JPS6132161Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

本考案は部品結合の一手段である焼ばめもしく
は冷しばめによる軸およびボスの嵌合に関する。 軸とボスとの嵌合手段である焼ばめは第１ａ図
に示すように外側部品のボス１の内径を内側部品
の軸２の外径より一定範囲内に小さく作り、上記
ボス２を加熱膨張させて軸２をはめ込み、しかる
後室温迄冷却してその際に生じる接触面圧を利用
して力の伝達を行うもので、車軸やクランク軸な
どの組立てに用いられている工作法である。 従来の焼ばめでは軸２とボス１穴はいずれも真
円に加工されるため、ボス１穴内径と軸２外径の
差、即ち第１ａ図のｄ_i（焼ばめ前のボス内径）−
Ｄ_p（焼ばめ前の軸２の外径）の焼ばめ代は軸方
向、円周方向共に均一である。焼ばめ応力分布な
らびに接触面圧分布はボス１の形状およびボス１
と軸２の位置関係で決まる。例えば第１ａ図のよ
うにボス１の形状が軸対称体で軸２とボス１の中
心に焼ばめすると、接触面圧ならびに焼ばめ応圧
は第１ｂ図、第１ｃ図に示すように一様に分布す
る。第１ｂ図はボス内面の面圧方向分布を示し、
第１ｃ図はボス内面の、円周方向応力分布を示す
ものである。 しかし、第２ａ図に示すように軸２がボス１の
端にきたり、また第３ａ図のように軸２の近傍に
切欠き穴３を有するなどすると、最小断面部の焼
ばめ応力は集中して高くなり接触面圧は低くな
る。従つて第２ａ図もしくは第３ａ図のように軸
２廻りのボス断面積が一様でないと、最小断面部
の焼ばめ応力が材料の許容応圧を越えることがあ
り、ボス１や軸２に損傷を起こして寿命を短かく
する。それを防止するために当該部分の肉厚を増
すなどの応力軽減策を講ずるか、または焼ばめ以
外の方法によらなければならない。組立て後の負
荷応力が焼ばめ応力と重畳される場合にはボス１
や軸２の損傷は一層早く起こることになる。第２
ｂ図はボス内面の面圧分布を示し、第２ｃ図はボ
ス内面の円周方向応力分布を示すものである。第
３ｂ図はボス内面の面圧分布を示し、第３ｃ図は
ボス内面の円周方向応力分布を示すものである。 本考案は、上述のような欠点に鑑みなしたもの
で、焼ばめ部品の損傷を軽減して寿命を長くし、
かつ焼ばめ部品の軽量化を計つたもので、強度上
の問題から焼ばめ工作法が適用できなかつたもの
を可能にする軸構造を提供しようとするものであ
る。 上述のように、焼ばめ応力や組立て後の負荷応
力が集中してボス１の強度が問題となるとき、焼
ばめする軸２の一部を切欠き、それが危険断面に
一致する様に焼ばめて焼ばめ応力を低下させる、
つまり焼ばめする軸２またはボス１の穴を故意に
真円とせず、一部焼ばめ代を小さくして、焼ばめ
応力分布を任意に変えようとするものである。 上述においては、焼ばめについて説明したが、
冷しばめの場合も同様である。冷しばめが焼ばめ
と異にする点は軸２の外径をボス１の穴の内径よ
りも大きくし、軸２を冷却して収縮せしめ組立て
ることである。 以下本考案の好適な実施例について、添付図面
により詳述する。 第４ａ図は、ボス１の中央に軸２を焼ばめした
場合を示し、第５ａ図はボス１の端部近くに軸２
を焼ばめした場合を示し、第６ａ図は焼ばめ部の
近傍に切欠き穴３がある場合で、いずれも本考案
による構成を示す。 符号１はボス、２が軸で、要素や焼ばめ法その
ものは従来と変らない。ただ異なる点は軸２の一
部を切欠いて真円に仕上げず、切欠き部をボス１
の強度が問題となる部分に合わせて焼ばめしたこ
とである。 第４ｂ図、第５ｂ図および第６ｂ図はボスの中
央に焼ばめした場合、ボスの端部に焼ばめした場
合、焼ばめ部の近傍に切欠き穴３がある場合の各
各のボス内面の面圧分布を示し、第４ｃ図、第５
ｃ図および第６ｃ図は前記各場合に対するボス内
面の円周方向応力分布を示し、点線は軸２を真円
にした場合の分布を示すものである。 第４ａ図は本考案の基本作用を示すもので、軸
２をボス１の中心に焼ばめしたものであるが、焼
ばめする前に、軸２の一部を切欠いでいる。従つ
て軸２を切欠いた部分の焼ばめ代、即ち第４ａ図
におけるＤ_p−ｄ_iが他の部分より少いため、その
部分の焼ばめ応力、接触面圧は共に低下する。第
５ａ図および第６ａ図は前述の第２ａ図および第
３ａ図と各々軸２とボス１の穴の位置関係が同じ
であるが、軸２の一部を切り欠いで、ボス１の最
小断面部に一致するように焼ばめたものである。
上述の第２ａ図および第３ａ図では焼ばめ応力は
最小断面部で集中するが、本考案の第５ａ図およ
び第６ａ図では軸２を一部切欠いで焼ばめ代を小
さくしているために応力集中を緩和できる。削る
軸の形状（寸法）や位置は、ボスの形状等によつ
て選択されるべきものである。すなわち、焼ばめ
によつて生ずる面圧や円周方向応力が変化する範
囲を削り、形状は例えば第９図に示すように、軸
の半径ｒ_sの軸心Ｏ_sより反切欠き側にｅだけ中心
をずらして半径を大きく（ｒ_o＞ｒ_s）するのが一
般的である。 本考案によると、第５ａ図で示すように焼ばめ
する軸２がボス１の端部であつたり、第６ａ図の
ようにボス１に切欠き穴３などがあつて、焼ばめ
応力や組立て後の作用応力が集中してボス１や軸
２の強度が問題となる様な場合、軸２またはボス
１の穴の一部を切欠くなどして焼ばめ代を小さく
して、その部分の焼ばめ応力を緩和することがで
きる。それにより、ボス１と軸２の損傷は軽減さ
れ、寿命は長くなる。更に従来のボスおよび軸よ
り軽量化でき、従来強度的理由で焼ばめ組立てが
できず他の複雑な工法によらなければならなかつ
た場合でも可能となり、コスト的にも有利であ
る。 次に本考案を具体的に採用した他の実施例につ
いて述べる。 第７ａ図に舶用デイーゼル機関等の短ストロー
ク型フイレツト付クランク軸への実施例を示す。
焼ばめ法による組立て型のクランク軸はピン１１
とウエブ１２が鋳造製作され、ウエブ１２にジヤ
ーナル１３の外径より小さい穴をあけ、加熱膨張
させてから前記ジヤーナル１３を嵌め込み、室温
迄冷却して組立てる。このときフイレツト１４が
ジヤーナル１３に近接しているため、焼ばめ応力
は集中して、時には塑性域に達することがある。
またフイレツト１４の45゜方向は、爆発圧に依る
変動曲げ応力と焼ばめ応力が同一方向となるだど
して、フイレツト１４部はクランク軸の強度上常
に問題となる部分である。本実施例はフイレツト
１４部の焼ばめ応力集中を緩和し、しかも接触面
圧の低下を最小にするため第８ｂ図に示すような
形状にジヤーナル１３を仕上げて焼ばめした。即
ち軸を切欠くのはフイレツト１４の近傍に限り、
円周方向削り面θを90゜〜120゜程度、ウエブ１
２方向のａはフイレツト１４深さｂの１〜２倍程
度にして削り代は一定とせずテーパ状にする。 上述に関する第７ａ図は組立型クランク軸の断
面図、第７ｂ図はその側面図、第８ａ図はフイレ
ツト１４直下の円周方向の焼ばめ代を示し、第８
ｂ図は軸方向焼ばめ代を示すもので、diは焼ばめ

【表】 うに削つた場
合
以上の結果により、面圧が極度に下ることは好
ましいことではないが応力を軽減できるので、ジ
ヤーナルおよびウエブの強度は向上する。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は従来例でボスの中央に焼ばめした場
合の断面図、第１ｂ図はその場合のボス内面の面
圧分布を示す説明図、第１ｃ図は同じ場合のボス
内面の円周方向応力分布を示す説明図、第２ａ図
は従来例でボスの端部に焼ばめした場合の断面
図、第２ｂ図はその場合のボス内面の面圧分布を
示す説明図、第２ｃ図は同じ場合のボス内面の円
周方向応力分布を示す説明図、第３ａ図は焼ばめ
部の近傍に切り欠き穴がある場合の断面図、第３
ｂ図はその場合のボス内面の面圧分布を示す説明
図、第３ｃ図は同じ場合のボス内面の円周方向応
力分布を示す説明図、第４ａ図は本考案による場
合で、ボスの中央に焼ばめした場合の断面図、第
４ｂ図はその場合のボス内面の面圧分布を示す説
明図、第４ｃ図は同じ場合のボスの円周方向応力
分布を示す説明図、第５ａ図はボスの端部に焼ば
めした場合の断面図、第５ｂ図はその場合のボス
内面の面圧分布を示す説明図、第５ｃ図は同じ場
合のボス内面の円周方向応力分布を示す説明図、
第６ａ図は軸の近傍に切り欠き穴がある場合の断
面図、第６ｂ図はその場合のボス内面の面圧分布
を示す説明図、第６ｃ図は同じ場合のボス内面の
円周方向応力分布を示す説明図、第７ａ図は本考
案による他の実施例の組立型クランク軸の断面
図、第７ｂ図はその側面図、第８ａ図はフイレツ
ト直下の円周方向焼ばめ代を示す説明図、第８ｂ
図は軸方向焼ばめ代を示す一部拡大した断面図、
第８ｃ図は同焼ばめの場合のフイレツト側のウエ
ブ内面の面圧分布を示す説明図、第８ｄ図は同じ
場合のフイレツト側のウエブ内面の円周方向応力
分布を示す説明図、第９図は焼ばめによつて生ず
る面圧や円周方向応力が変化する範囲を削ること
の一例を示す説明図である。 １……ボス、２……軸、３……切欠き穴、１１
……ピン、１２……ウエブ、１３……ジヤーナ
ル、１４……フイレツト。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ボスに焼ばめあるいは冷しばめされる軸におい
   て軸の嵌合によつて応力が集中するボスの部位に
   対応する円周方向位置の外周を切欠いてなること
   を特徴とする、ボスに嵌合される軸構造。