JPH034757B2

JPH034757B2 -

Info

Publication number: JPH034757B2
Application number: JP62218951A
Authority: JP
Inventors: Seiji Yoshimura
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1987-09-01
Filing date: 1987-09-01
Publication date: 1991-01-23
Also published as: US4890991A; DE3878363T2; EP0308055A3; DE3878363D1; EP0308055A2; KR890005392A; EP0308055B1; KR930006373B1; JPS6463688A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、例えばスクリユ圧縮機の他に真空ポ
ンプ、膨張機等に適用するスクリユ圧縮機等のス
リユロータに関するものである。

（従来の技術）従来、スクリユ圧縮機等のスリユロータの歯形
として、種々提案されている（特開昭59−196988
号公報、特開昭61−190184号公報、特公昭60−
41238号公報）。例えば、第１２図はその一例（特
公昭60−41238号公報）を示し、いくつかの曲線
部分から歯形が形成されている。すなわち、第１
２図は雄ロータ１と雌ロータ１２の噛み合い部分
を示し、雄ロータ歯１１ａは前進側から追従側に
向かつて、ａ〜ｂ、ｂ〜ｃ、ｃ〜ｄ、ｄ〜ｅ、ｅ
〜ｆ、ｆ〜ｇ、ｇ〜ｈの各部分から、また雌ロー
タ歯１２ａは同じく前進側から追従側に向かつ
て、Ａ〜Ｂ、Ｂ〜Ｃ、Ｃ〜Ｄ、Ｄ〜Ｅ、Ｅ〜Ｆ、
Ｆ〜Ｇ、Ｇ〜Ｈの各部からなつている。

なお、第１２図中、P_M，P_Fは雄、雌ロータ１
１，１２のピツチ円、A_M，A_Fは同じく歯先円、
D_M，D_Fは歯元円を示している（以下の図面も同
様）。

（発明が解決しようとする問題点）一般的にスクリユロータの歯形の性能は、シー
ル線長さとブローホール面積で概略決まり、双方
共小さい方が性能が良くなる。

ところが、第１２図中の雄ロータ歯１１ａのｅ
〜ｆに相当する部分が従来の歯形では円弧である
ため、第１３図中曲線で、従来歯形におけるシ
ール線長さとブローホール面積との関係を示すよ
うに、いずれか一方が小さくなると他方が大きく
なり、双方共小さくすることは出来なかつた。

また、第１２図中の雌ロータ歯１２ａのＣ〜Ｅ
に相当する部分の形状が、従来の歯形では２つの
関数からなつているため、シール線が長くなると
いう問題があつた。すなわち、上記の部分が２つ
の関数からなる結果、その接続点ではロータの回
転角ψに関する関数の２次微分の値が一致せず、
その１次微分も不連続になる。したがつて、後述
するように、その点で回転角ψに対するシール線
長さｌの変化を表わす線が折れ曲がり、シール線
が長くなる（第７図中破線で示す。）。

（問題点を解決するための手段）上記従来の問題点を解決するために、本発明
は、雄ロータ歯を前進側から追従側に向かつて、
ａ〜ｂ、ｂ〜ｃ、ｃ〜ｄ、ｄ〜ｅ、ｅ〜ｆ、ｆ〜
ｇの各部から形成するとともに、雌ロータ歯も同
様にＡ〜Ｂ、Ｂ〜Ｃ、Ｃ〜Ｄ、Ｄ〜Ｅ、Ｅ〜Ｆ、
Ｆ〜Ｇの各部から形成し、雄ロータ歯について
は、ａ〜ｂ：雄ロータ歯元円上の円弧、すなわ
ち、雄ロータ中心点０を中心とした円弧ｂ〜ｃ：雌ロータ歯Ｂ〜Ｃ部分の創成曲線ｃ〜ｄ：雌ロータ歯Ｃ〜Ｄ部分の創成曲線ｄ〜ｅ：点０と雌ロータ中心点0′を結ぶ線上
の点0″を中心として、雄ロータ歯先円に接する
半径r1＝R1＋R2・（θ₁／θ₃）ⁿの曲線、ただし、
θ₁（度）が変数で、他の定数は次の関係を満た
すものとする。

R2＜０｜R2｜＞｜R1｜／２０＜θ₃＜90゜１＜ｎ＜1.5 ｅ〜ｆ：雌ロータ歯Ｅ〜Ｆ部分の創成曲線ｆ〜ｇ：雄ロータ歯のピツチ円上に中心を有
し、雄ロータ歯元円に接する円弧雌ロータ歯については、Ａ〜Ｂ：雌ロータ歯先円上の、すなわち、点
0′を中心とした円弧Ｂ〜Ｃ：円弧Ｃ〜Ｄ：ピツチ点０を中心とし、雌ロータ
歯元円に接する半径r2＝＋R3・ｐ・（θ₂／θ₀）
ⁿ／｛ｑ＋（θ₂／θ₀）ⁿ｝の曲線ただし、θ₂（度）が変数で、他の定数のうち、
ｐ、ｑは、ｐ＝β・（１−αⁿ）／β−αⁿ、ｑ＝αⁿ・（１−β）
／β−αⁿ とした場合、 β＝0.5ではα＝0.7〜0.85で、ｎ＝2.5〜3.5で
求められる範囲の値Ｄ〜Ｅ：雄ロータ歯ｄ〜ｅ部分の創成曲線Ｅ〜Ｆ：雌ロータ歯の点Ｅでの法線上に極を
有する双曲線Ｆ〜Ｇ：雌ロータ歯のピツチ円上に中心を有
し、雌ロータ歯先円に接する円弧として形成した。

（実施例）次に、本発明の一実施例を図面にしたがつて説
明する。

第１図は、本発明に係るスクリユ圧縮機等のス
リユロータで、第１２図と同様に雄ロータ１、雌
ロータ２の噛み合い部分のみを示し、雄ロータ歯
１ａは、前進側から追従側に向かつて、ａ〜ｂ、
ｂ〜ｃ、ｃ〜ｄ、ｄ〜ｅ、ｅ〜ｆ、ｆ〜ｇの各部
から、また、雌ロータ歯２ａも同様にＡ〜Ｂ、Ｂ
〜Ｃ、Ｃ〜Ｄ、Ｅ〜Ｆ、Ｆ〜Ｇの各部からなつて
いる。

ただし、各部の形状は以下の通りである。

雄ロータ歯１については、ａ〜ｂ：雄ロータの歯元円D_M上の円弧、す
なわち、雄ロータ中心点０を中心とした円弧ｂ〜ｃ：雌ロータ歯Ｂ〜Ｃ部分の創成曲線ｃ〜ｄ：雌ロータ歯Ｃ〜Ｄ部分の創成曲線ｄ〜ｅ：点０と雌ロータ中心点0′を結ぶ線上
の点0″を中心として、雄ロータ歯先円A_Mに接
する半径r1＝R1＋R2・（θ₁／θ₃）ⁿの曲線ただし、θ₁（度）が変数で、他の定数は次の
関係を満たすものとする。

R2＜０｜R2｜＞｜R1｜／２０＜θ₃＜90゜１＜ｎ＜1.5 ｅ〜ｆ：雌ロータ歯Ｅ〜Ｆ部分の創成曲線ｆ〜ｇ：雄ロータ１のピツチ円P_M上に中心
を有し、雄ロータ歯元円D_Mに接する円弧雌ロータ歯２については、Ａ〜Ｂ：雌ロータ２の歯先円A_F上の、すな
わち点0′を中心とした円弧Ｂ〜Ｃ：円弧Ｃ〜Ｄ：ピツチ点０を中心とし、雌ロータ
２の歯元円D_Fに接する半径r2＝＋R3・ｐ・
（θ₂／θ₀）ⁿ／｛ｑ＋（θ₂／θ₀）ⁿ｝の曲線ただし、θ₂（度）が変数で、他の定数のうち、
ｐ、ｑは、ｐ＝β・（１−αⁿ）／β−αⁿ、ｑ＝αⁿ・（１−β）
／β−αⁿ とした場合、 β＝0.5ではα＝0.7〜0.85で、ｎ＝2.5〜3.5で
求められる範囲の値Ｄ〜Ｅ：雄ロータ歯ｄ〜ｅ部分の創成曲線Ｅ〜Ｆ：雌ロータ歯２ａの点Ｅでの法線上に
極を有する双曲線Ｆ〜Ｇ：雌ロータ歯２ａのピツチ円P_F上に
中心を有し、雌ロータの歯先円A_Fに接する円
弧このように、この歯形では、まずｄ〜ｅ部分の
形状を円以外の関数で表わして、第１３図中の曲
線より内側の斜線部分にブローホール面積Ｓと
シール線長さｌが入るようにして、従来歯形より
確実に性能が向上するようにしてある。

ここで、関数r1＝R1＋R2（θ₁／θ₃）ⁿにおいて、
R1、R2、ｎを固定して、θ₃を変化させた場合の
シール線長さｌとブローホール面積Ｓとの関係を
第２図、第３図に示す。図面より、第１２図に示
す従来の歯形の場合（ｄ〜ｅに相当する部分が円
創成によりなり、第２図、第３図中破線で示す。）
に比べて、シール線長さｌが同じ場合には、最大
でブローホール面積Ｓが約1/3になる。

これは、ロータ歯先端の曲率半径が小さい方が
ブローホール面積Ｓが小さくなるが、シール線長
さｌはシール点がロータ歯先端から移動すると曲
率半径が大きくなり、シール線長さｌが短くなる
ためである。

ついで、Ｄ〜Ｃ部分については、第４図に示す
ように、まず雌ロータ歯２ａの歯厚を考慮して、
ピツチ円P_F上の点Ｋを決めて、点Ｄ、Ｋを結ぶ
曲線を如何にするかによつて決まる。そしてR3
とθ₀は点Ｋを決めるパラメータで、 θ₀＝∠O′OＫ R3＝O″K− である。

関数r2＝ｆ（θ₂）は点Ｄ、Ｋを通るので、θ₂／
θ₀＝とすると関数ｆ（）＝ａⁿ／（ｂ＋ⁿ）
は点（０、０）、（１、１）を通る必要がある。

そこで、ｆ（）の形状の判断を容易にするた
めにａ＝｛β・（１−αⁿ）｝／（β−αⁿ）、ｂ＝
｛αⁿ・（１−β）｝／（β−αⁿ）とおくと、ｆ（）
は点（０、０）、（α、β）、（１、１）を通る。そ
して、第５図に示すように、βを任意のある一定
の値に固定してαの値をα1、α2、α3（α1＞α2＞
α3）と変化させた場合の各々を比較すると、第
４図における回転角θ₂における角度比とその位
置での曲線DKの曲線半径Ｒとの関係は第６図に
示すようになる。さらに、この結果、角度比と
ロータ軸に垂直なxy平面上に投影したシール線
長さｌとの関係は第７図に示すように、α＝α2
の場合には点Ｄから点Ｋに至る線は比較的直線的
であるのに対して、α＝α1、α3の場合には円弧
状となつている。また、はαによらずほぼ一定
であるため、直線に近いほどシール線が短くな
る。すなわち、シール線は短い方が良いのでｆ
（）＝βにおけるαの値が大き過ぎても、小さ過
ぎてもシール線が長くなり好ましくない。

一方、第８図、第９図はｎをパラメータにした
場合の角度比とｆ（）、曲率Ｒとの関係の変化
を示し、αの場合と概略同様のことが言える。

第４図においてO′D／―／O′O″＝0.6、ξ＝30゜と
した場合、第１０図はｎをパラメータとした場合のαと
シール線長さｌとの関係を示し、第１１図はｎと
シール線長さｌとの関係を示す。β＝0.5とした
場合のαは0.7〜0.85の範囲でシール線長さｌが
最短になり、この範囲のα、βによりａ、ｂを決
めるのが好ましい。また、ｎの値は2.5〜3.5の範
囲内が好ましい。なお、図中、縦軸に付したlβ
は、第１２図に示した従来の歯形におけるシール
線長さを示し、これと比較して本発明に係る歯形
のシール線長さｌは約15％短くなる。

さらに、本歯形ではＢ〜Ｃが、双曲線の形にな
つており、点Ｂに近いところでは円に近く、点Ｃ
に近いところで直線になつているので、ブローホ
ールが小さくなるとともにロータ回転に対するシ
ール点の移動が大きいため摩耗に対する性能低下
が少ない。

（発明の効果）以上の説明より明らかなように、本発明によれ
ば、上述した形状のａ〜ｇ、Ａ〜Ｇの各部からな
つている。

このため、ａ〜ｂ部分でブローホール面積とシ
ール線長さを小さくするだけでなく、Ａ〜Ｅ部分
によりシール線長さを小さくし、例えば、第１２
図に示す従来歯形に比べてシール線長さで約10
％、ブローホール面積で約1/2にすることが出来、
ロータ歯形の性能を向上させることが出来るとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るスリユロータの歯形を示
す側面図、第２図、第３図はスリユロータのｄ〜
ｅ部のシール線長さｌとブローホール面積Ｓとの
関係を示す図、第４図は第１図のＣ〜Ｄ部分の決
め方を説明する側面からの概略図、第５図、第６
図、第７図はαを変化させたときの回転角比と
関数ｆ（）、半径Ｒ、シール線長さｌとの関係を
示す図、第８図、第９図はｎを変化させたときの
回転角比と関数ｆ（）、半径Ｒとの関係を示す
図、第１０図はｎをパラメータとしたときのαと
Ｃ〜Ｄ部のシール線長さｌとの関係を示す図、第
１１図はｎとＣ〜Ｄ部シール線長さｌとの関係を
示す図、第１２図は従来の歯形を示す側面図、第
１３図はシール線長さｌとブローホール面積Ｓと
の関係を示す図である。１……雄ロータ、１ａ……雄ロータ歯、２……
雌ロータ、２ａ……雌ロータ歯。

Claims

【特許請求の範囲】１雄ロータ歯を前進側から追従側に向かつて、
ａ〜ｂ、ｂ〜ｃ、ｃ〜ｄ、ｄ〜ｅ、ｅ〜ｆ、ｆ〜
ｇの各部から形成するとともに、雌ロータ歯も同
様にＡ〜Ｂ、Ｂ〜Ｃ、Ｃ〜Ｄ、Ｄ〜Ｅ、Ｅ〜Ｆ、
Ｆ〜Ｇの各部から形成し、雄ロータ歯について
は、ａ〜ｂ：雄ロータ歯元円上の円弧、すなわ
ち、雄ロータ中心点０を中心とした円弧ｂ〜ｃ：雌ロータ歯Ｂ〜Ｃ部分の創成曲線ｃ〜ｄ：雌ロータ歯Ｃ〜Ｄ部分の創成曲線ｄ〜ｅ：点０と雌ロータ中心点0′を結ぶ線上
の点0″を中心として、雄ロータ歯先円に接する
半径r1＝R1＋R2・（θ₁／θ₃）ⁿの曲線、ただし、
θ₁（度）が変数で、他の定数は次の関係を満た
すものとする。 R2＜０｜R2｜＞｜R1｜／２０＜θ₃＜90゜１＜ｎ＜1.5 ｅ〜ｆ：雌ロータ歯Ｅ〜Ｆ部分の創成曲線ｆ〜ｇ：雄ロータ歯のピツチ円上に中心を有
し、雄ロータ歯元円に接する円弧雌ロータ歯については、Ａ〜Ｂ：雌ロータ歯先円上の、すなわち、点
0′を中心とした円弧Ｂ〜Ｃ：円弧Ｃ〜Ｄ：ピツチ点０を中心とし、雌ロータ
歯元円に接する半径r2＝＋R3・ｐ・（θ₂／θ₀）
ⁿ／｛ｑ＋（θ₂／θ₀）ⁿ｝の曲線ただし、θ₂（度）が変数で、他の定数のうち、
ｐ、ｑは、ｐ＝β・（１−αⁿ）／β−αⁿ、ｑ＝αⁿ・（１−β）
／β−αⁿ とした場合、 β＝0.5ではα＝0.7〜0.85で、ｎ＝2.5〜3.5で
求められる範囲の値Ｄ〜Ｅ：雄ロータ歯ｄ〜ｅ部分の創成曲線Ｅ〜Ｆ：雌ロータ歯の点Ｅでの法線上に極を
有する双曲線Ｆ〜Ｇ：雌ロータ歯のピツチ円上に中心を有
し、雌ロータ歯先円に接する円弧としたことを特徴とするスクリユ圧縮機等のスリ
ユロータ。