JPH0121365B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明はクランプ装置特に軸に外側部材を固
定するためのクランプ装置に関するものである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

この種クランプ装置として、ドイツ公開公報第
2017149に示されている所謂クランプセツトが知
られている。比較的薄肉のフランジ付テーパリン
グがその内周面を、内側部材である軸に接触させ
て設けられている。テーパリングであるテーパ部
材が、その内側円錐面を、フランジ付テーパリン
グの外円錐面に係合させ、またハブに設けられた
フランジ外周面を有している。

使用状態で、軸に沿つた応力分布即ちフランジ
付テーパリングが軸に押圧される単位面積当りの
圧力が均一でないことが知られている。そしてフ
ランジ付テーパリングの薄肉端部で応力が大きく
なる。特に、クランプ状態でテーパリングが、フ
ランジ付テーパリングの薄肉端部より軸方向に突
出している場合に大きくなる。トルク、場合によ
つては曲げ応力によつて軸に高い表面応力が生
じ、これによりフランジ付テーパリングの端部に
過大な応力が生ずる。そして、これが塑性変形を
生じさせ、極端な場合には、軸を破損させる原因
となる。

〔発明の目的〕

この発明は、軸に沿つた応力分布を均一にし、
又フランジ付テーパリングの端部での過大な応力
が生じないクランプ装置を提供することを目的と
するものである。

〔発明の概要〕

テーパ部材がフランジ付テーパリングの端部よ
り突出している場合に生じる過度の応力の増加を
除いて、所定の範囲内に納めることが基本的な考
え方である。これはテーパ部材をいくつかに部材
に分けることによつてなされる。この場合フラン
ジに近いテーパ部材は所定のトルクを伝達できる
程度に締付け、一方フランジ付テーパリングの端
部に配されるテーパ部材は、前のものとは独立
に、許容できる表面圧が得られる程度に締付け
る。こうして、所定のトルクを伝達させる際、並
んでいるテーパ部材に好ましくない高い端部応力
を生じさせることなく、所定の範囲内に納めるこ
とができる。

上述の円錐クランプ装置で、２種の型式が知ら
れている。外側部材は、フランジ付テーパリング
の外側円錐面に係合する円錐面を有している。こ
の発明の一実施例では、フランジ付テーパリング
は外側円錐面を有しており、ここに内側円錐面を
直接接触させて２つの外側部材が配されている。
“テーパ部材”と“外側部材”とは同じものであ
る。

次のような理由によつて、この種クランプ装置
は、しばしば所謂クランプセツトとして作られて
いる。現実にはクランプ装置用の部材は、クラン
プされるべき部材のメーカと違つたメーカで作ら
れており、通常はクランプされるでき部材のメー
カがクランプ装置用の部材をユニツトの形で買つ
ていること。そして、更に円錐面の表面性状及び
傾斜角を所要の精度にするには多額の費用が掛る
こと等による。そして、このクランプセツトに
は、フランジ付テーパリングと係合するテーパリ
ングが含まれている。この場合他の部材はフラン
ジ付テーパリングの円錐面と直接係合することは
なく、単に“クランプセツト”が挿入される円筒
孔を備えておればよい。円筒孔は芯合せの面では
何の問題もない。外側部材の配列には次の２通り
がある。１つは円筒孔を有する１体構造の部材
と、フランジ付テーパリング上に配された２つの
テーパリングとからなるものであり、他の１つ
は、例えば２つの部材が軸方向に続いて設けら
れ、その中の少なくとも１つがテーパリング上に
あるものである。

このような構成によつて、多くの場合重要な付
加的効果を得ることができる。例えば、ドイツ公
開公報第2017149号の第１図で、２つの同じスラ
イド部材が、ハブ孔（多くの場合鋼製）の中で、
軸上に設けられているとすると、伝達すべきトル
クが増えた場合曲率が小さい軸上でまずスリツプ
が生じる。そして、所定のトルクのもとで、摩擦
により保持されるべき周方向力が大きくなる。し
かし、軸上でのスリツプは、多くの場合極めて望
ましくない。何故なら軸が傷つけられ、またクラ
ンプ装置の取外しが難かしくなる。

上述の構成により、軸上でスリツプを生ずるこ
となく、過負荷に対する安全性が得られる。そし
て、テーパリング上に位置する外側部材がテーパ
リングの円筒面上でスリツプする。これはフラン
ジ付テーパリングの軸への締付が、問題の外側部
材による半径方向力だけでなく、フランジ付テー
パリングと隣接する外側部材との間の半径方向力
とによつてなされるからである。こうしてフラン
ジ付テーパリングはある程度人為的手段によつて
付加的に締付けられる。従つて、外側部材に作用
するトルクによつてはスリツプは生ぜず、スリツ
プはまず外側部材と係合するテーパリングの円筒
面即ち軸以外の所で生ずる。

軸上に、部材を隣接させて配することは通常行
なわれている。例えば隣接して配された歯車、鎖
車があり、またクランクに隣接させて駆動車を設
けたクランク機構がある。

クランプ装置は、フランジ付テーパリングのフ
ランジを貫通して設けられた複数の軸方向締付ね
じによつてクランプされる。そして、同じフラン
ジ付テーパリングに配された２つのテーパリング
を締付けるには、２組の締付けねじが必要とな
る。フランジの周囲に設けられる締付けねじの数
は制限されるので、各テーパリング用の締付けね
じは全体の本数のほぼ半分になる。軸方向の最大
引張力、対応する半径方向締付け力及び伝達され
るトルクも制限される。

この発明の他の実施例では、各テーパ部材につ
いて多数の締付ねじが使用できるようにしてあ
る。

フランジに隣接したテーパ部材が、必要な締付
力に応じて設けられた複数の大径締付ねじによつ
て始めに締付けられる。その後これらの締付ねじ
を外すが、傾斜角のセルフロツク作用によりその
まま締付けられている。ついで、補助リングをフ
ランジ面に配する。そして小径の締付ねじをフラ
ンジの孔及びフランジに隣接したテーパ部材のね
じ孔を貫通させ、第２のテーパ部材のねじに螺合
させて締付ける。こうして各テーパ部材は、組に
なつている締付ねじのすべてを利用して、フラン
ジ付テーパリングの周面に締付けられる。

小径の第２の組の締付ねじの締付けを容易にす
るために、フランジ付テーパリングのフランジか
ら離れた部分及びそこに係合するテーパ部材の傾
斜角を小さくする。これにより同じ軸方向力によ
り、大きな半径方向力を得ることができる。

更に、外側部材の機械的強度が制限され、充分
な締付け力を得ることが難かしい場合に用いられ
る他の実施例も示されている。これは、例えばハ
ブが鋳物又はアルミニウミ製の場合である。この
例では、当該部材が、付属するテーパ部材によつ
て詳される半径方向応力内で荷重がかけられ、ま
た続いて設けられたテーパ部材によつて相当の付
加摩擦ロツク力が生ずるようになつている。そし
てこのテーパ部材は第１のテーパ部材に回り止め
結合されている。

〔発明の実施例〕

第１図において、１００は装置全体を示す。フ
ランジ付テーパリング１が、図示しない軸上に、
その内周面２でのつている。またフランジ付テー
パリング１は外側円錐面３を有している。その頂
点は第１図上で右側になつており、従つて肉厚部
は左側になつている。そして左側に半径方向フラ
ンジ４が円錐面３側即ち外向きに設けられてい
る。フランジ４には、複数の孔５が円周上にあけ
られている。複数の締付けねじ６，６′、場合に
よつては押しねじがこれらの孔を通る。フランジ
付テーパリング１には、１つの長手方向スリツト
７が形成されている。従つて、半径方向に容易に
変形でき、ねじ６，６′の締付け力は専らフラン
ジ付テーパリングを変形させるだけに用いられ
る。

フランジ付テーパリング１には、フランジ４に
隣接して、円錐面３に係合する内円錐面９を有す
る第１のテーパリング８が設けられている。この
テーパリング８は外側円周面１０を有している。
またテーパリング８には、締付けねじ６用の複数
の孔１１と、締付けねじ６′が螺合する複数のね
じ孔１１′が設けられている。締付けねじ６′は、
テーパリング８を第１図上で左側に引張る。この
場合円錐面９，３は相互に滑り、テーパリング８
は半径方向に拡げられる。この変形を容易にする
ためにテーパリング８にも長手方向スリツト（図
示せず）が形成されている。

フランジ付テーパリング１上に、テーパリング
８に軸方向に隣接して、第２のスリツト付テーパ
リング１２が設けられている。このテーパリング
は円錐内周面１３と、外周面１４を有している。
テーパリング１２には締付けねじ６が螺合する複
数のねじ孔１５が設けられている。締付けねじ６
は、テーパリング８を貫通して、テーパリング１
２にねじ込まれ、テーパリング１２を第１図上で
左側に引張る。この引張り力は、締付けねじ６′
とは無関係に調節できる。

テーパリング８，１２の外周面１０，１４は、
内周面２１に接している。この内周面２１は、第
１図に例示されている、１体構造の外側部材２０
の円筒凹部と同じ直径になつている。締付けねじ
６，６′を締付けることにより、軸（図示せず）
は凹部２１内で、摩擦ロツクによつて回り止め固
定される。

フランジに近いテーパリング８は、締付けねじ
６′によつて、所望の力で締付けられる。テーパ
リング１２の締付け力は、上記の締付けと独立し
て、締付けねじ６′によつて調節できる。従つて、
この方式によれば、フランジ付テーパリングの第
１図上の右端で生じやすい有害なピーク応力の発
生を防止できる。

第１図の下半分に示す如く、円周面１０，１４
の直径が、破線１４′で示すように異つてもよい。
この場合凹部２１は段付きになつている。また第
１図の上半分に示すものでは、外側部材は１体構
造部材２０となつているが、１組の外側部材２
０′，２０″としてもよい。そしてこれは相互に半
径方向面２２で当接してもよく、破線で示すよう
に軸方向に離れていてもよい。各部材２０′，２
０″は、それぞれテーパリング８，１２と組合さ
れている。しかし２つの部材２０′，２０″は共通
のフランジ付テーパリング１上に位置している。

上記構成により、過負荷に対し安全な構造とな
つている。即ち過負荷になつたとき、軸上でない
ところで、スリツプが生ずるようになつている。
若し、部材２０′，２０″の１つにトルクが作用
し、例えば部材２０″が、所定の締付け状態では、
摩擦ロツクによつて力を伝達できないようになる
と、部材２０″は、軸上でなく、外周面１４でス
リツプする。何故ならば、フランジ付テーパリン
グ１は、テーパリング１２による半径方向力に加
えて、テーパリング８による半径方向力によつて
軸に締付けられているので、スリツプが生じる限
界が大きくなつている。

第２図に示す装置２００では、円錐面３１がフ
ランジ状部材３０に直接形成されている。従つて
部材３０を収容する凹部内に設けられるであろ
う、他のテーパリングは存在しない。この結果、
部材はクランプ部から分離することができない。
従つてクランプ装置２００は、第１図に示す分離
可能なクランプユニツト１６にはなり得ない。ま
たクランプ装置２００は、軸方向に隣接した２つ
の部材２０″，３０を備えている。そして過負荷
に対する安全は、第１図においてテーパリング１
２の外周面１４でスリツプが生じるように、部材
２０″でなされる。

更に、クランプ装置２００では、第１図で部材
２０′について矢印１７で示すのと異なり、部材
３０はフランジ４に接していない。この結果、締
付けねじ６，６′を締めた場合、部材３０，２
０″は、図示しない軸に対して、左側にわずかの
距離を存して配されることになる。しかしこれは
多くの場合、問題にならないことである。この場
合にも、スリツプは円錐面３上でのみ生ずるとい
う効果が得られ、この場所で摩擦力は征服され
る。

第１図に示す例では、ねじ６，６′を締付ける
と、円錐面３と、外側部材２０の内周面２１との
両方でスリツプが生ずる。外側部材２０が、１７
の位置で当接して、その位置に保たれても、締付
力の大部分は摩擦によつて失われる。

第３図に示すクランプ装置３００では、部材２
０′はまたテーパリング８に接して設けられてい
る。締付けねじ６は、部材３２に直接螺合してお
り、部材３２は回らないようになつている。しか
しフランジ付テーパリング１は、図示しない軸を
クランプしているので、スリツプは円筒面１０上
においてのみ生じる。部材３２の内側円錐面は、
比較的薄肉の、テーパしたスリツトインサート３
３によつて構成されている。このインサート３３
は、部材３２の円筒凹部３４に挿入され、ねじ６
を締付けたときのスリツプはカラー３５により止
められる。

第１図〜第３図においては、フランジ付テーパ
リング１は、その内周面が軸（図示せず）に接し
ているが、第４図ではテーパリング４１は外側部
材２０の内周面２１に接する外周面４２を有して
いる。フランジ付テーパリングの円錐面３９は、
内側円錐面であり、テーパリング４５，４６の外
側円錐面と係合している。これらテーパリング
は、内周面４７，４９で軸（図示せず）に接して
いる。半径方向フランジ４０は内側に向いてい
る。

クランプ装置４００は、１体構造の外側部材２
０に対してのみ使用可能である。そしてフランジ
付テーパリング４１の、第４図で右端におけるピ
ーク応力は、第１図について述べた方法で、低減
することができるが、過負荷に対しては安全では
ない。ハブ側の端部におけるピーク応力の問題、
即ち比較的薄肉のフランジ付テーパリングが軸に
直接接してない場合の問題は、大きな問題でない
とはいえ、このクランプ装置４００は、本発明の
概念に含まれるものではあるが、余り重要のもの
ではない。

上記のクランプ装置を外すには、長い押しねじ
を短かい締付けねじ６′用のねじ孔にねじ込んで、
右側テーパリングのねじのない所を押す。こうし
て右側テーパリングを取外す。左側のテーパリン
グを取外すには、フランジ４０にねじ孔を設けて
おき、押しねじをねじ込み、左側テーパリングの
ねじのない所を押して取外す。

第５図に示すクランプ装置５００は、第１図に
示す装置１００と似ているが、径の異なる２種類
の締付けねじを用いる点が違つている。テーパリ
ング８′には、小径のねじを挿通できる複数のね
じ孔１１′が設けられている。またフランジ付テ
ーパリング１のフランジ４には、大径用の透孔
５′があけられている。テーパリング１２のねじ
孔１５は小径用のものである。例えば大径ねじの
径は14mm、小径ねじの径は10mmである。

クランプ装置５００、この場合また分離できる
クランプセツト１６が示されている、を締付ける
には、まずフランジ４に当接している補助リング
５０を取外す。そして、テーパリング８′を、大
径の締付けねじにより左側に引張つて、フランジ
付テーパリング１を所望の締付力で締付ける。大
径の締付けねじを取外しても、テーパリング８′
は、円錐面３の傾斜角がセルフロツクの範囲内に
あるので、そのまま残る。ついで、補助リング５
０をフランジ４に当接させ、長い締付ねじ６を、
孔５２，５′及びテーパリング８′のねじ孔１１′
を通して、右側のテーパリング１２のねじ孔１５
にねじ込んで、テーパリングを締付ける。この例
のよい点は、締付けねじ用のピツチサークルが、
２つのテーパリング８′及び１２の両者に対して
完全に利用できることである。これに対し第１図
〜第４図に示す例では、締付けねじ６′は、締付
けねじ６の間に配されるので、各テーパリングに
対し締付けねじの半分しか利用できない。勿論両
者の場合、数本の押しねじ５１用のスペースは必
要である。

第６図に示すクランプ装置６００は、クランプ
装置５００と似ているが、フランジ付テーパリン
グ１の円錐面３が軸方向の２つの部分３′，３″に
分けられている点が異なつている。両者の傾斜角
はセルフロツクの範囲内にあるが、フランジから
遠い右側のテーパリング１２が位置する３部の
傾斜角は、３′部のそれよりわずかに小さくなつ
ている。勿論テーパリング８′，１２の円錐面の
傾斜角は、これらに適合するようになつている。
３″部の傾斜角が小さいことにより、締付けに小
径のねじを用いているに拘らず大きな半径方向力
を得ることができる。

第５図、第６図において、外側部材が示されて
いないが、これは第１図に示すものと同じものが
適用できる。２つのテーパリングに係合する１体
構造の部材を用いた場合、応力分布の効果、端部
応力の減少の効果は明らかである。２つの部材を
隣接して配した場合は、過負荷に対する安全が問
題である。若し、１つの部材だけがテーパリング
の１つの上にあり、スリツトされてない他方が部
材の外側にある場合にだけ、過負荷に対する安全
が得られる。他のテーパリングは、フランジ付テ
ーパリングを軸に締付ける付加力を与えるにすぎ
ない。

第７図に示すクランプ装置７００は、部材２
０″例えばローププリー、歯車等を、トルク伝達
のため軸Ｗに固定するためのものである。部材２
０″は、例えばねずみ鋳鉄、アルミニウム等の半
径方向応力に弱いものである。この装置は、第１
図の下側に示したものに似ているが、両部材２
０′，２０″が、軸方向ボルト５４によつて一緒に
回転するようになつている点が異なつている。部
材２０″はスリツトテーパリング１２及び締付け
ねじ６によつて、フランジ付テーパリング１に締
付けられている。この程度のことは部材２０″の
材料も耐えられる。軸方向に隣接してあるスリツ
トなしの鋼製の部材２０′は、相当の半径方向力
を加えられるものである。締付けねじ６′によつ
て、テーパリング８を締付けることにより、相当
のクランプ力が得られる。

リング８，２０′が伝達するトルクは、ボルト
５４によつて接続されている部材２０″にも伝え
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は、本発明のそれぞれ異なる実
施例の縦断面図で、第１図〜第６図では内側部材
である軸が省略され、第７図だけに示してある。 １，４１…フランジ付テーパリング、２…内周
面、３，３′，３″…円錐面、４，４０…フラン
ジ、５，５′…孔、６，６′…締付けねじ、８，
８′…第１テーパリング（テーパ部材）、１１…
孔、１１′…ねじ孔、１２…第２テーパリング
（テーパ部材）、１５…ねじ孔、１６…クランプセ
ツト、２０，２０′，２０″…外側部材、２１…円
筒状凹部、３９…円錐面、４５，４６…テーパリ
ング、５０…補助リング、Ｗ…軸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外側部材を、外周面を有する内側部材例えば
   軸に固定するクランプ装置で、 ａ フランジ付テーパリングで、円周面と、これ
   に対向する円錐面と、この円錐面から半径方向
   に延出するフランジとを有するものと、 ｂ 上記フランジ付テーパリングの円錐面に係合
   する円錐面を有する第１テーパ部材と、 ｃ 上記フランジを貫通して、上記第１テーパ部
   材に螺合する複数の軸方向締付けねじと、 ｄ 上記フランジ付テーパリングの円錐面に係合
   する円錐面を有する少なくとも１つの第２テー
   パ部材とを備え、 ｅ 上記第２テーパ部材は、上記第１テーパ部材
   と独立して上記フランジを貫通する他の複数の
   ねじによつて上記フランジ付テーパリングに締
   付けられるようになつているクランプ装置。 ２ 外側部材は、少なくとも一部に円筒状凹部を
   備え、且つテーパ部材の少なくとも１つは対応す
   る円周面を有するテーパリングである特許請求の
   範囲第１項に記載のクランプ装置。 ３ 外側部材は軸方向に配された２つの部材から
   なり、これら部材の少なくとも１つはテーパリン
   グに接して設けられている特許請求の範囲第１項
   に記載のクランプ装置。 ４ テーパ部材の端面を押圧して該テーパ部材を
   フランジ付テーパリングから外すねじを備えてい
   る特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記
   載のクランプ装置。 ５ フランジ付テーパリングのテーパ面にセルフ
   ロツクする傾斜面が形成されていること、フラン
   ジに複数の孔があけられていること、フランジに
   近いテーパ部材に第１の径の締付けねじ用の複数
   のねじ孔が設けられていること、第２のテーパ部
   材に上記第１の締付ねじ孔に挿通される第２の小
   径の締付ねじ用の複数のねじ孔が設けられている
   こと及び補助リングを備え、この補助リングには
   フランジの孔位置に対応して、第２の小径の締付
   けねじが挿通される複数の孔があけられている特
   許請求の範囲第１項に記載のクランプ装置。 ６ フランジ付テーパリングのテーパ面のフラン
   ジから離れた所に第２テーパ部材が係合するテー
   パ面が形成され、このテーパ部材の傾斜角は第１
   テーパ部材が係合するフランジに近いテーパ面の
   傾斜角より小さくなつている特許請求の範囲第５
   項に記載のクランプ装置。 ７ ２つの外側部材は、相互に接続されて回転可
   能になつている特許請求の範囲第３項に記載のク
   ランプ装置。