JP4351415B2 - 回転軸の固定支持構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用変速装置等における回転軸の固定支持構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車用変速装置における回転軸の固定支持構造として、ナットにより回転軸の両端をベアリングのインナに締結することでこの回転軸をケースに対して回転自在に支持する構造があるが、この構造では回転軸の回転および振動、ガタ等によってナットが緩むという事象が発生するおそれがある。そのため、この対策として、図４に示すように、ナットＮおよびワッシャＷとベアリングＢのインナＢ１との間に伝動ギヤＧを配設し、この伝動ギヤＧと回転軸Ａの一端とにスプライン部Ｓ１，Ｓ２を形成し、これらを圧入嵌合することでナットＮの緩み止めを行っていた。また、この回転軸Ａの他端とケースＣの分割された一部に固定されるベアリングのインナ（図示せず）とにもスプライン部を形成し、これらを圧入嵌合することで回転軸Ａの他端側におけるナットの緩み止めを行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法では、特に複数の回転軸Ａを有する自動車用変速装置においては、まず複数の回転軸Ａの一端を伝動ギヤＧに対してそれぞれ圧入し、次にそれらの回転軸Ａの他端にケースＣの分割された一部とベアリングとのアッシーを圧入する必要があった。そのため、非常に工数が掛かるとともに、ケースＣの一部とベアリングのアッシーを圧入させるために大きな機械が必要となってコストも掛かっていた。
【０００４】
また、ナットの緩み止めとして実開平６−５９６５３号公報で開示される技術がある。この技術は、図５に示すように、回転軸Ａにスプライン嵌合した伝動ギヤＧをワッシャＷを介してナットＮで締付固定し、ナットＮの薄肉部Ｎ１を変形させて回転軸Ａに形成されたネジ部Ａ１の係合溝Ａ２に係合させる一方、ワッシャＷの内周面に突起Ｗ１を設け、この突起Ｗ１をネジ部Ａ１の係合溝Ａ２に嵌合させる構造である。この構造によれば、伝動ギヤＧと回転軸Ａがそのスプライン嵌合部のガタ分により相対的に回転し、軸方向の荷重に応じた摩擦力を伴ってナットＮを緩めようとするが、ワッシャＷの突起Ｗ１およびナットＮの薄肉部Ｎ１の変形（カシメ）によりナットＮを緩めようとする回転力を遮断する効果がある。しかしながら、回転軸Ａと伝動ギヤＧの相対回転をナットＮに伝達させないためには、回転軸Ａの係合溝Ａ２およびワッシャＷの突起Ｗ１の形状に高精度な品質が求められることは必至で、製品の製法やバラツキを考慮すると量産性に問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、組付時における回転軸等の大きな部品の圧入をなくすことで工数やコストの増大を防ぐとともに、回転軸を締付固定する際に使用するワッシャ等の量産性を向上させることができる回転軸の固定支持構造を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決した本発明のうちの請求項１に記載の発明は、ケースに固定されるベアリングが係合する回転軸の軸端にネジ部を設け、前記ネジ部にナットを取り付けることで前記回転軸をワッシャを介して前記ベアリングのインナに固定し、前記ケースに対して回転自在となる前記回転軸の固定支持構造において、前記ワッシャの内径面の周方向に所定の間隔を空けて形成したワッシャスプライン部と、前記ネジ部よりも前記ベアリングのインナ側の回転軸の外径面に形成された回転軸スプライン部であって、前記ワッシャスプライン部が圧入される前記回転軸スプライン部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
ここで、「回転軸をベアリングのインナに固定する」とは、たとえばベアリングのインナとワッシャとの間に伝動ギヤを挟んで固定する場合を含むことも意味している。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、たとえば自動車用変速装置の組付時において、まず、回転軸の軸端をベアリングのインナに挿入する。その後、この回転軸の軸端に形成されるスプライン部（回転軸スプライン部）にワッシャのスプライン部（ワッシャスプライン部）を圧入する。そして、ナットを締めることにより、ワッシャを介して回転軸をベアリングのインナに固定する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の構成において、前記回転軸スプライン部の歯厚が、前記ワッシャスプライン部の歯厚よりも大きいことを特徴とする。
【００１０】
ここで、「歯厚」とは、たとえば回転軸スプライン部における４枚の歯を外側からまとめて挟むように計測したいわゆる「またぎ歯厚」を意味する。この場合、ワッシャスプライン部のまたぎ歯厚は、計測された回転軸の４枚の歯が係合する歯溝のうち両端の歯溝内面の外側同士の距離を計測したものである。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による作用に加え、回転軸スプライン部の歯厚がワッシャスプライン部の歯厚よりも大きいので、回転軸にワッシャを圧入すると、その隙間が確実にゼロとなる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明の構成において、前記回転軸スプライン部の硬度が、前記ワッシャスプライン部の硬度よりも高いことを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１または請求項２に記載の発明による作用に加え、回転軸スプライン部とワッシャスプライン部に硬度差を設定したので、回転軸へのワッシャの圧入に要する荷重を低くでき、スプライン部同士の歯厚差を拡大することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のうちのいずれか１項に記載の発明の構成において、前記回転軸スプライン部が、前記回転軸と前記ベアリングのインナとの嵌合部の範囲内まで形成されることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至請求項３のうちのいずれか１項に記載の発明による作用に加え、回転軸スプライン部が、回転軸とベアリングのインナとの嵌合部の範囲内まで形成されるので、たとえばナット締結後に振動や外力によりワッシャの歯面からバリが発生した場合であっても、そのバリが回転軸スプライン部の歯溝とベアリングのインナとで形成される密閉された空間内に収まる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る回転軸の固定支持構造の詳細について説明する。本実施形態は、図１に示すように、自動車用変速装置Ｍに本発明を適用したものである。参照する図面において、図１は本発明に係る回転軸の固定支持構造を示す断面図、図２は図１のワッシャを示す斜視図である。
【００１７】
図１に示すように、自動車用変速装置Ｍは、ケース１と、このケース１に固定されるベアリング２と、このベアリング２に隣接して配置される伝動ギヤ３と、これらベアリング２と伝動ギヤ３が回転不能に係合する回転軸４とで主に構成されている。そして、この回転軸４の軸端４１は、ベアリング２のインナ２１にワッシャ５およびナット６により固定されている。
【００１８】
ベアリング２は、インナ２１とアウタ２２からなり、これらの間にボール２３が配設されることにより、インナ２１とアウタ２２が相対的に回転自在な構造となっている。そして、このアウタ２２がケース１に対して回転不能に固定されることにより、インナ２１と回転不能に係合される回転軸４が伝動ギヤ３とともにケース１に対して回転自在な構造となっている。
【００１９】
回転軸４は、その軸端４１の外径面にネジ部４１ａが形成され、このネジ部４１ａ近傍の外径面にスプライン部４１ｂが形成されている。スプライン部４１ｂは、特許請求の範囲にいう「回転軸スプライン部」に相当する。このスプライン部４１ｂは、回転軸４とベアリング２のインナ２１とが嵌合している部分の範囲内まで形成されている。
【００２０】
ワッシャ５は、図２に示すように、その内径面５１に所定の間隔を空けて配設される４つのスプライン部５２，・・・が形成されている。スプライン部５２は、特許請求の範囲にいう「ワッシャスプライン部」に相当する。このスプライン部５２は、それぞれ２つの歯５３，５３からなり、この２つの歯５３，５３で形成される歯溝が回転軸４の軸端４１に形成されるスプライン部４１ｂの歯厚より小さくなっている。すなわち、回転軸４のスプライン部４１ｂの歯厚が、ワッシャ５のスプライン部５２の歯厚よりも大きくなっている。また、このワッシャ５のスプライン部５２の硬度よりも、回転軸４のスプライン部４１ｂの硬度が高くなるように設定されている。具体的には、回転軸４にはクロム鋼鋼材に浸炭処理を施したものを用い、ワッシャ５には機械構造用の炭素鋼鋼材を熱処理せずにそのまま用いることで、前記の硬度差の関係を持たせている。さらに、このワッシャ５のスプライン部５２の各歯５３には、その圧入方向側の２個所の角部を削るように面取り部５３ａ，５３ａが形成されている。
【００２１】
次に、この自動車用変速装置Ｍの製造方法について図１を参照して説明する。
図１に示すように、まず、回転軸４を伝動ギヤ３およびベアリング２のインナ２１にケース１の内側から挿入し、その軸端４１を外部に突出させる。その後、この回転軸４の軸端４１に形成されるスプライン部４１ｂにワッシャ５のスプライン部５２を圧入する。そして、この回転軸４のネジ部４１ａにナット６を取り付けることで回転軸４をワッシャ５を介してベアリング２のインナ２１に固定する。
【００２２】
ここで、前記ワッシャ５の圧入時において、回転軸４のスプライン部４１ｂの歯厚がワッシャ５のスプライン部５２の歯厚よりも大きいので、回転軸４とワッシャ５との隙間が確実にゼロとなっている。また、回転軸４のスプライン部４１ｂとワッシャ５のスプライン部５２に硬度差を設定したので、回転軸４へのワッシャ５の圧入は低い荷重で行われている。さらに、たとえばナット６の締結後に振動や外力によりワッシャ５の歯５３からバリが発生した場合であっても、そのバリが回転軸４のスプライン部４１ｂの歯溝とベアリング２のインナ２１とで形成される密閉された空間７や回転軸４のネジ部４１ａとスプライン部４１ｂの境界となる部分とナット６とで形成される密閉された空間７内に収まる。
【００２３】
以上によれば、本実施形態において、次のような効果を得ることができる。
（１）回転軸４にワッシャ５を圧入すればよいので、従来のようなワッシャよりも大きな伝動ギヤ等を回転軸に圧入する構造に比べて、時間等の工数を少なくできるとともに、圧入用に小さな機械を利用できてコストも軽減できる。また、回転軸４にワッシャ５を圧入するため、それらのスプライン部４１ｂ，５２の寸法精度をそれほど高精度にする必要がなく、量産性を向上させることができる。
（２）回転軸４側の歯厚をワッシャ５側の歯厚よりも大きくすることで、その隙間が確実にゼロとなるので、スプライン部４１ｂ，５２の寸法精度をそれほど高精度にしなくても、ナット６を緩めようとする回転力をワッシャ５で遮断する効果を有することとなる。
【００２４】
（３）回転軸４へのワッシャ５の圧入に要する荷重を低くできるので、組付性の向上と圧入設備の簡素化を図ることができる。また、スプライン部４１ｂ，５２に硬度差を設定することでこれらの歯厚差を拡大することができるので、ワッシャ５等を高精度に加工する必要がなく、量産性を向上させることができる。さらに、ワッシャ５への熱処理が不要なので、大幅な原価低減を図ることができる。
（４）たとえばナット６の締結後に振動等によりワッシャ５からバリが発生した場合であってもそのバリが密閉された空間７内に収まるので、装置内部へのバリの侵入や装置外部へのバリの排出を防止することができる。そのため、使用環境を問わずに、この回転軸４の固定支持構造を適用することができる。
【００２５】
（５）スプライン部４１ｂの硬度がスプライン部５２の硬度よりも高くなるように設定されているので、たとえばナット６の締結後に振動等によりワッシャ５が損傷したとしても回転軸４が損傷することがない。そのため、この場合においてはワッシャ５を交換すれば足りるので、そのメンテナンス性を向上させることができる。
（６）ワッシャ５のスプライン部５２の各歯５３には、その圧入方向側の２個所の角部を削るように面取り部５３ａ，５３ａが形成されているので、ワッシャ５の圧入が容易となり、その作業性を向上させることができる。
【００２６】
以上、本発明は、前記実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
本実施形態では、ワッシャ５の構造としてその内径面５１に所定の間隔を空けて４つのスプライン部５２，・・・を配設させる構造としたが、本発明はこれに限定されるものではない。たとえば、ワッシャ５の内径面５１の全周にわたってスプライン部５２，・・・を形成させてもよい。ただし、この場合は圧入時に大きな力を必要とするので、本実施形態のように所定個数のスプライン部５２，・・・を所定の間隔で配設する構造にするのが望ましい。
【００２７】
また、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、ワッシャ５の外径面５４に、このワッシャ５を取り外す際に引っ掛ける部分となる係合部を設けてもよい。ここで、この図３で示す構造は、前記実施形態のワッシャ５の一部を変更したものなので、前記実施形態と同様の構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００２８】
図３（ａ）に示すように、ワッシャ５の外径面５４には、その圧入方向側に一対の凹部５４ａ，５４ａが形成されている。このように形成された凹部５４ａは、たとえばナット６の締結後に振動等によりワッシャ５が損傷して、そのワッシャ５を交換する際に利用される。すなわち、凹部５４ａにワッシャ５を取り外すための機械のアームを引っ掛けることで、ワッシャ５の取り外し作業を容易に行うことができる。
【００２９】
また、係合部としては、図３（ｂ）に示すようにワッシャ５の外周面５４の圧入方向側に形成されるテーパ部５４ｂであってもよいし、図３（ｃ）および（ｄ）に示すようにワッシャ５の外周面５４に全周にわたって形成される溝部５４ｃであってもよい。このように係合部としてテーパ部５４ｂや溝部５４ｃを採用しても、前記と同様な効果を奏することができる。なお、図３（ｃ）および（ｄ）に示すように、溝部５４ｃの数はいくつであってもよく、また、ネジ状に形成されてもよい。ただし、図３（ｄ）に示すように、溝部５４ｃを１つだけ設ける構造はその加工が容易であり量産性に優れるため、このような構造にするのが望ましい。
【００３０】
本実施形態では、ベアリング２のインナ２１に回転軸４をワッシャ５を介してナット６で固定させる構造に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されるものではない。たとえば、ベアリング２のインナ２１とワッシャ５との間に伝動ギヤ３を挟んだ状態で回転軸４を固定させる構造等に本発明を適用してもよい。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、回転軸にワッシャを圧入すればよいので、従来のような伝動ギヤやアッシー等を回転軸に圧入する構造に比べて、時間等の工数を少なくできるとともに、圧入用に小さな機械を利用できてコストも軽減できる。また、回転軸にワッシャを圧入するため、それらのスプライン部の寸法精度をそれほど高精度にする必要がなく、量産性を向上させることができる。
【００３２】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による効果に加え、回転軸側の歯厚をワッシャ側の歯厚よりも大きくすることで、その隙間がゼロとなるので、スプライン部の寸法精度をそれほど高精度にしなくても、ナットを緩めようとする回転力をワッシャで遮断する効果を有することとなる。
【００３３】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１または請求項２に記載の発明による効果に加え、回転軸へのワッシャの圧入に要する荷重を低くできるので、組付性の向上と圧入設備の簡素化を図ることができる。また、スプライン部同士の歯厚差を拡大することができるので、ワッシャ等を高精度に加工する必要がなく、量産性を向上させることができる。さらに、ワッシャの素材強度によってはワッシャへの熱処理も不要となるので、大幅な原価低減を図ることができる。
【００３４】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至請求項３のうちのいずれか１項に記載の発明による効果に加え、たとえばナット締結後にワッシャからバリが発生した場合であってもそのバリが密閉された空間内に収まるので、装置内部へのバリの侵入や装置外部へのバリの排出を防止することができる。そのため、使用環境を問わずに、この回転軸の固定支持構造を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る回転軸の固定支持構造を示す断面図である。
【図２】図１のワッシャを示す斜視図である。
【図３】図１のワッシャに凹部を形成した変形例を示す斜視図（ａ）と、テーパ部を形成した変形例を示す斜視図（ｂ）と、２つの溝部を形成した変形例を示す斜視図（ｃ）と、１つの溝部を形成した変形例を示す斜視図（ｄ）である。
【図４】従来の回転軸の固定支持構造を示す断面図である。
【図５】従来の回転軸の固定支持構造を示す断面図である。
【符号の説明】
２ ベアリング
２１ インナ
４ 回転軸
４１ 軸端
４１ａ ネジ部
４１ｂ スプライン部
５ ワッシャ
５１ 内径面
５２ スプライン部
６ ナット

Claims (4)

1. ケースに固定されるベアリングが係合する回転軸の軸端にネジ部を設け、前記ネジ部にナットを取り付けることで前記回転軸をワッシャを介して前記ベアリングのインナに固定し、前記ケースに対して回転自在となる前記回転軸の固定支持構造において、
   前記ワッシャの内径面の周方向に所定の間隔を空けて形成したワッシャスプライン部と、
   前記ネジ部よりも前記ベアリングのインナ側の回転軸の外径面に形成された回転軸スプライン部であって、前記ワッシャスプライン部が圧入される前記回転軸スプライン部と、
   を備えることを特徴とする回転軸の固定支持構造。
2. 前記回転軸スプライン部の歯厚が、前記ワッシャスプライン部の歯厚よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の回転軸の固定支持構造。
3. 前記回転軸スプライン部の硬度が、前記ワッシャスプライン部の硬度よりも高いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転軸の固定支持構造。
4. 前記回転軸スプライン部が、前記回転軸と前記ベアリングのインナとの嵌合部の範囲内まで形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちのいずれか１項に記載の回転軸の固定支持構造。

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