WO2024084548A1 - ロータ用スリーブおよびロータ - Google Patents

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WO2024084548A1
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small diameter
large diameter
sleeve
shaft
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翔太 手塚
健司 河合
Original Assignee
ファナック株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
    • H02K1/30—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures using intermediate parts, e.g. spiders

Definitions

  • This disclosure relates to a rotor sleeve and a rotor.
  • a rotor that includes a shaft with a stepped portion and a sleeve that fits onto the shaft (see, for example, Patent Document 1).
  • the sleeve has a hollow portion that is positioned to cover the stepped portion, and has a hydraulic supply hole that communicates with this hollow portion.
  • the sleeve When assembling the rotor, the sleeve is fitted to the shaft by shrink fitting. This allows the sleeve and shaft to be fixed to each other by high contact pressure on both sides of the hollow section in the axial direction.
  • the worker supplies hydraulic pressure into the hollow section through the hydraulic supply hole to detach the sleeve from the shaft.
  • One aspect of the present disclosure is a rotor sleeve having a through hole for fitting a shaft in which a small diameter shaft portion and a large diameter shaft portion having different outer diameter dimensions are arranged side by side in the axial direction, the through hole having small diameter hole portions and large diameter hole portions arranged apart in the axial direction for fitting the small diameter shaft portion and the large diameter shaft portion in a tight fit state, and an intermediate hole portion forming a sealed chamber to which hydraulic pressure is supplied between the small diameter hole portion and the large diameter hole portion, and the large diameter hole portion having one or more recesses on the inner surface thereof isolated from the intermediate hole portion.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a rotor according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a sleeve according to a first embodiment of the present disclosure that constitutes the rotor of FIG. 1 .
  • 2 is a vertical cross-sectional view showing a state in which hydraulic pressure is supplied to a sealed chamber at position A where a shaft and a sleeve are assembled in the rotor of FIG. 1 .
  • FIG. 4 is a vertical cross-sectional view showing a state in which the hydraulic pressure has been increased from the state shown in FIG. 3 and the shaft has moved to position B relative to the sleeve.
  • FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing a state in which the shaft has moved to position C relative to the sleeve from the state shown in FIG. 4.
  • 6 is a vertical cross-sectional view showing a state in which the shaft has moved to position D relative to the sleeve from the state shown in FIG. 5 .
  • 7 is a graph showing the change in oil pressure and the volume of the sealed chamber with respect to the rotor position in FIGS. 3 to 6;
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a rotor according to a second embodiment of the present disclosure.
  • 9 is a partial longitudinal sectional view showing a modified example of the large diameter hole portion in the rotor of FIG. 1 and FIG. 8 .
  • FIG. 9 is a partial longitudinal sectional view showing another modified example of the large diameter hole portion in the rotor of FIG. 1 and FIG. 8 .
  • 11 is a graph showing changes in oil pressure and sealed chamber volume with respect to rotor position for the cases of FIGS. 9 and 10 .
  • 3 is a cross-sectional view of the sleeve of FIG. 2 showing a modified example of a recess in the sleeve.
  • the rotor 1 is, for example, a rotor for a built-in motor in which a stator is built into an industrial machine.
  • the rotor 1 includes a main shaft (shaft) 2 and a cylindrical sleeve (rotor sleeve) 4 having a through hole 3 into which the main shaft 2 is fitted.
  • the main shaft 2 has a small diameter shaft portion 5 and a large diameter shaft portion 6 arranged side by side in the direction along the axis O.
  • the main shaft 2 also has an abutment surface 7 that abuts against the end face of the large diameter shaft portion 6 in the direction along the axis O of the sleeve 4.
  • the small diameter shaft portion 5 and the large diameter shaft portion 6 each have a smooth cylindrical outer surface, and the outer diameter dimension D1 of the large diameter shaft portion 6 is larger than the outer diameter dimension D2 of the small diameter shaft portion 5.
  • the iron core 9 is fitted to the outer surface of the sleeve 4 by shrink fitting.
  • Side rings 10 are fixed to both ends of the iron core 9 in the direction along the axis O.
  • the side rings 10 have an outer diameter larger than that of the iron core 9, and protect the iron core 9 from contacting the inner surface of the stator when the rotor 1 is inserted into the stator.
  • the side rings 10 also have multiple screw holes (not shown) for fixing a mass for balancing the rotor 1.
  • the through hole 3 of the sleeve 4 has a large diameter hole portion 11 at one end in the direction along the axis O, into which the large diameter shaft portion 6 of the main shaft 2 fits in a tight fit.
  • the through hole 3 of the sleeve 4 has a small diameter hole portion 12 at the other end in the direction along the axis O, into which the small diameter shaft portion 5 of the main shaft 2 fits in a tight fit.
  • the small diameter hole portion 12 and the small diameter shaft portion 5, and the large diameter hole portion 11 and the large diameter shaft portion 6, are fitted together by an interference fit.
  • the small diameter hole portion 12 and the large diameter hole portion 11 are each a cylindrical inner surface, and the length dimensions in the direction along the axis O are approximately the same.
  • the through hole 3 of the sleeve 4 is provided with an intermediate hole portion 13 at a position sandwiched between the small diameter hole portion 12 and the large diameter hole portion 11 in the direction along the axis O.
  • the intermediate hole portion 13 has a length dimension in the direction along the axis O larger than the small diameter hole portion 12 and the large diameter hole portion 11, and an inner diameter dimension larger than the large diameter hole portion 11.
  • a hydraulic pressure supply hole 14 for supplying hydraulic pressure from the outside is opened on the inner surface of the intermediate hole portion 13.
  • the sleeve 4 has a circumferential groove (recess, groove) 16 on the inner surface of the large diameter hole portion 11.
  • the circumferential groove 16 is formed along the entire circumference, isolated from the intermediate hole portion 13, at two locations spaced a distance L1 and a distance L2 from the end of the intermediate hole portion 13 on the large diameter hole portion 11 side in the direction along the axis O.
  • Each circumferential groove 16 has a groove width W and a depth G.
  • the position of the circumferential groove 16 may be arbitrary.
  • the number of the circumferential grooves 16 may be one or three or more.
  • the groove widths W and depths G of the circumferential grooves 16 may be the same or different.
  • the volume V of each circumferential groove 16 is set as follows.
  • the volume V of the circumferential groove 16 is set to be larger than the difference between the cross-sectional area of the large diameter hole portion 11 and the cross-sectional area of the small diameter hole portion 12, i.e., the volume obtained by multiplying the cross-sectional area of the step 8 by the distance L1 from the intermediate hole portion 13 to the circumferential groove 16. That is, the volume V of each circumferential groove 16 is set as follows:
  • V ((D1 + G) 2 - D1 2 ) ⁇ W/4 >(D1 2 ⁇ D2 2 ) ⁇ L1/4
  • the operation of the sleeve 4 and rotor 1 according to this embodiment configured in this way will be described below.
  • the iron core and side ring 10 are fitted in advance to the outer surface of the sleeve 4 by shrink fitting.
  • the main shaft 2 is inserted into the through hole 3 of the sleeve 4 by shrink fitting from left to right in FIG. 1 into the assembly of the sleeve 4, iron core 9, and side ring 10.
  • the main shaft 2 and the sleeve 4 can be positioned in the direction along the axis O.
  • the small diameter shaft portion 5 of the main shaft 2 fits closely into the small diameter hole portion 12 of the sleeve 4, and the large diameter shaft portion 6 of the main shaft 2 fits closely into the large diameter hole portion 11 of the sleeve 4, and the main shaft 2 and sleeve 4 are fixed to each other.
  • an airtight space is defined between the main shaft 2 and the sleeve 4.
  • the positional relationship between the sleeve 4 and the main shaft 2 at this time is called rotor position A.
  • a cylindrical first space (sealed chamber) S1 is defined between the intermediate hole portion 13 and the outer surface of the main shaft 2 that faces the intermediate hole portion 13 in the radial direction.
  • two annular second spaces S2 and S3 are defined between the circumferential groove 16 and the outer surface of the large diameter shaft portion 6 of the main shaft 2 that faces the circumferential groove 16. In this state, the first space S1 and both second spaces S2 and S3 are not mutually connected and are independent sealed spaces.
  • a hydraulic force acts to expand the sleeve 4 in the radial direction, as shown by the arrow P1 in Figure 3.
  • an axial force proportional to the difference in cross-sectional area between the large diameter shaft portion 6 and the small diameter shaft portion 5 acts on the step 8 provided on the main shaft 2.
  • FIG. 4 shows rotor position B, where the boundary between the large diameter shaft portion 6 and the small diameter shaft portion 5 approaches one of the circumferential grooves 16 while the main shaft 2 is being extracted from the sleeve 4.
  • a new sealed chamber is formed in which the first space S1 and one of the second spaces S2 are connected, and the hydraulic pressure in the first space S1 is also supplied to one of the second spaces S2.
  • Figure 5 shows rotor position C, where the main shaft 2 is further removed from the sleeve 4. At this rotor position C, the boundary between the large diameter shaft portion 6 and the small diameter shaft portion 5 reaches the other circumferential groove 16, so the first space S1 and both second spaces S2, S3 are connected, and hydraulic pressure is also supplied to the second space S3.
  • Figure 6 shows rotor position D, where the large diameter shaft portion 6 and the large diameter hole portion 11 are completely disengaged.
  • Figure 7 shows the change in oil pressure in the sealed chamber and the volume of the sealed chamber relative to the rotor position from rotor position A shown in Figure 3 to rotor position D shown in Figure 6. According to Figure 7, when the supply of oil pressure begins at rotor position A, the oil pressure in the sealed chamber increases while the rotor position and the volume of the sealed chamber are maintained.
  • the shaft 2 will begin to move relative to the sleeve 4 in a direction along the axis O when the axial force generated by the oil pressure exceeds the static friction force.
  • the volume of the sealed chamber will continuously increase by the cross-sectional area of the step 8 multiplied by the distance traveled while moving from rotor position A to rotor position B. Therefore, as the volume of the sealed chamber increases, the oil pressure in the sealed chamber will continuously decrease.
  • the volume of the sealed chamber increases continuously and the oil pressure in the sealed chamber decreases continuously in the same manner as described above.
  • the contact area between the sleeve 4 and the spindle 2 decreases as the main shaft 2 moves in the direction along the axis O relative to the sleeve 4, and due to this balance, the main shaft 2 is pulled out of the sleeve 4.
  • the oil pressure supplied to the sealed chamber does not cause the spindle 2 to be pulled out all at once from the sleeve 4, but rather the pulling out is stopped at the position of the two circumferential grooves 16.
  • the oil pressure required to resume the pulling out of the spindle 2 from the sleeve 4 can be much smaller than the initial oil pressure, which has the advantage of preventing the spindle 2 from being pulled out of the sleeve 4 too forcefully.
  • the inner diameter of the hollow hole is large. This allows a workpiece with a large outer diameter to be inserted into the hollow hole.
  • the outer diameter of the small diameter shaft portion 5 is small, the wall thickness of the small diameter shaft portion 5 will be thin, and the rigidity of the spindle 2 will decrease. Therefore, it is preferable that the outer diameter of the small diameter shaft portion 5 is large. In other words, it is preferable that the difference ⁇ D in the outer diameter dimensions between the large diameter shaft portion 6 and the small diameter shaft portion 5 is small.
  • the removal of the spindle 2 from the sleeve 4 is stopped at each circumferential groove 16, and removal is resumed with a lower hydraulic pressure. Therefore, the removal of the spindle 2 from the sleeve 4 is performed in stages, effectively preventing the spindle 2 from jumping out of the sleeve 4 with force.
  • a circumferential groove (recess, groove) 17 may be provided in the small diameter shaft portion 5 at a position where it fits into the small diameter hole portion 12.
  • the circumferential groove 17 is provided at rotor position A, at a position spaced apart by distances L3 and L4 from the boundary between the intermediate hole portion 13 and the small diameter hole portion 12 in the direction along the axis O.
  • the volume of the sealed chamber can be discontinuously increased at the point where the boundary between the intermediate hole portion 13 and the small diameter hole portion 12 reaches each circumferential groove 17 of the small diameter shaft portion 5.
  • the number, width and depth of the circumferential grooves 17 provided in the small diameter shaft portion 5 may also be set arbitrarily.
  • the volume of the sealed chamber can be increased by the same amount as when a circumferential groove 16 is provided only on the large diameter hole portion 11.
  • the contact area between the large diameter hole portion 11 and the large diameter shaft portion 6 and between the small diameter hole portion 12 and the small diameter shaft portion 5 can be increased, allowing the sleeve 4 and the main shaft 2 to be fitted together more firmly.
  • the timing at which the second space S2 and the third space S4 communicate with the first space S1 can be shifted. This makes it possible to increase the number of times that the extraction of the spindle 2 from the sleeve 4 is stopped.
  • the sleeve 4 and the spindle 2 are stopped relative to each other when the second spaces S2, S3 or the third spaces S4, S5 communicate with the first space S1.
  • the sleeve 4 and the spindle 2 may be decelerated without being stopped relative to each other by adjusting the dimensions of the recesses, for example, the groove width W and depth G of the circumferential grooves 16, 17. This also applies the brakes while the spindle 2 is being extracted from the sleeve 4, effectively preventing the spindle 2 from jumping out of the sleeve 4 with force.
  • circumferential grooves 16, 17 are provided on both the large diameter hole portion 11 of the sleeve 4 and the small diameter shaft portion 5 of the main shaft 2, but instead, circumferential groove 17 may be provided only on the small diameter shaft portion 5 of the main shaft 2.
  • the large diameter shaft portion 6 and the small diameter shaft portion 5 of the sleeve 4 are illustrated as having cylindrical inner surfaces.
  • the inner surface may be tapered so that the radial interference between the large diameter hole portion 11 and the large diameter shaft portion 6 becomes continuously smaller in the direction from the small diameter hole portion 12 toward the large diameter hole portion 11 along the axis O.
  • the small diameter hole portion 12 and the small diameter shaft portion 5 may have a tapered inner surface in which the interference between them is continuously reduced in the direction from the small diameter hole portion 12 to the large diameter hole portion 11 along the axis O. Only the small diameter hole portion 12 may have a tapered inner surface.
  • the radial interference between the large diameter hole portion 11 and the large diameter shaft portion 6 may be gradually reduced in the direction from the small diameter hole portion 12 to the large diameter hole portion 11 along the axis O.
  • the large diameter hole portion 11 is composed of multiple cylindrical inner surfaces with different inner diameters.
  • the interference between the small diameter hole portion 12 and the small diameter shaft portion 5 may be gradually reduced in the direction from the small diameter hole portion 12 to the large diameter hole portion 11 along the axis O, or only the small diameter hole portion 12 may have such a shape.
  • a circumferential groove 16 is used as the recess provided in the large diameter hole portion 11, but this is not limited to this.
  • a circumferential groove 16 that runs around the entire circumference
  • a groove formed on a portion of the circumference may be used, or as shown in FIG. 12, multiple arc-shaped grooves 18 may be provided at intervals in the circumferential direction.
  • the recess may be, for example, a hole of any shape.
  • the inner surface of the through hole 3 needs to have a shape that discontinuously increases the volume of the sealed chamber before the oil pressure supplied to the sealed chamber disengages the through hole 3 from the spindle 2. This applies a brake while the spindle 2 is being pulled out of the sleeve 4, effectively preventing the spindle 2 from jumping out of the sleeve 4 with force.
  • the removal of the spindle 2 from the sleeve 4 can be slowed down or stopped midway, preventing the spindle 2 from jumping out of the sleeve 4 with force.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

外径寸法の異なる小径軸部と大径軸部とが軸線方向に並んで配置された軸を嵌合させる貫通孔を備え、貫通孔が、軸線方向に離れた位置に配置され小径軸部および大径軸部をそれぞれ密着状態に嵌合させる小径孔部および大径孔部と、小径孔部と大径孔部との間に配置された中間孔部とを備え、小径孔部および大径孔部の内面に、小径孔部および大径孔部の軸線方向の途中位置から中間孔部まで延びる溝を備え、中間孔部または溝の内面に開口する油圧供給孔を備えるロータ用スリーブである。

Description

ロータ用スリーブおよびロータ
　本開示は、ロータ用スリーブおよびロータに関するものである。
　段差部を有する軸と、軸に嵌合されるスリーブとを備えるロータが知られている（例えば、特許文献１参照。）。スリーブは、段差部をカバーするように配置される中空部を有し、この中空部と連通する油圧供給孔を有する。
　ロータの組立に当たっては、スリーブを軸に焼き嵌めにより嵌合する。これにより、スリーブと軸とは、中空部を軸線方向に挟んだ両側において、高い接触圧力によって相互に固定される。ロータの分解に当たっては、作業者が油圧供給孔から中空部内に油圧を供給し、スリーブを軸から離脱させる。
　スリーブと軸との接触圧力が高いので、スリーブを軸から離脱させるためには、中空部に大きな油圧を供給する必要がある。油圧の供給により、スリーブが径方向に膨張すると、スリーブと軸との間の接触圧力が緩和され、静止摩擦力が低下していく。そして、油圧によって発生する軸方向の力が、静止摩擦力を越えた瞬間に、スリーブが軸から離脱する。
実開平５－２６２０２号公報
　この場合において、中空部に供給する油圧が大きいと、スリーブが軸から急激に離脱する場合があるので、離脱したスリーブまたは軸が外部に勢いよく飛び出さないように対策する必要がある。したがって、大きな油圧を供給しても、スリーブが軸から急激に離脱することを防止することが望まれている。
　本開示の一態様は、外径寸法の異なる小径軸部と大径軸部とが軸線方向に並んで配置された軸を嵌合させる貫通孔を備え、該貫通孔が、前記軸線方向に離れて配置され前記小径軸部および前記大径軸部をそれぞれ密着状態に嵌合させる小径孔部および大径孔部と、前記小径孔部と前記大径孔部との間に油圧が供給される密閉室を形成する中間孔部とを備え、前記大径孔部の内面に、前記中間孔部から隔離された１以上の凹部を備えるロータ用スリーブである。
本開示の第１の実施形態に係るロータを示す縦断面図である。 図１のロータを構成する本開示の第１の実施形態に係るスリーブを示す縦断面図である。 図１のロータにおいて、軸とスリーブとが組み付けられた位置Ａにおいて、密閉室に油圧を供給した状態を示す縦断面図である。 図３の状態から油圧を増大させスリーブに対して軸が位置Ｂに移動した状態を示す縦断面図である。 図４の状態からスリーブに対して軸が位置Ｃに移動した状態を示す縦断面図である。 図５の状態からスリーブに対して軸が位置Ｄに移動した状態を示す縦断面図である。 図３から図６におけるロータの位置に対する油圧および密閉室の容積の変化を示すグラフである。 本開示の第２の実施形態に係るロータを示す縦断面図である。 図１および図８のロータにおける大径孔部の変形例を示す部分的な縦断面図である。 図１および図８のロータにおける大径孔部の他の変形例を示す部分的な縦断面図である。 図９および図１０の場合のロータの位置に対する油圧および密閉室の容積の変化を示すグラフである。 図２のスリーブにおける凹部の変形例を示すスリーブの横断面図である。
　以下に、本開示の第１の実施形態に係るスリーブ４およびロータ１について図面を参照して説明する。
　本実施形態に係るロータ１は、例えば、ステータが産業機械に組み込まれたビルトインモータ用のロータである。ロータ１は、図１に示すように、主軸（軸）２と、主軸２を嵌合させる貫通孔３を備える円筒状のスリーブ（ロータ用スリーブ）４とを備えている。
　主軸２は、図１に示すように、軸線Ｏに沿う方向に並んで配置される小径軸部５と大径軸部６とを備える。また、主軸２は、スリーブ４の軸線Ｏに沿う方向の大径軸部６側の端面に突き当てる突当て面７を備える。
　小径軸部５および大径軸部６は、それぞれ平滑な円筒外面を有し、大径軸部６の外径寸法Ｄ１は、小径軸部５の外径寸法Ｄ２よりも大きい。小径軸部５と大径軸部６との間には、両者の外径寸法（半径）の差分ΔＤ／２＝（Ｄ１－Ｄ２）／２に対応する高さの段差８が形成されている。
　スリーブ４の外面には鉄心９が焼き嵌めにより嵌合されている。鉄心９の軸線Ｏに沿う方向の両端にはサイドリング１０が固定されている。サイドリング１０は、鉄心９よりも大きな外径寸法を有し、ロータ１をステータ内に挿入する際にステータ内面に鉄心９が接触しないように保護する。また、サイドリング１０は、ロータ１のバランス調整用の質量を固定するための図示しない複数のネジ孔を備えている。
　スリーブ４の貫通孔３は、軸線Ｏに沿う方向の一端側に主軸２の大径軸部６を密着状態に嵌合させる大径孔部１１を備えている。また、スリーブ４の貫通孔３は、軸線Ｏに沿う方向の他端側に、主軸２の小径軸部５を密着状態に嵌合させる小径孔部１２を備えている。そして、小径孔部１２と小径軸部５、および、大径孔部１１と大径軸部６が、それぞれ、しまり嵌めによって嵌合する。本実施形態において、小径孔部１２および大径孔部１１は、それぞれ、円筒内面であり、軸線Ｏに沿う方向の長さ寸法はほぼ同等である。
　さらに、スリーブ４の貫通孔３は、小径孔部１２と大径孔部１１との間に軸線Ｏに沿う方向に挟まれる位置に、中間孔部１３を備えている。本実施形態においては、中間孔部１３は、小径孔部１２および大径孔部１１よりも大きな軸線Ｏに沿う方向の長さ寸法と、大径孔部１１よりも大きな内径寸法とを有する。また、中間孔部１３の内面には、外部から油圧を供給するための油圧供給孔１４が開口している。
　また、本実施形態においては、図１および図２に示すように、スリーブ４は、大径孔部１１の内面に、周溝（凹部、溝）１６を備えている。周溝１６は、中間孔部１３の大径孔部１１側の端から軸線Оに沿う方向に距離Ｌ１および距離Ｌ２だけ離れた２箇所に、中間孔部１３から隔離されて全周に沿って形成されている。各周溝１６は、溝幅Ｗ、深さＧである。
　周溝１６の位置は任意でよい。また、周溝１６の数は、１つでも３つ以上でもよい。周溝１６の溝幅Ｗおよび深さＧは同じでも異なっていてもよい。
　各周溝１６の容積Ｖは、以下の通りに設定されている。
　すなわち、周溝１６の容積Ｖは、大径孔部１１の横断面積と小径孔部１２の横断面積との差分、つまり、段差８の横断面積に、中間孔部１３から周溝１６までの距離Ｌ１を乗じた容積よりも大きく設定されている。
　すなわち、各周溝１６の容積Ｖは、下式のように設定されている。
　Ｖ＝（（Ｄ１＋Ｇ）２－Ｄ１２）・πＷ／４
　　＞（Ｄ１２－Ｄ２２）・πＬ１／４
　このように構成された本実施形態に係るスリーブ４およびロータ１の作用について、以下に説明する。本実施形態に係るロータ１を組み立てるには、スリーブ４の外面に鉄心およびサイドリング１０を、予め焼き嵌めにより嵌合しておく。
　そして、スリーブ４と鉄心９とサイドリング１０との組立体に対し、スリーブ４の貫通孔３内に、主軸２を、図１において左側から右側に向かって焼き嵌めにより挿入する。主軸２の突当て面７をスリーブ４の大径孔部１１側の端面に突き当てることにより、主軸２とスリーブ４とを軸線Ｏに沿う方向に位置決めすることができる。
　この状態において、主軸２の小径軸部５がスリーブ４の小径孔部１２に、主軸２の大径軸部６がスリーブ４の大径孔部１１に、それぞれ密着状態に嵌合し、主軸２とスリーブ４とが相互に固定される。その結果、主軸２とスリーブ４との間には、密閉された空間が画定される。このときの、スリーブ４と主軸２との位置関係をロータ位置Ａと呼ぶ。
　ロータ位置Ａにおいては、中間孔部１３と、中間孔部１３に径方向に対向する主軸２の外面との間に円筒状の第１空間（密閉室）Ｓ１が画定される。また、大径孔部１１の位置に、周溝１６と周溝１６に対向する主軸２の大径軸部６の外面との間に、円環状の２つの第２空間Ｓ２，Ｓ３がそれぞれ画定される。この状態において、第１空間Ｓ１と両第２空間Ｓ２，Ｓ３とは、相互に連通しておらず、独立の密閉された空間となっている。
　ロータ１を分解するには、図３に示すように、ロータ位置Ａにおいて、油圧供給孔１４を経由して第１空間Ｓ１内に、高圧の油圧を供給する。第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２，Ｓ３とは連通していないので、油圧は、最初は第１空間Ｓ１のみに供給される。
　第１空間Ｓ１においては、油圧により、図３の矢印Ｐ１によって示されるように、スリーブ４を径方向に拡大させる力が作用する。また、矢印Ｐ２によって示されるように、主軸２に設けられた段差８に、大径軸部６と小径軸部５との横断面積の差分に比例する軸力が作用する。
　その結果、小径軸部５と小径孔部１２との間の接触圧力および大径軸部６と大径孔部１１との間の接触圧力が低減し、油圧によって発生した軸力により、スリーブ４から主軸２を容易に抜き出すことができる。
　すなわち、油圧による軸力が、小径軸部５と小径孔部１２との間および大径軸部６と大径孔部１１との間の接触圧力に比例する静止摩擦力の合計を越えると、スリーブ４からの主軸２の抜き出しが開始される。
　そして、主軸２がスリーブ４から抜き出される途中において、大径軸部６と小径軸部５との境界が一方の周溝１６に差し掛かった状態であるロータ位置Ｂを図４に示す。このロータ位置Ｂにおいて、第１空間Ｓ１と一方の第２空間Ｓ２とが連通した新たな密閉室が形成され、第１空間Ｓ１内の油圧が一方の第２空間Ｓ２内にも供給される。
　また、主軸２がスリーブ４からさらに抜き出された状態であるロータ位置Ｃを図５に示す。このロータ位置Ｃにおいて、大径軸部６と小径軸部５との境界が他方の周溝１６に差し掛かるので、第１空間Ｓ１および両第２空間Ｓ２，Ｓ３が連通し、油圧が第２空間Ｓ３内にも供給される。図６は、大径軸部６と大径孔部１１との嵌合が完全に外れた状態であるロータ位置Ｄを示している。
　図３に示されるロータ位置Ａから図６に示されるロータ位置Ｄまでのロータ位置に対する密閉室内の油圧および密閉室の容積の変化を図７に示す。図７によれば、ロータ位置Ａにおいて、油圧の供給が開始されると、ロータ位置および密閉室の容積が維持されたまま密閉室内の油圧が上昇する。
　密閉室の油圧を増大させ続けると、油圧によって発生する軸力が静止摩擦力を越えた時点で、スリーブ４に対して主軸２が軸線Ｏに沿う方向に移動し始める。これにより、ロータ位置Ａからロータ位置Ｂに向かう間には、段差８の横断面積に移動距離を乗じた分だけ密閉室の容積が連続的に増大する。したがって、密閉室の容積の増大に伴って、密閉室内の油圧が連続的に低下する。
　一方、スリーブ４に対して主軸２が軸線Ｏに沿う方向に移動すると、大径軸部６が大径孔部１１から部分的に抜き出され、小径軸部５が小径孔部１２から部分的に抜き出されるので、スリーブ４と主軸２との間の接触面積が減少する。これにより、スリーブ４と主軸２との間の摩擦力が低下し、スリーブ４に対する主軸２の抜き出しが進行する。
　そして、スリーブ４に対する主軸２の位置がロータ位置Ｂに達すると、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とが連通するので、密閉室の容積が急激に、不連続に増大し、密閉室内の油圧が急激に低下する。これにより、スリーブ４から主軸２を抜き出す軸力が急激に低下し、スリーブ４と主軸２との接触圧力が増大するので、スリーブ４に対する主軸２の移動にブレーキがかかり、スリーブ４と主軸２とは相対的に停止する。
　この状態で、密閉室に供給する油圧を再度増大させていくと、油圧による軸力が、スリーブ４と主軸２との間の静止摩擦力を越えた時点で、スリーブ４からの主軸２の抜き出しが再開される。スリーブ４と主軸２との接触面積が減少しているので、密閉室内の油圧がロータ位置Ａの場合よりも低い状態で抜き出しが再開される。
　ロータ位置Ｂからロータ位置Ｃに向かう間には、上記と同様にして、密閉室の容積が連続的に増大し、密閉室内の油圧が連続的に低下する。一方、スリーブ４に対する主軸２の軸線Ｏに沿う方向への移動により、スリーブ４と主軸２との間の接触面積が減少し、そのバランスによって、スリーブ４に対する主軸２の抜き出しが進行する。
　そして、スリーブ４に対する主軸２の位置がロータ位置Ｃに達すると、第１空間Ｓ１および第２空間Ｓ２，Ｓ３が連通するので、密閉室の容積が、再度急激に、不連続に増大し、密閉室内の油圧が急激に低下する。これにより、スリーブ４に対する主軸２の移動にブレーキがかかり、スリーブ４と主軸２とは、再度、相対的に停止する。
　ロータ位置Ｃからロータ位置Ｄに向かう場合にも上記と同様にして、密閉室に供給する油圧を再度増大させていくことにより、抜き出しを再度、再開させる。スリーブ４と主軸２との接触面積が減少しているので、密閉室内の油圧がロータ位置Ｂの場合よりも低い状態で抜き出しが開始される。
　ロータ位置Ｃからロータ位置Ｄに向かう間にも、密閉室内の油圧が連続的に低下する一方、スリーブ４と主軸２との間の接触面積が減少し、そのバランスによって、スリーブ４に対する主軸２の抜き出しが進行する。
　そして、スリーブ４に対する主軸２の位置がロータ位置Ｄに達すると、大径軸部６と大径孔部１１との嵌合および小径軸部５と小径孔部１２との嵌合が完全に外れ、密閉室が、外部空間に開放される。これにより、スリーブ４からの主軸２の抜き出しが終了する。
　すなわち、本実施形態に係るロータ１およびスリーブ４によれば、密閉室に供給された油圧によって、スリーブ４内から主軸２が一気に抜き出されるのではなく、２箇所の周溝１６の位置において抜き出しが停止される。そして、スリーブ４内からの主軸２の抜き出しを再開させるための油圧は最初の油圧よりも十分に小さくて済むので、スリーブ４内から主軸２が勢いよく抜き出されることを防止できるという利点がある。
　特に、大径軸部６と小径軸部５との外径寸法（直径）の差分ΔＤが小さい場合には、効果的である。すなわち、主軸２の外径を抑えることにより、ロータ１の外径を抑えて、モータの大型化を防止できる。したがって、大径軸部６の外径は小さい方が好ましい。
　一方、主軸２の中心軸に沿って中空孔を形成する場合に、中空孔の内径を大きく確保することが好ましい。これにより、中空孔に大きな外径のワークを挿入することができる。この場合に小径軸部５の外径が小さいと、小径軸部５における肉厚が薄くなり、主軸２の剛性が低下する。したがって、小径軸部５の外径は大きい方が好ましい。すなわち、大径軸部６と小径軸部５との外径寸法の差分ΔＤは小さいことが好ましい。
　この場合において、外径寸法の差分ΔＤが小さいと、静止摩擦力を越える軸力を得るために、油圧を大きくする必要がある。スリーブ４からの主軸２の抜き出しが一気に行われる従来の方法では、静止摩擦力を越えるために加えた大きな油圧によってスリーブ４から主軸２が勢いよく飛び出すことになる。
　これに対して本実施形態によれば、スリーブ４からの主軸２の抜き出しが周溝１６毎に停止され、より低い油圧によって抜き出しが再開される。したがって、スリーブ４からの主軸２の抜き出しが段階的に行われ、スリーブ４から主軸２が勢いよく飛び出すことを効果的に防止できる。
　なお、本実施形態に係るロータ１においては、大径孔部１１に設けた周溝１６に加えて、図８に示すように、小径孔部１２に嵌合する位置の小径軸部５に周溝（凹部、溝）１７が設けられていてもよい。周溝１７は、図８に示す例では、ロータ位置Ａにおいて、中間孔部１３と小径孔部１２との境界から軸線Ｏに沿う方向に、距離Ｌ３，Ｌ４だけ離れた位置に設けられている。
　これにより、ロータ位置Ａにおいて、小径軸部５の位置に、周溝１７と周溝１７に対向する小径孔部１２の内面との間に、円環状の２つの第３空間Ｓ４，Ｓ５がそれぞれ画定される。ロータ位置Ａにおいて、第１空間Ｓ１と両第３空間Ｓ４，Ｓ５とは、相互に連通しておらず、独立の密閉された空間となっている。
　これにより、スリーブ４から主軸２が抜き出される途中において、中間孔部１３と小径孔部１２との境界が小径軸部５の各周溝１７に差し掛かった時点で、密閉室の容積を不連続に増大させることができる。
　小径軸部５に設ける周溝１７の数、溝幅、深さも任意に設定してよい。
　また、距離Ｌ３＝Ｌ１，Ｌ４＝Ｌ２に設定しておくことにより、ロータ位置Ｂにおいて、一方の第２空間Ｓ２と一方の第３空間Ｓ４とが同時に第１空間Ｓ１と連通し、密閉室の容積を急激に増大させることができる。すなわち、大径孔部１１のみに周溝１６を設ける場合と比較して、密閉室の容積の増大分を２倍にすることができる。
　あるいは、各周溝１７の溝幅を小さくしても、大径孔部１１のみに周溝１６を設ける場合と同等の増大分によって密閉室の容積を増大させることができる。周溝１７の溝幅を小さくすることにより、大径孔部１１と大径軸部６および小径孔部１２と小径軸部５との接触面積を増大させ、スリーブ４と主軸２とをより堅固に嵌合させることができる。
　また、距離Ｌ３≠Ｌ１，Ｌ４≠Ｌ２に設定することにより、第２空間Ｓ２および第３空間Ｓ４が第１空間Ｓ１に連通するタイミングをずらすことができる。これにより、スリーブ４からの主軸２の抜き出しが停止される回数を増やすことができる。
　また、本実施形態においては、第２空間Ｓ２，Ｓ３あるいは第３空間Ｓ４，Ｓ５が第１空間Ｓ１に連通した時点で、スリーブ４と主軸２とを相対的に停止させることとした。これに代えて、凹部の寸法、例えば、周溝１６，１７の溝幅Ｗおよび深さＧを調整することにより、スリーブ４と主軸２とを相対的に停止させることなく減速させることにしてもよい。これによっても、スリーブ４から主軸２が抜き出される途中においてブレーキをかけ、スリーブ４から主軸２が勢いよく飛び出すことを効果的に防止できる。
　また、図８に示す例では、スリーブ４の大径孔部１１および主軸２の小径軸部５の両方に周溝１６，１７を設ける場合を例示したが、これに代えて、主軸２の小径軸部５のみに周溝１７を設けることにしてもよい。
　また、本実施形態においては、スリーブ４の大径軸部６および小径軸部５が円筒内面である場合を例示した。これに代えて、図９に示されるように、大径孔部１１と大径軸部６との径方向の締め代が、軸線Ｏ方向に沿って、小径孔部１２から大径孔部１１に向かう方向に連続的に小さくなるテーパ内面であってもよい。
　また、小径孔部１２と小径軸部５との締め代が、軸線Ｏ方向に沿って、小径孔部１２から大径孔部１１に向かう方向に連続的に小さくなるテーパ内面であってもよい。小径孔部１２のみがテーパ内面であってもよい。
　また、図１０に示されるように、大径孔部１１と大径軸部６との径方向の締め代が、軸線Ｏ方向に沿って、小径孔部１２から大径孔部１１に向かう方向に段階的に小さくなる形状であってもよい。図１０に示す例では、大径孔部１１が内径の異なる複数の円筒内面により構成されている。また、小径孔部１２と小径軸部５との締め代が、軸線Ｏ方向に沿って、小径孔部１２から大径孔部１１に向かう方向に段階的に小さくなる形状であってもよいし、小径孔部１２のみがそのような形状であってもよい。
　上記構成により、スリーブ４から主軸２が抜き出されていくと、大径孔部１１と大径軸部６あるいは小径孔部１２と小径軸部５との嵌合している部分の締め代が小さくなっていく。したがって、スリーブ４からの主軸２の抜き出しが進行するほど、スリーブ４と主軸２との接触圧力が低減する。
　その結果、図１１に示すように、ロータ位置Ｂおよびロータ位置Ｃにおいて抜き出しを再開するための油圧を図７の場合（鎖線）と比較して、さらに低減することができるという利点がある。
　また、本実施形態においては、大径孔部１１に設ける凹部として周溝１６を採用したが、これに限定されるものではない。例えば、全周にわたる周溝１６ではなく、周方向の一部に形成された溝であってもよいし、図１２に示すように、複数の円弧状の溝１８が周方向に間隔をあけて複数設けられていてもよい。また、凹部は、溝ではなく、例えば、任意の形状の孔であってもよい。
　すなわち、本実施形態においては、貫通孔３の内面が、密閉室に供給される油圧によって、貫通孔３と主軸２との嵌合が外れる前に、密閉室の容積を不連続に増大させる形状を有していればよい。これにより、スリーブ４から主軸２が抜き出される途中においてブレーキをかけ、スリーブ４から主軸２が勢いよく飛び出すことを効果的に防止できる。
　以上説明した通り、本開示に係るスリーブ４およびロータ１によれば、スリーブ４からの主軸２の抜き出し途中において、抜き出しを減速あるいは停止させ、スリーブ４から主軸２が勢いよく飛び出すことを防止できる。
　本開示の実施形態について詳述したが、本開示は上述した個々の実施形態に限定されるものではない。これらの実施形態は、開示の要旨を逸脱しない範囲で、または、特許請求の範囲に記載された内容とその均等物から導き出される本開示の思想および趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、置き換え、変更、部分的削除等が可能である。例えば、上述した実施形態において、各動作の順序や各処理の順序は、一例として示したものであり、これらに限定されるものではない。また、上述した実施形態の説明に数値又は数式が用いられている場合も同様である。
　１，２０　ロータ
　２　主軸（軸）
　３　貫通孔
　４　スリーブ（ロータ用スリーブ）
　５　小径軸部
　６　大径軸部
　１１　大径孔部
　１２　小径孔部
　１３　中間孔部
　１４　油圧供給孔
　１６，１７　周溝（凹部、溝）
　１８　溝（凹部）
　Ｏ　軸線

Claims (10)

  1. 　外径寸法の異なる小径軸部と大径軸部とが軸線方向に並んで配置された軸を嵌合させる貫通孔を備え、
    　該貫通孔が、前記軸線方向に離れて配置され前記小径軸部および前記大径軸部をそれぞれ密着状態に嵌合させる小径孔部および大径孔部と、前記小径孔部と前記大径孔部との間に油圧が供給される密閉室を形成する中間孔部とを備え、
    　前記大径孔部の内面に、前記中間孔部から隔離された１以上の凹部を備えるロータ用スリーブ。
  2. 　前記凹部が、周方向に沿って設けられた溝である請求項１に記載のロータ用スリーブ。
  3. 　前記凹部の容積が、前記大径孔部の横断面積と前記小径孔部の横断面積との差分に、前記中間孔部から前記凹部までの距離を乗じた容積よりも大きい請求項１または請求項２に記載のロータ用スリーブ。
  4. 　前記小径孔部と前記小径軸部、および、前記大径孔部と前記大径軸部が、それぞれ、しまり嵌めによって嵌合する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のロータ用スリーブ。
  5. 　前記小径孔部と前記小径軸部との径方向の締め代、および、前記大径孔部と前記大径軸部との径方向の締め代の少なくとも一方が、前記軸線方向に沿って、前記小径孔部から前記大径孔部に向かう方向に小さくなる請求項４に記載のロータ用スリーブ。
  6. 　前記小径孔部および前記大径孔部の少なくとも一方の内面は、前記締め代が前記軸線方向に連続的に変化するテーパ面である請求項５に記載のロータ用スリーブ。
  7. 　前記小径孔部および前記大径孔部の少なくとも一方の内面は、前記締め代が前記軸線方向に段階的に変化する形状を有する請求項５に記載のロータ用スリーブ。
  8. 　外径寸法の異なる小径軸部と大径軸部とが軸線方向に並んで配置された軸を嵌合させる貫通孔を備え、
    　該貫通孔が、前記軸線方向に離れて配置され前記小径軸部および前記大径軸部をそれぞれ密着状態に嵌合させる小径孔部および大径孔部と、前記小径孔部と前記大径孔部との間に油圧が供給される密閉室を形成する中間孔部とを備え、
    　前記貫通孔の内面が、前記密閉室に供給される油圧によって、前記貫通孔と前記軸との嵌合が外れる前に、前記密閉室の容積を不連続に増大させる形状を有するロータ用スリーブ。
  9. 　請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のロータ用スリーブと、
    　該ロータ用スリーブの前記貫通孔内に嵌合される前記軸とを有するロータ。
  10. 　外径寸法の異なる小径軸部と大径軸部とが軸線方向に並んで配置された軸と、
    　該軸を嵌合させる貫通孔を備えるロータ用スリーブとを備え、
    　前記貫通孔が、前記軸線方向に離れて配置され前記小径軸部および前記大径軸部をそれぞれ密着状態に嵌合させる小径孔部および大径孔部と、前記小径孔部と前記大径孔部との間に油圧が供給される密閉室を形成する中間孔部とを備え、
    　前記小径孔部と嵌合する位置の前記小径軸部の外面に、前記中間孔部から隔離された１以上の凹部を備えるロータ。
     
     
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