JP7290539B2 - スプライン構造 - Google Patents

Description

本明細書が開示する技術は、スプライン構造に関する。

特許文献１に、スプライン構造の一例として、スプライン軸を有するシャフト部材と、スプライン穴を有するスリーブ部材とを有するプロペラシャフトが開示されている。このプロペラシャフトでは、スプライン軸の外面又はスプライン穴の内面の少なくとも一方が、樹脂膜によってコーティングされている。

特開２０１４－２３８１０５号公報

上記のようなスプライン構造では、スライド性能の向上が求められており、そのためには、スプライン軸とスプライン穴との間の摺動抵抗を低減し得る技術が必要とされている。本明細書は、そのような要望に応える新規で有用な技術を提供する。

本明細書が開示するスプライン構造は、軸方向に沿って延びる複数の外歯が形成されているスプライン軸を有する第１部材と、軸方向に沿って延びる複数の内歯が形成されているスプライン穴であってスプライン軸に篏合しているスプライン穴を有する第２部材と、を備え、スプライン軸の外面と、スプライン穴の内面との少なくとも一方は、樹脂膜でコーティングされている。樹脂膜が形成されている複数の外歯または複数の内歯のそれぞれの歯先において、樹脂膜に軸方向に沿って延びる凹部が一つのみ形成されている。

一般に、スプライン構造では、スプライン軸又はスプライン穴に形成された歯先のエッジ部分において、接触面圧が局所的に高まりやすい。接触面圧が局所的に高くなると、例えばグリスといった潤滑剤による被膜が切れてしまい、摺動抵抗の上昇を招くおそれがある。この点に関して、上記したスプライン構造では、スプライン軸又はスプライン穴の歯先において、樹脂膜に凹部が形成されている。このような構成によると、歯先のエッジ部分における剛性が低下することによって、当該エッジ部分における接触面圧を緩和することができる。その結果、潤滑剤による被膜が維持され易く、摺動抵抗の上昇が抑制される。さらには、樹脂膜に形成された凹部により、スプライン軸又はスプライン穴の歯先において、スプライン軸とスプライン穴との間の隙間が大きくなり、両者がスライドするときの潤滑剤の撹拌抵抗が低減される。その結果、スプライン軸とスプライン穴との間の摺動抵抗が低減し、スライド性能が向上する。

実施例のスプライン構造（第１部材１０と第２部材２０）を示す外観図。 図１中のＩＩ―ＩＩ線における断面図であって、第１部材１０と第２部材との篏合部を示す。 図２中のＩＩＩ部の拡大図。 樹脂膜３０に設けられた凹部３２のいくつかの実施形態の断面形状を示す図。 樹脂膜３０及び凹部３２の形成方法の一例を示す図。

図面を参照して、実施例のスプライン構造について説明する。図１に示すように、スプライン構造は、第１部材１０と第２部材２０を備える。第１部材１０はスプライン軸１２を有し、第２部材２０は、スプライン軸１２に篏合するスプライン穴２２を有する。スプライン軸１２は、径方向に関して外向きに突出する複数の外歯１４を有する。複数の外歯１４は、周方向に関して等間隔に配列されており、それぞれの外歯１４はスプライン軸１２の軸方向に沿って延びている。

第２部材２０のスプライン穴２２は、径方向に関して内向きに突出する複数の内歯２４を有する。複数の内歯２４は、周方向に関して等間隔に配列されており、それぞれの内歯２４は、スプライン穴２２の軸方向に沿って延びている。スプライン軸１２の複数の外歯１４と、スプライン穴２２の内歯２４は、僅かなクリアランスを介して互いに篏合している。これにより、第１部材１０と第２部材２０は、相対回転が禁止される一方で、軸方向に沿って相対的に移動することが許容されている。

特に限定されないが、本実施例のスプライン構造では、第１部材１０がシャフト状の部材であり、第２部材２０はスリーブ状の部材である。但し、第１部材１０及び第２部材２０の具体的な形状は特に限定されない。また、第１部材１０は、複数のスプライン軸１２を有してもよく、第２部材２０は、複数のスプライン穴２２を有してもよい。

図２、図３に示すように、第１部材１０のスプライン軸１２の外面は、樹脂膜３０でコーティングされている。樹脂膜３０は、第１部材１０及び第２部材２０を構成する材料に対して、低弾性な材料で構成され、第１部材１０と第２部材２０との間に充填されたグリスの被膜を維持する。特に限定されないが、樹脂膜３０を構成する樹脂材料としては、ナイロン、ポリエチレン、エポキシ、ポリエステル、ポリプロピレンが挙げられる。

スプライン軸１２の大径部（即ち、外歯１４の歯先１４ａ）では、樹脂膜３０に凹部３２が形成されている。凹部３２は、スプライン軸１２の軸方向に沿って、即ち、外歯１４の長手方向に沿って、溝状に延びている。一般に、スプライン構造では、スプライン軸１２又はスプライン穴２２に形成された歯先１４ａ、２４ａのエッジ部分において、接触面圧が局所的に高まりやすい。接触面圧が局所的に高くなると、例えばグリスといった潤滑剤による被膜が切れてしまい、摺動抵抗の上昇を招くおそれがある。

この点に関して、本実施例のスプライン構造では、図２、図３に示すように、スプライン軸１２の歯先１４ａにおいて、樹脂膜３０に凹部３２が形成されている。このような構成によると、スプライン軸１２の歯先１４ａのエッジ部分における剛性が低下することによって、当該エッジ部分における接触面圧を緩和することができる。その結果、グリス又はその他の潤滑剤による被膜が維持され易く、摺動抵抗の上昇が抑制される。さらには、樹脂膜３０に形成された凹部３２により、スプライン軸１２の歯先１４ａにおいて、スプライン軸１２とスプライン穴２２との間の隙間が大きくなり、両者がスライドするときのグリスの撹拌抵抗が低減される。その結果、スプライン軸１２とスプライン穴２２との間の摺動抵抗が低減し、スライド性能が向上する。

樹脂膜３０の凹部３２の具体的な構成は、特に限定されない。例えば、図４（Ａ）に示すように、凹部３２の断面形状は台形形状を有してもよい。あるいは、図４（Ｂ）に示すように、凹部３２の断面形状はドーム形状を有してもよい。即ち、凹部３２の深さが、幅方向の中央において最も深く、幅方向の両側へ向かうにつれて減少してもよい。図４（Ｃ）は参考例である。参考例では、一つの歯先１４ａに対して、複数の凹部３２が形成されている。なお、本明細書において、樹脂膜３０の凹部３２の断面形状とは、スプライン軸１２の軸方向に沿って延びる凹部３２の長手方向に垂直な断面形状を意味する。これらの例に限られず、凹部３２の具体的な構成については、例えば、凹部３２の加工の容易性や、必要とされる凹部３２の表面積に応じて、適宜設計することができる。

次に図５を参照して、樹脂膜３０の形成方法について説明する。先ず、図５（Ａ）に示すように、スプライン軸１２の外面に、流動浸漬法によって、樹脂膜３０をコーティングする。このとき、一般的に流動浸漬法に用いられる材料、例えば、ナイロン、ポリエチレン、エポキシ、ポリエステル、ポリプロピレンといった樹脂を使用することができる。その結果、スプライン軸１２の外面に、数百μｍの厚みを有する樹脂膜３０が形成される。通常、この段階では、樹脂膜３０の厚みが設計値よりも大きい。次に、図５（Ｂ）に示すように、スプライン軸１２の歯先１４ａに形成された樹脂膜３０に、凹部３２を形成する。樹脂膜３０の厚みが設計値よりも大きいので、凹部３２についても設計値に対してより深く形成される。次に、図５（Ｃ）に示すように、樹脂膜３０の表面を加工して、スプライン形状を成形する。これにより、樹脂膜３０の厚みが設計値へ調整され、凹部３２の深さも設計値に等しくなる。以上により、樹脂膜３０によってコーティングされ、樹脂膜３０に凹部３２を有する、スプライン軸１２が得られる。

本実施例のスプライン構造では、スプライン軸１２の歯先１４ａにおいて、樹脂膜３０に凹部３２が形成されている。このような構成によると、歯先１４ａのエッジ部分における剛性が低下し、摺動抵抗の上昇抑制や、スライド性能を向上することができる。これに代えて、又は加えて、スプライン穴２２の内面が樹脂膜でコーティングされてもよい。そして、スプライン穴２２の小径部（即ち、内歯２４の歯先２４ａ）において、その樹脂膜に凹部が設けられてもよい。このような構成によれば、スプライン穴２２の歯先２４ａに関しても、エッジ部分における接触面圧を緩和することができ、かつ、潤滑剤の撹拌抵抗を低減することもできる。

以上、いくつかの具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものである。

１０：第１部材
１２：スプライン軸
１４：外歯
１４ａ：歯先
２０：第２部材
２２：スプライン穴
２４：内歯
２４ａ：歯先
３０：樹脂膜
３２：凹部

Claims (2)

1. 軸方向に沿って延びる複数の外歯が形成されているスプライン軸を有する第１部材と、
   前記軸方向に沿って延びる複数の内歯が形成されているスプライン穴であって前記スプライン軸に篏合しているスプライン穴を有する第２部材と、を備え、
   前記スプライン軸の外面と、前記スプライン穴の内面との少なくとも一方は、樹脂膜でコーティングされており、
   前記樹脂膜が形成されている前記複数の外歯または前記複数の内歯のそれぞれの歯先において、前記樹脂膜に前記軸方向に沿って延びる凹部が一つのみ形成されている、
   スプライン構造。
2. 前記樹脂膜に、前記凹部を挟んで一対の凸条が形成されており、それぞれの前記凸条が前記歯先の夫々のエッジに沿っている、請求項１に記載のスプライン構造。

Images