JP2012159161A - 軸受の内輪用ロックナット及び二軸回転ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑用のオイルが軸受側へ供給される状態を適切に調整できる形態であると共に、より製造し易い合理的な形態の軸受の内輪用ロックナット及びそれを用いた二軸回転ポンプを提供すること。
【解決手段】軸受１７の回転軸（２１、２２）に装着される内輪１７ａにかかる軸方向の変位を防止するように、回転軸（２１、２２）に螺合するネジ部５１を備え、オイルが軸受１７側へ供給される状態を調整する調整形態として、軸受の内輪１７ａの端面に当接する側の部分が、外径が軸受１７の外輪１７ｂの内径よりも小径に設けられている筒状部５２になっており、筒状部５２の側周形状が軸受の内輪１７ａの端面に当接する先端側へ縮径するテーパ状に形成されていること、及び／又は、筒状部５２の側周面にオイルの流れを案内する凹凸部５３が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転軸を受けると共に貯留されたオイルが撥ね上げられて供給されることで潤滑がなされる軸受の、前記回転軸に装着される内輪にかかる軸方向の変位を防止するように、前記回転軸に螺合するネジ部を備える軸受の内輪用ロックナット及びそれを用いた二軸回転ポンプに関する。

従来から真空ポンプなどの二軸回転ポンプを含む一般的な二軸同期回転機構においては、同期を取るために歯車（ギア）が採用されており、噛合されている一対のギアについて、ギアボックス内でオイル潤滑がなされる。そして、一般的に、軸受ハウジング部に回転軸を受けるベアリング（軸受）と共にオイルシールが配設され、それらの部分にもギア潤滑用のギアオイルを供給してオイル潤滑がなされる構成になっている。軸受及びオイルシールには、適量のオイルが常に循環している必要があり、ギアボックス内のオイルを飛散させることで、軸受及びオイルシール近傍にオイルを循環させている。

また、軸受の回転軸への固定方法としては、圧入する方法と、内輪端面に当接して締め付けるロックナットによる方法が、一般的である。圧入によれば、一体化ができるため、回転軸に対して軸受が振動すること防ぐことができ、安定的な稼働を実現できる。さらに、抜け防止のために、Ｃリングを利用する場合もある。

軸受の内輪を圧入によって回転軸に固定する場合、固定力を増加させるには、嵌合圧による変形を考慮して圧入代を増やす必要ある。しかし、圧入代を増大させると内部隙間に影響を与え、調整が必要になる。このため、圧入による嵌合圧を必要以上に大きくせず、ロックナットを用い、軸方向に面圧で当接することで、軸受の内輪の軸方向のズレを防止する方法がとられる。これよれば、軸受の内部隙間に与える影響を小さくすることができる。すなわち、軸受のガタを小さくすることができ、例えば、ポンプの回転するロータ同士、及びそのロータとシリンダ内面との隙間を小さくしても干渉しない隙間精度を高めることが可能になって、ポンプ性能を向上させることができる。

また、オイルシールのリップ部において生じるオイル漏れは、そのリップ部と接するスリーブの軸方向のガタも原因のひとつと考えられる。この問題に対しては、ロックナットを用いて軸受を介して軸方向の面圧でスリーブを固定することによって解消できる。
なお、軸受とオイルシールに供給されるオイルは多い方が温度上昇を抑えられるが，微小なオイル漏れを発生させるリスクが大きくなる。これに対しても、上記のようにスリーブを適切に固定することで、オイル漏れのリスクを小さくできるため、適切な運転可能範囲を広げることができる。

このように、ロックナットによれば、軸受の内輪にかかる圧入代を小さくして軸受のガタを最小にすることができ、オイル漏れのリスクを小さくするようにオイルシールのスリーブのガタつきを防止できる。このため、二軸回転ポンプの回転軸の軸受を固定する手段としては、圧入と共に、ロックナットの採用されるケースが多い。
但し、従来のロックナットは、内輪の固定用に設けられているものであり、オイル循環の向上や調整を目的とするものではなかった。

これに対して、オイル循環を向上させる方法としては、オイルバスのオイルを撥ね上げる円盤状のオイルバススリンガーを備えるルーツ式ブロアのシール構成（特許文献１参照）が開示されている。
また、軸受の内輪の端面に当接する側の部分が、軸受の外輪の内径よりも小径の外径に設けられた筒状部になっているプーリー用のハブを介して、ナットで締め付けられることで、軸受の内輪が回転軸に装着・固定されている軸受部（特許文献２参照）が開示されている。

特開平０６−１０１６７４号公報（第１頁） 特開平０８−２００２６１号公報（第１頁）

軸受の内輪用ロックナット及び二軸回転ポンプに関して解決しようとする問題点は、軸受の内輪用ロックナットが採用される場合において、そのロックナットに、潤滑用のオイルをガイドして、そのオイルの軸受側への供給を調整する機能を持たせたものがないことにある。
そこで本発明の目的は、潤滑用のオイルが軸受側へ供給される状態を適切に調整できる形態であると共に、より製造し易い合理的な形態の軸受の内輪用ロックナットを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかる軸受の内輪用ロックナットによれば、回転軸を受けると共に貯留されたオイルが撥ね上げられて供給されることで潤滑がなされる軸受の、前記回転軸に装着される内輪にかかる軸方向の変位を防止するように、前記回転軸に螺合するネジ部を備える軸受の内輪用ロックナットにおいて、前記オイルが前記軸受側へ供給される状態を調整する調整形態として、前記軸受の内輪の端面に当接する側の部分が、軸受の外輪の内径よりも小径の外径に設けられた筒状部になっており、該筒状部の側周形状が前記軸受の内輪の端面に当接する先端側へ縮径するテーパ状に形成されていること、及び／又は、前記筒状部の側周面に前記オイルの流れを案内する凹凸部が設けられている。

また、本発明にかかる軸受の内輪用ロックナットの一形態によれば、前記凹凸部が、軸線に対して斜めになる溝状に形成されることで設けられていることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる軸受の内輪用ロックナットの一形態によれば、前記凹凸部が、軸回転を伴う切削加工によって螺旋筋状に形成されるリード目であることを特徴とすることができる。

また、本発明にかかる軸受の内輪用ロックナットの一形態によれば、前記回転軸の回転方向とは反対方向へ締まるように螺合する前記ネジ部を有し、前記リード目が前記オイルの前記軸受への供給を増すように前記ネジ部と同方向の螺旋状に形成されていることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる軸受の内輪用ロックナットの一形態によれば、前記回転軸の回転方向とは反対方向へ締まるように螺合する前記ネジ部を有し、前記リード目が前記オイルの前記軸受への供給を減じるように前記ネジ部と反対方向の螺旋状に形成されていることを特徴とすることができる。

また、本発明にかかる二軸回転ポンプの一形態によれば、ギアによって同期回転する二軸の回転軸のそれぞれに設けられたロータが、非接触の状態で回転することによって吸気側に負圧の気体圧を生じることができる二軸回転ポンプであって、上記の軸受の内輪用ロックナットを用い、前記二軸の回転軸にかかる少なくとも一箇所に、前記軸受の内輪が装着されている。

本発明にかかる軸受の内輪用ロックナットによれば、潤滑用のオイルが軸受側へ供給される状態を適切に調整できる形態であると共に、より製造し易い合理的な形態にすることができるという特別有利な効果を奏する。

本発明に係る軸受の内輪用ロックナットの形態例を示す断面図である。 図１の形態例の斜視図である。 本発明に係る軸受の内輪用ロックナットを用いた二軸回転ポンプの形態例を示す断面図である。 図３の形態例の要部を説明する拡大断面図である。

以下、本発明にかかる軸受の内輪用ロックナットの形態例を添付図面（図１〜４）に基づいて詳細に説明する。
本形態例の軸受の内輪用ロックナット５０は、回転軸（２１、２２）を受けると共に貯留されたオイルが撥ね上げられて供給されることで潤滑がなされる軸受１７の、回転軸（２１、２２）に装着される内輪１７ａにかかる軸方向の変位を防止するように、回転軸（２１、２２）に螺合するネジ部５１を備える。本形態例の軸受１７は、ボールベアリングであり、１７ｂは外輪、１７ｃはボールである。また、本形態例のオイルシール１８のスリーブ１８ａは、回転軸（２１、２２）の段部と軸受の内輪１７ａとの間に挟まれ、軸受の内輪用ロックナット５０による軸方向の面圧によって軸方向の変位が防止されるように嵌まっている。

５２は筒状部であり、オイルが軸受１７側へ供給される状態を調整する調整形態として、軸受の内輪１７ａの端面に当接する側の部分が、軸受の外輪１７ｂの内径よりも小径の外径に設けられている。これによれば、オイルの軸受１７への流路を塞ぐことがない。なお、５５は六角部であり、軸受の内輪１７ａの端面に当接する側とは反対の部分であり、ネジ回し（スパナ）が嵌まるように形成されている。

そして、筒状部５２の側周形状が軸受の内輪１７ａの端面に当接する先端５２ａ側へ縮径するテーパ状に形成されている。テーパ状であるため、その斜面がオイルを軸受１７へ案内し、オイルの供給を助長するように作用する。

また、本形態例では、筒状部５２の側周面にオイルの流れを案内する凹凸部５３が設けられている。この凹凸部５３は、回転軸（２１、２２）の回転運動に伴って、オイルの軸受１７への供給を増大させる形態と、反対に減少させる形態とのどちらかに選択的に形成することが可能である。従って、オイルの軸受１７への供給を適切に調整することができる。

また、本形態例の凹凸部５３は、軸線に対して斜めになる溝状に形成されることで設けられている。なお、溝状の凹凸部５３は、連続的でも、断続的でもよい。これによれば、溝状の凹凸部５３の傾斜方向やその角度によって、回転軸（２１、２２）の回転運動に伴うオイルの軸受１７への供給を適切に調整することができる。

さらに、本形態例では、凹凸部５３が、軸回転を伴う切削加工によって螺旋筋状に形成されるリード目５３ａになっている。これによれば、螺旋筋状の凹凸部５３の傾斜方向やその角度によって、回転軸（２１、２２）の回転運動に伴うオイルの軸受１７への供給を適切に調整することができる。なお、螺旋筋状の凹凸部５３は、図面に示した一条螺旋に限らず、二条螺旋などの複数条螺旋であってもよい。

この螺旋筋状の凹凸部５３は、リード目５３ａの表面粗さを意図的に粗くした形態として容易に加工できる。すなわち、切削加工による溝を深くした形態であり、粗い加工であるため、加工精度の高い仕上げ加工を行う必要がなく、加工時間を短縮でき、コスト削減にも寄与できる。すなわち、簡単な加工によって形成できるシンプルな形態であり、製造原価を低減できる。なお、螺旋筋状の凹凸部５３を表面粗さによって規定すると、例えば、その表面粗さをＲｚ２００〜１００程度にすることができる。なお、その表面粗さの大きさは、装置の仕様に合わせて適宜選択的に設定すればよい。

また、本発明においては、回転軸（２１、２２）の回転方向とは反対方向へ締まるように螺合するネジ部５１を有し、リード目５３ａがオイルの軸受１７への供給を増すようにネジ部５１と同方向の螺旋状に形成されているように構成できる。
これによれば、軸受１７にオイルが流れ込み易くなり、潤滑性が向上し、軸受１７及びオイルシール１８の耐久性が向上する。

すなわち、オイルの軸受１７への供給を増大させることで、潤滑性が向上し、摩滅を低減させると共に摩擦による温度上昇を抑えて装置の寿命を延長できる。また、循環性が向上し、軸受１７とオイルシール１８をより効果的に冷却することができる。これによっても、軸受１７の耐久性を向上でき、それによって品質と信頼性の向上を図ることができる。また、オイルシール１８については、耐熱性の低い安価なものを選定することが可能となり、コスト低減が可能になり得る。

また、本発明においては、回転軸（２１、２２）の回転方向とは反対方向へ締まるように螺合するネジ部５１を有し、リード目５３ａがオイルの軸受１７への供給を減じるようにネジ部５１と反対方向の螺旋状に形成されているように構成できる。
これによれば、リード目５３ａはオイルを排出するように作用して軸受１７へ流れ込むオイルの供給が抑制され、過剰な潤滑になることを防止してオイル洩れなどが生じることを防止できる。

次に、以上の構成の軸受の内輪用ロックナット５０を用いた二軸回転ポンプの形態例について、図３及び４に基づいて説明する。
本発明によれば、ギアによって同期回転する二軸の回転軸２１、２２のそれぞれに設けられたロータ２５、２６が、非接触の状態で回転することによって吸気側に負圧の気体圧を生じることができる二軸回転ポンプにおいて、上記の軸受の内輪用ロックナット５０を用い、二軸の回転軸２１、２２にかかる少なくとも一箇所に、軸受の内輪１７ａが装着されているように構成できる。本形態例では、上下の二つの回転軸２１、２２に、軸受の内輪１７ａが装着されている。また、２０はベアリング押えであり、本形態例では平板のリング状に形成されており、筒壁部１２ａ、１２ｂの端面に固定され、軸受１７の外輪を押えるように設けられている。

これによれば、軸受の内輪１７ａと回転軸（２１、２２）とにかかる圧入による嵌合圧を必要以上に大きくせず、軸受の内輪用ロックナット５０を用い、軸方向に面圧で当接することで、軸受の内輪１７ａの軸方向のズレを防止することができる。従って、軸受１７のガタを小さくすることができ、ポンプの回転するロータ同士２５、２６、及びそのロータ２５、２６とシリンダ３０内面との隙間精度を高めることができる。このため、それらの隙間を極力小さくでき、非接触部の洩れを少なくすることが可能になって、ポンプ性能を向上させることができる。

図３及び４に示す二軸回転ポンプは、水平に延びるように軸受けされた二つの回転軸２１、２２を上下に配する二軸縦型構造で、ギアボックス１０内に配された一対のギア２３、２４によって二軸間で駆動力が伝達されるように設けられている。また、この二軸回転ポンプでは、二つの回転軸２１、２２を受ける軸受１７及びオイルシール１８を上下の各位置に収納する上下の軸受ハウジング部１３が設けられていると共にポンプ室３１を形成するシリンダ３０が設けられている側とギアボックス１０とを区画してそのギアボックス１０のケーシング１１の一部を構成する隔壁部１２を備えている。なお、本形態例の軸受ハウジング部１３は、軸受１７のハウジング部及びオイルシール１８のハウジング部によって構成されている。そして、上下の各軸受ハウジング部１３が、隔壁部１２の壁面からギアボックス１０内へ筒状に突出した筒壁部１２ａ、１２ｂに亘って設けられている。

３０はシリンダであり、二つの円の一部を重ね合わせた断面形状のポンプ室３１を形成する。３２は一方のサイドプレート部であり、シリンダ３０の一方の端面を塞ぐように設けられている。また、３３は他方のサイドプレート部であり、シリンダ３０の他方の端面を塞ぐように設けられている。

一対の回転軸２１、２２が、シリンダ３０内に平行に位置するように挿通され、反対方向に同一速度で回転されるように配されている。一方の回転軸２１が駆動側の軸であって、一端側２１ａで電動モータ側に連結されるように設けられている。また、他方の回転軸２２が従動側の軸になっている。一対の回転軸２１、２２の一端側が側壁４０にベアリングホルダー４１、４１に保持された軸受１７を介し、その他端側が前述の隔壁部１２に軸受ハウジング部１３に保持された軸受１７を介して軸受されている。また、その一対の回転軸２１、２２の他端側の端部には、一対のギア２３、２４が固定されることで噛合されている。

そして、相互に非接触状態で噛合って吸入した気体を圧縮できるように鉤形の爪部などが形成された二つのロータ２５、２６が、一対の回転軸２１、２２のそれぞれに一体的に固定されてシリンダ３０内に配されている。

また、シリンダ３０内に連通するように設けられる吸気口と排気口は、シリンダ３０の両端面を通して吸排気できるように、両方のサイドプレート部３２、３３に設けられている。そして、両方のサイドプレート部３２、３３から延設されている周壁部には、吸気口に連通する吸気接続口、及び排気口に連通する排気接続口が設けられている。また、１０ａはオイル溜まり部であり、ギア２３によって撥ね上げられるオイルが溜まるように、ギアボックス１０の下部に設けられている。

本発明を利用できる二軸回転ポンプとしては、クローポンプ、ルーツポンプ、スクリューポンプのような非接触型のポンプを挙げることができる。
なお、本発明は以上に説明した二軸回転ポンプに限定されるものではなく、他の二軸回転機構について汎用できるものである。

以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。

１０ ギアボックス
１２ 隔壁部
１２ａ、１２ｂ 筒壁部
１３ 軸受ハウジング部
１７ 軸受
１７ａ 内輪
１７ｂ 外輪
１７ｃ ボール
１８ オイルシール
１８ａ スリーブ
２０ ベアリング押え
２１ 回転軸
２２ 回転軸
２３ ギア
２４ ギア
３０ シリンダ
３１ ポンプ室
５０ 軸受の内輪用ロックナット
５１ ネジ部
５２ 筒状部
５２ａ 先端
５３ 凹凸部
５３ａ リード目
５５ 六角部

Claims (6)

1. 回転軸を受けると共に貯留されたオイルが撥ね上げられて供給されることで潤滑がなされる軸受の、前記回転軸に装着される内輪にかかる軸方向の変位を防止するように、前記回転軸に螺合するネジ部を備える軸受の内輪用ロックナットにおいて、
   前記オイルが前記軸受側へ供給される状態を調整する調整形態として、前記軸受の内輪の端面に当接する側の部分が、軸受の外輪の内径よりも小径の外径に設けられた筒状部になっており、
   該筒状部の側周形状が前記軸受の内輪の端面に当接する先端側へ縮径するテーパ状に形成されていること、及び／又は、前記筒状部の側周面に前記オイルの流れを案内する凹凸部が設けられていることを特徴とする軸受の内輪用ロックナット。
2. 前記凹凸部が、軸線に対して斜めになる溝状に形成されることで設けられていることを特徴とする請求項１記載の軸受の内輪用ロックナット。
3. 前記凹凸部が、軸回転を伴う切削加工によって螺旋筋状に形成されるリード目であることを特徴とする請求項１又は２記載の軸受の内輪用ロックナット。
4. 前記回転軸の回転方向とは反対方向へ締まるように螺合する前記ネジ部を有し、前記リード目が前記オイルの前記軸受への供給を増すように前記ネジ部と同方向の螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の軸受の内輪用ロックナット。
5. 前記回転軸の回転方向とは反対方向へ締まるように螺合する前記ネジ部を有し、前記リード目が前記オイルの前記軸受への供給を減じるように前記ネジ部と反対方向の螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の軸受の内輪用ロックナット。
6. ギアによって同期回転する二軸の回転軸のそれぞれに設けられたロータが、非接触の状態で回転することによって吸気側に負圧の気体圧を生じることができる二軸回転ポンプであって、
   請求項１〜５のいずれかに記載の軸受の内輪用ロックナットを用い、前記二軸の回転軸にかかる少なくとも一箇所に、前記軸受の内輪が装着されていることを特徴とする二軸回転ポンプ。

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