JP2017053367A - 動力伝達構造 - Google Patents

Abstract

【課題】シャフト１とロータシャフト２とをスプライン嵌合した動力伝達構造において、組み付け作業を簡易としながら、前記スプライン嵌合部分での歯打ち音の発生を低減できるようにする。【解決手段】内孔を有するシャフト１と、このシャフト１にスプライン嵌合されるロータシャフト２と、前記スプライン嵌合部分の軸方向一端側と他端側とにそれぞれ設置される第１、第２シールリング４，５と、第１シールリング４と第２シールリング５との対向間に潤滑油を供給するための油路（環状溝１２、径方向孔１３）とを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、シャフトとロータシャフトとをスプライン嵌合した動力伝達構造に関する。

例えば特許文献１には、電動モータの出力軸の先端側のスプライン軸部と、ウォーム軸の基端側のスプライン孔との係合部分に、グリース、シリコンオイルなどの粘性流体などの緩衝剤を介在させることにより、前記出力軸のスプライン軸部と前記ウォーム軸のスプライン孔との衝突音つまり歯打ち音を低減することが記載されている。

また、例えば特許文献２には、カム軸のヘリカルスプライン軸とカムプーリのヘリカルスプライン孔との噛合空間と、オイルポンプのポンプ室とをクリアランスを介して連通させることが記載されている。

特開２００９−１８５８９２号公報 特開平７−２６９２１号公報

上記特許文献１では、粘性流体などの緩衝剤を予めスプライン係合部分に封入するという手間がかかり、組み付け作業が面倒になることが懸念される。また、上記特許文献２では、ポンプ室のオイルをスプライン噛合空間に供給する経路が径方向内向きとなるために、カム軸やカムプーリの回転中には、オイルを回転遠心力に逆らって流す必要があるなど、スプライン噛合空間へのオイル供給が困難になることが懸念される。

このような事情に鑑み、本発明は、シャフトとロータシャフトとをスプライン嵌合した動力伝達構造において、組み付け作業を簡易としながら、前記スプライン嵌合部分での歯打ち音の発生を低減できるようにすることを目的としている。

本発明に係る動力伝達構造は、内孔を有するシャフトと、このシャフトにスプライン嵌合されるロータシャフトと、前記スプライン嵌合部分の軸方向一端側と他端側とにそれぞれ設置される第１、第２シールリングと、前記第１シールリングと前記第２シールリングとの対向間に潤滑油を供給するための油路とを含む、ことを特徴としている。

この構成では、潤滑油が前記油路から前記第１シールリングと前記第２シールリングとの対向間、特に前記スプライン嵌合部分に供給されるようになるから、例えば前記シャフトからの回転動力の入力に伴い前記シャフトのスプラインが前記ロータシャフトのスプラインに衝突するときの音（歯打ち音）が前記潤滑油のダンピング作用でもって低減されるようになる。

つまり、本発明では、上記特許文献１のように「粘性流体などの緩衝剤を予めスプライン係合部分に封入する」必要がないから、前記シャフトと前記ロータシャフトとを組み付ける作業が上記特許文献１に比べて簡単に行えるようになる。

また、本発明では、上記特許文献２のように「径方向内向きにオイルを流す形態」と異なり、回転遠心力を利用して径方向外向きに潤滑油を流すようにしているから、前記スプライン嵌合部分に潤滑油を円滑に供給できるようになる。

ところで、前記ロータシャフトの先端寄りに設置される第１シールリングは、弾性体で形成されて前記シャフトの外周面と前記ロータシャフトの内周面とに圧接される形態で設置され、前記シャフトの先端寄りに設置される第２シールリングは、金属環の内径側に弾性リップ部を接着した構成とされ、かつ前記金属環が前記ロータシャフトの内周面に圧入嵌合されて前記弾性リップ部が前記シャフトの外周面に接触される形態で設置される、構成とすることができる。

この構成では、特に前記第２シールリングをその設置場所に位置決め用の溝などを設けることなく位置決めできるようになるので、当該第２シールリングの設置コストの上昇を抑制できるようになる。

また、前記油路は、前記シャフトの内周面に設けられる環状溝と、この環状溝の底部から前記シャフトの外周面に向けて貫通するように設けられる径方向孔とを含む、構成とすることができる。

この構成では、前記シャフトの回転遠心力でもって当該シャフトの内孔に存在する潤滑油が前記環状溝に集められるようになるから、この環状溝内に集められた潤滑油が前記径方向孔を経て前記第１シールリングと前記第２シールリングとの対向間に供給されるようになる。

このように回転遠心力を利用して潤滑油を径方向外向きに移動させるようにしているから、前記第１シールリングと前記第２シールリングとの対向間に比較的多くの潤滑油を円滑に供給できるようになる。

さらに、前記シャフトにおいて前記第１シールリングと前記第２シールリングとの対向間に対応する領域には、径方向内外に貫通する空気抜き孔が設けられている、構成とすることができる。

この構成では、潤滑油が前記油路から前記第１シールリングと前記第２シールリングとの対向間に供給されるときに、当該潤滑油によって前記対向間に存在している空気および潤滑油が前記空気抜き孔から前記シャフトの内孔へ向けて排出されるようになるから、前記空気抜き孔を設けていない場合に比べて前記対向間への潤滑油の供給が円滑になる。

本発明は、シャフトとロータシャフトとをスプライン嵌合した動力伝達構造において、組み付け作業を簡易としながら、前記スプライン嵌合部分での歯打ち音の発生を低減できるようにする。

本発明に係る動力伝達構造の一実施形態を示す断面図である。 図１の動力伝達構造を分解した状態を示す斜視図である。 図１の（３）−（３）線断面の矢視図である。 図１の（４）−（４）線断面の矢視図である。 本発明に係る動力伝達構造の他の実施形態を示す断面図である。 図５の動力伝達構造を分解した状態を示す斜視図である。 図５の（７）−（７）線断面の矢視図である。 図５の（８）−（８）線断面の矢視図である。 本発明に係る動力伝達構造の他の実施形態を示す断面図である。 図９の動力伝達構造を分解した状態を示す斜視図である。 図９の（１１）−（１１）線断面の矢視図である。 図９の（１２）−（１２）線断面の矢視図である。 本発明に係る動力伝達構造の他の実施形態を示す断面図である。 図１３の動力伝達構造を分解した状態を示す斜視図である。 図１３の（１５）−（１５）線断面の矢視図である。 図１３の（１６）−（１６）線断面の矢視図である。

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１から図４に、本発明の一実施形態を示している。図中、１はシャフト、２はロータシャフトである。

シャフト１およびロータシャフト２は、円筒形状に形成されており、シャフト１の軸方向先端側の外周には外スプライン１１が設けられており、ロータシャフト２の軸方向端部側の内周には内スプライン２１が設けられている。シャフト１の外スプライン１１よりも先端側には円形外周面が設けられている。また、ロータシャフト２の内スプライン２１よりも先端側には円形内周面が設けられている。

これらシャフト１およびロータシャフト２は、転がり軸受３を介して不図示のケースなどに軸方向不動に位置決めされるとともに回転自在となるように支持されている。なお、シャフト１では、その外スプライン１１の基端よりも奥側の円形外周面が転がり軸受３で支持されている。ロータシャフト２では、その先端側の円形外周面が転がり軸受３で支持されている。

シャフト１の軸方向端部側がロータシャフト２の内孔の軸方向端部側に挿入されることによって、シャフト１の外スプライン１１がロータシャフト２の内スプライン２１に嵌合されるようになっているとともに、シャフト１の内孔とロータシャフト２の内孔とが連通連結されていて、そこに潤滑油が流通されるようになっている。

この実施形態では、内径側に位置するシャフト１の外スプライン１１が外径側に位置するロータシャフト２の内スプライン２１に衝突するとき、あるいはロータシャフト２の内スプライン２１がシャフト１の外スプライン１１に衝突するときに、それぞれ歯打ち音の発生を安定して抑制できるように工夫している。

シャフト１の外スプライン１１とロータシャフト２の内スプライン２１との嵌合部分の軸方向一端側つまりロータシャフト２の先端寄りには第１シールリング４が設置されており、また、前記嵌合部分の軸方向他端側つまりシャフト１の先端寄りには第２シールリング５が設置されている。

第１シールリング４は、例えばＯリングなどの弾性体で形成されてシャフト１の外周面とロータシャフト２の内周面とにそれぞれ圧接される形態で設置されている。詳しくは、第１シールリング４としてのＯリングは、ロータシャフト２の先端側の円形内周面に設けられている位置決め用の環状溝２２内に嵌め入れられていて、シャフト１の円形外周面に弾性変形させられた状態で圧接されている。

第２シールリング５は、金属環５１の内径側にゴムなどの弾性リップ部５２を加硫接着した構成とされており、その金属環５１がロータシャフト２の奥側の円形内周面に圧入嵌合されて、弾性リップ部５２がシャフト１の先端側の円形外周面に圧接される形態で設置されている。

そして、シャフト１において外スプライン１１よりも奥側の円形外周面には、第１シールリング４と第２シールリング５との対向間に潤滑油を供給するための油路（符号省略）が設けられている。

この油路は、シャフト１の内周面に設けられる潤滑油回収用の環状溝１２と、この環状溝１２の底部からシャフト１の外スプライン１１よりも奥側の円形外周面に向けて貫通するように設けられる径方向孔１３とを含んで構成されている。環状溝１２は、シャフト１の外スプライン１１の基端よりも奥側に設けられている。径方向孔１３は、円周数ヶ所に設けてもよい。

また、シャフト１の先端側の円形外周面において第１シールリング４と第２シールリング５との対向間に対応する領域には、径方向内外に貫通する空気抜き孔１４が設けられている。

次に、組み立て手順について説明する。

まず、ロータシャフト２の奥側の円形内周面に第２シールリング５の金属環５１を圧入嵌合しておいて、ロータシャフト２の先端側の環状溝２２内に第１シールリング４を嵌め入れる。

このようにしてから、ロータシャフト２の内孔にシャフト１を挿入することにより、ロータシャフト２の内スプライン２１にシャフト１の外スプライン１１を嵌合させるとともに、第２シールリング５の弾性リップ部５２をシャフト１の先端側の円形外周面に圧接させる。

この状態では、シャフト１の径方向孔１３および空気抜き孔１４が、シャフト１とロータシャフト２との嵌合部分において第１シールリング４と第２シールリング５との対向間にそれぞれ配置されることになる。

ここで、シャフト１の回転中は、当該シャフト１内を流通する潤滑油が回転遠心力でもって環状溝１２に集められることになって、この環状溝１２内の潤滑油が径方向孔１３を経て第１シールリング４と第２シールリング５との対向間、特にシャフト１の外スプライン１１よりも奥側の円形外周面とロータシャフト２の先端側の円形内周面との対向間に供給されることになる。

このとき、前記供給される潤滑油によって第１シールリング４と第２シールリング５との対向間に存在する空気および潤滑油が空気抜き孔１４からシャフト１の内孔へ向けて排出されるようになるので、前記したように径方向孔１３から第１シールリング４と第２シールリング５との対向間への潤滑油の供給が円滑になるとともに、前記径方向孔１３から供給された潤滑油がシャフト１の外スプライン１１とロータシャフト２の内スプライン２１との嵌合部分に円滑に供給されることになる。

以上説明したように本発明を適用した実施形態では、潤滑油が油路（環状溝１２，径方向孔１３）から第１シールリング４と第２シールリング５との対向間、特にスプライン嵌合部分に供給されるようになるから、例えばシャフト１からの回転動力の入力に伴いシャフト１の外スプライン１１がロータシャフト２の内スプライン２１に衝突するときの音（歯打ち音）が前記潤滑油のダンピング作用でもって低減されるようになる。

ところで、シャフト１からロータシャフト２への回転動力の伝達途中においてシャフト１の回転動力が一時的に途絶えることに伴いロータシャフト２の内スプライン２１がシャフト１の外スプライン１１に衝突するときも、当該衝突音が前記潤滑油のダンピング作用でもって低減されるようになる。

しかも、本発明では、上記特許文献１のように「粘性流体などの緩衝剤を予めスプライン係合部分に封入していない」から、シャフト１とロータシャフト２とを組み付ける作業が上記特許文献１に比べて簡単に行えるようになる。

また、本発明では、上記特許文献２のように「径方向内向きにオイルを流す形態」と異なり、回転遠心力を利用して径方向外向きに潤滑油を流すようにしているから、シャフト１の外スプライン１１とロータシャフト２の内スプライン２１との嵌合部分に潤滑油を円滑に供給できるようになる。

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。

（１）例えば図５から図８には、本発明の他の実施形態を示している。この実施形態では、上記図１から図４の実施形態において、油路をシャフト１の外スプライン１１の存在範囲内に設置するように変更するようにしている。

詳しくは、図６および図７に示すように、シャフト１の内周面において外スプライン１１の軸方向中央付近に相当する領域に環状溝１２を設け、この環状溝１２の底部から外スプライン１１の軸方向中央付近に向けて径方向孔１３を貫通するように設けている。さらに、ロータシャフト２の内スプライン２１におけるすべての歯部分において前記径方向孔１３の外径側開口に対応する位置に、周方向に沿う周方向溝２３を設けている。

この実施形態では、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる他に、次のような効果が得られる。

つまり、シャフト１の内孔を流通する潤滑油は、径方向孔１３から第１シールリング４と第２シールリング５との対向間において前記スプライン嵌合部分に直接供給されることになる。また、前記径方向孔１３からスプライン嵌合部分に直接供給された潤滑油は、ロータシャフト２の周方向溝２３から円周方向に導かれて、すべてのスプライン嵌合部分に向けて軸方向に送り届けられることになる。これらの相乗作用により、前記スプライン嵌合部分に十分な量の潤滑油を円滑に供給できるようになるなど、前記スプライン嵌合部分の歯打ち音の低減効果を高めることが可能になる。

（２）例えば図９から図１２には、本発明の他の実施形態を示している。この実施形態では、上記図１から図４の実施形態において、シャフト１の外スプライン１１を先端まで形成し、第２シールリング５の構成を変更し、さらに空気抜き孔１４をスプライン嵌合部分に配置する形態に変更している。

詳しくは、図１０に示すように、第２シールリング５は、ゴムなどの弾性体で形成されており、外周にロータシャフト２の内スプライン２１の溝部分に隙間無く合致して嵌合する外歯５３が設けられている。なお、外歯５３の歯先外径は、外スプライン１１の歯先外径よりも適宜大きく、かつ内スプライン２１の歯元内径よりも適宜大きく設定されることによって、前記嵌合状態を確保するようになっている。

シャフト１の外スプライン１１の先端側には、第２シールリング５が嵌合される位置決め用の環状溝１５が設けられている。この環状溝１５の溝底は、外スプライン１１の溝底部分よりも深く形成されている。

この場合、シャフト１の先端側は、第２シールリング５の外歯５３がロータシャフト２の内スプライン２１の溝部分に隙間無く合致して嵌合することにより、このスプライン嵌合部分に供給される潤滑油がシャフト１の先端側から外側へ漏洩することを防止するようになっている。

このような実施形態においても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。しかも、この実施形態では、前記第２シールリング５の形状および配置を工夫することにより、第１シールリング４と第２シールリング５との対向間を短くしているので、可及的に少ない量の潤滑油で歯打ち音を低減することが可能になる。

（３）例えば図１３から図１６には、本発明の他の実施形態を示している。この実施形態では、上記図１から図４の実施形態において、シャフト１の外スプライン１１を先端まで形成し、シャフト１の空気抜き孔１４を無くし、さらに第２シールリング５の構成を変更するようにしている。

詳しくは、図１３および図１４に示すように、第２シールリング５の弾性リップ部５２の内周面を軸方向と平行になる形状にし、この弾性リップ部５２をシャフト１の外スプライン１１のすべての歯先に外接させるようにしている。これにより、第２シールリング５の弾性リップ部５２の内周とシャフト１の外スプライン１１の溝底との間に隙間６（図１６参照）が作られるようになる。

この隙間６があれば、第１シールリング４と第２シールリング５との対向間に存在する空気ならびに潤滑油をシャフト１の先端側に外側へ逃がすことが可能になる。このように隙間６が空気抜き孔の役割を果たすようになるから、前記しているように上記図１から図４の実施形態に記載していたシャフト１の空気抜き孔１４を無くすことが可能になるのである。

このような実施形態においても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。しかも、シャフト１に空気抜き孔１４を設けなくてよい分、シャフト１の製造コストを低減できるようになる。

本発明は、シャフトとロータシャフトとをスプライン嵌合した動力伝達構造に好適に利用することが可能である。

１ シャフト
１１ 外スプライン
１２ 環状溝（油路の一部）
１３ 径方向孔（油路の一部）
１４ 空気抜き孔
２ ロータシャフト
２１ 内スプライン
２２ 環状溝
３ 転がり軸受
４ 第１シールリング
５ 第２シールリング
５１ 金属環
５２ 弾性リップ部

Claims (4)

1. 内孔を有するシャフトと、
   このシャフトにスプライン嵌合されるロータシャフトと、
   前記スプライン嵌合部分の軸方向一端側と他端側とにそれぞれ設置される第１、第２シールリングと、
   前記第１シールリングと前記第２シールリングとの対向間に潤滑油を供給するための油路とを含む、ことを特徴とする動力伝達構造。
2. 請求項１に記載の動力伝達構造において、
   前記ロータシャフトの先端寄りに設置される第１シールリングは、弾性体で形成されて前記シャフトの外周面と前記ロータシャフトの内周面とに圧接される形態で設置され、
   前記シャフトの先端寄りに設置される第２シールリングは、金属環の内径側に弾性リップ部を接着した構成とされ、かつ前記金属環が前記ロータシャフトの内周面に圧入嵌合されて前記弾性リップ部が前記シャフトの外周面に接触される形態で設置される、ことを特徴とする動力伝達構造。
3. 請求項１または２に記載の動力伝達構造において、
   前記油路は、前記シャフトの内周面に設けられる環状溝と、この環状溝の底部から前記シャフトの外周面に向けて貫通するように設けられる径方向孔とを含む、ことを特徴とする動力伝達構造。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の動力伝達構造において、
   前記シャフトにおいて前記第１シールリングと前記第２シールリングとの対向間に対応する領域には、径方向内外に貫通する空気抜き孔が設けられている、ことを特徴とする動力伝達構造。

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