(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部の外周に形成されたスクリュ−形状の歯すじ部と、消失型の中子及びこの中子を支持する幅木によって歯すじ部に形成された中空部と、基部に設けられた中心孔と、中空部から中心孔に開口した幅木用の孔とを有するロ−タ本体と、前記中心孔に圧入されると共に、幅木用の孔以外の位置で中心孔に結合するセレ−ション部及び、幅木用の孔の開口部で中心孔に嵌合し幅木用の孔を閉塞して圧洩れを防止する平滑部を有するロ−タ軸とを備えたことを特徴とするスクリュ−型流体機械用の中空ロ−タ。
【請求項２】
ロ−タ軸が、ロ−タ本体への圧入方向から順次大径になるように形成された第１の円筒部とセレ−ション部と第２の円筒部とを備えると共に、第１又は第２の円筒部が幅木用の孔を閉塞する平滑部になる請求項１のスクリュ−型流体機械用の中空ロ−タ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、車両のス−パ−チャ−ジャに用いられるスクリュ−型流体機械用の中空ロ−タに関する。
【０００２】
【従来の技術】
スクリュー型コンプレッサは、図３に示すように、歯すじ部１５３，１６３で互いに噛み合い可能な雄型と雌型のスクリュー形状のロータ１５１，１６１を有している。各ロータ１５１，１６１は、中心孔１５５，１６５に圧入固定したロータシャフト１５８，１６８により、コンプレッサケーシング（図示せず）内で回転させられ、軸方向一方側の吸込口から吸込んだ空気を圧縮して、軸方向他方側の吐出口から吐出する。各ロータシャフト１５８，１６８には、タイミングギヤ（図示せず）が設けられており、雄型、雌型のロータ１５１，１６１は互いに接触せずに噛み合うようになっている。
【０００３】
従来のロータとしては、例えば実開昭６３−１９８４０１号公報に「スクリュー流体機械の中空ロータ」が記載され、特開平５−１９５７０１号公報に「スクリューロータおよびその製造方法」が記載されている。図４は前者に用いられている雄型のロータ２０１を示し、図５は後者に用いられている雄型のロータ２０３を示している。
【０００４】
車両のスーパーチャージャに用いられる、これらのスクリュー型コンプレッサは高速で回転するので、ロ−タの慣性能率が大きいと、エンジン急加速時のレスポンスが悪くなる。また、エンジンとスーパーチャージャは電磁クラッチなどで断続されるが、エンジンと連結する際の滑りを防止するためにこの電磁クラッチを大型にしなければならない。更に、慣性能率が大きいと、急な加速や減速をする際にロータ同士が互いに接触し、ロータ表面のコ−ティングが剥がれる恐れがある。
【０００５】
特に、雄型ロータ２０１，２０３は噛み合い相手の雌型ロータよりも歯厚が厚く重いうえに、歯数が少なく回転数がより大きいので、その慣性能率がより問題となる。そのため、雄型ロータ２０１，２０３は歯すじ部２０５，２０７が中空にされて軽量化され、慣性能率が低減されている。これにより急加速時のレスポンスが改善され、クラッチの大型化や急加減速の際のロータの接触などが防止されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図４の雄型ロータ２０１は、押し出し、引き抜き、精密鋳造などで中空にした中空孔２０９に樹脂等を充填する構成になっており、製造コストが高いうえに、充填する樹脂の重量だけ軽量化効果と慣性能率の低減効果が低下する。また、図５の雄型ロータ２０３は薄板の積層構造になっており、積層した薄板２１１，２１３の接合は中空孔２１５にセラミックパウダを充填し、加熱炉を内蔵した圧力容器内で高温、高圧を加えて行われる。このように、積層と一体化の作業工数が大きいからコストが高いと共に、積層構造のロータ２０３は表面を滑らかに加工するのが難しかった。
【０００７】
本発明は、特別な充填物が不要で、簡単な加工により低コスト化すると共に、中空ロ−タ本体とロ−タ軸との結合強度を確保し、かつ中空部からの圧洩れを防止できるロ−タの提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載したスクリュ−型流体機械用の中空ロ−タは、基部の外周に形成されたスクリュ−形状の歯すじ部と、消失型の中子及びこの中子を支持する幅木によって歯すじ部に形成された中空部と、基部に設けられた中心孔と、中空部から中心孔に開口した幅木用の孔とを有するロ−タ本体と、前記中心孔に圧入されると共に、幅木用の孔以外の位置で中心孔に結合するセレ−ション部及び、幅木用の孔の開口部で中心孔に嵌合し幅木用の孔を閉塞して圧洩れを防止する平滑部を有するロ−タ軸とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
このように、ロ−タ本体に設けたロ−タ軸圧入用の中心孔に幅木用の孔を開口させ、ロ−タ軸のセレ−ション部をこの幅木孔の開口部以外の位置で中心孔に結合させると共に、ロ−タ軸の平滑部で幅木孔の開口部を閉塞した。
【００１０】
従って、ロ−タ本体とロ−タ軸との回転方向の位置決めを行うセレ−ション部が幅木孔に掛からないから、ロ−タ本体とロ−タ軸との結合強度低下が防止され強固な結合が得られる。また、セレ−ション部の圧入時に生じる切り粉がロ−タ本体の中空部に入り込まないから、これの除去作業が不要となる。更に、幅木孔の開口部がロ−タ軸の平滑部によって閉塞され、圧洩れが生じないから、流体機械の性能低下が防止される。
【００１１】
なお、このようにロ−タ本体を中空にしたから、中空ロ−タは慣性能率が小さくなり、加速時のレスポンスが向上すると共に、ス−パ−チャ−ジャに用いられた場合エンジンとの断続をする電磁クラッチなどを小型にしても、エンジンと連結する際の滑りは生じない。更に、急速な加速や減速をする際もロ−タ同士の接触とロ−タ表面のコ−ティングの剥離とが生じない。
【００１２】
請求項２に記載したスクリュ−型流体機械用の中空ロ−タは、請求項１の構成において、ロ−タ軸が、ロ−タ本体への圧入方向から順次大径になるように形成された第１の円筒部とセレ−ション部と第２の円筒部とを備えると共に、第１又は第２の円筒部が幅木用の孔を閉塞する平滑部になるものである。
【００１３】
このような形状のロ−タ軸を中心孔に圧入することによって、セレ−ション部は幅木用の孔以外の位置で中心孔と強固に結合すると共に、切り粉が幅木用孔から中空部に侵入することが防止され、更に、第１または第２の円筒部によって幅木孔の開口部が閉塞され、圧洩れが防止される。
【００１４】
こうして、ロ−タ軸を圧入するだけで、ロ−タ軸とロ−タ本体との強固な結合と、幅木孔の閉塞と、切り粉の侵入防止などを、一回の工程で容易に行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１により、本発明の第１実施形態を説明する。この実施形態は請求項１、２の特徴を備えており、図１はこの実施形態の中空ロ−タ１を示している。左右の方向は図１での左右の方向であり、符号を与えていない部材等は図示されていない。
【００１６】
この中空ロ−タ１は車両のス−パ−チャ−ジャであるスクリュ−型コンプレッサ（流体機械）に用いられている。中空ロ−タ１は雄型のスクリュ−ロ−タであり、コンプレッサケ−シングの内部で、タイミングギヤ組を介して、雌型のスクリュ−ロ−タと互いに接触せずに噛み合いながら、エンジンの駆動力によって回転駆動され、コップレッサケ−シングの軸方向一側の吸入口から吸い込んで圧縮した吸気を軸方向他側の吐出口から吐出して、エンジンを過給する。
【００１７】
図１のように、中空ロ−タ１は、ロ−タ本体３とロ−タ軸５とから構成されている。ロ−タ本体３は、アルミニウム鋳造材などによる鋳造品であり、基部７の外周にはスクリュ−形状の歯すじ部９が形成され、基部７の中心部には中心孔１１が形成されている。各歯すじ部９には鋳造時に消失型の中子を用いて中空部１３が形成されている。中空部１３の右端には開口部１５が設けられ、左端には中空部１３を閉塞する閉塞部１７が設けられている。閉塞部１７はコップレッサケ−シングの吐出側に位置する端面である。開口部１５には回転バランスをとるバランスウェ−ト部１９が設けられている。
【００１８】
閉塞部１７側には、基部７を貫通し各中空部１３と中心孔１１とを連通する幅木孔２１が形成されている。消失型の中子はそれぞれ開口部１５とこの幅木孔２１を通る幅木によって、軸方向の両端で支持される。
【００１９】
ロ−タ軸５はロ−タ本体３の中心孔１１に、矢印２３の方向に圧入される。ロ−タ軸５には、この圧入方向に、第１の円筒部２５（半径ｒ１）とセレ−ション部２７（半径ｒ２）と第２の円筒部２９（平滑部：半径ｒ３）とが形成されており、これらは順に大径（ｒ１＜ｒ２＜ｒ３）になっている。また、中心孔１１の内径はこれらの外径に応じた内径に加工されている。
【００２０】
各円筒部２５、２９とセレ−ション部２７とを中心孔１１に圧入することによりロ−タ軸５とロ−タ本体３とが結合されて一体になる。このとき、セレ−ション部２５は、幅木孔２１の右方で、中心孔１１の内周に食い込んで、結合を更に強固にすると共に、ロ−タ軸５の回り止めをする。また、幅木孔２１は第２の円筒部２９によって閉塞され、密閉される。
【００２１】
中空ロ−タ１は、ロ−タ軸５の両端の嵌合部３１、３３に嵌合したベアリングによってコンプレッサケ−シングの内部に支承される。
【００２２】
中空ロ−タ１の歯すじ部９と雌型スクリュ−ロ−タの歯すじ部にはコ−ティングが施されている。
【００２３】
こうして、中空ロ−タ１が構成されている。
【００２４】
上記のように、中空ロ−タ１はロ−タ本体３に設けた中心孔１１に幅木孔２１を開口させ、ロ−タ軸５のセレ−ション部２７をこの幅木孔２１の開口部以外の位置で中心孔１１に結合させている。
【００２５】
このように、セレ−ション部２７が幅木孔２１に掛からないから、ロ−タ本体３とロ−タ軸５との結合強度が低下しない。また、セレ−ション部２７の圧入時に生じる切り粉が中空部１３に入り込むことが防止される。
【００２６】
更に、ロ−タ軸５の円筒部２９によって幅木孔２１が閉塞されるから、ス−パ−チャ−ジャの高圧側と低圧側との間で圧洩れが発生せず、性能低下が防止される。
【００２７】
これに加えて、ロ−タ軸５のセレ−ション部２７を幅木孔２１を避けた位置に設けると共に、円筒部２５とセレ−ション部２７と円筒部２９とを圧入側から順次大径にすることにより、ロ−タ軸５を中心孔１１に圧入するだけで、ロ−タ軸５とロ−タ本体３との強固な結合と、幅木孔２１の閉塞と、中空部１３への切り粉の侵入防止などを、一回の工程で、容易に行うことができる。
【００２８】
なお、中空ロ−タ１はロ−タ本体３を中空構造にし慣性能率を小さくしたから、加速時のス−パ−チャ−ジャのレスポンスが向上すると共に、エンジンとの断続をする電磁クラッチを小型にしても、エンジンと連結する際の滑りは生じない。更に、慣性能率が小さいから急速な加速や減速をする際も雌型ロ−タとの接触が防止され、各ロ−タ表面のコ−ティングが剥離しない。
【００２９】
次に、図２によって本発明の第２実施形態を説明する。この実施形態は請求項１、２の特徴を備えており、図２はこの実施形態の中空ロ−タ３５を示している。左右の方向は図２での左右の方向であり、符号を与えていない部材等は図示されていない。
【００３０】
以下、第１実施形態の中空ロ−タ１と同機能の部材には同一の符号を与えて引用しながら、中空ロ−タ１との相違点を説明する。
【００３１】
図２のように、中空ロ−タ３５は、ロ−タ本体３とロ−タ軸３７とから構成されている。
【００３２】
ロ−タ軸３７はロ−タ本体３の中心孔１１に、矢印３９の方向に圧入される。ロ−タ軸３７には、この圧入方向に、第１の円筒部４１（平滑部：半径ｒ１）とセレ−ション部４３（半径ｒ２）と第２の円筒部４５（半径ｒ３）とが形成されており、これらは順に大径（ｒ１＜ｒ２＜ｒ３）になっている。また、中心孔１１はこれらの外径に応じた内径に加工されている。
【００３３】
各円筒部４１、４５とセレ−ション部４３とを中心孔１１に圧入することによりロ−タ軸３７とロ−タ本体３とが結合されて一体になる。このとき、セレ−ション部４３は、幅木孔２１の右方で、中心孔１１の内周に食い込んで、結合を更に強固にすると共に、ロ−タ軸３７を回り止めする。また、幅木孔２１は第１の円筒部４１によって閉塞され、密閉される。
【００３４】
中空ロ−タ３５は、ロ−タ軸３７の両端の嵌合部４７、４９に嵌合したベアリングによってコンプレッサケ−シングの内部に支承されている。
【００３５】
こうして、中空ロ−タ３５が構成されている。
【００３６】
中空ロ−タ３５は、上記の中空ロ−タ１と同様に、ロ−タ本体３の中心孔１１に幅木孔２１を開口させ、ロ−タ軸３７のセレ−ション部４３をこの幅木孔２１の開口部以外の位置で中心孔１１に結合させている。
【００３７】
従って、ロ−タ本体３とロ−タ軸３７との結合強度低下が防止される。また、セレ−ション部４３の圧入時に生じる切り粉が中空部１３に侵入することが防止される。更に、ロ−タ軸３７の円筒部４１によって幅木孔２１が閉塞されるから、ス−パ−チャ−ジャの高圧側と低圧側との間で圧洩れが発生せず、性能低下が防止される。
【００３８】
これに加えて、上記のように、ロ−タ軸３７のセレ−ション部４３を幅木孔２１を避けた位置に設けると共に、円筒部４１とセレ−ション部４３と円筒部４５とを圧入側から順次大径にすることにより、ロ−タ軸３７を中心孔１１に圧入するだけで、ロ−タ軸３７とロ−タ本体３との強固な結合と、幅木孔２１の閉塞と、中空部１３への切り粉の侵入防止などを、一回の工程で、容易に行うことができる。
【００３９】
中空ロ−タ３５はロ−タ本体３を中空構造にし慣性能率を小さくしたから、加速時のレスポンスが向上すると共に、エンジンとの断続をする電磁クラッチを小型にしても、エンジンと連結する際の滑りは生じない。更に、慣性能率が小さいから急速な加速や減速をする際も雌型ロ−タとの接触が防止され、各ロ−タ表面のコ−ティングが剥離しない。
【００４０】
なお、本発明の中空ロ−タを用いる流体機械は、各実施例のようにコンプレッサとして作動させる他に、加圧された流体を与えてロ−タから回転を取り出すと共に、流体を冷却する膨張機として用いてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１に記載したスクリュ−型流体機械用の中空ロ−タは、上記のように、セレ−ション部が幅木孔に掛からないから、ロ−タ本体とロ−タ軸との結合強度低下が防止されて強固な結合が得られると共に、セレ−ション部の圧入時に生じる切り粉がロ−タ本体の中空部に入り込むことが防止される。また、幅木孔の開口部がロ−タ軸の平滑部によって閉塞されるから、圧洩れによる流体機械の性能低下が防止される。
【００４２】
請求項２に記載したスクリュ−型流体機械用の中空ロ−タは、ロ−タ軸のセレ−ション部を幅木孔を避けた位置に設けると共に、第１の円筒部とセレ−ション部と第２の円筒部とを圧入側から順次大径にすることにより、ロ−タ軸を中心孔に圧入するだけで、ロ−タ軸とロ−タ本体との強固な結合と、幅木孔の閉塞と、中空部への切り粉の侵入防止などを、一回の工程で容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示す断面図である。
【図３】一般のスクリュ−型コンプレッサにおけるロータの噛み合い構造を示す斜視図である。
【図４】従来のロータの端面図である。
【図５】従来の他のロータの側面図である。
【符号の説明】
１、３５  中空ロ−タ
３  ロ−タ本体
５、３７  ロ−タ軸
７  基部
９  スクリュ−形状の歯すじ部
１１  中心孔
１３  中空部
１５  開口部
１７  閉塞部
２１  幅木孔
２５  第１の円筒部
２７、４３  セレ−ション部
２９  第２の円筒部（平滑部）
４１  第１の円筒部（平滑部）
４５  第２の円筒部
【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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