JP3569040B2

JP3569040B2 - スクリュー型コンプレッサのロータ、ロータ鋳造用中子およびロータ製造方法

Info

Publication number: JP3569040B2
Application number: JP18921995A
Authority: JP
Inventors: 浩二富田
Original assignee: 栃木富士産業株式会社
Priority date: 1995-07-25
Filing date: 1995-07-25
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2015-07-25
Also published as: JPH0932763A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のスーパーチャージャーに用いられるスクリュー型コンプレッサのロータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
スクリュー型コンプレッサは、図７に示すように、歯すじ部１５３、１６３で互いに噛み合い可能な雄型と雌型のスクリュー形状のロータ１５１、１６１を有している。各ロータ１５１、１６１は、中心孔１５５、１６５に圧入固定したロータシャフト１５８、１６８により、コンプレッサケーシング（図示せず）内で回転させられ、軸方向一方側の吸込口から吸込んだ空気を圧縮して、軸方向他方側の吐出口から吐出する。各ロータシャフト１５８、１６８には、タイミングギヤ（図示略）が設けられており、雄型、雌型のロータ１５１、１６１は、互いに接触せずに噛み合うようになっている。
【０００３】
従来のロータとしては、実開昭６３−１９８４０１号公報に「スクリュー流体機械の中空ロータ」が記載され、特開平５−１９５７０１号公報に「スクリューロータおよびその製造方法」が記載されている。図８は前者に用いられている雄型のロータ２０１を示し、図９は後者に用いられている雄型のロータ２０３を示している。
【０００４】
ところで、車両のスーパーチャージャーにはスクリュー型コンプレッサやルーツブロアなどがよく用いられている。スクリュー型コンプレッサはルーツブロアに較べて高速で回転するから、スクリューロータの慣性荷重（能率）が大きく、加速時のレスポンスが悪い。また、エンジンとスーパーチャージャは電磁クラッチなどで断続されるが、エンジンと連結する際の滑りを防止するために、この電磁クラッチを大型にしなければならない。更に、慣性能率が大きいから急速な加速や減速をする際、各ロータ２０１、２０３が相手側の雌型ロー夕に接触し、ロータ表面のコーティングが剥がれる恐れかある。
【０００５】
この慣性能率の問題は、雌型ロータより歯厚が厚く重い上に、歯数が少なく回転数の大きい雄型ロータ２０１、２０３で特に大きい。
【０００６】
慣性能率の問題については、図８、９に示すように、各従来例共に雄型ロータ２０１、２０３の歯すじ部２０５、２０７を中空にして軽量化し、慣性能率を低減して、それにより加速時のレスポンスを改善し、クラッチを小型化し、急な加減達の際のロー夕の接触を防止している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図８の従来例は、押し出し、引き抜き、精密鋳造などで中空にしたロータ２０１の中空孔２０９を樹脂等で充填する構成になっており、製造コストが高い上に、充填する樹脂の重量だけ軽量化効果と慣性能率の低減効果が低下する。
【０００８】
また、図９の従来例では、雄型ロータ２０３は薄板２１１の積層構造になっており、薄板２１１、２１３の積層は、中空孔２１５にセラミツクパウダを充填した雄型ロータ２０３に、加熱炉を内蔵した圧力容器内で高温、高圧を加えて行われる。このように、積層と一体化の作業工数が大きいからコストが高いと共に、積層構造のロータ２０３は表面を滑らかに加工するのが難しかった。
【０００９】
本発明は、軽量化により慣性能率を小さくすることができ、特別な充填物が不要で、加工が簡単な、低コスト化を図れるスクリュー型コンプレッサのロータを提供することを目的とする。また、併せてロータ鋳造用中子、およびロータの製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、外周にスクリュー形状の歯すじ部を有し、中心孔にロータシャフトが圧入固定されるスクリュー型コンプレッサのロータにおいて、鋳造品で構成され、その鋳造時に消失型中子によって軸方向に延びる中空部が前記歯すじ部に形成されており、且つ前記消失型中子のはばき孔が、前記中心孔の内周のロータシャフトとの嵌合面に開口していることを特徴とする。
【００１１】
この構造では、ロータの鋳造時に、消失型中子によって歯すじ部に中空部を形成したので、ロータの慣性能率を小さくすることができる。また、ロータの中心孔にロータシャフトを圧入することで、はばき孔を確実に塞ぐことができる。従って、ロータの端面にはばき孔が開かず、特別に孔を塞ぐ手段を講じる必要がなくなり、加工コストのアップを防止できる。また、ロータの端面に孔が開かないから、圧縮した空気が漏れて、圧縮効率が低下する等の問題もなくなる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載のロータの鋳造用消失型中子であって、ロータの各歯すじ部毎に形成され、前記はばき孔を形成するはばき部の組立時点での径方向の中心部が、全中子を組立てたとき円柱状をなすように、前記歯すじ部の本数に応じた中心角の扇形断面に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
この中子は、使用後に形を崩して外部に取り出せるもの、例えば砂や熱で焼失する材料等で構成されており、はばき部の中心部を束ねることで一定の形態に保持される。
【００１４】
請求項３の発明によるロータ製造方法は、請求項２記載の中子を、ロータの歯すじ部の本数だけ円周方向に並べ、且つ各中子のはばき部の扇形断面の中心部を円柱を形成するように束ねて、その束ねた部分を保持部とした中子組立体を形成し、この中子組立体を鋳型内にセットしてロータを鋳造した後、この中子組立体を消失させることを特徴とし、この製造方法により請求項１のロータを簡単に製作することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は実施形態のスクリューロータ１の歯すじ部３に沿った断面図である。実際には歯すじ部３はスクリュー状に捩じれているが、ここでは便宜的に簡略化して直線的に示してある。図２は右側の端面図である。
【００１７】
このロータ１はアルミニウム等の材料の鋳造品からなり、外周にスクリュー形状の歯すじ部３を有すると共に、径方向の中心部に、ロータシャフト（図示略）を圧入するための中心孔５があいている。また、各歯すじ部３に沿って、軽量化のための中空部２が形成されている。この中空部２は、鋳造時に、図３に示す消失型中子１１によって形成されたものである。
【００１８】
ロータ１の軸方向に延びる中空部２は、一方の端面２ａが開放しているが、他方の端面２ｂが壁６で塞がっている。そして、端面２ｂを塞いでいる壁６に近い部分に、消失型中子１１のはばき孔４が形成されている。このはばき孔４は、消失型中子１１を保持するために必要なはばき部１４によって形成されたもので、中心孔５の内周のロータシャフトとの嵌合面５ａに開口しており、前記端面２ｂの壁６には孔が開いていない。
【００１９】
図３、図４を用いて消失型中子１１を説明する。図３は中子１１の断面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。
【００２０】
ロータ１を鋳造する際に用いる消失型中子１１は、ロータ１の各歯すじ部３毎に形成されている。各消失型中子１１は、その本体部１２が、ロータ１の中空部２の形状を作り出せる形状に、例えば砂等の消失可能な材料で形成されており、はばき孔４を形成するはばき部１４の組立時点での径方向の中心部１４ａが、図４に示すように、全中子１１を合わせたときに円柱状をなすように、歯すじ部３の本数に応じた中心角（この例では歯すじ部が３本であるから、中心角は１２０度である）の扇形断面に形成されている。
【００２１】
この場合のロータ１の歯すじ部３は３本であり、この中子１１は、円周方向に３個並べて配置し、はばき部１４の扇形断面の中心部１４ａを円柱状に束ねることで、安定的に保持することができるようになっている。図３では、その一つの中子１１と、中心孔５を形成するための円柱状の中子１５との関係を同時に示している。中心孔５については、鋳造で荒加工し、後で機械加工してもよいが、ドリルで全加工してもよい。ドリルで全加工する場合でも、鋳造時のはばき孔４は残ることになる。
【００２２】
ロータ１を鋳造する場合は、中子１１を３個組み合わせて、はばき部１４の中心部１４ａを円柱状に束ね、その束ねた部分を保持部とした中子組立体を形成する。そして、この中子組立体を鋳型内にセットして、ロータ１を鋳造し、鋳造後は中子組立体を消失させることで、図１に示すような加工品を得る。
【００２３】
この構造によれば、歯すじ部３に中空部２を設けたので、ロータ１の慣性能率を小さくすることができる。また、ロータ１の中心孔５にロータシャフトを圧入することで、はばき孔４を確実に塞ぐことができるので、ロータ１の端面にはばき孔が開かず、樹脂を充填するなどして特別に孔を塞ぐ必要がなくなり、コストアップを防止するとができる。また、ロータの端面に孔が開かないから、圧縮した空気が漏れて、圧縮効率が低下する等の問題もなくなる。
【００２４】
因みに、図６（ａ）〜（ｄ）に示すロータ１０１のように、はばき孔１０４を中空部２の端面２ｂを塞ぐ壁６に開けた場合は、図（ｅ）のように、中子１１１の形状は、はばき部１１４が真っ直ぐに延びた単純な形状になるが、端面２ａの壁６に開いたはばき孔１０４を後で塞がなくてはならない。従って、加工費が高騰する。
【００２５】
なお、上記実施形態では、中空部２の一方の端面２ａを開放していたが、消失型中子１１の消失の支障にならないのであれば、図５に示すように一方の端面２ａ側も壁６Ａで塞いで構わない。その場合、壁６の近くに反対側と同様のはばき孔４Ａを開け、両方あるいは片方のはばき孔４、４Ａから中子を取り出すのが好ましい。
【００２６】
また、はばき孔はロータの各歯すじ部ごとに、ロータシャフトの軸方向に位置をずらして設けることもできる。
【００２７】
また、この発明は、雄型のロータにも雌型のロータにも適用できる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、鋳造したロータの中心孔にロータシャフトを圧入することで、中心孔の内面に開口した鋳造用のはばき孔を塞ぐことができる。従って、ロータの端面にはばき孔が開かず、特別に孔を塞ぐ手段を講じる必要がなくなり、低コスト化を図ることができる。また、スクリューロータの端面に孔が開かないから、圧縮した空気が漏れて効率が低下する等の問題も当然解消される。
【００２９】
請求項２の発明によれば、この発明の中子のはばき部の中心部を束ねることで一定の形態の中子組立体を作ることができ、請求項１のロータを鋳造することができる。
【００３０】
請求項３の発明によれば、消失型中子を安定保持した状態で、請求項１のロータを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のロータの歯すじ部に沿った断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】図１のロータを製造する際に用いる鋳造用中子の断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態のロータの歯すじ部に沿った断面図である。
【図６】本発明の比較例としてのロータの構成を示し、（ａ）は外観側面図、（ｂ）は図（ａ）のＶＩｂ−ＶＩｂ矢視図、（ｃ）は図（ａ）のＶＩｃ−ＶＩｃ矢視図、（ｄ）は歯すじ部に沿った断面図、（ｅ）はロータの鋳造時に使用する中子の断面図である。
【図７】一般のスクリュー型コンプレッサにおけるロータの噛み合い構造を示す斜視図である。
【図８】従来のロータの端面図である。
【図９】従来の他のロータの側面図である。
【符号の説明】
１ロータ
２中空部
３歯すじ部
４，４Ａはばき孔
５中心孔
５ａ嵌合面

Claims

外周にスクリュー形状の歯すじ部を有し、中心孔にロータシャフトが圧入固定されるスクリュー型コンプレッサのロータにおいて、
鋳造品で構成され、その鋳造時に消失型中子によって軸方向に延びる中空部が前記歯すじ部に形成されており、且つ前記消失型中子のはばき孔が、前記中心孔の内周のロータシャフトとの嵌合面に開口していることを特徴とするスクリュー型コンプレッサのロータ。
請求項１記載のロータの鋳造用消失型中子であって、
ロータの各歯すじ部毎に形成され、前記はばき孔を形成するはばき部の組立時点での径方向の中心部が、全中子を組立てたとき円柱状をなすように、前記歯すじ部の本数に応じた中心角の扇形断面に形成されていることを特徴とするロータ鋳造用中子。
請求項２記載の中子を、ロータの歯すじ部の本数だけ円周方向に並べ、且つ各中子のはばき部の扇形断面の中心部を円柱を形成するように束ねて、その束ねた部分を保持部とした中子組立体を形成し、この中子組立体を鋳型内にセットしてロータを鋳造した後、この中子組立体を消失させることを特徴とするロータ製造方法。