JP2010185525A - テーパカップリング構造体及び回転機械 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】テーパ軸20とハブ30とが互いに嵌合されるテーパカップリング構造体10であって、テーパ軸20は、ハブ30と嵌合される側にテーパ部21を備え、ハブ30は、径方向の厚さが他の領域よりも厚く、径方向の剛性が高い高剛性部32を備えている。テーパ部21の外周面に形成される、テーパ部21とハブ30との嵌合面に油を供給する油溝24が、軸方向において高剛性部32に対応する領域に設けられている。
【選択図】図3
Description
カップリング構造体における嵌合及び抜去は、以上の油圧によるものの他に、ハブを加熱して熱膨張させることによってもできるが、ハブが大きい場合には加熱する作業が容易ではない。また、ハブに熱変形が生ずることがあり、そうすると、回転体としてそのまま再使用することは困難である。
したがって、カップリング構造体においては、専ら、油圧による嵌合及び抜去が行われている。
油圧による嵌合及び抜去を容易にするために、従来は、テーパ軸とハブとの間にOリングを介在させることがよく行われている。すなわち、軸方向に所定の間隔を隔てて一対のOリングを配設し、油溝をこの一対のOリング間に設ける。そうすると、油路、油溝を介して供給される油はテーパ軸、ハブ及び一対のOリングとの間に形成される閉空間に溜まり、ハブを拡径する油圧が得られやすい。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、Oリングを使用しなくても、テーパ軸とハブとの嵌合及び抜去ができるテーパカップリング構造体を提供することを目的とする。
カップリング構造体100は、テーパ軸110とハブ120とが嵌合している状態で、図1(a)に示すように、テーパ軸100はハブ120から圧力(面圧)Pを受ける。
そこでなされた本発明のカップリング構造体は、テーパ軸とハブとが互いに嵌合されたテーパカップリング構造体であって、テーパ軸は、ハブと嵌合される側にテーパ部を備え、ハブは、径方向の厚さが他の領域よりも厚く、径方向の剛性が高い高剛性部を備えることを前提とし、テーパ部の外周面又はハブの内周面に形成され、かつテーパ部とハブとの嵌合面に油を供給する第1油溝が、軸方向において高剛性部に対応する第1領域に設けられることを特徴とする。
また、本発明は、第1領域とは異なる第2領域に第2油溝を形成することを許容する。
以下、添付図面に示す第1実施形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図3は、第1実施形態におけるカップリング構造体10を示す断面図であり、(a)は(b)の3a−3a矢視断面図、(b)は(a)の3b−3b矢視断面図である。
カップリング構造体10は、テーパ軸20と、テーパ軸20と嵌合されるハブ30とから構成される。テーパ軸20は、例えば図示しない蒸気タービンの出力軸を構成する。また、ハブ30は、例えば図示しない圧縮機の入力軸に接続され、蒸気タービンの出力を圧縮機に伝達する要素として機能する。
テーパ部21の前端面Fからテーパ軸20の軸方向に沿って軸方向油路22が形成されている。また、テーパ部21の径方向には径方向油路23が形成されている。径方向油路23は、軸方向油路22と連通し、また、両端がテーパ部21の外周面に開口している。したがって、図示しない油圧源から供給される油は、矢印で示すように、テーパ部21の前端面Fに開口する軸方向油路22内を軸方向に沿って流れ、次いで径方向油路23に沿って径方向外周側に流れる。その後、テーパ部21とハブ30との嵌合面に流出される。
テーパ部21の外周面であって、径方向油路23が開口される位置には、テーパ部21の周方向に沿って油溝24が形成されている。径方向油路23の開口から流出される油は、油溝24を流れることにより、テーパ部21外周面の周方向に浸透される。油溝24に油が満たされたのちも油を供給すると、油はテーパ部21とハブ30の嵌合面を軸方向に向って浸透される。
ハブ30の中空部は軸方向に貫通しており、その後端から前端に向けて径が連続的に小さくなるテーパ部受容部34が形成されている。
図4は、第2実施形態におけるカップリング構造体50を示す断面図である。
カップリング構造体50は、テーパ軸40と、テーパ軸40と嵌合されるハブ30とから構成される。ハブ30は、第1実施形態と同じものであるから、その説明は省略する。
テーパ部41の外周面であって、第1径方向油路43が開口される位置には、テーパ部41の周方向に沿って第1油溝44が形成されている。第1径方向油路43の開口から流出される油は、第1油溝44を流れることにより、テーパ部41外周面の周方向に浸透される。また、テーパ部41の外周面であって、第2径方向油路45が開口される位置には、テーパ部41の周方向に沿って第2油溝46が形成されている。第2径方向油路45の開口から流出される油は、第2油溝46を流れることにより、テーパ部41の外周面の周方向に浸透される。第1油溝44、第2油溝46に油が満たされると、油はテーパ部41とハブ30の嵌合面を軸方向に沿って浸透される。
さらに、テーパカップリング構造体50は、第2油溝46がハブ30の基部31に対応する領域にも設けられている。したがって、テーパ軸40とハブ30との軸方向における嵌合面の広い領域に油を容易に浸透させることができる。したがって、テーパ軸40とハブ30とを嵌合し又は抜去するのが第1実施形態に比べて容易である。
図5は第3実施形態におけるカップリング構造体70を示す断面図であり、(a)は(b)の5a−5a矢視断面図、(b)は(a)の5b−5b矢視断面図、(c)は(a)の5c−5c矢視断面図である。
カップリング構造体70は、テーパ軸60と、テーパ軸60と嵌合されるハブ30とから構成される。ハブ30は、第1実施形態と同じものであるから、その説明は省略する。
テーパ部61の外周面であって、径方向油路63が開口される位置には、テーパ部61の周方向に沿って第2油溝65が形成されている。径方向油路63の開口から流出される油は、第2油溝65を流れることにより、テーパ部61の外周面の周方向に浸透される。
テーパ軸60とハブ30とが正規の位置で互いに嵌合されたテーパカップリング構造体70において、第1油溝64がハブ30の高剛性部32に対応する領域に設けられている。また、第2油溝65は、ハブ30の基部31に対応する領域に設けられている。
さらに、テーパカップリング構造体70は、第2油溝65がハブ30の基部31に対応する領域にも設けられている。したがって、テーパ軸60とハブ30との軸方向における嵌合面の広い領域に油を容易に浸透させることができるので、テーパ軸60をハブ30から抜去するのが第1実施形態に比べて容易である。
また、第2油溝65から第1油溝64への油の供給は、繋ぎ油溝66を介して行なわれるが、この繋ぎ油溝66は、第2実施形態の第1径方向油路43に比べて加工が容易である。
第2実施形態として示したカップリング構造体50において、テーパ軸40をハブ30から抜去するのに好適な手順について図6を参照しつつ説明する。
カップリング構造体50は、第1油溝44と第2油溝46を備えている。テーパ軸40をハブ30から抜去する際に、抜去開始から終了まで、第1油溝44と第2油溝46の両方からから油を供給することもできるが、抜去の段階に応じて、第1油溝44又は第2油溝46からの油の供給を止めることができる。
次に、図6(b)に示すように、第2油溝46からの油の供給を停止して、第1油溝44のみから油を供給する。第1油溝44及び第2油溝46の両方から油を供給した後は、比較的抜去しやすくなっているが、高剛性部32に対応する領域に対しては、面圧Pが大きいので、第1油溝44からは油を供給する。
次に、図6(c)に示すように、第1油溝44からの油の供給を停止して、第2油溝46からの油の供給を再開する。テーパ軸40とハブ30とが、抜去方向への相対的な移動が進むと、高剛性部32からの面圧Pも低減するので、できるだけ軸方向への油の浸透を優先させるために、第2油溝46から油を供給するのである。
また、以上では、第1油溝44及び第2油溝46の両方から供給、第1油溝44のみから供給、第2油溝46のみから供給、という手順を採用したが、テーパ軸40及びハブ30の形状、寸法、さらには第1油溝44及び第2油溝46の使用によっては、異なる手順を採用することもある。要は、第1油溝44及び第2油溝46と2つの油溝を備えている場合に、最も効率的にテーパ軸40をハブ30から抜去するのに好適な手順を採用すればよい。
第1油溝44及び第2油溝46から選択的に油を供給する手段は限定されないが、例えば第1油溝44と第2油溝46に対応する位置に吐出孔が形成されたノズル部材を軸方向油路42に挿入し、進退させればよい。
例えば、特許文献1に記載のように、油溝をハブに設けることができるし、油路をハブに設けることもできる。また、以上では、抜去について説明したが、嵌合時にも本発明が有効に機能することは言うまでもない。
20,40,60…テーパ軸、21,41,61…テーパ部、24…油溝、44,64…第1油溝、46,65…第2油溝
30…ハブ、32…高剛性部
Claims (5)
- テーパ軸とハブとが互いに嵌合されたテーパカップリング構造体であって、
前記テーパ軸は、前記ハブと嵌合される側にテーパ部を備え、
前記ハブは、径方向の厚さが他の領域よりも厚く、径方向の剛性が高い高剛性部を備え、
前記テーパ部の外周面又は前記ハブの内周面に形成され、かつ前記テーパ部と前記ハブとの嵌合面に油を供給する第1油溝が、軸方向において前記高剛性部に対応する第1領域に設けられることを特徴とするテーパカップリング構造体。 - 前記高剛性部は、
前記テーパ部と前記ハブとの嵌合部分の前端側に配置されることを特徴とする請求項1に記載のテーパカップリング構造体。 - 前記第1油溝は、前記高剛性部の軸方向における幅の中心よりも後端側に配置されることを特徴とする請求項2に記載のテーパカップリング構造体。
- 前記第1領域とは異なる第2領域に第2油溝が形成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のテーパカップリング構造体。
- 回転力を出力する原動機と、
前記原動機の出力により回転駆動される従動機と、
前記原動機の出力を前記従動機に伝達するカップリング構造体と、を備え、
前記カップリング構造体は、請求項1〜4のいずれかに記載のテーパカップリング構造体からなることを特徴とする回転機械。
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