(57)【要約】【課題】ロータシャフトを中空化し、ロータシャフトの軽量化を図るとともに、回転バランスを保ったベーンロータリー圧縮機を構成すること。【解決手段】中空ロータ１は、ロータの側面１ａを基準に、ロータの中空１ｂを同軸状に加工し、一対のシャフト２と摩擦圧接工法や、溶接工法等で、ロータの貫通部をふさぐ様に接続し一体的にロータシャフトを形成する。その後、ロータの側面１ａを基準に、シャフト側面２ａ、ロータの底面１ｃ・１ｃ'、ロータの側面１ａを、同軸状に加工する。【選択図】図１
2005171950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対する底面の少なくとも一方が開口した円筒状のロータと、前記ロータの中心軸と同軸となるように前記各底面に設けられた一対の円柱状のシャフトからなり、前記ロータの前記開口側底面に、前記開口を閉塞するシャフトを接続固定した中空ロータシャフト。
【請求項２】
前記ロータの円筒を形成する中空部は、前記ロータの両底面に開口し、前記両底面に、前記開口を閉塞する一対のシャフトを接続固定した請求項１記載の中空ロータシャフト。
【請求項３】
前記中空部は、両端開口径よりも中央中空部径を大きく設定した請求項１または２記載の中空ロータシャフト。
【請求項４】
相対する底面の少なくとも一方が開口した円筒状のロータと、前記ロータの中心軸と同軸となるように前記各底面に設けられた一対の円柱状のシャフトからなり、前記ロータの前記開口側底面に、前記開口を閉塞するシャフトを接続固定した後、前記ロータの円柱側面を基準に、ロータシャフトの外側形状を同軸状に加工することで、シャフト中心とロータの中心が同軸となることとした中空ロータシャフトの加工方法。
【請求項５】
前記シャフトとロータを同時に加工する請求項４記載の中空ロータシャフトの加工方法。
【請求項６】
前記シャフトとロータを時差をおいて加工する請求項４記載の中空ロータシャフトの加工方法。                                                                          
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍空調用などに用いられるロータリーコンプレッサーを構成するロータシャフトおよびその加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のロータシャフトは、図８に示す旋盤等の加工機で通常用いられている刃先が鋭利な３つ爪のチャック１８でロータ１１表面が研削され、そして円柱状のロータ１１に円柱状のシャフト１２を、圧入又は、焼き嵌め等の工法を用いて、取り付けられていた。したがって、ロータシャフトは、全体が金属塊状態で一体的に形成されているものであった（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図７は、従来のロータシャフトを示すものである。図７に示すように、それぞれ金属塊のロータ１１とシャフト１２から構成され、全体が一体化されている。
【特許文献１】特開平７−１３３７７６号公報（図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では、全てが金属塊であり、コンプレッサーとしての吸入、圧縮のための作用室は、ロータ１の表面で形成されるものであるにもかかわらず、内部中核部は、余肉部分となり、ロータの重量を増加させる課題を有していた。
【０００５】
又、かかる課題の解決のために、ロータを中空にすることも想定されるが、単にロータ部を中空にするだけでは、ロータの中空部とシャフト中心が偏芯する可能性が有り、その場合ロータシャフトに回転アンバランスが生じ、高速で回転した際、振動増加による作動音の増大や、回転部に異常磨耗等が発生しやすくなるという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、シャフトとの同軸精度の高い中空円柱（円筒状）のロータシャフトの製造を可能にしたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、相対する底面の少なくとも一方が開口した円筒状のロータと、前記ロータの中心軸と同軸となるように前記各底面に設けられた一対の円柱状のシャフトからなり、前記ロータの前記開口側底面に、前記開口を閉塞するシャフトを接続固定したものである。
【０００８】
かかる構成によって、ロータシャフトの軽量化が可能となる。
【０００９】
また、本発明は、前記ロータの円筒を形成する中空部が、前記ロータの両底面に開口するように形成し、前記両底面に、前記開口を閉塞する一対のシャフトを接続固定したものである。
【００１０】
かかる構成とすることにより、ロータの両側に位置するシャフトとのバランスが良好となる。
【００１１】
また、本発明は、前記中空部を、両端開口径よりも中央中空部径が大きくなるように設定したものである。
【００１２】
かかる構成とすることにより、中空部の容積がさらに確保でき、ロータの一層の軽量化が可能となる。
【００１３】
さらに、本発明は、相対する底面の少なくとも一方が開口した円筒状のロータと、前記ロータの中心軸と同軸となるように前記各底面に設けられた一対の円柱状のシャフトからなり、前記ロータの前記開口側底面に、前記開口を閉塞するシャフトを接続固定した後、前記ロータの円柱側面を基準に、ロータシャフトの外側形状を同軸状に加工することで、シャフト中心とロータの中心が同軸となることとした中空ロータシャフトの加工方法である。
【００１４】
かかる加工方法により、ロータの中空形状を加工する際には、円柱側面を基準に同軸状に加工し、シャフトと接続した後、前記ロータの円柱側面を基準に、ロータシャフトの外側形状を同軸状に加工するため、これによって、ロータシャフトは軽量化でき、ロータの中空部はロータとシャフトの中心と同軸状とすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の中空ロータシャフトは、回転バランスを保ち、振動・作動音の増加を抑え、軽量化による商品性向上ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、相対する底面の少なくとも一方が開口した円筒状のロータと、前記ロータの中心軸と同軸となるように前記各底面に設けられた一対の円柱状のシャフトからなり、前記ロータの前記開口側底面に、前記開口を閉塞するシャフトを接続固定することにより、軽量化をはかった中空ロータシャフトを得ることができる。
【００１７】
また、前記ロータの円筒を形成する中空部は、前記ロータの両底面に開口し、前記両底面に、前記開口を閉塞する一対のシャフトを接続固定することにより、ロータ両側のシャフトバランスが良好となる。
【００１８】
さらに、前記中空部は、両端開口径よりも中央中空部径を大きく設定することにより、一層軽量化をはかった中空ロータシャフトが得られる。
【００１９】
また、本発明は、相対する底面の少なくとも一方が開口した円筒状のロータと、前記ロータの中心軸と同軸となるように前記各底面に設けられた一対の円柱状のシャフトからなり、前記ロータの前記開口側底面に、前記開口を閉塞するシャフトを接続固定した後、前記ロータの円柱側面を基準に、ロータシャフトの外側形状を同軸状に加工することで、シャフト中心とロータの中心が同軸となることとしたものである。
【００２０】
かかる加工方法により、前記ロータの中空形状を加工する際には、円柱側面を基準に同軸状に加工し、シャフトと接続した後、前記ロータの円柱側面を基準に、ロータシャフトの外側形状を同軸状に加工することで、シャフト中心とロータの中空部が同軸となることとし、結果、中空ロータシャフトとして、回転のバランスを保ちつつ、軽量化を達成することができる。
【００２１】
したがって、回転バランスが保て、高速で回転された際においても振動の発生が少なく、作動音の増加や磨耗に対しても、影響を与えることが少ない中空ロータシャフトが得られる。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における中空ロータシャフトの断面図を示すものである。
【００２４】
図１において、１は円柱状のロータで、円柱の中心に相当する部分には、ロータ１の両底面１ａ・１ｂを貫通する中空部１ｃ（貫通穴）が形成されている。この中空部１ｃは、ロータ１の中央と両底面１ａ・１ｂ側とでは、径が異なっており、中央中空部１ｄの径が両端部中空部（以下、端部中空部と称す）１ｅの径よりも大きく加工されている。この中空部１ｃの切削加工、研磨加工は、具体的には、周知の加工法により、ロータの側面（円周面）１ｆを基準に、中央中空部１ｄ、端部中空部１ｅそれぞれの箇所で、一定の肉厚となるように加工されている。この加工法については、説明を省略する。
【００２５】
特に、このロータ１においては、極力中空部１ｃの容積を大きく確保し、ロータ１の軽量化を図っている。
【００２６】
２ａ・２ｂ、はそれぞれ前記ロータ１の両底面１ａ・１ｂに設けられた一対のシャフトで、摩擦圧接工法や、溶接工法等の工法により、前記端部中空部１ｅに一体化固定され、中空部１ｃを密封状態に塞いでいる。したがって、前記ロータ１とシャフト２ａ・２ｂは一体の構造体となり、ロータシャフト３が形成される。
【００２７】
そして、上記のように組立加工されたロータシャフト３は、ロータの側面１ｆを基準に、各シャフト２ａ・２ｂのシャフト側面２ｃ・２ｄ、ロータ１の底面１ａ・１ｂ、ロータ１の側面１ｆを、例えば研削加工法あるいは、切削加工法等により同軸状に加工成形する。
【００２８】
この同軸状の加工成形については、ロータの側面１ｆ、シャフト側面２ｃ・２ｄ、ロータの底面１ａ・１ｂを同時に加工成形してもよく、また個々に加工成形しても良い。要は、ロータ１の軸芯とシャフ２ａ・２ｂの軸芯がそれぞれ、偏心しない状態とすればよい。
【００２９】
ここで、前記ロータ１の側面１ｆを基準に、中空部１ｃを同軸状に切削、研磨加工する際、あるいは、ロータ１とシャフト２ａ・２ｂを接続後に、ロータ１とシャフト２ａ・２ｂの外形（ロータの側面１ｆおよびシャフト側面２ｃ・２ｄ）を切削、研磨加工する際には、図８に示すように、旋盤等の加工機で通常使われるものであって、先端が鋭利に形成された３つ爪のチャック１８ではなく、図６に示す如くロータ１の側面１ｆ全体を抱き込むようにある程度の面積をもってロータ１に干渉する形のチャック８を使用することで、同軸度が一層精度よく加工できる。
【００３０】
以上のように構成された中空のロータシャフト３は、図２、図３に示す如くロータリーコンプレッサーに組み込まれる。
【００３１】
同図において、ロータリーコンプレッサーの圧縮機構部は、内部に作動空間４ａを形成するよう中央部が空洞（円筒状）のシリンダ４と、このシリンダ４の作動空間４ａ内に側面１ｆの一部が近接して配置されたロータシャフト３と、前記ロータシャフト３の配置状態を維持する如くロータシャフト３（シャフト２ａ・２ｂ）を軸支持し、前記シリンダ４の両端開口を閉塞する前部側板５、後部側板６と、前記ロータシャフト３に出没自在に挿入され、前記シリンダ４内周との当接により複数の区画された作動空間４ａを形成する複数のベーン７より構成されている。
【００３２】
なお、ロータリーコンプレッサーの圧縮機構部以外の構造については、本発明の要旨で
はなく、周知の構成でよいため、説明を省略する。
【００３３】
上記構成において、モータ、エンジン等の駆動源（図示せず）により、シャフト２ａが回転駆動されると、ロータシャフト３が回転し、その回転に伴ってシリンダ４内は、吸入・圧縮・吐出の各作動空間４ａが形成され、冷凍サイクルを構成する場合であれば、吸入口１０より吸入された冷媒は、シリンダ４内の各作動空間４ａで吸入・圧縮・吐出の工程を経て吐出口１１より吐出され、冷凍サイクル内を循環する。
【００３４】
一般的に、自動車用空調用として用いられるロータリーコンプレッサーは、エンジンよりベルト駆動され、最高回転数は、８０００ｒ／ｍｉｎ以上となることもある。
【００３５】
以上のように、本実施の形態において、中空ロータシャフトは、ロータ１の側面１ｆを基準に、ロータ１の中空部１ｃを同軸状に加工し、一対のシャフト２ａ・２ｂを摩擦圧接工法や、溶接工法等で、前記ロータ１の中空部１ｃ（貫通部）をふさぐ様に接続し、ロータ１とシャフト２ａ・２ｂを一体化構造としてロータシャフトを形成する。
【００３６】
その後、ロータ１の側面１ｆを基準に、シャフト側面２ｃ・２ｄ、ロータ１の底面１ａ・１ｂ、ロータ１の側面１ｆを、同軸状に切削あるいは研磨加工するものである。
【００３７】
かかる加工により、回転バランスがとれ、高速回転時においても、振動の発生が増加することが無く、作動音増加や異常磨耗の発生も抑制できるとともに、ロータシャフト３の軽量化による圧縮機の品質の向上を図ることができる。
【００３８】
（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態における中空ロータシャフトの断面図を示すものである。
【００３９】
同図において、１は円柱状のロータで、中心部には一定の径からなる中空部１ｃ（貫通穴）が設けられ、一定の肉厚を有する円筒状に加工形成されている。具体的には、ロータ１の側面（円周面）１ｆを基準に、中央部をロータ１内壁の肉厚が一定となるように切削加工し、中空部１ｃを形成する。
【００４０】
かかる構成のロータ１において、上記実施の形態１と同様に一対のシャフト２ａ・２ｂを摩擦圧接工法や、溶接工法等で、前記ロータ１の中空部１ｃ（貫通部）をふさぐ様に接続し、ロータ１とシャフト２ａ・２ｂを一体化構造とすることにより、ロータシャフト３が得られる。そして、そのロータシャフト３を、ロータ１の側面１ｆを基準に、シャフト側面２ｃ・２ｄ、ロータ１の底面１ａ・１ｂ、ロータ１の側面１ｆを、同軸状に切削あるいは研磨加工することにより、上記実施の形態１と同様に中空ロータシャフトが完成する。
【００４１】
この実施の形態２の場合は、先の実施の形態１よりも軽量化を図る点では劣るが、切削・研磨加工が単純なため、加工性は優れている。
【００４２】
（実施の形態３）
図５は、本発明における実施の形態３を示すもので、先の実施の形態１および２と大きく異なる点は、中空部１ｃがロータ１の底面１ａ・１ｂを貫通せず、したがって、ロータ１が底面１ｂ側を閉塞した有底円筒型に形成されている点である。
【００４３】
かかる構成においても、一対のシャフト２ａ・２ｂを、先の実施の形態１および２と同様の工法で、ロータ１と一体化構造としても、同様の作用効果が得られる。必要に応じて
、一方のシャフト２ｂをロータ１の円柱加工時に切削、研磨法等で一体加工とすることも可能である。
【００４４】
ここで、先の実施の形態と同じ機能を発揮する部分については、同じ番号を付して説明を省略する。
【００４５】
また、本実施の形態３と同様に、ロータ１の加工において、中空部１ｃを貫通させない構成については、ロータ１の両底面１ａ・１ｂからロータ１の中央に向けて中空部を加工し、ロータ１の内部中央で貫通させない隔壁部を残す構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上のように、本発明にかかる中空ロータシャフトは、回転バランスが取れることにより高速回転でも振動が抑えられ、軽量化が可能となるので、空調用以外でのロータリ型ポンプ等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態１における中空ロータシャフトの断面図
【図２】同実施の形態１における中空ロータシャフトを用いたロータリーコンプレッサーの縦断面図
【図３】図２のＡ−Ａ線によるロータ部を除いた同ロータリーコンプレッサーの横断面図
【図４】本発明の実施の形態２における中空ロータシャフトの断面図
【図５】本発明の実施の形態３における中空ロータシャフトの断面図
【図６】（ａ）本発明の中空ロータシャフト加工状態を示すロータチャックの正面図（ｂ）同中空ロータシャフト加工状態を示すロータチャックの横断面図
【図７】従来のロータシャフトの断面図
【図８】（ａ）通常用いられるロータチャックのロータシャフト加工時の正面図（ｂ）同ロータシャフト加工時の横断面図
【符号の説明】
【００４８】
１  ロータ
１ａ  ロータの底面
１ｂ  ロータの底面
１ｃ  中空部
１ｄ  中央中空部
１ｅ  端部中空部
１ｆ  ロータの側面
２ａ  シャフト
２ｂ  シャフト
３  中空ロータシャフト
４  シリンダ
５  前部側板
６  後部側板
７  ベーン
【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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