JPH06159378A - 軸嵌着部 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 所望の面圧を与えて容易に嵌着することがで
き、開放も簡単にできること。 【構成】 内周面は回転軸２に接し外周面は軸方向に傾
斜する傾斜面に形成された内側くさび材５と、この内側
くさび材５の前記傾斜面に接する傾斜面が内周面に形成
された円筒状外面の外側くさび材６と、この外側くさび
材６の円筒状外面に接する内周面を有し前記内側くさび
材５の端面を受け止める端面が形成された回転体ボス部
３と、この回転体ボス部３の前記内周面内に前記外側く
さび材６を引き込んで締め付ける締着手段７とを備え
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ポンプインペラ，タ
ービンロータ等の回転軸と共に回転する回転体のボス部
を回転軸に嵌着する構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来の（Ａ）は真直軸、（Ｂ）は
中空軸、（Ｃ）は段付軸、（Ｄ）はオーバハング軸の軸
嵌着部を示す。回転軸２と回転体ボス部３との嵌合部で
は、回転体ボス部３の内径を回転軸２の外径より所定の
微小な寸法だけ小さい径に精密に形成し、圧入，焼ば
め，冷しばめ等の手段で、しまりばめにより固着させ
る。キー，セレーション等の嵌着手段もあるが、回転軸
２に溝等を切るのが強度等の点で嫌われる場合は、前記
しまりばめによる嵌着手段が行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の軸嵌着部は上記
のようであるが、しまりばめは、一旦嵌着させれば開放
することは極めて困難である。また、回転体ボス部３の
内径を回転軸２の外径より所定の微小な寸法だけ小さく
精密に形成し、圧入，焼ばめ又は冷しばめを行う作業は
非常に難しく、熟練と慎重かつ迅速な作業が要求され
る。また、回転軸２及び回転体ボス部３を完全に理想的
な形状に成形することは不可能なため、嵌合面圧が適当
な値にならないことが多く、嵌合面圧の値を知ることも
困難である。嵌合面圧が不足であればすべりが生じ、嵌
合面圧が過大であれば内部応力，ひずみ，亀裂等が生じ
る。また、完成品の嵌合面圧分布が不均一で、固く嵌合
した部分と緩く嵌合した部分とが生じ、図４に示すよう
に、微小亀裂（フレッチング）が発生するというような
課題があった。

【０００４】この発明は上記課題を解消するためになさ
れたもので、嵌合面圧を任意に調整して容易に嵌着させ
ることができ、嵌着部の開放も簡単にできる軸嵌着部を
得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る軸嵌着部
は、内周面は回転軸に接し外周面は軸方向に傾斜する傾
斜面に形成された内側くさび材と、この内側くさび材の
前記傾斜面に接する傾斜面が内周面に形成された円筒状
外面の外側くさび材と、この外側くさび材の円筒状外面
に接する内周面を有し前記内側くさび材の端面を受け止
める端面が形成された回転体ボス部と、この回転体ボス
部の前記内周面内に前記外側くさび材を引き込んで締め
付ける締着手段とを備えたものである。

【０００６】

【作用】この発明における回転体ボス部に回転軸を通
し、内側くさび材を回転軸外周面及び回転体ボス部の内
側くさび材の端面を受け止める端面に当て、この内側く
さび材と回転体ボス部との間に外側くさび材を挿入し、
締着手段により外側くさび材を回転体ボス部内に引き込
むと、両くさび材の傾斜面が接触し、軸方向の力に対し
て、傾斜面の傾斜角度の余接（コタンジェント）の割合
の力が半径方向に生じ、回転体ボス部は、外側くさび材
及び内側くさび材を介して回転軸に嵌着される。したが
って、締着手段に加える力を調整設定することにより、
所望の嵌合面圧をもって嵌合させることができる。ま
た、締着手段を緩め外せば、両くさび材を取り外して簡
単に開放することができる。

【０００７】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１において、２は回転軸、３は回転軸２に嵌着
すべきポンプインペラ，タービンロータ等の回転体のボ
ス部である。また、５は内側くさび材、６は外側くさび
材、７は締付けボルトである。回転軸２が嵌入する回転
体ボス部３の内径部は、図１（Ａ）の左部分では、回転
軸２の外面に僅かな隙間をもたせるように形成され、右
部分では、大きな内径のシリンダ状に形成されている。
また、回転体ボス部３には図では４個のボルト孔があけ
られ、ボルトの頭を受ける部分も形成されている。ま
た、回転体ボス部３の回転軸２に近い内径部の図の左部
分の右端部には内側くさび材５を受け止める端面が形成
されている。

【０００８】図１において、内側くさび材５は、内周面
が回転軸２の外周面に接する形状に形成され、内側くさ
び材５の外周面は、横にした円錐面状に軸方向に傾斜す
る傾斜面５ｓに形成されている。内側くさび材５は軸方
向の分割線で分割されて、図では３分割となっている。
図１（Ｂ）に示すように、装着状態で、内側くさび材５
の分割面の間には若干の隙間が残るように形成する。外
側くさび材６は、内周面が内側くさび材５の外周面の傾
斜面５ｓに接する同一傾斜角度の傾斜面６ｓに形成さ
れ、外側くさび材６の外周面は、回転体ボス部３の右部
分の大きな内径のシリンダ状の内面に接する形状に形成
されている。外側くさび材６は、図では一体であるが、
一体とすれば精密に形成しなければ挿入し難いとかガタ
が生じるので、製作を容易にするため、軸方向の分割線
で分割してもよい。また、外側くさび材６には軸方向に
締付けボルト７をねじ込むねじ穴が形成されている。外
側くさび材６のねじ穴と回転体ボス部３のボルト穴とは
同一線上にあける。締付けボルト７は、外側くさび材６
を回転体ボス部３内に引き込むのに十分な長さ形状，強
度を有するものとする。内側くさび材５及び外側くさび
材６の材質は任意に選定することができ、回転軸２にフ
レッチング摩耗を生じさせないように、例えば、強靱な
弾性変形性のよい材質等を採用すればよい。

【０００９】次に、図１に示す実施例の作用について説
明する。回転軸２に回転体ボス部３を嵌合して固着させ
るには、先ず回転体ボス部３に回転軸２を通して、回転
体ボス部３と回転軸２との相対位置を所定位置として仮
止めする。次に、回転体ボス部３の大きな内径のシリン
ダ状部の方から、内側くさび材５の肉厚の大きい方の端
部を先にして挿入し、内側くさび材５を回転軸２の外周
面及び回転体ボス部３の奥にある内側くさび材の端面を
受け止める端面に当てるようにして仮止めする。次に、
内側くさび材５の外周面の傾斜面５ｓと回転体ボス部３
のシリンダ状内周面との間に外側くさび材６を、内径の
大きな方を先にして挿入する。次に、締付けボルト７を
回転体ボス部３の反対側（図１（Ａ）の左側）から回転
体ボス部３のボルト穴に挿入し、外側くさび材６のねじ
穴に締付けボルト７をねじ込む。締付けボルト７の頭が
回転体ボス部３の穴端に当たると、締付けボルト７をね
じ回せば、締付けボルト７は外側くさび材６を回転体ボ
ス部３の大径シリンダ状部内に引き込む。外側くさび材
６が図の左方へ進み、外側くさび材６の内周面の傾斜面
６ｓが内側くさび材５の外周面の傾斜面５ｓに接触する
ようになると、外側くさび材６の左方への移動ととも
に、外側くさび材６の傾斜面６ｓは、内側くさび材５の
傾斜面５ｓを内径側へ押しつけ、その反作用で外側くさ
び材６は内側くさび材５から外径側へ押され、嵌合面圧
が生じて、回転体ボス部３は外側くさび材６及び内側く
さび材５を介して回転軸２に固着される。

【００１０】締付けボルト７をねじ込むことによって軸
方向に加えられる力に対して、くさび作用により半径方
向に発生する力は、傾斜面５ｓ，６ｓの傾斜角度の余接
（コタンジェント）の割合の力となる。例えば、傾斜面
５ｓ，６ｓの傾斜角度が８度であれば余接は約７とな
り、軸方向の力の約７倍の力が半径方向に働くことにな
る。すなわち、この例では、回転体ボス部３は、締付け
ボルト７の締め込み力の約７倍の嵌合圧力で、回転軸２
に嵌着されることになる。締付けボルト７に加えるねじ
回し力はトルクレンチで任意に調整設定することがで
き、その値から締付けボルト７の引張り力は直ちに判
り、その力の７倍の嵌合圧力が加えられたことになるの
で、嵌合圧力を任意に調整して設定することが容易にで
きる。なお、傾斜面５ｓ，６ｓの傾斜角度を小さくすれ
ば、その角度の余接（コタンジェント）は急激に大きく
なるので、非常に大きな嵌合面圧が得られる。

【００１１】この軸嵌着部を開放するときは、締付けボ
ルト７をねじ戻して外せば、直ちに外側くさび材６を抜
き出し、内側くさび材５を取り外すことができ、回転軸
２を回転体ボス部３から簡単に抜き出して開放すること
ができる。

【００１２】次に、図２に示す第２実施例について説明
する。図２においては、締付けボルト７を通常の形状の
ボルトとし、ナット８をねじ込んで締め付ける構造とし
た。したがって、図１では外側くさび材６の穴にねじを
切ってねじ穴を形成したが、図２においては、締付けボ
ルト７を通す外側くさび材６の穴は単なる穴でよい。こ
の構造では部品点数は増えるが、外側くさび材６にあけ
る穴及び回転体ボス部３の形状が簡単になり、締付けボ
ルト７，ナット８の形状も普通の形状であるので、製造
が容易である。また、嵌合面積も図１に比べて大きくす
ることができる。ただし、ボルト７の頭及びナット８が
突出する不利がある。

【００１３】次に、図３に示す第３実施例について説明
する。上記実施例では、くさび材は内側くさび材５及び
外側くさび材６の組としたが、図３においては、くさび
材５のみである。このくさび材５は内周面が回転軸２の
外面に接するシリンダ状であり、外周面は軸方向に傾斜
する傾斜面５ｓとなっている。このくさび材５の傾斜面
５ｓに対応する傾斜面３ｓが回転体ボス部３の内周面に
形成されている。くさび材５は軸方向の分割線で適当に
分割されている。締付けボルト７及びナット８は、図２
に示すものと同様なものとしたが、図１に示すものとし
てもよい。この実施例は構成が簡単であるという利点が
ある。

【００１４】なお、図１に示す実施例において、締付け
ボルト７は４本設けたが、６本または８本など必要に応
じて設ければよい。また、外側くさび材６は、製作寸法
の正確さを要しないように、一体でなく軸方向の分割線
で分割するとか、外側くさび材６を一体にするときは１
箇所に軸方向のスリットを切って、外側くさび材６の径
方向の変形を容易にすることもできる。また、内側くさ
び材５は３分割としたが、２分割または４分割などとし
てもよい。

【００１５】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、回転
軸と回転体ボス部との間にくさび材を嵌挿して軸方向に
締めつけ、くさび作用により半径方向の嵌合面圧を発生
させるようにしたので、きわめて容易に嵌合させること
ができ、所望の嵌合面圧を生じさせることができる。ま
た、この軸嵌着部の開放も簡単に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による軸嵌着部を示し、
（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）の右端面図である。

【図２】この発明の第２実施例による軸嵌着部の半縦断
面図である。

【図３】この発明の第３実施例による軸嵌着部の半縦断
面図である。

【図４】軸嵌着部の亀裂発生状況を示す図である。

【図５】従来の（Ａ）は真直軸、（Ｂ）は中空軸、
（Ｃ）は段付軸、（Ｄ）はオーバハング軸の軸嵌着部を
示す縦断面図である。

【符号の説明】

２：回転軸、３：回転体ボス部、５：内側くさび材、
５ｓ：傾斜面、６：外側くさび材、 ６ｓ：傾斜面、
７：締付けボルト、 ８：ナット。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周面は回転軸に接し外周面は軸方向に
   傾斜する傾斜面に形成された内側くさび材と、この内側
   くさび材の前記傾斜面に接する傾斜面が内周面に形成さ
   れた円筒状外面の外側くさび材と、この外側くさび材の
   円筒状外面に接する内周面を有し前記内側くさび材の端
   面を受け止める端面が形成された回転体ボス部と、この
   回転体ボス部の前記内周面内に前記外側くさび材を引き
   込んで締め付ける締着手段とを備えたことを特徴とする
   軸嵌着部。
2. 【請求項２】 内周面は回転軸に接し外周面は軸方向に
   傾斜する傾斜面に形成されたくさび材と、このくさび材
   の前記傾斜面に接する傾斜面が内周面に形成された回転
   体ボス部と、この回転体ボス部の前記内周面内に前記く
   さび材を引き込んで締め付ける締着手段とを備えたこと
   を特徴とする軸嵌着部。