JPH0579514A - 軸受構造ならびにそれを具えたスクリユー流体機械 - Google Patents

軸受構造ならびにそれを具えたスクリユー流体機械

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JPH0579514A
JPH0579514A JP3241416A JP24141691A JPH0579514A JP H0579514 A JPH0579514 A JP H0579514A JP 3241416 A JP3241416 A JP 3241416A JP 24141691 A JP24141691 A JP 24141691A JP H0579514 A JPH0579514 A JP H0579514A
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JP
Japan
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bearing
rings
bearing structure
outer ring
ring
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JP3241416A
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Inventor
Hirochika Kametani
裕敬 亀谷
Riichi Uchida
利一 内田
Kotaro Naya
孝太郎 納谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/02—Arrangements of bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 組合せアンギュラ玉軸受を含む軸受構造にお
いて、運転時に内輪と外輪との間に温度差が生じる場合
でも、停止時に定めた玉と内外輪での所定のすき間又は
予圧を維持する。 【構成】 正面合せ組合せアンギュラ玉軸受の内輪同士
の間に内輪用環状部材を、また外輪同士の間に外輪用環
状部材を設け、外輪が高温側になる機械装置において
は、外輪用環状部材を内輪用部材よりも熱膨張係数の小
さい材料で構成し、逆に外輪が低温側となる機械装置に
おいては、外輪用環状部材を熱膨張係数の大きい材料で
構成するので、各環状部材はその熱膨張係数の差によ
り、上昇温度の異なる内外輪の熱膨張量の差分を打ち消
すように働き、すき間又は予圧の変化を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回転体のラジアル、ス
ラスト両方向の荷重を軸支する玉軸受を含む軸受構造及
び該軸受構造を備えたスクリュー流体機械に係り、特に
玉軸受の内輪と外輪の間に大きな温度差が発生する場合
にも軸受剛性の変化を抑制するに好適な軸受構造ならび
にその軸受構造を備え共振しにくい構造を持つスクリュ
ー流体機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】組合せアンギュラ玉軸受はラジアル方向
荷重とスラスト方向荷重の両方を同時に受けることので
きる軸受として一般的に知られている。
【０００３】組合せアンギュラ玉軸受の特徴の一つは、
内外輪と玉との間のすき間量や逆に弾性変形による予圧
を任意に調節できることである。この原理を図６を用い
て次に説明する。アンギュラ玉軸受８１ａは内輪８２と
玉８４の接触点８６と外輪８３と玉８４の接触点８７を
結ぶ力の作用線８５が径方向に対して傾いている。この
ため、ラジアル方向荷重とスラスト方向荷重の両方を同
時に受けることができる。それとともに内輪８２と外輪
８３の相対位置を軸方向に動かすことによって玉８４と
の内外輪との間のすき間の量を変えることができる。す
き間を０にしてもなお、すき間を縮める方向に力を加え
ると、内輪８２、外輪８３及び玉８４各部材が弾性変形
して予圧がかかった状態となる。予圧の大きさは軸受剛
性に大きく影響する。
【０００４】ここで、一対のアンギュラ玉軸受の正面同
志の組み合わ、背面同志の組合せについて触れておく。
正面同志の組合せは、図６に示すようにそれぞれのアン
ギュラ玉軸受における作用線８５が軸心に向かって交叉
する方向に傾くようにした組合せであり、一方、背面同
志の組合せの組合せは、逆にそれぞれのアンギュラ玉軸
受における作用線８５が軸心に向かって広がる方向に傾
くようにしたものである。
【０００５】組合せアンギュラ玉軸受においては、一対
の単体軸受の間の内輪と外輪の端面の平面差を利用して
すき間もしくは予圧を調整する。例えば、図６に示す正
面合せの組合せアンギュラ玉軸受８１ａと８１ｂにおい
ては、外輪８３端面を内輪８２端面よりも外側方向に出
しておくと、玉８４と内輪８２あるいは外輪８３との間
にすき間が生じ、逆に内輪８２端面を外輪８３端面より
も出しておくと予圧がかかる。すき間又は予圧の大きさ
は各端面の平面差の量で加減できる。ここで内輪８２と
外輪８３の端面の平面差は玉８４と内外輪８２，８３が
荷重０で接触した状態を基準とした。また、２つの単体
軸受に平等の平面差を設けると仮定して説明したが、す
き間もしくは予圧は両軸受の平面差の合計で決定される
ので、平面差が異なっていてもよい。
【０００６】軸受は高速で回転すると、玉の転がり面で
の発熱が避けられない。一方、内輪と外輪では伝熱条件
が異なることが多く、温度差が生じやすい。また、軸受
の近くに熱源がある装置においては熱源からの伝熱によ
り、内外輪に温度差が生じやすい。温度差があると熱膨
張量が違い、停止時に設定したすき間もしくは予圧が変
化してしまう可能性が高い。すき間の増加もしくは予圧
の減少は軸受剛性が弱くなり、回転が不安定になり、振
動や騒音を増加させる心配がある。一方、予圧の増加は
軸受部材の弾性変形が大きくなり、発熱などの機械的損
失が増大するばかりでなく、金属疲労等の原因で軸受寿
命を低下させ、潤滑不良による焼き付きの可能性もあ
る。軸受部材間のすき間の増加、軸受部材の弾性変形の
増加のどちらにしても、すき間もしくは予圧の変化は望
ましくない。
【０００７】この現象は特にスクリュー流体機械におい
て顕著に現れることが多い。スクリュー流体機械は気体
の圧縮あるいは膨張を装置内部で行い、そこが発熱源あ
るいは冷熱源となる。スクリュー流体機械の軸受はこの
熱源に隣接して設けられるので、熱の影響を受けやす
い。そのため温度勾配も激しく、前記したすき間の増加
又は予圧の増加の問題が発生しやすい。その上、スクリ
ューロータの回転数が高く、軸系の固有振動数に近いと
ころで運転されるので、共振しやすい。
【０００８】すき間もしくは予圧の変化を防止する一手
段が特開昭５６−１６４２２４号公報に示されている。
同公報では、深溝玉軸受における熱膨張問題を、軸受の
外周とその軸受を嵌入したハウジングの穴との間に設け
たスペーサ部材によって解決する方法について説明され
ている。しかし、組合せアンギュラ玉軸受に関しては述
べられていない。また、スペーサは径方向に大きいの
で、軸受構造全体が大きくなってしまう。特に前記スク
リュー流体機械においては、２本の回転軸が隣接してい
るので、径方向に大きい軸受構造は不向きである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】常温において、ある予
圧をかけた状態の正面合せ組合せアンギュラ玉軸受につ
いて考える。回転により当該軸受の外輪の温度が内輪よ
りも高くなるとすると、外輪は半径方向ならびに軸方向
に熱膨張し、その量は当該軸受の内輪よりも多い。半径
方向の膨張は外輪の径を拡大し、直接予圧の減少につな
がる。軸方向の熱膨張も設定した端面の平面差を変えて
しまい、予圧の減少をまねいてしまう。また、反対に内
輪の温度が外輪よりも高くなるとすると、逆の現象が生
じて予圧の増加をまねいてしまう。
【００１０】本発明の目的は、玉軸受の内輪と外輪の間
に温度差が生じても内外輪と玉との間のすき間もしくは
予圧の変化を抑制し、停止時に設定した軸受剛性を維持
できる軸受構造を実現することにある。
【００１１】また本発明の別の目的は、所定の軸受剛性
を維持できる軸受構造を有するスクリュー流体機械を提
供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の軸受構造は、一対のアンギュラ転が
り軸受を正面同士あるいは背面同士で対向させた組合せ
アンギュラ軸受を含む軸受構造において、一対の軸受の
外輪同士の間に外輪用環状部材を、一対の内輪同士の間
に内輪用環状部材を介在させて設け、外輪用環状部材と
内輪用環状部材は互いに膨張係数の異なる材質からなる
ことを特徴としている。なお、外輪と外輪用環状部材の
組合わせ、または内輪と内輪用環状部材の組合わせのい
ずれかを、又は両方を一体構造にしてもよい。
【００１３】また、本発明の第２の軸受構造は、四点接
触玉軸受を含む軸受構造において、四点接触玉軸受の内
輪又は外輪の一方が、軸方向に２分割された分割輪と、
該分割輪の間に介在し内輪及び外輪と熱膨張係数の異な
る材質からなる環状部材とから構成したことを特徴とし
ている。
【００１４】また、本発明の第３の軸受構造は、一対の
アンギュラ転がり軸受を正面同士あるいは背面同士で対
向させた組合せアンギュラ軸受を含む軸受構造におい
て、一対の軸受の外輪同士の間に外輪用環状部材を、一
対の内輪同士の間に内輪用環状部材を介在させて設け、
外輪用環状部材を外部からの働きかけにより軸方向に伸
縮する能動部材から構成したことを特徴としている。こ
の能動部材は圧電素子から構成するのがよい。
【００１５】また、本発明の第４の軸受構造は、一対の
アンギュラ転がり軸受を正面同士あるいは背面同士で対
向させた組合せアンギュラ軸受を含む軸受構造におい
て、一対の軸受の外輪同士の間を渡して複数の油圧シリ
ンダを並列に設置し、一対の内輪同士の間に内輪用環状
部材を介在させて設けたことを特徴とする。
【００１６】また本発明の第５の軸受構造は、四点接触
玉軸受を含む軸受構造において、四点接触玉軸受の外輪
を、軸方向に２分割された分割輪と、該分割輪の間に介
在し外部からの働きかけにより軸方向に伸縮する能動部
材から構成したことを特徴とする。この能動部材は圧電
素子から構成するのがよい。
【００１７】本発明の第２の目的を達成するために、本
発明のスクリュー流体機械は、前記本発明の第１ないし
第５の軸受構造を具えたことを特徴とする。
【００１８】
【作用】本発明の第１の軸受構造が機械装置に組み込ま
れて使用される場合、その機械装置の運転によって、正
面合せ組合せアンギュラ玉軸受の外輪の温度が内輪の温
度よりも高くなる場合には、内輪用環状部材の熱膨張係
数を外輪用環状部材の熱膨張係数よりも大きいものにす
る。一方、アンギュラ玉軸受の内輪の温度が外輪温度よ
りも高くなる場合には、外輪用環状部材の熱膨張係数を
内輪用環状部材の熱膨張係数よりも大きいものにする。
【００１９】常温において、ある予圧をかけた状態の正
面合せ組合せアンギュラ玉軸受において、外輪の温度が
内輪温度よりも高くなる場合の作用を説明する。
【００２０】回転により外輪の温度が内輪よりも高くな
ると、外輪は半径方向ならびに軸方向に熱膨張し、その
量は内輪よりも大きいので、この熱膨張は予圧を減少さ
せる方向に働く。一方、内輪用環状部材は外輪用環状部
材に比べて熱膨張係数が大きく、温度は外輪に比べて低
いが常温よりは上昇しているので、十分に熱膨張し、内
輪用環状部材の軸方向の熱膨張によって２つの内輪は引
き離される方向に力を加えられる。この力は内輪が玉を
押す方向なので、玉への予圧を増加させる方向に働く。
以上の２つの働きは互いに打ち消し合う方向なので、予
圧の変化は小さく、したがって、軸受剛性も問題となる
ほど変化しない。
【００２１】また背面合せ組合せアンギュラ玉軸受にお
いて、内輪の温度が外輪温度よりも高くなる場合には、
上記同様に予圧を減少させる方向に内輪が膨張するの
で、外輪用環状部材を内輪環状部材より熱膨張係数の高
い材料により構成すればよい。
【００２２】原理的には、要するに高温側にある外輪又
は内輪の一方の大きい膨張量と低温側にある他方の小さ
な熱膨張量の差を、低温側の環状部材の高い熱膨張係数
により補えばよい。
【００２３】本発明の第２の軸受構造で四点接触玉軸受
を含むものについて、原理的には上記第１の軸受構造と
同じであり、内輪側又は外輪側のいずれか一方に設ける
環状部材を、高温側に設ける場合には熱膨張係数の小さ
い材料で構成し、低温側に設ける場合には熱膨張係数の
大きい材料で構成する。
【００２４】次に、本発明の第３の軸受構造で正面組合
せのアンギュラ玉軸受の作用について説明する。回転に
より外輪の温度が内輪よりも高くなるとすると、外輪は
半径方向ならびに軸方向に熱膨張し、その量は内輪より
も多く、これらの熱膨張は予圧を減少させる方向に働
く。一方、圧電素子のごとき能動部材は２つの外輪の熱
膨張差分を吸収するように収縮して予圧を増加する方向
に働く。以上の２つの働きは互いに打ち消す方向なの
で、予圧の変化は小さく、したがって軸受剛性も問題と
なるほど変化しない。以上のようにその時の運転条件に
合わせて、圧電素子のごとき能動部材でなる外輪用環状
部材を伸縮いずれかに制御する。したがって能動部材の
制御装置を具えておく必要がある。
【００２５】本発明の第４の軸受構造においては、第３
の圧電素子の代りに複数の油圧シリンダを設置したもの
で、伸縮の方向は圧電素子の場合と同じように制御す
る。
【００２６】したがって、油圧制御装置を具えておく必
要がある。
【００２７】本発明の第５の四点接触玉軸受を含む軸受
構造においては、外輪が高温側になる場合には圧電素子
のごとき能動部材を収縮するように、逆に外輪が低温側
にな
【００２８】る場合には能動部材を伸長するように制御
する。
【実施例】
（第１の実施例）図１は本発明の第１の実施例になる軸
受構造を示す断面図である。アンギュラ玉軸受１ａ，１
ｂは正面合せに組合せてハウジング１１に収納されてい
る。アンギュラ玉軸受１ａは内輪２ａと外輪３ａとそれ
らに挾まれて転がる玉４ａなどからなる。これら内輪２
ａ，外輪３ａ及び玉４ａの軸受部材間の力は作用線５ａ
の方向に働くので、内輪２ａと玉４ａとの接触点６ａ
と、外輪３ａと玉４ａとの接触点７ａは作用線５ａ上に
ある。軸受１ａと対をなす反対向きの軸受１ｂも同一の
構造をしている。一対の軸受それぞれの内輪２ａ，２ｂ
の間には内輪用環状部材８を、外輪３ａ，３ｂの間には
外輪用環状部材９を挾み込んでいる。内輪用環状部材８
と外輪用環状部材９の軸方向長さを加減して、内外輪２
ａ，３ａと玉４ａとの間、及び内外輪２ｂ，３ｂと玉４
ｂの間に常温停止時に適正な値の予圧がかけられてい
る。内輪用環状部材８の熱膨張係数は外輪用環状部材９
の熱膨張係数よりも大きい。
【００２９】外輪３ａ，３ｂをハウジング１１に固定す
るため、押え輪１２をボルト１３で押し込んでいる。同
様に内輪２ａ，２ｂを軸２１に固定するため押え輪２２
をボルト２３で押し込んでいる。押え輪１２と押え輪２
２は弾性材なので軸受に無理な力が働かないし、軸受や
ハウジング１１の熱変形による寸法差を吸収することが
できる。
【００３０】本実施例の軸受構造を内蔵した機械装置を
動かし、軸２１が回転すると、軸受は玉と内外輪との摩
擦により発熱する。軸２１は軸長手中央部に設けられた
構造体（図示せず）の働きにより、ハウジング１１に比
べて熱伝導ならびに冷却条件が優れている。そのために
軸受の内外輪に温度差が生じる。熱の逃げにくいハウジ
ング１１に接触している外輪３ａ，３ｂや外輪用環状部
材９は温度が高く、逆に熱の逃げやすい軸２１に接触し
ている内輪２ａ，２ｂや内輪用環状部材８は、温度が比
較的低い。
【００３１】熱膨張により外輪３ａ，３ｂは径方向にも
軸方向にも大きくなる。径方向の膨張は接触点７ａ、７
ｂから離れる方向なので、予圧を低下させる方向に働
く。軸方向の膨張も接触点７ａと７ｂの間隔を広げるの
で、予圧を低下させる方向に働く。一方、内輪２ａ，２
ｂも常温より温度が高いので、ある程度の熱膨張はする
が、外輪３ａ，３ｂに比べて小さく、予圧を適正値に保
つほどには膨張しない。
【００３２】内輪用環状部材８は外輪用環状部材９に比
べて熱膨張係数が大きいため、上昇温度が小さいにもか
かわらず熱膨張量が大きい。そのため内輪２ａ，２ｂ相
互の間隔を広げる量は外輪３ａ，３ｂの間隔を外輪用環
状部材９が広げる量よりも大きい。この作用は接触点６
ａと６ｂの間隔を押し広げ、予圧を増加させる方向に働
く。
【００３３】上記２つの作用、即ち外輪１ａ，１ｂの膨
張及び内輪用環状部材９の膨張は、予圧に関して反対方
向に働くので互いに打ち消しあい、予圧は問題となるほ
ど変化しない。
【００３４】ここで、一試算を行う。１５mm厚さの外輪
用環状部材に炭素鋼Ｓ３５Ｃ（熱膨張係数１１．５×
（１０のマイナス６乗）／℃）を、１５mm厚さの内輪用
環状部材にステンレス鋼ＳＵＳ３０４（熱膨張係数１
７．３×（１０のマイナス６乗）／℃）を用い、外輪側
が６０℃温度上昇し、内輪側が４０℃だけ温度上昇下と
すると、外輪用環状部材の厚さ変化は０．０１０８mm、
内輪用環状部材厚さ変化は０．０１０４mmとほぼ同一量
増加する。かくして、すき間又は予圧が実質的に一定に
維持されるとみなすことができる。
【００３５】本実施例によれば、内輪用環状部材８と外
輪用環状部材９の熱膨張率の差が自由にならなくても、
環状部材の軸方向長さを加減することで熱膨張量を調整
することができる。
【００３６】本実施例において、内輪用環状部材８ある
いは外輪用環状部材９のいずれか一方を内輪２ａ，２ｂ
あるいは外輪３ａ，３ｂと一体構造にしてもよい。
【００３７】（第２の実施例）図２は本発明の第２の実
施例の軸受構造を示す断面図である。四点接触玉軸受３
１は第１の実施例の組合せアンギュラ軸受１ａ、１ｂに
代えて具えられたもので、性質や働きは組合せアンギュ
ラ軸受とほぼ同様である。軸受より他の部分の構造は第
１の実施例と同一であるので説明を省略する。内輪３２
ａ、３２ｂは分割構造になっており、分割面の削り量で
すき間もしくは予圧を調整している。分割面には内外輪
より熱膨張係数の大きい材質の環状部材３８を挾み込ん
でいる。
【００３８】軸２１が回転すると、軸受は玉と内外輪と
の摩擦で発熱する。さらに、軸２１は軸の長手中央部に
設けられた発熱体（図示せず）の働きにより加熱されて
いる。そのために軸受の内外輪に温度差が生じる。外気
に面しており熱の逃げやすいハウジング１１に接触して
いる外輪３３は温度が低く、逆に加熱されている軸２１
に接触している内輪２ａ，２ｂは高温になる。
【００３９】熱膨張により内輪３２ａ，３２ｂは径方向
にも軸方向にも大きくなるが、径方向の膨張の影響が大
きく、玉３４に近づく方向なので予圧を増加させる方向
に働く作用がある。しかし、環状部材３８の熱膨張量が
大きいので軸方向の膨張が拡大され、予圧を減少させる
方向に働く別の作用がある。上記２つの作用は予圧に関
して反対方向に働くので互いに打ち消しあい、予圧は問
題となるほど変化しない。
【００４０】本実施例によれば、温度差で予圧が変化し
ない軸受構造を少ないスペースでも実現できる。また、
軸方向に温度差があり温度分布が複雑な場合にも軸方向
長さが短いことから影響を受けにくい。
【００４１】（第３の実施例）図３は本発明の第３の実
施例の軸受構造を示す断面図である。本実施例は第１の
実施例とほぼ同一の構造で、相違点は外輪用環状部材９
に代えて圧電素子４１を具えていることである。その他
の構造は第１の実施例と同一であるので説明を省略す
る。圧電素子４１は電線４２によって電圧をかけられる
と軸方向に伸縮する働きを持つ。
【００４２】本実施例の軸受構造を内蔵した機械装置を
動かし軸２１が回転すると、軸受は玉と内外輪との摩擦
で発熱し、伝熱量の違いから内外輪に温度差が生じる。
熱の逃げにくいハウジング１１に接触している外輪３
ａ，３ｂや圧電素子４１は温度が高く、逆に熱の逃げや
すい軸２１に接触している内輪２ａ，２ｂや内輪用環状
部材８は、比較的低い。熱膨張により外輪３ａ，３ｂは
予圧を低下させる方向に変形する。一方、内輪２ａ，２
ｂも常温よりは温度が高いので、ある程度の熱膨張はす
るが、外輪３ａ，３ｂに比べて小さく、予圧を適正値に
保つ程に十分は膨張しない。
【００４３】圧電素子４１は、内輪及び外輪の温度測定
のため、別に設けた温度センサなどから情報を得て、適
切な値だけ伸縮する。この伸縮量は外部に設けた制御装
置によって判断され電線４２によりかけられる電圧で制
御される。前記のように外輪が高温で内輪が低温である
温度条件が感知された場合、圧電素子４１は通常の熱膨
張量よりも膨張を小さくおさえ、外輪３ａ，３ｂの間隔
を縮める方向に働き、これは予圧を増加させる方向の変
形である。以上外輪と圧電素子の２つの変形は互いに打
ち消しあい、予圧を一定に保つことができる。
【００４４】本実施例によれば、予圧を外部から自由に
変えることができるため、温度条件が一定に定まらない
起動時などの過渡状態にも対応することができる。ま
た、軸２１の回転速度が軸系の持つ固有振動数を超えて
使用される装置の場合には、次に述べるように加減速時
の共振通過を容易にすることもできる。
【００４５】軸系を起動から徐々に加速して回転速度が
共振周波数に近づく時、予圧を上げて軸受剛性を増し共
振周波数を上げておく。そして、共振周波数の手前で予
圧を減少させて軸受剛性を低下させる。すると、ばねで
ある軸受の剛性つまりばね定数が減少するために、軸系
の固有振動数が一気に下がる。軸系の回転数はそのまま
なので、共振を通過したことになる。本方式を用いなけ
れば、モータ出力などの駆動条件の制限で軸の加速には
限度があり、共振通過には時間がかかってしまう。共振
中は振動の振幅が増大し装置にとって好ましくない状態
になるので、共振通過は短時間の方が良い。従来、共振
通過を穏便にすますためにはダンピングを負荷するなど
して、振動の増大を低くおさえていたが、機械的損失が
あるなど欠点もかかえていた。
【００４６】本実施例においては圧電素子４１に代え
て、図４に示すように油圧シリンダ４４など軸方向に伸
縮し力をかけることのできる他の能動部材を用いても良
い。
【００４７】（実施例４）図５を用いて本発明の第４の
実施例を説明する。図５はスクリュー圧縮機５１の断面
模式図である。ケーシング５２のボア内に雄スクリュー
ロータ５３ａと雌スクリューロータ５３ｂが極くわずか
な隙間を介して噛み合った状態で具えられている。両ス
クリューロータ５３ａ、５３ｂは互いに接触せず、回転
自由に軸支されている。両スクリューロータを支える軸
受は、一方が第１の実施例の組合せアンギュラ玉軸受構
造５６であり、他方が軸方向に自由な円筒ころ軸受５７
である。入力軸５４は雌スクリューロータ５３ｂの一端
に直結し、両スクリューロータの他方の端部に同期歯車
５５が具えられ噛み合っている。ボアの両端には吸入口
５８と吐出口５９が具えられ外部に貫通している。
【００４８】入力軸５４を矢印方向に回転すると同期歯
車５５を介して両スクリューロータが回転する。する
と、スクリューロータの歯溝に形成される作動室と呼ば
れる閉じた空間が図中右から左方向に移動し、そこに閉
じ込められた気体を移送する。気体は吸入口５８から作
動室に採り込まれ、移送に伴う作動室容積の縮小で圧縮
されて、吐出口５９から外部に出される。気体の圧縮作
用は発熱を伴うので、吐出口５９付近は高温となる。そ
の熱が組合せアンギュラ玉軸受５６の外輪に伝わり、軸
受剛性を変化させやすい。また、スクリュー流体機械は
高速で回転すると性能が向上するので、軸系の曲げやね
じりの固有振動数の近くで使われる。したがって、熱変
形で固有振動数が低下してしまうと回転数と同調し、共
振を起こしてしまう。しかし、第１の実施例で述べた作
用により、本発明では固有振動数は問題となるほど低下
しないので共振しない。
【００４９】本実施例によれば、高速回転と高温発生の
２つの難条件を兼ね備えたスクリュー圧縮機において、
軸系の固有振動数の低下を防止し、共振を避けることが
できる。
【００５０】
【発明の効果】本発明によれば、本発明の第１の軸受構
造を、一対の正面合せ組合せアンギュラ玉軸受を含み、
その組合せアンギュラ玉軸受の外輪の間に外輪用環状部
材を、内輪の間に内輪用環状部材を設けて、外輪と内輪
と温度差による熱膨張量の差分を外輪用環状部材と内輪
用環状部材それぞれの熱膨張係数の差により打ち消すよ
うに構成したので、内輪と外輪の間に温度差が生じても
内外輪と玉との間のすき間もしくは予圧の変化を問題な
いほどに小さくし、温度一様の停止時に設定した軸受剛
性を一定に維持できる軸受構造を実現することができ
る。
【００５１】また、本発明の第２の軸受構造で四点接触
玉軸受を含むものにおいて、内輪側又は外輪側のいずれ
か一方に設ける環状部材を、高温側に設ける場合には熱
膨張係数の小さい材料で構成し、低温側に設ける場合に
は熱膨張係数の大きい材料で構成し、外輪と内輪と温度
差による熱膨張量の差分を環状部材により打ち消すよう
に構成したので、上記第１の軸受構造と同様に、設定し
た軸受剛性を一定に維持できる軸受構造を実現すること
ができる。
【００５２】また本発明の第３の軸受構造は、一対の組
合せアンギュラ玉軸受を含み、外輪用環状部材に圧電素
子のごとき能動部材で構成し、外輪と内輪と温度差によ
る熱膨張量の差分を内輪用環状部材の膨張分を考慮して
能動部材を伸縮することにより、上記第１の軸受構造と
同様に、設定した軸受剛性を一定に維持できる軸受構造
を実現することができる。
【００５３】本発明の第４の軸受構造においては、第３
の圧電素子の代りに複数の油圧シリンダを設置したもの
で、伸縮の方向は圧電素子の場合と同じように制御する
ことにより、また本発明の第５の四点接触玉軸受を含む
軸受構造においては、外輪が高温側になる場合には圧電
素子のごとき能動部材を収縮するように、逆に外輪が低
温側になる場合には能動部材を伸長するように制御する
ことにより、上記第１の軸受構造と同様に、設定した軸
受剛性を一定に維持できる軸受構造を実現することがで
きる。
【００５４】またスクリュー流体機械を、上記第１ない
し第５の軸受構造のいずれかを具えるように構成したの
で、起動から定常運転に至るまで安定した運転を行うこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の軸受構造の断面図であ
る。
【図２】本発明の第２の実施例の軸受構造の断面図であ
る。
【図３】本発明の第３の実施例の軸受構造の断面図であ
る。
【図４】一対の組合せアンギュラ玉軸受の外輪間に油圧
シリンダを設けた軸受構造の断面図である。
【図５】本発明の第４の実施例のスクリュー流体機械の
断面図である。
【図６】従来の軸受構造の一例の断面図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ アンギュラ玉軸受 ２ａ，２ｂ 内輪 ３ａ，３ｂ 外輪 ４ａ，４ｂ 玉 ５ａ，５ｂ 作用線 ６ａ，６ｂ 内輪と玉との接触点 ７ａ，７ｂ 外輪と玉との接触点 ８ 内輪用環状部材 ９ 外輪用環状部材 １１ ハウジング １２ 押え輪 ２１ 軸 ２２ 押え輪 ３１ 四点接触玉軸受 ３２ａ，３２ｂ 内輪 ３３ 外輪 ３４ 玉 ３８ 環状部材 ４１ 圧電素子 ４２ 電線 ５１ スクリュー圧縮機 ５２ ケーシング ５３ａ 雄スクリューロータ ５３ｂ 雌スクリューロータ ５４ 入力軸 ５５ 同期歯車 ５６ 軸受構造 ５７ 円筒ころ軸受

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一対のアンギュラ玉軸受を正面同士ある
    いは背面同士で対向させた組合せアンギュラ軸受を含む
    軸受構造において、前記一対の軸受の外輪同士の間に外
    輪用環状部材を、前記一対の内輪同士の間に内輪用環状
    部材を介在させて設け、前記外輪用環状部材と前記内輪
    用環状部材は互いに膨張係数の異なる材質からなること
    を特徴とする軸受構造。
  2. 【請求項２】 前記外輪と前記外輪用環状部材、および
    ／または、前記内輪と前記内輪用環状部材とを一体構造
    にしたことを特徴とする請求項１記載の軸受構造。
  3. 【請求項３】 四点接触玉軸受を含む軸受構造におい
    て、前記四点接触玉軸受の内輪又は外輪の一方が、軸方
    向に２分割された分割輪と、該分割輪の間に介在し前記
    内輪及び前記外輪と熱膨張係数の異なる材質からなる環
    状部材とから構成したことを特徴とする軸受構造。
  4. 【請求項４】 一対のアンギュラ転がり軸受を正面同士
    あるいは背面同士で対向させた組合せアンギュラ軸受を
    含む軸受構造において、前記一対の軸受の外輪同士の間
    に外輪用環状部材を、前記一対の内輪同士の間に内輪用
    環状部材を介在させて設け、前記外輪用環状部材を外部
    からの働きかけにより軸方向に伸縮する能動部材から構
    成したことを特徴とする軸受構造。
  5. 【請求項５】 一対のアンギュラ転がり軸受を正面同士
    あるいは背面同士で対向させた組合せアンギュラ軸受を
    含む軸受構造において、前記一対の軸受の外輪同士の間
    に外輪用環状部材を、前記一対の内輪同士の間に内輪用
    環状部材を介在させて設け、前記外輪用環状部材を圧電
    素子から構成したことを特徴とする軸受構造。
  6. 【請求項６】 一対のアンギュラ転がり軸受を正面同士
    あるいは背面同士で対向させた組合せアンギュラ軸受を
    含む軸受構造において、前記一対の軸受の外輪同士の間
    を渡して複数の油圧シリンダを並列に設置し、前記一対
    の内輪同士の間に内輪用環状部材を介在させて設けたこ
    とを特徴とする軸受構造。
  7. 【請求項７】 四点接触玉軸受を含む軸受構造におい
    て、前記四点接触玉軸受の外輪を、軸方向に２分割され
    た分割輪と、該分割輪の間に介在し外部からの働きかけ
    により軸方向に伸縮する能動部材から構成したことを特
    徴とする軸受構造。
  8. 【請求項８】 四点接触玉軸受を含む軸受構造におい
    て、前記四点接触玉軸受の外輪を、軸方向に２分割され
    た分割輪と、該分割輪の間に介在し圧電素子からなる環
    状部材とから構成したことを特徴とする軸受構造。
  9. 【請求項９】 請求項１〜８いずれかに記載の軸受構造
    を具えたことを特徴とするスクリュー流体機械。
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