JPH1193971A - ダンパーディスク組立体のスプラインハブ - Google Patents

ダンパーディスク組立体のスプラインハブ

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JPH1193971A
JPH1193971A JP9255555A JP25555597A JPH1193971A JP H1193971 A JPH1193971 A JP H1193971A JP 9255555 A JP9255555 A JP 9255555A JP 25555597 A JP25555597 A JP 25555597A JP H1193971 A JPH1193971 A JP H1193971A
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hardened layer
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hardened
spline groove
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Hiroyuki Iwata
博之 岩田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スプラインハブ1の耐摩耗性及び寸法精度を
維持しつつメッキ処理を廃止する。 【解決手段】 スプラインハブ1は、フライホイールと
トランスミッションとの間でトルクを伝達するクラッチ
ディスク組立体のスプラインハブであって、フランジ部
3と、ボス部2とを備えている。フランジ部3は、フラ
イホイールからトルクが入力されるクラッチディスク組
立体のプレートに連結される。ボス部2はフランジ部3
の内周端に固定されている。ボス部2の内周面にはスプ
ライン溝20が形成されている。ボス部2はトランスミ
ッションの入力シャフトとスプライン係合する。スプラ
イン溝20の表面には焼入れ硬化層20aが部分的に形
成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ダンパーディスク
組立体のスプラインハブ、特にクラッチディスク組立体
に使用されるスプラインハブに関する。
【0002】
【従来の技術】エンジンとトランスミッションとの間で
トルクの伝達及び切断を行うクラッチのクラッチディス
ク組立体には、トランスミッションの入力軸とスプライ
ン係合するスプラインハブが一部品として使用されてい
る。このスプラインハブには、クラッチの断続に対する
耐摩耗性の向上のために、硬質クロムメッキやカニゼン
メッキ等のメッキ処理を施しているものが多い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、クラッチ操作
の繰り返しによってメッキの剥離が発生すると、スプラ
イン係合部分の摩耗が急激に進んで寿命が短くなる。ま
た、メッキ処理の廃液等による社会環境汚染を防ぐため
に廃液等の処理施設が必要である。さらに、メッキの場
合は膜圧が非常に薄く(通常8μm以下)、メッキ層が
摩耗した後は急速に摩耗が進行する。
【0004】これに対して、スプラインハブに熱処理を
加えて、メッキ層と同等の硬化層をスプラインハブに形
成する方法が考えられる。しかしながら、スプラインハ
ブの歯形に対しては、バックラシュを抑えるために、一
般に厳しい寸法精度が要求されている。したがって、普
通に熱処理を加えたのでは、熱歪みによる寸法変形が生
じて要求される寸法精度を満足させることはできない。
また、熱処理後に研磨等の工程を増やすことで寸法精度
を満足させることも考えられるが、メッキ処理に較べて
工数及びコストが増大するので採用し難い。
【0005】本発明の課題は、スプラインハブの耐摩耗
性及び寸法精度を維持しつつメッキ処理を廃止すること
にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載のスプラ
インハブは、入力側回転体と出力側回転体との間でトル
クを伝達するダンパーディスク組立体のスプラインハブ
であって、フランジ部と、ボス部とを備えている。フラ
ンジ部は、ダンパーディスク組立体の入力側部材に連結
される。ダンパーディスク組立体の入力側部材には、入
力側回転体からトルクが入力される。ボス部はフランジ
部の内周端に固定されている。ボス部の内周面にはスプ
ライン溝が形成されている。ボス部は出力側回転体の軸
とスプライン係合する。ボス部の内周面のスプライン溝
の表面には焼入れ硬化層が部分的に形成されている。
【0007】ここでは、ボス部の内周面全体に焼入れ硬
化層を形成したのでは焼入れ歪みが大きくスプラインハ
ブの寸法精度を満足できないため、必要な耐摩耗性を確
保する程度にスプライン溝の表面に対して部分的に焼入
れ硬化層を形成している。したがって、耐摩耗性が確保
されるとともに、焼入れ硬化層の形成が部分的であって
焼入れ歪みが大きくならないため、焼入れ硬化層形成後
のスプラインハブの寸法精度を確保することが可能とな
る。これにより、耐摩耗性及び寸法精度を維持しつつ、
従来スプラインハブに施していたメッキ処理を廃止する
ことができる。
【0008】請求項2に記載のスプラインハブは、請求
項1に記載のものにおいて、スプライン溝の表面のうち
少なくとも軸方向に離れた2カ所において焼入れ硬化層
が形成されている。ここでは、スプラインハブのボス部
と出力側回転体の軸とが軸方向に滑動するとき及びスプ
ラインハブのボス部と出力側回転体の軸とが回転方向に
圧接するときの接触の繰り返しによる摩耗を抑えるため
の焼入れ硬化層が、少なくとも軸方向に離れた2カ所に
おいて形成されている。すなわち、スプライン溝の表面
のうち焼入れ硬化層の形成されている位置が偏ることを
抑えている。このような焼入れ硬化層の形成位置の拡散
によって摩耗部分の偏りを抑えることができ、スプライ
ン溝全体としての耐摩耗性が向上する。
【0009】請求項3に記載のスプラインハブは、請求
項1又は2に記載のものにおいて、スプライン溝の表面
のうち10%以上50%以下の面積に対して焼入れ硬化
層が形成されている。ここでは、スプライン溝の表面の
うち10%以上に対して焼入れ硬化層を形成することに
より耐摩耗性を確保している。また、スプライン溝の表
面のうち50%以下に対してのみ焼入れ硬化層を形成す
ることによりスプラインハブの寸法精度を確保してい
る。
【0010】さらにスプライン溝の表面のうち焼入れ硬
化層を形成する割合を制御することが出来るのならば、
スプライン溝の表面のうち20%以上40%以下に対し
て焼入れ硬化層を形成することが耐摩耗性向上の観点及
び寸法精度向上の観点から望ましい。請求項4に記載の
スプラインハブは、請求項1から3のいずれかに記載の
ものにおいて、焼入れ硬化層は高周波焼入れにより形成
される。
【0011】ここでは、スプライン溝の表面を内部発熱
させた後に冷却剤を吹き付けて急冷する高周波焼入れを
採用している。高周波加熱をスプライン溝の表面に対し
て部分的に作用させることができるため、焼入れ硬化層
を形成しない他の部分の焼入れ歪みが抑えられる。請求
項5に記載のスプラインハブは、請求項4に記載のもの
において、焼入れ硬化層は円周方向に連続している。
【0012】ここでは、高周波加熱装置をスプライン溝
の所定の位置に隣接させた状態でスプラインハブを回転
させることにより、円周方向にほぼ一様な焼入れ硬化層
が形成される。したがって、高周波加熱装置を移動させ
る回数が抑えられ、焼入れ処理の効率が向上する。請求
項6に記載のスプラインハブは、請求項4に記載のもの
において、炭素成分が0.35%以上である炭素鋼又は
合金鋼を材料とする。高周波焼入れの周波数は400k
Hz以上である。スプライン溝の歯底の焼入れ硬化層の
深さは600μm以下である。
【0013】ここでは、スプライン溝の歯底の焼入れ硬
化層の深さが600μmを超えるような焼入れを行うと
熱歪みが大きくなりスプラインハブの寸法精度が確保で
きないため、スプライン溝の歯底の焼入れ硬化層の深さ
を600μm以下に抑えている。これを達成させるた
め、高周波焼入れの周波数を400kHz以上としてい
る。
【0014】請求項7に記載のスプラインハブは、請求
項6に記載のものにおいて、焼入れ硬化層が形成された
スプライン溝の歯先及び歯底の径寸法と焼入れ前のスプ
ライン溝の歯先及び歯底の径寸法との誤差が0.2%以
下である。なお、同じ条件でスプライン溝の表面全体に
焼入れを行った場合、誤差は0.25%以上、平均0.
3%程度となる。
【0015】請求項8に記載のスプラインハブは、請求
項1から3のいずれかに記載のものにおいて、焼入れ硬
化層はレーザ焼入れにより形成される。ここでは、スプ
ライン溝の表面をレーザによって熱し、自冷による急冷
で焼入れ硬化層を形成する。すなわち、焼入れ硬化層の
形成をドライプロセスで行うことができる。
【0016】また、焼入れ硬化層を形成したい場所に対
してスポット的にレーザ光を当てることができるため、
スプライン溝全体としての耐摩耗性が向上するような位
置を選んで部分的に焼入れ硬化層を形成することが可能
である。請求項9に記載のスプラインハブは、請求項8
に記載のものにおいて、スプライン溝の歯底の焼入れ硬
化層の深さは3μm以上である。
【0017】請求項10に記載のスプラインハブは、請
求項8又は9に記載のものにおいて、焼入れ硬化層は、
主として第1歯側面に形成される。第1歯側面は、スプ
ライン溝の歯底とスプライン溝の歯先との間の歯側面の
うち正回転方向のトルクを伝達する側の面である。ここ
では、レーザによってスポット的に焼入れ硬化層を形成
することが可能であることを利用して、主として第1歯
側面に焼入れ硬化層を形成している。通常、第1歯側面
は、正回転方向のトルクの伝達面であり、トルク変動に
より厳しい荷重条件下で接触を繰り返す。このため、第
1歯側面はスプライン溝の表面のうちで最も摩耗する面
である。したがって、この第1歯側面に焼入れ硬化層を
集中させることで、少ない焼入れ面積で効果的に耐摩耗
性を向上させることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の一実施形態によ
るスプラインハブ1を含むクラッチディスク組立体(ダ
ンパーディスク組立体)30を示している。このクラッ
チディスク組立体30は、自動車等のクラッチに使用さ
れるもので、エンジン側のフライホイール(入力側回転
体)31からトランスミッションの入力シャフト(出力
側回転体の軸)32にトルクを伝達するためのものであ
る。図1において、O−Oはクラッチディスク組立体3
0の回転軸線である。
【0019】このクラッチディスク組立体30の中心に
は、入力シャフト32にスプライン係合するスプライン
ハブ1が配置されている。スプラインハブ1は、ボス部
2と、フランジ部3とから構成されている。ボス部2
は、ほぼ円筒形状であって、その内周面にスプライン溝
20が形成される(図2参照)。スプライン溝20は、
入力シャフト32の外周面の形成されるスプライン溝に
噛み合う。このスプライン溝20には誘導加熱による高
周波焼入れが部分的に施されているが、これについては
後述する。
【0020】フランジ部3は、ボス部2の外周面から外
周側に突出する部分であって、ボス部2と一体に形成さ
れる。フランジ部3には、図2に示すように、外周部に
所定の間隔で4つのストップピン用切欠き3aが形成さ
れており、その隣り合う切欠き3a間に窓孔3bが配置
されている。各窓孔3bには、トーションスプリング4
が収容される(図1参照)。
【0021】スプラインハブ1の外周側には、概ね円板
状の1対のリティニングプレート6及びクラッチプレー
ト7が配置される。両プレート(入力側部材)6,7は
スプラインハブ1に対して相対回転自在に嵌合してい
る。リティニングプレート6とクラッチプレート7と
は、その外周部においてストップピン8によって一体的
に連結されている。ストップピン8はフランジ部3の切
欠き3a内に配置されている。
【0022】クラッチプレート7の外周部には、複数の
クッショニングプレート16が固定されている。このク
ッショニングプレート16の両側面には、1対の摩擦フ
ェーシング15が配置されている。摩擦フェーシング1
5はリベット17によりクッショニングプレート16に
固着されている。フランジ部3の窓孔3bに対応して、
リティニングプレート6には窓孔6aが、クラッチプレ
ート7には窓孔7aが形成されている。この窓孔6a,
7aはトーションスプリング4を外側から覆うように切
り起こされており、その内部にトーションスプリング4
を収納している。
【0023】フランジ部3の内周部とリティニングプレ
ート6の内周部との間には、トランスミッション側から
環状のコーンスプリング11、フリクションプレート1
2及びフリクションワッシャー13が配置されている。
フランジ部3とクラッチプレート7の内周部との間に
は、フリクションワッシャー14が配置されている。こ
れらのフリクションワッシャー13,14がフランジ部
3と両プレート6,7との間で摺動することによって、
所定の摩擦力が生じるようになっている。
【0024】次に、動作について説明する。図示しない
プレッシャープレートが摩擦フェーシング15をフライ
ホイール31側に押圧する。これによって摩擦フェーシ
ング15がフライホイール31に圧接されると、フライ
ホイール31のトルクが摩擦フェーシング15を介して
クッショニングプレート16に伝達される。さらに、こ
のトルクは、クラッチプレート7及びリティニングプレ
ート6からトーションスプリング4等を介してフランジ
部3に伝達され、ボス部2から入力シャフト32へと出
力される。
【0025】次に、スプラインハブ1のスプライン溝2
0に施される高周波焼入れについて説明する。図3及び
図4に示すように、スプライン溝20には部分的に焼入
れ硬化層20aが形成されている。焼入れ硬化層20a
は、図3及び図4において斜線でハッチングされた部分
であって、軸方向に離れた2カ所に形成されており、そ
れぞれ円周方向に連続している。ここでは、それぞれの
焼入れ硬化層20aの幅は約3.5mmである。なお、
スプラインハブ1のスプライン溝20が形成されている
軸方向の寸法は20.5mmである。すなわち、スプラ
イン溝20の表面のうち約35%の面積に対して焼入れ
硬化層20aが形成されている。この35%は、最低限
の耐摩耗性を確保するために必要である約10%を超え
ており、スプラインハブの寸法を所定の精度に抑えるた
めにこれ以上は許されない値である約50%を下回って
いる。また、この35%は、安全性の余裕を加味した場
合に耐摩耗性確保のために必要な20%を超えており、
且つ寸法精度に余裕を持たせた場合の40%を下回って
いる。したがって、本実施形態のスプラインハブ1は耐
摩耗性と寸法精度とのバランスがとれている。
【0026】また、ここでは、炭素成分が約0.48%
の炭素鋼を材料とするスプラインハブ1の歯先21の径
(以下、小径という。)が20.109mmであり歯底
22の径(以下、大径という。)が22.225mmで
あるスプライン溝20に対して、焼入れ処理を施してい
る。そして、高周波焼入れの周波数を400kHzとし
ており、歯底22の焼入れ硬化層の深さは約0.4mm
(400μm)である。ここでは、歯底22の焼入れ硬
化層の深さが600μmを超えるような焼入れを行うと
スプラインハブ1の小径及び大径が寸法変化して精度が
確保できなくなるため、周波数を400kHzとして歯
底22の焼入れ硬化層の深さを600μm以下に抑えて
いる。
【0027】高周波焼入れでは、スプラインハブ1の小
径よりも小さい図5に示すような高周波加熱装置40に
よってスプライン溝20の表面部分を内部発熱させた後
に、冷却剤を吹き付けて急冷する。図5に示すように、
部分的にスプライン溝20の表面を発熱させるように、
幅が軸方向に小さい高周波加熱装置40を使用してい
る。このようにして部分的に焼入れを施しているので、
焼入れを施さない他の部分では焼入れ歪みが殆ど発生し
ない。また、焼入れ時には、高周波加熱装置40及びそ
の主要構成部品である高周波電圧を印加するコイル41
を所定の位置に保持したまま、スプラインハブ1を回転
させる。これにより、円周方向に一様に焼入れ硬化層2
0aが形成される。
【0028】ここで、図3及び図4のように焼入れ硬化
層20aをスプライン溝20に部分的に形成したもの
と、焼入れ硬化層をスプライン溝全体に形成したもの
(図示せず)との焼入れ硬化による寸法変化量を比較し
たものを以下に示す。
【0029】
【表1】
【0030】これらのスプラインハブは、ともに、小径
20.109mm,大径22.225mmのスプライン
溝に焼入れ硬化層を形成したものに対する測定値であ
る。これから、部分的に焼入れ硬化層を形成したもので
は、寸法変化が小さく焼入れ後にもスプラインハブ1の
寸法精度が許容値に収まるのに対し、全体に焼入れ硬化
層を形成したものでは、焼入れ歪みが大きくスプライン
ハブの寸法精度が許容値に収まらないことがわかる。し
たがって、もしスプライン溝20の表面全体に焼入れを
行うとすると、寸法精度の確保のために研磨等の工程が
別途必要となる。
【0031】また、従来のようにスプライン溝の表面に
メッキを施したスプラインハブと、本実施形態のスプラ
インハブ1との耐摩耗性について耐久試験によって比較
した結果を以下に示す。
【0032】
【表2】
【0033】ここでの耐久試験は、室温において所定の
回転数及びトルクでクラッチの断続を500万回繰り返
す試験である。表2からわかるように、摩耗量はオーバ
ーピン径の変化を較べて両者にほとんど差異がない。す
なわち、本実施形態の部分的に焼入れを行ったスプライ
ンハブ1は、従来のメッキされたスプラインハブとほぼ
同等の耐摩耗性を有することがわかる。
【0034】[他の実施形態]上記実施形態ではスプラ
インハブ1のスプライン溝20に対して高周波焼入れに
よって焼入れ硬化層20aを形成しているが、高周波焼
入れの代わりにレーザ焼入れによって焼入れ硬化層を形
成することもできる。ここでは、レーザ発振装置50及
び反射鏡51により、図8に示すようにしてスプライン
溝20に部分的に焼入れを行う。レーザ発振装置50か
ら発振されたレーザ光が反射鏡51によって向きが変え
られてスプライン溝20の表面に当たると、その部分の
表面温度は上昇し、その周囲は熱伝導によって加熱され
る。そして、これらの部分は自冷による急冷で焼入れさ
れる。このレーザ焼入れでは、スプライン溝20の歯底
の焼入れ硬化層の深さが3μm以上となるように、レー
ザ光のパワー及びレーザ照射時間が設定される。
【0035】また、スプライン溝20の表面のうちレー
ザ焼入れを行う部分は、図6及び図7に示すように、主
として第1歯側面23である。第1歯側面23は、スプ
ライン溝20の歯先21と歯底22との間の歯側面のう
ち正回転方向のトルクを伝達する側の面である。通常、
第1歯側面23は、正回転方向のトルクの伝達面である
ことから、トルク変動により力を受けながら接触を繰り
返す。すなわち、第1歯側面23はスプライン溝20の
表面のうちで最も摩耗する面である。したがって、この
第1歯側面23に焼入れ硬化層20bを集中させること
で、少ない焼入れ面積で効果的に耐摩耗性を向上させる
ことができる。高周波焼入れでは、第1歯側面23だけ
ではなく、歯先21、歯底22、及び第2歯側面24
(歯側面のうち負回転方向のトルクを伝達する側の面)
も加熱されてしまい、熱歪みによる寸法変化が大きくな
る。これに対してレーザ焼入れでは、レーザ光によって
スポット的に焼入れ硬化層20bの形成が可能なため、
主として第1歯側面23にだけ焼入れ硬化層20bを形
成させことができている。
【0036】
【発明の効果】本発明では、必要な耐摩耗性を確保する
程度にスプライン溝の表面に対して部分的に焼入れ硬化
層を形成しているので、耐摩耗性が確保されるととも
に、焼入れ硬化層形成後のスプラインハブの寸法精度が
確保される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態のスプラインハブを含むク
ラッチディスク組立体の縦断面図。
【図2】スプラインハブの斜視図。
【図3】スプラインハブの縦断面図。
【図4】図3のIV−IV矢視部分断面図。
【図5】高周波焼入れの状態図。
【図6】他の実施形態のスプラインハブの縦断面図。
【図7】図6のVII −VII 矢視部分断面図。
【図8】レーザ焼入れの状態図。
【符号の説明】
1 スプラインハブ 2 ボス部 3 フランジ部 6 リティニングプレート 7 クラッチプレート 20 スプライン溝 20a 焼入れ硬化層 20b 焼入れ硬化層 21 歯先 22 歯底 23 第1歯側面 30 クラッチディスク組立体 31 フライホイール 32 トランスミッションの入力シャフト

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力側回転体と出力側回転体との間でトル
    クを伝達するダンパーディスク組立体のスプラインハブ
    であって、 前記入力側回転体からトルクが入力されるダンパーディ
    スク組立体の入力側部材に連結されるフランジ部と、 内周面にスプライン溝が形成され、前記出力側回転体の
    軸とスプライン係合し、前記フランジ部の内周端に固定
    されているボス部と、を備え、 前記スプライン溝の表面に焼入れ硬化層が部分的に形成
    されている、スプラインハブ。
  2. 【請求項2】前記スプライン溝の表面のうち少なくとも
    軸方向に離れた2カ所において前記焼入れ硬化層が形成
    されている、請求項1に記載のスプラインハブ。
  3. 【請求項3】前記スプライン溝の表面のうち10%以上
    50%以下の面積に対して前記焼入れ硬化層が形成され
    ている、請求項1又は2に記載のスプラインハブ。
  4. 【請求項4】前記焼入れ硬化層は高周波焼入れにより形
    成される、請求項1から3のいずれかに記載のスプライ
    ンハブ。
  5. 【請求項5】前記焼入れ硬化層は円周方向に連続してい
    る、請求項4に記載のスプラインハブ。
  6. 【請求項6】前記高周波焼入れの周波数は400kHz
    以上であり、 前記スプライン溝の歯底の焼入れ硬化層の深さは600
    μm以下であり、 炭素成分が0.35%以上である炭素鋼又は合金鋼を材
    料とする、請求項4に記載のスプラインハブ。
  7. 【請求項7】前記焼入れ硬化層が形成された前記スプラ
    イン溝の歯先及び歯底の径寸法と焼入れ前の前記スプラ
    イン溝の歯先及び歯底の径寸法との誤差が0.2%以下
    である、請求項6に記載のスプラインハブ。
  8. 【請求項8】前記焼入れ硬化層はレーザ焼入れにより形
    成される、請求項1から3のいずれかに記載のスプライ
    ンハブ。
  9. 【請求項9】前記スプライン溝の歯底の焼入れ硬化層の
    深さは3μm以上である、請求項8に記載のスプライン
    ハブ。
  10. 【請求項10】前記焼入れ硬化層は、前記スプライン溝
    の歯底と前記スプライン溝の歯先との間の歯側面のうち
    正回転方向のトルクを伝達する側の第1歯側面に主とし
    て形成される、請求項8又は9に記載のスプラインハ
    ブ。
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