JPH0737761B2 - ねじ回転子機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は２つのねじ回転子を有するねじ回転子機械に関
し、詳しくはねじ回転子機械に用いられる相互に噛合う
回転子の輪郭線の形状に関するものである。

（従来の技術及びその問題点） 周知のように、ねじ回転子機械内の複数の回転子には、
螺旋状の歯と、これらの間に位置する溝とが設けられ、
これらの回転子は機械内の作動空間内に位置し、平行状
態の中心軸周りに回転するようになっている。前記回転
子のうちの１つは、めす側回転子と言われ、このめす側
回転子の溝の大部分はめす側回転子のピッチ円の内側に
位置し、前記溝の一部が前記ピッチ円の外側に位置して
いる。他の回転子は、おす側回転子の言われ、このおす
側回転子の歯の大部分はおす側回転子のピッチ円の外側
に位置し、前記歯の一部が前記おす側回転子のピッチ円
の内側に位置している。

今までに、前記ねじ回転子機械に用いられる回転子の輪
郭形状の発明に関する特許が多数認められている。この
タイプの機械に用いられる回転子の輪郭線に関して言及
された先行技術は、ここに示されており、例えば、米国
特許第4028026号、第4140445号、第4412796号、第44351
39号、及び第4460322号が挙げられる。しかし、上述し
た従来技術にあっては、断熱効率という点に関してこれ
ら２つの回転子の間における理想的な関係を回転子の輪
郭線に持たせるためには、輪郭線の設計が困難であり、
製造も複雑であった。

本発明の目的は、これまでに得られたものよりも優れた
断熱効率を有するねじ回転子機械を得るべく、理想的な
関係を有する回転子輪郭線を持ったねじ回転子機械を提
供することである。

本発明の更に他の目的は、より平易な方法によって回転
子輪郭線を達成することができ、簡単な工程でこの回転
子輪郭線を得るようにすることである。

（発明の概要） 本発明によれば、ねじ回転子機械内の一対の噛合う回転
子は螺旋状の歯のこれらの間に位置する溝とを有し、こ
れらの回転子は機械のハウジング内の作動空間内に設け
られ、平行な中心軸の周りに回転するようになってい
る。前記回転子の１つはおす側の回転子であり、その輪
郭線は４つの湾曲線からなる。他の回転子はめす側回転
子であり、前記おす側回転子の湾曲線によって形成され
る複数の湾曲線の形状となっている。

本発明の上記及び他の技術事項の充分な理解は、図示さ
れた特定の実施例に関する詳細な記述によって明確にな
る。

（実施例） 以下、図示する本発明の一実施例に基いて本発明を詳細
に説明する。

第１図及び第３図に示すように、本発明の一実施例にお
けるおす側回転子10は、精密な螺旋状の複数の歯11（第
１図には１つの歯の全体が示されている）と、これらの
間に位置する同数の螺旋状の溝12（第１図には２つのみ
が示されている）とを有している。第２図に示されため
す側回転子30と共動関係にある前記おす側回転子10は、
ピッチ円14と回転中心軸16とを有している。図示するよ
うに、これら２つの回転子が機械のハウジング41内に共
働しかつ噛合って配置された状態では、前記回転中心軸
16とめす側回転子の回転中心軸とが共通平面40に位置す
ることになる。

第２図及び第３図に示すように、本発明の一実施例にお
けるめす側回転子30は、６つの螺旋状のリブ31（第２図
には２つのリブのみが示されている）と、これらの間に
位置する同数の螺旋状の溝32（全体が全ては示されてい
ない）とを有する。第11図に示されたおす側回転子10と
共働関係にあるめす側回転子30は、ピッチ円34と回転中
心軸36とを有している。これらの中心軸36と16は、前記
それぞれの回転子10と30のが共働しかつ噛合った状態で
は、前記共通平面40に位置することになる。

第４図に示すように、本発明によれば、めす側回転子30
とおす側回転子10の輪郭はそれぞれ次のようになってい
る。

めす側回転子30の回転中心軸36を円の中心として、円34
がピッチ円として描かれ、そして、このピッチ円の半径
よりも小さい半径の円34aが歯元円として描かれ、更
に、前記ピッチ円の半径よりも大きい半径の円34bが歯
先円として描かれている。

おす側回転子10の回転中心軸16を円の中心として、ピッ
チ円14と、歯元円14aと、歯先円14bとが描かれ、これら
の円14、14a、14bはそれぞれ前記円34、34b、34aに外接
する一方、前記円14bと34aは前記中心軸16と36とにより
形成される前記共通平面40に点50の部分で交わってい
る。

適当な楕円の一部が湾曲線17で示され、この湾曲線17の
終了端は点50の部分で前記歯元円34aに外接し、この楕
円の長軸は前記中心線16と36とを結ぶ径方向線部20と一
致している。この湾曲線17は、前記めす側回転子の輪郭
線のうち湾曲線37を形成する。

前記めす側回転子にあっては、点38の部分で前記歯先円
34bと交差する線36aを引き、この線と前記径方向線部20
とのなす角度をβ２と設定すると、噛合い基準値が定め
られる。点38の部分で前記歯先円34bに内接し、最適半
径がr2のなった円38aが設定されており、この円38aの中
心は、前記線36aの上に位置している。円38aの一部であ
る円弧38cは、点38と38bとの間に位置し、めす側回転子
の歯先円及び湾曲線19とそれぞれ接している。この半径
r2の寸法はあまり大きく設定してはならず、さもなけれ
ば、ブローバックホール（洩れ隙間）が大きくなり過ぎ
て、機械内における洩れの原因となる。しかし、この径
r2を短くすればする程、機械加工が難かしくなり、結果
的には、この半径r2は1mmより大きくしなければならな
い。

おす側回転子の輪郭線の一部をなす湾曲線19は、前記円
38aによって形成される。つまりこの湾曲線19は以下に
述べられた点19aと、前記歯元円14a上の点14a1とを結ぶ
湾曲面であり、更にこの湾曲線19は点19bの部分で前記
円38aに接している。

おす側回転子にあっては、前記径方向線部20の上の点18
aを中心とする適当な半径r3で、前記湾曲線17と前記歯
元円34aとに前記点50で接する円弧を描くと、同時にま
た、前記円弧18は点19aの部分で、前記湾曲線19に接す
ることになる。

前記おす側回転子の方の円弧18を用いて湾曲線31aを形
成すると、この湾曲線は点38bで円38aに明らかに接する
ことになり、この点38bは、前述の円38aの始点となる。

点17aの部分で湾曲線17に接すると共に点17bの部分で前
記歯元円14aに外接する円弧27を描くべく、適当な寸法
の半径r1を設定すると、本発明をなすおす側回転子の輪
郭線が得られることになる。

一方、点27aは前記半径r1を有する前記円弧27の中心で
あり、このおす側回転子の円弧27はめす側回転子の湾曲
線47を形成する。つまりこの湾曲点47は点47aの部分で
前記歯先円34bに接している。更に、半径r1の値を大き
くすればする程、前記めす側回転子の歯は薄くなるが、
逆にこの値を小さくすればする程、これの製造が困難と
なり、したがって、この半径r1の寸法は前記半径r2の２
ないし５倍の範囲内に設定することになる。

以上の説明から下記の結論が得られた。すなわち、まず
第１に、おす側回転子の輪郭は４つの部分、つまり湾曲
線27,17,18及び19により構成されている。前記湾曲線17
は、おす側回転子とめす側回転子の中心軸を結ぶ径方向
線部と一致した長軸を有する楕円の一部によりなると共
にこの径方向線部に点50の部分で交差している。前記湾
曲線27は前記湾曲線17に接すると共に歯元円14aに外接
している。また、前記湾曲線18は前記湾曲線17に接する
と共に点50の部分で前記湾曲線17に連なっている。更
に、前記湾曲線19はめす側回転子の小径r2の円の一部に
より創成される湾曲線の一部である。

更に、めす側回転子の輪郭は、４つの部分、つまり湾曲
線47,37,31a,38cにより構成されている。前記湾曲線47
は、おす側回転子の湾曲線27により形成される。前記湾
曲線37はおす側回転子の湾曲線17により形成される。湾
曲線31cはおす側回転子の円弧18により創成される湾曲
線の一部である。また、前記円弧38cは適当な半径を有
する円38aの円弧であり、この中心は適当な角度β２を
有する線36aの上に位置する。

上述のように、幾何学形状、相対的な寸法、及び相互関
係は、おす側回転子とめす側回転子との改良された作動
輪郭形状を産み出すべく、慎重に誘導されかつ設定さ
れ、それぞれの輪郭線の形成が簡単化される。

尚、前記輪郭線の形成方法は前記特定の実施例において
説明されており、これは単に１つの実施例に過ぎず、上
記本発明の目的と請求の範囲とに述べられた本発明の範
囲を限定するものでは決してない。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、設計及び製造が容易
で、理想的な断熱効率を有するねじ回転子機械が得られ
ることとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るおす側回転子の輪郭を示す正面
図、第２図は本発明に係るめす側回転子の輪郭を示す正
面図、第３図は噛合い状態における第１図及び第２図に
示された回転子の全体の輪郭を示す断面図、第４図はお
す側回転子の歯がめす側回転子を溝に噛合った状態に輪
郭線の一部を示す拡大図である。 10……おす側回転子、11……螺旋状の歯、12……螺旋状
の溝、14……ピッチ円、14a……歯元円、14b……歯先
円、16……中心軸、17〜19……湾曲線、20……径方向線
部、30……めす側回転子、32……螺旋状の溝、34……ピ
ッチ円、34a……歯元円、34b……歯先円、36……中心
軸。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平行状態の中心軸周りに回転し、螺旋状の
   複数の歯とこれらの間に位置する溝とが形成され作動空
   間内に位置する２つの噛合う回転子を有するねじ回転子
   機械において、前記回転子の一方のおす側回転子の輪郭
   線の一部には幾何学的な楕円を基にした湾曲線を形成し
   たことを特徴とするねじ回転子機械。
2. 【請求項２】前記請求項１に記載のねじ回転子機械であ
   って、前記おす側回転子と回転子の他方のめす側回転子
   との両者の輪郭線は４つの湾曲線により形成され、前記
   おす側回転子の第２の湾曲線は前記それぞれの回転子の
   前記中心軸を結ぶ径方向軸線が長軸となった楕円の一部
   により形成され、更に前記第２の湾曲線が前記径方向軸
   部と交差する点と、前記めす側回転子のピッチ円よりも
   内側の歯元円に外接する点と、前記おす側回転子のピッ
   チ円の外側の歯先円に内接する点とが同一点となり、前
   記おす側回転子の前記第２の湾曲線によって前記めす側
   輪郭線の一部の湾曲線が形成されることを特徴とする回
   転子機械。
3. 【請求項３】前記請求項２に記載のねじ回転子機械であ
   って、前記おす側回転子の前記第２の湾曲線は前記めす
   側回転子のピッチ円の外側に位置した中心線を持つ第１
   の円弧に連なると共に外接し、この第１の円弧は前記お
   す側回転子の歯元円に接すると共に前記めす側回転子の
   輪郭線の一部として前記めす側回転子の歯先円に外接す
   る湾曲線を形成することを特徴とするねじ回転子機械。
4. 【請求項４】前記請求項２に記載のねじ回転子機械であ
   って、前記めす側回転子の方には、前記それぞれの回転
   子の前記中心軸を結ぶ径方向軸線に対して適当な角度を
   なす線上に中心が位置する円が形成され、この円は前記
   めす側回転子の歯先円に内接すると共にこの円の一部が
   前記めす側回転子の輪郭線の一部の湾曲線を構成し、前
   記円に外接する湾曲線が、前記おす側の前記第２の湾曲
   線と前記めす側回転子の歯元円の点と連なり、この湾曲
   線が前記おす側回転子の輪郭線を形成する第４の湾曲線
   となるようにしたことを特徴とするねじ回転子機械。
5. 【請求項５】前記請求項２に記載のねじ回転子機械であ
   って、前記おす側回転子の前記第２の湾曲線に対して接
   すると共に前記めす側回転子の歯元円に接する湾曲線が
   前記めす側回転子の輪郭線の更なる湾曲部をなし、この
   湾曲線が前記めす側回転子の輪郭線の他の湾曲部を形成
   するようしたことを特徴とするねじ回転子機械。