JPH07103855B2 - Vane compressor - Google Patents
Vane compressorInfo
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- JPH07103855B2 JPH07103855B2 JP3002895A JP289591A JPH07103855B2 JP H07103855 B2 JPH07103855 B2 JP H07103855B2 JP 3002895 A JP3002895 A JP 3002895A JP 289591 A JP289591 A JP 289591A JP H07103855 B2 JPH07103855 B2 JP H07103855B2
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Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はベーン型圧縮機に係わ
り、特にアルミニウム合金製回転子と鋼製軸とから構成
されたローターを有してなるベーン型圧縮機に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vane compressor, and more particularly to a vane compressor having a rotor composed of an aluminum alloy rotor and a steel shaft.
【0002】[0002]
【従来の技術】圧縮機には周知のとおり、軸流式, 遠心
式等のターボ形(翼回転形) のもの、あるいは回転式,
往復式等の容積式のもの等様々な形式のものが存在する
が、これらの圧縮機においてベーン型圧縮機 (可動翼圧
縮機) は、小形ながら高い圧縮効率を有しまた振動や騒
音が少なくかつ吐出脈動が小さい等の利点を持ち、従来
より回転圧縮機の代表的なものとされてきた。2. Description of the Related Art As is well known for compressors, turbo type (blade rotation type) such as axial flow type, centrifugal type, or rotary type
Although there are various types such as reciprocating type and positive displacement type, among these compressors, the vane type compressor (moving vane compressor) has a small size, high compression efficiency, and low vibration and noise. In addition, it has advantages such as small discharge pulsation, and has been a typical one of rotary compressors.
【0003】ところで一般に、圧縮機を構成するロータ
ー、すなわち軸およびこの軸に設けられる回転子におい
て、これら両者の結合は従来、周知の手段すなわち焼き
嵌めまたは冷やし嵌め、あるいは圧入等によりなされる
のが普通である。しかしながら、これら従来一般的手段
による結合ではある程度以上の結合力が期待できず、特
に、回転子がアルミニウム合金の如き熱膨張率の大きい
金属により構成されている場合には焼き嵌め等によって
は満足し得るる結合力が得られないといった問題があ
る。そこで、このような問題を解消すべく既に下記の如
き提案がなされている。By the way, generally, in a rotor constituting a compressor, that is, a shaft and a rotor provided on the shaft, the both of them are conventionally coupled by a well-known means, that is, by shrink fitting, cooling fitting, press fitting, or the like. It is normal. However, it is not possible to expect more than a certain degree of bonding force by these conventional general means, and especially when the rotor is made of a metal having a large coefficient of thermal expansion such as an aluminum alloy, it may be satisfied by shrink fitting. There is a problem that the bond strength to be obtained cannot be obtained. Therefore, the following proposals have already been made to solve such problems.
【0004】例えば特開昭63−134134号公報に
は、鋼製軸とアルミニウム合金製の円筒部材との結合に
おいて、図10, 図11に示す方法 (構造) が開示され
ている。これは、鋼製軸1に順次外径の異なる4段の嵌
め合い部2, 3, 4, 5を形成し、これら4段の嵌め合
い部2〜5をアルミニウム合金製の円筒部材6の内径の
異なる嵌め合い部7,8,9,10にそれぞれ嵌合させ
るもので、鋼製軸1における内側の嵌め合い部3, 4に
はセレーション3a,4aを形成する一方、外側の嵌め
合い部2,5は平滑面としている。そして、鋼製軸1の
内側2段の嵌め合い部3, 4では前記円筒部材6と食い
込み締まり嵌めの状態で結合し、外側2段の嵌め合い部
2, 5では圧入による締まり嵌めで結合するものであ
る。For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-134134 discloses a method (structure) shown in FIGS. 10 and 11 for connecting a steel shaft and a cylindrical member made of an aluminum alloy. This is because four stages of fitting portions 2, 3, 4, 5 having different outer diameters are sequentially formed on the steel shaft 1, and these four stages of fitting portions 2 to 5 are formed into the inner diameter of the cylindrical member 6 made of aluminum alloy. Different fitting portions 7, 8, 9 and 10 respectively, and the inner fitting portions 3 and 4 of the steel shaft 1 are formed with serrations 3a and 4a, while the outer fitting portion 2 is formed. , 5 are smooth surfaces. Then, the inner two-stage fitting portions 3 and 4 of the steel shaft 1 are coupled with the cylindrical member 6 in a biting interference fitting state, and the outer two-stage fitting portions 2 and 5 are coupled by press fitting. It is a thing.
【0005】また、特開昭63−158306号公報に
は、図12, 図13に示すように、軸11と円筒部材1
4との結合を行うに際し、軸11および円筒部材14に
それぞれ嵌め合い部12, 13, 15, 16を形成する
とともに、一方の嵌め合い部12, 15を他方の嵌め合
い部13, 16に対して偏心させ、かつ、双方の嵌め合
い部12, 15,13, 16を締まり嵌めによって結合
させる方法が開示されている。Further, Japanese Patent Laid-Open No. 63-158306 discloses a shaft 11 and a cylindrical member 1 as shown in FIGS.
When connecting with 4, the fitting parts 12, 13, 15, 16 are formed on the shaft 11 and the cylindrical member 14, respectively, and one fitting part 12, 15 is fitted to the other fitting part 13, 16. Eccentricity and both fitting portions 12, 15, 13, 16 are joined by interference fitting.
【0006】さらに、図示は省略するが、被結合材の結
合面に凹部を形成し、この被結合材と結合させる他方の
部材を加圧変形させることにより該部材の一部を前記被
結合材の凹部に塑性流動させることにより結合する方法
(特開昭57−146444号公報、特開昭59−14
1341号公報等) などが提供されている。Further, although not shown, a recess is formed in the joining surface of the material to be joined, and the other member to be joined to the material to be joined is deformed under pressure to part of the member to be joined. Method of joining by making plastic flow into the concave part of
(JP-A-57-146444 and JP-A-59-14)
No. 1341) and the like are provided.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た各結合手段においてもそれぞれ下記の如き不都合な点
があった。すなわち、上記図10,図11に示した結合
構造では、セレーション3a,4aにより確かに強固な結
合力は得られるものの、嵌め合い部を4段に形成し、か
つそのうちの2段にセレーション3a,4a を形成するの
は手間が掛かる上、セレーション3a,4a と円筒部材6
の嵌め合い部8,9との間に空隙が形成されるおそれが
あり、このような空隙が生じた場合にはセレーション部
に応力集中を招いたりするといった問題が生ずる。However, each of the above-mentioned coupling means also has the following disadvantages. That is, in the coupling structure shown in FIGS. 10 and 11, although the serrations 3a and 4a certainly provide a strong coupling force, the fitting portions are formed in four steps, and the serrations 3a and 4a are formed in two of the steps. It takes a lot of time to form 4a, and the serrations 3a and 4a and the cylindrical member 6 are formed.
There is a possibility that a gap may be formed between the fitting portions 8 and 9, and if such a gap occurs, there arises a problem that stress concentration is caused in the serration portion.
【0008】また、図12, 図13の方法によれば、確
かに通常の単純な締まりばめよりも強固な結合を可能に
することができ、大トルクが負荷されるような場合に適
用することができるものの、元来より厳密な寸法設定を
要求される締まりはめ結合において、軸11および円筒
部材14の双方に偏心した嵌め合い部12, 15を形成
することは極めてコストの掛かる作業となり不経済とな
るばかりでなく、結合後両部材11, 14に偏った残留
応力が生ずるものとなり、耐久性等の面での不安が残
る。Further, according to the method shown in FIGS. 12 and 13, it is possible to surely realize stronger coupling than the usual simple interference fit, and it is applied to the case where a large torque is applied. Although it is possible to form the fitting portions 12 and 15 which are eccentric to both the shaft 11 and the cylindrical member 14 in the interference fitting coupling which originally requires strict dimension setting, it is a very costly operation. Not only is it economical, but residual stress that is unevenly generated in both members 11 and 14 after joining causes anxiety in terms of durability and the like.
【0009】また、一方の部材を加圧変形により凹部に
塑性流動させる方法では、加圧による塑性変形が確実に
なされる場合には確かに強固な結合が望めるものの、塑
性流動を生じさせる際、2部材間に1軸方向の押圧力し
か加えないために部材の流動性が低く、そのために塑性
流動を生じさせるために極めて大きな加圧力を必要とす
る上、塑性流動を起こした部分が入り込むための前記凹
部の形状が限定されるといった問題があった。すなわ
ち、2部材間に1軸方向の押圧力しか与えないため該押
圧力によって生ずる応力も一方向的なものとなり、部材
の流動は一定方向のみに生ずるものとなる。したがっ
て、複雑な形状の凹部 (溝部) に対しては流動部が完全
には充満されにくく空隙を生じるおそれがあり、この空
隙部が応力集中を招く原因となるため、それら凹部の形
状としては流動金属が容易に入り込むことのできる極め
て単純なものに限られる上に、回転抵抗、引き抜き抵抗
等といった所期の結合強度を得るためには、凹部に特別
に加工を施す必要がある、等の問題が生ずるものとな
る。さらには、例えば図14に示す如き回転子17と軸
18との結合において、回転子17の結合部の厚み (軸
方向寸法) Tが小さい場合には上記従来方法でもある程
度満足できる塑性流動を生じせしめることが可能である
が、図15に示す如く回転子17の厚みTが大きいもの
となった場合には、塑性流動を生じるに充分な応力が内
部にまで伝達され難く、従って充分な結合強度が得られ
ないおそれがあり、このように軸方向寸法が比較的大き
いものとなるベーン型圧縮機における回転子と軸との結
合に摘要するには難がある、等の不都合があった。Further, in the method of plastically flowing one of the members into the concave portion by the pressure deformation, when the plastic deformation due to the pressure is surely achieved, a strong joint can be expected, but when the plastic flow is generated, The fluidity of the member is low because only a pressing force in the uniaxial direction is applied between the two members, so an extremely large pressure force is required to generate the plastic flow, and the part where the plastic flow occurs enters. However, there is a problem that the shape of the recess is limited. That is, since a pressing force in only one axial direction is applied between the two members, the stress generated by the pressing force also becomes unidirectional, and the flow of the members occurs only in a fixed direction. Therefore, it is difficult to completely fill the flow part with a complicatedly shaped recess (groove), and there is a risk that voids will be created, and this void causes stress concentration. The problem is that the recesses need to be specially processed in order to obtain the desired bonding strength such as rotation resistance and pullout resistance, in addition to being extremely simple materials into which metal can easily enter. Will occur. Further, for example, when the rotor 17 and the shaft 18 are coupled as shown in FIG. 14, when the thickness (axial dimension) T of the coupling portion of the rotor 17 is small, a satisfactory plastic flow is generated even by the above-mentioned conventional method. However, when the thickness T of the rotor 17 is large as shown in FIG. 15, it is difficult to transmit sufficient stress to cause plastic flow to the inside, and thus sufficient coupling strength is achieved. However, there is a problem that it is difficult to connect the rotor and the shaft in the vane type compressor having a relatively large axial dimension as described above.
【0010】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、アルミニウム合金製の
回転子と鋼製の軸とからなるローターを有して構成され
るベーン型圧縮機において、簡単な手段を以て前記回転
子と軸との極めて強固なる結合を実現し得るベーン型圧
縮機を提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a vane type compression having a rotor composed of a rotor made of an aluminum alloy and a shaft made of steel. (EN) Provided is a vane compressor capable of realizing an extremely strong coupling between the rotor and the shaft by a simple means.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は、1枚以上の可
動翼を外周部に有してなるアルミニウム合金製の回転子
と該回転子の軸中心部に嵌合された鋼製の軸とからなる
ローターがケーシングシリンダーに対して偏心して設け
られ、前記可動翼と前記ケーシングシリンダー内周面お
よび回転子外周面とにより形成される作用室の偏心離間
に応じた容積変化により気体の圧縮を行うよう構成され
たベーン型圧縮機において、前記回転子を、前記軸を該
回転子の軸中心部に形成された嵌合穴に挿入した後該回
転子の結合部付近を回転子の厚さ方向に押圧しながら軸
回り方向の回転力を与え、これら押圧力および回転力に
より該回転子の嵌合穴近傍に塑性流動を生じせしめるこ
とにより前記軸と結合したことを特徴とするものであ
る。According to the present invention, there is provided a rotor made of an aluminum alloy having one or more movable blades on its outer peripheral portion, and a steel shaft fitted to the central portion of the shaft of the rotor. A rotor composed of and is provided eccentrically with respect to the casing cylinder, and compresses gas by a volume change corresponding to the eccentric separation of the working chamber formed by the movable blades and the casing cylinder inner peripheral surface and the rotor outer peripheral surface. In the vane type compressor configured to perform, after inserting the rotor into a fitting hole formed in the shaft center portion of the rotor, the thickness of the rotor near the coupling portion of the rotor It is characterized in that it is coupled with the shaft by applying a rotational force in the direction around the axis while pressing in the direction, and causing plastic flow in the vicinity of the fitting hole of the rotor by these pressing force and rotational force. .
【0012】[0012]
【作用】アルミニウム合金製回転子を押圧しながら該回
転子に回転力を与えることにより、回転子にはこの押圧
力と回転力とによる複合応力が生じるものとなる。これ
により、極めて小さな荷重で充分な塑性流動を回転子の
結合部に生じせしめることができ、以て極めて良好な結
合作業および優れた結合力を実現することが可能となる
と共に、軸方向寸法の大きい回転子も確実に軸に結合す
ることができるようになる。By applying a rotational force to the rotor while pressing the aluminum alloy rotor, a composite stress is generated in the rotor by the pressing force and the rotational force. As a result, sufficient plastic flow can be generated in the rotor joint with an extremely small load, and thus extremely good joining work and excellent joining force can be realized, and the axial dimension It also ensures that a large rotor can be connected to the shaft.
【0013】[0013]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図1は本発明に係るベーン型圧縮機を示すも
ので、このベーン型圧縮機20は、複数枚の可動翼 (ベ
ーン) 22, 22,…を外周部に有してなるアルミニウ
ム合金製の回転子30と、該回転子30の軸中心部に設
けられた鋼製の軸40とからなるローター60が、ケー
シングシリンダー21に対して偏心して設けられたもの
で、ローター60が回転したとき、前記可動翼22,2
2,…とケーシングシリンダー内周面21a および回転
子外周面30a とにより形成される作用室23,23,…
の偏心離間に応じた容積変化により気体の圧縮を行う
よう構成されたものである。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a vane type compressor according to the present invention. This vane type compressor 20 is a rotating body made of an aluminum alloy having a plurality of movable vanes (vanes) 22, 22, ... A rotor 60 including a child 30 and a steel shaft 40 provided at a central portion of the rotor 30 is provided eccentrically with respect to the casing cylinder 21, and when the rotor 60 rotates, Movable wings 22,2
, And the working chambers 23, 23, ... Formed by the casing cylinder inner peripheral surface 21a and the rotor outer peripheral surface 30a.
The gas is compressed by the volume change corresponding to the eccentric separation.
【0014】また、図2は前記ローター60を示したも
ので、回転子30にはその外周面30a からほぼ軸中心
部に向かう溝31,31,…が形成され、これら溝31に
可動翼22,22,…が放射方向摺動自在に設けられたも
のとなっている。すなわち、ローター60の回転中に
は、図1に示すように、これら可動翼22,22,…が遠
心力あるいはバネ等の付勢力により回転子30の外方に
突出され、可動翼22の先端部22a がケーシングシリ
ンダー21の内周面21a と当接摺動し、かつ前記作用
室23,23,…を構成するものである。この場合、前記
回転子30は高ケイ素アルミニウム合金、前記軸40は
マンガン鋼より形成され、両者は下記の如くして結合さ
れたものとなっている。FIG. 2 shows the rotor 60. Grooves 31, 31, ... Are formed on the rotor 30 from the outer peripheral surface 30a of the rotor 30 toward the center of the shaft. , 22, ... Are provided so as to be slidable in the radial direction. That is, while the rotor 60 is rotating, as shown in FIG. 1, the movable blades 22, 22, ... Are projected to the outside of the rotor 30 by the centrifugal force or the biasing force of a spring or the like, and the tips of the movable blades 22. The portion 22a abuts and slides on the inner peripheral surface 21a of the casing cylinder 21 and constitutes the working chambers 23, 23, .... In this case, the rotor 30 is made of a high silicon aluminum alloy and the shaft 40 is made of manganese steel, and both are joined as follows.
【0015】図3において符号50は、前記回転子30
と軸40とを結合する際に用いる治具で、回転子30
を、その軸方向が鉛直方向に向くように水平に保持する
断面円形のセット穴51を形成している。セット穴51
の内周面51aは回転子30の外周面30aに全面当接
(溝31部は除く)して回転子30の径方向に拘束して
いる。また、回転子30は、セット穴51の底面51b
に当接された状態でセットされる。セット穴51の底面
51bの中央部には、回転子30の嵌合穴32に挿入さ
れる軸40の突出端を挿入するための軸挿入孔52が嵌
合穴32と同軸的に形成されている。この軸挿入孔52
は可動底部53により塞がれており、深さ(奥行き)を
自在に設定できるようにしてある。また、図示は省略し
てあるが、この治具50は、軸40をその軸方向に対し
ても、また軸回り方向に対しても強固に拘束するための
固定手段を有し、かつ、軸40を拘束する部分はその全
体が回転子30と共に軸回りに回転自在に構成されたも
のとなっている。In FIG. 3, reference numeral 50 designates the rotor 30.
Is a jig used to connect the rotor 30 with the shaft 40.
Is formed with a set cross-section 51 having a circular cross-section for holding it horizontally such that its axial direction is oriented in the vertical direction. Set hole 51
The inner peripheral surface 51a of the rotor is in full contact with the outer peripheral surface 30a of the rotor 30 (excluding the groove 31) to restrain the rotor 30 in the radial direction. The rotor 30 has a bottom surface 51b of the set hole 51.
It is set in the state of being in contact with. A shaft insertion hole 52 for inserting the protruding end of the shaft 40 inserted into the fitting hole 32 of the rotor 30 is fitted in the central portion of the bottom surface 51b of the set hole 51.
It is formed coaxially with the dowel 32 . This shaft insertion hole 52
Is closed by the movable bottom portion 53, and the depth (depth) can be freely set. Further, although not shown, the jig 50 has fixing means for firmly restraining the shaft 40 both in the axial direction and in the axial rotation direction, and The entire portion for restraining 40 is configured to be rotatable around the axis together with the rotor 30.
【0016】回転子30における嵌合穴32の長さ方向
中央部の内径は両端部内径より大径とされ、凹部33を
形成している。嵌合穴32の両端部における内径d1,d2
は共に、そこに対応する軸40の外径d3,d4に対して僅
かに大きく(実施例では0.01〜0.03mm)設定さ
れ、棒状部材との間にクリアランスを形成したものとな
っている。The inner diameter of the center portion of the fitting hole 32 of the rotor 30 in the lengthwise direction is made larger than the inner diameters of both ends to form a recess 33. Inner diameters d 1 and d 2 at both ends of the fitting hole 32
Are set to be slightly larger (0.01 to 0.03 mm in the embodiment) with respect to the outer diameters d 3 and d 4 of the shaft 40 corresponding thereto.
Thus , a clearance is formed between the rod-shaped member and the rod-shaped member.
【0017】符号71は前記回転子30をその厚さ方
向、すなわち嵌合穴32の軸方向に押圧するとともに、
回転子30に軸周りの回転を与えるための加圧ねじり装
置70(全体は図示せず) の作用子である。この作用子
71は、図示されるように嵌合穴32に挿入される軸4
0を交わすための逃し穴72を軸中心部に形成してい
る。Reference numeral 71 presses the rotor 30 in its thickness direction, that is, in the axial direction of the fitting hole 32, and
It is an operator of a pressure twisting device 70 (not shown in its entirety) for imparting rotation about an axis to the rotor 30. The operator 71 has a shaft 4 that is inserted into the fitting hole 32 as shown in the drawing.
An escape hole 72 for crossing 0 is formed at the center of the shaft.
【0018】前記回転子30と軸40とを結合するにあ
たっては、本実施例では、回転子30の結合部、すなわ
ち前記嵌合穴32周囲を、予め100℃〜300℃、好
ましくは150℃〜250℃の温度範囲に加熱する。こ
こでの前記温度範囲は本実施例における回転子30を構
成するアルミニウム合金の温間成形温度に近い温度範囲
となっている。アルミニウム合金製の回転子30の加熱
温度は上記のようにその回転子30を構成するアルミニ
ウム合金の温間成形温度近傍とすることが好ましいが、
必ずしも温間成形温度とする必要はない。すなわち、加
熱温度が本実施例の如く温間成形温度域まで達さずとも
温度上昇による変形抵抗の低下をみることができるから
である。In connecting the rotor 30 and the shaft 40, in this embodiment, the connecting portion of the rotor 30, that is, the periphery of the fitting hole 32 is preliminarily 100 ° C. to 300 ° C., preferably 150 ° C. Heat to a temperature range of 250 ° C. The temperature range here is a temperature range close to the warm forming temperature of the aluminum alloy forming the rotor 30 in this embodiment. The heating temperature of the rotor 30 made of aluminum alloy is preferably in the vicinity of the warm forming temperature of the aluminum alloy constituting the rotor 30 as described above,
It is not always necessary to use the warm forming temperature. That is, it is possible to see a decrease in deformation resistance due to a temperature rise even if the heating temperature does not reach the warm forming temperature range as in this embodiment.
【0019】上記の如く結合部を加熱された回転子30
を図3に示すように治具50のセット穴51内に装着し
たら、次に軸40を回転子30の嵌合穴32内に挿入す
る。この際、嵌合穴32と軸40との間にはクリアラン
スが設けてあるため、軸40はスムーズに挿入すること
ができる。軸40が嵌合穴32に挿入されたならば、前
記可動底部53を移動させて、軸40の長さ方向の所定
位置に回転子30が対応するように調整して固定する。
可動底部53の固定位置は、軸40を挿入する前に予め
設定しておいても勿論よい。また、軸40の固定手段
は、加圧ねじり装置70に構成することも可能である。The rotor 30 whose joint is heated as described above
3 is mounted in the setting hole 51 of the jig 50 as shown in FIG. 3 , the shaft 40 is then inserted into the fitting hole 32 of the rotor 30. At this time, since the clearance is provided between the fitting hole 32 and the shaft 40, the shaft 40 can be smoothly inserted. After the shaft 40 is inserted into the fitting hole 32, the movable bottom portion 53 is moved, and the rotor 30 is adjusted and fixed so as to correspond to a predetermined position in the length direction of the shaft 40.
Of course, the fixed position of the movable bottom portion 53 may be set in advance before inserting the shaft 40. Further, the fixing means of the shaft 40 can be configured in the pressure twisting device 70.
【0020】上記の如く軸40が回転子30にセットさ
れたならば、加圧ねじり装置70の作用子71を図示の
如く回転子30の上面30b における中心部近傍すなわ
ち嵌合穴32の開口部近傍に当てる。そして、この後、
加圧ねじり装置70を駆動させて作用子71を下向きに
強く加圧するとともに、嵌合穴32の軸回りすなわち軸
40の軸回りにねじり込む。すなわち、このとき回転子
30には、押圧力とねじり力 (回転力) との双方の力が
付加されるものとなる。回転子30は治具50の内周面
51a によりその外周面30aを拘束されているため、
軸方向 (厚さ方向 )の押圧力により軸中心部への塑性流
動が生じ、回転子30の中心部近傍部つまり嵌合穴32
の近傍部が縮径されていき、軸40に強く圧着される。When the shaft 40 is set on the rotor 30 as described above, the operator 71 of the pressure twisting device 70 is located near the center of the upper surface 30b of the rotor 30, that is, the opening of the fitting hole 32, as shown in the figure. Apply in the vicinity. And after this,
The pressing and twisting device 70 is driven to pressurize the operator 71 strongly downward, and twists around the axis of the fitting hole 32, that is, around the axis 40. That is, at this time, both the pressing force and the twisting force (rotational force) are applied to the rotor 30. Since the outer peripheral surface 30a of the rotor 30 is constrained by the inner peripheral surface 51a of the jig 50,
The axial direction (thickness direction) pressing force causes a plastic flow toward the center of the shaft, and the center of the rotor 30 near the center, that is, the fitting hole 32.
The diameter of the portion in the vicinity of is reduced, and the shaft 40 is strongly crimped.
【0021】ここで、このような押圧操作により上記の
如く回転子30の中心部近傍が軸40側に縮径されるの
は、塑性理論における“Tresca の降伏条件" より理論
付られる。すなわち、Tresca の降伏条件によれば、材
料の変形抵抗をKf 、材料に外力が加えられたときのそ
の材料に生じた最大主応力をσ1 、最小主応力σ3 とし
たとき、次式で示す条件、 (σ1 −σ3) >> Kf が満足されたとき、材料は最小主応力σ3 の方向に変
形するものとなる。したがって、上記の場合、作用子7
1により回転子30の中央部近傍を押圧(圧縮) すれば
回転子30の嵌合穴32近傍が軸中心部に向かって塑性
流動することが理解できる。Here, the reason why the vicinity of the central portion of the rotor 30 is reduced to the shaft 40 side by the pressing operation as described above is theorized from the "Tresca yielding condition" in the theory of plasticity. That is, according to the yield condition of Tresca, when the deformation resistance of a material is Kf, the maximum principal stress generated in the material when an external force is applied to the material is σ 1 , and the minimum principal stress σ 3 is When the condition shown, (σ 1 −σ 3 ) >> Kf, is satisfied, the material deforms in the direction of the minimum principal stress σ 3 . Therefore, in the above case, the operator 7
It can be understood that by pressing (compressing) the vicinity of the central portion of the rotor 30 with No. 1, the vicinity of the fitting hole 32 of the rotor 30 plastically flows toward the central portion of the shaft.
【0022】そしてさらに、ここでは、上記押圧力に加
えてねじり力が付加されるため、回転子30の内部には
該押圧力による応力とねじり力による応力とが合成され
た複合応力が生じ、これにより塑性流動が極めて容易
に、すなわち小さな荷重で充分な塑性流動を生じせしめ
ることができるものとなる。しかも、本実施例ではさら
に、押圧・回転力を付加する回転子30の結合部を上記
の如く温間成形温度に加熱するものであるから、該結合
部の変形抵抗は常温 (冷間成形温度) 時に対し大きく低
下したものとなり、塑性流動性は格別優れたものとな
る。ただし、上記回転子30と軸40との結合作業は必
ずしも上記の如く回転子30を加熱しなければならない
ものではなく常温で行うことも可能である。そして、そ
の場合でも、押圧力と回転力とによって生ずる複合応力
により回転子30の結合部の塑性流動を容易に生じせし
めることができるから、アルミニウム合金製の回転子3
0と鋼製の軸40との結合を強固に行うことができる。Further, in this case, since a twisting force is applied in addition to the above pressing force, a composite stress is generated inside the rotor 30, which is a combination of the stress due to the pressing force and the stress due to the torsional force. As a result, the plastic flow becomes extremely easy, that is, a sufficient plastic flow can be generated with a small load. Moreover, in this embodiment, since the joint portion of the rotor 30 which applies the pressing / rotating force is heated to the warm forming temperature as described above, the deformation resistance of the joint portion is at room temperature (cold forming temperature). ) It is significantly reduced over time, and the plastic fluidity is exceptionally excellent. However, the work of connecting the rotor 30 and the shaft 40 does not necessarily have to heat the rotor 30 as described above, and can be performed at room temperature. Even in that case, the composite stress generated by the pressing force and the rotating force can easily cause the plastic flow of the joint portion of the rotor 30, so that the rotor 3 made of aluminum alloy is used.
0 and the steel shaft 40 can be firmly connected.
【0023】このように、上記手段により回転子30と
軸40とを結合すれば、本発明に係るベーン型圧縮機2
0の如く、あるいは先の図15に示した如く回転子30
の軸方向寸法Tが大きいものであった場合にも、塑性流
動を結合部全体にわたって生じせしめることが容易に可
能となり、充分なる結合強度を簡単に得ることができ
る。さらに、アルミニウム合金製の回転子30は熱膨張
率が大きいがために従来焼き嵌め等による結合に難があ
ったわけであるが、本発明にあっては、むしろそのアル
ミニウム合金の備える良好な塑性加工性を積極的に利用
した極めて有効な結合手段ということができる。As described above, if the rotor 30 and the shaft 40 are connected by the above means, the vane type compressor 2 according to the present invention.
0, or the rotor 30 as shown in FIG.
Even if the axial dimension T is large, it is possible to easily cause plastic flow over the entire joint portion, and it is possible to easily obtain sufficient joint strength. Further, since the rotor 30 made of an aluminum alloy has a large coefficient of thermal expansion, it has conventionally been difficult to be joined by shrink fitting or the like. However, in the present invention, it is rather good plastic working provided by the aluminum alloy. It can be said that it is an extremely effective coupling means that positively utilizes sex.
【0024】なお、上記結合を実施するにあたり図4ま
たは図5に示すように、前記軸40の結合部に突条42
あるいはローレット43等によりセレーション部を形成
して結合力を増強させることは無論任意に行うことがで
きる。ちなみに図6は、前記軸40の結合部に図5に示
した如きローレット43を形成した場合と、ローレット
を形成せず平滑面とした場合との双方について本発明を
適用したときのねじりトルクに対する抵抗力を比較した
ものである。なお、横軸は軸40の直径である。本図に
おいて、例えば軸40の直径が60mmの場合についてみ
ると、ローレット無しの場合でも約200Kg・m のトル
クに対する抵抗力を有し極めて高い結合力が得られてい
ることが解るが、前記ローレット43を形成した場合に
は抵抗力は300Kg・m 以上の値を示し、ローレット無
しのものに比較してねじりトルクに対する結合力は50
%以上向上していることが解る。In carrying out the above-mentioned connection, as shown in FIG. 4 or 5, the ridge 42 is formed on the connecting portion of the shaft 40.
Alternatively, it is of course possible to arbitrarily form the serration portion by the knurling 43 or the like to enhance the binding force. By the way, FIG. 6 shows the torsional torque when the present invention is applied to both the case where the knurl 43 as shown in FIG. 5 is formed at the joint portion of the shaft 40 and the case where the knurl is not formed and the surface is smooth. It is a comparison of resistance. The horizontal axis is the diameter of the shaft 40. In this figure, for example, when the diameter of the shaft 40 is 60 mm, it can be seen that even without the knurling, the resistance to the torque of about 200 kg · m is obtained and an extremely high coupling force is obtained. When 43 is formed, the resistance shows a value of 300 Kg · m or more, and the coupling force against torsion torque is 50 compared to that without knurls.
You can see that it has improved by more than%.
【0025】図7は前記軸40に凹溝44を形成した例
を示すものである。この場合、凹溝44は図示の如く螺
旋状に形成している。結合操作は上記説明したものと同
様である。凹溝44をこのような形状とした場合には回
転子30と軸40との結合において、ねじりトルクおよ
び引き抜きトルクの双方に対して優れた低効力を発揮す
ることができるものとなるが、本例によれば、このよう
な形状の凹溝44にも流動金属を容易かつ充分に充填さ
せることができるわけである。そして、本例の場合は特
に、回転子30を押圧しながら回転させる際、該回転子
30を凹溝44の螺旋形成方向と同一方向に回転させる
ことにより流動金属の充填性をより一層高めることがで
きる。さらに、上記結合手段によれば、上記の如く回転
子30の結合部の塑性変形を小さな荷重で容易に生じさ
せることができるため、例えば図8, 図9に示すよう
に、従来不可能とされていたアンダーカットを形成して
なる凹溝44等にも充分に流動部を充満させることが可
能となり、極めて高い結合を実現することができるもの
となる。FIG. 7 shows an example in which a concave groove 44 is formed in the shaft 40. In this case, the concave groove 44 is formed in a spiral shape as shown. The combining operation is similar to that described above. When the recessed groove 44 is formed in such a shape, when the rotor 30 and the shaft 40 are coupled, it is possible to exhibit an excellent low effect on both the torsion torque and the pulling torque. According to the example, it is possible to easily and sufficiently fill the concave groove 44 having such a shape with the fluid metal. Further, particularly in the case of this example, when the rotor 30 is rotated while being pressed, the rotor 30 is rotated in the same direction as the spiral forming direction of the concave groove 44 to further enhance the filling property of the fluid metal. You can Further, according to the above-mentioned coupling means, the plastic deformation of the coupling portion of the rotor 30 can be easily generated with a small load as described above, and therefore, it is impossible to achieve the conventional technique as shown in FIGS. 8 and 9, for example. It is possible to sufficiently fill the fluidized portion even in the recessed groove 44 and the like formed with the undercut, and it is possible to realize extremely high coupling.
【0026】また特に、回転子30に押圧・回転力を与
える際、本実施例の如く、回転子30の外周面30a の
全周を拘束し中心部近傍を均一に押圧すれば、回転子3
0内部の残留応力が均一に分布され、外力に対する信頼
性の高いものとなるので、本実施例は正しくこのように
ベーン型圧縮機20のローター60に適用して極めて効
果的である。Further, in particular, when a pressing / rotating force is applied to the rotor 30, if the entire circumference of the outer peripheral surface 30a of the rotor 30 is constrained and the vicinity of the center is uniformly pressed as in this embodiment, the rotor 3
Since the residual stress inside 0 is distributed uniformly and has high reliability against external force, this embodiment is correctly applied to the rotor 60 of the vane compressor 20 as described above, and is extremely effective.
【0027】[0027]
【発明の効果】以上説明したとおり本発明によれば、ア
ルミニウム合金製の回転子と鋼製の軸とからなるロータ
ーを有して構成されるベーン型圧縮機において、アルミ
ニウム合金製回転子と鋼製軸との結合は、回転子に押圧
力と回転力とを与え、これら押圧・回転力によって生じ
た複合応力により回転子の嵌合部近傍に塑性流動を生じ
せしめて軸と結合したものとしたので、上記塑性流動を
小さな荷重でしかも充分に発生させることができ、以て
簡単な手段によりこれら回転子と軸との結合を確実かつ
極めて強固に行うことができるものとなる。また、この
ように充分なる塑性流動を容易に生じせしめることがで
きるので、軸方向寸法が大きいすなわち嵌合部長の大き
いアルミニウム合金製回転子と鋼製軸との結合をも確実
に実現することができ、さらには、鋼製軸にアルミニウ
ム合金製回転子の塑性流動部を流入させるための凹部あ
るいはセレーション等を設ける場合にも、それら凹部等
の形状の設定自由度が増し、それによりさらなる結合強
度の向上を図ることができる等の優れた効果を奏するこ
とができる。As described above, according to the present invention, in a vane type compressor having a rotor made of an aluminum alloy rotor and a steel shaft, the aluminum alloy rotor and the steel are provided. The coupling with the shaft is such that a pressing force and a rotating force are applied to the rotor, and the compound stress generated by these pressing and rotating forces causes a plastic flow in the vicinity of the fitting part of the rotor to couple with the shaft. Therefore, the plastic flow can be sufficiently generated with a small load, and thus the rotor and the shaft can be reliably and extremely firmly coupled by a simple means. Further, since it is possible to easily generate sufficient plastic flow in this way, it is possible to reliably realize the connection between the aluminum alloy rotor and the steel shaft, which have a large axial dimension, that is, a long fitting portion length. In addition, even when a recess or serration is provided on the steel shaft to allow the plastic flow part of the aluminum alloy rotor to flow in, the degree of freedom in setting the shape of these recesses increases, which further increases the bonding strength. It is possible to obtain excellent effects such as improvement of
【図1】本発明に係るベーン型圧縮機の概略を示す側断
面図である。FIG. 1 is a side sectional view schematically showing a vane compressor according to the present invention.
【図2】ベーン型圧縮機のローターを可動翼と共に示す
斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a rotor of a vane type compressor together with movable blades.
【図3】アルミニウム合金製回転子および鋼製軸を治具
と共に示す縦断面図である。FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing an aluminum alloy rotor and a steel shaft together with a jig.
【図4】鋼製軸を示す部分正面図である。FIG. 4 is a partial front view showing a steel shaft.
【図5】鋼製軸を示す部分正面図である。FIG. 5 is a partial front view showing a steel shaft.
【図6】鋼製軸の直径とねじりトルクに対する抵抗力と
の関係を鋼製軸のローレットの有無に対して比較したグ
ラフである。FIG. 6 is a graph comparing the relationship between the diameter of the steel shaft and the resistance to the torsion torque with and without the knurls of the steel shaft.
【図7】当実施例の変形例を示すもので、アルミニウム
合金製回転子および鋼製軸の一部を破断して見る斜視図
である。FIG. 7 is a perspective view showing a modified example of the present embodiment, in which a part of an aluminum alloy rotor and a steel shaft is cut away.
【図8】ローターおよびシャフトを示す縦断面図であ
る。FIG. 8 is a vertical sectional view showing a rotor and a shaft.
【図9】ローターおよびシャフトを示す縦断面図であ
る。FIG. 9 is a vertical sectional view showing a rotor and a shaft.
【図10】本発明に係る従来技術を説明するもので、鋼
製軸と円筒部材との結合状態を示す縦断面図である。FIG. 10 is a vertical cross-sectional view for explaining a conventional technique according to the present invention and showing a coupled state of a steel shaft and a cylindrical member.
【図11】本発明に係る従来技術を説明するもので、鋼
製軸の立面図である。FIG. 11 is an elevational view of a steel shaft for explaining the prior art according to the present invention.
【図12】本発明に係る従来技術を説明するもので、円
筒部材の縦断面図である。FIG. 12 is a vertical cross-sectional view of a cylindrical member for explaining the conventional technique according to the present invention.
【図13】本発明に係る従来技術を説明するもので、軸
の立面図である。FIG. 13 is an elevational view of a shaft for explaining the related art according to the present invention.
【図14】本発明に係る従来技術を説明するもので、接
合されたローターおよびシャフトを一部断面で示す立面
図である。FIG. 14 is a front view showing a rotor and a shaft joined to each other in a partial cross section, for explaining the conventional technique according to the present invention.
【図15】本発明に係る従来技術を説明するもので、結
合されたローターおよびシャフトを一部断面で示す立面
図である。FIG. 15 is an elevational view for explaining the related art according to the present invention and showing a coupled rotor and shaft in a partial cross section.
20 ベーン型圧縮機 21 ケーシングシリンダー 21a 内周面 22 可動翼 23 作用室 30 回転子 30a 外周面 32 嵌合穴 40 軸 60 ローター 20 vane type compressor 21 casing cylinder 21a inner peripheral surface 22 movable blade 23 working chamber 30 rotor 30a outer peripheral surface 32 fitting hole 40 shaft 60 rotor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山根 修二 千葉県習志野市屋敷4−3−1 セイコー 精機株式会社内 (72)発明者 小林 猛 千葉県習志野市屋敷4−3−1 セイコー 精機株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−52741(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shuji Yamane 4-3-1 Yashiki, Narashino-shi, Chiba Seiko Seiki Co., Ltd. (72) Inventor Takeshi Kobayashi 4-3-1 Yashiki, Narashino-shi, Chiba Seiko Seiki Co., Ltd. (56) Reference JP-A-3-52741 (JP, A)
Claims (1)
アルミニウム合金製の回転子と該回転子の軸中心部に嵌
合された鋼製の軸とからなるローターがケーシングシリ
ンダーに対して偏心して設けられ、前記可動翼と前記ケ
ーシングシリンダー内周面および回転子外周面とにより
形成される作用室の偏心離間に応じた容積変化により気
体の圧縮を行うよう構成されたベーン型圧縮機におい
て、前記回転子は、前記軸を該回転子の軸中心部に形成
された嵌合穴に挿入した後該回転子の結合部付近を回転
子の厚さ方向に押圧しながら軸回り方向の回転力を与
え、これら押圧力および回転力により該回転子の嵌合穴
近傍に塑性流動を生じせしめることにより前記軸と結合
してあることを特徴とするベーン型圧縮機。1. A casing cylinder is provided with a rotor composed of an aluminum alloy rotor having one or more movable blades on its outer peripheral portion and a steel shaft fitted in the shaft center portion of the rotor. Vane-type compression provided eccentrically with respect to each other and configured to compress gas by a volume change corresponding to eccentric separation of an action chamber formed by the movable blade, the inner peripheral surface of the casing cylinder, and the outer peripheral surface of the rotor. In the machine, the rotor rotates in the axial direction while inserting the shaft into a fitting hole formed in the center of the rotor, and pressing the vicinity of the coupling part of the rotor in the thickness direction of the rotor. The vane type compressor is characterized in that the vane type compressor is connected to the shaft by applying the rotational force of the above, and causing a plastic flow in the vicinity of the fitting hole of the rotor by the pressing force and the rotational force.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3002895A JPH07103855B2 (en) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | Vane compressor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3002895A JPH07103855B2 (en) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | Vane compressor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04272491A JPH04272491A (en) | 1992-09-29 |
| JPH07103855B2 true JPH07103855B2 (en) | 1995-11-08 |
Family
ID=11542094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3002895A Expired - Lifetime JPH07103855B2 (en) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | Vane compressor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07103855B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5580232A (en) * | 1995-05-04 | 1996-12-03 | Kobelco Compressors (America), Inc. | Rotor assembly having a slip joint in the shaft assembly |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2774589B2 (en) * | 1989-07-18 | 1998-07-09 | 昭和電工株式会社 | Method for joining metal members and apparatus used therefor |
-
1991
- 1991-01-14 JP JP3002895A patent/JPH07103855B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04272491A (en) | 1992-09-29 |
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