JPH0246796B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、スクリユー圧縮機等に使用される雌
雄両スクリユーロータに関し、殊に、ホブ加工に
より量産するに適した歯形を有する非対称歯形の
スクリユーロータに関する。

従来技術 周知のように、スクリユー圧縮機は1878年頃ド
イツ国のKrigar氏により発明され、その後様々
な改良がなされた。当初提供されたロータは対称
歯形ロータと呼ばれるものであつたが、1965年ス
ウエーデン国SRM社（スベンスカ・ロツタア・
マスキナア・アクチボラグ）により体積効率の非
常に優れた非対称歯形ロータが提供された。この
非対称歯形ロータは、例えば特公昭56−17559号
公報に見ることができる。ところで、知られてい
るように、スクリユー圧縮機にはロータ室内に潤
滑油を供給して冷却とシール効果を向上させた油
冷式と、ロータ室内には一切潤滑油を供給しない
無給油式とが存在し、近年電子工業や食品工業等
で安価な電圧（7ata程度）のクリーンエヤの要求
が高まつていることから、無給油式のスクリユー
圧縮機の性能の向上が希求されていた。

このような背景から、本出願人も理論工程容積
の大きな無給油式の為の歯形として例えば特願昭
58−44682号（特開昭59−196988号公報）により
既に提供している。この改良型の概略を第５図に
示す。

第５図に示したロータは、理論容積の増大を図
つたものであり、その歯形の特徴は次のとおりで
ある。尚、図中、Ｍは雄ロータを、Ｆは雌ロータ
を示している。

１ 雌ロータ歯形 雌ロータＦは、各歯のピツチ円Pfの外側にア
デンダムAfを有し、各歯底のピツチ円Pfの内側
にデデンダムDfを有している。前進側歯形およ
び追従側歯形は以下の如しである。

イ 前進側歯形 ・d₂−e₂間は、ピツチ円Pfと、雌雄ロータＦ，
Ｍの中心点Of，Omを結ぶ線との交点ｍを
中心とする円弧である。尚、点d₂は中心点
Of，Omを結ぶ線上の点である。

・e₂−f₂間は、点e₂を通る接線であつて、点f₂
はピツチ円Pf上の点である。

・f₂−g₂間は、点f₂を通りかつ線e₂−f₂に対し
直角な線上の点Ｓを中心とする円弧であ
る。尚、点g₂は中心Ofを中心とする円弧
上の点である。

ロ 追従側歯形 ・d₂−c₂間は、雄ロータＭの点d₁によつて創成
される創成曲線である。

・c₂−b₂間は、点b₂（ピツチ円Pf上の点）を通
るピツチ円Pfの接線上の点ｔを中心とす
る円弧である。

・b₂−a₂間は、ピツチ円Pf上の点ｑを中心とす
る円弧である。尚、点a₂は中心Ofを中心
とする円弧上の点である。

２ 雄ロータ歯形 雄ロータＭは雌ロータＦのアデンダムAfに対
応するデデンダムDmを有している。前進側歯形
および追従側歯形は以下の如しである。

イ 前進側歯形 ・d₁−e₁間は、ピツチ円Pmと雌雄ロータの各
中心点Of，Omを結ぶ線との交点ｍを中心
とする円弧であつて、上記雌ロータＦの円
弧d₂−e₂に対応している。尚、点d₁は中心
点Of，Omを結ぶ線上の点である。

・e₁−（f₁）−g₁間は、雌ロータＦの線e₂−（f₂）
−g₂により創成される創成曲線である。
尚、点f₁はピツチ円Pm上の点であり、g₁
は雄ロータＭの歯底円上の点である。

ロ 追従側歯形 ・d₁−b₁間は、雌ロータＦの円弧c₂−b₂により
創成される創成曲線である。尚、点b₁はピ
ツチ円Pm上の点である。

・b₁−a₁間は、雌ロータＦの円弧b₂−a₂に対応
する円弧である。尚、点a₁は雄ロータＭの
歯底円上の点である。

ところが、この歯形では雌ロータの歯厚が薄
く、無給油式の単段機では高圧（7ata程度）には
耐えることができない。

加えて、上記歯形のロータは、理論容積が大き
く従つて体積効率は非常に優れている反面ホブ加
工に適していないところに大きな問題がある。こ
のロータがホブ加工に適さない原因は、ロータ歯
形にシヤープエツジが多いことにある。このシヤ
ープエッジは、雌ロータＦの点a₂の部分、雌ロー
タＦのシールエツジＥ、雄ロータＭのシール溝
E′、雄ロータの点d₁の部分に見られる。そしてま
た、雌ロータＦの円弧b₂−a₂に対応する雄ロータ
Ｍの対応円弧a₁−b₁の部分のアールは非常に小さ
くなつており、この円弧部分a₁−b₁は雄ロータＭ
の溝底の一方の隅部を構成しているため、該隅部
も直角に近い角度（シヤープエッジ）になつてい
る。

このように、ロータ歯形にシヤープエツジが多
いと、ロータ加工用工具の歯形もそのシヤープエ
ツジに対応するシヤープエッジを多く備えざるを
得ない。ところが、工具歯形のシャープエッジの
部分は摩耗やチツピングを生じやすく、そのた
め、一度に３〜５回程度の加工しかできず、工具
の再研磨を頻繁に行なう必要がある。そして、こ
のような歯形のロータをホブで加工する場合は、
ホブ加工が創成運動により加工する方式であるた
め、ホブの各歯先の切削に関与する時間が長く上
記したチツピングがより多発しやすく、従つて、
ホブの各歯の先端部にシヤープエツジが形成され
ることが量産を目的とするホブ加工を実用化でき
ない致命的原因となる。とりわけ、雄ロータＭの
歯底のシール溝の存在がホブ加工を実用化できな
い最も大きな原因となつている。

従つて、従来は、総型のフライスカツターによ
り一歯ずつ加工していた。

本発明の技術的課題 従つて、本発明の解決すべき技術的課題は、無
給油式の単段機で7ata程度の高圧に耐えうる機械
的強度を持つた歯形であつて、理論容積の増大を
確保しつつロータ歯形におけるシヤープエツジを
可能な限り減少することにより、ロータ歯形を、
ホブ加工に適した形状とすると同時に圧縮機等の
体積効率を従来の同程度に維持し得る形状にする
ことにある。

本発明の要旨 上記技術的課題を達成するために、本発明は以
下の如く構成した。以下に、第１，２，３図に従
つて詳細に説明する。

第１図に雄ロータＭと雌ロータＦの歯形を示し
ている。図に示すように、雌ロータＦの各歯のピ
ツチ円Pfの外側にはアデンダムAfを有する一方、
雄ロータＭの各歯底のピツチ円Pmの内側には上
記アデンダムAfに対応するデデンダムDmを有す
る。

１ 雌ロータ歯形 雌ロータの前進側歯形および追従側歯形は以下
の如しである。

イ 前進側歯形 ・d₂−e₂間は、ピツチ円Pfと、雌雄両ロータの
各中心点（軸心）Of，Omを結ぶ線との交
点O₁を中心とする半径SR₁の円弧である。
尚、点d₂は中心点Of，Omを結ぶ線上の点
でかつ歯底円Bf上の点である。

・e₂−f₂間は、半径O₁−e₂の延長線上に中心点
O₂を有する半径SR₂の円弧である。尚、点
f₂はピツチ円PfPfより内側に位置してい
る。

・f₂−g₂は、半径O₂−f₂上の点O₃を中心とする
半径SR₃の円弧である。尚、点g₂は歯先円
Cf上の点である。

・g₂−a₂間は、歯先円Cfに沿つた円弧である。

ロ 追従側歯形 ・d₂−c₂間は、雄ロータＭの円弧d₁−c₁によつ
て創成される創成曲線である。

・c₂−b₂間は、点O₅を中心とする半径SR₅の円
弧である。尚、点b₂はピツチ円Pf上の点で
ある。また、点b₂において、円弧c₂−b₂の
接線とピツチ円Pfの接線とが直交し、円
弧c₂−b₂と創成曲線d₂−c₂は互いに外接し
ている。

・b₂−a₂は、ピツチ円Pf上の点O₇を中心とす
る半径SR₇の円弧である。

２ 雄ロータ歯形 雄ロータの前進側歯形および追従側歯形は以下
の如しである。

イ 前進側歯形 ・d₁−e₁間は、ピツチ円Pmと雌雄ロータの各
中心点Of，Omを結ぶ線との交点ｍを中心
としかつ上記半径SR₁に等しい半径の円弧
であつて、上記雌ロータの円弧d₂−e₂に対
応している。尚、点d₁は中心点Of，Omを
結ぶ線上の点でありかつ外周円Cm上の点
である。

・e₁−f₁間は、雌ロータＦの円弧e₂−f₂によつ
て創成される創成曲線である。尚、点f₁は
ピツチ円Pmより外側に位置している。

・f₁−g₁間は、雌ロータＦの円弧f₂−g₂によつ
て創成される創成曲線である。

・g₁−f₁間は、歯底円Bmに沿つた円弧である。

ロ 追従側歯形 ・d₁−c₁間は、点O₄を中心とする半径SR₄の円
弧である。

・c₁−b₁間は、雌ロータＦの円弧b₂−c₂により
創成される創成曲線である。尚、点b₁はピ
ツチ円Pm上の点である。また円弧d₁−c₁
はこの創成曲線c₁−b₁において内接する。

・b₁−a₁は、ピツチ円Pm上の点O₈を中心とす
る半径SR₈の円弧である。

本発明に係る雌雄ロータの歯の概略は上記のと
おりであるが、雌ロータＦの円弧a₂−g₂間に突設
されるシールエツジEfの詳細形状、および雄ロ
ータＭのシールエツジEm、すなわち円弧d₁−c₁
の近傍の詳細形状を、夫々第２図、第３図に示し
ている。

上記シールエツジEfは、本発明においては、
従来例に比較して、その高さ寸法を著しく小さく
構成している。因みに、第５，６図に示した従来
例においてはこのシールエツジの高さ寸法は約＜
（雌ロータ外径）×３×10^-3μm＞であつたが、本
発明においてはこれを＜（雌ロータ外径）×５×
10^-4μm＞程度にしている。また、雄ロータＭの
点d₁の前進側、すなわち円弧d₁−e₁、の一部Ru
を切り欠いて点d₁の前進側の一部を他の部分より
突出せしめ、これによりシールエツジEmを形成
している。

本発明に係る雌雄ロータＦ，Ｍの各歯形の特徴
は、先ず第１に、雌ロータＦのシールエツジEf
および雄ロータＭのシールエツジの一部を除き、
シヤープエツジを形成していないことである。こ
れは、第５図に示した従来例と比較すればよく分
かる。すなわち、従来例におけるシヤープエツジ
点a₂に代えて、本発明では、円弧b₂−a₂に形成し
ており、従つて、本発明における円弧b₁−a₁すな
わち歯底隅は従来例における円弧b₁−a₁により構
成される歯底隅に比較して角度的に広がつてい
る。また、本発明においては、雄ロータＭの歯底
にはシール溝を形成しておらず、従つて、シール
溝に付随するシヤープエツジも存在しない。この
ように、本発明では、ロータ歯形においてシヤー
プエツジを最少限に抑えたので、該ロータを加工
するためのホブの歯形もシヤープエツジを著しく
減少することができ、これにより、上記ロータを
加工するためのホブの実用化が可能となる。

また、上記ロータ歯形においては、雌ロータＦ
の半径SR₃の円弧の始点f₂をそのピツチ円Pfの内
側に位置せしめる一方、この点f₂に対応する雄ロ
ータの点f₁をそのピツチ円Pmの外方に位置せし
める形状としたので、雌ロータＦの各歯の厚み寸
法が従来例より太くなつて剛性が大きくなる一
方、雄ロータＭの歯底の幅寸法が広くなる。従つ
て、この点よりしても、本発明に係るロータ歯形
は、ホブ加工に適している。

一方、体積効率の点についても、本発明に係る
ロータ歯形は第５，６図に示した従来例に劣るも
のではない。

先ず第１に、雄ロータＭの歯先の円弧d₁−c₁の
部分は、従来例では点であつたのに比較して円弧
とした分だけブローホール面積を大ならしめるこ
とになり、この限りでは従来例に劣るものの、そ
の反面、この部分と雌ロータＦの歯面との間に形
成されるシールラインの長さが短かくなる。従つ
て、本発明および従来例のこの部分は夫々一長一
短があり、体積効率に関しては両者にほとんど差
はないことになる。

次に、雄ロータＭの歯底からシール溝を除去し
て歯底を平坦とした点と体積効率との関係につい
て説明する。

第６図および第４図において、今歯面隙間寸法
Cl＜通常（雄ロータ外径）×４×10^-4μm）を両者
等しく設定して、両者の歯面隙間面積を比較すれ
ば、その差は本発明（第４図）におけるシールエ
ツジEfの両側部分、すなわち格子模様で示した
T₁とT₂の部分と、従来例（第６図）におけるシ
ール溝E′の両側部分、すなわち格子模様で示した
T₃，T₄の部分との差になる。ところで、従来例
においては、シール溝E′の巾寸法はシールエツジ
Ｅの巾寸法より十分に大きくとる必要がある。通
常、シールエツジＥの巾寸法は雄ロータ外径×５
×10^-3μm、シール溝E′の巾寸法は雄ロータ外径
×0.015μmとされている。これは、圧縮機に組み
込まれた状態における雌雄ロータ間には一定のバ
ツクラツシユが存在すること、およびシールエツ
ジＥのシール溝E′に対する噛み始め位置と脱出位
置間にずれがあることを考慮した上でシールエツ
ジＥとシール溝E′との干渉を回避するためであ
る。一方、本発明においては、上記面積T₁，T₂
を小さくするために、シールエツジEfの高さ寸
法を50μm程度、すなわち、第６図における従来
例のシールエツジＥの1/6程度に著しく小さく設
定している。従つて、本発明における面積T₁＋
T₂は、従来例における面積T₃＋T₄と略同等若し
くはより小さくすることが可能となる。このシー
ルエツジ周辺の歯面間面積は圧縮空気が吸込側に
漏れる量に影響し延いては圧縮効率を左右するも
のであるが、前記した理由により、本発明におい
て雄ロータの歯底よりシール溝を除去しても、雌
ロータのシールエツジの高さ寸法を可能な限り小
さくすることにより、シールエツジ周辺の歯面間
面積を従来並又はそれ以下にして体積効率の低下
を防ぐことができる。

尚、本発明においては、雄ロータＭのシールエ
ツジEmにおける部分d₁−c₁を円弧として、該部
分d₁−c₁が雌ロータＦの部分d₂−c₂を円弧創成す
るが如く雌雄ロータを噛合させているため、円弧
d₂−c₂に局所的な傷が発生してもシールラインに
与える影響は局所的であり、悪影響が少ないとい
う利点がある。一方、第５図の従来例において
は、雄ロータのこのシールエツジ部の点d₁が、雌
ロータの部分d₂−c₂を点創成するが如く雌雄ロー
タが噛合しているので、点d₁に傷が発生するとシ
ールラインに与える影響は非常に大きくなる。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は本発明を示し、第１図はスクリユ
ーロータの要部を示す軸直角断面図、第２図は第
１図における雌ロータの歯先を示す要部拡大断面
図、第３図は第１図における雄ロータのシールエ
ツジ部分を示す要部拡大断面図、第４図は第１図
における雌ロータのシールエツジと雄ロータの歯
底との噛み合い状態を示す要部拡大断面図、第５
図は従来例に係るスクリユーロータの要部を示す
軸直角断面図、第６図は第５図における雌ロータ
のシールエツジと雄ロータのシール溝との噛み合
い状態を示す第４図と同様の要部拡大断面図であ
る。 Ｆ……雌ロータ、Ｍ……雄ロータ、a₁，b₁，
c₁，d₁，e₁，f₁，g₁……雄ロータ歯形の各点、a₂，
b₂，c₂，d₂，e₂，f₂，g₂……雌ロータ歯形の各点、
Ef，Em……シールエツジ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 雌ロータＦの各歯のピツチ円Pfの外側にア
   デンダムAfを有する一方、雄ロータＭの各歯底
   のピツチ円Pmの内側に上記アデンダムAfに対応
   するデデンダムDmを有しかつ下記のロータ歯形
   を有することを特徴とするスクリユー圧縮機等の
   スクリユーロータ。 雌ロータ歯形 前進歯形が、 ピツチ円Pfと、雌雄ロータの各中心点Of，Om
   を結ぶ線との交点O₁を中心とする半径SR₁の円弧
   d₂−e₂と、 半径O₁−e₂の延長線上に中心点O₂を有する半
   径SR₂の円弧e₂−f₂と、 半径O₂−f₂上の点O₃を中心とする半径SR₃の円
   弧f₂−g₂と、 歯先円Cf上の円弧g₂−a₂と、 を順に接続してなる。 但し、点d₂は中心点Of，Omを結ぶ線上の点で
   かつ歯底円Bf上の点である。 点f₂はピツチ円Pfより内側に位置してい
   る。 円弧g₂−a₂間には歯先円Cfの外方に突出す
   るシールエツジEfを備えている。 追従側歯形が、 雄ロータＭの円弧d₁−c₁によつて創成される創
   成曲線d₂−c₂と、 点O₅を中心とする半径SR₅の円弧c₂−b₂と、 ピツチ円Pf上の点O₇を中心とする半径SR₇の円
   弧b₂−a₂と、 を順に接続してなる。 但し、点b₂はピツチ円Pf上の点である。 雄ロータの歯形 前進側歯形が、 ピツチ円Pmと、雌雄ロータの各中心点Of，
   Omを結ぶ点との交点ｍを中心としかつ上記半径
   SR₁に等しい半径の円弧d₁−e₁と、 雌ロータＦの上記円弧e₂−f₂によつて創成され
   る創成曲線e₁−f₁と、 雌ロータＦの円弧f₂−g₂によつて創成される創
   成曲線f₁−g₁と、 歯底円Bm上の円弧g₁−a₁と、 を順に接続してなる。 但し、点d₁は中心点Of，Omを結ぶ線上の点で
   かつ歯底円Bf上の点である。 点f₁はピツチ円Pmより外方に位置してい
   る。 円弧g₁−a₁上にシール溝は形成していな
   い。 追従側歯形は、 中心点Of，Omを結ぶ線上の点O₄を中心とする
   半径SR₄の円弧d₁−c₁と、 雌ロータＦの上記円弧b₂−c₂により創成される
   創成曲線c₁−b₁と、 ピツチ円Pm上の点O₈を中心とする半径SR₈の
   円弧b₁−a₁と、 を順に接続している。 但し、点b₁はピツチ円上の点である。