JP2003206875A - ルーツ式流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レイアウトの自由度と、組付けや配管などの
作業性を大幅に向上させ、鋳型コストを低減させる。 【解決手段】 駆動側と従動側のロータと、両ロータを
収容するロータ室及びこのロータ室と連通する流体の流
入流路１９及びその流入口と、流出流路２１及びその流
出口を有するケーシング９と、ケーシング９の軸方向一
側に配置された入力プーリ７と、両ロータを同期回転さ
せるタイミングギア組とを備え、前記の流入口と流出口
を入力プーリ７の軸方向反対側に設けた。

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
スーパーチャージャに用いられるルーツ式流体機械に関
する。

【０００２】

【従来の技術】特開平４−２３１６９３号公報に図７の
ような過給機用ルーツ型ブロワ２０１（ルーツ式流体機
械）が記載されている。

【０００３】ルーツ型ブロワ２０１は、駆動側と従動側
の各ロータと、両ロータを回転自在に収容するロータ室
及びこれと連通する吸入口２０３と吐出口２０５とを有
するケーシング２０７と、両ロータを互いに干渉しない
ように噛み合わせるタイミングギア組と、駆動側のロー
タに連結された入力プーリ２０９などから構成されてい
る。

【０００４】入力プーリ２０９から入力したエンジンの
駆動力は、タイミングギヤ組を介して各ロータを同期回
転させ、吸入口２０３から吸入された吸気は各ロータと
ロータ室との間で移動し、吐出口２０５から吐き出され
てエンジンを過給する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ルーツ式流体機械で
は、ロータの回転に伴って流体がロータとロータ室との
間でロータ軸とほぼ直角の方向に移動するから、ケーシ
ングに形成される流入口と流出口も軸方向と直角の位置
に設けられることが多い。

【０００６】ところが、流入口と流出口をケーシングの
軸方向直角位置に設けると、配管用のスペースの問題
で、レイアウト上の自由度が低くなる。

【０００７】ルーツ型ブロワ２０１では、上記のよう
に、流入口を軸方向に設けているが、流出口がまだ軸方
向の直角位置に設けられたままであるから、レイアウト
の自由度向上効果が不充分である。

【０００８】また、流入口をケーシングの軸方向一側に
設け、流出口を軸方向の他側に設ける構成がある。

【０００９】しかし、このような構成では、入力プーリ
側に設けられた流入口または流出口に接続されるパイプ
やフランジなどとプーリ用のベルトとの間隔が狭すぎて
干渉が生じるから、組付けの作業性が悪い。

【００１０】さらに、この干渉を避けるためには、入力
プーリの位置を軸方向に移動させるエクステンション構
造が必要になるから、コストが上昇する上に、それだけ
信頼性が低下する恐れがある。

【００１１】また、ルーツ式流体機械では、一般に、効
率を改善するために、流入流路は流体の移動方向に沿っ
て断面積が狭くなるように、流出流路は流体の移動方向
に沿って断面積が広くなるようにそれぞれテーパー状に
形成されるから、流入口と流出口をそれぞれ軸方向の一
側と他側に設ける構成では、流入流路と流出流路のテー
パー方向が反対向きになる。

【００１２】従って、ケーシングの鋳型を作るときは、
スライド型を用いて軸方向の両側から型抜きをする両抜
きが必要になるから、鋳型と鋳造作業の両コストがそれ
だけ高くなると共に、余分なシールも必要になる。

【００１３】そこで、この発明は、レイアウト上の自由
度と組付けや配管などの作業性を大幅に向上させると共
に、鋳型コストを低減させたルーツ式流体機械の提供を
目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載されたル
ーツ式流体機械は、互いの歯すじで噛み合いながら回転
可能に配置された駆動側のロータ及び従動側のロータ
と、前記両ロータを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流路及び流出流路と、前記流入流
路の流入口と、前記流出流路の流出口とを有するケーシ
ングと、前記ケーシングの軸方向一側に配置され、前記
駆動側ロータに原動機からの駆動力を入力する入力プー
リと、前記両ロータを互いの歯すじが接触しないように
反対方向に同期回転させるタイミングギア組とを備え、
前記流体の流入口と流出口が、前記入力プーリの軸方向
反対側に設けられていることを特徴としている。

【００１５】このように、本発明のルーツ式流体機械
は、流体の流入口と流出口の両方を入力プーリの軸方向
反対側に設けたことによって、配管用のスペースを広く
取ることが可能になり、それだけレイアウト上の自由度
が向上する。

【００１６】特に、入力プーリ側では、流入口と流出口
に接続されるフランジやパイプなどとプーリ用のベルト
との干渉から解放されるから、組付けの作業性が大幅に
改善される上に、干渉を避けるために入力プーリの位置
を軸方向に移動させるエクステンション構造が不要にな
るから、エクステンション構造に伴うコストの上昇と信
頼性の低下が防止される。

【００１７】請求項２の発明は、請求項１に記載された
ルーツ式流体機械であって、前記流入流路と流出流路の
少なくとも一方が、前記入力プーリの方向に沿って断面
積が狭くなるテーパー状に形成されていることを特徴と
しており、請求項１の構成と同等の作用・効果を得るこ
とができる。

【００１８】また、流入流路と流出流路を、入力プーリ
の方向に沿って断面積が狭くなるテーパー状に形成した
ことにより、流入流路では流体の移動方向に沿って（ロ
ータ室に向かって）断面積が徐々に狭くなり、流出流路
では流体の移動方向に沿って（ロータ室からの）断面積
が徐々に広くなるから、ルーツ式流体機械の効率が向上
する。

【００１９】また、流体の流入口と流出口の両方を入力
プーリの軸方向反対側に設けた本発明では、例え流入流
路と流出流路の両方をテーパー状に形成しても、流入流
路と流出流路のテーパー方向が同一方向になり、反対向
きになることはない。

【００２０】従って、ケーシングの鋳型を作るとき、ス
ライド型を用いて軸方向の両側から型抜きをする両抜き
が不要になるから、鋳型コストが大きく低減される。

【００２１】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２に記載されたルーツ式流体機械であって、前記流入流
路と流出流路が、ロータのほぼ全長にわたって形成され
ていることを特徴としており、請求項１または請求項２
の構成と同等の作用・効果を得ることができる。

【００２２】また、この構成では、流入流路と流出流路
をロータのほぼ全長にわたって形成したことにより、流
入流路からロータ室への流体の移動と、ロータ室から流
出流路への流体の移動がスムーズになり、効率が高くな
ると共に、ルーツ式流体機械（ケーシング）の振動が軽
減される。

【００２３】また、流入流路からロータ室への開口とロ
ータ室から流出流路への開口がそれぞれ広くなり、流体
の流入量と流出量がそれだけ多くなって、効率がさらに
高くなる。

【００２４】また、ロータのほぼ全長にわたって形成さ
れた流入流路と流出流路がボス（力骨）になり、ケーシ
ングの剛性が向上するから、ケーシングをそれだけ薄肉
にして軽減化することが可能になる。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１〜６によってスーパーチャー
ジャ１（本発明の一実施形態：ルーツ式流体機械）の説
明をする。なお、左右の方向は図１，４，５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。

【００２６】スーパーチャージャ１は、ケーシング３、
駆動側と従動側の各ロータ、タイミングギア組５、入力
プーリ７などから構成されている。

【００２７】図１，２のように、ケーシング３は、ケー
シング本体９とプレート１１とカバー１３などから構成
されており、ケーシング本体９は鋳造されている。プレ
ート１１とカバー１３はノックピンによってケーシング
本体９に位置決めされ、ボルト１５によってケーシング
本体９に共締めされている。

【００２８】ケーシング本体９とプレート１１との間に
はロータ室１７が形成されている。

【００２９】駆動側のロータと従動側のロータは、それ
ぞれロータ軸とロータ本体とで構成されており、各ロー
タ本体はロータ室１７に収容されている。各ロータ軸は
軸用のスティール材料で作られており、各ロータ本体は
アルミニューム合金で作られている。

【００３０】ロータ軸とロータ本体との間にはネジ部及
び大径と小径の圧入部が設けられており、ロータ軸とロ
ータ本体は、それぞれの圧入部を圧入してセンターリン
グしながら、ネジ部によって一体に組付けられている。

【００３１】各ロータ本体にはロータの回転中心軸に対
して平行な２条の歯すじが形成されており、これらの歯
すじは所定のクリアランスを介して互いに噛み合ってい
る。

【００３２】また、これらの歯すじにはそれぞれを軸方
向に貫通した空洞部が形成されており、各ロータの慣性
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（原動機）の燃費とを向上させている。

【００３３】各ロータ軸は、ロータ本体の左右両側でボ
ールベアリングによってケーシング本体９とプレート１
１に支承されている。

【００３４】カバー１３とプレート１１との間にはギア
室が形成されており、このギア室にはカバー１３のオイ
ルフィラーからオイルが注入されてオイル溜りが形成さ
れており、オイルが注入された後、このオイルフィラー
はオイルプラグによって密閉されている。

【００３５】また、カバー１３とプレート１１との間に
はＯリングが配置されており、ギア室からのオイル洩れ
を防止している。各ロータ軸とプレート１１との間には
それぞれシールが配置され、ロータ室１７からギア室へ
の吸気漏れと、ギア室からロータ室１７へのオイル洩れ
とを防止している。

【００３６】図１〜６のように、ケーシング本体９に
は、ロータ室１７の互いに径方向反対側に、ロータ室１
７（ロータ本体）の軸方向寸法のほぼ全長にわたってロ
ータ室１７と連通する吸入流路１９（流入流路）及び吐
出流路２１（流出流路）が形成されている。

【００３７】また、図５のように、流入流路１９と流出
流路２１はそれぞれロータ室１７に対して回転方向（径
方向）の開口２３，２５になっている。

【００３８】これらの吸入流路１９と吐出流路２１はい
ずれもプレート１１を貫通しており、図１，４，５，６
のように、入力プーリ７の軸方向反対側（右側）に向か
って断面積が広くなるテーパー状に形成されている。図
２のように、プレート１１には吸入流路１９の吸入ポー
ト２７（流入口）と、吐出流路２１の吐出ポート２９
（流出口）が設けられている。

【００３９】吸入ポート２７はパイプによってエアクリ
ーナ側に接続されており、吐出ポート２９にはパイプに
よってエンジンの吸気マニホールド側に接続されてい
る。

【００４０】タイミングギア組５は上記のギア室に収容
されている。図２のように、タイミングギア組５は互い
に噛み合った一対のヘリカルタイミングギア３１，３３
から構成されている。タイミングギア３１はテーパーリ
ング固定機構によって駆動側ロータ（ロータ軸）の右端
部に固定されており、タイミングギア３３は従動側ロー
タ（ロータ軸）の右端部に嵌合し、ピンによって固定さ
れている。

【００４１】テーパーリング固定機構は、テーパーリン
グと、ロータ軸の右端に螺着されるナットからなり、タ
イミングギア３１とロータ軸との間にこのナットでテー
パーリングを押し込むことによって、タイミングギア３
１を回転方向に位置決めしている。

【００４２】タイミングギア３１，３３は互いを噛み合
わせた状態で、両ロータ本体の歯すじを接触しないよう
に噛み合わせ、上記のような方法によって回転方向に位
置決めされている。

【００４３】入力プーリ７は、駆動側ロータ軸の左端部
に固定されており、ベルトを介してエンジン側のプーリ
に連結されている。これらのプーリとベルトは増速機構
を構成しており、エンジンの駆動力を増速して入力プー
リ７を回転させる。

【００４４】プーリ７から入力したエンジンの駆動力
は、タイミングギア組５を介して両ロータを回転させ
る。このとき、タイミングギア組５は両ロータ本体の歯
すじが接触しないように反対方向に同期回転させる。

【００４５】両ロータ（スーパーチャージャ１）が回転
すると、吸気が吸入流路１９から吸入ポート２７を介し
てロータ室１７に吸入され、両ロータ本体の歯すじとロ
ータ室１７の壁面との間に形成される閉空間と共に回転
方向に移動し、吐出流路２１から吐出ポート２９を介し
て吐き出され、エンジンを過給する。

【００４６】このとき、上記のようなテーパー構成によ
り、吸入流路１９では吸気の移動方向に沿って断面積が
狭くなり、吐出流路２１では吸気の移動方向に沿って断
面積が広くなるから、スーパーチャージャ１の効率がそ
れだけ向上する。

【００４７】また、スーパーチャージャ１の回転を停止
させると、エンジンの過給が停止されると共に、エンジ
ンの負担が軽減し、燃費の低下が防止される。

【００４８】こうして、スーパーチャージャ１が構成さ
れている。

【００４９】スーパーチャージャ１は、上記のように、
吸気の吸入ポート２７と吐出ポート２９の両方を入力プ
ーリ７の軸方向反対側に設けたことによって、配管用の
スペースを広く取ることが可能になり、それだけレイア
ウト上の自由度が向上する。

【００５０】従って、入力プーリ７側では、吸入ポート
２７や吐出ポート２９に接続されるフランジやパイプな
どとベルトとの干渉から解放され、組付けの作業性が大
幅に改善される。

【００５１】また、干渉を避けるために入力プーリ７の
位置を軸方向に移動させるエクステンション構造が不要
になるから、エクステンション構造に伴うコストの上昇
と信頼性の低下が防止される。

【００５２】また、流入流路１９の断面積を吸入方向に
沿ってテーパー状に狭くし、流出流路２１の断面積を吐
出方向に沿ってテーパー状に広くしたから、スーパーチ
ャージャ１の効率が向上する。

【００５３】また、吸気の吸入ポート２７と吐出ポート
２９の両方を入力プーリ７の反対側に配置したことによ
って、吸入流路１９と吐出流路２１をテーパー状に形成
しても、これらのテーパーは同一方向になり、反対向き
になることはない。

【００５４】従って、ケーシング本体９の鋳型を作ると
き、スライド型と、これを用いて両抜きする作業が不要
になるから、鋳型のコストが大きく低減される。

【００５５】また、吸入流路１９と吐出流路２１をロー
タ（ロータ室１７）のほぼ全長にわたって形成したこと
により、吸入流路１９（開口２３）からロータ室１７へ
の吸気の移動と、ロータ室１７（開口２５）から吐出流
路２１への吸気の移動がスムーズになり、効率がさらに
高くなると共に、スーパーチャージャ１（ケーシング
３）振動が軽減される。

【００５６】また、吸入流路１９からロータ室１７への
開口２３と、ロータ室１７から吐出流路２１への開口２
５が広く形成されたから、吸気の流入量と流出量がそれ
だけ多くなって効率がさらに高くなる。

【００５７】また、図６のように、ロータ室１７のほぼ
全長にわたって形成した吸入流路１９と吐出流路２１が
ボス（力骨）になり、ケーシング本体９の剛性が向上す
るから、ケーシング本体９をそれだけ薄肉にして軽減化
することが可能になる。

【００５８】なお、本発明のルーツ式流体機械では、入
力プーリとタイミングギア組の両方をケーシングの軸方
向一側に配置してもよい。

【００５９】また、本発明のルーツ式流体機械は、原動
機によってロータを回転駆動し流体を移動させるブロワ
に限らず、流体圧を与えてロータから回転を取り出すタ
ービン（膨張器）として用いてもよい。

【００６０】

【発明の効果】請求項１のルーツ式流体機械は、入力プ
ーリの軸方向反対側に流体の流入口と流出口の両方を配
置したことによって、配管用のスペースが広くなり、レ
イアウト上の自由度が向上する。

【００６１】また、入力プーリ及びベルトとフランジ及
びパイプとの干渉が防止され、組付け作業性が大幅に改
善される上に、入力プーリのエクステンション構造が不
要になり、これに伴うコスト上昇と信頼性低下が防止さ
れる。

【００６２】請求項２のルーツ式流体機械は、請求項１
の構成と同等の効果を得ることができる。

【００６３】また、ロータ室に向かって狭くなるテーパ
ー状の流入流路と流出流路とによって効率が向上する。

【００６４】また、流入流路と流出流路のテーパーが同
一方向になるから、ケーシングの鋳型を両抜きして製作
する必要がなくなり、鋳型コストが大きく低減される。

【００６５】請求項３のルーツ式流体機械は、請求項１
または請求項２の構成と同等の効果を得ることができ
る。

【００６６】また、流入流路と流出流路をロータのほぼ
全長にわたって形成したことにより、ロータ室へ流入し
ロータ室から流出する流体の移動がスムーズになり、効
率がさらに高くなると共に、振動が軽減される。

【００６７】また、ロータ室に対する流入流路と流出流
路の開口が広くなり、流体の流入量と流出量が増加して
効率がさらに高くなる。

【００６８】また、流入流路と流出流路がボスになって
ケーシングの剛性が向上するから、ケーシングを薄肉に
して軽減化することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態の側面図である。

【図２】図１のＡ矢視図である。

【図３】図１のＢ矢視図である。

【図４】図３のＣ−Ｃ断面図である。

【図５】図４のＤ−Ｄ断面図である。

【図６】図１の実施形態を構成するケーシング本体と入
力プーリを示す概念的な斜視図である。

【図７】従来例の側面図である。

【符号の説明】

１ スーパーチャージャ（ルーツ式流体機械） ３ ケーシング ５ タイミングギア組 ７ 入力プーリ １７ ロータ室 １９ 吸入流路（流入流路） ２１ 吐出流路（流出流路） ２３，２５ 開口 ２７ 吸入ポート（流入口） ２９ 吐出ポート（流出口）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いの歯すじで噛み合いながら回転可能
   に配置された駆動側のロータ及び従動側のロータと、 前記両ロータを収容するロータ室と、このロータ室と連
   通する流体の流入流路及び流出流路と、前記流入流路の
   流入口と、前記流出流路の流出口とを有するケーシング
   と、 前記ケーシングの軸方向一側に配置され、前記駆動側ロ
   ータに原動機からの駆動力を入力する入力プーリと、 前記両ロータを互いの歯すじが接触しないように反対方
   向に同期回転させるタイミングギア組とを備え、 前記流体の流入口と流出口が、前記入力プーリの軸方向
   反対側に設けられていることを特徴とするルーツ式流体
   機械。
2. 【請求項２】 請求項１に記載された発明であって、 前記流入流路と流出流路の少なくとも一方が、前記入力
   プーリの方向に沿って断面積が狭くなるテーパー状に形
   成されていることを特徴とするルーツ式流体機械。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載された発
   明であって、 前記流入流路と流出流路が、ロータのほぼ全長にわたっ
   て形成されていることを特徴とするルーツ式流体機械。