JPH0338498Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、回転軸とピニオンとの結合構造に係
り、特に、一方の軸端部が低温域に、他方の軸端
部が常温域にそれぞれ位置される回転軸に対し、
その常温側の軸端部にピニオンを結合させるため
回転軸とピニオンとの結合構造に関する。

［従来の技術］ 一般に、１本の回転軸の一方の軸端側と他方の
軸端側とで使用条件が異なることがある。例えば
発電機を駆動するための膨張タービンのロータで
は、その回転軸の一方の軸端のタービン側（入力
端側）は低温域に位置され、他方の軸端のピニオ
ン側（出力端側）は常温域に位置される。このよ
うな場合にあつては、回転軸に要求される材質と
ピニオンに要求される材質とが全く異なり、それ
らを同一材で一体成形することができない。即
ち、回転軸には低温材を使用することが要求さ
れ、ピニオンには歯車材を使用することが要求さ
れるわけであるが、ピニオンを回転軸と同材質で
一体成形した場合には、ピニオンの歯面に表面硬
化処理を施すと衝撃値が下がつて所望の強度が得
られなくなる等の問題を生じるからである。

このため、従来そのような条件下で使用される
低温材製の回転軸に、歯車材製のピニオンを結合
させるには、フランジによる結合、溶接、
キーによる結合、焼ばめによる結合等の方法を
採用していた。

しかしながら、のフランジによる結合では、
ロータの重量が重くなり、かつコスト高になると
いう欠点があり、の溶接では、材質中の炭素含
有量が多い場合には不可となり、またのキーに
よる結合では、軸径が細くなりかつコスト高にな
るという欠点があつた。

［考案が解決しようとする問題点］ ところで、の焼ばめによる結合では、従来、
回転軸の軸端に嵌合軸部を形成し、ピニオンに嵌
合穴を形成してそれらを焼きばめしていた。この
ため、回転軸の嵌合軸部の軸径が細くなりすぎる
（ピニオンの減速比との関係から嵌合穴はあまり
大きくできない。）、また運転中に低温域側からの
入熱によつて嵌合軸部が収縮し回転軸とピニオン
とに緩みが生じる等の問題があつた。

［考案の目的］ 本考案は、上記事情を考慮して創案されたもの
であり、その目的は、一方の軸端部が低温域に位
置され、他方の軸端部が常温域に位置される回転
軸の常温側の軸端部に、ピニオンを締りばめで有
効に結合させることができる回転軸とピニオンと
の結合構造を提供することにある。

［考案の概要］ 上記目的を達成するために本考案は、回転軸の
一方の軸端部が低温域に位置され、常温域に位置
された他方の軸端部にピニオンを結合させる構造
において、上記回転軸の常温域側の軸端部に上記
ピニオンの軸端部を結合するための嵌合穴を形成
し、上記ピニオンの軸端部にその軸径より充分小
径のスペーサを突設し、このピニオンの軸端部を
そのスペーサが上記嵌合穴奥部に突き当たるまで
挿入させて上記回転軸の嵌合穴に締まりばめで結
合させると共に、上記スペーサ廻りの嵌合穴奥部
に断熱空間を形成したことを特徴としている。

この構成によれば、回転軸の常温域側の端部に
形成された嵌合穴は、回転軸の低温域側からの冷
却によつて収縮し、その嵌合穴に締まりばめされ
たピニオンの軸端部を強固に締め付ける。この
際、上記ピニオンの軸端部にその軸径より充分小
径のスペーサを突設しそのスペーサ廻りの嵌合穴
奥部に断熱空間を形成しているので、嵌合穴とピ
ニオン軸端部との温度差を大きく保て、上記冷却
収縮による締め付け効果が高まる。また、上記ス
ペーサは、ピニオン軸端部を嵌合穴の奥部に突き
当たるまで挿入させるので、ピニオンのスラスト
方向の位置決め機能も兼ねることになる。

［実施例］ 以下に、本考案の好適一実施例を添付図面に基
づき詳述する。

第２図は、本考案に係る回転軸とピニオンとの
結合構造を、発電機等の駆動用膨張タービンのロ
ータに適用した例を示す概略構成図であり、第１
図はその要部の部分拡大断面図である。図示され
るように、膨張タービン１のロータ２は、回転軸
３の一方の軸端部４にタービン翼車５が結合さ
れ、他方の軸端部６にピニオン７が結合されて構
成される。タービン翼車５は低温の流体が流れる
タービン車室８内に設けられており、そのタービ
ン翼車５が結合された回転軸３の一方の軸端部４
は低温域に位置されている。このため、回転軸３
には低温時における耐衝撃性等に優れた低温材が
使用されている。

また、ピニオン７は常温のギヤハウジング９内
に設けられており、そのピニオン７が結合された
回転軸３の他方の軸端部６は常温域に位置されて
いる。そして、ピニオン７には、その回転軸３か
ら取り出す回転出力を発電機等に一定速で入力す
るために、差動遊星歯車の遊星歯車１５が噛合さ
れており、ピニオン７はその差動遊星歯車装置の
太陽歯車となつている。このため、ピニオン７に
は常温時における耐衝撃性等に優れた歯車材が使
用されている。

ところで、本考案の特長とするところは、上記
のようにそれぞれの材質が異なる回転軸３とピニ
オン７とを、圧入または焼きばめ等の締りばめで
有効に結合させたことにある。第１図はその結合
構造の詳細を示した部分拡大断面図である。図示
されるように、ピニオン７が結合されて常温域に
位置される回転軸３の他方の軸端部６には、上記
ピニオン７を嵌合させるための嵌合穴１０が同軸
上に形成される。そして、ピニオン７にはこれに
一体的に同材質の嵌合軸部１１が形成され、その
嵌合軸部１１の軸端部１１ａが上記嵌合穴１０内
に焼ばめまたは圧入挿入されて、それら回転軸３
とピニオン７とが締りばめで結合される。

上記構成によれば、低温膨張タービン１のロー
タ２等のように、一方の軸端部４が低温域に位置
され、他方の軸端部６が常温域に位置される回転
軸３は、その運転中に低温域側の一方の軸端部４
から冷却されて収縮する。しかしながら、本考案
の回転軸３とピニオン７との結合構造では、回転
軸３側に嵌合穴１０を形成し、ピニオン７側に嵌
合軸部１１を形成してこれらを締りばめで結合し
たので、回転軸３に熱収縮が生じると嵌合穴１０
の径が縮径されることになり、嵌合穴１０と嵌合
軸部１１との結合は更に強固になつてそれらに緩
みが生じることがない。また、回転軸３に嵌合穴
１０を形成するのでその軸径が細くなることがな
く、その断面係数も向上されて部材強度が高くな
る。

更に、ピニオン７側に嵌合軸部１１を形成する
ので、ピニオン７が大径化されることがなく、ピ
ニオン７に噛合させる遊星歯車１５等とのギヤ比
に合わせてピニオン７の径を適切に設定すること
ができ、差動遊星歯車装置等の減速装置の小型化
も計れるようになる。また更に、回転軸３とピニ
オン７とを締りばめで結合させるだけの簡単な構
造にできるので、加工及び組立等の製造コストの
低減化が計れるようになり、かつ結合部の重量も
軽減できるようになる。

また、第１図において１２は、ピニオン７の嵌
合軸部１１の軸端面１３と回転軸３の嵌合穴１０
の端面１４との間に介設されたスペーサである。
このスペーサ１２は単体部品、または嵌合軸部１
１と一体的に形成される。このように、スペーサ
１２を設けて嵌合穴１０と嵌合軸部１１との接触
面積を低減すれば、回転軸３が冷却されたときの
ピニオン７の緩みを更に効果的に防止できる。

この際、上記スペーサ１２はピニオン７の軸端
部１１ａの軸径より充分小径に形成されているの
で、スペーサ１２廻りの嵌合穴１０奥部に断熱空
間が形成され、これにより嵌合穴１０と嵌合軸部
１１との温度差を大きく保て、上記冷却収縮によ
る締め付け効果が更に高まる。

また、上記スペーサ１２は、ピニオン軸端部１
１ａを嵌合穴１０の奥部に突き当たるまで挿入さ
せるので、ピニオン７のスラスト方向の位置決め
機能も兼ねることになる。

［考案の効果］ 以上要するに、本考案によれば次の如き優れた
効果を発揮する。

(1) 運転中に熱収縮を生じる回転軸とその回転軸
の軸端部に設けられるピニオンとの結合構造に
おいて、回転軸の軸端部側に同軸上に嵌合穴を
形成し、ピニオン側に嵌合軸部を形成してそれ
らを締りばめで嵌合させるようにしたので、回
転軸の熱収縮による回転軸とピニオンとの緩み
を防止でき、それらを有効に締りばめで結合で
きる。

(2) この際、上記ピニオンの軸端部にその軸径よ
り充分小径のスペーサを突設しそのスペーサ廻
りの嵌合穴奥部に断熱空間を形成しているの
で、嵌合穴とピニオン軸端部との温度差を大き
く保て、上記冷却収縮による締め付け効果を高
めることができる。

(3) 結合部の構造が簡単になり、またその重量も
軽減でき、加工及び組立等の製造コストを低減
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る回転軸とピニオンとの結
合構造の好適一実施例を示す要部拡大部分断面
図、第２図は本考案を膨張タービンのロータに適
用した例を示す概略断面図である。 図中、３は回転軸、４は一方の軸端部、６は他
方の軸端部、７はピニオン、１０は嵌合穴、１１
ａはピニオンの軸端部である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 回転軸の一方の軸端部が低温域に位置され、常
   温域に位置された他方の軸端部にピニオンを結合
   させる構造において、上記回転軸の常温域側の軸
   端部に上記ピニオンの軸端部を結合するための嵌
   合穴を形成し、上記ピニオンの軸端部にその軸径
   より充分小径のスペーサを突設し、このピニオン
   の軸端部をそのスペーサが上記嵌合穴奥部に突き
   当たるまで挿入させて上記回転軸の嵌合穴に締ま
   りばめで結合させると共に、上記スペーサ廻りの
   嵌合穴奥部に断熱空間を形成したことを特徴とす
   る回転軸とピニオンとの結合構造。