(57)【要約】【課題】シャフトとハブとの塑性結合において、回転力に対する強度を高める。【解決手段】シャフト５の結合部８の外周面にセレーション９を形成する。セレーション９の歯面１４の歯末側の面１４Ａの傾斜角γを１５０°程度の鈍角とし、歯元側の面１４Ｂを円周方向に対して垂直とする。シャフト５よりも硬度の低いハブ６の結合部１０にシャフト５の結合部８を圧入して、セレーション９の歯形をハブ６の結合部１０の内周面に食込ませると共に、ハブ６側の材料をセレーション９の歯形間に塑性流動させてシャフト５とハブ６とを結合する。シャフト５とハブ６との間に回転力が作用したとき、セレーション９の歯先部１５に生じる力と歯末側の面１４Ａに生じる力とが打消し合ってハブ６の結合部１０の拡径を防止することにより、回転力に対する強度を高める。歯元側の面１４Ｂを設けて歯形の基部の幅Ｗを大きくすることによってセレーション９の強度を高める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１回転部材の結合部の外周面にセレーションを形成し、前記第１部材よりも硬度が低い第２回転部材の結合部の内周面に、前記第１回転部材の結合部の外周面を圧入して、前記セレーションの歯形を前記内周面に食込ませると共に前記第２部材側の材料を前記歯形間に塑性流動させることによって前記第１回転部材と前記第２回転部材とを結合する回転部材の塑性結合構造において、前記歯形の一方の歯面は、前記第１回転部材の円周方向に対する傾斜角が鋭角となるように形成され、前記歯形の他方の歯面は、歯末側の面の前記第１回転部材の円周方向に対する傾斜角が鈍角となり、歯元側の面が前記第１回転部材の円周方向に対して略垂直となるように形成されていることを特徴とする回転部材の塑性結合構造。
【請求項２】
前記傾斜角は、１２０°〜１６０°の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の回転部材の塑性結合構造。
【請求項３】
前記第１回転部材はシャフトであり、前記第２回転部材はハブであることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転部材の塑性結合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハブとシャフト等の回転力を伝達する部材間を塑性結合によって互いに結合するための回転部材の塑性結合構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車用自動変速機に使用されて回転力を伝達するシャフトとハブとを結合する構造として塑性結合構造が知られている。塑性結合構造は、シャフト側の結合部の外周面にセレーションを形成し、シャフトよりも硬度の低い部材で形成されたハブ側の結合部の内周面にシャフト側の結合部の外周面を圧入して、セレーションの歯形をハブ側の結合部の内周面に食込ませると共にハブ側の材料を歯形間に塑性流動させることによって、これらを互いに結合するものである。これにより、セレーション側の歯形と塑性流動によって形成されたハブ側の歯形との噛合い結合が生じて大きな回転力を伝達することができる。
【０００３】
また、特許文献１には、上述の塑性結合構造において、図７に示すように、シャフト１側に形成されたセレーション２の歯形における一方の歯面２Ａのシャフト１の円周方向に対する傾斜角αを鈍角とした構造が記載されている。これにより、シャフト１とハブ３との間に正方向の回転力Ｔが作用したとき、セレーション２の歯形に作用する力Ｆは、歯面２Ａに沿った方向の分力Ｆ１と歯面２Ａに垂直な方向の分力Ｆ２とに分解することができ、このうち、歯面２Ａに沿った方向の分力Ｆ１がハブ３を縮径させる方向に作用するため、シャフト１とハブ２との間の捻り強度を向上させることができる。
【特許文献１】特開２００４−１９５４７５号公報
【０００４】
しかしながら、図７に示す塑性結合構造では、次のような問題がある。セレーション２の歯形における一方の歯面２Ａの傾斜角αを鈍角としたことにより、セレーション２の歯形の基部の幅Ｗが小さくなり、また、歯面２Ａの基部の歯底側が鋭角となって応力が集中しやすくなるので、セレーション２の強度が低下することになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、互いに結合された部材間に作用する回転力に対する強度を高めることができる回転部材の塑性結合構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、第１回転部材の結合部の外周面にセレーションを形成し、前記第１部材よりも硬度が低い第２回転部材の結合部の内周面に、前記第１回転部材の結合部の外周面を圧入して、前記セレーションの歯形を前記内周面に食込ませると共に前記第２部材側の材料を前記歯形間に塑性流動させることによって前記第１回転部材と前記第２回転部材とを結合する回転部材の塑性結合構造において、前記歯形の一方の歯面は、前記第１回転部材の円周方向に対する傾斜角が鋭角となるように形成され、前記歯形の他方の歯面は、歯末側の面の前記第１回転部材の円周方向に対する傾斜角が鈍角となり、歯元側の面が前記第１回転部材の円周方向に対して略垂直となるように形成されていることを特徴とする
請求項２の発明に係る回転部材の塑性結合構造は、上記請求項１の構成において、前記傾斜角は、１２０°〜１６０°の範囲であることを特徴とする。
請求項３の発明に係る回転部材の塑性結合構造は、上記請求項１又は２の構成において、前記第１回転部材はシャフトであり、前記第２回転部材はハブであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る回転部材の塑性結合構造によれば、セレーションの歯形の歯末側の面の円周方向に対する傾斜角を鈍角としたことによって、回転力が作用したとき、第２回転部材を縮径させる方向の分力を発生させることができ、また、セレーションの歯形の歯元側の面を円周方向に対して略垂直としたことによって、歯形の基部の幅を大きくして歯形の強度を高めることができるので、回転力に対する強度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明に係る塑性結合構造によって組立てられたシャフト−ハブアセンブリを図４及び図５に示す。図４及び図５に示すように、シャフト−ハブアセンブリ４は、自動車用自動変速機に使用して回転力を伝達する部品であって、略円筒状のシャフト５（第１回転部材）の一端部に略有底円筒状のハブ６（第２回転部材）の底部を本発明に係る塑性結合構造によって結合したものである。
【０００９】
シャフト５は、一端部が拡径されて大径部７が形成され、更に大径部７の端部が拡径されてフランジ状の結合部８が形成されている。結合部８の外周面には、セレーション９が形成されている。シャフト５は、例えばＳＭＣ４２０Ｈ（浸炭処理されたクロムモリブデン鋼）からなり、ビッカース硬さがＨｖ８００程度となっている。
【００１０】
ハブ６の底部の中央部には、シャフト５の結合部８が嵌合される円筒状の結合部１０が形成されている。結合部１０の両端の内周部には、結合部１０内に嵌合されたシャフト５の結合部８の両端部に当接するフランジ状のカシメ部１１、１２が形成されている。ハブ６は、例えばＳＰＨＤ（熱間圧延鋼板）からなり、ビッカース硬さがＨｖ１００程度であり、シャフト５よりも硬度が低くなっている。
【００１１】
次にシャフト５とハブ６との結合構造について図１乃至図３を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、シャフト５の結合部８の外周面にはセレーション９が形成されている。セレーション９の歯形は、図中右側の歯面１３のシャフト５の結合部８の円周方向に対する傾斜角βが３５°程度の鋭角となっている。また、図中左側の歯面１４は、歯末側の面１４Ａの結合部８の円周方向に対する傾斜角γが１５０°程度の鈍角となっており、歯元側の面１４Ｂが結合部８の円周方向に対して略垂直となっている。歯末側の面１４Ａの傾斜角γは、鈍角であり、好ましくは１２０°〜１６０°とする。セレーション９の歯形の歯先部１５には、半径Ｒ１＝０．３ｍｍ程度の丸みが形成されている。また、歯面１４の基部には、半径Ｒ２の丸みが形成されており、この半径Ｒ２は好ましくはできるだけ大きくするとよい。
【００１２】
そして、シャフト５の結合部８がハブ６の結合部１０に圧入され、セレーション９の歯形がハブ６の結合部１０の内周面に食込み、ハブ６側の材料がセレーション９の歯形間に塑性流動して、ハブ６側の結合部１０に形成された歯形とセレーション９の歯形とが互いに噛合う。また、ハブ６の結合部１０の両端部に形成されたカシメ部１１、１２によってシャフト５の結合部８が挟持されて軸方向に固定されている。
【００１３】
次に、シャフト５とハブ６との塑性結合による組立工程について、図６を参照して説明する。図６（Ａ）に示すように、セレーション９を形成するための歯切り部１６を有するダイス１７にシャフト５を挿入し、ポンチ１８によってシャフト５の結合部８を歯切り部１６に押し込むことによって結合部８の外周面にセレーション９を形成する。
【００１４】
図６（Ｂ）に示すように、ダイス１８、１９にハブ６をセットし、ダイス１８、１９にシャフト５を挿入し、ポンチ２０によって、セレーション９が形成されたシャフト５の結合部８をハブ６の結合部１０に圧入する。これにより、セレーション９の歯形がハブ６の結合部１０に食込み、ハブ６側の材料がセレーション９の歯形間に塑性流動して、ハブ６の結合部１０に形成された歯形とセレーション９の歯形とが互いに噛合う。また、ハブ６の結合部１０の下端部にカシメ部１１が形成される。
【００１５】
図６（Ｃ）に示すように、ポンチ２１によってハブ６の結合部１０の上端部をプレスしてカシメ部１２を形成し、ハブ６の結合部１０の両端部に形成されたカシメ部１１、１２によってシャフト５の結合部８を軸方向に固定する。このようにして、シャフト５とハブ６とを塑性結合によって互いに結合させることができる。
【００１６】
以上のように構成して本実施形態の作用について次に説明する。
シャフト５側の結合部８に形成されたセレーション９の歯形とハブ６側の結合部１０に塑性流動によって形成された歯形との噛合いによって、シャフト５とハブ６とを結合して、これらの間で回転力を伝達することができる。
【００１７】
そして、図３に示すように、シャフト５とハブ６との間に正方向の回転力Ｔが作用したとき、セレーション９の歯形の歯先部１５に作用する力ｆは、その傾斜面に沿った方向の分力ｆ１と傾斜面に垂直な方向の分力ｆ２とに分解することができ、このうち、傾斜面に沿った方向の分力ｆ１がハブ５の結合部１０を拡径させる方向に作用する。ここで、歯先部１５は、その製法上、最低限Ｒ１＝０．３ｍｍ程度の丸みが生じることになり、完全に尖端形状にすることは非常に困難であることから、ハブ５の結合部１０を拡径させる方向に作用する分力ｆ１を解消することはできない。
【００１８】
また、シャフト５とハブ６との間に正方向の回転力Ｔが作用したとき、セレーション９の歯形の歯末側の面１４Ａに作用する力Ｆは、歯末側の面１４Ａに沿った方向の分力Ｆ１と歯末側の面１４Ａに垂直な方向の分力Ｆ２とに分解することができ、このうち、歯末側の面１４Ａに沿った方向の分力Ｆ１は、歯末側の面１４Ａの傾斜角γが鈍角であるため、ハブ６の結合部１０を縮径させる方向に作用する。
【００１９】
その結果、セレーション９の歯形の歯先部１５で生じるハブ５の結合部１０を拡径させる方向に作用する分力ｆ１と、歯末側の面１４Ａで生じるハブ６の結合部１０を縮径させる方向に作用する分力Ｆ１とが打消し合うので、ハブ６の結合部１０の拡径を防止することができる。これにより、シャフト５とハブ６との間に作用する回転力Ｔに対する強度を高めることができる。
【００２０】
また、セレーション９の歯形の歯元側の面１４Ｂをシャフト５の結合部８の円周方向に対して略垂直としたので、歯形の基部の幅Ｗを充分大きくすることができ、セレーション９の強度を高めることができる。なお、歯元側の面１４Ｂは、シャフト５の結合部８の円周方向に対して略垂直であるから、回転力Ｔが作用したとき、ハブ６の結合部１０を縮径させる方向に作用する分力を発生させることはできないが、塑性流動したハブ６側の材料は歯元側の面１４Ｂに殆ど接触しないため、セレーション９の噛合いの強度に影響を与えることはない。更に、歯元側の面１４Ｂの基部の丸みの半径Ｒ２を充分大きくすることにより、応力の集中を防止してセレーション９の強度を高めることができる。
【００２１】
なお、上記実施形態では、本発明を自動車用自動変速機のシャフト５とハブ６との結合に適用した場合について説明しているが、本発明は、これに限らず、他の回転力を伝達する回転部材間の結合にも同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る回転部材の塑性結合構造によるシャフト側とハブ側の結合部を拡大して示す概略図である。
【図２】図１に示す結合部を更に拡大して示す概略図である。
【図３】図１に示す結合部に作用する力の方向及び大きさを示す説明図である。
【図４】図１に示す塑性結合構造を用いて組立てられたシャフト−ハブアセンブリの縦断面図である。
【図５】図４に示すシャフト−ハブアセンブリの結合部を拡大して示す縦断面図である。
【図６】図１に示すシャフト−ハブアセンブリのシャフトとハブとの塑性結合による組立工程を示す図である。
【図７】従来の塑性結合による結合部を拡大して示す概略図である。
【符号の説明】
【００２３】
５  シャフト（第１回転部材）、６  ハブ（第２回転部材）、８  結合部、９  セレーション、１０  結合部、１３  歯面、１４  歯面、１４Ａ  歯末側の面、１４Ｂ  歯元側の面、β  傾斜角、γ  傾斜角
【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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