スプライン（機械式）

スプラインとは、ドライブシャフト上の隆起部または歯^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} であり、相手部品の溝に嵌合してトルクを伝達し、両者の角度対応を維持するものです。

例えば、シャフトに取り付けられたギアは、シャフトのオススプラインとギアのメススプラインが一致するように設計されている場合があります。下のセクションの隣接する図は、オススプラインを備えたトランスミッション入力シャフトと、中央ハブに嵌合するメススプラインを備えたクラッチプレートを示しています。アクスルの滑らかな先端は、フライホイール（図示されていません）内のパイロットベアリングで支持されます。スプラインの代替としてキー溝とキーがありますが、スプラインの方が疲労寿命が長く、サイズに対してはるかに大きなトルクを伝達できます。^{[ 2 ]}

スプラインにはいくつかの種類があります: ^{[ 2 ]}

平行キースプライン

等間隔に配置された溝の側面は、半径方向と軸方向の両方において平行である。

インボリュートスプライン

等間隔に配置された溝の側面は、インボリュート歯車のようにインボリュート形状になっているが、高さはそれほど高くない。これらの曲線は応力集中を低減することで強度を高める。

クラウン型スプライン

等間隔に配置された溝の側面は通常インボリュート形状をしているが、雄歯は位置ずれを許容するように改良されている。

ギザギザ

等間隔に配置された溝の側面が「V」字型を形成する。これらは小径のシャフトに使用される。

ヘリカルスプライン

等間隔に配置された溝が軸の周囲に螺旋状に形成される。側面は平行またはインボリュート形状のいずれでもよい。これにより、高負荷がかかる固定ジョイントの応力集中を最小限に抑えることも、部品間の回転運動や直線運動を可能にすることもできる。

ボールスプライン

内側と外側の溝は、ボールベアリングが充填された直線軌道として形成されており、高トルク下でも自由な直線運動を可能にする。より長い移動を可能にするため、外側のスプラインにはボールを再循環させるための溝を設けることができ、これにより、長いシャフトを上下に移動させながらトルクを伝達することができる。

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  スプラインジョイントの詳細
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  マニュアルトランスミッションの入力シャフトの端にあるスプライン
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  スプライン付きハブを備えたクラッチディスクは、図示の入力シャフトと噛み合う。
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  中央にスプラインがあり、両端にユニバーサルジョイントを備えたドライブシャフト。トルクと回転を伝達し、長さの変化を可能にする。
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  車軸のCV端にあるスプライン
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  自転車のカセットとフリーハブのスプラインが一致しており、上部にマスタースプラインが見える。

車両や動力取り出し装置の駆動軸は、トルクと回転を伝達し、長さの変化に対応するためにスプラインを使用しています。スプラインは、キー付きシャフトに比べて信頼性と疲労寿命が高いため、航空宇宙分野で広く用いられています。

スプラインは自転車のさまざまな箇所で使用されています。クランクアームとBBシャフトの接合部には、ISIS Drive、Truvativ GXP、Howitzer、シマノのOctalinkなど、多くのスプラインが使用されていますが、そのほとんどは独自規格です。一部のクランクセットにはモジュラー式スパイダーが採用されており、トルクはスプラインを介して伝達されます。カセットは、固定方向を確保するために、溝の幅が広いスプラインを介してフリーハブに噛み合います。スプラインを使用するディスクブレーキの取り付け部には、シマノのCenterlockなどがあります。

航空機エンジンには、プロペラを取り付けるためのスプラインが設けられている場合がある。動的バランスを維持するために、プロペラが特定の向きでのみ取り付けられるように、他のスプラインよりも幅の広いマスタースプラインが設けられている場合がある。この構造は大型エンジンでよく見られるが、小型エンジンでは通常、ねじ込み式の締結具が用いられる。

スプラインには、内歯スプラインと外歯スプラインの2種類があり、それぞれが補完的な関係にあります。外歯スプラインは、ブローチ加工、成形加工（例えば、歯車成形機）、フライス加工、ホブ加工、圧延加工、研削加工、押出加工などで製造できます。一方、内歯スプラインは、加工箇所の制約から、製造方法の選択肢が限られています。ホブ加工（加工箇所が狭いため）を除き、上記の加工方法を用いることができます。内歯スプラインの場合、スプライン加工部分に貫通穴がないことが多く、そのため、プルブローチ加工や押出加工といった加工方法が使えない場合があります。また、部品が小さい場合、スプライン加工箇所にフライス加工や研削加工用の工具を差し込むのが難しいこともあります。

応力集中を防ぐため、スプラインの端部は面取りされています（垂直な端部ではなく）。このような応力集中は、設計不良のスプラインにおける破損の主な原因となります。

• カップリング
• ハースジョイント
• キー付きジョイント
• リーディング

• Robert Rich Robins (2008 年 12 月) 「インボリュート スプライン カップリングの歯のかみ合い評価」ブリガム ヤング大学。2010年 7 月 8 日取得。