JP3675732B2 - Casting method for profile and shaft - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スーパーチャージャ用ロータのプロファイル部と軸を安価に効率よく強固に連結するプロファイル部と軸の鋳ぐるみ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、スーパーチャージャ用ロータの模式図である。スーパーチャージャ用ロータは、互いに嵌合しながら回転する雄ロータ（Ｍロータ１）と雌ロータ（Ｆロータ２）からなる。Ｍロータ１は、複数（図では３本）の螺旋凸部１ａを有し、Ｆロータ２はこの螺旋凸部１ａと隙間無く嵌合する螺旋凹部２ａを有する。この螺旋凸部１ａと螺旋凹部２ａの間で気体（例えば給気）を圧縮し、給気を加圧して内燃機関に過給するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、かかるスーパーチャージャ用ロータは、重力鋳造又は精密鋳造で製造されていた。
【０００４】
重力鋳造は、溶融金属（溶湯）を鋳型に流し込み、凝固させて作る鋳造法である。鋳型としては砂型・金型が最も多く用いられる。鋳型は製品（この場合、ロータ）に相当する空洞部を有し、その部分に溶湯を流し込むことができるようにしたものである。また、精密鋳造は、シェルモールド法やロストワックス法であり、鋳造品の精度が高い特徴がある。
【０００５】
スーパーチャージャ用ロータは、螺旋部１ａ，２ａを有するプロファイル部３とこれを貫通する軸４とからなる。プロファイル部３は通常アルミニウム製であり、軸４は通常鋼製である。従って、プロファイル部３と軸４を強固に連結するために、従来は、軸側にアルミナイズ処理を施し、鋼製の軸とアルミニウム製のプロファイル部を金属結合させる手段がとられていた。
【０００６】
この場合、軸４とプロファイル部３をアルミニウムの金属結合で連結させるため、ロータを高温で長時間保持する必要がある。従って、従来の重力鋳造では、生産性が低い問題点があった。
【０００７】
更に、重力鋳造は、鋳型製作や型のばらし（分解）に時間がかかり（例えば６分前後）、製品の倍程度の押し湯を必要とするため、歩留りが低く、鋳造品の精度が低いため、３ｍｍ程度の余肉を必要としその分加工代が多く、加工時間が長く加工コストも高くなる、等の問題点もあった。
【０００８】
また、上述したアルミナイズ処理による連結の問題点を解決するために、プロファイル部と軸をピンで固定したり、図５（Ａ）に例示するように軸４に溝５を設けて鋳ぐるむ手段（特開平７−３０１２１１号）や、図５（Ｂ）に例示するように軸４に貫通孔６を設けて鋳ぐるむ手段（特開平８−４９６７７号）が提案されている。
しかし、これらの手段は、加工工程の増加、及び部品の増加によりコストアップとなる問題点があった。
【０００９】
また、精密鋳造のシェルモールド法でロータを製造することは実質的に不可能であり、ロストワックス法では工程が多く生産性が低く、コスト高となる問題点があった。更に、ロストワックス法で軸を鋳ぐるむことは可能ではあるが、更にコスト高となる問題点があった。
【００１０】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、スーパーチャージャ用ロータを構成するプロファイル部と軸を安価に効率よく強固に連結することができるプロファイル部と軸の鋳ぐるみ方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、スーパーチャージャ用ロータ（１１）のプロファイル部（１１ａ）とこれを貫通する軸（１２）とを鋳ぐるむ方法であって、
プロファイル部と連結される軸の表面に予め左右螺旋状のクロス目（１３）を、複数のバイト（１４）を並列させて、旋盤加工により多条ネジを同時に加工し、該軸の回りにプロファイル部（１１ａ）をダイカスト鋳造で鋳ぐるむ、ことを特徴とするプロファイル部と軸の鋳ぐるみ方法が提供される。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記左右螺旋状のクロス目（１３）は、右ネジ螺旋状溝と、左ネジ螺旋溝とからなり、これを互いにクロスさせる。
【００１３】
上記本発明の方法によれば、軸の溝加工により、ダイカスト鋳造で鋳ぐるんだ際、軸（１２）の表面に形成されたクロス目（１３）の溝部にアルミニウムが鋳造圧により確実に入り込み、機械的な結合により十分な締結力が得られる。
従って、従来の軸側へのアルミナイズ処理が不要となり、かつ溝加工や貫加工も不要であり、加工工程が少なく、余分な部品が不要となり、プロファイル部と軸を安価に効率よく強固に連結することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１５】
図１は、本発明によるプロファイル部と軸の鋳ぐるみ方法の説明図である。この図において、（Ａ）はクロス目加工工程、（Ｂ）は鋳ぐるみ工程である。
【００１６】
クロス目加工工程（Ａ）では、スーパーチャージャ用ロータのプロファイル部を貫通する軸１２の表面にプロファイル部１１ａの胴長より短い範囲で左右螺旋状のクロス目１３を加工する。この左右螺旋状のクロス目１３は、例えば旋盤による切削加工による右ネジ螺旋状溝と左ネジ螺旋溝とからなり、これを互いにクロスさせて形成する。切削加工によるネジは、例えばピッチ１ｍｍの１０条ネジであり、ネジの形は通常の山形であるのがよい。旋盤加工において、複数のバイト１４を並列させて用い、多条ネジを同時に加工するか、あるいは複数回カッター位置をずらして加工する。
【００１７】
なお、この加工は旋盤による切削加工以外に、例えばローレット加工でもよい。しかし、ローレット加工よりも旋盤によるネジ加工の方がより短時間に能率よくクロス目１３を加工することができる。
【００１８】
次に、鋳ぐるみ工程（Ｂ）では、クロス目１３を加工した軸１２の回りを金型１５で囲み、その内側の空洞１６に図示しない湯みちを通してアルミニウム等の溶湯を高圧で注入する。溶湯は、空洞１６で短時間に凝固して、プロファイル部１１ａに軸１２を鋳ぐるみしたスーパーチャージャ用ロータが完成する。
【００１９】
図２は、本発明により製造したロータの模式図である。この図において、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は端面図、（Ｃ）は実際に製作したロータの横断面図である。
【００２０】
図２に示すロータは、プロファイル部１１ａに中空部１１ｂを有している。この中空化によりロータの肉厚を薄くすることができ、ダイカスト特有の鋳造欠陥の発生を防ぐとともに、大幅な軽量化ができ、慣性モーメントを低減して高速回転、起動停止特性を向上し、エンジンに対する追従性を高めている。
【００２１】
【実施例】
図３は、本発明により製造したロータの試験結果である。この試験は、上述した方法でロータのプロファイル部と軸をアルミダイカスト鋳造で鋳ぐるみ鋳造し、図２（Ｃ）に矢印Ａで示す部分を軸方向６箇所から切り出し、それぞれ結合力を計測したものである。
【００２２】
図３の縦軸は、製作したロータからプロファイル部と軸を含むＡ部を切り出し、プロファイル部を支持して軸に軸方向の力を作用させて、軸がプロファイル部から抜ける時の荷重を計測したものである。なお、この荷重は軸長さ当たりに換算して結合力として表示した。
【００２３】
この図から本発明の方法により、スーパーチャージャ用ロータに要求される結合力の規格値１とした場合、本発明による結合力の下限値が１．３８であり、少なくとも従来よりも３８％以上高い結合力が得られることが確認された。
【００２４】
また、この試験において、プロファイル部と軸の結合部分、すなわち軸周辺のプロファイル部の硬度を各サンプルで計測した結果、従来欠陥が発生しやすかった軸周辺部が十分高い硬度になっていること確認された。
【００２５】
上述した本発明の方法によれば、軸１２の溝加工により、ダイカスト鋳造で鋳ぐるんだ際、軸１２の表面に形成されたクロス目１３の溝部にアルミニウムが鋳造圧により確実に入り込み、機械的な結合により十分な締結力が得られる。従って、従来の軸側へのアルミナイズ処理が不要となり、かつ溝加工や貫加工も不要であり、加工工程が少なく、余分な部品が不要となり、プロファイル部と軸を安価に効率よく強固に連結することができる。
【００２６】
なお、本発明は上述した実施例及び実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００２７】
【発明の効果】
上述したように、本発明のプロファイル部と軸の鋳ぐるみ方法は、スーパーチャージャ用ロータを構成するプロファイル部と軸を安価に効率よく強固に連結することができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるプロファイル部と軸の鋳ぐるみ方法の説明図である。
【図２】本発明により製造したロータの模式図である。
【図３】本発明により製造したロータの試験結果である。
【図４】スーパーチャージャ用ロータの模式図である。
【図５】従来の鋳ぐるみ方法の模式図である。
【符号の説明】
１ 雄ロータ（Ｍロータ）、１ａ 螺旋凸部、
２ 雌ロータ（Ｆロータ）、２ａ 螺旋凹部、
３ プロファイル部、４ 軸、
５ 溝、６ 貫通孔、
１１ スーパーチャージャ用ロータ、
１１ａ プロファイル部、１１ｂ 中空部、
１２ 軸、１３ クロス目[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for casting a profile portion and a shaft for connecting a profile portion and a shaft of a rotor for a supercharger firmly and inexpensively and efficiently.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 is a schematic view of a supercharger rotor. The supercharger rotor includes a male rotor (M rotor 1) and a female rotor (F rotor 2) that rotate while being fitted to each other. The M rotor 1 has a plurality (three in the figure) of spiral protrusions 1a, and the F rotor 2 has a spiral recess 2a that fits with the spiral protrusions 1a without any gap. Gas (for example, supply air) is compressed between the spiral projection 1a and the spiral recess 2a, and the supply air is pressurized to supercharge the internal combustion engine.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, such a supercharger rotor has been manufactured by gravity casting or precision casting.
[0004]
Gravity casting is a casting method in which molten metal (molten metal) is poured into a mold and solidified. Sand molds and molds are most often used as molds. The mold has a hollow portion corresponding to a product (in this case, a rotor) so that the molten metal can be poured into the hollow portion. Moreover, precision casting is a shell mold method or a lost wax method, and is characterized by high accuracy of the cast product.
[0005]
The supercharger rotor includes a profile portion 3 having spiral portions 1a and 2a and a shaft 4 penetrating the profile portion 3. The profile part 3 is usually made of aluminum, and the shaft 4 is usually made of steel. Therefore, in order to firmly connect the profile portion 3 and the shaft 4, conventionally, a means has been employed in which the shaft side is subjected to aluminizing treatment and the steel shaft and the aluminum profile portion are metal-bonded.
[0006]
In this case, since the shaft 4 and the profile portion 3 are connected by a metal bond of aluminum, it is necessary to hold the rotor at a high temperature for a long time. Therefore, the conventional gravity casting has a problem of low productivity.
[0007]
Furthermore, gravity casting takes time (for example, around 6 minutes) to mold and disassemble (disassemble) the mold, and requires about twice as much hot water as the product, resulting in a low yield and low accuracy of the cast product. There were also problems such as requiring a surplus of about 3 mm, requiring a large machining allowance, increasing the processing time and increasing the processing cost.
[0008]
Further, in order to solve the above-described connection problem due to the aluminizing process, the profile portion and the shaft are fixed with a pin, or a groove 5 is provided in the shaft 4 as illustrated in FIG. Means (Japanese Patent Laid-Open No. 7-301111) and means for forming a through hole 6 in the shaft 4 as shown in FIG.
However, these means have a problem that costs increase due to an increase in processing steps and an increase in parts.
[0009]
In addition, it is practically impossible to manufacture a rotor by a precision casting shell mold method, and the lost wax method has a problem in that it involves many steps and low productivity and high cost. Further, although it is possible to cast the shaft by the lost wax method, there is a problem that the cost is further increased.
[0010]
The present invention has been made to solve such problems. That is, an object of the present invention is to provide a cast-in method of a profile part and a shaft that can efficiently and firmly connect a profile part and a shaft constituting a rotor for a supercharger at low cost.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, there is provided a method of casting a profile portion (11a) of a supercharger rotor (11) and a shaft (12) passing therethrough,
The left and right spiral cross stitches (13) are arranged in advance on the surface of the shaft connected to the profile portion, and a plurality of cutting tools (14) are arranged in parallel , and multi-threaded screws are simultaneously machined by lathe processing, and the profile around the shaft There is provided a profile part and shaft casting method characterized in that the part (11a) is cast by die casting.
[0012]
According to a preferred embodiment of the present invention, the left and right spiral cross stitches (13) are composed of a right-handed spiral groove and a left-handed spiral groove, which cross each other.
[0013]
According to the method of the present invention, when casting is performed by die casting by shaft groove processing, aluminum surely enters the groove portion of the cross stitch (13) formed on the surface of the shaft (12) by casting pressure. A sufficient fastening force can be obtained by mechanical coupling.
This eliminates the need for conventional aluminizing treatment on the shaft side, eliminates the need for grooving and drilling, reduces the number of machining steps, eliminates the need for extra parts, and connects the profile and shaft to the shaft efficiently and firmly. can do.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0015]
FIG. 1 is an explanatory view of a method for casting a profile portion and a shaft according to the present invention. In this figure, (A) is a cross stitch processing step, and (B) is a cast-in step.
[0016]
In the cross stitch processing step (A), the left and right spiral cross stitches 13 are processed on the surface of the shaft 12 penetrating the profile portion of the supercharger rotor within a range shorter than the body length of the profile portion 11a. The left and right spiral cross stitches 13 are formed of, for example, a right-handed spiral groove and a left-handed spiral groove formed by cutting with a lathe, and are formed by crossing each other. The screw by cutting is, for example, a 10-thread with a pitch of 1 mm, and the shape of the screw may be a normal chevron. In lathe processing, a plurality of cutting tools 14 are used in parallel, and multi-threaded screws are processed simultaneously, or the cutter position is shifted a plurality of times.
[0017]
Note that this processing may be, for example, knurl processing in addition to cutting by a lathe. However, the thread 13 by the lathe can be processed more efficiently in a shorter time than the knurling.
[0018]
Next, in the cast-in step (B), the periphery of the shaft 12 on which the cross stitch 13 is processed is surrounded by a mold 15 and molten metal such as aluminum is injected into the inner cavity 16 through a hot water not shown at high pressure. The molten metal is solidified in the cavity 16 in a short time to complete a supercharger rotor in which the shaft 12 is cast in the profile portion 11a.
[0019]
FIG. 2 is a schematic view of a rotor manufactured according to the present invention. In this figure, (A) is a side view, (B) is an end view, and (C) is a cross-sectional view of an actually manufactured rotor.
[0020]
The rotor shown in FIG. 2 has a hollow portion 11b in the profile portion 11a. This hollowing makes it possible to reduce the thickness of the rotor, prevent the occurrence of casting defects peculiar to die casting, reduce the weight significantly, reduce the moment of inertia, improve the high-speed rotation, start / stop characteristics, engine The following is improved.
[0021]
【Example】
FIG. 3 is a test result of a rotor manufactured according to the present invention. In this test, the profile portion and shaft of the rotor were cast by aluminum die casting by the method described above, and the portion indicated by the arrow A in FIG. It is.
[0022]
The vertical axis in FIG. 3 cuts out the profile part and the A part including the shaft from the manufactured rotor, supports the profile part, applies an axial force to the shaft, and measures the load when the shaft comes out of the profile part. It is a thing. In addition, this load was converted per shaft length and displayed as a binding force.
[0023]
From this figure, when the standard value of the coupling force required for the supercharger rotor is set to 1 by the method of the present invention, the lower limit value of the coupling force according to the present invention is 1.38, which is at least 38% higher than the conventional one. It was confirmed that a binding force was obtained.
[0024]
In this test, the hardness of the joint between the profile part and the shaft, that is, the profile part around the shaft was measured for each sample. As a result, it was confirmed that the shaft peripheral part, which had been prone to conventional defects, had sufficiently high hardness. It was done.
[0025]
According to the above-described method of the present invention, when the casting of the shaft 12 is performed by die casting, aluminum is surely entered into the groove portion of the cross stitch 13 formed on the surface of the shaft 12 by the casting pressure. A sufficient fastening force can be obtained by effective coupling. This eliminates the need for conventional aluminizing treatment on the shaft side, eliminates the need for grooving and drilling, reduces the number of machining steps, eliminates the need for extra parts, and connects the profile and shaft to the shaft efficiently and firmly. can do.
[0026]
In addition, this invention is not limited to the Example and embodiment mentioned above, Of course, it can change variously in the range which does not deviate from the summary of this invention.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, the method of casting the profile portion and the shaft according to the present invention has excellent effects such as being able to connect the profile portion and the shaft constituting the supercharger rotor efficiently and firmly at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view of a method of casting a profile portion and a shaft according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of a rotor manufactured according to the present invention.
FIG. 3 is a test result of a rotor manufactured according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram of a rotor for a supercharger.
FIG. 5 is a schematic view of a conventional cast-in method.
[Explanation of symbols]
1 male rotor (M rotor), 1a spiral convex part,
2 female rotor (F rotor), 2a spiral recess,
3 Profile section, 4 axes,
5 grooves, 6 through holes,
11 Supercharger rotor,
11a profile part, 11b hollow part,
12th axis, 13th cross

Claims (2)

スーパーチャージャ用ロータ（１１）のプロファイル部（１１ａ）とこれを貫通する軸（１２）とを鋳ぐるむ方法であって、
プロファイル部と連結される軸の表面に予め左右螺旋状のクロス目（１３）を、複数のバイト（１４）を並列させて、旋盤加工により多条ネジを同時に加工し、該軸の回りにプロファイル部（１１ａ）をダイカスト鋳造で鋳ぐるむ、ことを特徴とするプロファイル部と軸の鋳ぐるみ方法。A method of casting a profile part (11a) of a rotor (11) for a supercharger and a shaft (12) passing through the profile part (11a),
The left and right spiral cross stitches (13) are arranged in advance on the surface of the shaft connected to the profile portion, and a plurality of cutting tools (14) are arranged in parallel , and multi-threaded screws are simultaneously machined by lathe processing, and the profile around the shaft Casting method of profile part and shaft, characterized in that part (11a) is cast by die casting. 前記左右螺旋状のクロス目（１３）は、右ネジ螺旋状溝と、左ネジ螺旋溝とからなり、これを互いにクロスさせる、ことを特徴とする請求項１に記載のプロファイル部と軸の鋳ぐるみ方法。  The profile part and shaft casting according to claim 1, wherein the left and right spiral cross stitches (13) are formed of a right-handed spiral groove and a left-handed spiral groove, which are crossed with each other. The stuffy way.

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