JP5093003B2 - スプラインシャフト、及び、スプラインシャフトの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、スプラインシャフト、及び、スプラインシャフトの製造方法に関し、より詳しくは、複数のギヤの圧入を簡易とするスプラインシャフトを製造する技術に関する。

従来、マニュアルトランスミッション用アウトプットシャフトとして、スプラインシャフトが用いられている。該スプラインシャフトにおけるスプラインキーは、大径を砥石で研削加工して形成する技術が知られている（例えば、特許文献１）。
特開平６−５５４２３号公報

前記従来技術について、図６及び図７を示して説明する。図６（ａ）は従来技術に係るスプラインシャフトの研削加工を示した図、（ｂ）はスプラインキーの研削部分を示した断面図、図７は従来技術に係るスプラインシャフトにギヤを圧入した状態を示した断面図である。
なお、以下については、軸方向に３段並んだスプラインキーが、周方向に複数個形成されたスプラインシャフトについて説明する。

従来技術に係るスプラインシャフトにおいては、外周面のスプラインキーは転造加工の後に熱処理を施すことにより形成される。そして、ギヤを圧入した際の組付け性を確保し、且つガタ（ギヤの緩み）をなくすために、図６（ａ）（ｂ）に示すように砥石で大径を研削して各段における径差を設けている。ここで、各段におけるスプラインキーは同じ転造工具で同時に加工することから、歯面のＯＢＤ寸法が等しくなる。このため、ギヤを圧入する際はスプラインシャフトの大径のみと接触して圧入することになり、歯面とは接触しないため、回転方向のガタが発生する場合がある。このため、スプラインシャフトにギヤを圧入し、締結した後のシフトフィーリングの悪化を招来することがあった。

また、スプラインキーは図６（ｂ）に示すように大径のみを研削するため、歯面と大径との繋ぎ部分がピン角となり、ギヤを圧入する際にかじりが発生する原因となる。さらに、大径の研削部分については面粗度が悪いため、圧入荷重にばらつきが発生し、圧入条件範囲が狭くなることから部品精度管理が困難となっていた。

さらに、大径を研削する際に砥石の干渉を防ぐため、図６（ａ）に示すようにスプラインキー間に隙間を空ける必要がある。ギヤを圧入する際にはこの隙間を跨いで通過させることから、ギヤのガタつきを防いで姿勢を制御するための治具が必要であった。

さらに、ギヤは前記のようにスプラインシャフトと大径のみで接触して圧入することから、ギヤを圧入した後で軸方向の固定強度を確保する必要があるために、図７に示すようにギヤ間にスリーブを入れた上で、ギヤをサークリップで固定する必要があった。

そこで本発明では、上記現状に鑑み、ギヤを圧入する際の組付け性を確保するとともに回転方向のガタが発生せず、また、面粗度が向上することによって圧入荷重にばらつきが発生せず、かじりを防止でき、さらに、圧入工程を簡素化することのできる、スプラインシャフト、及び、スプラインシャフトの製造方法を提供するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、複数のギヤを圧入するために、大径及び幅が軸方向に少なくとも２段階以上に連続して変化するスプラインキーを、外周面の周方向に複数個備えるスプラインシャフトであって、前記スプラインキーの大径、及び、歯面、の隣接する段の間には、前記大径が大きくなる軸方向に向かうに従って前記幅が大きくなるように、それぞれに連続してテーパー面が形成され、前記スプラインキーの大径、歯面、及び、テーパー面は、前粗材を鍛造押出加工することによって形成されるものである。

請求項２においては、前記スプラインキーの各段における大径、及び、歯面は、前記ギヤの内径に形成されたスプライン溝と同形状に形成され、前記ギヤは、前記スプラインキーと、大径、及び、歯面、で接触して圧入されるものである。

請求項３においては、複数のギヤを圧入するために、大径及び幅が軸方向に少なくとも２段階以上に連続して変化するスプラインキーを、外周面の周方向に複数個備えるスプラインシャフトの製造方法であって、スプライン加工前の前粗材に対して、前記スプラインキーの大径、歯面、及び、前記スプラインキーの大径と歯面の隣接する段の間で、前記大径が大きくなる軸方向に向かうに従って前記幅が大きくなるようにそれぞれに連続するテーパー面、を形成する鍛造押出加工工程を備えるものである。

請求項４においては、前記スプラインキーの各段における大径、及び、歯面は、前記ギヤの内径に形成されたスプライン溝と同形状に形成され、前記ギヤを、前記スプラインキーと、大径、及び、歯面、において接触して圧入可能に形成されるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

本発明により、ギヤを圧入する際の組付け性を確保するとともに回転方向のガタが発生せず、また、面粗度が向上することによって圧入荷重にばらつきが発生せず、かじりを防止でき、さらに、圧入工程を簡素化することができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係るスプラインシャフトを示す断面図である。
図２は本発明に係るスプラインシャフトにおけるスプラインキーのテーパー面部分を示す模式図である。
図３は本発明に係るスプラインシャフトの鍛造押出加工を示した図である。
図４は本発明に係るスプラインシャフトの鍛造押出加工において用いられるダイスを示した図である。
図５は（ａ）は本発明に係るスプラインシャフトにギヤを圧入している状態を示した断面図、（ｂ）は同じくスプラインシャフトにギヤを圧入した状態を示した断面図である。
図６（ａ）は従来技術に係るスプラインシャフトの研削加工を示した図、（ｂ）はスプラインキーの研削部分を示した断面図である。
図７は従来技術に係るスプラインシャフトにギヤを圧入した状態を示した断面図である。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。

［スプラインシャフト１０］
まず始めに、本発明の一実施例に係るスプラインシャフト１０について、図１を用いて説明をする。
本発明に係るスプラインシャフト１０はマニュアルトランスミッション用アウトプットシャフトとして用いられるものであり、複数のギヤ４１ａ・４１ｂ・４１ｃを圧入するために、大径が軸方向に少なくとも２段階以上に連続して変化するスプラインキー１１を、外周面の周方向に複数個備えている（図５（ａ）（ｂ）参照）。
なお本明細書では、スプラインキー１１の、軸方向に垂直な面での断面視において、半径方向外側に突出した面を大径とし、周方向に向かって形成された、大径と交わる２つの面を歯面として説明する（図６（ｂ）参照）。

本実施例においては図１に示す如く、スプラインキー１１は第１スプライン１２、第２スプライン１３、及び、第３スプライン１４の３段階に連続して大径が変化するように構成されている。具体的には、第１スプライン１２における大径が最も大きく（軸心から離れて形成され）、第２スプライン１３、第３スプライン１４の順に小さくなるように構成されているのである。
また、図２に示す如く、スプラインキー１１は第１スプライン１２、第２スプライン１３、及び、第３スプライン１４の３段階に連続して円周方向の幅（歯面と歯面で形成される厚さ）が変化するように構成されている。具体的には、第１スプライン１２の幅が最も大きく、第２スプライン１３、第３スプライン１４の順に小さくなるように構成されているのである。

そして、前記スプラインキー１１の大径、及び、歯面、の隣接する段、即ち第１スプライン１２と第２スプライン１３、及び、第２スプライン１３と第３スプライン１４、の間には、それぞれに連続して第１テーパー部１５及び第２テーパー部１６が形成されている。

詳細には図２に示すように、第１スプライン１２と第２スプライン１３の接続部に第１テーパー部１５が形成される。即ち、第１スプライン１２の大径１２ａと第２スプライン１３の大径１３ａとの間に第１テーパー部１５のテーパー面である大径１５ａが形成され、また、第１スプライン１２の歯面１２ｂ・１２ｃと第２スプライン１３の歯面１３ｂ・１３ｃとの間にそれぞれ第１テーパー部１５のテーパー面である歯面１５ｂ・１５ｃが形成されるのである。
同様に、第２スプライン１３と第３スプライン１４の接続部に第２テーパー部１６が形成されるのである。なお、本実施例においては、前記第１テーパー部１５及び第２テーパー部１６のテーパー面の角度は５度程度に形成されているが、その大きさは限定されるものではない。

［鍛造押出加工］
また、前記スプラインキー１１の大径、歯面、及び、テーパー面は、図３に示すように鍛造押出加工機２１によってスプラインシャフト１０の前粗材１０ａを鍛造押出加工することによって形成される。図３の左半分は型打ち前の状態を、右半分は型打ち後の状態を示している。
具体的には図３に示すように、鍛造押出加工機２１に第１ダイス２２ａ、第２ダイス２２ｂ、及び、第３ダイス２２ｃを、ノックピン２４ａ、２４ｂで固定し、スプラインシャフト１０の前粗材１０ａに鍛造押出加工を行い、スプラインを形成するのである。詳細には、第１ダイス２２ａで第１スプライン１２を形成し、同様に第２ダイス２２ｂ、及び、第３ダイス２２ｃで第２スプライン１３、及び、第３スプライン１４を形成するのである。
このように本実施例においては、１段のスプラインサイズごとに型精度を確保するために、ダイス２２ａ・２２ｂ・２２ｃを分割した構成としている。なお、該ダイス２２ａ・２２ｂ・２２ｃについては、一体として構成することも可能である。

鍛造押出加工機２１には、図４に示すように、第１ダイス２２ａ、第２ダイス２２ｂ、及び、第３ダイス２２ｃに対して、それぞれ第１ランド部２３ａ、第２ランド部２３ｂ、及び、第３ランド部２３ｃが配設され、このランド部２３ａ・２３ｂ・２３ｃによってスプラインシャフト１０における精度出しを行っている。
このように、それぞれのダイス２２ａ・２２ｂ・２２ｃにランド部２３ａ・２３ｂ・２３ｃが配設されており、加工中の粗材曲がりの矯正が可能となり、軸曲がりも少ないスプラインシャフト１０を鍛造加工することが可能となるように構成されているのである。

上記のように、本発明に係るスプラインシャフト１０の製造方法は、複数のギヤ４１ａ・４１ｂ・４１ｃを圧入するために、大径が軸方向に少なくとも２段階以上に連続して変化するスプラインキー１１を、外周面の周方向に複数個備えるものであって、スプライン加工前の前粗材１０ａに対して、前記スプラインキー１１の大径、歯面、及び、前記スプラインキー１１の大径と歯面の隣接する段の間でそれぞれと連続するテーパー面、を形成する鍛造押出加工工程を備えるのである。

［ギヤ４１ａ・４１ｂ・４１ｃの圧入］
本実施例においては、前記スプラインキー１１の各段における大径、及び、歯面は、ギヤ４１ａ・４１ｂ・４１ｃの内径に形成されたスプライン溝と同形状に形成され、前記ギヤ４１ａ・４１ｂ・４１ｃは、前記スプラインキー１１と、大径、及び、歯面、で接触して圧入される。
具体的には図５に示すように、第１ギヤ４１ａにはスプラインシャフト１０の先端が挿入される。この際、前記第１ギヤ４１ａの内径に形成されたスプライン溝は、第１スプライン１２における大径１２ａ、及び、歯面１２ｂ・１２ｃと同形状に形成されており、第１ギヤ４１ａは図５（ａ）中の矢印Ａの方向に、第１スプライン１２における大径１２ａ、及び、歯面１２ｂ・１２ｃと接触して圧入されるのである。
その後、同様に第２ギヤ４１ｂが第２スプライン１３に、第３ギヤ４１ｃが第３スプライン１４にそれぞれ圧入されるのである。

以上のように構成することにより、ギヤ４１ａ・４１ｂ・４１ｃを圧入する際にはスプラインシャフト１０の大径だけでなく、それぞれのスプライン１２・１３・１４における歯面においても接触して圧入させることができる。即ち、ギヤ４１ａ・４１ｂ・４１ｃを圧入する際の組付け性を確保するとともに、回転方向のガタの発生を防止することができるのである。これにより、スプラインシャフト１０にギヤ４１ａ・４１ｂ・４１ｃを圧入し、締結した後にシフトフィーリングが悪化することを防止できるのである。

また、本実施例において、スプラインキー１１の大径と歯面は鍛造押出加工で形成するため、従来技術における転造及び研削加工による形成よりも面粗度、ピッチ誤差精度が良くなり、ギヤ４１ａ・４１ｂ・４１ｃを圧入する際のかじりの発生を防止することができる。また、圧入荷重のばらつきが低減されるため、部品精度管理が容易となる。

さらに、スプラインキー１１に隙間を空ける必要がないため、ギヤ４１ａ・４１ｂ・４１ｃを圧入する際にガタつきが発生せず、ガタつきを防ぐための治具が不要となる。さらに、ギヤ４１ａ・４１ｂ・４１ｃは前記のようにスプラインシャフト１０と大径及び歯面で接触して圧入することができる。このため、軸方向の固定強度を十分確保することが可能となり、従来技術のようにスリーブやサークリップで固定する必要がなくなり、圧入工程を簡素化することができるのである。

本発明に係るスプラインシャフトを示す断面図。 本発明に係るスプラインシャフトにおけるスプラインキーのテーパー面部分を示す模式図。 本発明に係るスプラインシャフトの鍛造押出加工を示した図。 本発明に係るスプラインシャフトの鍛造押出加工において用いられるダイスを示した図。 （ａ）は本発明に係るスプラインシャフトにギヤを圧入している状態を示した断面図、（ｂ）は同じくスプラインシャフトにギヤを圧入した状態を示した断面図。 （ａ）は従来技術に係るスプラインシャフトの研削加工を示した図、（ｂ）はスプラインキーの研削部分を示した断面図。 従来技術に係るスプラインシャフトにギヤを圧入した状態を示した断面図。

１０ スプラインシャフト
１１ スプラインキー
１２ 第１スプライン
１３ 第２スプライン
１４ 第３スプライン
１５ 第１テーパー部
１６ 第２テーパー部
２１ 鍛造押出加工機
４１ａ 第１ギヤ
４１ｂ 第２ギヤ
４１ｃ 第３ギヤ

Claims (4)

1. 複数のギヤを圧入するために、大径及び幅が軸方向に少なくとも２段階以上に連続して変化するスプラインキーを、外周面の周方向に複数個備えるスプラインシャフトであって、
   前記スプラインキーの大径、及び、歯面、の隣接する段の間には、前記大径が大きくなる軸方向に向かうに従って前記幅が大きくなるように、それぞれに連続してテーパー面が形成され、
   前記スプラインキーの大径、歯面、及び、テーパー面は、前粗材を鍛造押出加工することによって形成される、
   ことを特徴とする、スプラインシャフト。
2. 前記スプラインキーの各段における大径、及び、歯面は、前記ギヤの内径に形成されたスプライン溝と同形状に形成され、
   前記ギヤは、前記スプラインキーと、大径、及び、歯面、で接触して圧入される、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のスプラインシャフト。
3. 複数のギヤを圧入するために、大径及び幅が軸方向に少なくとも２段階以上に連続して変化するスプラインキーを、外周面の周方向に複数個備えるスプラインシャフトの製造方法であって、
   スプライン加工前の前粗材に対して、前記スプラインキーの大径、歯面、及び、前記スプラインキーの大径と歯面の隣接する段の間で、前記大径が大きくなる軸方向に向かうに従って前記幅が大きくなるようにそれぞれに連続するテーパー面、を形成する鍛造押出加工工程を備える、
   ことを特徴とする、スプラインシャフトの製造方法。
4. 前記スプラインキーの各段における大径、及び、歯面は、前記ギヤの内径に形成されたスプライン溝と同形状に形成され、
   前記ギヤを、前記スプラインキーと、大径、及び、歯面、において接触して圧入可能に形成される、
   ことを特徴とする、請求項３に記載のスプラインシャフトの製造方法。

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