JP2020085189A - 軸部材の嵌合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】軸部材の割れの発生を抑制すること。【解決手段】外歯の歯先面と、内歯の歯底面とを当接して、相互に変形させる複数の第１圧入部と、連続して設けられている前記複数の第１圧入部のうち、隣り合う第１圧入部の間に配置され、外歯の歯面と内歯の歯面とを当接圧入し、かつ、外歯の歯先面と内歯の歯底面を当接圧入することで当接圧入し、相互に変形させた第２圧入部と、を備える。これにより、第２圧入部に発生する応力を低減することができる。【選択図】図４

Description

本発明は、軸部材の嵌合構造に関する。

従来、このような分野の技術として、特開平１１−１０８０７０号公報がある。この公報に記載された嵌合構造では、軸部材の内側と外側のそれぞれに内歯と外歯が形成されており、外歯のいずれかの歯先面と、内歯の歯底面を当接して相互に変形させた第１圧入部と、第１圧入部が形成される外歯以外の外歯の歯面と内歯の歯面とを当接して相互に変形させた第２圧入部と、を備えることが記載されている。なお、第１圧入部と第２圧入部は、交互に連続するように設けられている。

特開平１１−１０８０７０号公報

しかしながら、前述した従来の嵌合構造では、応力低減効果は見込めるが、その効果が不十分な場合に割れが発生する場合がある。具体的には、軸部材の形状や圧入代によっては、第２圧入部の歯底に応力が集中し、遅れ破壊による割れが発生する場合がある。したがって、軸部材にかかる曲げ応力を低減し、第２圧入部に発生する応力を低減させたいという要望がある。
本発明は、軸部材の割れの発生を抑制した軸部材の嵌合構造を提供するものである。

本発明にかかる軸部材の嵌合構造は、外歯の歯先面と、内歯の歯底面とを当接して、相互に変形させる複数の第１圧入部と、連続して設けられている前記複数の第１圧入部のうち、隣り合う第１圧入部の間に配置され、外歯の歯面と内歯の歯面とを当接圧入し、かつ、外歯の歯先面と内歯の歯底面を当接圧入することで当接圧入し、相互に変形させた第２圧入部と、を備える。
これにより、第２圧入部に発生する応力を低減することができる。

これにより、軸部材の割れの発生を抑制した軸部材の嵌合構造を提供することができる。

第１圧入部の図である。 第２圧入部の図である。 第１圧入部と第２圧入部及びそれらの中間でかかる応力を示す図である。 第２圧入部にかかる応力を示す図である。 割れの抑制及び発生状態を示した図である。 発生応力の比較を示した図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施例に係る嵌合構造１００における第１圧入部の説明図である。図２は、本発明の一実施例に係る嵌合構造１００における第２圧入部の説明図である。

図１及び図２に示すように、第１軸部材１と第２軸部材２が、径方向に圧入代が設定される大径圧入、及び、歯面方向に圧入代が設定される歯面圧入によって嵌合される。ここで、第１軸部材１は外歯スプラインであり、第２軸部材２は内歯スプラインであるものとして説明する。

本発明の一実施例に係る嵌合構造１００は、図１に示すように第１圧入部に用いられる歯１０と、図２に示すように第２圧入部において嵌合となる歯１１と、を含んで構成されている。

ここで、第１軸部材１において、歯先１ａと歯底１ｄとの間に配置される２つの歯面を歯面１ｂ，歯面１ｃとする。ここでは図１に示すように、歯先１ａと、その左隣に配置される歯底１ｄの間の歯面を歯面１ｂ、歯先１ａと、その右隣に配置される歯底１ｄの間の歯面を歯面１ｃとする。

また、第２軸部材２においても同様に、歯先２ａと歯底２ｄとの間に配置される２つの歯面を歯面２ｂ，歯面２ｃとする。

図１に示すように、第１圧入部では、歯１０において、第１軸部材１の歯先１ａと、第２軸部材２の歯底２ｄの間に、点線楕円で示す大径圧入代Ａが設定される。すなわち、第１圧入部では、それぞれ外歯の歯先面と、内歯の歯底面とを当接して、相互に変形させている。

図２に示すように、第２圧入部では、歯１１において、第１軸部材１の歯先１ａと、第２軸部材２の歯底２ｄの間に点線楕円で示す大径圧入代Ｂが設定される。さらに、歯面１ｂと歯面２ｂの間に点線楕円で示す歯面圧入代Ｃが設定され、歯面１ｃと歯面２ｃとの間に点線楕円で示す歯面圧入代Ｄが設定される。

ここで第２圧入部は、図３に示すように、隣り合う第１圧入部の間に配置されている。すなわち、第１圧入部と第２圧入部が交互に連続して配置されている。また、上記圧入代Ｂ〜Ｄの箇所に関して言い換えると、第２圧入部では、外歯の歯面と内歯の歯面とを当接圧入し、かつ、外歯の歯先面と内歯の歯底面を当接圧入することで当接圧入して相互に変形させている。

次に、上記で説明した嵌合構造による利点について、図３〜図５を用いて説明する。ここで図３において、矢印を用いて応力の方向を示している。なお、従来の嵌合構造では、第２圧入部では歯面圧入代が設けられて歯面圧入はされているが、大径圧入はされていないものとして対比して説明する。

図３（ａ）に示すように、嵌合構造１００では１つの第２圧入部が、２つの第１圧入部に挟まれるように配置されているものとする。この第２圧入部では、大径圧入されていることにより径方向の応力が発生し、歯面圧入されていることにより周方向の応力が発生している。なお第１圧入部においても、大径圧入されていることにより径方向の応力が発生している。

すなわち、嵌合構造１００では第１圧入部と第２圧入部の両方において、径方向の応力が発生している。したがって、図３（ｂ）に示すように従来の嵌合構造では、第１圧入部のみで径方向の応力が発生していることに比べて、嵌合構造１００では径方向の応力が発生している距離が短くなる。そのため嵌合構造１００では、第１圧入部と第２圧入部との間において、周方向の応力を小さくすることができる。

さらに、図４（ａ）に示すように嵌合構造１００では、第２圧入部における大径圧入により、第１軸部材１の歯先１ａにより第２軸部材２の歯底２ｄが径方向外側に押される。これにより、第１軸部材１の歯面１ｂ，１ｃ（図２参照）が、それぞれ第２軸部材２の歯面２ｂ，２ｃを押し広げる力が小さくなる。したがって、嵌合構造１００では、第２圧入部における周方向の応力を小さくすることができる。

ここで、図４（ｂ）に示した従来の嵌合構造では、径方向の応力が無いため第１軸部材の歯面が第２軸部材の歯面を押し広げる力が大きい。そのため、第２軸部材において周方向に大きな応力が発生する。

これらの効果により、図５（ａ）に示すように嵌合構造１００では、第２軸部材において歯底２ｄ（図２参照）にかかる周方向の応力が小さくなるので、割れの発生を抑制することができる。すなわち、図５（ｂ）に示すような従来の嵌合構造では、第２軸部材にかかる周方向の応力が降伏応力を超えて割れが発生するような場合であっても、最大応力が降伏応力を超えないようにすることができる。

例えば図６に示すように、降伏応力が仮に１．８ＧＰａである場合に、従来の嵌合構造では最大応力が１．９４ＧＰａとなって割れが発生するところ、上記で示した嵌合構造１００では最大応力が１．６４ＧＰａに抑えることができる。したがって、嵌合構造１００では、割れの発生を抑制することができる。

以上のように、第２圧入部において、大径圧入と歯面圧入の両方が行われる状態とすることによって、第２軸部材２に発生する応力を、第２圧入部の箇所、及び第１圧入部と第２圧入部との間の箇所において抑制することができる。したがって、第２軸部材２の割れの発生を抑制することができる。

本発明は、車両等に搭載される変速機又はトランスファの回転軸に、ギヤ又はハブなどの環状部材を一体的に結合するための構造に好適に利用される。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ 第１軸部材
１ａ 歯先
１ｂ 歯面
１ｃ 歯面
１ｄ 歯底
２ 第２軸部材
２ａ 歯先
２ｂ 歯面
２ｃ 歯面
２ｄ 歯底
１０ 歯
１１ 歯
１００ 嵌合構造

Claims (1)

1. スプライン圧入などの軸部材の嵌合構造であって、
   外歯の歯先面と、内歯の歯底面とを当接して、相互に変形させる複数の第１圧入部と、
   連続して設けられている前記複数の第１圧入部のうち、隣り合う第１圧入部の間に配置され、外歯の歯面と内歯の歯面とを当接圧入し、かつ、外歯の歯先面と内歯の歯底面を当接圧入することで当接圧入し、相互に変形させた第２圧入部と、を備える
   軸部材の嵌合構造。

Images