JPH1047270A - 流体機械及びそのロ−タの加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 遠心力によるロ−タの変形を防止すると共
に、ロ−タの回転バランス修正を容易にすることを課題
とする。 【解決手段】 ケ−シング１３の内部に、互いの歯すじ
部で噛み合いながら回転する一対のロ−タ３５，３７を
配置したスクリュー式コンプレッサ９であって、ロ−タ
３５の歯すじ部７１に開口部７９を有する中空孔７５を
形成し、ロ−タ３５の回転バランスを取るためのバラン
スウェイト部８１を中空孔７５の開口部７９側の径方向
内側に設けた。

Description

【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−ジャに用いられる流体機械と、この流体
機械に用いられるロ−タの加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記のような流体機械を、例えば
自動車用エンジンの過給機のような回転数変化の激しい
用途に使用する場合、ロ−タが重く慣性モ−メントが大
きいと、過給機の効率、エンジン燃費、過給時のレスポ
ンスなどが低下し、ロ−タ同士が衝突し耐久性が低下す
るなどの問題が生じる。

【０００３】そこで、歯すじに沿ってロ−タの歯肉部を
肉抜きし、中空孔を設けてロ−タを軽量化し、慣性モ−
メントを低減させた流体機械がある。

【０００４】従来のこの種の流体機械には、例えば特開
平４−１２１８９号公報、特開平４−３１１６９４号公
報に記載されたようなものがある。

【０００５】前者はル−ツ式ブロワであり、図４及び図
５に示すように、このル−ツ式ブロワ１０１は、ロ−タ
ハウジング１０３に吸入口１０５と吐出口１０７とが対
向して設けられ、これらの吸入口１０５、吐出口１０７
に連通するロ−タ室１０９が形成されている。

【０００６】ロ−タ室１０９には、ロ−タハウジング１
０３に回転自在に支承された第１のロ−タ軸１１１と第
２のロ−タ軸１１３とが、前記吸入口１０５と吐出口１
０７とを結ぶ線に対して直角方向に配置されている。第
１のロ−タ軸１１１と第２のロ−タ軸１１３とには、そ
れぞれ第１のロ−タ１１５と第２のロ−タ１１７とが相
互に位相を９０°異にして軸装され固定されている。

【０００７】第１のロ−タ１１５の凸型歯肉部１１５ａ
と第２のロ−タ１１７の凸型歯肉部１１７ａとには、そ
れぞれ肉部に軸方向に沿った中空孔１１９、１２１が形
成され、ロ−タ１１５、１１７の軽量化と慣性モ−メン
トの低減とが図られている。

【０００８】各ロ−タ軸１１１、１１３の一端側は、ロ
−タ室１０９に隣接して設けられたギヤ室１２３へ挿入
され、このギヤ室１２３でギヤ伝動機構１２５により連
動連結されている。また、第１のロ−タ軸１１１の他端
側には、駆動用プ−リ１２７が取り付けられている。

【０００９】そして、駆動用プ−リ１２７に回転力が入
力されると、この回転力は第１のロ−タ軸１１１を介し
て第１のロ−タ１１５に伝達され、また、第１のロ−タ
軸１１１からギヤ伝動機構１２５と第２のロ−タ軸１１
３を介して第２のロ−タ１１７に同期されて伝達され
る。そして、第１、第２のロ−タ１１５、１１７は非接
触状態で噛み合いながら回転し、吸入口１０５から吸入
された流体を両ロ−タ１１５、１１７により吐出口１０
７から吐出する。

【００１０】後者はスクリュ−コンプレッサ１２９であ
り、図６及び図７に示すように、ケ−シング１３１の内
部に、複数枚の凸型歯肉部１３３ａを有する雄ロ−タ１
３３と、この歯肉部１３３ａと噛み合う凹部１３５ａを
有する雌ロ−タ１３５とが噛み合わされて配置され、こ
れら雄ロ−タ１３３と雌ロ−タ１３５は、ケ−シング１
３１に回転自在に支承された雄ロ−タ軸１３７と雌ロ−
タ軸１３９とにそれぞれ軸装され固定されている。

【００１１】図示されていないが、ケ−シング１３１の
軸方向一端側には吸入口が設けられている。また、軸方
向他端側には吐出口１４１が設けられている。

【００１２】雄ロ−タ１３３の凸型歯肉部１３３ａの内
部には、各歯肉部１３３ａの軸方向に沿って、中空孔１
４３を設け、雄ロ−タ１３３の軽量化と慣性モ−メント
の低減とが図られている。

【００１３】なお、雄ロ−タ１３３は中空孔１４３の一
部を塞ぐ必要があり、仮にロ−タの吸込側端面から吐出
側端面まで中空孔が貫通していると、スクリュ−コンプ
レッサの作動中、流体が高圧側端面から低圧側端面へこ
の中空孔を通って流れるからである。

【００１４】各ロ−タ軸１３７、１３９の一端側は、伝
動機構（図示されていない）により連動連結されてお
り、一方のロ−タ軸、例えば雄ロ−タ軸１３７には、駆
動用プ−リ１４５が取り付けられている。

【００１５】そして、駆動用プ−リ１４５に回転力が入
力されると、この回転力は雄ロ−タ軸１３７を介して雄
ロ−タ１３３に伝達され、また、雄ロ−タ軸１３７から
伝動機構と雌ロ−タ軸１３９を介して雌ロ−タ１３５に
同期して伝達される。そして、雌雄一体のロ−タ１３
３、１３５は非接触状態で噛み合いながら回転し、吸入
口から吸入された流体を圧縮しながら圧送し、吐出口１
４１から吐出する。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の流
体機械においては、一対のロ−タが非接触状態を保って
噛み合いながら回転するように、両ロ−タ間に微小な隙
間を持たせて組付ける必要があり、このためには各ロ−
タについて回転時のバランスをとる必要がある。そし
て、ロ−タの回転バランス修正は、軸方向両端面に小穴
などを切削し重量調整することにより行っていた。

【００１７】しかし、上記従来例の流体機械では、いず
れもロ−タの軽量化と慣性モ−メントの低減を図る目的
で、ロ−タの歯肉部の内部に肉抜きによる中空孔が設け
られているから、各従来例共、ロ−タの軸方向端面に回
転バランスをとるための小穴などを切削するバランス修
正部がなくなり、ロ−タの回転バランスを修正し切れな
くなるという問題があった。

【００１８】そこで、この発明はロータの軽量化と慣性
モーメントの低減を図ることができ、さらに、回転バラ
ンスを容易にとることができる流体機械およびロータの
加工方法の提供を目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１の流体機械は、
流体の流入口と流出口とを有するケ−シングの内部に、
互いの歯すじ部で噛み合いながら回転する一対のロ−タ
を配置した流体機械であって、前記ロ−タの歯すじ部に
少なくとも軸方向一側に開口をもつ中空孔が形成されて
いると共に、ロ−タの回転バランスを取るためのバラン
スウェイト部がこの中空孔の径方向内側に設けられてい
ることを特徴とする。

【００２０】このように、請求項１の流体機械は、バラ
ンスウェイト部を中空孔の径方向内側に設けたことによ
って、バランスウェイト部に掛かる遠心力が小さくなる
と共に、この遠心力が中空孔の歯すじ側に掛からないか
ら、歯すじの変形（膨らみ）が生じない。

【００２１】従って、バランスウェイト部の遠心力によ
るロ−タの変形を防止するために中空孔内に補強リブを
設ける必要はなく、また中空孔の壁を肉厚にする必要も
ないから、ロ−タの重量及び慣性モ−メントの増加が防
止される。

【００２２】又、遠心力による歯すじ部の膨らみも小さ
いから、膨らみによるアンバランスと振動の発生、相手
側ロ−タやケ−シングとの接触、接触による焼き付きと
振動、性能低下などが防止される。

【００２３】請求項２の発明は、請求項１記載の流体機
械であって、バランスウェイト部が開口部側に配置され
ていることを特徴とし、請求項１の構成と同等の効果を
得る。

【００２４】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
記載の流体機械であって、ロ−タがスクリュ−状の歯す
じ部を有するスクリュー式の流体機械であることを特徴
とし、請求項１又は請求項２と同等の効果を得る。

【００２５】スクリュ−式の流体機械は、慣性モ−メン
トの僅かな増加が性能とレスポンスとを大きく低下させ
易く、遠心力によって歯すじ部が膨らみ易いが、中空孔
の壁を肉厚にする必要がなく、高速回転による慣性モ−
メント増加の悪影響や歯すじ部の膨らみなどが極めて小
さく抑えられるから、特に有利である。

【００２６】請求項４の流体機械は、請求項１又は請求
項２記載の流体機械であって、ロ−タが軸方向に沿って
形成された歯すじ部を有するルーツブロア式の流体機械
であることを特徴とし、請求項１又は請求項２と同等の
効果を得る。

【００２７】請求項５の発明は、流体の流入口と流出口
とを有するケ−シングの内部に、互いの歯すじ部で噛み
合いながら回転する一対のロ−タを配置した流体機械の
ロ−タの加工方法であって、前記歯すじ部に設けられた
中空孔の径方向内側に形成したバランスウェイト部を加
工基準にしてロ−タ各部を加工し、その後、このバラン
スウェイト部にバランス取り切削を施してロ−タの回転
バランスを取ることを特徴とする。

【００２８】この加工方法によれば、ロ−タ各部の精密
加工が可能になり、各部が精密に加工されることによっ
てロ−タの回転バランスがある程度整うから、軽微なバ
ランス取り切削だけでロ−タのバランス修正が完了し、
バランス修正コストを大きく低減することができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】図１乃至３により本発明の一実施
形態を説明する。この実施形態は請求項１、２、３、５
の特徴を備えており、図１はこの実施形態を用いたス−
パ−チャ−ジャ１を示している。左右の方向は図１、３
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】図１のように、このス−パ−チャ−ジャ１
は、入力プ−リ３、増速ギヤ組５、タイミングギヤ組
７、スクリュ−式コンプレッサ９（実施形態の流体機
械）などから構成されている。

【００３１】入力プ−リ３はベアリング１１によりコン
プレッサケ−シング１３に支承されていると共に、入力
軸１５にスプライン連結され、ボルト１７とワッシャ１
９とで固定されている。入力プ−リ３はベルトを介して
クランクシャフト側のプ−リに連結されている。このク
ランクシャフト側プ−リは、エンジンとス−パ−チャ−
ジャ１との断続を行う電磁クラッチを内蔵しており、入
力プ−リ３はエンジンの駆動力によりこの電磁クラッチ
を介して回転駆動される。

【００３２】入力軸１５はボ−ルベアリング２１によっ
てケ−シング１３の内部に支承されており、入力軸１５
に装着されたカラ−２３とケ−シング１３との間にはシ
−ル２５が配置され、オイル洩れを防止している。

【００３３】増速ギヤ組５は互いに噛み合った大径と小
径の増速ギヤ２７、２９から構成され、タイミングギヤ
組７は互いに噛み合った大径と小径のタイミングギヤ３
１、３３から構成されている。増速ギヤ組５とタイミン
グギヤ組７はケ−シング１３に形成されたギヤ室３４に
配置されている。又、図１のように、エアコンプレッサ
９は雄型と雌型のスクリュ−ロ−タ３５、３７を備えて
いる。

【００３４】大径の増速ギヤ２７は入力軸１５の右端部
に一体形成されており、小径の増速ギヤ２９は、大径の
タイミングギヤ３１と共に、雌型スクリュ−ロ−タ３７
のロ−タ軸３９にキ−４１で連結され、ナット４３で脱
落が防止されている。又、小径のタイミングギヤ３３
は、テーパリング固定機構４５を介して雄型スクリュ−
ロ−タ３５のロ−タ軸４７に連結されている。

【００３５】このテーパリング固定機構４５は、各スク
リュ−ロ−タ３５、３７が互いに接触しない状態で、タ
イミングギヤ３３をタイミングギヤ３１に噛み合わせた
後、ナット４９を締め付けてロックし、各スクリューロ
ータ３５，３７、コンプレッサケーシング１３が作動時
に隙間を保持できるように、各スクリュ−ロ−タ３５、
３７の回転方向の位置決めを行う。

【００３６】各スクリュ−ロ−タ３５、３７のロ−タ軸
４７、３９は、左端部をボ−ルベアリング５１によっ
て、右端部をカラ−５３とロ−ラベアリング５５とによ
って、それぞれケ−シング１３に支承されている。又、
ロ−タ軸３９、４７の左端部に装着されたカラ−５７と
ケ−シング１３との間にはシ−ル５９が配置され、右端
部のカラ−５３とケ−シング１３との間にはシ−ル６１
が配置され、それぞれエア洩れを防止している。

【００３７】プ−リ３から入力したエンジンの駆動力
は、増速ギヤ組５で増速され、タイミングギヤ組７を介
してスクリュ−ロ−タ３５、３７を回転駆動する。駆動
されたコンプレッサ９は吸入口６３（流入口）から吸入
した吸気をスクリュ−ロ−タ３５、３７間で軸方向左方
に圧送し、吐出口（流出口）から吐き出して、エンジン
に供給する。

【００３８】雄型スクリュ−ロ−タ３５は、ロ−タ本体
６５の軸孔６７にロ−タ軸４７を固定して構成されてお
り、雌型スクリュ−ロ−タ３７も同様にロ−タ本体６９
の軸孔にロ−タ軸３９を固定して構成されている。

【００３９】図２のように、スクリュ−ロ−タ３５のロ
−タ本体６５は３本のスクリュ−状の歯すじ部７１を備
えている。又、雌型スクリュ−ロ−タ３７のロ−タ本体
６９は４本のスクリュ−状の歯すじ部７３を備えてい
る。これらのロ−タ本体６５、６９はアルミニュ−ムで
鋳造されている。

【００４０】図２、３のように、雄型スクリュ−ロ−タ
３５の各歯すじ部７１には中空孔７５が設けられてい
る。各中空孔７５には右側に壁部７７が形成され、左側
に開口部７９が形成されている。この壁部７７は中空孔
７５を閉塞し、コンプレッサ９の吐出側と吸入側の間の
圧洩れを防止している。

【００４１】各開口部７９には、中空孔７５の径方向内
側にバランスウェイト部８１が形成されている。これら
の中空孔７５や開口部７９やバランスウェイト部８１な
どは鋳造時に中子を用いて形成される。ロ−タ本体６５
の右端側には鋳造時に中子を支持するはば木用のはば木
孔８３が設けられている。

【００４２】ロ−タ本体６５の機械加工は、このバラン
スウェイト部８１を加工基準にして行われ、その後、バ
ランスウェイト部８１に切削加工を施してロ−タ本体６
５の回転バランスを取る。

【００４３】次に、本発明によるロ−タの加工方法を含
めて、雄型スクリュ−ロ−タ３５の加工手順を説明す
る。以下、各部材の形状と寸法は加工の前後で異なるが
符号は前後いずれかに統一する。

【００４４】第１工程では、ロ−タ本体６５を鋳造す
る。

【００４５】第２工程では、図３のように、はば木孔８
３を旋盤のスピンドル８５で支持し、図２のように、各
中空孔７５のバランスウェイト部８１をチャック８７で
掴んでロ−タ本体６５を両端部で支持し、その外径を切
削する。

【００４６】このとき、バランスウェイト部８１の外周
面８９でロ−タ本体６５を径方向に位置決めし、軸方向
面９１でロ−タ本体６５を軸方向に位置決めする。

【００４７】第３工程では、切削された外径を基準にし
て軸孔６７を加工する。

【００４８】第４工程では、軸孔６７を基準にして歯す
じ部７１に荒歯切加工を施す。

【００４９】第５工程では、荒歯切加工したロ−タ本体
６５（歯すじ部７１）にコ−ティングを施す。

【００５０】第６工程では、このコ−ティング層に精密
な仕上げ歯切加工を施す。

【００５１】なお、歯すじ部７１の荒歯切加工は軸孔６
７にロ−タ軸４７を固定し、このロ−タ軸４７を基準に
して行うこともある。

【００５２】こうして、ス−パ−チャ−ジャ１（スクリ
ュ−式コンプレッサ９：実施形態の流体機械）が構成さ
れている。

【００５３】このス−パ−チャ−ジャ１では、上記のよ
うに、スクリュ−ロ−タ３５の各歯すじ部７１に中空孔
７５を設け、中空孔７５の開口部７９側の径方向内側に
バランスウェイト部８１を設けたから、バランスウェイ
ト部８１の遠心力が中空孔７５の歯すじ７１側に掛から
ない。

【００５４】従って、遠心力によるスクリュ−ロ−タ３
５の変形を防止するために中空孔７５内に補強リブを設
けるが不要はなく、又、中空孔７５の壁を肉厚にする必
要もないから、スクリュ−ロ−タ３５の重量と慣性モ−
メントとの増加が防止され、過給時のレスポンスやエン
ジンの燃費が向上する。

【００５５】又、歯すじ部７１の膨らみは、バランスウ
ェイト部８１の遠心力が掛からないから、それだけ小さ
くなり、膨らみによるアンバランスの発生と振動、膨ら
みによる相手側のスクリュ−ロ−タ３７やケ−シング１
３との接触、接触による焼き付きと振動と性能低下など
が防止される。

【００５６】又、スクリュ−ロ−タ３５の機械加工はバ
ランスウェイト部８１を基準にして行われるから、各部
をそれだけ精密に加工することが可能になる。このよう
に、各部が精密に加工されることによって回転バランス
がある程度整うから、機械加工後は、バランスウェイト
部８１に軽微な切削加工を加えるだけで、スクリュ−ロ
−タ３５のバランス取りが完了し、バランス修正コスト
が大きく低減する。

【００５７】また、本発明の流体機械は、実施形態のよ
うにロ−タに回転力を与えて作動させるコンプレッサの
ような用途の他に、加圧された流体を与えてロ−タから
回転を取り出すモ−タとして用いてもよい。

【００５８】なお、本実施形態におけるバランスウェイ
ト部８１の配置及び該部８１を加工基準にしての加工
は、スクリュー式コンプレッサ９に限定されるものでは
なく、ルーツブロア式の流体機械のロータに適用できる
ことはもちろんである。

【００５９】

【発明の効果】請求項１の流体機械は、バランスウェイ
ト部をロ−タに形成された中空孔の径方向内側に設けた
ことによって、バランスウェイト部の遠心力が中空孔の
歯すじ側に掛からない。

【００６０】従って、ロータの変形を防止するために中
空孔内に補強リブを設ける必要はなく、また、中空孔の
壁を肉厚にする必要もないからロ−タの重量及び慣性モ
−メントの増加が防止される。

【００６１】又、バランスウェイト部を中空孔の径方向
内側に設けたことにより、遠心力による歯すじ部の膨ら
みも小さくなり、膨らみによるアンバランスと振動と相
手側ロ−タ及びケ−シングとの接触、接触による焼き付
き、性能低下などが防止される。

【００６２】請求項２の発明は、請求項１の構成と同等
の効果を得る。

【００６３】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
の構成と同等の効果を得ると共に、中空孔の壁を肉厚に
する必要がなく、高速回転による慣性モ−メント増加の
悪影響や歯すじ部の膨らみなどが極めて小さく抑えられ
るから、特に有利である。

【００６４】請求項４の流体機械は、ロ−タの歯すじ部
が軸方向に沿って形成されたル−ツ式の流体機械であっ
て、請求項１又は請求項２と同等の効果を得る。

【００６５】請求項５のロ−タの加工方法によれば、ロ
−タの中空孔の径方向内側に設けたバランスウェイト部
を加工基準にしてロ−タ各部を機械加工するから、ロ−
タ各部が精密に加工され、バランスウェイト部に軽微な
切削を施すだけでロ−タのバランス修正が可能になり、
修正コストが大幅に低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す断面図である。

【図２】図３のＡ矢視図であり、一実施形態の雄型スク
リュ−ロ−タを示す。

【図３】図２のＢ−Ｂ断面図であり、歯すじに沿った断
面を示す。

【図４】第１の従来例を示す断面図である。

【図５】図４のＣ−Ｃ断面図である。

【図６】第２の従来例を示す断面図である。

【図７】図６のＤ−Ｄ断面図である。

【符号の説明】

９ スクリュ−式コンプレッサ（流体機械） １３ ケ−シング ３５、３７ スクリュ−ロ−タ（ロ−タ） ６３ 吸入口（流入口） ７１ 歯すじ部 ７５ 中空孔 ７９ 開口部 ８１ バランスウェイト部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体の流入口と流出口とを有するケ−シ
   ングの内部に、互いの歯すじ部で噛み合いながら回転す
   る一対のロ−タを配置した流体機械であって、前記ロ−
   タの歯すじ部に少なくとも軸方向一側に開口部をもつ中
   空孔が形成されていると共に、ロ−タの回転バランスを
   取るためのバランスウェイト部がこの中空孔の径方向内
   側に設けられていることを特徴とする流体機械。
2. 【請求項２】 請求項１記載の発明であって、バランス
   ウェイト部が中空孔の開口部側に配置されていることを
   特徴とする流体機械。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の発明であっ
   て、ロ−タがスクリュ−状の歯すじ部を有するスクリュ
   ー式の流体機械であることを特徴とする流体機械。
4. 【請求項４】 請求項１又は請求項２記載の発明であっ
   て、ロ−タが軸方向に沿って形成された歯すじ部を有す
   るルーツブロア式の流体機械であることを特徴とする流
   体機械。
5. 【請求項５】 流体の流入口と流出口とを有するケ−シ
   ングの内部に、互いの歯すじ部で噛み合いながら回転す
   る一対のロ−タを配置した流体機械のロ−タの加工方法
   であって、前記歯すじ部に設けられた中空孔の径方向内
   側に形成したバランスウェイト部を加工基準にしてロ−
   タ各部を加工し、その後、このバランスウェイト部にバ
   ランス取り切削を施してロ−タの回転バランスを取るこ
   とを特徴とする流体機械のロ−タの加工方法。