JP2529625B2 - 軸締結具 - Google Patents

軸締結具

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裕介 藤井
進 貞弘
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    • F16D1/00Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/06Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • F16D1/08Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key
    • F16D1/09Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to axial loading of at least one pair of conical surfaces
    • F16D1/093Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to axial loading of at least one pair of conical surfaces using one or more elastic segmented conical rings forming at least one of the conical surfaces, the rings being expanded or contracted to effect clamping
    • F16D1/094Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to axial loading of at least one pair of conical surfaces using one or more elastic segmented conical rings forming at least one of the conical surfaces, the rings being expanded or contracted to effect clamping using one or more pairs of elastic or segmented rings with mutually mating conical surfaces, one of the mating rings being contracted and the other being expanded

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、軸締結具、特に、駆動
軸又は出力軸に歯車等の回転体を固定するための軸締結
具に関するものである。
【0002】
【従来技術及び課題】上記形式の軸締結具として、すで
に、図1に示す形式のものがある。このものは、軸(J)
に外嵌する筒状の内輪(1) と、これに外嵌する外輪(2)
と、前記内輪(1) の小径側の端部のネジ部に螺合する締
付けナット(3) とからなる。このものでは、内輪(1) を
軸(J) に外嵌させ、外輪(2) を歯車等の回転体(4)のボ
ス(41)に挿入させて締付けナット(3) を締付けると、軸
(J) と回転体(4) とが一体回動すべく締結される。これ
は、内輪(1) の外周面がテーパ面(11)となると共に、外
輪(2) の内周面がテーパ面(21)となっており、両者がテ
ーパ嵌合していることから、内輪(1) の小径端部のネジ
部(12)に螺合させた締付けナット(3)を締付けると、こ
の締付けナット(3) の推力に伴うテーパ嵌合作用によっ
てボス(41)と外輪(2) との嵌合部には半径方向外向きの
圧接力が作用し、逆に、軸(J)と内輪(1)との嵌合部に
は、半径方向内向きの圧接力が作用して、各嵌合部には
所定の摩擦力が生じ、軸(J) から回転体(4) にトルク伝
達可能となる。
【0003】ところが、この従来のものでは、軸締結具
全体を小型化しようとすると、締結操作が困難であると
いう問題がある。これは、締付けナット(3)を締付ける
際に、内輪(1) と締付けナット(3) との間には相対回動
力を付与する必要があるが、内輪(1) がこの締付けナッ
ト(3) と一体的に回動して、内輪(1) の内周面が軸(J)
の表面を滑ることが原因である。つまり、締付けナット
(3) の外周部は工具対応部となっていることから、図2
に示すように、内輪(1) の小径端部にもネジ部(12)に続
けて工具対応部(K) を設けると、この両方の工具対応部
を用いることにより、締付けナット(3) と内輪(1)に相
対回動力を付与できる。ところが、このような構成を実
現しようとすると、同図のように、内輪(1) の小径端部
の工具対応部(K)(例えば、六角部) よりも前記ネジ部(1
2)の外形を大きくする必要があり、その分内輪(1) の直
径が大きくなり、結果として、全体が大型化する。換言
すれば、全体を、特に、その直径を小型化しようとする
と、ネジ部(12)の肉厚部を最小限にする必要があり、こ
の場合には、このネジ部(12)側には工具対応部を設ける
ことが出来ないこととなり、上記不都合が生じるのであ
る。
【0004】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、『軸(J) に外嵌する内輪(1) に、回転体(4) の
ボス(41)に挿入される外輪(2) をテーパ嵌合状態に外嵌
し、前記内輪(1) の小径端部に締付けナット(3) を螺合
してなる軸締結具』において、全体を小型化しても締付
けナット(3) の締付け時に内輪(1) が共回りしないよう
にすることを課題とするものであり、別の観点に立て
ば、内輪(1) の小径側の端部に工具対応部(K) を設ける
ことなく、締付けナット(3) の締付けの際に内輪(1) が
共まわりしないようにすることを課題とするものであ
る。
【0005】
【技術的手段】上記課題を解決するための本発明の技術
的手段は、『内輪(1) の軸線方向の少なくとも一部の断
面を、予め十分な真円度合に形成された環状断面を所定
の度合扁平化させた』ことである。
【0006】
【作用】上記技術的手段は次のように作用する。内輪
(1) の少なくとも一部の断面が、扁平化された環状断面
となっている。通常、この種の軸締結具では、内輪(1)
の内周径は軸(J) との関係で所定のはめあい公差に設定
されていることから、この内輪(1) を軸(J) に外嵌する
と、この扁平化された部分が軸(J) の外周面に強く圧接
され、内輪(1) は予め設定された真円度に近づいたもの
となる。
【0007】そして、この締結具に回転体(4) を外嵌さ
せて、内輪(1) の小径端部に螺合する締付けナット(3)
を締付けるが、この締付け開始初期における締付けナッ
ト(3) と内輪(1) とのネジ対偶部は、前記のように、所
定の真円度に復元している。尚、扁平化された部分がこ
のネジ対偶部から離れた箇所となっている場合には、こ
のネジ対偶部の真円度は、初期設定の真円度と一致す
る。
【0008】この対偶状態においては、締付けナット
(3) と内輪(1) とのネジ対偶部の回動抵抗は、真円ネジ
部相互の螺合抵抗に略一致する。一方、予め扁平化され
た部分には、初期の扁平形状に復元しようとする付勢力
が作用することから、内輪(1)と軸(J) との摩擦抵抗は
増大された状態にある。従って、締付けナット(3) の締
付け初期の段階においても、内輪(1) と軸(J)との相対
回動抵抗が締付けナット(3) と内輪(1) とのネジ対偶部
の相対回動抵抗よりも大きくなり、共まわりが防止でき
る。尚、締付けナット(3) の締付け度合が増すと内輪
(1) と軸(J) との相対回動抵抗は極端に大きくなるか
ら、この時点での共まわりは生じない。また、最終締付
け状態では、内輪(1) の内周面は予め設定された真円度
に復元して軸(J) に正確に対接する。
【0009】
【効果】締付けナット(3) の締付け初期の段階におけ
る、内輪(1)と軸(J) との相対回動抵抗が締付けナット
(3) と内輪(1) とのネジ対偶部の相対回動抵抗よりも大
きくなって、共まわりが防止できるから、軸締結具を装
着して締付けナット(3) に工具を対応させて締付けるだ
けで回転体(4) を軸(J) に固定した状態に締結できる。
つまり、軸締結具の装着が簡単である。
【0010】又、締付けナット(3) の締付け初期の段階
における内輪(1) の共まわりを防止するために、内輪
(1) に工具対応部を設ける必要がないから、内輪(1) に
おける小径端部のネジ対偶素の直径を最小限に設定で
き、その分構成が簡素化できるとともに、全体が小型化
できる。
【0011】
【実施例】次に、上記した本発明の実施例を図面に従っ
て詳述する。図3以下に示す実施例は、既述の従来例と
同様に、内輪(1) 、外輪(2) 及び締付けナット(3) とか
ら構成されるが、特に、この実施例では、外輪(2) と締
付けナット(3) とを相対回動可能に連結した構成となっ
ており、以下に各部を詳述する。
【0012】内輪(1) は、テーパ面(11)の小径端部に平
行ネジからなるネジ部(12)を連設した構成であり、この
ネジ部(12)に締付けナット(3) が螺合する。尚、この内
輪(1) は、図4に示すように、一部に軸線方向に開削さ
れたスリット(S) が形成されている。このように構成さ
れた内輪(1) を図4に示すようにして内輪(1) のテーパ
面(11)の部分を扁平化させる。
【0013】尚、この扁平化の前の段階における内輪
(1) は、従来の内輪(1) と同様に、所定の真円度に仕上
げられたものであり、特に、内輪(1) の内周径と軸(J)
の外径とのはめあい公差は、JIS:H−7程度に仕上
げられている。この寸法及び精度の内輪(1) を図4に示
すように、バイスによって所定の加圧力で挟圧すると、
その挟圧部が扁平化される。なお、この挟圧の際、同図
の (a)で示すように、スリット(S)の開削方向が挟圧体
(B) (B) 間を結ぶ線に対して直角方向に設定してあり、
しかも、前記挟圧体(B) (B) の端面にはポリカーボネー
ト樹脂などのように機械的強度に優れた所定の硬さの合
成樹脂製のパッド(P) (P) を添設して、このパッド(P)
(P) 間に内輪(1) のネジ部(12)の部分が挟圧されるよう
にしている。これにより予めネジ山が形成されているネ
ジ部(12)の変形や損傷が防止される。
【0014】挟圧体(B) (B) に所定の挟圧力を付与する
と、同図の (b)及び図5の (b)のように、一旦スリット
(S) が閉じた状態となり、さらに挟圧力を増大させる
と、断面がさらに扁平化される。この後、バイスから内
輪(1) を取外すと、図5の(C)のように、スリット(S)
が開いた状態でネジ部(12)の断面が扁平化されたものと
なる。
【0015】尚、直径20mm程度の内輪(1) の場合、肉
厚 3mm程度のネジ部(12)の部分を所定の挟圧力で挟圧
すると、加工後においては、ネジ部(12)の長径が加工前
の直径よりも0.01mm大きくなり、短径が0.05mm縮小
していた。このとき、ネジ部(12)以外の部分には前記度
合よりも大幅に少ない変形が生じるだけであった。
【0016】上記構成の内輪(1) に外嵌する外輪(2)
は、図3に示すように、外輪半体(2a)(2b)から構成され
ているが、これら半体は、一旦、一方の端部につば部を
具備する筒状体に形成されたものを縦割りに分割して製
作されている。尚、この分割の際、前記筒状体を軸線方
向に一部切除する態様で2分割しているから、各半体の
断面の円弧は、半円の円弧よりも僅かに小さくなってい
る。そして、各半体の内周のテーパ面(21)の小径側の端
部と一致する箇所の外周部からつば部(22)が張出す。
【0017】前記外輪半体(2a)(2b)と回動可能に連結さ
れる締付けナット(3) は、雌ネジ部(31)の一端にカギ状
筒部(32)を連設して、このカギ状筒部(32)の内周に環状
溝(33)を形成するようにしたものであり、この環状溝(3
3)の溝幅は上記つば部(22)の厚さよりも僅かに大きくし
てある。このものでは、上記一対の外輪半体(2a)(2b)の
それぞれのつば部(22)を、図3及び図7の (c)に示すよ
うに環状溝(33)内に挿入し、この締付けナット(3) と外
輪半体(2a)(2b)の組立体内に上記内輪(1) を内挿して締
付けナット(3) をネジ部(12)に螺合させると、軸締結具
が組立てられる。このとき外輪(2) は外輪半体(2a)(2b)
に二分割されているが、つば部(22)が環状溝(33)内に収
容され、且、外輪半体(2a)(2b)が内輪(1) に外嵌した状
態では、これら外輪半体(2a)(2b)が外れることはない。
尚、このことは、外輪(2) を3分割以上に分割したとし
てもつば部(22)が環状溝(33)内に挿入されるかぎり同様
である。
【0018】この軸締結具を図3に示すように、軸(J)
に外嵌させると、軸(J) のネジ部(12)の部分が扁平化さ
れていることから、このネジ部(12)の内周部分が軸(J)
の表面に強く圧接される。なお、扁平化された部分はネ
ジ部(12)の部分だけであるから、軸(J) に外嵌させる
際、ネジ部(12)以外の部分は殆ど扁平化されていない状
態にあることから、軸(J) の端部から軸締結具を外嵌さ
せる操作が比較的容易に行える。
【0019】次いで、外輪(2) の外周が回転体(4) のボ
ス(41)内に収容されるように回転体(4) を装着して、締
付けナット(3) を締付けると、回転体(4) が軸(J) に締
結される。また、この締付けナット(3) の締付け初期に
おいては、内輪(1) の内周面の内ネジ部(12)の部分が強
く軸(J) に圧接されているから、既述の作用の欄に記載
した理由から、締付けナット(3) と内輪(1) とが共まわ
りすることなく、締付けナット(3) の締付けが可能とな
る。
【0020】さらに、この実施例では、締付けナット
(3) のカギ状筒部(32)の端面が軸締結具の軸線に対して
直角に設定されていることから、この端面に回転体(4)
の側面を対接させて締付けナット(3) を締付けると、軸
締結具の外輪(2) の外周面に対して正確に直角となった
姿勢に回転体(4) が取付けられることとなる。又、上記
実施例では、外輪(2) のつば部(22)を環状溝(33)内に嵌
入させる構成としてあるから、締付けナット(3) を緩め
ると、環状溝(33)の外側の側壁とつば部(22)が係合する
態様で外輪(2) が引抜かれることとなり、回転体(4) の
取外しが簡単である。
【0021】このとき、環状溝(33)の一方の側壁、つま
り、カギ状筒部(32)の端部の突出片(34)と前記つば部(2
2)との係合度合が大きい程外輪(2) の引抜き力を大きく
設定できる。この実施例のものでは、外輪(2) を二つ割
り構造とし、外輪半体(2a)(2b)のそれぞれのつば部(22)
を図6〜図8に示すようにして環状溝(33)内に圧入する
方法を採用しているから、つば部(22)の係合代が大きく
なる。従って、軸締結具の組立状態では、各部が不用意
に分解する心配がない、特に、外輪半体(2a)(2b)が外れ
る心配がない。
【0022】前記外輪圧入の実際をその具体例に基いて
説明する。今、外径が29mmで小径端部の内径24.6mm
の外輪(2) において、つば部(22)の半径方向の突出代を
1.75mm、このつば部(22)の厚さ1.75mm、環状溝(33)
の溝幅2.25mmとした場合、つば部(22)を環状溝(33)内
に挿入する際、つば部(22)の一方の端部を環状溝(33)内
に挿入して、図7の (a)の状態から、図6及び図7の
(b)のような姿勢にしたとき、図8のように、重なり代
(D) が0.5 mmとなり、このまま圧入すると、つば部(2
2)の端面外周のカット面が案内作用を発揮して、図7の
(c)のように、つば部(22)の全体が環状溝(33)内に確実
に圧入され、突出片(34)とつば部(22)との係合代として
1.0 mm確保された。この係合代は、図9に示すように
スリット(S) を具備し且全周に一様なつば部(22)を張出
させた一体構造の外輪(2)とした場合に比べて、ほぼ2
倍になった。
【0023】図9に示す従来のものでは、図10に示す
ように、外輪(2) を締付けナット(3) と同軸姿勢にした
状態で圧入しなければならず、前記係合代を大きくした
場合には、この圧入が出来ないものとなるからである。
外輪半体(2a)(2b)からなる上記実施例の外輪の場合、締
付けナット(3) を緩めて外輪(2) を引抜く際に、つば部
(22)と突出片(34)の係合不十分による引抜き不良の問題
が解消できる。
【0024】尚、この外輪(2) をスリット(S) を具備す
る一体構造とする場合において、図11に示すようなつ
ば部(22)を具備する構成とした場合には、つば部(22)と
突出片(34)との係合代を大きくできる。この実施例で
は、図11の (a)に示すように、つば部(22)には、スリ
ット(S)を挟んで対向する外周部を、相互に平行なカッ
ト部(23)(23)としてあり、このカット部(23)(23)相互の
間隔を突出片(34)の内径に一致するか又はこれよりもわ
ずかに小さく設定している。そして、この外輪(2) を図
12に示すようにつば部の一部(スリット(S) の反対
側)を環状溝(33)内に収容するようにして傾斜させ、ス
リット(S) を具備する側のつば部(22)を圧入するように
すればつば部(22)の全体が環状溝(33)内に収容される。
【0025】この場合にも、図9に示す外輪(2) を、図
10に示すように締付けナット(3)と外輪(2) とを同軸
姿勢にして環状溝(33)内に収容する場合に比べてつば部
(22)の幅を大きくでき、突出片(34)とつば部(22)との係
合代を大きくできる。尚、図3〜図8に示す実施例で
は、内輪(1) のネジ部(12)の箇所を扁平化させたが、内
輪(1) の全体を扁平化させること、及びネジ部(12)以外
の箇所を部分的に扁平化させるようにしても同様の効果
を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来例の説明図
【図2】この従来例の変形例の説明図
【図3】本発明実施例の断面図
【図4】内輪(1) の一部扁平化の作業の説明図
【図5】このときの内輪(1) の断面変化説明図
【図6】この実施例に採用した外輪(2) を締付けナット
(3) に組み込むときの平面図
【図7】前記外輪組込工程の説明図
【図8】図7の要部拡大図
【図9】従来の外輪(2) の説明図
【図10】この外輪の組込み工程の説明図
【図11】他の形式の外輪(2) の説明図
【図12】前記外輪組込工程の説明図
【符合の説明】
(J) ・・・軸 (1) ・・・内輪 (4) ・・・回転体 (41)・・・ボス (2) ・・・外輪 (3) ・・・締付けナット

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸(J) に外嵌する内輪(1) に、回転体
    (4)のボス(41)に挿入される外輪(2) をテーパ嵌合状態
    に外嵌し、前記内輪(1) の小径端部に締付けナット(3)
    を螺合してなる軸締結具において、内輪(1) の軸線方向
    の少なくとも一部の断面を、予め十分な真円度合に形成
    された環状断面を所定の度合扁平化させた軸締結具。
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