JPS58211845A - バランス修正用突起付セラミツク製回転体 - Google Patents

バランス修正用突起付セラミツク製回転体

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JPS58211845A
JPS58211845A JP57094453A JP9445382A JPS58211845A JP S58211845 A JPS58211845 A JP S58211845A JP 57094453 A JP57094453 A JP 57094453A JP 9445382 A JP9445382 A JP 9445382A JP S58211845 A JPS58211845 A JP S58211845A
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axis
rotating body
protrusion
lugs
protrusions
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Tadao Oota
太田 忠夫
Shigeru Takagi
茂 高城
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Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/32Correcting- or balancing-weights or equivalent means for balancing rotating bodies, e.g. vehicle wheels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/027Arrangements for balancing

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Testing Of Balance (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、軸線の周りに回転するセラミック製回転体に
係り、更に詳細にはバランス修正用の突起を有するセラ
ミック製回転体に係る。
軸線の周りに回転する回転体に於ては、質量のアンバラ
ンス、特にその動的アンバランスが存在すると、その軸
部が偏摩耗したり異常振動を生じたりすることがある。
従って従来より一般に、回転体を各種@置に組込む前に
回転体の動的アンバランス量及び方向を測定し、その測
定結果に基き回転体の所要の部位を研磨、研削等の機械
加工によってその材料の一部を除去することにより、回
転体の動バランスを修正することが行なわれている。し
かし、研磨等の機械加工により動バランスの修正を行な
う場合にあっては、所要部位の材料を所要量だけ除去す
ることが困難であり、特にアンバランス―に正確に対応
する量の加工を行なうことが非常に困難であるため、動
的アンバランスの量を許容限度範囲内に納めるためには
、動的アンバランスの測定と機械加工とを試行錯誤によ
り数回に屋り行なわなければならないという問題がある
また特に高温下に於て使用される回転体に於ては、耐熱
性及び高温強度を要求されるので、回転体はセラミック
にて構成されることが多い。この場合セラミックは非常
に硬質なものであるため、研磨等の機械加工によって回
転体の材料の一部を除去することは非常に困難である。
ダイヤモンド砥石などを用いて機械加工を行なうことも
考えられるが、その場合にはダイヤモンド砥石などが非
常に高価であるため、動バランス修正がコスト高となり
、また大樹りな6R磨装置などを要するため設備費が^
くなる。またダイヤモンド砥石などを用いてセラミック
製回転体に対し所要量の機械加工を行なうには比較的長
時間を要するため、動バランス修正を能率良く行なうこ
とはできない。
本発明は、回転体、特にセラミック製回転体の動バラン
ス修正を行なう場合に於ける上述の如き不具合に鑑み、
高価なダイヤモンド砥石や大樹りな設備を用いなくても
、能率良く且容易に正確なバランス修正を行ない得るセ
ラミック製回転体を提供することを目的としている。
かかる目的は、本発明によれば、軸線の周りに回転する
セラミック製回転体にして、前記軸線の周りの周方向に
互いに隔置された複数個の除去可能な突起を有するセラ
ミック製回転体によって達成される。
かかる本発明によるセラミック製回転体によれば、セラ
ミックは脆性を有するので、動的アンバランス測定の測
定結果に基き、所定部位の突起をベンチやプレス装置な
どにて折損させて除去することにより、回転体の動バラ
ンス修正を容易に月能率良く行なうことができる。また
本発明によるセラミック製回転体の動バランス修正に於
ては、高価なダイヤモンド砥石や大樹りな研磨装置など
は不要であり、また研磨等機械加工によって生じた切り
屑などの処理に比して折損により除去された突起の処理
は簡単であるので、本発明によるセラミック製回転体に
よれば、セラミック製回転体の動バランス修正を低廉に
実施することができる。
本発明の一つの詳細な特徴によれば、複数個の突起は等
間隔にて隔置され且実質的に同一の質量を有している。
従って動的アンバランスの量とそれを消去するに要する
突起の数との対応関係を予め求めてお(ことにより、動
的アンバランス測定の結果に基いて正確に且迅速に動バ
ランス修正を行なうことができ、また従来の機械加工に
よる動バランス修正の場合の如く動的アンバランスの測
定と機械加工とを試行錯誤によって繰返し行なう必要が
ないので、動バランス修正を能率良く行なうことができ
る。
また本発明の他の一つの詳細な特徴によれば、各突起は
切欠き部を有しているので、ベンチなどによる突起の除
去作業を容易に行なうことができ、また除去される突起
の質量を均一化できるので、このことによっても動バラ
ンスの修正を正確に且能率良く行なうことができる。
尚本発明によるセラミック製回転体に於て突起を設ける
べき部位は、セラミック製回転体の軸線よりできるだけ
離れた部位であってしかもその本来の機能を損ねること
のない部位であることが好ましい。また突起の形状や大
きさなどはセラミック製回転体の製造誤差により生じ得
る動的アンバランスの大きさやセラミック製回転体自体
の質量などに応じて適宜に選定されてよいものである。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。
第1図はターボチャージャのタービンホイールとして構
成された本発明によるセラミック製回転体の一つの実施
例をコンプレッサの側より見た解図的側面図、第2図は
第1図の線■−■による断面図である。これらの図に於
て、1は軸線2の周りに回転するタービンホイールを示
している。このタービンホイール1は図には示されてい
ないコンプレッサと一体的に連結されるシャフト3と、
該シャフト3と一体的に構成され実質的に円錐形をなす
ディスク4と、ディスク4と一体的に構成され且該ディ
スクより半径方向外方へ放射状に延在する複数個のター
ビンブレード5とよりなっている。
ディスク4は図には示されていないコンプレッサに対向
する側面6に軸線2の周りの周方向に互いに隔置された
複数個の除去可能な突起7を有している。各突起7は軸
s2に対し垂直に半径方向外方へ延在する平板状をなし
ている。また各突起7は第3図及び第4図に詳細に示さ
れている如く、ディスク4と一体的に構成されており、
断面積が急激に変化する部分8又は該部分8と頂点8′
との間の任意の部分にて容易に折損させ得るようになっ
ている。また各突起7は第1図に詳細に示されている如
く、互いに等間隔にて隔置されており且実質的に同一の
質量を有するよう構成されている。
またディスク4の先端部9の円筒状外周面10には、軸
線2の周りの周方向に互いに隔置された複数個の除去可
能な突起11が設けられている。
この突起11は、第5図に詳細に示されている如く、軸
線2の周りに等間隔にて互いに隔置され且実質的に同一
の質量を有するよう構成されている。
また各突起11は第6図及び第7図に詳細に示されてい
る如く、ディスク4の先端部9と一体的に構成され、先
端部9より放射状に延在し且軸線2に沿って延びる平板
状をなしている。
かくして構成されたセラミック製回転体に於て動バラン
ス修正を行なうには、まずタービンホイール1を動バラ
ンス測定装置に組込み、アンバランス量及びアンバラン
ス方向(基準からの位相角)を測定する。次いで動的ア
ンバランス量及び方向がその許容限度範囲内に納まるよ
う、上述の如く測定されたアンバランス量及びアンバラ
ンス方向に応じて、所定部位の突起7及び11を所要の
大きさ及び個数にて折損させて除去する。この場合突起
7を除去することによって低減される質−と突起11を
除去することによって低減される質量とを適宜に選定す
ることにより、タービンホイール1の長手方向、即ち軸
線2に沿う方向の動的アンバランスが修正される。また
突起7及び11を除去することは、所定の突起7及び1
1に対しプレス装置などにて剪断応力を与えたり、各突
起をベンチなどにて挾みそれに曲げ応力を与えることな
どによって、容易に行なわれ得る。
第8図は本発明に従って構成されたタービンホイールに
於て突起が設けられてよい部位を示す第2図と同様の断
面図である。尚この第8図に於て、第2図に示され部分
と実質的に同一の部分には同一の符号が付されている。
図に於て、12はタービンブレード5の先端部13にそ
れと一体的に設けられた突起を示している。また14は
ディスク4の先端部9の端面15に軸線2の周りに放射
状に延在するよう設けられた突起を示している。かくし
て動バランス修正用の突起は、軸線2よりできるだけ離
れた部位であって、タービンホイール10機能を損ねる
ことのない部位に設けられることが好ましく、また軸線
2に沿う方向の動的アンバランスをも消去し得るよう、
軸線2に対し垂直であり且軸wA2に沿って互いに隔置
された複数個の平面内にて軸線2の周りの周方向に設け
られることが好ましい。
第9a図及び第9b図は本発明によるセラミック製回転
体に於て採用されてよい突起の他の実施例を示す第3図
と同様の正面図であり、第1’Oa図〜第10r図はそ
の長手方向に垂直な断面形状を示す第4図と同様の断面
図である。尚これらの図に於て、第3図及び第4図に示
された部分と実質的に同一の部分には同一の符号が付さ
れている。
この第9図及び第10図に示されている如く、本発明に
よるセラミック製回転体の突起の形状は、セラミックの
脆性を利用して折損によって容易に突起を除去し得る任
意の形状であってよい。
第11図乃至第13図は本発明によるセラミック製回転
体に於て採用されてよい突起の更に他の実施例を示す解
図であり、特に第11a図、第12a図、第13a図は
それぞれ第3図に対応する突起の正面図であり、第11
b図、第12b図、第13b図はそれぞれ各突起の長手
方向に垂直な断面を示す第4図に対応する断面図である
。尚これらの図に於て、第3図及び第4図に示された部
分と実質的に同一の部分には同一の符号が付されている
第11図に示された突起はその両側面16.17に断面
積が急激に変化する部分8に近接して突起の長手方向に
延在する切欠き部18及び19を有しており、これら切
欠き部18及び19の部分に於て容易に破断し得るよう
になっている。第12図に示された突起はその両側面1
6及び17にそれぞれ突起の長手方向に沿って延在する
二組の切欠き部18〜21が設けられており、切欠き部
18及び19の部分又は切欠き部20及び21の部分に
於て容易に破断し得るようになっている。
また第13図に示された突起は突起の長手方向に沿って
隔置された二つのスリット22及び23を有しており、
これらのスリットによって三つのセクション24.25
.26に分割されており、これらのセクションを他のセ
クションとは独立して任意に除去し得るようになってい
る。従ってこれらの実施例によれば、突起を容易に破断
することができるだけでなく、特に第12図及び第13
図に示された実施例によれば、セラミック製回転体の動
バランス修正を精密に行なうことができる。
第14図はタービンホイール1のディスク4の側面6に
設けられた突起7の他の一つの実施例を示す第1図と同
様の解団であり、第15図は各突起を一平面に展開して
示す解団的正面図である。
この実施例に於ては突起7は軸線2の周りの周方向に連
続的に配列されており且等間隔に隔置された複数個のス
リット27によって複数個のセクション28に分割され
ている。またこの突起7は第16図に示されている如く
、軸線2の周りに同心状に複数個の環状列として配列さ
れてもよく、また第17図に示されている如く、スリッ
ト27が不規則なピッチにて設けられたものであっても
よい。また突起7の高さは一定である必要はなく、第1
8図に示されている如く、互いに隣接する各セクション
の高さは相互に異なるものであってもよい。
尚第8図に示された突起11.12.14も第3図及び
第4図、又は第9図乃至第18図に示された突起のいず
れであってもよく、またそれらの組合せであってもよい
以上に於ては本発明をターボチャージャのタービンホイ
ールとして構成された特定の実施例及び突起の幾つかの
実施例について詳細に説明したが、本発明によるセラミ
ック製回転体はターボチャージャのタービンホイールに
限定されるものではなく、例えばターボチャージャのコ
ンプレッサインペラ、ガスタービンエンジンのロータア
センブリなど、軸線の周りに回転する任意のセラミック
製回転体であってよいことが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
第1図はターボチャージャのタービンホイールとして構
成された本発明によるセラミック製回転体の一つの実施
例をコンプレッサの側より見た解団的側面図、第2図は
第1図の線■−■にょる断面図、第3図は第1図及び第
2図に示されたタービンホイールのディスク側面に設け
られた一つの突起を拡大して示す正面図、第4図は第3
図に示された突起の長手方向に垂直な断面形状を示す断
面図、第5図はディスクの端部の円筒状外周面に設けら
れた突起を示す解団、第6図及び第7図は第5図に示さ
れた突起の一つを拡大して示すそれぞれ第3図及び第4
図に対応する解団的正面図及び断面図、第8図は本発明
に従って構成されたタービンホイールに於て突起が設け
られてよい部位を示す第2図と同様の断面図、第9図は
本発明によるセラミック製回転体に於て採用されてよい
突起の他の実施例を示す第3図と同様の正面図、第10
図は第9図に示された各突起の長手方向に垂直な断面形
状を示す第4図と同様の断面図、第11図乃至第13図
はそれぞれ本発明によるセラミック製回転体に於て採用
されてよい突起の更に他の実施例を示す正面図及び断面
図、第14図はタービンホイールのディスクの側面に設
けられた突起の他の一つの実施例を示す第1図と同様の
解団、第15図は第14図に示された各突起を一平面に
展開して示す解団的正面図、第16図は第14図に示さ
れた突起の修正例を示す第14と同様の解団、第17図
及び第18図はそれぞれ第15図に示された突起の修正
例を示す第15図と同様の解団である。 1・・・タービンホイール、2・・・軸線、3・・・シ
ャフト、4・・・ディスク、5・・・タービンブレード
、6・・・側面、7・・・突起、8・・・断面積が急激
に変化する部分、9・・・端部、10・・・円筒状外周
面、11.12・・・突起、13・・・先端部、14・
・・突起、15・・・端部。 16.17・・・側面、18〜21・・・切欠き部、2
2、23・・・スリット、24〜26・・・セクション
、27・・・スリット、28・・・セクション特 許 
出 願 人 トヨタ自動車工業株式会社代     理
     人  弁理士   明  石  昌  穀草
2図   第1図 第3図第4図 第5図 第6図  第7図 第8図 2 第9図     第10図 (0) 丁\1 4し 第14図 5 第15図 第旧図 第16図 第17図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)軸線の周りに回転するセラミック製回転体にして
    、前記軸線の周りの周方向に互いに隔置された複数個の
    除去可能な突起を有するセラミック製回転体。 (2、特許請求の範囲第1項のセラミック製回転体に於
    て、前記複数個の突起は等間隔にて隔置され且実質的に
    同一の質量を有していることを特徴とするセラミック製
    回転体。 (3)特許請求の範囲第1項又は第2項のセラミック製
    回転体に於て、前記突起は切欠き部を有することを特徴
    とするセラミック製回転体。
JP57094453A 1982-06-01 1982-06-01 バランス修正用突起付セラミツク製回転体 Granted JPS58211845A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57094453A JPS58211845A (ja) 1982-06-01 1982-06-01 バランス修正用突起付セラミツク製回転体

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Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58211845A true JPS58211845A (ja) 1983-12-09
JPH0427362B2 JPH0427362B2 (ja) 1992-05-11

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ID=14110678

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