JP2016102435A - ルーツ式流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】一対の回転軸の振れを抑制すること。【解決手段】吸入ポート２５の内部には、第２壁面２５２と第１壁面２５１とを連結する補強部４１と、第３壁面２５３と第１壁面２５１とを連結する補強部４２とが設けられている。補強部４１は、第２壁面２５２と第１壁面２５１との間を支えているとともに、補強部４２は、第３壁面２５３と第１壁面２５１との間を支えている。よって、第２壁面２５２が第１壁面２５１に向けて近づくように端壁１４が変形してしまうことが抑制され、第３壁面２５３が第１壁面２５１に向けて近づくように端壁１４が変形してしまうことが抑制される。その結果、軸孔１４ａ，１４ｂの位置が変位してしまうことが抑制される。【選択図】図３

Description

本発明は、ルーツ式流体機械に関する。

例えば、特許文献１に開示されているように、ルーツ式流体機械は、ハウジングに一対の回転軸が互いに平行に支持されている。各回転軸には山歯及び谷歯を有するロータが設けられている。ハウジング内には、各ロータを収容する収容室が形成されている。両ロータと収容室の内壁との間には複数のポンプ室が区画形成されている。ハウジングには、収容室に連通する吸入ポート及び吐出ポートが形成されている。そして、各ロータが収容室内で山歯と谷歯とが噛み合いながら回転することにより、複数のポンプ室のうちの吸入ポートに連通するポンプ室（吸入室）の容積が拡大することで供給源から供給される流体が吸入ポートを介してポンプ室に吸入される。さらに、複数のポンプ室のうちの吐出ポートに連通するポンプ室（吐出室）の容積が縮小することで吐出ポートから流体が吐出される。

特開２００３−２０６８７５号公報

ところで、このようなルーツ式流体機械では、特に、各ロータの高速回転時でのポンプ室の容積の拡大に追従した吸入ポートからのポンプ室への吸入を行い易くするために、吸入ポートの開口面積を極力大きくしている。そうすることで、吸入ポートからポンプ室に吸入される流体の流れがスムーズになり、ポンプ室への吸入効率が高められる。

しかしながら、吸入ポートが、一対の回転軸を回転可能に支持する軸受け部を有するハウジングの端壁に形成されている場合、吸入ポートが端壁に形成されていない場合に比べて、端壁の剛性が低くなり、端壁が変形し易くなってしまう。そして、吸入ポートの内面における軸受け部側の第１部位が、吸入ポートの内面における第１部位とは反対側の第２部位に向けて近づくように端壁が変形すると、軸受け部の位置が、端壁の変形に追従して変位してしまい、一対の回転軸の振れが生じ易くなってしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、一対の回転軸の振れを抑制することができるルーツ式流体機械を提供することにある。

上記課題を解決するルーツ式流体機械は、ハウジング内には一対の回転軸が互いに平行に配置されるとともに、各回転軸には、山歯及び谷歯を有するロータがそれぞれ設けられ、前記ハウジング内には、各ロータが収容される収容室が形成され、前記収容室を区画する前記ハウジングの端壁には、各回転軸を回転可能に支持する軸受け部が設けられ、さらに、前記端壁には、前記収容室に連通する吸入ポートが形成されているルーツ式流体機械であって、前記吸入ポートの内部には、前記吸入ポートの内面における前記軸受け部側の第１部位と、前記吸入ポートの内面における前記第１部位とは反対側の第２部位とを連結する補強部が設けられている。

これによれば、補強部によって第１部位と第２部位との間が支えられるため、第１部位が第２部位に向けて近づくように端壁が変形してしまうことを抑制することができる。その結果、軸受け部の位置が変位してしまうことが抑制され、一対の回転軸の振れを抑制することができる。

上記ルーツ式流体機械において、前記軸受け部は、前記回転軸の径方向において前記吸入ポートと重なる位置に設けられており、前記補強部は、前記回転軸の径方向において前記軸受け部と重なる位置に配置されていることが好ましい。

これによれば、補強部が、回転軸の径方向において軸受け部と重ならない位置に配置されている場合に比べると、第１部位が第２部位に向けて近づくように端壁が変形してしまうことをさらに抑制し易くすることができる。

上記ルーツ式流体機械において、前記軸受け部は、前記回転軸の軸方向において前記吸入ポートよりも前記収容室側に設けられていることが好ましい。
これによれば、軸受け部を吸入ポートに対して極力遠ざけることができるため、第１部位が第２部位に向けて近づくように端壁が変形しても、軸受け部の位置の変位量を抑えることができる。したがって、例えば、補強部の太さを太くする等して補強部の体格を大きくし、補強部の剛性を高くする必要が無く、吸入ポートの開口面積を極力広く確保することができる。よって、ルーツ式流体機械の吸入効率を向上させることができる。

上記ルーツ式流体機械において、前記補強部は、前記端壁に一体形成されていることが好ましい。
これによれば、補強部が、端壁とは別部材である場合に比べると、部品点数を削減することができる。

この発明によれば、一対の回転軸の振れを抑制することができる。

実施形態におけるルーツ式流体機械を示す平断面図。 図１における１−１線断面図。 図１における２−２線断面図。 図１における３−３線断面図。 別の実施形態におけるルーツ式流体機械の一部分を拡大して示す平断面図。

以下、ルーツ式流体機械を具体化した一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。
図１に示すように、有底筒状のシリンダブロック１１の開口端にはセンターハウジング１２が連結されている。センターハウジング１２におけるシリンダブロック１１とは反対側には、有底筒状のフロントハウジング１３が連結されている。フロントハウジング１３におけるセンターハウジング１２とは反対側には、電動モータＭが連結されている。シリンダブロック１１の端壁１４には、有蓋筒状のカバー３０が取り付けられている。シリンダブロック１１、センターハウジング１２、フロントハウジング１３、電動モータＭのモータハウジングＭ１及びカバー３０は、ルーツ式流体機械１０のハウジング１０ｈを構成する。

センターハウジング１２には軸孔１２ａが貫設されており、シリンダブロック１１の端壁１４には軸孔１４ａが凹設されている。シリンダブロック１１の端壁１４及びセンターハウジング１２には、電動モータＭの回転軸１５が、軸孔１２ａ，１４ａに嵌め込まれたラジアルベアリング１６，１７を介して回転可能に支持されている。よって、軸孔１４ａは、端壁１４に設けられるとともに回転軸１５を回転可能に支持する軸受け部である。

同様に、センターハウジング１２には軸孔１２ｂが貫設されており、シリンダブロック１１の端壁１４には軸孔１４ｂが凹設されている。軸孔１２ｂ，１４ｂには回転軸１８が挿通されている。シリンダブロック１１の端壁１４及びセンターハウジング１２には、回転軸１８が、軸孔１２ｂ，１４ｂに嵌め込まれたラジアルベアリング１９，２０を介して回転可能に支持されている。よって、軸孔１４ｂは、端壁１４に設けられるとともに回転軸１８を回転可能に支持する軸受け部である。回転軸１５，１８は、ハウジング１０ｈ内において互いに平行に配置されている。

回転軸１８は、センターハウジング１２を貫通してフロントハウジング１３内に突出している。フロントハウジング１３内には、各回転軸１５，１８に止着されたギヤ１３ａ，１３ｂが互いに噛合した状態で収容されている。そして、電動モータＭが駆動すると、回転軸１５は、矢印Ｒ１の方向に回転するとともに、回転軸１８は、ギヤ１３ａ，１３ｂを介して電動モータＭからの駆動力を得て、矢印Ｒ２で示すように回転軸１５とは逆方向に回転する。

図２に示すように、各回転軸１５，１８には、互いに噛み合う山歯２１ａ，２２ａ及び谷歯２１ｂ，２２ｂを３つ有するロータ２１，２２が各回転軸１５，１８と一体回転可能に設けられている。ロータ２１，２２は、山歯２１ａ，２２ａ及び谷歯２１ｂ，２２ｂが回転軸１５，１８の回転軸線Ｌ１，Ｌ２周りにて互いに逆方向に螺旋状をなすヘリカル形状である。各ロータ２１，２２は、僅かの隙間を保って互いに噛合した状態で、シリンダブロック１１とセンターハウジング１２とで区画形成される収容室２３に収容されている。よって、シリンダブロック１１の端壁１４は収容室２３を区画している。また、シリンダブロック１１の周壁１１ａにおけるセンターハウジング１２寄りには、収容室２３に連通する吐出ポート１１ｈが形成されている。両ロータ２１，２２と収容室２３の内壁２３ａとの間には、複数のポンプ室２４が区画形成されている。

図３に示すように、シリンダブロック１１の端壁１４には、収容室２３に連通する吸入ポート２５が形成されている。吸入ポート２５は、回転軸１５，１８の軸方向において、端壁１４を貫通している。

吸入ポート２５の内面２５ａは、シリンダブロック１１の内周面に沿って延びる第１壁面２５１を有する。また、吸入ポート２５の内面２５ａは、回転軸１５の径方向において軸孔１４ａ（回転軸１５）と第１壁面２５１との間に位置するとともに第１壁面２５１に向けて膨出する円弧状の第２壁面２５２を有する。さらに、吸入ポート２５の内面２５ａは、回転軸１８の径方向において軸孔１４ｂ（回転軸１８）と第１壁面２５１との間に位置するとともに第１壁面２５１に向けて膨出する円弧状の第３壁面２５３を有する。また、吸入ポート２５の内面２５ａは、第１壁面２５１と第２壁面２５２とを繋ぐとともに第１壁面２５１から離れる方向へ膨出する円弧状の第４壁面２５４と、第１壁面２５１と第３壁面２５３とを繋ぐとともに第１壁面２５１から離れる方向へ膨出する円弧状の第５壁面２５５とを有する。さらに、吸入ポート２５の内面２５ａは、第２壁面２５２と第３壁面２５３とを繋ぐとともに第１壁面２５１から離れる方向へ膨出する円弧状の第６壁面２５６を有する。このように、吸入ポート２５は異形状（非円形状）の断面になっている。軸孔１４ａ，１４ｂは、回転軸１５，１８の径方向において吸入ポート２５と重なる位置に設けられている。

図１に示すように、カバー３０には、吸入ポート２５に連通する供給ポート３０ａが形成されている。供給ポート３０ａには流体の供給源３１が接続されている。そして、各ロータ２１，２２が収容室２３内で噛み合いながら回転することにより、複数のポンプ室２４のうちの吸入ポート２５に連通するポンプ室２４（吸入室）の容積が拡大することで供給源３１から供給される流体が供給ポート３０ａ及び吸入ポート２５を介してポンプ室２４に吸入される。さらに、複数のポンプ室２４のうちの吐出ポート１１ｈに連通するポンプ室２４（吐出室）の容積が縮小することで吐出ポート１１ｈから外部へ流体が吐出される。

図３及び図４に示すように、吸入ポート２５の内部には、吸入ポート２５の内面２５ａにおける軸孔１４ａ側の第１部位である第２壁面２５２と、吸入ポート２５の内面２５ａにおける第２壁面２５２とは反対側の第２部位である第１壁面２５１とを連結する柱状の補強部４１が設けられている。補強部４１は、端壁１４に一体形成されるとともに、回転軸１５の径方向において軸孔１４ａと重なる位置に配置されている。また、吸入ポート２５の内部には、吸入ポート２５の内面２５ａにおける軸孔１４ｂ側の第１部位である第３壁面２５３と、吸入ポート２５の内面２５ａにおける第３壁面２５３とは反対側の第２部位である第１壁面２５１とを連結する柱状の補強部４２が設けられている。補強部４２は、端壁１４に一体形成されるとともに、回転軸１８の径方向において軸孔１４ｂと重なる位置に配置されている。補強部４１，４２は、吸入ポート２５の内部において、回転軸１５，１８の軸方向における収容室２３寄りに設けられている。両補強部４１，４２の太さは同じになっている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
補強部４１によって第２壁面２５２と第１壁面２５１との間が支えられている。補強部４２によって第３壁面２５３と第１壁面２５１との間が支えられている。よって、第２壁面２５２が第１壁面２５１に向けて近づくように端壁１４が変形してしまうことが抑制されるとともに、第３壁面２５３が第１壁面２５１に向けて近づくように端壁１４が変形してしまうことが抑制されている。その結果、軸孔１４ａ，１４ｂの位置が変位してしまうことが抑制されている。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）吸入ポート２５の内部には、第２壁面２５２と第１壁面２５１とを連結する補強部４１と、第３壁面２５３と第１壁面２５１とを連結する補強部４２とが設けられている。これによれば、補強部４１によって第２壁面２５２と第１壁面２５１との間が支えられるとともに、補強部４２によって第３壁面２５３と第１壁面２５１との間が支えられる。よって、第２壁面２５２が第１壁面２５１に向けて近づくように端壁１４が変形してしまうことを抑制することができるとともに、第３壁面２５３が第１壁面２５１に向けて近づくように端壁１４が変形してしまうことを抑制することができる。その結果、軸孔１４ａ，１４ｂの位置が変位してしまうことが抑制され、一対の回転軸１５，１８の振れを抑制することができる。

（２）補強部４１は、回転軸１５の径方向において軸孔１４ａと重なる位置に配置されるとともに、補強部４２は、回転軸１８の径方向において軸孔１４ｂと重なる位置に配置されている。これによれば、補強部４１が、回転軸１５の径方向において軸孔１４ａと重ならない位置に配置されている場合に比べると、第２壁面２５２が第１壁面２５１に向けて近づくように端壁１４が変形してしまうことをさらに抑制し易くすることができる。さらに、補強部４２が、回転軸１８の径方向において軸孔１４ｂと重ならない位置に配置されている場合に比べると、第３壁面２５３が第１壁面２５１に向けて近づくように端壁１４が変形してしまうことをさらに抑制し易くすることができる。

（３）補強部４１，４２は、端壁１４に一体形成されている。これによれば、補強部４１，４２が、端壁１４とは別部材である場合に比べると、部品点数を削減することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図５に示すように、軸受け部としてのボス部１４Ａ，１４Ｂが、回転軸１５，１８の軸方向において吸入ポート２５よりも収容室２３側に設けられていてもよい。ボス部１４Ａ，１４Ｂは筒状であるとともに、端壁１４における収容室２３側の面から回転軸１５，１８の軸方向に沿って突設されている。各ボス部１４Ａ，１４Ｂ内には、回転軸１５，１８における端壁１４側の端部が挿入されている。そして、回転軸１５，１８における端壁１４側の端部は、ラジアルベアリング１７，２０を介してボス部１４Ａ，１４Ｂに回転可能に支持されている。各ロータ２１，２２は、その一部分が各ボス部１４Ａ，１４Ｂの周囲を覆っている。

これによれば、ボス部１４Ａ，１４Ｂを吸入ポート２５に対して極力遠ざけることができるため、第２壁面２５２が第１壁面２５１に向けて近づくとともに、第３壁面２５３が第１壁面２５１に向けて近づくように端壁１４が変形しても、ボス部１４Ａ，１４Ｂの位置の変位量を抑えることができる。したがって、例えば、補強部４１，４２の太さを太くする等して補強部４１，４２の体格を大きくし、補強部４１，４２の剛性を高くする必要が無く、吸入ポート２５の開口面積を極力広く確保することができる。よって、ルーツ式流体機械１０の吸入効率を向上させることができる。

○ 実施形態において、補強部４１，４２が、端壁１４とは別部材であってもよい。
○ 実施形態において、補強部４１，４２の形状は特に限定されるものではない。例えば、両補強部４１，４２の太さが異なっていてもよい。

○ 実施形態において、補強部４１，４２の数を増やしてもよい。
○ 実施形態において、吸入ポート２５の断面の形状は特に限定されるものではない。
○ 実施形態において、ロータ２１，２２は、２つ又は４つ以上の山歯２１ａ，２２ａ及び谷歯２１ｂ，２２ｂを有するものであってもよい。

○ 実施形態において、ロータ２１，２２はヘリカル形状でなくてもよく、山歯２１ａ，２２ａが回転軸１５，１８の軸方向に沿って延びるストレート型のものであってもよい。

１０…ルーツ式流体機械、１０ｈ…ハウジング、１４…端壁、１４ａ，１４ｂ…軸受け部としての軸孔、１４Ａ，１４Ｂ…軸受け部としてのボス部、１５，１８…回転軸、２１，２２…ロータ、２１ａ，２２ａ…山歯、２１ｂ，２２ｂ…谷歯、２３…収容室、２５…吸入ポート、２５ａ…内面、４１，４２…補強部。

Claims (4)

1. ハウジング内には一対の回転軸が互いに平行に配置されるとともに、各回転軸には、山歯及び谷歯を有するロータがそれぞれ設けられ、前記ハウジング内には、各ロータが収容される収容室が形成され、前記収容室を区画する前記ハウジングの端壁には、各回転軸を回転可能に支持する軸受け部が設けられ、さらに、前記端壁には、前記収容室に連通する吸入ポートが形成されているルーツ式流体機械であって、
   前記吸入ポートの内部には、前記吸入ポートの内面における前記軸受け部側の第１部位と、前記吸入ポートの内面における前記第１部位とは反対側の第２部位とを連結する補強部が設けられていることを特徴とするルーツ式流体機械。
2. 前記軸受け部は、前記回転軸の径方向において前記吸入ポートと重なる位置に設けられており、
   前記補強部は、前記回転軸の径方向において前記軸受け部と重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のルーツ式流体機械。
3. 前記軸受け部は、前記回転軸の軸方向において前記吸入ポートよりも前記収容室側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のルーツ式流体機械。
4. 前記補強部は、前記端壁に一体形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のルーツ式流体機械。