JP5939195B2 - 回転体 - Google Patents

Description

本発明は、回転軸に対して回転部材をナットにより締付固定した回転体に関する。

図４に示すように、過給機では、コンプレッサホイール１００に回転軸１０１が挿通され、同回転軸１０１の端部にナット１０２が螺合されている。また、このナット１０２には、締結工具が嵌合する嵌合部１０３と、同嵌合部１０３に隣接して設けられ、軸方向視において外周が円形であるとともにその径が嵌合部１０３よりも小さい切削加工部１０４とが形成されている。ナット１０２の嵌合部１０３に締結工具を嵌合し、この締結工具によりナット１０２をコンプレッサホイール１００側に締め付けることにより、コンプレッサホイール１００が回転軸１０１に締付固定されている。

従来、こうした過給機では、その回転時のアンバランスを修正し、振動や騒音の発生を抑制するようにしている（例えば、特許文献１など）。
図４を参照して、こうした過給機のアンバランスの修正方法の一例を説明する。

まず回転軸１０１を中心として過給機を回転させたときの振れ回り量等、アンバランス状態を加速度センサ及び回転角センサの検出信号から算出する。そして、所定のアルゴリズムに基づいて、このアンバランスを修正するための切削加工部１０４の周方向における切削位置及び切削量を算出する。次に、図４に示すように、ナット１０２の切削加工部１０４の外周において上記切削位置と対向する位置にエンドミル１０５を配設させ、このエンドミル１０５を回転させつつナット１０２の径方向（図４の下方向）に移動させることで切削加工部１０４の一部を切削する。こうして、切削加工部１０４の一部が切削除去されることにより、過給機が回転する際のアンバランスが修正される。

特開２０１２‐１３５９６号公報

ところで、過給機を構成する各部品には寸法公差があるため、過給機ではこうした寸法公差が重畳した組み立て公差が発生し、過給機の軸方向の長さにばらつきが生じる。上述した修正方法において、組み立て公差によってエンドミル１０５とナット１０２との軸方向における相対的な位置関係が変化し、例えば図５（ａ）に示すようにこれらが接近すると、エンドミル１０５がナット１０２の嵌合部１０３を切削してしまうおそれがある。このため、アンバランス修正時のナット１０２の切削量がアンバランスを修正するために算出された上記切削量よりも多くなる。またこれを避けるために、エンドミル１０５とナット１０２との軸方向における相対的な位置関係を変更して、例えば図５（ｂ）に示すように離間させることもできる。しかしながら、こうした場合であっても、組み立て公差によってエンドミル１０５が嵌合部１０３から離れる方向にこれらの相対的な位置関係が変更されている場合には、切削加工部１０４においてエンドミル１０５によって切削される領域が減少することとなる。その結果、アンバランス修正時のナット１０２の切削量が上記切削量よりも少なくなる。

このように、上述した修正方法において、組み立て公差によってエンドミル１０５とナット１０２との軸方向における相対的な位置関係が変化すると、アンバランス修正時のナット１０２の切削量にばらつきが生じ、効率良くアンバランスを修正することができなくなる。なお、こうした不都合は、過給機に限らず、回転軸を中心として回転する回転体においても同様に生じる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転体の組み立て公差によって切削工具とナットとの軸方向における相対的な位置関係が変化したとしても、アンバランスの修正量にばらつきが生じることを抑えることができる回転体を提供することにある。

上記課題を解決するための回転体は、回転部材に挿通される回転軸にナットを螺合させて回転部材を回転軸に締結固定している。そして、こうした回転体に設けられるナットには、締結工具が嵌合する嵌合部と、軸方向視において外周が円形であるとともにその径が嵌合部よりも小さい切削加工部とが形成され、嵌合部と切削加工部との間にはその周方向全周に亘って延びる溝が形成されている。

上記構成によれば、切削加工部と嵌合部との間に溝が設けられている。このため、切削加工部を切削する際に、回転体の組み立て公差によって回転軸の軸方向における切削工具と切削加工部との相対的な位置関係が変化した場合でも、切削工具の切削領域における嵌合部側の端を溝の部分に位置させることができる。このため、嵌合部を不要に加工してしまったり、切削加工部において未加工の部分が生じたりすることなく、切削加工が必要な部分を過不足なく除去することできる。したがって、こうした構成によれば、切削加工部の切削量のばらつきを抑えてアンバランスの修正量にばらつきが生じることを抑えることができる。

過給機の回転体の端部を拡大した側面図。 過給機の回転体の端部の正面図。 過給機の回転体の端部を拡大した側面図。 従来の過給機の構造の一例を示す側面図。 （ａ）、（ｂ）はエンドミルとナットとの相対的な位置関係の一例を示す側面図。

以下、回転体の一実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
図１に示すように、過給機では、回転部材としてのコンプレッサホイール１に回転軸２が挿通され、この状態で回転軸２の端部にナット３が螺合されている。そして、このナット３をコンプレッサホイール１側に締め付けることによってコンプレッサホイール１が回転軸２に締結固定されている。なお、これらコンプレッサホイール１、回転軸２及びナット３によって回転体が構成されている。

図１及び図２に示すように、ナット３の一端には、軸方向視において外周に凹凸が形成され、ナット３を締め付けるための締結工具が嵌合される嵌合部４が設けられている。一方、ナット３の他端には、軸方向視において外周が円形であるとともにその径が嵌合部４よりも小さい切削加工部５が形成されている。そして、切削加工部５と嵌合部４との間には、ナット３の周方向全周に亘って延びる溝６が形成されている。このため、ナット３において溝６が形成されている部分は、その径が切削加工部５及び嵌合部４よりも小さい。

こうした構成を備える過給機では、例えば次のように回転時のアンバランスを修正する。
まず、過給機の回転体を回転させて、そのときのアンバランスを加速度センサ及び回転角センサの検出信号から算出する。そして、その算出結果に基づいて、回転体のアンバランスを修正するための切削加工部５の周方向における切削位置や、その切削量を算出する。

次に、図１に示すように、切削加工部５の外周にエンドミル７を配設する。これにより、このエンドミル７が回転したときの切削領域Ｒにおける嵌合部４側の一端が溝６の部分に位置する一方、切削領域Ｒにおける他端が切削加工部５よりも軸方向の外方に位置することとなる。ここで、溝６の幅は、組み立て公差の最大値の２倍以上とし、切削領域Ｒの一端を、この溝６の幅のほぼ中間に位置させることが望ましい。なお、エンドミル７の軸方向における幅は、切削加工部５の同軸方向における長さよりも長い。

こうしてエンドミル７を切削加工部５の外周に配設すると、次に算出された切削部位がエンドミル７に対向する位置になるよう切削加工部５を回転軸２を中心として回転させる。そして、図２に示すように、エンドミル７をナット３の径方向に所定距離だけ移動させることにより、切削加工部５において図１及び図２に斜線で示す領域を切削する。これにより、回転体のアンバランスが修正される。なお、溝６の深さは、同溝６の底がエンドミルによって切削されないようにエンドミルの切削深さよりも十分深くすることが望ましい。

次に、こうした回転体の作用について説明する。
回転体を構成する各部品には寸法公差があるため、回転体ではこうした寸法公差が重畳した組み立て公差が発生し、切削加工部５の位置がその公差分だけ軸方向に変化する。このため、回転体の切削加工部５とエンドミル７との軸方向における相対的な位置関係が変化する。

この点、本実施形態では、ナット３の切削加工部５と嵌合部４との間に溝６が設けられている。このため、切削加工部５を切削する際に、回転体の組み立て公差によって回転軸２の軸方向におけるエンドミル７と切削加工部５との相対的な位置関係が変化してエンドミル７と嵌合部４とが近づいたとしても、エンドミル７の切削領域Ｒの一端を溝６の部分に位置させることができる。また、エンドミル７と嵌合部４とが離れる方向にその相対的な位置関係が変化した場合であっても、切削加工部５における嵌合部４側の端部よりも嵌合部４側にエンドミル７が位置することとなる。

以上説明した一実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
回転体のナット３に溝６を設けたため、嵌合部４を不要に加工してしまったり、切削加工部５において未加工の部分が生じたりすることなく、切削加工が必要な部分を過不足なく除去することできる。したがって、切削加工部５の切削量のばらつきを抑えてアンバランスの修正量にばらつきが生じることを抑えることができる。

上述した本実施形態の回転体は以下の方法により加工することもできる。
・エンドミル７を径方向にのみ移動させて切削加工部５を切削する場合を例示したが、切削加工部５を切削する方法はこれに限られない。例えば、以下のように変更してもよい。

図３に示すように、エンドミル７の先端を切削加工部５の外周よりも切削量に相当する分だけ回転軸２に接近させた状態で、同エンドミル７を溝６の部分まで移動させる。これにより、図３に斜線で示す領域が切削され、回転体のアンバランスが修正される。こうした場合によっても上記効果と同様の効果を得ることはできる。

・切削領域Ｒの一端を溝６の幅のほぼ中間に位置するようにしたが、溝６の部分に位置するのであればその位置を適宜変更してもよい。こうした構成によっても上記効果と同様の効果を得ることはできる。

・溝６の底にエンドミル７が達する場合であっても、例えば溝６の形状に応じて切削量を補正することによりナット３を所望の量切削することができるのであれば、溝６の深さをエンドミルの切削深さよりも深くしなくてもよい。

・切削工具としてエンドミル７を例示したが、フライスやドリル等、他の切削工具を用いてもよい。
・溝６の幅を組み立て公差の２倍以上に設定したが、例えば、組み立て公差と同じ幅等、溝６の幅を適宜変更してもよい。こうした場合であってもこの溝６の部分に切削領域Ｒの一端を位置させることができ、上記効果と同様の効果は奏する。

・コンプレッサホイール１を有する回転体を例示したが、タービンホイール等、他の回転部材を有する回転体であってもよい。
・過給機の回転体を例に説明したが、他の機器の回転体であってもよい。

１，１００…コンプレッサホイール、２，１０１…回転軸、３，１０２…ナット、４，１０３…嵌合部、５，１０４…切削加工部、６…溝、７，１０５…エンドミル。

Claims (1)

1. 回転部材に挿通される回転軸にナットを螺合させて前記回転部材を前記回転軸に締結固定した回転体において、
   前記ナットには、締結工具が嵌合する嵌合部と、軸方向視において外周が円形であるとともにその径が嵌合部よりも小さい切削加工部とが形成され、前記嵌合部と前記切削加工部との間にはその周方向全周に亘って延びる溝が形成されてなる回転体。