JP4223145B2

JP4223145B2 - 筒軸

Info

Publication number: JP4223145B2
Application number: JP17510199A
Authority: JP
Inventors: 俊一松井
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 1999-06-22
Filing date: 1999-06-22
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2019-06-22
Also published as: JP2001003946A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、凸軸とスプライン嵌合されて使用される筒軸に関する。この筒軸は、例えば伸縮軸を構成する一方軸体の軸端部分、自在継手のヨークの軸端部分、あるいは、トラクタの駆動軸とトラクタでけん引される各種作業機の入力軸との一方の軸端部分に設けられる。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、例えば２つの軸体を自在継手を介して連結するような場合、自在継手のヨークと各軸体とをスプライン嵌合とすることがあり、その場合、例えばヨークの軸端部分を内周面にメススプライン部を有する筒軸とし、また軸体の軸端部分を外周面にオススプラインが形成された凸軸とする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した筒軸に凸軸を挿入するにあたって、両軸のスプライン部どうしの位相がずれていると、挿入しにくくなる。
【０００４】
そこで、位相ずれの補正対策については、現在のところ、試行回数を増やしたり、作業者が手作業で一方の軸を所要角度回して位相を合わせてから挿入させるようにしており、面倒であった。
【０００５】
これに対し、本願出願人は、特願平１０−１９７００３号を提案している。この出願では、筒軸のメススプライン部の各スプライン歯の先端部分を先細り形状にしている。この構成では、筒軸に対して凸軸を連結する過程で、両軸のスプライン部の位相がずれているとき、筒軸のスプライン歯の先端側の案内面が凸軸の軸方向推進力を周方向へ回す力に変換して、位相ずれを自動補正する。
【０００６】
ところで、上記提案出願では、各スプライン歯の先端部分を平面視ほぼＶ字形に形成した形態を提示しているが、その形態において、位相ずれの補正角度を可及的に大きくするには、Ｖ字形歯先を先鋭に尖らせればよいが、そのようにすると、凸軸の連結時に凸軸がＶ字形歯先に干渉したときに、当該刃先が潰されて変形しやすくなることが判った。ここに改良の余地がある。
【０００７】
このような事情に鑑み、本発明は、筒軸において、凸軸との連結過程で両軸のスプライン部相互の位相ずれを自動補正できるようにしながら、スプライン歯の先端部分の変形を抑制できるようにすることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にかかる筒軸は、凸軸がスプライン嵌合される筒軸であって、その内周面に設けられるメススプライン部の各スプライン歯の先端部分の周方向両側に、当該先端部分を平面視ほぼＶ字形の先細形状とする斜面がそれぞれ設けられており、この各スプライン歯のＶ字形歯先が、周方向に沿って平坦かあるいは丸く形成され、前記斜面は、スプライン溝の両隣に位置する２つの斜面が一対となってすり鉢状に湾曲した形状にされ、前記メススプライン部のスプライン溝の先端側の領域には、２つ一対の前記斜面に対して連接する扇形の陥没部が形成されているとともに、前記扇形の陥没部は、筒軸の軸線に対して直交する平面で切断したときの断面形状が凹円弧形をなし、かつ前記スプライン溝の先端部分から前記筒軸の先端まで連続して形成されている。
【０００９】
請求項２の発明にかかる筒軸は、上記請求項１におけるＶ字形歯先の平坦部あるいは丸み部の周方向幅を、０．５〜３ｍｍの範囲内に設定している。
【００１０】
以上、本発明の筒軸では、凸軸との連結過程において両軸のスプライン部どうしの位相がずれていても、筒軸のスプライン歯の斜面が凸軸の軸方向推進力を周方向に回す力に変換させるように作用するので、前記位相ずれが自動補正されて両軸の連結が可能になる。
【００１１】
しかも、筒軸のスプライン歯のＶ字形歯先が平坦あるいは丸く形成されているから、前述の連結過程において、凸軸のスプライン歯と干渉しても変形しにくくなり、位相ずれ補正作用が長期間にわたって安定的に発揮されるようになる。
【００１２】
特に、請求項２の発明では、Ｖ字形歯先の平坦部あるいは丸み部の周方向幅を特定しているから、凸軸との連結過程で凸軸の位相ずれの補正角度を可及的に大きく確保できるようになって、しかも凸軸が万一干渉してもダメージを受けにくくなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１４】
図１ないし図３に本発明の一実施形態を示している。図１は、筒軸の縦断側面図、図２は、筒軸と凸軸とを示す斜視図、図３は、筒軸と凸軸との連結過程での位相ずれ補正形態を示す説明図である。
【００１５】
図中、１０は筒軸、２０は凸軸である。筒軸１０に対して凸軸２０が軸方向に摺動可能にかつ周方向に同期回転する状態にスプライン嵌合により連結される。
【００１６】
筒軸１０は、円筒形に形成されており、その内周面には、メススプライン部１１が形成されている。この筒軸１０の内周面において一方開口端には、拡径テーパ面１２が形成されている。
【００１７】
凸軸２０は、円柱形に形成されており、その外周面には、オススプライン部２１が形成されている。この凸軸２０のオススプライン部２１の各スプライン歯の先端には、例えばテーパ面２２が形成されている。
【００１８】
そして、前述した筒軸１０のメススプライン部１１の各スプライン歯の先端部分の周方向両側には、それぞれ斜めに湾曲した斜面１３が形成されていて、当該スプライン歯の先端部分の形状が平面視ほぼＶ字形に形成されている。なお、前述の斜面１３において、それぞれスプライン溝側に位置する２つの斜面１３が一対となって、すり鉢状に湾曲した形状になっている。
【００１９】
また、筒軸１０の拡径テーパ面１２においてメススプライン部１１の各スプライン溝の先端側の領域には、前述したスプライン溝側に位置する２つ一対の斜面１３に対して連接する扇形の陥没部１４が形成されている。
【００２０】
さらに、前述した各スプライン歯のＶ字形歯先は、先鋭に尖っておらずに、周方向に沿って平坦に形成されている。この平坦部分を平坦部１５とする。この平坦部１５の周方向幅Ｂは、０．５〜３ｍｍの範囲内、好ましくは１ｍｍに設定される。なお、この平坦部１５は、丸いＲ面としてもよい。
【００２１】
なお、上述したスプライン溝の先端部分に形成される２つ一対の斜面１３，１３と陥没部１４とが、凸軸２０を連結するときの位相ずれを補正する案内面となる。
【００２２】
次に、上述した筒軸１０のメススプライン部１１の加工方法を説明する。
【００２３】
すなわち、後で説明する回転旋削工具４０を、図４に示すように、筒軸１０の軸心に沿う姿勢にするとともに、その先端部分を１つのスプライン溝の先端部分にあてがった状態で、当該回転旋削工具４０を回転させながら奥へ移動させる。これにより、前記スプライン溝の両隣の２つのスプライン歯の先端片側角部が、同時に斜めに湾曲した形状で面取りされることになり、結果的にスプライン溝の先端部分に２つ一対の斜面１３と陥没部１４とからなる案内面が形成されることになる。以降、上述したような処理をすべてのスプライン歯に対して施す。これにより、スプライン溝の先端部分に前述した案内面が形成されるとともに、各スプライン歯の先端部分の形状が平面視ほぼＶ字形に形成されるとともに、Ｖ字形歯先に所要幅の平坦部１５が残存されることになる。
【００２４】
このような加工に用いる回転旋削工具としては、一般的に知られる各種のエンドミルやドリルなどを改造したものとすることができる。
【００２５】
具体的に、図５ないし図７に示すような回転旋削工具４０を用いる。この回転旋削工具４０は、２刃形エンドミルをベースとし、その刃部の先端側に縮径部４１を設けた形状になっている。
【００２６】
ここで用意する回転旋削工具４０については、その刃部の回転円弧軌跡の直径寸法Ｒと、縮径部４１の軸方向長さ寸法Ｗと、縮径部４１の傾斜角度θとを下記するように規定する必要がある。
【００２７】
まず、前述の回転円弧軌跡の直径寸法Ｒについては、図８に示すように、筒軸１０の各スプライン溝の先端部分に形成する案内面（２つ一対の斜面１３ならびに陥没部１４）における３点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を通る仮想円弧Ｘの直径寸法ｒと同じに設定する。また、縮径部４１の軸方向長さ寸法Ｗについては、図９に示すように、斜面１３の軸方向寸法Ｌと同じあるいはそれよりも大きく設定する。さらに、縮径部４１の傾斜角度θについては、スプライン歯のＶ字形歯先の角度αと同じに設定する。
【００２８】
以上説明したような筒軸１０であれば、凸軸２０との連結過程において、両軸１０，２０の軸心がずれていたり、あるいは両軸１０，２０のスプライン部１１，２１どうしの位相がずれていたりしても、下記するように芯ずれや位相ずれが、人手を煩わせることなく自動的に円滑に補正されるようになる。
【００２９】
まず、両軸１０，２０の軸心がずれている場合、両軸１０，２０を突き合わせる動作に伴い、筒軸１０の拡径テーパ面１２と、凸軸２のスプライン歯のテーパ面２２とが当接したときに、筒軸１０の拡径テーパ面１２が、凸軸２０の軸方向推進力を径方向へ変位させる力に変換させるように作用するので、筒軸１０の軸心と凸軸２０の軸心とが合致するようになる。
【００３０】
また、両軸１０，２０の各スプライン部１１，２１の位相がずれている場合、両軸１０，２０を突き合わせる動作に伴い、筒軸１０のメススプライン部１１の斜面１３に、凸軸２０のオススプライン部２１の歯先が当接したときに、前記斜面１３が、凸軸２０の軸方向推進力を周方向一方へ回す力に変換させるように作用するので、凸軸２０が所要角度回転させられることになって、オススプライン部２１の位相がメススプライン部１１の位相に合致することになる。この位相補正動作における凸軸２０の回転は、オススプライン部２１のスプライン歯がメススプライン部１１の斜めに湾曲した斜面１３に沿ってすべりながら案内されるようになるので、円滑になる。
【００３１】
このように、筒軸１０と凸軸２０との連結過程において、特に両軸１０，２０のスプライン部１１，２１の位相がずれていても、この位相ずれを自動補正できるから、従来のように作業者の手を煩わせることなく、連結を簡単かつ迅速に行うことができる。
【００３２】
しかも、筒軸１０のスプライン歯のＶ字形歯先に平坦部１５を設けているから、前述の連結過程において、凸軸２０のスプライン歯と万一干渉しても変形しにくくなり、位相ずれ補正作用が長期間にわたって安定的に発揮することが可能になる。
【００３３】
特に、この実施形態のように、平坦部１５の周方向幅Ｂを可及的に小さな範囲に特定すれば、凸軸２０との連結過程で凸軸２０の位相ずれの補正角度を可及的に大きく確保できるようになって、しかも凸軸２０が万一干渉してもダメージを受けにくくなるなど、信頼性向上に貢献できるようになる。
【００３４】
ところで、上述した実施形態の筒軸１０は、例えば図１０に示すようなトラクタ２の駆動軸２ａに対して作業機３の凸軸形状の入力軸３ａを連結するためのカップリングとして利用することができる。具体的には、トラクタ２の駆動軸２ａの自由端に取り付けられてある十字軸継手２ｂの一方ヨーク２ｃの軸端に、筒軸１０が一体に設けられる。
【００３５】
この図１０に示した例では、トラクタ２の駆動軸２ａと作業機３の入力軸３ａとを人手を介入せずに自動的に連結できるようにするために、トラクタ２側に配設されて作業機３を引き寄せるアームユニットＡと、作業機３側に配設されてアームユニットＡに係止される係止ユニットＢと、トラクタ２のアームユニットＡに配設されて十字軸継手２ｂの一方ヨーク２ｃをほぼ水平姿勢で回動可能な状態で傾動可能かつ径方向変位可能に支持する支持ユニットＣとを装備している。
【００３６】
支持ユニットＣは、例えば図１１に示すように、トラクタ２のアームユニットＡに固定される環状枠体４と、この環状枠体４に取り付けられる自動調心玉軸受５と、この自動調心玉軸受５を環状枠体４のほぼ中心位置に宙づり保持する３つのコイルばね６とで構成されている。環状枠体４は、２枚一対の環状板４ａ，４ｂと、環状板４ａ，４ｂの間に挟まれて径方向内外に配設される内筒４ｃおよび外筒４ｄとからなる。内筒４ｃは、径方向に摺動可能になっている。外筒４ｄの円周３カ所には、コイルばね６の圧縮量を調節する３つの中空ボルト４ｅが螺着されている。
【００３７】
このようなトラクタ２と作業機３との連結用のカップリングとして、本発明の筒軸１０を利用すれば、本発明の筒軸１０による位相ずれ補正機能がきわめて有効になり、トラクタ２の駆動軸２ａと作業機３の入力軸３ａとの連結動作の一層の円滑化に大きく貢献できるようになる。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１および２の発明にかかる筒軸では、凸軸との連結時に両軸のスプライン部の位相がずれていても、これら両軸を突き合わせるだけで、前記位相ずれを自動的に補正できるから、試行回数も少なく済み、また、人手を煩わせることなく連結させることができるようになる。しかも、筒軸のスプライン歯のＶ字形歯先を平坦あるいは丸く形成しているから、前述の連結過程において、凸軸のスプライン歯と万一干渉しても変形しにくくなり、位相ずれ補正作用を長期間にわたって安定的に発揮させることができるようになる。
【００３９】
特に、請求項２の発明では、Ｖ字形歯先の平坦部あるいは丸み部の周方向幅を特定しているから、凸軸との連結過程で凸軸の位相ずれの補正角度を可及的に大きく確保できるようになって、しかも凸軸が万一干渉してもダメージを受けにくくなるなど、信頼性向上に貢献できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の筒軸の縦断側面図
【図２】図１の筒軸およびその連結相手の凸軸を示す斜視図
【図３】図１の筒軸と凸軸との連結過程での位相ずれ補正形態を示す説明図
【図４】図１の筒軸の加工形態を示す縦断側面図
【図５】図１の筒軸の加工に用いる回転旋削工具を示す斜視図
【図６】図５の回転旋削工具の側面図
【図７】図５の回転旋削工具の端面図
【図８】図１の筒軸の加工に用いる回転旋削工具の設計条件の一要素を示す説明図
【図９】図１の筒軸の加工に用いる回転旋削工具の設計条件の他要素を示す説明図
【図１０】図１の筒軸をトラクタと作業機との連結用カップリングとした例を示す側面図
【図１１】図１０中の支持ユニットを示す縦断側面図
【符号の説明】
１０筒軸
１１筒軸のメススプライン部
１３メススプライン部の斜面
１４メススプライン部の陥没部
１５スプライン歯の平坦部
２０凸軸
２１凸軸のオススプライン部

Claims

凸軸がスプライン嵌合される筒軸であって、
その内周面に設けられるメススプライン部の各スプライン歯の先端部分の周方向両側に、当該先端部分を平面視ほぼＶ字形の先細形状とする斜面がそれぞれ設けられており、
この各スプライン歯のＶ字形歯先が、周方向に沿って平坦かあるいは丸く形成され、
前記斜面は、スプライン溝の両隣に位置する２つの斜面が一対となってすり鉢状に湾曲した形状にされ、
前記メススプライン部のスプライン溝の先端側の領域には、２つ一対の前記斜面に対して連接する扇形の陥没部が形成されているとともに、
前記扇形の陥没部は、筒軸の軸線に対して直交する平面で切断したときの断面形状が凹円弧形をなし、かつ前記スプライン溝の先端部分から前記筒軸の先端まで連続して形成されている、ことを特徴とする筒軸。
請求項１に記載の筒軸において、
前記Ｖ字形歯先の平坦部あるいは丸み部の周方向幅は、０．５〜３ｍｍの範囲内に設定される、ことを特徴とする筒軸。