(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
雌ロータから雄ロータに動力を伝達する上記両ロータの接触部のロータ軸直角断面の輪郭が、上記両ロータの各ピッチ円を底線として、これに沿って転曲線を転がしたときにできる輪転曲線の形状を有することを特徴とする油冷式スクリュ圧縮機用スクリュロータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、雌ロータ駆動の油冷式スクリュ圧縮機用スクリュロータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、油冷式スクリュ圧縮機は雄ロータ駆動が一般的であるが、大きなロータ回転数を得るために雌ロータ駆動の油冷式スクリュ圧縮機も公知である。油冷式スクリュ圧縮機の場合、通常、入力動力の約９０％が雄ロータで消費され、残りの約１０％が雌ロータで消費される。このため、雄ロータ駆動の油冷式スクリュ圧縮機の場合、雄ロータと雌ロータの歯面同志の接触部では、雄ロータから雌ロータに入力動力の１０％が伝達される。
【０００３】
これに対して、雌ロータ駆動の油冷式スクリュ圧縮機の場合、上記接触部で入力動力の９０％が雌ロータから雄ロータに伝達される。このため、この接触部に大きな接触応力、いわゆるヘルツ応力が作用し、上記接触部の面積が狭い場合にはピッチングが発生する。なお、周知のようにこのヘルツ応力は凸面と凹面とが接する場合は、両歯面の曲率半径の逆数の差の平方根に比例する。したがって、特に雌ロータ駆動の油冷式スクリュ圧縮機においては、上記接触部のヘルツ応力を小さくする必要があり、この接触部での両ロータの歯形の曲率を等しくすることが重要となる。この曲率が等しければ、ヘルツ応力は発生せず、ピッチングの発生は防止できる。
【０００４】
特開昭60-153486号公報には、上記接触部での曲率を等しくしたスクリュロータが開示されている。このスクリュロータでは、上記接触部がピッチ円上に中心を有する円弧の形状に形成されている。図４は、このスクリュロータを示し、円Ｘで囲まれた部分の歯形がピッチ円上の点Ｏを中心とする円弧になっている。図５および６は、図４における円Ｘの部分の拡大図で、図４、５および６において、Ｍは雄ロータ、Ｆは雌ロータ、ＰM、ＰFは雄ロータＭ、雌ロータＦのそれぞれのピッチ円を示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のスクリュロータの場合、両ロータの中心間距離が設計値通り誤差ゼロの状態に保たれていれば、図５に示すように、雄ロータＭと雌ロータＦは広い範囲で一様に面接触する。しかしながら、現実には、誤差をゼロにすることは不可能で、上記中心間距離が設計値通りになっていない場合には、図６中、矢印Ｙで示す部分に示すように、上記接触部は軸垂直断面において点接触として表れる局部接触状態になる。
【０００６】
このため、雌ロータ駆動の場合、現実には、上記スクリュロータでのピッチングは避けられないという問題がある。
本発明は、斯る従来の問題点をなくすことを課題としてなされたもので、雄ロータ、雌ロータの中心間距離が誤差を含んでいても、両ロータ同志が常に面接触状態を保ち、この接触部でのピッチングの発生防止を可能とした油冷式スクリュ圧縮機用スクリュロータを提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、雌ロータから雄ロータに動力を伝達する上記両ロータの接触部のロータ軸直角断面の輪郭が、上記両ロータの各ピッチ円を底線として、これに沿って転曲線を転がしたときにできる輪転曲線の形状を有する構成とした。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の一形態を図面にしたがって説明する。
図１は、本発明に係る油冷式スクリュ圧縮機用スクリュロータを示し、この圧縮機では雄ロータＭが矢印Ｉの方向に回転する雌ロータＦにより駆動される。図１において、ＰF、ＰMはＯF、ＯMを中心とする雌ロータＦ、雄ロータＭのそれぞれのピッチ円を示し、Ｐはピッチ円ＰF、ＰMの接点であるピッチ点を示し、中心ＯF、ＯMを結ぶ直線II上にある。また、ＬFは雄ロータＭに回転動力を伝達する部分を含む雌ロータＦの前進側歯面、ＴMは雌ロータＦから回転動力を受ける部分を含む雄ロータＭの追従側歯面を示している。この前進側歯面ＬFは、ピッチ円ＰFの内側の部分ＬFiとピッチ円ＰFの外側の部分ＬFoとからなっている。
【０００９】
さらに、この内側部分ＬFiは、上述した雄ロータＭに回転動力を伝達する駆動部分ＬFi′とそれ以外の非駆動部分ＬFi″とからなっている。また、さらに外側部分ＬFOも駆動部分ＬFO′とそれ以外の非駆動部分ＬFO″とからなっている。同様に、上記追従側歯面ＴMは、ピッチ円ＰMの外側の部分ＴMoとピッチ円ＰMの内側の部分ＴMiとからなっている。さらに、この外側部分ＴMoは、上述した雌ロータＦから回転動力を受ける従動部分ＴMo′とそれ以外の非従動部分ＴMo″とからなっている。またさらに内側部分ＴMiも従動部分ＴMi′と、それ以外の非従動部分ＴMi″とからなっている。
【００１０】
前進側歯面ＬFの内側の駆動部分ＬFi′は、前進側歯面ＬFとピッチ円ＰFとの交点Ａにてピッチ円ＰFに内接する転曲線の一例である円Ｃ1がピッチ円ＰFを底線として、このピッチ円ＰFの内側に沿って転がるときの円Ｃ1上の点Ａの軌跡である。また、前進側歯面ＬFの駆動部分ＬFo′は、上記交点Ａにてピッチ円ＰFに外接する転曲線の一例である円Ｃ2がピッチ円ＰFを底線として、このピッチ円ＰFの外側に沿って転がるときの円Ｃ2上の点Ａの軌跡である。換言すれば、接触部分ＬFi′とＬFO′は、転曲線Ｃ1、Ｃ2が底線であるピッチ円ＰFに沿って転がるときに点Ａが描く輪転曲線になっている。なお、前進側歯面ＬFの内側の非駆動部分ＬFi″は、駆動部分ＬFi′に滑らかに連続させた任意の曲線である。同様に、前進側歯面ＬFの外側の非駆動部分ＬFO″は駆動部分ＬFO′に滑らかに連続させた任意の曲線である。
【００１１】
一方、追従側歯面ＴMの外側の従動部分ＴMo′は、追従側歯面ＴMとピッチ円ＰMとの交点Ｂにてピッチ円ＰMに外接する転曲線の一例である円Ｃ1と同一径の円Ｃ3がピッチ円ＰMを底線として、このピッチ円ＰMの外側に沿って転がるときの円Ｃ3上の点Ｂの軌跡である。また、追従側歯面ＴMの内側の従動部分ＴMi′は、上記交点Ｂにてピッチ円ＴMに内接する転曲線の一例である円Ｃ2と同一径の円Ｃ4がピッチ円ＰMを底線として、このピッチ円ＰMの内側に沿って転がるときの円Ｃ4上の点Ｂの軌跡である。上記同様、この接触部分ＴMO′とＴMi′は、転曲線Ｃ3、Ｃ4が底線であるピッチ円ＰMに沿って転がるときに点Ｂが描く輪転曲線になっている。
【００１２】
なお、追従側歯面ＴMの外側の非従動部分ＴMo″は、従動部分ＴMo′に滑らかに連続させた上記非駆動部分ＬFi″の創成曲線である。同様に、追従側歯面ＴMの内側の非従動部分ＴMi″は、従動部分ＴMi′に滑らかに連続させた上記非駆動部ＬFO″の創成曲線である。
また、ここに示す例の場合、転曲線として円を採用している故、上記輪転曲線はサイクロイドでもある。
【００１３】
図１に示すように、前進側歯面ＬFと追従側歯面ＴMとが任意の点Ｑにて接している場合、曲線ＡＱは中心Ｏ1の円Ｃ1がピッチ点Ｐにてピッチ円ＰFに内接する中心Ｏ3の円Ｃ5の位置まで転がることにより形成され、線分ＰＱが点Ｑにおける前進側歯面ＬFの法線で、かつ曲率半径になっている。また、曲線ＢＱは中心Ｏ2の円Ｃ3が中心Ｏ3の円Ｃ5まで転がることにより形成され、線分ＰＱが点Ｑにおける追従側歯面ＴMの法線で、かつ曲率半径にもなっている。このことは、前進側歯面ＬFと追従側歯面ＴMとの接点における両歯面の曲率が常に等しいことを意味している。
従って、図１に示す雌ロータＦにより雄ロータＭを駆動する場合、両ロータの接触部でヘルツ応力はゼロとなり、ピッチングの発生を防止することができる。
【００１４】
点Ｑは任意の点である故、前進側歯面ＬFと追従側歯面ＴMとがどの位置で接していても上述したことは言える。
図２は、図１に示す雄ロータＭ、雌ロータＦが中心ＯM、ＯF間距離に関して設計値通りに誤差ゼロの状態に保たれている場合における雄ロータＭ、雌ロータＦの接触部の経時的な変化を示し、▲１▼から▲６▼へと変化してゆく。
【００１５】
図３は、図１に示す雄ロータＭ、雌ロータＦが中心ＯM、ＯF間距離に関して設計値とは異なり誤差εを伴っている場合における雄ロータＭ、雌ロータＦの接触部の経時的な変化を示し、上記同様に▲１▼から▲６▼へと変化してゆく。
この雄ロータＭ、雌ロータＦの場合、中心ＯM、ＯF間距離に関して誤差の有無に拘わらず、上述した従来のスクリュロータのように局部的な接触をすることはなく、雄ロータＭ、雌ロータＦは、常に一様に接触し、この部分でのピッチングの発生を回避することができる。
なお、上記スクリュロータでは、転曲線が円である場合について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、円以外の閉曲線を転曲線として形状が決められるスクリュロータをも含むものである。
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、雌ロータから雄ロータに動力を伝達する上記両ロータの接触部のロータ軸直角断面の輪郭が、上記両ロータの各ピッチ円を底線として、これに沿って転曲線を転がしたときにできる輪転曲線の形状を有する構成としてある。
このため、両ロータの接触部での曲率が常に等しくなり、この接触部でヘルツ応力がゼロとなり、ピッチングの発生のおそれがなくなるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る油冷式スクリュ圧縮機のスクリュロータの噛合い状態を示す図である。
【図２】  図１に示す雄ロータ、雌ロータの中心間距離が設計値通り誤差ゼロの状態に保たれている場合における両ロータの接触部の経時的な変化を示す図である。
【図３】  図１に示す雄ロータ、雌ロータの中心間距離が設計値とは異なり誤差を含む状態にある場合における両ロータの接触部の経時的な変化を示す図である。
【図４】  従来のスクリュ圧縮機のスクリュロータの噛合い状態を示す図である。
【図５】  図４に示す雄ロータ、雌ロータの中心間距離が設計値通り誤差ゼロの状態に保たれている場合における両ロータの接触部を示す図である。
【図６】  図４に示す雄ロータ、雌ロータの中心間距離が設計値とは異なり誤差を含む状態にある場合における両ロータの接触部を示す図である。
【符号の説明】
Ｆ  雌ロータ                Ｍ  雄ロータ
ＰF 雌ロータピッチ円        ＰM 雄ロータピッチ円
ＬF（ＬFi，ＬFo）  雌ロータの前進側歯面
ＴM（ＴMi，ＴMo）  雄ロータの追従側歯面
Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4  円
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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