JP2022068479A - 回転機械及びギアド圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】回転機械において、軸長が長くなることを抑制しつつスラストカラーの軸方向へのずれを抑制する。【解決手段】少なくとも一実施形態に係る回転機械は、軸方向においてキーを挟んでスラストカラーとは反対側の領域において、シャフトの外周面、若しくは、シャフト若しくは押え部材における径方向に沿った面の何れかに欠損部を設けるか、又は、径方向に沿った面を有する部位の少なくとも一部を他の部位におけるヤング率よりも小さいヤング率を有する材料で構成した。【選択図】図２

Description

本開示は、回転機械及びギアド圧縮機に関する。

例えばギアド圧縮機のように、駆動源からの駆動力が伝達される際に増速又は減速されて伝達されるように構成された回転機械が知られている。このような回転機械では、例えば、シャフトに取り付けられたギア同士が噛合していて、噛合するギア間で駆動力の伝達が行われるように構成されている場合がある。この場合には、噛合するギア同士の相対位置がシャフトの軸方向へずれないようにする必要がある。このような構成の例として、例えば互いに噛合する２つのギアの一方のギアが取り付けられているシャフトにスラストカラーを配置し、このスラストカラーを他方のギアの側面に当接させることで２つのギアの相対位置が軸方向にずれないように規制することが行われている（例えば特許文献１参照）。

特開平９－２６９０４４号公報

上述した特許文献１において、スラストカラーは、シャフト（ピニオン軸）に対して例えば焼き嵌めによって固定されている場合、焼き嵌めによるスラストカラーとピニオン軸との締結力が不十分であると、スラストカラーとピニオン軸との相対位置が軸方向にずれてしまい、２つのギアの相対位置が軸方向にずれるおそれがある。
しかし、十分な締結力を得るために、例えば締結部分の軸方向の長さを長くすると、ピニオン軸の軸方向長さが長くなってしまい、軸振動の観点や、回転機械の大型化を招く等の観点から好ましくない。

本開示の少なくとも一実施形態は、上述の事情に鑑みて、回転機械において、軸長が長くなることを抑制しつつスラストカラーの軸方向へのずれを抑制することを目的とする。

（１）本開示の少なくとも一実施形態に係る回転機械は、
軸方向に沿って延在するシャフトと、
前記シャフトの外周側に設けられるスラストカラーと、
前記シャフトの外周面に形成されたキー溝に係合し、前記スラストカラーに対して前記軸方向に隣接して設けられるキーと、
前記軸方向において前記キーを挟んで前記スラストカラーとは反対側に位置し、径方向外側から前記キーを押さえる押え部材と、
を備え、
前記軸方向において前記キーを挟んで前記スラストカラーとは反対側の領域において、前記シャフトの外周面、若しくは、前記シャフト若しくは前記押え部材における径方向に沿った面の何れかに欠損部を設けるか、又は、前記径方向に沿った面を有する部位の少なくとも一部を他の部位におけるヤング率よりも小さいヤング率を有する材料で構成した。

（２）本開示の少なくとも一実施形態に係るギアド圧縮機は、上記（１）の構成を有する。

本開示の少なくとも一実施形態によれば、回転機械において、軸長が長くなることを抑制しつつスラストカラーの軸方向へのずれを抑制できる。

幾つかの実施形態に係る圧縮機の概略的な構成を示す部分分解図である。 一実施形態に係る圧縮機のホイールギアとピニオンギアとの相対位置のずれの防止について説明するための図である。 図２の一部を拡大した図である。 他の実施形態に係る圧縮機のホイールギアとピニオンギアとの相対位置のずれの防止について説明するための図であり、図２の一部を拡大した図に相当する図である。 他の実施形態に係る圧縮機のホイールギアとピニオンギアとの相対位置のずれの防止について説明するための図であり、図２の一部を拡大した図に相当する図である。 他の実施形態に係る圧縮機のホイールギアとピニオンギアとの相対位置のずれの防止について説明するための図であり、図２の一部を拡大した図に相当する図である。 一実施形態に係るシャフトの図２におけるＩＶ－ＩＶ矢視断面図である。 他の実施形態に係るシャフトの斜視図である。

以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

（ギアド圧縮機２０）
まず、幾つかの実施形態に係る回転機械の一例である圧縮機について説明する。
図１は、幾つかの実施形態に係る圧縮機の概略的な構成を示す部分分解図である。同図に示すように、幾つかの実施形態に係る回転機械１である圧縮機２０は、軸方向に沿って延在する回転シャフト（シャフト）２ａ～２ｃと、シャフト２ａ～２ｃの両端部に取り付けられた各インペラ２２と、シャフト２ａ～２ｃに取り付けられたピニオンギア（従動歯車）２４ａ～２４ｃと、ピニオンギア２４ａ～２４ｃを回転駆動するためのホイールギア（駆動歯車）２６と、シャフト２ａ～２ｃをそれぞれ支持するための複数の軸受装置１０と、を備えるギアド圧縮機である。シャフト２ａ～２ｃ、インペラ２２、ピニオンギア２４ａ～２４ｃ及びホイールギア２６は、ケーシング２７に収容されている。
なお、図１は、ケーシング２７の一部が分解された部分分解図である。

ホイールギア２６は、例えばモータ等の駆動源（不図示）の出力軸に接続されており、該駆動源により回転駆動されるようになっている。シャフト２ａ～２ｃに取り付けられたピニオンギア２４ａ～２４ｃの各々は、ホイールギア２６と噛み合うように設けられており、ホイールギア２６によって回転駆動されるようになっている。ピニオンギア２４ａ～２４ｃの各々がホイールギア２６により回転駆動されると、ピニオンギア２４ａ～２４ｃとともにシャフト２ａ～２ｃが回転駆動される。これによりシャフト２ａ～２ｃに取り付けられた各インペラ２２が回転することで、流体が圧縮される。

図１に示す圧縮機２０では、ピニオンギア２４ａ～２４ｃは、それぞれ異なる位置においてホイールギア２６と噛み合うようになっている。例えば、ピニオンギア２４ａ及び２４ｃは、対応するシャフト２ａ，２ｃの中心軸が、ホイールギア２６の水平方向に伸びる直径上に位置するように配置されており、ホイールギア２６の水平方向に伸びる直径の位置においてホイールギア２６と噛み合うようになっている。また、例えば、ピニオンギア２４ｂは、対応するシャフト２ｂの中心軸が、ホイールギア２６の鉛直方向に伸びる直径上に位置するように配置されており、ホイールギア２６の鉛直方向に伸びる直径の位置においてホイールギア２６と噛み合うようになっている。

以下の説明では、シャフト２ａ～２ｃをそれぞれ区別して説明する必要がない場合、符号のアルファベットを省略して単にシャフト２と称することとする。同様に、ピニオンギア２４ａ～２４ｃについても、それぞれを区別して説明する必要がない場合、符号のアルファベットを省略して単にピニオンギア２４と称することとする。
また、以下の説明では、シャフト２の中心軸ＡＸに沿った方向であるシャフト２の軸方向を単に軸方向とも称する。同様に、以下の説明では、シャフト２の中心軸ＡＸを中心とするシャフト２の周方向を単に周方向とも称し、シャフト２の中心軸ＡＸを中心とするシャフト２の径方向を単に径方向とも称する。

図２は、一実施形態に係る圧縮機のホイールギアとピニオンギアとの相対位置のずれの防止について説明するための図である。図２では、ホイールギア２６及びピニオンギア２４の一部と、ピニオンギア２４が取り付けられているシャフト２の一部とを、シャフト２の中心軸ＡＸに沿って切断した断面を表している。
図３Ａは、図２の一部を拡大した図である。
図３Ｂ、図３Ｃ及び図３Ｄは、それぞれ、他の実施形態に係る圧縮機のホイールギアとピニオンギアとの相対位置のずれの防止について説明するための図であり、図２の一部を拡大した図に相当する図である。
図４は、一実施形態に係るシャフトの図２におけるＩＶ－ＩＶ矢視断面図である。
図５は、他の実施形態に係るシャフトの斜視図である。

図２、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ及び図３Ｄに示すように、幾つかの実施形態に係る圧縮機２０は、軸方向、すなわち中心軸ＡＸの延在方向に沿って延在するシャフト２と、シャフト２の外周側に設けられるスラストカラー３０と、シャフト２の外周面２０１に形成されたキー溝２０３に係合し、スラストカラー３０に対して軸方向に隣接して設けられるキー４０と、軸方向においてキー４０を挟んでスラストカラー３０とは反対側に位置し、径方向外側からキー４０を押さえる押え部材５０と、を備える。

幾つかの実施形態に係る圧縮機２０では、ピニオンギア２４は、シャフト２に焼き嵌めによって固定されていてもよく、シャフト２と一体的に形成されていてもよい。

幾つかの実施形態に係る圧縮機２０では、スラストカラー３０は、例えば軸方向に沿って貫通する貫通孔３１を有する円盤状の部材である。スラストカラー３０は、貫通孔３１にシャフト２が挿通されており、一方の側面３２をピニオンギア２４の側面と対向するようにピニオンギア２４の側方に配置されている。なお、図２、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ及び図３Ｄでは図示を省略しているが、スラストカラー３０は、ピニオンギア２４の両方の側面の側方にそれぞれ配置されている。スラストカラー３０は、例えば、シャフト２に焼き嵌めによって固定されている。

幾つかの実施形態に係る圧縮機２０では、キー溝２０３は、シャフト２の外周面２０１において周方向に延在するように形成されている。なお、キー溝２０３は、シャフト２の全周にわたって形成されていてもよく、複数のキー溝２０３が周方向に離間して並ぶように形成されていてもよい。

キー溝２０３を構成する壁部２０５、２０６は、軸方向においてキー４０を挟んでスラストカラー３０側、すなわち図２における図示右側に位置する第１壁部２０５と、軸方向においてキー４０を挟んでスラストカラー３０とは反対側、すなわち図２における図示左側に位置する第２壁部２０６とを含む。以下の説明では、第１壁部２０５及び第２壁部２０６において、キー溝２０３を画定する壁面をキー溝壁面と称する。特に、第２壁部２０６のキー溝壁面については、第２キー溝壁面２０６ａとも称する（図３Ａ参照）。
なお、第２壁部２０６は、シャフト２の全周にわたって形成されていてもよいが、図４に示すように、周方向に離間して並ぶように形成されていてもよい。なお、第２壁部２０６が周方向に離間して並ぶように形成されている場合、周方向で隣り合う２つの第２壁部２０６の間の領域を壁欠損領域２０７と称する。

幾つかの実施形態に係る圧縮機２０では、キー４０は、キー溝２０３に係合するように配置されている。なお、キー４０は、軸方向から見たときに部分円環形状を有する部材であり、シャフト２には、周方向に沿って複数配置されている。

幾つかの実施形態に係る圧縮機２０では、押え部材５０は、リング状の部材であり、径の異なる２つの孔が軸方向に沿って並ぶような形状を有する。径の異なる２つの孔の内、径が小さい孔を第１孔５０ａと称し、径が大きい孔を第２孔５０ｂと称する。すなわち、幾つかの実施形態に係る押え部材５０は、第１孔５０ａを形成するリング状の第１領域５１と、第２孔５０ｂを形成するリング状の第２領域５２とが軸方向に並んだような形状を有する。
幾つかの実施形態に係る圧縮機２０では、押え部材５０は、第１領域５１において径方向に沿った面であって、軸方向においてスラストカラー３０側、すなわち図３Ａにおける図示右側に位置する第１端面５１ａと、軸方向においてスラストカラー３０とは反対側、すなわち図３Ａにおける図示左側に位置する第２端面５１ｂとを有する。

例えば、図１に示す圧縮機２０では、インペラ２２が回転して流体を吸引する際にインペラ２２に作用する力がシャフト２の両端に取り付けられた２つのインペラ２２同士で異なること等により、シャフト２にはスラスト力が作用する。このスラスト力は、圧縮機２０の運転開始する際、及び、運転を停止する際のような過渡状態において大きくなる傾向がある。また、例えばホイールギア２６及びピニオンギア２４がヘリカルギアであれば、ホイールギア２６とピニオンギア２４との間で動力が伝達される際、ホイールギア２６及びピニオンギア２４には、歯のねじれ角に起因するスラスト力が発生する。
そのため、図１に示す圧縮機２０において、噛合するホイールギア２６とピニオンギア２４との相対位置がシャフト２の軸方向へずれないようにするため、スラストカラー３０の側面３２をホイールギア２６の側面２６１に摺接させることで、シャフト２とホイールギア２６との軸方向位置のずれを規制している。

上述したように、例えば過渡状態において比較的大きなスラスト力がシャフト２に作用するため、噛合するホイールギア２６とピニオンギア２４との相対位置がシャフト２の軸方向へずれないようにするためには、スラストカラー３０がシャフト２に対して軸方向に位置ずれを起こさないことが重要である。仮に、スラストカラー３０とシャフト２との締結力が不十分であると、スラストカラー３０とシャフト２との相対位置が軸方向にずれてしまい、ホイールギア２６とピニオンギア２４との相対位置が軸方向にずれるおそれがある。
しかし、スラストカラー３０とシャフト２との十分な締結力を得るために、例えばスラストカラー３０とシャフト２との締結部の軸方向の長さを長くすると、シャフト２の軸方向長さが長くなってしまい、軸振動の観点や、圧縮機２０の大型化を招く等の観点から好ましくない。

そこで、幾つかの実施形態に係る圧縮機２０では、シャフト２の外周面２０１に形成されたキー溝２０３に係合し、スラストカラー３０に対して軸方向に隣接して設けられるキー４０によってスラストカラー３０の軸方向への移動を規制するようにしている。幾つかの実施形態に係る圧縮機２０では、キー溝２０３に係合させたキー４０がキー溝２０３から脱落しないように、軸方向においてキー４０を挟んでスラストカラー３０とは反対側に位置する押え部材５０によって径方向外側からキー４０を押さえるようにしている。押え部材５０は、シャフト２に対して例えば焼き嵌めによって固定されている。

しかし、シャフト２の回転によってキー４０に作用する遠心力や、シャフト２の曲げ変形に対して安定的にキー４０を押さえるためには、押え部材５０とシャフト２との十分な締結力が必要となる。
しかし、十分な締結力を得るために押え部材５０とシャフト２との締結部の軸方向の長さを長くすると、シャフト２の軸方向長さが長くなって、軸振動の観点や、圧縮機２０の大型化を招く等の観点から好ましくない。

シャフト２が上述したようにスラスト力で軸方向に移動しようとした際に圧縮機２０の各部に作用する力について改めて説明する。
幾つかの実施形態に係る圧縮機２０において、例えば図２における図示右側に向かうスラスト力Ｆｓが作用するものとする。シャフト２がスラスト力Ｆｓで軸方向に沿って図示右側に移動しようとするところ、スラストカラー３０の側面３２がホイールギア２６の図示左側の側面２６１と摺接するため、スラストカラー３０は、ホイールギア２６から軸方向に沿った反力Ｆｒを受ける。そのため、スラストカラー３０は、シャフト２に対して軸方向に沿って図示左側にずれようとしてキー４０を軸方向に沿って図示左側に向かって押圧する。また、ホイールギア２６から受ける上記反力Ｆｒによってキー４０がシャフト２との締結部から移動はしないが変形することでスラストカラー３０がキー４０を軸方向に沿って図示左側に向かって押圧する。さらに、シャフト２が曲げ変形することでスラストカラー３０がキー４０を軸方向に沿って図示左側に向かって押圧する。

これらの、スラストカラー３０がキー４０を軸方向に沿って図示左側に向かって押圧する力Ｆ１がキー４０に作用することで、キー４０が第２壁部２０６を軸方向に沿って図示左側に向かって押圧する。説明の便宜上、キー４０が第２壁部２０６を押圧する軸方向への押圧力を力Ｆ２とする。
また、上記の力Ｆ１がキー４０に作用することで、キー４０が変形して、押え部材５０を軸方向に沿って図示左側に向かって押圧する。押え部材５０には、押え部材５０に作用する遠心力に加えて、キー４０の遠心力も作用する。
押え部材５０へ径方向外側に加わる力Ｆ３は、焼き嵌めによるシャフト２との締結力を減ずるように作用する。押え部材５０へ軸方向に加わる力Ｆ４は、押え部材５０を軸方向にずらそうとする。

そこで、幾つかの実施形態に係る圧縮機２０では、後で詳述するように、軸方向においてキー４０を挟んでスラストカラー３０とは反対側の領域Ｒ（図３Ａ参照）において、シャフト２の外周面２０１、若しくは、シャフト２若しくは押え部材５０における径方向に沿った面の何れかに欠損部１００を設けるか、又は、上記径方向に沿った面を有する部位の少なくとも一部を他の部位におけるヤング率よりも小さいヤング率を有する材料で構成した。

後で詳述するように、シャフト２に上記欠損部１００を設けた場合には、上記欠損部１００を設けなかった場合と比べて、キー溝２０３を構成する壁部２０５、２０６の内、軸方向においてキー４０を挟んでスラストカラー３０とは反対側の第２壁部２０６の剛性が低下する。そのため、キー４０から受けるスラスト力（上記の力Ｆ２）、及び押え部材５０を介して受けるスラスト力（上記の力Ｆ４）で第２壁部２０６がキー４０及び押え部材５０とともに該反対側（図２における図示左側）に向かって移動し易くなる。

後で詳述するように、押え部材５０における径方向に沿った面に上記欠損部１００を設けた場合には、上記欠損部１００を設けなかった場合と比べて、該面を有する部位の剛性が低下する。そのため、キー４０から受けるスラスト力（上記の力Ｆ４）で押え部材５０の第１領域５１が曲がりやすくなるので、キー４０が該反対側（図２における図示左側）に向かって曲がりやすくなる。

また、後で詳述するように、上記領域Ｒに存在する面であってシャフト２若しくは押え部材５０における径方向に沿った面を有する部位の少なくとも一部を他の部位におけるヤング率よりも小さいヤング率を有する材料で構成した場合には、上記面を有する部位の剛性が低下する。そのため、キー４０から受けるスラスト力で該部位がキー４０とともに軸方向においてキー４０を挟んでスラストカラー３０とは反対側に向かって移動し易くなる。
スラストカラー３０が位置ずれを起こさなければ、キー４０が該反対側に逃げることで、キー４０がスラストカラー３０から受けるスラスト力が減ぜられる。これにより、キー４０から押え部材５０に作用するスラスト力（上記の力Ｆ４）が緩和されるので、押え部材５０がシャフト２に対して位置ずれを起こし難くなる。よって、押え部材５０とシャフト２との締結部の軸方向の長さを抑制できるので、シャフト２の軸方向長さが長くなることを抑制でき、軸振動の抑制や、圧縮機２０の小型化に資する。

（欠損部１００について）
以下、上述した欠損部１００の詳細について説明する。
幾つかの実施形態に係る欠損部１００は、上述したように、シャフト２に設けた場合には、第２壁部２０６の剛性を低下させるための構成である。
具体的には、一実施形態に係る欠損部１００は、上記領域Ｒにおいてシャフト２の外周面２０１に形成され、スラストカラー３０が設けられた位置におけるシャフト２の外径Ｄ１よりも小さな外径Ｄ２を有する小径部２０８であってもよい。
上記領域Ｒに上記小径部２０８を設けることで、第２壁部２０６の軸方向の厚さを薄くすることができるので、第２壁部２０６が小径部２０８側に向かって曲がりやすくなる。そのため、キー４０から受けるスラスト力で第２壁部２０６がキー４０及び押え部材５０とともに移動し易くなる。

なお、小径部２０８は、キー溝２０３の底面２０３ａにおけるシャフト２の外径Ｄ３以下の外径を有するとよい。図３Ｂでは、小径部２０８がキー溝２０３の底面２０３ａにおけるシャフト２の外径Ｄ３よりも小さな外径を有する場合の一例を示している。
これにより、第２壁部２０６の剛性を効果的に低下させることができ、第２壁部２０６が小径部２０８側に向かって曲がりやすくなる。そのため、キー４０から受けるスラスト力で第２壁部２０６がキー４０及び押え部材５０とともに小径部２０８側に向かって一層移動し易くなる。

一実施形態に係る欠損部１００は、シャフト２における上記領域Ｒにおいて径方向に沿った面の内、小径部２０８における外周面２０８ａに連なる面、すなわち第２壁部２０６おいて第２キー溝壁面２０６ａとは軸方向の反対側を向いた側壁面２０６ｂに形成された凹部２０９であってもよい。
なお、側壁面２０６ｂは、径が異なるシャフト２の外周面２０１と小径部２０８の外周面２０８ａをつなぐ段差面でもある。
凹部２０９は、凹部２０９の径方向の大きさよりも周方向の大きさが大きいとよい。また、凹部２０９は、側壁面２０６ｂの全周にわたって形成されていてもよく、周方向に沿った一部に設けられていてもよい。
これにより、第２壁部２０６が小径部２０８側に向かって一層曲がりやすくなる。そのため、キー４０から受けるスラスト力で第２壁部２０６がキー４０及び押え部材５０とともに小径部２０８側に向かって一層移動し易くなる。

なお、凹部２０９は、側壁面２０６ｂにおける径方向内側の領域に設けた方が、径方向外側に設けるよりも第２壁部２０６が傾き易くなる。
また、図示はしていないが、凹部２０９は、側壁面２０６ｂではなく、第２キー溝壁面２０６ａに設けてもよく、側壁面２０６ｂ及び第２キー溝壁面２０６ａに設けてもよい。

一実施形態に係る欠損部１００は、図４に示すような壁欠損領域２０７であってもよい。
壁欠損領域２０７を設けることで、壁欠損領域２０７を設けていない場合と比べて第２壁部２０６が小径部２０８側に向かって曲がりやすくなる。そのため、キー４０から受けるスラスト力で第２壁部２０６がキー４０及び押え部材５０とともに小径部２０８側に向かって移動し易くなる。

一実施形態に係る欠損部１００は、図５に示すような、上記領域Ｒにおいてシャフト２の外周面２０１に形成されていてキー溝２０３からスラストカラー３０とは反対側に向かって軸方向に沿って延在する、周方向に間隔を空けて複数形成された溝２１１であってもよい。
これにより、溝２１１を設けていない場合と比べて、第２壁部２０６の剛性が低下して第２壁部２０６がスラストカラー３０とは反対側に向かって変形し易くなる。そのため、キー４０から受けるスラスト力で第２壁部２０６がキー４０及び押え部材５０とともにスラストカラー３０とは反対側に向かって移動し易くなる。

幾つかの実施形態に係る欠損部１００は、上述したように、押え部材５０に設けた場合には、上記領域Ｒに存在する面であって押え部材５０における径方向に沿った面を有する部位の剛性を低下させるための構成である。
具体的には、一実施形態に係る欠損部１００は、押え部材５０における面であって、上記領域Ｒにおいて径方向に沿った面である第１端面５１ａ及び第２端面５１ｂに形成された凹部５３であってもよい。なお、第１端面５１ａに形成された凹部５３を第１凹部５３ａとも称し、第２端面５１ｂに形成された凹部５３を第２凹部５３ｂとも称する。
凹部５３は、少なくとも第１端面５１ａ又は第２端面５１ｂの何れか一方に設けられているとよい。
これにより、押え部材５０における第１端面５１ａ及び第２端面５１ｂを含む部位、すなわち第１領域５１がスラストカラー３０とは反対側に向かって曲がりやすくなる。そのため、スラストカラー３０からスラスト力を受けたキー４０が該スラスト力（上記の力Ｆ１）で変形し易くなる。キー４０が変形して該反対側に逃げることで、キー４０がスラストカラー３０から受けるスラスト力（上記の力Ｆ１）が減ぜられる。そのため、キー４０から押え部材５０に作用するスラスト力（上記の力Ｆ４）が緩和されるので、押え部材５０がシャフト２に対して位置ずれを起こし難くなる。

（ヤング率が小さい材料で構成する点について）
幾つかの実施形態に係る圧縮機２０では、上記領域Ｒに存在する面であってシャフト２における径方向に沿った面を有する部位の内、キー溝２０３の側壁を形成する壁部（第２壁部２０６）を他の部位におけるヤング率よりも小さいヤング率を有する材料で構成してもよい。
第２壁部２０６を他の部位におけるヤング率よりも小さいヤング率を有する材料で構成する方法の一つとして、例えば該他の部位におけるヤング率よりも小さいヤング率を有する金属粉末を用いて、シャフト２上に積層造形法によって第２壁部２０６を形成する方法を挙げることができる。
これにより、第２壁部２０６の剛性が他の部位よりも低下する。したがって、キー４０から受けるスラスト力で第２壁部２０６がキー４０とともにスラストカラー３０とは反対側に向かって移動し易くなる。

幾つかの実施形態に係る圧縮機２０では、押え部材５０の内、上記領域Ｒに存在する面であって少なくとも押え部材５０における径方向に沿った面である第１端面５１ａ及び第２端面５１ｂを有する部位、すなわち第１領域５１を他の部位におけるヤング率よりも小さいヤング率を有する材料で構成してもよい。
これにより、押え部材５０の内、少なくとも第１領域５１の剛性が低下する。したがって、第１領域５１がスラストカラー３０とは反対側に向かって曲がりやすくなる。そのため、スラストカラー３０からスラスト力を受けたキー４０が該スラスト力（上記の力Ｆ１）で変形し易くなる。キー４０が変形して該反対側に逃げることで、キー４０がスラストカラー３０から受けるスラスト力（上記の力Ｆ１）が減ぜられる。そのため、キー４０から押え部材５０に作用するスラスト力（上記の力Ｆ４）が緩和されるので、押え部材５０がシャフト２に対して位置ずれを起こし難くなる。

本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
すなわち、上述した幾つかの実施形態に係る圧縮機２０において、上述した欠損部１００の少なくとも何れか一つと、上述したヤング率が小さい材料で構成する実施形態の少なくとも何れか一つとを実施するようにしてもよい。
また、上述した幾つかの実施形態では、回転機械１の一例としてギアド圧縮機を挙げて説明したが、軸にスラスト荷重が作用することがある回転機械であれば、ギアド圧縮機に限らず、ターボチャージャ等の他の種類の回転機械に上述した内容を適用してもよい。

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
（１）本開示の少なくとも一実施形態に係る回転機械１は、軸方向に沿って延在するシャフト２と、シャフト２の外周側に設けられるスラストカラー３０と、シャフト２の外周面２０１に形成されたキー溝２０３に係合し、スラストカラー３０に対して軸方向に隣接して設けられるキー４０と、軸方向においてキー４０を挟んでスラストカラー３０とは反対側に位置し、径方向外側からキー４０を押さえる押え部材５０と、を備える。本開示の少なくとも一実施形態に係る回転機械１は、軸方向においてキー４０を挟んでスラストカラー３０とは反対側の領域Ｒにおいて、シャフト２の外周面２０１、若しくは、シャフト２若しくは押え部材５０における径方向に沿った面（例えば第２キー溝壁面２０６ａ、側壁面２０６ｂ、第１端面５１ａ、第２端面５１ｂ）の何れかに欠損部１００を設けるか、又は、上記径方向に沿った面（例えば第２キー溝壁面２０６ａ、側壁面２０６ｂ、第１端面５１ａ、第２端面５１ｂ）を有する部位（例えば第２壁部２０６、第１領域５１）の少なくとも一部を他の部位におけるヤング率よりも小さいヤング率を有する材料で構成した。

上記（１）の構成によれば、押え部材５０とシャフト２との締結部の軸方向の長さを抑制できるので、シャフト２の軸方向長さが長くなることを抑制でき、軸振動の抑制や、圧縮機２０の小型化に資する。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、欠損部１００は、上記領域Ｒにおいてシャフト２の外周面２０１に形成され、スラストカラー３０が設けられた位置におけるシャフト２の外径Ｄ１よりも小さな外径Ｄ２を有する小径部２０８を含むとよい。

上記（２）の構成によれば、上記小径部２０８を設けることで、キー溝２０３を構成する壁部２０５、２０６の内、軸方向においてキー４０を挟んでスラストカラー３０とは反対側の壁部（第２壁部２０６）の剛性が低下して第２壁部２０６が該反対側に向かって曲がりやすくなる。そのため、キー４０から受けるスラスト力で第２壁部２０６がキー４０及び押え部材５０とともに該反対側に向かって移動し易くなる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、小径部２０８は、キー溝２０３の底面２０３ａにおけるシャフト２の外径Ｄ３以下の外径を有するとよい。

上記（３）の構成によれば、キー溝２０３を構成する壁部２０５、２０６の内、軸方向においてキー４０を挟んでスラストカラー３０とは反対側の壁部（第２壁部２０６）の剛性を効果的に低下させることができ、第２壁部２０６が該反対側に向かって曲がりやすくなる。そのため、キー４０から受けるスラスト力で第２壁部２０６がキー４０及び押え部材５０とともに該反対側に向かって一層移動し易くなる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（２）又は（３）の構成において、欠損部１００は、シャフト２における径方向に沿った上記の面（例えば第２キー溝壁面２０６ａ、側壁面２０６ｂ）の内、小径部２０８における外周面２０８ａに連なる面（側壁面２０６ｂ）に形成された凹部２０９を含むとよい。

上記（４）の構成によれば、キー溝２０３を構成する壁部２０５、２０６の内、軸方向においてキー４０を挟んでスラストカラー３０とは反対側の壁部（第２壁部２０６）が該反対側に向かって一層曲がりやすくなる。そのため、キー４０から受けるスラスト力で（第２壁部２０６）がキー４０及び押え部材５０とともに該反対側に向かって一層移動し易くなる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの構成において、欠損部１００は、押え部材５０における径方向に沿った上記の面（例えば第１端面５１ａ、第２端面５１ｂ）に形成された凹部５３を含むとよい。

上記（５）の構成によれば、押え部材５０における上記の面（例えば第１端面５１ａ、第２端面５１ｂ）を含む部位（第１領域５１）がスラストカラー３０とは反対側に向かって曲がりやすくなる。そのため、スラストカラー３０からスラスト力を受けたキー４０が該スラスト力で変形し易くなる。キー４０が変形して該反対側に逃げることで、キー４０がスラストカラー３０から受けるスラスト力が減ぜられる。そのため、上記（５）の構成によれば、キー４０から押え部材５０に作用するスラスト力が緩和されるので、押え部材５０がシャフト２に対して位置ずれを起こし難くなる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの構成において、欠損部１００は、シャフト２の外周面２０１に形成されていてキー溝２０３から上記反対側に向かって軸方向に沿って延在する、周方向に間隔を空けて複数形成された溝２１１を含むとよい。

上記（６）の構成によれば、上記溝２１１を設けていない場合と比べて、キー溝２０３を構成する壁部２０５、２０６の内、軸方向においてキー４０を挟んでスラストカラー３０とは反対側の壁部（第２壁部２０６）の剛性が低下して第２壁部２０６が該反対側に向かって曲がりやすくなる。そのため、キー４０から受けるスラスト力で第２壁部２０６がキー４０及び押え部材５０とともに該反対側に向かって移動し易くなる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れかの構成において、シャフト２における径方向に沿った上記の面（例えば第２キー溝壁面２０６ａ、側壁面２０６ｂ）を有する部位（第２壁部２０６）の内、キー溝２０３の側壁を形成する壁部（第２壁部２０６）を上記他の部位におけるヤング率よりも小さいヤング率を有する材料で構成してもよい。

上記（７）の構成によれば、シャフト２における径方向に沿った上記の面（例えば第２キー溝壁面２０６ａ、側壁面２０６ｂ）を有する部位（第２壁部２０６）の内、キー溝２０３の側壁を形成する壁部（第２壁部２０６）の剛性が低下する。これにより、キー４０から受けるスラスト力で第２壁部２０６がキー４０とともに該反対側に向かって移動し易くなる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れかの構成において、押え部材５０の内、少なくとも押え部材５０における径方向に沿った上記の面（例えば第１端面５１ａ、第２端面５１ｂ）を有する部位（第１領域５１）を上記他の部位におけるヤング率よりも小さいヤング率を有する材料で構成してもよい。

上記（８）の構成によれば、押え部材５０の内、少なくとも押え部材５０における径方向に沿った上記の面（例えば第１端面５１ａ、第２端面５１ｂ）を有する部位（第１領域５１）の剛性が低下する。これにより、押え部材５０における上記の面（例えば第１端面５１ａ、第２端面５１ｂ）を含む部位（第１領域５１）がスラストカラー３０とは反対側に向かって曲がりやすくなる。そのため、スラストカラー３０からスラスト力を受けたキー４０が該スラスト力で変形し易くなる。キー４０が変形して該反対側に逃げることで、キー４０がスラストカラー３０から受けるスラスト力が減ぜられる。そのため、上記（８）の構成によれば、キー４０から押え部材５０に作用するスラスト力が緩和されるので、押え部材５０がシャフト２に対して位置ずれを起こし難くなる。

（９）本開示の少なくとも一実施形態に係るギアド圧縮機２０は、上記（１）乃至（８）の何れかの構成を有する。

上記（９）の構成によれば、押え部材５０とシャフト２との締結部の軸方向の長さを抑制できるので、シャフト２の軸方向長さが長くなることを抑制でき、軸振動の抑制や、ギアド圧縮機２０の小型化に資する。

１ 回転機械
２ 回転シャフト（シャフト）
２０ ギアド圧縮機
３０ スラストカラー
４０ キー
５０ 押え部材
５３ 凹部
１００ 欠損部
２０１ 外周面
２０３ キー溝
２０６ 第２壁部
２０８ 小径部
２０９ 凹部
２１１ 溝

Claims (9)

1. 軸方向に沿って延在するシャフトと、
   前記シャフトの外周側に設けられるスラストカラーと、
   前記シャフトの外周面に形成されたキー溝に係合し、前記スラストカラーに対して前記軸方向に隣接して設けられるキーと、
   前記軸方向において前記キーを挟んで前記スラストカラーとは反対側に位置し、径方向外側から前記キーを押さえる押え部材と、
   を備え、
   前記軸方向において前記キーを挟んで前記スラストカラーとは反対側の領域において、前記シャフトの外周面、若しくは、前記シャフト若しくは前記押え部材における径方向に沿った面の何れかに欠損部を設けるか、又は、前記径方向に沿った面を有する部位の少なくとも一部を他の部位におけるヤング率よりも小さいヤング率を有する材料で構成した
   回転機械。
2. 前記欠損部は、前記領域において前記シャフトの外周面に形成され、前記スラストカラーが設けられた位置における前記シャフトの外径よりも小さな外径を有する小径部を含む
   請求項１に記載の回転機械。
3. 前記小径部は、前記キー溝の底面における前記シャフトの外径以下の外径を有する
   請求項２に記載の回転機械。
4. 前記欠損部は、前記シャフトにおける前記径方向に沿った面の内、前記小径部における前記外周面に連なる面に形成された凹部を含む
   請求項２又は３に記載の回転機械。
5. 前記欠損部は、前記押え部材における前記径方向に沿った面に形成された凹部を含む
   請求項１乃至４の何れか一項に記載の回転機械。
6. 前記欠損部は、前記シャフトの外周面に形成されていて前記キー溝から前記反対側に向かって前記軸方向に沿って延在する、周方向に間隔を空けて複数形成された溝を含む
   請求項１乃至５の何れか一項に記載の回転機械。
7. 前記シャフトにおける前記径方向に沿った面を有する部位の内、前記キー溝の側壁を形成する壁部を前記他の部位におけるヤング率よりも小さいヤング率を有する材料で構成した
   請求項１乃至６の何れか一項に記載の回転機械。
8. 前記押え部材の内、少なくとも前記押え部材における前記径方向に沿った面を有する部位を前記他の部位におけるヤング率よりも小さいヤング率を有する材料で構成した
   請求項１乃至７の何れか一項に記載の回転機械。
9. 請求項１乃至８の何れか一項に記載の構成を有するギアド圧縮機。

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