JP6018472B2 - スプライン連結構造 - Google Patents

Description

本発明は、スプライン連結構造に関し、特に、外スプライン（例えば、シャフトの外周に設けられている）と内スプライン（例えば、シャフト上に組付けられるギヤの内周に設けられている）が、締りばめ状態で嵌合（圧入嵌合）されていて、一体回転可能に連結されているスプライン連結構造に関する。

この種のスプライン連結構造は、例えば、下記特許文献１に記載されていて、外スプラインのすべての外歯と内スプラインのすべての内歯とを締りばめ状態で嵌合（圧入嵌合）する場合（第１例）と、外スプラインの外歯と内スプラインの内歯との嵌合部分を、大半を中間ばめ状態で嵌合（滑動嵌合）または隙間ばめ状態で嵌合（自由嵌合）として、一部のみを締りばめ状態で嵌合（圧入嵌合）とする場合（第２例）が例示されている。

特開２００１−３９４７号公報

上記特許文献１に記載されているスプライン連結構造の第１例では、外スプラインのすべての外歯と内スプラインのすべての内歯とを締りばめ状態で嵌合するものであるため、使用初期においては嵌合部にて十分な結合強度が確保できるものの、長期の使用に際しては、嵌合部（弾性変形の逃げ場が無い部位）において塑性変形が生じるおそれがあって、結合強度が低下し、十分な結合強度が確保できなくなるおそれがある。また、上記特許文献１に記載されているスプライン連結構造の第２例では、外スプラインの外歯と内スプラインの内歯との嵌合部分の一部のみを締りばめ状態で嵌合するものであるため、使用初期においても嵌合部にて十分な結合強度が確保できないおそれがある。なお、嵌合部にて十分な結合強度が確保できない場合には、嵌合部での回転方向のガタを無くすことができなくなる。

本発明は、上記した課題に対処すべくなされたものであり、外スプラインと内スプラインが、締りばめ状態で嵌合されていて、一体回転可能に連結されているスプライン連結構造であって、前記内スプラインには、前記外スプラインの第１外歯によって周方向の一方に加圧される第１内歯と、前記外スプラインの第２外歯によって周方向の他方に加圧される第２内歯が形成されているとともに、前記第１内歯と前記第２内歯の間に前記第１内歯と前記第２内歯の周方向変形を許容する内スプライン溝が形成されていて、前記第１外歯、前記第１内歯、前記第２外歯、前記第２内歯、前記内スプライン溝が周方向にて複数個設けられていることに特徴がある。

本発明によるスプライン連結構造（請求項１に係る発明）では、前記第１外歯、前記第１内歯、前記第２外歯、前記第２内歯、前記内スプライン溝等が周方向にて複数個設けられていて、使用初期から、各第１外歯と各第１内歯間および各第２外歯と各第２内歯間にて加圧状態（締りばめ状態での嵌合）が確保されるため、外スプラインと内スプラインの嵌合部において十分な結合強度を確保することが可能である。

また、本発明によるスプライン連結構造（請求項１に係る発明）では、内スプラインの第１内歯と第２内歯の間に第１内歯と第２内歯の周方向変形を許容する内スプライン溝が形成されていて、この内スプライン溝に向けて内スプラインの第１内歯と第２内歯が周方向にて弾性変形可能である。また、外スプラインの第１外歯において、内スプラインの第１内歯と係合しない周方向側壁とこれに対向する内スプラインの内歯との間に隙間を形成することが可能であるとともに、外スプラインの第２外歯において、内スプラインの第２内歯と係合しない周方向側壁とこれに対向する内スプラインの内歯との間に隙間を形成することが可能であって、外スプラインの第１外歯と第２外歯が周方向にて弾性変形可能である。このため、長期の使用に際しても、外スプラインと内スプラインの嵌合部において塑性変形が生じ難くて、結合強度の低下が抑制される。

したがって、本発明によるスプライン連結構造（請求項１に係る発明）では、使用初期において、外スプラインと内スプラインの嵌合部において十分な結合強度を確保することが可能であるとともに、長期の使用に際しても、外スプラインと内スプラインの嵌合部において十分な結合強度を確保することが可能であって、長期間に亘って嵌合部での回転方向のガタを無くすことが可能である。

上記した本発明の実施に際して、前記外スプラインには、前記内スプライン溝の底壁によって径内方に加圧される第３外歯が形成されていて、この第３外歯の両周方向側壁と前記内スプライン溝の両周方向側壁間にはそれぞれ周方向の隙間が形成されていること（請求項２に係る発明）も可能である。この場合には、各内スプライン溝の底壁と各第３外歯間においても加圧状態（締りばめ状態での嵌合）が確保されるため、外スプラインと内スプラインの嵌合部において同心度と結合強度を高めることが可能である。

本発明によるスプライン連結構造の一実施形態を概略的に示した断面図である。 図１に示した外スプラインと内スプラインの嵌合部の一部分を誇張して示した断面図である。 スプライン連結構造の他の実施形態における外スプラインと内スプラインの嵌合部の一部分を誇張して示した断面図である。

以下に、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。図１および図２は本発明によるスプライン連結構造の一実施形態を概略的に示したものであり、図１および図２に示したスプライン連結構造では、シャフトの外周に設けられている外スプライン１１と、シャフト上に組付けられているギヤの内周に設けられている内スプライン１２が、締りばめ状態で嵌合されていて、一体回転可能（トルク伝達可能）に連結されている。

外スプライン１１は、第１外歯１１ａと第２外歯１１ｂと第３外歯１１ｃを有するとともに、これらの間にそれぞれ設けた外スプライン溝Ｓｏを有していて、これらは周方向にて複数個（第１外歯１１ａと第２外歯１１ｂと第３外歯１１ｃが６組で１８個、外スプライン溝Ｓｉが１８個）設けられている。一方、内スプライン１２は、第１内歯１２ａと第２内歯１２ｂと第３内歯１２ｃを有するとともに、これらの間にそれぞれ設けた内スプライン溝Ｓｉを有していて、これらは周方向にて複数個（第１内歯１２ａと第２内歯１２ｂと第３内歯１２ｃが６組で１８個、内スプライン溝Ｓｉが１８個）設けられている。

各第１外歯１１ａは、周方向の一方（図２では右側）にて各第１内歯１２ａの一側（図２では左側）と係合して弾性変形しており、各第１内歯１２ａを周方向の一方（図示時計回転方向）に向けて加圧している。各第２外歯１１ｂは、周方向の他方（図２では左側）にて各第２内歯１２ｂの他側（図２では右側）と係合して弾性変形しており、各第２内歯１２ｂを周方向の他方（図示反時計回転方向）に向けて加圧している。各第１外歯１１ａと各第２外歯１１ｂは、各第３内歯１２ｃに対してそれぞれ非係合であり、各第３内歯１２ｃとの間にはそれぞれ周方向の隙間が形成されている。このため、各第１外歯１１ａと各第２外歯１１ｂは、各第３内歯１２ｃに向けて弾性変形可能である。

各第３外歯１１ｃは、各第１外歯１１ａと各第２外歯１１ｂの間に形成されていて、先端（径外方端）にて各第１内歯１２ａと各第２内歯１２ｂ間に形成されている各内スプライン溝Ｓｉの底壁と係合して弾性変形しており、径内方に向けて加圧されている。また、各第３外歯１１ｃは、各第１内歯１２ａと各第２内歯１２ｂに対してそれぞれ非係合であり、その両周方向側壁と各内スプライン溝Ｓｉの両周方向側壁（各第１内歯１２ａと各第２内歯１２ｂの互いに対向する側壁でもある）間にはそれぞれ周方向の隙間が形成されている。このため、各第１内歯１２ａと各第２内歯１２ｂは、各第１内歯１２ａと各第２内歯１２ｂ間に形成されている各内スプライン溝Ｓｉに向けて弾性変形可能である。

各第１内歯１２ａは、周方向の一方（図２では左側）にて各第１外歯１１ａの一側（図２では右側）と係合して弾性変形しており、各第１外歯１１ａを周方向の一方（図示反時計回転方向）に向けて加圧している。各第２内歯１２ｂは、周方向の他方（図２では右側）にて各第２外歯１１ｂの他側（図２では左側）と係合して弾性変形しており、各第２外歯１１ｂを周方向の他方（図示時計回転方向）に向けて加圧している。各第１内歯１２ａと各第２内歯１２ｂは、各第３外歯１１ｃに対してそれぞれ非係合であり、各第３外歯１１ｃとの間にはそれぞれ周方向の隙間が形成されている。このため、各第１内歯１２ａと各第２内歯１２ｂは、各第３外歯１１ｃに向けて弾性変形可能である。

各第３内歯１２ｃは、各第１内歯１２ａと各第２内歯１２ｂの間に形成されていて、先端（径内方端）は各第１外歯１１ａと各第２外歯１１ｂ間に形成されている各外スプライン溝Ｓｏに対して非係合である。また、各第３内歯１２ｃは、各第１外歯１１ａと各第２外歯１１ｂに対してそれぞれ非係合であり、その両周方向側壁と各外スプライン溝Ｓｏの両周方向側壁（各第１外歯１１ａと各第２外歯１１ｂの互いに対向する側壁でもある）間にはそれぞれ周方向の隙間が形成されている。このため、各第１外歯１１ａと各第２外歯１１ｂは、各第１外歯１１ａと各第２外歯１１ｂ間に形成されている各外スプライン溝Ｓｏに向けて弾性変形可能である。

上記のように構成したこの実施形態においては、各第１外歯１１ａ、各第１内歯１２ａ、各第２外歯１１ｂ、各第２内歯１２ｂ、各第３外歯１１ｃ、各第３内歯１２ｃと、各内スプライン溝Ｓｉ、各外スプライン溝Ｓｏ等が周方向にて複数個設けられていて、使用初期から、各第１外歯１１ａと各第１内歯１２ａ間および各第２外歯１１ｂと各第２内歯１２ｂ間にて加圧状態（締りばめ状態での嵌合）が確保されるため、外スプライン１１と内スプライン１２の嵌合部において十分な結合強度を確保することが可能である。

また、この実施形態では、内スプライン１２の各第１内歯１２ａと各第２内歯１２ｂの間に各第１内歯１２ａと各第２内歯１２ｂの周方向変形を許容する各内スプライン溝Ｓｉが形成されていて、各内スプライン溝Ｓｉに向けて内スプライン１２の各第１内歯１２ａと各第２内歯１２ｂが周方向にて弾性変形可能である。また、外スプライン１１の各第１外歯１１ａにおいて、内スプライン１２の各第１内歯１２ａと係合しない周方向側壁とこれに対向する内スプライン１２の各第３内歯１２ｃとの間に隙間が形成されているとともに、外スプライン１１の各第２外歯１１ｂにおいて、内スプライン１２の各第２内歯１２ｂと係合しない周方向側壁とこれに対向する内スプライン１２の各第３内歯１２ｃとの間に隙間が形成されていて、外スプライン１１の各第１外歯１１ａと各第２外歯１１ｂが周方向にて弾性変形可能である。このため、長期の使用に際しても、外スプライン１１と内スプライン１２の嵌合部において塑性変形が生じ難くて、結合強度の低下が抑制される。

したがって、この実施形態では、使用初期において、外スプライン１１と内スプライン１２の嵌合部において十分な結合強度を確保することが可能であるとともに、長期の使用に際しても、外スプライン１１と内スプライン１２の嵌合部において十分な結合強度を確保することが可能であって、長期間に亘って嵌合部での回転方向のガタを無くすことが可能である。

また、この実施形態では、外スプライン１１に、各内スプライン溝Ｓｉの底壁によって径内方に加圧される各第３外歯１１ｃが形成されていて、各第３外歯１１ｃの両周方向側壁と各内スプライン溝Ｓｉの両周方向側壁間にはそれぞれ周方向の隙間が形成されている。このため、各内スプライン溝Ｓｉの底壁と各第３外歯１１ｃ間においても加圧状態（締りばめ状態での嵌合）が確保されるため、外スプライン１１と内スプライン１２の嵌合部において同心度と結合強度を高めることが可能である。

上記した実施形態においては、図１および図２に示したように、内スプライン１２の各第１内歯１２ａ、各第２内歯１２ｂ、各第３内歯１２ｃと、各内スプライン溝Ｓｉがそれぞれ周方向において所定の間隔にて形成されていて、これらに合わせるようにして、外スプライン１１の各第１外歯１１ａ、各第２外歯１１ｂ、各第３外歯１１ｃと、各外スプライン溝Ｓｏが形成されているが、図３に示したように、外スプライン１１の各第１外歯１１ａ、各第２外歯１１ｂ、各第３外歯１１ｃと、各外スプライン溝Ｓｏがそれぞれ周方向において所定の間隔にて形成されていて、これらに合わせるようにして、内スプライン１２の各第１内歯１２ａ、各第２内歯１２ｂ、各第３内歯１２ｃと、各内スプライン溝Ｓｉが形成されるように構成して実施することも可能である。

なお、図３に示した実施形態のスプライン連結構造では、シャフトの外周に設けられている外スプライン１１と、シャフト上に組付けられているギヤの内周に設けられている内スプライン１２が、締りばめ状態で嵌合されていて、一体回転可能（トルク伝達可能）に連結されている。

図３の外スプライン１１は、第１外歯１１ａと第２外歯１１ｂと第３外歯１１ｃを有するとともに、これらの間にそれぞれ設けた外スプライン溝Ｓｏを有していて、これらは周方向にて複数個（第１外歯１１ａと第２外歯１１ｂと第３外歯１１ｃが６組で１８個、外スプライン溝Ｓｉが１８個）設けられている。一方、図３の内スプライン１２は、第１内歯１２ａと第２内歯１２ｂと第３内歯１２ｃを有するとともに、これらの間にそれぞれ設けた内スプライン溝Ｓｉを有していて、これらは周方向にて複数個（第１内歯１２ａと第２内歯１２ｂと第３内歯１２ｃが６組で１８個、内スプライン溝Ｓｉが１８個）設けられている。

図３の各第１外歯１１ａは、周方向の一方（図３では左側）にて各第１内歯１２ａの一側（図３では右側）と係合して弾性変形しており、各第１内歯１２ａを周方向の一方（図示反時計回転方向）に向けて加圧している。図３の各第２外歯１１ｂは、周方向の他方（図３では右側）にて各第２内歯１２ｂの他側（図３では左側）と係合して弾性変形しており、各第２内歯１２ｂを周方向の他方（図示時計回転方向）に向けて加圧している。各第１外歯１１ａと各第２外歯１１ｂは、各第３内歯１２ｃに対してそれぞれ非係合であり、各第３内歯１２ｃとの間にはそれぞれ周方向の隙間が形成されている。このため、各第１外歯１１ａと各第２外歯１１ｂは、各第３内歯１２ｃに向けて弾性変形可能である。

図３の各第３外歯１１ｃは、各第１外歯１１ａと各第２外歯１１ｂの間に形成されていて、先端（径外方端）は各第１内歯１２ａと各第２内歯１２ｂ間に形成されている各内スプライン溝Ｓｉに対して非係合である。また、各第３外歯１１ｃは、各第１内歯１２ａと各第２内歯１２ｂに対してそれぞれ非係合であり、その両周方向側壁と各内スプライン溝Ｓｉの両周方向側壁（各第１内歯１２ａと各第２内歯１２ｂの互いに対向する側壁でもある）間にはそれぞれ周方向の隙間が形成されている。このため、各第１内歯１２ａと各第２内歯１２ｂは、各第１内歯１２ａと各第２内歯１２ｂ間に形成されている各内スプライン溝Ｓｉに向けて弾性変形可能である。

図３の各第１内歯１２ａは、周方向の一方（図３では右側）にて各第１外歯１１ａの一側（図３では左側）と係合して弾性変形しており、各第１外歯１１ａを周方向の一方（図示時計回転方向）に向けて加圧している。図３の各第２内歯１２ｂは、周方向の他方（図３では左側）にて各第２外歯１１ｂの他側（図３では右側）と係合して弾性変形しており、各第２外歯１１ｂを周方向の他方（図示反時計回転方向）に向けて加圧している。各第１内歯１２ａと各第２内歯１２ｂは、各第３外歯１１ｃに対してそれぞれ非係合であり、各第３外歯１１ｃとの間にはそれぞれ周方向の隙間が形成されている。このため、各第１内歯１２ａと各第２内歯１２ｂは、各第３外歯１１ｃに向けて弾性変形可能である。

図３の各第３内歯１２ｃは、各第１内歯１２ａと各第２内歯１２ｂの間に形成されていて、先端（径内方端）にて各第１外歯１１ａと各第２外歯１１ｂ間に形成されている各外スプライン溝Ｓｏの底壁と係合して弾性変形しており、径外方に向けて加圧されている。また、各第３内歯１２ｃは、各第１外歯１１ａと各第２外歯１１ｂに対してそれぞれ非係合であり、その両周方向側壁と各外スプライン溝Ｓｏの両周方向側壁（各第１外歯１１ａと各第２外歯１１ｂの互いに対向する側壁でもある）間にはそれぞれ周方向の隙間が形成されている。このため、各第１外歯１１ａと各第２外歯１１ｂは、各第１外歯１１ａと各第２外歯１１ｂ間に形成されている各外スプライン溝Ｓｏに向けて弾性変形可能である。

なお、図３に示した実施形態においても、図１および図２に示した実施形態と同様に、各第１外歯１１ａ、各第１内歯１２ａ、各第２外歯１１ｂ、各第２内歯１２ｂ、各第３外歯１１ｃ、各第３内歯１２ｃと、各内スプライン溝Ｓｉ、各外スプライン溝Ｓｏ等が周方向にて複数個設けられていて、使用初期から、各第１外歯１１ａと各第１内歯１２ａ間および各第２外歯１１ｂと各第２内歯１２ｂ間にて加圧状態（締りばめ状態での嵌合）が確保されるため、外スプライン１１と内スプライン１２の嵌合部において十分な結合強度を確保することが可能である。

また、図３に示した実施形態では、外スプライン１１の各第１外歯１１ａと各第２外歯１１ｂの間に各第１外歯１１ａと各第２外歯１１ｂの周方向変形を許容する各外スプライン溝Ｓｏが形成されていて、各外スプライン溝Ｓｏに向けて外スプライン１１の各第１外歯１１ａと各第２外歯１１ｂが周方向にて弾性変形可能である。また、内スプライン１２の各第１内歯１２ａにおいて、外スプライン１１の各第１外歯１１ａと係合しない周方向側壁とこれに対向する外スプライン１１の各第３外歯１１ｃとの間に隙間が形成されているとともに、内スプライン１２の各第２内歯１２ｂにおいて、外スプライン１１の各第２外歯１１ｂと係合しない周方向側壁とこれに対向する外スプライン１１の第３外歯１１ｃとの間に隙間が形成されていて、内スプライン１２の各第１内歯１２ａと各第２内歯１２ｂが周方向にて弾性変形可能である。このため、長期の使用に際しても、外スプライン１１と内スプライン１２の嵌合部において塑性変形が生じ難くて、結合強度の低下が抑制される。

したがって、この図３に示した実施形態では、使用初期において、外スプライン１１と内スプライン１２の嵌合部において十分な結合強度を確保することが可能であるとともに、長期の使用に際しても、外スプライン１１と内スプライン１２の嵌合部において十分な結合強度を確保することが可能であって、長期間に亘って嵌合部での回転方向のガタを無くすことが可能である。

また、図３に示した実施形態では、内スプライン１２に、各外スプライン溝Ｓｏの底壁によって径外方に加圧される各第３内歯１２ｃが形成されていて、各第３内歯１２ｃの両周方向側壁と各外スプライン溝Ｓｏの両周方向側壁間にはそれぞれ隙間が形成されている。このため、各外スプライン溝Ｓｏの底壁と各第３内歯１２ｃ間においても加圧状態（締りばめ状態での嵌合）が確保されるため、外スプライン１１と内スプライン１２の嵌合部において同心度と結合強度を高めることが可能である。

なお、図１および図２に示した実施形態では、外スプライン１１に、内スプライン溝Ｓｉの底壁によって径内方に加圧される第３外歯１１ｃが形成されているが、各第１外歯１１ａ、各第１内歯１２ａ、各第２外歯１１ｂ、各第２内歯１２ｂにより、外スプライン１１と内スプライン１２の嵌合部において十分な結合強度を確保することが可能である場合には、この第３外歯１１ｃを無くして実施することも可能である。また、図３に示した実施形態では、内スプライン１２に、外スプライン溝Ｓｏの底壁によって径外方に加圧される第３内歯１２ｃが形成されているが、各第１外歯１１ａ、各第１内歯１２ａ、各第２外歯１１ｂ、各第２内歯１２ｂにより、外スプライン１１と内スプライン１２の嵌合部において十分な結合強度を確保することが可能である場合には、この第３内歯１２ｃを無くして実施することも可能である。

１１…外スプライン、１１ａ…第１外歯、１１ｂ…第２外歯、１１ｃ…第３外歯、Ｓｏ…外スプライン溝、１２…内スプライン、１２ａ…第１内歯、１２ｂ…第２内歯、１２ｃ…第３内歯、Ｓｉ…内スプライン溝、

Claims (2)

1. 外スプラインと内スプラインが、締りばめ状態で嵌合されていて、一体回転可能に連結されているスプライン連結構造であって、
   前記内スプラインには、前記外スプラインの第１外歯によって周方向の一方に加圧される第１内歯と、前記外スプラインの第２外歯によって周方向の他方に加圧される第２内歯が形成されているとともに、前記第１内歯と前記第２内歯の間に前記第１内歯と前記第２内歯の周方向変形を許容する内スプライン溝が形成されていて、前記第１外歯、前記第１内歯、前記第２外歯、前記第２内歯、前記内スプライン溝が周方向にて複数個設けられているスプライン連結構造。
2. 請求項１に記載のスプライン連結構造において、
   前記外スプラインには、前記内スプライン溝の底壁によって径内方に加圧される第３外歯が形成されていて、この第３外歯の両周方向側壁と前記内スプライン溝の両周方向側壁間にはそれぞれ隙間が形成されているスプライン連結構造。

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