JPS6046285B2 - 軸の締結構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は冷し嵌めにより舶用歯車減速機などに使用され
る比較的径の大きい嵌合部材のボス（例えは歯車部材）
と被嵌合部材の軸（例えば出力軸）を結合する軸の締結
構造に関するものである。

〔発明の背景〕

＾”、一、／Ａｌ 、、、、［ Ｉ−Ｌｉ ４４
ナ［゛二１−７イス、液体窒素などにより−１８００程
度に冷却して収縮させてから嵌合部材のボスに挿入する
ようになつている。

（例えば、昭和４存３月１５日、朝倉書店発行の材料力
学の２１７頁に開示されている。）しかし、大気中て冷
し嵌めにおいては嵌合面が予期せぬ状態（結露水の発生
状態）になつた場合、ボスが円周方向にすべつたり、軸
から抜けるなどの問題点を有していた。発明者らの原因
究明によると、極低温に冷却した軸を常温状態のボスに
挿入するとき、軸の外周面には大気中の水分が結露した
状態となり、冷却した軸をボスに挿入した場合には、軸
の温度が常温に戻る過程において、軸とボスの嵌合面に
大気側と遮断される後述する空間部が形成される。

そしてこの空間部に結露水が閉じ込まれた場合、嵌合面
の摩擦係数は極端に低下して前記問題点を生じることが
明らかになつた。〔発明の目的〕 本発明の目的は、冷し嵌めによる嵌合面での上述の如く
摩擦係数の低下を防止するようにした軸の締結構造を提
供するものである。

〔発明の概要〕

本発明は冷し嵌めにおいて、ボスと軸との間の・すベリ
が嵌合部に閉じ込まれる結露水に影響するという発明者
の実験結果を考慮してなされたもので、常温戻り過程に
おいて形成される空間部に閉じ込められる結露水を嵌合
面外（大気側）にすみやかに逃がすための溝を軸とボス
との嵌合面の全長にわたつて軸の外周面に設けるように
構成したものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を説明する。

ます冷し嵌めは、被嵌合部材の軸を冷却して軸径を収縮
させるために、ドライアイス、液体窒素などの液化ガス
を使用して極低温にする。

そしてこの収縮された軸を常温状態のボスに挿入すると
き、冷却された軸の外周面には大気中の水分が結露した
状態となり、この状態で軸をボスに挿入した場合には軸
が常温に戻る過程にお（くてボスの内周面と軸の外周面
との嵌合面の間に形成される空間部に結露水が閉じ込め
られることになり、したがつて嵌合面での金属接触領域
が極度に減少し摩擦係数も低下する。すなわち、ボスと
軸との空間部に結露水を閉じ込めた状態で、すベリ実験
を行なつたところ、摩擦係数が０．０托程度に低下した
。

次に、結露水が閉じ込まれている空間部に、嵌合面の空
間部と嵌合面外の大気圧とを連通する孔を設け、この状
態で前記と同様のすベリ実験を行なつたところ、嵌合面
における摩擦係数は０．２５程度に増大した。

ちなみに空間部に結露水が閉じ込まれていない状態での
嵌合面の摩擦係数は０．２５であつた。上記のように空
間部に閉じ込められる結露水を大気側に逃がすことによ
り、嵌合面での摩擦係数の低下を防止するなど所期の目
的を達成できることがモデル実験の結果判明した。

第１図および第２図において、１は嵌合部材のボス、２
はボス１に冷し嵌めにより収縮した状態一で挿入される
被嵌合部材の軸で、軸２の外周面の円周方向および軸方
向には、嵌合面Ａの結露水閉じ込み空間部と大気側Ｂと
を連通し、かつ空間部に閉じ込められる結露水Ｃを嵌合
面外の大気側Ｂに逃がすための少なくとも１個の溝３，
４が交差一して設けられている。

ここで、前記溝３，４の深さは、ボス１と軸２の嵌合面
Ａに食い込みが生じても空間部と大気側Ｂとが連通する
程度の寸法にする。また、前記軸方向への溝は、嵌合面
の全長にわたつて延びるように複数個形成し、結合が終
えた状態でも閉じ込まれた結露水を大気外に逃がすこと
ができる寸法にする。

また、軸方向の溝と交差する円周方向の溝についても同
様の寸法にする。次に上記のように構成されるボス１と
軸２との間に冷し嵌め代を与えた状態で、ボス１と軸２
を結合する過程について説明する。予め、軸２を液体窒
素などの液化ガスにより冷却して収縮させた状態で、こ
の軸２を常温状態のボス１に挿入する。

この冷却された軸２が常温に戻る過程において、軸２の
膨脹は大気側に近いボス１の両端部Ｄより起り、第２図
に示す如く冷却された軸２の外表面がボス１の内周面の
両端部Ｄに接触すると、この冷却された軸２の接触にと
もないボス１の両端部Ｄは若干収縮するため、ボス１の
両端部Ｄより内側のボス１の内周面と軸２の外周面の嵌
合面Ａに大気側と遮断する空間部が形成される。（この
空間部を結露水閉じ込み空間部とよぶ）この嵌合面Ａに
形成される空間部に前記結露水Ｃは閉じ込まれ、温度上
昇とともに高圧状態になる。しかしながら本発明によれ
ば、空間部に閉じ込まれた結露水Ｃは、軸２が常温に達
するまでには複数個の溝３又４を経て嵌合面Ａの空間部
から嵌合面外の大気側Ｂに容易に逃がすことができるた
め、嵌合面Ａにおける金属接触領域が増大して摩擦係数
は低下せず、したがつてボス１と軸２との間の嵌合面Ａ
におけるすベリ、抜けなどは完全に防止される。

尚、前記結露水閉じ込み空間部は、軸２が常温に戻つた
状態では消滅し、その後はボス１の内周面と軸２の外周
面の嵌合になる。

第３図は本発明における嵌合面の空間部に閉じ込まれる
結露水を嵌合面外に逃がすための他の実施例を示したも
ので、第１図および第２図と同一符号のものは同一部分
を示す。

第３図は前記軸２の外周面に結露水を嵌合面外に逃がす
ための螺旋状の溝５を設けたものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、軸とボスとの嵌合面との全長にわたつ
て軸の外周面に溝を設け、常温戻り過程において嵌合面
に閉じ込められる結露水を大気側に逃がすようにしたの
で、ボスと軸の嵌合面における摩擦係数の低下を確実に
防止することができる。

したがつて、冷し嵌め特有の問題である摩擦係数の低下
に伴なうボスと軸との間のすベリ、抜けなどの防止に大
きな効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の軸の締結構造の一実施例
を説明するための図、第３図は本発明の軸の締結構造の
他の実施例を示す図である。 １・・・ボス、２・・・軸、３，４，５・・・溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体窒素など極低温の液化ガスにより軸を冷却し、
   これをボスに挿入して軸とボスを結合したものにおいて
   、前記軸とボスとの嵌合面の全長にわたつて軸の外周面
   に溝を設け、常温戻り過程において嵌合面に閉じ込めら
   れる結露水を大気側に逃がすようにしたことを特徴とす
   る軸の締結構造。 ２ 前記溝は、軸の外周面に軸方向に延びるように複数
   個設けられ、この軸方向の溝と交差して円周方向に延び
   るように溝が少くとも１個設けられていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の軸の締結構造。 ３ 前記溝は、軸の外周面に設けた少くとも１個の螺旋
   状に形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の軸の締結構造。