JP2004347118A - スプライン接続 - Google Patents

Abstract

【課題】ハブとシャフト間の接続領域の潤滑剤漏出を確実に防止し、埃および周囲の微粒子の侵入を防止するシール手段を備えるスプライン接続を提供する。
【解決手段】このスプライン接続は、長手方向の突出する隆起３および中間溝４を設けたシャフト１と、対応する形状の隆起６および中間溝７を設け互いに係合状態で取り付けられるハブ２で、それによりシャフト１とハブ２の間に接続領域ができ、一緒に回転するようになっているハブ２と、さらに前記接続領域を閉鎖するようになっているシール手段とを備える。前記シール手段は、２つの環状シール要素１１、１２を備え、シール要素１１、１２が、その内径表面全体でシャフトの接触表面１ａ、１ｂと連続的に接触し、その外径表面全体でハブの接触表面２ａ、２ｂと連続的に接触するよう、相互から軸線方向で距離をおき、接続領域に隣接するよう適用される。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の前文によるスプライン接続（ｓｐｌｉｎｅｄ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）に関する。

スプライン接続は、トルク伝達に関する様々な用途に使用される。スプライン接続は、構成要素間に軸方向の移動が必要な場合に特に有利である。スプライン接続は、通常、長手方向の突出隆起および中間溝を設けたシャフト形要素、および対応する形状の隆起および中間溝を設け、シャフトの隆起および溝と係合する状態で取り付けるよう意図されたハブ形要素とを備え、したがってシャフトとハブとを一緒に回転させる接続領域がその間に形成される。

このような用途の一例は、車両（ｖｅｈｉｃｌｅ）のエンジンから動力取り出し装置へのトルク伝達に関する。このような場合、動力取り出し装置は、スプライン接続のハブを介してエンジンのフライホィールに接続することができる。このように、動力取り出し装置は、クラッチと関係なくエンジンによって直接駆動される。スプライン接続は、クラッチを封入するハウジングの内部に位置する。シャフトは中空として、車両の入力シャフトの周囲で外部においてギアボックスへ延在するようにできる。ギアボックスを取り付けられるようにするには、ハブとシャフト間のスプライン接続領域が特定量のクリアランスを呈する必要がある。

ハブとシャフト間のこのようなクリアランスに関する問題は、接続領域に供給される潤滑剤が動作中に容易に排出されることである。クラッチ・ハウジング内のスペースも、接続領域のオイル潤滑を不可能にし、グリース潤滑は、スプライン接続の近傍に位置するクラッチ板へグリースが到達する危険を回避するため、控えめにしか供給することができない。クラッチ・ハウジング内のスペースは、大量の埃および微粒子（ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）を含む。このような微粒子が接続領域に入る危険がある。微粒子が接続領域に蓄積する危険性は、クリアランスの大きさとともに増大する。最後に、ハブとシャフト間の前記クリアランスによって、シャフトがハブに対して傾斜し、半径方向に変位しうる。このような傾斜および半径方向変位は、特に動力取り出し装置の低負荷時に発生することが普通である。傾斜および半径方向変位の結果、接続領域でハブとシャフトとが相対的に移動し、スプライン接続領域の表面に摩耗を生じる。

米国特許第４１２６０１８号公報（ＵＳ ４１２６０１８）は、２つの回転シャフトを接続するよう意図されたスピンドル装置に言及している。このスピンドル装置は、異なるスプライン接続領域で２つの別個のハブに接続されたスピンドルを備える。２つのハブはそれぞれ、個々のハブをスピンドルに接続する領域の端部分に配置された密封装置を備える。しかし、密封装置は、スピンドルの隆起間の溝全体に延在するように見えない。したがって、これらは溝の底表面に接触していない。つまり、スプライン接続領域ではスピンドルとハブ間の密封は確実ではない。したがって、ハブはそれぞれ、密封装置の端部分でしか支持されていない。この方法で適用された密封装置は、スピンドルに対してハブに起こり得る傾斜を防止するための安定した支持体を提供しない。

米国特許第４４７５７３７号公報（ＵＳ ４４７５７３７）は、動力伝達系統のスプライン接続に言及している。このスプライン接続は、ハブとシャフト間の接続領域から比較的大きい距離に、ハブとシャフト間に配置された環状シールを備える。シールプラグが、接続領域の反対側に配置される。このプラグは、ハブの端開口を覆うよう締め付けられる。シャフトはちょうどプラグまでは延在しない。つまり、プラグはシャフトに支持表面を提供しない。したがって、動作中、特にハブとシャフト間のクリアランスが大きい場合に、シャフトがハブに対して角度を成す危険がある。

本発明の一つの目的は、スプライン接続を提供し、それによってハブとシャフト間の接続領域が、潤滑剤の漏出を確実に防止しながら、それと同時に埃および周囲の微粒子の侵入を防止するシール手段を備えることである。別の目的は、接続領域でシャフトとハブ間の傾斜および半径方向変位を防止することである。

これらの目的は、冒頭で言及され、請求項１の特徴部で示される特徴によって特徴付けられた種類のスプライン接続で達成される。２つの環状シール要素を、それぞれがシャフト（シャフトは半径方向内側に配置される）の接触表面およびハブ（ハブは半径方向外側に配置される）の接触表面と連続的に当接するよう配置することにより、このシール要素がシャフトとハブ間の半径方向クリアランスを完全に充填し、覆うことを確実にする。したがって、ハブとシャフト間の接続領域に与えられた潤滑剤が漏出しないことが保証される。ハブとシャフト間の接続領域に潤滑液を供給し、前記シール要素を取り付けると、接続領域の表面が長期間にわたり良好に潤滑される。それと同時に、シール要素は、埃および周囲の微粒子が接続領域に侵入することを防止する。２つの環状シール要素は、ハブに対してシャフトの中心の位置を維持する傾向があるスペーサとしても働く。シャフトとハブ間の半径方向ギャップを完全に充填する環状要素は、相互から距離があるので、これはハブに対するシャフトの傾斜を効果的に打ち消す。

本発明の好ましい実施形態によると、前記環状シール要素、または環状シールの少なくとも１つが弾性材料を備える。弾性材料は、シャフトとハブ間に軸方向の動作が生じても、シャフトとハブ間の良好な密封を確実にする。しかし、弾性材料は、シャフトに対するハブの傾斜および半径方向変位を効果的に打ち消す安定した支持表面を提供するよう、剛性が必要である。前記環状シールの少なくとも１つがＯリングであると、有利である。Ｏリングは、安価に調達され、良好な密封性を有する。適切に寸法決定され、適切な材料特性も有するＯリングは、安定した支持表面を提供する。

本発明の別の好ましい実施形態によると、シャフト上の前記接触表面の少なくとも一方は、スプライン接続の回転軸線からほぼ一定の半径方向距離に配置される。したがって前記接触表面は円形形状を呈し、弾性Ｏリングを装備できるので、後者の内径表面はシャフト全体の表面に特定の圧力で当接する。その結果、最適のシールとなる。シャフトの接触表面は、シャフト溝と同一面に位置してよい。したがって、シャフトは形状が比較的複雑でなく、比較的低コストで製造することができる。同様に、ハブの前記接触表面の少なくとも一方は、前記回転軸線からほぼ一定の半径方向距離に位置してよい。したがって、ハブの接触表面は円形形状を呈して、弾性Ｏリングはハブの内側に取り付けることができ、したがってその外径表面は、ハブ全体の内面に特定の圧力で当接する。その結果、ほぼ最適のシールとなる。ハブの接触表面は、ハブ溝と同一面に位置してよい。したがって、ハブは形状が比較的複雑でなく、比較的低コストで製造することができる。

本発明の別の好ましい実施形態によると、前記シール要素の少なくとも１つは、シャフトの前記接触表面およびハブの前記接触表面ばかりでなく、環状スペースの幅の輪郭を描く側壁によっても画定された環状スペース内に取り付けるような構成である。前記側壁は、シャフトとハブ間に軸方向の動作があっても、シール要素の横方向の動作を防止する。このような１つの側壁は、シャフト隆起の端面によって画定することができる。シャフト隆起は、ちょうどシャフトの端面までは延在しないことが好ましい。したがって、シャフトは、軸線方向においてシール要素の軸線方向動作を防止する側壁を構成する隆起の端面に隣接する接触表面を有してもよい。あるいは、シャフト隆起は、周方向の窪みが生成されるよう、１点に共通の中断部（ｂｒｅａｋ）を備えることができる。このような窪みは、その両側に、隆起の端面によって画定された側壁を有する。前記側壁の一方は、ハブ隆起の端面によって画定してよい。ハブ隆起は、ハブの幅より短くしてもよい。したがって、ハブは、シール要素の軸線方向動作を防止する側壁を画定する隆起の端面に隣接する接触表面を有することができる。あるいは、ハブ隆起は、周方向の窪みを生成するよう、共通の点に中断部を備えてもよい。このような窪みは、その両側に、隆起の端面によって画定された側壁を有する。

本発明の別の好ましい実施形態によると、スプライン接続は、車両の動力取り出し装置の伝達要素として構成される。その場合、スプライン接続の場所のために、組立後に潤滑剤の供給が困難になることがある。接続領域の異なる側で、前記シール要素が相互から距離をおいて配置される結果、接続領域を完全な密封状態で封入することになる。つまり、元々は接続領域に供給される潤滑剤を、効果的に保持することができる。また、２つのシール要素は、相互からある距離をおいて配置された支持表面を提供し、したがってハブに対するシャフトの傾斜および半径方向変位が打ち消される。スプライン接続は、車両のクラッチを含むハウジング内に配置することができる。このようなハウジングは、接続領域への潤滑剤供給を非常に困難にする。それと同時に、このようなハウジング内には大量の埃および微粒子が発生する。前記シール要素は、接続領域内の潤滑剤を保持しながら、それと同時に接続領域への粒子の侵入を効果的に防止する。

本発明の好ましい実施形態の例を、添付図面に関連して以下で説明する。

図１は、組み立てていない状態のスプライン接続を示す。スプライン接続は主に２つの部品、つまりシャフト１およびハブ２を備える。シャフト１は、一方端にスプラインを有し、これは従来の方法で複数の突出する長手方向隆起３および中間溝４を備える。隆起３および溝４は通常、シャフト１の周囲に等間隔で配置される。反対側では、シャフト１がしっかり取り付けた歯車５を備える。図示のケースでは、シャフト１は中空である。スプライン接続は、内部に配置したスプラインを有するハブ２を備える。ハブのスプラインは、同様に複数の隆起６および中間溝７で従来の方法にて設けられる。ハブの隆起６および溝７は、シャフト１とハブ２がスプライン接続領域で一緒に回転するような接続を提供するよう、シャフトの隆起３および溝４に係合状態で取り付けられるような構成である。ハブ２は、ほぼ半径方向に延在する円盤形部分８を備える。この円盤形部分８は、ハブを回転可能な手段に接続する締結要素を収容するため、自身を通る複数の穴９を有する。環状要素１０をハブ２の一方側に取り付ける。

第１Ｏリング１１および第２Ｏリング１２は、シャフト１とハブ２間の接続領域の個々の側で、相互から軸方向に距離を置いて適用される。第１Ｏリング１１は、シャフト１とハブ２間の第１環状スペースに適用するようになっている。ハブ隆起６は、ちょうどハブの端面までは延在していない。したがって、ハブ２は、図１の隆起６のすぐ左側に位置する第１接触表面２ａを有する。ハブの第１接触表面２ａは、スプライン接続の回転軸線１３から半径方向にほぼ一定の距離に位置し、したがってその表面は円形形状を呈する。ハブの第１接触表面２ａは、回転軸１３からハブの溝７とほぼ同じ半径方向距離に位置する。ハブの第１接触表面２ａは、第１Ｏリング１１を収容するようになっている第１環状スペースの外径表面を構成する。環状要素１０は、回転軸線１３からハブ隆起６とほぼ同じ半径方向距離に位置する半径方向表面によって輪郭が描かれた円形の口を有する。したがって、環状要素１０は、ハブの接触表面２ａの一方側で第１環状スペースの側壁を形成する。ハブ隆起６の端面は、ハブの接触表面２ａの反対側に第２側壁を形成する。シャフト隆起３は、ちょうどシャフト１の端面までは延在していない。したがって、シャフト１は、図１の隆起３の左側に第１接触表面１ａを有する。シャフトの第１接触表面１ａは、回転軸線１３からほぼ一定の半径方向距離に位置し、したがって円形形状を呈する。シャフトの第１接触表面１ａは、回転軸線１３からシャフト溝４とほぼ同じ半径方向距離に位置する。シャフトの第１接触表面１ａは、シャフト１をハブ２に取り付けた場合に第１Ｏリング１１を収容するようになっている第１環状スペースの内径表面を構成するようになっている。

第２Ｏリング１２は、シャフト１とハブ２間の第２環状スペースに適用されるようになっている。ハブ隆起６は、ちょうどハブの端面までは延在していない軸線方向の範囲を有する。したがって、ハブ２は、図１の隆起６の右側に位置する第２接触表面２ｂを備える。ハブの第２接触表面２ｂは、同様に回転軸線１３からほぼ一定の半径方向距離に位置し、したがって円形形状を呈する。ハブの第２接触表面２ｂは、回転軸線１３からハブ溝７とほぼ同じ半径方向距離に位置する。ハブの第２接触表面２ｂは、第２Ｏリング１２を収容するようになっている第２環状スペースの外径表面を構成する。シャフト隆起３は、第２環状スペースの望ましい幅に対応する幅を有する窪みを備える。したがって、隆起３の端面は、この窪みと第２環状窪みのそれぞれの側で側壁を構成する。シャフト１は、それと同時に第２接触表面１ｂを備え、これは窪みの底面を形成する。このシャフトの第２接触表面１ｂは、円形形状を呈する。シャフトの第２接触表面１ｂは、回転軸線１３からシャフトの第１接触表面１ａとほぼ同じ半径方向距離、つまりシャフト溝４とほぼ同じ高さに位置する。シャフトの第２接触表面１ｂは、第２Ｏリング１２を収容するようになっている第２環状スペースの内径表面を構成する。

シャフト１およびハブ２を相互に取り付ける場合、第１Ｏリング１１を、この段階では開放している第１環状スペースでハブ２に適用し、第１環状スペースは、ハブの第１接触表面２ａと、環状要素１０および隆起６の端面によって構成された側壁とによって画定される。第２Ｏリング１２は、この段階では開放している第２環状スペース内でシャフト１の周囲に適用し、第２環状スペースは、ここではシャフトの第２接触表面１ｂと、このスペースの周囲でシャフト隆起３の端面によって画定された側壁とによって画定される。潤滑液は、シャフト１とハブ２間の接続領域に供給する。その後、シャフト隆起３の端面が第１Ｏリング１１と接触し、第２Ｏリング１２がハブ隆起６の端面と当接するまで、シャフト１をハブ２に押し込む。この状況で、シャフトの第１接触表面１ａは、第１Ｏリング１１の半径方向内側にある位置へと到達し、ハブの第２接触表面２ｂは、第２Ｏリング１２の半径方向外側にある位置へと到達している。第１Ｏリングは、その外径表面全体でハブの第１接触表面２ａと連続的に接触し、内径表面全体でシャフトの第１接触表面１ａと連続的に接触するような厚さを有する。同様に、第２Ｏリングは、その外径表面全体でハブの第２接触表面２ｂと連続的に接触し、内径表面全体でシャフトの第２接触表面１ｂと連続的に接触するような厚さを有する。第１Ｏリング１１および第２Ｏリングは、このケースではほぼ同一の設計である。したがって、取り付けた状態で、第１Ｏリング１１および第２Ｏリングは、シャフト１とハブ２間の接続領域全体を封入する。これによって、接続領域に供給した潤滑剤を保持することが可能になる。様々な種類の微粒子および汚染物質の接続領域への侵入も防止される。最後に、Ｏリングは、動作中にハブ２に対するシャフト１の傾斜および半径方向変位を打ち消すよう、接続領域の個々の側でシャフト１およびハブ２に支持表面を提供する。

図２は、車両の動力取り出し装置の伝達要素として、本発明によるスプライン接続の使用を示す。多くの場合、車両の動力取り出し装置は、クラッチに関係なくエンジンで直接駆動することが望ましい。そのような場合、スプライン接続は、クラッチを封入するハウジング１４の内側に位置する。ここでは、スプライン接続のハブ２は、円盤形部分８の穴９および様々な他の構成要素を通して延在する締結要素によって、エンジンのフライホィール１５に接続される。このように、フライホィール１５の回転運動は、ハブ２に直接伝達される。ハブ２の回転運動は、スプライン接続を介してシャフト１に伝達される。シャフト１はこの場合、中空であるので、車両の入力シャフト１６の外側にギアボックスまでの広がりを有することができる。シャフト１の動作は、動力取り出し装置によって駆動するよう意図された器具を取り付けるため、歯車５および幾つかの他の伝達要素を介してプレート１７へと伝達される。ギアボックスを車両に取り付けることができるよう、シャフト１とハブ２間の接続領域には、特定のクリアランスを設ける必要がある。このようなクリアランスの問題は、シャフト１とハブ２間の接続領域に供給された潤滑剤が、動作中に急速に排出されることである。本明細書のように第１Ｏリング１１および第２Ｏリング１２を接続領域の個々の側に適用すると、潤滑剤が保持される。クラッチ・ハウジング１４から接続領域への埃および微粒子の侵入も、効果的に防止される。従来のスプライン接続の場合、シャフト１とハブ２間の接続領域には、特に動力取り出し装置が低負荷である場合に、傾斜および半径方向変位が一般に発生する。このような傾斜および半径方向変位は、第１Ｏリング１１および第２Ｏリング１２を適用することにより、効果的に打ち消される。

本発明は、決して記載された実施形態に制限されるものではなく、請求の範囲の中で自由に変更することができる。したがって、スプライン接続は、ほぼ全ての望ましい状況で、回転運動の伝達に使用することができる。シール要素はＯリングである必要はなく、機能に適したほぼ全てのシールでよい。

本発明によるスプライン接続を示す。 車両の動力取り出し装置内にある伝達要素としてのスプライン接続を示す。

符号の説明

１ シャフト
１ａ シャフトの第１接触表面
１ｂ シャフトの第２接触表面
２ ハブ
２ａ ハブの第１接触表面
２ｂ ハブの第２接触表面
３ シャフトの隆起
４ 溝
５ 歯車
６ ハブの隆起
７ ハブの溝
８ 円盤形部分
９ 穴
１０ 環状要素
１１ 第１Ｏリング
１２ 第２Ｏリング
１３ 回転軸線
１４ ハウジング
１５ フライホィール
１６ 入力シャフト
１７ プレート

Claims (10)

1. 長手方向の突出する隆起（３）および中間溝（４）を設けたシャフト（１）と、対応する形状の隆起（６）および中間溝（７）を設け前記シャフトの隆起（３）および溝（４）に係合状態で取り付けられるハブ（２）で、前記シャフト（１）とハブ（２）の間に後者を一緒に回転させる接続領域を形成するようになっているハブ（２）と、前記接続領域を閉鎖するようになっているシール手段とを備えるスプライン接続であって、
   前記シール手段は２つの環状シール要素（１１、１２）を備え、該シール要素（１１、１２）はそれぞれその内径表面全体で前記シャフトの接触表面（１ａ、１ｂ）と連続的に接触し、その外径表面全体で前記ハブの接触表面（２ａ、２ｂ）と連続的に接触するよう、相互から軸線方向に距離をおき、前記接続領域に隣接するよう適用されるようになっていることを特徴とするスプライン接続。
2. 前記環状シール要素（１１、１２）の少なくとも一方が弾性材料を備えることを特徴とする、請求項１に記載のスプライン接続。
3. 前記環状シール要素（１１、１２）の少なくとも一方がＯリングであることを特徴とする、請求項１または２に記載のスプライン接続。
4. 前記シャフトの接触表面（１ａ、１ｂ）の少なくとも一方が、スプライン接続の回転軸線（１３）からほぼ一定の半径方向距離に位置することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のスプライン接続。
5. 前記ハブの接触表面（２ａ、２ｂ）の少なくとも一方が、スプライン接続の回転軸線（１３）からほぼ一定の半径方向距離に位置することを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のスプライン接続。
6. 前記シール要素（１１、１２）の少なくとも一方が、前記シャフトの接触表面（１ａ、１ｂ）および前記ハブの接触表面（２ａ、２ｂ）ばかりでなく、環状スペースの幅の輪郭を描く側壁（３、６、１０）によっても画定される環状スペースに取り付けられるようになっていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載のスプライン接続。
7. 前記側壁の少なくとも１つが、前記シャフト隆起（３）の端面によって画定されることを特徴とする、請求項６に記載のスプライン接続。
8. 前記側壁の少なくとも１つが、前記ハブ隆起（６）の端面によって画定されることを特徴とする、請求項６に記載のスプライン接続。
9. 前記スプライン接続が、車両の動力取り出し装置の伝達要素として配置されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載のスプライン接続。
10. 前記スプライン接続が、車両のクラッチを封入するハウジング（１４）内に配置されることを特徴とする、請求項９に記載のスプライン接続。

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