WO2014061655A1 - 建設機械のスプライン軸継手 - Google Patents

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WO2014061655A1
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construction machine
shaft coupling
meshing portion
male
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俊輔 福島
新留　隆志
横山　和朗
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日立建機株式会社
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    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/50—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members
    • F16D3/64—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members comprising elastic elements arranged between substantially-radial walls of both coupling parts
    • F16D3/68—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members comprising elastic elements arranged between substantially-radial walls of both coupling parts the elements being made of rubber or similar material
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    • F16D2300/00—Special features for couplings or clutches
    • F16D2300/10—Surface characteristics; Details related to material surfaces

Definitions

  • the present invention relates to a dry spline shaft coupling that transmits a rotational force between a rotational power source such as an engine and a driven rotary body such as a hydraulic pump in a construction machine such as a hydraulic excavator.
  • Patent Document 1 describes the purpose of reducing the noise generated by the impact when the metal and male spline shafts are engaged, and reducing the frictional resistance.
  • grain between the male and female spline shaft is disclosed.
  • an object of the present invention is to provide a spline shaft joint for a construction machine that can maintain a fretting wear reduction effect over a long period of time and achieve a life extension.
  • the meshing portion of the male spline shaft and the female spline shaft is formed to be slidable with each other, and the female spline shaft is fixed to the male spline shaft with a clamp in use.
  • a solid lubricating film is formed on the surface of at least one of the male spline shaft and the female spline shaft.
  • the spline shaft joint for a construction machine according to claim 2 is the spline shaft joint for a construction machine according to claim 1,
  • the film thickness is set so that the size of the meshing portion after forming the solid lubricant film is an interference fit.
  • the spline shaft coupling for a construction machine according to claim 3 is the spline shaft coupling for a construction machine according to claim 1 or 2,
  • the solid lubricant film has a thickness of 5 to 20 ⁇ .
  • the spline shaft joint for a construction machine according to claim 4 is the spline shaft joint for a construction machine according to any one of claims 1 to 3,
  • a surface hardened layer is formed by quenching and tempering, nitriding, salt bath nitriding, gas soft nitriding, induction hardening, carburizing quenching or carbonitriding on the meshing portion of the male spline shaft and the female spline shaft,
  • a solid lubricant film is formed.
  • the spline shaft joint for a construction machine according to claim 5 is the spline shaft joint for a construction machine according to any one of claims 1 to 3,
  • the meshing portion of at least one of the male spline shaft and the female spline shaft is roughened by chemical surface treatment or physical surface treatment, and the solid lubricant film is formed on the roughened surface.
  • the spline shaft coupling for a construction machine according to claim 6 is the spline shaft coupling for a construction machine according to any one of claims 1 to 3,
  • the hardened surface layer according to claim 4 is roughened by the surface treatment according to claim 5, and the solid lubricating film is formed on the roughened surface.
  • the spline shaft coupling for a construction machine according to claim 7 is the spline shaft coupling for a construction machine according to any one of claims 1 to 3,
  • a surface hardened layer made of a nitride compound is formed on the surface of the meshing portion of the male spline shaft, the solid lubricating film is formed on the surface hardened layer, and a surface hardened layer by quenching and tempering is formed on the meshing portion of the female spline shaft. It is provided.
  • a solid lubricating film such as molybdenum disulfide is provided on the surface of the meshing portion between the male spline shaft and the female spline shaft.
  • the contact between metals is prevented and the coefficient of friction is reduced.
  • fretting wear caused by a minute relative displacement after clamping can be effectively suppressed, and the life of the spline shaft joint can be extended.
  • the film thickness is set so that the size of the spline meshing portion before clamping after the solid lubricating coating is formed is an interference fit, the unevenness of the surface pressure due to deformation at the time of clamping is suppressed.
  • the relative displacement between the spline shafts can be reduced. For this reason, fretting wear can be more effectively suppressed.
  • the male and female meshing portions can be easily fitted, and the assemblability can be greatly improved.
  • the conflicting problem between the fretting wear reduction effect and the assembling property (productivity) can be obtained by changing the film thickness. Can be balanced with the optimal balance.
  • the life of the spline shaft joint can be further extended.
  • the solid lubricating film is firmly fixed to the surface of the meshing portion, and further life extension of the spline shaft joint can be achieved.
  • Claim 7 forms the surface hardening layer which consists of a nitride compound in the surface of the meshing part of a male spline shaft, and formed the solid lubricating film on this surface hardening layer, and a nitride compound has high hardness, Since the surface is severely uneven, the solid lubricant film is firmly fixed to the surface of the meshing portion, so that peeling is unlikely to occur, and the meshing portion of the female spline shaft is hardened to the base material by quenching and tempering. By providing toughness, further life extension of the spline shaft coupling is achieved.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line FF in FIG. 1. It is a disassembled perspective view which shows the structure of the power transmission member of embodiment shown in FIG. 1, FIG. FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG. 2. It is sectional drawing which shows typically the structure of the meshing part before solid lubricant film formation in this Embodiment. It is sectional drawing which shows typically an example of solid lubricant film formation in this Embodiment. It is sectional drawing which shows typically the other example of solid lubricant film formation in this Embodiment. It is sectional drawing which shows typically the further another example of solid lubricant film formation in this Embodiment.
  • FIG. 1 is a side sectional view showing an embodiment of a spline shaft coupling of a construction machine according to the present invention
  • FIG. 2 is an FF sectional view thereof
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing a structure of a power transmission member of the embodiment. 4 and 4 are partially enlarged views of FIG.
  • Reference numeral 1 denotes an engine serving as a power source
  • 2 denotes a hydraulic pump driven by the engine
  • Reference numeral 3 denotes a disk-shaped power source rotating body provided on an output shaft (not shown) of the engine 1 and constitutes a flywheel.
  • a housing 4 accommodates the power source rotor 3.
  • the explosive force is converted into a reciprocating motion of a piston
  • the reciprocating motion of the piston is converted into a rotational force of an output shaft (none of which is shown) by a crankshaft, and a power source attached to the output shaft is rotated.
  • the body 3 is rotated.
  • the female spline shaft 8 has a meshing portion (spline groove) 8a that meshes with a meshing portion (spline groove) 7a of the male spline shaft 7, as shown in FIG.
  • the female spline shaft 8 has a screw hole 8 b that penetrates in the radial direction, a bolt 9 is screwed into the screw hole 8 b, and the tip of the bolt 9 is connected to the input shaft 7.
  • the female spline shaft 8 is clamped to the male spline shaft 7 by abutting and tightening the meshing portion 7a.
  • Reference numeral 10 denotes a cushioning material made of rubber or a resin high-elasticity material.
  • the cushioning material 10 is provided to absorb the deviation of the axial center of the engine 1 and the hydraulic pump 3 and the rotational torque fluctuation of the engine.
  • Reference numeral 11 denotes an attachment member for attaching the cushioning material 10 to the female spline shaft 8
  • reference numeral 12 denotes an attachment member for attaching the cushioning material 10 to the power source rotating body 3.
  • a plurality of the female spline shaft 8 side mounting members 11 are mounted on the outer periphery of the female spline shaft 8 so as to protrude in the radial direction.
  • Bolts 13 are inserted into bolt insertion holes 11 a provided in the mounting member 11, The mounting member 11 is fixed to the female spline shaft 8 by screwing and fastening the bolt 13 to the screw hole 8 c provided in the spline shaft 8.
  • the cushioning material 10 has a substantially annular shape, and the cushioning material 10 has a tapered groove-shaped fitting portion 10 a into which the female spline shaft 8 side mounting member 11 is fitted, and a power source rotor 3 side mounting member.
  • the shock absorber 10 is assembled by fitting the female spline shaft 8 side mounting member 11 to the fitting portion 10a and fitting the power source rotor 3 side mounting member 12 in the fitting portion 10b. It is.
  • the bolts 14 are inserted into the bolt insertion holes 12a of the power source rotating body 3 side mounting member 12 and screwed into the screw holes 3a (see FIG. 1) to be fastened. It is attached so that it cannot rotate relative to the female spline shaft 8 and is movable in the axial direction.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the meshing portion 7a of the male spline shaft 7 and the meshing portion 8a of the female spline shaft 8 in this embodiment before the solid lubricant film is formed.
  • the meshing portions 7a and 8a are slidably combined by being fitted through a minute gap g therebetween.
  • the gap g is larger than the actual size and is exaggerated.
  • FIG. 6 shows an example in which a solid lubricant film 21 is formed on the surface of the meshing portion 7 a of the male spline shaft 7 via the surface hardened layer 20.
  • FIG. 7 shows the solid lubricant film 21 on the surface of the meshing portion 8 a of the female spline shaft 8. Is an example of forming.
  • both of these solid lubricating coatings 21 may be provided on the respective surfaces of the meshing portion 7 a of the male spline shaft 7 and the meshing portion 8 a of the female spline shaft 8.
  • molybdenum disulfide, graphite, calcium fluoride, silicon dioxide, or the like can be used as the solid lubricating coating 21. These coatings 21 are liquefied by mixing particles of the molybdenum disulfide with a resin binder, After spraying this on the meshing portions 7a and 8a, it can be formed on the surfaces of the meshing portions 7a and 8a by a method such as baking.
  • the meshing portions 7a and 8a forming the solid lubricant film 21 are roughened by chemical surface treatment such as manganese phosphate treatment or physical surface treatment such as fine particle shot peening, and the solid lubricant film is formed on the roughened surface.
  • chemical surface treatment such as manganese phosphate treatment or physical surface treatment such as fine particle shot peening
  • the solid lubricant film is formed on the roughened surface.
  • the solid lubricating coating 21 can be more stably fixed on the torque transmission surface, which can contribute to a reduction in the amount of fretting wear of the meshing portions 7 a and 8 a over a longer period.
  • the solid lubricant film 21 is formed, thereby further improving the surface roughness. This can contribute to a reduction in the amount of fretting wear over a long period of time.
  • the surface hardened layer 20 has a thickness corresponding to the gap g as shown in FIG. 5.
  • the meshing portions 7 a and 8 a of the male spline shaft 7 and the female spline shaft 8 are relatively moved before the female spline shaft 8 is clamped to the male spline shaft 7 by the bolt 9.
  • the fretting wear since the bias of the surface pressure due to the deformation at the time of clamping is suppressed and the relative displacement between the meshing portions 7a and 8a is reduced.
  • the solid lubricating film 21 has lower rigidity than that of metal, the solid lubricating film 21 is formed to have a size that allows the meshing portions 7a and 8a themselves to be tightly fitted (g ⁇ 9 ⁇ ) as shown in FIG.
  • the meshing portions 7a and 8a can be easily fitted, and the assemblability can be greatly improved.
  • the thickness of the solid lubricating coating 21 is set to 5 ⁇ m to 20 ⁇ m, so that the conflicting effect between the fretting wear reduction effect and the assembling property (productivity) can be solved. It is possible to achieve an optimal balance by adjusting the balance. If the solid lubricating coating 21 is less than 5 ⁇ m, the assemblability is good, but the effect of reducing fretting wear deteriorates. On the other hand, if it exceeds 20 ⁇ m, it is difficult to fit the male spline shaft 7 and the female spline shaft 8 and the assemblability is improved. Deteriorate.
  • the surface hardened layer 20 is formed on the surface of the meshing portion 7a of the male spline shaft 7, the surface is roughened, and the solid lubricating film 21 is provided thereon, as shown in FIG.
  • the results of the durability test when the solid lubricant film 21 is formed on the surface of the meshing portion 8a of the female spline shaft 8 and the surface hardened layer 20 is provided on the meshing portion 7a of the male spline shaft 7 will be described.
  • the material of the male spline shaft 7 is a steel material of JIS standard SCM435 formed with a hardened surface layer 20 made of a nitride compound by gas nitriding, and the material of the female spline shaft 8 is quenched and tempered. A surface-cured product was used. Further, the solid lubricating coating 21 was formed by spraying and then baking molybdenum disulfide particles liquefied with a resin binder.
  • a hardened surface layer 20 made of a nitride compound is formed on the surface of the meshing portion 7a of the male spline shaft 7, this is roughened, and a solid lubricating film 21 is formed thereon, so that the female spline is formed.
  • the shaft 8 has a surface hardened layer formed by quenching and tempering (in the case of quenching and tempering, a compound layer is not formed on the meshing portion 8a, so the surface hardened layer is not shown in the meshing portion 8a), and FIG.
  • the hardened and tempered surface hardened layer of the meshing portion 8a of the female spline shaft 8 is roughened to form a solid lubricating film 21, and the surface hardened layer made of a nitride compound is formed on the surface of the meshing portion 7a of the male spline shaft 7.
  • the endurance test it was rotated for a long time and the surface state change was visually compared.
  • the solid lubricant film 21 is formed on the surface of the meshing portion 7a of the male spline shaft 7 as shown in FIG. 6, rather than the solid lubricant film 21 formed on the meshing portion 8a of the female spline shaft 8 as shown in FIG. It was confirmed that the product produced less wear powder.
  • a surface hardened layer 20 made of a nitride compound is formed on the surface of the meshing portion 7 a of the male spline shaft 7 by gas nitriding or the like, and a solid lubricating film 21 is formed on the surface hardened layer 20, Since the nitride compound has a high hardness and severe irregularities are formed on the surface, the solid lubricating film 21 is firmly fixed to the surface of the meshing portion 7a, so that peeling does not easily occur and the meshing portion of the female spline shaft 8 is It is considered that by giving the base material appropriate hardness and toughness by quenching and tempering, the frictional resistance is further reduced and the generation of wear powder is reduced.
  • a nitrided compound is formed as a hardened surface layer 20 on the meshing portion 7a of the male spline shaft 7, and a solid lubricating film 21 is formed thereon, and the meshing portion 8a of the female spline shaft 8 is quenched.
  • the present invention can also be applied to a case where the power source is an electric motor and the driven rotating body is a hydraulic pump.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes and additions can be made without departing from the gist of the present invention.

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Abstract

　長期にわたりフレッティング摩耗低減効果を維持でき、延命化が達成できる構成の建設機械のスプライン軸継手を提供する。　雄スプライン軸７と雌スプライン軸８との噛み合い部７ａ，８ａが互いに滑動可能寸法に形成され、使用時にクランプで雌スプライン軸８を雄スプライン軸７に固定して相対移動を規制して乾式に使用される。雄スプライン軸７と雌スプライン軸８の少なくともいずれか一方の噛み合い部７ａ，８ａに、固体潤滑被膜を形成する。

Description

建設機械のスプライン軸継手
　本発明は、油圧ショベル等の建設機械において、エンジン等の回転動力源と油圧ポンプ等の被駆動回転体との間で回転力を伝達する乾式のスプライン軸継手に関する。
　油圧ショベル等の建設機械においては、エンジンの出力軸と油圧ポンプの入力軸との間をスプライン軸継手により連結して回転力を伝達する。潤滑油を用いない従来の乾式スプライン軸継手として、特許文献１には、金属製の雌雄のスプライン軸の噛み合い時の衝撃により発生する騒音を低減したり、摩擦抵抗を低減することを目的として、雌雄のスプライン軸の間に、緩衝材粒子を含む潤滑剤組成物を充填したものが開示されている。
特開２００６－１００４８号公報
　しかしながら、前記従来のスプライン軸継手においては、これを建設機械のエンジン軸と油圧ポンプとの間の動力伝達に用いた場合、未整地のように走行によって振動が発生しやすい場所で建設機械を稼働させると、雌雄のスプライン軸の間から緩衝材粒子が振動によって落ちてしまい、緩衝材粒子を噛み合い部に保持出来ない虞がある。そしてこのように緩衝材粒子が雌雄のスプライン軸の間から無くなると、粒子本来の機能を発生させることができなくなるので、摩擦抵抗の増大によるフレッティング摩耗（相対変位に起因する摩耗）の発生を起こす虞がある。
　本発明は、上記問題点に鑑み、長期にわたりフレッティング摩耗低減効果を維持でき、延命化が達成できる構成の建設機械のスプライン軸継手を提供することを目的とする。
　請求項１の建設機械のスプライン軸継手は、雄スプライン軸と雌スプライン軸との噛み合い部が互いに滑動可能寸法に形成され、使用時にクランプで前記雌スプライン軸を前記雄スプライン軸に固定することにより相対移動を規制し、乾式に使用される建設機械のスプライン軸継手において、
　前記雄スプライン軸と前記雌スプライン軸の少なくともいずれか一方の噛み合い部の表面に、固体潤滑被膜を形成したことを特徴とする。
　請求項２の建設機械のスプライン軸継手は、請求項１に記載の建設機械のスプライン軸継手において、
　前記固体潤滑被膜形成後の噛み合い部の寸法が、締り嵌めとなるように被膜厚さを設定したことを特徴とする。
　請求項３の建設機械のスプライン軸継手は、請求項１または２に記載の建設機械のスプライン軸継手において、
　前記固体潤滑被膜の膜厚を５μ～２０μとしたことを特徴とする。
　請求項４の建設機械のスプライン軸継手は、請求項１から３までのいずれか１項に記載の建設機械のスプライン軸継手において、
　前記雄スプライン軸と前記雌スプライン軸の噛み合い部に、焼入れ焼戻し、窒化、塩浴窒化、ガス軟窒化、高周波焼入れ、浸炭焼入れまたは浸炭窒化により表面硬化層を形成し、前記表面硬化層上に前記固体潤滑被膜を形成したことを特徴とする。
　請求項５の建設機械のスプライン軸継手は、請求項１から３までのいずれか１項に記載の建設機械のスプライン軸継手において、
　前記雄スプライン軸と前記雌スプライン軸の少なくとも一方の噛み合い部を、化学的表面処理または物理的表面処理により粗面化し、粗面化した表面に前記固体潤滑被膜を形成したことを特徴とする。
　請求項６の建設機械のスプライン軸継手は、請求項１から３までのいずれか１項に記載の建設機械のスプライン軸継手において、
　請求項４に記載の表面硬化層を請求項５に記載の表面処理により粗面化し、前記粗面化した表面に前記固体潤滑被膜を形成したことを特徴とする。
　請求項７の建設機械のスプライン軸継手は、請求項１から３までのいずれか１項に記載の建設機械のスプライン軸継手において、
　前記雄スプライン軸の噛み合い部の表面に窒化化合物でなる表面硬化層を形成し、前記表面硬化層上に前記固体潤滑被膜を形成し、前記雌スプライン軸の噛み合い部に焼入れ焼戻しによる表面硬化層を設けたことを特徴とする。
　請求項１の発明によれば、潤滑油を用いず、乾式で使用されるスプライン軸継手において、二硫化モリブデン等の固体潤滑被膜を雄スプライン軸と雌スプライン軸との噛み合い部表面に設けたので、金属同士の接触が防止され、摩擦係数が低減される。これにより、クランプ後の微小な相対変位に起因するフレッティング摩耗を効果的に抑制し、スプライン軸継手の延命化が可能となる。
　請求項２の発明によれば、固体潤滑被膜形成後、クランプ前のスプライン噛み合い部寸法が、締り嵌めとなるように被膜厚さを設定したので、クランプ時の変形による面圧の偏りを抑制し、スプライン軸同士の相対変位を低減できる。このため、フレッティング摩耗をさらに効果的に抑制できる。また、スプライン軸自体の寸法を締り嵌め寸法にする場合に比較し、雌雄の噛み合い部を容易に嵌合することが可能となり、組立性を大幅に改善できる。
　請求項３の発明によれば、固体潤滑被膜の厚さを５μ～２０μとしたことにより、フレッティング摩耗低減効果と組立性（生産性）との相反する課題を、膜厚を変化させることによって最適なバランスで両立できる。
　請求項４の発明によれば、焼入れ焼戻し、窒化等の前記各種表面処理により、噛み合い部の表面を硬化させて固体潤滑被膜を設けたので、スプライン軸継手の寿命をさらに延ばすことができる。
　請求項５の発明によれば、噛み合い部の表面を粗面化して固体潤滑被膜を設けたので、固体潤滑被膜が噛み合い部表面に強固に固着し、スプライン軸継手のさらなる延命化が達成できる。
　請求項６の発明によれば、請求項４の表面硬化層の形成と、請求項５の粗面化による固体潤滑被膜により、単に表面を硬化させた場合や粗面化した場合と比較し、スプライン軸継手のさらなる延命化が達成される。
　請求項７の発明は、雄スプライン軸の噛み合い部の表面に窒化化合物でなる表面硬化層を形成し、この表面硬化層上に固体潤滑被膜を形成したものであり、窒化化合物は硬度が高く、表面に激しい凹凸が形成されることから、固体潤滑被膜が噛み合い部の表面に強固に固着するので、剥離が起こり難くなる上、雌スプライン軸の噛み合い部は焼入れ焼戻しによって母材に適度な硬さと靱性を持たせることにより、スプライン軸継手のさらなる延命化が達成される。
本発明の建設機械の軸継手の一実施の形態を示す側面図である。 図１のＦ－Ｆ断面図である。 図１、図２に示す実施の形態の動力伝達部材の構造を示す分解斜視図である。 図２の部分拡大図である。 本実施の形態における固体潤滑被膜形成前の噛み合い部の構造を模式的に示す断面図である。 本実施の形態における固体潤滑被膜形成の一例を模式的に示す断面図である。 本実施の形態における固体潤滑被膜形成の他の例を模式的に示す断面図である。 本実施の形態における固体潤滑被膜形成のさらなる他の例を模式的に示す断面図である。
　図１は本発明による建設機械のスプライン軸継手の一実施の形態を示す側面断面図、図２はそのＦ－Ｆ断面図、図３はこの実施の形態の動力伝達部材の構造を示す分解斜視図、図４は図２の一部拡大図である。１は動力源となるエンジン、２はエンジンにより駆動される油圧ポンプである。３はエンジン１の出力軸（図示せず）に設けられた円盤状の動力源回転体であり、フライホイールを構成するものである。４は動力源回転体３を収容したハウジングである。エンジン１においては、爆発力をピストンの往復動に変換し、このピストンの往復動をクランクシャフトにより出力軸（いずれも図示せず）の回転力に変換し、出力軸に取付けられた動力源回転体３を回転させる。
　７は金属製の雄スプライン軸であり、油圧ポンプ２の入力軸として設けられたものである。８は金属製の雌スプライン軸であり、この雌スプライン軸８は図４に示すように雄スプライン軸７の噛み合い部（スプライン溝）７ａに噛合する噛み合い部（スプライン溝）８ａを有する。図４に示すように、雌スプライン軸８はその半径方向に貫通して設けたねじ孔８ｂを有し、このねじ孔８ｂにボルト９を螺合し、このボルト９の先端を入力軸７の噛み合い部７ａ当接させて締め付けることにより、雌スプライン軸８を雄スプライン軸７にクランプする。
　１０はゴムあるいは樹脂製高弾性材料でなる緩衝材であり、この緩衝材１０はエンジン１と油圧ポンプ３の軸心のずれの吸収やエンジンの回転トルク変動を吸収するために設けられるものである。１１はこの緩衝材１０を雌スプライン軸８に取付けるための取付け部材、１２は緩衝材１０を動力源回転体３に取付けるための取付け部材である。雌スプライン軸８側取付け部材１１は、雌スプライン軸８の外周に半径方向に突出させて複数個取付けられるものであり、この取付け部材１１に設けたボルト挿通孔１１ａにボルト１３を挿通し、雌スプライン軸８に設けたねじ孔８ｃにこのボルト１３を螺合し締結することにより、雌スプライン軸８に取付け部材１１が固定される。
　図３に示すように、緩衝材１０は概略円環状をなし、この緩衝材１０は雌スプライン軸８側取付け部材１１を嵌めるテーパー溝形の嵌合部１０ａと、動力源回転体３側取付け部材１２を嵌めるＵ字形の嵌合部１０ｂとを同数ずつ有する。図４に示すように、この緩衝材１０は、雌スプライン軸８側取付け部材１１を嵌合部１０ａに嵌め、嵌合部１０ｂ内に動力源回転体３側取付け部材１２を嵌合して組み合わされる。そして、動力源回転体３側取付け部材１２のボルト挿通孔１２ａにボルト１４を挿通してねじ孔３ａ（図１参照）に螺合し締結することにより、緩衝材１０を動力源回転体３と雌スプライン軸８に対して相対回転不能にかつ軸心方向に移動可能に取付ける。
　図５はこの実施の形態において、雄スプライン軸７の噛み合い部７ａと雌スプライン軸８の噛み合い部８ａの構造を、固体潤滑被膜を形成する前の状態で模式的に示す断面図である。図5に示すように、噛み合い部７ａ，８ａは両者間に微小隙間ｇを介して嵌合されることにより、滑動可能に組合わされる。ただし、説明のため、隙間ｇは実際より大きく、誇張して描いてある。
　図６は雄スプライン軸７の噛み合い部７ａの表面に表面硬化層２０を介して固体潤滑被膜２１を形成した例であり、図７は雌スプライン軸８の噛み合い部８ａの表面に固体潤滑被膜２１を形成した例である。本発明を実施する場合、これらの固体潤滑被膜２１の双方をそれぞれ雄スプライン軸７の噛み合い部７ａと雌スプライン軸８の噛み合い部８ａの各方面に設けてもよい。
　前記固体潤滑被膜２１としては、二硫化モリブデン、グラファイト、フッ化カルシウムまたは二酸化ケイ素等を用いることができ、これらの被膜２１は、前記二硫化モリブデン等の粒子を樹脂バインダーに混合して液状化し、これを噛み合い部７ａ，８ａに散布した後、焼付ける等の方法によって噛み合い部７ａ，８ａの表面に形成することができる。
　このように、噛み合い部７ａ，８ａの少なくともいずれか一方の表面に固体潤滑被膜２１を形成することにより、金属同士の接触を防止し、摩擦係数を低減する。これにより、ボルト９によって雌スプライン軸８を雄スプライン軸７にクランプした後の軸７，８間の微小な相対変位に起因するフレッティング摩耗を効果的に抑制し、スプライン軸継手の延命化が可能となる。
　このような固体潤滑被膜２１を雄スプライン軸７または雌スプライン軸８の噛み合い部７ａ，８ａに形成する場合、焼入れ焼戻し、窒化、塩浴窒化、ガス軟窒化、高周波焼入れ、浸炭焼入れまたは浸炭窒化により表面硬化層２０を形成し、その表面硬化層上に固体潤滑被膜２１を形成することにより、噛み合い部７ａ，８ａにおけるフレッティング摩耗量をより低減することができる。
　また、固体潤滑被膜２１を形成する噛み合い部７ａ，８ａを、リン酸マンガン処理等よる化学的表面処理または微粒子ショットピーニング等の物理的表面処理により粗面化し、粗面化した表面に固体潤滑被膜２１を形成することにより、固体潤滑被膜２１をより安定してトルク伝達面に定着させることができ、より長期にわたり噛み合い部７ａ，８ａのフレッティング摩耗量の低減に寄与することができる。
　また、固体潤滑被膜２１を形成する噛み合い部７ａ，８ａの表面硬化層２０の形成と、表面硬化層２０の粗面化とを共に行なった後、固体潤滑被膜２１の形成を行なうことによって、より長期にわたるフレッティング摩耗量の低減に寄与することができる。
　また、図５に示すように、固体潤滑被膜２１を形成する前に噛み合い部７ａと８ａにおける間隙ｇが存在する場合、図８に示すように、この間隙ｇに相当する厚みに表面硬化層２０と固体潤滑被膜２１を形成することにより、ボルト９によって雌スプライン軸８を雄スプライン軸７にクランプする前の状態において、雄スプライン軸７と雌スプライン軸８の噛み合い部７ａ，８ａが、相対移動を規制した状態で締り嵌めされ、これにより、クランプ時の変形による面圧の偏りが抑制され、噛み合い部７ａ，８ａ間の相対変位が低減されるのでフレッティング摩耗をさらに抑制できる。また、固体潤滑被膜２１は金属に比較して剛性が低いため、図５に示すような噛み合い部７ａ，８ａ自体を締り嵌めする寸法に形成する（ｇ≦９μとする。）場合に比較し、噛み合い部７ａ，８ａの嵌合が容易となり、組立性を大幅に改善できる。
　また、設計された隙間ｇが１５μである場合、固体潤滑被膜２１の厚みは、５μ～２０μとすることにより、フレッティング摩耗低減効果と組立性（生産性）との相反する課題を、膜厚の調整によって最適なバランスで両立できる。固体潤滑被膜２１が５μ未満であると組立性は良いが、フレッティング摩耗低減効果が悪くなる一方、２０μを超えると雄スプライン軸７と雌スプライン軸８との嵌合が困難となり、組立性が悪くなる。
　次に図６に示すように雄スプライン軸７の噛み合い部７ａの表面に表面硬化層２０を形成し、これを粗面化し、その上に固体潤滑被膜２１を設けた場合と、図７に示すように、雌スプライン軸８の噛み合い部８ａの表面に固体潤滑被膜２１を形成すると共に、雄スプライン軸７の噛み合い部７ａに表面硬化層２０を設けた場合について耐久試験した結果について説明する。
　試験においては、雄スプライン軸７の材質としてＪＩＳ規格ＳＣＭ４３５の鋼材にガス窒化により窒化化合物からなる表面硬化層２０を形成したものを用い、雌スプライン軸８の材質としてＪＩＳ規格Ｓ４５Ｃの鋼材を焼入れ焼戻しにより表面硬化したものを用いた。また、固体潤滑被膜２１の形成は、二硫化モリブデン粒子を樹脂バインダーにより液状化したものを吹き付けた後、焼付けることにより行なった。
　また、図６のように、雄スプライン軸７の噛み合い部７ａの表面に窒化化合物でなる表面硬化層２０を形成し、これを粗面化し、その上に固体潤滑被膜２１を形成し、雌スプライン軸８は焼入れ焼戻しにより表面硬化層を形成したもの（焼入れ焼戻しによる場合は噛み合い部８ａ上に化合物層は形成されないため、噛み合い部８ａには表面硬化層は図示していない。）と、図７のように雌スプライン軸８の噛み合い部８ａの焼入れ焼戻した表面硬化層を粗面化して固体潤滑被膜２１を形成し、雄スプライン軸７の噛み合い部７ａの表面には窒化化合物でなる表面硬化層２０を形成したものとを耐久試験のために長時間回転駆動して目視により表面の状態変化を比較した。
　その結果、図７のように雌スプライン軸８の噛み合い部８ａに固体潤滑被膜２１を形成したものより、図６のように雄スプライン軸７の噛み合い部７ａの表面に固体潤滑被膜２１を形成したものの方が摩耗粉の発生が少ないことが確認された。
　図６に示すように、雄スプライン軸７の噛み合い部７ａの表面にガス窒化等により窒化化合物でなる表面硬化層２０を形成し、この表面硬化層２０上に固体潤滑被膜２１を形成すれば、窒化化合物は硬度が高く、表面に激しい凹凸が形成されることから、固体潤滑被膜２１が噛み合い部７ａの表面に強固に固着するので、剥離が起こり難くなる上、雌スプライン軸８の噛み合い部は焼入れ焼戻しによって母材に適度な硬さと靱性を持たせることにより、摩擦抵抗がよりよく低減され、摩耗粉の発生が減少したものと考えられる。
　一方、図７に示すように、雄スプライン軸７の噛み合い部７ａに窒化化合物でなる表面硬化層２０を形成する一方、雌スプライン軸８の噛み合い部８ａに固体潤滑被膜２１を形成した場合、雄スプライン軸７の噛み合い部７ａに形成された硬質で凹凸の激しい窒化化合物でなる表面硬化層２０によって固体潤滑被膜２１が食い込まれ、固体潤滑被膜２１の剥離が生じやすい状況が生じたものと考えられる。また、窒化化合物は脆性が高いため、その摩耗粉が研磨剤として作用し、固体潤滑被膜２１の摩耗を生じさせる結果となったものと考えられる。
　したがって、図６に示すように、雄スプライン軸７の噛み合い部７ａに表面硬化層２０として窒化化合物を形成し、その上に固体潤滑被膜２１を形成し、雌スプライン軸８の噛み合い部８ａは焼入れ焼戻しによって表面硬化することにより、摩擦抵抗がよりよく低減され、スプライン軸継手のさらなる延命化が達成される。
　上記実施の形態においては、動力源がエンジンである場合について説明したが、動力源が電動機で被駆動回転体が油圧ポンプである場合にも本発明を適用することができる。また、本発明は、上記の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更、付加が可能である。
１：エンジン、２：油圧ポンプ、３：動力源回転体、４：ハウジング、７：雄スプライン軸、７ａ：噛み合い部、８：雌スプライン軸、８ａ：噛み合い部、８ｂ，８ｃ：ねじ孔、９：ボルト、１０：緩衝材、１１，１２：取付け部材、１３，１４：ボルト、２０：表面硬化層、２１：固体潤滑被膜

Claims (7)

  1. 　雄スプライン軸と雌スプライン軸との噛み合い部が互いに滑動可能寸法に形成され、使用時にクランプで前記雌スプライン軸を前記雄スプライン軸に固定することにより相対移動を規制し、乾式に使用される建設機械のスプライン軸継手において、
    　前記雄スプライン軸と前記雌スプライン軸の少なくともいずれか一方の噛み合い部の表面に、固体潤滑被膜を形成したことを特徴とする建設機械のスプライン軸継手。
  2. 　請求項１に記載の建設機械のスプライン軸継手において、
    　前記固体潤滑被膜形成後の噛み合い部の寸法が、締り嵌めとなるように被膜厚さを設定したことを特徴とする建設機械のスプライン軸継手。
  3. 　請求項１または２に記載の建設機械のスプライン軸継手において、
    　前記固体潤滑被膜の膜厚を５μ～２０μとしたことを特徴とする建設機械のスプライン軸継手。
  4. 　請求項１から３までのいずれか１項に記載の建設機械のスプライン軸継手において、
    　前記雄スプライン軸と前記雌スプライン軸の噛み合い部に、焼入れ焼戻し、窒化、塩浴窒化、ガス軟窒化、高周波焼入れ、浸炭焼入れまたは浸炭窒化により表面硬化層を形成し、前記表面硬化層上に前記固体潤滑被膜を形成したことを特徴とする建設機械のスプライン軸継手。
  5. 　請求項１から３までのいずれか１項に記載の建設機械のスプライン軸継手において、
    　前記雄スプライン軸と前記雌スプライン軸の少なくとも一方の噛み合い部を、化学的表面処理または物理的表面処理により粗面化し、粗面化した表面に前記固体潤滑被膜を形成したことを特徴とする建設機械のスプライン軸継手。
  6. 　請求項１から３までのいずれか１項に記載の建設機械のスプライン軸継手において、
    　請求項４に記載の表面硬化層を請求項５に記載の表面処理により粗面化し、前記粗面化した表面に前記固体潤滑被膜を形成したことを特徴とする建設機械のスプライン軸継手。
  7. 　請求項１から３までのいずれか１項に記載の建設機械のスプライン軸継手において、
    　前記雄スプライン軸の噛み合い部の表面に窒化化合物でなる表面硬化層を形成し、前記表面硬化層上に前記固体潤滑被膜を形成し、前記雌スプライン軸の噛み合い部に焼入れ焼戻しによる表面硬化層を設けたことを特徴とする建設機械のスプライン軸継手。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017153263A (ja) * 2016-02-25 2017-08-31 株式会社豊田自動織機 回転電機
WO2019225203A1 (ja) * 2018-05-23 2019-11-28 日産自動車株式会社 摺動式スプライン軸装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6034123U (ja) * 1983-08-17 1985-03-08 日立建機株式会社 軸継手
JP2009114388A (ja) * 2007-11-08 2009-05-28 Okitsumo Kk 固体潤滑被膜とその製造方法およびそれを用いた摺動部材
JP2010180911A (ja) * 2009-02-03 2010-08-19 Kobelco Contstruction Machinery Ltd ハイブリッド作業機械の軸潤滑装置
JP2011185348A (ja) * 2010-03-08 2011-09-22 Ntn Corp 連結構造および自在継手
JP2012137137A (ja) * 2010-12-27 2012-07-19 Hitachi Constr Mach Co Ltd 建設機械の軸継手

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6034123U (ja) * 1983-08-17 1985-03-08 日立建機株式会社 軸継手
JP2009114388A (ja) * 2007-11-08 2009-05-28 Okitsumo Kk 固体潤滑被膜とその製造方法およびそれを用いた摺動部材
JP2010180911A (ja) * 2009-02-03 2010-08-19 Kobelco Contstruction Machinery Ltd ハイブリッド作業機械の軸潤滑装置
JP2011185348A (ja) * 2010-03-08 2011-09-22 Ntn Corp 連結構造および自在継手
JP2012137137A (ja) * 2010-12-27 2012-07-19 Hitachi Constr Mach Co Ltd 建設機械の軸継手

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017153263A (ja) * 2016-02-25 2017-08-31 株式会社豊田自動織機 回転電機
WO2019225203A1 (ja) * 2018-05-23 2019-11-28 日産自動車株式会社 摺動式スプライン軸装置
JPWO2019225203A1 (ja) * 2018-05-23 2021-07-15 日産自動車株式会社 摺動式スプライン軸装置
JP7186772B2 (ja) 2018-05-23 2022-12-09 日産自動車株式会社 摺動式スプライン軸装置
US11927225B2 (en) 2018-05-23 2024-03-12 Nissan Motor Co., Ltd. Sliding spline shaft device

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