JPS60186363A - ル−ツ形ロ−タの仕上げ加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はルーツ形ブロワまたはポンプのロータの仕上げ
加工方法に関するものであり、特に、２個のロータ間の
クリアランスかそれらロータの如何なる回転位相におい
ても精度良く適正な一定値に保たれるようにロータの外
周面を仕上げ加工する方法に関するものである。

従来技術 ルーツ形ブロワまたはポンプ（以下、単にブ「１ワと言
う）は２〜４葉の羽根を備えた同形の２個のロータがケ
ーシングのロータ室内においてＡｉｎイ合わされ、互に
逆方向に同町速度で回転させられることによって流体を
圧送するものであり、２１１１ｉ１のロータは互に接触
することなく一定のクリアランスを保って回転させられ
る。

２個のロータ間のクリアランス信（流体の漏れを防止し
て容積効率を向ヒさせる上からは小さい方が望ましいの
であるが、ロータのあらゆる回転位相においてロータク
リアランスを微小な一定値に保つことは容易ではない。

そのため、従来からロータを始めとする各構成部材単体
の加工精度をできる限り向上させるとともに、それらの
組立には細心の注意が払われて来た。すなわち、Ｊレー
ツ形フ゛ロワにおいては２（固のロータの回転軸が１枚
のエンドプレートに回転可能に支持され、その回転軸の
ロータとはエンドプレートを間に挟んで反対側に位置す
る部分にそれぞれ同歯数のギヤが固定されて、それらが
互に噛み合わされるのが普通であるが、このロータサブ
アッセンブリの組立作業は専用の治具を使用し、かつ、
すきまゲージ等によりロータクリアランスをチェックし
つつ全数手作業で行わざるを得ないのが実情であり、生
産性の向上が強く望まれていた。しかも、そのようにし
て組立を行っても、ロータのあらゆる回転位相において
クリアランスが一定微小値に保たれる理想的なブロワは
なかなか得られなかったのである。

発明の目的 本発明はこのような事情を背景として為されたものであ
り、したがってその目的は、ルーツ形ブロワまたはポン
プにおいて、ロータのあらゆる回転位相でロータクリア
ランスが一定の適正値に保たれるようにロータの外周面
を容易に仕上げ加工し得る方法を提供することである。

発明の構成 そして、本発明の特徴は、２個のロータを使用状態にお
けると同じ、またはそれより僅かに大きい軸心間距離で
、使用状態におけると同じ位相差で互に逆方向に回転さ
せつつ、それらロータ間に、両面に切れ刃を形成したベ
ルト状の加工工具を１ｆｆｌして２個のロータの外周面
を同時に仕」：げ加工することにある。。

発明の効果 上記のように２１１１ｉ１のロータを使用状態における
と同じ位相差で回転させつつ、それらの間に両面に切れ
刃を形成したベルト状の加工工具を通せば、ロータクリ
アランスは必然的にロータのあらゆる回転位相において
ほぼ一定となる。すなわち、ロータクリアランスが小さ
い部分においては、２（固のロータは加工工具を互に強
く押し付は合うこととなるため加工量が増大し、ロータ
クリアランスが大きい部分においてＧ；１、加工エリ、
がロータ外周面に強く押し付けられないため加工量が減
少して、結局、ロータクリアランスはロータのあらゆる
回転位相においてほぼ一定値となるのである。

なお、ロータ、回転軸およびそれらの支持部材。

ならびに加工工具に弾性変形がないものとすれば、ロー
タクリアランスは加工工具の厚さと同じになるわけであ
るが、実際には弾性変形が存在するため、加工工具とし
ては目標とするロータクリアランスより一定量厚いもの
を使用することが必要となる。また、加工工具は全長に
わたって厚さが一定のものとすることも可能であるが、
厚さが長手方向に漸変するものを使用して、最初は薄い
部分をロータ間に通し、加工の進行に伴って徐々に厚い
部分を通すようにすることも可能であり、このようにす
ることは加工中に加工工具に作用する張力を減少させる
上で有効である。さらに、加工工具の強度を確保する必
要上、加工工具を目標とするロータクリアランスより相
当厚くする必要がある場合には、２例のロータの軸心間
距離を使用状態におけるより僅かに大きくすることも可
能であるが、いずれの場合においても仕上げ加工完了後
のロータクリアランスは加工工具の厚さに対応して一義
的に定まることとなるため、本発明の方法によって、ロ
ータのあらゆる回転位相においてロータクリアランスが
一定の適正値に保たれるルーツ形ブロワまたはポンプを
製作し得ることとなる。

また、ロータ、回転軸およびギヤをエンドプレートに組
み付けたロータサブアッセンブリに対して本発明の方法
を適用すれば、ロータサブアッセンブリの組立に、従来
はど高精度を必要としなくなるため組立作業が容易とな
り、組立に要する工数が大幅に減少する。しかし、ロー
タを専用の仕上げ加工用治具に取り付けて本発明を実施
した場合でも、ロータクリアランスがロータのあらゆる
回転位相で一定になることが保証されているため、ロー
タサブアッセンブリの組立に当たっては、例えば２個の
ロータが両者の軸心を結ぶ直線に対してほぼ４５度傾い
た状態でロータクリアランスが目標値となるように組み
立てればよく、ロータサブアッセンブリの組立作業を従
来に比較してはるかに短時間で行いｆＷることとなる。

また、仕１−げ加Ｅｌ　’６ｊｉのロータ外周面の加工
精度も従来はど高くする必要がなく、特に、ロータサブ
アッセンブリの組立後にロータの仕上げ加工を行う場合
には更に回転軸やエンドプレート等の加工精度も従来は
ど高くする必要がないため、この点からも製造が容易と
なって、結局、ロータクリアランスか１７−タのあらゆ
る回転位相において一定の適正値に保たれるルーツ形ブ
ロワまたはポンプが安価に製造できることとなる。

実施例 以下、本発明の実施例を図面乙こ基づいて詳細に説明す
るが、それに先で１って、まずルーツ形ブロワの構造を
簡単に説明する。

第１図および第２図に示すものは乗用車のエンジンに空
気を積極的に供給する過給機であり、図中符何１０はケ
ーシング本体を示している。このケーシング本体１０は
一端が開口した容器状の部祠であり、その開口端がエン
ドプレート１２で閉塞され、かつ、その外側にリヤカバ
ー１４が固定されることによりケーシングが構成されて
いる。

このケーシング内には２本の回転軸１６および１８が互
に平行に配設されており、これらの両端部はそれぞれ軸
受２０と２２とを介してう一−シング本体１０とエンド
プレー１・１２とにより回転可能に支持されている。な
お、２８はシール部材である。

回転軸１６の一端部ばケーシングの外側へ突出させられ
ており、その突出端部にプーリ３０が固定され、これに
■ヘルドを介してエンジンの回転動力が伝えられるよう
になっている。回転軸１６の他端邪にはギヤ３２が固定
されており、このギヤ３２は回転軸１８に固定のギヤ３
４と噛み合わされている。ギヤ３２と３４とは同歯数の
ものであり、そのため回転軸１６が回転させられたとき
、回転軸１８は回転軸１６と同角速度で逆方向に回転さ
せられることとなる。

回転軸１６および１８には、それぞれ２葉の羽根を備え
たまゆ形のロータ３６および３８が固定されている。こ
れらロータ３６，３８はアルミニウム合金（または合成
樹脂等）で同一形状１寸法に作られており、回転軸１６
および１８の回転に伴って互に逆方向に同角速度で回転
し、ケーシング本体１０に形成された吸入口４ｏがら空
気を吸入して吐出口４２からエンジンへ供給するように
なっている。

次に、上記のような構造を有する過給機のロータ外周面
を仕上げ加１−シてロータクリアランスを所望の一定値
とする方法について説明する。

ロータ３６および３８を始めとする過給機の各構成部品
を製造した後、第３図に示すように、ロータ３６および
３８をそれぞれ回転軸１６および１８に圧入によって固
定し、その回転軸付きロータをそれぞれ軸受２２（第３
図においては図示せず）を介してエンドプレート１２に
組み付け、回転軸１６のエンドプレート１２からロータ
３６および３８とは反対側へ突出した端部にそれぞれギ
ヤ３２および３４を固定して、ロータサブアッセンブリ
５０を組み立てる。

組立の完了したロータサブアッセンブリ５ｏのエンドプ
レー１・１２を仕上げ加Ｔ、　１３．％のＷ１示しない
取付冶具に固定するとともに、回転軸１６および１８の
エンドプレー１・１２に支持された側とは反対側の端部
をその取付冶具によ／）回転可能に支持させる。この際
、第４図に示すようにロータ３６゜３８の間にベルト状
の加工工具５２が挟まれるようにする。

加工工具５２は仕上げ加工ずべきロータ３６および３８
の長さく軸方向の寸法）よりやや広い幅ヲ有するスチー
″ルヘルトにＣＢＮ、ダイヤモン）Ｓ等の粉末を電着し
たものである。加工工具５２の両端はそれぞれスプール
５４，５６に固定されており、これらのスプール５４お
よび５６のいずれか一方が択一的にモーフ５８または６
ｏにより回転駆動されることによって、加工工具５２が
その回転駆動される側のスプールに巻き取られ、加工工
具５２のロータ３６と３８とに挟まれた部分は第４図中
において左方へあるいは右方へ移動させられるようにな
っている。なお、スプール５４と５６とのうち回転駆動
されない側のものは加工工０ 具５２の上記移動により回転させられて、加工工具５２
を送り出すのであるが、この送り出し側のスプールには
一定の回転抵抗が与えられ、加工工具５２の送り出し側
の部分に緩みが生じないようにされている。スプール５
４，５６に回転抵抗を与えるための手段としては機械的
なブレーキ装置の採用も可能であるが、モータ５Ｂ、’
６０に電気的に制動を加えることによってスプール５４
，５６に回転抵抗をり４えることも可能である。これら
の制動手段はいずれもよく知られたものであるため、図
示および詳細な説明は省略する。また、スプール５４，
５６の回転軸６２．６４は、それぞれ軸受部材６６．６
８によって回転可能に支持されており、これら軸受部材
６６．６８は加工工具５２の長手方向に平行に移動可能
とされるとともに、それぞれスプリング７０．７２によ
って互に最も離間した位置に保持されている。このよう
にされている理由は後に詳述する。

前述のようにロータサブアッセンブリ５ｏを取付治具に
取り付けた状態においては、第３図に示１ すように、それのギヤ３２が駆動ギヤ７４と噛み合うよ
うにされており、この駆動ギヤ７４がモータ７６によっ
て駆動されることにより、ロータサブアッセンブリ５ｏ
のロータ３６，３８が使用状態と同じ相対位相で互に逆
方向に同角速度で回転させられるようになっている。

以下、上記のような構成を有する仕−ヒげ加工装置によ
るロータの仕上げ加工について説明する。

上述のようにロータザブアッセンブリ５ｏを仕上げ加工
装置に取り付けた状態で第３図のモータ７６を起動して
ロータ３６および３８を回転させるとともに、第４図の
モータ６ｏを起動して加工工具５２を第４図において右
方へ移動させる。この際のロータ３６，３８の回転角速
度をωとすれば、それらの互に最も近接した部分におけ
る周速Ｖ□−Ｒ１ωおよびＶ２＝Ｒ２ａ＋は第６図に示
すように変化する。ただし、ごこにおいてθばｌ、１−
タ３６，３８の回転角度、Ｒ□、Ｒ２ｃ；Ｉそれぞれの
回転軸心からロータ外周面までの距離である。

また、ロータ周速ばロータ３６，３８が第４図お２ よび第５図に矢印で示す向きに回転する方向を正として
表されており、したがって、第４図において右方へ移動
する加工工具５２は負の速度で移動、すなわちロータ３
６．３８の互に近接した部分における外周面の移動方向
とは反対の方向に移動することとなり、ロータ外周面と
加工工具５２との間には十分な速度差が得られることと
なる。

上記のように加工工具５２が回転中のロータ３６．３８
の間を通過させられれば、加工工具５２０両面に露出し
ている研削材微粒子の無数の切れ刃によってロータ３６
，３８の外周面が研削加工される。しかも、ロータ３６
．３８のクリアランスが小さい部分では、加工工具５２
が各ロータ３６．３８の外周面に強く押し付けられるこ
ととなるため研削加工量が増大し、逆にロータクリアラ
ンスの大きい部分においては加工工具５２の押付力が低
下して加工量も低下する。したがって、仕上げ加工開始
当初においては、ロータ３６と３８との各回転位相にお
けるロータクリアランスに相当な差がある場合であって
も仕上げ加工の進行に３ 伴ってその差が減少し、やがてロータクリアランスがロ
ータのあらゆる回転位相においてほぼ同しとなる。しか
も、その一定のロータクリアランスの大きさがちょうど
目標クリアランスとなるように加工工具５２の厚さが予
め選定されているため、ロータクリアランスはロータの
あらゆる回転位相において適正な一定値となるのである
。

なお、上記のようにして加工が行われる過程においてロ
ータ３６，３８の相対位置は第７図ないし第９図に示５
すように変わることとなり、加工工具５２はそのように
種々に相対位置の異なるロータ３６，３＆に挟まれつつ
それらの間を通過することとなるため、加工工具５２の
撓み量が変動してスプール５４．５６間に張り渡されて
いる部分の長さが変動することとなる。前述のようにス
プール５４，５６の回転軸６２．６４が加工工具５２の
長手方向に移動可能な軸受部＋４６６．６８で支持され
ているのは、この加工工具５２の長さの変動を吸収する
ためであって、加工］−具５２の撓みが大きくなる際に
はスプリング７０．７２が撓４ んでスプール５４．．５６が微小距離互に接近すること
を許容する。

また、加工工具５２は加工の安定性の面からすれば、ス
プール５４．５６間に張り渡された部分にたるみがルし
ない状態に保たれることが望ましいのであるが、加工精
度を向上させるためにはこの加工工具５２の張力は小さ
い方が望ましい。加工上ｐ、５２は、ロータ３６．３８
の互に最も接近した部分においてのみそれらロータによ
り互に相手方のロータに押し付りられて研削作用を為す
べきものであるのに、加工工具５２の張力が増大ずれば
、第７図ないし第９図から明らかなように、その張力に
基づいて加工工具５２の湾曲している部分がロータ３６
，３８の互に最も接近した部分以外の部分にも押しイ」
けられて研削作用を為すこととなり、この際の研削量は
ロータクリアランスの大小とは無関係であるため、この
ような研削作用はできる限り生じないようにすることが
望ましいからである。

前述のように加工工具５２を第４図において右５ 方へ移動させることによってロータ３６．３８の仕上げ
加工が終了したならば、ロータ４Ｊ“ブチラセンブリ５
０を仕上げ加工装置から取り外すとともに、スプール５
６に制動を加えた状態でモータ５８を起動し、スプール
５６に巻き取られた加玉二［具５２をスプール５８に巻
き戻す。これによって１サイクルの仕上げ加工か終了し
、仕上げ加工装置は次のロータザブアッセンブリ５００
ロータ仕上げ加工に備えて待機した状態となる。

以上、本発明の一実施例を詳細に説明したが、本発明は
これ以外の態様でも実施し得る。

例えば、上記実施例においては加工工具５２はロータ３
６．３８の仕上げ加工中はロータ３６゜３８の外周面の
移動方向とは逆方向に移動させられるようになっていた
が、ロータ３６，３８の外周面の移動方向と同方向に移
動させることも可能である。ただし、この場合には、加
工工具５２の移動速度が第６図における２本の一点鎖線
で挟まれる範囲の速度であるとロータ３６，３８の外周
面と加工工具５２とが相対移動しない瞬間があり、１に の状態では有効な加工作用を期待できないため、この範
囲以外の速度で加工工具５２を移動させることが望まし
い。また、上記実施例においては、加工工具５２が加工
中は常に一方向に巻き取られ、加工終了後、逆方向に巻
き戻されるようになっていたが、加工中に正逆両方向に
交互に移動させることも可能である。さらに、加工工具
５２を複数のガイドローラにエンドレスに巻き掛けると
ともに、そのガイドローラの任意のものに駆動ローラを
押し付けてガイドおよび駆動の両ローラに加工工具５２
を挟ませてこれをエンドレスに移動させることも可能で
ある。

また、前記実施例においては加工工具５２がスチールベ
ルトにＣＢＮ、ダイヤモンド等の粉末を　・電着した研
削工具とされていたが、第１０図および第１１図に示す
ように、切削によってロータ外周面を仕上げ加工する加
工工具８０を使用することも可能である。この加工工具
８０は、硬度の高い特殊鋼から成る薄い金属ベルト８２
に幅方向に延びる微細なスロット８４をエツチング等の
手段７ によって無数に形成したものであり、各スロソ１−８４
の開口縁を切り刀８６として利用するものである。スロ
ット８４に代えて円形穴等適宜の形状の貫通穴を設げる
ことも、また、貫通穴に代えて底付きの溝等を設けるこ
とも可能である。

その他、いちいち例示することはしないが、本発明は更
に種々の変形を施した態様で実施し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の方法で仕上げられたロー
タを含むルーツ形過給機の断面図および断面図である。 第３図は、第１図および第２図に示したルーツ形過給機
のローフサブテラセンブリと、それのロータを仕上げ加
工するためにロータを回転駆動するモータとを模型的に
示す斜視図である。第４図は本発明の一実施例であるロ
ータ仕上げ加工法の実施に使用される加工装置の要部の
みを取り出して模型的に示す斜視図である。第５図およ
び第６図は加工中におけるロータ周速の変化を説明する
ための説明図である。第７図ないしＢ 第９図は同じく仕上げ加工中におけるロータの種々の相
対位置とそれに対応する加工工具の撓み状態を示ず説明
図である。第１０図は本発明の別の実施例において使用
される加工工具の平面図であり、第１１図は第１０図に
おけるｘｒ−ｘｒ断面図である。 １０：ケーシング本体　１２：エンドプレート１６．１
８：回転軸　３２，３４：ギヤ３６．３８：ロータ ５０：ロータサブアソセンブリ ５２．８０：加工工具　５４，５６：プーリ５８．６０
，１６：モータ　７４：駆動ギヤ８４ニスロツト　８６
：切れ刃 出願人　トヨタ自動車株式会社 ９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ２〜４葉の羽根を備えた互に同形の２１１７ｉ１のロー
   タがケーシング内において組め合わされ、各ロータの中
   心に設し・）られた回転軸を介して互Ｑこ逆方向に四角
   速度で回転させられて流体を圧送するルー゛ン形ブロワ
   またはポンプのロータの外周面を仕」二げ加工する方法
   であって、 前記２＋１１ｉ１のロータを使用状態におけると同し、
   またはそれより僅かに大きい軸心間距離で、使用状態に
   おけると同じ位相差で互に逆方向に回転させつつ、それ
   らロータ間に、両面に切れ刃を形成したヘルド状の加工
   工具を１ｆｆｌＬで、２個のロータの外周面を同時に仕
   上げ加工することを特徴とするルーツ形ロータの仕上げ
   加工方法。