(57)【要約】    【課題】連結する２軸の偏角が大きくなっても耐久性を向上でき、かつ組み付け作業性を向上できる動力伝達機構を提供する。    【解決手段】従動軸３の端部内周面に設けられた雌スプライン部４と、駆動軸２の端部外周面に設けられた雄スプライン部５と、これら雌雄のスプライン部の間に介在されたゴム状弾性体６とを備え、雌雄のスプライン部の軸方向両端の噛合わせ状態を軸方向中央部分よりも緩やかに噛み合わせる。例えば、雄スプライン部の軸方向両端で歯形外径を軸方向中央部分よりも小さく設定する。また、雌スプライン部の軸方向両端で歯形内径が軸方向中央部分よりも大きく設定する。あるいは雌雄のスプライン部における軸方向両端の歯の厚みを軸方向中央部分よりも薄く形成する。【選択図】  図２
2007154984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸および従動軸のうちの一方の軸の端部内周面に設けられた雌スプライン部と、他方の軸の端部外周面に設けられた雄スプライン部と、該雄スプライン部と雌スプライン部との間に介在されるゴム状弾性体とを備え、前記雄スプライン部と雌スプライン部の軸方向両端の噛合わせ状態を軸方向中央部分よりも緩やかに噛み合うように設定されたことを特徴とする動力伝達機構。
【請求項２】
駆動軸および従動軸のうちの一方の軸の端部内周面に設けられた雌スプライン部と、他方の軸の端部外周面に設けられた雄スプライン部と、該雄スプライン部と雌スプライン部との間に介在されるゴム状弾性体とを備え、前記雄スプライン部の軸方向両端で歯形外径が軸方向中央部分よりも小さく設定されたことを特徴とする動力伝達機構。
【請求項３】
駆動軸および従動軸のうちの一方の軸の端部内周面に設けられた雌スプライン部と、他方の軸の端部外周面に設けられた雄スプライン部と、該雄スプライン部と雌スプライン部との間に介在されるゴム状弾性体とを備え、前記雌スプライン部の軸方向両端で歯形内径が軸方向中央部分よりも大きく設定されたことを特徴とする動力伝達機構。
【請求項４】
前記雄スプライン部及び雌スプライン部の少なくとも一方のスプライン部における軸方向両端の歯の厚みが軸方向中央部分よりも薄く形成されたことを特徴とする請求項２又は３に記載の動力伝達機構。
【請求項５】
駆動軸および従動軸のうちの一方の軸の端部内周面に設けられた雌スプライン部と、他方の軸の端部外周面に設けられた雄スプライン部と、該雄スプライン部と雌スプライン部との間に介在されるゴム状弾性体とを備え、前記雄スプライン部及び雌スプライン部の少なくとも一方のスプライン部における軸方向両端の歯の厚みが軸方向中央部分よりも薄く形成されたことを特徴とする動力伝達機構。
【請求項６】
駆動軸および従動軸のうちの一方の軸の端部内周面に設けられた雌スプライン部と、他方の軸の端部外周面に設けられた雄スプライン部と、該雄スプライン部と雌スプライン部との間に介在されるゴム状弾性体とを備え、雄スプライン部の軸方向両端で歯形外径が軸方向中央部分よりも小さく設定され、雌スプライン部の軸方向両端で歯形内径が軸方向中央部分よりも大きく設定され、さらに、前記雄スプライン部及び雌スプライン部の少なくとも一方のスプライン部における軸方向両端の歯の厚みが軸方向中央部分よりも薄く形成されたことを特徴とする動力伝達機構。
【請求項７】
前記ゴム状弾性体は、雌スプライン部とスプライン係合する外歯をその外周面に、前記雄スプライン部とスプライン係合する内歯をその内周面にそれぞれ有する弾性歯付きスリーブであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の動力伝達機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動軸と従動軸とがスプライン嵌合され、その嵌合部間にゴム状弾性体が介在された動力伝達機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の動力伝達機構では、特許文献１に示すように、駆動軸と従動軸とがスプライン嵌合され、その雄スプラインと雌スプラインの間に、軸の偏心及び偏角を吸収するためのゴム状弾性体が介在され、金属歯同士の噛み合いによる耳障りな異音や振動の発生を防止できるようになっている。
【特許文献１】特開２００５−６９４７０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、スプライン嵌合部の歯形は軸方向で同一形状（平行）であり、軸の偏角が大きくなると、ゴム状弾性体に局部的な応力集中が発生し、ゴム状弾性体の耐久性が低下するといった問題点があった。
【０００４】
また、両スプライン部を組み付ける際、両部材間のクリアランスが小さいと、スプラインの歯部が軸方向で平行であると、組付作業性が悪くなるといった難点があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑み、スプライン部の歯形状を改良し、連結する２軸の偏角が大きくなっても耐久性を向上させることができ、かつ組み付け作業性を向上させることができる動力伝達機構の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る動力伝達機構は、駆動軸および従動軸のうちの一方の軸の端部内周面に設けられた雌スプライン部と、他方の軸の端部外周面に設けられた雄スプライン部と、該雄スプライン部と雌スプライン部との間に介在されるゴム状弾性体とを備え、前記雄スプライン部と雌スプライン部の軸方向両端の噛合わせ状態を軸方向中央部分よりも緩やかに噛み合うように設定されたことを特徴とする。
【０００７】
上記構成によると、両スプライン部の軸方向両端の噛合わせ状態を軸方向中央部分よりも緩やかに噛み合うように設定しているので、連結する駆動軸と従動軸との間の偏角が大きくなっても、両スプライン部間に介在されるゴム状弾性体に局部的な応力が集中するのを避けることができ、耐久性を向上させることができる。また、両スプライン部の軸方向両端の噛合わせ状態が軸方向中央部分よりも緩やかであるから、両スプライン部を組み付ける際、両部材間のクリアランスが大きくなり、組付作業性も向上させることができる。
【０００８】
ここで、「軸方向両端の噛合わせ状態を軸方向中央部分よりも緩やかに噛み合」わせるには、以下のような具体的手段を採用することで達成することができる。
【０００９】
その一つは、雄スプライン部の軸方向両端で歯形外径を軸方向中央部分よりも小さく設定することであり、他の一つは、雌スプライン部の歯形内径を軸方向両端で軸方向中央部分よりも大きく設定することである。
【００１０】
いずれも駆動軸と従動軸とに偏角が生じても雄スプラインと雌スプラインの軸方向両端部の角部（歯先と歯底の角部）の接触を回避することができ、集中荷重を分散することができる。
【００１１】
上記のように、雄スプライン部の軸方向両端の歯形の改良と、雌スプライン部の軸方向両端の歯形の改良とを夫々単独で行ってもよく、また、両者を組み合わせた構成であってもよい。
【００１２】
さらに、「軸方向両端の噛合わせ状態を軸方向中央部分よりも緩やかに噛み合」わせる他の手段は、雄スプライン部及び雌スプライン部の少なくとも一方のスプライン部における軸方向両端の歯の厚みが軸方向中央部分よりも薄く形成することである。
【００１３】
上記構成によると、駆動軸と従動軸とに偏角が生じても、トルク伝達時に加わる内歯両端の圧力面の角部の接触による応力集中を防ぐことができ、滑らかな曲面により面同士で接触して集中荷重を分散させ、駆動トルクを伝達させることができる。
【００１４】
また、両スプライン部の少なくとも一方のスプライン部における軸方向両端の歯の厚みを軸方向中央部分よりも薄く形成する構成は、単独あるいは上記雌雄のスプライン部の軸方向両端に施す改良と組み合わせて採用してもよい。
【００１５】
なお、雌雄のスプライン部間に介在するゴム状弾性体には、特に歯が形成されていなくてもよいが、駆動トルクを確実に伝達する好適な構成としては、雌スプライン部とスプライン係合する外歯をその外周面に、前記雄スプライン部とスプライン係合する内歯をその内周面にそれぞれ有する弾性歯付きスリーブを使用するのが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
以上のとおり、本発明によると、雌雄スプライン部の軸方向両端の噛合わせ状態を軸方向中央部分よりも緩やかに噛み合うように設定しているので、介在されるゴム状弾性体の耐久性を向上させることができる。また、雌雄のスプライン部を組み付ける際、両部材の軸方向端部間のクリアランスが大きくなるため、組付作業性も向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
＜第１の実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態を示す動力伝達機構のスプライン嵌合部を示す側面図、図２（ａ）は雄スプライン部の正面図、（ｂ）は同じくその側面図、図３は雄スプライン部の歯部の平面図、図４はゴム状弾性体の正面図である。
【００１９】
本実施形態の動力伝達機構１は、従動軸３の端部内周面に設けられた雌スプライン部４と、駆動軸２の端部外周面に設けられた雄スプライン部５と、該雄スプライン部５と雌スプライン部４との間に介在されるゴム状弾性体６とを備え、雄スプライン部５と雌スプライン部４の軸方向両端の噛合わせ状態を軸方向中央部分よりも緩やかに噛み合うように設定されている。
【００２０】
具体的には、雄スプライン部の軸方向両端で歯部７の外径が、軸方向中央部分よりも小さく設定され、全体として太鼓状に歯部７を丸めている。そのＲ寸法（図２におけるＲ１）は、軸の傾斜度合い（偏角θ）により設定変更する。
【００２１】
いま、図２に示すように、Ｒ１：歯先Ｒ、Ｂ：雄スプライン部の軸方向長さ、θ１：歯先Ｒ角度とすると、
Ｒ１＝Ｂ／｛２sin（θ１／２）｝・・・・・・（１）
が成立する。
【００２２】
そこで、駆動軸のスプライン部の歯がゴム状弾性体６に円弧で接するための条件は、偏角をθとすれば、
２θ＜θ１＜π（rad）・・・・・・・・・・・（２）
（２）式を（１）式に代入して、最適な歯先円Ｒ１を求めると、
Ｂ／２＜Ｒ１＜Ｂ／（２sinθ）・・・・・・・（３）
となる。
【００２３】
また、耐久性の向上が期待できる歯先円Ｒ１の使用条件（許容範囲）を検討すると、
θ＜θ１＜π（rad）・・・・・・・・・・・・・（４）
と考えられる。
【００２４】
（４）式を（１）式に代入すると、
Ｂ／２＜Ｒ１＜Ｂ／｛２sin(θ/2)｝・・・・・・（５）
なお、歯部７のＲ形状は円弧状のものに限定されず、軸方向中央部を直線とし、軸方向両端をＲ形状とした組み合わせ歯形状であってもよい。
【００２５】
また、雄スプライン部５及び雌スプライン部５の軸方向両端の歯７の厚みｔ２が軸方向中央部分の歯の厚みｔ１よりも薄く形成されている。その厚み部（圧力面）はＲ形状にされている（図３におけるＲ２）。いま、図３に示すように、Ｒ２：歯圧力面Ｒ、Ｂ：雄スプライン部の軸方向長さ、θ２：圧力面Ｒ角度とすると、
Ｒ２＝Ｂ／｛２sin（θ2/２）｝・・・・・・（６）
が成立する。
【００２６】
そこで、駆動軸のスプライン部の歯がゴム状弾性体６に円弧で接するための条件は、偏角をθとすれば、
２θ＜θ２＜π（rad）・・・・・・・・・・・（７）
（７）式を（６）式に代入して、最適な歯圧力面Ｒ１を求めると、
Ｂ／２＜Ｒ２＜Ｂ／（２sinθ）・・・・・・・（８）
となる。
【００２７】
また、耐久性の向上が期待できる歯先円Ｒ２の使用条件（許容範囲）を検討すると、
θ＜θ２＜π（rad）・・・・・・・・・・・・・（９）
と考えられる。
【００２８】
（９）式を（６）式に代入すると、
Ｂ／２＜Ｒ２＜Ｂ／｛２sin(θ/2)｝・・・・・・（１０）
となる。
【００２９】
なお、歯部７の圧力面Ｒ形状は円弧状のものに限定されず、軸方向中央部を直線とし、軸方向両端をＲ形状とした組み合わせ歯形状であってもよい。
【００３０】
また、ゴム状弾性体６は、外周面に雌スプライン部４とスプライン嵌合する外歯８を有し、また、内周面に雄スプライン部５とスプライン嵌合する内歯９を有する弾性歯付きスリーブである。この歯付きスリーブは、歯面を歯布で覆い、及び／又は内部に芯線を埋設したものも採用することができる。さらに、ゴム状弾性体６は、上記のように歯が形成されたものに限定されるものではなく、歯が形成されていないものを使用してもよい。さらに、ゴム状弾性体６は、天然ゴム、合成ゴムなどの各種ゴム素材のみならず、ゴム状の弾性を有する各種樹脂素材であってもよい。
【００３１】
上記構成においては、両スプライン部の軸方向両端の噛合わせ状態を軸方向中央部分よりも緩やかに噛み合うように設定している。そのため、連結する駆動軸２と従動軸３との間の偏角θが大きくなっても、両スプライン部間に介在されるゴム状弾性体６に局部的な応力が集中するのを避けることができ、耐久性を向上させることができる。
【００３２】
また、両スプライン部の軸方向両端の噛合わせ状態が軸方向中央部分よりも緩やかであるから、両スプライン部を組み付ける際、両部材間のクリアランスが大きくなり、組付作業性も向上させることができる。
【００３３】
特に、歯先θ１を２θ以上に設定すれば、駆動軸２と従動軸３とに偏角θが生じても雄スプライン部５と雌スプライン部６の軸方向両端部の角部（歯先と歯底の角部）の接触を回避することができ、集中荷重を分散することができる。
【００３４】
また、歯の厚みｔについても、軸方向両端で厚みが薄くなるように歯７の圧力面をＲ形状にすれば、駆動軸２と従動軸３に偏角θが生じてもトルク伝達時に加わる歯両端の圧力面の角部の接触による応力集中を防ぎ、滑らかなＲ部により面で接触して集中荷重を防止し、駆動トルクを伝達させることができる。
【００３５】
なお、このような動力伝達機構のスプライン歯部の加工は、専用ホブを製作し、ＮＣホブ盤により加工する。また、焼結や転造、プレス加工、さらには放電加工等により量産することも可能である。
【００３６】
＜第２の実施形態＞
図５は本発明の第２の実施形態を示す動力伝達機構のスプライン嵌合部を分解した状態を示す側面図であり、ゴム状弾性体６を図示するのを省略している。
【００３７】
本実施形態では、従動軸３の端部内周面に設けられた雌スプライン部４と、駆動軸２の端部外周面に設けられた雄スプライン部５と、雌雄のスプライン部の間に介在されるゴム状弾性体６とを備え、雌スプライン部４の軸方向両端で歯形１０の内径が軸方向中央部分よりも大きく設定されている。また、雌雄のスプライン部４，５における軸方向両端の歯部７の厚みが軸方向中央部分よりも薄く形成されている。
【００３８】
上記構成においても、駆動軸２と従動軸３との間に偏角θが生じても雄スプライン部５と雌スプライン部４の軸方向両端部の角部（歯先と歯底の角部、および歯圧力面の角部）の接触を回避することができ、集中荷重を分散することができる。
【００３９】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、適宜変更を加えることができる。例えば、上記実施形態では、従動軸３に雌スプライン部４を形成し、駆動軸２に雄スプライン部５を形成した例を示したが、駆動軸に雌スプライン部を、従動軸に雄スプライン部を形成するようにしてもよい。
【００４０】
また、本発明は、上記実施形態以外に、雄スプライン部の軸方向両端で歯形外径を軸方向中央部分よりも小さく設定し、かつ雌スプライン部の軸方向両端で歯形内径を軸方向中央部分よりも大きく設定し、さらに、雌雄のスプライン部の少なくとも一方のスプライン部における軸方向両端の歯の厚みを軸方向中央部分よりも薄く形成する態様であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す動力伝達機構のスプライン嵌合部を示す側面図
【図２】（ａ）は雄スプライン部の正面図、（ｂ）は同じくその側面図
【図３】雄スプライン部の歯部の平面図
【図４】ゴム状弾性体の正面図
【図５】本発明の第２の実施形態を示す動力伝達機構のスプライン嵌合部を分解した状態を示す側面図
【符号の説明】
【００４２】
１    動力伝達機構
２    駆動軸
３    従動軸
４    雌スプライン部
５    雄スプライン部
６    ゴム状弾性体
７    歯部
【図１】
2007154984.tif 000003
【図２】
2007154984.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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