JPS6124135B2 - - Google Patents
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- JPS6124135B2 JPS6124135B2 JP53050272A JP5027278A JPS6124135B2 JP S6124135 B2 JPS6124135 B2 JP S6124135B2 JP 53050272 A JP53050272 A JP 53050272A JP 5027278 A JP5027278 A JP 5027278A JP S6124135 B2 JPS6124135 B2 JP S6124135B2
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- Japan
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- spline
- splines
- drive shaft
- pressure angle
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Links
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
- F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
- F16D3/18—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts the coupling parts (1) having slidably-interengaging teeth
- F16D3/185—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts the coupling parts (1) having slidably-interengaging teeth radial teeth connecting concentric inner and outer coupling parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
- B23F5/00—Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made
- B23F5/20—Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made by milling
- B23F5/24—Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made by milling the tool being a hob for making bevel gears
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
- F16D1/10—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially
- F16D2001/103—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially the torque is transmitted via splined connections
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T409/00—Gear cutting, milling, or planing
- Y10T409/10—Gear cutting
- Y10T409/101431—Gear tooth shape generating
- Y10T409/10159—Hobbing
- Y10T409/101749—Process
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Gear Processing (AREA)
- Gears, Cams (AREA)
- Rotary Pumps (AREA)
- Hydraulic Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はスプライン結合機構、さらに詳しく
は結合するスプラインの一方が山形インボリユー
ト外側スプラインとなつているスプライン結合機
構を具えた駆動軸の製作方法に関する。
は結合するスプラインの一方が山形インボリユー
ト外側スプラインとなつているスプライン結合機
構を具えた駆動軸の製作方法に関する。
以下の説明で瞭らかになるように、軸が1組の
山形インボリユート外側スプラインを含み、該ス
プラインが直線形インボリユート内側スプライン
とで、トルクの授受を行ない、さらに内側および
外側スプラインが協働して自在連結具として作用
し、外側スプラインの軸線と内側スプラインの軸
線とが平行でない型式の軸に適用可能である。ゆ
えに、この発明は他端に異なつた形式の自在連結
具をもつ軸に設けられた山形外側スプラインに適
用可能であるとともに、両端に山形外側スプライ
ンをもつ駆動軸にも適用できる。
山形インボリユート外側スプラインを含み、該ス
プラインが直線形インボリユート内側スプライン
とで、トルクの授受を行ない、さらに内側および
外側スプラインが協働して自在連結具として作用
し、外側スプラインの軸線と内側スプラインの軸
線とが平行でない型式の軸に適用可能である。ゆ
えに、この発明は他端に異なつた形式の自在連結
具をもつ軸に設けられた山形外側スプラインに適
用可能であるとともに、両端に山形外側スプライ
ンをもつ駆動軸にも適用できる。
この発明は回転運動のみを行なう部材と、軌道
および回転の両運動を行なう部材との間でトルク
を伝達する駆動結合装置に用いる場合とくに有利
である。このような駆動装置は一般にジロータを
含む回転型流体圧力装置(モータあるいはポン
プ)において見られ、この発明を上記装置に関連
して説明する。
および回転の両運動を行なう部材との間でトルク
を伝達する駆動結合装置に用いる場合とくに有利
である。このような駆動装置は一般にジロータを
含む回転型流体圧力装置(モータあるいはポン
プ)において見られ、この発明を上記装置に関連
して説明する。
流体圧力を回転出力に変換するのにジロータを
使用する型式の流体モータは一般に知られてお
り、かつ低速で高トルクの使用目的に対して特に
好適である。この型式の市場性のある流体モータ
の大部分のものにおいて、モータのトルク出力能
力を制限する主要因の1つは、ジロータ形式の軌
道および回転運動部材(ロータ)からモータの出
力軸にトルクを伝達する駆動結合機構の強度であ
る。一般に、この駆動装置はロータに設けられた
内側スプライン、出力軸の拡大部分に設けられた
内側スプライン、およびこれらの内側スプライン
と係合するため各端に外側スプラインをもつ主駆
動軸を含む。一般に、内側スプラインは直線状で
あるが、外側スプラインは駆動軸がモータの回転
軸線に対して有する向きを考慮して山形形状をも
つている。
使用する型式の流体モータは一般に知られてお
り、かつ低速で高トルクの使用目的に対して特に
好適である。この型式の市場性のある流体モータ
の大部分のものにおいて、モータのトルク出力能
力を制限する主要因の1つは、ジロータ形式の軌
道および回転運動部材(ロータ)からモータの出
力軸にトルクを伝達する駆動結合機構の強度であ
る。一般に、この駆動装置はロータに設けられた
内側スプライン、出力軸の拡大部分に設けられた
内側スプライン、およびこれらの内側スプライン
と係合するため各端に外側スプラインをもつ主駆
動軸を含む。一般に、内側スプラインは直線状で
あるが、外側スプラインは駆動軸がモータの回転
軸線に対して有する向きを考慮して山形形状をも
つている。
山形スプラインは通常昇降式ホブ方法によつて
製造される。当業界では公知のように、昇降式ホ
ブ方法で製造される山形外側スプラインの場合、
個々のスプラインは通常、駆動軸の軸線に垂直に
向いた中央平面に関して対称であり、この中央平
面は山形の理論的頂部において各スプラインと交
差する。また当業界において公知のように、外側
スプラインの頂角は外側スプラインに沿つた中央
平面からの任意の軸方向距離において、装置の作
動中、隣接するスプライン間の干渉を避けるため
に、外側スプラインと隣接する内側スプラインと
の間に間隙(内側スプラインとの軸線と平行な軸
の軸線をもつ外側スプラインの側腹と垂直に測つ
て)が存在し得るように十分なものでなければな
らない。
製造される。当業界では公知のように、昇降式ホ
ブ方法で製造される山形外側スプラインの場合、
個々のスプラインは通常、駆動軸の軸線に垂直に
向いた中央平面に関して対称であり、この中央平
面は山形の理論的頂部において各スプラインと交
差する。また当業界において公知のように、外側
スプラインの頂角は外側スプラインに沿つた中央
平面からの任意の軸方向距離において、装置の作
動中、隣接するスプライン間の干渉を避けるため
に、外側スプラインと隣接する内側スプラインと
の間に間隙(内側スプラインとの軸線と平行な軸
の軸線をもつ外側スプラインの側腹と垂直に測つ
て)が存在し得るように十分なものでなければな
らない。
この型式の駆動結合装置のトルク伝達能力を決
定する諸因子の中で重要なものは、スプライン長
さ(すなわち個々の外側スプラインの軸方向長
さ)および軸部直径(すなわち両外側スプライン
間の軸の直径)である。当業者が知るように、歯
長あるいは軸部直径を増すことによる駆動軸のト
ルク伝達能力の増加は、2つの因子の相互依存効
果によつて制限されている。昇降式ホプ作業によ
つて外側スプラインを歯切る場合に、歯長が増す
とスプラインの端末に向う切り込み深さが増す。
よつて、軸部直径を実質的に減じなければなら
ず、さもなければホブカツタはスプラインの端末
に隣接する軸部内に喰い込んで軸部を弱める。こ
れとは逆に、もし軸径が増加されると、スプライ
ンの端末における切り込み深さを減じ、延いては
ホブカツタが軸部に喰い込むのを防止するために
スプライン長さを減ずる必要がある。
定する諸因子の中で重要なものは、スプライン長
さ(すなわち個々の外側スプラインの軸方向長
さ)および軸部直径(すなわち両外側スプライン
間の軸の直径)である。当業者が知るように、歯
長あるいは軸部直径を増すことによる駆動軸のト
ルク伝達能力の増加は、2つの因子の相互依存効
果によつて制限されている。昇降式ホプ作業によ
つて外側スプラインを歯切る場合に、歯長が増す
とスプラインの端末に向う切り込み深さが増す。
よつて、軸部直径を実質的に減じなければなら
ず、さもなければホブカツタはスプラインの端末
に隣接する軸部内に喰い込んで軸部を弱める。こ
れとは逆に、もし軸径が増加されると、スプライ
ンの端末における切り込み深さを減じ、延いては
ホブカツタが軸部に喰い込むのを防止するために
スプライン長さを減ずる必要がある。
この発明の背景はトルク伝達能力の形で論じた
が、スプライン寿命にも関係する。大まかな指標
として、一般にスプラインの寿命は、所与のトル
クに対するスプライン長さにほぼ比例し、あるい
はトルクは所与のスプライン寿命に対するスプラ
インの長さにほぼ比例することが知られている。
が、スプライン寿命にも関係する。大まかな指標
として、一般にスプラインの寿命は、所与のトル
クに対するスプライン長さにほぼ比例し、あるい
はトルクは所与のスプライン寿命に対するスプラ
インの長さにほぼ比例することが知られている。
したがつて、この発明の目的は、上述の型式の
改良型駆動結合装置を提供するにあり、該装置は
そのトルク伝達能力、または寿命、もしくはこれ
ら両者を増加することが可能である。
改良型駆動結合装置を提供するにあり、該装置は
そのトルク伝達能力、または寿命、もしくはこれ
ら両者を増加することが可能である。
この発明のさらに詳細な目的は、スプラインの
長さもしくは軸部の直径を他方の減少を伴なわず
に増加することができる改良型駆動軸の製作方法
を提供し、従つて駆動軸の総能力の増大を達成さ
せることにある。
長さもしくは軸部の直径を他方の減少を伴なわず
に増加することができる改良型駆動軸の製作方法
を提供し、従つて駆動軸の総能力の増大を達成さ
せることにある。
この発明の他の目的は、上記型式の軸に山形外
側インボリユートスプラインを歯切りする方法を
提供するにあり、該方法は、外側スプラインの中
央平面からスプラインに沿つた任意の軸方向距離
において、外側スプラインと内側スプラインとの
間のクリアランスを減ずることなく、切り込み深
さを減少させる。
側インボリユートスプラインを歯切りする方法を
提供するにあり、該方法は、外側スプラインの中
央平面からスプラインに沿つた任意の軸方向距離
において、外側スプラインと内側スプラインとの
間のクリアランスを減ずることなく、切り込み深
さを減少させる。
この発明の関連目的は、山形外側スプラインを
真のインボリユート形状から実質的に変動せしめ
ずに上述の諸目的を達成するにある。
真のインボリユート形状から実質的に変動せしめ
ずに上述の諸目的を達成するにある。
この発明の上記および他の目的は、改良型駆動
軸の新規な製作方法を提供することによつて達成
される。この駆動軸は、第1,2内側直線スプラ
イン間でトルクを伝達するため軸方向に配置され
た第1,2外側山形スプラインをもつている。内
側直線スプラインは距離Eだけ偏位し、かつ各外
側山形スプラインは、軸の軸線に対しほぼ垂直と
なつた第1,2中央平面をもつ。この軸は第1,
2中央平面間に軸方向長さLおよび作動角A=
sin-1E/Lをもつ。各外側スプラインは主圧力角
φSをもち、かつ中央平面から外側スプラインに
沿つた任意所与の軸方向距離において、外側スプ
ラインと、これに隣接する内側スプラインとの間
に間隙Xを提供するに足る量をもつて山形に形成
する。この間隙Xは内側及び外側スプラインの中
心軸が一致した状態で、この中心軸と直角方向の
両スプラインの歯側両間の距離であつて、X=Y
tanAとなるようになつている。この方法は主
圧力角φSよりも大きい圧力角φHをもつホブカツ
タを提供することを含む。このホブカツタはスプ
ラインの歯切りに用いられると同時に、可変寸法
Zによつて定められる経路にホブカツタの軸線を
沿わせるように外側スプラインの長さに沿つて送
られる。この寸法Zは駆動軸の軸線に向つて基準
線からホブカツタの半径方向内方への移動量(す
なわち切り込み量)であつて次の等式 Z=Y tanA/sinφH に従う。
軸の新規な製作方法を提供することによつて達成
される。この駆動軸は、第1,2内側直線スプラ
イン間でトルクを伝達するため軸方向に配置され
た第1,2外側山形スプラインをもつている。内
側直線スプラインは距離Eだけ偏位し、かつ各外
側山形スプラインは、軸の軸線に対しほぼ垂直と
なつた第1,2中央平面をもつ。この軸は第1,
2中央平面間に軸方向長さLおよび作動角A=
sin-1E/Lをもつ。各外側スプラインは主圧力角
φSをもち、かつ中央平面から外側スプラインに
沿つた任意所与の軸方向距離において、外側スプ
ラインと、これに隣接する内側スプラインとの間
に間隙Xを提供するに足る量をもつて山形に形成
する。この間隙Xは内側及び外側スプラインの中
心軸が一致した状態で、この中心軸と直角方向の
両スプラインの歯側両間の距離であつて、X=Y
tanAとなるようになつている。この方法は主
圧力角φSよりも大きい圧力角φHをもつホブカツ
タを提供することを含む。このホブカツタはスプ
ラインの歯切りに用いられると同時に、可変寸法
Zによつて定められる経路にホブカツタの軸線を
沿わせるように外側スプラインの長さに沿つて送
られる。この寸法Zは駆動軸の軸線に向つて基準
線からホブカツタの半径方向内方への移動量(す
なわち切り込み量)であつて次の等式 Z=Y tanA/sinφH に従う。
第1図はこの発明が用いられる流体モータの断
面図で、その詳細は米国特許第3572983号、第
3862814号他に記載されている。さらに詳しく述
べれば、第1図は軌道運動型の油圧モータを示
し、ここにモータとは、このような流体圧力装置
に適用される場合には、ポンプとして使用される
ことも含むものとする。
面図で、その詳細は米国特許第3572983号、第
3862814号他に記載されている。さらに詳しく述
べれば、第1図は軌道運動型の油圧モータを示
し、ここにモータとは、このような流体圧力装置
に適用される場合には、ポンプとして使用される
ことも含むものとする。
油圧モータ11は、複数のボルトなどにより合
体され、軸支持ケーシング13、摩耗板15、ジ
ロータ17、ポート板19および弁ハウジング2
1等の複数の部分を含む。
体され、軸支持ケーシング13、摩耗板15、ジ
ロータ17、ポート板19および弁ハウジング2
1等の複数の部分を含む。
ジロータ17は例えば特公昭49−33298号にみ
られるように、当業界では公知であるので簡単に
述べる。ジロータ17は円筒状の内歯部材23の
内周面に均等間隔をもつて形成された複数のほぼ
半円筒形の凹部内に回転可能に配置された複数の
円筒部材25を有する。
られるように、当業界では公知であるので簡単に
述べる。ジロータ17は円筒状の内歯部材23の
内周面に均等間隔をもつて形成された複数のほぼ
半円筒形の凹部内に回転可能に配置された複数の
円筒部材25を有する。
外歯部材27が内歯部材23内に偏心して配置
され、該外歯部材27の歯数は円筒部材25より
も1個少なく、これによつて内歯部材23に対し
て外歯部材27を軌道運動および回転運動をさ
せ、この相対軌道兼回転運動によつて複数の縮小
容積室および拡大容積室29を形成する。
され、該外歯部材27の歯数は円筒部材25より
も1個少なく、これによつて内歯部材23に対し
て外歯部材27を軌道運動および回転運動をさ
せ、この相対軌道兼回転運動によつて複数の縮小
容積室および拡大容積室29を形成する。
さらに第1図において、モータ11は軸支持ケ
ーシング13内に配置され、適当な軸部33,3
5によつてその中で回転可能に支持された入力・
出力軸31を含む。軸31は内側直線インボリユ
ートスプライン37を含み、これと係合して主駆
動軸41の一端に形成された外側山形インボリユ
ートスプライン39が配設されている。別の外側
山形インボリユートスプライン43が主駆動軸4
1の反対端に配置され、これに外歯部材27の内
孔に形成された内側直線インボリユートスプライ
ン45が係合配設されている。この実施例におい
ては、内歯部材23が7個の内側円筒形歯25を
含むから、外歯部材27の7回の軌道運動がその
1完全回転中に得られ、その結果主駆動軸41お
よび入力・出力軸31の完全1回転を生ぜしめ
る。
ーシング13内に配置され、適当な軸部33,3
5によつてその中で回転可能に支持された入力・
出力軸31を含む。軸31は内側直線インボリユ
ートスプライン37を含み、これと係合して主駆
動軸41の一端に形成された外側山形インボリユ
ートスプライン39が配設されている。別の外側
山形インボリユートスプライン43が主駆動軸4
1の反対端に配置され、これに外歯部材27の内
孔に形成された内側直線インボリユートスプライ
ン45が係合配設されている。この実施例におい
ては、内歯部材23が7個の内側円筒形歯25を
含むから、外歯部材27の7回の軌道運動がその
1完全回転中に得られ、その結果主駆動軸41お
よび入力・出力軸31の完全1回転を生ぜしめ
る。
また、弁駆動軸49の一端に形成されたスプラ
イン47が内側スプライン45と係合し、前記駆
動軸の他端は弁部材55の内周に形成された内側
スプライン53と係合する外側スプライン51を
もつている。弁部材55は弁ハウジング21内に
回転可能に配置され、弁駆動軸49は外歯部材2
7および弁部材55の両方にスプライン係合し
て、当業界において公知のように両部材間におけ
る適正な弁調時作用を維持する。
イン47が内側スプライン45と係合し、前記駆
動軸の他端は弁部材55の内周に形成された内側
スプライン53と係合する外側スプライン51を
もつている。弁部材55は弁ハウジング21内に
回転可能に配置され、弁駆動軸49は外歯部材2
7および弁部材55の両方にスプライン係合し
て、当業界において公知のように両部材間におけ
る適正な弁調時作用を維持する。
弁ハウジング21は弁部材55を囲む環状室5
9と連通する流体ポート57を含む。環状室57
からの流体は、複数の弁通路をとおつてジロータ
17に流入しまたはこれから流出される。弁部材
55はまた複数の弁通路を有し、これにより、も
しポート57からの高圧流体がジロータ17の拡
大容積室に弁通路61を通つて連流されると、縮
小容積室からの低圧排出流体は弁通路63を通
り、第2流体ポート(図示されていない)と連通
している流体室65に連通される。当業界におい
て公知であるように、モータ11の運転方向は流
体室65および弁通路63と連通する第2流体ポ
ート(図示されていない)内に高圧流体を導入す
ることによつて逆転される。次いで低圧排出流体
は縮小容積室から、弁通路61を通り環状室5
9、および出口ポート57に流通する。
9と連通する流体ポート57を含む。環状室57
からの流体は、複数の弁通路をとおつてジロータ
17に流入しまたはこれから流出される。弁部材
55はまた複数の弁通路を有し、これにより、も
しポート57からの高圧流体がジロータ17の拡
大容積室に弁通路61を通つて連流されると、縮
小容積室からの低圧排出流体は弁通路63を通
り、第2流体ポート(図示されていない)と連通
している流体室65に連通される。当業界におい
て公知であるように、モータ11の運転方向は流
体室65および弁通路63と連通する第2流体ポ
ート(図示されていない)内に高圧流体を導入す
ることによつて逆転される。次いで低圧排出流体
は縮小容積室から、弁通路61を通り環状室5
9、および出口ポート57に流通する。
さて第2図は、トルクを外歯部材27から出力
軸31に伝動するために、第1図の流体モータ1
1に用いられる駆動結合機構のやや図式的な図で
ある。この説明で用いられる駆動結合機構とは、
一般に主駆動軸41、外側山形インボリユートス
プライン39,43およびこれらと係合する各内
側直線インボリユートスプライン37,45を意
味し、かつ含むものとする。一方の内側スプライ
ン37(および出力軸31)は軸線71をもち、
他方の内側スプライン45(および外歯部材2
7)は軸線73をもつ。軸線71,73はほぼ平
行であるが、駆動結合機構(および流体モータ1
1)の偏位量Eの距離だけ横方向に隔つている。
外側山形スプライン43は、各スプラインの頂部
を通過する中央平面CP1を有し、同様に外側山形
スプライン39は各スプラインの頂部を通過する
中央平面CP2を有する。中央平面CP1,CP2間の
距離は、駆動結合部材の軸方向長さLと考えら
れ、その重要性についてはさらにその詳細を以下
に述べる。
軸31に伝動するために、第1図の流体モータ1
1に用いられる駆動結合機構のやや図式的な図で
ある。この説明で用いられる駆動結合機構とは、
一般に主駆動軸41、外側山形インボリユートス
プライン39,43およびこれらと係合する各内
側直線インボリユートスプライン37,45を意
味し、かつ含むものとする。一方の内側スプライ
ン37(および出力軸31)は軸線71をもち、
他方の内側スプライン45(および外歯部材2
7)は軸線73をもつ。軸線71,73はほぼ平
行であるが、駆動結合機構(および流体モータ1
1)の偏位量Eの距離だけ横方向に隔つている。
外側山形スプライン43は、各スプラインの頂部
を通過する中央平面CP1を有し、同様に外側山形
スプライン39は各スプラインの頂部を通過する
中央平面CP2を有する。中央平面CP1,CP2間の
距離は、駆動結合部材の軸方向長さLと考えら
れ、その重要性についてはさらにその詳細を以下
に述べる。
なお第2図において、主駆動軸41は外側スプ
ライン39,43間に配置された軸部分(軸部分
直径Dsをもつ)を含む。駆動軸41は内側スプ
ライン45の軸線73と協働する軸線75をも
ち、しばしば作動角と称する角Aを形成する。軸
線75もまた内側スプライン37と軸線71と協
働して、軸線71,73が平行であるゆえに、同
一の作動角Aを形成することが明らかである。
ライン39,43間に配置された軸部分(軸部分
直径Dsをもつ)を含む。駆動軸41は内側スプ
ライン45の軸線73と協働する軸線75をも
ち、しばしば作動角と称する角Aを形成する。軸
線75もまた内側スプライン37と軸線71と協
働して、軸線71,73が平行であるゆえに、同
一の作動角Aを形成することが明らかである。
第2図および上記からA=sin-1E/L……(1)で
あることが判る。
あることが判る。
この発明は各端に外側スプラインおよび山形ス
プラインそれぞれをもつ駆動軸に関して述べられ
ているが、この発明はまた一端に山形スプライン
を、他端に別型式の自在結合手段をもつ駆動軸に
も適用できることが判る。この場合、駆動結合機
構の偏位量Eは同様な方法で決定され、軸方向長
さLは山形スプラインの中央平面から自在結合手
段の幾何学的枢軸点までで測定される。しかし、
直線内側スプラインと山形外側スプラインとの組
み合わせは、1種の自在結合手段であるから、本
文および特許請求の範囲において使用する自在結
合手段なる語は、その範囲内に直線内側スプライ
ンと、山形外側スプラインとの組み合わせを含む
ものとすることができる。
プラインそれぞれをもつ駆動軸に関して述べられ
ているが、この発明はまた一端に山形スプライン
を、他端に別型式の自在結合手段をもつ駆動軸に
も適用できることが判る。この場合、駆動結合機
構の偏位量Eは同様な方法で決定され、軸方向長
さLは山形スプラインの中央平面から自在結合手
段の幾何学的枢軸点までで測定される。しかし、
直線内側スプラインと山形外側スプラインとの組
み合わせは、1種の自在結合手段であるから、本
文および特許請求の範囲において使用する自在結
合手段なる語は、その範囲内に直線内側スプライ
ンと、山形外側スプラインとの組み合わせを含む
ものとすることができる。
典型的に、各端に山形外側インボリユートスプ
ラインをもつ主駆動軸41のような駆動軸は棒状
の素材から造られる。この素材はまず大体の長さ
に切断されてから直径Dsの軸部および両端が加
工される。次に山形スプラインがトツプホビング
方式あるいは準トツプホビング方式かのいずれか
で歯切り加工される。この記述はこの発明の背景
を述べるための手段であつてこの発明の範囲を限
定するものではない。
ラインをもつ主駆動軸41のような駆動軸は棒状
の素材から造られる。この素材はまず大体の長さ
に切断されてから直径Dsの軸部および両端が加
工される。次に山形スプラインがトツプホビング
方式あるいは準トツプホビング方式かのいずれか
で歯切り加工される。この記述はこの発明の背景
を述べるための手段であつてこの発明の範囲を限
定するものではない。
第2図と関連しつつ第5図において、各山形ス
プライン39,43は、軸方向の歯長Tをもち、
すべての外側山形スプライン39,43が中央平
面CP2,CP1それぞれに関して対称であると仮定
すれば、中央平面からスプラインの端部までの距
離はT/2となる。スプラインに対し垂直な1つの
平面でとられた断面図である第5図において、内
側及び外側スプラインの中心軸が一致した状態
で、スプラインの長さに沿つて測つた中央平面か
らの任意の距離Yにおいて、外側スプラインと隣
接する内側スプラインとの間には中心軸と直角方
向に間隙Xが形成される。軸方向距離Yおよびス
プライン間隙Xは相互に、かつ次の式、即ちX=
Y tanA……(2)に従つて作動角Aに関係する。
プライン39,43は、軸方向の歯長Tをもち、
すべての外側山形スプライン39,43が中央平
面CP2,CP1それぞれに関して対称であると仮定
すれば、中央平面からスプラインの端部までの距
離はT/2となる。スプラインに対し垂直な1つの
平面でとられた断面図である第5図において、内
側及び外側スプラインの中心軸が一致した状態
で、スプラインの長さに沿つて測つた中央平面か
らの任意の距離Yにおいて、外側スプラインと隣
接する内側スプラインとの間には中心軸と直角方
向に間隙Xが形成される。軸方向距離Yおよびス
プライン間隙Xは相互に、かつ次の式、即ちX=
Y tanA……(2)に従つて作動角Aに関係する。
前述のように、間隙Xは駆動結合機構が第2図
に示すように作動角Aで作動されるときは、外側
山形スプラインのそれぞれと隣接する内側スプラ
インとの間の干渉を防止することが必要である。
第2図から判るように、もし間隙Xが上記等式(2)
に従つて極めて正確に維持されれば、各外側スプ
ラインの側腹の半部は、隣接する内側スプライン
の側腹とほぼ平行に向くであろう。この状態にな
れば、外側スプラインの側腹の他半部は、隣接す
る内側スプラインの側腹と協働して角2A(即ち
作動角Aの2倍)を形成する。
に示すように作動角Aで作動されるときは、外側
山形スプラインのそれぞれと隣接する内側スプラ
インとの間の干渉を防止することが必要である。
第2図から判るように、もし間隙Xが上記等式(2)
に従つて極めて正確に維持されれば、各外側スプ
ラインの側腹の半部は、隣接する内側スプライン
の側腹とほぼ平行に向くであろう。この状態にな
れば、外側スプラインの側腹の他半部は、隣接す
る内側スプラインの側腹と協働して角2A(即ち
作動角Aの2倍)を形成する。
従来技術によつて造られたスプラインをとおる
横断面を示す第4a図は、中央平面から軸方向距
離Yの点をあらわす。同様に、第4b図は、本発
明によつて造られたスプラインの、第4a図と同
一の軸方向距離Yにおける横断面を示す。いずれ
の場合も、同一の間隙Xが維持されるが、詳細は
後述するように切り込み深さZ(あるいは軸41
の軸線に向うホブカツタの半径方向の内向き移動
量)は減ぜられる。この寸法Zは第3図に示さ
れ、ここにおいて回転ホブカツタHの位置は、2
つの位置、すなわちこのカツタが外側山形スプラ
イン43を切削し始める直前の位置、およびスプ
ライン43の切削を終了した直後の位置について
示されている。第3図において、ホブカツタHの
回転軸線77は基準線RL1と協働して山形角CA
を形成する1つの経路を定めることが判る。山形
角CAは第3図において、基準線RL1と回転軸線
77によつて決められる経路との間で開先角度と
してあらわされる。それはまた第2基準線RL1
(基準線RL1と平行)とスプライン頂部との間の
開先角度をあらわす。山形角CAはまた中央平面
CP1からの軸方向距離Yと、次の等式による切り
込み深さZ(基準線RL1に対する回転線77の半
径方向内方への変位)の形で表わされる。
横断面を示す第4a図は、中央平面から軸方向距
離Yの点をあらわす。同様に、第4b図は、本発
明によつて造られたスプラインの、第4a図と同
一の軸方向距離Yにおける横断面を示す。いずれ
の場合も、同一の間隙Xが維持されるが、詳細は
後述するように切り込み深さZ(あるいは軸41
の軸線に向うホブカツタの半径方向の内向き移動
量)は減ぜられる。この寸法Zは第3図に示さ
れ、ここにおいて回転ホブカツタHの位置は、2
つの位置、すなわちこのカツタが外側山形スプラ
イン43を切削し始める直前の位置、およびスプ
ライン43の切削を終了した直後の位置について
示されている。第3図において、ホブカツタHの
回転軸線77は基準線RL1と協働して山形角CA
を形成する1つの経路を定めることが判る。山形
角CAは第3図において、基準線RL1と回転軸線
77によつて決められる経路との間で開先角度と
してあらわされる。それはまた第2基準線RL1
(基準線RL1と平行)とスプライン頂部との間の
開先角度をあらわす。山形角CAはまた中央平面
CP1からの軸方向距離Yと、次の等式による切り
込み深さZ(基準線RL1に対する回転線77の半
径方向内方への変位)の形で表わされる。
CA=tan-1Z/Y ……(3)
第4a図には、圧力角がφSであるホブカツタ
を使用することによつて、主圧力角φSをもつ外
側山形スプラインを歯切りするのに用いられる従
来の方法が示されている。これによつて、任意の
軸方向距離Yにおいて、所要の間隙を得るため
に、次の等式すなわち ZPA=X/sinφS ……(4) によつて決められる適切な切り込み深さZPA(従
来のものの切り込み深さ)を得る山形角を用いる
必要がある。
を使用することによつて、主圧力角φSをもつ外
側山形スプラインを歯切りするのに用いられる従
来の方法が示されている。これによつて、任意の
軸方向距離Yにおいて、所要の間隙を得るため
に、次の等式すなわち ZPA=X/sinφS ……(4) によつて決められる適切な切り込み深さZPA(従
来のものの切り込み深さ)を得る山形角を用いる
必要がある。
次に第4b図において圧力角φSより大きい圧
力角φHのホブカツタを用いて主圧力角φSをもつ
1組の外側山形スプラインを歯切ることがこの発
明の本質的な特色である。この発明の諸目的を達
成するのに必要とする圧力角φS,φH間の差の大
きさは以下の説明から瞭らかになるであろう。こ
の結果は任意の軸方向距離Yにおいて、所要の間
隙Xを達成するために、次式 ZINV=X/sinφH ……(5) によつて決められる適切な切り込み深さZINV
(この発明の切り込み深さ)を得る山形角CAを使
用することが必要である。
力角φHのホブカツタを用いて主圧力角φSをもつ
1組の外側山形スプラインを歯切ることがこの発
明の本質的な特色である。この発明の諸目的を達
成するのに必要とする圧力角φS,φH間の差の大
きさは以下の説明から瞭らかになるであろう。こ
の結果は任意の軸方向距離Yにおいて、所要の間
隙Xを達成するために、次式 ZINV=X/sinφH ……(5) によつて決められる適切な切り込み深さZINV
(この発明の切り込み深さ)を得る山形角CAを使
用することが必要である。
式(4)と(5)を、同時に第4a図と第4b図を比較
することによつて、φSからφHへのホブカツタの
圧力角を増大することはsinの値を増大し、かつ
所与の間隙Xに対し切に込み深さZINVを、従来
技術による切り込み深さZPAよりも小さくさせ
る。
することによつて、φSからφHへのホブカツタの
圧力角を増大することはsinの値を増大し、かつ
所与の間隙Xに対し切に込み深さZINVを、従来
技術による切り込み深さZPAよりも小さくさせ
る。
第4b,3図に示され、この明細書に述べた発
明の背景から見て、ここで述べた改良型上昇、下
降式ホブ加工方法は、所与の軸部直径DSに対
し、スプラインの長さTを増大することを可能な
らしめ、あるいは逆に所与のスプライン長さTに
対し、軸部直径DSを増大することを可能ならし
める。
明の背景から見て、ここで述べた改良型上昇、下
降式ホブ加工方法は、所与の軸部直径DSに対
し、スプラインの長さTを増大することを可能な
らしめ、あるいは逆に所与のスプライン長さTに
対し、軸部直径DSを増大することを可能ならし
める。
この発明を用いることによつて達成される有利
な効果を示すために、次の実施例を考えよう。
な効果を示すために、次の実施例を考えよう。
実 例
商品として用いられる1実施例において、主駆
動軸41は次の諸寸法をもつ。L=5.08cm
(2.000in)、E=0.254cm(0.100in)、T=1.27cm
(0.500in)。
動軸41は次の諸寸法をもつ。L=5.08cm
(2.000in)、E=0.254cm(0.100in)、T=1.27cm
(0.500in)。
便宜上、Y=T/2=0.250inにおけるスプライン
のほぼ末端における1つの平面と関連して必要は
計算がなされる。公式(1)を用いて作動角度Aが決
められた。
のほぼ末端における1つの平面と関連して必要は
計算がなされる。公式(1)を用いて作動角度Aが決
められた。
A=sin-1E/L ……(1)
A=sin-10.100/2.000
A=2.866゜
公式(2)を適用し所要の間隙が計算される。即ち、
X=Y tanA ……(2)
X=(0.250in)tan2.866
X=0.0125in
この実施例において、山形スプラインは30゜の
主圧力角φSをもつ。ゆえに、このスプラインの
両端における切り込み深さは、従来技術のもので
は ZPA=X/sinφS ZPA=0.0125in/sin30゜ ZPA=0.025 in となる。
主圧力角φSをもつ。ゆえに、このスプラインの
両端における切り込み深さは、従来技術のもので
は ZPA=X/sinφS ZPA=0.0125in/sin30゜ ZPA=0.025 in となる。
この発明を適用すれば、選定されたホブカツタ
は37゜のカツタ圧力角φHをもつから、これによ
り ZINV=X/SinφH ……(5) ZINV=0.0125in/sin37゜ ZINV=0.0208 in となる。
は37゜のカツタ圧力角φHをもつから、これによ
り ZINV=X/SinφH ……(5) ZINV=0.0125in/sin37゜ ZINV=0.0208 in となる。
この例において、つぎのように切り込み深さZ
の減少の2倍に等しい量だけ軸部直径DSを増加
することもできる。
の減少の2倍に等しい量だけ軸部直径DSを増加
することもできる。
DSの増加=2(ZPA−ZINV) ……(6)
DSの増加=2(0.025−0.0208)
DSの増加=0.0084 in
これとは別に、この発明を用いてスプラインの
長さTを増大することもできる。この増加量は、
切り込み深さZPA=0.0250から始めて、等式(2),
(4),(5)を組合わせた次式(7)によつて、スプライン
端までの新しい軸方向距離を決めることができ
る。すなわち、 ZPA=YINV tanA/sinφH ……(7) sinφH/tanA・ZPA=YINV YINV=sin37゜(0.025in)/0.0
500 YINV=0.6018(0.0250)/0.05
00 YINV=3.009in または TINV=0.6018in スプライン長さの増加(したがつて所与のスプ
ライン寿命に対するトルク伝達能力)は20%をわ
ずかに超えた。
長さTを増大することもできる。この増加量は、
切り込み深さZPA=0.0250から始めて、等式(2),
(4),(5)を組合わせた次式(7)によつて、スプライン
端までの新しい軸方向距離を決めることができ
る。すなわち、 ZPA=YINV tanA/sinφH ……(7) sinφH/tanA・ZPA=YINV YINV=sin37゜(0.025in)/0.0
500 YINV=0.6018(0.0250)/0.05
00 YINV=3.009in または TINV=0.6018in スプライン長さの増加(したがつて所与のスプ
ライン寿命に対するトルク伝達能力)は20%をわ
ずかに超えた。
上記に用いた説明、図面、等式および実例は当
業者をしてこの発明を実施せしめ、30゜以外の主
圧力角をもつスプラインを製作するのに、この発
明を適用させることができるものと考えられる。
しかし、さらに付け加えるならば、30゜の主圧力
角φSをもつスプラインを歯切りするとき、ホブ
のカツタは約33゜と約40゜乃至45゜との間の圧力
角φHをもつことが好適であることが判る。前記
で用いた等式から瞭らかなように、この発明を用
いることによる利点(たとえば歯長の増大)は、
比例係数F、 F=sinφH/sinφS ……(8) であらわすことができる。
業者をしてこの発明を実施せしめ、30゜以外の主
圧力角をもつスプラインを製作するのに、この発
明を適用させることができるものと考えられる。
しかし、さらに付け加えるならば、30゜の主圧力
角φSをもつスプラインを歯切りするとき、ホブ
のカツタは約33゜と約40゜乃至45゜との間の圧力
角φHをもつことが好適であることが判る。前記
で用いた等式から瞭らかなように、この発明を用
いることによる利点(たとえば歯長の増大)は、
比例係数F、 F=sinφH/sinφS ……(8) であらわすことができる。
したがつて、前出の実例に式(8)を適用すれば、
スプラインの長さ(あるいはトルク伝達能力)の
増加は、sin37゜/sin30゜=1.26 という割
合だけ増すこ とを示す。ゆえに任意所与のφSに対するφHの好
適範囲内では、φHの増加と共にトルク伝達能力
が増大することが判る。すみ肉半径も増大して応
力集中も減ずる。
スプラインの長さ(あるいはトルク伝達能力)の
増加は、sin37゜/sin30゜=1.26 という割
合だけ増すこ とを示す。ゆえに任意所与のφSに対するφHの好
適範囲内では、φHの増加と共にトルク伝達能力
が増大することが判る。すみ肉半径も増大して応
力集中も減ずる。
この発明の歯切り方法の実験中に、これを従来
方法と比較したところ、さらに別の利点が観察さ
れた。ホブカツタの圧力角を増大すること、およ
び切り込み深さを減ずることによつて、通常スプ
ラインの両端に向つて根元直径に隣接して超る喰
込みが可成り減少された。この喰込み量を最小に
すれば、各スプラインの梁強度、延いては各スプ
ラインのトルク伝達能力を増大する。
方法と比較したところ、さらに別の利点が観察さ
れた。ホブカツタの圧力角を増大すること、およ
び切り込み深さを減ずることによつて、通常スプ
ラインの両端に向つて根元直径に隣接して超る喰
込みが可成り減少された。この喰込み量を最小に
すれば、各スプラインの梁強度、延いては各スプ
ラインのトルク伝達能力を増大する。
つぎに第6図において、この図はこの発明を実
施するのに用いられるホブのカツタをとおる横断
面図である。この図に、ホブカツタHのピツチ線
PLを示す。ホブカツタHはそのピツチ線PLおよ
び主駆動軸41の軸線75がピツチ線PLへの直
径DPL(以下ホブのピツチ円直径と称す)を規定
するように軸線75に対して位置づけられてい
る。歯切り作業者には公知のように、ホブカツタ
のピツチ線はその幾何学形状を計算する1つの基
礎として用いられる。ホブカツタのピツチ線は固
定された状態を保ち、カツタが実線で示す位置か
ら破線で示す位置に移動するとき(すなわちカツ
タが切り込み深さZに等しい量だけ軸線75に向
つて半径方向内方へ移動するとき)、ホブはピツ
チ線に対して移動する。また第6図にはホブカツ
タの圧力角φHが示されている。
施するのに用いられるホブのカツタをとおる横断
面図である。この図に、ホブカツタHのピツチ線
PLを示す。ホブカツタHはそのピツチ線PLおよ
び主駆動軸41の軸線75がピツチ線PLへの直
径DPL(以下ホブのピツチ円直径と称す)を規定
するように軸線75に対して位置づけられてい
る。歯切り作業者には公知のように、ホブカツタ
のピツチ線はその幾何学形状を計算する1つの基
礎として用いられる。ホブカツタのピツチ線は固
定された状態を保ち、カツタが実線で示す位置か
ら破線で示す位置に移動するとき(すなわちカツ
タが切り込み深さZに等しい量だけ軸線75に向
つて半径方向内方へ移動するとき)、ホブはピツ
チ線に対して移動する。また第6図にはホブカツ
タの圧力角φHが示されている。
この発明はこの発明の方法によつては製作され
たスプラインのインボリユート形状を実質的に変
化しない。形成されたインボリユート形状は、こ
の発明の方法では変化されない基円の直径の関数
であるから、歯もとにおける真のインボリユート
形状からのわずかな変形を除き、従来方法によつ
てつくられたものと同一のスプライン形状をつく
ることができる。
たスプラインのインボリユート形状を実質的に変
化しない。形成されたインボリユート形状は、こ
の発明の方法では変化されない基円の直径の関数
であるから、歯もとにおける真のインボリユート
形状からのわずかな変形を除き、従来方法によつ
てつくられたものと同一のスプライン形状をつく
ることができる。
この発明はホブカツタHの軸線77に従つた理
論的経路を用いて記述されたが、この経路はこの
スプラインの全長に亘つて正確に沿わないことに
注意すべきである。たとえば、中央平面の区域内
で、ホブカツタの軸線77のたどる経路は、中央
平面CP1において第3図に示される鋭い折端をな
くすために理論的なものから変動している。その
代りに、ホブカツタの軸線は中央平面に近接した
1つの経路に沿い、これによつて円滑およびおだ
やかな作用をするように、折端状でなく幾分丸味
をもつた外側スプラインが得られる。この発明を
実施するに際し、ホブカツタの軸線の理論経路か
らの上記の所要変動を考慮する方法は当業者のよ
く知るところである。
論的経路を用いて記述されたが、この経路はこの
スプラインの全長に亘つて正確に沿わないことに
注意すべきである。たとえば、中央平面の区域内
で、ホブカツタの軸線77のたどる経路は、中央
平面CP1において第3図に示される鋭い折端をな
くすために理論的なものから変動している。その
代りに、ホブカツタの軸線は中央平面に近接した
1つの経路に沿い、これによつて円滑およびおだ
やかな作用をするように、折端状でなく幾分丸味
をもつた外側スプラインが得られる。この発明を
実施するに際し、ホブカツタの軸線の理論経路か
らの上記の所要変動を考慮する方法は当業者のよ
く知るところである。
第1図はこの発明によつてえられる駆動軸を使
用する型式の流体モータの縦断面図、第2図はこ
の発明によつてえられる駆動軸の説明図、第3図
はこの発明の方法における工程の一部の説明図、
第4a図は従来の方法によつて製作された山形ス
プラインをとおる部分横断面図、第4b図はこの
発明によつて造られた山形スプラインをとおる部
分的断面図、第5図は第2図よりは拡大されてい
るが、第3図よりは縮尺して示された山形スプラ
インの垂直な平面によつてとられた部分的断面
図、第6図はホブカツタの歯をとおる状態を示す
断面図である。 11……流体モータ、17……ジロータ、23
……内歯部材、25……円筒部材、27……外歯
部材、31……入力・出力軸、37……内側直線
インボリユートライン、39……外側山形インボ
リユートスプライン、41……手駆動軸、43…
…外側山形インボリユートスプライン、45……
内側直線インボリユートスプライン、47……ス
プライン組、49……弁駆動軸、51……外側ス
プライン、53……外側スプライン。
用する型式の流体モータの縦断面図、第2図はこ
の発明によつてえられる駆動軸の説明図、第3図
はこの発明の方法における工程の一部の説明図、
第4a図は従来の方法によつて製作された山形ス
プラインをとおる部分横断面図、第4b図はこの
発明によつて造られた山形スプラインをとおる部
分的断面図、第5図は第2図よりは拡大されてい
るが、第3図よりは縮尺して示された山形スプラ
インの垂直な平面によつてとられた部分的断面
図、第6図はホブカツタの歯をとおる状態を示す
断面図である。 11……流体モータ、17……ジロータ、23
……内歯部材、25……円筒部材、27……外歯
部材、31……入力・出力軸、37……内側直線
インボリユートライン、39……外側山形インボ
リユートスプライン、41……手駆動軸、43…
…外側山形インボリユートスプライン、45……
内側直線インボリユートスプライン、47……ス
プライン組、49……弁駆動軸、51……外側ス
プライン、53……外側スプライン。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 第1,2の内側直線スプライン間でトルクを
伝達する軸方向両端に配置された第1,2外側山
形スプラインをもつ型式の駆動軸の製作方法であ
つて、両内側直線スプラインの中心軸が互いに距
離Eだけ偏位し、各外側山形スプラインが前記駆
動軸の軸線とほぼ垂直となつた第1,2中央平面
CP1,CP2をそれぞれもち、この第1,2中央平
面間の距離をL、作動角をAとしてA=sin-1E/
Lの関係をもち、前記外側スプラインがそれぞれ
主圧力角φSをもち、かつ中央平面から軸方向距
離Yにおいて外側スプラインと隣接する内側スプ
ラインとの間に間隙Xを提供するように山形に形
成され、この間隙Xは内側及び外側スプラインの
中心軸が一致した状態で、この中心軸と直角方向
の両スプラインの歯側面間の距離であつて、X=
Y tanAとなるようになつており、さらに圧力
角φsよりも大きい圧力角φHをもつホブカツタを
回転し、かつ回転操作と同時に前記外側スプライ
ンの軸方向に沿つて前記ホブカツタを送り、さら
にホブカツタの中心軸を、前記駆動軸の軸線と平
行な基準線から、等式 Z=Y tanA/sin φH に合致する可変寸法Zによつてきめられる経路に
沿つて運動させることを特徴とする駆動軸の製作
方法。 2 ホブカツタの圧力角φHがスプラインの主圧
力角φSよりも約3゜及至第15゜大きくなつてい
る特許請求の範囲第1項記載の駆動軸の製作方
法。 3 ホブカツタの圧力角φHが約37゜であり、ス
プラインの主圧力角φSが約30゜である特許請求
の範囲第1項の駆動軸の製作方法。
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