JP2007046640A - シャフト及びハブの動力伝達機構 - Google Patents

Abstract

【課題】所定部位に対する応力集中を抑制して、より一層、静的強度及び疲労強度を向上させることにある。
【解決手段】シャフト歯部２２は、シャフト（ハブ歯部の山部）の軸線に対して交差するツイスト形状からなる山部２２ａを有し、ハブ歯部２８は、歯厚が一定の直線状からなり且つ端部からシャフトシャンク２４側に向かって内径が変化する山部２８ａを有し、前記シャフト歯部２２の谷部２２ｂには、ハブ歯部２８側に向かって膨出する第１段差部３０が形成され、前記ハブ歯部２８の山部２８ａには、該シャフト歯部２２側と反対方向に窪んだ第２段差部３２が形成され、前記第１段差部３０の起点（Ｐ１）と前記第２段差部３２の起点（Ｐ２）とをそれぞれ所定距離（Ｌ４）だけオフセットした位置に設定した。
【選択図】図３

Description

本発明は、シャフト及びハブからなる２部材間で回転トルクを円滑に伝達することが可能なシャフト及びハブの動力伝達機構に関する。

自動車等の車両において、エンジンからの駆動力を車軸に伝達するためにシャフトを介して一組の等速ジョイントが用いられている。この等速ジョイントは、アウタ部材とインナ部材との間に配設されたトルク伝達部材を介してアウタ・インナ部材間のトルク伝達を行うものであり、シャフトに形成されたシャフト歯部とハブに形成されたハブ歯部とが係合した歯部組立体を有するシャフト及びハブのユニットを含む。

ところで、近年、騒音、振動等の動力伝達系のガタに起因して発生する等速ジョイントの円周方向のガタを抑制することが要求されている。従来では、内輪とシャフトとのガタを抑制するために、等速ジョイントの軸セレーションにねじれ角を設けたものがあるが、前記ねじれ角の方向とトルク負荷方向によって、内輪及びシャフトの強度、寿命にばらつきが生じるおそれがある。

また、歯車等の技術分野において、例えば、特許文献１〜３に示されるように、その歯面部にクラウニングを設ける技術的思想が開示されている。

さらに、トルクを伝達するための歯部組立体を有するシャフト／ハブユニットに関する特許文献４には、長手方向に沿って一定の外径を有するシャフト歯部と、長手方向に沿って一定の基部径を有するハブ歯部とが形成され、シャフト端部側の第１の部分におけるシャフト歯部の基部径（ｄｗ１）及びハブ歯部の内径（Ｄｎ１）に対し、シャフトシャンクに近接する第２の部分におけるシャフト歯部の基部径（ｄｗ２）及びハブ歯部の内径（Ｄｎ２）をそれぞれ大きく設定することが開示されている（ｄｗ１＜ｄｗ２、Ｄｎ１＜Ｄｎ２）。

さらにまた、軸部材と外周部材とのスプライン結合に関する特許文献５には、軸部材のシャフトシャンク側において、前記軸部材側の歯の谷部を拡径させて拡径領域を形成し、前記拡径領域内に軸部材側の歯と外周部材側の歯との嵌合部を設けることが開示されている。

ところで、本出願人は、スプラインが形成されたスプラインシャフトのクラウニングトップの位置を、スプラインシャフトと等速ジョイントとの嵌合部位に回転トルクが付与された際に最小となる位置に設けることにより、所定部分に応力が集中することを抑制すると共に、装置の全体構成を簡素化することを提案している（特許文献６参照）。

特開平２−６２４６１号公報 特開平３−６９８４４号公報 特開平３−３２４３６号公報 特表平１１−５１４０７９号公報 特開２０００−９７２４４号公報 特開２００１−２８７１２２号公報

本発明は、前記の提案に関連してなされたものであり、所定部位に対する応力集中を抑制して、より一層、静的強度及び疲労強度を向上させることが可能なシャフト及びハブの動力伝達機構を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、シャフトに形成されたシャフト歯部と、前記シャフトの外周側に配置されたハブのハブ歯部とが係合することにより、前記シャフト及びハブ間で相互にトルク伝達が可能に結合された機構において、
前記シャフト歯部は、歯厚が一定の直線状からなる山部と、端部からシャフトシャンク側に向かって径が変化する谷部とを有し、
前記ハブ歯部は、歯厚が一定の直線状からなる山部と、軸線方向に沿って一定の径からなる谷部とを有し、
前記シャフト歯部の山部の軸線は前記シャフトの軸線に対して所定角度で交差して形成されると共に、前記ハブ歯部の軸線は前記シャフトの軸線に対して平行に形成され、
前記シャフト歯部の山部と前記ハブ歯部の山部とがシャフトの端部側及びシャフトシャンク側でそれぞれ当接することにより、荷重が分散して伝達されることを特徴とする。

本発明によれば、シャフト歯部とハブ歯部とが係合した状態においてシャフト及びハブ間に回転トルクが付与された場合、前記シャフト歯部の山部の軸線が前記シャフトの軸線に対して所定角度で交差して形成され、前記シャフト歯部の山部と前記ハブ歯部の山部とがシャフトの端部側及びシャフトシャンク側でそれぞれ当接することにより、応力が集中する部位における応力を分散させて軸強度を向上させることができる。

この場合、前記シャフト歯部の谷部の径の変化点と、前記ハブ歯部の山部の内径の変化点とを、それぞれ所定距離だけオフセットした位置に設定することにより、前記シャフト歯部側及び前記ハブ歯部側の径の変化部分に応力が集中することが緩和される。

例えば、前記シャフト歯部の谷部には、ハブ歯部側に向かって膨出する第１段差部が形成され、前記ハブ歯部の山部には、該シャフト歯部側と反対方向に窪んだ第２段差部が形成され、前記第１段差部の起点と前記第２段差部の起点とがそれぞれ所定距離だけオフセットした位置に設定されるとよい。なお、前記シャフト歯部に形成された第１段差部の傾斜角度を、５度〜４５度に設定することにより、好適な応力緩和効果が得られる。

従って、本発明では、シャフト歯部の谷部の径の変化点とハブ歯部の山部の内径の変化点とが所定距離だけオフセットしているため、前記シャフト歯部に付与された応力が一方の変化点と他方の変化点とにそれぞれ分散されることにより応力集中が緩和される。この結果、応力の集中を緩和して分散させることができるため、シャフト歯部とハブ歯部との係合部位に対する静的強度及び疲労強度を向上させることができる。

さらに、本発明では、前記シャフト歯部とハブ歯部との噛合部位に付与される荷重の度合いに対応して、主たる荷重伝達領域が異なるように設けるとよい。例えば、前記荷重の度合を、低荷重、中荷重及び高荷重に分類した場合、前記低荷重、中荷重及び高荷重の主たる各荷重伝達領域は、前記シャフト歯部の山部と前記ハブ歯部の山部とがそれぞれ当接するシャフト端部側及びシャフトシャンク側に向かって順に離間する方向に設定されることにより、特定部位への応力集中が緩和される。

また、本発明によれば、シャフト歯部とハブ歯部とが係合した状態においてシャフト及びハブ間に回転トルクが付与された場合、前記シャフト歯部に形成された所定の曲率半径からなる円弧部と前記ハブ歯部に形成された段差部との共働作用下にシャフト歯部とハブ歯部との係合部位に付与される応力が分散され、応力集中が緩和される。すなわち、前記シャフト歯部の谷部にハブ歯部側に向かって所定の曲率で延在する円弧部を形成することにより、応力が集中する部位であるシャフト歯部の谷部の径を増大させることができ、軸強度を向上させることができる。

さらに、本発明によれば、シャフト歯部とハブ歯部とが係合した状態においてシャフト及びハブ間に回転トルクが付与された場合、前記シャフト歯部の谷部に形成されたテーパ部と前記ハブ歯部の山部に形成された段差部との共働作用下にシャフト歯部とハブ歯部との係合部位に付与される応力が分散され、応力集中が緩和される。すなわち、前記シャフト歯部の谷部にハブ歯部側に向かって徐々に拡径するテーパ部を形成することにより、応力が集中する部位であるシャフト歯部の谷部の径を増大させることができ、軸強度を向上させることができる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、前記シャフト歯部の山部の軸線が前記シャフトの軸線に対して所定角度で交差する、いわゆるツイスト（捻れ）形状とすることにより、前記シャフト歯部の山部と前記ハブ歯部の山部とがシャフトの端部側及びシャフトシャンク側でそれぞれ当接し、応力が集中する部位における応力を分散させて軸強度を向上させることができる。

また、シャフト歯部に付与された応力がオフセットされた一方の変化点と他方の変化点とにそれぞれ分散されることにより、応力の集中を緩和してシャフト歯部とハブ歯部との係合部位に対する静的強度及び疲労強度を向上させることができる。

さらに、シャフト歯部の山部をツイスト形状とすることにより、入力される荷重の度合いに応じて主たる荷重が伝達される領域が変化して、特定部位に応力が集中することが緩和される。

本発明に係るシャフト及びハブの動力伝達機構について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１において参照数字１０は、本発明の実施の形態に係る動力伝達機構が適用されたシャフト及びハブのユニットを示す。このユニット１０は、等速ジョイントの一部を構成するものであり、前記シャフト１２は、駆動力伝達軸として機能し、ハブ１４は、図示しないアウタカップの開口部内に収納され図示しないボールが係合する案内溝１５を有するインナリングとして機能するものである。

前記シャフト１２の一端部及び他端部には、それぞれ、ハブ１４の軸孔１６に嵌合する嵌合部１８が形成される。ただし、図１では、シャフト１２の一端部のみを示し、他端部の図示を省略している。前記嵌合部１８は、シャフト１２の軸線に沿って所定の歯長からなり、周方向に沿って形成された複数のスプライン歯２０を有するシャフト歯部２２を備える。前記シャフト歯部２２は、凸状の山部２２ａと凹状の谷部２２ｂとが周方向に沿って交互に連続して構成される。

前記シャフト１２の中心側の前記シャフト歯部２２に近接する部位には、シャフトシャンク２４が設けられ、また、シャフト１２の端面１３側には、前記ハブ１４の抜け止め機能を有する図示しない止め輪が環状溝（図示せず）を介して装着される。

前記シャフト１２を半径内方向に向かって見た場合（シャフト歯部２２の山部２２ａを平面視した場合）、前記シャフト歯部２２は、歯厚が一定の直線状からなる山部２２ａと、端面１３からシャフトシャンク２４側に向かって径が変化する谷部２２ｂとを有する。前記シャフト歯部２２の山部２２ａは、その軸線が前記シャフト１２の軸線（ハブ歯部２８の山部２８ａの軸線）に対して所定角度で交差する、いわゆるツイスト（捻れ）形状に形成される。

前記ハブ１４の軸孔１６の内周面には、前記シャフト１２の嵌合部１８に嵌合する複数の直線状のスプライン歯２６を有するハブ歯部２８が形成される。前記ハブ歯部２８は、凸状の山部２８ａと凹状の谷部２８ｂとが周方向に沿って交互に連続して構成され、前記ハブ歯部２８の山部２８ａは、図２に示されるように、同一の歯厚からなり、シャフト１２の軸線と平行となるように形成されている。

従って、図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、前記シャフト歯部２２の山部２２ａと前記ハブ歯部２８の山部２８ａとがシャフト１２の端面１３側及びシャフトシャンク２４側でそれぞれ当接することにより、荷重がシャフト１２の端面１３側とシャフトシャンク２４側とにそれぞれ分散して伝達される。

図３は、シャフト歯部２２の谷部２２ｂとハブ歯部２８の山部２８ａとが係合した状態におけるシャフト１２の軸線方向に沿った一部拡大縦断面図である。

シャフト歯部２２の谷部２２ｂ（谷部径φ１）の所定位置（破線参照）からシャフトシャンク２４側に向かって水平方向に所定距離Ｌ１だけ移動した点Ｐ１（変化点）を設定し、前記点Ｐ１からその谷部２２ｂをハブ歯部２８側に向かって膨出させ、谷部径φ１から谷部径φ２に変化させた第１段差部３０を形成し、さらに、所定距離Ｌ２だけ谷部径φ２を延在させてシャフトシャンク２４に連続させて形成する。

この場合、シャフト歯部２２側の前記第１段差部３０は、後述するように、例えば、傾斜面又は所定の曲率半径からなる円弧状の曲面或いは複合面等によって形成するとよい。また、シャフト歯部２２の山部２２ａの外径は、図３及び図４に示されるように、軸線方向に沿って一定で変化しないものと、図５に示されるように、山部２２ａの外径が点Ｐ１の近傍部位からシャフトシャンク２４側に向かって徐々に縮径（歯丈が短縮）するように変化するものとの両方が含まれる。前記山部２２ａの外径をシャフトシャンク２４側に向かって徐々に縮径させることにより、図示しない転造ラックによる製造が容易となり、また、回転トルクの伝達機能を営む際に何ら問題がない。なお、図５中における記号Ｈは、山部２２ａの外径の変化（落ち込み）と対比するための水平線を示す。

ハブ歯部２８の山部２８ａでは、前記シャフト歯部２２の点Ｐ１からシャフトシャンク２４と反対側に水平方向に沿った所定距離Ｌ４だけオフセットした位置に点Ｐ２を設定し、前記点Ｐ２からその山部径φ３を山部径φ４に変化させた第２段差部３２を形成し、さらに、所定距離Ｌ３だけ山部径φ４を延在させて形成する。

この場合、ハブ歯部２８の前記第２段差部３２は、例えば、傾斜面３６（図１０参照）又は所定の曲率半径からなる円弧状の曲面３８（図１１参照）或いは複合面等によって形成し、前記第１段差部３０の形状と異なる形状であってもよい。前記第２段差部３２の傾斜角度は、第１段差部３０の傾斜角度に対応して任意に設定される。なお、ハブ歯部２８側の形状は、前記第２段差部３２の形状に限定されるものではなく、例えば、所定の曲率半径を有するＲ形状、テーパ形状等を含む形状であってもよい。また、ハブ歯部２８の谷部２８ｂの内径は、軸線方向に沿って一定で変化しないものとする。

前記谷部径φ１、φ２は、それぞれ、シャフト１２の軸心からシャフト歯部２２の谷部２２ｂの底面までの離間距離を示したものであり、前記山部径φ３、φ４は、それぞれ、シャフト１２の軸心からハブ歯部２８の山部２８ａの歯先までの離間距離を示したものである。

なお、シャフト歯部２２側のＬ２は、Ｌ１より大きく設定されるとよい（Ｌ１＜Ｌ２）。後述するように、シャフト歯部２２とハブ歯部２８との噛合部位に付与される荷重の度合いに対応して、例えば、低荷重、中荷重及び高荷重等の主たる荷重伝達領域を異なるように設定するためである。さらに、シャフト歯部２２側のＬ２とハブ歯部２８側のＬ３とはそれぞれ略等しく（Ｌ２≒Ｌ３）、又はシャフト歯部２２側のＬ２に対してハブ歯部２８側のＬ３が大きくなるように設定されるとよい（Ｌ２＜Ｌ３）。寸法公差及び寸法精度によって後述するオフセットが設定し易くなると共に、組み付け性を向上させることができるからである。

図３から諒解されるように、シャフト歯部２２の第１段差部３０の立ち上がりの起点（変化点）となる点Ｐ１と、ハブ歯部２８の第２段差部３２の立ち上がりの起点（変化点）となる点Ｐ２とが所定の離間距離Ｌ４だけ略水平方向にオフセットした位置に設定されている。

従って、シャフト歯部２２とハブ歯部２８とが係合したシャフト１２及びハブ１４のユニット１０に対して回転トルクが付与された場合、シャフト歯部２２側の点Ｐ１とハブ歯部２８側の点Ｐ２とが所定距離だけオフセットしているため、前記ユニット１０に付与された応力が前記点Ｐ１と点Ｐ２とにそれぞれ分散されることにより応力集中を緩和することができる。

前記点Ｐ１と点Ｐ２とがオフセットされていない場合、前記ユニット１０に付与された応力が点Ｐ１と点Ｐ２との径方向の一致部位又は略一致部位に過剰に集中するおそれがあるからである。この結果、本実施の形態では、応力の集中を緩和して分散させることができるため、シャフト歯部２２とハブ歯部２８との係合部位に対する静的強度及び疲労強度を向上させることができる。

さらに、図４に示されるように、点Ｐ１、点Ｐ３、点Ｐ４を結んだ直角三角形の断面積を増大させ、点Ｐ１及び点Ｐ４を結ぶ線分Ｐ１４と点Ｐ１及び点Ｐ３を結ぶ線分Ｐ１３とがなす角度θ、すなわち、第１段差部３０の傾斜角度θを所定値に設定することにより、第１段差部３０に形成されたテーパ部３４によってより一層応力集中が緩和される。

例えば、前記第１段差部３０の傾斜角度θと応力緩和及び生産技術性との関係を図６に示す。図６から諒解されるように、前記傾斜角度θを５度〜４５度に設定すると良好（○印参照）であり、前記傾斜角度θを１０度〜３５度に設定すると最適（◎印参照）である。

前記傾斜角度θを３度に設定すると、応力分散効果を十分に発揮することができないと共に、転造ラックによる生産が困難であって不適である。一方、前記傾斜角度θを９０度に設定すると、階段状の第１段差部３０に応力が過剰に集中するという問題があると共に、転造ラックの耐久性を劣化させるという他の問題がある。

第１及び第２段差部３０、３２がない通常のシャフト及びハブのスプライン嵌合では、シャフトシャンクの近傍部位に応力のピークポイントが発生するが、本実施の形態では、シャフト歯部２２に第１段差部３０を設けて点Ｐ１にもある程度の応力が集中するように構成し、シャフトシャンク２４側に集中する応力を分散させている。この場合、シャフト歯部２２の第１段差部３０の傾斜角度θを、例えば、９０度のように大きく設定しすぎると点Ｐ１に応力が過剰に集中しすぎて応力分散（応力緩和）効果を発揮することができない。従って、前記第１段差部３０の立ち上がり角度である傾斜角度θを適正に設定することにより、シャフトシャンク２４の近傍に発生する応力の集中を好適に分散させて、ピークポイントにおける応力値を低減することができる。

次に、回転トルクが付与されていない無負荷状態から、回転トルクが付与されてツイスト形状を有するシャフト歯部２２の山部２２ａと直線形状を有するハブ歯部２８の山部２８ａとが噛合した状態を図２Ａ及び図２Ｂに示す。なお、回転トルクによる荷重入力方向は、ハブ歯部２８の軸線と直交する矢印Ｙ方向に設定した。また、図２Ｂにおいて、仮想線は、シャフト歯部２２の山部２２ａが反対方向に傾斜した逆ツイスト形状を示している。

この場合、応力値と測定位置（図２Ｂの矢印Ｘ参照）との関係を表した図７に示されるように、入力される荷重の度合いが異なることにより、応力値のピークポイントが測定位置に沿って変化していることがわかる。前記入力される荷重の度合いを、例えば、低荷重、中荷重、高荷重の３段階とすると、前記段階に対応した低荷重特性曲線Ｄ、中荷重特性曲線Ｅ、高荷重特性曲線Ｆとなる。

図２Ｂから諒解されるように、入力される荷重の度合いによってシャフト歯部２２とハブ歯部２８との噛合部位が、荷重付与位置に対応する円ａ、円ｂ、円ｃのように順次変化している。この噛合部位は、入力される荷重の度合いに対応して中央部からシャフト１２の端面１３側及びシャフトシャンク２４側の両方に向かってそれぞれ離間する方向に作用している。

すなわち、低荷重が付与されたときには、シャフト１２の端面１３側及びシャフトシャンク２４側における円ａの領域が主たる低荷重伝達領域となり、中荷重が付与されたときには、前記円ａから僅かに離間したシャフト１２の端面１３側及びシャフトシャンク２４側の円ｂの領域が主たる中荷重伝達領域となり、高荷重が付与されたときには、前記円ｂから僅かに離間するシャフト１２の端面１３側及びシャフトシャンク２４側の円ｃの領域が主たる高荷重伝達領域となる。

このようにシャフト歯部２２をハブ歯部２８の軸線に対して交差するツイスト形状とすることにより、入力される荷重の度合いに応じて荷重が伝達される領域（応力値のピークポイント）が変化するように設定され、特定の部位に対する応力集中を緩和することができる。

この結果、付与される荷重は、シャフト１２の端面１３側とシャフトシャンク２４側とにそれぞれ分散される（この場合、図７から諒解されるようにシャフト１２の端面１３側に付与される荷重よりもシャフトシャンク２４側に付与される荷重が大きい）と共に、前記シャフト１２の端面１３側及びシャフトシャンク２４側においてそれぞれ荷重の度合いに対応して荷重が伝達される領域が変化することにより、より一層の荷重の分散化を図ることができる。

次に、他の実施の形態に係る動力伝達機構が適用されたシャフト及びハブのユニットを図８に示す。なお、前記実施の形態と同一の構成要素には同一の参照符号を付しその詳細な説明を省略する。

他の実施の形態では、点Ｐ１を起点としてハブ歯部２８側に向かって延在し、曲率中心をＰ３として所定の曲率半径Ｗからなる円弧部４０を形成してシャフトシャンク２４側に連続させている点で相違している。

なお、シャフト歯部２２側と反対方向に窪んで形成されるハブ歯部２８の前記段差部４２は、例えば、傾斜面または所定の曲率半径からなる円弧状の曲面または複合面等によって形成するとよい。前記点Ｐ２を起点とする段差部４２の傾斜角度は、円弧部４０に対応して任意に設定される。前記ハブ歯部２８側の形状は、前記段差部４２の形状に限定されるものではなく、例えば、所定の曲率半径を有するＲ形状、テーパ形状等を含む形状であってもよい。また、ハブ歯部２８の谷部２８ｂの内径は、軸線方向に沿って一定で変化しないものとする。

この場合、シャフト歯部２２側に形成された円弧部４０とハブ歯部２８側に形成された段差部４２の共働作用下に、シャフト歯部２２の円弧部４０に付与される応力が分散されて応力集中を緩和することができる。

次に、さらに他の実施の形態に係る動力伝達機構が適用されたシャフト及びハブのユニットを図９に示す。

さらに、他の実施の形態では、水平方向に沿った谷部２２ｂに対して所定角度θからなり、点Ｐ１を起点としてその谷部２２ｂの径がハブ歯部２８側に向かって徐々に増大するように形成されたテーパ部５０を設け、前記テーパ部５０を延在させてシャフトシャンク２４に連続させて形成している点で相違している。

なお、シャフト歯部２２の山部２２ａの外径は、軸線方向に沿って一定で変化しないものとする。

ハブ歯部２８の山部２８ａでは、前記シャフト歯部２２の点Ｐ１からシャフトシャンク２４と反対側に水平方向に沿った所定距離Ｌ３だけオフセットした位置に点Ｐ２を設定し、前記点Ｐ２からその山部径φ２から山部径φ３に変化させた段差部５２を形成し、さらに、所定距離Ｌ２だけ山部径φ３を延在させて形成する。

この場合、ハブ歯部２８の前記段差部５２は、例えば、傾斜面または所定の曲率半径からなる円弧状の曲面または複合面等によって形成するとよい。前記Ｐ２を起点とする段差部５２の傾斜角度は、テーパ部５０の傾斜角度に対応して任意に設定される。なお、ハブ歯部２８側の形状は、前記段差部５２の形状に限定されるものではなく、例えば、所定の曲率半径を有するＲ形状、テーパ形状等を含む形状であってもよい。また、ハブ歯部２８の谷部２８ｂの内径は、軸線方向に沿って一定で変化しないものとする。

さらに、図１〜図１１に示す実施の形態では、ハブ歯部２８の山部径φ３から山部径φ４に変化させて構成しているが、これに限定されるものではなく、図１２及び図１３に示されるように、ハブ歯部２８の山部径φ３（φ４）が一定に設定されたハブ１４ａを用いてもよい。

本発明の実施の形態に係る動力伝達機構が適用されたシャフト及びハブのユニットの一部切欠斜視図である。 シャフト歯部とハブ歯部とが係合した状態において、図２Ａは、無負荷状態を示し、図２Ｂは、前記無負荷状態から矢印Ｙ方向に回転トルクが付与された状態をそれぞれ示す拡大横断面図である。 図１のシャフト歯部の谷部とハブ歯部の山部とが係合した状態におけるシャフトの軸線方向に沿った一部拡大縦断面図である。 図３のシャフトにおける第１段差部の傾斜角度θを緩やかに形成した状態を示す一部拡大縦断面図である。 図４において、シャフト歯部の山部の外径をシャフトシャンク側に向かって変化させた状態を示す一部拡大縦断面図である。 シャフト歯部に形成された第１段差部の傾斜角度θと応力緩和及び生産技術性との関係を示す説明図である。 シャフト歯部とハブ歯部との係合部位に発生する応力値とその応力を測定した位置との関係を示す特性曲線図である。 他の実施の形態に係る動力伝達機構が適用されたシャフト及びハブのユニットからなり、シャフト歯部の谷部に円弧部を形成した状態を示す一部拡大縦断面図である。 さらに他の実施の形態に係る動力伝達機構が適用されたシャフト及びハブのユニットからなり、シャフト歯部の谷部にテーパ部を形成した状態を示す一部拡大縦断面図である。 ハブ歯部の内径面にテーパ面を形成した状態を示す一部拡大縦断面図である。 ハブ歯部の内径面に円弧面を形成した状態を示す一部拡大縦断面図である。 ハブ歯部の内径を一定に設定した状態を示す一部拡大縦断面図である。 ハブ歯部の内径を一定に設定した状態を示す一部拡大縦断面図である。

符号の説明

１０…ユニット １２…シャフト
１３…端面 １４、１４ａ…ハブ
１８…嵌合部 ２０、２６…スプライン歯
２２…シャフト歯部 ２２ａ、２８ａ…山部
２２ｂ、２８ｂ…谷部 ２４…シャフトシャンク
２８…ハブ歯部 ３０…第１段差部
３２…第２段差部 ３４、５０…テーパ部

Claims (7)

1. シャフトに形成されたシャフト歯部と、前記シャフトの外周側に配置されたハブのハブ歯部とが係合することにより、前記シャフト及びハブ間で相互にトルク伝達が可能に結合された機構において、
   前記シャフト歯部は、歯厚が一定の直線状からなる山部と、端部からシャフトシャンク側に向かって径が変化する谷部とを有し、
   前記ハブ歯部は、歯厚が一定の直線状からなる山部と、軸線方向に沿って一定の径からなる谷部とを有し、
   前記シャフト歯部の山部の軸線は前記シャフトの軸線に対して所定角度で交差して形成されると共に、前記ハブ歯部の軸線は前記シャフトの軸線に対して平行に形成され、
   前記シャフト歯部の山部と前記ハブ歯部の山部とがシャフトの端部側及びシャフトシャンク側でそれぞれ当接することにより、荷重が分散して伝達されることを特徴とするシャフト及びハブの動力伝達機構。
2. 請求項１記載の機構において、
   前記ハブ歯部の山部は、端部からシャフトシャンク側に向かって内径が変化するように設けられ、
   前記シャフト歯部の谷部の径の変化点と、前記ハブ歯部の山部の内径の変化点とは、それぞれ所定距離だけオフセットした位置に設定されることを特徴とするシャフト及びハブの動力伝達機構。
3. 請求項２記載の機構において、
   前記シャフト歯部の谷部には、前記ハブ歯部側に向かって膨出する第１段差部が形成され、前記ハブ歯部の山部には、該シャフト歯部側と反対方向に窪んだ第２段差部が形成され、前記第１段差部の起点と前記第２段差部の起点とがそれぞれ所定距離だけオフセットした位置に設定されることを特徴とするシャフト及びハブの動力伝達機構。
4. 請求項３記載の機構において、
   前記シャフト歯部に形成された第１段差部の傾斜角度は、５度〜４５度に設定されることを特徴とするシャフト及びハブの動力伝達機構。
5. 請求項１記載の機構において、
   前記シャフト歯部と前記ハブ歯部との噛合部位に付与される荷重の度合いに対応して、主たる荷重伝達領域が異なるように設けられ、
   前記荷重の度合いは、低荷重、中荷重及び高荷重を含み、前記低荷重、中荷重及び高荷重の主たる各荷重伝達領域は、前記シャフト歯部の山部と前記ハブ歯部の山部とがそれぞれ当接するシャフト端部側及びシャフトシャンク側に向かって順に離間する方向に設定されることを特徴とするシャフト及びハブの動力伝達機構。
6. 請求項１記載の機構において、
   前記シャフト歯部の谷部には、前記ハブ歯部側に向かって所定の曲率で延在する円弧部が形成され、前記ハブ歯部の山部には、前記円弧部に臨み該シャフト歯部側と反対方向に窪んだ段差部が形成されることを特徴とするシャフト及びハブの動力伝達機構。
7. 請求項１記載の機構において、
   前記シャフト歯部の谷部には、前記ハブ歯部側に向かって徐々に拡径するテーパ部が形成され、前記ハブ歯部の山部には、前記テーパ部に臨み該シャフト歯部側と反対方向に窪んだ段差部が形成されることを特徴とするシャフト及びハブの動力伝達機構。

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