特開 2025-139875 スプライン連結装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025139875

(43)【公開日】2025-09-29

(54)【発明の名称】スプライン連結装置

(51)【国際特許分類】

   F16D 1/06 20060101AFI20250919BHJP

【ＦＩ】

F16D1/06 210

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024038949

(22)【出願日】2024-03-13

(71)【出願人】

【識別番号】000005522

【氏名又は名称】日立建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002457

【氏名又は名称】弁理士法人広和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】広野 大地

(57)【要約】

【課題】穴スプライン歯および軸スプライン歯の軸方向の基端側の応力を緩和できるスプライン連結装置を提供する。
【解決手段】ハブ３２は、内周側に穴スプライン部３２Ｃが設けられている。回転軸３４は、外周側に軸スプライン部３４Ａが設けられている。クランピングねじ３５は、薄肉部３２Ｈを押圧することにより、穴スプライン歯３２Ｃ１と軸スプライン歯３４Ａ１とを拘束する。軸スプライン歯３４Ａ１および穴スプライン歯３２Ｃ１は、軸方向の基端側の端部４２，５３にテーパ面４３，５２を有している。軸スプライン歯３４Ａ１のテーパ面４３と穴スプライン歯３２Ｃ１のテーパ面５２は、穴スプライン部３２Ｃと軸スプライン部３４Ａとをスプライン結合させた状態で、周方向から見て交差している。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内周に穴スプライン部が設けられた円筒状のハブと、
先端部に、外周側に前記穴スプライン部とスプライン結合する軸スプライン部が設けられた回転軸と、を備え、
前記ハブは、前記穴スプライン部の径方向外側に設けられ、一方側の端面から他方側の端面にかけて、前記ハブの軸線方向に貫通する貫通穴と、
前記ハブの外周側面から前記貫通穴に向けて形成された挿入穴と、
前記ハブの前記貫通穴と前記穴スプライン部との間に形成された薄肉部と、を有し、
前記ハブの前記挿入穴に挿入され、前記薄肉部を押圧する押圧具と、を備えたスプライン連結装置において、
前記軸スプライン部には、軸スプライン歯の前記回転軸の軸方向の先端側とは反対側となる基端側の端部に軸スプラインテーパ面が形成され、
前記穴スプライン部には、穴スプライン歯の軸線方向の基端側の端部に穴スプラインテーパ面が形成され、
それぞれ前記軸スプラインテーパ面と前記穴スプラインテーパ面は、前記穴スプライン部と前記軸スプライン部とをスプライン結合させた状態で、それらのテーパ面を前記ハブの周方向から見たとき、交差するように形成されている、
ことを特徴とするスプライン連結装置。

【請求項2】

前記穴スプライン歯は、前記穴スプラインテーパ面よりも前記基端側にあり、前記穴スプライン歯の軸方向の中間部の高さよりも低い高さで軸方向に延びる歯元延長部を有している、
ことを特徴とする請求項１に記載のスプライン連結装置。

【請求項3】

前記回転軸は、前記軸スプライン歯の前記軸スプラインテーパ面よりも前記基端側に溝を有している、
ことを特徴とする請求項１に記載のスプライン連結装置。

【請求項4】

前記回転軸の外周面に周方向に沿って溝が形成され、
前記溝は前記軸スプライン歯の前記軸スプラインテーパ面に連続して形成され、
前記溝は前記穴スプライン歯の前記歯元延長部と径方向に対面する、
ことを特徴とする請求項２に記載のスプライン連結装置。

【請求項5】

前記回転軸は、建設機械に搭載される油圧ポンプの回転軸である、
ことを特徴とする請求項１に記載のスプライン連結装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、例えば、油圧ショベル等の建設機械に搭載された原動機と油圧ポンプとの間で回転力を伝達するスプライン連結装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、油圧ショベル等の建設機械の原動機と油圧ポンプとの間は、スプライン連結装置により回転力の伝達を可能に連結されている。スプライン連結装置は、例えば、内周側に穴スプライン部が設けられた円筒状のハブと、外周側にハブの穴スプライン部とスプライン結合される軸スプライン部が設けられた回転軸と、を備えている。

【0003】

また、例えば、特許文献１には、ネジによりハブの穴スプライン部の穴スプライン歯を回転軸の軸スプライン部の軸スプライン歯に押付けることにより、穴スプライン部と軸スプライン部とを拘束するカップリングが開示されている。また、特許文献２には、軸方向に延びるスプライン歯のうち回転軸の軸方向の先端側とは反対側となる基端側に切り欠き部を設けたスプライン連結構造が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】実開昭５３－７３３４２号公報

【特許文献2】特開２００９－２５０３５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、軸スプライン歯の軸方向長さが穴スプライン歯の軸方向長さよりも短いと、軸スプライン歯の軸方向の端部、即ち、軸スプライン歯が径方向の外側に向けて立ち上がる傾斜部（テーパ面を有する端部）が、穴スプライン歯の軸方向の中間部の側面に対して周方向に当接する。また、これとは逆に、穴スプライン歯の軸方向長さが軸スプライン歯の軸方向長さよりも短いと、穴スプライン歯の軸方向の端部、即ち、穴スプライン歯が径方向の内側に向けて立ち上がる傾斜部（テーパ面を有する端部）が、軸スプライン歯の軸方向の中間部の側面に対して周方向に当接する。

【0006】

ここで、軸スプライン歯または穴スプライン歯の軸方向の端部（傾斜部、テーパ面を有する端部）は、この端部が周方向に当接する相手、即ち、穴スプライン歯または軸スプライン歯の軸方向の中間部よりも剛性が低い。このため、回転力を伝達しているときに、スプライン歯の軸方向の端部（傾斜部、テーパ面を有する端部）の曲げによる変形量が増大する傾向となり、当該端部と相手側の中間部との周方向の当接部に応力が集中する可能性がある。

【0007】

特に、回転軸に設けられる軸スプライン歯は、回転軸の軸方向の先端側とは反対側となる基端側に、この軸スプライン歯を形成するための加工工具の逃げ溝が形成される。このため、そのままでは、軸スプライン歯が穴スプライン歯よりも軸方向長さが短くなり、軸スプライン歯の軸方向の基端側の端部と穴スプライン歯の軸方向の中間部とが周方向に当接する。これにより、回転力を伝達しているときに、軸スプライン歯の軸方向の基端側の端部（傾斜部、テーパ面を有する端部）の曲げによる変形量が増大する傾向となり、この端部と穴スプライン部の中間部との周方向の当接部に応力が集中する可能性がある。

【0008】

本発明の目的は、穴スプライン歯および軸スプライン歯の軸方向の基端側の応力を緩和できるスプライン連結装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、好ましくは、内周に穴スプライン部が設けられた円筒状のハブと、先端部に、外周側に前記穴スプライン部とスプライン結合する軸スプライン部が設けられた回転軸と、を備え、前記ハブは、前記穴スプライン部の径方向外側に設けられ、一方側の端面から他方側の端面にかけて、前記ハブの軸線方向に貫通する貫通穴と、前記ハブの外周側面から前記貫通穴に向けて形成された挿入穴と、前記ハブの前記貫通穴と前記穴スプライン部との間に形成された薄肉部と、を有し、前記ハブの前記挿入穴に挿入され、前記薄肉部を押圧する押圧具と、を備えたスプライン連結装置において、前記軸スプライン部には、軸スプライン歯の前記回転軸の軸方向の先端側とは反対側となる基端側の端部に軸スプラインテーパ面が形成され、前記穴スプライン部には、穴スプライン歯の軸線方向の基端側の端部に穴スプラインテーパ面が形成され、それぞれ前記軸スプラインテーパ面と前記穴スプラインテーパ面は、前記穴スプライン部と前記軸スプライン部とをスプライン結合させた状態で、それらのテーパ面を前記ハブの周方向から見たとき、交差するように形成されている。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、穴スプライン歯および軸スプライン歯の軸方向の基端側の応力を緩和できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態によるスプライン連結装置が適用された建設機械（油圧ショベル）を示す左側面図である。

【図2】図１中の矢示II－II方向からみた拡大断面図である。

【図3】エンジン、軸継手、油圧ポンプ等を図２と同方向からみた一部が断面の拡大図である。

【図4】フライホイール、軸継手、油圧ポンプ等を示す分解斜視図である。

【図5】回転軸、ハブおよびポンプ側ブロックを拡大して示す分解斜視図である。

【図6】回転軸、ハブおよび押圧具（クランピングねじ）を示す断面図である。

【図7】図６中の（VII）部を示す拡大断面図である。

【図8】回転軸を示す側面図である。

【図9】回転軸を示す斜視図である。

【図10】ハブおよび押圧具を示す正面図である。

【図11】ハブおよび押圧具を示す断面図である。

【図12】ハブおよび押圧具を示す斜視図である。

【図13】ハブおよび押圧具を図１２の右側からみた斜視図である。

【図14】（Ａ）参考例、（Ｂ）実施形態、（Ｃ）変形例を示す図７と同様位置の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、実施形態によるスプライン連結装置を、油圧ショベルに搭載されたエンジンと油圧ポンプとの間の結合部（スプライン結合部）に適用した場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

【0013】

図１において、建設機械の代表例である油圧ショベル１は、自走可能なクローラ式の下部走行体２と、下部走行体２の上に旋回可能に搭載された上部旋回体３と、上部旋回体３の前側に取り付けられた作業装置４と、を備えている。下部走行体２および上部旋回体３は、油圧ショベル１の車体を構成している。油圧ショベル１は、作業装置４を用いて土砂の掘削作業等を行う。

【0014】

下部走行体２には、走行油圧モータ（図示せず）が設けられている。下部走行体２は、走行油圧モータによって走行する。上部旋回体３には、旋回油圧モータ（図示せず）が設けられている。上部旋回体３は、旋回油圧モータによって旋回する。

【0015】

フロント装置とも呼ばれる作業装置４は、ブーム４Ａと、アーム４Ｂと、作業具としてのバケット４Ｃと、を備えている。また、作業装置４は、ブーム４Ａを駆動させるブームシリンダ４Ｄと、アーム４Ｂを駆動させるアームシリンダ４Ｅと、バケット４Ｃを駆動させる作業具シリンダとしてのバケットシリンダ４Ｆと、を備えている。

【0016】

旋回フレーム５は、上部旋回体３の支持構造体（支持フレーム、車体フレーム）を構成している。旋回フレーム５は、下部走行体２上に旋回可能に搭載されている。旋回フレーム５には、キャブ６、カウンタウエイト７、エンジン９、油圧ポンプ１５、熱交換器２３等が搭載されている。

【0017】

旋回フレーム５は、前後方向に延びる厚肉な鋼板等からなる底板５Ａと、底板５Ａ上に立設され前後方向に延びる左縦板５Ｂおよび右縦板５Ｃと、左縦板５Ｂの外側に位置して前後方向に延びる左サイドフレーム５Ｄと、右縦板５Ｃの外側に位置して前後方向に延びる右サイドフレーム５Ｅと、底板５Ａおよび左縦板５Ｂと左サイドフレーム５Ｄとの間を接続する左張出しビーム５Ｆと、底板５Ａおよび右縦板５Ｃと右サイドフレーム５Ｅとの間を接続する右張出しビーム５Ｇと、を備えている。

【0018】

図１に示すように、左縦板５Ｂおよび右縦板５Ｃの前側には、作業装置４（のブーム４Ａおよびブームシリンダ４Ｄ）が回動可能に取付けられている。図２に示すように、旋回フレーム５の後側には、例えば、左縦板５Ｂと右縦板５Ｃとの間に位置して上側に延びる取付台座５Ｈが前後方向に離隔して設けられている。各取付台座５Ｈには、エンジン９が防振マウント２４を介して制振状態で取付けられている。

【0019】

図１に示すように、キャブ６は、旋回フレーム５の左前側に搭載されている。キャブ６は、オペレータが搭乗する運転室を形成している。キャブ６の内部には、オペレータの運転席、オペレータが操作する走行用操作レバー、作業用操作レバー等が配置されている。

【0020】

カウンタウエイト７は、旋回フレーム５の左縦板５Ｂおよび右縦板５Ｃの後端部に取付けられている。カウンタウエイト７は、略円弧状に形成され、作業装置４との重量バランスをとる重量物である。外装カバー８は、キャブ６とカウンタウエイト７との間に位置して旋回フレーム５上に設けられている。外装カバー８は、エンジンカバー８Ａ、左カバー８Ｂ、右カバー８Ｃを含んで構成されている。外装カバー８は、エンジン９、油圧ポンプ１５、熱交換器２３等の搭載機器を収容する。

【0021】

原動機としてのエンジン９は、カウンタウエイト７の前側に位置して旋回フレーム５の後端側に設けられている。エンジン９は、例えばディーゼルエンジンにより構成されている。エンジン９は、出力軸となるクランク軸１１の中心軸線が左右方向に延在する横置き状態で上部旋回体３に搭載されている。エンジン９の排気ガスは、排気ガス後処理装置２５を介して排出される。なお、油圧ショベル１の原動機としては、ディーゼルエンジンと電動モータとを組み合わせたハイブリッド式の原動機、または、電動モータ単体の原動機としてもよい。

【0022】

図２および図３に示すように、エンジン９は、エンジン本体１０と、エンジン本体１０に設けられた複数（例えば６個）のシリンダ（図示せず）と、各シリンダ内を往復動する複数（例えば６個）のピストン（図示せず）と、各ピストンとコネクティングロッド（図示せず）を介して接続され各ピストンの往復動を回転力として出力するクランク軸１１（以下、出力軸１１という）と、を備えている。

【0023】

エンジン本体１０は、出力軸１１を収容する中空容器として形成されたクランクケース１０Ａと、クランクケース１０Ａの下側に設けられエンジンオイルを収容するオイルパン１０Ｂと、クランクケース１０Ａ上に搭載されシリンダが形成されたシリンダブロック１０Ｃと、シリンダブロック１０Ｃ上に搭載されたシリンダヘッド１０Ｄと、を備えている。

【0024】

図２に示すように、エンジン本体１０の一端側（図２の左側）には、熱交換器２３に冷却風を供給するための冷却ファン１２が設けられている。エンジン本体１０のシリンダブロック１０Ｃおよびシリンダヘッド１０Ｄには、エンジン冷却水が循環するウォータジャケット（図示せず）が形成されている。ウォータジャケットは、冷却水の熱を放出する熱交換器２３に接続されている。熱交換器２３は、エンジン冷却水等を冷却する。

【0025】

図３に示すように、出力軸１１の他端側（図３の右側）でフライホイールハウジング１４内に突出した端部には、円板状のフライホイール１３が設けられている。図４に示すように、フライホイール１３には、回転中心を中心とする円弧上の４箇所位置に、周方向に等間隔に離隔してそれぞれ雌ねじ穴１３Ａが形成されている。これら各雌ねじ穴１３Ａには、軸継手１７の原動機側ブロック１８を取付けるためのボルト１９が螺合される。

【0026】

図２および図３に示すように、エンジン本体１０の他端側（図２および図３の右側）には、短尺な円筒状のフライホイールハウジング１４が設けられている。フライホイールハウジング１４内には、フライホイール１３と、樹脂等により形成された弾性体２０を有する軸継手１７と、が配置されている。フライホイールハウジング１４の開口端は、油圧ポンプ１５のフランジ部１５Ｂが取付けられるフランジ取付部１４Ａとなっている。フランジ取付部１４Ａには、雌ねじ穴１４Ｂが周方向に複数個列設されている。雌ねじ穴１４Ｂには、油圧ポンプ１５のフランジ部１５Ｂをフランジ取付部１４Ａに取付けるためのボルト１６が螺合されている。

【0027】

油圧ポンプ１５は、エンジン９によって回転駆動される。油圧ポンプ１５は、フライホイールハウジング１４を介してエンジン９に取付けられている。油圧ポンプ１５は、エンジン９によって駆動されることにより、油圧ショベル１に搭載された各種の油圧アクチュエータ（走行油圧モータ、旋回油圧モータ、ブームシリンダ４Ｄ、アームシリンダ４Ｅ、バケットシリンダ４Ｆ等）に向けて作動用の圧油を吐出する。油圧ポンプ１５は、例えば斜軸式油圧ポンプ、斜板式油圧ポンプにより構成されるポンプ機構（図示せず）と、ポンプ機構を収容するポンプケーシング１５Ａと、ポンプケーシング１５Ａの中央から突出して設けられポンプ機構に接続される回転軸３４と、を備えている。

【0028】

一方、ポンプケーシング１５Ａの基端側（図２ないし図３の左側）は、全周にわたって径方向の外側に拡がった環状のフランジ部１５Ｂとなっている。フランジ部１５Ｂは、油圧ポンプ１５をエンジン９に取付けるための取付板となっている。即ち、フランジ部１５Ｂは、フライホイールハウジング１４（のフランジ取付部１４Ａ）に対してボルト１６を用いて取付けられる。このために、フランジ部１５Ｂには、フライホイールハウジング１４のフランジ取付部１４Ａの雌ねじ穴１４Ｂと対応する位置に、それぞれボルト挿通孔１５Ｃが設けられている。

【0029】

次に、エンジン９の出力軸１１と油圧ポンプ１５の回転軸３４とを連結する軸継手１７について説明する。

【0030】

軸継手１７は、エンジン９の出力軸１１（より具体的には、出力軸１１に設けられたフライホイール１３）と油圧ポンプ１５の回転軸３４との間に設けられている。軸継手１７は、弾性体２０の弾性変形に基づいて、エンジン９の出力軸１１（フライホイール１３）と油圧ポンプ１５の回転軸３４との間のトルク変動、回転中心軸線のずれ等を吸収する。軸継手１７は、フライホイールハウジング１４の内部（軸継手室）に、フライホイール１３と軸方向に隣り合って配置（収容）されている。軸継手１７は、複数（４個）の原動機側ブロック１８（以下、エンジン側ブロック１８という）と、弾性体２０と、複数（４個）の被駆動側ブロック２１（以下、ポンプ側ブロック２１という）と、ハブ３２と、を備えている。

【0031】

４個のエンジン側ブロック１８は、エンジン９の出力軸１１側となるフライホイール１３に、周方向（回転方向）に間隔をもって取付けられている。各エンジン側ブロック１８は、略扇状のブロック体として形成され、軸方向に延びるボルト挿通孔１８Ａを有している。各エンジン側ブロック１８は、ボルト挿通孔１８Ａに挿通したボルト１９をフライホイール１３の雌ねじ穴１３Ａに螺合することにより、フライホイール１３の側面に一体的に設けられている。

【0032】

エンジン側ブロック１８には、外径側に位置して周方向の両側に、それぞれ周方向に延びる鍔部１８Ｂが設けられている。これら各鍔部１８Ｂは、ポンプ側ブロック２１の鍔部２１Ｂと共に、弾性体２０の径方向の変位を規制する。即ち、エンジン側ブロック１８の鍔部１８Ｂとポンプ側ブロック２１の鍔部２１Ｂは、弾性体２０の外周面との当接に基づいて、弾性体２０がそれ以上径方向外側に変位するのを阻止する。

【0033】

弾性体２０は、例えば弾性を有する樹脂材料、ゴム材料を用いて厚肉な円筒状に形成され、ハブ３２を取囲んで配置されている。弾性体２０には、その外周面２０Ａから径方向内側に向け、エンジン側ブロック１８を収容する原動機側ブロック係合溝部２０Ｂ（以下、エンジン側ブロック係合溝部２０Ｂという）と、ポンプ側ブロック２１を収容する被駆動側ブロック係合溝部２０Ｃ（以下、ポンプ側ブロック係合溝部２０Ｃという）とが、周方向に交互に形成されている。

【0034】

即ち、弾性体２０は、中央にハブ３２が収容されるハブ収容部２０Ｄを有している。ハブ収容部２０Ｄの周囲には、４個のエンジン側ブロック係合溝部２０Ｂと４個のポンプ側ブロック係合溝部２０Ｃとが周方向に間隔をもって交互に配置されている。各エンジン側ブロック係合溝部２０Ｂと各ポンプ側ブロック係合溝部２０Ｃとの間は、それぞれエンジン側ブロック１８とポンプ側ブロック２１とにより周方向に圧縮（挟持）される圧縮部２０Ｅとなっている。

【0035】

４個のポンプ側ブロック２１は、ハブ３２の外周側に、このハブ３２から径方向外側に突出した状態で周方向に間隔をもって取付けられている。各ポンプ側ブロック２１は、略扇状のブロック体として形成されている。各ポンプ側ブロック２１は、径方向に延びるボルト挿通孔２１Ａを有している。各ポンプ側ブロック２１は、ボルト挿通孔２１Ａに挿通したボルト２２（図３）をハブ３２のねじ穴（図示せず）に螺合することにより、ハブ３２の外周側面３２Ｄに一体的に設けられている。ポンプ側ブロック２１には、外径側に位置して周方向の両側に、それぞれ周方向に延びる鍔部２１Ｂが設けられている。これら各鍔部２１Ｂは、エンジン側ブロック１８の鍔部１８Ｂと同様に、弾性体２０の径方向の変位を規制している。

【0036】

次に、油圧ポンプ１５の回転軸３４と軸継手１７のハブ３２とを含んで構成されるスプライン連結装置３１について説明する。

【0037】

スプライン連結装置３１は、エンジン９と油圧ポンプ１５との間で回転力を伝達する。スプライン連結装置３１は、軸継手１７のハブ３２と、油圧ポンプ１５の回転軸３４と、押圧具としてのクランピングねじ３５と、を備えている。

【0038】

ハブ３２は、厚肉な円筒体として形成されている。ハブ３２は、弾性体２０のハブ収容部２０Ｄに収容されている。ハブ３２は、回転軸３４と共にスプライン連結装置３１を構成している。ハブ３２は、エンジン９からの回転力により回転軸３４を回転駆動する駆動部材に相当する。ハブ３２の内周側には、穴スプライン部３２Ｃが設けられている。穴スプライン部３２Ｃは、ハブ３２の一側面３２Ａと他側面３２Ｂとの間、即ち、油圧ポンプ１５側（回転軸３４の軸方向の基端側）の側面となる一側面３２Ａとエンジン９側（回転軸３４の軸方向の先端側）の側面となる他側面３２Ｂとの間にわたって設けられている。穴スプライン部３２Ｃは、軸方向に延びる複数の穴スプライン歯３２Ｃ１を備えたインボリュートスプラインとして構成されている。穴スプライン部３２Ｃは、回転軸３４の軸スプライン部３４Ａにスプライン結合される。

【0039】

一方、ハブ３２の外周側面３２Ｄには、ポンプ側ブロック２１を取付けるためのねじ穴（図示せず）が、周方向の４箇所位置（例えば、９０°等間隔）に設けられている。ポンプ側ブロック２１は、ポンプ側ブロック２１のボルト挿通孔２１Ａに挿通されると共にハブ３２のねじ穴に螺合されるボルト２２（図３）を用いて、ハブ３２に固定される。また、ハブ３２には、ねじ穴と干渉しない位置に、押圧具を挿入するための挿入穴３２Ｆが設けられている。

【0040】

挿入穴３２Ｆは、ハブ３２の外周側面３２Ｄから径方向内側（穴スプライン部３２Ｃ側）に向けて穿設されている。即ち、各挿入穴３２Ｆの中心軸線Ｏ２－Ｏ２（図１０および図１１参照）は、ハブ３２（穴スプライン部３２Ｃ）の中心軸線Ｏ１－Ｏ１（図１０および図１１参照）と直交する方向に延びている。換言すれば、挿入穴３２Ｆは、ハブ３２の径方向に延びる有底の穴である。挿入穴３２Ｆは周方向に隣り合うねじ穴の間に２個設けられ、それらはハブ３２の軸方向に離隔している。また、挿入穴３２Ｆの内径部３２Ｆ１は、ハブ３２の軸方向に延びるメガネ形状（ひょうたん形状）の貫通穴３２Ｇによって連通している。挿入穴３２Ｆは、雌ねじ穴として形成されている。挿入穴３２Ｆには、クランピングねじ３５が螺合される。

【0041】

穴スプライン部３２Ｃと挿入穴３２Ｆとの間には、メガネ形状（ひょうたん形状）の貫通穴３２Ｇが設けられている。貫通穴３２Ｇは、一側面３２Ａと他側面３２Ｂとの間で貫通して設けられ、各挿入穴３２Ｆの内径部３２Ｆ１と連通している。図１０に示すように、貫通穴３２Ｇは、穴スプライン部３２Ｃの中心軸線Ｏ１－Ｏ１と挿入穴３２Ｆの中心軸線Ｏ２－Ｏ２とを含む仮想平面と交差する位置が挟幅部３２Ｇ１となっている。また、貫通穴３２Ｇは、挟幅部３２Ｇ１の両側が円形部３２Ｇ２となっている。挟幅部３２Ｇ１は、一対の円形部３２Ｇ２の間で一対の円形部３２Ｇ２を連通している。

【0042】

挿入穴３２Ｆと穴スプライン部３２Ｃとの間は、薄肉部３２Ｈとなっている。即ち、薄肉部３２Ｈは、貫通穴３２Ｇの挟幅部３２Ｇ１の内径側と穴スプライン部３２Ｃとの間に形成されている。挟幅部３２Ｇ１の内径側は、平坦面となっており、クランピングねじ３５の先端面が当接し、このクランピングねじ３５の先端面により押圧される。薄肉部３２Ｈの周囲は、貫通穴３２Ｇを形成したことに伴って変形しやすくなっている。

【0043】

従って、クランピングねじ３５により薄肉部３２Ｈを押圧したときに、小さい力で穴スプライン歯３２Ｃ１と軸スプライン歯３４Ａ１とを拘束させることができる。しかも、貫通穴３２Ｇにより、円形部３２Ｇ２の周囲も変形しやすくなるので、クランピングねじ３５により薄肉部３２Ｈを押圧したときに、より小さい力で穴スプライン歯３２Ｃ１と軸スプライン歯３４Ａ１とを拘束させることができる。

【0044】

油圧ポンプ１５の回転軸３４は、中実な円柱体として形成されている。回転軸３４は、エンジン９からの回転力により軸継手１７のハブ３２を介して回転駆動される被駆動部材（被駆動軸）である。このために、回転軸３４の外周側には、軸継手１７のハブ３２の穴スプライン部３２Ｃとスプライン結合される軸スプライン部３４Ａが設けられている。軸スプライン部３４Ａは、軸方向に延びる複数の軸スプライン歯３４Ａ１を備えたインボリュートスプラインとして構成されている。回転軸３４は、ハブ３２と共にスプライン連結装置３１を構成している。

【0045】

押圧具としてのクランピングねじ３５は、ハブ３２の挿入穴３２Ｆに挿入されている。クランピングねじ３５は、挿入穴３２Ｆへの締付け（螺合）に基づいて、薄肉部３２Ｈを押圧する（挟幅部３２Ｇ１を拡開する方向の力を付与する）。これにより、穴スプライン部３２Ｃの穴スプライン歯３２Ｃ１と軸スプライン部３４Ａの軸スプライン歯３４Ａ１とを拘束する。この場合、クランピングねじ３５が薄肉部３２Ｈを押圧することに基づいてハブ３２が変形し、穴スプライン歯３２Ｃ１が拡開する。これにより、穴スプライン歯３２Ｃ１と軸スプライン歯３４Ａ１とを拘束することができる。

【0046】

ところで、回転軸に設けられる軸スプライン歯は、回転軸の軸方向の先端側とは反対側となる基端側には回転軸の外形よりも小さい外径を有する小径部が設けられる。この小径部は軸スプライン歯を形成するための加工工具の逃げ溝として機能する。即ち、図８および図９に示すように、回転軸３４には、軸スプライン歯３４Ａ１の軸方向の基端側（図８および図９の左側）の位置に、回転軸３４の全周に渡って溝４１が形成される。溝４１は軸スプライン歯３４Ａ１を加工する際に、加工用工具を逃がすための逃げ溝となる（以下、溝４１を「逃げ溝４１」と記載する）。このため、そのままでは、図１４の（Ａ）に示す参考例のように、軸スプライン歯３４Ａ１が穴スプライン歯３２Ｃ１よりも軸方向長さが短くなる。この場合、軸スプライン歯３４Ａ１の軸方向の基端側の端部４２（テーパ面４３を有する端部４２）は、穴スプライン歯３２Ｃ１の軸方向の中間部５１の側面に対して周方向に当接する。

【0047】

しかし、軸スプライン歯３４Ａ１の軸方向の基端側の端部４２（テーパ面４３を有する端部４２）は、この端部４２が周方向に当接する相手、即ち、穴スプライン歯３２Ｃ１の軸方向の中間部５１よりも剛性が低い。このため、回転力を伝達しているときに、軸スプライン歯３４Ａ１の軸方向の基端側の端部４２（テーパ面４３を有する端部４２）の曲げによる変形量が増大する傾向となり、この端部４２と穴スプライン歯３２Ｃ１の中間部５１との周方向の当接部に応力が集中する可能性がある。

【0048】

そこで、図１４の（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、実施形態および変形例では、軸スプライン歯３４Ａ１のテーパ面４３と穴スプライン歯３２Ｃ１のテーパ面５２を、穴スプライン部３２Ｃと軸スプライン部３４Ａとをスプライン結合させた状態で、周方向から見て交差させている。これにより、軸スプライン歯３４Ａ１の軸方向の基端側と穴スプライン歯３２Ｃ１の軸方向の基端側とを、互いにテーパ面４３，５２を有する端部４２，５３同士、即ち、剛性が同等の端部４２，５３同士を周方向に当接させることができる。このため、この当接する部分の曲げによる変形量を同等にでき、応力を均等にできるため、応力集中を緩和できる。以下、これらの点について、詳しく説明する。

【0049】

図６ないし図１３に示すように、スプライン連結装置３１は、ハブ３２と、回転軸３４と、押圧具としてのクランピングねじ３５と、を備えている。ハブ３２は、円筒状に形成されている。ハブ３２は、内周に穴スプライン部３２Ｃが設けられている。ハブ３２は、貫通穴３２Ｇと、押圧具を挿入するための挿入穴３２Ｆと、薄肉部３２Ｈと、を有している。貫通穴３２Ｇは、穴スプライン部３２Ｃの径方向外側に設けられている。貫通穴３２Ｇは、ハブ３２の一方側の端面（一側面３２Ａ）から他方側の端面（他側面３２Ｂ）にかけて、ハブ３２の軸線方向に貫通している。挿入穴３２Ｆは、ハブ３２の外周側面３２Ｄから貫通穴３２Ｇ（径方向内側）に向けて形成されている。薄肉部３２Ｈは、挿入穴３２Ｆの内径側と穴スプライン部３２Ｃとの間に形成されている。即ち、薄肉部３２Ｈは、ハブ３２の貫通穴３２Ｇと穴スプライン部３２Ｃとの間に形成されている。

【0050】

回転軸３４は、油圧ショベル１（建設機械）に搭載される油圧ポンプ１５の回転軸に対応する。回転軸３４は、先端部（図６、図８、図９で右端部）の外周側に軸スプライン部３４Ａが設けられている。回転軸３４の軸スプライン部３４Ａは、ハブ３２の穴スプライン部３２Ｃとスプライン結合する。クランピングねじ３５は、ハブ３２の挿入穴３２Ｆに挿入される。クランピングねじ３５は雄ねじであり、雌ねじの挿入穴３２Ｆに螺合される。クランピングねじ３５は、薄肉部３２Ｈを押圧する。クランピングねじ３５は、薄肉部３２Ｈを押圧することにより、穴スプライン部３２Ｃの穴スプライン歯３２Ｃ１と軸スプライン部３４Ａの軸スプライン歯３４Ａ１とを拘束する。

【0051】

この上で、図６および図７に示すように、軸スプライン歯３４Ａ１および穴スプライン歯３２Ｃ１は、回転軸３４の軸方向の先端側（図６および図７の右側）とは反対側となる基端側（図６および図７の左側）の端部４２，５３に、軸方向の先端側に向かう程高さが高くなる方向に傾斜したテーパ面４３，５２を有している。即ち、軸スプライン歯３４Ａ１は、回転軸３４の軸方向の基端側（図６および図７の左側）の端部４２に、先端側（図６および図７の右側）に向かう程高さが高くなる方向に傾斜したテーパ面４３を有している。換言すれば、軸スプライン部３４Ａには、軸スプライン歯３４Ａ１の回転軸３４の軸方向の先端側とは反対側となる基端側の端部４２に軸スプラインテーパ面であるテーパ面４３が形成されている。テーパ面４３は、軸スプライン歯３４Ａ１の歯先から歯元、または、さらに回転軸３４の小径に至るまで軸方向にスプライン長さが増加する部分に対応する。

【0052】

また、穴スプライン歯３２Ｃ１は、回転軸３４の軸方向の基端側（図６および図７の左側）の端部５３に、先端側（図６および図７の右側）に向かう程高さが高くなる方向に傾斜したテーパ面５２を有している。換言すれば、穴スプライン部３２Ｃには、穴スプライン歯３２Ｃ１の軸線方向の基端側の端部５３に穴スプラインテーパ面であるテーパ面５２が形成されている。テーパ面５２は、穴スプライン歯３２Ｃ１の歯先から歯元、または、さらにハブ３２のスプライン穴の大径に至るまで軸方向にスプライン長さが増加する部分に対応する。

【0053】

そして、実施形態では、図７および図１４の（Ｂ）に示すように、軸スプライン歯３４Ａ１のテーパ面４３と穴スプライン歯３２Ｃ１のテーパ面５２は、穴スプライン部３２Ｃと軸スプライン部３４Ａとをスプライン結合させた状態で、周方向から見て交差している。即ち、軸スプライン歯３４Ａ１のテーパ面４３は、穴スプライン部３２Ｃと軸スプライン部３４Ａとをスプライン結合させた状態で、このテーパ面４３をハブ３２の周方向から見たとき、穴スプライン歯３２Ｃ１のテーパ面５２と交差するように形成されている。また、穴スプライン歯３２Ｃ１のテーパ面５２は、穴スプライン部３２Ｃと軸スプライン部３４Ａとをスプライン結合させた状態で、このテーパ面５２をハブ３２の周方向から見たとき、軸スプライン歯３４Ａ１のテーパ面４３と交差するように形成されている。従って、軸スプライン歯３４Ａ１のテーパ面４３と穴スプライン歯３２Ｃ１のテーパ面５２とを回転軸３４の周方向から見たとき、図７に示すように、手前側に位置するテーパ面４３の稜線とその奥に位置するテーパ面５２の稜線とが交差している。この場合、軸スプライン部３４Ａを構成する全ての軸スプライン歯３４Ａ１のテーパ面４３と穴スプライン部３２Ｃを構成する全ての穴スプライン歯３２Ｃ１のテーパ面５２とは、いずれもが周方向に隣り合う別の部材のテーパ面と図７に示すように交差している。

【0054】

図７および図１４の（Ｂ）に示すように、交差位置Ｘは、軸スプライン歯３４Ａ１のテーパ面４３のスプライン歯丈の中央より近い位置であることが好ましい。即ち、交差位置Ｘは、軸スプライン歯３４Ａ１のテーパ面４３の高さＨ（図７）の半分、または、これよりも回転軸３４の内径側となる位置（低い位置）であることが好ましい。

【0055】

また、穴スプライン歯３２Ｃ１は、テーパ面５２よりも軸方向の基端側に、穴スプライン歯３２Ｃ１の軸方向の中間部５１の高さよりも低い高さで軸方向に延びる歯元延長部５４を有している。歯元延長部５４は、穴スプラインの歯底径から歯元の丸み以上の歯丈を残した形状となっている。歯元延長部５４の軸方向の基端側の端部は、ハブ３２の軸方向の位置決めを行う回転軸３４の当接面４４と当接している。また、軸スプライン部３４Ａが設けられる回転軸３４は、軸スプライン歯３４Ａ１のテーパ面４３よりも軸方向の基端側に逃げ溝４１を有している。

【0056】

即ち、回転軸３４の外周面には、周方向に沿って逃げ溝４１が形成されている。逃げ溝４１は、軸スプライン歯３４Ａ１のテーパ面４３に連続して形成されている。逃げ溝４１は、軸スプライン歯３４Ａ１の高さ寸法（周方向に隣り合う軸スプライン歯３４Ａ１の谷の深さ寸法）よりも大きい深さ寸法を有する全周溝として、回転軸３４に形成されている。逃げ溝４１は、穴スプライン部３２Ｃと軸スプライン部３４Ａとをスプライン結合させた状態で、穴スプライン歯３２Ｃ１の歯元延長部５４と径方向に対面する。

【0057】

実施形態による油圧ショベル１およびスプライン連結装置３１は、上述の如き構成を有するもので、次に、その動作について説明する。

【0058】

油圧ショベル１のオペレータは、上部旋回体３のキャブ６に搭乗し、エンジン９を始動して油圧ポンプ１５を駆動する。これにより、油圧ポンプ１５から圧油が吐出され、この圧油はコントロールバルブ（図示せず）を介して、ブームシリンダ４Ｄ、アームシリンダ４Ｅ、バケットシリンダ４Ｆ、走行油圧モータ、旋回油圧モータ等の油圧アクチュエータに供給される。

【0059】

キャブ６に搭乗したオペレータが走行用操作レバー（図示せず）を操作したときには、下部走行体２により車両を前進または後退させることができる。一方、キャブ６内のオペレータが作業用操作レバーを操作することにより、作業装置４を回動させて土砂の掘削作業等を行うことができる。油圧ショベル１の稼働時、エンジン９の出力軸１１から出力されたトルクは、軸継手１７を介して、油圧ポンプ１５の回転軸３４に伝達される。このとき、エンジン９の出力軸１１から出力されたトルクは、スプライン連結装置３１、即ち、ハブ３２の穴スプライン部３２Ｃおよび回転軸３４の軸スプライン部３４Ａを介して、油圧ポンプ１５の回転軸３４に伝達される。

【0060】

ここで、実施形態によれば、軸スプライン歯３４Ａ１および穴スプライン歯３２Ｃ１は、回転軸３４の軸方向の先端側とは反対側となる基端側の端部４２，５３に、先端側に向かう程高さが高くなる方向に傾斜したテーパ面４３，５２を有している。この上で、軸スプライン歯３４Ａ１のテーパ面４３の稜線と穴スプライン歯３２Ｃ１のテーパ面５２の稜線は、穴スプライン部３２Ｃと軸スプライン部３４Ａとをスプライン結合させた状態で、周方向から見たとき、交差して見える。即ち、それぞれテーパ面４３とテーパ面５２は、穴スプライン部３２Ｃと軸スプライン部３４Ａとをスプライン結合させた状態で、それらのテーパ面４３，５２をハブ３２の周方向から見たとき、交差するように形成されている。このため、軸スプライン歯３４Ａ１の軸方向の基端側と穴スプライン歯３２Ｃ１の軸方向の基端側は、互いにテーパ面４３，５２を有する端部４２，５３同士、即ち、剛性が同等の端部４２，５３同士が周方向に当接する。

【0061】

これにより、穴スプライン部３２Ｃと軸スプライン部３４Ａとのスプライン結合に基づいてこれらの間で回転力を伝達しているときに、穴スプライン歯３２Ｃ１および軸スプライン歯３４Ａ１の軸方向の基端側の端部４２，５３（テーパ面４３，５２を有する端部４２，５３）の曲げによる変形量を同等にでき、応力を均等にできる。この結果、穴スプライン歯３２Ｃ１および軸スプライン歯３４Ａ１の軸方向の基端側の端部４２，５３の応力（応力集中）を緩和することができる。また、応力を緩和できるため、疲労強度を向上できることに加えて、ハブ３２および回転軸３４の径寸法を小さく設定することができ、スプライン連結装置３１を小型化できる。

【0062】

実施形態によれば、穴スプライン歯３２Ｃ１は、テーパ面５２よりも基端側に、穴スプライン歯３２Ｃ１の軸方向の中間部５１の高さよりも低い高さで軸方向に延びる歯元延長部５４を有している。このため、歯元延長部５４により穴スプライン歯３２Ｃ１の基端側の端部５３の応力を分散させることができ、この面からも応力を緩和でき、疲労強度を向上できる。

【0063】

実施形態によれば、回転軸３４は、軸スプライン歯３４Ａ１のテーパ面４３よりも軸方向の基端側に逃げ溝４１を有している。このため、回転軸３４に軸スプライン部３４Ａ（軸スプライン歯３４Ａ１）を形成するときに、この軸スプライン部３４Ａ（軸スプライン歯３４Ａ１）を形成するための加工工具を逃げ溝４１に逃がすことができる。また、逃げ溝４１を形成しても、軸スプライン歯３４Ａ１のテーパ面４３と穴スプライン歯３２Ｃ１のテーパ面５２とを周方向から見て交差させることで、穴スプライン歯３２Ｃ１および軸スプライン歯３４Ａ１の軸方向の基端側の端部４２，５３の応力を緩和できる。

【0064】

実施形態によれば、逃げ溝４１は、穴スプライン部３２Ｃと軸スプライン部３４Ａとをスプライン結合させた状態で、穴スプライン歯３２Ｃ１の歯元延長部５４と径方向に対面する。このため、ハブ３２の内面のうち回転軸３４の逃げ溝４１と径方向に対面する部位を、穴スプライン歯３２Ｃ１の歯元延長部５４とすることができる。また、穴スプライン歯３２Ｃ１のテーパ面５２よりも基端側に歯元延長部５４を設けることにより、歯元延長部５４を設けない構成（後述の図１４の（Ｃ）に示す変形例）と比較して、ハブ３２の軸方向の位置決めを行う回転軸３４の当接面４４との接触面積を大きくできる。これにより、ハブ３２が回転軸３４に対して軸方向にずれること、および、ハブ３２の中心軸線が回転軸３４の中心軸線に対して傾くことを抑制できる。

【0065】

実施形態によれば、回転軸３４は、油圧ショベル１に搭載される油圧ポンプ１５の回転軸３４である。このため、油圧ショベル１の油圧ポンプ１５とエンジン９との間をスプライン連結装置３１で連結することができ、かつ、このスプライン連結装置３１の穴スプライン歯３２Ｃ１および軸スプライン歯３４Ａ１の軸方向の基端側の応力を緩和できる。

【0066】

なお、実施形態では、穴スプライン歯３２Ｃ１の基端側に歯元延長部５４を設けた場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、図１４の（Ｃ）に示す変形例のように、穴スプライン歯３２Ｃ１の基端側に歯元延長部を設けなくてもよい。この場合も、軸スプライン歯３４Ａ１のテーパ面４３と穴スプライン歯３２Ｃ１のテーパ面５２は、穴スプライン部３２Ｃと軸スプライン部３４Ａとをスプライン結合させた状態で、周方向から見て交差している。

【0067】

このため、変形例も、実施形態と同様に、軸スプライン歯３４Ａ１の軸方向の基端側と穴スプライン歯３２Ｃ１の軸方向の基端側は、互いにテーパ面４３，５２を有する端部４２，５３同士、即ち、剛性が同等の端部４２，５３同士が周方向に当接する。これにより、変形例も、実施形態と同様に、穴スプライン歯３２Ｃ１および軸スプライン歯３４Ａ１の軸方向の基端側の端部４２，５３（テーパ面４３，５２を有する端部４２，５３）の曲げによる変形量を同等にでき、この端部４２，５３の応力（応力集中）を緩和することができる。

【0068】

実施形態では、軸スプライン部３４Ａを構成する全ての軸スプライン歯３４Ａ１と穴スプライン部３２Ｃを構成する全ての穴スプライン歯３２Ｃ１で、周方向に隣り合うテーパ面４３，５２同士を周方向から見て交差させた場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、穴スプライン部を構成する複数の穴スプライン歯のうち押圧具（クランピングねじ）と対応する位置の１または複数の穴スプライン歯、および、この穴スプライン歯と周方向に隣り合う１または複数の軸スプライン歯で、周方向に隣り合うテーパ面同士を周方向から見て交差させてもよい。即ち、全てのスプライン歯で周方向に隣り合うテーパ面同士を交差させてもよいし、一部のスプライン歯、即ち、応力（応力集中）の緩和が必要なスプライン歯で周方向に隣り合うテーパ面同士を交差させてもよい。また、歯元延長部についても、全ての穴スプライン歯に設けてもよいし、一部の穴スプライン歯、即ち、応力の分散が必要な穴スプライン歯の基端側に設けてもよい。

【0069】

実施形態では、油圧ショベル１の原動機としてエンジン９を用いる構成とし、このエンジン９と油圧ポンプ１５との間（より具体的には、軸継手１７と油圧ポンプ１５との間）で回転力を伝達するスプライン連結装置３１を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば原動機として電動モータ、発電モータ（アシスト発電モータ）等の電動機を用い、これら電動機と油圧ポンプとの間で動力を伝達するスプライン連結装置として用いてもよい。また、スプライン連結装置は、建設機械に搭載されるスプライン連結装置だけでなく、ハブと回転軸との間で回転力を伝達する各種の機械機器のスプライン連結装置として広く適用することができる。

【0070】

実施形態および変形例は例示であり、異なる実施形態および変形例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0071】

１ 油圧ショベル（建設機械）
１５ 油圧ポンプ
３１ スプライン連結装置
３２ ハブ
３２Ｃ 穴スプライン部
３２Ｃ１ 穴スプライン歯
３２Ｆ 挿入穴
３２Ｇ 貫通穴
３２Ｈ 薄肉部
３４ 回転軸
３４Ａ 軸スプライン部
３４Ａ１ 軸スプライン歯
３５ クランピングねじ（押圧具）
４１ 逃げ溝（溝）
４２，５３ 端部
４３ テーパ面（軸スプラインテーパ面）
５２ テーパ面（穴スプラインテーパ面）
５１ 中間部
５４ 歯元延長部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】