JP3132209B2 - スプライン軸継手 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスプライン軸継手に係
り、特に、同心に位置決めしつつ僅かな揺動を許容する
スプライン軸継手に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

（ａ）外周面にスプライン歯が設けられた第１嵌合部を
有する第１回転部材と、（ｂ）内周面にスプライン歯が
設けられて前記第１嵌合部に相対回転不能に嵌合される
第２嵌合部を有する第２回転部材と、（ｃ）その第２嵌
合部の外側に配設されてその第２嵌合部を位置決めしつ
つ回転可能に支持している中間ベアリングとを備え、前
記第１回転部材と前記第２回転部材との間で動力を伝達
するスプライン軸継手が知られている。図４は、このよ
うなスプライン軸継手を有する自動変速機の一例で、ト
ヨタ自動車株式会社発行の「Ａ１４０系Ａ１４１系オー
トマチックトランスアクスル修理書」に記載されている
ものである。

【０００３】かかる図４において、インプットシャフト
１０には図示しないエンジンからトルクコンバータを介
して動力が伝達されるようになっており、インプットシ
ャフト１０からは、第１変速装置１２，インタミディエ
イトシャフト１４，Ｏ／Ｄインプットシャフト１６，お
よび第２変速装置１８を経て出力歯車２０に動力伝達さ
れる。図５の骨子図からも明らかなように、第１変速装
置１２は、一対の遊星歯車機構２２，２４、クラッチＣ
₁ ，Ｃ₂ 、ブレーキＢ₁ ，Ｂ₂ ，Ｂ₃ 、および一方向ク
ラッチＦ₁ ，Ｆ₂ を備えて構成されている一方、第２変
速装置１８は、遊星歯車機構２６、クラッチＣ₀ 、ブレ
ーキＢ₀ 、および一方向クラッチＦ₀ を備えて構成され
ており、それ等のクラッチＣ₀ ，Ｃ₁ ，Ｃ₂ 、およびブ
レーキＢ₀ ，Ｂ₁ ，Ｂ₂ ，Ｂ₃ が図６に「○」印で示さ
れているように選択的に係合させられることにより、前
進４段および後進１段の各変速段が成立させられる。図
６において括弧付きで示されている○印は、エンジンブ
レーキを作用させる場合である。そして、上記出力歯車
２０は、軸心Ｏ₂ がインプットシャフト１０，インタミ
ディエイトシャフト１４の軸心Ｏ₁ と平行なカウンタシ
ャフト２８の大歯車３０と噛み合わされており、そのカ
ウンタシャフト２８の小歯車３２から歯車３４を介して
図示しない差動歯車装置に動力が伝達され、駆動輪が回
転駆動される。なお、図５の第１変速装置１２および第
２変速装置１８は、中心線から上半分のみを示したもの
である。

【０００４】ここで、上記インタミディエイトシャフト
１４は第１変速装置１２，Ｏ／Ｄインプットシャフト１
６，および第２変速装置１８の中心部を挿通させられ、
その一端部すなわち図４の右端部は、ニードルベアリン
グ３６を介してインプットシャフト１０と同心に且つ相
対回転可能に連結されており、他端部すなわち図４の左
端部は、ニードルベアリング３８を介してハウジング４
０により回転可能に支持されている。そして、遊星歯車
機構２２のキャリアおよび遊星歯車機構２４のリングギ
ヤは、それぞれインタミディエイトシャフト１４にスプ
ライン嵌合され、一体回転させられる一方、遊星歯車機
構２２，２４，２６のサンギヤは、それぞれニードルベ
アリングを介してインタミディエイトシャフト１４の周
囲に相対回転可能に配設されている。また、かかるイン
タミディエイトシャフト１４の中間部分、すなわち第１
変速装置１２と第２変速装置１８との間の部分には、前
記Ｏ／Ｄインプットシャフト１６がスプライン嵌合さ
れ、一体回転させられるようになっている。

【０００５】図７は、上記インタミディエイトシャフト
１４とＯ／Ｄインプットシャフト１６との嵌合部分を示
す拡大図で、インタミディエイトシャフト１４の外周面
に設けられたスプライン歯４２とＯ／Ｄインプットシャ
フト１６の内周面に設けられたスプライン歯４４とが噛
み合わされているとともに、そのスプライン嵌合部の近
傍において、インタミディエイトシャフト１４の外周面
４６とＯ／Ｄインプットシャフト１６の内周面４８とが
略密着する状態で嵌合され、同心に位置決めされてい
る。Ｏ／Ｄインプットシャフト１６には、前記遊星歯車
機構２６のキャリアピンが一体的に固設されるととも
に、その遊星歯車機構２６のリングギヤに一体的に連結
された前記出力歯車２０が、一対のローラベアリング５
０を介して相対回転可能に配設されている。この出力歯
車２０には、前記大歯車３０との間における動力伝達時
に反力が加わり、Ｏ／Ｄインプットシャフト１６、更に
はインタミディエイトシャフト１４を図４の上方へ押し
上げる力が作用する。この時の逃げを防止するため、上
記Ｏ／Ｄインプットシャフト１６、すなわちインタミデ
ィエイトシャフト１４の中間部は、ボールベアリング５
２を介してハウジング４０により位置決めされつつ回転
可能に支持されている。この従来例では、インタミディ
エイトシャフト１４およびＯ／Ｄインプットシャフト１
６が第１回転部材および第２回転部材に相当し、ボール
ベアリング５２が中間ベアリングに相当する。なお、図
７の符号５４は、前記遊星歯車機構２４のリングギヤに
一体的に設けられた連結部材で、スプライン歯５６を介
してインタミディエイトシャフト１４にスプライン嵌合
されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来のスプライン軸継手は、第１回転部材と第２回転部
材とが同心に位置決めされているため、一方の回転部材
に半径方向の力が加えられることによりベアリングの支
持部を支点として撓み変形が生じると、他方の回転部材
も同様に変形してしまうという問題があった。

【０００７】上記従来例について具体的に説明すると、
ボールベアリング５２による支持部を、反力が加えられ
る出力歯車２０の配設位置と完全に一致させることはで
きないため、出力歯車２０と大歯車３０との間の伝達ト
ルクが大きい場合には、インタミディエイトシャフト１
４がボールベアリング５２による支持部を支点として撓
み変形することがある。インタミディエイトシャフト１
４は、第１変速装置１２を挿通して配設されているた
め、その長さ寸法が長く、出力歯車２０の配設位置にお
ける変位が小さくても第１変速装置１２側部分での変位
は拡大され、ハウジング４０との間に配設されているブ
レーキＢ₂ ，Ｂ₃ や一方向クラッチＦ₂ などに引き摺り
が生じて、摩擦板等の寿命が低下したり動力損失が大き
くなったりするなどの不都合がある。

【０００８】なお、第１回転部材と第２回転部材とを径
方向に遊びを有する状態でスプライン嵌合すれば、一方
の回転部材の撓み変形に起因する他方の回転部材の変形
を防止できるが、両者間の位置決めが無くなるため、心
ずれが生じてがたつきや異音を発生する恐れがある。前
記従来例の場合には、インタミディエイトシャフト１４
によるＯ／Ｄインプットシャフト１６の位置決めが無く
なるため、Ｏ／Ｄインプットシャフト１６は第２変速装
置１８によって支持されることになり、第２変速装置１
８の各部に大きな負荷が作用するようになるため、この
ような遊びを設けることは実質的に不可能である。

【０００９】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、スプライン嵌合され
る第１回転部材および第２回転部材を同心に位置決めし
つつ、一方の回転部材の撓み変形に起因する他方の回転
部材の変形を防止することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めには、径方向に遊びを有する状態でスプライン嵌合す
るとともに、部分的に遊びを小さくして位置決めできる
ようにすれば良く、本発明は、前記（ａ）外周面にスプ
ライン歯が設けられた第１嵌合部を有する第１回転部材
と、（ｂ）内周面にスプライン歯が設けられて前記第１
嵌合部に相対回転不能に嵌合される第２嵌合部を有する
第２回転部材と、（ｃ）その第２嵌合部の外側に配設さ
れてその第２嵌合部を位置決めしつつ回転可能に支持し
ている中間ベアリングとを備え、前記第１回転部材と前
記第２回転部材との間で動力を伝達するスプライン軸継
手において、（ｄ）前記第１回転部材および第２回転部
材は、何れも前記第１嵌合部および第２嵌合部から離間
した位置においてそれぞれ第１ベアリングおよび第２ベ
アリングにより位置決めされつつ軸心まわりの回転可能
に支持されている一方、（ｅ）前記第１嵌合部および第
２嵌合部は径方向に遊びを有する状態でスプライン嵌合
されているとともに、前記スプライン歯またはスプライ
ン溝の軸方向における中間部には、その第１嵌合部を第
２嵌合部と略同心に位置決めする係合凸部が、その係合
凸部を支点としてそれ等の第２嵌合部と第１嵌合部とが
相対的に揺動し得るように設けられていることを特徴と
する。

【００１１】

【作用および発明の効果】このようなスプライン軸継手
においては、第１回転部材および第２回転部材は、第１
嵌合部および第２嵌合部がスプライン嵌合されることに
より相対回転不能に連結され、第２回転部材は、その第
２嵌合部において中間ベアリングにより位置決めされつ
つ軸心まわりの回転可能に支持されるとともに、第２嵌
合部から離間した位置において第２ベアリングにより位
置決めされつつ軸心まわのり回転可能に支持される。ま
た、第１回転部材は、第１嵌合部から離間した位置にお
いて第１ベアリングにより位置決めされつつ軸心まわり
の回転可能に支持されるとともに、第１嵌合部では、第
２回転部材の第２嵌合部を介して上記中間ベアリングに
より位置決めされる。

【００１２】ここで、上記第１嵌合部および第２嵌合部
は、径方向に遊びを有する状態でスプライン嵌合されて
いるが、スプライン歯またはスプライン溝の軸方向にお
ける中間部には、その第１嵌合部を第２嵌合部と略同心
に位置決めする係合凸部が設けられているため、第１嵌
合部は第２嵌合部を介して中間ベアリングにより良好に
位置決めされ、第１嵌合部が心ずれしてがたつきや異音
を生じる恐れはない。また、かかる係合凸部を支点とし
て、第１嵌合部および第２嵌合部は相対的に揺動し得る
ため、第１回転部材および第２回転部材の一方に撓み変
形が生じても、その撓み変形に起因して他方の回転部材
が変形させられることはない。したがって、かかる本発
明のスプライン軸継手を、例えば前述した従来の自動変
速機におけるインタミディエイトシャフトおよびＯ／Ｄ
インプットシャフトの連結構造に適用すれば、Ｏ／Ｄイ
ンプットシャフトに撓み変形が生じてもインタミディエ
イトシャフトが変形することはなく、そのインタミディ
エイトシャフトの外周部に配設された第１変速装置の寿
命が向上するとともに動力損失が低減される。

【００１３】また、上記係合凸部は、スプライン歯また
はスプライン溝の軸方向における中間部に設けられてい
るため、軸方向の端部やスプライン嵌合部から離間した
位置に設ける場合に比較して、同じ揺動角度であればス
プライン歯の端部における変位が小さくなり、それだけ
スプライン歯の噛合い寸法を大きくしたり軸方向長さを
長くしたりすることが可能で、スプライン歯の耐久性が
向上するとともに大きな動力伝達を行うことができ、こ
の点でも上記自動変速機の連結構造等に好適に用いられ
得る。

【００１４】なお、かかる係合凸部は、第１回転部材お
よび第２回転部材の何れか一方に設けるだけでも良い
が、それ等の両方に設けることも可能である。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を前記自動変速機に適用した場
合の一実施例を説明する。なお、前記従来例と共通する
部分には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。

【００１６】図１および図２において、第１回転部材と
してのインタミディエイトシャフト６０は、軸部６２，
フランジ６４，および第１嵌合部６６を一体的に備えて
おり、その軸心Ｏ₁ 部分には潤滑油を供給するための油
路６８が設けられている。軸部６２は、第１変速装置１
２の中心部を挿通させられているとともに、その軸端部
はニードルベアリング７０を介してインプットシャフト
１０と同心に且つ相対回転可能に連結されており、前記
遊星歯車機構２２のキャリアは、軸部６２にスプライン
嵌合されて一体回転させられる一方、遊星歯車機構２２
および２４のサンギヤは、複数のニードルベアリングを
介して軸部６２の周囲に相対回転可能に配設されてい
る。上記ニードルベアリング７０は第１ベアリングに相
当する。上記フランジ６４は前記従来例の連結部材５４
に相当するもので、遊星歯車機構２４のリングギヤに相
対回転不能に連結される。また、第１嵌合部６６は、中
間ベアリングとしての前記ボールベアリング５２の内周
側に位置させられているとともに、その外周面には多数
のスプライン歯７２が設けられている。

【００１７】一方、第２回転部材としてのＯ／Ｄインプ
ットシャフト７６は、軸部７８，フランジ８０，および
大径円筒部８２を一体に備えており、上記インタミディ
エイトシャフト６０と同心に配設されているとともに、
その軸心部分には潤滑油を供給するための油路８４が設
けられている。軸部７８は、第２変速装置１８の中心部
を挿通させられているとともに、その軸端部はニードル
ベアリング８６を介してハウジング４０により軸心Ｏ₁
と同心に位置決めされつつ回転可能に支持されており、
遊星歯車機構２６のサンギヤは、複数のニードルベアリ
ングを介して軸部７８の周囲に相対回転可能に配設され
ている。上記ニードルベアリング８６は第２ベアリング
に相当する。上記フランジ８０には、遊星歯車機構２６
のキャリアピンが一体的に固設されるとともに、大径円
筒部８２の外周側には、出力歯車２０が一対のローラベ
アリング５０を介して相対回転可能に配設されている。

【００１８】上記大径円筒部８２の先端側部分８８は、
前記インタミディエイトシャフト６０の第１嵌合部６６
にスプライン嵌合する第２嵌合部であり、前記ボールベ
アリング５２を介してハウジング４０により軸心Ｏ₁ と
同心に位置決めされつつ回転可能に支持されているとと
もに、内周面には前記スプライン歯７２と噛み合う多数
のスプライン歯９０が設けられている。スプライン歯７
２の外径はスプライン歯９０の溝底径より小さいととも
に、スプライン歯７２の溝底径はスプライン歯９０の内
径より小さく、第１嵌合部６６および第２嵌合部８８は
径方向に所定の遊びを有する状態で嵌合されているが、
図３の拡大図から明らかなように、スプライン歯７２の
軸方向における中央部分には、スプライン歯９０の溝底
に略接する係合凸部９２が設けられている。この係合凸
部９２とスプライン歯９０の溝底との係合により、第１
嵌合部６６は第２嵌合部８８と略同心に位置決めされ、
ボールベアリング５２によって支持されることになる。
また、かかる係合凸部９２の長さ寸法は約３ｍｍ程度と
短く、第１嵌合部６６および第２嵌合部８８は、この係
合凸部９２を支点として上記遊びにより定まる所定の角
度範囲で相対的に揺動することが許容される。係合凸部
９２の両端部には軸心に対して約３０゜で傾斜する緩や
かな傾斜が設けられており、第１嵌合部６６に対して第
２嵌合部８８が円滑にスプライン嵌合されるようになっ
ている。なお、第１嵌合部６６の基端部にはＯリング９
４が嵌着され、第２嵌合部８８の先端部との間を液密に
シールするようになっている。

【００１９】このように、本実施例ではインタミディエ
イトシャフト６０とＯ／Ｄインプットシャフト７６とが
相対的な揺動可能にスプライン嵌合されているため、出
力歯車２０に作用する反力によってＯ／Ｄインプットシ
ャフト７６が撓み変形しても、それに起因してインタミ
ディエイトシャフト６０が変形することはない。したが
って、そのインタミディエイトシャフト６０の外周側に
配設された第１変速装置１２のブレーキＢ₂ ，Ｂ₃ や一
方向クラッチＦ₂ の引き摺りが軽減され、摩擦板等の寿
命が向上するとともに、その引き摺りによる動力損失が
低減される。

【００２０】また、上記インタミディエイトシャフト６
０の第１嵌合部６６は、係合凸部９２によってそのＯ／
Ｄインプットシャフト７６の第２嵌合部８８と略同心に
位置決めされるとともに、その第２嵌合部８８はボール
ベアリング５２によって位置決めされているため、Ｏ／
Ｄインプットシャフト７６が撓み変形しているか否かに
拘らず、第１嵌合部６６は常に第２嵌合部８８を介して
ボールベアリング５２によって良好に位置決めされ、が
たつきや異音等を発生する恐れがない。

【００２１】また、上記係合凸部９２は、スプライン歯
７２の軸方向における中央部分に設けられているため、
軸方向の端部やスプライン嵌合部から離間した位置に設
ける場合に比較して、同じ揺動角度であればスプライン
歯７２，９０の端部における変位が小さくなり、それだ
けスプライン歯７２，９０の噛合い寸法（高さ）を大き
くしたり軸方向長さを長くしたりできる。これにより、
スプライン歯７２，９０の耐久性が十分に得られるよう
になるとともに、車両加速時等の大きなトルクを伝達す
ることが可能となる。

【００２２】一方、Ｏ／Ｄインプットシャフト７６は、
第２変速装置１８を貫通する軸部７８を一体に有し、そ
の軸部７８の端部においてニードルベアリング８６によ
り回転可能に支持されているため、出力歯車２０に作用
する反力は、そのニードルベアリング８６および前記ボ
ールベアリング５２を介してハウジング４０により受け
止められ、第２変速装置１８に大きな負荷が加わること
はない。前記係合凸部９２にも出力歯車２０の反力が作
用しないため、その摩耗が少なくて十分な耐久性が得ら
れる。

【００２３】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明したが、本発明は他の態様で実施することも
できる。

【００２４】例えば、前記実施例では自動変速機のイン
タミディエイトシャフト６０とＯ／Ｄインプットシャフ
ト７６との連結構造に本発明が適用された場合について
説明したが、自動変速機の他の動力伝達部や別の形式の
自動変速機、或いは自動変速機以外の動力伝達装置など
にも本発明は同様に適用され得る。

【００２５】また、前記実施例では第２回転部材として
のＯ／Ｄインプットシャフト７６が撓み変形するが、第
１回転部材が撓み変形する場合にも本発明は有効に適用
され得る。

【００２６】また、前記実施例では第１嵌合部６６のス
プライン歯７２に係合凸部９２が設けられていたが、第
２嵌合部８８のスプライン歯９０に同様な係合凸部を設
けることもできるし、それ等の溝底部分にスプライン歯
と係合する係合凸部を設けることも可能である。

【００２７】また、上記係合凸部は必ずしも正確にスプ
ライン歯の中央部に設けられる必要はなく、中央部から
多少ずれていても差し支えない。係合凸部の長さや形状
は適宜変更され得る。

【００２８】また、前記実施例では第１嵌合部６６，第
２嵌合部８８が何れも軸端部に設けられていたが、第１
回転部材や第２回転部材の軸方向における中間部分にそ
れ等の嵌合部が設けられても良く、例えば第１回転部材
が第２回転部材を貫通するようになっていても良い。

【００２９】また、前記実施例のインタミディエイトシ
ャフト６０，Ｏ／Ｄインプットシャフト７６は、何れも
軸端部においてニードルベアリング７０，８６により回
転可能に支持されるようになっていたが、それぞれ軸方
向の中間部分をベアリングによって支持することもでき
るし、複数箇所をベアリングで支持するようにしても良
い。

【００３０】また、前記実施例では中間ベアリングとし
てボールベアリング５２が用いられ、第１ベアリング，
第２ベアリングとしてニードルベアリング７０，８６が
用いられていたが、それ等のベアリングの種類は適宜設
定される。

【００３１】その他一々例示はしないが、本発明は当業
者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実
施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるスプライン軸継手を備
えた自動変速機の断面図である。

【図２】図１の自動変速機におけるインタミディエイト
シャフトとＯ／Ｄインプットシャフトとの連結部を拡大
して示す断面図である。

【図３】図２のスプライン嵌合部を拡大して示す断面図
である。

【図４】従来の自動変速機の断面図で、図１に対応する
図である。

【図５】図４の自動変速機の骨子図である

【図６】図４の自動変速機の各変速段とそれを成立させ
る係合要素を示す図である。

【図７】図４の自動変速機におけるインタミディエイト
シャフトとＯ／Ｄインプットシャフトとの連結部を拡大
して示す断面図で、図２に対応する図である。

【符号の説明】

５２：ボールベアリング（中間ベアリング） ６０：インタミディエイトシャフト（第１回転部材） ６６：第１嵌合部 ７０：ニードルベアリング（第１ベアリング） ７２：スプライン歯 ７６：Ｏ／Ｄインプットシャフト（第２回転部材） ８６：ニードルベアリング（第２ベアリング） ８８：第２嵌合部 ９０：スプライン歯 ９２：係合凸部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16D 3/06 F16D 1/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面にスプライン歯が設けられた第１
   嵌合部を有する第１回転部材と、内周面にスプライン歯
   が設けられて前記第１嵌合部に相対回転不能に嵌合され
   る第２嵌合部を有する第２回転部材と、該第２嵌合部の
   外側に配設されて該第２嵌合部を位置決めしつつ回転可
   能に支持している中間ベアリングとを備え、前記第１回
   転部材と前記第２回転部材との間で動力を伝達するスプ
   ライン軸継手において、 前記第１回転部材および第２回転部材は、何れも前記第
   １嵌合部および第２嵌合部から離間した位置においてそ
   れぞれ第１ベアリングおよび第２ベアリングにより位置
   決めされつつ軸心まわりの回転可能に支持されている一
   方、前記第１嵌合部および第２嵌合部は径方向に遊びを
   有する状態でスプライン嵌合されているとともに、前記
   スプライン歯またはスプライン溝の軸方向における中間
   部には、該第１嵌合部を該第２嵌合部と略同心に位置決
   めする係合凸部が、該係合凸部を支点として該第２嵌合
   部と該第１嵌合部とが相対的に揺動し得るように設けら
   れていることを特徴とするスプライン軸継手。