(57)【要約】【課題】  ポンプロータにおいて、ロータ回転軸とロータ本体の締結部での位置ずれやがたつきを防止して、ポンプ性能の低下を防止するとともに製造コストを低減すること【解決手段】  ロータ回転軸２と、該回転軸の軸径を一端から順次大きくした段つき軸部のそれぞれに対応する軸孔部が圧入しろをもって嵌合するように、孔径を一端から順次大きくした段つき軸孔部を形成したロータ本体１を備え、ロータ回転軸２とロータ本体１は円周方向溝嵌合部１１、軸方向溝嵌合部１４、第１圧入部１７及び第２圧入部１８によって固設される。よってロータ回転軸とロータ本体とは、軸の長手方向及び円周方向とも相対的な移動が防止され、位置ずれやがたつきを起こすことはなく強固に一体化される。【選択図】図２  
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ回転軸をロータ本体の軸孔に嵌合してロータ本体とロータ回転軸を一体化したポンプロータであって、前記ロータ回転軸は、前記ロータ本体の軸孔に配置され軸心が同一で軸径を一端から順次大きくした多段の段つき軸とされるとともに、隣接する該段つき軸の間に形成された円周方向溝及び段つき軸の最大軸径部に形成された長手方向に平行な軸方向溝を備え、前記ロータ本体は、前記ロータ回転軸の長手方向に対応する各軸径部で各軸孔部が圧入しろをもって嵌合するように軸孔径を一端から順次大きくした段つき軸孔を備え、前記円周方向溝に嵌合するロータ本体の軸孔部には、圧入によって前記ロータ回転軸の円周方向溝と噛み合うように形成した円周方向溝嵌合部が形成され、前記軸方向溝に嵌合するロータ本体の軸孔部には、圧入によって前記ロータ回転軸の軸方向溝と噛み合う軸方向溝嵌合部が形成されてなることを特徴とする流体機械用ポンプロータ。
【請求項２】
請求項１において、前記ロータ回転軸の円周方向溝を形成する２つの相対する円周方向溝壁面はそれぞれ相対するテーパ面を持つように形成されるとともに、該２つの相対するテーパ面状の円周方向溝壁面を延長して交差する線がロータ回転軸の軸中心線上またはその近傍になるように形成されたことを特徴とする流体機械用ポンプロータ。
【請求項３】
請求項１において、前記ロータ回転軸の軸方向溝を形成する２つの相対する軸方向溝壁面はそれぞれ相対する勾配面を持つように形成されるとともに、該２つの相対する勾配面状の軸方向溝壁面を延長して交差する線がロータ回転軸の軸中心線上またはその近傍になるように形成されたことを特徴とする流体機械用ポンプロータ。
【請求項４】
請求項１において、前記ロータ回転軸の軸方向溝の溝は該ロータ回転軸の長手方向に平行な溝をもつ平目ローレットまたはスプライン、セレーションで形成されたことを特徴とする流体機械用ポンプロータ。
【請求項５】
請求項１において、前記ロータ回転軸の材質が鉄系であり、前記ロータ本体の材質が比較的軟質で延性があり熱膨張係数が大きいアルミ系であることを特徴とする流体機械用ポンプロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ルーツ型ポンプ、スクリュー型ポンプ、クロー型ポンプなどに代表される、対となったポンプロータ及び、ポンプロータとポンプケーシングとはそれぞれ微小な隙間をもって回転して流体を圧縮するポンプにおいて、ロータ本体とロータ回転軸とを嵌合させて一体化した構成の流体機械用ポンプロータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロータ本体とロータ回転軸とを嵌合させて一体化したポンプロータで構成した流体機械は、ロータ回転軸に連結したモータなどの適当な回転駆動機構によって、対となったポンプロータを、微少な隙間をもって同期して回転させ流体を圧縮するようになっているので、ロータ回転軸の回転をロータ本体に伝達するために、ロータ回転軸とロータ本体の間の嵌合部には、周り止めや位置決めによる確実な締結方法が必要となる。
【０００３】
これらの構成の流体機械では、ロータ回転軸から回転駆動力をロータ本体に伝達するとともに、圧縮効率などの効率を高めるためには、対となったロータ本体同士、ロータ本体とケーシングとの隙間をともに極力小さくする必要がありまた、運転に伴う変動トルクに対する振動・騒音を低減するためにも、ロータ回転軸とロータ本体の嵌合部における軸方向及び回転方向の位置ずれやがたつきは、できる限り小さくする必要がある。
【０００４】
特に流体の圧縮にともなう発熱でロータ回転部やロータ本体はそれぞれ温度が高くなるので、ロータ回転軸とロータ本体との嵌合部では、ロータ回転軸側とロータ本体側との間の熱膨張差による隙間の発生や塑性変形による位置ずれやがたつきも発生する。
【０００５】
その結果一層、圧縮効率が低下して性能が低下することはもちろん、異音や振動がさらに大きくなり、遂にはロータ本体同士またはロータ本体とハウジングが干渉してポンプが運転できなくなることもある。
【０００６】
このため従来、ロータ回転軸へのロータ本体の取り付け方法としては、ロータ回転軸とロータ本体とをキーとキー溝で一体化する一般的な締結方法を始めとして、特許文献１に開示されているように、ロータ回転軸とロータ本体とを同芯的に組み付けた状態で、ロータ回転軸とロータ本体にピン孔を同時同軸加工し、そのピン孔にピンを圧入した構造の締結方法が提供されている。
【０００７】
また他のロータ回転軸へのロータ本体の取り付け方法としては、特許文献２に開示されているように、ロータ回転軸のロータ本体への嵌合部分に、互いに異なる螺旋方向の溝または突起を取り付けた部分を設け、この螺旋部分または突起が形成されているロータ回転軸に、ロータ本体を鋳込み一体化した構造の締結方法も提供されている
【特許文献１】特開昭５９−６３３９０
【特許文献１】特開２００３−１４８３６７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の一般的技術である前記ロータ回転軸とロータ本体とをキーとキー溝で一体化する方法では、キーとキー溝を別々に加工するため、この結合構造ではキーとキー溝それぞれの加工公差による位置ずれやがたつきは、構造上からさけられないものがあった。
【０００９】
また特許文献１に示された、ロータ回転軸とロータ本体とを同軸的に組み付けた状態で、ロータ回転軸とロータ本体にピン孔を同時同軸加工し、そのピン孔にピンを圧入した構造の締結方法では、ロータ本体が起動時や運転時に大きな回転駆動力を受けたとき、直接ピン本体を介してその回転駆動力がロータ回転軸に伝達される構造にあるため、ピンが変形や破損しやすいという課題があった。
【００１０】
さらには流体の圧縮に伴って発生する圧縮熱により、流体機械が高温となる運転条件下にあっては、ロータ回転軸やロータ本体のピン孔とピンとの間の熱膨張差によって、ロータ回転軸とロータ本体との間及び、ピンとロータ回転軸やロータ本体間では隙間ができ、それによるロータ本体とロータ回転軸の間でがたつきや位置ずれが発生するという課題もあった。
【００１１】
また特許文献２に示された、ロータ回転軸のロータ本体取り付け部分に、互いに異なる螺旋方向の溝または突起を取り付けた部分を設け、この螺旋部分や突起を形成したロータ回転軸に、ロータ本体を鋳込みや鍛造で一体化した構造の締結方法では、ロータ回転軸が螺旋方向の溝または突起をもっているため、一体化のための加工方法が鋳造または鍛造に限定される。
【００１２】
したがってあらかじめ押し出し成形や焼結成形や精密鋳造などで製作したりまた、それら成形品や鋳造品に樹脂コーテイングして製作した量産的で価格も安く製作できるロータ本体を、ロータ回転軸に圧入して一体化する構成などに比べて、製造コストが高価となるという課題があった。
【００１３】
すなわちポンプ性能を確保するためには、ロータ本体同士、ロータ本体とハウジングとの隙間を極力小さくする必要があるので、各部とも厳しい寸法精度を要求され精密加工が不可欠であるが、鋳込むか鍛造でロータ本体とロータ回転軸とを一体化した後の加工では、その複雑な形状や構成や大きさからみて、加工工数もかかるし、加工設備も大型の高精度なものを要し、製造コストが高価になるという課題があった。
【００１４】
またロータ回転軸にロータ本体を鋳込むか鍛造して一体化する工法では  鋳造や鍛造のための型コストも、構造の複雑さと大きさからみて高価になるという課題もあった。
【００１５】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、ロータ回転軸とロータ本体を嵌合して一体化するポンプロータにおいて、ロータ回転軸とロータ本体の間の嵌合部での位置ずれやがたつきを防止し、振動騒音を含めたポンプの性能と信頼性の低下を防止するとともに、製造コストを低減させることを技術的課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記した技術的課題を解決するためになされた請求項１の発明は、ロータ回転軸をロータ本体の軸孔に嵌合してロータ本体とロータ回転軸を一体化したポンプロータであって、前記ロータ回転軸は、前記ロータ本体の軸孔に配置され軸心が同一で軸径を一端から順次大きくした多段の段つき軸とされるとともに、隣接する該段つき軸の間に形成された円周方向溝及び段つき軸の最大軸径部に形成された長手方向に平行な軸方向溝を備え、前記ロータ本体は、前記ロータ回転軸の長手方向に対応する各軸径部で各軸孔部が圧入しろをもって嵌合するように軸孔径を一端から順次大きくした段つき軸孔を備え、前記円周方向溝に嵌合するロータ本体の軸孔部には、圧入によって前記ロータ回転軸の円周方向溝と噛み合うように形成した円周方向溝嵌合部が形成され、前記軸方向溝に嵌合するロータ本体の軸孔部には、圧入によって前記ロータ回転軸の軸方向溝と噛み合う軸方向溝嵌合部が形成されてなることを特徴とする流体機械用ポンプロータとしたことである。
【００１７】
また上記技術的課題を解決するにあたり、請求項２のように、前記ロータ回転軸の円周方向溝を形成する２つの相対する円周方向溝壁面はそれぞれ相対するテーパ面を持つように形成されるとともに、該２つの相対するテーパ面状の円周方向溝壁面を延長して交差する線がロータ回転軸の軸中心線上またはその近傍になるように形成されていることがこのましい。
【００１８】
また上記技術的課題を解決するにあたり、請求項３のように、前記ロータ回転軸の軸方向溝を形成する２つの相対する軸方向溝壁面はそれぞれ相対する勾配面を持つように形成されるとともに、該２つの相対する勾配面状の軸方向溝壁面を延長して交差する線がロータ回転軸の軸中心線上またはその近傍になるように形成されていることがこのましい。
【００１９】
また上記技術的課題を解決するにあたり、請求項４のように、前記ロータ回転軸の軸方向溝の溝は該ロータ回転軸の長手方向に平行な溝をもつ平目ローレットまたはスプライン、セレーションで形成されていることがこのましい。
【００２０】
また上記技術的課題を解決するにあたり、請求項５のように、前記ロータ回転軸の材質が鉄系であり、前記ロータ本体の材質が、比較的軟質で延性があり熱膨張係数が大きいアルミ系で形成されていることがこのましい。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に記載の発明によれば、ロータ回転軸をロータ本体に圧入することにより一体化すると、ロータ回転軸の円周方向溝に嵌合する円周方向溝嵌合部が形成されるので、この円周方向溝嵌合部によって、ロータ回転軸とロータ本体との軸方向への相対的な移動が防止できる。
【００２２】
また、ロータ回転軸とロータ本体との回転方向への相対的な移動は、ロータ回転軸の軸方向溝に嵌合する軸方向溝嵌合部が圧入により形成されるので、この軸方向溝嵌合部によって防止できる。
【００２３】
すなわちロータ回転軸とロータ本体の嵌合部では、円周方向溝嵌合部及び軸方向溝嵌合部とも圧入によってお互いに噛み合うように一体化されているので、軸の長手方向および回転方向での相対的な移動はなく位置ずれやがたつきが発生することはないし、また嵌合部の締結強度も高く信頼性も高い。
【００２４】
またロータ回転軸をロータ本体の軸孔に嵌合してロータ本体とロータ回転軸を一体化したこのような構成のポンプロータでは、押し出し成形や焼結や精密鋳造さらには、それらへの樹脂コーテイングなどであらかじめ成形した量産的で価格も安いロータ本体をロータ回転軸に圧入して製作することができるので、型費や加工コストが高くなる鋳込みや鍛造によって一体化した後に精密加工する方法にくらべて製造コストも安くなる。
【００２５】
請求項２に記載の発明によれば、ロータ回転軸の円周方向溝とロータ本体の円周方向溝嵌合部は互いに同形の外形形状をもつ断面形状で噛合い、軸の長手方向の噛合い断面では、２つの相対する円周方向溝壁面で形成された断面形状を備え、該２つの相対する円周方向溝壁面はテーパ面をなして互いのテーパ面状の円周方向溝壁面を延長して交差する線がロータ回転軸の軸中心線上またはその近傍になるように形成している。
【００２６】
したがって、ロータ本体とロータ回転軸が同形の外形形状をもつ断面形状で噛み合う前記円周方向溝嵌合部では、この２つの相対する円周方向溝壁面がテーパ面をなしているので、ポンプ温度上昇にともなうロータ本体とロータ回転軸の間で発生する熱膨張差に基づく熱応力が、テーパ面に沿って軸の長手方向と径方向に緩和されて塑性変形によって発生する位置ずれやがたつきを少なくすることができる。
【００２７】
すなわちポンプを運転すると、圧縮熱によりポンプロータの温度が上昇し、同形の外形形状をもつ断面形状で噛み合う、ロータ本体側の円周方向溝嵌合部とロータ回転軸側の円周方向溝では、軸の長手方向においてそれぞれ熱膨張する。
【００２８】
通常ロータ本体側は直接圧縮気体に接して温度は高くまた、軽量化のためにも膨張係数が大きいアルミなどが使われるので、同形の断面形状で噛み合うロータ本体側の円周方向溝嵌合部とロータ回転軸側の円周方向溝の間では軸の長手方向において、ロータ本体側の円周方向溝嵌合部の熱膨張量がロータ回転軸側の円周方向溝より大きくなり、特に温度が高い時とか熱膨張差が大きい時には、この円周方向溝嵌合部での熱応力が過大となり、塑性変形をきたして温度条件によっては隙間が出来て性能、機能上無視できない位置ずれやがたつきを発生することがある。
【００２９】
これに対し本発明では、同形の外形形状をもつ断面形状で噛み合う円周方向溝嵌合部を形成するロータ本体側の円周方向溝嵌合部と、ロータ回転軸側の円周方向溝がテーパ面を呈して噛み合っているので、ロータ本体側の円周方向溝嵌合部とロータ回転軸側の円周方向溝の間での熱膨張差によって発生する熱応力は、テーパ面の角度に応じて、同時に軸の長手方向と径方向に分散される。
【００３０】
この軸の長手方向と径方向に分散された熱応力により、軟質で延性のあるアルミ系の材質で形成されたロータ本体側の円周方向溝嵌合部は、テーパ面に沿って軸の長手方向にのびると同時に径方向にも伸びることになり、この円周方向溝嵌合部での位置ずれやがたつきをなくすることができる。
【００３１】
よって、ポンプロータが高温になっても、軸の長手方向及び径方向のロータ本体とロータ回転軸との相対移動は、テーパ面をもって同形の断面形状で噛み合う円周方向溝嵌合部を形成するロータ本体側の円周方向溝嵌合部と、ロータ回転軸側の円周方向溝との隙間のない嵌合によって防止され、振動騒音を含めてポンプ性能の低下をきたす軸方向での位置ずれやがたつきが発生することはない
請求項３に記載の発明によれば、ロータ回転軸の軸方向溝は、回転軸と直角な断面では２つの相対する軸方向溝壁面とで形成された断面形状を備え、該２つの相対する軸方向溝壁面は勾配面をなして、互いの勾配面状の軸方向溝壁面を延長して交差する線がロータ回転軸の軸中心線上またはその近傍になるようにしている。
【００３２】
したがって、請求項２の発明と同様に、ポンプロータが高温になっても、軸の回転方向及び径方向のロータ本体とロータ回転軸との相対移動は、テーパ面をもって同形の断面形状で噛み合う軸方向溝嵌合部を形成するロータ本体側の軸方向溝嵌合部と、ロータ回転軸側の軸方向溝との隙間のない嵌合によって防止されているので、振動騒音を含めてポンプ性能の低下をきたす軸方向での位置ずれやがたつきが発生することはない。
【００３３】
請求項４に記載の発明によれば、前記ロータ回転軸側の軸方向溝の溝形状は、該ロータ回転軸の長手方向に平行な溝をもつ一般的な平目ローレットまたはスプライン、セレーションで形成しているので、すでに量産的な標準化された加工治具を用いて製作することができ加工コストを低減できる。
【００３４】
請求項５に記載の発明によれば、前記ロータ本体の材質をアルミ系としたので、流体機械の軽量化を達成できるとともに、前記ロータ回転軸を鉄系としたので、この回転軸に高い強度をもたせて、コスト低減と信頼性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】
【００３５】
以下本発明に係わる実施の形態を図面にもとづいて説明する。
【００３６】
（第１実施形態例）
図１、図２、図３、図４、図７（ａ）、（ｂ）、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明のポンプロータの第１実施形態例を示し、図１は本発明のポンプロータを用いた流体機械の構造を示す断面図、図２は本発明のポンプロータの断面図、図３は図２中の円周方向溝嵌合部の拡大断面図、図４は図２中のA−A線に沿った断面図、図７（ａ）、（ｂ）は一体化する前のロータ本体の軸孔部とロータ回転軸の軸径部を示す断面図、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はロータ本体の軸孔へのロータ回転軸の圧入方法を示す断面図である。
【００３７】
図１に示すポンプの例は２葉のルーツ式真空ポンプで、該ルーツ式ポンプは吸気口４及び排気口５を備え、内部に該吸気口４及び該排気口５が連通するポンプ室７を形成するケーシング３と、ポンプ室７に配置された駆動側ポンプロータ２０ａ及び従動側ポンプロータ２０ｂを備える。そして、駆動側ポンプロータ２０ａと従動側ポンプロータ２０ｂが同期して回転することにより、吸気口４側の流体を５排気口側に送り込む。
【００３８】
駆動側ポンプロータ２０ａには、駆動側ロータ回転軸２ａで連結した駆動側タイミングギア６ａが、また従動側ポンプロータ２０ｂには、従動側ロータ回転軸２ｂで連結したタイミングギア６ｂとがそれぞれ配設されており、駆動側ポンプロータ２０ａをモータなどの外部動力により回転駆動させると、各ポンプロータ２０ａ，２０ｂは矢印の方向にそれぞれ逆回転するようになって、吸入した気体を吸入口４から吸入し、排気口５から排気する構成にある。
【００３９】
ケーシング３には、図１において図示左側に吸気口４が、図示右側に排気口５がそれぞれ連通されたほぼ楕円状の断面形状をもってポンプ室７が形成され、ロータ外形が繭型筒状に形成された駆動側ポンプロータ２０ａ及び従動側ポンプロータ２０ｂが互いに位相をずらした状態で、ポンプ室７の壁面とわずかな隙間を持って回転できるように収納される。
【００４０】
駆動側ポンプロータ２０ａは、駆動側ロータ回転軸２ａと繭型筒状の駆動側ロータ本体１ａで構成され、駆動側ロータ本体１ａの図芯位置に駆動側ロータ回転軸２ａが同芯的に嵌合され一体化して固設されている。
【００４１】
なお駆動側ロータ回転軸２ａでは、担持した駆動側ロータ本体１ａに回転駆動力を付勢させるために特に強度が要求されるので鉄系の材質で構成される。
【００４２】
また繭型筒状の駆動側ロータ本体１ａでは、軽量化とロータ回転軸２ａへの圧入などを考慮して通常鉄系より低密度で、延性があり熱膨張率が大きいアルミ系の材質で構成される。
【００４３】
図１では繭型筒状の駆動側ロータ本体１ａをさらに軽量化するための中空孔がロータ本体１の両側の長径部にそれぞれ形成されているが、該中空孔はロータ本体１の筒長さ方向の全長部に亘るものでもよいし途中までの深さの中空孔でもよいし場合によってはこの中空孔はなくてもよい。
【００４４】
従動側ポンプロータ２０ｂは、駆動側ロータ回転軸２ａと同じように、従動側ロータ回転軸２ｂと繭型筒状の従動側ロータ本体１ｂで構成され、従動側ロータ本体１ｂの図芯位置に従動側ロータ回転軸２ｂが同芯的に嵌合され一体化して固設されている。
【００４５】
なお従動側ロータ回転軸２ｂでは、担持した従動側ロータ本体１ｂに回転駆動力を付勢させるために特に強度が要求されるので鉄系などの材質で構成される。
【００４６】
またこの繭型筒状の従動側ロータ本体１ｂでは、軽量化とロータ回転軸への圧入などを考慮して、通常鉄系よりも低密度で、延性があり熱膨張率が大きいアルミ系の材質で構成される。
【００４７】
図１では、繭型筒状の従動側ロータ本体１ｂをさらに軽量化するための中空孔が、ロータ本体の長径部の両側にそれぞれ形成されているが、該中空孔はロータ本体１の筒状長さ方向の全長部に亘るものでもよいし、途中までの深さの中空孔でもよいし場合によってはこの中空孔はなくてもよい。
【００４８】
次に一体化された駆動側ポンプロータ２０ａを構成する駆動側ロータ回転軸２ａと駆動側ロータ本体１ａ及び、一体化された従動側ポンプロータ２０ｂを構成する従動側ロータ回転軸２ｂと従動側ロータ本体１ｂについては、ロータ本体１がロータ回転軸２に同芯的に嵌合され一体化して固設されている部位では、それぞれ同一形状であるので、以下の説明では符号に添字したアルファベットを略し、ポンプロータの符号を２０、ロータ本体の符号を１、ロータ回転軸の符号を２として説明する。
【００４９】
ロータ回転軸２は、ロータ本体１が同芯的に嵌合され一体化して固設されている部位では、図７（ｂ）に示すように軸心が同一で、軸径の異なる軸径Ｄ１部，軸径Ｄ２部，軸径Ｄ３部をもつ多段の段つき軸として、一端から（図では右側から）順次該軸径がＤ１＞Ｄ２，Ｄ２＞Ｄ３となるように形成されるとともに、隣接する軸径Ｄ２部と軸径Ｄ３部の間には円周方向溝１１ｂが、また段つき軸の最大軸径部である軸径Ｄ１部には軸の長手方向と平行な溝をもつスプラインなどのロータ回転軸側の軸方向溝１４ｂが形成されている。
【００５０】
ロータ本体１は、ロータ回転軸２と一体化される前の状態では、図７（ａ）に示すように、繭型筒状の筒長さ方向（図示左右方向）に貫通させた孔径の異なる同芯の多段の軸孔を備え、この軸孔の孔径は前記軸径を一端から順次大きくした段つき軸をもつロータ回転軸２の各軸部と軸の長手方向各位置で対応してそれぞれの軸孔部が嵌合するように、３つの異なる孔径ｄ１部，孔径ｄ２部，孔径ｄ３部をもつ多段の段つき軸孔として、一端から（図では右側から）順次該孔径が、ｄ１≧ｄ２、ｄ２＞ｄ３となるように形成されている。
【００５１】
なお図７（ａ）で示す、隣接する孔径ｄ１部，孔径ｄ２部の軸孔間にある孔径ｄ１部，孔径ｄ２部より大きい孔径を持つ孔径Ｅ部は、ロータ回転軸２をロータ本体１の軸孔に圧入して一体化する時に、ロータ回転軸の軸方向溝１４ｂで発生するバリなどの逃がし部で、バリなどが発生しないときには省略できるものである。またＣ１はロータ回転軸２を軸孔に圧入しやすくするための面取り部である。
【００５２】
つぎに前記ロータ回転軸２に形成された各段つき軸の３つの異なる軸径Ｄ１部，軸径Ｄ２部，軸径Ｄ３部と、該軸の長手方向各位置で対応して、それぞれ嵌合するロータ本体１側に形成された各段つき孔の３つの異なる孔径ｄ１部，孔径ｄ２部，孔径ｄ３部との形状関係は、ロータ回転軸２とロータ本体が一体化される前の状態では以下のようになっている。  
まず軸径Ｄ１部と孔径ｄ１部では、ロータ回転軸側の軸方向溝１４ｂの軸径Ｄ１部を、ロータ本体１の孔径ｄ１部より大きくして、ロータ本体１の孔径ｄ１部に食い込みしろを有するように軸径Ｄ１部と孔径ｄ１部は形成される。
【００５３】
すなわちδ１を軸径Ｄ１部に対する孔径ｄ１部への食い込みしろとすると、δ１＝Ｄ１−ｄ１＞０となるように孔径ｄ１部と軸径Ｄ１部が形成され、比較的強度と硬度が高い鉄系などの材質を使用したロータ回転軸２を、比較的軟質で延性のあるアルミニウムなどの材質を使用したロータ本体１に圧入すると、ロータ回転軸２の軸径Ｄ１部に形成されている前記ロータ回転軸側の軸方向溝１４ｂが、ロータ本体１側の孔径ｄ１部に食い込んで、ロータ本体側の軸方向溝嵌合部１４ａを孔径ｄ１部に形成する。
【００５４】
この結果軸径Ｄ１部と孔径ｄ１部の間では、ロータ回転軸側の軸方向溝１４ｂとロータ本体側の軸方向嵌合溝部１４ａとで構成される軸方向溝嵌合部１４が形成される。
【００５５】
また軸径Ｄ２部と孔径ｄ２部では、ロータ回転軸２側の軸径Ｄ２部をロータ本体１側の孔径ｄ２部より大きくして、ロータ本体１の孔径ｄ２部に圧入しろを有するように軸径Ｄ２部と孔径ｄ２部が形成される。
【００５６】
すなわちδ２を軸径Ｄ２部と軸孔ｄ２部の圧入しろとすると、δ２＝Ｄ２−ｄ２＞０となるように、軸径Ｄ２部と軸孔ｄ２部が形成され、比較的強度と硬度が高い鉄系などの材質を使用したロータ回転軸２を比較的軟質で延性のあるアルミ系などの材質を使用したロータ本体１に圧入すると、ロータ回転軸２の軸径Ｄ２部がロータ本体１の孔径ｄ２部に食い込み、軸径Ｄ２部と孔径ｄ２部の間では第１圧入部１７が形成される。
【００５７】
また軸径Ｄ３部と孔径ｄ３部では、ロータ回転軸２側の軸径Ｄ３部がロータ本体１側の孔径ｄ３部より大きくしてロータ本体１の孔径ｄ３部に圧入しろを有するように軸径Ｄ３部と孔径ｄ３部が形成される。
【００５８】
すなわちδ３を軸径Ｄ３部と孔径ｄ３部の圧入しろとすると、δ３＝Ｄ３−ｄ３＞０となるように、軸径Ｄ３部と孔径ｄ３部が形成されているので、比較的強度と硬度が高い鉄系などの材質を使用したロータ回転軸２を比較的軟質で延性のあるアルミ系などの材質を使用したロータ本体１に圧入すると、ロータ回転軸２の軸径Ｄ３部がロータ本体１の孔径ｄ３の孔部に圧入され、軸径Ｄ３部と孔径ｄ３部では第２圧入部１８が形成される。
【００５９】
次に前記のような構成にあるロータ回転軸２とロータ本体１を圧入によって一体化して形成される第２圧入部１８、軸方向溝嵌合部１４、第１圧入部１７、円周方向溝嵌合部１１それぞれの嵌合部の形成について説明する。
【００６０】
前記第２圧入部１８、軸方向溝嵌合部１４、第１圧入部１７、円周方向溝嵌合部１１は、上記したロータ本体１の段つき軸孔部の孔径ｄ１部，ｄ２部，ｄ３部とロータ回転軸２の段つき軸部の軸径Ｄ１部，Ｄ２部，Ｄ３部，円周方向溝嵌合部１１，軸方向溝嵌合部１４の位置関係および寸法関係に基づき、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ロータ本体１の孔径の大きい孔径ｄ１部側にロータ回転軸２を、軸径の小さい軸径Ｄ３部から挿入して、図示しないが適当な圧入治具を用いて矢印で示すような圧入方向から圧入することによって、軸径の小さい軸径Ｄ３部側から順に各圧入部、溝嵌合部が形成される。
【００６１】
すなわち比較的硬質で強度の強い鉄系の材質で構成されたロータ回転軸２を比較的軟質で延性のあるアルミニウムなどの材質で構成されたロータ本体１の軸孔に圧入していくと、まず図８（ａ）に示すように、前記ロータ本体１の軸孔は、軸径を一端から順次大きくした段つき軸の長手方向に対応する各軸部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３でそれぞれの軸孔部が圧入しろをもって嵌合するように軸孔径を一端から順次大きくした段つきの軸孔部ｄ１，ｄ２，ｄ３として構成され、対応する各孔径部及び各軸径部は上記したように、δ３＝ＤＤ３−ｄ３＞０、δ２＝Ｄ２−ｄ２＞０、δ１＝Ｄ１−ｄ１＞０の関係にあるので、まず軸孔ｄ３部と軸径Ｄ３部では、圧入によって第２圧入部１８が形成され始めるとともに、ロータ回転軸２のＤ１部に形成されているロータ回転軸側の軸方向溝１４ｂの端が、ロータ本体１の孔径ｄ１部の口元にあたる。
【００６２】
さらに該ロータ回転軸２を圧入していくと、図８（ｂ）に示すように、ロータ回転軸２の軸径Ｄ１部に形成されているロータ回転軸側の軸方向溝嵌合部１４ｂが、比較的軟質で延性をもつアルミニウムなどの材質で構成されたロータ本体１の孔径ｄ１部に食い込んで、相対するロータ本体側の軸方向嵌合溝部１４ａを当該孔径ｄ１部に形成させるとともに、軸孔ｄ３部と軸径Ｄ３部での第２圧入部１８はさらに進み、あわせて軸孔ｄ２部と軸径Ｄ２部での第１圧入部１７の形成も進み、ロータ回転軸２の軸径Ｄ２部がロータ本体１の孔径ｄ３部に到達する。
【００６３】
さらに該ロータ回転軸２を圧入していくと、図８（ｃ）に示すように、ひきつづきロータ回転軸２の軸径Ｄ１部に形成されているロータ回転軸側の軸方向溝１４ｂが、ロータ本体１の孔径ｄ１部に食い込み、相対するロータ本体側の軸方向嵌合溝部１４ａを当該孔径部ｄ１部に形成されるとともに、軸孔ｄ３部と軸径Ｄ３部および軸孔ｄ２部と軸径Ｄ２部では、圧入によってさらに第１圧入部１７と第２圧入部１８を形成させていく。
【００６４】
このときロータ回転軸２の軸径Ｄ２部ではロータ本体１の孔径ｄ２部から孔径の小さい孔径ｄ３部に向かって圧入が進むが、軸径Ｄ２部は孔径ｄ３部より大きく形成されており、前記したようにロータ回転軸２は、強度及び硬度の高い鉄系の材質が使用され、ロータ本体１は比較的軟質で延性のあるアルミニウムなどの材質が使用されているので、ロータ本体１にある孔径ｄ２部はロータ回転軸２の隣接する軸径Ｄ２部とＤ１部の間に形成されたロータ回転軸側の円周方向溝１１ｂに塑性変形を起こしながら食い込んで、ロータ回転軸側の円周方向溝１１ｂと略同形の断面形状をもって噛み合うロータ本体側の円周方向溝嵌合部１１ａが形成される。
【００６５】
このようにロータ本体１とロータ回転軸２は、ロータ回転軸側の円周方向溝１１ｂとロータ本体側の円周方向溝嵌合部１１ａで構成される円周方溝嵌合部１１によって噛み合って嵌合する。
【００６６】
上記の結果、ロータ本体１は、図７（ａ）で示したロータ回転軸２と一体化される前の状態に対し、圧入によってロータ本体１とロータ回転軸２が一体化された後の状態では、図２、図３及び図４に示すように、第２圧入部１８、円周方向溝嵌合部１１、第１圧入部１７、軸方向溝嵌合部１４が孔径の小さいほうから順にロータ回転軸２に対応して形成されている。
【００６７】
すなわちポンプロータが一体化された後では、ロータ本体１とロータ回転軸２は、ロータ回転軸２の各段つき軸部にそれぞれ対応する軸孔部が、圧入しろをもって嵌合するように軸孔径を一端から順次大きくした段つき軸孔とすることにより、第１圧入部１７と第２圧入部１８が形成されるとともに、ロータ回転軸側の円周方向溝１１ｂとロータ本体側の円周方向溝嵌合部１１ａで構成される円周方溝嵌合部１１及び、ロータ回転軸側の軸方向溝１４ｂとロータ本体側の軸方向溝嵌合部１４ａで構成される軸方向溝嵌合部１４がそれぞれ形成される。
【００６８】
上記構成のポンプロータにおいて、以下にその作動について説明する。
【００６９】
まず図１に示すように本実施例にかかわるポンプロータを２葉のルーツ式真空ポンプに組み込んだ場合の例で説明する。
【００７０】
駆動側ロータ回転軸２ａをモータなどの外部動力により回転駆動させると、この回転駆動力は駆動側ロータ回転軸２ａ及び、該駆動側ロータ回転軸２ａに嵌合して一体化された駆動側ロータ本体１ａに伝達されとともに、駆動側ロータ回転軸２ａに連結された駆動側タイミングギア６ａにも伝達される。
【００７１】
一方駆動側タイミングギア６ａは、外周に形成された歯部（図示しない）で従動側タイミングギア６ｂに噛み合わされているので、回転駆動力は駆動側タイミングギア６ａから従動側タイミングギア６ｂにも伝達され、従動側タイミングギア６ｂが駆動側タイミングギア６ａとは逆方向に同期して回転する。
【００７２】
従動側タイミングギア６ｂが回転駆動することにより、該従動側タイミングギア６ｂに連結された従動側ロータ回転軸２ｂ及び、該ロータ回転軸２ｂに嵌合して一体化された従動側ロータ本体１ｂに回転駆動力が伝達される。
【００７３】
上記のようにしてポンプ室７の駆動側ポンプロータ２０ａ及び、従動側ポンプロータ本体２０ｂがそれぞれ逆方向に同期して回転することにより、図１の矢印で示したように吸気口４から吸入した流体を排気口５から排出する。
【００７４】
以下の説明では、駆動側ポンプロータ２０ａを構成する駆動側ロータ回転軸２ａと駆動側ロータ本体１ａ及び、従動側ポンプロータ２０ｂを構成する従動側ロータ回転軸２ｂと従動側ロータ本体１ｂについては、いずれも嵌合して一体化する部位ではそれぞれ同一形状であるので、以下では符号に添字したアルファベットを略し、ポンプロータの符号を２０、ロータ本体の符号を１、ロータ回転軸の符号を２として説明する
すなわち上記のようにロータ回転軸２をロータ本体１の軸孔に嵌合して、ロータ本体１とロータ回転軸２を一体化した構成のポンプロータ２０では、回転駆動力はそれぞれロータ回転軸２からロータ本体１に締結機構を介して伝達される。
【００７５】
従来この種の一体化構成したポンプロータのロータ回転軸２とロータ本体１の締結機構としてはキーによる締結、ピンによる締結、鋳込みや鍛造による締結方法などが提案されている。しかしキーによる締結では嵌合部での加工公差や熱膨張による位置ずれやがたつきはさけられないし、ピンによる締結ではピン部の強度上の問題や熱膨張による位置ずれやがたつきが、また鋳込みや鍛造による締結では精密加工と鋳造のコストに問題があった。
【００７６】
これに対し本例では、図２、図７（ａ）（ｂ）に示すように、ロータ回転軸２はロータ本体１の軸孔に配置され軸心が同一で、軸径を一端から順次大きくした軸径Ｄ３，Ｄ２，Ｄ１部の段つき軸とし、隣接する該段つき軸の軸径Ｄ２，Ｄ１部の間に円周方向溝１１ｂを、また該段つき軸の最大軸径である軸径Ｄ１部には軸の長手方向に平行な溝をもつスプラインなどの軸方向溝１４ｂを備え、ロータ本体１は前記軸径を一端から順次大きくした段つき軸の長手方向に対応する各軸径Ｄ３，Ｄ２，Ｄ１部でそれぞれの軸孔部が圧入しろをもって嵌合するように軸孔径を一端から順次大きくした孔径ｄ３，ｄ２、ｄ１部の段つきの軸孔を備え、前記ロータ回転軸側の円周方向溝１１ｂに嵌合するロータ本体１の軸孔部では該ロータ回転軸側の円周方向溝１１ｂと同形の断面形状をもって噛み合う円周方向溝嵌合部１１ａが圧入によって形成されるとともに、前記ロータ回転軸側の軸方向溝１４ｂに嵌合するロータ本体側の軸孔部では、該ロータ回転軸側の軸方向溝１４ｂと同形の断面形状をもって噛み合う軸方向溝嵌合部１４ａが圧入によって形成された軸孔部を備えたロータ本体１とロータ回転軸２の締結機構で構成されている。
【００７７】
すなわちロータ回転軸２の軸径の小さい方を、ロータ本体１の孔径の大きい方から適当な圧入治具を使用して圧入して回転軸２とポンプ本体１を一体化すると、ポンプ回転軸２とロータ本体１のそれぞれの嵌合部では、軸孔の孔径の小さい方から順に第２圧入部１８、円周方向溝嵌合部１１、第１圧入部１７、軸方向溝嵌合部１４が形成されるようになっている。
【００７８】
この結果一体化したポンプ回転軸２とロータ本体１の嵌合部における軸の長手方向の位置ずれやがたつきに対しては、ロータ本体側の円周方向溝嵌合部１１ａとロータ回転軸側の円周方向溝１１ｂが噛み合って嵌合する円周方向溝嵌合部１１が形成されるため、ロータ本体１側とロータ回転軸２の軸の長手方向の相対的な移動は大きな締結強度を確保して防止される。
【００７９】
また一体化したポンプ回転軸２とロータ本体１間の回転方向の位置ずれやがたつきに対しては、ロータ本体側の軸方向溝嵌合部１４ａとロータ回転軸側の軸方向溝１４ｂが噛み合って嵌合する軸方向溝嵌合部１４が形成されるため、ロータ本体１側とロータ回転軸２の回転方向の相対的な移動は大きな締結強度を確保して防止される。
【００８０】
すなわちロータ回転軸とロータ本体の嵌合部では、ほぼ同形の溝断面形状でお互いに噛み合う２つの溝嵌合部、すなわち円周方向溝嵌合部１１と軸方向溝嵌合部１４によって一体化されているので、軸の長手方向での相対的な移動や回転方向での相対的な移動による位置ずれやがたつきが発生することはなく、ロータ回転軸２からの回転駆動力は、ロータ本体１に確実に伝達される。
【００８１】
また嵌合部は円周方向溝嵌合部１１及び軸方向溝嵌合部１４とも圧入によって、同形の断面形状で嵌合されてひろい接触面積で互いに噛み合うように構成するので締結強度も高く信頼性も高い。
【００８２】
（第２実施形態例）
次に本発明の第２実施形態例について図に基づいて説明する。
【００８３】
図５は、本例におけるロータ回転軸２とロータ本体１の円周方向溝嵌合部１１'の軸方向の断面部の拡大断面図を示す図である。
【００８４】
円周方向溝嵌合部１１'は、ロータ本体側の円周方向溝嵌合部１１'ａとロータ回転軸側の円周方向溝１１'ｂがお互いにほぼ同形の溝断面形状を呈して噛み合って嵌合される。
【００８５】
ロータ回転軸側の円周方向溝１１'ｂは、図５及図７（ｂ）に示すように軸心が同一で軸径の異なる各軸径Ｄ１部，Ｄ２部，Ｄ３部をもつ段つき軸として、一端から（図では右側から）順次軸径がＤ１＞Ｄ２，Ｄ２＞Ｄ３となるように形成されたロータ回転軸２の隣接する軸径がＤ２部とＤ３部の段つき軸部の間に配置されて、該ロータ回転軸側の円周方向溝１１'ｂを形成する２つの相対する円周方向溝壁面１２'，１３'で形成される。
【００８６】
またこの２つの円周方向溝壁面１２'，１３'はそれぞれ相対するテーパ面をもつように形成されるとともに、該２つの相対するテーパ面状の円周方向溝壁面１２'，１３'それぞれの延長面１２'ａ，１３'ａが交差する線がロータ回転軸２の軸中心線上またはその近傍になるように形成される。
【００８７】
ロータ本体側の円周方向溝嵌合部１１'ａは、前記軸径を一端から順次大きくしたロータ回転軸２の軸径Ｄ１部，Ｄ２部，Ｄ３部と軸の長手方向各位置で対応してそれぞれの軸孔が嵌合するように、３つの異なる孔径ｄ１部，ｄ２部，ｄ３部をもつような段つき軸孔として一端から（図では右側から）順次孔径が、ｄ１≧ｄ２、ｄ２＞ｄ３となるように形成されたロータ本体１の軸孔部において、隣接する孔径ｄ１部，ｄ２部の間に、ロータ回転軸側の円周方向溝１'１ｂと同形の断面形状を呈して噛み合うように圧入形成される。
【００８８】
すなわちロータ本体側の円周方向溝嵌合部１１'ａの断面の外形形状は、前記ロータ回転軸側の円周方向溝１１'ｂとほぼおなじ断面の外形形状を呈しており、回転軸側の円周方向溝１１'ｂとおなじように、前記ロータ本体側の円周方向溝嵌合部１１'ａは２つの円周方向溝壁面１２'，１３'で形成される。
【００８９】
なお該円周方向溝壁面１２'，１３'は、上記のようにロータ本体側の円周方向溝嵌合部１１'ａとロータ回転軸側の円周方向溝１１'ｂそれぞれに形成されるが、ロータ本体側の円周方向溝嵌合部１１'ａとロータ回転軸側の円周方向溝嵌合部１１'ｂの断面の外形形状はほぼ同じ形状であるので以下では、これら円周方向溝嵌合部の２つの円周方向溝壁面は、いずれも符号１２'，１３'で説明する。
【００９０】
前記ロータ本体側の円周方向溝嵌合部１１'ａを形成する２つの円周方向溝壁面１２'，１３'は、それぞれテーパ面をもつように形成され、該２つのテーパ面状の円周方向溝壁面１２'，１３'は、それぞれの円周方向壁面１'２，１３'の延長面１２'ａ、１３'ａが交差面する線が、軸孔の中心線上またはその近傍になるように形成される。
【００９１】
このロータ本体側の円周方向溝嵌合部１１'ａは、比較的硬度が高く強度の強い鉄系の材質で構成されたロータ回転軸２を比較的軟質で延性のあるアルミニウムなどの材質で構成されたロータ本体１の軸孔へに圧入することにより、孔径ｄ２部を塑性変形させて、ロータ回転軸側の円周方向溝１１'ｂに、該孔径ｄ２の塑性変形部を食い込ませることによって、ロータ回転軸側の円周方向溝１１'ｂとほぼ同じ断面形状に形成される。
【００９２】
このようにロータ本体１とロータ回転軸２は、お互いに同形のテーパ面をもつ溝断面形状によって噛み合って嵌合されるロータ回転軸側の円周方向溝１１'ｂとロータ本体側の円周方向溝嵌合部１１'ａで形成される円周方溝嵌合部１１'によって嵌合されて一体化される。
【００９３】
第１実施形態例では、図３に示すように、円周方向溝嵌合部１１を形成する２つの円周方向溝嵌合面１２、１３をロータ回転軸に直角な面として形成しているが、ポンプ圧縮熱による温度が比較的高く、熱膨脹率の比較的小さい鉄系の材質で構成されたロータ回転軸２と熱膨脹率が比較的大きいアルミニウムなど材質で構成されて熱膨張の差が無視できない時には、該円周方向溝嵌合部１１では軸の長手方向において、ロータ本体側の円周方向溝嵌合部１１ａとロータ回転軸側の円周方向溝１１ｂとの熱膨張の差によって、該円周方向溝嵌合部１１では塑性変形が起こり、その結果位置ずれやがたつきが発生することがある。
【００９４】
たとえばこの円周方向溝嵌合部１１の温度が熱膨張を無視できないほど上昇すると、アルミニウムなど熱膨張率の大きい材質で構成されるロータ本体側の円周方向溝嵌合部１１ａの方が、鉄系など熱膨張率の小さい材質で構成されるロータ回転軸側の円周方向溝１１ｂより熱膨張量が大きいので、比較的軟質で延性のあるアルミニウムのような材質で構成されたロータ本体側の円周方向溝嵌合部１１ａは、比較的硬質で強度のつよい鉄系の材質で構成された回転軸側の円周方向溝１１ｂに対して、軸の長手方向の伸びが制約される。
【００９５】
すなわちロータ本体側の円周方向溝嵌合部１１ａでは、軸の長手方向において圧縮されて熱応力が発生するが、温度が高く熱膨張量の差が大きいときにはさらに圧縮が進みついには塑性変形を起こして、その分温度条件によってはロータ本体１とロータ回転軸２のでは相対的な位置ずれやがたつきを生じることがある。
【００９６】
これに対し本実施形態例では，図５に示すように、ロータ回転軸側の円周方向溝１１'ｂは、該円周方向溝１１'ｂを形成する２つの相対する円周方向溝壁面１２'，１３'を有し、２つの円周方向溝壁面１２'，１３'はそれぞれ相対するテーパ面をもつように形成されるとともに、該２つのテーパ面の延長面１２'ａ，１３'ａの交差する線がロータ回転軸２の軸中心線上またはその近傍になるように形成される。
【００９７】
同様に、ロータ本体側の円周方向溝嵌合部１１'ａにも前記ロータ回転軸側の円周方向溝１１'ｂと略同形の外形形状を持つように、２つのテーパ面をもつ円周方向溝壁面１２'，１３'が形成されるとともに、該２つの相対するテーパ面状の円周方向溝壁面１２'，１３'の延長面１２'ａ，１３'ａの交差する線が、軸孔の中心線上またはその近傍になるように形成されている。
【００９８】
すなわちロータ本体１とロータ回転軸２は、お互いに同形のテーパ面をもつ溝嵌合部によって噛み合って嵌合されるロータ回転軸側の円周方向溝１１'ｂとロータ本体側の円周方向溝嵌合部１１'ａで形成される円周方溝嵌合部１１'によって、嵌合され一体化されている。
【００９９】
したがってポンプ圧縮熱による温度が比較的高く、ロータ回転軸２とロータ本体１の材質の熱膨張差が無視できない時とか、ロータ本体の方が温度が高い時には、前記ロータ本体側の円周方向溝嵌合部１１'ａは、軸の長手方向に圧縮されて大きな熱応力が発生するが、上記のようにロータ本体１とロータ回転軸２には、お互いに同形のテーパ面をもつ２つの相対する円周方向溝壁面１２'、１３'が形成されて噛合わされているので、ロータ本体側の円周方向溝嵌合部１１'ａはそれぞれ軸の長手方向にのびると同時に径方向にのびることができて、熱応力によるがたを発生させるような塑性変形は、軸の長手方向、径方向ともおこらない。
【０１００】
すなわちポンプが高温運転する時や、ロータ本体１とロータ回転軸２の熱膨張差が大きい時でも、ロータ回転軸２とロータ本体１の円周方向溝嵌合部１１では、熱応力に伴なう塑性変形が緩和されて軸の長手方向及び径方向での相対的な移動をなくすことができるため、嵌合部での位置ずれやがたつきが発生することはなく、ロータ回転軸２からの回転駆動力はロータ本体１に確実に伝達される 
なおこの２つの相対するテーパ面をもつ円周方向溝壁面１２'，１３'はかならずしも同じ角度である必要はなく、また必ずしもこのテーパ面もつ円周方向溝壁面１２'，１３'の延長面１２'ａ，１３'ａが交差する線は、軸の中心線上またはその近傍で交差する必要はないが、交差する線が軸の中心線より無限遠点方向に離れるほどすなわち２つの相対する円周方向壁面が平行になるほど、高温下での圧縮による軸の長手方向の熱応力は大きくなるので、塑性変形による軸の長手方向のがたつきは大きくなる。
【０１０１】
逆にテーパ面の交差する点を軸の中心線より溝方向に近づけたときには、高温下での圧縮による軸の長手方向の熱応力は小さくなるので、軸の長手方向での塑性変形によるがたつきは小さくなるが、軸の径方向のがたつきが大きくなる。
【０１０２】
（第３実施形態例）
次に本発明の第３実施形態例について図に基づいて説明する。
【０１０３】
図６は本例におけるロータ回転軸２とロータ本体１の軸方向溝嵌合部１４の軸に直角な断面の拡大断面図を示す図である。
【０１０４】
軸方向溝嵌合部１４は、ロータ本体側の軸方向溝嵌合部１４ａとロータ回転軸側の軸方向溝１４ｂとが、お互いにほぼ同形の溝断面形状を呈して噛み合って嵌合される。
【０１０５】
ロータ回転軸側の軸方向溝１４ｂは、図７（ｂ）に示すように最大軸径部である軸径Ｄ１部に配置され、軸に直角な方向の断面では図６に示すように２つの相対する軸方向溝壁面１５，１６を持つ。
【０１０６】
またこの２つの軸方向溝壁面１５，１６はそれぞれ相対する勾配面をもつように形成されるとともに、該２つの相対する勾配面状の軸方向溝壁面１５，１６それぞれの延長面１５ａ．１６ａが交差する線が、ロータ回転軸２の軸中心線上またはその近傍になるように形成される。
【０１０７】
ロータ本体側の軸方向溝嵌合部１４ａは、ロータ回転軸側の軸方向溝１４ｂとほぼ同形の断面形状をもって噛み合うように形成される。
【０１０８】
したがってロータ本体側の軸方向溝嵌合部１４ａの断面の外形形状は、前記ロータ回転軸側の軸方向溝１４ｂとほぼ同じ形状を呈しており、前記ロータ回転軸側の軸方向溝１４ｂと同じように、２つの軸方向溝壁面１５，１６で形成される。
【０１０９】
なお該軸方向溝壁面１５，１６は、上記のようにロータ本体側の軸方向溝嵌合部１４ａとロータ回転軸側の軸方向溝１４ｂそれぞれに形成されるが、ロータ本体側のロータ本体側の軸方向溝嵌合部１４ａとロータ回転軸側の軸方向溝１４ｂの断面の外形形状はほぼ同じ形状であるので以下では、これら該軸方向溝嵌合部１４ａ、１４ｂで形成される２つの軸方向溝壁面は、いずれも符号１５，１６で説明する。
【０１１０】
前記ロータ本体側の軸方向溝嵌合部１４ａを形成する２つの軸方向溝壁面１５，１６は、それぞれ勾配面をもつように形成され、該２つの勾配面状の軸方向溝壁面１５，１６は、それぞれの軸方向壁面１５，１６の延長面１５ａ、１６ａが交差する線が、軸孔の中心線上またはその近傍になるように形成される。
【０１１１】
このロータ本体側の軸方向溝嵌合部１４ａは、比較的軟質で延性のあるアルミニウムなどの材質で構成されたロータ本体1の軸孔への、比較的硬度が高く強度の強い鉄系の材質で構成されたロータ回転軸２の圧入によって孔径ｄ１部を塑性変形させて、ロータ回転軸側の軸方向溝１４ｂに該塑性変形部を食い込ませることによって、ロータ回転軸側の溝方向溝１４ｂとほぼ同じ断面形状に形成される。
【０１１２】
このようにロータ本体１とロータ回転軸２は、ロータ本体1の軸孔へのロータ回転軸２の圧入によって、お互いにほぼ同形の勾配面をもつ断面形状によって噛み合って嵌合されるロータ回転軸側の軸方向溝１４ｂとロータ本体側の軸方向溝嵌合部１４ａで形成される軸方溝嵌合部１４によって、嵌合されて一体化される。
【０１１３】
すなわちロータ回転軸側の軸方向溝１４ｂは、回転軸に直角な方向の断面では２つの相対する軸方向溝壁面１５，１６を有し、２つの軸方向溝壁面１５，１６はそれぞれ相対する勾配面をもつように形成されるとともに、該２つの相対する勾配面状の軸方向溝壁面１５，１６の各延長面１５ａ，１６ａの交差する線が、ロータ回転軸２の軸中心線上またはその近傍になるように形成されている。
【０１１４】
またロータ本体側の軸方向溝嵌合部１４ａは、ロータ回転軸側の軸方向溝１４ｂに対し、お互いにほぼ同形の断面形状で噛合って嵌合するよう、すなわちロータ回転軸側の軸方向溝１４ｂの２つの軸方向溝壁面１５，１６と噛み合って嵌合するようにそれぞれ同形状の勾配面をもつように形成されるとともに、該２つの勾配面状の軸方向溝壁面１５，１６の延長面１５ａ、１６ａの交差する線がロータ回転軸２の軸中心線上またはその近傍になるように形成される。
【０１１５】
上記のようにロータ本体１とロータ回転軸２は、お互いに同形の勾配面をもつ嵌合部によって噛み合うロータ回転軸側の軸方向溝１４ｂとロータ本体側の軸方向溝嵌合部１４ａで形成される軸方向溝嵌合部１４によって一体化されている。
【０１１６】
したがってポンプ圧縮熱による温度が高く、比較的熱膨張率が小さく硬度が高く強度の強い鉄系の材質で構成されたロータ回転軸２と比較的熱膨脹率が大きい軟質で延性のあるアルミニウムなどの材質で構成されたロータ本体１の材質の熱膨張差が無視できない時には、軸に直角な溝断面では、ロータ本体側の軸方向溝嵌合部１４ａ側がロータ回転軸側の軸方向溝１４ｂに圧縮されて大きな熱応力が発生するが、該軸方向溝嵌合部１４においては、前記のようにロータ本体１とロータ回転軸２にお互いに同形の勾配面をもつ２つの相対する軸方向溝壁面１５、１６が形成されているので、ロータ本体側の軸方向溝嵌合部１４ａは、それぞれ勾配面にそって軸の径方向に伸びると同時に回転方向に伸びることができて、熱応力によるがたを発生させるような塑性変形は、軸の回転方向、径方向ともにおこらない。
【０１１７】
すなわちポンプが高温運転する時やロータ本体とロータ回転軸の熱膨張差が大きい時でも、ロータ回転軸とロータ本体のこの軸方向溝嵌合部１４による嵌合部では、熱応力に伴なう塑性変形が勾配面で緩和されて、軸の回転方向及び径方向での相対的な移動は無くすことができるため、嵌合部での位置ずれやがたつきが発生することはなく、ロータ回転軸２からの回転駆動力はロータ本体１に、確実に伝達される
なおこの２つの相対する勾配面は、かならずしも同じ角度である必要はなく、また必ずしも勾配面の延長線が軸の中心線上またはその近傍で交差する必要はないが、交差する線が軸の中心線より無限遠点方向に離れるほどすなわち２つの相対する壁面が平行になるほど、高温下におけるこの軸方向溝嵌合部１４での軸の回転方向の熱応力は大きくなり、塑性変形による軸の回転方向の位置ずれやがたつきはおおきくなる。逆に勾配面の交差する線を軸の中心線より溝方向に近づけたときには、高温下での軸の回転方向の熱応力は小さくなるので、軸の回転方向での塑性変形によるがたつきは小さくなるが、軸の径方向の熱応力は大きくなるので、軸径方向のがたつきがおおきくなる。
【０１１８】
なお前記第１の実施形態では、軸の一端から順次軸径を大きくした多段の段つき軸のロータ回転軸と該回転軸の各軸部でそれぞれが対応して嵌合するように、軸孔径を一端から順次大きくした多段の段つき孔部をもつロータ本体において、対応して嵌合する段数を３段異径の例で示めしたが、対応して嵌合する段数を４段以上の異径をもって構成されて、１つまたは複数のそれぞれの圧入部、軸方向溝嵌合部、円周方向嵌合部を形成するポンプロータであっても、本発明を適用することが出来る。
【０１１９】
また前記第１の実施形態例では、ロータ回転軸の軸方向溝の溝形状を該ロータ回転軸の長手方向に平行な軸方向溝の一般例で示したが、該ロータ回転軸の長手方向に平行な溝をもつ平目ローレットまたはスプライン、セレーションで形成されたポンプロータであっても、本発明を適用することができる。
【０１２０】
また前記第1〜第３の実施形態では、流体機械の例として２葉のルーツ式真空ポンプに適用されているポンプロータを説明したが、このポンプロータは２葉以上のルーツ式真空ポンプはもちろん、ルーツ式ブロア、スクリュー型ポンプ、クロー型ポンプ、ロータがスパイラル形状となったリショルム式の流体機械にあっても、本発明を適用することができる。
【０１２１】
また、本発明は前記各実施形態に限ることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施形態を展開することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の第１実施形態におけるポンプロータを用いた流体機械の構造を示す断面図
【図２】本発明の第１実施形態におけるポンプロータの断面図
【図３】図２中の円周方向溝嵌合部の拡大断面図
【図４】図２中のA−A線に沿った断面図
【図５】本発明の第２実施形態におけるロータ回転軸とロータ本体の円周方向溝嵌合部の拡大断面図
【図６】本発明の第３実施形態におけるロータ回転軸とロータ本体の軸方向溝嵌合部の拡大断面図
【図７】（ａ）、（ｂ）本発明の第１〜３実施形態における一体化する前のロータ本体の軸孔部とロータ回転軸の軸径部を示す断面図、
【図８】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）本発明の第１〜第３実施形態におけるロータ本体の軸孔へのロータ回転軸の圧入方法を示す断面図
【符号の説明】
【０１２３】
１・・・ロータ本体
２・・・ロータ回転軸
１１・・円周方向溝嵌合部
１４・・軸方向溝嵌合部
１７・・第１圧入部
１８・・第２圧入部
２０・・ポンプロータ
【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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【図７】
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【図８】
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