(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凸軸がスプライン嵌合される筒軸の内周面の開口端に拡径テーパ面が形成されているとともに、前記内周面に設けられるメススプライン部のスプライン歯の先端部分が、先細り形状に形成され、前記スプライン歯の先端部分が平面視ほぼ半円形に形成され、前記拡径テーパ面において前記メススプライン部の各スプライン歯の先端側の領域には扇形の陥没部が形成されている筒軸のスプライン部を回転旋削工具を用いて加工する方法であって、
前記回転旋削工具として、外形が筒形に形成されかつ先端面の中心に少なくとも回転中に円錐形となる凹部が設けられているとともに外周の所要角度範囲において先端から所要長さ領域に径方向断面でほぼＶ字形の切欠きが設けられたものを用意し、
この回転旋削工具を前記筒軸の軸心に対して斜め姿勢にするとともに、その凹部内面を１つのスプライン歯の先端部分にあてがった状態で、当該回転旋削工具を回転させながら奥へ移動させることにより、前記スプライン歯の先端部分を丸く面取りする、ことを特徴とする筒軸のスプライン部加工方法。
【請求項２】
凸軸がスプライン嵌合される筒軸の内周面の開口端に拡径テーパ面が形成されているとともに、前記内周面に設けられるメススプライン部のスプライン歯の先端部分が、先細り形状に形成され、前記スプライン歯の先端部分が平面視ほぼＶ字形に形成され、前記拡径テーパ面において前記メススプライン部の各スプライン溝の先端側の領域には扇形の陥没部が形成されている筒軸のスプライン部を回転旋削工具を用いて加工する方法であって、
前記回転旋削工具として、外側が筒形に形成されているとともに途中から先端へ向けて縮径する形状とされかつ外周の所要角度範囲において先端から前記縮径部分を越える所要長さ領域に径方向断面でほぼＬ字形の切欠きが設けられたものを用意し、
この回転旋削工具を前記筒軸の軸心に沿う姿勢にするとともに、その先端部分を１つのスプライン溝の先端部分にあてがった状態で、当該回転旋削工具を回転させながら奥へ移動させることにより、前記スプライン溝の両隣の２つのスプライン歯の先端片側角部を同時に斜めに面取りする、ことを特徴とする筒軸のスプライン部加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、凸軸とスプライン嵌合されて使用される筒軸のスプライン部加工方法に関する。この筒軸は、例えば伸縮軸を構成する一方軸体の軸端部分、自在継手のヨークの軸端部分、あるいは、トラクタの駆動軸とトラクタでけん引される各種作業機の入力軸との一方の軸端部分に設けられる。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、例えば２つの軸体を自在継手を介して連結するような場合、自在継手のヨークと各軸体とをスプライン嵌合とすることがあり、その場合、例えばヨークの軸端部分を内周面にメススプライン部を有する筒軸とし、また軸体の軸端部分を外周面にオススプラインが形成された凸軸とする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した筒軸に凸軸を挿入するにあたって、両軸の軸心がずれていたり、あるいは両軸のスプライン部どうしの位相がずれていたりすると、挿入しにくくなる。
【０００４】
そこで、前者の軸心ずれの補正対策として、筒軸の開口端に拡径テーパ面を設けるとともに、凸軸のスプライン歯の先端部分にテーパ面を設けるようにし、両テーパ面の調心作用を利用して、軸心ずれがあっても挿入しやすくなるようにさせている。
【０００５】
なお、後者の位相ずれの補正対策については、現在のところ、作業者が手作業で一方の軸を所要角度回して位相を合わせてから挿入させるようにしており、また、何回かの試行を行っており、面倒であった。
【０００６】
したがって、本発明は、凸軸との連結過程において、スプライン部どうしの位相がずれていても、作業者の介入なしに、また繰り返し試行を行うことなく、位相ずれを補正して連結できるように、筒軸における位相ずれ補正構造を簡単に得るための筒軸のスプライン部加工方法の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１にかかる発明は、凸軸がスプライン嵌合される筒軸の内周面の開口端に拡径テーパ面が形成されているとともに、前記内周面に設けられるメススプライン部のスプライン歯の先端部分が、先細り形状に形成され、前記スプライン歯の先端部分が平面視ほぼ半円形に形成され、前記拡径テーパ面において前記メススプライン部の各スプライン歯の先端側の領域には扇形の陥没部が形成されている筒軸のスプライン部を回転旋削工具を用いて加工する方法であって、前記回転旋削工具として、外形が筒形に形成されかつ先端面の中心に少なくとも回転中に円錐形となる凹部が設けられているとともに外周の所要角度範囲において先端から所要長さ領域に径方向断面でほぼＶ字形の切欠きが設けられたものを用意し、この回転旋削工具を前記筒軸の軸心に対して斜め姿勢にするとともに、その凹部内面を１つのスプライン歯の先端部分にあてがった状態で、当該回転旋削工具を回転させながら奥へ移動させることにより、前記スプライン歯の先端部分を丸く面取りする。
【０００８】
請求項２にかかる発明は、凸軸がスプライン嵌合される筒軸の内周面の開口端に拡径テーパ面が形成されているとともに、前記内周面に設けられるメススプライン部のスプライン歯の先端部分が、先細り形状に形成され、前記スプライン歯の先端部分が平面視ほぼＶ字形に形成され、前記拡径テーパ面において前記メススプライン部の各スプライン溝の先端側の領域には扇形の陥没部が形成されている筒軸のスプライン部を回転旋削工具を用いて加工する方法であって、前記回転旋削工具として、外側が筒形に形成されているとともに途中から先端へ向けて縮径する形状とされかつ外周の所要角度範囲において先端から前記縮径部分を越える所要長さ領域に径方向断面でほぼＬ字形の切欠きが設けられたものを用意し、この回転旋削工具を前記筒軸の軸心に沿う姿勢にするとともに、その先端部分を１つのスプライン溝の先端部分にあてがった状態で、当該回転旋削工具を回転させながら奥へ移動させることにより、前記スプライン溝の両隣の２つのスプライン歯の先端片側角部を同時に斜めに面取りする。
【００１３】
以上、本発明では、要するに、筒軸のスプライン歯の先端形状を工夫することにより、凸軸との連結過程において両軸のスプライン部どうしの位相がずれているときでも、凸軸と筒軸とを突き合わせるだけで、いずれか一方の軸を周方向に回せるようにしている。つまり、両軸のスプライン部どうしの位相がずれていて、両軸の突き合わせ動作により、筒軸のスプライン歯に対して凸軸のスプライン歯が当接したとき、凸軸の軸方向推進力が筒軸のスプライン歯の先端形状によって分散されることになり、この分散された力によって凸軸あるいは筒軸のいずれか一方が周方向に回されることになるので、両軸のスプライン部の位相ずれが補正されてスプライン部相互が嵌合するようになる。
【００１４】
しかも、筒軸のスプライン歯の加工方法として、回転旋削工具をスプライン歯あるいはスプライン溝一つ一つに順次あてがい、スプライン歯の歯先を面取りすることになるので、作業を簡単かつ迅速に進行できるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１６】
図１ないし図５は本発明の実施形態１にかかり、図１は、筒軸の縦断側面図、図２は、筒軸と凸軸とを示す斜視図、図３は、筒軸と凸軸との連結過程での位相ずれ補正形態を示す説明図、図４は、筒軸のスプライン部加工に用いる回転旋削工具の例を示す斜視図、図５は、筒軸に対して回転旋削工具をあてがった状態を示す縦断側面図である。
【００１７】
図中、１０は筒軸、２０は凸軸である。筒軸１０に対して凸軸２０が軸方向に摺動可能にかつ周方向に同期回転する状態にスプライン嵌合により連結される。筒軸１０は、円筒形に形成されており、その内周面には、メススプライン部１１が形成されている。この筒軸１０の内周面において一方開口端には、拡径テーパ面１２が形成されている。
【００１８】
凸軸２０は、円柱形に形成されており、その外周面には、オススプライン部２１が形成されている。この凸軸２０のオススプライン部２１の各スプライン歯の先端には、テーパ面２２が形成されている。
【００１９】
そして、前述した筒軸１０のメススプライン部１１の各スプライン歯の先端部分には、丸い面取りが施されることにより、当該スプライン歯の先端部分の形状が平面視ほぼ半円形になっている。この面取り部分を円弧面１３と呼ぶ。また、筒軸１０の拡径テーパ面１２においてメススプライン部１１の各スプライン歯の先端側の領域には、扇形の陥没部１４が形成されている。なお、陥没部１４は、後述するが、スプライン歯に円弧面１３を形成するときに削り取られてできるものである。
【００２０】
次に、上述した筒軸１０のメススプライン部１１の加工方法を説明する。ここでは、図４に示すような形状の刃先を有する回転旋削工具３０を用いる。この回転旋削工具３０は、外形が十角形に形成されかつその先端面の中心に円錐形の凹部３１が設けられているとともに外周の１８０度対向する所要角度範囲において先端から所要長さ領域に径方向断面でほぼＶ字形の切欠き３２，３３が設けられている。
【００２１】
ここで、図５に示すように、回転旋削工具３０を筒軸１０の軸心に対して斜め姿勢にするとともに、その凹部３１内面をメススプライン部１１の１つのスプライン歯の先端部分にあてがった状態で、回転旋削工具３０を回転させながら奥へ移動させる。これにより、前記スプライン歯の先端部分の両角部が丸く面取りされることになり、円弧面１３が形成されることになる。このような回転旋削工具３０を用いる関係より、筒軸１０の拡径テーパ面１２に対して扇形の陥没部１４が形成される結果になるが、この陥没部１４は軸方向に沿うような形状に設定されているので、凸軸２０との連結時に邪魔にはならない。なお、回転旋削工具３０の傾き角度については、任意に設定すればよいが、回転旋削工具３０の凹部３１の傾斜角度と同一に設定するのが好ましい。
【００２２】
以上説明したような筒軸１０であれば、凸軸２０との連結過程において、両軸１０，２０の軸心がずれていたり、あるいは両軸１０，２０のスプライン部１１，２１どうしの位相がずれていたりしても、下記するように芯ずれや位相ずれが、人手を介することなく、また繰り返し試行の必要なく、自動的に補正されるようになる。
【００２３】
つまり、仮に、両軸１０，２０の軸心がずれていると、両軸１０，２０を突き合わせる動作に伴い、筒軸１０の拡径テーパ面１２と、凸軸２のスプライン歯のテーパ面２２とが当接することになるが、凸軸２０の軸方向推進力でもって筒軸１０の拡径テーパ面１２に沿って凸軸２０が径方向へ変位させられることになって筒軸１０の軸心と凸軸２０の軸心とが合致するようになる。
【００２４】
また、前述の連結過程において、仮に、両軸１０，２０の各スプライン部１１，２１の位相がずれていると、両軸１０，２０を突き合わせる動作に伴い、筒軸１０のメススプライン部１１の各歯先の円弧面１３に、凸軸２０のオススプライン部２１の歯先が当接することになるが、前記円弧面１３が、凸軸２０の軸方向推進力を周方向一方への回転力に変換させるように作用するので、凸軸２０が所要角度回転させられることになって、オススプライン部２１の位相がメススプライン部１１の位相に合致することになる。この位相補正動作における凸軸２０の回転は、オススプライン部２１のスプライン歯がメススプライン部１１の円弧面１３に沿ってすべりながら案内されるようになるので、円滑になる。
【００２５】
このように、筒軸１０と凸軸２０との連結過程において、特に両軸１０，２０のスプライン部１１，２１どうしが位相ずれしていても、従来のように作業者の手を煩わせることがなくなり、連結作業が簡単に行えるようになる。
【００２６】
図６ないし図１０は本発明の実施形態２にかかり、図６は、筒軸の縦断側面図、図７は、筒軸と凸軸とを示す斜視図、図８は、筒軸と凸軸との連結過程での位相ずれ補正形態を示す説明図、図９は、筒軸のスプライン部加工に用いる回転旋削工具の例を示す斜視図、図１０は、筒軸に対して回転旋削工具をあてがった状態を示す縦断側面図である。
【００２７】
この実施形態２では、筒軸１０のメススプライン部１１のスプライン歯の先端部分の周方向両側に、それぞれ斜めに湾曲した斜面１３′が形成されていて、当該スプライン歯の先端部分の形状が平面視ほぼＶ字形になっている。なお、前述の斜面１３′において、それぞれスプライン溝側に位置する２つの斜面１３′が一対となって、すり鉢状に湾曲した形状になっている。
【００２８】
また、筒軸１０の拡径テーパ面１２においてメススプライン部１１の各スプライン溝の先端側の領域には、前述したスプライン溝側に位置する２つ一対の斜面１３′に対して連接する扇形の陥没部１４′が形成されている。
【００２９】
なお、上述したスプライン溝の先端部分に形成される２つ一対の斜面１３′と陥没部１４′とが、凸軸２０を連結するときの位相ずれを補正する案内面となっている。
【００３０】
この筒軸１０のメススプライン部１１の加工方法を説明する。ここでは、図９に示すような形状の刃先を有する回転旋削工具４０を用いる。この回転旋削工具４０は、外形が十角形に形成されているとともに途中から先端へ向けて縮径する形状とされかつ外周の１８０度対向する所要角度範囲において先端から前記縮径部４１を越える所要長さ領域に径方向断面でほぼＬ字形の切欠き４２，４３が設けられている。
【００３１】
ここで、図１０に示すように、回転旋削工具４０を筒軸１０の軸心に沿う姿勢にするとともに、その先端部分を１つのスプライン溝の先端部分にあてがった状態で、当該回転旋削工具４０を回転させながら奥へ移動させる。これにより、前記スプライン溝の両隣の２つのスプライン歯の先端片側角部が同時に斜めに湾曲した形状で面取りされることになり、結果的にスプライン溝の先端部分に２つ一対の斜面１３′と陥没部１４′とからなる案内面が形成されることになる。以降、上述したような処理をすべてのスプライン歯に対して施す。これにより、各スプライン溝の先端部分に前述した案内面が形成されるとともに、各スプライン歯の先端部分の形状が平面視ほぼＶ字形に形成されることになる。
【００３２】
なお、前述の陥没部１４′は、軸方向に沿うような形状かつ所定の径になるように設定されているので、凸軸２０の連結時に邪魔にはならないし、しかも、筒軸１０の開口の肉厚を必要以上に薄くすることがないので、筒軸１０の外径を大きくせずに済む。
【００３３】
この実施形態２でも、上記実施形態１と同様に、筒軸１０と凸軸２０との連結過程において、芯ずれや位相ずれが発生しても、それを自動的に円滑に補正することができる。
【００３４】
ところで、上述した実施形態１，２の筒軸１０は、例えば図１１に示すような十字軸継手用ヨーク１の軸端に取り付けて使用することができる。この他、図１２に示すように、上記筒軸１０を十字軸継手用ヨーク１の軸端部分に一体に形成するようにしてもよい。
【００３５】
この他、上述した実施形態１，２の筒軸１０は、例えば図１３に示すようなトラクタ２の駆動軸２ａに対して作業機３の凸軸形状の入力軸３ａを連結するためのカップリングとして利用することができる。この図１３では、実施形態１の筒軸１０を利用した形態にしている。具体的には、トラクタ２の駆動軸２ａの自由端に取り付けられてある十字軸継手２ｂの一方ヨーク２ｃの軸端に、先に説明した図１２に示すような形態で筒軸１０が一体に設けられる。
【００３６】
この図１３に示した例では、トラクタ２の駆動軸２ａと作業機３の入力軸３ａとを人手を介入せずに自動的に連結できるようにするために、トラクタ２側に配設されて作業機３を引き寄せるアームユニットＡと、作業機３側に配設されてアームユニットＡに係止される係止ユニットＢと、トラクタ２のアームユニットＡに配設されて十字軸継手２ｂの一方ヨーク２ｃをほぼ水平姿勢で回動可能な状態で傾動可能かつ径方向変位可能に支持する支持ユニットＣとを装備している。支持ユニットＣは、例えば図１４に示すように、トラクタ２のアームユニットＡに固定される環状枠体４と、この環状枠体４に取り付けられる自動調心玉軸受５と、この自動調心玉軸受５を環状枠体４のほぼ中心位置に宙づり保持する３つのコイルばね６とで構成されている。環状枠体４は、２枚一対の環状板４ａ，４ｂと、環状板４ａ，４ｂの間に挟まれて径方向内外に配設される内筒４ｃおよび外筒４ｄとからなる。内筒４ｃは、径方向に摺動可能になっている。外筒４ｄの円周３カ所には、コイルばね６の圧縮量を調節する３つの中空ボルト４ｅが螺着されている。
【００３７】
このようなトラクタ２と作業機３との連結用のカップリングとして、本発明の筒軸１０を利用すれば、本発明の筒軸１０による位相ずれ補正機能がきわめて有効になり、トラクタ２の駆動軸２ａと作業機３の入力軸３ａとの連結動作の一層の円滑化に大きく貢献できるようになる。
【００３８】
さらに、上述したようなトラクタ２において、その駆動軸２ａを水平支持させるための支持ユニットＣを用いない場合もある。そのような場合には、図１５に示すように、十字軸継手２ｂを囲う安全ブーツ７の開口端で十字軸継手２ｂの一方ヨーク２ｃを受けさせるようにして、十字軸継手２ｂの一方ヨーク２ｃの垂れ角度θを管理するのが好ましい。その場合、十字軸継手２ｂの一方ヨーク２ｃの垂れ角度θの要求値に応じて、安全ブーツ７の軸方向寸法Ｌおよび安全ブーツ７の開口端の径寸法Ｒを設定するのである。
【００３９】
なお、上記実施形態１，２での回転旋削工具３０，４０の形状は特に限定されない。例えば回転旋削工具３０，４０は、いずれも、上半分のみを有する形状とすることができる。というのは、回転動作によって、回転旋削工具３０，４０の外径形状が円形になるからである。
【００４０】
この他、上記実施形態２に示した筒軸１０のメススプライン部１１の加工には、例えば一般的に知られるエンドミルやドリルなどを改造したものを使用することができる。具体的に、図１６ないし図１８に示すように、２刃形エンドミルをベースとし、その先端を縮径加工した回転旋削工具５０を用いることができる。
【００４１】
この回転旋削工具５０については、その刃部の回転円弧軌跡の直径寸法Ｒと、縮径部５１の軸方向長さ寸法Ｗと、縮径部５１の傾斜角度θとを下記するように規定する必要がある。
【００４２】
まず、回転円弧軌跡の直径寸法Ｒについては、図１９に示すように、筒軸１０の各スプライン溝の先端部分に形成する案内面（２つ一対の斜面１３′ならびに陥没部１４′）における３点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を通る仮想円弧Ｘの直径寸法ｒと同じに設定する。また、縮径部５１の軸方向長さ寸法Ｗについては、図２０に示すように、斜面１３′の軸方向寸法Ｌと同じかあるいはそれよりも大きく設定する。さらに、縮径部５１の傾斜角度θについては、スプライン歯のＶ字形歯先の角度αと同じに設定する。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１または２の発明にかかる筒軸のスプライン部加工方法で得られる筒軸では、凸軸との連結時に両軸のスプライン部の位相がずれていても、これら両軸を突き合わせるだけで、人手を介することなく、また、繰り返し試行を行うことなく、前記位相ずれを自動的に補正して、連結動作を簡単かつ円滑に行うことができるようになる。
【００４４】
上記効果に加えて、凸軸との連結過程において両軸のスプライン部どうしの軸心がずれているときでも、凸軸と筒軸とを突き合わせるだけで、人手を介することなく、前記軸心ずれを補正して、連結動作を簡単かつ円滑に行うことができるようになる。
【００４５】
また、請求項１や請求項２の発明にかかる加工方法では、筒軸のスプライン歯の加工を、それぞれ簡単かつ迅速に行うことができるようになり、生産性の向上に貢献できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の筒軸の縦断側面図
【図２】実施形態１の筒軸およびその連結相手の凸軸を示す斜視図
【図３】実施形態１の筒軸と凸軸との連結過程での位相ずれ補正形態を示す説明図
【図４】実施形態１の筒軸のスプライン部加工に用いる回転旋削工具を示す斜視図
【図５】実施形態１の筒軸に対して回転旋削工具をあてがった状態を示す縦断側面図
【図６】本発明の実施形態２の筒軸の縦断側面図
【図７】実施形態２の筒軸およびその連結相手の凸軸を示す斜視図
【図８】実施形態２の筒軸と凸軸との連結過程での位相ずれ補正形態を示す説明図
【図９】実施形態２の筒軸のスプライン部加工に用いる回転旋削工具を示す斜視図
【図１０】実施形態２の筒軸に対して回転旋削工具をあてがった状態を示す縦断側面図
【図１１】実施形態１の筒軸を取り付けた十字軸継手を示す縦断側面図
【図１２】実施形態１の筒軸を一体形成した十字軸継手を示す縦断側面図
【図１３】実施形態１の筒軸をトラクタと作業機との連結用カップリングとした例を示す側面図
【図１４】図１３中の支持ユニットを示す縦断側面図
【図１５】図１３中の駆動軸で支持ユニットを備えない場合を示す上半分の縦断側面図
【図１６】実施形態２の筒軸の加工に用いる他の回転旋削工具を示す斜視図
【図１７】図１６の回転旋削工具の側面図
【図１８】図１６の回転旋削工具の端面図
【図１９】実施形態２の筒軸を図１６の回転旋削工具で加工する場合について、回転旋削工具を設計条件の一要素を示す説明図
【図２０】実施形態２の筒軸を図１６の回転旋削工具で加工する場合について、回転旋削工具の設計条件の他要素を示す説明図
【符号の説明】
１０      筒軸
１１      筒軸のメススプライン部
１２      筒軸の拡径テーパ面
１３      筒軸のスプライン歯の円弧面
２０      凸軸
２１      凸軸のオススプライン部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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