したネジ部にネジ部材を螺合することで、前記軸に前記伝動部材を締結する伝動部材の締結構造に関する。

軸に伝動ギヤをスプライン係合して軸端側からナットで締結する際に、伝動ギヤとナットとの間に挟持したワッシャの内周に形成した突起を軸の外周に形成した係合溝に係合するとともに、ナットの薄肉部を変形させて前記係合溝に係合するものが、下記特許文献１により公知である。この構造によれば、伝動ギヤがスプラインのガタで軸に対して相対回転しようとしたとき、そのトルクは伝動ギヤとワッシャとの間の滑りにより吸収されてナットに伝達されなくなり、ナットの緩みが防止される。

また軸にキー結合したタイミングプーリおよびクランクプーリを軸端側からボルトで締結するとともに、クランクプーリおよびタイミングプーリを鋸歯状の凹凸により相互に係合したものが、下記特許文献２により公知である。この構造によれば、鋸歯状の凹凸の係合によりクランクプーリおよびタイミングプーリを一体化することで、両者間に滑りが発生することが防止される。

実開平６−５９６５３号公報 特開平７−１５８７２２号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたものは、ナットの弛みを防止するにはワッシャの突起と軸の係合溝との間に円周方向のガタが存在しないことが必要であるが、ガタを防止するために突起を係合溝に強く押し込んで塑性変形させると、突起に荷重が集中して摩耗や変形に対する耐久性が低下するだけでなく、突起および係合溝間に作用する摩擦力によってナットの締め付けトルクが費やされて締結力が減少する可能性がある。

また上記特許文献２に記載されたものは、タイミングプーリおよびクランクプーリを軸上で相対回転不能に一体化することは可能であるが、軸に対するタイミングプーリおよびクランクプーリの円周方向のガタを消滅させることができないため、前記ガタによってナットの弛みが発生する可能性がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、軸にスプライン係合した伝動部材を締結するネジ部材の弛みを確実に防止することを目的とする。

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、軸の外周スプラインに伝動部材の内周スプラインを係合し、前記軸に形成したネジ部にネジ部材を螺合することで、前記軸に前記伝動部材を締結する伝動部材の締結構造であって、前記軸の外周スプラインに内周スプラインを係合して前記伝動部材および前記ネジ部材間に挟持される回り止め部材を備え、前記伝動部材の前記回り止め部材に向かう側面には円周方向に対して傾斜する傾斜面が形成され、前記回り止め部材の前記伝動部材に向かう側面には円周方向に対して傾斜する傾斜面が形成され、前記伝動部材および前記回り止め部材は前記ネジ部材の締結力で各々の前記傾斜面の一部どうしが当接して相対回転することを特徴とする伝動部材の締結構造が提案される。

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、前記伝動部材および前記回り止め部材の前記側面には、同一の円周方向幅を有する前記傾斜面、凸部、前記傾斜面および凹部よりなる凹凸部が複数ピッチに亙って連続的に形成され、前記凹凸部の前記凸部の中心あるいは前記凹部の中心に対して、前記内周スプラインの凸部の中心あるいは凹部の中心をずらすことで、前記伝動部材および前記回り止め部材の一方の前記部材の前記凹凸部の前記凸部先端と他方の前記部材の前記凹凸部の前記凹部底部との間に隙間を形成したことを特徴とする伝動部材の締結構造が提案される。

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、前記傾斜面の一部どうしの当接により前記回り止め部材に作用するトルクの方向は、前記ネジ部材の締結時の回転方向と同一であることを特徴とする伝動部材の締結構造が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記伝動部材および前記回り止め部材の外周面にはそれぞれ位置決めマークが形成され、前記位置決めマークが軸方向に整列するときに、前記伝動部材および前記回り止め部材の前記傾斜面の一部どうしが当接することを特徴とする伝動部材の締結構造が提案される。

尚、実施の形態の雄ネジ１２ｇおよび雌ネジ１２ｈは本発明のネジ部に対応し、実施の形態のギヤ１５は本発明の伝動部材に対応し、実施の形態のナット１８およびボルト１９は本発明のネジ部材に対応し、実施の形態の第１傾斜面ａおよび第２傾斜面ｂは本発明の傾斜面に対応する。

請求項１の構成によれば、軸の外周スプラインに伝動部材の内周スプラインを係合し、軸に形成したネジ部にネジ部材を螺合することで、軸に伝動部材を締結する。その際に、軸の外周スプラインに内周スプラインを係合して伝動部材およびネジ部材間に挟持される回り止め部材を備え、伝動部材の回り止め部材に向かう側面には円周方向に対して傾斜する傾斜面が形成され、回り止め部材の伝動部材に向かう側面には円周方向に対して傾斜する傾斜面が形成されるので、ネジ部材の締結力で伝動部材および回り止め部材は各々の傾斜面の一部どうしが当接して相対回転し、伝動部材の内周スプラインおよび回り止め部材の内周スプラインが軸の外周スプラインの歯面を逆方向に押圧し、伝動部材および回り止め部材が軸に強固に固定される。その結果、軸に対する伝動部材および回り止め部材の円周方向のガタが消滅してナットに伝達され難くなり、簡単で耐久性の高い構造でナットの弛みを確実に防止することができる。

また請求項２の構成によれば、伝動部材および回り止め部材の側面には、同一の円周方向幅を有する傾斜面、凸部、傾斜面および凹部よりなる凹凸部が複数ピッチに亙って連続的に形成され、凹凸部の凸部の中心あるいは凹部の中心に対して、内周スプラインの凸部の中心あるいは凹部の中心をずらすことで、伝動部材および回り止め部材の一方の前記部材の凹凸部の凸部先端と他方の前記部材の凹凸部の凹部底部との間に隙間を形成したので、軸に伝動部材および回り止め部材を組み付けるときに、傾斜面の一部どうしを相互に当接させるための伝動部材および回り止め部材の位相の微調整が可能になる。

また請求項３の構成によれば、傾斜面の一部どうしの当接により回り止め部材に作用するトルクの方向は、ネジ部材の締結時の回転方向と同一であるので、ネジ部材および回り止め部材間に作用する摩擦力で伝動部材に対する回り止め部材の相対回転をアシストすることができる。

また請求項４の構成によれば、伝動部材および回り止め部材の外周面にはそれぞれ位置決めマークが形成され、位置決めマークが軸方向に整列するときに、伝動部材および回り止め部材の傾斜面の一部どうしが当接するので、軸に伝動部材および回り止め部材を組み付けるときに傾斜面の一部どうしを当接させるための位相合わせ作業が容易になる。

軸に対するギヤの締結部の断面図。（第１の実施の形態） 図１の２−２線断面図。（第１の実施の形態） 図１の３−３線円周方向断面図。（第１の実施の形態） 図１の４−４線断面図。（第１の実施の形態） 図１に対応する図。（第２の実施の形態） 図３に対応する図。（第３の実施の形態） 図３に対応する図。（第４の実施の形態）

第１の実施の形態

以下、図１〜図４に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。

図１は自動車用のトランスミッションの一部を示すもので、ミッションケース１１に軸１２がボールベアリング１３を介して回転自在に支持される。軸１２は、大径部１２ａと、大径部１２に段部１２ｂを介して連続する中径部１２ｃと、中径部１２ｃに段部１２ｄを介して連続する軸端側の小径部１２ｅとを備え、中径部１２ｃには外周スプライン１２ｆが形成され、小径部１２ｅには雄ねじ１２ｇが形成される。ボールベアリング１３は、アウターレース１３ａと、インナーレース１３ｂと、アウターレース１３ａおよびインナーレース１３ｂ間に挟まれた複数のボール１３ｃ…とを備えており、アウターレース１３ａがミッションケース１１の開口部１１ａに嵌合してクリップ１４を介して係止され、インナーレースが軸１２の中径部１２ｃに嵌合して段部１２ｂに係止される。

中径部１２ｃの外周スプライン１２ｆには、軸端側からギヤ１５の内周スプライン１５ａと、回り止め部材２０の内周スプライン２０ａとが係合し、小径部１２ｅの雄ねじ１２ｇに螺合するナット１８により軸方向に締結される。このとき、ナット１８の締結力は、回り止め部材２０、ギヤ１５およびボールベアリング１３のインナーレース１３ｂを介して軸１２の段部１２ｂに支持される。本実施の形態の雄ねじ１２ｇおよびナット１８は左ネジである。

図１〜図３に示すように、ギヤ１５および回り止め部材２０の相互に対向する側面には円周方向に周期的に波うつ凹凸部１５ｂ，２０ｂが形成される。凹凸部１５ｂ，２０ｂは、第１傾斜面ａ、凸部ｂ、第２傾斜面ｃおよび凹部ｄが円周方向に交互に連続するもので、凸部ｂは軸方向に最も突出して凹部ｄは軸方向に最も窪んでいる。第１傾斜面ａ、凸部ｂ、第２傾斜面ｃおよび凹部ｄの円周方向長さ（中心角）は何れもｐ／４であり、第１傾斜面ａ、凸部ｂ、第２傾斜面ｃおよび凹部ｄの円周方向長さを合算したピッチｐは中心角で６０°に相当する。

一方、ギヤ１５および回り止め部材２０の内周スプライン１５ａ，２０ａのピッチｑは凹凸部１５ｂ，２０ｂのピッチｐの１／４である（ｑ＝ｐ／４）。そして凹凸部１５ｂ，２０ｂの凸部ｂおよび凹部ｄの円周方向中心ｘに対して、ギヤ１５および回り止め部材２０の内周スプライン１５ａ，２０ａの凸部ｅおよび凹部ｆの円周方向中心ｙはずれている（図２参照）。その結果、ギヤ１５および回り止め部材２０を軸１２の外周スプライン１２ｆに組み付けたとき、ギヤ１５の凹凸部ｌ５ｂの凸部ｂと、回り止め部材２０の凹凸部２０ｂの凹部ｄとの間に隙間を形成することができる。そしてギヤ１５の外周面および回り止め部材２０の外周面にはそれぞれ位置決めマーク１５ｃ，２０ｃが設けられる（図３参照）。

次に、上記構造を備えた本発明の第１の実施の形態の作用を説明する。

ギヤ１５を軸１２に締結するには、先ずギヤ１５の内周スプライン１５ａを軸１２の外周スプライン１２ｆに係合した後に、回り止め部材２０の内周スプライン２０ａを軸１２の外周スプライン１２ｆに係合し、最後にナット１８を軸１２の雄ネジ部１２ｇに螺合して締結する。ギヤ１５および回り止め部材２０を軸１２に組み付けるときに、それらの外周面に設けた位置決めマーク１５ｃ，２０ｃの位相を軸方向に一致させることで、ギヤ１５の第１傾斜面ａと回り止め部材２０の第１傾斜面ａとが半分ずつ当接するように位置決めされる。

図３に示すように、ナット１８の締結力でギヤ１５および回り止め部材２０の第１傾斜面ａ，ａの一部どうしが押し付けられると、ギヤ１５は軸端側から見て時計方向に付勢され（図３の矢印Ａ参照）、回り止め部材２０は軸端側から見て反時計方向に付勢されるため（図３の矢印Ｂ参照）、ギヤ１５の内周スプライン１５ａの歯面および回り止め部材２０の内周スプライン２０ａの歯面は軸１２の外周スプライン１２ｆの異なる歯面に押し付けられることで、ギヤ１５および回り止め部材２０が軸１２に強固に結合される。このとき、ナット１８および軸１２の雄ねじ１２ｇは、ナット１８を軸端側から見て反時計方向に回転させると締まる左ネジであるため、第１傾斜面ａ，ａの一部どうしの当接によるギヤ１５および回り止め部材２０の相対回転が、ナット１８の締結トルクによって該ナット１８に引きずられる回り止め部材２０の反時計方向の回転によりアシストされ、ギヤ１５および回り止め部材２０のスムーズな相対回転が可能になる。

軸１２の外周スプライン１２ｆとギヤ１５の内周スプライン１５ａとの間には若干の円周方向のガタが存在することが避けられないため、駆動源のトルク変動によってギヤ１５が軸１２に対して円周方向にガタつくと、それが摩擦力を介してナット１８に伝達されてしまい、ナット１８が次第に弛んでしまう可能性がある。

しかしながら、本実施の形態によれば、ギヤ１５が軸１２に対して円周方向にガタついても、ギヤ１５および回り止め部材２０が凹凸部１５ｂ，２０ｂどうしの噛み合いにより相互に結合されており、かつ相対回転するギヤ１５および回り止め部材２０の内周スプライン１５ａ，２０ａが軸１２の外周スプライン１２ｆに強固に噛み付いているため、ギヤ１５および回り止め部材２０が軸１２に固定されてナット１８の弛みが確実に防止される。

ところで、ギヤ１５および回り止め部材２０を凹凸部１５ｂ，２０ｂの位相が揃った状態で軸１２に組み付けると、即ち、凸部ｂ，ｂどうしが当接するように、もしくは凸部ｂと凹部ｄとが密着して当接するように重ね合わされると、第１傾斜面ａ，ａの一部どうしのみで当接不能になってナット１８の弛み止め機能が発揮されないため、ギヤ１５および回り止め部材２０を軸１２に装着する際に位相を調整する必要がある。このとき、軸１２の外周スプライン１２ｆおよびギヤ１５および回り止め部材２０の内周スプライン１５ａ，２０ａのピッチｑが粗すぎると第１傾斜面ａ，ａの一部どうしを当接させることが不能になる場合がある。

しかしながら、本実施の形態によれば、ギヤ１５および回り止め部材２０の第１傾斜面ａ、凸部ｂ、第２傾斜面ｃおよび凹部ｄよりなる凹凸部１５ｂ，２０ｂのピッチｐは、内周スプライン１５ａ，２０ａのピッチｑの４倍であり、かつギヤ１５および回り止め部材２０の凹凸部１５ｂ，２０ｂの凸部ｂおよび凹部ｄの円周方向中心ｘに対して、ギヤ１５および回り止め部材２０の内周スプライン１５ａ，２０ａの凸部ｅおよび凹部ｆの円周方向中心ｙがずれているため（図２参照）、軸１２にギヤ１５および回り止め部材２０を組み付けるときに、ギヤ１５および回り止め部材２０の位相を細かく調整して第１傾斜面ａ，ａの一部どうしを確実に当接させることができる。

またギヤ１５および回り止め部材２０の外周面にはそれぞれ位置決めマーク１５ｃ，２０ｃが形成され、位置決めマーク１５ｃ，２０ｃが軸方向に整列するときに（図３参照）、ギヤ１５および回り止め部材２０の第１傾斜面ａ，ａの一部どうしが当接するので、軸１２にギヤ１５および回り止め部材２０を組み付けるときに第１傾斜面ａ，ａの一部どうしを当接させるための位相合わせ作業が容易になる。

以上のように、本実施の形態によれば、ギヤ１５および回り止め部材２０は塑性変形する部分を持たないので、ナット１８の締め付けトルクが前記塑性変形により消費されて締結力が低下する虞がないだけでなく、ギヤ１５および回り止め部材２０を交換することなく繰り返し着脱することが可能になって経済的である。

第２の実施の形態

次に、図５に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。

第１の実施の形態では、軸１２に設けた雄ねじ１２ｇにナット１８を螺合することでギヤ１５を締結しているが、第２の実施の形態では軸１２に設けた雌ねじ１２ｈにボルト１９を螺合することでギヤ１５を締結している。

第２の実施の形態のその他の構成は第１の実施の形態と同じであり、第２の実施の形態によっても第１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。

第３の実施の形態

次に、図６に基づいて本発明の第３の実施の形態を説明する。

第１の実施の形態では、凹凸部１５ｂ，２０ｂが第１傾斜面ａ、凸部ｂ、第２傾斜面ｃおよび凹部ｄを備えているが、第３の実施の形態では凹凸部１５ｂ，２０ｂが鋸歯状に形成された第１傾斜面ａおよび非傾斜面ｇだけを備えており、ギヤ１５および回り止め部材２０は第１傾斜面ａの一部どうしが当接するように軸１２に組み付けられる。

この第３の実施の形態によっても、第１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。

第４の実施の形態

次に、図７に基づいて本発明の第４の実施の形態を説明する。

第４の実施の形態は第３の実施の形態の変形であり、凹凸部１５ｂ，２０ｂが三角形状に形成された第１傾斜面ａおよび第２傾斜面ｃだけを備えており、ギヤ１５および回り止め部材２０は第１傾斜面ａの一部どうしが当接するように軸１２に組み付けられる。

この第４の実施の形態によっても、第３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。

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。

例えば、実施の形態のナット１８およびボルト１９は左ネジであるが、右ネジであっても良い。

また本発明の伝動部材は実施の形態のギヤ１５に限定されず、スプロケットやプーリ等の任意の伝動部材であってもよい。

また実施の形態ではギヤ１５および回り止め部材２０の第１傾斜面ａ、凸部ｂ、第２傾斜面ｃおよび凹部ｄよりなる凹凸部１５ｂ，２０ｂのピッチｐを、内周スプライン１５ａ，２０ａのピッチの４倍に設定しているが、４倍以上の任意の値に設定すると位相の調整が更に容易である。

１２ 軸
１２ｆ 軸の外周スプライン
１２ｇ 雄ネジ（ネジ部）
１２ｈ 雌ネジ（ネジ部）
１５ ギヤ（伝動部材）
１５ａ 伝動部材の内周スプライン
１５ｂ 凹凸部
１５ｃ 位置決めマーク
１８ ナット（ネジ部材）
１９ ボルト（ネジ部材）
２０ 回り止め部材
２０ａ 回り止め部材の内周スプライン
２０ｂ 凹凸部
２０ｃ 位置決めマーク
ａ 凹凸部の第１傾斜面（凹凸部の傾斜面）
ｂ 凹凸部の凸部
ｃ 凹凸部の第２傾斜面（凹凸部の傾斜面）
ｄ 凹凸部の凹部
ｅ 内周スプラインの凸部
ｆ 内周スプラインの凹部
ｘ 凹凸部の凸部あるいは凹部の中心
ｙ 内周スプラインの凸部あるいは凹部の中心

Claims (4)

1. 軸（１２）の外周スプライン（１２ｆ）に伝動部材（１５）の内周スプライン（１５ａ）を係合し、前記軸（１２）に形成したネジ部（１２ｇ，１２ｈ）にネジ部材（１８，１９）を螺合することで、前記軸（１２）に前記伝動部材（１５）を締結する伝動部材の締結構造であって、
   前記軸（１２）の外周スプライン（１２ｆ）に内周スプライン（２０ａ）を係合して前記伝動部材（１５）および前記ネジ部材（１８，１９）間に挟持される回り止め部材（２０）を備え、
   前記伝動部材（１５）の前記回り止め部材（２０）に向かう側面には円周方向に対して傾斜する傾斜面（ａ，ｃ）が形成され、前記回り止め部材（２０）の前記伝動部材（１５）に向かう側面には円周方向に対して傾斜する傾斜面（ａ，ｃ）が形成され、前記伝動部材（１５）および前記回り止め部材（２０）は前記ネジ部材（１８，１９）の締結力で各々の前記傾斜面（ａ，ｃ）の一部どうしが当接して相対回転することを特徴とする伝動部材の締結構造。
2. 前記伝動部材（１５）および前記回り止め部材（２０）の前記側面には、同一の円周方向幅を有する前記傾斜面（ａ）、凸部（ｂ）、前記傾斜面（ｃ）および凹部（ｄ）よりなる凹凸部（１５ｂ，２０ｂ）が複数ピッチに亙って連続的に形成され、
   前記凹凸部（１５ｂ，２０ｂ）の前記凸部（ｂ）の中心（ｘ）あるいは前記凹部（ｄ）の中心（ｘ）に対して、前記内周スプライン（１５ａ，２０ａ）の凸部（ｅ）の中心（ｙ）あるいは凹部（ｆ）の中心（ｙ）をずらすことで、前記伝動部材（１５）および前記回り止め部材（２０）の一方の前記部材の前記凹凸部（１５ｂ，２０ｂ）の前記凸部（ｂ）先端と他方の前記部材の前記凹凸部（１５ｂ，２０ｂ）の前記凹部（ｄ）底部との間に隙間を形成したことを特徴とする、請求項１に記載の伝動部材の締結構造。
3. 前記傾斜面（ａ，ｃ）の一部どうしの当接により前記回り止め部材（２０）に作用するトルクの方向は、前記ネジ部材（１８，１９）の締結時の回転方向と同一であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の伝動部材の締結構造。
4. 前記伝動部材（１５）および前記回り止め部材（２０）の外周面にはそれぞれ位置決めマーク（１５ｃ，２０ｃ）が形成され、前記位置決めマーク（１５ｃ，２０ｃ）が軸方向に整列するときに、前記伝動部材（１５）および前記回り止め部材（２０）の前記傾斜面（ａ，ｃ）の一部どうしが当接することを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の伝動部材の締結構造。

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