JP4003147B2

JP4003147B2 - ロータの製造方法

Info

Publication number: JP4003147B2
Application number: JP05017198A
Authority: JP
Inventors: 秀勝鴫原; 三也小野
Original assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Current assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Priority date: 1998-02-16
Filing date: 1998-02-16
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2018-02-16
Also published as: JPH11230068A; US6094815A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はベーンロータリー式コンプレッサのロータの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ロータは、ベーン溝が付けられているアルミ粉末押出し素材を切断加工して製造されている。
【０００３】
従来の粉末押出し方式では、３００〜４００℃に加熱された型の中に３５０〜４５０℃に加熱されたアルミニウム合金のビレットを挿入し、加圧してロータ素材を得る。このロータ素材は押出し工程でベーン溝だけを作る。その後、ロータ素材は所定寸法に切断され、シャフト穴が加工され、切断面に油溝がエンドミルで切削加工され、シャフトが圧入され、溝仕上げ加工が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、粉末押出しではロータ素材が捩れ易く、曲りや反りを発生し易く、ロータ素材のベーン溝端面の直角度を確保できず、直角度を出すための余分な加工が必要になるという問題がある。
【０００５】
また、ダイスと材料間の潤滑効果が得られず、表面のカジリや焼付き等が発生し、仕上精度が悪化してしまうという問題がある。更に、油溝は成形後に別工程で切削加工する必要があり、製造コストが増加してしまうという問題がある。
【０００６】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は十分な強度を有し、しかも仕上精度の高いロータを安価に製造できるロータの製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るロータの製造方法にあって、プレス機には上部加圧パンチ（５０）と下部加圧パンチ（６０）とを備え、それに取付られた金型は、上型（１０）と下型（２０）とより成り、前記上型（１０）には前記上部加圧パンチ（５０）を挿通させる孔（１１）が形成され、前記下型（２０）には前記孔（１１）と同径の孔（２１）と、この孔（２１）の内周面にベーン溝を形成するためのフィン部（２２）が周方向に等間隔に形成され、また前記上部加圧パンチ（５０）は、その端面に中央シャフト穴と対応する余肉（７３）を形成する円形の凹部（５１）と、ベーン溝と対応する余肉（７４）を形成するラジアル方向へ延びる長溝（５２）とがそれぞれ形成され、また前記下部加圧パンチ（６０）は、前記下型（２０）の孔（２１）内に挿入されると共に、前記下型（２０）のフィン部（２２）を挿入可能な溝（６２）が周方向に等間隔に形成され、且つ中心軸方向に棒状のパンチ（８０）が突出する構成を持ち、ロータの製造は、連続鋳造棒を所定の寸法に切断し、円筒状のビレットとし、次にビレットを加熱し、加熱したビレットを前記下型（２０）内に挿入し、前記上部加圧パンチ（５０）を下降させ、所定の圧力を加え、ロータ素材（７０）を形成し、その後、鍛造によってロータ素材（７０）の端面にできた余肉（７３），（７４）を切断し、シャフト穴（７２）、ベーン溝（７１）を形成するようにしたことを特徴とする（請求項１）。
【０００８】
プレス機を用いて、型内に配置した所定長さに切断された連続鋳造棒を強圧し、ベーン溝とシャフト穴とを同時に成形するので、押出し方式のようにねじれを生じることがない。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１記載のロータの製造方法において、前記上部加圧パンチ５０には、その端面に油溝を形成する凸部５３を形成し、前記下部加圧パンチ６０には、その端面に油溝を形成する凸部６３を形成して、鍛造によってロータの端面に油溝７５を形成するようにしたことを特徴とする（請求項２）。ここで、ベーン溝とシャフト穴とに対応する余肉は形成されるが、油溝に対応する余肉は形成されない。
【００１０】
プレス機を用いて、切断された鋳造棒の端面に油溝をベーン溝とシャフト穴と同時に成形するので、油溝を加工するための切削工程を削減できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１はこの発明に係るロータの製造方法に用いられる金型の断面図、図２は図１の分解斜視図である。
【００１３】
この金型は、上型１０と、下型２０と、スペーサブロック３０と、取付板４０と、加圧パンチ５０，６０とを備える。
【００１４】
上型１０には上部加圧パンチ５０を挿通させる孔１１が形成されている。この孔１１は上部加圧パンチ５０を挿通し易くするために、上方に向かって広がるテーパ形状となっている。
【００１５】
下型２０には上型１０の孔１１と対応する位置に孔２１が形成され、この孔２１の内周面にはベーン溝７１を成形するための５つのフィン部２２が周方向に一定間隔おきに形成されている。孔２１の内径はロータ素材７０の外径と同一寸法である。
【００１６】
下型２０の周囲にはコイルヒータ（図示せず）等が配置され、このコイルヒータ等によって下型２０を所定温度（２００〜３００℃程度）に加熱し保持する。
【００１７】
上部加圧パンチ５０は図示しない油圧式等のプレス機に取り付けられ、プレス機によって下方へ付勢される。
【００１８】
下部加圧パンチ６０の中央にはシャフト穴７２を成形するための棒状のパンチ８０が挿通している。
【００１９】
パンチ８０の下端の鍔部８１はスペーサブロック３０の座ぐり穴に組み付けられ、鍔部８１がスペーサブロック３０と取付板４０とで挟まれて保持されている。
【００２０】
スペーサブロック３０の孔３１と取付板４０の孔４１とを貫通して延びるエジェクタピン９０はエジェクタプレート９１を介してスプリング９２に接続され、スプリング９２の弾性力によって下部加圧パンチ６０を常時上方へ付勢している。
【００２１】
図３は上部加圧パンチの斜視図である。
【００２２】
上部加圧パンチ５０の先端面中央にはロータ素材７０の一端面中央のシャフト穴７２と対応する余肉部７３を形成するための円形の凹部５１が形成されている。
【００２３】
また、上部加圧パンチ５０の先端面にはロータ素材７０の一端面のベーン溝７１と対応する余肉部７４を形成するためのラジアル方向へ延びる長溝５２が５つ形成されている。
【００２４】
更に、長溝５２の間には油溝７５をロータ素材７０の一端面に形成するための５つの凸部５３が形成されている。
【００２５】
図４は下部加圧パンチの斜視図である。
【００２６】
下部加圧パンチ６０の中央にはパンチ８０を挿通させる孔６１が形成されている。
【００２７】
また、下部加圧パンチ６０にはフィン部２２を挿入可能な溝６２が形成されている。下部加圧パンチ６０の先端面には油溝７５を形成するための凸部６３が形成されている。
【００２８】
図５はロータの製造工程を説明する図、図６は鍛造後のロータ素材の斜視図である。なお、図５において、Ｓ１〜Ｓ８は各工程を示す。
【００２９】
ロータ素材７０はＳｉを１０〜２０ｗｔ％、Ｃｕを４〜５ｗｔ％、Ｍｇを０．４〜０．７ｗｔ％含むアルミニウム合金の連続鋳造棒（以下、連鋳棒という）１００を用いて成形される。
【００３０】
連鋳棒１００を所定の寸法に切断し、円筒状のビレット（鋳造棒）１０１とする（Ｓ１）。
【００３１】
切断後、ビレット１０１の表面に黒鉛系の潤滑剤をコーティングし、ビレットの表面に潤滑剤の被膜を形成する（Ｓ２）。この工程（Ｓ２）によって鍛造時の型との摩擦による焼付を防止することができる。
【００３２】
ビレット１０１を４００℃程度に加熱する（Ｓ３）。
【００３３】
加熱したビレット１０１を下型２０内に挿入し、プレス機を用いて上部加圧パンチ５０を下降させ、ビレット１０１に所定の圧力（１００トン程度）を加える。
【００３４】
プレス機を用いてビレット５０を上部加圧パンチ５０、下型２０、パンチ８０及び下部加圧パンチ６０に従わせて成形（Ｓ４）した後、上部加圧パンチ５０を後退させる。
【００３５】
上部加圧パンチ５０が後退すると相対的にエジェクタピン９０が上昇し、下部加圧パンチ６０を押し上げ、鍛造を完了したビレット１０１すなわちロータ素材７０（図６参照）を下型２０から突き出す。
【００３６】
鍛造によってロータ素材７０の一端面にできた余肉７３、７４を旋盤等を用いて面Ａで切削し（図１参照）、シャフト穴７２、ベーン溝７１及び油溝７５を形成する（Ｓ５）。
【００３７】
更に、ロータ素材７０の外周面及び両端面、シャフト穴７２の内周面を切削し、所定の寸法に仕上げる（Ｓ６）。
【００３８】
ロータ素材７０のシャフト穴７２に、シャフト１１０を圧入によって組み込む（Ｓ７）。
【００３９】
ベーン溝７１及び内外周面、両端面を研磨し所定の表面粗さ（１．５〜６μｍ程度）に仕上げる（Ｓ８）。
【００４０】
なお、上記ビレット１０１は予備成形として小径のビレット１０１からすえ込みを行い、軸方向へ圧縮して長さを短くし、断面を大きくするようにしてもよい。
【００４１】
上記実施形態によれば、下型２０に配置したビレット１０１からロータ素材７０を成形するので、ロータ素材７０に捩れや曲りや反りが発生せず、押出成形のようにベーン溝端面の直角度を出すための余分な加工を省略でき（仕上精度の向上）、製造コストを低減させることができる。また、１つ１つの製品毎に潤滑効果が得られ、焼付き等の表面の欠陥を防ぐことができる。
【００４２】
シャフト穴７２、ベーン溝７１及び油溝７５を同時に成形できるので、ロータ素材７０を成形した後にドリルでシャフト穴７２をあけたり、油溝７５を切削したりする作業を省略でき、成形時の歩留りを向上でき、油溝に対応する余肉部がないので、切削部分を少なくして材料の歩留りを向上できる。その結果、製造コストを低減させることができる。
【００４３】
また、粉末押出しのように長い距離を押し出して成形する方法でないので、型との間の摩擦を小さくでき、クラックの発生を減少させることができ、生産性が向上する。
【００４４】
また、鋳造に比べて金属組織が均等であり、所定の強度を確保できる。
【００４５】
なお、スプリング９２の代わりに、ガス又は油圧クッションを用いてもよい。
【００４６】
また、エジェクタピン９０はロータ素材７０の突き出し時の抵抗を考えて５本としているが、この本数に拘泥するものではない。
【００４７】
更に、エジェクタピン７０として丸型エジェクタピンを用いたが、エジェクタスリーブ等を用いてもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上に説明したように請求項１記載の発明によれば、型内に配置した所定長さに切断した連鋳棒がプレス機によって強圧され、この連鋳棒が型に従った形状に成形されるので、連鋳棒にねじれは発生せず、ベーン溝端面の直角度を確保でき（仕上精度の向上）、製造工程の削減によって製品の製造コストを低減させることができ、しかも均等な金属組織を有するので、所定の強度を確保することができる。また、プレス機を用いてシャフト穴が成形されるので、粉末押出しに比べて、加工代が少なくなって材料の歩留りが向上するとともに、加工時間が短縮されて成形時の歩留りが向上する。
【００４９】
請求項２に記載の発明によれば、油溝を加工するための工程を削減できるので、成形時の歩留りを向上できるとともに、切削部分を少なくして材料の歩留りを向上できる。その結果、製品の製造コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明に係るロータの製造方法に用いられる金型の断面図である。
【図２】図２は図１の分解斜視図である。
【図３】図３は上部加圧パンチの斜視図である。
【図４】図４は下部加圧パンチの斜視図である。
【図５】図５はロータの製造工程を説明する図である。
【図６】図６は鍛造後のロータ素材の斜視図である。
【符号の説明】
２０下型
７１ベーン溝
７２シャフト穴
７５油溝

Claims

プレス機には上部加圧パンチ（５０）と下部加圧パンチ（６０）とを備え、それに取付られた金型は、上型（１０）と下型（２０）とより成り、前記上型（１０）には前記上部加圧パンチ（５０）を挿通させる孔（１１）が形成され、前記下型（２０）には前記孔（１１）と同径の孔（２１）と、この孔（２１）の内周面にベーン溝を形成するためのフィン部（２２）が周方向に等間隔に形成され、また前記上部加圧パンチ（５０）は、その端面に中央シャフト穴と対応する余肉（７３）を形成する円形の凹部（５１）と、ベーン溝と対応する余肉（７４）を形成するラジアル方向へ延びる長溝（５２）とがそれぞれ形成され、
また前記下部加圧パンチ（６０）は、前記下型（２０）の孔（２１）内に挿入されると共に、前記下型（２０）のフィン部（２２）を挿入可能な溝（６２）が周方向に等間隔に形成され、且つ中心軸方向に棒状のパンチ（８０）が突出する構成を持ち、ロータの製造は、連続鋳造棒を所定の寸法に切断し、円筒状のビレットとし、次にビレットを加熱し、加熱したビレットを前記下型（２０）内に挿入し、前記上部加圧パンチ（５０）を下降させ、所定の圧力を加え、ロータ素材（７０）を形成し、その後、鍛造によってロータ素材（７０）の端面にできた余肉（７３），（７４）を切断し、シャフト穴（７２）、ベーン溝（７１）を形成するようにしたことを特徴とするロータの製造方法。
前記上部加圧パンチ（５０）には、その端面に油溝を形成する凸部（５３）を形成し、前記下部加圧パンチ（６０）のは、その端面に油溝を形成する凸部（６３）を形成して、鍛造によってロータの端面に油溝（７５）を形成するようにしたことを特徴とする請求項１記載のロータの製造方法。