JP2001193721A - ねじ部の弛み防止構造及び流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱膨張係数の異なったねじ部材間で熱応力を
吸収する。 【解決手段】 熱膨張係数の異なるねじ部材１１，１
３、１５，１７のねじ部４５にスラスト反力を与え、生
じた摩擦抵抗によって弛みを防止するねじ部の弛み防止
構造３であって、ねじ部４５を螺着したとき互いに押圧
し、熱応力による寸法変化を吸収する円錐面４７，４９
を前記の各ねじ部材に設けた。

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、ねじ部の弛み防
止構造と、これを用いた流体機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平８−２００３６０号公報にルーツ
式流体機械が記載されている。

【０００３】ルーツ式流体機械では、ケーシングに形成
されたロータ室に一対のロータが収容されており、これ
らを回転させると、流体は吸入口からロータ室に吸入さ
れ、吐出口から吐き出される。各ロータはタイミングギ
ア組の同期機構によって互いに接触しないように反対方
向に回転する。

【０００４】図５は、ルーツ式流体機械の一般的なロー
タ２０１の構造を示しており、各ロータは、軸方向に平
行な歯すじで互いに噛み合うロータ本体２０３と、ロー
タ軸２０５とで構成されている。ロータ本体２０３とロ
ータ軸２０５は、互いの間に形成されたねじ部２０７で
螺着されていると共に、圧入部２０９で圧入されてセン
ターリングされ、固定されている。

【０００５】ロータ本体２０３は、ロータ２０１の慣性
モーメントを低減してルーツ式流体機械の効率を高める
ためにアルミニウム合金のような軽金属合金で作られて
おり、ロータ軸２０５は、ロータ２０１の強度を高く保
つために、鋼で作られている。

【０００６】また、ねじ部２０７と圧入部２０９にはロ
ータ本体２０３の慣性が掛かり、これらが弛み易いか
ら、ねじ部２０７をねじ込むに当たっては、ねじスラス
ト力によってロータ本体２０３の端部２１１がケーシン
グ２１３に適度な圧力で突き当たるようにされており、
ケーシング２１１から受けるスラスト反力（軸力）によ
ってねじ部２０７に生じる摩擦抵抗により、その弛みを
防止している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、稼働中の温度
上昇に伴い、アルミニウムと鉄系合金の熱膨張係数の差
によって、ロータ軸２０５よりロータ本体２０３が大き
く膨張するから、その端部２１１がケーシング２１３に
強く当たり、面圧が過大になって磨耗し、端部２１１と
ケーシング２１３との間に隙間が生じる。

【０００８】そして、温度が下がると、この隙間はアル
ミニウム合金であるロータ本体２０３の大きな収縮に伴
ってさらに広くなる。

【０００９】このような隙間が生じると、流体の漏れが
生じ、ルーツ式流体機械の効率が低下する。

【００１０】さらに、隙間が生じると、ねじ部２０７に
掛かるスラスト反力が小さくなり、あるいは、スラスト
反力が掛からなくなって、ねじ部２０７が弛む恐れが生
じる。

【００１１】ねじ部２０７が弛むと、ロータ本体２０３
の固定が不完全になり、各ロータの間でロータ本体２０
３同士が接触し、磨耗、焼き付きなどが生じる。

【００１２】また、圧入部２０９は、ロータ軸２０５に
設けられた円筒面と、ロータ本体２０３に設けられたそ
れより小径の円筒面とで構成されており、ねじ部２０７
でねじ込む際に、これらの円筒面は互いに螺旋状に回転
し、摺動しながらその重なり幅Ｔだけ圧入されるから、
ロータ本体２０３とロータ軸２０５との囓りが生じ易
い。

【００１３】さらに、圧入部２０９とねじ部２０７との
センターリングが狂うと、この囓りの程度が大きくなり
易い。

【００１４】ロータ本体２０３とロータ軸２０５との囓
りが生じると、ロータ２０１が偏芯して振れが発生し、
振動と騒音が発生すると共に、ロータ同士、あるいは、
ロータ２０１とロータ室との接触によって、上記のよう
な、磨耗、焼き付きなどが生じる。

【００１５】そこで、この発明は、熱膨張係数の異なっ
たねじ部材の間に生じる熱応力を吸収するねじ部の弛み
防止構造と、これを用いた流体機械の提供を目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のねじ部の
弛み防止構造は、互いの間に設けられたねじ部で連結さ
れた熱膨張係数の異なる一対のねじ部材の前記ねじ部に
スラスト反力を与え、生じた摩擦抵抗によって弛みを防
止するねじ部の弛み防止構造であって、温度変化に伴い
熱膨張係数の差によって生じる熱応力を両ねじ部材の間
で吸収する吸収手段を設けたことを特徴としている。

【００１７】このように、請求項１記載のねじ部の弛み
防止構造では、熱膨張係数の差により、温度変化に伴っ
て生じる熱応力を、両ねじ部材の間に配置された吸収手
段が吸収するから、熱応力によって生じる両ねじ部材間
の変化（例えば、寸法変化）が吸収され、寸法変化に伴
う不具合が防止される。

【００１８】従って、温度が変化しても、ねじ部に掛か
るスラスト反力（軸力）が減少することがなく、弛み防
止機能が高く保たれる。

【００１９】また、ねじ部材と相手側部材との間に隙間
が設けられている場合は、両ねじ部材の熱膨張係数差の
影響によってこの隙間が変化することはない。

【００２０】このように、両ねじ部材の間で熱応力を吸
収する本発明のねじ部の弛み防止構造を用いれば、ロー
タ本体２０３とケーシング２１３とを直角に突き当てて
ねじ部２０７の弛みを防止している従来例と異なり、温
度変化によるねじ部の弛みと、隙間の変動などから解放
され、装置の性能が安定する。

【００２１】なお、吸収手段は、請求項２に記載したよ
うなものの他に、例えば、板ばねや、その他のスプリン
グ、樹脂やゴムのような弾性体でもよい。

【００２２】請求項２の発明は、請求項１に記載された
ねじ部の弛み防止構造であって、吸収手段が、両ねじ部
材にそれぞれ設けられ、ねじ部を螺着したとき互いに突
き当たる円錐面であることを特徴としている。

【００２３】この構成では、吸収手段が、各ねじ部材に
それぞれ設けられた円錐面であり、これらはねじ部を螺
着することによって互いに突き当てられている。

【００２４】そこで、ねじ部を螺着する際に、各ねじ部
材の円錐面を適度な強さで互いに押圧させれば、円錐面
からねじ山にスラスト反力が掛かり、生じた摩擦抵抗に
よってねじ部の弛みが防止される。

【００２５】また、熱膨張係数の大きいねじ部材の円錐
面を外側にし、熱膨張係数の小さいねじ部材の円錐面を
内側にすると、温度上昇に伴って、熱膨張係数の大きい
ねじ部材が熱膨張係数の小さいねじ部材より軸方向に大
きく膨張し、円錐面相互の押圧力が増加するが、このと
き、外側の円錐面が撓むことによって、この熱応力を径
方向外側に逃がすことができる。

【００２６】こうして、熱膨張に伴う両ねじ部材（円錐
面）の相対的な寸法変化が吸収されるから、ねじ部に掛
かるスラスト反力が変化することはなく、ねじ部の弛み
防止機能が高く保たれ、請求項１の構成と同等の作用・
効果を得ることができる。

【００２７】また、ねじ部をねじ込む際に各円錐面が互
いに押圧されることによって、各ねじ部材が無理なくセ
ンターリングされ、このセンターリング機能によってね
じ部材間の偏芯が防止される。

【００２８】これらの効果を、図５の従来例で説明する
と、ロータ軸２０５とロータ本体２０３にそれぞれ円錐
面を形成し、ねじ部２０７によって各円錐面を適度な強
さで互いに押圧させれば、円錐面からねじ山にスラスト
反力が掛かり、生じた摩擦抵抗によってねじ部２０７の
弛みが防止される。

【００２９】さらに、稼働中の温度上昇に伴って、ロー
タ本体２０３がロータ軸２０５より軸方向に大きく膨張
し各円錐面が強く押圧されても、外側のロータ本体２０
３の円錐面が撓み、この熱応力が径方向外側に逃げるこ
とによって、ロータ軸２０５とロータ本体２０３（各円
錐面）の相対的な寸法変化が吸収されるから、ねじ部２
０７に掛かるスラスト反力も変化しない。

【００３０】こうして、ねじ部２０７の弛み防止機能が
高く保たれ、ロータ本体２０３の固定強度の低下が防止
され、ロータ本体２０３同士の接触や、磨耗、焼き付き
などが防止される。

【００３１】これに加えて、各円錐面のセンターリング
機能によってロータ本体２０３とロータ軸２０５の偏芯
が防止されると共に、これらの円錐面では、従来例のよ
うな囓りが発生することはないから、ロータの回転アン
バランス（偏芯）による振れ、ロータ同士、あるいは、
ロータとロータ室との接触、振動と騒音などが防止され
る。

【００３２】また、上記のように、ロータ軸２０５とロ
ータ本体２０３の相対的な寸法変化は各円錐面が吸収す
るから、ロータ軸２０５やロータ本体２０３の端部とケ
ーシング２１３との間に適度な隙間を形成しておけば、
この隙間は熱膨張の影響から解放され、温度が変化して
もほぼ一定に保たれる上に、従来例と異なって、ロータ
本体の端部に過大な面圧や、磨耗などが発生することは
ないから、流体の漏れが防止され、流体機械の効率が高
く保たれる。

【００３３】なお、熱膨張係数の小さいねじ部材の円錐
面を外側にし、熱膨張係数の大きいねじ部材の円錐面を
内側にすれば、温度の下降に伴って、上記と同様な効果
が得られる。

【００３４】請求項３の発明は、請求項２に記載された
ねじ部の弛み防止構造であって、円錐面のテーパー角度
を、熱応力によって各円錐面が挫屈する角度より小さ
く、螺着時に各円錐面が互いに囓り合う角度より大きい
範囲に設定したことを特徴としており、請求項２の構成
と同等の作用・効果を得ることができる。

【００３５】また、円錐面のテーパー角度を、このよう
な範囲の中に設定したことによって、ねじ部材の相対的
な寸法変化を吸収する上記の機能が得られる上に、各円
錐面が熱応力によって強く押圧されても挫屈することは
なく、また、螺着時に各円錐面が互いに囓り合うことも
ない。

【００３６】請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれ
かに記載されたねじ部の弛み防止構造であって、各ねじ
部材の軸方向一側に、互いの芯合わせをする第１のセン
ターリング部が設けられ、軸方向他側に、吸収手段及び
互いの芯合わせをする第２のセンターリング部が設けら
れていることを特徴としており、請求項１〜３の構成と
同等の作用・効果を得ることができる。

【００３７】また、軸方向の両端側に一対のセンターリ
ング部を設けたことによって、センターリング機能が向
上するから、例えば、流体機械に用いた場合、ロータの
偏芯による回転アンバランス（振れ）、ロータ同士の、
あるいは、ロータとロータ室との接触、振動と騒音など
が大幅に軽減される。

【００３８】また、上記のように、吸収手段と別の個所
にセンターリング部を設けたことによって、吸収手段が
センターリング機能から解放される。

【００３９】従って、吸収手段が円錐面である場合は、
各円錐面を特別に高精度で加工しないでも、円錐面に掛
かる熱応力によって内側部材（例えば、ロータ軸）や外
側部材が変形することがなくなり、流体機械の場合、こ
の変形によるロータの回転アンバランス、ロータ同士
の、あるいは、ロータとロータ室との接触、振動と騒音
などが防止される。

【００４０】また、センターリング機能から解放された
ことによって、吸収手段（円錐面）の負担が軽減される
から、熱応力を受けても円錐面の挫屈が生じにくくな
り、請求項３の構成において、円錐面の設定角度をそれ
だけ大きくすることが可能になり、角度設定が容易にな
る。

【００４１】なお、第２のセンターリング部と吸収手段
は互いに近接して設けられていればよく、互いに連結し
て設ける必要はない。

【００４２】請求項５の発明は、請求項４に記載された
ねじ部の弛み防止構造であって、第２のセンターリング
部が、吸収手段の径方向内側に設けられていることを特
徴としており、請求項４の構成と同等の作用・効果を得
ることができる。

【００４３】また、吸収手段の径方向内側に設けたこと
によって、第２のセンターリング部が小径になるから、
内側部材（例えば、ロータ軸部材）がそれだけ軽量にな
り、ベアリングの負担が軽減する。

【００４４】請求項６のルーツ式流体機械は、凸状の歯
すじで互いに噛み合う軽金属合金のロータ本体と鉄系合
金のロータ軸とからなり、流体がその回転中心軸とほぼ
直角方向に移動する一対のロータと、これらのロータを
回転自在に収容するロータ室と、このロータ室と連通す
る流体の流入口及び流出口を有するケーシングと、請求
項１〜５のいずれかに記載されたねじ部の弛み防止構造
とを備え、その一対のねじ部材が、各ロータのロータ本
体及びロータ軸であり、これらがロータ本体の軸孔とロ
ータ軸との間に設けられたねじ部で連結されていること
を特徴としている。

【００４５】このルーツ式流体機械では、請求項１〜５
のいずれかに記載されたねじ部の弛み防止構造によっ
て、軽金属合金のロータ本体の軸孔に鉄系合金のロータ
軸を螺着したから、従来例と異なって、ロータ本体の固
定強度の低下と、偏芯が防止され、ロータ同士、あるい
は、ロータとロータ室との接触、振動と騒音などが防止
される。

【００４６】また、ロータの端部とロータ室との間に隙
間を形成すれば、上記のように、この隙間は熱膨張の影
響から解放され、温度が変化しても変動しないから、流
体の漏れが防止され、効率が高く保たれる。

【００４７】また、このように、隙間の変化が防止され
るから、流体機械を分解し、隙間調整手段などを用いて
隙間を調整する必要がなくなり、これに伴うコストの発
生を避けることができる。

【００４８】請求項７のスクリュー式流体機械は、スク
リュー状の歯すじで互いに噛み合う軽金属合金のロータ
本体と鉄系合金のロータ軸とからなり、流体がその回転
中心軸とほぼ平行に移動する一対のスクリューロータ
と、これらのロータを回転自在に収容するロータ室と、
このロータ室と連通する流体の流入口及び流出口を有す
るケーシングと、請求項１〜５のいずれかに記載された
ねじ部の弛み防止構造とを備え、その一対のねじ部材
が、各ロータのロータ本体及びロータ軸であり、これら
がロータ本体の軸孔とロータ軸との間に設けられたねじ
部で連結されていることを特徴としている。

【００４９】このスクリュー式流体機械では、請求項６
のルーツ式流体機械と同様に、請求項１〜５のいずれか
に記載されたねじ部の弛み防止構造によって、軽金属合
金のロータ本体の軸孔に鉄系合金のロータ軸を螺着した
ことにより、請求項６の構成と同等の効果を得ることが
できる。

【００５０】

【発明の実施の形態】［第１実施形態］図１と図２によ
ってスーパーチャージャ１（本発明の第１実施形態：ル
ーツ式流体機械）の説明をする。

【００５１】このスーパーチャージャ１にはねじ部の弛
み防止構造３が用いられている。スーパーチャージャ１
は請求項４の特徴を備え、ねじ部の弛み防止構造３は請
求項１，２，３の特徴を備えている。なお、左右の方向
は各図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。

【００５２】図１のように、スーパーチャージャ１は、
ねじ部の弛み防止構造３、入力プーリ５、ロータ７，
９、ロータ軸１１，１３、ロータ本体１５，１７、ケー
シング１９、エンドカバー２１、タイミングギア組２３
などから構成されている。

【００５３】入力プーリ５は入力側のロータ軸１１にス
プライン連結され、ナット２５で固定されている。入力
プーリ５はベルトを介してエンジン側のプーリに連結さ
れており、エンジンの駆動力によって回転駆動される。

【００５４】ケーシング１９は、ケーシング本体２７と
プレート２９とで構成されている。プレート２９はピン
３１によってケーシング本体２７に位置決めされてお
り、ボルト３３によってエンドカバー２１と共にケーシ
ング本体２７に固定されている。

【００５５】ケーシング１９には、ロータ室３５と、こ
れと連通する吸入口（流入口）と吐出口（流出口）とが
形成されており、ロータ７，９は、このロータ室３５に
収容されている。

【００５６】エンドカバー２１とプレート２９との間に
はギア室３７が形成されており、タイミングギア組２３
はこのギア室３７に収容されている。ギア室３７にはエ
ンドカバー２１に設けられたオイルフィラーからオイル
が注入されてオイル溜りが設けられており、オイルの注
入後、このオイルフィラーはプラグによって塞がれる。
また、エンドカバー２１とプレート２９との間にはＯリ
ング３９が配置されており、ギア室３７から外部へのオ
イル洩れを防止している。

【００５７】一方のロータ７はロータ軸１１とロータ本
体１５とで構成されており、他方のロータ９はロータ軸
１３とロータ本体１７とで構成されている。各ロータ軸
１１，１３（ねじ部材）は鋼（鉄系の合金）で作られて
おり、各ロータ本体１５，１７（ねじ部材）はアルミニ
ウム合金（軽金属合金）で作られている。

【００５８】ロータ軸１１，１３とロータ本体１５，１
７との間には、それぞれねじ部４５、円錐面４７，４９
（吸収手段）、圧入部５１（センターリング部）、隙間
５３などが設けられている。

【００５９】図２のように、ねじ部４５は、ロータ軸１
１，１３の雄ねじ５５と、ロータ本体１５，１７の雌ね
じ５７からなり、ロータ軸１１とロータ本体１５及びロ
ータ軸１３とロータ本体１７は、それぞれねじ部４５を
回転させてねじ込みながら、互いの間に設けられた圧入
部５１を圧入させると共に、ねじスラスト力によって各
円錐面４７，４９を所定の強さで突き合わせて組付けら
れている。

【００６０】各ロータ本体１５，１７は軸方向に平行な
２条の歯すじ５９，６１によって互いに噛み合ってい
る。

【００６１】また、各歯すじ５９，６１には、それぞれ
を軸方向に貫通した空洞部６３，６５が形成されてお
り、ロータ７，９の慣性モーメントを低減させ、スーパ
ーチャージャ１の効率とエンジンの燃費とを向上させて
いる。

【００６２】各ロータ本体１５，１７の表面とロータ室
３５の内周にはコーティングが施されており、歯すじ５
９，６１とロータ室３５との隙間と、ロータ本体１５，
１７の隙間を所定の値に調整すると共に、これらが直接
接触することを防止している。

【００６３】各ロータ軸１１，１３は、ロータ本体１
５，１７の左側で、シール型のアンギュラーコンタクト
ベアリング６７，６９によってケーシング本体２７に支
承されており、ロータ本体１５，１７の右側で、アンギ
ュラーコンタクトベアリング７１，７３によってプレー
ト２９に支承されている。

【００６４】ロータ室３５から外部への空気洩れは、シ
ール型アンギュラーコンタクトベアリング６７，６９に
よって防止される。

【００６５】アンギュラーコンタクトベアリング７１，
７３の左側には、ロータ軸１１，１３とプレート２９と
の間にシール７５，７７がそれぞれ配置されており、ロ
ータ室３５からギア室３７への空気漏れと、ギア室３７
からロータ室３５へのオイル洩れとを防止している。

【００６６】さらに、ケーシング本体２７に設けられた
ベアリングハウジング７９の開口部８１には止め輪８３
によってカバー８５が装着されており、開口部８１から
塵や埃などの異物が侵入することを防止している。

【００６７】タイミングギア組２３は互いに噛み合った
一対のタイミングギア８７，８９から構成されている。
タイミングギア８７はテーパーリング固定機構９１によ
ってロータ軸１１の右端部に固定されており、タイミン
グギア８９はロータ軸１３の右端部に設けられたテーパ
ー部９３でロータ軸１３に圧入され、ナット９５とピン
９７によって固定されている。

【００６８】テーパーリング固定機構９１は、テーパー
リング９９と、ロータ軸１１の右端に螺着されるナット
１０１からなり、ナット１０１によってタイミングギア
８７とロータ軸１１との間にテーパーリング９９を押し
込むことにより、タイミングギア８７を回転方向に位置
決めする。

【００６９】なお、タイミングギア８７の位置決めは、
各ロータ７，９の歯すじ５９，６１を互いに接触しない
ように噛み合わせた状態で、タイミングギア８７をタイ
ミングギア８９に噛み合わせて行う。

【００７０】プーリ５から入力したエンジンの駆動力
は、タイミングギア組２３を介してロータ７，９を回転
させ、タイミングギア組２３はロータ７，９を互いに接
触しないように反対方向に同期回転させる。

【００７１】スーパーチャージャ１は、吸入口から吸入
した吸気を吐出口から吐出してエンジンに供給する。

【００７２】アンギュラーコンタクトベアリング６７の
アウターレース１０３とケーシング本体２７との間には
スペーサ１０５と皿ばね１０７が配置されており、皿ば
ね１０７はアウターレース１０３を押圧することによっ
て、アンギュラーコンタクトベアリング６７とロータ７
をセンターリングしている。

【００７３】また、ケーシング本体２７に設けられたア
ンギュラーコンタクトベアリング６７用のベアリングハ
ウジング１０９には隙間調整用のボルト１１１が螺着さ
れている。このボルト１１１を回転調整すると、皿ばね
１０７の付勢力とのバランスによって、ロータ軸１１と
ロータ本体１５が左右に移動するから、この調整によっ
て、ロータ室３５の右側でロータ軸１１との間に適度な
隙間を形成し、ロータ室３５の左側でロータ本体１５と
の間に適度な隙間を形成している。

【００７４】また、アンギュラーコンタクトベアリング
６９のアウターレース１１３とケーシング本体２７との
間にはスペーサ１１５と皿ばね１１７が配置されてお
り、皿ばね１１７はアウターレース１１３を押圧するこ
とによって、アンギュラーコンタクトベアリング６９と
ロータ９をセンターリングしている。

【００７５】また、アンギュラーコンタクトベアリング
７３のインナーレース１１９とタイミングギア８９との
間には皿ばね１２１が配置されており、インナーレース
１１９を押圧することによって、アンギュラーコンタク
トベアリング７３とロータ９をセンターリングしてい
る。

【００７６】上記のスペーサ１１５の厚さを変えること
によって、ロータ軸１３と共にロータ本体１７が左右に
移動するから、この厚さ調整によって、ロータ室３５の
右側でロータ軸１３との間に適度な隙間を形成し、ロー
タ室３５の左側でロータ本体１７との間に適度な隙間を
形成している。

【００７７】なお、これらの隙間は、ロータ軸１１，１
３及びロータ本体１５，１７とロータ室３５との干渉を
防止しながら、吸気の漏れが最小限になる値に調整され
ている。

【００７８】ねじ部の弛み防止構造３は、各ロータ７，
９に設けられており、それぞれロータ軸１１，１３、ロ
ータ本体１５，１７、ねじ部４５、円錐面４７，４９か
ら構成されている。

【００７９】各円錐面４７，４９は、上記のように、ね
じ部４５のねじスラスト力によって所定の強さで突き当
たっており、各円錐面４７，４９からねじ部４５のねじ
山にスラスト反力が掛かり、生じた摩擦抵抗によってね
じ部４５の弛みが防止されている。

【００８０】ここで、温度が上昇すると、図２のような
熱応力１２３によって、熱膨張係数の大きいアルミニウ
ム合金のロータ本体１５，１７が熱膨張係数の小さい鋼
のロータ軸１１，１３より軸方向に大きく膨張するが、
ロータ本体１５，１７の円錐面４９を外側にし、ロータ
軸１１，１３の円錐面４７を内側にしたから、ロータ本
体１５，１７の円錐面４９が矢印１２５の方向に撓むこ
とにより、この熱応力１２３を径方向外側に逃がすこと
ができる。

【００８１】このように、温度上昇に伴う熱応力１２３
を受けても、ロータ軸１１，１３とロータ本体１５，１
７の間の相対的な寸法変化が吸収されるから、ねじ部４
５に掛かるスラスト反力が変化することはなく、従っ
て、ねじ部４５の弛み防止機能は高く保たれる。

【００８２】この熱膨張の吸収機能は、このように各ロ
ータ７，９のロータ軸１１，１３とロータ本体１５，１
７との間で行われるから、上記のように、ロータ軸１
１，１３の右側と、ロータ本体１５，１７の左側に設け
られた隙間は熱膨張の影響から解放され、温度が変化し
てもほぼ一定に保たれるまた、ねじ部４５をねじ込む際
に各円錐面４７，４９が互いに押圧されることにより、
ロータ軸１１，１３とロータ本体１５，１７がそれぞれ
無理なくセンターリングされる。

【００８３】さらに、各円錐面４７，４９のテーパー角
度は、熱応力１２３によって各円錐面４７，４９が挫屈
する角度より小さく、ねじ部４５をねじ込んだときに各
円錐面４７，４９が互いに囓り合う角度より大きい範囲
の間で設定されている。

【００８４】このように設定したことにより、上記のよ
うな熱膨張の吸収機能が得られる上に、大きな熱応力を
受けたときの各円錐面４７，４９の挫屈が防止され、ま
た、螺着時の各円錐面４７，４９の囓りが防止される。

【００８５】こうして、スーパーチャージャ１とねじ部
の弛み防止構造３が構成されている。

【００８６】上記のように、ねじ部の弛み防止構造３で
は、ロータ軸１１，１３とロータ本体１５，１７に円錐
面４７，４９を設け、ねじ部４５のねじスラスト力によ
ってこれらを適度な強さで互いに突き当て、生じたスラ
スト反力によってねじ部４５の弛みを防止している。

【００８７】これに加えて、熱膨張係数の大きいロータ
本体１５，１７の円錐面４９を外側にし、熱膨張係数の
小さいロータ軸１１，１３の円錐面４７を内側にしたこ
とより、温度上昇による熱応力１２３受けても、円錐面
４９の撓みによってこの熱応力１２３が吸収され、ねじ
部４５に掛かるスラスト反力と、ねじ部４５の弛み防止
機能が高く保たれる。

【００８８】このようにねじ部４５の弛みが防止されて
ロータ本体１５，１７の固定強度が高く保たれるから、
ロータ本体１５，１７同士の接触や、磨耗、焼き付きな
どが防止される。

【００８９】また、円錐面４７，４９のセンターリング
機能によって、ロータ軸１１，１３とロータ本体１５，
１７がセンターリングされるから、従来例でロータ本体
２０３とロータ軸２０５との間で生じるような囓りが、
圧入部５１で発生することはなく、回転アンバランス
（偏芯）によるロータ７，９の振れと、ロータ本体１
５，１７との接触、あるいは、ロータ本体１５，１７と
ロータ室３５との接触、振動と騒音などが防止される。

【００９０】また、温度上昇によるロータ軸１１，１３
とロータ本体１５，１７の相対的な寸法変化は円錐面４
７，４９が吸収するから、ロータ軸１１，１３とロータ
室３５との隙間と、ロータ本体１５，１７の左端とロー
タ室３５との隙間は、熱膨張の影響から解放されてほぼ
一定に保たれるので、スーパーチャージャ１は、吸気の
漏れが防止され、効率が高く保たれる。

【００９１】その上、ねじ部の弛み防止構造３は、上記
のように、ロータ軸１１，１３とロータ本体１５，１７
（円錐面４７，４９）の間でスラスト反力を発生させて
ねじ部４５の弛みを防止するように構成したから、ロー
タ本体２０３をケーシング２１３に突き当ててねじ部２
０７の弛みを防止している従来例と異なり、温度変化に
伴うねじ部４５の弛みと、隙間の変動などから解放さ
れ、スーパーチャージャ１の性能が安定する。

【００９２】このように隙間の変化が防止されるから、
スーパーチャージャ１を分解し、隙間調整手段などを用
いて隙間を調整する必要がなくなり、これに伴う大きな
コストの発生が避けられる。

【００９３】［第２実施形態］図３によってスーパーチ
ャージャ（本発明の第２実施形態：ルーツ式流体機械）
の説明をする。

【００９４】第２実施形態のスーパーチャージャは、第
１実施形態のスーパーチャージャ１において、ねじ部の
弛み防止構造３に代えて、ねじ部の弛み防止構造１５１
を設けたものであり、このねじ部の弛み防止構造１５１
は請求項１，２，３，４，５の特徴を備えている。

【００９５】以下、スーパーチャージャ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、相違点を説明
する。

【００９６】ねじ部の弛み防止構造１５１は、各ロータ
７，９に設けられており、それぞれロータ軸１１，１
３、ロータ本体１５，１７、圧入部５１（第１のセンタ
ーリング部）、ねじ部４５、円錐面４７，４９、圧入部
１５３（第２のセンターリング部）から構成されてい
る。

【００９７】図３のように、圧入部１５３は、円錐面４
７，４９の径方向内側に連続して形成されている。

【００９８】各ロータ７，９は、それぞれのロータ軸１
１とロータ本体１５及びロータ軸１３とロータ本体１７
を、ねじ部４５でねじ込みながら、互いの間に設けられ
た圧入部５１，１５３を圧入させると共に、ねじスラス
ト力によって各円錐面４７，４９を所定の強さで突き合
わせて組付けられている。

【００９９】また、各ロータ７，９は、ロータ本体１
５，１７の両端側に一対のセンターリング部（圧入部５
１，１５３）を設けたことによって、センターリング機
能が大幅に向上しており、偏芯による回転アンバランス
（振れ）、ロータ７，９同士の、あるいは、ロータ７，
９とロータ室３５との接触、振動と騒音などが防止され
る。

【０１００】また、円錐面４７，４９は、圧入部５１，
１５３を設けたことによってセンターリング機能から解
放されており、それぞれを特別に高精度で加工しないで
も、熱応力を受けたときにロータ軸１１，１３が変形す
ることはない。

【０１０１】従って、この変形によるロータ７，９の回
転アンバランス、ロータ７とロータ９とロータ室３５間
の接触、振動、騒音などが防止される。

【０１０２】また、高精度の加工が不要であるから、加
工コストがそれだけ低減されている。

【０１０３】また、センターリング機能から解放された
ことによって、円錐面４７，４９の負担が軽減されてお
り、熱応力による円錐面の挫屈が生じにくくなっている
から、円錐面４７，４９はそれぞれの設定角度を大きく
することが可能になり、それだけ角度設定が容易であ
る。

【０１０４】また、円錐面４７，４９の径方向内側に設
けられた圧入部１５３は小径であるから、ロータ軸１
１，１３がそれだけ軽量になり、ベアリング６７，７
１、６９，７３の負担が軽減される。

【０１０５】こうして、第２実施形態のスーパーチャー
ジャが構成されている。

【０１０６】このスーパーチャージャは、各ロータ７，
９にねじ部の弛み防止構造１５１を用いたことにより、
ロータ軸１１，１３の変形、偏芯による振れ、ロータ７
とロータ９とロータ室３５間の接触、振動、騒音などが
防止される。

【０１０７】また、円錐面４７，４９は、高精度加工が
不要になると共に、角度設定が容易になり、加工コスト
が大幅に低減される。

【０１０８】また、ロータ軸１１，１３が軽量になり、
ベアリング６７，７１、６９，７３の負担が軽減され
る。

【０１０９】これに加えて、第２実施形態のスーパーチ
ャージャは、ねじ部の弛み防止構造３に代えてねじ部の
弛み防止構造１５１を用いたことによる効果を除いて、
スーパーチャージャ１と同等の効果が得られる。

【０１１０】［第３実施形態］図４によってスーパーチ
ャージャ（本発明の第３実施形態：ルーツ式流体機械）
の説明をする。

【０１１１】第３実施形態のスーパーチャージャは、第
１実施形態のスーパーチャージャ１において、ねじ部の
弛み防止構造３に代えて、ねじ部の弛み防止構造１７１
を設けたものであり、このねじ部の弛み防止構造１７１
は請求項１，２，３，４の特徴を備えている。

【０１１２】以下、スーパーチャージャ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、相違点を説明
する。

【０１１３】ねじ部の弛み防止構造１７１は、各ロータ
７，９に設けられており、それぞれロータ軸１１，１
３、ロータ本体１５，１７、圧入部５１（第１のセンタ
ーリング部）、ねじ部４５、円錐面４７，４９、圧入部
１７３（第２のセンターリング部）から構成されてい
る。

【０１１４】図４のように、圧入部１７３は、円錐面４
７，４９の径方向外側に連続して形成されている。

【０１１５】各ロータ７，９は、それぞれのロータ軸１
１とロータ本体１５及びロータ軸１３とロータ本体１７
を、ねじ部４５でねじ込みながら、互いの間に設けられ
た圧入部５１，１７３を圧入させると共に、ねじスラス
ト力によって各円錐面４７，４９を所定の強さで突き合
わせて組付けられている。

【０１１６】また、各ロータ７，９は、ロータ本体１
５，１７の両端側に一対のセンターリング部（圧入部５
１，１７３）を設けたことによって、センターリング機
能が大幅に向上し、偏芯による振れ、ロータ７とロータ
９とロータ室３５間の接触、振動、騒音などが防止され
る。

【０１１７】また、円錐面４７，４９は、圧入部５１，
１７３を設けたことによってセンターリング機能から解
放されており、特別に高精度で加工しないでも、ロータ
軸１１，１３が熱応力を受けて変形することがなく、こ
の変形によるロータ７，９の振れ、この振れによる接
触、振動、騒音などが防止されると共に、円錐面４７，
４９の加工コストが低減される。

【０１１８】また、円錐面４７，４９の角度設定が容易
になる。

【０１１９】また、円錐面４７，４９の径方向外側に設
けられている圧入部１７３は大径であるから、センター
リングの精度が高くなる。

【０１２０】従って、センターリング機能がそれだけ向
上し、ロータ７，９の振れ、振れによる接触、振動、騒
音などの防止効果がさらに向上する。

【０１２１】こうして、第３実施形態のスーパーチャー
ジャが構成されている。

【０１２２】このスーパーチャージャは、円錐面４７，
４９より小径の圧入部１５３に代えて、円錐面４７，４
９より大径の圧入部１７３を用いたことによる効果を除
いて、第２実施形態のスーパーチャージャと同等の効果
が得られる。

【０１２３】なお、上記のように、本発明のねじ部の弛
み防止構造において、吸収手段は、上記実施形態（請求
項２，３）の円錐面の他に、例えば、板ばねや、その他
のスプリング、樹脂やゴムのような弾性体でもよい。

【０１２４】また、ねじ部材に用いられる軽金属合金は
アルミニウム合金に限らず、鉄系の合金も鋼に限らな
い。

【０１２５】また、上記のように、請求項４の発明にお
いて、第２のセンターリング部と吸収手段は互いに近接
して設けられていればよく、互いに連結して設ける必要
はない。

【０１２６】また、請求項７の発明は、ロータ軸とロー
タ本体との連結に請求項１〜５の構成のねじ部の弛み防
止構造を用いたスクリュー式流体機械であり、上記実施
形態のルーツ式流体機械と同等の効果を得ることができ
る。

【０１２７】また、本発明のねじ部の弛み防止構造は、
ルーツ式流体機械やスクリュー式流体機械の流体機械に
限らず、例えば、ベーン式流体機械やギアポンプのよう
な他の形式の流体機械でも実施可能である。

【０１２８】また、本発明の流体機械は、ロータを回転
させて流体を移動するブロワーやコンプレッサだけでな
く、流体圧を与えてロータから回転を取り出す流体圧モ
ータ（膨張器：タービン）として用いてもよい。

【０１２９】

【発明の効果】請求項１記載のねじ部の弛み防止構造
は、吸収手段が熱応力を吸収して、ねじ部に掛かるスラ
スト反力の変化を防止し、両ねじ部材の間で熱応力を吸
収することにより、温度変化に伴う不具合が防止され、
例えば、ねじ部の弛み防止機能が高く保たれ、ねじ部材
と相手側部材との隙間が一定に保つことができる。

【０１３０】請求項２の発明は、請求項２の構成と同等
の効果を得ることができる。

【０１３１】また、各ねじ部材に設けられた円錐面から
のスラスト反力によってねじ部の弛みが防止され、円錐
面の撓みによってねじ部の弛み防止機能を高く保つこと
ができる。

【０１３２】また、各円錐面のセンターリング機能によ
って、ねじ部材間の偏芯が防止される。

【０１３３】請求項３の発明は、請求項２の構成と同等
の効果を得ることができる。

【０１３４】また、円錐面のテーパー角度を所定の角度
範囲に設定したことにより、上記のような熱応力の吸収
機能が得られる上に、大きな熱応力を受けたときの各円
錐面の挫屈と、螺着時の各円錐面の囓りとが防止され
る。

【０１３５】請求項４の発明は、請求項１〜３の構成と
同等の効果を得ることができる。

【０１３６】また、軸方向の両端側にセンターリング部
を設けてセンターリング機能を向上させたことにより、
流体機械のロータの振れ、ロータとロータ室間の接触、
振動、騒音などが軽減される。

【０１３７】また、吸収手段と別の個所にセンターリン
グ部を設けたことによって、吸収手段がセンターリング
機能から解放され、吸収手段が円錐面である場合は、各
円錐面を特別な高精度で加工しないでも、円錐面が熱応
力を受けたとき、流体機械の場合、ロータ軸の変形が防
止され、ロータの振れと振れによる接触、振動、騒音な
どが防止される。

【０１３８】また、吸収手段（円錐面）の負担が軽減さ
れ、円錐面の挫屈が生じにくくなるから、請求項３の構
成において円錐面の設定角度を大きくすることが可能に
なり、角度設定がそれだけ容易になる。

【０１３９】請求項５の発明は、請求項４の構成と同等
の効果を得ることができる。

【０１４０】また、吸収手段の径方向内側に設けたこと
によって第２のセンターリング部が小径になり、内側部
材（ロータ軸部材）が軽量になる。

【０１４１】請求項６のルーツ式流体機械は、請求項１
〜５に記載されたねじ部の弛み防止構造を用いたことに
より、これらと同等の効果を得ることができる。

【０１４２】また、ロータ本体の弛みと偏芯が防止さ
れ、ロータ同士及びロータとロータ室との接触、振動と
騒音などが防止される。

【０１４３】さらに、ロータの端部とロータ室の隙間
は、熱膨張の影響から解放され、温度が変化しても変動
しないから、流体の漏れが防止され、効率が高く保たれ
る。

【０１４４】また、流体機械を分解して隙間を調整する
必要がなくなり、これに伴うコストの上昇が避けられ
る。

【０１４５】請求項７のスクリュー式流体機械は、請求
項１〜５のねじ部の弛み防止構造を用いたことにより、
請求項６のルーツ式流体機械と同等の効果を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態を示す断面図である。

【図２】図１の要部を示す拡大図である。

【図３】第２実施形態の要部を示す断面図である。

【図４】第３実施形態の要部を示す断面図である。

【図５】従来例の断面図である。

【符号の説明】

１ スーパーチャージャ（ルーツ式流体機械） ３ ねじ部の弛み防止構造 ７，９ ロータ １１，１３ ロータ軸（ねじ部材） １５，１７ ロータ本体（ねじ部材） １９ ケーシング ３５ ロータ室 ４５ ねじ部 ４７，４９ 円錐面（吸収手段） １５１ ねじ部の弛み防止構造 １５３ 円錐面４７，４９の径方向内側に設けられた圧
入部（第２のセンターリング部） １７１ ねじ部の弛み防止構造 １７３ 円錐面４７，４９の径方向外側に設けられた圧
入部（第２のセンターリング部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０４Ｃ 2/18 ３１１ Ｆ０４Ｃ 15/00 Ｇ 15/00 Ｄ 18/16 Ｊ 18/16 Ｒ 18/18 Ｂ 18/18 29/00 Ｂ 29/00 Ｆ１６Ｂ 39/282 Ｚ Ｆ１６Ｂ 39/282 Ｆ０４Ｂ 21/00 Ｕ Ｎ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いの間に設けられたねじ部で連結され
   た熱膨張係数の異なる一対のねじ部材の前記ねじ部にス
   ラスト反力を与え、生じた摩擦抵抗によって弛みを防止
   するねじ部の弛み防止構造であって、温度変化に伴い熱
   膨張係数の差によって生じる熱応力を両ねじ部材の間で
   吸収する吸収手段を設けたことを特徴とするねじ部の弛
   み防止構造。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の発明であって、吸収手
   段が、両ねじ部材にそれぞれ設けられ、ねじ部を螺着し
   たとき互いに突き当たる円錐面であることを特徴とする
   ねじ部の弛み防止構造。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の発明であって、円錐面
   のテーパー角度を、熱応力によって各円錐面が挫屈する
   角度より小さく、螺着時に各円錐面が互いに囓り合う角
   度より大きい範囲に設定したことを特徴とするねじ部の
   弛み防止構造。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の発明で
   あって、各ねじ部材の軸方向一側に、互いの芯合わせを
   する第１のセンターリング部が設けられ、軸方向他側
   に、吸収手段及び互いの芯合わせをする第２のセンター
   リング部が設けられていることを特徴とするねじ部の弛
   み防止構造。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の発明であって、第２の
   センターリング部が、吸収手段の径方向内側に設けられ
   ていることを特徴とするねじ部の弛み防止構造。
6. 【請求項６】 凸状の歯すじで互いに噛み合う軽金属合
   金のロータ本体と鉄系合金のロータ軸とからなり、流体
   がその回転中心軸とほぼ直角方向に移動する一対のロー
   タと、これらのロータを回転自在に収容するロータ室
   と、このロータ室と連通する流体の流入口及び流出口を
   有するケーシングと、請求項１〜５のいずれかに記載さ
   れたねじ部の弛み防止構造とを備え、その一対のねじ部
   材が、各ロータのロータ本体及びロータ軸であり、これ
   らがロータ本体の軸孔とロータ軸との間に設けられたね
   じ部で連結されていることを特徴とするルーツ式流体機
   械。
7. 【請求項７】 スクリュー状の歯すじで互いに噛み合う
   軽金属合金のロータ本体と鉄系合金のロータ軸とからな
   り、流体がその回転中心軸とほぼ平行に移動する一対の
   スクリューロータと、これらのロータを回転自在に収容
   するロータ室と、このロータ室と連通する流体の流入口
   及び流出口を有するケーシングと、請求項１〜５のいず
   れかに記載されたねじ部の弛み防止構造とを備え、その
   一対のねじ部材が、各ロータのロータ本体及びロータ軸
   であり、これらがロータ本体の軸孔とロータ軸との間に
   設けられたねじ部で連結されていることを特徴とするス
   クリュー式流体機械。