(57)【要約】【課題】雌セレーションを備える継手を容易に製造する。【解決手段】雄セレーション２０１と嵌合する回転力伝達継手１００であって、内周部に雌セレーション１２１を有する筒部材１２０と、筒部材１２０を収容する収容穴部１１１を有する母材１１０と、筒部材１２０の軸方向に延在し、筒部材１２０を径方向に貫通する第一スリット１３１と、収容穴部１１１の軸方向に延在し、収容穴部１１１を径方向に貫通する第二スリット１３２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
雄セレーションと嵌合する回転力伝達継手であって、
内周部に雌セレーションを有する筒部材と、
前記筒部材を収容する収容穴部を有する母材と、
前記筒部材の軸方向に延在し、前記筒部材を径方向に貫通する第一スリットと、
前記収容穴部の軸方向に延在し、前記収容穴部を径方向に貫通する第二スリットと
を備える回転力伝達継手。
【請求項２】
前記筒部材は、前記第一スリットが設けられていない非スリット筒部を有し、
前記収容穴部は、前記第二スリットよりも奥側に非スリット穴部を有し、
前記非スリット筒部と前記非スリット穴部とは、圧入、およびかしめの少なくとも一方により強く嵌め合わされている
請求項１に記載の回転力伝達継手。
【請求項３】
前記収容穴部は、底部を有する
請求項１または２に記載の回転力伝達継手。
【請求項４】
前記母材は、アルミニウム、またはアルミニウム合金である
請求項１から３のいずれか一項に記載の回転力伝達継手。
【請求項５】
前記母材は、押し出し材である
請求項４に記載の回転力伝達継手。
【請求項６】
前記筒部材は、外周面に第一係合部を有し、
前記収容穴部は、内周面に第一係合部と周方向において係合する第二係合部を有する
請求項１から５のいずれか一項に記載の回転力伝達継手。
【請求項７】
雄セレーションと嵌合する回転力伝達継手の製造方法であって、
筒状の部材の内周部に雌セレーションを形成する筒部材形成ステップと、
収容穴部を有する母材に前記筒部材を挿入する挿入ステップと、
前記挿入ステップの前、または後において、前記筒部材の軸方向に延在し、前記筒部材を径方向に貫通するスリットを形成する第一スリット形成ステップと、
前記挿入ステップの前、または後において、前記収容穴部の軸方向に延在し、前記収容穴部を径方向に貫通するスリットを形成する第二スリット形成ステップと
を含む回転力伝達継手の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自在継手のヨークなど回転力を伝達する継手である回転力伝達継手、および回転力伝達継手の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、２つのシャフトの間で回転力を伝達し、かつ伸縮自在とする嵌合機構として雌スプラインに雄スプラインを挿入するスプライン機構が用いられている。このようなスプラインは軸方向の摺動を許容し回転力を伝達する歯車の噛み合わせであるため、がたつきがある程度発生する。
【０００３】
特許文献１には、低精度の雌スプラインの端部に高精度の雌スプラインを取り付け、がたつきの発生を抑制する技術が記載されている。
【０００４】
一方、２つのシャフトの間で回転力を伝達する嵌合機構としては、セレーション機構がある。このセレーション機構は、事前に長さの調節は可能であるが、長さの調節後は雌セレーションを周方向にかしめることにより２つのシャフトを固定する。従って、がたつきの発生はあまり問題とはならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３５３７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
雌セレーションを形成する方法としては、冷間鍛造などが例示できるが、製品の形状毎に型が必要になるなど、汎用性に欠け、また大型の設備が必要になるなどの問題がある。また、雌セレーションを設ける母材の材質がアルミニウムや、アルミニウム合金である場合、鍛造後に熱処理を実施して強度を向上させる必要があるが、鍛造により形成された形状がその後の熱処理によって歪んでしまい、雄セレーションが挿入できなくなる場合が発生する。
【０００７】
また、貫通している孔であれば、ブローチ加工などの切削加工によりセレーションを設けることは可能であるが、一端部が底部により閉塞された穴にセレーションを設ける必要がある形状の母材も存在する。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、容易に製造することができる雌セレーションを備えた回転力伝達継手、およびその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の１つである回転力伝達継手は、雄セレーションと嵌合する回転力伝達継手であって、内周部に雌セレーションを有する筒部材と、前記筒部材を収容する収容穴部を有する母材と、前記筒部材の軸方向に延在し、前記筒部材を径方向に貫通する第一スリットと、前記収容穴部の軸方向に延在し、前記収容穴部を径方向に貫通する第二スリットとを備える。
【００１０】
これにより、筒部材と収容穴部を備える母材との材質や機械的強度を自在に選択することができるため、母材の形状や材質などの設計的自由度を向上させることが可能となる。
【００１１】
また、前記筒部材は、前記第一スリットが設けられていない非スリット筒部を有し、前記収容穴部は、前記第二スリットよりも奥側に非スリット穴部を有し、前記非スリット筒部と前記非スリット穴部とは、圧入、およびかしめの少なくとも一方により強く嵌め合わされていてもよい。
【００１２】
これにより、筒部材と嵌合穴部とが強固に固着しているため、強い回転力を伝達する場合でも筒部材と嵌合穴部との間における周方向の滑りを抑制することができる。
【００１３】
また、前記収容穴部は、底部を有してもよい。これによれば、収容穴部の構造的強度を向上させることができる。圧入、またはかしめにより筒部材と収容穴部とをより強固に嵌め合わせることが可能となる。
【００１４】
また、前記母材は、アルミニウム、またはアルミニウム合金であってもよい。これによれば、回転力伝達継手の軽量化を図ることができる。
【００１５】
また、前記母材は、押し出し材であってもよい。これによれば、回転力伝達継手の生産効率の向上を図ることが可能となる。
【００１６】
また、前記筒部材は、外周面に第一係合部を有し、前記収容穴部は、内周面に第一係合部と周方向において係合する第二係合部を有してもよい。これによれば、強い回転力が伝達された場合でも筒部材と収容穴部とがずれることなく周方向における相対的な位置関係を維持することが可能となる。
【００１７】
また、上記目的を達成するための本発明の１つである回転力伝達継手の製造方法は、雄セレーションと嵌合する回転力伝達継手の製造方法であって、筒状の部材の内周部に雌セレーションを形成する筒部材形成ステップと、収容穴部を有する母材に前記筒部材を挿入する挿入ステップと、前記挿入ステップの前、または後において、前記筒部材の軸方向に延在し、前記筒部材を径方向に貫通するスリットを形成する第一スリット形成ステップと、前記挿入ステップの前、または後において、前記収容穴部の軸方向に延在し、前記収容穴部を径方向に貫通するスリットを形成する第二スリット形成ステップとを含む。
【００１８】
これにより、雌セレーションの形成と、母材の形成を別々に行う事ができ、回転力伝達継手を容易に製造することができる。また、鍛造装置を用いることなく回転力伝達継手を製造することができるため、設備を小型化することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、回転力を伝達する雌セレーションを備えた回転力伝達継手を効率的に製造することができる。また、設計的自由度が高い回転力伝達継手を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】回転力伝達継手の嵌合部分を示す斜視図である。
【図２】回転力伝達継手の嵌合部分を示す断面図である。
【図３】回転力伝達継手の嵌合部分を分解して示す分解斜視図である。
【図４】雄セレーションを備える軸部材と共に回転力伝達継手を示す斜視図である。
【図５】筒部材の製造工程を説明するための断面図である。
【図６】第一係合部と第二係合部とを備える回転力伝達継手を示す図である。
【図７】第一係合部と第二係合部とを備える回転力伝達継手の別態様を示す図である。
【図８】回転力伝達継手としての自在継手のヨークを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明に係る回転力伝達継手、および回転力伝達継手の製造方法の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００２２】
また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。
【００２３】
図１は、回転力伝達継手の嵌合部分を示す斜視図である。図２は、回転力伝達継手の嵌合部分を示す断面図である。図３は、回転力伝達継手の嵌合部分を分解して示す分解斜視図である。図４は、雄セレーションと共に回転力伝達継手を示す斜視図である。
【００２４】
これらの図に示すように回転力伝達継手１００は、軸部材２００の一端部に設けられた雄セレーション２０１と嵌合する雌セレーション１２１を備える機械要素であって、雄セレーション２０１が雌セレーション１２１に挿入され、軸方向（図中Ｘ軸方向）において雄セレーション２０１と雌セレーション１２１との位置関係を調整した後、締付孔１１９に挿通されたボルト、およびナット（図示せず）などを締め付けることにより、雄セレーション２０１を雌セレーション１２１で抱持状に締め付けて雄セレーション２０１を雌セレーション１２１に固定する。これにより、回転力伝達継手１００から軸部材２００へ、または軸部材２００から回転力伝達継手１００へ周方向に滑ることなく回転力が伝達される。回転力伝達継手１００は、筒部材１２０と、母材１１０とを備えている。
【００２５】
筒部材１２０は、軸方向に延在する雌セレーション１２１を内周部に有し、軸方向に延在して径方向に貫通する第一スリット１３１を有する筒状の部材である。筒部材１２０の軸方向（図中Ｘ軸方向）に垂直な断面の形状としては、雌セレーション１２１が設けられている内周は、略円形であり、それ以外の形状は特に限定されるものではない。本実施の形態の場合、筒部材１２０の外周形状も円形である。
【００２６】
筒部材１２０の材質は特に限定されるものではないが、硬度などの材質としての機械的強度は、母材１１０と同等、またはそれ以上の材質が好ましい。例えば、母材１１０の材質がアルミニウムやアルミニウム合金の場合、筒部材１２０の材質は、鋼材、熱処理により強度を向上させたアルミニウム、またはアルミニウム合金などを例示することができる。
【００２７】
また、筒部材１２０は、第一スリット１３１が設けられていない非スリット筒部１２２を有している。このように、筒部材１２０の端部に切り欠きのない環状部分を一体に備えることで筒部材１２０の構造的強度を向上させ、母材１１０と筒部材１２０との接合強度を向上させることが可能となる。
【００２８】
母材１１０は、回転力を伝達するための基礎的な部材であり、端部に筒部材１２０を収容する収容穴１１８（図３参照）が形成された収容穴部１１１を有する。収容穴部１１１は、軸方向（図中Ｘ軸方向）に延在し、収容穴部１１１を径方向に貫通する第二スリット１３２が設けられている。収容穴部１１１の外周面には第二スリット１３２を挟んで径方向（図中Ｚ軸方向）外向きに突出する締付部１３３が一体に設けられており、締付部１３３には、径方向に直交する方向（図中Ｙ軸方向）に貫通する締付孔１１９が設けられている。締付孔１１９に刺し通されたボルトなどにより２つの締付部１３３の間隔を狭めるように締め付けることによって収容穴部１１１の径を狭めることができ、これに伴い筒部材１２０の径も狭めることができる。
【００２９】
また、収容穴部１１１は、第二スリット１３２よりも軸方向奥側に非スリット穴部１１２（図２参照）を有している。非スリット穴部１１２は、筒部材１２０の非スリット筒部１２２が圧入されることにより筒部材１２０が強く嵌め合わされる部分である。また、非スリット穴部１１２は、筒部材１２０の非スリット筒部１２２が挿入、または圧入後に収容穴部１１１の対応部分を外方から押圧してかしめることにより筒部材１２０と強く接合してもよい。収容穴部１１１の非スリット穴部１１２よりも軸方向奥側は、底部１１３により閉塞されている。
【００３０】
母材１１０の材質は特に限定されるものではないが、雄セレーション２０１と噛み合う部分には筒部材１２０が配置されているため、母材１１０の材質を選定する自由度は高い。母材１１０の材質としては、例えば、鋼材の他、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金、チタン合金等を例示することができ、炭素繊維強化プラスチック等を採用することも可能である。また、母材１１０の材質がアルミニウムやアルミニウム合金の場合、母材１１０を押し出し加工により形成してもかまわない。
【００３１】
次に、回転力伝達継手１００の製造方法を説明する。筒部材１２０は、筒状の部材の内周部に雌セレーションを形成することにより製造される。筒部材１２０の具体的な製造方法は特に限定されるものではなく、鍛造などプレス加工を例示することができる。本実施の形態の場合、図５に示すように、長尺筒状の部材に対しブローチ加工などの切削加工により雌セレーション１２１を設け、雌セレーション１２１を設けた長尺の筒状の部材を所定の長さになるようにカット部１２３で切断することにより筒部材１２０が形成されている。このように長尺の部材に対し雌セレーション１２１を設けた後、切断により筒部材１２０を形成することで、効率よく筒部材１２０を製造することが可能となる。また、長尺筒状の部材がアルミニウム合金などであって、熱処理により歪が発生している場合でも、その後の切削加工により雌セレーション１２１を設けることで、熱歪の影響を除外することが可能となる。
【００３２】
母材１１０の形成方法は、特に限定されるものではない。また、収容穴部１１１の形成方法も特に限定されるものではなく、ドリルなどにより母材１１０に収容穴部１１１を形成する方法を例示できる。また、母材１１０の形成と同時に収容穴部１１１を形成してもよい。例えば、鍛造により母材１１０と共に収容穴部１１１を形成してもよく、また、押し出し加工により母材１１０と共に収容穴部１１１を形成してもよい。
【００３３】
以上のようにして図３に示す如く形成された母材１１０の収容穴部１１１に筒部材１２０を挿入する（挿入ステップ）。挿入ステップにおいては、筒部材１２０を収容穴部１１１に圧入してもかまわない。また、筒部材１２０を収容穴部１１１に挿入後、収容穴部１１１の奥側をかしめることにより筒部材１２０と収容穴部１１１との接合力を強化してもかまわない。
【００３４】
次に筒部材１２０を収容穴部１１１に挿入後、第一スリット１３１と第二スリット１３２とをそれぞれ同時に形成する（スリット形成ステップ）。なお、図３は、スリット形成した後の筒部材１２０と母材１１０とを仮想的に分解して示している。スリットの形成方法は、特に限定されるものではないが、例えば丸鋸によりスリットを形成する方法を例示できる。なお、スロットを形成する際に、筒部材１２０の軸方向全体にわたって第一スリット１３１を形成するのではなく、非スリット筒部１２２が残存する程度に第一スリット１３１を形成する。また、同様に収容穴部１１１の軸方向全体にわたって第二スリット１３２を形成するのではなく、非スリット穴部１１２が残存する程度に第二スリット１３２を形成する。これにより、筒部材１２０を収容穴部１１１に圧入し、また収容穴部１１１をかしめた後にスリットを設けても、少なくとも非スリット穴部１１２、および非スリット筒部１２２との間においては強い接合力を維持することが可能となる。
【００３５】
以上により、製造された回転力伝達継手１００に対し、図４に示すように、軸部材２００の先端に設けられた雄セレーション２０１を筒部材１２０に挿入し、軸方向において位置合わせを行った後、締付孔１１９に挿入されたボルトを締め付けることで、収容穴部１１１、および筒部材１２０の径が狭くなり、軸部材２００と回転力伝達継手１００とを固定する。これにより軸部材２００と回転力伝達継手との間で回転力を伝達することが可能となる。
【００３６】
以上の実施の形態にかかる回転力伝達継手１００によれば、雄セレーション２０１と噛み合う雌セレーション１２１が設けられた筒部材１２０と母材１１０とを別体であるため、筒部材１２０を汎用化して異なる種類の母材１１０に挿入する、また筒部材１２０の硬度を高め母材１１０を軽量な材質で形成するなど回転力伝達継手１００の設計の自由度を高めることが可能となる。
【００３７】
また、切削加工により雌セレーション１２１を形成することができるため、雌セレーション１２１の寸法精度を安定させることができる。また、鍛造により雌セレーション１２１を形成する場合に比べて、設備をコンパクト化することができる。また、複数の筒部材１２０の雌セレーション１２１を一気に形成することができるため、筒部材１２０を効率よく製造することができる。
【００３８】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。
【００３９】
例えば、筒部材１２０を収容穴部１１１に挿入後、第一スリット１３１、および第二スリット１３２を同時に形成したが、筒部材１２０を収容穴部１１１に挿入する前に、筒部材１２０、および収容穴部１１１のそれぞれに第一スリット１３１、および第二スリット１３２を形成してもかまわない。またこの場合、第一スリット１３１と第二スリット１３２の位置関係を合わせて筒部材１２０を収容穴部１１１に挿入、または圧入してもかまわない。
【００４０】
また、筒部材１２０の断面の外周、および収容穴部１１１の断面の内周を略円形として説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図６に示すように筒部材１２０の外周面の少なくとも一箇所（本実施の形態の場合は六箇所）に第一係合部１４１を設け、収容穴部１１１の内周面の対応する箇所に第一係合部１４１と周方向において係合する第二係合部１４２を設けてもかまわない。これによれば、高トルクの回転力を伝達する場合でも、筒部材１２０と収容穴部１１１との周方向の滑りを防止することができる。
【００４１】
また、第一係合部１４１と第二係合部１４２とは、図７に示すようにキー１４３を介して係合してもかまわない。また、筒部材１２０の外周面にローレットを設けるなどにより第一係合部１４１を設け、第一係合部１４１を収容穴部１１１の内周面に押しつけることで第二係合部１４２を形成してもかまわない。
【００４２】
また、母材１１０は、軸状の形状ばかりでなく、図８に示すように自在継手のヨークなどであってもよい。
【００４３】
また、第一スリット１３１は、筒部材１２０の軸方向全体にわたって設けられてもよい。
【００４４】
また、筒部材１２０に第一スリット１３１を設け、母材１１０の収容穴部１１１に第二スリット１３２を設けた後、筒部材１２０を収容穴部１１１に挿入してもかまわない。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
雄セレーションに対し雌セレーションをかみ合わせた状態で固定し、回転力を伝達する継手部材に利用可能である。具体的に例えば、車両の操舵に用いられるシャフトの継手部分や、車両の駆動力を伝達するプロペラシャフトなどの継手部分に利用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１００：回転力伝達継手、１１０：母材、１１１：収容穴部、１１２：非スリット穴部、１１３：底部、１１８：収容穴、１１９：締付孔、１２０：筒部材、１２１：雌セレーション、１２２：非スリット筒部、１２３：カット部、１３１：第一スリット、１３２：第二スリット、１３３：締付部、１４１：第一係合部、１４２：第二係合部、１４３：キー、２００：軸部材、２０１：雄セレーション
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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