JPH0727125A - 回転軸の組付構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 オーバーハング部の偏心量を小さく抑えられ
る回転軸の組付構造を提供する。 【構成】 回転軸１は軸受５に片持ち支持されるオーバ
ーハング部１０を有し、このオーバーハング部１０に嵌
合されて回転軸１と共に回転するカラー（筒状部材）３
を備え、このカラー３と回転軸１の間に間隙１３を設
け、かつカラー３の内周面にその内径が軸受から離れる
にしたがって拡径するテーパー面１２を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転軸の組付構造に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えばガスタービンやターボチャージャ
に用いられる回転軸は、これに連結されるコンプレッサ
インペラやタービンロータと共に高速回転するが、回転
軸の偏心量を小さく抑えることにより、コンプレッサイ
ンペラやタービンロータのハウジングに対するクリアラ
ンスを小さく設定することが可能となり、性能の向上が
はかれる。

【０００３】従来例えば実開昭６０−７８９４２号公報
に開示されたターボチャージャにあっては、高速回転す
る回転軸を転がり軸受を介して支持し、回転軸の偏心量
を小さくしている。

【０００４】回転軸は転がり軸受に片持ち支持されるオ
ーバーハング部を有し、このオーバーハング部に嵌合さ
れて回転軸と共に回転する筒状部材を備え、オーバーハ
ング部にこの筒状部材を介してコンプレッサインペラが
タービンロータとの間に介装されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の回転軸の組付構造にあっては、回転軸におい
てコンプレッサインペラやタービンロータが組付けられ
るオーバーハング部は転がり軸受によって片持ち支持さ
れる構造のために、オーバーハング部に嵌められる筒状
部材の影響により、運転時に回転軸の曲げ変形が大きく
なる可能性がある。オーバーハング部の偏心量が大きく
なると、運転時に発生する振動や騒音が増大するととも
に、高い組み立て精度が要求され、組み立て時にフィー
ルドバランス（釣り合わせ作業）での工数が増大して、
生産性が悪化するという問題点が考えられる。

【０００６】本発明は上記の問題点に着目し、オーバー
ハング部の偏心量を小さく抑えられる回転軸の組付構造
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
回転軸は軸受に片持ち支持されるオーバーハング部を有
し、このオーバーハング部に嵌合されて回転軸と共に回
転する筒状部材を備え、この筒状部材とオーバーハング
部の間に間隙を設け、かつ筒状部材の内周面にその内径
が軸受から離れるにしたがって拡径する部位を設ける請
求項２記載の発明は、前記筒状部材の内周面に、その内
径が軸受から離れるにしたがって漸次拡径するテーパー
面を形成する。

【０００８】請求項３記載の発明は、前記筒状部材の内
周面に、その内径が軸受から離れるにしたがって段階的
に拡径する円筒面を形成する。

【０００９】請求項４記載の発明は、前記筒状部材に前
記間隙と加圧空気源を連通する穴を形成する。

【００１０】

【作用】請求項１記載の発明において、筒状部材と回転
軸の間に間隙が設けられ、かつ筒状部材の内径が軸受か
ら離れるにしたがって拡径しているため、軸受に片持ち
支持されたオーバーハング部の曲げ変形時に、筒状部材
がある程度傾いても、オーバーハング部は筒状部材に対
する間隙の範囲内で傾斜して、筒状部材に追従すること
なく、オーバーハング部の偏心量を小さく抑えられる。

【００１１】請求項２記載の発明において、前記筒状部
材の内周面に、その内径が軸受から離れるにしたがって
漸次拡径するテーパー面を形成したため、筒状部材がそ
の途中でオーバーハング部に接触する部分の摩耗が進む
ことを防止できる。この結果、回転軸が曲げ変形する角
度が経時的に変化することが抑えられ、経時的な釣り合
い変化を抑えられる。

【００１２】請求項３記載の発明において、前記筒状部
材の内周面に、その途中から段階的に拡径する円筒面を
形成したため、筒状部材の加工が容易になり、生産性を
高められる。

【００１３】請求項４記載の発明において、前記筒状部
材の途中に前記間隙と加圧空気源を連通する穴を形成し
ているため、間隙の圧力が高められることにより、軸受
に供給された潤滑油が間隙を通って漏れ出すことが防止
される。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１５】図２に示すように、バックトゥバックタイ
プのガスタービンに備えられる回転軸１は、転がり軸受
５を介して片持ち支持されるオーバーハング部１０を有
し、このオーバーハング部１０にタービンロータ４と一
体形成されるとともに、コンプレッサインペラ２がター
ビンロータ４と背中合わせに嵌合される。

【００１６】コンプレッサインペラ２は図示しないコン
プレッサハウジングに収装され、タービンロータ４はタ
ービンハウジングに収装されている。コンプレッサイン
ペラ２に吸引された吸気は、コンプレッサインペラ２に
よって加速された後に昇圧されて燃焼器へと送られる。
燃焼器でつくられる高温ガスはタービンロータ４に導入
され、タービンロータ４を高速で回転駆動する。

【００１７】軸受ハウジング６には転がり軸受５に潤滑
油を供給するオイル通路２０が形成される。

【００１８】回転軸１のオーバーハング部１０と軸受ハ
ウジング６の間には転がり軸受５に隣接してカラー３が
介装される。カラー３と軸受ハウジング６の間には２つ
のシールリング９が介装される。軸受ハウジング６には
各シールリング９の間に加圧空気源に連通する空気通路
２１が形成される。各シールリング９の間の圧力が高め
られることにより、転がり軸受５に供給された潤滑油が
コンプレッサインペラ２側に漏れ出すことが防止され
る。

【００１９】図示しない回転軸１の先端にはロックナッ
トが螺合し、このロックナットにより転がり軸受５およ
びコンプレッサインペラ２をカラー３を介して締結され
る。円筒状のカラー（筒状部材）３は回転軸１に嵌めら
れ、その一端１５が転がり軸受５に当接し、その他端１
６がコンプレッサインペラ２に当接して、両者の距離を
一定に保つ。

【００２０】図１に示すように、回転軸１は直円柱状に
形成される一方、カラー３はその内周面に直円筒面１１
とテーパー面１２が形成される。直円筒面１１は転がり
軸受５に隣接し、テーパー面１２はコンプレッサインペ
ラ２に隣接している。図中破線で示すＳは直円筒面１１
とテーパー面１２の境界線である。

【００２１】カラー３の内径の最小値Ｄ₂は、回転軸１
の外形Ｄ₁より所定の比率で大きい値に設定される。す
なわち、カラー３と回転軸１の間は所定の間隙１３が設
けられる。

【００２２】直円筒面１１は、その内径Ｄ₂を一定とす
る直円筒面状に形成される。

【００２３】テーパー面１２は、その内径が境界線Ｓか
らコンプレッサインペラ２に接合する端部まで漸次大き
くなり、直円筒面１１から境界線Ｓを挟んでテーパー面
１２へと段差なく連続的に湾曲して形成される。したが
って、テーパー面１２の内径の最小値は境界線Ｓ上で直
円筒面１１の内径Ｄ₂と一致する。なお、図１に示した
各部の寸法差は、便宜上実際よりも誇張して大きくして
あるが、実際にはかなり小さいものである。

【００２４】カラー３の外周には２つのシールリング９
の間に位置して環状溝１７と、この環状溝１７と間隙１
３を結ぶ複数の穴１８が形成される。間隙１３は各穴１
８と環状溝１７を介して空気通路２１に連通して、その
圧力が高められることにより、転がり軸受５に供給され
た潤滑油が間隙１３を通ってコンプレッサインペラ２側
に漏れ出すことが防止される。

【００２５】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【００２６】仮に、カラー３が回転軸１に対してシマリ
バメで嵌合している場合、回転軸１の曲げ変形時に、カ
ラー３の一端１５が角度θ°だけ傾くと、回転軸１の中
心線も等しい角度θ°だけ傾く。

【００２７】これに対して、本発明はカラー３と回転軸
１の間は所定の間隙１３が設けられているため、回転軸
１の曲げ変形時に、カラー３の一端１５が角度θ°だけ
傾いても、回転軸１はこれに追従することなく、カラー
３に対して間隙１３の範囲内で傾斜し、回転軸１の中心
線はカラー３の傾斜角度θ°より小さい角度α°だけ傾
く。

【００２８】テーパー面１２はテーパー状に湾曲して拡
径しているため、上記回転軸１の曲げ変形時に、回転軸
１との接点が境界線Ｓからカラー３の先端１６にシフト
し、回転軸１の曲げ変形を小さく抑えられる。

【００２９】境界線Ｓにおいて直円筒面１１からテーパ
ー面１２にかけて連続的に湾曲しているため、境界線Ｓ
の近傍でカラー３と回転軸１が接触してこの部分で摩耗
が進むことが防止される。この結果、回転軸１が曲げ変
形する角度αが経時的に変化することがなく、経時的な
釣り合い変化を抑えられる。

【００３０】回転軸１の曲げ変形を小さく抑えられるこ
とにより、振動や騒音が低減されるとともに、要求され
るガスタービンの組み立て精度を大幅に低減して、組み
立て時にフィールドバランスにかかる工数を大幅に低減
して、生産性を高められる。

【００３１】次に、図３に示す他の実施例について説明
する。なお、図１との対応部分には同一符号を用いて説
明する。

【００３２】回転軸１は直円柱状に形成される一方、カ
ラー３の内周面は第一直円筒面１１と第二直円筒面１４
を有する。第一直円筒面１１は転がり軸受５に隣接し、
第二直円筒面１４はコンプレッサインペラ２に隣接して
いる。第一直円筒面１１と第二直円筒面１４はそれぞれ
の外径を一定とする直円筒面状に形成される。

【００３３】第一直円筒面１１の内径Ｄ₂は、回転軸１
の外形Ｄ₁より所定の比率で大きい値に設定され、第二
直円筒面１４は第一直円筒面１１より所定の比率で大き
い内径Ｄ₃で形成される。図中破線で示すＳは第一直円
筒面１１と第二直円筒面１４の境界線である。したがっ
て、カラー３と回転軸１の間は所定の間隙１３が設けら
れる。なお、図３に示した各部の寸法差は、便宜上実際
よりも誇張して大きくしてあるが、実際にはかなり小さ
いものである。

【００３４】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【００３５】この実施例でも、カラー３と回転軸１の間
は所定の間隙１３が設けられているため、回転軸１の曲
げ変形時に、カラー３の一端１５が角度θ°だけ傾いて
も、回転軸１はこれに追従することなく、カラー３に対
して間隙１３の範囲内で傾斜し、回転軸１の中心線はカ
ラー３の傾斜角度θ°より小さい角度α°だけ傾き、回
転軸１の曲げ変形を小さく抑えられる。

【００３６】第一直円筒面１１と第二直円筒面１４を段
階的に拡径して形成したため、これらの加工が容易にな
り、生産性を高められる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
は、回転軸は軸受に片持ち支持されるオーバーハング部
を有し、このオーバーハング部に嵌合されて回転軸と共
に回転する筒状部材を備え、この筒状部材とオーバーハ
ング部の間に間隙を設け、かつ筒状部材の内周面にその
内径が軸受から離れるにしたがって拡径する部位を設け
たため、筒状部材がある程度傾いても、オーバーハング
部は筒状部材に対する間隙の範囲内で傾斜して、筒状部
材に追従することなく、オーバーハング部の偏心量を小
さく抑えられる。

【００３８】請求項２記載の発明は、前記筒状部材の内
周面に、その内径が軸受から離れるにしたがって漸次拡
径するテーパー面を形成したため、筒状部材がその途中
でオーバーハング部に接触する部分の摩耗が進むことが
防止され、経時的な釣り合い変化を抑えられる。

【００３９】請求項３記載の発明は、前記筒状部材の内
周面に、その内径が軸受から離れるにしたがって段階的
に拡径する円筒面を形成したため、筒状部材の加工が容
易になり、生産性を高められる。

【００４０】請求項４記載の発明は、前記筒状部材に前
記間隙と加圧空気源を連通する穴を形成したため、間隙
の圧力が高められることにより、軸受に供給された潤滑
油が間隙を通って漏れ出すことが防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すガスタービンの断面図。

【図２】同じくガスタービンの断面図。

【図３】他の実施例を示すガスタービンの断面図。

【符号の説明】

１ 回転軸 ２ コンプレッサインペラ ３ カラー ４ タービンロータ ５ 転がり軸受 ６ 軸受ハウジング １０ オーバーハング部 １１ 直円筒面 １２ テーパー面 １３ 間隙 １４ 第二直円筒面 １８ 穴 ２１ 空気通路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸は軸受に片持ち支持されるオーバ
   ーハング部を有し、このオーバーハング部に嵌合されて
   回転軸と共に回転する筒状部材を備え、この筒状部材と
   オーバーハング部の間に間隙を設け、かつ筒状部材の内
   周面にその内径が軸受から離れるにしたがって拡径する
   部位を設けたことを特徴とする回転軸の組付構造。
2. 【請求項２】 前記筒状部材の内周面に、その内径が軸
   受から離れるにしたがって漸次拡径するテーパー面を形
   成したことを特徴とする請求項１記載の回転軸の組付構
   造。
3. 【請求項３】 前記筒状部材の内周面に、その内径が軸
   受から離れるにしたがって段階的に拡径する円筒面を形
   成したことを特徴とする請求項１記載の回転軸の組付構
   造。
4. 【請求項４】 前記筒状部材に前記間隙と加圧空気源を
   連通する穴を形成したことを特徴とする請求項１、２も
   しくは３記載の回転軸の組付構造。