JP2005180631A - スプライン部品装置およびその嵌合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成で、内歯と外歯が軸方向に摺動可能に噛合された第１部材と第２部材の、軸方向に相対的に摺動させる際の摩擦抵抗と、軸周りに回転させる際のガタとを同時に抑えることができるスプライン部品およびその嵌合方法を提供する。
【解決手段】 雄側部品１に外スプライン１０が形成され、雌側部品２に内スプライン２０が形成されており、雄側部品１の外スプライン１０と雌側部品２の内スプライン２０との少なくとも一方の歯Ｔのうちの所定の歯Ｔ’を、その対応する他方の歯溝Ｔｓの歯面と断面上で点接触させるように歯溝Ｔｓの形状と異なる形状である異形歯に形成し、一方の歯Ｔ，Ｔ’と他方の歯溝Ｔｓと噛合させて軸方向に相対的に摺動させて嵌合する。雄側部品１と雌側部品２は、その外スプライン１０と内スプライン２０とが軸方向に摺動することにより伸縮する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、スプライン部品およびその嵌合方法に関し、さらに詳しくは、外歯を有する第１部材と、内歯を有する第２部材とを備え、第１部材の外歯と第２部材の内歯とを軸方向に摺動可能に噛合してなるスプライン部品と、第１部材に外歯を形成すると共に第２部材に内歯を形成し、第１部材の外歯と第２部材の内歯とを軸方向に摺動可能に噛合するスプライン部品の嵌合方法に関するものである。

スプライン部品に関する技術として、内スプラインを有するアウタ軸部材に外スプラインを有するインナ軸部材を圧入嵌合してなる圧入形スプライン装置において、前記内スプラインと前記外スプラインとをインボリュート歯形に形成し、かつ前記外スプラインの圧力角を前記内スプラインの圧力角よりも小さくしたことを特徴とするスプライン装置が知られている（特許文献１）。

実開平３‐６９７１５号公報

特許文献１に開示された圧入形スプライン装置は、内スプラインを有するアウタ軸部材に外スプラインを有するインナ軸部材を圧入嵌合してなるものであり、その結合の安定性および所望の強度を確保する中で圧入荷重を軽減することを目的としたもので、アウタ軸部材にインナ軸部材を圧入嵌合することにより両者は固定される。

また、例えば、自動車のステアリング機構においては、ステアリングホイールの位置を前後に移動させることができるように、ステアリング軸を伸縮可能にするテレスコピック機構が用いられている。テレスコピック機構を有するステアリング軸では、スプライン部品として、外歯を有するメーン部材と、内歯を有するスライディング部材とを備えてなり、メーン部材の外歯とスライディング部材の内歯とが噛合され、メーン部材とスライディング軸が軸方向に相対的に摺動可能な状態で嵌合されている。
一般に、メーン部材の外歯とスライディング部材の内歯とにおける歯と歯溝の歯面は、例えば直線状の角形スプラインやインボリュート曲線状であるインボリュートスプラインなど、対応する形状に所定のクリアランスを有する状態で形成されている。
このようなテレスコピック機構では、ステアリングホイールの前後の位置を調整するために、一般に、メーン部材とステアリングホイールとの軸方向の長さを手動で調整している。また、自動車のステアリング機構では、メーン部材とステアリングホイールとが軸周りに相対移動しないように、すなわち、所謂ガタがないように嵌合されていることが必要である。

しかしながら、このテレスコピック機構におけるスプライン部品では、メーン部材とステアリングホイールとの軸方向の長さを容易に手動で調整できるようにするために、メーン部材に形成された外歯とスライディング部材に形成された内歯とのクリアランスを大きく設定することが考えられるが、かかるクリアランスを大きくすると、ガタも大きくなるという問題が発生する。また、ガタを小さくするために、外歯と内歯の歯面のクリアランスを小さく設定することが考えられるが、かかるクリアランスを大きくすると、メーン部材とステアリングホイールとの摩擦抵抗が大きくなって軸方向の長さを手動で調整することが困難となるという問題が発生する。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、内歯と外歯が軸方向に摺動可能に噛合された第１部材と第２部材の、軸方向に相対的に摺動させる際の摩擦抵抗と、軸周りに回転させる際の相対的な回転（ガタ）とを同時に抑えることができるスプライン部品およびその嵌合方法を提供することを目的とする。

請求項１のスプライン部品に係る発明は、上記目的を達成するため、外歯を有する第１部材と、内歯を有する第２部材とを備え、第１部材の外歯と第２部材の内歯とを軸方向に摺動可能に噛合してなるスプライン部品であって、第１部材の外歯と第２部材の内歯の少なくとも一方のうちの所定の歯が、対応する他方の歯溝の形状と異なる形状に形成されていることを特徴とするものである。
請求項２のスプライン部品の嵌合方法に係る発明は、上記目的を達成するため、第１部材に外歯を形成すると共に第２部材に内歯を形成し、第１部材の外歯と第２部材の内歯とを軸方向に摺動可能に噛合するスプライン部品の嵌合方法であって、第１部材の外歯と第２部材の内歯の少なくとも一方のうちの所定の歯を、その対応する他方の歯溝の形状と異なる形状に形成し、該形状が異なる歯と歯溝を摺動可能に噛合させることを特徴とするものである。

請求項１の発明では、第１部材の外歯と第２部材の内歯の一方の歯のうちで、所定数の歯を除く大半の歯面が、例えば直線状の角形スプラインやインボリュート曲線状であるインボリュートスプラインに形成されているものとする。また、第１部材の外歯と第２部材の内歯の他方の歯のうちで、所定数の歯溝を除く大半の歯溝または全ての歯溝の歯面が、一方の歯の歯面と相似形に形成されているものとする。そして、一方の歯のうちの所定数の歯の歯面は、その他の歯の歯面と相似形に形成された他方の歯溝の歯面の形状と異なる形状に形成されている。なお、他方の歯の歯溝のうちで所定数の歯溝の歯面を一方の歯の大半の歯面と相似形に形成せず異なる形状に形成する場合には、その他方の歯溝のうちで異なる形状の所定数の歯溝は、一方の歯のうちの所定数の歯の歯面と相似形または別の形状で、かかる一方の異なる形状に形成された歯の位相と異なる位置に配置される。一方の歯のうちの所定数の歯の形状は、大半の歯の歯面と異なる歯面に形成されることにより、歯溝の歯面に対して面接触ではなく点または線接触するような形状で、一方の歯の歯面とこれに対応して相似形に形成される他方の歯溝の歯面とは、わずかなクリアランスに設定されていることが望ましい。このような構成とすることにより、本願の請求項１では、第１部材の外歯と第２部材の内歯のうちの所定数の歯と歯溝が点または線接触するような形状に形成され、大半の歯と歯溝の歯面の間には僅かにクリアランスが生じているため、軸方向に摺動されるときに摩擦抵抗が少なく、また軸周りに回転させるときにガタが生じることがない。
請求項２の発明では、第１部材の外歯と第２部材の内歯の一方の歯のうちで、所定数の歯を除く大半の歯面を例えば直線状の角形スプラインやインボリュート曲線状であるインボリュートスプラインに形成するものとする。また、第１部材の外歯と第２部材の内歯の他方の歯のうちで、所定数の歯溝を除く大半の歯溝または全ての歯溝の歯面を一方の歯の歯面と相似形に形成するものとする。そして、一方の歯のうちの所定数の歯の歯面を、その他の歯の歯面と相似形に形成された他方の歯溝の歯面の形状と異なる形状に形成する。なお、他方の歯の歯溝のうちで所定数の歯溝の歯面を一方の歯の大半の歯面と相似形に形成せず異なる形状に形成する場合には、その他方の歯溝のうちで異なる形状の所定数の歯溝を、一方の歯のうちの所定数の歯の歯面と相似形または別の形状で、かかる一方の異なる形状に形成された歯の位相と異なる位置に配置する。一方の歯のうちの所定数の歯の形状は、歯溝の歯面に対して面接触ではなく点または線接触するような形状に大半の歯の歯面と異なる歯面に形成し、一方の歯の歯面とこれに対応して相似形に形成される他方の歯溝の歯面とは、わずかなクリアランスを形成するように設定することが望ましい。このような構成とすることにより、本願の請求項２では、第１部材の外歯と第２部材の内歯のうちの所定数の歯と歯溝を点または線接触するような形状に形成し、大半の歯と歯溝の歯面の間に僅かにクリアランスを形成するため、軸方向に摺動されるときに摩擦抵抗が少なく、また軸周りに回転させるときにガタが生じることがない。

請求項１の発明によれば、第１部材の外歯と第２部材の内歯の少なくとも一方のうちの所定の歯が、対応する他方の歯溝の形状と異なる形状に形成されているという簡単な構成とすることで、内歯と外歯が噛合された第１部材と第２部材の、軸方向に相対的に摺動させる際の摩擦抵抗と、軸周りに回転させる際の相対的な回転（ガタ）とが同時に抑えられたスプライン部品を提供することができる。
請求項２の発明によれば、第１部材の外歯と第２部材の内歯の少なくとも一方のうちの所定の歯を、その対応する他方の歯溝の形状と異なる形状に形成し、該形状が異なる歯と歯溝を摺動可能に噛合させるという簡単な構成で、内歯と外歯が噛合された第１部材と第２部材の、軸方向に相対的に摺動させる際の摩擦抵抗と、軸周りに回転させる際の相対的な回転（ガタ）とを同時に抑えることができるスプライン部品の嵌合方法を提供することができる。

最初に、本発明の最良の形態を、図１〜図４に基づいて詳細に説明する。なお、図において、同一符号は同様の部分または相当する部分に付すものとする。
本発明におけるスプライン部品の嵌合方法は、概略、その第１部材としての雄側部品１に外歯（以下、外スプラインという）１０が形成されると共に、その第２部材としての雌側部品２に内歯（以下、内スプラインという）２０が形成されており、雄側部品１の外スプライン１０と雌側部品２の内スプライン２０とを軸方向に摺動可能に、言換えれば雄側部品１と雌側部品２を伸縮可能な状態で、その一方の歯Ｔと他方の歯溝Ｔｓを噛合するものであって、雄側部品１の外スプライン１０と雌側部品２の内スプライン２０との少なくとも一方の歯Ｔのうちの所定の歯Ｔ’を、その対応する他方の歯溝Ｔｓの歯面と点接触させるように歯溝Ｔｓの形状と異なる形状に形成し、一方の歯Ｔ，Ｔ’と他方の歯溝Ｔｓと噛合させて軸方向に相対的に摺動させて嵌合するものである。

図１に示すように、スプライン部品を構成する雄側部品１の先端外周には、外スプライン１０が所定の長さＬ１で形成される。また、雌側部品２の先端内周には、内スプライン２０が所定の長さＬ２で形成される。なお、スプライン部品を自動車のステアリング軸のテレスコピック機構などに採用する場合には、軸方向に相対的に摺動された雄側部品１の外スプライン１０と雌側部品２の内スプライン２０とを所定の位置でロックするロック手段が設けられる。

この実施の形態では、雄側部品１の外スプライン１０の４箇所（図２のＴ’を参照）を除く大半の歯Ｔの歯面が、インボリュート曲線状に形成される。また、雌側部品２の内スプライン２０の全ての歯溝Ｔｓの歯面は、外スプライン１０のインボリュート曲線状に形成された大半の歯Ｔの歯面と対応した形状で形成される。すなわち、雌側部品２の内スプライン２０は、従来の一般的な内スプラインと同様に形成することができる。そして、外スプライン１０の歯Ｔの歯面に対する内スプライン２０の歯溝ＴｓのクリアランスＣは、後述する理由で従来の一般的なスプライン部品と比較して小さく設定されている。
一方、外スプライン１０の周方向に均等な間隔で離れた位置の４箇所（図２）の歯（以下、異形歯という）Ｔ’は、図３に示すように、その歯面の断面外形形状が所定の曲率を有する円弧状に形成される。なお、異形歯Ｔ’は、外スプライン１０の全長Ｌ１（図１）に亘って形成することもでき、また、外スプライン１０の全長Ｌ１に対して部分的に形成することもできる。
このように異形歯Ｔ’が形成されたスプライン部品では、雄側部品１の外スプライン１０の歯Ｔと共に異形歯Ｔ’が形成されていることにより、雄側部品１の外スプライン１０と雌側部品２の内スプライン２０を噛合させて軸方向に相対的に摺動させて嵌合すると、異形歯Ｔ’は、内スプライン２０の歯溝Ｔｓの歯面に対して断面上において点接触（異形歯Ｔ’が対応する歯溝Ｔｓと軸方向に重なる長さにおいては線接触）するため、対応するように形成された雄側部品１の外スプライン１０の歯Ｔと内スプライン２０の歯溝Ｔｓとの互いに対向する歯面の間のクリアランスＣは、上述したように従来の一般的なスプライン部品と比較して小さく設定することができる。したがって、本発明のスプライン部品では、雄側部品１と雌側部品２とを、伸縮させるように軸方向に摺動させるときに摩擦抵抗が少なく、且つ、軸周りに回転させるときにガタが生じることがない。

次に、本発明のスプライン部品の嵌合方法の別の実施の形態を図４に基づいて説明する。この実施の形態では、雄側部品１の外スプライン１０の全ての歯溝Ｔｓの歯面は、インボリュート曲線状に形成される。すなわち、雄側部品１の外スプライン１０は、従来の一般的な外スプラインと同様に形成することができる。また、雌側部品２の内スプライン２０の４箇所（図２を参照）を除く大半の歯Ｔの歯面が、雄側部品１の外スプライン１０の歯溝Ｔｓの形状に応じて、この歯溝Ｔｓの歯面に対して所定のクリアランスＣを有する状態に形成される。このクリアランスＣは、上述した実施の形態と同様に小さく設定されている。
一方、内スプライン２の周方向に均等な間隔で離れた位置の４箇所（図２）の歯Ｔ’は、図４に示すように、その歯面の断面外形形状が所定の曲率を有する円弧状の異形歯に形成される。なお、異形歯Ｔ’は、内スプライン２の全長Ｌ２（図１）に亘って形成することもでき、また、内スプライン２０の全長Ｌ２に対して部分的に形成することもできる。
このように異形歯Ｔ’が形成されたスプライン部品では、雌側部品２の内スプライン２０の歯Ｔと共に異形歯Ｔ’が形成されていることにより、雄側部品１の外スプライン１０と雌側部品２の内スプライン２０を噛合させて軸方向に相対的に摺動させて嵌合すると、上述した実施の形態と同様に、異形歯Ｔ’は、外スプライン１０の歯溝Ｔｓの歯面に対して断面上において点接触（異形歯Ｔ’が対応する歯溝Ｔｓと軸方向に重なる長さにおいては線接触）するため、対応するように形成された雌側部品２の内スプライン２０の歯Ｔと外スプライン１０の歯溝Ｔｓとの互いに対向する歯面の間のクリアランスＣは、小さく設定することができる。したがって、本発明にスプライン部品では、雄側部品１と雌側部品２とを、伸縮させるように軸方向に摺動させるときに摩擦抵抗が少なく、また軸周りに回転させるときにガタが生じることがない。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、例えば、外スプライン１０または内スプライン２０に形成する異形歯を２または３箇所あるいは５箇所以上など、必要な箇所に応じて必要な数を形成することもできる。また、歯Ｔとこれに対応する歯溝Ｔｓの歯面の形状は、インボリュート曲線状に限定されることなく、角形スプラインなど、他の形状を採用することもできる。また、本発明でいうスプライン部品には、セレーションも含まれる。さらに、上述した実施の形態では、外スプライン１０と内スプライン２０のいずれか一方のみに異形歯Ｔ’を形成したが、外スプライン１０と内スプライン２０の双方に異形歯Ｔ’を例えば交互に形成することなどもできる。異形歯Ｔ’の軸方向長さや形成する箇所の数などによって、雄側部品１と雌側部品２とを伸縮させるように軸方向に摺動させるときに容易に且つ正確に必要な所定の摩擦抵抗に設定することができる。
また、本発明は、自動車のステアリング機構におけるテレスコピック機構などに限定されることなく、他のスプライン部品にも適用することができる。

本発明のスプライン部品の概略を説明するために雌側部品を破断して示した正面図である。 図１の拡大断面図である。 本発明によるスプライン部品の実施の一形態を説明するための一部拡大断面図である。 本発明によるスプライン部品の別の実施の形態を説明するための一部拡大断面図である。

符号の説明

１：雄側部品、 ２：雌側部品、１０：外スプライン（外歯）、２０：内スプライン（内歯）、Ｔ：歯、Ｔｓ：歯溝、Ｔ’：異形歯（異なる形状の歯）

Claims (2)

1. 外歯を有する第１部材と、内歯を有する第２部材とを備え、第１部材の外歯と第２部材の内歯とを軸方向に摺動可能に噛合してなるスプライン部品であって、
   第１部材の外歯と第２部材の内歯の少なくとも一方のうちの所定の歯が、対応する他方の歯溝の形状と異なる形状に形成されていることを特徴とするスプライン部品。
2. 第１部材に外歯を形成すると共に第２部材に内歯を形成し、第１部材の外歯と第２部材の内歯とを軸方向に摺動可能に噛合するスプライン部品の嵌合方法であって、
   第１部材の外歯と第２部材の内歯の少なくとも一方のうちの所定の歯を、その対応する他方の歯溝の形状と異なる形状に形成し、該形状が異なる歯と歯溝を摺動可能に噛合させることを特徴とするスプライン部品の嵌合方法。
   

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