JP2018200081A - ギヤとシャフトの接合方法および接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】工程能力を確保し、作業効率の低下を抑制し、ミスアライメントの変化を小さくすることができるギヤとシャフトの接合方法および接合構造を提供する。【解決手段】シャフト４０の第１外周部４６ａの大径φ１は第２外周部４６ｂの大径φ２よりも大きく形成される。そして、ギヤ１０とシャフト４０とを接合する際には、ギヤ１０をシャフト４０に沿って第２外周部４６ｂから第１外周部４６ａの方向（Ｘ方向）に押し進めて、歯部１２に第１外周部４６ａを圧入すると共にボス部１４に第２外周部４６ｂを圧入する。【選択図】図４

Description

本発明は、軸方向に沿って歯部とボス部とが形成されるギヤをシャフトに圧入して接合するギヤとシャフトの接合方法および接合構造に関する。

動力伝達機構、例えば、特許文献１に示されるようなトルクコンバータ等には多数のギヤとシャフトが使用される。ギヤとシャフトとを接合する場合、ギヤの内周とシャフトの外周にそれぞれスプライン歯およびスプライン溝を形成し、熱処理を施したギヤをシャフトに圧入して嵌合する。

特開２０１５−０１４３６２号公報

ところで、軸方向に沿って歯部とボス部とが形成されるギヤがある。このようなギヤは軽量化のためにボス部が肉薄にされる。肉厚の歯部には熱処理歪が殆ど発生しないが、肉薄のボス部には熱処理歪が発生して縮径する。一般にギヤをシャフトに圧入する場合はシャフトの圧入締め代をギヤの最小径部分で管理する必要がある。ボス部が形成されるギヤの場合、シャフトの圧入締め代を熱処理後のボス部の内径で管理する必要がある。

しかし、ボス部の縮径量はギヤ毎に異なり品質にばらつきがあるため、工程能力の低下を招く。工程能力を確保するために内径公差を拡げると圧入締め代のばらつき幅も広がり圧入締め代上限での組付け性悪化や破損が発生する。また、内径公差を変更しない場合、適切な圧入緊度を確保するにはギヤ毎にボス部の内径を検査し公差外品を廃棄する必要があり歩留りの悪化や作業効率の低下を招く。更に、歯部とシャフトとの嵌め合いが、ボス部とシャフトとの嵌め合いと比べて緩くなるため、歯部に対して負荷が入力されるときにミスアライメント（平行誤差）の変化が大きくなる。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、工程能力を確保し、作業効率の低下を抑制し、ミスアライメントの変化を小さくすることができるギヤとシャフトの接合方法および接合構造を提供することを目的とする。

本発明は、
外周側に歯が形成される歯部と前記歯部から軸方向に突出するボス部とを有するギヤをシャフトに圧入して接合するギヤとシャフトの接合方法であって、
前記シャフトの外周部は、前記ギヤと前記シャフトとが接合された状態で、前記歯部の第１内周部に当接する第１外周部と、前記ボス部の第２内周部に当接する第２外周部と、を有し、
前記第１外周部の大径が前記第２外周部の大径よりも大きく形成されており、
前記ギヤと前記シャフトとを接合する際には、前記ギヤを前記シャフトに沿って前記第２外周部から前記第１外周部の方向に押し進めて、前記歯部に前記第１外周部を圧入すると共に前記ボス部に前記第２外周部を圧入する
ことを特徴とする。

上記構成によれば、歯部の第１内周部と接合する第１外周部の大径が、ボス部の第２内周部と接合する第２外周部の大径よりも大きく形成されている。このため、歯部の第１内周部とシャフトの第１外周部とを強固に接合することができる。すると、シャフトに対して歯部が緩まなくなるため、歯部に大きな負荷がかかったとしてもミスアライメントの変化が発生しにくくなる。また、シャフトの圧入締め代を、ばらつきが発生する肉薄のボス部で管理するのではなく、ばらつきが発生しない肉厚の歯部で管理すればよいため、工程能力を確保することができる。更に、ギヤ毎にボス部の内径を検査する必要がなくなるため、作業効率の低下が抑制される。

また、本発明において、
前記第２外周部の大径を、前記第１外周部の大径と比較して、熱処理前後の前記ボス部の内径の変化量だけ小さく設定するようにしてもよい。

上記構成によれば、シャフトの圧入締め代をより正確に設定できるため、ミスアライメントの変化がより発生しにくくなる。

本発明は、
外周側に歯が形成される歯部と前記歯部から軸方向に突出するボス部とを有するギヤとシャフトの接合構造であって、
前記シャフトの外周部は、前記ギヤと前記シャフトとが接合された状態で、前記歯部の第１内周部に当接する第１外周部と、前記ボス部の第２内周部に当接する第２外周部と、を有し、
前記第１外周部の大径が前記第２外周部の大径よりも大きく形成される
ことを特徴とする。

上記構成によれば、歯部の第１内周部と接合する第１外周部の大径が、ボス部の第２内周部と接合する第２外周部の大径よりも大きく形成されている。このため、歯部の第１内周部とシャフトの第１外周部とを強固に接合することができる。すると、シャフトに対して歯部が緩まなくなるため、歯部に大きな負荷がかかったとしてもミスアライメントの変化が発生しにくくなる。また、シャフトの圧入締め代を、ばらつきが発生する肉薄のボス部で管理するのではなく、ばらつきが発生しない肉厚の歯部で管理すればよいため、工程能力を確保することができる。更に、ギヤ毎にボス部の内径を検査する必要がなくなるため、作業効率の低下が抑制される。

また、本発明において、
前記第２外周部の大径は、前記第１外周部の大径と比較して、熱処理前後の前記ボス部の内径の変化量だけ小さくてもよい。

上記構成によれば、シャフトの圧入締め代をより正確に設定できるため、ミスアライメントの変化がより発生しにくくなる。

本発明によれば、ミスアライメントの変化が発生しにくくなる。また、工程能力を確保することができる。更に、作業効率の低下が抑制される。

図１は本実施形態のギヤを軸と平行する平面で切断した断面図である。 図２は本実施形態のシャフトを軸と平行する平面で切断した断面図である。 図３は接合作業中のギヤとシャフトとの断面図である。 図４は接合されたギヤとシャフトとの断面図である。

以下、本発明に係るギヤとシャフトの接合方法および接合構造について、好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

以下の説明では、ギヤ１０およびシャフト４０の軸Ａの方向のうち、ギヤ１０とシャフト４０との圧入時にギヤ１０をシャフト４０に対して相対的に移動させる方向（各図面の左方向）をＸ方向と定義し、Ｘ方向の逆方向、すなわち、ギヤ１０とシャフト４０との圧入時にシャフト４０をギヤ１０に対して相対的に移動させる方向（各図面の右方向）をＹ方向と定義する。

以下で説明する実施形態は、無断変速機に使用されるギヤとシャフトの接合方法および構造を想定する。

［１ ギヤ１０の構成］
図１に示されるように、円筒形のギヤ１０は、軸Ａの方向に沿って並ぶ歯部１２とボス部１４とを有する。歯部１２はボス部１４と比較してＸ方向に位置し、ボス部１４は歯部１２と比較してＹ方向に位置する。歯部１２は、外周に一定のピッチで周方向に並ぶ複数の歯１６を有し、Ｘ方向の端面に環状の第１凹部１８を有し、Ｙ方向の端面に環状の第２凹部２０を有する。第１凹部１８と第２凹部２０は、軸Ａから略同じ長さだけ離れた位置にある。歯部１２は、第１凹部１８および第２凹部２０よりも内径側に内径部２２を有し、外径側に外径部２４を有し、内径部２２のＸ方向端部に当接部２６を有する。ボス部１４は、歯部１２と一体に形成されており、内径部２２からＹ方向の方向に突出する。

ギヤ１０の軸穴３０は内周部２８により画定される。内周部２８は、歯部１２に位置する第１内周部２８ａと、ボス部１４に位置する第２内周部２８ｂと、を有する。内周部２８には、軸Ａと平行するスプライン歯３２およびスプライン溝３４が形成される。スプライン歯３２およびスプライン溝３４は、第１内周部２８ａのＸ方向開口部周辺を除き、第１内周部２８ａから第２内周部２８ｂにわたって形成される。

第１内周部２８ａの大径φａおよび第２内周部２８ｂの大径φｂは、軸穴３０の大径に相当する。また、第１内周部２８ａの小径φｃおよび第２内周部２８ｂの小径φｄは、軸穴３０の小径に相当する。

［２ シャフト４０の構成］
図２に示されるように、シャフト４０は、Ｙ方向の先端４２からＸ方向に所定長さ離れた位置に外径方向に拡がる停止部４４を有する。シャフト４０の外周部４６は、ギヤ１０とシャフト４０とが接合された状態（図４）で、第１内周部２８ａに当接する第１外周部４６ａと、第２内周部２８ｂに当接する第２外周部４６ｂと、を有する。外周部４６には、軸Ａと平行するスプライン歯４８およびスプライン溝５０が形成される。スプライン歯４８およびスプライン溝５０は、第１外周部４６ａおよび第２外周部４６ｂを含む一定範囲に形成される。

第１外周部４６ａの大径φ１および第２外周部４６ｂの大径φ２は、軸Ａからスプライン歯４８の先端までの長さの２倍である。本実施形態では、第１外周部４６ａの大径φ１が、第２外周部４６ｂの大径φ２よりも大きく設定される。大径φ１および大径φ２は、ギヤ１０をシャフト４０に圧入でき、且つ、ギヤ１０の動作時にミスアライメントの変化を所定よりも小さくできる長さとされる。大径φ１と大径φ２の差は、熱処理前後のボス部１４の内径の変化量を設定することが考えられる。具体的には、一定数のボス部１４の内径の縮径量を求めて、その平均値を設定することが考えられる。または、一定数のボス部１４の内径の縮径量を求めて、最大の縮径量を設定することも考えられる。なお、第１外周部４６ａの小径φ３および第２外周部４６ｂの小径φ４は、軸Ａからスプライン溝５０の底部までの長さの２倍である。

［３ ギヤとシャフトとの接合］
ギヤ１０に熱処理を施した後に、ギヤ１０をシャフト４０に圧入することによりギヤ１０とシャフト４０を接合する。

ギヤ１０とシャフト４０とを接合する際には、ギヤ１０の歯部１２側の軸穴３０にシャフト４０の先端４２を挿入する。そして、ギヤ１０をシャフト４０に沿って第２外周部４６ｂから第１外周部４６ａの方向、すなわちＸ方向に押し進める。シャフト４０の外周部４６のうち、スプライン歯４８およびスプライン溝５０が形成されていない部分の外径は、第２外周部４６ｂに形成されるスプライン溝５０の底部の小径φ４と同程度またはそれ以下である。このため、ギヤ１０をＸ方向にスムースに移動させることができる。

ギヤ１０をＸ方向に推し進めると、図３に示すように、歯部１２の第１内周部２８ａがシャフト４０の第２外周部４６ｂを通過する。第１内周部２８ａの大径φａは第２外周部４６ｂの大径φ２よりも大きく、且つ、第１内周部２８ａの小径φｃは第２外周部４６ｂの小径φ４よりも大きい。このため、ギヤ１０をＸ方向にスムースに移動させることができる。このとき、シャフト４０のスプライン歯４８およびスプライン溝５０が、ギヤ１０のスプライン歯３２およびスプライン溝３４をガイドする。したがって、組み付け作業がし易くなり作業効率が向上する。

更にギヤ１０をＸ方向に推し進めると、歯部１２の第１内周部２８ａがシャフト４０の第１外周部４６ａに到達する。この段階で圧入が開始される。歯部１２を更にＸ方向に推し進めると、歯部１２に第１外周部４６ａが圧入されると共にボス部１４に第２外周部４６ｂが圧入される。そして、図４に示されるように、ギヤ１０の当接部２６とシャフト４０の停止部４４とが当接したら、圧入を終了する。すると、ギヤ１０の第１内周部２８ａとシャフト４０の第１外周部４６ａとが接合され、ギヤ１０の第２内周部２８ｂとシャフト４０の第２外周部４６ｂとが接合される。

［４ 本実施形態のまとめ］
本実施形態は、外周側に歯１６が形成される歯部１２と歯部１２から軸Ａの方向に突出するボス部１４とを有するギヤ１０をシャフト４０に圧入して接合するギヤ１０とシャフト４０の接合方法および構造に関する。シャフト４０の外周部４６は、ギヤ１０とシャフト４０とが接合された状態（図４）で、歯部１２の第１内周部２８ａに当接する第１外周部４６ａと、ボス部１４の第２内周部２８ｂに当接する第２外周部４６ｂと、を有する。第１外周部４６ａの大径φ１は第２外周部４６ｂの大径φ２よりも大きく形成されている。そして、ギヤ１０とシャフト４０とを接合する際には、ギヤ１０をシャフト４０に沿って第２外周部４６ｂから第１外周部４６ａの方向（Ｘ方向）に押し進めて、歯部１２に第１外周部４６ａを圧入すると共にボス部１４に第２外周部４６ｂを圧入する。

上記構成によれば、歯部１２の第１内周部２８ａと接合する第１外周部４６ａの大径φ１が、ボス部１４の第２内周部２８ｂと接合する第２外周部４６ｂの大径φ２よりも大きく形成されている。このため、歯部１２の第１内周部２８ａとシャフト４０の第１外周部４６ａとを強固に接合することができる。すると、シャフト４０に対して歯部１２が緩まなくなるため、歯部１２に大きな負荷がかかったとしてもミスアライメントの変化が発生しにくくなる。また、シャフト４０の圧入締め代を、ばらつきが発生する肉薄のボス部１４で管理するのではなく、ばらつきが発生しない肉厚の歯部１２で管理すればよいため、工程能力を確保することができる。更に、ギヤ１０毎にボス部１４の内径を検査する必要がなくなるため、作業効率の低下が抑制される。

本実施形態では、例えば、第２外周部４６ｂの大径φ２を、第１外周部４６ａの大径φ１と比較して、熱処理によりボス部１４の内径が縮径する分だけ小さく設定する。上記構成によれば、シャフト４０の圧入締め代をより正確に設定できるため、ミスアライメントの変化がより発生しにくくなる。

なお、本発明に係るギヤとシャフトの接合方法および接合構造は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、上述した実施形態は無断変速機に使用されるギヤとシャフトを想定したが、他の動力伝達機構に使用されるギヤとシャフトの接合方法および構造に本発明を使用することも可能である。

１０…ギヤ １２…歯部
１４…ボス部 １６…歯
２８ａ…第１内周部 ２８ｂ…第２内周部
４０…シャフト ４６…外周部
４６ａ…第１外周部 ４６ｂ…第２外周部

Claims (4)

1. 外周側に歯が形成される歯部と前記歯部から軸方向に突出するボス部とを有するギヤをシャフトに圧入して接合するギヤとシャフトの接合方法であって、
   前記シャフトの外周部は、前記ギヤと前記シャフトとが接合された状態で、前記歯部の第１内周部に当接する第１外周部と、前記ボス部の第２内周部に当接する第２外周部と、を有し、
   前記第１外周部の大径が前記第２外周部の大径よりも大きく形成されており、
   前記ギヤと前記シャフトとを接合する際には、前記ギヤを前記シャフトに沿って前記第２外周部から前記第１外周部の方向に押し進めて、前記歯部に前記第１外周部を圧入すると共に前記ボス部に前記第２外周部を圧入する
   ことを特徴とするギヤとシャフトの接合方法。
2. 請求項１に記載のギヤとシャフトの接合方法において、
   前記第２外周部の大径を、前記第１外周部の大径と比較して、熱処理前後の前記ボス部の内径の変化量だけ小さく設定する
   ことを特徴とするギヤとシャフトの接合方法。
3. 外周側に歯が形成される歯部と前記歯部から軸方向に突出するボス部とを有するギヤとシャフトの接合構造であって、
   前記シャフトの外周部は、前記ギヤと前記シャフトとが接合された状態で、前記歯部の第１内周部に当接する第１外周部と、前記ボス部の第２内周部に当接する第２外周部と、を有し、
   前記第１外周部の大径が前記第２外周部の大径よりも大きく形成される
   ことを特徴とするギヤとシャフトの接合構造。
4. 請求項３に記載のギヤとシャフトの接合構造において、
   前記第２外周部の大径は、前記第１外周部の大径と比較して、熱処理前後の前記ボス部の内径の変化量だけ小さい
   ことを特徴とするギヤとシャフトの接合構造。

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