特許 7222289 軸部材の結合構造及び流体機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-07

(45)【発行日】2023-02-15

(54)【発明の名称】軸部材の結合構造及び流体機械

(51)【国際特許分類】

   F04C 29/00 20060101AFI20230208BHJP

   F04C 18/18 20060101ALI20230208BHJP

   F04B 39/00 20060101ALI20230208BHJP

【ＦＩ】

F04C29/00 D

F04C18/18 B

F04C29/00 B

F04B39/00 103G

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019065886

(22)【出願日】2019-03-29

(65)【公開番号】P2020165366

(43)【公開日】2020-10-08

【審査請求日】2021-06-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】平野 貴之

(72)【発明者】

【氏名】正木 大輔

(72)【発明者】

【氏名】柏 真太郎

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼荷 直樹

(72)【発明者】

【氏名】篠田 史也

【審査官】田谷 宗隆

(56)【参考文献】

【文献】実開昭６３－０５７３８０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１０－１４４５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０３４５３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｃ ２９／００

Ｆ０４Ｃ １８／１８

Ｆ０４Ｂ ３９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸部材と、当該軸部材が圧入される圧入孔を備える被圧入部材との結合構造であって、
前記軸部材は、一端側から他端側に向かって、第１円柱部、第２円柱部、第３円柱部、及び、第４円柱部を有し、この順で直径が大きくなるように構成され、
前記圧入孔は、一端側から他端側に向かって、第１内径部、第２内径部、及び、第３内径部を有し、この順で内径が大きくなるように構成され、
前記圧入孔は、前記第１内径部の他端側の端部と、前記第２内径部の一端側の端部とを連結するテーパ状の連結面、又は径方向に延びる段差状の連結面を有するとともに、前記第２内径部の他端側の端部と、前記第３内径部の一端側の端部とを連結するテーパ状の連結面、又は径方向に延びる段差状の連結面を有し、
前記第２円柱部が前記第１内径部に圧入され、
前記第３円柱部が前記第２内径部に圧入され、
前記第４円柱部が前記第３内径部に圧入され、
前記第２円柱部の一端側の端部から前記第３円柱部の一端側の端部までの軸方向長さＡが、前記第１内径部の他端側の端部から前記第２内径部の他端側の端部までの軸方向長さＢよりも長く、
前記第２円柱部の一端側の端部から前記第４円柱部の一端側の端部までの軸方向長さＣが、前記第１内径部の他端側の端部から前記第３内径部の他端側の端部までの軸方向長さＤよりも長く、
各軸方向長さが、（Ａ－Ｂ）＜（Ｃ－Ｄ）の関係を満たすことを特徴とする軸部材の結合構造。

【請求項2】

前記第３円柱部には、セレーションが形成されている請求項１に記載の軸部材の結合構造。

【請求項3】

前記第１円柱部は、前記圧入孔から突出することなく構成されている請求項１又は２に記載の軸部材の結合構造。

【請求項4】

前記第１円柱部の軸方向長さは、前記第２円柱部の軸方向長さの半分以下である請求項１～３のいずれか一項に記載の軸部材の結合構造。

【請求項5】

前記第４円柱部よりも前記軸部材の他端側に、前記第４円柱部よりも直径が大きい第５円柱部を有し、
前記第５円柱部の一端側の端部が、前記被圧入部材における前記圧入孔の周囲の端面に当接する請求項１～４のいずれか一項に記載の軸部材の結合構造。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか一項に記載の軸部材の結合構造を有する流体機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軸部材の結合構造及び軸部材の結合構造を有する流体機械に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、ロータリコンプレッサについて記載している。
図７に示すように、ロータ８０の圧入孔８０ａにシャフト８１を圧入することによって、シャフト８１とロータ８０とを結合している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平５－３３７８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のシャフト８１（軸部材）とロータ８０（被圧入部材）との結合構造では、シャフト８１を圧入する際に圧力のかかる方向がずれやすいため、ロータ８０の圧入孔８０ａの中心線に対して、シャフト８１の軸心がずれた状態になりやすい。圧入孔８０ａの中心線とシャフト８１の軸心とを合わせることは、ロータ８０の回転を安定させてロータリコンプレッサの性能向上を図るうえで重要な要素となっている。

【0005】

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被圧入部材の圧入孔の中心線に対して、軸部材の軸心を合わせた状態とすることが容易な軸部材の結合構造及びこの軸部材の結合構造を有する流体機械を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するための軸部材の結合構造は、軸部材と、当該軸部材が圧入される圧入孔を備える被圧入部材との結合構造であって、前記軸部材は、一端側から他端側に向かって、第１円柱部、第２円柱部、第３円柱部、及び、第４円柱部を有し、この順で直径が大きくなるように構成され、前記圧入孔は、一端側から他端側に向かって、第１内径部、第２内径部、及び、第３内径部を有し、この順で内径が大きくなるように構成され、前記第２円柱部が前記第１内径部に圧入され、前記第３円柱部が前記第２内径部に圧入され、前記第４円柱部が前記第３内径部に圧入され、前記第２円柱部の一端側の端部から前記第３円柱部の一端側の端部までの軸方向長さＡが、前記第１内径部の他端側の端部から前記第２内径部の他端側の端部までの軸方向長さＢよりも長く、前記第２円柱部の一端側の端部から前記第４円柱部の一端側の端部までの軸方向長さＣが、前記第１内径部の他端側の端部から前記第３内径部の他端側の端部までの軸方向長さＤよりも長く、各軸方向長さが、（Ａ－Ｂ）＜（Ｃ－Ｄ）の関係を満たすことを要旨とする。

【0007】

この構成によれば、第２円柱部が第１内径部に圧入され、第３円柱部が第２内径部に圧入され、第４円柱部が第３内径部に圧入されることにより、軸部材を圧入孔のより奥側に挿入した段階で圧入が行われている。そのため、圧入の際に軸部材にかかる圧力の方向のずれを抑制することができる。また、軸方向長さＡが軸方向長さＢよりも長く、軸方向長さＣが軸方向長さＤよりも長いことにより、第２円柱部が第１内径部に圧入され始めた直後において、第３円柱部は第２内径部に圧入されてなく、第４円柱部も第３内径部に圧入されていない。さらに、各軸方向長さが、（Ａ－Ｂ）＜（Ｃ－Ｄ）の関係を満たすことにより、第３円柱部が第２内径部に圧入され始めた直後において、第４円柱部は第３内径部に圧入されていない。第２円柱部、第３円柱部、及び、第４円柱部が順次圧入されるよう
に構成されているため、軸部材に段階的に圧力をかけることができる。圧入初期の圧力を相対的に低くすることができるため、圧力の方向のずれを抑制することができる。これにより、被圧入部材の圧入孔の中心線に対して、軸部材の軸心を合わせた状態とすることが容易になる。

【0008】

上記軸部材の結合構造について、前記第３円柱部には、セレーションが形成されていることが好ましい。この構成によれば、第３円柱部が第２内径部に圧入される際に塑性流動を生じさせて、軸部材と被圧入部材の結合をより強固にすることができる。

【0009】

上記軸部材の結合構造について、前記第１円柱部は、前記圧入孔から突出することなく構成されていることが好ましい。この構成によれば、第１円柱部が圧入孔から突出しないことにより、軸部材の結合構造を小型化することが可能になる。

【0010】

上記軸部材の結合構造について、前記第１円柱部の軸方向長さは、前記第２円柱部の軸方向長さの半分以下であることが好ましい。この構成によれば、軸部材の圧入領域をより大きく確保することができるため、軸部材と被圧入部材の結合力を向上させることができる。

【0011】

上記軸部材の結合構造について、前記第４円柱部よりも前記軸部材の他端側に、前記第４円柱部よりも直径が大きい第５円柱部を有し、前記第５円柱部の一端側の端部が、前記被圧入部材における前記圧入孔の周囲の端面に当接することが好ましい。この構成によれば、圧入の際に圧入孔内で生じた切粉が使用時に外部へ飛散することを抑制することができる。

【0012】

上記軸部材の結合構造を有する流体機械であることが好ましい。この構成によれば、上記軸部材の結合構造の機能を奏する流体機械とすることができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明の軸部材の結合構造及び軸部材の結合構造を有する流体機械によれば、被圧入部材の圧入孔の中心線に対して、軸部材の軸心を合わせた状態とすることが容易になる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】流体機械の断面図。

【図2】ロータとシャフトの正面図。

【図3】ロータとシャフトの部分断面図。

【図4】ロータの部分断面図。

【図5】シャフトの部分断面図。

【図6】（ａ）～（ｄ）は、シャフトをロータに圧入する状態を説明する図。

【図7】従来技術のロータとシャフトの断面図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

軸部材の結合構造及び軸部材の結合構造を有する流体機械の実施形態を説明する。
以下、流体機械をルーツ式流体機械である燃料電池用水素循環ポンプに具体化した実施形態について説明する。

【0016】

図１に示すように、燃料電池用水素循環ポンプ１０は、ハウジング１１と、ハウジング１１内で回転可能に保持された軸部材としての第１回転軸４０と、同じくハウジング１１内で回転可能に保持された軸部材としての第２回転軸４１とを有する。第１回転軸４０は、第１ロータ６０に一体回転可能に結合されている。第２回転軸４１は、第２ロータ６１に一体回転可能に結合されている。具体的には、第１回転軸４０の一端側が、第１ロータ
６０の第１圧入孔７０に圧入された状態で両者は結合されている。また、第２回転軸４１の一端側が、第２ロータ６１の第２圧入孔６５に圧入された状態で両者は結合されている。第１回転軸４０が第１ロータ６０に結合され、第２回転軸４１が第２ロータ６１に結合されていることにより、第１回転軸４０と第２回転軸４１の回転に伴って第１ロータ６０と第２ロータ６１を回転させて、水素を圧送し、循環させることができるように構成されている。

【0017】

ハウジング１１について説明する。
図１に示すように、ハウジング１１は、エンドハウジング１２と、ロータハウジング１３と、ギヤハウジング１４と、モータハウジング１５とを備える。エンドハウジング１２、ロータハウジング１３、及び、ギヤハウジング１４は、図示しないボルトによって互いに接合されている。ギヤハウジング１４とモータハウジング１５は、ボルト１６によって接合されている。エンドハウジング１２とロータハウジング１３との間には、Ｏリング１７が配置されている。ロータハウジング１３とギヤハウジング１４との間にも、Ｏリング１７が配置されている。

【0018】

エンドハウジング１２とロータハウジング１３とによってロータ室１８が形成される。ロータハウジング１３とギヤハウジング１４とによってギヤ室１９が形成される。ギヤハウジング１４とモータハウジング１５とによってモータ室２０が形成される。ロータ室１８には、図示しない吸入ポート及び吐出ポートが形成されている。

【0019】

図１に示すように、ロータハウジング１３には、第１回転軸４０が挿通される第１軸孔２１と、第２回転軸４１が挿通される第２軸孔２２とが形成されている。第１軸孔２１及び第２軸孔２２は、ロータハウジング１３を貫通している。

【0020】

第１軸孔２１内には、第１回転軸４０用の軸封装置２１ａと、軸受装置２１ｂとが設けられている。ギヤハウジング１４には、第１回転軸４０の他端側の端部が挿入される凹部１４ａが形成されている。凹部１４ａ内には、軸受装置１４ｂが設けられている。これら軸封装置２１ａ、軸受装置２１ｂ、及び、軸受装置１４ｂによって、第１回転軸４０は回転可能に保持されている。

【0021】

第２軸孔２２内には、第２回転軸４１用の軸封装置２２ａと、軸受装置２２ｂとが設けられている。ギヤハウジング１４には、第２回転軸４１が挿通される貫通孔１４ｃが形成されている。この貫通孔１４ｃの中心線は、第２軸孔２２の中心線と同軸上となっている。貫通孔１４ｃ内には、軸受装置１４ｄと、軸封装置１４ｅとが設けられている。

【0022】

モータハウジング１５には、第２回転軸４１の他端側の端部が挿入される凹部１５ａが形成されている。凹部１５ａ内には、軸受装置１５ｂが設けられている。これら軸封装置２２ａ、軸受装置２２ｂ、軸受装置１４ｄ、軸封装置１４ｅ、及び、軸受装置１５ｂにより、第２回転軸４１は回転可能に保持されている。

【0023】

モータハウジング１５には、ステータ２３が固定されており、図示しないハーネスによりステータ２３に電流が流れるように構成されている。モータハウジング１５内において、第２回転軸４１の他端側にモータロータ２４が固定されている。ステータ２３及びモータロータ２４によって、第２回転軸４１に回転動力を付与することができるように構成されている。

【0024】

図１に示すように、ギヤ室１９内において、第１回転軸４０には第１ギヤ１９ａが固定され、第２回転軸４１には第２ギヤ１９ｂが固定されている。第１ギヤ１９ａと第２ギヤ１９ｂは互いに噛み合っており、第２回転軸４１に付与された回転動力が第１回転軸４０
に伝達されるように構成されている。

【0025】

第１ロータ６０及び第２ロータ６１について説明する。
第１ロータ６０と第２ロータ６１は同一形状で構成されているため、以下では、第１ロータ６０について説明し、第２ロータ６１の説明は省略する。

【0026】

図２、３に示すように、第１ロータ６０は、山歯６０ａ及び谷歯６０ｂを有する二葉型に構成されている。第１ロータ６０は、アルミニウム系金属で構成されたロータ本体６２と、ロータ本体６２の外周に形成された樹脂層６３とを有する。ロータ本体６２の中央部には、ロータ本体６２を厚さ方向に貫通する第１圧入孔７０が形成されている。ロータ本体６２の厚さ方向における樹脂層６３の長さは、ロータ本体６２の厚さよりも若干大きく構成されている。そのため、樹脂層６３は、ロータ本体６２の厚さ方向の両端部から、ロータ本体６２の厚さ方向に突出した状態で形成されている。第１圧入孔７０の内部には、後述するように、内径の異なる複数の内径部が設けられている。第１圧入孔７０には第１回転軸４０の一端側が圧入されており、第１回転軸４０の先端部４０ａが、第１ロータ６０の第１圧入孔７０の一端側の端部７０ａに位置している。

【0027】

図４に示すように、第１ロータ６０の第１圧入孔７０には、一端側から他端側に向かって、第１内径部７１、第２内径部７２、及び、第３内径部７３を有し、この順で内径が大きくなるように構成されている。第３内径部７３の他端側の端部７３ａが、第１圧入孔７０の他端側の端部となっている。各内径部の間には、第１圧入孔７０の縦断面視でテーパ状の連結面７４が形成されている。

【0028】

ここで、第１内径部７１の他端側の端部７１ａから第２内径部７２の他端側の端部７２ａまでの軸方向長さをＢとし、第１内径部７１の他端側の端部７１ａから第３内径部７３の他端側の端部７３ａまでの軸方向長さをＤとする。

【0029】

第１回転軸４０及び第２回転軸４１について説明する。
図１に示すように、第１回転軸４０と第２回転軸４１は、ハウジング１１内で回転可能に保持されている。そして、ロータ室１８内において、第１回転軸４０の一端側が第１ロータ６０の第１圧入孔７０に圧入されている。また、第２回転軸４１の一端側が第２ロータ６１の第２圧入孔６５に圧入されている。第１回転軸４０における第１圧入孔７０に圧入された部位（以下、「圧入部位」ともいう。）と、第２回転軸４１における第２圧入孔６５に圧入された部位（以下、「圧入部位」ともいう。）とは同一形状で構成されているため、以下では、第１回転軸４０の圧入部位について説明し、第２回転軸４１の圧入部位の説明は省略する。

【0030】

図３に示すように、第１回転軸４０の圧入部位は、後述するように直径の異なる複数の円柱部を有する。複数の円柱部が、第１ロータ６０の複数の内径部に圧入することにより、第１回転軸４０と第１ロータ６０とは結合される。第１回転軸４０と第１ロータ６０が結合した状態において、第１回転軸４０の先端部４０ａは、第１ロータ６０の第１圧入孔７０の一端側の端部７０ａに位置する。すなわち、第１回転軸４０の先端部４０ａは、第１圧入孔７０から突出することなく構成されており、第１ロータ６０のロータ本体６２の端面と略面一な状態となっている。第１回転軸４０及び第２回転軸４１の材質は、鉄系金属で構成されており、第１ロータ６０及び第２ロータ６１よりも高強度となるように構成されている。

【0031】

図５に示すように、第１回転軸４０の圧入部位は、一端側から他端側に向かって、第１円柱部５１、第２円柱部５２、第３円柱部５３、及び、第４円柱部５４を有し、この順で直径が大きく構成されている。第１円柱部５１の軸方向長さは、第２円柱部５２の軸方向
長さの半分以下となっている。第４円柱部５４よりも第１回転軸４０の他端側には、第４円柱部５４よりも直径が大きく構成された第５円柱部５５を有する。第５円柱部５５の外径は、第１圧入孔７０の他端側の端部７３ａにおける内径よりも大きく構成されている。後述のように、第５円柱部５５は、第１圧入孔７０に圧入されないため、第５円柱部５５は、圧入部位の他端側に位置している。各円柱部の間には、周方向に延びる溝部５６が形成されている。この溝部５６は、各円柱部を第１圧入孔７０に圧入した際に発生する切粉を収容する収容部としての機能を有している。第３円柱部５３の外周には、軸方向に延びるセレーション５７が全周に形成されている。

【0032】

第１円柱部５１の直径は第１内径部７１の内径よりも小さく、第２円柱部５２の直径は第２内径部７２の内径よりも小さく、第３円柱部５３の直径は第３内径部７３の内径よりも小さく構成されている。そのため、第１円柱部５１と第１内径部７１が第１回転軸４０の径方向に重なる位置にあるとき、第１円柱部５１と第１内径部７１の間には、第１回転軸４０の径方向に所定の間隔をおいた隙間が形成される。同様に、第２円柱部５２と第２内径部７２が第１回転軸４０の径方向に重なる位置にあるとき、第２円柱部５２と第２内径部７２の間には、第１回転軸４０の径方向に所定の間隔をおいた隙間が形成される。同様に、第３円柱部５３と第３内径部７３が第１回転軸４０の径方向に重なる位置にあるとき、第３円柱部５３と第３内径部７３の間には、第１回転軸４０の径方向に所定の間隔をおいた隙間が形成される。これらの隙間が形成されることにより、第１円柱部５１は第１内径部７１に隙間嵌めされ、第２円柱部５２は第２内径部７２に隙間嵌めされ、第３円柱部５３は第３内径部７３に隙間嵌めされる。

【0033】

また、第２円柱部５２の直径は第１内径部７１の内径よりも大きく、第３円柱部５３の直径は第２内径部７２の内径よりも大きく、第４円柱部５４の直径は第３内径部７３の内径よりも大きく構成されている。これにより、第２円柱部５２と第１内径部７１が第１回転軸４０の径方向に重なる位置にあるとき、第２円柱部５２は第１内径部７１に圧入される。同様に、第３円柱部５３と第２内径部７２が第１回転軸４０の径方向に重なる位置にあるとき、第３円柱部５３は第２内径部７２に圧入される。同様に、第４円柱部５４と第３内径部７３が第１回転軸４０の径方向に重なる位置にあるとき、第４円柱部５４は第３内径部７３に圧入される。第３円柱部５３の外周にセレーション５７が形成されていることによって、第３円柱部５３と第２内径部７２とは、塑性流動が生じた状態で圧入される。

【0034】

ここで、第１円柱部５１～第５円柱部５５は、厳密に円柱状の形状のみを意味するのではなく、例えば、軸方向に沿って外径が若干変化する形状を含むものとする。軸方向に沿って外径が若干変化する形状としては、例えば、各円柱部の一端側と他端側の少なくともいずれか一方が先細となる形状や、中央部が縮径した形状等が挙げられる。また、各円柱部の横断面形状が、円形から若干変形した形状を含むものとする。円形から若干変形した形状としては、例えば、楕円形状等が挙げられる。

【0035】

図５に示すように、第２円柱部５２の一端側の端部５２ａから第３円柱部５３の一端側の端部５３ａまでの軸方向長さをＡとし、第２円柱部５２の一端側の端部５２ａから第４円柱部５４の一端側の端部５４ａまでの軸方向長さをＣとする。軸方向長さＡは、軸方向長さＢよりも長く構成されている。軸方向長さＣは、軸方向長さＤよりも長く構成されている。各軸方向長さは、（Ａ－Ｂ）＜（Ｃ－Ｄ）の関係を満たすように構成されている。

【0036】

軸方向長さＡは、第２円柱部５２における第１内径部７１に最初に圧入される箇所から、第３円柱部５３における第２内径部７２に最初に圧入される箇所までの軸方向長さと言い換えることができる。同様に、軸方向長さＣは、第２円柱部５２における第１内径部７１に最初に圧入される箇所から、第４円柱部５４における第３内径部７３に最初に圧入さ
れる箇所までの軸方向長さと言い換えることができる。

【0037】

軸方向長さＢは、第１内径部７１における第２円柱部５２が最初に圧入される箇所から、第２内径部７２における第３円柱部５３が最初に圧入される箇所までの軸方向長さと言い換えることができる。同様に、軸方向長さＤは、第１内径部７１における第２円柱部５２が最初に圧入される箇所から、第３内径部７３における第４円柱部５４が最初に圧入される箇所までの軸方向長さと言い換えることができる。

【0038】

第１回転軸４０と第１圧入孔７０の圧入機構について説明する。
図６（ａ）に示すように、第１回転軸４０の先端部４０ａを、第１圧入孔７０の他端側から挿入する。第１円柱部５１の一部が、第１圧入孔７０の第１内径部７１に挿入された段階で、第２円柱部５２の一端側の端部５２ａは、第２内径部７２内に位置し、第３円柱部５３の一端側の端部５３ａは、第３内径部７３内に位置した状態となる。この状態で、第１回転軸４０の径方向における、第１円柱部５１と第１内径部７１との間、第２円柱部５２と第２内径部７２との間、及び、第３円柱部５３と第３内径部７３との間は、所定の隙間を有した状態となる。所定の隙間を有することにより、第１円柱部５１は第１内径部７１に隙間嵌めされ、第２円柱部５２は第２内径部７２に隙間嵌めされ、第３円柱部５３は第３内径部７３に隙間嵌めされる。これにより、第１回転軸４０の軸心を第１圧入孔７０の中心線に合わせた状態で、第１回転軸４０を第１圧入孔７０に挿入することが容易になる。

【0039】

図６（ｂ）に示すように、第１回転軸４０をさらに挿入すると、第２円柱部５２の一端側の端部５２ａが、第１圧入孔７０のより奥側まで移動して、第１内径部７１の他端側の端部７１ａに当接する。この状態で、第１円柱部５１は、第１内径部７１内において所定の隙間を有している。また、第３円柱部５３の一端側の端部５３ａは、第２内径部７２の他端側の端部７２ａに当接してなく、第３円柱部５３は、第３内径部７３内において、所定の隙間を有している。また、第４円柱部５４の一端側の端部５４ａは、第３内径部７３の他端側の端部７３ａに当接していない。すなわち、軸方向長さＡが軸方向長さＢよりも長く、軸方向長さＣが軸方向長さＤよりも長いことにより、第２円柱部５２が第１内径部７１に圧入され始めた直後において、第３円柱部５３と第４円柱部５４は、それぞれ、第２内径部７２と第３内径部７３に圧入されていない。そのため、第１円柱部５１と第３円柱部５３とを、隙間嵌めした状態で移動するガイド部材として用いることができる。これにより、第１回転軸４０の軸心を第１圧入孔７０の中心線に合せた状態で、第２円柱部５２を第１内径部７１に圧入することが容易になる。

【0040】

図６（ｃ）に示すように、第１回転軸４０をさらに挿入すると、第３円柱部５３の一端側の端部５３ａが、第２内径部７２の他端側の端部７２ａに当接する。この状態で、第４円柱部５４の一端側の端部５４ａは第３内径部７３の他端側の端部７３ａに当接していない。すなわち、各軸方向長さが、（Ａ－Ｂ）＜（Ｃ－Ｄ）の関係を満たすことにより、第３円柱部５３が第２内径部７２に当接した際に、第４円柱部５４は第３内径部７３に当接していない。言い換えれば、第３円柱部５３が第２内径部７２に圧入され始めた直後において、第４円柱部５４は第３内径部７３に圧入されていない。

【0041】

図６（ｄ）に示すように、第１回転軸４０をさらに挿入して、第１円柱部５１の先端部５１ａを第１内径部７１の一端側の端部７０ａに位置させる。すなわち、第１回転軸４０の先端部４０ａを、第１ロータ６０のロータ本体６２の端面と略面一な状態とする。この状態で、第４円柱部５４は第３内径部７３に圧入された状態となる。また、第５円柱部５５の一端側の端部５５ａが、ロータ本体６２の他端側における第１圧入孔７０の周囲の端面６２ａに当接して、第１圧入孔７０を塞いだ状態となる。

【0042】

以上の機構により、第１回転軸４０は第１圧入孔７０に圧入される。本実施形態の結合機構を備える燃料電池用水素循環ポンプは、ハウジング１１と、ハウジング１１内で回転可能に保持された第１回転軸４０及び第２回転軸４１と、第１回転軸４０に結合された第１ロータ６０と、第２回転軸４１に結合された第２ロータ６１とを備えた構成となる。

【0043】

本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）第２円柱部５２が第１内径部７１に圧入され、第３円柱部５３が第２内径部７２に圧入され、第４円柱部５４が第３内径部７３に圧入されることにより、第１回転軸４０を第１圧入孔７０のより奥側に挿入した段階で圧入が行われている。そのため、圧入の際に第１回転軸４０にかかる圧力の方向のずれを抑制することができる。また、軸方向長さＡが軸方向長さＢよりも長く、軸方向長さＣが軸方向長さＤよりも長いことにより、第２円柱部５２が第１内径部７１に圧入され始めた直後において、第３円柱部５３は第２内径部７２に圧入されてなく、第４円柱部５４も第３内径部７３に圧入されていない。さらに、各軸方向長さが、（Ａ－Ｂ）＜（Ｃ－Ｄ）の関係を満たすことにより、第３円柱部５３が第２内径部７２に圧入され始めた直後において、第４円柱部５４は第３内径部７３に圧入されていない。第２円柱部５２、第３円柱部５３、及び、第４円柱部５４が順次圧入されるように構成されている。詳細には、Ａ＞Ｂであることにより第２円柱部５２と第３円柱部５３の圧入開始タイミングがずれる。Ｃ＞Ｄであることにより第２円柱部５２と第４円柱部５４との圧入開始タイミングがずれる。さらに、（Ａ－Ｂ）＜（Ｃ－Ｄ）であることにより第３円柱部５３と第４円柱部５４の圧入開始タイミングがずれる。このため、第１回転軸４０に段階的に圧力を加えることができる。圧入初期の圧力を相対的に低くすることができるため、圧力の方向のずれを抑制することができる。これにより、第１ロータ６０の第１圧入孔７０の中心線に対して、第１回転軸４０の軸心を合わせた状態とすることが容易になる。

【0044】

（２）第２円柱部５２、第３円柱部５３、及び、第４円柱部５４が、順次圧入されるため、各円柱部が圧入され始めた直後に発生した切粉を、第１圧入孔７０の外部へ排出することが可能になる。圧入の際に生じた切粉を、第１圧入孔７０の内部に閉じ込めるのではなく、第１圧入孔７０の外部へ排出することができるため、必要以上に切粉が第１圧入孔７０内に堆積されることを抑制することができる。各円柱部の間に設けられる溝部５６を小さくすることが可能になるため、第１回転軸４０の強度を向上させることができる。

【0045】

（３）第１回転軸４０の一端側である圧入部位を、第１ロータ６０の第１圧入孔７０に圧入するだけで、第１回転軸４０と第１ロータ６０とを結合させることができるため、作業効率を向上させることができる。

【0046】

（４）第３円柱部５３には、セレーション５７が形成されている。したがって、第３円柱部５３が第２内径部７２に圧入される際に塑性流動を生じさせて、第３円柱部５３と第２内径部７２の結合をより強固にすることができる。また、第２円柱部５２の圧入が開始された後に第３円柱部５３の圧入が開始されるため、第３円柱部５３に塑性流動に伴う高い圧力が加わった際に、圧力の方向がずれることを好適に抑制することができる。

【0047】

（５）第１回転軸４０の先端部４０ａは、第１圧入孔７０の一端側の端部７０ａに位置する。したがって、第１回転軸４０の先端部４０ａが第１圧入孔７０から突出した態様に比べて、軸部材の結合構造を小型化することが可能になる。特に、ルーツ式流体機械では、第１回転軸４０で第１ロータ６０を片持ち状態で保持するため、流体機械の小型化に貢献する。

【0048】

（６）第１円柱部５１の軸方向長さは、第２円柱部５２の軸方向長さの半分以下である。したがって、第１回転軸４０の圧入領域をより大きく確保することができるため、第１
回転軸４０と第１ロータ６０の結合力を向上させることができる。

【0049】

（７）第４円柱部５４よりも第１回転軸４０の他端側に、第４円柱部５４よりも直径が大きい第５円柱部５５を有し、第５円柱部５５の一端側の端部５５ａが、第１ロータ６０の他端側における第１圧入孔７０の周囲の端面６２ａに当接する。したがって、圧入の際に第１圧入孔７０内で生じた切粉が使用時に外部へ飛散することを抑制することができる。

【0050】

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○本実施形態では、第３円柱部５３にセレーション５７が形成されていたが、セレーション５７は省略されていてもよい。また、セレーションを形成するのは第３円柱部５３に限定されず、第２円柱部５２と第４円柱部５４の少なくとも一方にセレーションが形成されていてもよい。第２円柱部５２、第３円柱部５３、第４円柱部５４の全てにセレーションが形成されていてもよい。

【0051】

○本実施形態では、第１回転軸４０と第１ロータ６０とを結合した状態において、第１円柱部５１の先端部５１ａが、第１圧入孔７０の一端側の端部７０ａに位置していたが、この態様に限定されない。すなわち、第１円柱部５１の先端部５１ａは、第１圧入孔７０の一端側の端部７０ａから突出していてもよいし、第１圧入孔７０の一端側の端部７０ａよりも第１圧入孔７０の他端側に位置していてもよい。

【0052】

○第１円柱部５１の軸方向長さは、第２円柱部５２の軸方向長さの半分以下である態様に限定されない。第１円柱部５１の軸方向長さは、第２円柱部５２の軸方向長さの半分より長く構成されていてもよい。第２円柱部５２の軸方向長さの半分より長く構成されていることにより、第１円柱部５１の隙間嵌めによるガイド部材としての機能を向上させることができる。

【0053】

○本実施形態では、第１円柱部５１と第１内径部７１が第１回転軸４０の径方向に重なる位置にあるとき、第１円柱部５１と第１内径部７１の間には、第１回転軸４０の径方向に所定の間隔をおいた隙間が形成されていた。同様に、第２円柱部５２と第２内径部７２の間、及び、第３円柱部５３と第３内径部７３の間には、第１回転軸４０の径方向に所定の間隔をおいた隙間が形成されていたが、この態様に限定されない。すなわち、第１円柱部５１と第１内径部７１の間、第２円柱部５２と第２内径部７２の間、及び、第３円柱部５３と第３内径部７３の間は隙間を有してなく、圧入されない程度に両者が当接していてもよい。両者が当接していても、第１円柱部５１と第３円柱部５３とを第１圧入孔７０内を移動させることにより、ガイド部材として用いることができる。

【0054】

○第５円柱部５５は省略されていてもよい。
○本実施形態において、第１回転軸４０の各円柱部の間には溝部５６が形成されていたが、溝部５６は省略されていてもよい。例えば、各円柱部が、径方向に延びる連結面を介して段差状に繋がっていてもよいし、各円柱部が、縦断面視でテーパ状の連結面を介して繋がっていてもよい。また、溝部５６を第１回転軸４０の各円柱部に形成することに代えて、第１圧入孔７０の内周に溝部を形成してもよい。

【0055】

○本実施形態において、第１圧入孔７０の各内径部の間には、縦断面視でテーパ状の連結面７４が形成されていたが、この態様に限定されない。各内径部が、径方向に延びる連結面を介して段差状に繋がっていてもよい。

【0056】

○本実施形態の流体機械は、ルーツ式流体機械である燃料電池用水素循環ポンプに限定
されない。燃料電池用水素循環ポンプ以外のルーツ式流体機械であってもよく、例えば、エアコンディショナーや除湿機等に用いられるルーツ式流体機械であってもよい。また、流体機械は、ルーツ式以外であってもよく、例えば、スクロール型、レシプロ型、ベーン型の流体機械であってもよい。また、本実施形態の軸部材の結合構造は、軸部材と、軸部材が圧入される圧入孔を備える被圧入部材との結合構造であれば、流体機械以外の軸部材の結合構造に適用することもできる。

【0057】

○第１回転軸４０における第１円柱部５１よりも一端側に、第１円柱部５１よりも外径の小さい円柱部が設けられていてもよい。
○本実施形態では、第１回転軸４０と第１ロータ６０の結合、及び、第２回転軸４１と第２ロータ６１結合の両方が本実施形態の軸部材の結合構造を有するように構成されていたが、この態様に限定されない。第１回転軸４０と第１ロータ６０の結合、及び、第２回転軸４１と第２ロータ６１の結合のいずれか一方が本実施形態の軸部材の結合構造を有するように構成されていてもよい。

【符号の説明】

【0058】

５１…第１円柱部、５１ａ…第１円柱部の一端側の端部、５２…第２円柱部、５２ａ…第２円柱部の一端側の端部、５３…第３円柱部、５３ａ…第３円柱部の一端側の端部、５４…第４円柱部、５４ａ…第４円柱部の一端側の端部、７１…第１内径部、７１ａ…第１内径部の他端側の端部、７２…第２内径部、７２ａ…第２内径部の他端側の端部、７３…第３内径部、７３ａ…第３内径部の他端側の端部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】