JP2002039904A - 過給機の高速バランス修正装置とその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検査データの再現性と修正精度を向上し、高
速バランスの修正回数を減少でき、生産台数の向上を図
ることができる過給機の高速バランス修正装置とその方
法を提供する。 【解決手段】 過給機２１の加速度をピックアップしか
つ磁石を有する加速度ピックアップ３６と、コンプレッ
サホイール２４の高速回転時のアンバランス量を検出す
る回転検出器３８と、これらの検出器から検出された入
力信号に基づき演算する演算器３９と、タービン車室２
２を取付けるタービン車室取付板３３を有した振動台３
４とを備え、加速度ピックアップを振動台のタービン車
室取付板に取付けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術範囲】本発明は、高速回転するター
ビン軸のバランス量の修正精度の向上を図る過給機の高
速バランス修正装置とその方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車の車両やマリンボートの船舶等の
エンジンから無駄に大気に放出される排気ガスをタービ
ンで回収して、同軸上のコンプレッサから圧縮空気を再
度エンジンに供給するのがターボチャージャ（過給機）
である。

【０００３】図２は、過給機の概略の全体構成と従来の
高速バランス修正方法を示す模式図である。この図にお
いて、過給機１は、タービン車室２内のタービンホイー
ル３と、取外して図示しないコンプレッサ車室内のコン
プレッサホイール４とを、軸受車室５内にて図示しない
ジャーナル軸受により回転自在に支持されるタービン軸
６によって構成されている。また、コンプレッサホイー
ル４の側面（本図で右側）には、コンプレッサホイール
４をタービン軸６に取付け、かつバランスの修正個所を
兼用するナット７が螺着されている。このような過給機
の構成により、図示しないエンジンからの排気によって
タービンホイール３を回転させることにより、ジャーナ
ル軸受部で円滑に回転自在に支持されたタービン軸６を
介して同軸上に配置されるコンプレッサホイール４を回
転させて、吸気を圧縮してエンジン側に給気している。

【０００４】一方、この過給機はエンジンに搭載された
場合に、即その機能を果たすことが必要不可欠である。
このため通常、過給機を構成する全部品は、その部品の
製造ごとに加工公差や精度が許容値内に収まること、更
にこれらの部品をユニット毎にサブ組立てをして干渉等
に問題がないかを検査し確認している。その後に工場出
荷前に、過給機を構成する全部品を組付けた状態で、軸
受車室５内に内臓されると共に、両軸端部にタービンホ
イール３とコンプレッサホイール４を配置したタービン
軸６を、自動車での実車と同様な圧縮気体を付勢して高
速回転させて、高速回転部分の高速バランス性能の確認
検査を必ず全過給機で実施している。

【０００５】図２において、従来の過給機１の高速バラ
ンス修正方法を説明する。通常、高速バランスの検査と
修正作業は、床面１０に固定され複数（本図では４本）
の丸棒１１で支持された上板１２の上面にタービン車室
取付板１３を配置した振動台１４上で行う。先ず、高速
バランスの検査は、出荷直前で全構成部品の組立てが完
了した過給機１からコンプレッサ車室だけを取外す。コ
ンプレッサ車室を取外すのは、コンプレッサホイール４
の回転バランスの確認を行うためである。このようにコ
ンプレッサホイール４を目視可能な状態で過給機１を、
タービン車室２を振動台１４のタービン車室取付板１３
上にボルト類の締結具１５で取付ける。その後、裏面に
磁力を有する加速度ピックアップ１６を軸受車室５の鋳
肌面１７に取付ける。次に、回転検出器１８をコンプレ
ッサホイール４の近傍に配置した後に、圧縮エアー源
（実車ではエンジンから放出される高圧の排気ガスであ
るが、この検査の場合は排気ガス圧に相当する圧縮エア
ーを使用する。）から供給され図示しないガス（エア
ー）入口を介して圧縮エアーを、タービンホイール３に
付勢して回転させる。更に、実車での実際の回転域に相
当する７５０００ｒｐｍまで高速回転させ、この修正回
転数に達した時点での各種の検出データを検出して高速
バランス修正を行う。なお、高速回転に際して軸受車室
５内には潤滑油を前もって供給して、ジャーナル軸受と
タービン軸６等が高速回転中に焼付くことを防止してい
る。

【０００６】このような段取りをして高速回転させて、
タービン軸６が７５０００ｒｐｍの修正回転数に達した
時の加速度を、加速度ピックアップ１６で計測して過給
機１の振動と位相を検出する。また、これと平行して、
タービン軸６を介してタービンホイール３と一体的に高
速回転するコンプレッサホイール４のアンバランス量を
計測する。更に、これらから検出された入力信号を演算
器１９で演算する。この演算器１９での演算結果に基づ
き高速アンバランス量を修正する。なお、この修正作業
は、コンプレッサホイール４側のタービン軸６の先端部
に螺着するナット７の六角外周面のＡ部を図示しない研
削機で、バランス量が許容値内に入るまで何度も削り落
とし修正する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の高速バ
ランス修正方法では、修正回転数を７５０００ｒｐｍと
いう高速回転中にバランス修正の計測を行うので、図３
の（ａ）の振幅図に示すように振動幅が一気に増大し、
かつ振幅が高めの状態で推移している。一方、図４の
（ａ）で示すように位相図でも同様に、位相が急激に変
化している。また、許容振動値を０．２Ｇとした場合
に、バランス量がこの許容値内に入るまで、ナット７の
六角外周面のＡ部を研削する修正回数が３回以上行うも
のが９０％に達していた。このように修正研削が多いた
め、ナット７を削り過ぎてしまい、約３０％も新品なナ
ットに交換していた。このためナット自身の交換作業が
生じて、後述の表１に示すように出来高が低下してい
た。従って、生産台数を向上させたいという要請に対し
実現が難しいという問題点があった。また、ナットの予
備品も数多く準備する必要があった。更に、検査データ
の信頼性の向上を図るため、過給機を一端タービン車室
取付板から取外した後に、再度タービン車室取付板に取
付けての高速アンバランス量の再現性テストをしても、
直前の計測と異なる検出データがその都度検出され、再
現性がなく信頼性に欠けるという問題点があった。この
ような問題点が何故に発生するのか、その原因を追跡し
解析したところ、加速度ピックアップ１６の取付け位置
を、軸受車室５の湾曲し傾斜形状でかつ鋳肌面１７とし
ていた。このような不安定な場所に磁石で取付けていた
ため、磁石の吸引力にバラツキが生じて密着効果が低下
し、再現性のなくかつ修正精度が低い検査データとなっ
ていた。

【０００８】本発明は、かかる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、検
査データの再現性と修正精度を向上し、高速バランスの
修正回数を減少でき、生産台数の向上を図ることができ
る過給機の高速バランス修正装置とその方法を提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、過給機
の加速度をピックアップしかつ磁石を有する加速度ピッ
クアップと、コンプレッサホイールの高速回転時の高速
アンバランス量を検出する回転検出器と、これらの検出
器から検出された入力信号に基づき演算する演算器と、
タービン車室を取付けるタービン車室取付板を有した振
動台と、を備え、加速度ピックアップを振動台のタービ
ン車室取付板に取付けた、ことを特徴とする過給機の高
速バランス修正装置が提供される。

【００１０】また本発明によれば、タービン車室内のタ
ービンホイールと、コンプレッサ車室内のコンプレッサ
ホイールとを、軸受車室内にてジャーナル軸受により回
転自在に支持されたタービン軸からなる過給機であっ
て、過給機の加速度をピックアップしかつ磁石を有する
加速度ピックアップと、コンプレッサホイールの高速回
転時の高速アンバランス量を検出する回転検出器と、こ
れらの検出器から検出された入力信号に基づき演算する
演算器と、タービン車室を取付けるタービン車室取付板
を有した振動台と、を備え、（Ａ）コンプレッサ車室だ
けを取外した状態の過給機のタービン車室を振動台のタ
ービン車室取付板に取付け、（Ｂ）次に、加速度ピック
アップをタービン車室取付板の平坦面に取付け、（Ｃ）
次に、回転検出器をコンプレッサホイールの近傍に配置
し、（Ｄ）次に、タービン車室内のタービンホイールを
エアー駆動で所定の高速で回転させ、（Ｅ）次に、高速
回転中に加速度ピックアップで過給機の振動と位相とを
検出すると共に、タービン軸を介してタービンホイール
と一体的に高速回転するコンプレッサホイールの高速ア
ンバランス量を検出し、これらの検出された入力信号を
演算器での演算結果に基づき高速アンバランス量を修正
する、ことを特徴とする過給機の高速バランス修正方法
が提供される。

【００１１】上記本発明の方法と構成によれば、磁石を
有した加速度ピックアップを、振動台のタービン車室を
取付けるタービン車室取付板の垂直壁で機械加工された
平坦面に、確実に取付けることができる。このように加
速度ピックアップを平坦面に確実に取付けられるため、
平坦面に対して磁力の吸引力が均一に働き、密着効果を
大幅に向上できる。従って、精度の高い安定した高速バ
ランスの検査データを得られるので、後述する表１に示
すように修正回数を大幅に減少でき、生産台数の向上を
図ることができる。更に、このような安定したタービン
車室取付板の平坦面な垂直壁で計測できるので、振動す
なわち振幅や位相変化についても図３（ｂ）に示す振幅
図や、図４（ｂ）の位相図示すように移動幅も少くし
く、かつ安定化している。また、検査データの再現性も
問題なく、信頼性も向上する。また、再現性があるの
で、バランス修正のための研削回数を大幅に減らせるの
で、修正作業の減少化により人工工数を低減できる。更
に、ナットの予備品も減少できるので生産コストを削減
できる。振幅や位相変化の移動幅を少くして修正回転数
も７２０００ｒｐｍに減少できる。また、許容振動値も
従来の０．２Ｇから０．０７Ｇとより厳しくしても、何
等問題が発生しない。このため修正装置設備を小型化す
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。

【００１３】図１は、本発明による過給機の高速バラン
ス修正装置の構成を示す全体構成図である。図１におい
て、本発明の過給機２１は、従来と同様にタービン車室
２２内のタービンホイール２３と、取外して図示しない
コンプレッサ車室内のコンプレッサホイール２４とを、
軸受車室２５内にて図示しないジャーナル軸受により回
転自在に支持されるタービン軸２６によって構成されて
いる。また、コンプレッサホイール２４の側面（本図で
右側）には、コンプレッサホイール２４をタービン軸２
６に取付け、かつバランスの修正個所を兼用するナット
２７が螺着されている。このような過給機の構成によ
り、図示しないエンジンからの排気によってタービンホ
イール２３を回転させることにより、ジャーナル軸受部
で円滑に回自在に支持するタービン軸２６を介して同軸
上に形成されるコンプレッサホイール２４を回転させ
て、吸気を圧縮してエンジン側に給気している。

【００１４】また、本発明の過給機の高速バランスの検
査と修正作業を行うための振動台３４は、床面３０に固
定され複数（本図では４本）の丸棒３１で支持された上
板３２の上面に配置されて垂直壁でかつ機械加工された
平坦面３３ａを有したタービン車室取付板３３から構成
されている。

【００１５】更に、図１において、過給機２１の加速度
をピックアップする裏面に磁石を有する加速度ピックア
ップ３６は、振動台３４のタービン車室取付板３３の垂
直壁の中央近傍で、かつ機械加工された平坦面３３ａに
取付けられる。このように加速度ピックアップ３６を軸
受車室２５の傾斜面を有する不安定な鋳肌面でなく、タ
ービン車室取付板３３の中央近傍で機械加工された平坦
面３３ａに取付けたので、磁石の吸引力が平坦面３３ａ
に均一で確実に働き安定した状態で取付けることができ
る。また、コンプレッサホイール２４の近傍には、高速
回転時にコンプレッサホイール２４のアンバランス量を
検出する回転検出器３８が配置されている。更に、加速
度ピックアップ３６や、回転検出器３８の夫々の検出器
の検出データからの入力信号に基づき演算する演算器３
９が、振動台３４の近傍に配置されている。

【００１６】次に、図１を使用して本発明の過給機の高
速バランス修正方法を説明する。上述する過給機２１の
加速度をピックアップしかつ磁石を有する加速度ピック
アップ３６と、コンプレッサホイール２４の高速回転時
のアンバランス量を検出する回転検出器３８と、これら
の検出器３６、３８の検出データからの入力信号に基づ
き演算する演算器３９と、タービン車室２２を取付ける
タービン車室取付板３３を有した振動台３４とを備え、
（Ａ）出荷直前で完全に全部品を組立てた過給機２１
で、コンプレッサ車室だけを取外した状態でタービン車
室２２を振動台３４のタービン車室取付板３３に締結具
３５で取付け、（Ｂ）次に、加速度ピックアップ３６を
タービン車室取付板３３の中央近傍で垂直壁の平坦面３
３ａに取付け、（Ｃ）次に、回転検出器３８をコンプレ
ッサホイール２４の近傍に配置し、（Ｄ）次に、タービ
ン車室内２２のタービンホイール２３をエアー駆動で修
正回転数の７２０００ｒｐｍまで高速回転させ、（Ｅ）
次に、この７２０００ｒｐｍに達したら、この修正回転
時の加速度を加速度ピックアップ３６で計測して過給機
２１の振動と位相とを検出すると共に、タービン軸２６
を介してタービンホイール２３と一体的に高速回転する
コンプレッサホイール２４の高速アンバランス量を検出
し、これらの検出データからの入力信号を演算器３９で
演算し、その演算結果に基づき高速アンバランス量が、
許容値に入るまで図示しない研削機でナット２７のＡ部
を削り落として修正する。

【００１７】この方法によれば、磁石を有した加速度ピ
ックアップを、振動台のタービン車室を取付けるタービ
ン車室取付板の垂直壁で機械加工された平坦面に確実に
取付けることができる。このため、加速度ピックアップ
の平坦面に対して磁石の吸引力が均一に働くので、密着
効果を大幅に向上できる。従って、精度の高い安定した
高速バランスの検査データが得られるので、後述する表
１に示すように従来の過給機の高速バランス修正方法に
比べ、修正回数を大幅に減少でき、生産台数の向上を図
ることができる。更に、このような安定したタービン車
室取付板の平坦面な垂直壁で計測できるので、振動すな
わち振幅や位相変化についても図３（ｂ）の振幅図や図
４（ｂ）の位相図に示すように変動幅も少くしく、かつ
安定化させることができる。検査データの再現性につい
ても、振動許容値を０．０７Ｇと厳しくしても無修正が
３９％、また修正回数が１回の場合も３９％に収まり、
高い信頼性があり、かつ修正精度の向上を図ることを確
認できた。このような再現性と修正精度を向上させたの
で、バランス修正の研削回数を大幅に減少して、修正作
業を削減させて人工工数を低減できる。更に、ナットの
予備品も減少できるので、生産コストを削減できる。ま
た、振幅や位相変化の変動幅を少くして、修正回転数も
７２０００ｒｐｍに減少させることができる。また、許
容振動値も０．０７Ｇと小さくでき、このため修正装置
設備を小型化することができる。

【００１８】

【表１】

【００１９】また、参考までに加速度ピックアップ３６
の取付け位置を、図１に示すような振動台３４のＸ点又
はＹ点の個々に取付けて計測を試みたが、いずれも適正
な振幅や位相を得ることができなかった。更に、再現性
の点でも悪かった。

【００２０】なお、本発明は上述した実施例に限定され
ず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々に変更できる
ことは勿論である。

【００２１】

【発明の効果】上述したように本発明の過給機の高速バ
ランス修正装置とその方法によれば、検査データの再現
性と修正精度を向上し、高速バランスの修正回数を減少
でき、生産台数の向上を図ることができる、等の優れた
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による過給機の高速バランス修正装置の
構成を示す全体構成図である。

【図２】従来の過給機の高速バランス修正方法を示す模
式図である。

【図３】高速回転中のタービン軸の振動を示す振幅図で
ある。

【図４】高速回転中のタービン軸の位相を示す位相図で
ある。

【符号の説明】

１、２１ 過給機 ２、２２ タービン車室 ３、２３ タービンホイール ４、２４ コンプレッサホイール ５、２５ 軸受車室 ６、２６ タービン軸 ７、２７ ナット １０、３０ 床面 １１、３１ 丸棒 １２、３２ 上板 １３、３３ タービン車室取付板 １４、３４ 振動台 １５、３５ 締結具 １６、３６ 加速度ピックアップ １７ 鋳肌面 １８、３８ 回転検出器 １９、３９ 演算器 ３３ａ 平坦面 Ａ部 研削部 Ｘ点、Ｙ点 加速度ピックアップの取付け位置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 過給機の加速度をピックアップしかつ磁
   石を有する加速度ピックアップと、コンプレッサホイー
   ルの高速回転時の高速アンバランス量を検出する回転検
   出器と、これらの検出器から検出された入力信号に基づ
   き演算する演算器と、タービン車室を取付けるタービン
   車室取付板を有した振動台と、を備え、 加速度ピックアップを振動台のタービン車室取付板に取
   付けた、ことを特徴とする過給機の高速バランス修正装
   置。
2. 【請求項２】 タービン車室内のタービンホイールと、
   コンプレッサ車室内のコンプレッサホイールとを、軸受
   車室内にてジャーナル軸受により回転自在に支持された
   タービン軸からなる過給機であって、 過給機の加速度をピックアップしかつ磁石を有する加速
   度ピックアップと、コンプレッサホイールの高速回転時
   の高速アンバランス量を検出する回転検出器と、これら
   の検出器から検出された入力信号に基づき演算する演算
   器と、タービン車室を取付けるタービン車室取付板を有
   した振動台と、を備え、（Ａ）コンプレッサ車室だけを
   取外した状態の過給機のタービン車室を振動台のタービ
   ン車室取付板に取付け、（Ｂ）次に、加速度ピックアッ
   プをタービン車室取付板の平坦面に取付け、（Ｃ）次
   に、回転検出器をコンプレッサホイールの近傍に配置
   し、（Ｄ）次に、タービン車室内のタービンホイールを
   エアー駆動で高速回転させ、（Ｅ）次に、所定の高速回
   転に達したら加速度ピックアップで過給機の振動と位相
   とを検出すると共に、タービン軸を介してタービンホイ
   ールと一体的に高速回転するコンプレッサホイールの高
   速アンバランス量を検出し、これらの検出された入力信
   号を演算器での演算結果に基づき高速アンバランス量を
   修正する、ことを特徴とする過給機の高速バランス修正
   方法。