JPS60261989A - ル−ツ式流体送給機用ロ−タの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、ルーツ式流体送給機用ロータを製造する方
法に関するものであり、特にロータ本体の外周面上に薄
肉の樹脂層が固設されたロータを製造する方法に関する
ものである。

従来の技術とその問題点 従来より過給機、送風機、圧縮機等流体を圧送する流体
送給機として、中心部から放射状に延び出す羽を数葉備
えたロータを、回転位相を互いにずらして取り付け、そ
れらロータを逆方向に回転させることによって流体を送
るようにしたルーツ式流体送給機が用いられている。

このルーツ式流体送給機のロータの一種に、金属製ロー
タ本体の外周面上に比較的薄肉の合成樹Ｊｌｌ一層を固
設したものが知られている。第２図は、そのようなロー
タの一例を示したものであって、全体としてまゆ形を成
す金属製ロータ本体の外周面上に肉厚の薄い合成樹脂層
が固設されている。

この樹脂層は、一般に、ロータの外形の熱膨張変化を小
さくしてロータ間のクリアランスを適正に維持するため
等の見地から、たとえば厚さ０．３〜０．５鶴程度の薄
い層として形成される。合成樹脂層の厚さを厚くすると
、送給機運転時においてロータが加熱されたとき、合成
樹脂層がロータ本体に比較して大きく熱膨張するために
、特にロータ間のクリアランスの維持が困難となるから
である。

ところで、金属製ロータ本体の外周面上に合成樹脂層を
固設する方法として通常考えられるのは、射出成形手法
を用いる方法である。例えば、第８図に示すように射出
成形型１００内にロータ本体１０１をイン号−トしてお
いて、注入孔１０２から溶融状態の合成樹脂を注入し、
以てロータ本体１０１の外周側に形成された成形キャビ
ティ１０４内に合成樹脂を充填して、ロータ本体１０１
の外周面上に合成樹脂層を固設するのである。

しかしながら、この射出成形法を、合成樹脂層の厚さが
０．３鰭〜０．５観といった極く薄いものに対して通用
することは非常に困難である。なぜなら、このような射
出成形法において注入孔１０２から注入された樹脂は成
形キャビティＬＯ４１’５を周方向にまわり込みかつ幅
方向に流れて流出孔１０６から一部オーバーフローする
こととなるが、上記ロータ本体１０１の外周面上に固設
される樹脂は一般に耐熱性の高い樹脂であるため本来的
に流動状態での粘度が高く、またキャビティ内を流動す
る途中において温度が低下して一層流動性が低下する。

その結果樹脂がキャビティ内に万遍なく周りきることが
できなくなって欠肉を生じ易く、実用が困難であった。

他方、金属製ロータの外周面上に合成樹脂層を固設する
他の方法としては、流動浸漬法あるいは静電塗装法等が
考えられるが、これらの方法にもまた困難な問題が内在
している。

前者の方法、すなわち流動浸漬法を用いるものにおいて
は、ロータ本体を合成樹脂の溶融温度（たとえば二百数
十度程度）以上まで昇温させる必要があり、また−回の
浸漬で形成し得る樹脂層の厚さは、０．１５　ｍＷ程度
であるために、所望厚さの合成樹脂層を形成するために
は、ロータ本体の再加熱、再浸漬を何回も繰り返すこと
が必要となって一個のロータを生産するのに非常に長時
間（たとえば２〜３時間）を要し、また得られる合成樹
脂層の表面には多数の凹凸ができて、その後の仕上げ加
工に手間がかかるという問題があるのである。後者の方
法、即ち静電塗装法を用いる方法においても一回の塗装
で０．１１程度の膜厚しか得られず、また流動浸漬法に
おけると同様生産能率が低く、また得られる樹脂層の表
・面に多数の凹凸ができて仕上げ加工に手間がかかると
いう問題がある。

問題点を解決するための手段 本発明は、このような問題を解決するために為されたも
のであらて、その要旨とするところは、（イ）前記ロー
タ本体を射出成形金型内にインサートすることにより、
そのロータ本体の外周面の外側に接する、前記樹脂層の
形状に相当する成形キャビティと、この成形キャビティ
の内周面または外周面に接して前記ロータの回１軸心に
平行な方向におけるその成形キャビティの幅略全体にわ
たる樹脂通路をその成形キャビティの周方向において複
数本を形成する工程と、（ロ）前記射出成形金型内に前
記ロータ本体をインサートした状態で前記複数本の樹脂
通路のうち一本おきの樹脂通路内に樹脂を注入し、残り
の樹脂通路を通して樹脂を排出させる樹脂注入工程とを
含むことにある。

作用および発明の効果 このような本発明においては、キャビティに充填される
樹脂は、そのキャビティの周方向に沿って形成された樹
脂通路のうち、一本おきのそれに先ず注入される。注入
された樹脂はその通路を満たした後、キャビティ内を周
方向に流れて隣接する樹脂通路に至る。隣接する樹脂通
路に至った樹脂はその内部に流れ込んでこれを満たし、
その後、その通路から外部に一部流出する。したがって
、本発明によれば、金型内に注入された樹脂は、成形キ
ャビティにおいて隣接する樹脂通路間を流れるのみとな
る。すなわち流動距離が大幅に短くなるのであり、従っ
てその間の流動抵抗も大幅に小さくなるのである。また
、樹脂が樹脂通路を流動するときには流動抵抗は殆ど生
しないから全体としての流動抵抗は非常に小さくなる。

一方、本発明においては、注入孔から流出孔にいたる間
の樹脂の放熱量も少なくなる。樹脂の放熱量は注入孔か
ら流出孔に至るまでの流動距離、流動通路の巾等、即ち
注入孔から注入された単位量の樹脂が流出孔に至るまで
に接触する金型の面積の大小に左右されるか、本発明に
従えばその接触面積は少なくなるのであり、このために
樹脂の放熱量も少なくなるのである。したかって、注入
された樹脂がその流動の途中で一部固化して流動路を塞
いでしまうということがなくなり、上述した流動抵抗の
大幅な減少による効果と相俟って、樹脂の注入、流動が
スムーズに行なわれることとなる。これにより、本来的
に粘度が高い樹脂材料−を用いて膜厚が０．３〜０．５
　ｍｍ程度の極く薄い樹脂層を射出成形法によって形成
することが可能となったのである。

そして、これに伴って、このような合成樹脂層が固設さ
れたロータを短時間で大量生産することが可能となり、
しかも得られる樹脂層の表面は成形型の内壁面に対応し
た凹凸の少ない高精度な平？Ｎ面であるために、後加工
の手間が節減され、或は不要となって生産能率が高めら
れることとなったのである。

実施例 次に、本発明の一適用例を図面に基づいて詳しく説明す
る。第１図は、本発明において用いられる射出成形型の
一例を示したもので、第２図に示すようにまゆ型の金属
製（鉄、アルミニウム等）ロータ本体１０とその外周面
上に固設された合成樹脂層１２とからなるロータ１４を
製造するに適した構成とされている。因みに、本実施例
におけるロータ１４は、Ｄ、Ｈの寸法がそれぞれ１００
ｍ５，１５０龍であり、また樹脂層１２の厚さは０゜３
龍〜０．５闘であって、ルーツ式過給機用ロータとして
用いられるものである。なお、合成樹脂層１２は、たと
えばテトラフルオロエチレンとエチレンとを共重合させ
た耐熱性、耐摩耗性に優れた樹脂で形成されている。

第１図に示す射出成形型は、筒状の第−型１６と、プレ
ート状の第二型１８と、その第二型１８に嵌まり込む第
三型２０とを備えており、これら第−型１６．第二型１
８．および第三型２０によって形成される空間内に前記
ロータ本体１０がインサートされるようになっている。

なお、インサートされたロータ本体１０は、その中心部
の穴に挿入されるピン２２によって位置決めされる。こ
れらの成形型１６．１８；　２０は、その内部にロータ
本体・１０が収容された状態において、そのロータ本体
１０の外周面との間に前記第２図に示す樹脂層１２を成
形するための空間、すなわち成形キャビティ２４が形成
されるように構成されている。第−型１６の内周面には
縦方向の凹溝２５が複数本、本実施例では８本形成され
ており、その凹溝２５内において成形キャビティ２４の
外周に接して樹脂の通路を構成する空間である樹脂通路
２６．２７が設けられている。樹脂通路２６，２７は、
断面がほぼ半円のかまぼこ状を成してロータ本体１０の
幅方向、すなわち第１図、第２図において」二下方向に
延びており、ロータ本体１０を取り巻くようにその周方
向に沿って複数本、本実施例では各４本設けられている
。前記第二型１８には、一本間隔毎の樹脂通路２６に開
口する樹脂注入孔２８が４箇所に設けられ、この注入孔
２８を通して樹脂が注入されるようになっている。また
、第三型２０には、この樹脂通路２６内に挿入されるス
ライドピン３０が第１図において上下方向、つまり樹脂
通路２６が延びる方向に移動可能に設けられ°ζいる。

次に、ロータ１４の製造に際して、上記のような射出成
形型を用いてロータ本体１０の外周面上に合成樹脂Ｎ１
２を成形する工程について具体的に説明する。

先ず、第１図に示すように、ロータ本体１０を第−型１
６乃至第三型２０によって形成される空関内にインサー
トする。この操作は第二型１８を第−型１６から離間さ
せ、次いでロータ本体ｌＯを第−型１６と第三型２０と
によって形成される凹所内にインサートして型を閉じれ
ばよい。型を閉じたら図示しない射出装置のノズノ簡２
を第二型１８の注入孔２８に押圧してそこから溶融状態
の樹脂を注入する。注入された樹脂は、樹脂通路２６を
第１図において下方（ロータ本体１０の幅方向）に沿っ
て流れ、まず通路２６内部を樹脂で満たす。通路２６が
樹脂でほぼ満たされてからは、注入孔２８からの更なる
樹脂の注入に伴って樹脂通路２６内の樹脂が成形キャビ
テイ２４内を周方向に流れ、その樹脂通路２６と隣り合
う他の樹脂通路２７内に流れ込む。そして、樹脂通路２
７が樹脂で満たされると過剰の樹脂がその樹脂通路２７
に連続して設けられた図示しない流出孔から外部へ流れ
出る。ここまでが樹脂の注入工程であり、この段階では
樹脂の形状は第３図に示すような形状となっている。

第３図において断面が半円状に突き出た樹脂の凸条３４
は、前記樹脂注入孔２８が開口する側の樹脂通路２６を
満たした樹脂によって形成される部分であり、また他の
半円状に突き出た凸条３６は、残りの樹脂通路２７によ
って形成される部分である。なお、第３図はロータ１４
の中間製品であって、樹脂の流動状態にあっては型内に
おいて図示の形状を示す。

ここで、上述した樹脂の流れを第３図に基づいて別の角
度から説明する。注入孔２８から注入されて通路２６を
満たした樹脂は、矢印４０で示すようにキャビテイ２４
内部を周方向に流れて隣接する別の樹脂通路２７内に流
れ込む。別の樹脂通路２７に流れ込んだ樹脂は、その通
路２７内を矢印４２で示すように下方に向かって流れ、
その通路２７内部を樹脂で満たさす。そして、その通路
２７が樹脂で満たされると、過剰量の樹脂が外部に流出
するのである。なお、他の部分における樹脂の流れも上
述したのと同様であるので詳しい説明は省略する。

樹脂の注入工程が終了したら、その樹脂が流動状態を保
っている間にスライドピン３０を図示しない駆動装置に
よって上昇させる。第４図はこの状態を示す。すなわち
、スライドピン３０を樹脂通路２６内に突入させるので
ある。スライドピン３０が樹脂通路２６内に挿入される
と、樹脂通路２６内の樹脂にて形成されている前記半円
状部分のうち、そのピン３０の形状に対応する部分が削
除されて、キャビティ２４において成形された樹脂の厚
さと同じ厚さの樹脂層が残される。スライドピン３０の
形状が予めそのように定められているのである。樹脂通
路２７には図示しない別のスライドピンが突入させられ
てその内部の樹脂が押し出される。なお、そのスラ・イ
トビンの作動、樹脂通路２７内の樹脂の流れ等は、スラ
イドピン３０を樹脂通路２６内に押し込むときと同しで
あるので、以下、一方の樹脂通路２６．スライドピン３
０を中心に説明する。スライドピン３ｏを樹脂通路２６
内に押し込んでその内部の樹脂を排除し、その状態で樹
脂を固化さゼたとごろでスライドピン３０を再び下方に
引き戻し、これと同時にあるいはその後第二型１８と第
三型２０とを上昇させて樹脂層１２の形成されたロータ
１４を型から取り出す。

このような本方法によれば、射出成形型内部の成形キャ
ビティ２４に流入した樹脂は、本来的に流動性の悪い樹
脂であっても同キャビティ２４内をスムーズに流れ得て
流動不良を起こすことがない。なぜなら、上記の方法に
従って樹脂Ｎ１２を成形する場合に樹脂の流動抵抗が最
も大きくなるのは、一方の樹脂通路２６と他方の樹脂通
路２７との間の部分（第３図において距離り、、Ｄ２の
部分）であるが、この部分の距離は、前記第７図に示す
方法によって樹脂層を形成する場合の距離りと異なって
非常に短く、従ってその流動抵抗も小さくなるからであ
・る。なお、樹脂通路２６，２７内を図中上下方向に樹
脂が流れる場合にも勿論流動抵抗は生じるが、その流通
断面の厚みは成形キャビティ２４のそれより大幅に大き
く形成され′ζいるから、その抵抗は非常に小さいもの
である。

すなわち、上記方法においては、樹脂がロータ本体１０
の幅方向に流れるときには、殆ど流動抵抗が無く、した
がってその幅の大小（第２図におけるＨ）は殆ど問題と
はならないのである。結局樹脂の流動に対する抵抗は全
体として小さく、従ってキャビティ２４内に注入された
樹脂はスムーズに流れ得るのである。

また、本方法に従えば、キャビティ内に注入された樹脂
の温度低下も少なくなる。上述したように、樹脂の流動
距離が短（、しかも樹脂を縦方向（ロータ本体１０の幅
方向）に流動させる樹脂通路２．６．２７は、その流路
断面積が大きいために、樹脂が金型に注入されてから流
出孔に至るまでに単位量当たりの樹脂が接触する金型面
積か少なくなり、また接触時間が短くなるからである。

このため、樹脂が流動途中で固化して流動路を塞いでし
まうようなことも生じなくなり、注入された樹脂は男湯
無くかつ円滑に成形キャビティ２４内に充填されるので
ある。

次に、本発明の他の適用例を説明する。なお、以下の説
明において前述の実施例と共通ずる部分には同一の符号
を付して説明を省略する。

第５図および第６図において、第−型１６の両端面には
まゆ型を成す一対の環状樹脂通路４４゜４６がロータ本
体１０を取り囲むように設けられており、その環状樹脂
通路４４．４６のうちの一力が連通路４８によって、縦
方向（ロータ本体１０の幅方向）に延びる樹脂通路２６
に連通させられ、また他方の環状樹脂通路４６が連通路
５０によって残りの樹脂通路２７に連通させられている
。

一方、第二型１８には、上記まゆ形の樹脂通路４４に開
口する注入孔５２が設けられており、環状樹脂通路４４
に樹脂が注入されるようになっている。

このような射出成形型を用いて樹脂層を成形す手順は次
のようになる。

金型内にロータ本体１０をインサートして金型を閉じ合
わせ（第５図に示す状態）この状態で射出装置のノズル
３２から溶融状態の樹脂を注入する。注入された樹脂は
、環状樹脂通路４４に流れ込み、ついで連通路４８を経
て縦方向の樹脂通路２６に流れ込む。樹脂通路２６に流
れ込んだ樹脂は、この樹脂通路２６内を満たした後に、
他方の樹脂通路２７に向かってキャビティ２４内を周方
向に流動する。樹脂通路２７に流れ込んだ樹脂は、過剰
量となる一部が連通路５０を経て環状樹脂通路４６に流
れ込む。

このようにしてキャビティ２４および樹脂通路”’　”
２６．２７に樹脂が充填されたところで、スライ□　ド
ピン３０を樹脂通路２６内に突入させると、樹脂通路２
６に充填された樹脂が排除されて所望厚さの樹脂層１２
が残される。なお、スライドピン３０の突入によって樹
脂通路２６から押し出された樹脂は他方の樹脂通路２７
に流れ込み、更にその樹脂通路２７に図示しない別のス
ライドピンか上方から下方に向って突入させられること
によってその樹脂通路２７から環状の樹脂通路４Ｇ内に
流れ込む。

本性においては、前記実施例と同様に射出成形により樹
脂層１２が能率的に形成される効果に加えて、樹脂を一
箇所から注入するだけで足りる利点がある。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその他の
態様において実施することも勿論可能である。

例えば、前述の実施例においては、樹脂通路２６．２７
が成形キャビティ２４の外周側に設けられているが、第
７図に示すように、ロータ本体１０の外周面に幅方向（
回転軸心に平行な方向）に貫通ずる凹溝５４を複数設け
、この凹溝５４内に成形キャビティ２４の内側に接する
樹脂通路２６または２７を形成しても良いのである。こ
のようにずれば、前記凸条３４，３６がロータ１４の外
周面に形成されないので、凸条３４，３６の除去工程お
よびそのための機構が不要となるとともに、樹脂層１２
とロータ本体１０の外周面とが一層強固に固着される利
点がある。

上記実施例においては射出成形型の樹脂通路２６．２７
内に充填された樹脂をスライドピンによって削除するよ
うにしたが、これとは異なってロータを成形型から一旦
取り出した後に、樹脂通路２６．２７内で固まった樹脂
から成る凸条３４゜３６を切削加工等により削りとるよ
うにしてもよいのである。

また、本発明は前述の過給機に適用して好適であるが、
気体、流体等を送給するための送風機。

圧縮機、ポンプ等のロータに対して一般的に適用可能で
ある。

その信奉発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において当
業者の知識に基づき種々の変更を加えた形態で実施する
ことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従ってロータを製造する際に用いられ
る射出成形型の一例を示す要部断面図である。第２図は
第１図の射出成形型によって製造されるロータの一例を
示す斜視図である。第３図は第１図に示す装置を用いて
製造されるロータの中間品を示す斜視図である。第４図
は、第１図に示す装置を用いてロータを製造している一
工程を示す要部断面図である。第５図はイ・発明に用い
られる射出成形型の他の例を示１要部断面図、第６図は
第５図における第二型を取り除いた平面図である。第７
図は本発明の他の適用例におけるロータが第・型内に嵌
め入れられた状態を示す部分平面図である。第８図はロ
ータの合成樹脂層を射出成形によって成形する場合に従
来考えられていた成形法を説明するための説明図である
。 １（ｌロータ本体　１２：合成樹脂層 １４：ロータ　１６：第−型 １８：第二型　２０：第三型 ２４：成形キャビティ ２６．２７：樹脂通路 ３０ニスライドピン 出願人　トヨタ自動車株式会社 第１図 第４図 Ｕ 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ロータ本体の外周面に比較的肉薄の樹脂層が固設された
   形式のルーツ式流体送給機用ロータを、射出成形金型内
   にインサートされた前記ロータ本体に射出成形を施すこ
   とにより製造する製造方法であって、 前記ロータ本体を前記射出成形金型内にインサートする
   ことにより、該ロータ本体の外周面の外側に接する前記
   樹脂層の形状に相当する成形キャビティと、該成形キャ
   ビティの内周面または外周面に接する、前記ロータの回
   転軸心に平行な方向における該成形キャビティの幅略全
   体にわたる樹脂通路を、該成形キャビティの周方向にお
   いて複数本形成する工程と、 前記射出成形金型内に前記ロータ本体をインサートした
   状態で、前記複数本の樹脂通路のうち、一本おきの樹脂
   通路内に樹脂を注入し、残りの樹脂通路を通して樹脂を
   排出させる樹脂注入工程とを含むことを特徴とするルー
   ツ式流体送給機用ロータの製造方法。