JP3537091B2

JP3537091B2 - スーパーチャージャ用ロータの製造方法と装置

Info

Publication number: JP3537091B2
Application number: JP2001130792A
Authority: JP
Inventors: 光史前山; 嘉幸宮城; 茂高部; 正博槙田; 政義佐々木; 達也藤井
Original assignee: Ryobi Ltd
Current assignee: Ryobi Ltd
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2004-06-14
Anticipated expiration: 2021-04-27
Also published as: JP2002322994A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スーパーチャージ
ャ用ロータの製造方法と装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、スーパーチャージャ用ロータの
模式図である。スーパーチャージャ用ロータは、互いに
嵌合しながら回転する雄ロータ（Ｍロータ１）と雌ロー
タ（Ｆロータ２）からなる。Ｍロータ１は、複数（図で
は３本）の螺旋凸部１ａを有し、Ｆロータ２はこの螺旋
凸部１ａと隙間無く嵌合する螺旋凹部２ａを有する。こ
の螺旋凸部１ａと螺旋凹部２ａの間で気体（例えば給
気）を圧縮し、給気を加圧して内燃機関に過給するよう
になっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来、かかるスーパー
チャージャ用ロータは、重力鋳造又は精密鋳造で製造さ
れていた。

【０００４】重力鋳造は、溶融金属（溶湯）を鋳型に流
し込み、凝固させて作る鋳造法である。鋳型としては砂
型および金型が最も多く用いられる。鋳型は製品（この
場合、ロータ）に相当する空洞部を有し、その部分に溶
湯を流し込むことができるようにしたものである。

【０００５】かかる重力鋳造は、大量生産の場合には、
種々の自動化が図られてはいるが、鋳型製作や型のばら
し（分解）に時間がかかり（例えば６分前後）生産性が
低い問題点があった。また、製品の倍程度の押し湯を必
要とするため、歩留りが低くコスト高となる。更に、鋳
造品の精度が低いため、３ｍｍ程度の余肉を必要としそ
の分加工代が多く、加工時間が長く加工コストも高くな
る。更に、螺旋部を有するロータの内部に螺旋の中空部
を設けることが困難であり、その結果、ロータが重くな
る。そのため、慣性モーメントが大きく、高速回転、起
動停止特性、及びエンジンに対する追従性が悪い欠点が
ある。

【０００６】一方、精密鋳造は、シェルモールド法やロ
ストワックス法であり、鋳造品の精度が高い特徴があ
る。しかし、シェルモールド法でロータを製造すること
は実質的に不可能であり、ロストワックス法では工程が
多く生産性が低く、コスト高となる問題点があった。更
に、ロストワックス法で螺旋部を中空化することは可能
であるが、更にコスト高となる問題点があった。

【０００７】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、スー
パーチャージャ用ロータを安価に効率よく製造すること
ができ、加工代を大幅に低減して加工コストを低減し、
重量を大幅に低減して高速回転、起動停止特性の向上、
及びエンジンに対する追従性を高めることができるスー
パーチャージャ用ロータの製造方法と装置を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、スーパ
ーチャージャ用ロータ（１１）のプロファイル部（１１
ａ）を分割可能に囲む複数のプロファイル部分割金型
（１２）と、前記ロータの両端部（１１ｂ）を囲む一対
の端部金型（１４、１５）とを備え、該端部金型の一方
（１４）には、ロータのプロファイル部を螺旋状に通る
螺旋中子（１６）が取付けられており、プロファイル部
分割金型と端部金型でその内部にロータ形状の空洞（１
３）を形成し、溶湯を加圧して前記空洞に注入して凝固
させ、次いで螺旋中子付きの前記端部金型（１４）をそ
の螺旋に沿って回転させながら引き抜く、ことを特徴と
するスーパーチャージャ用ロータの製造方法が提供され
る。

【０００９】また、本発明によれば、スーパーチャージ
ャ用ロータ（１１）のプロファイル部（１１ａ）を分割
可能に囲む複数のプロファイル部分割金型（１２）と、
前記ロータの両端部（１１ｂ）を囲む一対の端部金型
（１４、１５）とを備え、該端部金型の一方（１４）に
は、ロータのプロファイル部を螺旋状に通る螺旋中子
（１６）が取付けられており、更に、螺旋中子付きの前
記端部金型（１４）をその螺旋に沿って回転させながら
引き抜く回転引抜き装置（１８）とを備える、ことを特
徴とするスーパーチャージャ用ロータの製造装置が提供
される。

【００１０】上記本発明の方法及び装置によれば、金型
（１２、１４、１５）でその内部にロータ形状の空洞
（１３）を形成し、溶湯（例えばアルミニウム）を加圧
して空洞に注入して凝固させるダイカスト製法によりス
ーパーチャージャ用ロータを安価に効率よく製造するこ
とができる。

【００１１】また、端部金型の一方（１４）にロータの
プロファイル部を螺旋状に通る螺旋中子（１６）を取付
けて、その端部金型（１４）をその螺旋に沿って回転さ
せながら引き抜くことによりロータを中空化形状とする
ことができる。従って、この中空化によりロータの肉厚
を薄くすることができ、ダイカスト特有の鋳造欠陥の発
生を防ぐとともに、大幅な軽量化ができ、慣性モーメン
トを低減して高速回転、起動停止特性を向上し、エンジ
ンに対する追従性を高めることができる。

【００１２】更に、ダイカストは重力鋳造に比較して、
押し湯がなく、精度が高いため余肉も小さく（例えば
０．５ｍｍ前後）、加工代を大幅に低減して加工コスト
を低減することができる。

【００１３】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
螺旋中子（１６）は、ロータ軸に直交する断面形状が相
似であり、かつ端部金型（１４）への取付部が太く、先
端にいくにしたがって徐々に細く形成されている。

【００１４】この構成により、回転引抜き装置（１８）
により、螺旋中子付きの前記端部金型（１４）をその螺
旋に沿って回転させながら引き抜く際に、鋳造物（ロー
タ）と螺旋中子（１６）との分離（型離れ）を円滑に行
い、ダイカストの生産性を高めることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。

【００１６】図１は、本発明によるスーパーチャージャ
用ロータ製造装置の全体構成図である。この図に示すよ
うに本発明のロータ製造装置１０は、複数のプロファイ
ル部分割金型１２、一対の端部金型１４、１５及び回転
引抜き装置１８を備える。

【００１７】複数（例えば、４分割）のプロファイル部
分割金型１２は、スーパーチャージャ用ロータ１１のプ
ロファイル部１１ａ（図示せず、図２参照）を分割可能
に囲み、その内面でプロファイル部１１ａに相当する空
洞１３を形成する。この空洞１３には図示しない湯みち
から溶湯を注入できるようになっている。また、このプ
ロファイル部分割金型１２は、図示しない金型移動装置
により、鋳造位置（二点鎖線で示す）と分離位置（実線
で示す）との間でロータ軸に直交する方向への移動がで
きるようになっている。

【００１８】一対の端部金型１４、１５は、それぞれロ
ータ軸を収容する軸用空洞１４ａ，１５ａを有し、その
空洞にプロファイル部１１ａの胴長より短い範囲で表面
に左右螺旋状のクロス目を加工したロータ軸（図示せ
ず）を嵌め込む。その状態でロータの両端部１１ｂ（図
示せず、図２参照）を形成するプロファイル部の胴長並
びにプロファイル部の胴外周に相当する空洞１３を形成
する。

【００１９】また、図で右側に位置する端部金型の一方
１４には、ロータのプロファイル部に相当する空洞１３
を螺旋状に通る螺旋中子１６が取付けられている。螺旋
中子１６は、ロータの螺旋部（捩じれ部）に対応して複
数本が設けられる。この螺旋中子１６は、その螺旋に沿
って回転させながら引き抜く際に、鋳造物（ロータ）と
螺旋中子１６との分離（型離れ）が円滑にできるよう
に、ロータ軸に直交する断面形状が相似に形成されてい
る。更に、同様の目的のため、螺旋中子１６の端部金型
１４への取付部（図で右端）が太く、先端（図で左方）
にいくにしたがって徐々に細く形成されている。

【００２０】回転引抜き装置１８は、上述した螺旋中子
付きの端部金型１４をその螺旋に沿って回転させながら
引き抜くようになっている。この回転引抜き装置１８
は、例えば、端部金型１４に取付けられ軸方向に延びる
回転軸１８ａと、これを螺旋中子と同一の螺旋に沿って
案内する螺旋ガイド（図示せず）と、回転軸１８ａを軸
心を中心に回転させるラック・ピニオン装置（図示せ
ず）で構成する。なお、この図で、１７は螺旋中子付き
の端部金型１４用の案内板であるが、この案内板に図示
しない螺旋ガイドを設けてもよい。

【００２１】図２は、本発明による製造方法の説明図で
ある。この図において、（Ａ）は鋳造（ダイカスト）
時、（Ｂ）は金型分離時を示している。

【００２２】この図に示すように、本発明のスーパーチ
ャージャ用ロータの製造方法は、上述した装置を用い
て、プロファイル部分割金型１２と端部金型１４，１５
でその内部にロータ形状の空洞１３を形成する空洞形成
ステップと、溶湯を加圧して空洞１３に注入して凝固さ
せる注入凝固ステップと、次いで螺旋中子付きの端部金
型１４をその螺旋に沿って回転させながら引き抜く金型
分離ステップとからなる。プロファイル部分割金型１２
と端部金型１５の分離は、この金型分離ステップと同時
でも、別のステップで行ってもよい。

【００２３】なお、本発明のスーパーチャージャー用ロ
ータの製造方法においては、空洞形成ステップの前に、
プロファイル部１１ａの胴長より短い範囲に左右螺旋状
のクロス目をロータ軸の表面に加工するロータ軸加工ス
テップを設けてもよい。この左右螺旋状のクロス目は、
例えば旋盤による切削加工による右ネジ螺旋状溝と左ネ
ジ螺旋溝とからなり、これを互いにクロスさせて形成す
る。切削加工によるネジは、例えばピッチ１ｍｍの１０
条ネジであり、ネジの形は通常の山形であるのがよい。
旋盤加工において、複数のバイトを並列させて用い、多
条ネジを同時に加工するか、あるいは複数回カッター位
置をずらして加工する。なお、この加工は旋盤による切
削加工以外に、例えば、ローレット加工でもよい。プロ
ファイル部１１ａの胴長より短い範囲に左右螺旋状のク
ロス目をロータ軸の表面に加工するロータ軸加工ステッ
プを設けることにより、ダイカスト鋳造でロータ軸を鋳
ぐるんだ際に、ロータ軸の表面に形成されたクロス目の
溝部にアルミニウムが鋳造圧により確実に入り込み、機
械的な結合により十分な締結力が得られる。

【００２４】上述した本発明の方法及び装置によれば、
金型１２、１４、１５でその内部にロータ形状の空洞１
３を形成し、溶湯（例えばアルミニウム）を加圧して空
洞に注入して凝固させるダイカスト製法によりスーパー
チャージャ用ロータを安価に効率よく製造することがで
きる。

【００２５】また、端部金型の一方１４にロータのプロ
ファイル部を螺旋状に通る螺旋中子１６を取付けて、そ
の端部金型１４をその螺旋に沿って回転させながら引き
抜くことによりロータを中空化形状とすることができ
る。従って、この中空化によりロータの肉厚を薄くする
ことができ、ダイカスト特有の鋳造欠陥の発生を防ぐと
ともに、大幅な軽量化ができ、慣性モーメントを低減し
て高速回転、起動停止特性を向上し、エンジンに対する
追従性を高めることができる。

【００２６】更に、ダイカストは重力鋳造に比較して、
押し湯がなく、精度が高いため余肉も小さく（例えば
０．５ｍｍ前後）、加工代を大幅に低減して加工コスト
を低減することができる。

【００２７】なお、本発明は上述した実施例及び実施形
態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変更できることは勿論である。

【００２８】

【発明の効果】上述したように、本発明のスーパーチャ
ージャ用ロータの製造方法と装置は、スーパーチャージ
ャ用ロータを安価に効率よく製造することができ、加工
代を大幅に低減して加工コストを低減し、重量を大幅に
低減して高速回転、起動停止特性の向上、及びエンジン
に対する追従性を高めることができる等の優れた効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるスーパーチャージャ用ロータ製造
装置の全体構成図である。

【図２】本発明による製造方法の説明図である。

【図３】スーパーチャージャ用ロータの模式図である。

【符号の説明】

１雄ロータ（Ｍロータ）、１ａ螺旋凸部、２雌ロ
ータ（Ｆロータ）、２ａ螺旋凹部、１０ロータ製造
装置、１１スーパーチャージャ用ロータ、１１ａプ
ロファイル部、１１ｂ両端部、１２プロファイル部
分割金型、１４、１５端部金型、１４ａ，１５ａ軸
用空洞、１６螺旋中子、１７案内板、１８回転引
抜き装置、１８ａ回転軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高部茂東京都江東区豊洲２丁目１番１号石川島播磨重工業株式会社東京第一工場内 (72)発明者槙田正博広島県府中市目崎町762番地リョービ株式会社内 (72)発明者佐々木政義広島県府中市目崎町762番地リョービ株式会社内 (72)発明者藤井達也広島県府中市目崎町762番地リョービ株式会社内 (56)参考文献特開平１−301975（ＪＰ，Ａ) 特開平９−1314（ＪＰ，Ａ) 特開平４−190957（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04C 29/00 F02B 33/36 F04C 18/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】スーパーチャージャ用ロータ（１１）の
プロファイル部（１１ａ）を分割可能に囲む複数のプロ
ファイル部分割金型（１２）と、前記ロータの両端部
（１１ｂ）を囲む一対の端部金型（１４、１５）とを備
え、該端部金型の一方（１４）には、ロータのプロファ
イル部を螺旋状に通る螺旋中子（１６）が取付けられて
おり、プロファイル部分割金型と端部金型でその内部にロータ
形状の空洞（１３）を形成し、溶湯を加圧して前記空洞
に注入して凝固させ、次いで螺旋中子付きの前記端部金
型（１４）をその螺旋に沿って回転させながら引き抜
く、ことを特徴とするスーパーチャージャ用ロータの製
造方法。
【請求項２】スーパーチャージャ用ロータ（１１）の
プロファイル部（１１ａ）を分割可能に囲む複数のプロ
ファイル部分割金型（１２）と、前記ロータの両端部
（１１ｂ）を囲む一対の端部金型（１４、１５）とを備
え、該端部金型の一方（１４）には、ロータのプロファ
イル部を螺旋状に通る螺旋中子（１６）が取付けられて
おり、更に、螺旋中子付きの前記端部金型（１４）をその螺旋
に沿って回転させながら引き抜く回転引抜き装置（１
８）とを備える、ことを特徴とするスーパーチャージャ
用ロータの製造装置。
【請求項３】前記螺旋中子（１６）は、ロータ軸に直
交する断面形状が相似であり、かつ端部金型（１４）へ
の取付部が太く、先端にいくにしたがって徐々に細く形
成されている、ことを特徴とする請求項２に記載のスー
パーチャージャ用ロータの製造装置。