JP2013213443A

JP2013213443A - 回転体

Info

Publication number: JP2013213443A
Application number: JP2012084132A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ishikawa; 寛石川; Yoshinori Tsurugai; 嘉則鶴貝; Yasuhisa Saito; 安久齋藤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2012-04-02
Filing date: 2012-04-02
Publication date: 2013-10-17
Anticipated expiration: 2032-04-02
Also published as: JP6091072B2

Abstract

【課題】製造が極めて容易であるだけでなく高い強度を有する回転体を提供する。
【解決手段】回転軸線ｘ周りに回転させる回転体１は、所定の分割面７を介して回転軸線ｘの方向に分割した夫々の形状の第１部材５と第２部材６とを連結して形成される。第１部材５の分割面７に、回転軸線ｘの方向に延出する連結部８を設ける。連結部８の一側面に、回転軸線ｘと交差する方向に突出する爪部９を設ける。第２部材６に、爪部９が掛止する掛止部１１を設ける。掛止部１１に対する爪部９の掛止状態を維持すべく連結部８における爪部９の突出側と反対側の側面に当接する当接部材２を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転軸線を有する回転体に関する。

この種の回転体として、圧縮機やポンプ等に用いられるインペラが挙げられる。インペラは、回転駆動力を伝達する回転軸が挿着される軸挿部の周囲に複数の羽根が設けられている。近年では、能力の高いインペラが求められており、これに伴って、羽根形状が回転軸線に対して傾斜し且つ湾曲して、互いに隣り合う羽根の一部が軸線方向から見て重なり合う形状を有するインペラが製造されている。

このような形状のインペラを製造するときには、多軸の工作機械を用い、ブロック状の材料から削り出すことが行われている（下記特許文献１参照）。

特開２０１０−２６９４１７号公報

しかし、多軸の工作機械を用いた場合には、加工時間が長く、製造効率が低いだけでなくコストも高い。

そこで、インペラを複数の部品に分割して各部品の形状を単純化し、例えば射出成形等により形成した各部品を接合することによりインペラを製造することが考えられる。しかし、これによると、各部品を組み付けて接合する作業が必要であるため、作業工数が増加する。しかも、予め分割された形状の複数の部品を接合して形成されるインペラは、各部品同士の接合部分に応力が集中して接合状態を強固に維持することができないおそれがあり、強度が比較的低くなる不都合がある。

上記の点に鑑み、本発明は、製造が極めて容易であるだけでなく高い強度を有する回転体を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、回転軸線周りに回転させる回転体であって、所定の分割面を介して回転軸線方向に分割した夫々の形状の第１部材と第２部材とを連結して形成され、前記第１部材の前記分割面に連設されて、前記回転軸線方向に延出する連結部と、該連結部の一側面に形成されて、前記回転軸線と交差する方向に突出する爪部と、前記第２部材に形成されて前記爪部が掛止する掛止部と、該掛止部に対する前記爪部の掛止状態を維持すべく前記連結部の前記爪部の突出側と反対側の側面に当接する当接部材とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、回転体を所定の分割面を介して回転軸線方向に分割した形状の第１部材と第２部材とを連結することにより形成され、第１部材と第２部材とは、連結部の爪部を掛止部に掛止させるだけで連結されるので、多軸の工作機械を用いる場合に比べて製造が容易であり、低コストな回転体を提供することができる。

ところで、爪部を掛止部に掛止させるときは、連結部の弾性を利用するのが一般である。即ち、爪部が掛止部に掛止される直前までは、連結部が弾性をもって撓んだ状態となり、その後爪部が掛止部に対向すると、連結部の弾性復元により爪部が掛止部に掛止される。しかし、例えば、連結部の全長（第１部材の分割面側の根元端から延出方向の先端までの長さ）が比較的短く、その全長にわたる十分な撓みが得られない場合には、爪部が掛止部に掛止されるまでの間に連結部の根元端に応力が集中し、連結部の根元端から折れてしまうおそれがある。

そこで、本発明において、前記連結部は、前記爪部が前記掛止部から離反する方向に反りを有する形状に形成されており、前記当接部材の該連結部への当接により該連結部の反りが矯正されて前記爪部が前記掛止部に掛止することを特徴とする。

これによれば、予め連結部が反りを有して形成されているので、爪部が掛止部に掛止されるまでの間、連結部の根元端には殆ど応力が集中しない。これにより、連結部の根元端での折れを確実に防止することができる。そして、爪部が掛止部に対向する状態にあるとき、前記当接部材が連結部に当接して連結部の反りを矯正するので、掛止部に爪部を容易に掛止させることができると共に強固な掛止状態とすることができる。このような掛止状態が得られることにより、強度の高い回転体を提供することができる。

また、本発明において、前記連結部は、前記回転軸線と同心となる円周方向に等間隔に複数配設されていることを特徴とする。これによれば、回転体の回転精度を阻害することなく第１部材と第２部材との強固な連結状態が得られ、また、回転軸線回りの回転時の応力が複数の連結部に均等に分散されるので、耐久性の高い回転体を提供することができる。

また、本発明の回転体は、回転軸線を中心として放射状に延びる複数の羽根を備え、前記回転軸線方向の一方を上方として平面視したとき、互いに隣り合う羽根同士の一部が上下に重なり合うように形成されたインペラであって、前記第１部材と前記第２部材とは、何れも、平面視したときに互いに隣り合う羽根同士が重なることなく各羽根が配設されており、前記第１部材と前記第２部材とを連結したときに、前記第２部材の各羽根の少なくとも一部が前記第１部材の各羽根の上方に重なり合うように、前記分割面が設定されていることを特徴とする。

本発明の回転体たるインペラは、互いに隣り合う羽根同士の一部が上下に重なり合う複数の羽根を有する形状である。このとき、分割面を上記のように設定することにより、例えば、射出成形される第２部材の各羽根を比較的大きく取ることができ、離型性がよく金型形状を単純化することができてコストを低減することができる。一方、前述した通り、連結部の爪部が掛止部に掛止して確実な連結状態となっている。よって、本発明によれば、安価で強度の高いインペラを提供することができる。

本発明の実施形態のインペラを示す斜視図。本実施形態のインペラの説明的断面図。本実施形態の第２部材の平面図。本実施形態のインペラの分解状態の説明的断面図。本実施形態の第１部材と第２部材との連結作業を示す説明図。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の回転体たるインペラ１は、図１及び図２に示すように、回転軸２が挿着される軸挿部３と、軸挿部３から放射状に延びる複数の羽根４とを備えている。回転軸２は図示しないモータ等の回転動力源に転結されている。各羽根４は、軸挿部３の外周方向に所定間隔を存して配設されている。更に、各羽根４は、回転軸線ｘの方向に対して傾斜し且つ湾曲した形状を有し、平面視したとき互いに隣り合うもの同士の一部が上下に重なり合う形状に形成されている。

本実施形態のインペラ１は、図２に示すように、下半部を構成する第１部材５と上半部を構成する第２部材６とからなり、第１部材５と第２部材６とが接する境界面が、インペラ１を回転軸線ｘの方向に分割したときの分割面７となっている。

また、図３に示すように、上半部を構成する第２部材６は、平面視したときに互いに隣り合う羽根４ｂ同士が上下に重ならない形状とされている。下半部を構成する第１部材５も、図１を参照して、平面視したときに互いに隣り合う羽根４ａ同士が上下に重ならない形状とされている。

そして、第１部材５と第２部材６とを連結して分割面７同士を突き当てたときには、図１に示すように、第１部材５の羽根４ａと第２部材の羽根４ｂとでインペラ１としての羽根４が形成される。この状態で平面視すると、第１部材５の羽根４ａの一部の上方に第２部材６の羽根４ｂの一部が重なり合った状態となる。

図４に示すように、第１部材５は、分割面７から上方に延出する複数（本実施形態では４つ）の同一形状の連結部８を備えている。連結部８は、軸挿部３に沿って形成されており、回転軸線ｘと同心となる円周方向に等間隔に配設されている。連結部８の先端には、爪部９が形成されている。爪部９は、回転軸線ｘと交差する方向である軸挿部３の外側に向かって連結部８の外側面から突出している。更に、連結部８は、その先端側が回転軸線ｘに向かって近接する方向に湾曲するような反りを有する形状に形成されている。

第２部材６の軸挿部３の内壁には、回転軸線ｘに沿って延びる溝部１０が形成されている。溝部１０は、第１部材５の各連結部８に対応して４つ設けられている。また、溝部１０の上端部には、第１部材５の各連結部８が備える爪部９が掛止する掛止部１１が形成されている。

溝部１０の幅寸法は、連結部８が隙間なく嵌り込む寸法とされている。溝部１０の長さ寸法も連結部８の長さ寸法に対応しており、連結部８の爪部９が溝部１０の掛止部１１に掛止されたとき、図２に示すように、第１部材５と第２部材６とが分割面７で密着状態となる。更に、軸挿部３に回転軸２を挿着したとき、回転軸２の外周面が連結部８に当接して押え他状態となるので、爪部９の掛止部１１からの外れが防止される。即ち、本実施形態における回転軸２は、本発明の当接部材として機能する。

第１部材５と第２部材６とは、合成樹脂を材料として射出成形により個別に形成される。前述したように、第１部材５と第２部材６とは、何れも、平面視したときに互いに隣り合う羽根４ａ同士、及び羽根４ｂ同士が上下に重ならない形状とされている。これにより、第１部材５と第２部材６とは、射出成形時に用いる金型からの離型性が良く、金型構成の複雑化が防止できるので低コストで成形できる。

次に、第１部材５と第２部材６との連結作業について説明する。先ず、図４に示すように、第１部材５の分割面７と第２部材６の分割面７とを対向させる。このとき、軸挿部３の軸線（回転軸線ｘと同一）を合わせて第１部材５と第２部材６とを位置させる。

次いで、図５（ａ）に示すように、第２部材６を第１部材５に接近させ、第２部材６の軸挿部３に沿って第１部材５の連結部８を挿入する。このとき、第２部材６の溝部１０を第１部材５の連結部８の位置に合わせることで、第１部材５の分割面７と第２部材６の分割面７とを合致させることができる。また、同一形状の複数の連結部８と、それに対応する溝部１０と等間隔で設けられていることにより、連結部８と溝部１０とを無作為に合わせることができ、作業容易である。

そして、図５（ａ）に示すように、溝部１０によって連結部８の案内が開始されると、爪部９が溝部１０に摺接して、連結部８が軸挿部３の内方に向かって押され、連結部８に撓み変形が生じる。しかし、連結部８は、このときの撓み方向と同じ方向に反りを有して形成されているので、このときの撓み変形は極めて小さく、連結部８の根元端には殆ど応力が集中しない。これにより、連結部８の根元端での折れを確実に防止することができる。

その後、第１部材５の分割面７と第２部材６の分割面７とが密着すると、図５（ｂ）に示すように、連結部８の爪部９が掛止部１１に対向する。このときには、溝部１０による爪部９の押し付けが解除されるが、連結部８が反りを有していることにより、未だ爪部９が掛止部１１から離間した状態となる。

続いて、図５（ｂ）に示すように、軸挿部３に回転軸２を挿入する。このとき、回転軸２の挿入に伴い、回転軸２が連結部８の爪部９の突出側と反対側の側面を押圧する。これにより、連結部８の反りが矯正され、爪部９を掛止部１１に掛止させた状態となる。このようにして、第１部材５と第２部材６とが連結され、図１に示すように、軸挿部３に回転軸２が挿着された状態のインペラ１が形成される。そして更に、図２に示すように、回転軸２の連結部８への当接により、掛止部１１に対する爪部９の掛止状態が確実に維持される。

以上のように、第１部材５と第２部材６とを連結部８により連結することにより形成されるインペラ１は、多軸の工作機械を用いる場合に比べて極めて製造が容易であり、低コストで製造することができる。しかも、連結部８は予め反りを有する形状に形成されていることにより、第１部材５と第２部材６との連結作業時に、連結部８が折れるとういう事態も確実に防止される。そして、回転軸２（当接部材）が連結部８に当接して爪部９の掛止部１１への掛止状態を強固に維持するので、強度の高いインペラ１を得ることができる。

なお、本実施形態においては、軸挿部３に挿着する回転軸２が本発明の当接部材として機能する構成を挙げたが、これ以外に、図示しないが、円筒状の当接部材を軸挿部３に挿着し、この当接部材の内側に回転軸を挿着するように構成してもよい。

なお、本実施形態においては、回転体としてのインペラ１について説明したが、これに限るものではなく、例えば、シロッコファンやターボファン等のような、回転軸線回りに回転させるものであれば本発明を適用して上記の効果を得ることができる。

また、本実施形態においては、インペラ１の材料として合成樹脂を用いた例を示したが、これに限るものではなく、例えば、アルミニウム合金等の金属を材料として採用することもできる。

ｘ…回転軸線、１…インペラ（回転体）、２…回転軸（当接部材）、４…羽根、５…第１部材、６…第２部材、７…分割面、８…連結部、９…爪部、１１…掛止部。

Claims

回転軸線周りに回転させる回転体であって、
所定の分割面を介して回転軸線方向に分割した夫々の形状の第１部材と第２部材とを連結して形成され、
前記第１部材の前記分割面に連設されて、前記回転軸線方向に延出する連結部と、
該連結部の一側面に形成されて、前記回転軸線と交差する方向に突出する爪部と、
前記第２部材に形成されて前記爪部が掛止する掛止部と、
該掛止部に対する前記爪部の掛止状態を維持すべく前記連結部の前記爪部の突出側と反対側の側面に当接する当接部材とを備えることを特徴とする回転体。
前記連結部は、前記爪部が前記掛止部から離反する方向に反りを有する形状に形成されており、前記当接部材の該連結部への当接により該連結部の反りが矯正されて前記爪部が前記掛止部に掛止することを特徴とする請求項１記載の回転体。
前記連結部は、前記回転軸線と同心となる円周方向に等間隔に複数配設されていることを特徴とする請求項１又は２記載の回転体。
前記回転体は、回転軸線を中心として放射状に延びる複数の羽根を備え、前記回転軸線方向の一方を上方として平面視したとき、互いに隣り合う羽根同士の一部が上下に重なり合うように形成されたインペラであって、
前記第１部材と前記第２部材とは、何れも、平面視したときに互いに隣り合う羽根同士が重なることなく各羽根が配設されており、前記第１部材と前記第２部材とを連結したときに、前記第２部材の各羽根の少なくとも一部が前記第１部材の各羽根の上方に重なり合うように、前記分割面が設定されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の回転体。