JP4534864B2

JP4534864B2 - 軸部材の取付構造

Info

Publication number: JP4534864B2
Application number: JP2005142765A
Authority: JP
Inventors: 泰生清水
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-05-16
Filing date: 2005-05-16
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2025-05-16
Also published as: JP2006316967A

Description

本発明は、軸部材の取付構造に関し、詳しくは、正方向のトルクと逆方向のトルクとが作用する軸部材を固定部材に回転不能に取り付ける軸部材の取付構造に関する。

従来、この種の軸部材の取付構造としては、遊星歯車の太陽歯車をケースに固定する構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この構造では、太陽歯車に連結された軸部材の外周面に凸形状の複数の爪部を形成すると共にケースにこの複数の爪部を空間的な余裕を持って嵌合可能な複数の嵌合部を形成し、すべての爪部の両側に制振弾性体を介在させて嵌合部に嵌合させることにより軸部材をケースに取り付けている。そして、この制振弾性体を介在させることにより、総ての誤差を制振弾性体が吸収して歯車応力の異常な増大が防止でき、騒音・振動の少ない静粛な歯車装置を得ることができるという効果を奏する、ものとしている。
特開平２−２５３０３１号公報（図７）

しかしながら、上述の軸部材の取付構造では、爪部と嵌合部に隙間が生じないようにするために比較的変形が容易な材料により制振弾性体を形成して隙間なく介在させるものとなるが、この場合、軸部材に大きなトルクが作用したときには制振弾性体の変形が著しいものとなり、トルクを受け止めることができない場合が生じる。また、こうした大きなトルクを受け止めることができるように剛性の高い材料により制振弾性体を形成することも考えられるが、剛性が高い材料で制振弾性体を形成すると、製造誤差などにより制振弾性体を隙間なく介在させることが困難となり、トルクの方向が急変したときに制振弾性体と爪部や嵌合部との衝突による打音が生じてしまう。

本発明の軸部材の取付構造は、大きなトルクにも十分に耐え得ることを目的の一つとする。また、本発明の軸部材の取付構造は、作用するトルクの方向が急変したときでも打音の発生を抑制することを目的の一つとする。

本発明の軸部材の取付構造は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

本発明の軸部材の取付構造は、
正方向のトルクと逆方向のトルクとが作用する軸部材を固定部材に回転不能に取り付ける軸部材の取付構造であって、
前記軸部材は、トルクの作用を受け止めるよう外周面に凸状の突出する少なくとも一つの第１トルク作用部と該第１トルク作用部と略同一形状に該第１トルク作用部の周上に形成された少なくとも一つの第２トルク作用部とを有する取付端部が形成されてなり、
前記固定部材は、前記取付端部の第１トルク作用部を嵌合可能な第１嵌合部と前記取付端部の第２トルク作用部を空間的な余裕をもって嵌合可能な第２嵌合部とを有する非取付部が形成されてなり、
前記取付端部の第１トルク作用部を前記非取付部の第１嵌合部に嵌合させると共に前記取付端部の第２トルク作用部を前記空間的な余裕に該第２トルク作用部に付勢力を付与する付勢力付与部材を介在させて前記非取付部の第２嵌合部に嵌合させることにより前記軸部材を前記固定部材に取り付けてなる
ことを要旨とする。

この本発明の軸部材の取付構造では、軸部材にトルクが作用すると、そのトルクは第２トルク作用部から付勢力付与手段を介して第２嵌合部で受け止められる。このとき、付勢力付与手段による付勢力により第１トルク作用部の第１嵌合部に対するガタ詰めが行なわれる。軸部材に更に大きなトルクが作用すると、そのトルクはガタ詰めの行なわれた第１トルク作用部から第１嵌合部で受け止められる。したがって、作用するトルクの方向が急変しても第１トルク作用部の第１嵌合部に対するガタ詰めを行なってからこの第１トルク作用部と第１嵌合部でトルクを受け止めるから、打音の発生を抑制することができると共に大きなトルクでも十分に受け止めることができる。ここで、本発明の軸部材の取付構造としては、遊星歯車機構の回転要素のうちいずれかの回転要素に連結されてなる回転軸部材を軸部材とすると共にこの遊星歯車機構を収納するケースを固定部材として軸部材を固定部材に取り付ける取付構造などに適用することができる。

こうした本発明の軸部材の取付構造において、前記第１トルク作用部は前記軸部材の軸中心から所定角度範囲内に形成されてなり、前記第２トルク作用部は前記所定角度範囲外に形成されてなるものとすることもできる。この場合、前記付勢力付与部材は、前記軸部材の軸中心方向に付勢力を付与する部材であるものとすることもできる。こうすれば、付勢力付与手段による付勢力により第１トルク作用部は第１嵌合部に押しつけられるようになるから、第１トルク作用部の第１嵌合部に対するガタを小さくすることができる。この結果、打音の発生をさらに抑制することができる。

また、本発明の軸部材の取付構造において、前記付勢力付与部材は正方向のトルクおよび／または逆方向のトルクに対抗する付勢力を付与する部材であるものとすることもできる。こうすれば、軸部材へのトルクの作用に伴って付勢力が増減することにより第１トルク作用部の第１嵌合部に対するガタ詰めを行なうことができる。

さらに、本発明の軸部材の取付構造において、前記付勢力付与部材はバネ材料により略Ｍ字形状に幅が前記第２嵌合部の幅と略同一となるよう形成されてなり、前記付勢力付与部材をＭ字における左右頂部が前記第２嵌合部の底部に当接すると共にＭ字における中央下部が前記第２トルク作用部の頂部に当接するよう取り付けてなるものとすることもできる。こうすれば、付勢力付与部材を、軸部材の軸中心方向に付勢力を付与すると共に正方向のトルクおよび逆方向のトルクに対抗する付勢力を付与する部材とすることができる。この場合、前記第２トルク作用部は、前記頂部に前記付勢力付与部材の付勢力を受け止める受部が形成されてなるものとすることもできる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は本発明の一実施例としての軸部材の取付構造における取付部の断面図であり、図２はその一部を拡大して示す拡大断面図である。実施例の軸部材の取付構造は、例えば遊星歯車のキャリヤやサンギヤなどが連結された回転軸をケースに回転不能にスプライン嵌合する際に用いられる構造であり、図１に示すように、２つのバネ部材４０ａ，４０ｂを用いてバネ部材回転軸の取付部３０をケースの固定部２０に取り付ける。

回転軸の取付部３０には、軸中心から略１８０度の範囲内（図１中上方側）に回転軸に作用するトルクを受け止めるために断面が凸状に形成された３つの第１トルク作用部３２ａ〜３２ｃと、第１トルク作用部３２ａ〜３２ｃが形成された範囲外（図１中下方側）に断面が略凸形状に形成された２つの第２トルク作用部３４ａ，３４ｂとが形成されている。第２トルク作用部３４ａ，３４ｂの頂部中央には切欠状の受部３６ａが形成されている。

ケースの固定部２０には、回転軸の取付部３０に形成された第１トルク作用部３２ａ〜３２ｃを若干のクリアランスをもって嵌合可能な断面が凹状に形成された第１嵌合部２２ａ〜２２ｃと、取付部３０に形成された第２トルク作用部３４ａ，３４ｂを余裕をもって嵌合可能な断面が凹状に形成された第２嵌合部２４ａ，２４ｂとが形成されている。

バネ部材４０ａ，４０ｂは、バネ鋼やステンレスなどの材料により略「Ｍ」字に形成されていると共に、図２に示すように、「Ｍ」字の左右頂部をケースの固定部２０に形成された第２嵌合部２４ａ，２４ｂの底部に当接させると「Ｍ」字の下部中央端部が取付部３０の第２トルク作用部３４ａ，３４ｂの受部３６ａに若干の付勢力をもって当接するサイズとなるよう形成されている。

実施例の軸部材の取付構造は、図１および図２に示すように、バネ部材４０ａ，４０ｂの「Ｍ」字における左右頂部が固定部２０の第２嵌合部２４ａ，２４ｂの底部に当接すると共に「Ｍ」字における下部中央端部が取付部３０の第２トルク作用部３４ａ，３４ｂの頂部の受部３６ａに当接するようバネ部材４０ａ，４０ｂを配置した状態で取付部３０の第２トルク作用部３４ａ，３４ｂを固定部２０の第２嵌合部２４ａ，２４ｂに嵌合させると共に取付部３０の第１トルク作用部３２ａ〜３２ｃを固定部２０の第１嵌合部２２ａ〜２２ｃに嵌合させて、回転軸の取付部３０をケースの固定部２０に取り付けることにより回転軸をケースに取り付ける構造となる。

次に、実施例の軸部材の取付構造における回転軸にトルクが作用したときの様子について説明する。回転軸にトルクが作用していないときには、バネ部材４０ａ，４０ｂの若干の付勢力の作用により、回転軸の軸中心は、僅かではあるが取付部２０に形成された第１トルク作用部３２ａ〜３２ｃと固定部３０に形成された第１嵌合部２２ａ〜２２ｃとの隙間が詰まる方向に偏心する。回転軸にトルクが作用して回転軸にケースに対する回転角が生じると、回転軸の取付部３０に形成された第２トルク作用部３４ａ，３４ｂとケースの固定部３０に形成された第２嵌合部２４ａ，２４ｂとの間に配置されたバネ部材４０ａ，４０ｂが弾性変形して回転方向に対抗する付勢力が増加する。これにより、回転軸の回転角に応じたトルクが固定部３０の第２嵌合部２４ａ，２４ｂにより受け止められる。回転軸に更に大きなトルクが作用してその回転角が増加すると、バネ部材４０ａ，４０ｂの弾性変形が大きくなり、取付部３０の第１トルク作用部３２ａ〜３２ｃが固定部３０の第１嵌合部２２ａ〜２２ｃに当接するようになる。これをガタ詰めと呼ぶ。このガタ詰めはバネ部材４０ａ，４０ｂの付勢力により行なわれるから、比較的ゆっくり行なわれることになる。この結果、急なガタ詰めの際に打音が発生するのを抑制することができる。このガタ詰めが行なわれた状態から更に回転軸にトルクが作用すると、これ以降のトルクは取付部３０の第１トルク作用部３２ａ〜３２ｃを介して固定部３０の第１嵌合部２２ａ〜２２ｃにより受け止められるようになる。回転軸の回転角とケースの固定部３０に作用するトルクとの関係の一例を図３に示す。図３中、回転角θ１および回転角−θ１は第１トルク作用部３２ａ〜３２ｃと第１嵌合部２２ａ〜２２ｃとのクリアランスであり、この回転角θ１（−θ１）だけ回転軸が回転したときに第１トルク作用部３２ａ〜３２ｃの第１嵌合部２２ａ〜２２ｃに対するガタ詰めが完了する。

次に、回転軸に比較的大きなトルクが作用している状態からこのトルクと符号が異なるトルク（反対側のトルク）が急に作用したときを考える。この場合、時間に対して微視的に考えれば、回転軸の回転角が戻されるのに応じてバネ部材４０ａ，４０ｂの弾性変形が解除されてその回転角に対する付勢力が減少する。回転軸の回転角が逆方向に増加すると、バネ部材４０ａ，４０ｂが弾性変形して回転方向に対抗する付勢力が増加し、第１トルク作用部３２ａ〜３２ｃの第１嵌合部２２ａ〜２２ｃに対する逆方向におけるガタ詰めを行なう。そして、ガタ詰めが行なわれた以降は、回転軸に作用するトルクは第１トルク作用部３２ａ〜３２ｃを介して固定部３０の第１嵌合部２２ａ〜２２ｃにより受け止められるようになる。したがって、トルクの方向が急変しても、ガタ詰めの際に打音が発生するのを抑制することができる。

以上説明した実施例の軸部材の取付構造によれば、バネ部材４０ａ，４０ｂの「Ｍ」字における左右頂部が第２嵌合部２４ａ，２４ｂの底部に当接すると共に「Ｍ」字における下部中央端部が第２トルク作用部３４ａ，３４ｂの頂部の受部３６ａに当接するようバネ部材４０ａ，４０ｂを配置した状態で第２トルク作用部３４ａ，３４ｂを第２嵌合部２４ａ，２４ｂに嵌合させると共に第１トルク作用部３２ａ〜３２ｃを第１嵌合部２２ａ〜２２ｃに嵌合させて回転軸の取付部３０をケースの固定部２０に取り付けることにより、回転軸に作用するトルクが急変しても、比較的ゆっくりガタ詰めを行なうから、ガタ詰めの際に打音が発生するのを抑制することができる。しかも、このガタ詰めが行なわれた以降のトルクは第１トルク作用部３２ａ〜３２ｃを介して第１嵌合部２２ａ〜２２ｃにより受け止められるから、第１トルク作用部３２ａ〜３２ｃの強度や第１嵌合部２２ａ〜２２ｃの強度を高いものとすれば、大きなトルクでも十分に受け止めることができる。

実施例の軸部材の取付構造では、回転軸の取付部３０に３つの第１トルク作用部３２ａ〜３２ｃを形成すると共に２つの第２トルク作用部３４ａ，３４ｂを形成するものとしたが、取付部３０には少なくとも一つの第１トルク作用部と少なくとも一つの第２トルク作用部とが形成されていればよいから、第１トルク作用部の数や第２トルク作用部の数はいくつでも構わない。

実施例の軸部材の取付構造では、バネ部材４０ａ，４０ｂを略「Ｍ」字に形成するものとしたが、回転軸の回転方向に対抗する付勢力を作用することができるものであれば如何なる形状としてもよいし、如何なる構成としても差し支えない。例えば、図４に例示する変形例に示すように、バネ部材４０ａ，４０ｂに代えて、第２トルク作用部１３４ａの頂部と両側部に当接するよう３つのコイルバネ１４１ａ，１４２ａ，１４３ａを取り付けるものとしてもよい。この場合でも、回転軸に作用するトルクが急変しても、比較的ゆっくりガタ詰めを行なうことができ、ガタ詰めの際に打音が発生するのを抑制することができる。なお、この変形例では、３つのコイルバネ１４１ａ，１４２ａ，１４３ａを用いるものとしたが、第２トルク作用部１３４ａの頂部の角部に斜め方向に対抗するよう２つのコイルバネを取り付けるものとしてもよいし、４つ以上のコイルバネを取り付けるものとしてもよい。また、こうしたバネ部材４０ａ，４０ｂやコイルバネ１４１ａ，１４２ａ，１４３ａに代えて板バネや皿バネなどを用いてもよいし、ゴムなどの弾性体を用いるものとしてもよい。これらの場合、回転軸を軸中心方向に偏心させる付勢力を付与しないものとしても構わない。

実施例の軸部材の取付構造では、遊星歯車のキャリアやサンギヤなどが連結された回転軸をケースに回転不能にスプライン嵌合する際に用いられる構造として説明したが、正方向のトルクと逆方向のトルクとが作用する軸を回転不能に取り付ける構造であればよいから、遊星歯車の回転要素が連結された軸を取り付ける構造以外の軸の取付構造にも用いることができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、回転軸などの軸部材を含む機構の製造産業などに利用可能である。

本発明の一実施例としての軸部材の取付構造における取付部の断面図である。第２トルク作用部３４ａと第２嵌合部２４ａの部位の断面を拡大して示す拡大断面図である。回転軸の回転角とケースの固定部３０に作用するトルクとの関係の一例を示す説明図である。変形例の第２トルク作用部１３４ａと第２嵌合部２４ａの部位の断面を拡大して示す拡大断面図である。

符号の説明

２０固定部、２２ａ〜２２ｃ第１嵌合部、２４ａ，２４ｂ第２嵌合部、３０取付部、３２ａ〜３２ｃ第１トルク作用部、３４ａ，３４ｂ，１３４ａ第２トルク作用部、３６ａ受部、４０ａ，４０ｂバネ部材、１４１ａ，１４２ａ，１４３ａコイルバネ。

Claims

正方向のトルクと逆方向のトルクとが作用する軸部材を固定部材に回転不能に取り付ける軸部材の取付構造であって、
前記軸部材は、トルクの作用を受け止めるよう外周面に凸状の突出する少なくとも一つの第１トルク作用部と該第１トルク作用部と略同一形状に該第１トルク作用部の周上に形成された少なくとも一つの第２トルク作用部とを有する取付端部が形成されてなり、
前記固定部材は、前記取付端部の第１トルク作用部を嵌合可能な第１嵌合部と前記取付端部の第２トルク作用部を空間的な余裕をもって嵌合可能な第２嵌合部とを有する非取付部が形成されてなり、
前記取付端部の第１トルク作用部を前記非取付部の第１嵌合部に嵌合させると共に前記取付端部の第２トルク作用部を前記空間的な余裕に該第２トルク作用部に付勢力を付与する付勢力付与部材を介在させて前記非取付部の第２嵌合部に嵌合させることにより前記軸部材を前記固定部材に取り付けてなり、
前記付勢力付与部材は、バネ材料により略Ｍ字形状に幅が前記第２嵌合部の幅と略同一となるよう形成されてなり、
前記付勢力付与部材をＭ字における左右頂部が前記第２嵌合部の底部に当接すると共にＭ字における中央下部が前記第２トルク作用部の頂部に当接するよう取り付けてなる
軸部材の取付構造。
請求項１記載の軸部材の取付構造であって、
前記第１トルク作用部は、前記軸部材の軸中心から所定角度範囲内に形成されてなり、
前記第２トルク作用部は、前記所定角度範囲外に形成されてなる
軸部材の取付構造。
前記付勢力付与部材は、前記軸部材の軸中心方向に付勢力を付与する部材である請求項２記載の軸部材の取付構造。
前記付勢力付与部材は、正方向のトルクおよび／または逆方向のトルクに対抗する付勢力を付与する部材である請求項１ないし３いずれか記載の軸部材の取付構造。
前記第２トルク作用部は、前記頂部に前記付勢力付与部材の付勢力を受け止める受部が形成されてなる請求項１ないし４いずれか記載の軸部材の取付構造。
遊星歯車機構の回転要素のうちいずれかの回転要素に連結されてなる回転軸部材を前記軸部材とすると共に該遊星歯車機構を収納するケースを前記固定部材として該軸部材を該固定部材に取り付ける請求項１ないし４いずれか記載の軸部材の取付構造。