KR20160102112A - Spline axis and manufacturing method thereof - Google Patents

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쟈트코 가부시키가이샤
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Abstract

The present invention restrains degradation of strength of a spline axis. The spline axis (10) is manufactured by forming a spline groove (14) in a large diameter unit (13) of a spaced diameter axis through a thread. An increasing angle of a portion pushed toward an upper side of a small diameter unit (11) from the large diameter unit (13) through the thread and a portion pushed from a position connected to the small diameter unit (11) are equal to or less than 90 degrees.

Description

스플라인축 및 그 제조 방법{SPLINE AXIS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}[0001] SPLINE AXIS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF [0002]

본 발명은, 스플라인축을 제조하는 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a technique for manufacturing a spline shaft.

동력 전달부 등에 사용되는 스플라인축은, 높은 강도가 요구되므로, 특허문헌 1에 개시되는 바와 같이 전조에 의해 제조되는 것이 일반적이다. Since spline shafts used in power transmission parts and the like are required to have high strength, they are generally manufactured by rolling, as disclosed in Patent Document 1. [

전조에 의하면, 절삭과 같이 파이버 플로우가 절단되는 일이 없고, 또한, 스플라인 홈 바닥에 있어서 파이버 플로우가 밀하게 되므로, 스플라인축의 강도를 높일 수 있다.According to the rolling, the fiber flow is not cut as in cutting, and the fiber flow is pressed at the bottom of the spline groove, so that the strength of the spline shaft can be increased.

일본 특허 공개 제2003-80336호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-80336

그러나, 전조에 의해 제조된 스플라인축의 강도가 다양한 요인에 의해 예정된 강도보다도 낮아지는 것이 확인되고 있어, 스플라인축의 강도에 관해서는 여전히 개선의 여지가 있다. However, it has been confirmed that the strength of the splined shaft produced by rolling is lower than the predetermined strength due to various factors, and there is still room for improvement in the strength of the splined shaft.

본 발명은, 이와 같은 기술적 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 스플라인축의 강도 저하를 억제하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such technical problems, and an object of the present invention is to suppress the strength reduction of the spline shaft.

본 발명의 어느 형태에 의하면, 소경부와 상기 소경부에 테이퍼부를 통하여 접속되고 상기 소경부보다도 큰 직경을 갖는 대경부를 갖는 이경축의 상기 대경부에 스플라인 홈을 전조에 의해 형성함으로써 제조되는 스플라인축이며, 상기 전조에 의해 상기 대경부로부터 상기 소경부 위로 밀려나온 부위와 상기 소경부와의 접속 위치에 있어서의 상기 밀려나온 부위의 상승 각도가 90도 이하인 스플라인축이 제공된다. According to one aspect of the present invention, there is provided a spline shaft manufactured by forming a spline groove on a large diameter portion of a large diameter portion having a large diameter portion having a larger diameter than the small diameter portion, the small diameter portion being connected to the small diameter portion via a taper portion, And a spline shaft having a rising angle of 90 degrees or less at a portion where the convex portion is pushed over the small diameter portion from the large diameter portion and at a connection position between the small diameter portion and the small diameter portion.

본 발명의 다른 형태에 의하면, 소경부와 상기 소경부에 테이퍼부를 통하여 접속되고 상기 소경부보다도 큰 직경을 갖는 대경부를 갖는 이경축의 상기 대경부에 스플라인 홈을 전조에 의해 형성함으로써 스플라인축을 제조하는 스플라인축의 제조 방법이며, 상기 전조에 의해 상기 대경부로부터 상기 소경부 위로 밀려나온 부위와 상기 소경부와의 접속 위치에 있어서의 상기 밀려나온 부위의 상승 각도가 90도가 되는 상기 테이퍼부의 테이퍼각을 젖혀짐 한도각으로 한 경우, 상기 테이퍼각이 상기 젖혀짐 한도각 이하가 되는 상기 이경축을 준비하고, 상기 대경부에 상기 스플라인 홈을 전조하는 스플라인축 제조 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a spline shaft for manufacturing a spline shaft by forming a spline groove in a large diameter portion of a large diameter portion having a large diameter portion having a large diameter larger than that of the small diameter portion through a tapered portion, Wherein a taper angle of the tapered portion at which the raised angle of the pushed portion at a connecting position between the portion protruding from the large-diameter portion over the small-diameter portion and the small-diameter portion is 90 degrees is turned up by the rolling, There is provided a spline shaft manufacturing method for preparing the spline shaft having the taper angle smaller than the swing limit angle and rolling the spline groove to the large diameter portion.

이들 형태에 의하면, 젖혀짐에 의한 스플라인축의 강도 저하를 억제할 수 있다. According to these configurations, it is possible to suppress the strength reduction of the spline shaft due to the tilting.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 스플라인축을 도시한 도면이다.
도 2a는 전조 전의 이경축의 상태를 도시한 도면이다.
도 2b는 전조 중의 이경축의 상태를 도시한 도면이다.
도 2c는 전조 후의 이경축의 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 젖혀짐이 발생한 부위의 단면도이다.
도 4는 밀려나온 부위의 상승 각도를 설명하는 도면이다.
도 5는 이경축의 모델이다.
도 6은 밀려나온 두께량 지수 및 테이퍼부의 테이퍼각에 대한 젖혀짐의 발생 유무를 해석한 결과이다. 1 is a view showing a spline shaft according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a diagram showing the state of the two-axis axis before the frontalization. FIG.
FIG. 2B is a view showing the state of the two-axis axis during rolling. FIG.
2C is a diagram showing the state of the two-dimensional axes after rolling.
Fig. 3 is a cross-sectional view of a portion where the tilting occurs.
4 is a view for explaining a rising angle of a pushed portion.
5 is a model of the two-axis axis.
FIG. 6 is a graph showing the result of analyzing whether the thickness index and the taper angle of the tapered portion are pushed out.

이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 스플라인축(10)을 도시하고 있다. 스플라인축(10)은 직경이 다른 부위를 복수 갖는 이경축이다. 이 예에서는, 스플라인축(10)은 소경부(11)와, 소경부(11)에 테이퍼부(12)를 통하여 접속되고 소경부(11)보다도 큰 직경을 갖는 대경부(13)를 갖고, 대경부(13)에는 전조에 의해 스플라인 홈(14)이 형성된다. 대경부(13)에는 스플라인 홈(14)에 대응하는 티스를 내주에 갖는 기어(20)가 스플라인 끼워맞춤되고, 이에 의해 스플라인축(10)으로부터 기어(20)에 회전을 전달하는 것이 가능하게 되어 있다. Fig. 1 shows a spline shaft 10 according to an embodiment of the present invention. The spline shaft 10 is a two-axis shaft having a plurality of portions having different diameters. In this example, the spline shaft 10 has a small-diameter portion 11 and a large-diameter portion 13 connected to the small-diameter portion 11 via the tapered portion 12 and having a diameter larger than that of the small- The large-diameter portion 13 is formed with a spline groove 14 by rolling. The gear 20 having the teeth corresponding to the spline groove 14 on its inner periphery is splined to the large diameter portion 13 so that the rotation can be transmitted from the spline shaft 10 to the gear 20 have.

전조는, 스플라인 홈(14)에 대응하는 티스를 갖는 한 쌍의 전조 랙을 대경부(13)에 가압함으로써 행해진다. 한 쌍의 전조 랙의 사이에 대경부(13)를 끼움 지지하여 한 쌍의 전조 랙을 상하 역방향으로 이동시키면, 이에 의해 대경부(13)가 회전하고, 대경부(13)의 외주에 스플라인 홈(14)이 형성된다. The rolling is performed by pressing a pair of rolling racks having teeth corresponding to the spline grooves 14 to the large-diameter portion 13. The large diameter portion 13 rotates and the spline grooves 13 are formed in the outer periphery of the large diameter portion 13 by moving the pair of rolling racks up and down in the opposite directions by supporting the large diameter portion 13 between the pair of rolling racks, (14) is formed.

도 2a 내지 도 2c는, 전조에 의해 스플라인 홈(14)이 형성되는 모습을 도시하고 있다. 2A to 2C show a state in which the spline groove 14 is formed by rolling.

도 2a에 도시하는 상태로부터 전조 랙의 티스(30)를 대경부(13)에 가압해 가면, 도 2b에 도시하는 바와 같이, 티스가 가압되어 있는 부분의 두께가 밀려들어가 대경부(13)에 축방향으로 연장되는 오목부(15)가 형성됨과 함께, 오목부(15)가 형성되는 부분에 있었던 두께의 일부가 축방향으로 이동한다.When the tooth 30 of the rolling rack is pressed against the large-diameter portion 13 from the state shown in Fig. 2A, the thickness of the portion where the teeth are pressed is pushed to the large-diameter portion 13 A concave portion 15 extending in the axial direction is formed and a part of the thickness at the portion where the concave portion 15 is formed moves in the axial direction.

그리고, 최종적으로는, 도 2c에 도시하는 바와 같이, 대경부(13)에는 스플라인 홈(14)이 형성됨과 함께, 스플라인 홈(14)의 축방향 양측에는, 대경부(13)로부터 소경부(11) 위로 밀려나온 부위(16)가 형성된다. 2C, spline grooves 14 are formed in the large-diameter portion 13 and large-diameter portions 13 are formed on both sides in the axial direction of the spline groove 14, 11) are formed.

그런데, 전조에 의해 스플라인 홈(14)을 형성한 경우, 대경부(13)로부터 소경부(11) 위로 밀려나온 부위(16)가 형성되는 것이지만, 밀려나온 부위(16)가 크면 도 3에 도시하는 바와 같이, 밀려나온 부분(16)과 소경부(11) 사이에 미소한 간극(17)이 형성되는, 소위 「젖혀짐」이 발생하는 경우가 있다. However, when the spline groove 14 is formed by rolling, the portion 16 pushed out from the large-diameter portion 13 over the small-diameter portion 11 is formed. However, if the pushed portion 16 is large, Called " tilting " occurs in which a minute gap 17 is formed between the protruding portion 16 and the small-diameter portion 11 as shown in Fig.

이와 같은 간극(17)은 스플라인축(10)의 강도를 저하시키는 원인의 하나라고 생각된다. 이것은, 간극(17)은 그 최안측부(17e)에 있어서 응력 집중이 발생하여, 간극(17)의 최안측부(17e)로부터 균열(18)이 발생하기 쉽다고 생각되기 때문이다. 발명자들이 행한 전조에 의해 제조된 스플라인축을 사용하여 행한 실험에 의해서도, 간극(17)의 최안측부(17e)를 기점으로 하여 균열이 발생하는 예가 확인되었다. Such a gap 17 is considered to be one of the causes for lowering the strength of the spline shaft 10. This is because the gap 17 is considered to be prone to stress concentration at the most lateral side 17e and to cause cracks 18 to be generated from the lateral side 17e of the gap 17. It was confirmed by the inventors of the present invention that an experiment was conducted using a spline shaft manufactured by a rolling process, and an example in which cracks were generated starting from the forefront side 17e of the gap 17 as a starting point.

스플라인축(10)의 강도 저하를 야기하지 않기 위해서는 젖혀짐을 발생시키지 않는 것이 중요하다. 이를 위해서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 대경부(13)로부터 소경부(11) 위로 밀려나온 부위(16)와 소경부(11)와의 접속 위치에 있어서의 밀려나온 부위(16)의 상승 각도 α를 90도 이하로 하고, 밀려나온 부위(16)와 소경부(11) 사이에 도 3에 도시한 바와 같은 간극(17)이 형성되지 않도록 할 필요가 있다. In order not to cause the strength of the spline shaft 10 to drop, it is important not to cause a flap. 4, the rising angle of the protruded portion 16 at the connection position between the portion 16 pushed over the small-diameter portion 11 and the small-diameter portion 11 from the large- it is necessary to set the angle? to 90 degrees or less so that the clearance 17 as shown in Fig. 3 is not formed between the protruding portion 16 and the small diameter portion 11.

여기서, 젖혀짐이 발생할지 여부는, 밀려나온 부위(16)의 두께의 양에 의해 결정된다고 생각된다. 또한, 이 부위의 두께의 양은, 대경부(13)의 직경 D1, 스플라인 홈(14)의 저부 직경 D2[D1-D2가 스플라인 홈(14)의 깊이에 대응], 소경부(11)의 직경 D3 및 테이퍼부(12)의 테이퍼각 θ에 의해 결정된다. Here, it is considered that whether or not the tilting occurs is determined by the amount of the thickness of the pushed portion 16. The thickness of this portion can be determined by controlling the diameter D1 of the large diameter portion 13 and the bottom diameter D2 of the spline groove 14 (D1-D2 corresponds to the depth of the spline groove 14) D3 and the taper angle [theta] of the tapered portion 12. [

따라서, 발명자들은 도 5에 도시하는 모델을 사용하고, 이들 파라미터와 젖혀짐의 발생 유무의 관계를 유한 요소법을 사용해서 해석했다. 해석에서는, 이경축의 재질로서 SCr420을 지정하고, 전조 랙의 압박 스트로크를 0으로부터 스플라인 홈(14)의 깊이 D1-D2까지 소정 시간을 들어 단계적으로 증가시키도록 했다. Therefore, the inventors used the model shown in Fig. 5 and analyzed the relationship between these parameters and the occurrence of the overhang by using the finite element method. In the analysis, SCr420 is designated as the material of the pin shaft, and the pressing stroke of the rolling rack is gradually increased from zero to the depth D1-D2 of the spline groove 14 for a predetermined time.

D1 내지 D3을 바꾸어서 해석한 결과, 젖혀짐이 발생하는 테이퍼각 θ의 상한, 즉 상승 각도 α가 90도가 되는 테이퍼각(이하, 젖혀짐 한도각 θmax라고 함)은, 밀려나온 두께량 지수를 (D2-D3)/(D1-D3)×100으로 정의하면, 도 6에 도시하는 바와 같이 이하의 선형 관계:The taper angle (hereinafter referred to as the tapered limit angle? Max) at which the taper angle?, I.e., the taper angle?, At which the taper angle? Is 90 degrees, is calculated by subtracting the thickness index D2-D3) / (D1-D3) x 100, as shown in Fig. 6, the following linear relationship:

θmax=A+B(D2-D3)/(D1-D3)? max = A + B (D2-D3) / (D1-D3)

A, B:상수A, B: constant

에 의해 나타낼 수 있는 것을 알았다. And the like.

또한, 이경축의 재질에 관계없이, 상수 A는 16 내지 17의 값, 상수 B는 대략 70이 되는 것을 알았다. Further, it was found that the constant A was a value of 16 to 17 and the constant B was approximately 70 regardless of the material of the pin shaft.

또한, 해석 결과로부터 판독할 수 있는 경향은 이하와 같다. The trends that can be read out from the analysis results are as follows.

ㆍ젖혀짐 한도각 θmax는, 밀려나온 두께량 지수가 작을수록, 즉, 대경부(13)로부터 소경부(11) 위로 밀려나온 부분의 두께의 양이 많을수록 작은 값이 된다. The inclination limit angle? Max becomes smaller as the push-out thickness index becomes smaller, that is, as the thickness of the portion protruding from the large-diameter portion 13 onto the small-diameter portion 11 increases.

ㆍ테이퍼각 θ를 젖혀짐 한도각 θmax 이하이면 젖혀짐은 발생하지 않는다. If the taper angle? Is less than the tilt limit angle? Max, the tapering does not occur.

따라서, 젖혀짐을 발생시키지 않기 위해서는, 테이퍼각 θ를 상기 관계에 의해 결정되는 젖혀짐 한도각 θmax 이하로 하면 된다. 젖혀짐 한도각 θmax 이하가 되는 테이퍼각 θ를 갖는 이경축을 사용해서 스플라인 홈(14)을 전조하도록 하면, 밀려나온 부위(16)의 상승 각도 α가 90도 이하로 되고, 젖혀짐에 의한 스플라인축(10)의 강도 저하를 억제할 수 있다(청구항 1, 3, 5, 6, 7에 대응하는 효과). Therefore, in order not to cause the tilting, the taper angle? May be set to the tilting limit angle? Max or less determined by the above relationship. When the spline groove 14 is formed by using a two-axis shaft having a taper angle? That is equal to or less than the tilt limit angle? Max, the raised angle? Of the pushed portion 16 becomes 90 degrees or less, (The effect corresponding to claims 1, 3, 5, 6, 7).

또한, 테이퍼각 θ가 젖혀짐 한도각 θmax로 설정하면 밀려나온 부위(16)의 상승 각도 α는 90도가 되지만, 테이퍼각 θ를 최대한 크게 한 것에 의해 테이퍼부(12)의 축방향 길이가 가장 짧아지고, 스플라인축(10)의 축방향 길이를 짧게 할 수 있다(청구항 2, 4에 대응하는 효과). When the taper angle? Is set to the angular limit? Max, the raised angle? Of the pushed portion 16 is 90 degrees. However, since the axial length of the tapered portion 12 is the shortest And the axial length of the spline shaft 10 can be shortened (an effect corresponding to claims 2 and 4).

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명했지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 하나를 나타낸 것에 지나지 않고, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성에 한정하는 취지는 아니다. Although the embodiment of the present invention has been described above, the embodiment is merely one example of application of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited to the specific configuration of the above embodiment.

10 : 스플라인축
11 : 소경부
12 : 테이퍼부
13 : 대경부
14 : 스플라인 홈
16 : 밀려나온 부위
20 : 기어 10: Spline shaft
11: Small neck
12:
13: Large neck
14: Spline groove
16: Pushed out area
20: gear

Claims (7)

소경부와 상기 소경부에 테이퍼부를 통하여 접속되고 상기 소경부보다도 큰 직경을 갖는 대경부를 갖는 이경축의 상기 대경부에 스플라인 홈을 전조에 의해 형성함으로써 제조되는 스플라인축이며,
상기 전조에 의해 상기 대경부로부터 상기 소경부 위로 밀려나온 부위와 상기 소경부와의 접속 위치에 있어서의 상기 밀려나온 부위의 상승 각도가 90도 이하인 것을 특징으로 하는, 스플라인축. A spline shaft produced by rolling a spline groove on a large diameter portion of a large diameter portion having a large diameter portion having a larger diameter than that of the small diameter portion, the small diameter portion being connected to the small diameter portion through a tapered portion,
Wherein a rising angle of the push-out portion at a connection position between a portion protruding from the large-diameter portion over the small-diameter portion and a small-diameter portion due to the rolling is 90 degrees or less. 제1항에 있어서,
상기 전조에 의해 상기 대경부로부터 상기 소경부 위로 밀려나온 부위와 상기 소경부와의 접속 위치에 있어서의 상기 밀려나온 부위의 상승 각도가 90도인 것을 특징으로 하는, 스플라인축. The method according to claim 1,
And a rising angle of the push-out portion at a connecting position between the portion protruding from the large-diameter portion over the small-diameter portion and the small-diameter portion by the rolling is 90 degrees. 소경부와 상기 소경부에 테이퍼부를 통하여 접속되고 상기 소경부보다도 큰 직경을 갖는 대경부를 갖는 이경축의 상기 대경부에 스플라인 홈을 전조에 의해 형성함으로써 스플라인축을 제조하는 스플라인축 제조 방법이며,
상기 전조에 의해 상기 대경부로부터 상기 소경부 위로 밀려나온 부위와 상기 소경부와의 접속 위치에 있어서의 상기 밀려나온 부위의 상승 각도가 90도가 되는 상기 테이퍼부의 테이퍼각을 젖혀짐 한도각으로 한 경우, 상기 테이퍼각이 상기 젖혀짐 한도각 이하가 되는 상기 이경축을 준비하고,
상기 대경부에 전조에 의해 상기 스플라인 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는, 스플라인축 제조 방법. A spline shaft manufacturing method for manufacturing a spline shaft by forming a spline groove on a large diameter portion of a small diameter shaft having a large diameter portion having a large diameter larger than that of the small diameter portion by tapering the small diameter portion and the small diameter portion by rolling,
The taper angle of the tapered portion at which the raised angle of the pushed portion at the connecting position between the portion pushed out of the large diameter portion from the large diameter portion and the small diameter portion at the connecting position between the large diameter portion and the small diameter portion is made to be a limited angle And the taper angle is less than the tilt limit angle,
And the spline groove is formed in the large-diameter portion by rolling. 제3항에 있어서,
상기 테이퍼각을 상기 젖혀짐 한도각 이하 또한 상기 젖혀짐 한도각과 동등하게 되는 상기 이경축을 준비하고,
상기 대경부에 전조에 의해 상기 스플라인 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는, 스플라인축 제조 방법. The method of claim 3,
The taper angle is equal to or less than the tilt limit angle and the tilt limit angle is equal to the tilt limit angle,
And the spline groove is formed in the large-diameter portion by rolling. 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 젖혀짐 한도각은, 상기 전조에 의해 상기 대경부로부터 상기 소경부 위로 밀려나온 부위의 두께의 양이 많을수록 작은 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는, 스플라인축 제조 방법. The method according to claim 3 or 4,
Wherein the inclined limit angle is set to a smaller value as the thickness of the portion pushed over the small diameter portion from the large diameter portion by the rolling is larger. 제5항에 있어서,
상기 젖혀짐 한도각은, 다음 식:
θmax=A+B(D2-D3)/(D1-D3)
θmax:젖혀짐 한도각
D1:대경부의 직경
D2:스플라인 홈의 저부 직경
D3:소경부의 직경
A, B:상수
에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 스플라인축 제조 방법. 6. The method of claim 5,
The tilt limit angle is defined by the following formula:
? max = A + B (D2-D3) / (D1-D3)
θmax: Tilt limit angle
D1: Diameter of large diameter portion
D2: bottom diameter of spline groove
D3: Diameter of small diameter part
A, B: constant
Of the spline shaft. 제6항에 있어서,
상수 A는 16 내지 17의 값, 상수 B는 대략 70인 것을 특징으로 하는, 스플라인축 제조 방법. The method according to claim 6,
Wherein the constant A is a value of 16 to 17 and the constant B is a value of approximately 70. < Desc / Clms Page number 13 >
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