JP5724556B2 - スプライン連結構造 - Google Patents

Description

本発明は、スプラインを使用して一対の回転軸を連結するスプライン連結構造に関するものである。

回転軸相互を連結する場合、例えば、エンジン単体試験をする際にエンジン等の供試体の回転軸とダイナモメータの回転軸をスプライン連結する場合においては、図７に示すように、架台１０１上にラバーマウント部材１０２を介してマウントされたエンジン等の供試体１０３の回転軸に、例えば雄のスプライン軸１０４を取り付ける一方、ダイナモメータ（図示省略）の回転軸（被連結軸）１０５にユニバーサルジョイント１０６等を介して前記スプライン軸１０４を嵌合する場合、例えば雌のスプライン軸１０７を取り付け、該スプライン軸１０７を軸支持体１０８で支持する。

そして、軸支持体１０８をエアーシリンダ等の軸支持体駆動機構１０９で供試体１０３側に移動させ、スプライン軸１０４とスプライン軸１０７を嵌合させて、供試体の回転軸とダイナモメータの回転軸を連結する。スプライン軸１０７とスプライン軸１０４に芯ずれを起こしている場合には、前記ユニバーサルジョイント１０６等で芯ずれを吸収する。（例えば特許文献１〜３参照）

実公平１−７８５３号公報 実公平２−１０４３２号公報 特開２００６−３００１１６号公報

ところで、スプライン連結構造には、次に述べるような問題点がある。
（１）スプライン軸１０４とスプライン軸１０７を嵌合させると、これらスプライン軸１０４のスプライン溝とスプライン軸１０７のスプライン溝との間に存在する間隙（遊び）によって軸ぶれ等が発生する。この間隙（遊び）は、スプライン軸１０４とスプライン軸１０７を円滑に嵌合させるために必要不可欠なものであり、前記間隙（遊び）を大きくすればするほど、スプライン軸１０４とスプライン軸１０７の嵌合は容易になるが反面、軸ぶれ（ガタ）も増大する。特に、スプライン連結しているモータやエンジン等の回転体が固定されていない場合には、
供試体の軸位置が不安定又は変化することになり、雄，雌のスプライン軸１０４，１０７の嵌め合い誤差を原因とする振動や共振の発生という問題があった。この理由は、スプライン連結では、回転軸方向の力を伝えるだけで、軸と直角方向の固定は、スプライン連結の嵌め合い誤差があるため、十分に固定できないためである。特に、ダイナモメータ側のスプライン軸１０７を支持している軸支持体１０８が例えば特許文献３に示すフローティング軸受けの場合には、軸ぶれや共振が発生しやすくなる。
（２）前記（１）とは逆に、前記間隙（遊び）を小さくすればするほど軸ぶれを抑制できるがスプライン軸１０４とスプライン軸１０７の嵌合が難しくなる。前記間隙（遊び）を小さくせずに、軸ぶれ等を抑制する方法として、スプライン軸の嵌め合い長さを長くして、間隙（遊び）を小さくし、軸と直角方向の固定をより強固にする方法も考えられるが、結合軸の長さが長くなり、さらに、図７の軸支持体駆動機構１０９のストローク量が必要となるため、装置全体が長大化するという問題がある。また、軸を長くしたとしても、軸ぶれを抑える効果が少ない。

本発明は、前記従来の問題点を解決し、スプライン軸の嵌合を困難にする間隙（遊び）を少なくすることなく、また、スプライン連結構造を使用する装置の長大化を招く原因であるスプライン軸を長くすることなく、軸ぶれ等を確実に抑制することの可能なスプライン連結構造を提供することにある。

請求項１の発明は、互いに連結しようとする一対の回転軸の一方の回転軸の端部と他方の回転軸の端部に、雄，雌のスプライン連結部を設け、これら雄，雌のスプライン連結部を嵌め合わせることにより前記一対の回転軸を連結するスプライン連結構造であって、
前記雄，雌のスプライン連結部は、スプライン連結時において互いに密着して嵌り合うロケートピンとブッシュを備え、
前記雄のスプライン連結部は、円柱状に形成され、外周面にスプライン歯が設けられ、
前記雌のスプライン連結部は、円筒状に形成され、内周面に前記雄のスプライン連結部のスプライン歯と噛合するスプライン歯が設けられ、
前記ロケートピンは、円柱状に形成されていて前記円柱状の雄のスプライン連結部の先端面に設けられ、
前記ブッシュは、円筒状に形成されていて前記円筒状の雌のスプライン連結部の内周に設けられ、
前記ロケートピンは、小径軸部と、該小径軸部の先端に連続する大径軸部を備え、
前記ブッシュは、小内径部と、該小内径部に連続する大内径部を備え、
前記ロケートピンと前記ブッシュを嵌め合わせると、前記ロケートピンの大径軸部の外面が、前記ブッシュの小内径部の内面に接触することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載のスプライン連結構造において、
前記ロケートピンの大径軸部及び／又はブッシュの小内径部は、先端部に相手方の挿入をガイドする挿入ガイド面を備えていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２記載のスプライン連結構造において、
前記ロケートピン又は前記ブッシュは、前記雄のスプライン連結部の先端面又は雌のスプライン連結部の内面に着脱自在であることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜３の何れかに記載のスプライン連結構造において、
前記雄のスプライン連結部は、ダイナモメータにより試験される供試体の回転軸に設けられ、
前記雌のスプライン連結部は、前記ダイナモメータの回転軸に設けられていることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１〜３の何れかに記載のスプライン連結構造において、
前記雄のスプライン連結部は、前記ダイナモメータの回転軸に設けられ、
前記雌のスプライン連結部は、前記ダイナモメータにより試験される供試体の回転軸に設けられていることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１に記載のスプライン連結構造において、
前記雌のスプライン連結部は、一対のベアリングにより回転自在に軸支持体に支持され、
前記ブッシュのロケートピンと接触する前記小内径部の内周面は、前記一対のベアリングの内側に位置することを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項６記載のスプライン連結構造において、
前記軸支持体は、フローティングタイプの軸支持体であることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１〜７の何れかに記載のスプライン連結構造において、前記ロケートピンの材質は、合成樹脂又はゴムであることを特徴とする。

（１）請求項１のスプライン連結構造は、雄，雌のスプライン連結部を嵌め合わせると、これら雄，雌のスプライン連結部に設けたロケートピンとブッシュが嵌合、即ち隙間なく嵌り合って、軸ぶれ等の発生を防止する。
また、雄，雌のスプライン連結部を嵌め合わせると、前記雄のスプライン連結部の先端部に設けたロケートピンが、前記雌のスプライン連結部の内周に設けたブッシュ内に嵌合し、前記ロケートピンとブッシュを一体的に連結して、軸ぶれ等の発生を防止する。
特に、前記ロケートピンの一部である大径軸部の外面を、前記ブッシュの一部である小内径部の内面に部分的に接触させる構成にしたので、該部の径精度や面精度を部分的に向上させることにより、大径軸部の外面と、前記ブッシュの内面を密着させて、軸ぶれ等の発生を防止することができる。従って、ロケートピンの外面とブッシュの内面の全域を均等に接触させる場合に比べて接触面の加工が容易になる。
（２）請求項２のスプライン連結構造は、前記ロケートピンの大径軸部及び／又はブッシュの小内径部の先端部に設けた挿入ガイド面によって、ロケートピンとブッシュの嵌合を円滑に行うことができる。
（３）請求項３のスプライン連結構造は、前記ロケートピン及び／又は前記ブッシュを必要に応じて取り付け、取り外すことができ、部品の修理や交換を容易に行うことができる。
（４）請求項４及び請求項５のスプライン連結構造は、エンジン等の供試体の回転軸と、該供試体の試験を行なうダイナモメータの回転軸とを連結するのに用いたので、エンジン等の供試体の性能試験を軸ぶれや共振の発生を抑えた状態で行うことができる。
（５）請求項６のスプライン連結構造は、ロケートピンとブッシュの嵌合時において、ロケートピンと接触するブッシュの小内径部の内周面を、一対のベアリングの内側に位置させるので、ロケートピンとブッシュの嵌合を確実なものにすることができる。
（６）請求項７のスプライン連結構造は、軸ぶれや共振が発生する可能性が高くなるフローティングタイプの軸支持体を使用した場合においても、軸ぶれや共振の発生をより確実に防止することができる。
（７）請求項８のスプライン連結構造は、ロケートピンを、合成樹脂やゴムの自己潤滑性や弾力性のある材質で形成したので、金属製のものと比較してより円滑に嵌合できるという効果がある。

スプライン連結する前の状態の断面図。 ロケートピンの断面図。 ブッシュの断面図。 ロケートピンとブッシュを嵌め合わせた状態の断面図。 雄，雌のスプライン連結部を嵌合した状態の断面図。 ロケートピンとブッシュを嵌合した状態の断面図。 従来例の説明図

図１に示すように、本願のスプライン連結構造１は、互いに連結しようとする一対の回転軸２，３の一方の回転軸２の端部と他方の回転軸３の端部に、これら一対の回転軸２，３を連結する雄，雌のスプライン連結部４，５を設けるとともに、これら雄，雌のスプライン連結部４，５にスプライン連結時において互いに嵌り合うロケートピン６とブッシュ７を設けることにより構成されている。

前記雄のスプライン連結部４は、円柱状に形成されていて、外周面にスプライン歯８が設けられている。

前記雌のスプライン連結部５は、円筒状に形成されていて、内周面に前記雄のスプライン連結部４のスプライン歯８と噛合するスプライン歯９が設けられている。

前記ロケートピン６は、円柱状に形成されていて、前記円柱状の雄のスプライン連結部４の先端面にロケートピン固定ボルト１０により着脱自在になっている。

前記ブッシュ７は、円筒状に形成されていて前記円筒状の雌のスプライン連結部５の内周にブッシュ固定ボルト１１により取り付けられている。

図２に示すように、前記ロケートピン６は、小径軸部６ａと、該小径軸部６ａの先端に連続する小径軸部６ａよりも若干大径の大径軸部６ｂとを備えている。

前記大径軸部６ｂの先端には、前記ブッシュ７への挿入を容易に行うために先端に行くに従って徐々に小径となる挿入ガイド面６ｃが設けられている。

また、図３に示すように、前記ブッシュ７は、大内径部７ａと、該大内径部７ａの先端に連続する小内径部７ｂとを備えている。

前記ブッシュ７の小内径部７ｂの先端にも、前記ロケートピン６の挿入を容易に行うために先端に行くに従って徐々に小径となる挿入ガイド面７ｃが設けられている。

前記ロケートピン６及び／又はブッシュ７は、合成樹脂やゴム等の自己潤滑性や弾力性のある素材で形成されている。

そして、ロケートピン６とブッシュ７を嵌め合わせると、図４に示すように、ロケートピン６の大径軸部６ｂの外面がブッシュ７の小内径部７ｂの内面に接触する。

図１に示すように、前記雌のスプライン連結部５は、一対のベアリング１２，１３により回転自在に軸支持体１４に支持されている。前記軸支持体１４には、フローティングタイプの軸支持体が使用されている。また、前記雄のスプライン連結部４は、ベアリング１５を介して支持部材１６に回転自在に支持されている。

図６に示すように、前記ロケートピン６とブッシュ７の嵌合時において、ロケートピン６の大径軸部６ｂと接触するブッシュ７の小内径部７ｂの内面は、前記一対のベアリング１２，１３の内側に位置している。

実施例において、前記雄のスプライン連結部４は、ダイナモメータにより試験される供試体の回転軸２に接続され、前記雌のスプライン連結部５は、前記ダイナモメータの回転軸３に接続されている。

実施例のスプライン連結構造は、上述のような構成であって、図１に示すように、雄のスプライン連結部４の先端面の中央部にロケートピン固定ボルト１０によりロケートピン６を取り付ける。一方、雌のスプライン連結部５の内周にブッシュ固定ボルト１１によりブッシュ７を取り付ける。

そして、前記雌のスプライン連結部５を図示省略の駆動機構により矢印Ａ方向にスライドさせれば、図５に示すように、先ず雌のスプライン連結部５内に雄のスプライン連結部４が挿入される。雌のスプライン連結部５内に雄のスプライン連結部４が所定量導入されると、ロケートピン６の先端の大径軸部６ｂが前記
挿入ガイド面６ｃ，７ｃによりブッシュ７内に円滑に挿入され、ロケートピン６の大径軸部６ｂとブッシュ７の小内径部７ｂとが隙間なく嵌り合って行く。

そして、図６に示すように、雌のスプライン連結部５の先端部が前記支持部材１６に当接する等してスプライン連結が完了した時点において、図４に示したように、ロケートピン６の大径軸部６ｂの外面とブッシュ７の小内径部７ｂの内面が接触して、雄，雌のスプライン連結部４，５によりスプライン連結されている一対の回転軸２，３の軸ぶれ等を阻止するのである。

なお、上記実施例では、ダイナモメータにより試験される供試体の回転軸２に雄のスプライン連結部４を接続し、ダイナモメータの回転軸３に雌のスプライン連結部５を接続した場合を示したが、これとは逆に、供試体の回転軸２に雌のスプライン連結部５を接続し、ダイナモメータの回転軸３に雄のスプライン連結部５を接続してもよい。

また、上記実施例では、雄のスプライン連結部４の先端にロケートピン６をロケートピン固定ボルト１１で着脱する構成にしたが、雄のスプライン連結部４の先端にロケートピン６を一体的に形成してもよい。

また、上記実施例では、前記ロケートピン６に、小径軸部６ａと、該小径軸部６ａの先端に連続する小径軸部６ａよりも若干大径の大径軸部６ｂを設ける一方、前記ブッシュ７には、大内径部７ａと、該大内径部７ａの先端に連続する小内径部７ｂを設け、ロケートピン６とブッシュ７を嵌合したときに、ロケートピン６の大径軸部６ｂの外面が、ブッシュ７の小内径部７ｂの内面に接触する構成にした場合を示したが、ブッシュ７の内径を単一径に形成し、ロケートピン６にのみ、小径軸部６ａと、該小径軸部６ａの先端に連続する小径軸部６ａよりも若干大径の大径軸部６ｂを設け、該大径軸部６ｂの外面をブッシュ７の内面に接触させる構成にしてもよい。また、これとは逆に、ロケートピン６の外径を単一径に形成し、ブッシュ７にのみ、大内径部７ａと、該大内径部７ａの先端に連続する小内径部７ｂを設け、ロケートピン６の外面を前記小内径部７ｂの内面に接触させる構成にしてもよい。

また、上記実施例では、ロケートピン６とブッシュ７の両方に挿入ガイド面６ｃ，７ｃを設けた場合を示したが、ロケートピン６とブッシュ７の何れか一方に挿入ガイド面を設けてもよい。

上記実施例では、本発明のスプライン連結構造を、ダイナモメータにおいて、試験される供試体の回転軸２と、ダイナモメータ等のダイナモメータの回転軸３を連結する場合に適用した場合を示したが、本発明のスプライン連結構造は、使用したがダイナモメータに限らず、広く回転軸相互を連結する場合に用いられる。

１…スプライン連結構造
２，３…回転軸
４，５…スプライン連結部
６…ロケートピン
６ａ…小径軸部
６ｂ…大径軸部
６ｃ…挿入ガイド面
７…ブッシュ
７ａ…大内径部
７ｂ…小内径部
７ｃ…挿入ガイド面
８，９…スプライン歯
１０…ロケートピン固定ボルト
１１…ブッシュ固定ボルト
１２，１３…ベアリング
１４…軸支持体
１５…ベアリング
１６…支持部材

Claims (8)

1. 互いに連結しようとする一対の回転軸の一方の回転軸の端部と他方の回転軸の端部に、雄，雌のスプライン連結部を設け、これら雄，雌のスプライン連結部を嵌め合わせることにより前記一対の回転軸を連結するスプライン連結構造であって、
   前記雄，雌のスプライン連結部は、スプライン連結時において互いに密着して嵌り合うロケートピンとブッシュを備え、
   前記雄のスプライン連結部は、円柱状に形成され、外周面にスプライン歯が設けられ、
   前記雌のスプライン連結部は、円筒状に形成され、内周面に前記雄のスプライン連結部のスプライン歯と噛合するスプライン歯が設けられ、
   前記ロケートピンは、円柱状に形成されていて前記円柱状の雄のスプライン連結部の先端面に設けられ、
   前記ブッシュは、円筒状に形成されていて前記円筒状の雌のスプライン連結部の内周に設けられ、
   前記ロケートピンは、小径軸部と、該小径軸部の先端に連続する大径軸部を備え、
   前記ブッシュは、小内径部と、該小内径部に連続する大内径部を備え、
   前記ロケートピンと前記ブッシュを嵌め合わせると、前記ロケートピンの大径軸部の外面が、前記ブッシュの小内径部の内面に接触することを特徴とするスプライン連結構造。
2. 前記ロケートピンの大径軸部及び／又はブッシュの小内径部は、先端部に相手方の挿入をガイドする挿入ガイド面を備えていることを特徴とする請求項１記載のスプライン連結構造。
3. 前記ロケートピンは、前記雄のスプライン連結部の先端面又は雌のスプライン連結部の内面に着脱自在であり、前記ブッシュは、前記ロケートピンが前記雄のスプライン連結部の先端面にあるときは前記雌のスプライン連結部の内面に、前記ロケートピンが前記雌のスプライン連結部の内面にあるときは前記雄のスプライン連結部の先端に着脱自在であることを特徴とする請求項１又は２記載のスプライン連結構造。
4. 前記雄のスプライン連結部は、ダイナモメータにより試験される供試体の回転軸に設けられ、
   前記雌のスプライン連結部は、前記ダイナモメータの回転軸に設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のスプライン連結構造。
5. 前記雄のスプライン連結部は、前記ダイナモメータの回転軸に設けられ、
   前記雌のスプライン連結部は、前記ダイナモメータにより試験される供試体の回転軸に設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のスプライン連結構造。
6. 前記雌のスプライン連結部は、一対のベアリングにより回転自在に軸支持体に支持され、
   前記ブッシュのロケートピンと接触する前記小内径部の内周面は、前記一対のベアリングの内側に位置することを特徴とする請求項１記載のスプライン連結構造。
7. 前記軸支持体は、フローティングタイプの軸支持体であることを特徴とする請求項６記載のスプライン連結構造。
8. 前記ロケートピンの材質は、合成樹脂又はゴムであることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載のスプライン連結構造。

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