中国製高品質精密金属ギアとシャフト（トランスミッション用）：カスタムスチール減速スターターラインドライブシャフト

スプラインシャフトにおけるさまざまな種類のスプライン

スプラインシャフトは、内側と外側にスプラインを持つ機械部品です。スプラインの形状は、インボリュート、平行、セレーション、ボールの4種類があります。この記事では、それぞれのスプラインの種類について詳しく解説しています。スプラインシャフトを選ぶ際は、用途に合ったものを選ぶようにしてください。この記事では、様々な種類のスプラインとその性能への影響について解説します。

インボリュートスプライン

スプライン付きシャフトのインボリュートスプラインは、機械部品の固定や延長に使用されます。これらは滑らかで内側に湾曲した溝で、動作中に分離しにくい構造になっています。インボリュートスプライン付きシャフトは、シャフト自体よりも長くなることが多く、この特性により軸方向の可動範囲が広がります。これは多くの用途、特にギアボックスにおいて有益です。
インボリュートスプラインは、平行スプラインに似た形状のスプラインです。角度が付けられており、螺旋状の歯が直線運動と回転運動を可能にします。側面に鋸歯状の溝があることで他のスプラインと区別されます。また、上面は平らです。カプラーや、角度運動が必要なその他の用途に適しています。
インボリュートスプラインは、その形状からインボリュート歯とも呼ばれます。上面は平らで、側面は湾曲しています。これらの歯は、内歯または外歯のいずれかになります。その結果、インボリュートスプラインは接触面が広くなり、応力や疲労を軽減するのに役立ちます。形状に関わらず、インボリュートスプラインは一般的に加工しやすく、嵌合も容易です。
インボリュートスプラインは、スプライン付きシャフトに使用されるスプラインの一種です。これらのスプラインは、直径に応じて異なる名称で呼ばれます。例えば、32歯の雄スプライン、2,500歯モジュール、30度の圧力角などが挙げられます。雌スプラインの一例として、フィレットルートスプラインは、スプライン付きシャフトの直径を表すために使用されます。
スプラインの有効歯厚は、キー溝の数とスプラインの種類によって決まります。スプライン付きシャフトのインボリュートスプラインは、カップリング時にスプライン歯の25～50パーセントが噛み合うように設計する必要があります。インボリュートスプラインは、亀裂を生じることなく荷重に耐えられるものでなければなりません。

平行スプライン

スプライン付きシャフトに、1つまたは複数の歯を別の歯に嵌め込むことで、平行スプラインが形成されます。雄スプラインは雌スプラインの中心に配置されます。雄スプラインの歯もシャフト軸と平行ですが、一般的な位置ずれによりスプラインが回転したり傾いたりします。これは多くの産業用途でよく見られる現象であり、スプラインの性能を向上させる方法はいくつかあります。
一般的に、回転部品の摩擦を低減するために平行スプラインが使用されます。スプライン付きシャフトのスプラインは、端面が内側よりも狭くなっているため、摩耗しやすくなっています。このタイプのスプラインは、機械などの様々な産業で使用されており、トルク伝達効率の向上にも貢献します。
スプライン付きシャフトに用いられるインボリュートスプラインは最も一般的なタイプです。歯の間隔が均等であるため、疲労による亀裂が発生しにくくなっています。また、切削や取り付けも容易です。しかし、インボリュートスプラインは必ずしも最良のスプラインではありません。使用するスプラインを決定する前に、平行スプラインとインボリュートスプラインの違いを理解しておくことが重要です。
スプラインとインボリュートスプラインの違いは、溝のサイズです。インボリュートスプラインは一般的に平行スプラインよりも溝が大きくなっています。これらのタイプのスプラインは、歯車の歯により大きなトルクを伝え、運転中の応力を軽減します。また、耐久性が高く、寿命も長くなります。農業機械に使用されるため、この種の用途には不可欠です。

ギザギザのスプライン

鋸歯状スプラインシャフトにはいくつかの利点があります。このタイプのシャフトは調整範囲が非常に広く、歯数が多いため大きなトルクをかけることができ、歯幅が狭いためより細かな調整が可能です。これらの特徴により、このタイプのシャフトは精度が重要な用途に最適です。以下に、このタイプのシャフトの利点をいくつか挙げます。これらは利点のほんの一部です。このタイプのシャフトについてさらに詳しく知りたい場合は、こちらをご覧ください。
ホブ盤加工は低コストで高精度な加工方法です。外径スプラインシャフトには適していますが、内径スプラインには適していません。この加工方法では、シャフト上に同期した形状が形成されるため、製造サイクルが短縮され、スプラインとねじ山の相対位相が安定します。研削砥石を使用してシャフトを成形します。CZPT Manufacturing社は、鋸歯状スプラインシャフトを豊富に取り揃えています。
鋸歯状スプラインシャフトの歯は、シャフトの全周にわたってハブと噛み合うように設計されています。シャフトの歯はスプラインの周囲に均等に配置され、シャフト全長にわたって複数の歯による接触点を形成します。これらの解析結果は通常満足のいくものですが、いくつかの制約があります。まず、鋸歯状スプラインシャフトのスプラインは慎重に選択する必要があります。大規模な解析が必要な場合は、設計を変更する必要があるかもしれません。
鋸歯状スプラインシャフトのスプラインは、他の用途にも使用されます。トルクを他の装置に伝達するために使用したり、回転防止装置として機能したり、直線ガイドとして機能したりします。スプラインの設計と種類によって、スプラインシャフトの機能が決まります。自動車産業では車両に、航空宇宙産業では土木機械に、その他多くの産業で使用されています。

ボールスプライン

本発明は、ボール回転軸に関する。この軸は、直列に配置され、荷重経路部に作動的に連結された複数のボールを備える。ボールは、経路に沿って無限に転がることができる。本発明はまた、ボールベアリングにも関する。ここで、ボールベアリングは、数あるギアの一種である。以下では、ボールベアリングの特徴について説明する。
ボールスプライン付きシャフトアセンブリは、少なくとも１つのボールスプライン溝と複数の円周方向段付き溝を有するシャフトを備える。シャフトは、長手方向に延びる第１の保持手段によって保持され、第２の保持手段によって回転可能に保持される。シャフトと第１の保持手段は、第１の駆動手段によって互いに相対的に駆動される。ボールスプライン付きシャフトは、様々な方法で製造することができる。
ボールスプラインシャフトは、内部にボールが循環するナットを備えています。このボールスプラインナットは溝の中を転がり、回転を防ぎながら直線運動を実現します。循環ボール付きナットを備えたスプラインシャフトは、回転運動も可能です。また、ボールスプラインシャフトは、ボールブッシュよりも高い耐荷重性能を備えています。これらの理由から、ボールスプラインは多くの用途において優れた選択肢となります。
本発明では、一対のボールスピンシャフトがキャリア装置４０の下にあるボックス内に収容されている。２本のシャフトはそれぞれアーム５０の長手方向に沿って延びている。各シャフトの一端はスライドブロック５６によって回転可能に支持されている。スライドブロックは、中央のアーム５０を片持ち梁のように支持する支持アーム５８も備えている。

セクター進入禁止ゲージ

ノーゴーゲージは、スプライン付きシャフトのサイズオーバーをチェックするツールです。シャフトを取り外すことなく、スプライン付きシャフトのサイズオーバー状態を効果的に判定できます。外側のスプラインとセレーションを測定します。ノーゴーゲージは、プロファイル長25mmで、19mmから130mmまでのサイズが用意されています。
セクターノーゴーゲージは、直径方向に対向する2組の歯を備えています。歯間の間隔は最大間隔幅に製造され、歯の厚さは所定の公差内である必要があります。スプラインをピンで測定した場合、このゲージは公差外となります。このスプライン付きシャフトの寸法は、それぞれのANSI規格またはDIN規格に記載されています。
合否ゲージは、ねじピッチ径の最終検査に役立ちます。スプライン付きシャフトやねじ付きナットにも有効です。合否判定を避けるため、ねじのねじ山は合否ゲージのヘッドの形状と一致している必要があります。高品質な機械に勝るものはありません。スプライン付きシャフトやファスナーの製造業者にとって、これは不可欠なツールです。
ノーゴーゲージは歯厚の変化を検出できます。ISO17025規格に基づいて校正でき、ノンゴーゲージに比べて多くの利点があります。また、スプライン付きシャフトの厚さを視覚的に確認することもできます。歯が一致すれば、シャフトは取り付け準備完了とみなされます。これは重要な工程です。場合によっては、シャフトのスプラインの正確な長さを判定できないこともあります。
45度の圧力角は、車軸やトルク伝達部材に最も一般的に使用されます。この圧力角は工具寿命の面で最も経済的ですが、スプラインは30度の角度のようにきれいに回転しません。45度のスプラインは、他の2つの角度よりも大きく脱落する可能性が高くなります。また、多くの場合、クラウン状の外観になります。37.5度の圧力角は、他の2つの圧力角の中間的な値です。スプライン付きシャフトの材質が通常よりも硬い場合によく使用されます。

編集者：CX 2023-10-19