(57)【要約】【課題】ロータとケーシングとの間の微小隙間を減少させて圧縮効率を向上させることのできるスクリュー形過給機の製造方法を提供する。【解決手段】本発明のスクリュー形過給機の製造方法は、雄ロータ２、雌ロータ３をロータケーシング４内に組み込んだときに、各ロータの長手方向の端面及び羽根の外周先端部とロータケーシング４の内面とが接触するような厚さのコーティングを雄ロータ２、雌ロータ３の長手方向の端面及び羽根の外周先端部に施すコーティング工程と、コーティングされた雄ロータ２、雌ロータ３をロータケーシング４内に組み込む組込工程と、雄ロータ２、雌ロータ３を回転駆動してコーティングの一部を削り取る切削工程とを含むことを特徴とする。【選択図】図５
2008157053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
螺旋状に形成された羽根を有する雄雌のロータをケーシング内に組み込んで噛み合わせ、前記雄雌のロータを回転駆動することによって空気を圧縮して過給するスクリュー形過給機の製造方法において、
前記雄雌のロータを前記ケーシング内に組み込んだときに、前記雄雌のロータの長手方向の端面と前記ケーシングの内面とが、及び／又は、前記羽根の外周先端部と前記ケーシングの内面とが、及び／又は、前記雄雌のロータの前記羽根の表面同士とが接触する厚さのコーティングを、前記雄雌のロータの長手方向の端面、及び／又は、前記羽根の外周先端部、及び／又は前記羽根の表面に施すコーティング工程と、
コーティングが施された前記雄雌のロータを前記ケーシング内に組み込む組込工程と、
前記雄雌のロータを回転駆動して前記コーティングの一部を削り取る切削工程と、
を含むことを特徴とするスクリュー形過給機の製造方法。
【請求項２】
前記コーティング工程において、前記雄雌のロータの長手方向の端面のうち吸入口側の端面、及び／又は、前記雄雌のロータの吸入口近傍に位置する前記羽根の外周先端部、及び／又は、前記雄雌のロータの吸入口近傍に位置する前記雄雌のロータの前記羽根の表面に、前記ケーシングの内面と接触する厚さのコーティングを施すことを特徴とする請求項１に記載のスクリュー形過給機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関等に空気を供給するスクリュー形過給機の製造方法に係り、ロータやケーシング等の部品間の微小隙間を減少させて圧縮効率を向上させるスクリュー形過給機の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクリュー形過給機は、螺旋状の雄ロータと、これに噛み合う雌ロータとをケーシング内で相互に逆回転させ、その一端から空気を吸込み、雄ロータ及び雌ロータとケーシングとの間で区画された空間内に導いて圧縮し、これを軸方向に圧送して他端に形成された吐出ポートから吐出するような構造となっている。
【０００３】
このようなスクリュー形過給機では、空気を圧縮しているために運転時には高温となり、ロータやケーシングが熱膨張する。また、ロータは高速回転しているため、金属同士の接触による溶着を防ぐためにロータの表面やケーシングの内面はコーティングが施されている。従来ではロータとケーシングとの間は微小の隙間を設けて接触しないように設計されており、隙間が限りなくゼロとなるように設定されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】特開平６−３１７２７７号公報
【特許文献２】特開２００３−１７６７９５号公報
【特許文献３】特開平８−２８４６７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来のスクリュー形過給機においては、ケーシングはアルミニウム合金で作られている。このアルミニウム合金はロータの材質に比べて熱膨張係数が大きいので、最高回転数域となる高温時には、ケーシングの方がロータよりも大きく膨張し、ロータとケーシングとの間の隙間が増大して空気の圧縮効率が低下してしまうという課題があった。このため、低温時にケーシングとロータ間の隙間が限りなくゼロとなるように設定して、高温時にこの隙間ができるだけ大きくならないような設計とする必要がある。しかし、ケーシングとロータ間の隙間を限りなくゼロとなるように部品形状を設計することは、加工公差を考慮すると限界があるため、従来はある程度の誤差を考慮した隙間に設定しており、圧縮効率を向上させることは困難であった。
【０００５】
一方、雌ロータと雄ロータについても、最高回転数域での圧縮効率を高くするため、最高回転数域でロータ間の隙間が限りなくゼロとなるように設定する必要がある。しかし、雌ロータと雄ロータとは同じ材質で作られているので、熱膨張係数も同じとなる。このため、圧縮比が低い場合や回転数が低い場合などの低温時には両方のロータに縮みが発生し、ロータ間の隙間が大きくなり、圧縮効率が低下してしまうという課題があった。この雌ロータと雄ロータについても、隙間を限りなくゼロとなるように部品形状を設計することは、加工公差を考慮すると限界があるため、従来はある程度の誤差を考慮した隙間に設定しており、圧縮効率を向上させることは困難であった。
【０００６】
本発明の目的は、過給機を構成する部品間の微小隙間を減少させて圧縮効率を向上させたスクリュー形過給機の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するために、本発明のスクリュー形過給機の製造方法は、螺旋状に形成された羽根を有する雄雌のロータをケーシング内に組み込んで噛み合わせ、前記雄雌のロータを回転駆動することによって空気を圧縮して過給するスクリュー形過給機の製造方法において、前記雄雌のロータを前記ケーシング内に組み込んだときに、前記雄雌のロータの長手方向の端面と前記ケーシングの内面とが、及び／又は、前記羽根の外周先端部と前記ケーシングの内面とが、及び／又は、前記雄雌のロータの前記羽根の表面同士とが接触するような厚さのコーティングを、前記雄雌のロータの長手方向の端面、及び／又は、前記羽根の外周先端部、及び／又は、前記羽根の表面に施すコーティング工程と、コーティングが施された前記雄雌のロータを前記ケーシング内に組み込む組込工程と、前記雄雌のロータを回転駆動して前記コーティングの一部を削り取る切削工程とを含むことを特徴とする。
【０００８】
また、前記コーティング工程において、前記雄雌のロータの長手方向の端面のうち吸入口側の端面、及び／又は、前記雄雌のロータの吸入口近傍に位置する前記羽根の外周先端部、及び／又は、前記雄雌のロータの吸入口近傍に位置する前記雄雌のロータの前記羽根の表面に、前記ケーシングの内面と接触するような厚さのコーティングを施すことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、雄雌のロータの長手方向の端面とケーシングの内面とが、及び／又は羽根の外周先端部とケーシングの内面とが、及び／又は雄雌のロータの羽根の表面同士とが接触するような厚さのコーティングを、雄雌のロータの長手方向の端面、及び／又は羽根の外周先端部、及び／又は雄雌のロータの羽根の表面に施し、このロータをケーシングに組み込んで回転駆動することでコーティングの一部を削り取るようにしたので、高温時には、削られずに残ったコーティング層により上記各部品間の隙間をほぼゼロにすることができ、高温時における圧縮効率を向上させることができる。また低温時には、削られずに残ったコーティング層の分だけ隙間を狭くすることができるので、低温時においても従来より圧縮効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態に係るスクリュー形過給機の製造方法によって製造されたスクリュー形過給機の構造を示す断面図である。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態のスクリュー形過給機１は、互いに噛み合って吸込んだ空気を圧縮する雄ロータ２及び雌ロータ３と、雄ロータ２及び雌ロータ３を収納したロータケーシング４と、雄ロータ２の回転軸となるＭ軸５と、Ｍ軸５の吸入口側を回転可能に支持する吸入側軸受６と、Ｍ軸５の吐出口側を回転可能に支持する吐出側軸受７と、雌ロータ３の回転軸となるＦ軸８と、Ｆ軸８の吸入口側を回転可能に支持する吸入側軸受９と、Ｆ軸８の吐出口側を回転可能に支持する吐出側軸受１０と、雄ロータ２及び雌ロータ３に空気を供給する吸入口１１と、雄ロータ２及び雌ロータ３によって圧縮された空気を吐出する吐出口１２と、Ｍ軸５及びＦ軸８を回転駆動するタイミングギア１４、１５とを備えている。
【００１２】
雄ロータ２は、図２に示すように羽根２１とＭ軸５によって構成されており、羽根２１はアルミニウム合金によって形成され、Ｍ軸５は主に鉄で形成されている。そして、雄ロータ２の鋳造時に鉄のシャフトを鋳込むことによって羽根２１とＭ軸５を一体化して製造することができる。そして、雄ロータ２の長手方向の端面２２、２３の少なくとも一方の端面、及び羽根２１の外周先端部２１ａには、雄ロータ２をロータケーシング４内に組み込んだときに、雄ロータ２の端面及び羽根２１の外周先端部２１ａと、ロータケーシング４の内面とが接触するような厚さのコーティングがそれぞれ施されている。
【００１３】
同様に、雌ロータ３についてもアルミニウム合金で形成された羽根３１と、主に鉄で形成されたＦ軸８によって構成されている。そして、雌ロータ３の長手方向の端面３２、３３の少なくとも一方の端面、及び羽根３１の外周先端部３１ａには、雌ロータ３をロータケーシング４内に組み込んだときに、雌ロータ３の端面及び羽根３１の外周先端部３１ａと、ロータケーシング４の内面とが接触するような厚さのコーティングがそれぞれ施されている。
【００１４】
さらに、雄ロータ２の羽根２１の表面と雌ロータ３の羽根３１の表面には、雄ロータ２と雌ロータ３とをロータケーシング４内に組み込んだときに、羽根２１、３１同士が接触するような厚さのコーティングがそれぞれ施されている。
【００１５】
そして、雄ロータ２の長手方向の端面２２、２３とロータケーシング４の内面との隙間、雌ロータ３の長手方向の端面３２、３３とロータケーシング４の内面との隙間、雄ロータ２の羽根２１の外周先端部２１ａとロータケーシング４の内面との隙間、雌ロータ３の羽根３１の外周先端部３１ａとロータケーシング４の内面との隙間、雄ロータ２の羽根２１の表面と雌ロータ３の羽根３１の表面との隙間が、それぞれコーティング層の厚みを考慮した隙間寸法となるようにして、雄ロータ２と雌ロータ３とをロータケーシング４内に組み込むことによって、雄ロータ２の長手方向の端面２２、２３とロータケーシング４の内面、及び雌ロータ３の長手方向の端面３２、３３とロータケーシング４の内面、及び雄ロータ２の羽根２１の外周先端部２１ａとロータケーシング４の内面、及び雌ロータ３の羽根３１の外周先端部３１ａとロータケーシング４の内面、及び雄ロータ２の羽根２１の表面と雌ロータ３の羽根３１の表面とを、それぞれ接触させることができる。
【００１６】
このように構成された雄ロータ２と雌ロータ３は、図３に示すようにロータケーシング４内に設置され、互いに噛み合うように組み込まれている。
【００１７】
また、図１のＡ−Ａ断面図である図４に示すように、吸入側の軸受部は、雄ロータ２の吸入側軸受６と雌ロータ３の吸入側軸受９とを固定する部分が中央に形成され、その周囲に吸入口１１が形成されている。
【００１８】
このように構成された本実施形態のスクリュー形過給機１は、互いに噛み合った雄ロータ２と雌ロータ３とをエンジンの出力等で互いに逆方向に回転駆動し、吸入口１１から導入した空気を２本のロータ間で圧縮して吐出口１２から加圧空気として吐出している。そして、スクリュー形過給機１から吐出された加圧空気は、内燃機関の給気側に過給されることになる。
【００１９】
次に、本実施形態に係わるスクリュー形過給機１の製造方法を図５のフローチャートに基づいて説明する。
【００２０】
図５に示すように、まず製造された雄ロータ２、雌ロータ３にコーティングを施すコーティング工程を実施する（ステップＳ１０１）。このコーティング工程では、雄ロータ２の長手方向の端面２２、２３、及び雌ロータ３の長手方向の端面３２、３３にコーティングを実施する。このときに、それらの端面のうち少なくとも一方について通常のコーティングよりも厚くなるようにコーティングを実施するようにしてもよい。例えば、雄ロータ２の場合であれば、両方の端面２２、２３を厚くコーティングしてもよいし、どちらか一方の端面だけを厚くコーティングしてもう一方の端面は通常の厚さのコーティングにしてもよい。雌ロータ３についても同様である。
【００２１】
ここで、通常のコーティングよりも厚くする場合のコーティングの厚さとしては、雄ロータ２、雌ロータ３をロータケーシング４内に組み込んだときに、各ロータの長手方向の端面とロータケーシング４の内面とが接触、又は組み込み時には接触しなくても、後述する切削工程において最高回転数で回転させたときに高温となることで接触するような厚さとすることが望ましい。
【００２２】
また、ステップＳ１０１では、雄ロータ２の羽根２１の外周先端部２１ａ、及び、雌ロータ３の羽根３１の外周先端部３１ａについて、通常のコーティングよりも厚くなるようにコーティングを実施する。
【００２３】
ここで、通常のコーティングよりも厚くする場合のコーティングの厚さとしては、雄ロータ２、雌ロータ３をロータケーシング４内に組み込んだときに、各ロータの羽根の外周先端部とロータケーシング４の内面とが接触する、又は組み込み時には接触しなくても、後述する切削工程において最高回転数で回転させたときに高温となることで接触するような厚さとする。
【００２４】
さらに、ステップＳ１０１では、雄ロータ２の羽根２１の表面、及び雌ロータ３の羽根３１の表面について、通常のコーティングよりも厚くなるようにコーティングを実施する。
【００２５】
ここで、通常のコーティングよりも厚くする場合のコーティングの厚さとしては、雄ロータ２、雌ロータ３をロータケーシング４内に組み込んだときに、各ロータの羽根２１、３１の表面同士が接触、又は組み込み時には接触しなくても、後述する切削工程において最高回転数で回転させたときに高温となることで接触するような厚さとする。
【００２６】
なお、上記コーティング工程におけるコーティング材料としては、一般的なコーティング材料を利用すればよく、例えばテフロン（登録商標）系樹脂やフッ素系樹脂などを使用することができる。
【００２７】
このようにして雄ロータ２、雌ロータ３にコーティングを施した後、続いて雄ロータ２、雌ロータ３をロータケーシング４内に組み込む組込工程を実施する（ステップＳ１０２）。この組込工程では、雄ロータ２と雌ロータ３とを互いに噛み合わせてロータケーシング４内に組み込み、吸入側の軸受をセットして完了する。
【００２８】
次に、雄ロータ２、雌ロータ３を回転駆動して通常よりも厚く形成されたコーティングを削り取る切削工程を実施する（ステップＳ１０３）。この切削工程では、ロータ２、３を最高回転数で駆動して、予め厚く形成されている雄ロータ２、雌ロータ３の長手方向の端面のコーティング、及び羽根の外周先端部のコーティング、及び羽根の表面のコーティングを削り取る。
【００２９】
これにより、雄ロータ２、雌ロータ３の長手方向の端面とロータケーシング４の内面との間の隙間、及び羽根の外周先端部とロータケーシング４の内面との間の隙間、及び雄ロータ２の羽根２１の表面と雌ロータ３の羽根３１の表面との隙間を、削れられずに残ったコーティング層により、それぞれほぼゼロにすることができる。したがって、高温時における圧縮効率を向上させることができる。そして、温度が下がった場合でも、削れられずに残ったコーティング層の分だけ、従来よりもこれらの隙間を狭くすることができるので、低温時においても従来よりも圧縮効率を向上させることができる。
【００３０】
また、上述したコーティング工程では、雄ロータ２、雌ロータ３の少なくとも一方の端面のコーティングを厚くするようにしたが、ロータの長手方向の端面のうち、吸入口１１側の端面、及び／又は吸入口１１近傍のロータ長手方向の約１／３程度に位置する羽根の外周先端部、及び／又は吸入口１１近傍に位置する羽根の表面のコーティングのみを厚くするようにしてもよい。
【００３１】
これにより、コーティングを削った後の樹脂（削りかす）を取り除く際に、吸入口１１を利用することができるので、容易に樹脂を取り除くことができる。これに対して、雄ロータ２、雌ロータ３の端面の両方にコーティングを施した場合や、吐出口１２側の端面にコーティングを施した場合、並びに吐出口１２側近傍に位置する羽根の外周先端部にコーティングを施した場合、並びに吐出口１２側近傍に位置する羽根の表面にコーティングを施した場合、では三角形の吐出ポートから樹脂を取り除かなければならないので、樹脂の取り除きが困難になってしまう。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態のスクリュー形過給機の製造方法では、雄ロータ２、雌ロータ３の長手方向の端面とロータケーシング４の内面、及び雄ロータ２、雌ロータ３の羽根の外周先端部とロータケーシング４の内面、及び雄ロータ２の羽根の表面と雌ロータ３の羽根の表面同士がそれぞれ接触するような厚さのコーティングを施し、この雄ロータ２、雌ロータ３をロータケーシング４に組み込んで回転駆動することでコーティングを削り取るようにしてスクリュー形過給機１を製造するようにしたので、高温時には、削られずに残ったコーティング層により、雄ロータ２、雌ロータ３とロータケーシング４との間の隙間、及び雄ロータ２と雌ロータ３との間の隙間をほぼゼロにすることができ、また低温時においても、削られずに残ったコーティング層の分だけ、従来よりこれらの隙間を狭くできるので、圧縮効率を向上させることができる。
【００３３】
また、コーティング工程において雄ロータ２、雌ロータ３の長手方向の端面のうち吸入口１１側の端面、及び／又は吸入口１１近傍に位置する羽根の外周先端部のみ、及び／又は吸入口１１近傍に位置する羽根の表面のみコーティングを厚くすることで、コーティングを削った後の樹脂を容易に取り除くことが可能になる。
【００３４】
なお、本実施形態では、発明を実施するための最良の形態として、すなわち圧縮効率の向上に最も効果があると考えられる組み合わせとして、（１）雄ロータ２、雌ロータ３の長手方向の端面とロータケーシング４の内面が接触するような厚さのコーティング、及び（２）雄ロータ２、雌ロータ３の羽根の外周先端部とロータケーシング４の内面が接触するような厚さのコーティング、及び（３）雄ロータ２の羽根の表面と雌ロータ３の羽根の表面同士が接触するような厚さのコーティング、をそれぞれ施した例について示した。しかしながら、これら（１）〜（３）のコーティングのうちの２つを組み合わせて実施してもよく、またいずれか１つを実施してもよい。このように、（１）〜（３）のコーティングのうちの１つ或いは２つを組み合わせて実施した場合であっても、従来より圧縮効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係るスクリュー形過給機の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るスクリュー形過給機の雄ロータ及び雌ロータの構造を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るスクリュー形過給機の構造を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るスクリュー形過給機の軸受部分の構造を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るスクリュー形過給機の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
１  スクリュー形過給機
２  雄ロータ
３  雌ロータ
４  ロータケーシング
５  Ｍ軸
６  吸入側軸受
７  吐出側軸受
８  Ｆ軸
９  吸入側軸受
１０  吐出側軸受
１１  吸入口
１２  吐出口
１４、１５  タイミングギア
２１、３１  羽根
２１ａ、３１ａ  外周先端部
２２、２３、３２、３３  ロータの端面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2008157053.tif 000006
【図５】
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