JP2904719B2 - スクリューロータ及びその歯形の軸直角断面形状を決定する方法並びにスクリュー機械 - Google Patents
スクリューロータ及びその歯形の軸直角断面形状を決定する方法並びにスクリュー機械Info
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- F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
- F04C18/12—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
- F04C18/14—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Rotary Pumps (AREA)
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- Transmission Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スクリューロータ及び
その軸直角断面形状を決定する方法並びにスクリュー機
械に関する。
その軸直角断面形状を決定する方法並びにスクリュー機
械に関する。
【０００２】
【従来の技術】スクリュー真空ポンプとして実開昭６３
−１４８８４号公報が知られている。しかし、それに用
いられるスクリューの歯形は方形形状であるため、対向
するスクリューの歯形が噛み合うときに干渉が起きる。
この干渉を防ぐため、実開昭６３−１４８８４号公報で
用いられるスクリューの歯形に切欠きを設けているが、
該切欠きから漏れを生じ効率が低下するという問題が存
在する。また、この歯形では必然的にピッチの半分が外
周幅となるので、外周幅に対する設計の自由度が無くな
る。その結果、吐き出し量、圧縮比及び外周隙間によっ
て決まる最適な外周幅を設定できず、外周部の面シール
が必要以上に大きくなり、溝体積が小さくなってしまう
という問題がある。更に、この方形状の歯形で流量を多
くするために溝を深くすると干渉量が大きくなる。この
干渉を防ぐためには噛み合い部の隙間を広げることが必
要であり、噛み合い部の隙間を広げると効率が低下して
しまう。
−１４８８４号公報が知られている。しかし、それに用
いられるスクリューの歯形は方形形状であるため、対向
するスクリューの歯形が噛み合うときに干渉が起きる。
この干渉を防ぐため、実開昭６３−１４８８４号公報で
用いられるスクリューの歯形に切欠きを設けているが、
該切欠きから漏れを生じ効率が低下するという問題が存
在する。また、この歯形では必然的にピッチの半分が外
周幅となるので、外周幅に対する設計の自由度が無くな
る。その結果、吐き出し量、圧縮比及び外周隙間によっ
て決まる最適な外周幅を設定できず、外周部の面シール
が必要以上に大きくなり、溝体積が小さくなってしまう
という問題がある。更に、この方形状の歯形で流量を多
くするために溝を深くすると干渉量が大きくなる。この
干渉を防ぐためには噛み合い部の隙間を広げることが必
要であり、噛み合い部の隙間を広げると効率が低下して
しまう。
【０００３】干渉がないバイロータ形の歯形としてクイ
ンビー歯形が知られている。しかしクインビー歯形では
完全に連続したシール線を形成することができず、吸込
側と吐出側の間に筒抜けが生じるため、気体を取り扱う
機械に用いられるスクリューの歯形としては適していな
い。
ンビー歯形が知られている。しかしクインビー歯形では
完全に連続したシール線を形成することができず、吸込
側と吐出側の間に筒抜けが生じるため、気体を取り扱う
機械に用いられるスクリューの歯形としては適していな
い。
【０００４】干渉を起こすこと無く且つ完全なシール線
が形成されるネジ歯形としては、特公昭６４−８１９３
号公報で開示されているものが知られている。そして、
液体を扱うポンプに用いられる該歯形は、外周部で液体
シールによって漏れが少なくなる様に構成されているた
め、噛み合い部で完全なシール線が形成され、１ピッチ
で高い揚程が得られる。ここで、ロータが微小隙間を確
保しながら回転するスクリュー機械では、外周部の漏れ
も性能に与える影響が大きい。そして特公昭６４−８１
９３号公報で示されている歯形を採用するに際して、一
点連続接触歯形として円弧歯形又はサイクロイド歯形を
用いると、外周幅が歯先円弧と歯元円弧の径によって自
動的に決定してしまうので、上述した方形歯形（実開昭
６３−１４８８４号公報）の場合と同様に、設計の自由
度が無くなってしまうという問題が存在する。
が形成されるネジ歯形としては、特公昭６４−８１９３
号公報で開示されているものが知られている。そして、
液体を扱うポンプに用いられる該歯形は、外周部で液体
シールによって漏れが少なくなる様に構成されているた
め、噛み合い部で完全なシール線が形成され、１ピッチ
で高い揚程が得られる。ここで、ロータが微小隙間を確
保しながら回転するスクリュー機械では、外周部の漏れ
も性能に与える影響が大きい。そして特公昭６４−８１
９３号公報で示されている歯形を採用するに際して、一
点連続接触歯形として円弧歯形又はサイクロイド歯形を
用いると、外周幅が歯先円弧と歯元円弧の径によって自
動的に決定してしまうので、上述した方形歯形（実開昭
６３−１４８８４号公報）の場合と同様に、設計の自由
度が無くなってしまうという問題が存在する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
技術の各種問題点に鑑みて提案されたもので、漏れの少
ないスクリューロータと、その様なスクリューロータの
歯形の軸直角断面形状を決定する方法と、該スクリュー
ロータを用いたスクリュー機械の提供を目的としてい
る。
技術の各種問題点に鑑みて提案されたもので、漏れの少
ないスクリューロータと、その様なスクリューロータの
歯形の軸直角断面形状を決定する方法と、該スクリュー
ロータを用いたスクリュー機械の提供を目的としてい
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のスクリューロー
タおよびその歯形の軸直角断面形状を決定する方法によ
れば、スクリューロータの歯形の軸直角断面形状を、歯
底部を構成する円弧と、外周部を構成する円弧と、外周
部と歯底部とを連結する２曲線部分とを含む形状に決定
し、前記２曲線部分の一方が相手側スクリューロータの
外周上の点で創成されるトロコイド曲線として決定さ
れ、前記２曲線部分の他方がサインカーブ又は２つのイ
ンボリュート曲線を組合せた曲線で構成された仮想的な
ラック曲線として決定されて該仮想的なラック曲線によ
り創成される歯形曲線とせしめるようになっている。
タおよびその歯形の軸直角断面形状を決定する方法によ
れば、スクリューロータの歯形の軸直角断面形状を、歯
底部を構成する円弧と、外周部を構成する円弧と、外周
部と歯底部とを連結する２曲線部分とを含む形状に決定
し、前記２曲線部分の一方が相手側スクリューロータの
外周上の点で創成されるトロコイド曲線として決定さ
れ、前記２曲線部分の他方がサインカーブ又は２つのイ
ンボリュート曲線を組合せた曲線で構成された仮想的な
ラック曲線として決定されて該仮想的なラック曲線によ
り創成される歯形曲線とせしめるようになっている。
【０００７】また、本発明のスクリューロータおよびそ
の歯形の軸直角断面形状を決定する方法によれば、スク
リューロータの歯形の軸直角断面形状を、歯底部を構成
する円弧と、外周部を構成する円弧と、歯底部を構成す
る円弧に連結する２箇所の曲線部分とを含む形状に決定
し、前記曲線部分の一方はサインカーブ又は２つのイン
ボリュート曲線を組合せた曲線で構成された仮想的なラ
ック曲線を決定して該仮想的なラック曲線により創成さ
れる歯形曲線とせしめて決定され、前記曲線部分の他方
は２つの曲線により構成され、該２つの曲線の一方は外
周部を構成する円弧の曲率半径とピッチ円の半径との差
異以下の曲率半径を決定して、その決定された曲率半径
を有する円弧を前記外周部を構成する円弧に連結して歯
先円弧を構成して決定され、２つの曲線の他方は歯底部
を構成する円弧に連結し且つ前記歯先円弧により創成さ
れる曲線により決定されるようになっている。
の歯形の軸直角断面形状を決定する方法によれば、スク
リューロータの歯形の軸直角断面形状を、歯底部を構成
する円弧と、外周部を構成する円弧と、歯底部を構成す
る円弧に連結する２箇所の曲線部分とを含む形状に決定
し、前記曲線部分の一方はサインカーブ又は２つのイン
ボリュート曲線を組合せた曲線で構成された仮想的なラ
ック曲線を決定して該仮想的なラック曲線により創成さ
れる歯形曲線とせしめて決定され、前記曲線部分の他方
は２つの曲線により構成され、該２つの曲線の一方は外
周部を構成する円弧の曲率半径とピッチ円の半径との差
異以下の曲率半径を決定して、その決定された曲率半径
を有する円弧を前記外周部を構成する円弧に連結して歯
先円弧を構成して決定され、２つの曲線の他方は歯底部
を構成する円弧に連結し且つ前記歯先円弧により創成さ
れる曲線により決定されるようになっている。
【０００８】本発明のスクリューロータによれば、歯形
の軸直角断面形状を、歯底部を構成する円弧と、外周部
を構成する円弧と、外周部と歯底部とを連結する２曲線
部分とを含む形状に構成し、前記２曲線部分の一方は、
相手側スクリューロータの外周上の点で創成されるトロ
コイド曲線であり、前記２曲線部分の他方はサインカー
ブ又は２つのインボリュート曲線を組合せた曲線で構成
された仮想的なラック曲線により創成される歯形曲線で
ある。
の軸直角断面形状を、歯底部を構成する円弧と、外周部
を構成する円弧と、外周部と歯底部とを連結する２曲線
部分とを含む形状に構成し、前記２曲線部分の一方は、
相手側スクリューロータの外周上の点で創成されるトロ
コイド曲線であり、前記２曲線部分の他方はサインカー
ブ又は２つのインボリュート曲線を組合せた曲線で構成
された仮想的なラック曲線により創成される歯形曲線で
ある。
【０００９】そして、本発明のスクリューロータによれ
ば、歯形の軸直角断面形状を、歯底部を構成する円弧
と、外周部を構成する円弧と、歯底部を構成する円弧に
連結する２箇所の曲線部分とを含む形状に構成し、前記
曲線部分の一方はサインカーブ又は２つのインボリュー
ト曲線を組合せた曲線で構成された仮想的なラック曲線
により創成される歯形曲線であり、前記曲線部分の他方
は２つの曲線により構成され、該２つの曲線の一方は、
外周部を構成する円弧の曲率半径とピッチ円の半径との
差異以下の所定の曲率半径を有する円弧を前記外周部を
構成する円弧に連結し且つ前記歯先円弧により創成され
る歯形曲線である。
ば、歯形の軸直角断面形状を、歯底部を構成する円弧
と、外周部を構成する円弧と、歯底部を構成する円弧に
連結する２箇所の曲線部分とを含む形状に構成し、前記
曲線部分の一方はサインカーブ又は２つのインボリュー
ト曲線を組合せた曲線で構成された仮想的なラック曲線
により創成される歯形曲線であり、前記曲線部分の他方
は２つの曲線により構成され、該２つの曲線の一方は、
外周部を構成する円弧の曲率半径とピッチ円の半径との
差異以下の所定の曲率半径を有する円弧を前記外周部を
構成する円弧に連結し且つ前記歯先円弧により創成され
る歯形曲線である。
【００１０】本発明によれば、一対のスクリューロータ
を非接触の状態で噛み合わせ、同期して回転させて流体
を吸込み吐出するスクリュー機械において、スクリュー
ロータの歯形の軸断面形状は、歯底部を構成する円弧
と、外周部を構成する円弧と、外周部と歯底部とを連結
する２曲線部分とを含む形状に構成し、前記２曲線部分
の一方は、相手側スクリューロータの外周上の点で創成
されるトロコイド曲線であり、前記２曲線部分の他方
は、サインカーブ又は２つのインボリュート曲線を組合
せた曲線で構成される仮想的なラック曲線により創成さ
れる歯形曲線である。
を非接触の状態で噛み合わせ、同期して回転させて流体
を吸込み吐出するスクリュー機械において、スクリュー
ロータの歯形の軸断面形状は、歯底部を構成する円弧
と、外周部を構成する円弧と、外周部と歯底部とを連結
する２曲線部分とを含む形状に構成し、前記２曲線部分
の一方は、相手側スクリューロータの外周上の点で創成
されるトロコイド曲線であり、前記２曲線部分の他方
は、サインカーブ又は２つのインボリュート曲線を組合
せた曲線で構成される仮想的なラック曲線により創成さ
れる歯形曲線である。
【００１１】また本発明によれば、一対のスクリューロ
ータを非接触の状態で噛み合わせ、同期して回転させて
流体を吸込み吐出するスクリュー機械において、スクリ
ューロータの歯形の軸直角断面形状を、歯底部を構成す
る円弧と、外周部を構成する円弧と、歯底部を構成する
円弧に連結する２箇所の曲線部分とを含む形状に構成
し、前記曲線部分の一方は、サインカーブ又は２つのイ
ンボリュート曲線を組合せた曲線で構成される仮想的な
ラック曲線により創成される歯形曲線であり、前記曲線
部分の他方は２つの曲線により構成され、該２つの曲線
の一方は、外周部を構成する円弧の曲率半径とピッチ円
の半径との差異以下の所定の曲率半径を有する円弧を前
記外周部を構成する円弧に連結して成る歯先円弧で構成
され、２つの曲線の他方は、歯底部を構成する円弧に連
結し且つ前記歯先円弧により創成される歯形曲線であ
る。
ータを非接触の状態で噛み合わせ、同期して回転させて
流体を吸込み吐出するスクリュー機械において、スクリ
ューロータの歯形の軸直角断面形状を、歯底部を構成す
る円弧と、外周部を構成する円弧と、歯底部を構成する
円弧に連結する２箇所の曲線部分とを含む形状に構成
し、前記曲線部分の一方は、サインカーブ又は２つのイ
ンボリュート曲線を組合せた曲線で構成される仮想的な
ラック曲線により創成される歯形曲線であり、前記曲線
部分の他方は２つの曲線により構成され、該２つの曲線
の一方は、外周部を構成する円弧の曲率半径とピッチ円
の半径との差異以下の所定の曲率半径を有する円弧を前
記外周部を構成する円弧に連結して成る歯先円弧で構成
され、２つの曲線の他方は、歯底部を構成する円弧に連
結し且つ前記歯先円弧により創成される歯形曲線であ
る。
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】さらに本発明のスクリュー機械において
も、スクリューのねじ山は１条に限定されるものではな
く、２条以上のねじ山を有していても良い。
も、スクリューのねじ山は１条に限定されるものではな
く、２条以上のねじ山を有していても良い。
【００１７】本発明の実施に際し、前記流体は気体であ
るのが好適である。ただし、これに限定されるものでは
ない。
るのが好適である。ただし、これに限定されるものでは
ない。
【００１８】
【作用】上述した様な構成を具備する本発明によれば、
外周部と歯底部とを連結する曲線の一方を相手側スクリ
ューロータの外周上の点で創成されるトロコイド曲線、
或いは相手側スクリューロータの刃先円弧で創成される
曲線、によって構成し、外周部と歯底部とを連結する曲
線の他方を媒介ラックによって創成される曲線としたた
め、理論的に歯形の干渉が全く起こらない。従って、切
欠を設けたり、干渉を防止するために必要以上に隙間を
大きくする必要がない。また、完全なシール線が形成さ
れるため漏れが少ない。そして、本発明の歯形は干渉が
全く無いため、これを利用したスクリュー機械による処
理流量を増大するために溝を深くすることが可能であ
る。
外周部と歯底部とを連結する曲線の一方を相手側スクリ
ューロータの外周上の点で創成されるトロコイド曲線、
或いは相手側スクリューロータの刃先円弧で創成される
曲線、によって構成し、外周部と歯底部とを連結する曲
線の他方を媒介ラックによって創成される曲線としたた
め、理論的に歯形の干渉が全く起こらない。従って、切
欠を設けたり、干渉を防止するために必要以上に隙間を
大きくする必要がない。また、完全なシール線が形成さ
れるため漏れが少ない。そして、本発明の歯形は干渉が
全く無いため、これを利用したスクリュー機械による処
理流量を増大するために溝を深くすることが可能であ
る。
【００１９】ここで、ねじ山を一条だけ形成した場合に
は、歯形の重心がロータの中心と一致しないため回転時
に動的アンバランスを生じ、処理流量を増大するため溝
を深くすると動的アンバランスが大きくなり、高速回転
には適さない。これに対してねじ山を二条以上形成する
と、歯形の重心がロータの中心と一致するので、回転時
に動的アンバランスが生じずに高速回転が可能となる。
は、歯形の重心がロータの中心と一致しないため回転時
に動的アンバランスを生じ、処理流量を増大するため溝
を深くすると動的アンバランスが大きくなり、高速回転
には適さない。これに対してねじ山を二条以上形成する
と、歯形の重心がロータの中心と一致するので、回転時
に動的アンバランスが生じずに高速回転が可能となる。
【００２０】また、特に歯先を円弧にした場合には、歯
先円弧が相手側ロータと噛み合う部分は近似的に面接触
をしていると考えることが出来るので、シール部が面接
触すなわち面シールとなり、漏れが少なくなる。
先円弧が相手側ロータと噛み合う部分は近似的に面接触
をしていると考えることが出来るので、シール部が面接
触すなわち面シールとなり、漏れが少なくなる。
【００２１】ねじ山を二条以上にすると完全なシール線
が形成されないとう問題が生じるが、歯形形状及びリー
ドを適切に設定することによって、噛み合い部の漏れ通
路が微小となり、漏れ量がスクリュー機械の性能に与え
る影響がほとんどなくなる。
が形成されないとう問題が生じるが、歯形形状及びリー
ドを適切に設定することによって、噛み合い部の漏れ通
路が微小となり、漏れ量がスクリュー機械の性能に与え
る影響がほとんどなくなる。
【００２２】これに加えて本発明によれば、外周幅その
他の波形のパラメータを、ピッチ及び歯先円弧と歯底円
弧の径とによって制限されること無く決定することが出
来るため、より理想的な歯形を追及することが出来ると
共に、外周部の面シール幅を適切に設定して漏れをより
少なくすることが出来る。
他の波形のパラメータを、ピッチ及び歯先円弧と歯底円
弧の径とによって制限されること無く決定することが出
来るため、より理想的な歯形を追及することが出来ると
共に、外周部の面シール幅を適切に設定して漏れをより
少なくすることが出来る。
【００２３】さらに本発明では、歯先から歯元まで連続
した曲線で構成されるため、加工工具に著しく損傷を与
える箇所が存在せず、生産性が向上する。
した曲線で構成されるため、加工工具に著しく損傷を与
える箇所が存在せず、生産性が向上する。
【００２４】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
説明する。
説明する。
【００２５】図１−図３において、全体の外装を形成し
ているポンプケーシングＡは、上部からロータケーシン
グ１、中央ケーシング２と下部ケーシング３とで構成さ
れ、底部に潤滑油溜めでもある底カバー４が取付けられ
ている。そのロータケーシング１の内部にはポンプ室Ｂ
が形成され、その断面は８字形でスクリューロータ５
Ａ、５Ｂが収納されている。また、スクリュー５Ａ、５
Ｂは上部軸受８Ａ、８Ｂと下部軸受９Ａ、９Ｂとで支持
された回転軸６Ａ、６Ｂの上端に固着され、それらのス
クリュー歯は互いにねじれ方向が逆方向で非接触の状態
で噛み合わされている。
ているポンプケーシングＡは、上部からロータケーシン
グ１、中央ケーシング２と下部ケーシング３とで構成さ
れ、底部に潤滑油溜めでもある底カバー４が取付けられ
ている。そのロータケーシング１の内部にはポンプ室Ｂ
が形成され、その断面は８字形でスクリューロータ５
Ａ、５Ｂが収納されている。また、スクリュー５Ａ、５
Ｂは上部軸受８Ａ、８Ｂと下部軸受９Ａ、９Ｂとで支持
された回転軸６Ａ、６Ｂの上端に固着され、それらのス
クリュー歯は互いにねじれ方向が逆方向で非接触の状態
で噛み合わされている。
【００２６】前記下部ケーシング３内の一方の回転軸６
Ａ側にはモータロータ室Ｃが形成され、モータステータ
ケーシング１２内にはモータ１０が回転軸６Ａに組付け
られており、他方の回転軸６Ｂは下部のタイミングギヤ
７Ａ、７Ｂにより逆方向に回転されてスクリューロータ
５Ａと５Ｂとは互いに噛み合うよう同期が取られてい
る。
Ａ側にはモータロータ室Ｃが形成され、モータステータ
ケーシング１２内にはモータ１０が回転軸６Ａに組付け
られており、他方の回転軸６Ｂは下部のタイミングギヤ
７Ａ、７Ｂにより逆方向に回転されてスクリューロータ
５Ａと５Ｂとは互いに噛み合うよう同期が取られてい
る。
【００２７】また、ロータケーシング１の上部に吸込口
Ｆが設けられており、スクリューロータ５Ａ、５Ｂの吐
出端面と、中央ケーシング２の側面に設けられた吐出口
Ｇとの間には吐出空間２１が形成され、スクリューロー
タ５Ａ、５Ｂの吐出端面の全面が開放されている。
Ｆが設けられており、スクリューロータ５Ａ、５Ｂの吐
出端面と、中央ケーシング２の側面に設けられた吐出口
Ｇとの間には吐出空間２１が形成され、スクリューロー
タ５Ａ、５Ｂの吐出端面の全面が開放されている。
【００２８】前記スクリューロータ５Ａ、５Ｂの歯形の
軸断面形状及び軸直角断面形状は図４及び図５に示すよ
うに、ロータの中心を中心とする円弧の外周部ＡＢ、ロ
ータの中心を中心とする円弧の歯底部ＣＤ及び外周部Ａ
Ｂと歯底部ＣＤとを連結する２つの曲線部ＢＣと曲線部
ＤＡから形成されている。その一方の曲線部ＤＡは、軸
直角断面では、相手側スクリューロータの外周上の一点
Ａで創成されるトロコイド曲線で決定されている。そし
て、他方の曲線部ＢＣは、例えば図６に示すサイン曲線
の仮想的なラックを構成する工程と、その仮想的なラッ
クにより創成される歯形曲線を得る工程とで決定されて
いる。
軸断面形状及び軸直角断面形状は図４及び図５に示すよ
うに、ロータの中心を中心とする円弧の外周部ＡＢ、ロ
ータの中心を中心とする円弧の歯底部ＣＤ及び外周部Ａ
Ｂと歯底部ＣＤとを連結する２つの曲線部ＢＣと曲線部
ＤＡから形成されている。その一方の曲線部ＤＡは、軸
直角断面では、相手側スクリューロータの外周上の一点
Ａで創成されるトロコイド曲線で決定されている。そし
て、他方の曲線部ＢＣは、例えば図６に示すサイン曲線
の仮想的なラックを構成する工程と、その仮想的なラッ
クにより創成される歯形曲線を得る工程とで決定されて
いる。
【００２９】その曲線部ＢＣと仮想的なラックとの関係
を図７について説明する。図には、歯形のピッチ円ＰH
と、ラックを構成する曲線ｆ（ｘ）のピッチ線ＰRとが
接触しながら転がって、原点ＯからＰまで角度θだけ回
転した様子が示されている。
を図７について説明する。図には、歯形のピッチ円ＰH
と、ラックを構成する曲線ｆ（ｘ）のピッチ線ＰRとが
接触しながら転がって、原点ＯからＰまで角度θだけ回
転した様子が示されている。
【００３０】仮想ラックと歯形の接点を点ｃで示し、そ
の座標をラック座標系ＸR −ＹR で（ｘ、ｙ）とし、ラ
ック形状をｙ＝ｆ（ｘ）で表し、ｆ´（ｘ）をｆ（ｘ）
の微分係数、Ｒをピッチ円ＰH の半径とすると、角度
α、角度θ、ピッチ円ＰH の中心から点ｃまでの距離ｒ
は、 なる式で表される。そして、点ｃの座標（ｘ1 ，ｙ1 ）
を歯形座標系ＸH −ＹHで表現すれば（歯形座標系にお
ける点ｃのＸH 座標ｘ1 とＹH 座標ｙ1 とを求めれ
ば）、 となる。そして、式（４）、（５）に、式（１）〜
（３）を代入して、ラック座標系ＸR −ＹR における点
ｃの座標（ｘ，ｙ）を歯形座標系ＸH −ＹH に座標変換
すれば、曲線部ＢＣの形状が決められる。
の座標をラック座標系ＸR −ＹR で（ｘ、ｙ）とし、ラ
ック形状をｙ＝ｆ（ｘ）で表し、ｆ´（ｘ）をｆ（ｘ）
の微分係数、Ｒをピッチ円ＰH の半径とすると、角度
α、角度θ、ピッチ円ＰH の中心から点ｃまでの距離ｒ
は、 なる式で表される。そして、点ｃの座標（ｘ1 ，ｙ1 ）
を歯形座標系ＸH −ＹHで表現すれば（歯形座標系にお
ける点ｃのＸH 座標ｘ1 とＹH 座標ｙ1 とを求めれ
ば）、 となる。そして、式（４）、（５）に、式（１）〜
（３）を代入して、ラック座標系ＸR −ＹR における点
ｃの座標（ｘ，ｙ）を歯形座標系ＸH −ＹH に座標変換
すれば、曲線部ＢＣの形状が決められる。
【００３１】次に図示の実施例の作用を説明する。
【００３２】スクリューロータ５Ａの歯形形状は、外周
部ＡＢと歯底部ＣＤとを連結する一方の曲線部ＤＡは、
相手方スクリューロータ５Ｂの歯先円弧上の点Ａで創成
される曲線で、他方の曲線部ＢＣは、仮想ラックで創成
される曲線なので、理論的に歯形の干渉が全く起こらな
い。したがって、切欠を設けたり、干渉を防止するため
に必要以上に隙間を大きくする必要がなく、完全なシー
ル線が形成され漏れが少ない。
部ＡＢと歯底部ＣＤとを連結する一方の曲線部ＤＡは、
相手方スクリューロータ５Ｂの歯先円弧上の点Ａで創成
される曲線で、他方の曲線部ＢＣは、仮想ラックで創成
される曲線なので、理論的に歯形の干渉が全く起こらな
い。したがって、切欠を設けたり、干渉を防止するため
に必要以上に隙間を大きくする必要がなく、完全なシー
ル線が形成され漏れが少ない。
【００３３】図８ないし図１１は、本発明によるスクリ
ュー機械の歯形が干渉しないことを証明するための図で
ある。図８において、符号は図３に沿って付されている
が、図９−図１１ではスクリューロータ５Ａ、５Ｂが、
これらの図において順次回転しているところを示すため
に、中心と点Ｂとを結ぶ線２Ａ及び２Ｂを図示し、他は
省略してある。これらの図から判る様に、噛み合いにお
いて干渉の問題は生じない。
ュー機械の歯形が干渉しないことを証明するための図で
ある。図８において、符号は図３に沿って付されている
が、図９−図１１ではスクリューロータ５Ａ、５Ｂが、
これらの図において順次回転しているところを示すため
に、中心と点Ｂとを結ぶ線２Ａ及び２Ｂを図示し、他は
省略してある。これらの図から判る様に、噛み合いにお
いて干渉の問題は生じない。
【００３４】図１２及び図１３は本発明の別の実施例を
示し、２つのインボリュート曲線を組み合わせて構成さ
れた仮想ラックにより、曲線部ＢＣを創成した軸直角断
面及び仮想ラックの形状である。なお、図中の符号Ｒは
基礎円である。
示し、２つのインボリュート曲線を組み合わせて構成さ
れた仮想ラックにより、曲線部ＢＣを創成した軸直角断
面及び仮想ラックの形状である。なお、図中の符号Ｒは
基礎円である。
【００３５】図１４は本発明の別の実施例を示し、サイ
ンカーブで構成された仮想ラックにより、曲線部ＢＣ及
び曲線部Ｂ１Ｃ１を創成した２条ねじの軸直角断面であ
る。
ンカーブで構成された仮想ラックにより、曲線部ＢＣ及
び曲線部Ｂ１Ｃ１を創成した２条ねじの軸直角断面であ
る。
【００３６】図５、図６に示す実施例の歯形は、干渉が
まったくないので流量を多くするために、溝を深くする
ことが可能であるが、１条のねじでは、歯形の重心がロ
ータの中心と一致しないため回転時に動的アンバランス
が生じ、高速回転には適さない。これに対して、図１４
の実施例による２条又は２条以上のねじ山を有するスク
リューでは、歯形の中心がロータの中心と一致するた
め、回転時に動的アンバランスが生じない。したがっ
て、高速回転が可能になる。
まったくないので流量を多くするために、溝を深くする
ことが可能であるが、１条のねじでは、歯形の重心がロ
ータの中心と一致しないため回転時に動的アンバランス
が生じ、高速回転には適さない。これに対して、図１４
の実施例による２条又は２条以上のねじ山を有するスク
リューでは、歯形の中心がロータの中心と一致するた
め、回転時に動的アンバランスが生じない。したがっ
て、高速回転が可能になる。
【００３７】図１６は本発明の別の実施例を示し、スク
リューロータ５Ｃ、５Ｄの歯形形状以外は、図１と同様
に構成した例である。
リューロータ５Ｃ、５Ｄの歯形形状以外は、図１と同様
に構成した例である。
【００３８】そのスクリューロータ５Ｃ、５Ｄの歯形の
軸断面形状では、図１７で示す様に、歯底部ＣＤと外周
部ＡＢとを連結する２つの曲線部の内、曲線部ＤＡを２
つの曲線部すなわち歯先円弧部ＥＡ及び曲線部ＤＥから
構成し、曲線部ＢＣを図５と同様に構成してある。
軸断面形状では、図１７で示す様に、歯底部ＣＤと外周
部ＡＢとを連結する２つの曲線部の内、曲線部ＤＡを２
つの曲線部すなわち歯先円弧部ＥＡ及び曲線部ＤＥから
構成し、曲線部ＢＣを図５と同様に構成してある。
【００３９】曲線部ＤＡの一方の歯先の円弧部ＥＡは、
外周部ＡＢの曲率半径ｒ（図７及び式（５））とピッチ
円ＰH の曲率半径Ｒ（図７）との差異以下の曲率半径を
有する円弧で構成されている。そして、他方の曲線部Ｄ
Ｅは、歯底部ＣＤの円弧と円弧部ＥＡとに連結される曲
線で構成されており、且つ、相手側スクリューロータの
歯先円弧ＥＡにより創成される曲線である。
外周部ＡＢの曲率半径ｒ（図７及び式（５））とピッチ
円ＰH の曲率半径Ｒ（図７）との差異以下の曲率半径を
有する円弧で構成されている。そして、他方の曲線部Ｄ
Ｅは、歯底部ＣＤの円弧と円弧部ＥＡとに連結される曲
線で構成されており、且つ、相手側スクリューロータの
歯先円弧ＥＡにより創成される曲線である。
【００４０】図１９ないし図２２は、この実施例による
スクリュー機械の歯形が干渉しないことを示す図であ
り、図６ないし図９に相当する。
スクリュー機械の歯形が干渉しないことを示す図であ
り、図６ないし図９に相当する。
【００４１】この実施例では、歯先円弧部ＥＡを付加す
ることにより、図１８で示す様に、その歯先円弧部ＥＡ
と相手方ロータとのシール箇所ＣＡは、近似的に面シー
ルと見做すことができる。その結果、図１５に示す実施
例における線シールと比較して、流体漏れＬＦを遮断す
る部分の長さ、すなわち遮断部分の面積が増加し、漏れ
が更に低減される。
ることにより、図１８で示す様に、その歯先円弧部ＥＡ
と相手方ロータとのシール箇所ＣＡは、近似的に面シー
ルと見做すことができる。その結果、図１５に示す実施
例における線シールと比較して、流体漏れＬＦを遮断す
る部分の長さ、すなわち遮断部分の面積が増加し、漏れ
が更に低減される。
【００４２】図２３は本発明の別の実施例を示し、歯先
円弧部ＥＡを付加した以外は、図１２と同様に構成した
例である。この実施例では、図１２の実施例に比べて更
に漏れが低減される。
円弧部ＥＡを付加した以外は、図１２と同様に構成した
例である。この実施例では、図１２の実施例に比べて更
に漏れが低減される。
【００４３】図２４は本発明の別の実施例を示し、歯先
円弧部ＥＡ及びＥ１Ａ１を付加した以外は、図１４と同
様に構成された例である。この実施例では、図１４の実
施例に比べて更に漏れが低減される。
円弧部ＥＡ及びＥ１Ａ１を付加した以外は、図１４と同
様に構成された例である。この実施例では、図１４の実
施例に比べて更に漏れが低減される。
【００４４】以上の実施例において、一対のスクリュー
ロータの歯形形状は同一な場合が説明されているが、こ
れはあくまでも例示である。すなわち、本願発明は、雄
ロータと雌ロータの歯形形状が異なっている場合につい
ても適用可能である。
ロータの歯形形状は同一な場合が説明されているが、こ
れはあくまでも例示である。すなわち、本願発明は、雄
ロータと雌ロータの歯形形状が異なっている場合につい
ても適用可能である。
【００４５】
【発明の効果】本発明の作用効果を以下に列挙する。 （１） 歯形間の干渉が生じないために、切欠を設けた
り、干渉を防止するために必要以上に大きな隙間を設け
る必要がない。 （２） シールが極めて良好に行われ、漏れが少ない。 （３） ２条以上のねじ山を形成した場合では、歯形の
重心がロータの中心と一致するため回転時にアンバラン
スが生じない。 （４） 外周幅の決定が任意にできるので、外周部の面
シール幅を適切に設定する等、設計の自由度が向上す
る。
り、干渉を防止するために必要以上に大きな隙間を設け
る必要がない。 （２） シールが極めて良好に行われ、漏れが少ない。 （３） ２条以上のねじ山を形成した場合では、歯形の
重心がロータの中心と一致するため回転時にアンバラン
スが生じない。 （４） 外周幅の決定が任意にできるので、外周部の面
シール幅を適切に設定する等、設計の自由度が向上す
る。
【図１】本発明の一実施例を示す側断面図。
【図２】図１のスクリューロータを示す斜視図。
【図３】図１のスクリューロータを示す正面図。
【図４】本発明の一実施例を示す軸断面図。
【図５】図４の軸直角断面図。
【図６】図５を創成する仮想ラックを示す図面。
【図７】仮想ラックと歯形との関係とを説明する図面。
【図８】本発明によるスクリュー機械の噛み合いを示す
図面。
図面。
【図９】図８の次の状態を示す図面。
【図１０】図９の次の状態を示す図面。
【図１１】図１０の次の状態を示す図面。
【図１２】本発明の別の実施例を示す軸直角断面図。
【図１３】図１２を創成する仮想ラックを示す図面。
【図１４】本発明の別の実施例を示す軸直角断面図。
【図１５】図５の噛み合い部の漏れを説明する図面。
【図１６】本発明の別の実施例を示す側断面図。
【図１７】本発明の別の実施例を示す軸直角断面図。
【図１８】図１７の噛み合い部の漏れを説明する図面。
【図１９】本発明によるスクリュー機械の噛み合いを示
す図面。
す図面。
【図２０】図１９の次の状態を示す図面。
【図２１】図２０の次の状態を示す図面。
【図２２】図２１の次の状態を示す図面。
【図２３】本発明の別の実施例を示す軸直角断面図。
【図２４】本発明の別の実施例を示す軸直角断面図。
Ａ・・・ポンプケーシング Ｂ・・・ポンプ室 ＡＢ・・・外周部 ＢＣ、ＤＥ・・・曲線部 Ｃ・・・モータロータ室 ＤＥ・・・歯先円弧部 Ｆ・・・吸込口 Ｇ・・・吐出口 ＰH ・・・ピッチ円 ＰR ・・・ピッチ線 Ｒ・・・ピッチ円の曲率半径 ｒ・・・外周部の曲率半径 １・・・ロータケーシング ２・・・中央ケーシング ３・・・下部ケーシング ４・・・底カバー ５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ・・・スクリューロータ ６Ａ、６Ｂ・・・回転軸 ７Ａ、７Ｂ・・・タイミングギヤ ８Ａ、８Ｂ・・・上部軸受 ９Ａ、９Ｂ・・・下部軸受 １０・・・モータ １２・・・モータステータケーシング ２１・・・吐出空間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F04C 18/16 F04C 25/02
Claims (6)
- 【請求項１】 スクリューロータの歯形の軸直角断面形
状を、歯底部を構成する円弧と、外周部を構成する円弧
と、外周部と歯底部とを連結する２曲線部分とを含む形
状に決定し、前記２曲線部分の一方が相手側スクリュー
ロータの外周上の点で創成されるトロコイド曲線として
決定され、前記２曲線部分の他方がサインカーブ又は２
つのインボリュート曲線を組合せた曲線で構成された仮
想的なラック曲線として決定されて該仮想的なラック曲
線により創成される歯形曲線とせしめることを特徴とす
るスクリューロータ及びその歯形の軸直角断面形状を決
定する方法。 - 【請求項２】 スクリューロータの歯形の軸直角断面形
状を、歯底部を構成する円弧と、外周部を構成する円弧
と、歯底部を構成する円弧に連結する２箇所の曲線部分
とを含む形状に決定し、前記曲線部分の一方はサインカ
ーブ又は２つのインボリュート曲線を組合せた曲線で構
成された仮想的なラック曲線を決定して該仮想的なラッ
ク曲線により創成される歯形曲線とせしめて決定され、
前記曲線部分の他方は２つの曲線により構成され、該２
つの曲線の一方は外周部を構成する円弧の曲率半径とピ
ッチ円の半径との差異以下の曲率半径を決定して、その
決定された曲率半径を有する円弧を前記外周部を構成す
る円弧に連結して歯先円弧を構成して決定され、２つの
曲線の他方は歯底部を構成する円弧に連結し且つ前記歯
先円弧により創成される曲線により決定されることを特
徴とするスクリューロータ及びその歯形の軸直角断面形
状を決定する方法。 - 【請求項３】 歯形の軸直角断面形状を、歯底部を構成
する円弧と、外周部を構成する円弧と、外周部と歯底部
とを連結する２曲線部分とを含む形状に構成し、前記２
曲線部分の一方は、相手側スクリューロータの外周上の
点で創成されるトロコイド曲線であり、前記２曲線部分
の他方はサインカーブ又は２つのインボリュート曲線を
組合せた曲線で構成された仮想的なラック曲線により創
成される歯形曲線であることを特徴とするスクリューロ
ータ。 - 【請求項４】 歯形の軸直角断面形状を、歯底部を構成
する円弧と、外周部を構成する円弧と、歯底部を構成す
る円弧に連結する２箇所の曲線部分とを含む形状に構成
し、前記曲線部分の一方はサインカーブ又は２つのイン
ボリュート曲線を組合せた曲線で構成された仮想的なラ
ック曲線により創成される歯形曲線であり、前記曲線部
分の他方は２つの曲線により構成され、該２つの曲線の
一方は、外周部を構成する円弧の曲率半径とピッチ円の
半径との差異以下の所定の曲率半径を有する円弧を前記
外周部を構成する円弧に連結し且つ前記歯先円弧により
創成される歯形曲線であることを特徴とするスクリュー
ロータ。 - 【請求項５】 一対のスクリューロータを非接触の状態
で噛み合わせ、同期して回転させて流体を吸込み吐出す
るスクリュー機械において、スクリューロータの歯形の
軸断面形状は、歯底部を構成する円弧と、外周部を構成
する円弧と、外周部と歯底部とを連結する２曲線部分と
を含む形状に構成し、前記２曲線部分の一方は、相手側
スクリューロータの外周上の点で創成されるトロコイド
曲線であり、前記２曲線部分の他方は、サインカーブ又
は２つのインボリュート曲線を組合せた曲線で構成され
る仮想的なラック曲線により創成される歯形曲線である
ことを特徴とするスクリュー機械。 - 【請求項６】 一対のスクリューロータを非接触の状態
で噛み合わせ、同期して回転させて流体を吸込み吐出す
るスクリュー機械において、スクリューロータの歯形の
軸直角断面形状を、歯底部を構成する円弧と、外周部を
構成する円弧と、歯底部を構成する円弧に連結する２箇
所の曲線部分とを含む形状に構成し、前記曲線部分の一
方は、サインカーブ又は２つのインボリュート曲線を組
合せた曲線で構成される仮想的なラック曲線により創成
される歯形曲線であり、前記曲線部分の他方は２つの曲
線により構成され、該２つの曲線の一方は、外周部を構
成する円弧の曲率半径とピッチ円の半径との差異以下の
所定の曲率半径を有する円弧を前記外周部を構成する円
弧に連結して成る歯先円弧で構成され、２つの曲線の他
方は、歯底部を構成する円弧に連結し且つ前記歯先円弧
により創成される歯形曲線であることを特徴とするスク
リュー機械。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7080465A JP2904719B2 (ja) | 1995-04-05 | 1995-04-05 | スクリューロータ及びその歯形の軸直角断面形状を決定する方法並びにスクリュー機械 |
| US08/626,959 US5697772A (en) | 1995-04-05 | 1996-04-03 | Screw rotor and method of generating tooth profile therefor |
| EP96105462A EP0736667B1 (en) | 1995-04-05 | 1996-04-04 | Screw rotor and method of generating tooth profile therefor |
| KR1019960010112A KR100394363B1 (ko) | 1995-04-05 | 1996-04-04 | 나사식회전자및나사식회전자용치형생성방법 |
| DE69628869T DE69628869T2 (de) | 1995-04-05 | 1996-04-04 | Schraubenrotor und Verfahren zur Profilerzeugung seiner Zähne |
| TW085104033A TW331581B (en) | 1995-04-05 | 1996-04-06 | Screw rotor and method of generating tooth profile thereof and a screw machine having the screw rotor thereof |
| US08/922,553 US5800151A (en) | 1995-04-04 | 1997-09-03 | Screw rotor and method of generating tooth profile therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7080465A JP2904719B2 (ja) | 1995-04-05 | 1995-04-05 | スクリューロータ及びその歯形の軸直角断面形状を決定する方法並びにスクリュー機械 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08277790A JPH08277790A (ja) | 1996-10-22 |
| JP2904719B2 true JP2904719B2 (ja) | 1999-06-14 |
Family
ID=13719017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7080465A Expired - Lifetime JP2904719B2 (ja) | 1995-04-04 | 1995-04-05 | スクリューロータ及びその歯形の軸直角断面形状を決定する方法並びにスクリュー機械 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5697772A (ja) |
| EP (1) | EP0736667B1 (ja) |
| JP (1) | JP2904719B2 (ja) |
| KR (1) | KR100394363B1 (ja) |
| DE (1) | DE69628869T2 (ja) |
| TW (1) | TW331581B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE59604068D1 (de) * | 1995-12-11 | 2000-02-03 | Busch Sa Atel | Zwillings-förderschrauben |
| KR100386753B1 (ko) | 1998-03-23 | 2003-06-09 | 다이코 기카이 고교 가부시키가이샤 | 드라이 진공펌프 |
| JPH11270484A (ja) | 1998-03-24 | 1999-10-05 | Taiko Kikai Industries Co Ltd | スクリューロータ型ウエット真空ポンプ |
| JP3831110B2 (ja) * | 1998-03-25 | 2006-10-11 | 大晃機械工業株式会社 | 真空ポンプのスクリューロータ |
| WO2000008338A1 (en) | 1998-08-06 | 2000-02-17 | Automotive Motion Technology Limited | A motor driven pump |
| ES2221141T3 (es) * | 1998-10-23 | 2004-12-16 | Ateliers Busch S.A. | Rotores de tornillos transportadores gemelos. |
| EP1026399A1 (de) * | 1999-02-08 | 2000-08-09 | Ateliers Busch S.A. | Zwillings-Förderschrauben |
| CA2384748C (en) * | 1999-06-14 | 2009-04-28 | Wei Xiong | A gear and a fluid machine with a pair of engaging gears of this type |
| CH694339A9 (de) | 2000-07-25 | 2005-03-15 | Busch Sa Atel | Zwillingsschraubenrotoren und solche enthaltende Ve rdraengermaschinen. |
| JP3856661B2 (ja) * | 2001-06-06 | 2006-12-13 | 株式会社荏原製作所 | 真空ポンプ |
| US7008201B2 (en) * | 2001-10-19 | 2006-03-07 | Imperial Research Llc | Gapless screw rotor device |
| KR20050010753A (ko) * | 2002-06-24 | 2005-01-28 | 호쿠에츠 고교 가부시키가이샤 | 스크류 로터 |
| WO2004031585A1 (en) * | 2002-10-04 | 2004-04-15 | Ebara Densan Ltd. | Screw pump and method of operating the same |
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| WO2005083537A1 (ja) * | 2004-02-27 | 2005-09-09 | Thk Co., Ltd. | クロソイド曲線を用いた工業製品の設計方法及びこの設計方法により設計された工業製品、クロソイド曲線を用いた数値制御方法及び装置 |
| WO2005113984A1 (ja) * | 2004-05-24 | 2005-12-01 | Nabtesco Corporation | スクリューロータ及びスクリュー式流体機械 |
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| WO2008029759A1 (fr) * | 2006-09-05 | 2008-03-13 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Pompe à vis et rotor en forme de vis |
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Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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