JP2021143716A - 回転伝達用スライドスプラインシャフト、及び等速自在継手ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】高速回転の条件で使用しても振動や騒音が生じにくく、かつ、コストの低い回転伝達用スライドスプラインシャフトを提供する。【解決手段】回転伝達用スライドスプラインシャフト１は、軸方向の一端が開口する中空筒部２６をもち、中空筒部２６の内周に、軸方向に延びる複数のスプライン溝３４が周方向に間隔をおいて形成された雌スプラインシャフト５と、複数のスプライン溝３４に軸方向に摺動可能に嵌合する複数のスプライン歯３７が周方向に間隔をおいて外周に形成され、スプライン歯３７の径方向外端の歯先面が円筒状の面である雄スプラインシャフト４と、中空筒部２６の内周の、スプライン溝３４から軸方向にずれた位置に形成された環状のリング嵌合凹部に嵌め込まれ、スプライン歯３７の歯先面を軸方向に摺動可能に支持する環状の歯先支持面を内周にもつインサートリング３６と、を備える。【選択図】図１

Description

この発明は、回転伝達用スライドスプラインシャフト、及びその回転伝達用スライドスプラインシャフトを用いた等速自在継手ユニットに関する。

産業機械（農業機械、鉄鋼機械、建設機械等）の駆動装置には、駆動軸から従動軸に回転を伝達する装置として、駆動軸に接続される第１等速自在継手と、従動軸に接続される第２等速自在継手と、第１等速自在継手と第２等速自在継手の間をつなぐ中間軸とを有する等速自在継手ユニットが多く用いられる。この等速自在継手ユニットを用いると、駆動軸と従動軸の間に交差角が存在する配置であっても、駆動軸から従動軸に常に等しい角速度で回転を伝達することが可能である。

上記の等速自在継手ユニットとして、第１等速自在継手と第２等速自在継手の間をつなぐ中間軸の部分に伸縮可能なスライドスプラインシャフトを採用したものが知られている（非特許文献１）。この等速自在継手ユニットは、中間軸の部分が伸縮可能に構成されているので、駆動軸と従動軸の間に等速自在継手ユニットを取り付けるときに、その軸間距離に多少の変動があっても適正な状態に取り付けることが可能であり、また、使用中に駆動軸と従動軸の軸間距離が変化するような用途にも使用することが可能である。

非特許文献１の等速自在継手ユニットの中間軸として用いられているスライドスプラインシャフトは、図１３に示すように、雌スプラインシャフト７０と雄スプラインシャフト７１とからなる。雌スプラインシャフト７０は、軸方向の一端が開口する中空筒部７２をもち、その中空筒部７２の内周に、軸方向に延びる複数のスプライン溝７３が周方向に間隔をおいて形成されている。雄スプラインシャフト７１の外周には、雌スプラインシャフト７０のスプライン溝７３に軸方向に摺動可能に嵌合する複数のスプライン歯７４が周方向に間隔をおいて形成されている。

ここで、雌スプラインシャフト７０の中心と雄スプラインシャフト７１の中心とを一致させるための、スプライン溝７３とスプライン歯７４の嵌合方式として、歯面合わせの方式と大径合わせの方式とがある。

歯面合わせは、図１４に示すように、雌スプラインシャフト７０のスプライン溝７３の溝側面７５と、雄スプラインシャフト７１のスプライン歯７４の歯面７６（歯の周方向側面）との接触により、雌スプラインシャフト７０の中心と雄スプラインシャフト７１の中心とを一致させる方式である。一方、大径合わせは、図１５に示すように、雌スプラインシャフト７０のスプライン溝７３の溝底７７と、雄スプラインシャフト７１のスプライン歯７４の径方向外端の歯先面７８との接触により、雌スプラインシャフト７０の中心と雄スプラインシャフト７１の中心とを一致させる方式である。

上述のようなスライドスプラインシャフトにおいて、雌スプラインシャフト７０のスプライン溝７３と、雄スプラインシャフト７１のスプライン歯７４は、加工コストの低減等を図るため、一般に、図１４に示す歯面合わせの嵌合とされる。

等速ジョイント産業機械用、ＮＴＮ株式会社、Ｃａｔ．Ｎｏ．５６０３−ＩＩＩ／Ｊ、第２９−３０ページ

本願の発明者は、上述のスライドスプラインシャフトを、高速回転の用途に使用することを想定したときに、スライドスプラインシャフトに作用する遠心力によって、振動や騒音が生じたり、スプライン溝やスプライン歯に異常摩耗が生じてスライドスプラインシャフトの破損につながったりするおそれがあるという課題に着眼した。

すなわち、上述のようなスライドスプラインシャフトでは、一般に、図１４に示すように、雌スプラインシャフト７０のスプライン溝７３と、雄スプラインシャフト７１のスプライン歯７４とを、歯面合わせの方式で嵌合させている。

しかしながら、図１４に示す歯面合わせの方式では、スプライン溝７３の溝側面７５も、スプライン歯７４の歯面７６も、研削等の仕上げ加工を施すことが困難な面であるため、その寸法精度を厳密に管理することが難しく、雌スプラインシャフト７０と雄スプラインシャフト７１の間の径方向のすきま（遊び）が大きくなりやすい。そのため、雌スプラインシャフト７０と雄スプラインシャフト７１の間に、わずかな芯ずれや折れ曲がりが生じることがある。そして、雌スプラインシャフト７０と雄スプラインシャフト７１の間に芯ずれや折れ曲がりがあると、重心が回転中心からずれるアンバランスの状態となるので、雌スプラインシャフト７０と雄スプラインシャフト７１を高速回転させたときに、遠心力によって振動や騒音が生じ、スプライン溝７３やスプライン歯７４に異常摩耗が生じるおそれがある。

そこで、雌スプラインシャフト７０のスプライン溝７３と、雄スプラインシャフト７１のスプライン歯７４の嵌合方式を、一般的な歯面合わせの方式から、図１５に示す大径合わせの方式に変更すると、雌スプラインシャフト７０と雄スプラインシャフト７１の間の径方向のすきま（遊び）を比較的小さく抑えることが可能となる。

しかしながら、雌スプラインシャフト７０のスプライン溝７３と、雄スプラインシャフト７１のスプライン歯７４とを、大径合わせの方式で嵌合させた場合、次のような問題が生じる。

すなわち、図１５に示すように、雌スプラインシャフト７０のスプライン溝７３と、雄スプラインシャフト７１のスプライン歯７４とを、大径合わせの方式で嵌合させる場合、スプライン溝７３の溝底７７の寸法精度と、スプライン歯７４の歯先面７８の寸法精度とを厳密に管理することとなる。ここで、スプライン歯７４の歯先面７８は、円筒状の面であるため、その寸法精度を厳密に管理することは比較的容易であるが、スプライン溝７３の溝底７７は、その寸法精度を厳密に管理することが難しく、スプライン溝７３の溝底７７を高い寸法精度をもって加工するには、高い加工コストが必要となる。

また、図１５に示す大径合わせの方式で、雌スプラインシャフト７０と雄スプラインシャフト７１の間の径方向のすきま（遊び）を小さく抑えようとした場合、スプライン溝７３の溝底７７と、スプライン歯７４の歯先面７８とが、その嵌合部分の全長にわたって面接触することとなるため、スプライン溝７３とスプライン歯７４の間の摺動抵抗が高くなりやすい。また、スプライン溝７３の溝底７７とスプライン歯７４の歯先面７８とが面接触すると、スプライン溝７３とスプライン歯７４の間にグリースやオイル等の潤滑剤が入り込みにくくなるため、スプライン溝７３とスプライン歯７４にフレッティング等の異常摩耗が生じるおそれもある。

そこで、この発明の課題は、高速回転の条件で使用しても振動や騒音が生じにくく、かつ、コストの低い回転伝達用スライドスプラインシャフトを提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明は、軸方向の一端が開口する中空筒部をもち、前記中空筒部の内周に、軸方向に延びる複数のスプライン溝が周方向に間隔をおいて形成された雌スプラインシャフトと、前記複数のスプライン溝に軸方向に摺動可能に嵌合する複数のスプライン歯が周方向に間隔をおいて外周に形成され、前記スプライン歯の径方向外端の歯先面が円筒状の面である雄スプラインシャフトと、前記中空筒部の内周の、前記スプライン溝から軸方向にずれた位置に形成された環状のリング嵌合凹部に嵌め込まれ、前記スプライン歯の前記歯先面を軸方向に摺動可能に支持する環状の歯先支持面を内周にもつインサートリングと、を備える構成を採用した。

このようにすると、インサートリングの内周の環状の歯先支持面が、雄スプラインシャフトのスプライン歯の歯先面を支持するので、低コストに、雌スプラインシャフトと雄スプラインシャフトとの間での芯ずれや折れ曲がりを防ぐことが可能になる。すなわち、歯先支持面は、雌スプラインシャフトとは別体に設けたインサートリングの内周の環状面なので、寸法精度を厳密に管理することが容易であり、歯先支持面と歯先面との距離を小さくすることができる。このような歯先支持面によって歯先面を支持するため、低コストに、雌スプラインシャフトと雄スプラインシャフトとの間での芯ずれや折れ曲がりを防ぐことが可能である。したがって、回転伝達用スライドスプラインシャフトは、高速回転の条件で使用しても振動や騒音が生じにくく、かつ、コストの低いものとすることができる。

また、前記リング嵌合凹部は、前記スプライン溝から軸方向の一方にずれた位置と、他方にずれた位置との２箇所に形成され、その２箇所のリング嵌合凹部のそれぞれに前記インサートリングが取り付けられている構成を採用することができる。

このようにすると、雌スプラインシャフトのスプライン溝を間に挟んで軸方向に離れた２箇所の位置で、各インサートリングの歯先支持面が雄スプラインシャフトの歯先面を支持するため、雌スプラインシャフトと雄スプラインシャフトの折れ曲がりを効果的に防ぐことができる。

また、前記歯先支持面は、前記スプライン溝の溝底径よりも小径の環状面を採用すると好ましい。

このようにすると、スプライン歯の歯先面とスプライン溝の溝底との間に径方向の隙間を確保することができるので、スプライン溝とスプライン歯の間にグリースやオイル等の潤滑剤が入り込みやすくなり、スプライン溝やスプライン歯に異常摩耗が生じるのを効果的に防ぐことが可能になる。

前記歯先支持面の前記歯先面に対する摺接部分の軸方向長さは、前記スプライン溝の軸方向長さよりも短くすると好ましい。

このようにすると、雌スプラインシャフトのスプライン溝と、雄スプラインシャフトのスプライン歯とを、スプライン歯の歯先面とスプライン溝の溝底とが嵌合部分の全長で面接触するような大径合わせの方式で嵌合させたものに比べて、スプライン歯の歯先面の接触面積を抑えることができるので、雌スプラインシャフトの雄スプラインシャフトの間の摺動抵抗を小さく抑えることが可能となる。

また、前記歯先支持面は、軸方向に沿って一定の内径をもつ円筒状のストレート面であり、前記インサートリングは、前記歯先支持面に軸方向に隣接し、前記歯先支持面から軸方向に遠ざかるにつれて径方向外側に傾斜するテーパ面を内周に有する構成を採用することができる。

このようにすると、回転伝達用スライドスプラインシャフトを組み立てるに際し、雄スプラインシャフトを、雌スプラインシャフトの中空筒部に嵌め込んだインサートリングに、円滑に挿入することが可能となる。すなわち、雄スプラインシャフトを、雌スプラインシャフトの中空筒部に嵌め込んだインサートリングに挿入する際に、雄スプラインシャフトの中心とインサートリングの中心の間に径方向の位置ずれがある状態であっても、インサートリングの内周のテーパ面が、雄スプラインシャフトを径方向内側に案内するので、円滑に、雄スプラインシャフトをインサートリングに挿入することが可能となる。

また、前記歯先支持面は、軸方向に沿った断面において、径方向内側に向かって膨らむ円弧状の面を採用することができる。

このようにすると、回転伝達用スライドスプラインシャフトを組み立てるに際し、雄スプラインシャフトを、雌スプラインシャフトの中空筒部に嵌め込んだインサートリングに、円滑に挿入することが可能となる。すなわち、雄スプラインシャフトを、雌スプラインシャフトの中空筒部に嵌め込んだインサートリングに挿入する際に、雄スプラインシャフトの中心とインサートリングの中心の間に径方向の位置ずれがある状態であっても、雄スプラインシャフトが、インサートリングの内周の歯先支持面の円弧状の膨らみに沿って径方向内側に案内されるので、円滑に、雄スプラインシャフトをインサートリングに挿入することが可能となる。また、インサートリングの内周の歯先支持面に対するスプライン歯の歯先面の摺接部分の軸方向長さを、特に短く抑えることができるので、雌スプラインシャフトと雄スプラインシャフトとの間の摺動抵抗をきわめて効果的に小さく抑えることが可能である。

また、前記インサートリングの外周と前記リング嵌合凹部の内周との間に締め代が設けられている構成を採用すると好ましい。

このようにすると、インサートリングの径方向の中心を、リング嵌合凹部の径方向の中心に、高い寸法精度で一致させることができる。このため、雌スプラインシャフトと雄スプラインシャフトとの間の芯ずれを効果的に防ぐことが可能になる。

また、前記リング嵌合凹部に、前記インサートリングの軸方向の移動を規制する止め輪が装着されている構成を採用することができる。

このようにすると、インサートリングを、リング嵌合凹部に確実に保持することが可能になる。

また、前記インサートリングの外周に、前記インサートリングの外周を前記リング嵌合凹部の内周に接着して固定する接着剤が設けられている構成を採用することができる。

このようにすると、インサートリングを、リング嵌合凹部に確実に保持することが可能になる。

また、前記インサートリングの軸方向端部が、前記リング嵌合凹部の内周に溶接されている構成を採用することができる。

このようにすると、インサートリングを、リング嵌合凹部に確実に保持することが可能になる。

また、前記インサートリングは、前記歯先支持面に焼入れを施した鋼製の部材を採用すると好ましい。

このようにすると、インサートリングの内周の歯先支持面と雄スプラインシャフトのスプライン歯とが繰り返し摺動するときにも、インサートリングの歯先支持面の耐摩耗性を確保することが可能となる。

また、この発明では、上記回転伝達用スライドスプラインシャフトを用いた等速自在継手ユニットとして、以下の構成のものを併せて提供する。すなわち、第１等速自在継手と、第２等速自在継手と、前記第１等速自在継手と前記第２等速自在継手との間をつなぐこの発明の回転伝達用スライドスプラインシャフトと、を備える等速自在継手ユニットであって、前記第１等速自在継手は、前記雌スプラインシャフトに固定され、軸方向に延びる複数の第１内側トラック溝と凸球面とを外周に有する第１内輪部材と、前記凸球面と径方向に対向する凹球面と軸方向に延びる複数の第１外側トラック溝とを内周に有する第１外輪部材と、前記第１内側トラック溝と前記第１外側トラック溝のそれぞれの内面に転がり接触するように配置される複数の第１ボールと、前記複数の第１ボールを収容するポケットをもち、前記凸球面と前記凹球面とで摺動可能に支持される環状の第１ケージと、を有し、前記第２等速自在継手は、前記雄スプラインシャフトに固定され、軸方向に延びる複数の第２内側トラック溝と凸球面とを外周に有する第２内輪部材と、前記凸球面と径方向に対向する凹球面と軸方向に延びる複数の第２外側トラック溝とを内周に有する第２外輪部材と、前記第２内側トラック溝と前記第２外側トラック溝のそれぞれの内面に転がり接触するように配置される複数の第２ボールと、前記複数の第２ボールを収容するポケットをもち、前記凸球面と前記凹球面とで摺動可能に支持される環状の第２ケージと、を有する等速自在継手ユニットを提供する。

この等速自在継手ユニットは、高速回転の条件で使用しても振動や騒音が生じにくく、かつ、低コストである。

この発明の回転伝達用スライドスプラインシャフトは、インサートリングの内周の環状の歯先支持面が、雄スプラインシャフトのスプライン歯の歯先面を支持するので、低コストに、雌スプラインシャフトと雄スプラインシャフトとの間での芯ずれや折れ曲がりを防ぐことが可能である。すなわち、歯先支持面は、雌スプラインシャフトとは別体に設けたインサートリングの内周の環状面なので、寸法精度を厳密に管理することが容易であり、歯先支持面と歯先面との距離を小さくすることができる。このような歯先支持面によって歯先面を支持するため、低コストに、雌スプラインシャフトと雄スプラインシャフトとの間での芯ずれや折れ曲がりを防ぐことが可能である。したがって、回転伝達用スライドスプラインシャフトは、高速回転の条件で使用しても振動や騒音が生じにくく、かつ、コストの低いものとすることができる。

この発明の実施形態の回転伝達用スライドスプラインシャフトを用いた等速自在継手ユニットを示す軸方向に沿った断面図 図１の第２等速自在継手を示す部分拡大図 図１のスプライン歯とスプライン溝との詳細を示す部分拡大図 図３に示すインサートリングのＩＶ−ＩＶ線に沿った軸方向に直交する断面図 図４のスプライン歯、スプライン溝、およびインサートリングの詳細を示す部分拡大図 この発明の実施形態のスリーブの軸方向に沿った断面図 この発明の実施形態のインサートリングの軸方向に沿った断面図 この発明の実施形態の他の例のインサートリングの軸方向に沿った断面図 この発明の実施形態のさらなる他の例のインサートリングの軸方向に沿った断面図 この発明の実施形態の他の例のスリーブの軸方向に沿った断面図 図１０に示すスリーブのＸＩ−ＸＩ線に沿った軸方向に直交する断面図 この発明の実施形態のさらなる他の例のスリーブの軸方向に沿った断面図 比較例のスライドスプライン軸の軸方向に沿った断面図 図１３に示す比較例のスリーブのＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿った軸方向に直交する断面図 比較例のスライドスプライン軸の軸方向に沿った断面の部分拡大図

図１に、この発明の実施形態の回転伝達用スライドスプラインシャフト１（以下、単に「スライドスプラインシャフト１」という）を用いた等速自在継手ユニットを示す。この等速自在継手ユニットは、駆動軸に接続される第１等速自在継手２と、従動軸に接続される第２等速自在継手３と、第１等速自在継手２と第２等速自在継手３の間をつなぐスライドスプラインシャフト１とを有する。

スライドスプラインシャフト１は、互いに軸方向にスライド可能にスプライン嵌合する雄スプラインシャフト４および雌スプラインシャフト５を有する。雄スプラインシャフト４には、第２等速自在継手３が取り付けられ、雌スプラインシャフト５には、第１等速自在継手２が取り付けられている。

第１等速自在継手２と第２等速自在継手３は、同一構成である。そのため、以下、第２等速自在継手３の構成のみを説明し、第１等速自在継手２の構成については、第２等速自在継手３と対応する部分に同一の符号を付して説明を省略する。

以下の説明において、雌スプラインシャフト５および雄スプラインシャフト４の軸線と平行な方向を「軸方向」という。また、その軸線に直交する方向を「径方向」という。また、その軸線を中心とした円周方向を「周方向」という。

図２に示すように、第２等速自在継手３は、内輪部材６と外輪部材７とボール８とケージ９とを有する。内輪部材６の軸心を貫通して形成されたスプライン穴１０に、雄スプラインシャフト４の端部に形成されたスプライン軸部１１が嵌合し、その嵌合によって、内輪部材６が雄スプラインシャフト４に回り止めされている。また、雄スプラインシャフト４の端部の外周に装着した止め輪１２によって、内輪部材６の雄スプラインシャフト４に対する軸方向移動が規制されている。内輪部材６は、スプライン穴１０と止め輪１２によって雄スプラインシャフト４に固定されている。

内輪部材６の外周には、凸球面１３と、内側トラック溝１４とが形成されている。凸球面１３は、内輪部材６の中心線上に中心をもつ球形状の凸面である。内側トラック溝１４は、内輪部材６の外周を軸方向に延びる溝である。内側トラック溝１４は、内輪部材６の外周に、周方向に間隔をおいて複数形成されている。

外輪部材７の内周には、凸球面１３と径方向に対向する凹球面１５と、外側トラック溝１６とが形成されている。凹球面１５は、外輪部材７の中心線上に中心をもつ球形状の凹面である。外側トラック溝１６は、外輪部材７の内周を軸方向に延びる溝である。外側トラック溝１６は、外輪部材７の内周に、周方向に間隔をおいて複数形成されている。外輪部材７の外周にはフランジ１７が固定して設けられている。フランジ１７には、フランジハブ１８がボルト１９で着脱可能に固定されている。フランジハブ１８は、図示しない駆動軸または従動軸が挿入される軸挿入穴２０を有する。

内側トラック溝１４および外側トラック溝１６は、周方向に傾斜せずに軸方向に延びる溝を採用してもよいが、周方向に傾斜して軸方向に延びる溝を採用することも可能である。すなわち、内側トラック溝１４として、周方向の一方に傾斜して軸方向に延びる溝を採用し、外側トラック溝１６として、内側トラック溝１４と交差するように周方向の他方に傾斜して軸方向に延びる溝を採用したクロスグルーブの構造を採用することも可能である。

ボール８は、周方向に間隔をおいて複数配置されている。各ボール８は、内側トラック溝１４と外側トラック溝１６の間に組み込まれている。各ボール８は、内側トラック溝１４の内面と外側トラック溝１６の内面とに同時に転がり接触している。

ケージ９は、外輪部材７の内周の凹球面１５と、内輪部材６の外周の凸球面１３との間に摺動可能に挟まれた環状部材である。ケージ９には、周方向に間隔をおいて各ボール８を収容するポケット２１が複数形成されている。ポケット２１は、ケージ９を径方向に貫通して形成された穴である。ポケット２１は、ボール８とケージ９が周方向と軸方向の両方向に一体に移動するように各ボール８を保持している。

外輪部材７と雄スプラインシャフト４の間には、ブーツ２２が装着されている。ブーツ２２の内部には、第２等速自在継手３を潤滑するグリースが封入されている。ブーツ２２は、外輪部材７と雄スプラインシャフト４の角度変位を許容するようにゴムまたはエラストマーで形成されている。ブーツ２２の一端は、外輪部材７の外周にブーツバンド２３で締め付けて固定され、ブーツ２２の他端は、雄スプラインシャフト４の外周にブーツバンド２４で締め付けて固定されている。雄スプラインシャフト４の外周には、ブーツバンド２４の位置にブーツ溝２５が形成されている。

この第２等速自在継手３は、内輪部材６と外輪部材７の間の角度変位は許容するが、内輪部材６と外輪部材７の間の軸方向のスライド運動は規制する固定式の等速自在継手である。同様に、第１等速自在継手２も、内輪部材６と外輪部材７の間の角度変位は許容するが、内輪部材６と外輪部材７の間の軸方向のスライド運動は規制する固定式の等速自在継手である。

図１に示すように、雌スプラインシャフト５は、中空筒部２６と、中空筒部２６の一端に固定された中実のスタブシャフト２７とを有する。中空筒部２６は、両端が開口するスリーブ２８と、スリーブ２８の端部に同軸に接続された鋼管２９とで構成されている。鋼管２９は、スリーブ２８よりも薄い肉厚をもつ円筒状の部材である。スタブシャフト２７は、鋼管２９の端部に接続するフランジ部３０と、第１等速自在継手２の内輪部材６のスプライン穴１０にスプライン嵌合するスプライン軸部１１とを有する。フランジ部３０は、鋼管２９の端部に溶接して固定されている。ここで、中空筒部２６は軸方向の一端が開口し、軸方向の他端がスタブシャフト２７で閉じた状態となっている。中空筒部２６には、中空筒部２６の一端の開口を通じて雄スプラインシャフト４が挿入されている。中空筒部２６の開口端には、中空筒部２６の内部に潤滑剤（グリースやオイルなど）を密封するシール部材３１が装着されている。

図３に示すように、スリーブ２８と鋼管２９は、スリーブ２８の端部に形成された円筒状の嵌合外周面３３を、鋼管２９の端部に形成された円筒状の嵌合内周面３２に嵌合させ、その状態でスリーブ２８と鋼管２９を互いに溶接することで接続されている。

スリーブ２８の内周には、軸方向に延びるスプライン溝３４が形成されている。また、スリーブ２８の内周には、スプライン溝３４から軸方向の一方にずれた位置と、スプライン溝３４から軸方向の他方にずれた位置との２箇所にリング嵌合凹部３５が形成されている。２箇所のリング嵌合凹部３５には、それぞれインサートリング３６が嵌め込まれている。雄スプラインシャフト４の外周には、軸方向に延びる複数のスプライン歯３７が形成されている。

図４に示すように、スプライン溝３４は、スリーブ２８の内周に周方向に間隔をおいて複数形成されている。スプライン歯３７は、雄スプラインシャフト４の外周に周方向に間隔をおいて複数形成されている。各スプライン歯３７は、各スプライン溝３４に軸方向に摺動可能に嵌合している。

図５に示すように、各スプライン溝３４は、スプライン歯３７の径方向外端の歯先面３８と径方向に対向する溝底３９と、スプライン歯３７の歯面４０（歯の周方向側面）と周方向に対向する溝側面４１とを有する。スプライン溝３４は、溝側面４１の輪郭がインボリュート曲線の形状を呈するインボリュートスプライン溝である。スリーブ２８の内周の隣り合うスプライン溝３４の間の部分４２は、円筒状の面となっている。スプライン溝３４は、内周が円筒面のスリーブ２８の素材の内周に、ブローチ加工等の切削加工を施すことで形成されている。

スプライン歯３７は、スプライン歯３７の径方向外端の歯先面３８と、スプライン歯３７の周方向両側の歯面４０とを有する。スプライン歯３７は、歯面４０の輪郭がインボリュート曲線の形状を呈するインボリュートスプライン歯である。スプライン歯３７の歯先面３８は、円筒面となっている。スプライン歯３７は、外周が円筒面の雄スプラインシャフト４の素材の外周に、ホブ切り加工等の切削加工を施し、隣り合うスプライン歯３７の間の歯溝に相当する部分を除去することで形成されている。

ここで、スプライン歯３７の歯先面３８とスプライン溝３４の溝底３９との間には、径方向の隙間が形成されている。また、隣り合うスプライン歯３７の歯面４０の径方向内端同士をつなぐ歯底４３と、隣り合うスプライン溝３４の間の円筒状の面の部分４２との間にも、径方向の隙間が形成されている。また、スプライン歯３７の歯面４０とスプライン溝３４の溝側面４１の間には、周方向の隙間が形成されている。

スリーブ２８は、鋼製である。スリーブ２８を構成する鋼材としては、軸受鋼、浸炭鋼、炭素鋼のいずれかを使用することができる。スリーブ２８の内周のうち、少なくとも、図６に示すスプライン溝３４を形成した部分４４には、高周波焼入れおよび焼戻しが施されている。高周波焼入れにかえて、ずぶ焼入れまたは浸炭焼入れを採用することも可能である。

図３に示すように、２箇所のリング嵌合凹部３５は、それぞれ、インサートリング３６をスリーブ２８の軸方向外側から挿入することができるように、スリーブ２８の軸方向両端に開放している。すなわち、軸方向の外側から見て、リング嵌合凹部３５を遮る部位（リング嵌合凹部３５の内周面よりも径方向内側に突出する部位）が無いようにリング嵌合凹部３５が形成されている。２箇所のリング嵌合凹部３５の内周は、それぞれインサートリング３６の外周に嵌合する円筒面とされている。インサートリング３６の外周とリング嵌合凹部３５の内周との間には、締め代が設けられている。すなわち、インサートリング３６をリング嵌合凹部３５に挿入する前の状態において、インサートリング３６の外径ｄ２はリング嵌合凹部３５の内径Ｄ３よりも大きい。そして、インサートリング３６は、圧入や焼き嵌め等の方法によってリング嵌合凹部３５に締め代をもって挿入されている。

リング嵌合凹部３５の内面には、各インサートリング３６のスプライン溝３４から遠い側の端面に対応する位置に、止め輪溝４５が形成されている。止め輪溝４５には、止め輪４６が装着されている。止め輪４６としては、円周の一部を切り離したＣ形状のサークリップを使用することができる。止め輪４６は、インサートリング３６の端面を係止することで、インサートリング３６のスプライン溝３４から遠ざかる方向の軸方向移動を規制している。また、リング嵌合凹部３５とスプライン溝３４の間には、リング嵌合凹部３５の側からスプライン溝３４の側に向かって小径となる段部４７が形成されている。段部４７は、インサートリング３６のスプライン溝３４に近づく方向の軸方向移動を規制している。

図５に示すように、インサートリング３６は、スプライン歯３７の歯先面３８を軸方向に摺動可能に支持する環状の歯先支持面４８を内周に有する。歯先支持面４８は、軸方向に見た形状が、全周にわたって途切れずに連続する円形の内周面である。歯先支持面４８の径は、スプライン溝３４の溝底径Ｄ２（スプライン溝３４の溝底３９の最も深い部分を共通して通る仮想円の径）よりも小径である。歯先支持面４８の径ｄ１は、スプライン歯３７の歯先径Ｄ１（スプライン歯３７の歯先面３８の径）よりも大径である。歯先支持面４８の径ｄ１とスプライン歯３７の歯先径Ｄ１との差は、スプライン溝３４の溝底径Ｄ２とスプライン歯３７の歯先径Ｄ１との差よりも小さい。リング嵌合凹部３５の内周面の内径Ｄ３は、スプライン溝３４の溝底径Ｄ２よりも大径である。

図３に示すように、歯先支持面４８は、軸方向に沿って一定の内径をもつ円筒状のストレート面である。歯先支持面４８の歯先面３８に対する摺接部分の軸方向長さ（ここでは、スリーブ２８の両端の２箇所のインサートリング３６の歯先支持面４８の軸方向長さｌ１、ｌ２の合計）は、スプライン溝３４の軸方向長さＬよりも短く設定されている。図７に示すように、インサートリング３６の内周には、歯先支持面４８から軸方向に遠ざかるにつれて径方向外側に傾斜するテーパ面４９が形成されている。

インサートリング３６は、鋼製である。インサートリング３６を構成する鋼材としては、軸受鋼、浸炭鋼、炭素鋼のいずれかを使用することができる。インサートリング３６の内周のうち、少なくとも、図７に示す歯先支持面４８の部分５０には、高周波焼入れおよび焼戻しが施されている。高周波焼入れにかえて、ずぶ焼入れまたは浸炭焼入れを採用することも可能である。

このスライドスプラインシャフト１は、インサートリング３６の内周の環状の歯先支持面４８が、雄スプラインシャフト４のスプライン歯３７の歯先面３８を支持するので、低コストに、雌スプラインシャフト５と雄スプラインシャフト４との間での芯ずれや折れ曲がりを防ぐことが可能である。すなわち、歯先支持面４８は、雌スプラインシャフト５とは別体に設けたインサートリング３６の内周の環状面なので、寸法精度を厳密に管理することが容易であり、歯先支持面４８と歯先面３８との距離を小さくすることができる。このような歯先支持面４８によって歯先面３８を支持するため、低コストに、雌スプラインシャフト５と雄スプラインシャフト４との間での芯ずれや折れ曲がりを防ぐことが可能である。したがって、スライドスプラインシャフト１およびこのスライドスプラインシャフト１を用いた等速自在継手ユニットは、高速回転の条件で使用しても振動や騒音が生じにくく、かつ、コストの低いものとすることができる。

また、このスライドスプラインシャフト１は、雌スプラインシャフト５のスプライン溝３４を間に挟んで軸方向に離れた２箇所の位置で、各インサートリング３６の歯先支持面４８が雄スプラインシャフト４の歯先面３８を支持するため、雌スプラインシャフト５と雄スプラインシャフト４の折れ曲がりを効果的に防ぐことが可能となっている。

また、このスライドスプラインシャフト１は、歯先支持面４８として、スプライン溝３４の溝底径Ｄ２よりも小径の環状面を採用しているので、スプライン歯３７の歯先面３８とスプライン溝３４の溝底３９との間に径方向の隙間が確保され、スプライン溝３４とスプライン歯３７の間にグリースやオイル等の潤滑剤が入り込みやすくなっている。そのため、スプライン溝３４やスプライン歯３７に異常摩耗が生じるのを効果的に防ぐことが可能である。

また、このスライドスプラインシャフト１は、歯先支持面４８の歯先面３８に対する摺接部分の軸方向長さが、スプライン溝３４の軸方向長さよりも短いので、雌スプラインシャフト５のスプライン溝３４と、雄スプラインシャフト４のスプライン歯３７とを、スプライン歯３７の歯先面３８とスプライン溝３４の溝底３９とが嵌合部分の全長で面接触するような大径合わせの方式で嵌合させたものに比べて、スプライン歯３７の歯先面３８の接触面積を抑えることが可能となっている。そのため、雌スプラインシャフト５と雄スプラインシャフト４との間の摺動抵抗が小さい。

また、このスライドスプラインシャフト１は、歯先支持面４８から軸方向に遠ざかるにつれて径方向外側に傾斜するテーパ面４９をインサートリング３６の内周に形成しているので、スライドスプラインシャフト１を組み立てるに際し、雄スプラインシャフト４を、雌スプラインシャフト５の中空筒部２６に嵌め込んだインサートリング３６に、円滑に挿入することが可能となっている。すなわち、雄スプラインシャフト４を、雌スプラインシャフト５の中空筒部２６に嵌め込んだインサートリング３６に挿入する際に、雄スプラインシャフト４の中心とインサートリング３６の中心の間に径方向の位置ずれがある状態であっても、インサートリング３６の内周のテーパ面４９が、雄スプラインシャフト４を径方向内側に案内するので、円滑に、雄スプラインシャフト４をインサートリング３６に挿入することが可能である。

また、このスライドスプラインシャフト１は、インサートリング３６の外周とリング嵌合凹部３５の内周との間に締め代を設けているので、インサートリング３６の径方向の中心を、リング嵌合凹部３５の径方向の中心に、高い寸法精度で一致させることが可能である。このため、雌スプラインシャフト５と雄スプラインシャフト４との間の芯ずれを効果的に防ぐことが可能となっている。

また、このスライドスプラインシャフト１は、インサートリング３６の軸方向の移動を規制する止め輪４６を装着しているので、インサートリング３６に大きな温度変化や激しい振動が加わる過酷な環境で使用されたときにも、インサートリング３６をリング嵌合凹部３５に確実に保持することが可能となっている。

また、このスライドスプラインシャフト１は、インサートリング３６として、歯先支持面４８に焼入れを施した鋼製の部材を採用しているので、インサートリング３６の内周の歯先支持面４８と雄スプラインシャフト４のスプライン歯３７とが繰り返し摺動するときにも、インサートリング３６の歯先支持面４８の耐摩耗性を確保することが可能となっている。

図８に示すように、インサートリング３６の内周の歯先支持面４８は、軸方向に沿った断面において、径方向内側に向かって膨らむ円弧状の面とすることも可能である。図８において、歯先支持面４８は、軸方向に沿った断面において、軸直角平面を基準にして対称な弧状の面である。インサートリング３６の内周のうち、少なくとも、図８に示す歯先支持面４８の円弧の頂点に対応する位置を含む部分５１には、高周波焼入れおよび焼戻しが施されている。高周波焼入れにかえて、ずぶ焼入れまたは浸炭焼入れを採用することも可能である。

図８に示すように、軸方向に沿った断面において円弧状の歯先支持面４８を採用すると、スライドスプラインシャフト１を組み立てるに際し、雄スプラインシャフト４を、雌スプラインシャフト５の中空筒部２６に嵌め込んだインサートリング３６に、円滑に挿入することが可能となる。すなわち、雄スプラインシャフト４を、雌スプラインシャフト５の中空筒部２６に嵌め込んだインサートリング３６に挿入する際に、雄スプラインシャフト４の中心とインサートリング３６の中心の間に径方向の位置ずれがある状態であっても、雄スプラインシャフト４が、インサートリング３６の内周の歯先支持面４８の円弧状の膨らみに沿って径方向内側に案内されるので、円滑に、雄スプラインシャフト４をインサートリング３６に挿入することが可能となる。また、インサートリング３６の内周の歯先支持面４８に対するスプライン歯３７の歯先面３８の摺接部分の軸方向長さを、特に短く抑えることができるので、雌スプラインシャフト５と雄スプラインシャフト４との間の摺動抵抗をきわめて効果的に小さく抑えることが可能である。

図７では、インサートリング３６をリング嵌合凹部３５に組み込むときのインサートリング３６の向きの区別を不要とするため、インサートリング３６を対称形状とし、歯先支持面４８の両側にテーパ面４９を設けているが、図９に示すように、歯先支持面４８の片側にのみ、歯先支持面４８から軸方向に遠ざかるにつれて径方向外側に傾斜するテーパ面４９を設けることも可能である。このようにすると、インサートリング３６の全長に対するテーパ面４９の軸方向長さを大きくとることができるので、テーパ面４９の傾斜角θを小さくすることが可能となり、雄スプラインシャフト４をインサートリング３６に挿入する作業がより円滑なものとなる。図９において、テーパ面４９の傾斜角θは、３０度以下（好ましくは１５度以下）となっている。また、図９において、インサートリング３６の内周のうち、少なくとも、歯先支持面４８の部分５３には、高周波焼入れおよび焼戻しが施されている。高周波焼入れにかえて、ずぶ焼入れまたは浸炭焼入れを採用することも可能である。

図１０、図１１に示すように、インサートリング３６の外周に、インサートリング３６の外周を前記リング嵌合凹部３５の内周に接着して固定する接着剤５５が設けられている構成を採用してもよい。接着剤５５は、インサートリング３６の外周とリング嵌合凹部３５の内周との間に入り込み、インサートリング３６の外周をリング嵌合凹部３５の内周に接着し、固定している。さらに、インサートリング３６の外周およびリング嵌合凹部３５の内周には、加工時の僅かな誤差等によって複数の極小凹部が形成されうる。このため、インサートリング３６がリング嵌合凹部３５の内周に締め代をもって嵌め込まれている場合でも、接着剤５５はこの複数の極小凹部に入り込み、インサートリング３６の外周をリング嵌合凹部３５の内周に接着し、固定する。このようにすると、インサートリング３６に大きな温度変化や激しい振動が加わる過酷な環境で使用されたときにも、インサートリング３６をリング嵌合凹部３５に確実に保持することが可能である。

また、図１２に示すように、インサートリング３６の軸方向端部が、リング嵌合凹部３５の内周に溶接されている構成を採用することができる。インサートリング３６は、リング嵌合凹部３５の内周に締め代をもって嵌め込まれている。このようにしても、インサートリング３６に大きな温度変化や激しい振動が加わる過酷な環境で使用されたときにも、インサートリング３６をリング嵌合凹部３５に確実に保持することが可能となる。

なお、本発明の範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例が適用可能である。

上記実施形態では、図１に示すように、リング嵌合凹部３５は、スプライン溝３４から軸方向の一方にずれた位置と、他方にずれた位置との２箇所に形成され、その２箇所のリング嵌合凹部３５のそれぞれにインサートリング３６が取り付けられているものとしたが、リング嵌合凹部３５は、スプライン溝３４から軸方向の一方にずれた位置の一か所に形成され、その一か所のリング嵌合凹部３５にインサートリング３６が設けられている構成を採用することもできる。

１ スライドスプラインシャフト
２ 第１等速自在継手
３ 第２等速自在継手
４ 雄スプラインシャフト
５ 雌スプラインシャフト
６ 内輪部材
７ 外輪部材
８ ボール
９ ケージ
１３ 凸球面
１４ 内側トラック溝
１５ 凹球面
１６ 外側トラック溝
２１ ポケット
２２ ブーツ
２６ 中空筒部
３４ スプライン溝
３５ リング嵌合凹部
３６ インサートリング
３７ スプライン歯
３８ 歯先面
４６ 止め輪
４８ 歯先支持面
４９ テーパ面
５５ 接着剤
Ｄ２ 溝底径
Ｌ スプライン溝の軸方向長さ
ｌ１ 歯先支持面の軸方向長さ
ｌ２ 歯先支持面の軸方向長さ

Claims (12)

1. 軸方向の一端が開口する中空筒部（２６）をもち、前記中空筒部（２６）の内周に、軸方向に延びる複数のスプライン溝（３４）が周方向に間隔をおいて形成された雌スプラインシャフト（５）と、
   前記複数のスプライン溝（３４）に軸方向に摺動可能に嵌合する複数のスプライン歯（３７）が周方向に間隔をおいて外周に形成され、前記スプライン歯（３７）の径方向外端の歯先面（３８）が円筒状の面である雄スプラインシャフト（４）と、
   前記中空筒部（２６）の内周の、前記スプライン溝（３４）から軸方向にずれた位置に形成された環状のリング嵌合凹部（３５）に嵌め込まれ、前記スプライン歯（３７）の前記歯先面（３８）を軸方向に摺動可能に支持する環状の歯先支持面（４８）を内周にもつインサートリング（３６）と、を備える回転伝達用スライドスプラインシャフト。
2. 前記リング嵌合凹部（３５）は、前記スプライン溝（３４）から軸方向の一方にずれた位置と、他方にずれた位置との２箇所に形成され、その２箇所のリング嵌合凹部（３５）のそれぞれに前記インサートリング（３６）が取り付けられている請求項１に記載の回転伝達用スライドスプラインシャフト。
3. 前記歯先支持面（４８）は、前記スプライン溝（３４）の溝底径（Ｄ２）よりも小径の環状面である請求項１または２に記載の回転伝達用スライドスプラインシャフト。
4. 前記歯先支持面（４８）の前記歯先面（３８）に対する摺接部分の軸方向長さ（ｌ１＋ｌ２）が、前記スプライン溝（３４）の軸方向長さ（Ｌ）よりも短く設定されている請求項１から３のいずれかに記載の回転伝達用スライドスプラインシャフト。
5. 前記歯先支持面（４８）は、軸方向に沿って一定の内径をもつ円筒状のストレート面であり、
   前記インサートリング（３６）は、前記歯先支持面（４８）に軸方向に隣接し、前記歯先支持面（４８）から軸方向に遠ざかるにつれて径方向外側に傾斜するテーパ面（４９）を内周に有する請求項１から４のいずれかに記載の回転伝達用スライドスプラインシャフト。
6. 前記歯先支持面（４８）は、軸方向に沿った断面において、径方向内側に向かって膨らむ円弧状の面である請求項１から４のいずれかに記載の回転伝達用スライドスプラインシャフト。
7. 前記インサートリング（３６）の外周と前記リング嵌合凹部（３５）の内周との間に締め代が設けられている請求項１から６のいずれかに記載の回転伝達用スライドスプラインシャフト。
8. 前記リング嵌合凹部（３５）に、前記インサートリング（３６）の軸方向の移動を規制する止め輪（４６）が装着されている請求項１から７のいずれかに記載の回転伝達用スライドスプラインシャフト。
9. 前記インサートリング（３６）の外周に、前記インサートリング（３６）の外周を前記リング嵌合凹部（３５）の内周に接着して固定する接着剤（５５）が設けられている請求項１から７のいずれかに記載の回転伝達用スライドスプラインシャフト。
10. 前記インサートリング（３６）の軸方向端部が、前記リング嵌合凹部（３５）の内周に溶接されている請求項１から７のいずれかに記載の回転伝達用スライドスプラインシャフト。
11. 前記インサートリング（３６）は、前記歯先支持面（４８）に焼入れを施した鋼製の部材である請求項１から１０のいずれかに記載の回転伝達用スライドスプラインシャフト。
12. 第１等速自在継手（２）と、第２等速自在継手（３）と、前記第１等速自在継手（２）と前記第２等速自在継手（３）との間をつなぐ請求項１から１１のいずれかに記載の回転伝達用スライドスプラインシャフト（１）と、を備える等速自在継手ユニットであって、
    前記第１等速自在継手（２）は、前記雌スプラインシャフト（５）に固定され、軸方向に延びる複数の第１内側トラック溝（１４）と凸球面（１３）とを外周に有する第１内輪部材（６）と、前記凸球面（１３）と径方向に対向する凹球面（１５）と軸方向に延びる複数の第１外側トラック溝（１６）とを内周に有する第１外輪部材（７）と、前記第１内側トラック溝（１４）と前記第１外側トラック溝（１６）のそれぞれの内面に転がり接触するように配置される複数の第１ボール（８）と、前記複数の第１ボール（８）を収容するポケット（２１）をもち、前記凸球面（１３）と前記凹球面（１５）とで摺動可能に支持される環状の第１ケージ（９）と、を有し、
    前記第２等速自在継手（３）は、前記雄スプラインシャフト（４）に固定され、軸方向に延びる複数の第２内側トラック溝（１４）と凸球面（１３）とを外周に有する第２内輪部材（６）と、前記凸球面（１３）と径方向に対向する凹球面（１５）と軸方向に延びる複数の第２外側トラック溝（１６）とを内周に有する第２外輪部材（７）と、前記第２内側トラック溝（１４）と前記第２外側トラック溝（１６）のそれぞれの内面に転がり接触するように配置される複数の第２ボール（８）と、前記複数の第２ボール（８）を収容するポケット（２１）をもち、前記凸球面（１３）と前記凹球面（１５）とで摺動可能に支持される環状の第２ケージ（９）と、を有する等速自在継手ユニット。

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