JPH06249250A - 弾性変形するリングを利用した軸と回転体の締結装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 テーパ面の高精度加工を必要とせず、簡易な
構造のキーを使用しない軸と回転体の締結装置を提供す
る。 【構成】 締結装置１０は、インナーレース２０、中空
のリング３０及びナット４０を有してなる。インナーレ
ース２０の一端には外フランジ部２２が形成されてい
る。インナーレース２０の他端にはねじ部２３が形成さ
れている。ねじ部２３にはナット４０が螺合する。リン
グ３０は、インナーレース２０の円筒部２１上に整列配
置されている。ナット４０を締付けると、リング３０は
断面が楕円形に弾性変形する。リング３０の内径は縮小
し、外径は拡大する。発生する面圧により、軸１２と回
転体１４は、インナーレース２０とリング３０を介して
締結され、トルクは摩擦力によって伝達される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はキーを使用しない軸と回
転体の締結装置に関する。この種の締結装置は、例え
ば、軸に対して、歯車、スプロケット、車輪等の回転体
を固定するために使用される。

【０００２】

【従来の技術】この種の軸と回転体の締結装置は、一般
的に、テーパ面の楔作用を利用している。この種の締結
装置１１０は、図８及び図９に示されるように、外周側
にテーパ面１１２が形成されたインナーレース１１４
と、内周側にテーパ面１１６が形成されたアウターレー
ス１１８とを有してなる。テーパ面同士が楔係合する
と、インナーレース１１４が縮小するとともに、アウタ
ーレース１１８が拡張する。この縮小及び拡張によっ
て、軸１２０及び回転体１２２にはそれぞれ面圧が作用
し、その結果、軸１２０と回転体１２２は締結装置１１
０を介して締結される。そして、トルクは、摩擦力によ
って伝達される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の締結
装置１１０では、インナーレース１１４及びアウターレ
ース１１８のそれぞれのテーパ面１１２，１１６の角度
は一致するものでなければならず、その加工を高精度に
行うことは困難である。テーパ面１１２，１１６の角度
にばらつきがあると、インナーレース１１４とアウター
レース１１８を組合わせたときに片当りが生じ、その結
果、図８に示されるように、軸側及び回転体側の応力分
布は不均一になる。締結装置１１０の一端において応力
集中が生じると、場合によって、軸１２０又は回転体１
２２が破損することにもなりかねない。

【０００４】また、インナーレース１１４やアウターレ
ース１１８の内外径寸法に誤差があると、充分な締結力
を得ることができない。図９は、アウターレース１１８
の厚みが所定の寸法より小さい場合を示しており、この
場合、回転体１２２には充分な応力が作用しない。すな
わち、アウターレース１１８のテーパ面１１６に作用す
る応力は、その外周面に作用する応力とアウターレース
１１８の円周応力の和と釣り合うことになり、その結
果、軸側には過度の応力が作用し、回転体側には充分な
応力が作用しなくなる。従って、軸側又は回転体側にお
いて充分な締結力を得ることができず、締結力不足の問
題を生じる。

【０００５】本発明の目的は、高精度の加工を要するテ
ーパ面をなくし、均一な応力分布を得ることのできる、
軸と回転体の締結装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１に、軸と
平行な円筒部と、該円筒部の一端側に形成された軸に直
角な外フランジ部と、前記円筒部の他端側に形成された
ねじ部とを具え、スリットが形成されたインナーレース
と、前記インナーレースの円筒部の外周側に配置され、
スリットが形成されたリングと、前記ねじ部に螺合し、
前記外フランジ部に対向するリング当接面を具えたナッ
トとを有してなる軸と回転体の締結装置により前記課題
を解決した。

【０００７】上記締結装置において、前記リングの外周
側に配置され、前記軸と平行であり、スリットが形成さ
れたアウターレースを設けることが望ましい。

【０００８】また、前記リングは中空であることが望ま
しい。

【０００９】本発明は、第２に、軸と平行な円筒部と、
該円筒部の一端側に形成された軸に直角な内フランジ部
と、前記円筒部の他端側に形成されたねじ部とを具え、
スリットが形成されたアウターレースと、前記アウター
レースの円筒部の内周側に配置され、スリットが形成さ
れたリングと、前記ねじ部に螺合し、前記内フランジ部
に対向するリング当接面を具えたナットとを有してなる
軸と回転体の締結装置により前記課題を解決した。

【００１０】上記締結装置において、前記リングの内周
側に配置され、前記軸と平行であり、スリットが形成さ
れたインナーレースを設けることが望ましい。

【００１１】また、前記リングは中空であることが望ま
しい。

【００１２】

【作用】本発明では、締結力はリングを弾性変形させる
ことによって得られる。すなわち、ナットを締め込むこ
とによって、リングは外フランジ部及び内フランジ部と
ナットとの間で軸方向に押圧されて弾性変形し、内径は
縮小し且つ外径は拡張する。内径の縮小によって軸には
面圧が作用し、外径の拡張によって回転体にも面圧が作
用する。その結果、軸と回転体は締結され、トルク伝達
は、摩擦力によって行なわれる。

【００１３】インナーレース及びアウターレースの一方
は必ずしも必要でなく、リングが軸と回転体の一方と直
接接触するものであってよい。しかし、リングが軸又は
回転体と直接接触する場合には、その相手側表面に熱処
理等の硬化処理を必要とする場合が多い。そのため、イ
ンナーレースとアウターレースは両方存在することが望
ましい。

【００１４】本発明の締結装置は、リングが弾性変形す
ることを利用しているので、その弾性変形を容易にする
ために、リングは中空であることが望ましい。これによ
り、比較的弱い締付力によっても、大きな締結力を得る
ことができる。

【００１５】

【実施例】図１乃至図４は本発明による締結装置の第１
実施例を示している。本実施例の締結装置１０は、イン
ナーレース２０、リング３０、及びナット４０を有して
なり、アウターレース省略タイプの締結装置である。

【００１６】インナーレース２０は、軸１２と平行な円
筒部２１と、この円筒部２１の一端側に形成され、軸１
２に直角な外フランジ部２２と、円筒部２１の他端側に
形成された外周側ねじ部２３とを有してなる。インナー
レース２０には、図２に示されるように、軸方向に貫通
するスリット２４が形成されている。スリット２４はイ
ンナーレース２０の変形を容易にするためのものであ
る。従って、スリット２４が円筒部２１及び外フランジ
部２２のみに形成されているものであっても差し支えな
い。また、ねじ部２３の軸方向外側には、図３に示され
るように、複数の切欠２５が形成されている。この切欠
２５は、ナット４０を締付けるときにおいて、インナー
レース２０の回転を防止する治具、例えば、スパナを噛
合させるために設けられている。

【００１７】円筒部２１の内径は、締結装置１０が装着
される軸１２の外径より僅かに大きい。また、外フラン
ジ部２２の外径は、締結装置１０が装着される回転体１
４の内径より僅かに小さい。外フランジ部２２の外周面
は回転体１４の案内面として機能する。

【００１８】リング３０は、図４に示されるように、周
方向の変形を容易にするためのスリット３２を有する。
また、半径方向の変形を容易にするために、リング３０
は中空となっている。本実施例の場合、リング３０は３
つである。リング３０の数は必要とする締結力に応じて
増減される。すなわち、大きな締結力が要求される場合
には、リング３０の数は多くなり、小さな締結力で充分
な場合には、リング３０の数は少なくなる。リング３０
の数が決定されると、インナーレース２０の円筒部２１
の軸方向長さが定まる。

【００１９】リング３０の内径は、インナーレース２０
の円筒部２１の外径より僅かに大きい。リング３０の外
径は、回転体１４の内径より僅かに小さい。

【００２０】ナット４０はインナーレース２０のねじ部
２３に螺合する。ナット４０は外フランジ部２２に対向
する当接面４２を有する。

【００２１】次に動作を説明する。締結装置１０を軸１
２と回転体１４との間に挿入し、切欠２５に治具を噛合
させてナット４０を締め込むと、外フランジ部２２とナ
ット４０との間隔が狭くなる。外フランジ部２２はリン
グ３０のストッパとして機能する。リング３０は軸方向
に圧縮され、半径方向に拡大して断面が楕円形状にな
る。リング３０はその内径側でインナーレース２０を半
径方向内側に押圧し、その外径側で回転体１４を半径方
向外側に押圧する。その結果、締結装置１０、軸１２、
及び回転体１４は密着状態となり、軸１２と回転体１４
は締結される。

【００２２】締結装置１０を外す場合は、ナット４０を
緩めるだけで充分である。リング３０は元の形状に復帰
しようとするため、簡単に締結状態が解除される。

【００２３】図５は本発明による締結装置の第２実施例
を示している。本実施例の締結装置１１は、第１実施例
の締結装置１０に加えて、さらにアウターレース５０を
有するものである。アウターレース５０の外径は、回転
体１５の内径より僅かに小さい。そして、リング３１の
外径は、アウターレース５０の内径より僅かに小さい。
アウターレース５０の軸方向長さは、リング３１の数に
より決定され、リング３１の線径の和より、その弾性変
形量を考慮した長さだけ短くなっている。その他の構成
は、第１実施例と異なるところはない。

【００２４】本実施例の締結装置１１は、回転体１５に
リング３１を直接接触させることができない場合、例え
ば、回転体１５に熱処理等の硬化処理を施すことができ
ない場合に有用である。

【００２５】図６は本発明による締結装置の第３実施例
を示している。本実施例の締結装置６０は、アウターレ
ース７０、リング８０、及びナット９０を有してなり、
インナーレース省略タイプの締結装置である。

【００２６】アウターレース７０は、軸６２と平行な円
筒部７１と、この円筒部７１の一端側に形成され、軸６
２に直角な内フランジ部７２と、円筒部７１の他端側に
形成された内周側ねじ部７３とを有してなる。アウター
レース７０には、軸方向に貫通するスリット（図示せ
ず）が形成されている。スリットはアウターレース７０
の変形を容易にするためのものである。従って、スリッ
トが円筒部７１及び内フランジ部７２のみに形成されて
いるものであっても差し支えない。また、ねじ部７３の
半径方向外側には、ナット部７５が形成されている。こ
のナット部７５は、ナット９０を締付けるときにおい
て、アウターレース７０の回転を防止する治具、例え
ば、スパナを噛合させるために設けられている。

【００２７】円筒部７１の外径は、締結装置６０が装着
される回転体６４の外径より僅かに小さい。また、内フ
ランジ部７２の内径は、締結装置６０が装着される軸６
２の外径より僅かに大きい。内フランジ部７２の内周面
は軸６２の案内面として機能する。

【００２８】リング８０は、第１及び第２実施例のもの
と実質的に同じものである。リング８０の内径は、軸６
２の外径より僅かに大きい。リング８０の外径は、アウ
ターレース７０の円筒部７１の内径より僅かに小さい。
アウターレース７０の円筒部７１の軸方向長さはリング
８０の数により決定される。

【００２９】ナット９０はアウターレース７０のねじ部
７３に螺合する。ナット９０は内フランジ部７２に対向
する当接面９２を有する。ナット９０の内径は軸６２の
外径より僅かに大きい。

【００３０】リング８０の弾性変形を利用して軸６２と
回転体６４を締結する機能面においては、第１実施例と
実質的に同じである。

【００３１】図７は本発明による締結装置の第４実施例
を示している。本実施例の締結装置６１は、第３実施例
の締結装置６０に加えて、さらにインナーレース１００
を有するものである。インナーレース１００の内径は、
軸６３の外径より僅かに大きい。そして、リング８１の
内径は、インナーレース１００の外径より僅かに大き
い。インナーレース１００の軸方向長さは、リング８１
の数により決定され、リング８１の線径の和より僅かに
短い。その他の構成は、第３実施例と異なるところはな
い。

【００３２】本実施例の締結装置６１は、軸６３にリン
グ８１を直接接触させることができない場合、例えば、
軸６３に熱処理等の硬化処理を施すことができない場合
に有用である。また、軸６３を保護する場合にも利用さ
れる。

【００３３】

【発明の効果】請求項１又は請求項４の発明によると、
従来のようなテーパ面の楔作用を利用してインナーレー
スやアウターレースを縮小又は拡張するのではなく、リ
ングを軸方向に押圧して弾性変形させ、インナーレース
やアウターレースを縮小又は拡張させるようにしたこと
から、高精度の加工を必要とする部品がなく、軸及び回
転体に対して均一な応力分布を得ることができる。従っ
て、応力集中を回避することができるとともに、締結力
不足によるスリップ防止に有用である。さらに、締結解
除の方法が簡単であり、テーパ面タイプの締結装置でし
ばしば必要とされる、解除のための付加的動作、例え
ば、解除用ボルトの締め込み等も不要となる。また、イ
ンナーレース及びアウターレースの一方が不要であり、
高精度の加工を要するテーパ面がないことから、締結装
置を安価に製作することができる。そして、リングの数
を変更することにより、小伝達トルク・短寸法タイプの
ものから、高伝達トルク・長寸法のものまで提供するこ
とができる。

【００３４】請求項２又は５の発明によると、軸又は回
転体にインナーレース又はアウターレースを介して応力
が作用するので、軸又は回転体に特別の熱処理等を施す
ことが不要であるとともに、一層均一な応力分布を得る
ことができる。

【００３５】請求項３又は６の発明によると、リングは
中空であることから弾性変形しやすく、比較的弱い力で
ナットを締付けた場合においても、大きな締結力を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による締結装置の第１実施例の軸方向断
面図である。

【図２】図１の締結装置に利用されるインナーレースの
左側面図である。

【図３】図１の締結装置の右側面図である。

【図４】図１の締結装置のリングの斜視図である。

【図５】本発明による締結装置の第２実施例の軸方向断
面図である。

【図６】本発明による締結装置の第３実施例の軸方向断
面図である。

【図７】本発明による締結装置の第４実施例の軸方向断
面図である。

【図８】従来の締結装置の軸方向断面図であり、テーパ
面に角度誤差がある場合の応力分布を示している。

【図９】従来の締結装置の軸方向断面図であり、アウタ
ーレースの厚みに製作誤差がある場合の応力分布を示し
ている。

【符号の説明】

１０，１１，６０，６１ 締結装置 １２，６２，６３ 軸 １４，１５，６４ 回転体 ２０，１００ インナーレース ２１ 円筒部 ２２ 外フランジ部 ２３ ねじ部 ２４ スリット ３０，３１，８０，８１ リング ３２ スリット ４０，９０ ナット ４２，９２ リング当接面 ５０，７０ アウターレース ７１ 円筒部 ７２ 内フランジ部 ７３ ねじ部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸と平行な円筒部と、該円筒部の一端側
   に形成された軸に直角な外フランジ部と、前記円筒部の
   他端側に形成されたねじ部とを具え、スリットが形成さ
   れたインナーレースと、 前記インナーレースの円筒部の外周側に配置され、スリ
   ットが形成されたリングと、 前記ねじ部に螺合し、前記外フランジ部に対向するリン
   グ当接面を具えたナットとを有してなる、 軸と回転体の締結装置。
2. 【請求項２】 前記リングの外周側に配置され、前記軸
   と平行であり、スリットが形成されたアウターレースを
   有する、請求項１記載の軸と回転体の締結装置。
3. 【請求項３】 前記リングが中空である、請求項１又は
   ２記載の軸と回転体の締結装置。
4. 【請求項４】 軸と平行な円筒部と、該円筒部の一端側
   に形成された軸に直角な内フランジ部と、前記円筒部の
   他端側に形成されたねじ部とを具え、スリットが形成さ
   れたアウターレースと、 前記アウターレースの円筒部の内周側に配置され、スリ
   ットが形成されたリングと、 前記ねじ部に螺合し、前記内フランジ部に対向するリン
   グ当接面を具えたナットとを有してなる、 軸と回転体の締結装置。
5. 【請求項５】 前記リングの内周側に配置され、前記軸
   と平行であり、スリットが形成されたインナーレースを
   有する、請求項４記載の軸と回転体の締結装置。
6. 【請求項６】 前記リングが中空である、請求項４又は
   ５記載の軸と回転体の締結装置。