JP3777648B2 - 羽根車の締結構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速回転する羽根車の回転軸への締結構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、過給機や送風機のように、高速回転する羽根車(ラジアル、軸流、等)の回転軸への締結構造では、その基本機能として、▲1▼回転トルクの伝達能力、▲2▼調心性、▲3▼作業性、等が要求される。▲1▼回転トルクの伝達能力とは、イ.定常回転及び加速・減速時のような通常状態における伝達トルク(以下、通常伝達トルク)を確実に伝達する機能と、ロ.インペラ(羽根車)が破損したり、外部よりの異物混入したりするような異常状態において、オーバースピードを防ぐために、トルク伝達機能が瞬時に喪失しない機能をいう。また、▲2▼調心性とは、イ.静止状態において組立時に自動的に調心され回転バランスを容易に確保できる機能と、ロ.回転状態において遠心力による変形を吸収できる機能をいう。この遠心力による変形には、例えば、内径の拡がりや軸方向の縮みがある。更に、▲3▼作業性とは、分解・組立が容易にできる機能をいう。
【0003】
従来からかかる機能を満たすための締結構造として、図4に模式的に示す種々の手段が用いられている。この図において、(A)は、羽根車1を焼嵌めで回転軸2に締結する手段(以下、焼嵌め締結)、(B)はラジアルキー4,スプライン5,及びナット6で締結する手段(以下、スプライン締結)、(C)はラジアルキー4,テーパブッシュ7,及びナット6で締結する手段(以下、テーパブッシュ締結)を示している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図4(A)の焼嵌め締結では、回転トルクを焼嵌めで伝達しているため、▲1▼イ.の通常伝達トルクの伝達に余裕がなく、かつ▲1▼ロ.の異物混入により過大なトルクが作用した場合には、焼嵌め部がスリップして、トルク伝達機能が瞬時に失われる問題点があった。更にこの焼嵌め締結では、羽根車1を回転軸2に焼嵌めする必要があるため、分解・組立が困難である問題点があった。
【0005】
また、図4(B)のスプライン締結では、▲2▼のスプラインでの調心性が低い問題点があった。すなわち、スプラインの歯を互いに噛み合わせてトルクを伝達するためには、歯先と歯元に隙間が必要であり、そのため、スプライン部での調心精度が低くなる。また、別に調心用に嵌合部を設けると、スプライン部の組立性が低下する問題点があった。
【0006】
更に、図4(C)のテーパブッシュ締結では、羽根車1と回転軸2の間に位置するテーパブッシュ7により、調心性を高めるようになっているため、羽根車1の軸方向の位置決めが困難であり、この位置決めを精度よく行うために、各部品を高精度で加工する必要があり、加工コストが高くなる問題点があった。
【0007】
本発明は上述した種々の問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、回転トルクの伝達能力、調心性、作業性、等の基本性能を十分に満たし、軸方向の位置決め精度が高く、かつ加工が容易で安価に製造できる羽根車の締結構造を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、羽根車と回転軸を締結する構造であって、羽根車と回転軸の間に介在するブッシュを備え、該ブッシュは、中空円筒部とキー部とからなり、中空円筒部は、同心に形成された外周面及び内周面と、軸線に垂直な外面及び内面が形成された一端部とを有し、該外面及び該内面は互いに反対方向を向いており、前記一端部にはさらに内周面より小径かつ同心の貫通孔が設けられ、キー部は、前記一端部の反対側端面に一体に形成された複数のキーからなり、各キーは、回転軸の周方向に間隔を隔てた平行面を有し、該平行面は前記外周面より外方から前記内周面より少なくとも部分的に内方に突出して連続して形成されており、回転軸は、ブッシュの内周面及び端部貫通孔と嵌合する大径部及び小径部と、ブッシュの前記内面と密着する大径部端面とを有し、大径部には、ブッシュの内周面より内方部分のキーが嵌まるキー溝が設けられており、羽根車は、ブッシュの外周面と嵌合しかつ前記一端部の外面と密着する内面を有する中空孔と、ブッシュの外周面より外方部分のキーと嵌合するラジアルキー部とを有する、ことを特徴とする羽根車の締結構造が提供される。
【0009】
上記本発明の構成により、ブッシュの外周面と内周面(及び/又は端部貫通孔)がそれぞれ羽根車と回転軸に密着して互いに同心に取付けられ、ブッシュの端部が羽根車と回転軸に挟持されて軸方向の位置決めを行い、キーの外周面より外方部分が羽根車のラジアルキー部に嵌まり、キーの内周面より内方部分が回転軸のキー溝に嵌まって回転トルクを伝達することができる。
【0010】
すなわち、羽根車を軸方向に位置決めする軸方向位置決め面(端部の外面と内面)と、これに直角で羽根車と回転軸の同心度を確保する円周面(外周面、内周面、及び/又は端部貫通孔)と、更に軸方向に相対変位を許容し回転トルクを伝達するキー部(ラジアルキー部と滑りキー)とが、羽根車と回転軸の間に介在するブッシュとして一体に形成されているので、軸方向の位置決め、半径方向の位置決め、及びトルク伝達の各要素の精度や剛性が独立して管理でき、かつ一体構造とすることにより遠心力等による変形に対しても十分な剛性を有し、組立/分解の作業性も優れている。
【0011】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記ブッシュは、更にキー部に一端が接続し、同心かつ一体に形成されキー部に作用する遠心力を抑制できるように剛性が高くなっている中空円筒形リング部を有する。この構成により、特にキー部に作用する遠心力による変形をリング部により抑制することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
図1は、本発明による羽根車の締結構造を示す断面図であり、図2は、図1を分解状態で示す図であり、図3は、図2の部分斜視図である。図1乃至図3において、本発明の構造は、羽根車11と回転軸12を締結する構造であり、羽根車11と回転軸12の間に介在するブッシュ14を備えている。
【0013】
図2及び図3に示すように、ブッシュ14は、中空円筒部16とキー部18とからなる。中空円筒部16は、同心に形成された外周面16a及び内周面16b、16b′と、軸線に垂直な外面17a及び内面17bを有する端部16cとからなる。端部16cには内周面16bより小径かつ同心の貫通孔16dが設けられている。
【0014】
キー部18は、端部16cの反対側端面に一体に形成された複数のキー18aからなる。各キー18aは、回転軸の周方向に間隔を隔てた平行面19を有する。この平行面19は、外周面16aより外方から内周面16b′より部分的に内方に突出して連続して形成されている。なお、この実施形態では、内周面を16bと16b′の2段に設けているが、単一の内周面16bとし、キー18aを内周面16bより内方に突出して設けてもよい。
【0015】
回転軸12は、ブッシュの内周面16b及び端部貫通孔16dと嵌合する大径部12a、12a′及び小径部12bと、ブッシュの垂直内面17bと密着する大径部端面12cとを有している。また大径部12a′には、ブッシュ14の内周面16b′より内方部分のキー18aが嵌まるキー溝12dが設けられている。なお、単一の内周面16bの場合には、このキー溝12dは、大径部12aにその端面から連続して形成するのがよい。
【0016】
羽根車11は、ブッシュ14の外周面16aと嵌合し、かつ端部16cの外面17aと密着する内面を有する中空孔11aと、ブッシュの外周面16aより外方部分のキー18aと嵌合するラジアルキー部11bとを有する。
【0017】
上記本発明の構成により、図1に示すように、羽根車11と回転軸12の間にブッシュ14を嵌め込んでナット6で締め付けることにより、ブッシュの外周面16aと内周面16b(及び/又は端部貫通孔16d)がそれぞれ羽根車11と回転軸12に密着して互いに同心に取付けられ、ブッシュの端部16cが羽根車11と回転軸12に挟持されて軸方向の位置決めを行い、キー18aの外周面より外方部分が羽根車のラジアルキー部11bに嵌まり、キー18aの内周面16b′より内方部分が回転軸12のキー溝12dに嵌まって回転トルクを伝達することができる。
【0018】
すなわち、羽根車11を軸方向に位置決めする軸方向位置決め面(端部16cの外面17aと内面17b)と、これに直角で羽根車と回転軸の同心度を確保する円周面(外周面16a、内周面16b、16b´及び/又は端部貫通孔16d)と、更に軸方向に相対変位を許容し回転トルクを伝達するキー部18(ラジアルキー部と滑りキー)とが、羽根車11と回転軸12の間に介在するブッシュ14として一体に形成されているので、軸方向の位置決め、半径方向の位置決め、及びトルク伝達の各要素の精度や剛性が独立して管理できる。
【0019】
また、ブッシュ14を一体構造としているので遠心力等による変形に対しても十分な剛性を有し、回転軸12を軸方向に引張った状態でナットを締めることにより、軸方向位置決め面に締代を与えることができ、遠心力による羽根車の内周の軸方向の縮みを吸収することができる。更に、羽根車11と回転軸12の間にブッシュ14を嵌め込んでナット6で締め付けるだけで組立ができるので、組立/分解の作業性も優れている。また、図2に示すように、回転軸の同心度を確保する円周面(外周面16a、内周面16bと16b´及び/又は端部貫通孔16d)で、適切に半径方向の寸法を小さくした部分すなわち外周面16aと内周面16b´を設けることにより、羽根車11の中空孔11aが回転による遠心力で拡がった場合にも、外周面16aと内周面16b´とで構成される部分が同様に遠心力で拡がる様にすることができ、運転中の同心度を確保できるという優れた特性を有する。
【0020】
更に図2及び図3に示すように、ブッシュ14は、キー部18に一端が接続し、同心かつ一体に形成された中空円筒形リング部20を有する。この構成により、特にキー部18に作用する遠心力による変形を遠心力に対する剛性の高いリング部20により抑制することができる。また、この構成により、一体構造のブッシュ14の加工面が軸方向位置決め面、円周面、キー部のみであり、これらが互いに直交する垂直面又は回転面で構成されているので、加工が容易であり、安価に精度よく製造することができる。
【0021】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更できることは勿論である。
【0022】
【発明の効果】
上述したように、本発明の羽根車の締結構造は、回転トルクの伝達能力、調心性、作業性、等の基本性能を十分に満たし、軸方向の位置決め精度が高く、かつ加工が容易で安価に製造できる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による羽根車の締結構造を示す断面図である。
【図2】図1を分解状態で示す図である。
【図3】図2の部分斜視図である。
【図4】従来の羽根車の締結構造の模式図である。
【符号の説明】
1 羽根車
2 回転軸
4 ラジアルキー
5 スプライン
6 ナット
7 テーパブッシュ
11 羽根車
12 回転軸
12a,12a′ 大径部
12b 小径部
12c 大径部端面
12d キー溝
14 ブッシュ
16 中空円筒部
16a 外周面
16b、16b′ 内周面
16c 端部
16d 貫通孔
17a 外面
17b 内面
18 キー部
18a キー
19 平行面
20 リング部
Claims (2)
- 羽根車と回転軸を締結する構造であって、
羽根車と回転軸の間に介在するブッシュを備え、該ブッシュは、中空円筒部とキー部とからなり、
中空円筒部は、同心に形成された外周面及び内周面と、軸線に垂直な外面及び内面が形成された一端部とを有し、該外面及び該内面は互いに反対方向を向いており、前記一端部にはさらに内周面より小径かつ同心の貫通孔が設けられ、
キー部は、前記一端部の反対側端面に一体に形成された複数のキーからなり、各キーは、回転軸の周方向に間隔を隔てた平行面を有し、該平行面は前記外周面より外方から前記内周面より少なくとも部分的に内方に突出して連続して形成されており、
回転軸は、ブッシュの内周面及び端部貫通孔と嵌合する大径部及び小径部と、ブッシュの前記内面と密着する大径部端面とを有し、大径部には、ブッシュの内周面より内方部分のキーが嵌まるキー溝が設けられており、
羽根車は、ブッシュの外周面と嵌合しかつ前記一端部の外面と密着する内面を有する中空孔と、ブッシュの外周面より外方部分のキーと嵌合するラジアルキー部とを有する、ことを特徴とする羽根車の締結構造。 - 前記ブッシュは、更にキー部に一端が接続し、同心かつ一体に形成されキー部に作用する遠心力を抑制できるように剛性が高くなっている中空円筒形リング部を有する、ことを特徴とする請求項1に記載の羽根車の締結構造。
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