JPH08261183A - スクリュー流体機械の中空ロータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 歯部に空間部が設けられたアルミ製のロータ
と該ロータに嵌合固定されたスチール製のシャフトとか
らなる中空ロータの熱膨張差による影響を抑制する。 【構成】 アルミ製のロータ３の各歯部５の内部と各歯
部５の中心部の軸部に一対的な空間部７，１１を設け。
前記軸部の空間部１１にアルミ製の中空ボス１５を挿通
固定し、前記中空ボス１５内にスチール製のシャフト２
３を嵌合固定させたことを特徴としている。また、前記
各歯部５吐出側に前記空間部７を塞ぐ壁部９を設けたこ
とを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、互いに噛み合う雌雄
一対のロータによって流体を圧縮、圧送又は膨張させる
スクリュー流体機械の中空ロータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のスクリュー流体機械は、
図５及び図６に示すように、複数枚の凸形歯肉部１０１
ａを有する雄ロータ１０１と、該歯肉部１０１ａと噛合
う凹部１０３ａを有する雌ロータ１０３とが図外のケー
シング内で噛み合されて配置されている。各ロータ１０
１，１０３は、それぞれケーシングに回転自在に支承さ
れたロータ軸１０５，１０７に軸支され固定されてい
る。そして、雌雄一対のロータ１０３，１０１は非接触
状態で噛合しながら矢印方向に回転し、吸込側から吸入
された流体を両ロータ１０１，１０３で圧縮して軸方向
移送し、吐出側から吐出させるように構成されている。

【０００３】また、このスクリュー流体機械を膨張機と
して使用するときには、上記吐出側から圧縮流体を送り
込み、両ロータ１０１，１０３を上記とは逆方向に回転
させ、ケーシング内で膨張させながら逆方向に移送する
ようにされる。

【０００４】ところで、上記のようなスクリュー流体機
械のロータ、特に肉厚が大きい雄ロータ１０１は、重量
が重く、慣性モーメントも大きいため、例えば自動車用
エンジンの過給機のような回転変化の激しい用途におい
て、効率が悪くなる等の問題があった。

【０００５】このような問題を解決するものとして、例
えば特開昭６３−１９８４０１号公報に記載されたよう
なスクリュー流体機械の中空ロータが提案されている。

【０００６】この中空ロータは、図７および図８に示す
ように雄ロータ１１１の３枚の凸形歯肉部１１１ａの内
部に各歯肉部１１１ａの軸方向に沿って、吸込側端面か
ら吐出側端面まで連通するようにして、らせん状の中空
穴１１３を設け、径方向中心部にロータ軸１１５を嵌合
して前記中空穴１１３の一部又は全部に樹脂等ロータ材
質より比重の小さい物質１１７を充填して貫通を塞いで
形成され、軽量化と慣性モーメントの低減が図られてい
る。

【０００７】なお、上記のように中空穴１１３に樹脂等
を充填して塞ぐのは、仮りに吐出口がロータ１１１のロ
ータ軸１１５の軸心から径方向各歯内部１１１ａに面し
ているとロータの吸込側端面から吐出側端面まで中空穴
が吐出口と対向し、スクリュー流体機械の作動中、流体
が高圧側端面から低圧側端面へ該中空穴を通って洩れる
からである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の中空ロータにあっては、アルミ製のロータ
１１１とスチール製のロータ軸１１５との嵌合部１１９
が中空穴１１３を設けたらせん状の歯肉部１１１ａであ
り、ロータ軸１１５の全周面で嵌合されていないため、
高温時においてアルミ製のロータ１１１とロータ軸１１
５との熱膨張による影響を大きく受けロータ１１１とロ
ータ軸１１５との嵌合部１１９に隙間が生じる。すなわ
ち、例えば１８０℃のような高温時に内側のスチール製
ロータ軸１１５に比して外側のアルミ製ロータ１１１の
方が熱膨張が大きいため、ロータ１１１は半径方向外方
へも伸びてロータ軸１１５との間に隙間が生じることに
なる。このように、ロータ１１１とロータ軸１１５との
間に隙間が生じると、両者の嵌合が緩み、ガタが生じた
り、相互間に滑りが生じ一体として回転できなくなる。

【０００９】また、例えばマイナス３５℃のような低温
時には、アルミ製ロータ１１１からスチール製ロータ軸
１１５に締め付けるような力が働き、アルミの許容応力
を超えてしまう。

【００１０】この結果、圧縮効率が低下したり、ロータ
同士やロータとケースが接触してかじり等の事故が発生
したり、また、ロータが破損してしまう等の問題があっ
た。

【００１１】そこでこの発明は、歯部に空間部が設けら
れたアルミ製のロータと該ロータに嵌合固定されたスチ
ール製のシャフトとからなる中空ロータの熱膨張による
影響を抑制することができるスクリュー流体機械の中空
ロータの提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１のスクリュー流体機械の中空ロータは、互
いに噛み合う複数枚の歯部を有する雌雄一対のロータに
よって流体を圧縮、圧送させるスクリュー流体機械の中
空ロータにおいて、アルミ製のロータの各歯部の内部と
各歯部の中心部の軸部とに一体的な空間部を設け、前記
軸部の空間部にアルミ製の中空ボス部を挿通固定し、前
記中空ボス内にスチール製のシャフトを嵌合固定させた
ことを特徴とする。

【００１３】請求項２のスクリュー流体機械の中空ロー
タは請求項１記載のスクリュー流体機械の中空ロータで
あって、前記各歯部の吐出側に前記空間部を塞ぐ壁部を
設けたことを特徴とする。

【００１４】

【作用】請求項１のスクリュー流体機械の中空ロータ
は、アルミ製のロータの各歯部の内部に軸方向に沿った
空間を設けたので、ロータの重量、慣性モーメントを大
幅に低減することができる。

【００１５】さらに各歯部の中心部の軸部にアルミ製の
中空ボス部を設け、この中空ボスにスチール製のシャフ
トを嵌合固定したので、シャフトと中空ボスとが軸方向
全長及び全周にわたって嵌合されるため、熱膨張差によ
る影響を抑制することができ、両者の嵌合の緩みやガタ
の発生を防止することができる。

【００１６】請求項２のスクリュー流体機械の中空ロー
タは各歯部の吐出側に空間部を塞ぐ壁部を設けているの
で、スクリュー流体機械の作動中に、流体が高圧側端面
から低圧側端面へ空間部を通って洩れることを防止する
ことができる。空間部には吸込側の低圧流体が導入さ
れ、中空ロータの熱膨張を抑制することができる。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。

【００１８】図１はこの発明の一実施例に係る中空ロー
タを示す断面図、図２は図１の吐出側からみた矢視Ａ方
向の側面図、図３は図１の吸入側からみた矢視Ｂの側面
図、図４は図１の中空ロータの製造方法の一例を示す説
明図である。

【００１９】図１に示す中空ロータ１は、互いに噛み合
う複数枚の歯部を有する雌雄一対のロータによって流体
を圧縮、圧送させるスクリュー流体機械の雄ロータを示
している。

【００２０】この雄ロータ３（ロータ）は、アルミ合金
材により精密鋳造等によって製造され、複数枚（図１で
は３枚）の歯部５を有している。

【００２１】雄ロータ３の各歯部５の内部には、各歯部
５の軸方向に沿って、吸込側端面から吐出側に向うらせ
ん状の歯部空間部７（空間部）が設けられ、吐出側端面
には歯部空間部７を塞ぐ壁部９が設けられている。ま
た、各歯部５の軸方向中心部の軸部には前記各歯部５の
歯部空間部７と一体的に軸部空間部１１（空間部）が設
けられている。この軸部空間部１１は、壁部９におい
て、軸部空間部１１の径より若干小径にされた貫通孔１
３となっている。

【００２２】軸部空間部１１には、アルミ合金材により
形成された面状の中空ボス１５が挿通固定されている中
空ボス１５は、軸部空間部１１の径、すなわち歯部５の
内周面１７に係合する径を有すると共に壁部９の貫通孔
１３に係合する径の段差部１９とを有している。

【００２３】中空ボス１５の嵌合孔２１には、スチール
材で形成されたロータシャフト２３（シャフト）が嵌合
固定されている。

【００２４】こうして、中空ロータ１が構成されてい
る。

【００２５】図４は、図１の中空ロータの製造方法の一
例を示す説明図である。

【００２６】これは精密鋳造によって製造する方法であ
り、図１における歯部５の内部に形成される歯部空間部
７と中空ボス１５が挿通固定される軸部空間部１１と中
空ボス１５の嵌合孔２１とを一体で成形された中子３１
を、鋳型内に両側から幅木３３によって保持して鋳造す
ることによって、空間部７，１１を確保するように製造
される。

【００２７】この方法によれば、中子３１が１個でよい
ため空間部７，１１の精度が得や易く、壁部９に幅木３
３用の穴を設ける必要もない。従って、鋳造用の型費が
低減される。

【００２８】上記のように構成された雄ロータ３は、該
ロータ３の肉が厚い歯部５の内部が吸込側端から吐出側
端部の壁部９まで歯部空間部７を設けることにより軽量
になっている。従って、該ロータ３の慣性モーメントも
大幅に低減されるので、自動車用エンジンの過給機のよ
うな起動、停止や加減速が頻繁に行われる用途に対して
も効率よく適応することができる。また、各歯部５の歯
部空間部７は吐出側端面で壁部９によって塞がれている
ので、スクリュー流体機械の作動中に、流体が高圧側端
面から低圧側端面へ歯部空間部７を通って洩れるような
ことがない。歯部空間部７には吸込側の低圧流体が導入
され雄ロータ３の熱膨張を抑制することができる。

【００２９】さらに、スチール製のロータシャフト１９
がアルミ製のロータ３の軸部に挿通固定したアルミ製の
中空ボス１５に軸方向全長及び全周にわたって嵌合固定
されているので、熱膨張による影響を抑制することがで
きる。従って、両者の嵌合の緩みやガタの発生を防止す
ることが、ロータのかじりや損傷が未然に防止されてい
る。

【００３０】上記の実施例では、雄ロータ３の歯部５が
３枚のものについて説明したが、歯部の枚数はそれ以上
でもよいことは勿論である。

【００３１】また、この中空ロータは、雄ロータに限ら
ず、雌ロータに適用することもできる。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明により明らかなように、請求
項１のスクリュー流体機械の中空ロータは、アルミ製の
ロータの各歯部の内部に軸方向に沿った空間部を設けた
ので、ロータの重量、慣性モーメントを大幅に低減する
ことができる。

【００３３】さらに、各歯部の中心部の軸部にアルミ製
の中空ボスを設け、この中空ボスにスチール製のシャフ
トを嵌合固定したのでシャフトと中空ボスとが軸方向全
長及び全周で嵌合されるため、熱膨張差による影響を抑
制することができ、両者の嵌合の緩みやガタの発生を防
止することができる。

【００３４】請求項２のスクリュー流体機械の中空ロー
タは、各歯部の吐出側に空間部を塞ぐ壁部を設けている
ので、スクリュー流体機械の作動中に流体が高圧側端面
から低圧側端面へ空間部を通って洩れることを防止する
ことができる。また空間部には吸込側の低圧流体が導入
され、中空ロータの熱膨張を抑制することができロータ
同士やロータとケース間での接触によるかじり等の発生
やロータ破損を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る中空ロータを示す断
面図である。

【図２】図１の吐出側からみた矢視Ａ方向の側面図であ
る。

【図３】図１の吸込側からみた矢視Ｂ方向の側面図であ
る。

【図４】図１の中空ロータの製造方法の一例を示す説明
図である。

【図５】従来例を示すロータの正面図である。

【図６】図５の吐出側からみた側面図である。

【図７】従来例を示す中空ロータの断面図である。

【図８】図７の吸込側からみた側面図である。

【符号の説明】

１ 中空ロータ ３ 雄ロータ（ロータ） ５ 歯部 ７ 歯部空間部（空間部） １１ 軸部空間部（空間部） １５ 中空ボス ２３ ロータシャフト（シャフト）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに噛み合う複数枚の歯部を有する雌
   雄一対のロータによって流体を圧縮、圧送させるスクリ
   ュー流体機械の中空ロータにおいて、アルミ製のロータ
   の各歯部の内部と各歯部の中心部の軸部とに一体的な空
   間部設け、前記軸部の空間部にアルミ製の中空ボス部を
   挿通固定し、前記中空ボス内にスチール製のシャフトを
   嵌合固定させたことを特徴とするスクリュー流体機械の
   中空ロータ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のスクリュー流体機械の中
   空ロータであって、前記各歯部の吐出側に前記空間部を
   塞ぐ壁部を設けたことを特徴とするスクリュー流体機械
   の中空ロータ。