JP6435147B2 - 抜け止め防止構造 - Google Patents

Description

本発明は、２つの部材間において一方が他方から抜けることを防止する抜け止め防止構造に関する。

従来から２つの部材を固定するために種々の構造が提案されている。例えば車両用の変速機においてフォークシャフトにフォークを固定したり、シフトアンドセレクトシャフトにインナレバーを固定したりする際に一方の部材を他方の部材にスプライン嵌合した後、抜け止めピンを両者を貫通する貫通孔内に挿入している。

ここで抜け止めピンは貫通孔に圧入されることで２つの部材の間を確実に連結する。その場合に抜け止めピンは径方向に拡大縮小可能なスロテッドピンが採用されることがある（特許文献１など）。

特開２００８−３２１６７号公報 特開２０１０−６５７３０号公報

しかしながら抜け止めピンは使用に伴い予期せぬ方向に抜けてしまうことがあった。

本発明は上記実情に鑑み完成したものであり簡便な構成であっても効果的に抜け止めピン自身の抜け止めを実現可能な抜け止め防止構造を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決する目的で本願発明者らは鋭意検討を行った結果、以下の知見を得ることができ、その知見に基づいて本願発明を完成した。

２つの部材に設けられた貫通孔と、抜け止めピンとは必ずしも全体にて密着するような精度で形成されるわけでは無く、互いに接する部位がばらつくことが普通である。

例えば、図６に示すように、従来技術においてはシフトアンドセレクトシャフト９１に設けられた貫通孔９１０が、インナレバーに設けられた貫通孔９２０に対してずれて形成される場合がある（図６では図面上方。）。

図６ではシフトアンドセレクトシャフト９１にインナレバー９２を固定する際にシフトアンドセレクトシャフト９１の固定部とインナレバー９２に設けた固定孔とにスプラインを形成してスプライン嵌合を行う。シフトアンドセレクトシャフト９１とインナレバー９２とはスプライン嵌合したときに抜け止めピン９３が挿入できる貫通孔９１０及び９２０を形成する。

抜け止めピン９３はスロテッドピンであり、外力に応じて径が縮小可能である。貫通孔９１０及び９２０が何らかの理由からシフトアンドセレクトシャフト９１の貫通孔９１０の部分が図面上方に偏っている場合を以下、想定する。

シフトアンドセレクトシャフト９１の固定部をインナレバー９２の固定孔に挿入した後、抜け止めピン９３を図面右方側から挿入すると、抜け止めピン９３はインナレバー９２の貫通孔９２０からシフトアンドセレクトシャフト９１の貫通孔９１０に先端部が縮径して移動し、その後、上方に変位する。

抜け止めピン９３をそのまま進めて貫通孔９１０から貫通孔９２０に移動させるときにも先端が縮径する。全体としてみると抜け止めピン９３は貫通孔９１０及び９２０の形態に大まかに倣い、中央が図面上方に膨らみ、両端部が図面下方に変位した形態になっている（図６）。

その結果、抜け止めピン９３とインナレバー９２の貫通孔９２０とは図面左方側では部位Ａ及び部位Ｂにて接触し、図面右方側では部位Ｃ及び部位Ｄにて接触する。

この場合に、シフトアンドセレクトシャフト９１とインナレバー９２との間に図７に示すような相対移動（シフトアンドセレクトシャフト９１は図面上の時計回りＩ、インナレバー９２は図面上の反時計回りＩＩ）をさせる場合について説明する。

図面右方側では、インナレバー９２から抜け止めピン９３には部位Ｃにて力が加わり、シフトアンドセレクトシャフト９１から抜け止めピン９３にはシフトアンドセレクトシャフト９１の固定部に設けられた貫通孔９２０が図面左方側に開口する端部（固定部の外周）の図面上方側にて力が加わることになる。

すると、シフトアンドセレクトシャフト９１の部位Ｃは固定部の外周から離れているため、図面右方側ではインナレバー９２の時計回りの旋回に伴って部位Ｃから加えられる力が抜け止めピン９３を固定部の外周に接する部分を中心として反時計回りに旋回させられる曲げモーメントを発生させ、結果として抜け止めピン９３の図面下方側を図面右方に移動する方向に力が加えられる。

反対側の図面左方側では、インナレバー９２から抜け止めピン９３には部位Ｂにて力が加わり、シフトアンドセレクトシャフト９１から抜け止めピン９３にはシフトアンドセレクトシャフト９１の固定部に設けられた貫通孔９２０が図面左方側に開口する端部（固定部の外周）の図面下方側にて力が加わることになる。

シフトアンドセレクトシャフト９１の部位Ｂは固定部の外周にほぼ一致しているため、図面左方側ではインナレバー９２の時計回りの旋回に伴って抜け止めピン９３には特に旋回力は発生しない。

その結果、図面の左右に相当する部位で力の不均衡が発生して抜け止めピン９３は図面右方に移動する力が加わることになる。反対に回転する場合には抜け止めピン９３には反対方向に移動する力が加えられる。

図６のように貫通孔９１０が貫通孔９２０に対して全体として図面上方にずれている場合には以上のように抜け止めピン９３へ力が加わるが、貫通孔９１０及び９２０の間のずれの程度、方向などによっては抜け止めピン９３に加えられる力の向きや大きさは制御できない。

以上のようにインナレバー９２とシフトアンドセレクトシャフト９１との相対回転を加えると抜け止めピン９３に右方乃至左方に移動する力が発生し、その力が抜け止めピン９３と貫通孔９１０及び９２０との間の摩擦力に勝ると抜け止めピン９３はその方向に移動することになる。このようにして何度も継続的に繰り返すうちに抜け止めピン９３は移動してしまうことがわかった。

つまり、抜け止めピン９３に加わる力の大きさや方向はシフトアンドセレクトシャフト９１の固定部の外周から、インナレバー９２に設けた貫通孔９２０が抜け止めピン９３に接する部位までの距離の大小・バランスによって決定されることが分かった。

以上の結果から従来技術において抜け止めピン９３の抜ける方向が制御できなかったのは、抜け止めピン９３と貫通孔９１０及び９２０とが接する位置を制御できていないことにあることを発見した。

そこで本願発明では抜け止めピン９３と貫通孔９１０及び９２０とが接する位置を狭い範囲に制限することにより抜け止めピンに加わる力を制御して抜け止めピンが抜けることを抑制することに成功した。

なお、特許文献２ではこのような課題を解決することを意図するものではないが、抜け止めピンを挿入する貫通孔としてシフトアンドセレクトシャフトの周方向（軸方向に直交する方向）が長くなっている長穴を採用する形態を開示している。周方向に長い長穴にすることによりシフトアンドセレクトシャフトを回転させたときでも抜け止めピンはインナレバーに形成した貫通孔とは接触せず抜け止めピンに偏った力が加わることはないと推測される。

しかしながら、特許文献２のような長穴は加工が煩雑になるためコスト上昇の一因になる。そのために簡便な構成にて同様の効果を奏することができる構造が求められる。
（１）上記課題を解決する本発明の抜け止め防止構造は、略円筒形の固定部をもつ第１構造体と、前記固定部の外周に嵌合する固定孔をもつ第２構造体と、前記固定部が前記固定孔に嵌合したときに前記固定部の径方向に向け、前記固定部及び前記第２構造体の間を接続するように配設される外形が略円筒状の抜け止めピンとを有し、
前記第２構造体に設けられた前記抜け止めピンが挿入される挿入孔は、前記固定部の外周に接する部分を含む径方向内側の一部であって前記抜け止めピンに接触する近接部と、外側からの残部であって前記抜け止めピンに密着しないように前記近接部よりも拡径されている拡径部とをもち、
前記近接部と前記拡径部との内径差は、前記第２構造体に設けられた前記挿入孔と前記第１構造体に設けられた前記抜け止めピンとで最大限発生すると想定されるずれ量が小さいほど小さい。

第２構造体に設けられている挿入孔の内径を調節することにより第２構造体に形成された挿入孔の内壁と抜け止めピンとが接触する部位が変動する範囲（ぶれる範囲）を小さくすることが可能となって、接触する部位の不均衡に起因して抜け止めピンに加わる曲げモーメントに由来する力（抜け止めピンが抜ける方向に加わる力）を小さくすることが可能になる。

上述した（１）の構成に対して以下に記す（２）〜（４）の構成のうちの少なくとも一方を加えることができる。
（２）前記近接部は前記固定部の外周に接する部分のみである。第２構造体に形成された挿入孔における抜け止めピンが接触する部位が、抜け止めピンの長さ方向において規定できるため抜け止めピンに加わる力も規定することが可能になって抜け止めピン自身が抜ける方向に加わる力を適正に制御可能になる。
（３）前記抜け止めピンは径方向に弾性変形できる。抜け止めピンが径方向に伸縮できることによって抜け止めピンが挿入孔の内壁に接触できる範囲が拡がって抜け止めピンに加わる力の不均衡が抑制できる。このような抜け止めピンはスロテッドピンと称されるものが知られている。
（４）前記近接部の軸方向長さは、前記第１構造体の直径の０．５倍〜０．０５倍である。

実施形態における抜け止め防止構造を採用したシフトアンドセレクトシャフト及びインナレバーの断面図である。 実施形態における抜け止め防止構造におけるシフトアンドセレクトシャフトの断面図である。 実施形態における抜け止め防止構造におけるインナレバー断面図である。 実施形態における抜け止め防止構造を採用したシフトアンドセレクトシャフト及びインナレバーの一部拡大図である。 実施形態における抜け止め防止構造を採用したシフトアンドセレクトシャフト及びインナレバーであって形成された挿入孔にずれがある場合の断面図である。 従来における抜け止め防止構造を採用したシフトアンドセレクトシャフト及びインナレバーであって形成された挿入孔にずれがある場合の断面図である。 従来における抜け止め防止構造を採用したシフトアンドセレクトシャフト及びインナレバーであって形成された挿入孔にずれがある場合に抜け止めピンに力が加わったときの断面図である。

本発明の抜け止め防止構造について以下実施形態に基づいて詳細に説明を行う。本実施形態の抜け止め防止構造は第１構造体と第２構造体とを抜け止めピンにより固定されている構造体において、第１構造体と第２構造体との固定が外れないようにするものであり、そのために抜け止めピンが抜けることを防止する抜け止め防止構造である。以下の実施形態では車両に搭載される変速機内の構成要素に採用されるものに基づき説明を行う。具体的には第１構造体としてはシフトアンドセレクトシャフト、第２構造体としてはインナレバーである。シフトアンドセレクトシャフトは車両に搭載される変速機の一部を構成する。例えば変速機としての手動変速機においてシフトレバーの動きをシフトアンドセレクトシャフトの軸方向の動きと回転方向とに変換して変速動作を行うものである。

図１に示すように、第１構造体としてのシフトアンドセレクトシャフト１に第２構造体としてのインナシャフト２を固定している。シフトアンドセレクトシャフト１は棒状の部材であり、円筒状の固定部１１をもつ。インナレバー２は固定部１１が挿入される固定孔２ａが形成されている。固定部１１の外周面１２と固定孔２ａの内周面２４とは互いに噛合可能なスプライン（図略）が形成されており、噛合した状態ではシフトアンドセレクトシャフト１とインナレバー２とは軸方向においては自由に相対移動可能であっても相対回転はできないようになっている。インナレバー２は先端部２９がフォークヘッド（図略）に係合してそのフォークヘッドが設けられているフォークシャフトを移動させる。

シフトアンドセレクトシャフト１とインナレバー２とが組み合わさった状態で抜け止めピン３が両者を貫通して挿入できるように挿入孔１０、２０が形成される。本実施形態では挿入孔１０，２０は断面が円である。

抜け止めピン３は断面がＣ字状になるように板状体を丸めて形成したピンで有り、挿入される孔の内径に応じてその径が弾性変形して縮小できるピンであり、挿入孔１０，２０に挿入することによりシフトアンドセレクトシャフト１とインナレバー２との間の軸方向での相対移動を規制する。

挿入孔１０は挿入前の抜け止めピン３の外径よりも僅かに小さい内径を持ち、抜け止めピン３は挿入されることで縮径して挿入孔１０の内壁に密着する。挿入孔２０はシフトアンドセレクトシャフト１の外周面１２に近接する部位において抜け止めピン３に密着できる近接部２２をもつ。近接部２２は本願発明の密着部位に相当する。近接部２２と抜け止めピン３とが密着するのは近接部２２の一部分であってもよい。特に密着部として好適に作用させるためには固定部１１の外周面１２に接する部分のみを近接部２２とすることが望ましい。具体的には近接部２２の軸方向（シフトアンドセレクトシャフト１を基準とした軸方向）の長さを小さくすることが望ましい。例えば近接部２２として抜け止めピン３に密着する部分の軸方向の長さの上限として、１ｍｍ、０．７５ｍｍ、０．５ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．０５ｍｍなどの値や近接部２２の直径の０．５倍、０．４倍、０．３倍、０．２倍、０．１倍、０．０５倍などの値を採用することが出来る。この値は、小さくすることにより抜け止めピン３と近接部２２とが密着することになる部位が生起する範囲を狭くすることが可能であり、反対に大きくすることにより近接部２２の強度を向上できる。

近接部２２の内径と固定部１１に設けられた挿入孔１０の内径との関係については近接部２２の内壁に抜け止めピン３が密着できるようにするためには挿入孔１０及び２０がずれていないときに、挿入された抜け止めピン３が近接部２２の内径と同じなるようにする必要がある。

挿入孔２０の近接部２２以外の部位は近接部２２よりも内径が大きくなっている拡径部位２１を構成する。挿入孔２０に抜け止めピン３が挿入されるときには、抜け止めピン３は近接部２２において縮径される。そのため抜け止めピン３は拡径部位２１の内壁には接触しない。なお、図面において近接部２２と拡径部位２１との内径の差は理解を容易にするために非常に大きく描写しているが本実施形態において作用効果を発現できるためには僅かな内径差であっても充分であることが多い。例えば挿入孔１０及び２０において最大限発生すると想定されるずれの大きさが小さい場合には内径差を小さくすることもできる。

・作用効果
本実施形態の抜け止め防止構造は上述の構成をもつことから以下の作用効果を発現できる。

シフトアンドセレクトシャフト１は固定部１１とインナレバー２の固定孔２ａとに設けられたスプラインにより嵌合してシフトアンドセレクトシャフト１の軸回り方向における相対回転が制限される。抜け止めピン３が挿入されていることでシフトアンドセレクトシャフト１とインナレバー２とは相対移動が制限される。

ここで図５に示すように、挿入孔１０，２０が形成されている位置が何らかの理由にてずれている場合について説明する。何らかの理由としては特に限定しないが、加工を行う装置の精度などに起因することが想定できる。なお、図５ではシフトアンドセレクトシャフト１に設けられた挿入孔１０がインナレバー２に設けられた挿入孔２０よりも図面上方にずれて形成されている様子を表しているが、説明が容易になるようにずれの大きさを誇張して記載している。実際には殆どずれが無い場合であっても挿入孔１０、２０と抜け止めピン３との接触の程度が変わりうる程度のずれがある場合でも本実施形態の作用効果が発現できる。

図５に示すように、挿入孔１０が挿入孔２０よりも図面上方にずれているため、挿入されている抜け止めピン３は、中央部が図面上方に、両端部が図面下方に移動して全体としては中央部が図面上方に突出するように屈曲する形態になっている。本実施形態の構成を採用することにより抜け止めピン３が屈曲しても、抜け止めピン３とインナレバー２に設けられた固定孔２ａの内周面とが接する部位は近接部２２で表されるＡ〜Ｄの部位であり、シフトアンドセレクトシャフト１の固定部１１の外周からの距離は抜け止めピン３の屈曲の程度（すなわち挿入孔１０及び２０のずれの大きさ）に関わらずほぼ一定にできる。つまり、近接部２２を固定部１１の外周からどの程度まで形成するか、近接部２２を固定部１１の外周からどの程度の距離に形成するかによりＡ〜Ｄの位置のばらつきを小さくできる。特に近接部２２は固定部１１の外周に接するように形成することが製造の容易さの観点などから望ましい。

その結果、シフトアンドセレクトシャフト１が回転するときにインナレバー２との間で相対回転する方向に力が加わったときに、スプライン嵌合の隙間に由来して僅かに回転することになってもインナレバー２が抜け止めピン３に対して力を印加する部位は、挿入孔１０及び２０の間のずれの大きさに関わらず、シフトアンドセレクトシャフト１の固定部１１の外周の近傍に制御することが可能になって、従来技術にて説明したような応力の不均衡が生じず、抜け止めピン３に対して軸方向の大きな力が加わることがなく、抜け止めピン３が挿入孔１０及び２０から抜けることを防止できる。

また、挿入孔２０は軸方向に垂直な方向での断面が円であるため、長穴と比べて加工が容易である。

１、９１…シフトアンドセレクトシャフト（第１構造体） １０…挿入孔
１１…固定部
２、９２…インナレバー（第２構造体） ２０…挿入孔 ２１…拡径部位
２２…近接部
３、９３…抜け止めピン（スロテッドピン）

Claims (4)

1. 略円筒形の固定部をもつ第１構造体と、前記固定部の外周に嵌合する固定孔をもつ第２構造体と、前記固定部が前記固定孔に嵌合したときに前記固定部の径方向に向け、前記固定部及び前記第２構造体の間を接続するように配設される外形が略円筒状の抜け止めピンとを有し、
   前記第２構造体に設けられた前記抜け止めピンが挿入される挿入孔は、前記固定部の外周に接する部分を含む径方向内側の一部であって前記抜け止めピンに接触する近接部と、外側からの残部であって前記抜け止めピンに密着しないように前記近接部よりも拡径されている拡径部とをもち、
   前記近接部と前記拡径部との内径差は、前記第２構造体に設けられた前記挿入孔と前記第１構造体に設けられた前記抜け止めピンとで最大限発生すると想定されるずれ量が小さいほど小さい、抜け止め防止構造。
2. 前記近接部は前記固定部の外周に接する部分のみである請求項１に記載の抜け止め防止構造。
3. 前記抜け止めピンは径方向に弾性変形できる請求項１又は２に記載の抜け止め防止構造。
4. 前記近接部の軸方向長さは、前記第１構造体の直径の０．５倍〜０．０５倍である請求項１〜３の何れか１項に記載の抜け止め防止構造。

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