(57)【要約】【課題】  両方向のアキシャル荷重が発生する回転軸と当該回転軸を支持する転がり軸受を備える軸受装置において、小型化を図ることができると共に機械効率の向上を図ることができ、さらには、転がり軸受の組付け作業の効率化を図ることができる軸受装置を提供する。【解決手段】  回転軸１２と、当該回転軸１２を回転可能に支持するアンギュラコンタクト型の転がり軸受１５と、を備え、前記転がり軸受１５が、作用点側の軸方向端部が閉塞されて且つ当該閉塞部分２５が軸方向外方に突出するように湾曲して形成された内輪２２を有しており、軸心上にて前記内輪２２の閉塞部分２５と摺接可能な摺接部材２０をさらに備える軸受装置１０。【選択図】        図１
2006308016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、当該回転軸を回転可能に支持するアンギュラコンタクト型の転がり軸受と、を備え、
前記転がり軸受が、作用点側の軸方向端部が閉塞されて且つ当該閉塞部分が軸方向外方に突出するように湾曲して形成された内輪を有しており、
軸心上にて前記内輪の閉塞部分と摺接可能な摺接部材をさらに備えたことを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
前記回転軸が、スクリューコンプレッサのロータであることを特徴とする請求項１に記載の軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸と当該回転軸を回転可能に支持する転がり軸受を備える軸受装置に関し、特に、スクリューコンプレッサのロータと当該ロータを回転可能に支持する転がり軸受を備える軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のスクリューコンプレッサとしては、例えば、図４及び図５に示すものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図４及び図５に示すスクリューコンプレッサは、ハウジング１の内部に、それぞれ捩じれ歯溝を有する雄ロータ２と雌ロータ３とが噛み合わせられた状態で配置されている。雄ロータ２及び雌ロータ３の回転によって捩じれ歯溝内の容積を減少させることにより圧縮が行われる。
【０００４】
雄ロータ２及び雌ロータ３を支持する軸受には、雄ロータ２及び雌ロータ３の捩じれ歯溝の噛み合いにより、通常、ラジアル荷重と共に所定の方向のアキシャル荷重が作用する。そこで、ラジアル荷重及びアキシャル荷重をそれぞれの特性に適した軸受で分担して支持し、これらの軸受の寿命延長が図られている。
【０００５】
ところで、スクリューコンプレッサの運転停止時など、雄ロータ２と雌ロータ３との均衡が崩れた場合に、稀に前記所定の方向とは逆方向に小さなアキシャル荷重が作用することがある。そのため、アキシャル荷重を支持する軸受には、２つのアンギュラ玉軸受を組み合わせて構成され、両方向のアキシャル荷重を支持可能な組合せ軸受が用いられている。
【０００６】
例えば雄ロータ２については、図５に示すように、ラジアル荷重Ｆｒは、主として雄ロータ２の両端部に設けられた円筒ころ軸受４ａ，４ｂにより支持され、アキシャル荷重は雄ロータ２の一方の端部に設けられた組合せ軸受５により支持されている。組合せ軸受５は、２つのアンギュラ玉軸受５ａ，５ｂが互いに対称に（即ち、転動体荷重の方向が互いに逆向きとなるように）組み合わされて構成されている。図示の例では、右列の軸受５ｂが所定の方向のアキシャル荷重Ｆａ１を支持し、左列の軸受５ａが逆方向のアキシャル荷重Ｆａ２を支持するようになっている。
【０００７】
同様に、雌ロータ３については、ラジアル荷重は、主として雌ロータ３の両端部に設けられた円筒ころ軸受６ａ，６ｂにより支持され、アキシャル荷重は雌ロータ３の一方の端部に設けられ、２つのアンギュラ玉軸受７ａ，７ｂが互いに対称に組み合わされて構成されている組合せ軸受７により支持されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平０７−２３８９２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記従来のスクリューコンプレッサにおいては、雄ロータ２（雌ロータ３）のアキシャル荷重の支持に、２つのアンギュラ玉軸受５ａ，５ｂ（７ａ，７ｂ）を組み合わせて構成される組合せ軸受５（７）が使用されている。そのため、軸方向の寸法が長くなり、機械の大型化を招く虞があった。そして、転がり軸受の増加に伴って転がり軸受における損失が増大する虞があり、機械効率の低下が懸念された。さらに、組合せ軸受５（７）を構成する２つのアンギュラ玉軸受５ａ，５ｂ（７ａ，７ｂ）の方向性に注意する必要があり、その組付け作業性が低下する虞があった。さらに、組合せ軸受５（７）をそれぞれ構成する２つのアンギュラ玉軸受５ａ，５ｂ（７ａ，７ｂ）のうち一方のアンギュラ玉軸受は、希に発生する逆方向のアキシャル荷重を支持するのみであり、換言すれば、雄ロータ２（雌ロータ３）が軸方向に変位してハウジング１と接触することを避けるためだけに用いられており、荷重の分担、ひいては軸受寿命の延長に寄与するものではなかった。
【００１０】
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、両方向のアキシャル荷重が発生する回転軸と当該回転軸を支持する転がり軸受を備える軸受装置において、小型化を図ることができると共に機械効率の向上を図ることができ、さらには、転がり軸受の組付け作業の効率化を図ることができる軸受装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的は、下記（１）及び（２）に記載の軸受装置により達成される。
【００１２】
（１）回転軸と、当該回転軸を回転可能に支持するアンギュラコンタクト型の転がり軸受と、を備え、前記転がり軸受が、作用点側の軸方向端部が閉塞されて且つ当該閉塞部分が軸方向外方に突出するように湾曲して形成された内輪を有しており、軸心上にて前記内輪の閉塞部分と摺接可能な摺接部材をさらに備えたことを特徴とする軸受装置。
（２）前記回転軸が、スクリューコンプレッサのロータであることを特徴とする上記（１）に記載の軸受装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、回転軸を回転可能に支持する転がり軸受がアンギュラコンタクト型であり、さらに、当該転がり軸受の内輪の作用点側の軸方向端部を閉塞し且つ当該閉塞部分を軸方向外側に突出するように湾曲して形成し、軸心上にて前記内輪の閉塞部分と摺接可能な摺接部材を備えるので、１つの転がり軸受で回転軸の両方向のアキシャル荷重を支持することができる。これにより、両方向のアキシャル荷重を支持するために、従来のように２つのアンギュラ玉軸受を組み合わせる必要がなくなる。よって、軸方向の長さを縮めることができ、機械の小型化を図ることができる。そして、転がり軸受の数を削減して転がり軸受における損失を低減することができるので、機械効率の向上及びコストの低減を図ることができる。さらに、転がり軸受の組付け作業を容易なものとすることができる。そして、このような軸受装置はスクリューコンプレッサに好適に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態を図を参照して説明する。
図１は本発明の軸受装置をスクリューコンプレッサに適用した一実施形態の断面図、図２は図１の要部拡大図、図３は図１の回転軸を支持するアンギュラコンタクト型の転がり軸受の断面図である。
【００１５】
本実施形態のスクリューコンプレッサ１０は、図１に示すように、ハウジング１１の内部に、それぞれ捩じれ歯溝を有する雄ロータ１２と雌ロータ１３とが噛み合わされた状態で配置されている。雄ロータ１２の一方の端部にはプーリ１８が組付けられており、プーリ１８と不図示のモータとの間に不図示のベルトが懸架される。雄ロータ１２は、前記ベルト及びプーリ１８を介して、前記モータにより回転駆動される。そして、雄ロータ１２及び雌ロータ１３の回転によって捩じれ歯溝内の容積を減少させることにより圧縮が行われる。
【００１６】
雄ロータ１２及び雌ロータ１３を支持する軸受には、雄ロータ１２及び雌ロータ１３の捩じれ歯溝の噛み合いにより、通常、ラジアル荷重と共に所定の方向のアキシャル荷重が作用する。さらに、スクリューコンプレッサの運転停止時など、雄ロータ１２と雌ロータ１３との均衡が崩れた場合に、稀に前記所定の方向とは逆方向に小さなアキシャル荷重が作用することがある。
【００１７】
これらのラジアル荷重およびアキシャル荷重は、それぞれの特性に適した軸受で分担して支持される。本実施形態のスクリューコンプレッサ１０においては、雄ロータ１２は、一対の円筒ころ軸受１４ａ，１４ｂ及びアンギュラコンタクト型の玉軸受１５によって支持されている。また、雌ロータ１３は、一対の円筒ころ軸受１６ａ，１６ｂ及びアンギュラコンタクト型の玉軸受１７によって支持されている。
【００１８】
図１および図２に示すように、雄ロータ１２は、雌ロータ１３との噛合部の軸方向の両側を一対の円筒ころ軸受１４ａ，１４ｂにより支持されており、さらに円筒ころ軸受１４ｂよりも軸方向の外側をアンギュラコンタクト型の玉軸受１５により支持されている。
【００１９】
玉軸受１５は、図２及び図３に示すように、外輪２１と、内輪２２と、外内輪２１，２２の間に周方向に転動可能に介装された複数の玉２３とを有している。玉軸受１５の作用点（即ち、外内輪２１，２２及び玉２３の接触部に作用する力（転動体荷重）の作用方向に伸びる接触線Ｌと軸心とが交わる点）Ｐ側の内輪２２の軸方向端部は閉塞されており、当該閉塞部分２５は軸方向外方に突出するように所定の極率半径Ｒにて湾曲して形成されている。
【００２０】
玉軸受１５は、内輪２２を雄ロータ１２の一方の端面を覆うように雄ロータ１２の一方の端部に外嵌させ、円筒ころ１４ｂに軸方向に隣接して、雄ロータ１２に組付けられている。そして、玉軸受１５は、外輪２１の端面をハウジング１１の蓋部材１９により、円筒ころ１４ｂに向けて押止されている。
【００２１】
蓋部材１９の内面において、玉軸受１５の閉塞部分２５と軸方向に対向する部分には摺接部材２０が設けられている。この摺接部材２０は軸心上にて閉塞部分２５と摺接可能であり、即ち、閉塞部分２５と摺接部材２０とによってすべり軸受が構成される。摺接部材２０の材料としては、例えば二硫化モリブデン、黒鉛、窒化ホウ素、弗化黒鉛、高分子弗化化合物などの自己潤滑性材料を好適に用いることができる。
【００２２】
雄ロータ１２のラジアル荷重Ｆｒは、主として一対の円筒ころ軸受１４ａ，１４ｂにより支持されている。そして、所定の方向のアキシャル荷重Ｆａ１は、アンギュラコンタクト型の玉軸受１５により支持されている。アキシャル荷重Ｆａ１と逆方向のアキシャル荷重Ｆａ２が発生した際には、雄ロータ１２はアキシャル荷重Ｆａ２と同一の方向に変位し、玉軸受１５の閉塞部分２５がハウジング１１の摺接部材２０に当接し、よって、アキシャル荷重Ｆａ２は、この閉塞部分２５と摺接部材２０とで構成されるすべり軸受により支持される。尚、玉軸受１５の閉塞部分２５とハウジング１１の摺接部材２０との間には隙間δ２が置かれており、このδ２は、雄ロータ１２に許容される変位量（即ち、ハウジング１１と干渉しない変位量）δ１以下に設定される。
【００２３】
雌ロータ１３は、図１に示すように、雄ロータ１２との噛合部の軸方向の両側を一対の円筒ころ軸受１６ａ，１６ｂにより支持されており、さらに円筒ころ軸受１６ｂよりも軸方向の外側をアンギュラコンタクト型の玉軸受１７により支持されている。玉軸受１７は、雄ロータ１２に組付けられた玉軸受１５と同一の構成であるので説明を省略する。また、ハウジング１１の蓋部材１９の内面において、玉軸受１７の閉塞部分２５と軸方向に対向する部分にも摺接部材２０が設けられている。
【００２４】
雄ロータ１３のラジアル荷重は、主として一対の円筒ころ軸受１６ａ，１６ｂにより支持されている。そして、所定の方向のアキシャル荷重は、アンギュラコンタクト型の玉軸受１７により支持されている。逆方向のアキシャル荷重が発生した際には、雄ロータ１３は同一の方向に変位し、玉軸受１７の閉塞部分２５がハウジング１１の摺接部材２０に当接し、よって、逆方向のアキシャル荷重は、この閉塞部分２５と摺接部材２０とで構成されるすべり軸受により支持される。尚、玉軸受１７の閉塞部分２５とハウジング１１の摺接部材２０との間には隙間が置かれており、この隙間は、雄ロータ１２に許容される変位量以下に設定される。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態のスクリューコンプレッサ１０においては、雄ロータ１２及び雌ロータ１３を回転可能に支持する玉軸受１５，１７がアンギュラコンタクト型であり、さらに、これら軸受の内輪２２の作用点側の軸方向端部を閉塞し且つ当該閉塞部分２５を軸方向外側に突出するように湾曲して形成し、軸心上にて内輪２２の閉塞部分２５と摺接可能な摺接部材２０を備えているので、１つの玉軸受１５，１７で雄ロータ１２及び雌ロータ１３の両方向のアキシャル荷重を支持することができる。これにより、両方向のアキシャル荷重を支持するために、従来のように２つのアンギュラ玉軸受を組み合わせる必要がなくなる。よって、軸方向の長さを縮めることができ、スクリューコンプレッサ１０の小型化を図ることができる。そして、転がり軸受の数を削減して転がり軸受における損失を低減することができるので、スクリューコンプレッサ１０の効率の向上を図ることができる。同時に、コストの低減も図ることができる。さらに、玉軸受１５，１７の方向性は閉塞部分２５によって直ちに規定されるので、その組付け作業を容易なものとすることができる。
【００２６】
尚、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００２７】
上記の実施形態においては、本発明をスクリューコンプレッサに適用した場合を例に説明したが、本発明は両方向のアキシャル荷重が発生する回転軸を含む軸受装置に好適に用いることができ、例えば工作機械の主軸を含む軸受装置に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の軸受装置をスクリューコンプレッサに適用した一実施形態の断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】図１の回転軸を支持するアンギュラコンタクト型の転がり軸受の断面図である。
【図４】従来のスクリューコンプレッサの断面図である。
【図５】図４の要部拡大図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  スクリューコンプレッサ
１１  ハウジング
１２  雄ロータ（回転軸）
１３  雌ロータ（回転軸）
１５  玉軸受（アンギュラコンタクト型の転がり軸受）
１７  玉軸受（アンギュラコンタクト型の転がり軸受）
２０  摺接部材
２１  外輪
２２  内輪
２３  玉
２５  閉塞部分
Ｐ    作用点
【図１】
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【図２】
2006308016.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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