JPH0350400A - 合成樹脂製回転体のシャフト固着部の構造 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、合成樹脂で形成された、例えば、ポンプイ
ンペラ、ポンプロータ、ファンブレード、歯車及びプー
リなどの回転体において、その回転力を伝達するための
シャフトが固着されるシャフト固着部の構造に関する。

［従来の技術］ 従来より、合成樹脂材料で形成された回転体に回転力伝
達用の金属製シャフトを固着するシャフト固着部の構造
として、切削加工もしくはプレス加工で形成された鋼製
の筒体を合成樹脂内にインサート固定し、この筒体に対
してシャフトを嵌合固定するようにしたものは一般に良
く知られている。そしてまた、周知のように、合成樹脂
製回転体にシャフトを固着する場合、回転力（トルク）
の伝達に耐え得る十分な結合力を与えることのほか、軽
量・安価で、かつ組付作業性が良いことが要求される。

ところが、上記切削加工による鋼製の筒体を用いたもの
は、比較的容易に高精度の加工寸法を得ることができる
ものの、切削加工に多大の経費を要するのでコスト高と
なり、特に量産品には不向きである。一方、プレス加工
による筒体を用いたものの場合には、筒体の加工コスト
を低減することができるものの、高精度の寸法を安定し
て得ることが難しいので、シャツ）・を上記筒体に嵌合
（圧入）する際の締め代にかなりのばらつきが生じる。

このため、シャフト圧入時に十分な結合力が得られない
か、もしくは嵌合部に過大な圧入力が作用して合成樹脂
部に割れが生じるなどの懸念がある。

この問題に関して、例えば特公昭５３−１６５２１号公
報では、第１θ図に示すように、プレス加工で形成され
た金属製筒体９０において、ソヤフト８６が圧入される
スリーブ部９０ａの端末を外方へ折り曲げ、この折り曲
げられた部分の外周部９０ｂのみを合成樹脂製回転体８
２（ポンプ用イ３ ンペラ）のボス部８３に埋め込んだものが開示されてい
る。かかる構造によれば、上記筒体９０のスリーブ部９
０ａの外周部と回転体８２のボス部８３の内周部との間
に間隙部８８が形成されるので、シャフト８６をスリー
ブ部９０ａに圧入する際の締め代が多少過大な場合でも
、回転体８２のボス部８３に過大な圧入力が作用するこ
とはなくなる。すなわち、加工寸法が比較的ラフなプレ
ス加工製の筒体９０を用いた場合でも、回転体８２の割
れなどの不具合を生じることなく、シャフト８６と回転
体８２との十分な結合力が得られるように締め代の最小
値を設定することができる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記従来の構造では、シャフト圧入時、回転
体８２に埋め込まれた筒体９０の外周部９０ｂに対して
略垂直方向（第１Ｏ図における左右方向）に圧入力が作
用するので、締め代が大きく従って圧入力が大きい場合
には、上記外周部９０ｂの埋め込み部分や曲折部９０ｃ
などに変形や破損が生じるおそれがあり、また、シャフ
ト８６の中４ ６軸と回転体８２の中心軸との同軸度・倒れ等について
の精度管理が難しく、組イ」作業性が低下するという難
点があった。

この発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、合成
樹脂製回転体において、シャフトを固着させる金属製筒
体と回転体の樹脂部との間に間隙部を設けた上で、上記
筒体の支持剛性を向上させることができるシャフト固着
部の構造を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ このため、本願の第１の発明は、合成樹脂で形成された
回転体に、シャフト圧入部を有する金属製筒体をインサ
ート固定してなる合成樹脂製回転体のシャフト固着部の
構造において、上記金属製筒体は、プレス成形により、
上記シャフトの半径よりもやや小さい曲率半径の内周部
を有する複数の断面半円状の曲面部分と、該曲面部分よ
り外方に突出するとともに上記シャフトの圧入方向に延
びる複数の脚部とを備えて形成され、上記回転体の内周
部と上記曲面部分の外周部との間に間隙を設けた状態で
、上記脚部が上記回転体に対して固定されているように
したものである。

また、本願の第２の発明は、上記第１の発明に係るシャ
フト固着部の構造において、上記合成樹脂製回転体が高
強度の合成樹脂で形成されたポンプインペラであり、上
記回転体の内周部と上記曲面部分の外周部との間に設け
られた上記間隙部には軟質樹脂が充填されているように
したものである。

［発明の効果］ 本願の第１の発明によれば、上記合成樹脂製回転体の内
周部と金属製筒体の曲面部分の外周部との間に間隙部を
設けたので、加工寸法が比較的ラフなプレス加工製の筒
体を用いた場合でも、シャフト圧入時の締め代のばらつ
きの影響を回避することができ、シャフトと回転体との
結合力を確保した」二でシャフト圧入時の回転体の割れ
を確実に防止することができる。また、上記筒体の脚部
をシャフト圧入方向に延設したことにより、圧入力が作
用した際の筒体の支持剛性が向」ニし、ンヤフト圧入力
の作用による上記脚部の変形や破損を防止でき、更に、
シャフトの中心軸と回転体の中心軸との同軸度及び倒れ
などの組付精度の維持に支障をきたすこともなくなる。

すなわち、上記金属製筒体をプレス加工で形成すること
によって軽量化とコストの低減とを達成し、かつ、シャ
フト圧入時において、回転体樹脂部の割れや筒体の脚部
の変形・破損等の不具合及び組付作業性の低下を招来す
ることなく、回転体とシャフトとの結合力を十分に確保
することができる。

また、本願の第２の発明によれば、高強度の合成樹脂で
形成されたポンプインペラにおいて、該ポンプインペラ
の内周部と金属製筒体の曲面部分の外周部との間の間隙
部に軟質樹脂を充填したので、この軟質樹脂の弾性特性
を適当に設定することにより、シャフト圧入時の筒体外
周部の外方への張り出しを吸収することができる。この
結果、ポンプインペラの内周部に過大な圧入力が作用す
ることを防止した上で、上記筒体の支持剛性を更に向上
させることができ、かつ、上記軟質樹脂の弾性力の作用
によりシャフトとポンプインペラとの結合力を向上させ
ることができる。また、上記間隙部を樹脂で埋めること
により、ポンプの吸込側と吐出側との間での流体の漏洩
を防止し、キャビテーションの発生を有効に防止するこ
とができる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を、例えばウォータポンプのポ
ンプインペラに適用した場合について、添付図面を参照
しながら詳細に説明する。

第１図、第２図及び第３図に示すように、本実施例に係
るポンプインペラｌは、中央にボス部３を有するインペ
ラ本体２と、該インペラ本体２の片面に突設された複数
（６枚）のブレード４と、インペラ本体２の中央ボス部
３の内面側に固定され、インペラ１を回転駆動するポン
プシャフト６（第２図参照）を固着するための金属製筒
体１０とを備えている。

上記インペラ本体２及びブレード４．・・・、４は、例
えば、ガラス強化繊維が添加・混合されたポリアミド樹
脂（商品名：ナイロン６６）を射出成形することにより
一体形成されたものである。また、上記金属製筒体１０
は、上記合成樹脂材料を金型空間内に射出する前に金型
内の所定部位にセットされ、樹脂材料の射出により」−
記中央ボス部３に同軸に固定されている。

上記金属製筒体ｌＯは、所定の形状・寸法に飼料取りさ
れた鋼製の板状素材をプレス加工により成形して得られ
たもので、第４図に示すように、複数の断面半円状の曲
面部分１１と、この曲面部分１１から外方に突出する複
数の脚部１２とを備えている。すなわち、本実施例では
、３つの曲面部分１１が筒体ｌＯの長手方向（ポンプシ
ャフト６の軸方向）に沿って設けられ、これら曲面部分
１１、・・・、１１は交互に逆向きに湾曲させられてい
る。また、脚部１２．１２は、筒体ｌＯの直径方向に対
向した２箇所に設けられ、筒体ｌＯの長手方向の全長に
渡って延設されている。

上記曲面部分ｌＩ、・・・、１１の内周部の曲率半径Ｒ
ｉはポンプシャフト６の半径Ｒｓよりもやや小さく形成
され、ポンプシャフト６は、上記曲面部分＋１．・・・
、１１の各内周部に嵌合（つまり圧入）されることによ
り筒体ｌＯに固定されるようになっている。また、上記
中央ボス部３の内周部の半径Ｒｈは上記曲面部分１１．
・・、１１の外周部の曲率半径Ｒｏよりも十分に大きく
設定され、ポンプシャフト６を上記曲面部分１１．・・
、１１の内周部に圧入する際、締め代（２Ｒｓ−２Ｒｉ
）に応じて曲面部分１１．・・・、１１の外周部が外方
に張り出しても、該外周部が中央ボス部３の内周部に当
接することがないように十分な間隙部８が設けられてい
る（第１図及び第２図参照）。更に、筒体１０の上記脚
部１２は、全長に渡って中央ボス部３内に埋め込まれる
ように、外方への突出量が設定されている（第３図参照
）。

本実施例では、第５図及び第６図に示すように、上記中
央ボス部３の内周部と筒体１０の曲面部分１１　・・・
、１１の外周部との間に設けられた間隙部８に軟質樹脂
９が充填されている。この軟質樹脂９は、より好ましく
は、シャフト６を圧入した際の上記曲面部分１１．・　
、１１の外方への張り出しに対して弾性限度内で変形す
るようにその弾性特性が設定されている。

以上の構成において、ポンプインペラ１の筒体１０にポ
ンプシャフト６を圧入した場合、筒体ｌＯの曲面部分１
１．・・・、１１は該曲面部分１１１１とシャフト６と
の締め代に応じて外方へ張り出す。このとき、筒体１０
の脚部１２．１２にはその長手方向に圧入力が作用する
ので脚部１２１２の変形・破損などの不具合が生じるこ
とはない。また、上記軟質樹脂９は弾性限度内で圧縮変
形することにより上記曲面部分１１．・、１１の外方へ
の張り出しを吸収し、インペラ本体２の中央ボス部３に
過大な圧入力が作用することがないようになっている。

以上、説明したように、本実施例によれば、上記インペ
ラ本体２の内周部と金属製筒体１０の曲面部分ＩＩ、・
・・、１１の外周部との間に間隙部８を設けたので、加
工寸法が比較的ラフなプレス加工製の筒体ｌＯを用いた
場合でも、シャフト圧入時の締め代のばらつきの影響を
回避することができ、ポンプシャフト６とインペラ本体
２との結合力を確保した上でシャフト圧入時のインペラ
本体２の割れを確実に防止することができる。また、上
記筒体１０の脚部１２．１２をシャフト圧入方向に延設
したことにより、圧入力が作用した際の筒体ｌＯの支持
剛性が向上し、シャフト圧入力の作用による」−足脚部
１２．１２の変形や破損を防止でき、更に、ポンプシャ
フト６の中心軸とインペラ本体２の中心軸との同軸度及
び倒れなどの組付精度の維持に支障をきたすこともなく
なる。

すなわち、上記金属製筒体１０をプレス加工で形成する
ことによって軽量化とコストの低減とを達成し、かつ、
シャフト圧入時において、インペラ本体２の樹脂部の割
れや筒体１０の脚部１２１２の変形・破損等の不具合及
び組付作業性の低下を招来することなく、インペラ本体
２とボンプンヤフト６との結合力を十分に確保すること
ができるのである。

また、高強度の合成樹脂で形成されたインペラ本体２の
内周部と金属製筒体１０の曲面部分１１・・・、１１の
外周部との間の間隙部８に軟質樹脂９を充填し、この軟
質樹脂９の弾性変形によりシャフト圧入時の上記曲面部
分１１．・・・、１１の外方への張り出しを吸収するよ
うにしたので、インペラ本体２に過大な圧入力が作用す
ることを防止した上で、上記筒体ＩＯの支持剛性を更に
向」ニさせることができ、かつ、上記軟質樹脂９の弾性
力の作用によりポンプシャフト６とインペラ本体２との
結合力を向上させることができる。また、上記間隙部８
を樹脂９で埋めることにより、ポンプの吸込側と吐出側
との間での流体の漏洩を防止し、キャビテーションの発
生を有効に防止することができるのである。

尚、上記実施例では、金属製の筒体１０は３つの曲面部
分１１．・・・、１１を備えたものであったが、この筒
体の形状としては種々の変形例が考えられる。例えば、
第７図に示した筒体２０ては４つの曲面部分２１が設（
Ｊられでいる。また、第８図に示すように、長手方向の
全長に渡って延びる曲面部３１を有する２枚のプレス鋼
板を組み合わせ、脚部３２どうしをスポット溶接で接合
して筒体３０を形成しても良い。更に、第９図に示すよ
うに、−枚のプレス鋼板を折り曲げ加工して、長手方向
の全長に渡って延びる曲面部４．１．４１及び脚部４２
．４２を備えた筒体４０を形成することもできる。

尚、上記実施例は、ウォータポンプのポンプインペラの
シャフト固着部についてのものであったが、本発明は、
上記の場合に限らず、合成樹脂材料で形成された他の回
転体のシャフト固着部の場合にも適用することができる
のは、もちろんのことである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るウォータポンプのインペ
ラの平面説明図、第２図は第１図のΔＡ力方向断面説明
図、第３図は第１図のＢ−Ｂ方向の断面説明図、第４図
は上記実施例に係る金属製筒体の斜視図、第５図は中央
ボス部内周部と筒体外周部との間隙部に軟質樹脂が充填
された状態でのインペラ本体の中央ボス部の拡大縦断面
図、第６図は上記軟質樹脂が充填された状態での上記中
央ボス部の拡大横断面図、第７図、第８図及び第９図は
変形例に係る金属製筒体の斜視図、第１０図は従来例に
係るポンプインペラの縦断面説明図である。 １・・ポンプインペラ、２・・インペラ本体、６ボンプ
ンヤフト、訃・・間隙部、９・・軟質樹脂、１０　２０
　３０．４０・・・金属製筒体、］　１，２１．３１４
１・曲面部、Ｉ　２，３２．４２・脚部、Ｒｉ・筒体の
曲面部分内周部の曲率半径、Ｒｓ・・・ポンプシャフト
の半径。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）合成樹脂で形成された回転体に、シャフト圧入部
   を有する金属製筒体をインサート固定してなる合成樹脂
   製回転体のシャフト固着部の構造であって、 上記金属製筒体は、プレス成形により、上記シャフトの
   半径よりもやや小さい曲率半径の内周部を有する複数の
   断面半円状の曲面部分と、該曲面部分より外方に突出す
   るとともに上記シャフトの圧入方向に延びる複数の脚部
   とを備えて形成され、上記回転体の内周部と上記曲面部
   分の外周部との間に間隙を設けた状態で、上記脚部が上
   記回転体に対して固定されていることを特徴とする合成
   樹脂製回転体のシャフト固着部の構造。
2. （２）上記合成樹脂製回転体が高強度の合成樹脂で形成
   されたポンプインペラであり、上記回転体の内周部と上
   記曲面部分の外周部との間に設けられた上記間隙部には
   軟質樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１記
   載の合成樹脂製回転体のシャフト固着部の構造。