(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被締結部材を外嵌させた軸(1)の端部に先端に向かって拡大するテーパ穴(10)を設け、前記テーパ穴に対して締付け用コーン(4)をテーパ嵌合させ、前記締付け用コーン(4)を前記テーパ穴(10)内に押し込む為の押し込み手段(5)を設け、前記締付け用コーン(4)には大径側端部から一定深さの逃がし穴(41)を同軸に設け、前記締付け用コーン(4)に於ける前記逃がし穴(41)の外周壁は、前記押し込み手段(5)による最終締付状態において所定の弾性変形状態となる程度の剛性に設定されており、
前記締付け用コーン(4)のテーパ面と前記テーパ穴(10)のテーパ面の少なくとも一方は、その母線が各テーパ面の軸線に向かって凸の曲線に構成されている締結方法。
【請求項２】
テーパ穴(10)を具備するリング状部分を軸(1)と別体に構成して、前記軸(1)の端部に嵌入保持させた請求項１に記載の締結方法。
【請求項３】
前記締付け用コーン(4)の逃がし穴(41)に工具対応部を設けると共に締付け用コーン(4)の小径側端部にボルト部(51)を連設しこのボルト部(51)が軸(1)のテーパ穴(10)に臨むように形成される雌ネジ部(13)に螺合され、このボルト部(51)と前記雌ネジ部(13)との組み合わせが前記押し込み手段(5)である請求項１に記載の締結方法。
【請求項４】
前記締付け用コーン(4)の逃がし穴(41)は軸線方向に貫通するネジ孔とし、このネジ孔に貫通する締付けボルト(52)を前記軸(1)のテーパ穴(10)に臨むように形成される雌ネジ部(13)に螺合され、前記締付けボルト(52)と雌ネジ部(13)との組み合わせを前記押し込み手段(5)とし、前記ネジ孔は前記締付けボルト(52)よりも大きなボルトが螺合できる大きさのネジ孔とした請求項１に記載の締結方法。
【請求項５】
前記テーパ穴(10)の大径側の端部の肉厚は０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度とすると共に前記テーパ穴(10)のテーパは１／６〜１／１０程度とした請求項３又は４に記載の締結方法。
【請求項６】
締付け用コーン(4)とテーパ穴(10)とのテーパ嵌合部に摩擦係数を低減させる為の摩擦低減層を介在させた請求項１から５の何れかに記載の締結方法。
【請求項７】
軸(1)に外嵌させた被締結部材の軸挿通孔の近傍に開放端に向かって拡大するテーパ穴(10)を設け、このテーパ穴(10)の外周壁で前記軸(1)との間に薄い壁を構成し、前記テーパ穴に対して締付け用コーン(4)をテーパ嵌合させ、前記締付け用コーン(4)を前記テーパ穴(10)内に押し込む為の押し込み手段(5)を設け、前記締付け用コーン(4)には大径側端部から一定深さの逃がし穴(41)を同軸に設け、前記締付け用コーン(4)に於ける前記逃がし穴(41)の外周壁は、前記押し込み手段(5)による最終締付状態において所定の弾性変形状態となる程度の剛性に設定されている締結方法。
【請求項８】
前記締付け用コーン(4)の逃がし穴(41)に工具対応部を設けると共に締付け用コーン(4)の小径側端部にボルト部(51)を連設しこのボルト部(51)が被締結部材のテーパ穴(10)に臨むように形成される雌ネジ部(13)に螺合され、このボルト部(51)と前記雌ネジ部(13)との組み合わせが前記押し込み手段(5)である請求項７に記載の締結方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は回転体やベアリング等を軸に締結する締結方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、ベアリング(2) 等の内輪(21)を軸に固定するには、図１１に示すように、段付軸、又は、鍔付の軸(1) の取付け端部(11)に前記ベアリングの内輪(21)を外嵌して、この内輪(21)の一方の端部を前記鍔または段部に当接させ、前記取付け端部(11)に設けた取付けネジ部(12)にダブルナット式のネジ機構(3) を螺合させて締付け用カラー(C) により又は直接前記ネジ機構(3) により前記内輪(21)を締付けるようにしている。
【０００３】
このものでは、通常のネジを用いて前記内輪(21)が固定できるものの、軸(1) には前記ネジ機構(3) の為の締結機構部を設ける必要があり、この締結機構部の寸法が大きくなる。
又、前記ネジ機構(3) による締結作業が面倒である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
１番目の発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、軸(1) の端部の突出度合いが少なくても回転体、ベアリング(2) 等が固定できるようにすることをその課題とする。
又別の２番目の発明は、その構成の主要部を、前記本発明の主要部と同一にすることにより回転体等の被締結部材を軸に締結できると共に被締結部材からの取付け用部材の突出度合いを小さくできるようにすることをその課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するために講じた１番目の発明の解決手段は『被締結部材を外嵌させた軸(1)の端部に先端に向かって拡大するテーパ穴(10)を設け、前記テーパ穴に対して締付け用コーン(4)をテーパ嵌合させ、前記締付け用コーン(4)を前記テーパ穴(10)内に押し込む為の押し込み手段(5)を設け、前記締付け用コーン(4)には大径側端部から一定深さの逃がし穴(41)を同軸に設け、前記締付け用コーン(4)に於ける前記逃がし穴(41)の外周壁は、前記押し込み手段(5)による最終締付状態において所定の弾性変形状態となる程度の剛性に設定されており、前記締付け用コーン(4)のテーパ面と前記テーパ穴(10)のテーパ面の少なくとも一方は、その母線が各テーパ面の軸線に向かって凸の曲線に構成されている』ことである。
【０００６】
ここで、前記テーパ穴(10)は『軸(1) と別体に構成したリング状部材を、前記軸(1) の端部に嵌入保持させた』ものであってもよい。この場合、前記リング状部分は別体であるからこの部分の外周面は円柱面に仕上げればよく、軸(1) 自体には前記円柱面を収容する平行穴で良い。
上記解決手段はつぎのように作用する。
【０００７】
締付け用コーン(4)がテーパ穴(10)内に収容されて押し込まれると、軸(1)の端部に外嵌する回転体やベアリングの締付け用カラー(C)等が前記締付け用コーン(4)の押し込みに伴うテーパ穴(10)の構成壁の拡大傾向によって軸(1)に固定される。
前記締付け用コーン(4)には逃がし穴(41)があって、その外周壁は、前記押し込み手段(5)による最終締付状態において所定の弾性変形状態となる程度の剛性に設定されているから、最終締付状態では、前記構成壁は初期状態からある程度弾性変形した状態にあって、前記固定の為の半径方向の加圧力が常時作用した状態にある。
また、締付け用コーン(4)のテーパ面とテーパ穴(10)のテーパ面の少なくとも一方は、その母線が各テーパ面の軸線に向かって凸の曲線に構成されているので、母線が直線になっているテーパ面相互を一致させる場合のような精度の高い加工が不要となる。
テーパ嵌合部の内、一方の面が他方の面に向かって滑らかに凸となった曲面となるから、テーパ嵌合部の嵌合領域の中間部で相互に接触することとなり、締付け用コーン(4)の締付け力が確実に凸となった前記曲面を介して相手側に作用するからである。
【０００８】
２番目の発明の解決手段は『軸(1)に外嵌させた被締結部材の軸挿通孔の近傍に開放端に向かって拡大するテーパ穴(10)を設け、このテーパ穴(10)の外周壁で前記軸(1)との間に薄い壁を構成し、前記テーパ穴に対して締付け用コーン(4)をテーパ嵌合させ、前記締付け用コーン(4)を前記テーパ穴(10)内に押し込む為の押し込み手段(5)を設け、前記締付け用コーン(4)には大径側端部から一定深さの逃がし穴(41)を同軸に設け、前記締付け用コーン(4)に於ける前記逃がし穴(41)の外周壁は、前記押し込み手段(5)による最終締付状態において所定の弾性変形状態となる程度の剛性に設定されている』ことである。
【０００９】
この解決手段によれば、テーパ穴(10)の一部が軸(1)の外周面に押し付けられることとなって、１番目の発明と同様に被締結部材が軸(1)に締結される。
このとき、前記テーパ穴(10)の外周壁で軸(1)との間の壁が最も薄いものとなる。
従って、前記締付け用コーン(4)の押し込みより被締結部材が軸(1)に確実に締結されることとなる。
【００１０】
『軸(1) と別体に構成したリング状部材を、前記軸(1) の端部に嵌入保持させた』場合も上記と同様の作用、効果が得られる。
【００１１】
【発明の効果】
本発明は、上記構成であるから次の特有の効果を有する。
１番目の発明について                                                  軸(1) の端部にテーパ穴(10)を設けてこれに締付け用コーン(4) を押し込むだけであるから、固定すべき回転体やベアリングの締付け用カラー(C) を固定する為の部材が大型化しない。また、前記固定の為の操作が簡単である。
【００１２】
前記締付け用カラー(C) を固定する方法としてスナップリングを用いる方法等もあるが、この場合には、このスナップリングと締付け用カラー(C) との間に間隙が生じ易く、ベアリングにガタツキが生じ易いが、本発明の場合には、締付け用カラー(C) はベアリングの内輪に密着した状態に固定されるから、このようなガタツキが生じない。
【００１３】
２番目の発明について
被締結部材にはテーパ穴(10)が形成されるだけでありこれに締付け用コーン(4) が嵌入されてこれが押し込み手段によって最終位置に押し込まれるものであるから、被締結部材からの取付け用部材の突出度合いを小さくできる。また、その上で、被締結部材を軸(1) に確実に固定できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
＊ａ項
上記１番目の発明、又は、２番目の発明において『前記締付け用コーン(4) の逃がし穴(41)に工具対応部を設けると共に締付け用コーン(4) の小径側端部にボルト部(51)を連設しこのボルト部(51)が軸(1) のテーパ穴(10)に臨むように形成される雌ネジ部(13)に螺合され、このボルト部(51)と前記雌ネジ部(13)との組み合わせが前記押し込み手段(5) である』ものでは、締付け用コーン(4) を締付ける為の機構部分が軸(1) の端部から殆ど突出しないこととなり、上記効果に加えて一層小型化できる効果がある。
【００１５】
なお、前記工具対応部としては、六角棒スパナを対応させられる六角孔が有効である。
＊ｂ項
上記１番目の発明、又は、２番目の発明において『前記締付け用コーン(4) の逃がし穴(41)は軸線方向に貫通するネジ孔とし、このネジ孔に貫通する締付けボルト(52)を前記軸(1) のテーパ穴(10)に臨むように形成される雌ネジ部(13)に螺合され、前記締付けボルト(52)と雌ネジ部(13)との組み合わせを前記押し込み手段(5) とし、前記ネジ孔は前記締付けボルト(52)よりも大きなボルトが螺合できる大きさのネジ孔とした』ものでは、上記した本発明と同様の効果を有すると共に、締付け状態にある締付け用コーン(4) を取り外して分解するときには前記締付けボルト(52)を取り外した後、この締付けボルト(52)よりも一回り大きなボルトを螺合させてこの締付けボルト(52)を用いて引き出すことによりテーパ穴(10)内に圧入状態にある締付け用コーン(4) が取り外し易い。
【００１６】
＊ｃ項
前記ｂ項までにおいて、『締付け用コーン(4) とテーパ穴(10)とのテーパ嵌合部に摩擦係数を低減させる為の摩擦低減層を介在させた』ものでは、締付け用コーン(4) とテーパ穴(10)との摺動摩擦が低減されるからこの締付け用コーン(4) の締付トルクが小さくても、十分な締結力が生じることとなる。
【００１７】
＊ｄ項
前記ｃ項までにおいて『前記テーパ穴(10)の大径側の端部の肉厚は０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度とすると共に前記テーパ穴(10)のテーパは１／６〜１／１０程度とした』ものでは、テーパ穴(10)の周壁の剛性が実験的に最適に設定されたものであるから、締付け用コーン(4) を押し込んだ状態において前記周壁が効率的に拡大傾向となると共に、前記テーパが実験的に求められた最適値であるから締付け用コーン(4) を取り外し易い。
【００２０】
【実施例】
以下、１番目の発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示す実施例１は、機械のフレーム(F) に軸(1) が回転自在に支持されるように取付けられる際の使用例であり、軸(1) の先端の小径軸部を取付け端部(11)とし、ここに、従来と同様にベアリング(2) が外嵌装着されている。そして、このベアリング(2) が前記フレーム(F) の透孔内に圧入された状態にある。この状態で前記ベアリング(2) の内輪(21)の一方の端縁が前記取付け端部(11)の基端側の段部(14)に当接している。
【００２１】
この取付け端部(11)の先端側には締付け用カラー(C) が前記内輪(21)に外側から当接するように外嵌している。この取付け端部(11)には先端側に開放するテーパ穴(10)が形成されており、このテーパ穴(10)の底壁には雌ネジ部(13)が軸(1) と同軸に形成されている。
前記テーパ穴(10)には締付け用コーン(4) が密にテーパ嵌合しており、この締付け用コーン(4) の小径側の端部にボルト部(51)が連設され、このボルト部(51)が前記雌ネジ部(13)に螺合している。
【００２２】
そして前記締付け用コーン(4) の小径側端部が前記締付け用カラー(C) の内側端部よりも僅かに外側に位置するように前記締付け用コーン(4) が押し込み状態に締付けられている。前記締付け用コーン(4) には大径側端部に開放する逃がし穴(41)が形成されており、その底壁側に六角棒スパナに対応する六角孔(53)が形成されている。
【００２３】
この実施例では、上記のように組み込まれた締付け用コーン(4) の六角孔(53)に六角棒スパナを対応させて締付けると、テーパ穴(10)の開放端部が締付け用コーン(4) とのテーパ嵌合効果によって拡大傾向となり、これにより締付け用カラー(C) が取付け端部(11)の先端部外周に固定され、前記ベアリング(2) が取付け端部(11)に抜止め状態に固定される。
【００２４】
この状態では、前記締付け用コーン(4) が最終位置にまで押し込まれると、前記逃がし穴(41)の周壁が弾性変形状態にあることから、この弾性復帰力により、取付け端部(11)に於けるテーパ穴(10)の構成壁が所定の付勢力により前記締付け用カラー(C) の内周に押しつけられた状態となるから、緩みにくい。
特に、この実施例では、前記テーパ穴(10)の大径側の端部の肉厚は０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度とすると共に前記テーパ穴(10)のテーパは１／６〜１／８程度とし、締付け用コーン(4) の大きさ及びテーパもこれに適合した値にしてある。テーパ穴(10)の大径側の端部の肉厚が０．５ｍｍよりも薄い場合には、締付け用コーン(4) を締め付けた状態でテーパ穴(10)の端部の構成壁に永久変形が生じる不都合があり、前記肉厚が１．０ｍｍよりも厚くなると、締付け用コーン(4) の締め付けトルクが大きくなった。
【００２５】
前記テーパについても１／６よりも大きくなると、締付け用コーン(4) の締め付けトルクが大きくなり、１／８よりも小さくなると、締付け用コーン(4) の締め付けトルクは小さくなるものの分解時にこれをテーパ穴(10)から取り外しにくいという問題があった。
各部を前記値に設定することによりこれらの問題が解決できた。
【００２６】
また、この実施例の前記取付け状態においては、締付け用カラー(C) を外嵌する寸法代以外には取付け端部(11)には殆ど余分な部分がない。従って、このものでは、取付け端部(11)の長さが最小限に抑えられる。
なお、前記取付け端部(11)に先端側から一定範囲の深さのスリット(S) をテーパ穴(10)の外周壁に形成しておけば、前記締付け用コーン(4) を締め込んだ状態でのテーパ穴(10)の構成壁が拡大しやすくなるから締付けボルト(52)を締め込むための締め付けトルクが小さくても十分な固定強度が確保できる。
【００２７】
この例では、取付け端部(11)の直径線上に各１つのスリット(S) を設けたが、このスリット(S) は１つでも３つ以上の複数でも良い。
図２、３に示す実施例は、締付け用コーン(4) を中央に貫通孔を具備するテーパ筒としたもので、この貫通孔をネジ孔(42)としたものである。このネジ孔(42)はこれを挿通する締付けボルト(52)よりも大きく設定されている。つまり、このネジ孔(42)の雌ネジの山径が、前記締付けボルト(52)の山径よりも大きく設定されており、これを実施例１の軸(1) と同様の構成のテーパ穴(10)内に収容して、前記ネジ孔(42)を挿通させた締付けボルト(52)を軸(1) の雌ネジ部(13)に螺合させて締め付けると、この締付け用コーン(4) がテーパ穴(10)内に圧入されて上記実施例１と同様に締付け用カラー(C) が固定されてベアリング(2) が取付け端部(11)に外嵌した状態に取付けられることとなる。
【００２８】
また、この実施例２では、ネジ孔(42)が貫通していて、この締付け用コーン(4) の構成壁が所定の厚さに設定されていることから、実施例１と同様にこの締付け用コーン(4) が締付けボルト(52)の締め付けにより所定の度合い弾性変形可能であるから、最終締め付け状態において、この締付け用コーン(4) の弾性復帰力がテーパ穴(10)の構成壁に有効に作用して上記した各作用、効果が得られるものとなる。
【００２９】
この例では、前記ネジ孔(42)は締め付けボルト(52)よりも大きいから、別の分解用ボルト(54)を前記ネジ孔(42)に螺合すると、その先端がテーパ穴(10)の底部を押しつけることから、図４のように、圧入状態にある締付け用コーン(4) の分解も簡単である。場合によっては、前記分解用ボルト(54)に引き抜き力を直接作用させても良い。
【００３０】
なお、上記何れの実施例も、機械のフレーム(F) に軸(1) をベアリング(2) によって回転自在に支持する場合を例に説明したが、図５に示す実施例３のように、軸(1) に直接回転体(M) を外嵌してテーパ穴(10)の構成壁の拡大傾向により前記回転体(M) を軸(1) に取付けるための締結具として使用してもよい。
上記実施例のものでは、軸(1) にテーパ穴(10)を直接形成したが、このテーパ穴を具備するリング状部分を図６に示すように軸(1) と別体に構成し、テーパ穴(10)を具備するリング体(111) を軸(1) に密に嵌入する構成としてもよい。このものでは、前記リング体(111) の外周面は円柱面となるから軸(1) の前記リング体(111) 収容孔部は平行穴でよく軸(1) の加工が簡単である。この場合、前記リング体(111) には軸線方向に開削したスリットにより円周方向にて分断されていてもよい。
【００３１】
上記実施例において、テーパ穴(10)の内周面または締付け用コーン(4) の外周面（テーパ面）にテフロンコーティング、或は、シリコン樹脂等の潤滑剤層を形成しておけば、両者のテーパ嵌合部の摺動抵抗が小さくなるから、締付け用コーン(4) を最終の締付位置まで締め付けるに要する締付け用コーン(4) の締付トルク、または締め付けボルト(52)の締め付けトルクが小さくなる。
【００３２】
また、前記両者のテーパ面相互は、全域に於いて密着状態にするには、これらのテーパ面の加工精度を高める必要があるが、実施例１〜３においては、たとえば、締付け用コーン(4)のテーパ面の母線を外周に向かって凸の円弧状曲線となるようにし、このテーパ面は中央部で外側に凸となるから、この中央部がテーパ穴(10)の内周面に接触することが確実となり、締付け力の作用バランスが良くなる。
テーパ面の大径側端部、小径側端部の何れかのみで接触することによる締付け力の作用の偏りが防止できるからである。
【００３３】
次に、図７に示す実施例は、２番目の発明の実施例であり、回転体(M) のボス部の軸孔(H) の近傍にテーパ穴(10)を設け、このテーパ穴の底部に雌ネジ部(13)を形成同軸に形成したものであり、このものでは、前記テーパ穴(10)と前記軸孔との間の肉厚がごく薄いことから、この部分が弾性変形によって軸(1) 側に加圧され易い。従って、前記テーパ穴(10)に締付け用コーン(4) を締め付けると既述した作用によって回転体(M) が軸(1) に締結されることとなる。
【００３４】
テーパ穴(10)は図８のように、回転体(M) の軸線に平行に設けられてもよい。また、これらテーパ穴(10)と締付け用コーン(4) との組み合わせが複数用いられる構成であってもよい。
前記締付け用コーンは図９、図１０に示すような態様で使用すると、がたつきのないキーとして利用できる。このものは、従来のキーの一端にテーパ穴を形成してこのテーパ穴に締付け用コーン(4) が押し込まれる構成であり、これにより、締付け用コーン(4) の締付前にキーミゾとキーとの間に嵌合余裕があってその余裕に相当するがたつきがあっても、このがたつきが締付け用コーン(4) の締付により消失することとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】１番目の発明の実施例１の断面図
【図２】その正面図
【図３】１番目の発明の実施例２の断面図
【図４】その分解時の説明図
【図５】実施例３の断面図
【図６】実施例４の断面図
【図７】２番目の発明の実施例１の断面図
【図８】２番目の発明の実施例２の断面図
【図９】締付け用コーン(4) をキーとの組み合わせで用いた場合の正面図
【図１０】その断面図
【図１１】従来例の説明図
【符号の説明】
(2) ：ベアリング、  (21)：内輪、        (1) ：軸、    (10)：テーパ穴、
(11)：取付け端部    (12)：取付けネジ部、(13)：雌ネジ部、(14)：段部、
(3) ：ネジ機構、    (C) ：締付け用カラー、(4) ：締付け用コーン、
(41)：逃がし穴、    (42)：ネジ孔    (5) ：押し込み手段、(51)：ボルト部、
(52)：締付けボルト、(53)：六角孔、      (F) ：フレーム、(M) ：回転体
(54)：分解用ボルト  (H) ：軸孔
（尚、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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