(57)【要約】回転軸５をモータケース４に支持する為、玉軸受７ａ、７ｂを構成する内輪１１を、この回転軸５の一部で軸方向に関して外径が変化しない部分に締り嵌めで外嵌固定する。この状態で、上記各玉軸受７ａ、７ｂに予圧を付与する。使用時に上記内輪１１の温度が１３０℃以上に達する可能性がある条件下で使用される。この内輪１１を、残留オーステナイト量が４容量％以下の鋼製とする。残留オーステナイトの分解に基づく上記内輪１１の内径の拡大を抑え、上記回転軸５に対するこの内輪１１の締め代を確保する。これにより、低コストで造れる構造で、しかも高温環境下でも予圧を確保できて、乗員に不快感を与えない自動車用空気調和装置を実現する。
2003071145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送風用ファンを回転駆動するための回転軸の外周面と、モータケースの一部内周面との間に設けられ、該回転軸を該モータケースに対し回転自在に支持するためのファンモータ用転がり軸受であって、外輪と、内輪と、複数の転動体とからなり、
（１）外輪は、
（１ａ）内周面に外輪軌道を有し、
（２）内輪は、
（２ａ）外周面に内輪軌道を有し、
（２ｂ）回転軸の一部で、軸方向に関して外径が変化しない部分に、締り嵌めで外嵌固定されて予圧を付与されていて、
（２ｃ）使用時に温度が１３０℃以上に達する可能性があり、
（２ｄ）残留オーステナイト量が４容量％以下の鋼で作製され、
（３）転動体は、
（３ａ）外輪軌道と内輪軌道との間に、転動自在に設けらている。
【請求項２】
内輪の残留オーステナイト量が２容量％以下である、請求項１に記載したファンモータ用転がり軸受。
【請求項３】
内輪に加えて外輪も、残留オーステナイト量が４容量％以下の鋼製である、請求項１〜２の何れかに記載したファンモータ用転がり軸受。
【請求項４】
外輪軌道及び内輪軌道の断面形状を円弧形とし、転動体を玉とした、アンギュラ型又は深溝型の玉軸受である、請求項１〜３の何れかに記載したファンモータ用転がり軸受。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載したファンモータ用転がり軸受が回転軸の一部で軸方向に離れた２箇所位置に設けられた一対構成であって、
（１）内輪は、
（１ａ）それぞれ回転軸の一部で軸方向に関して外径が変化しない部分に締り嵌めで外嵌固定され、
（２）外輪は、
（２ａ）一方の外輪は、モータケースの一部に内嵌支持された状態で、他方の転がり軸受に向け押圧されていて、
（２ｂ）他方の外輪は、押圧力に拘わらず、軸方向に変化しない状態で、モータケースの一部に内嵌支持されている。
【請求項６】
送風用のファンが、自動車用空気調和装置を構成するダクトの上流端に設けられる遠心多翼ファンである、請求項１〜５の何れかに記載したファンモータ用転がり軸受。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれかのファンモータ用転がり軸受を有するファンモータ。
【請求項８】
請求項５〜６のいずれかのファンモータ用転がり軸受の一対構成を有するファンモータ。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明に係るファンモータ用転がり軸受は、空気調和した空気を自動車室内に吹き出す為、自動車用空気調和装置に組み込むファンモータの回転軸を支持する為に利用する。
背景技術
自動車用空気調和装置は、空気調和用の空気を流通させる為のダクト内に、上流側から順番に、上流端開口から取り入れた空気をこのダクト内に流通させる為の遠心多翼ファンと、空気を冷却する為のエバポレータと、同じく加温する為のヒータコア並びにこのヒータコアを短絡させる為のバイパス通路とを設けている。自動車用空気調和装置の運転時には、上記遠心多翼ファンの回転により車室外又は車室内から取り入れた空気を、上記エバポレータを通過させてから上記ヒータコアとバイパス通路との一方又は双方を通過させて、下流端開口から車室内に吹き出させる。吹き出し空気の温度は、上記エバポレータ及びヒータコアを通過する冷媒或は温水の量、このヒータコアと上記バイパス通路を通過する空気の割合を変える事により調節する。
上記遠心多翼ファンは、上記ダクトの上流端側面にこのダクトから突出する状態で設置されたファンモータにより回転駆動される。図１は、この様なファンモータの１例を示している。先ず、このファンモータ１の構造に就いて簡単に説明する。図示の例では、ダクト２の上流端側壁部に設けた保持部３に上記ファンモータ１のモータケース４を保持すると共に、このファンモータ１の回転軸５の先端部（図１の右端部）で上記モータケース４から突出した部分を、上記ダクト２の内側に突出させている。この様な上記回転軸５の先端部には、図示しない遠心多翼ファンを固定する。
上記モータケース４の軸方向（図１の左右方向）両端部に互いに同心に設けた１対の支持筒部６ａ、６ｂの内側に、上記回転軸５の基端部（図１の左端部）と中間部先端寄り部分とを、それぞれが本発明の対象となる転がり軸受である玉軸受７ａ、７ｂにより、回転自在に支持している。これら各玉軸受７ａ、７ｂはそれぞれ、内周面に断面円弧形の深溝型の外輪軌道８を有する外輪９と、外周面に断面円弧形の深溝型の内輪軌道１０を有する内輪１１と、これら外輪軌道８と内輪軌道１０との間に転動自在に設けられた、それぞれが転動体である複数個の玉１２、１２とを備える。これら各玉１２、１２は、図示しない保持器により、円周方向に互いに離隔した状態で、転動自在に保持されている。
上記回転軸５の中間部で上記両玉軸受７ａ、７ｂの間部分にはロータ１３と整流子１４とを固定している。一方、上記モータケース４の内周面で上記ロータ１３に対向する部分にはステータ１５を固定し、上記整流子１４と対向する部分にはブラシ１６を設けて、上記ロータ１３への通電に基づき、上記回転軸５を回転駆動自在としている。
ところで、近年に於ける自動車の静粛性向上により、上述の様なファンモータ１部分で発生する騒音を極く低く抑える事が求められている。この為、上記両玉軸受７ａ、７ｂに予圧を付与し、上記回転軸５の回転支持部分のがたつきをなくす事が行なわれている。この場合に上記両玉軸受７ａ、７ｂに予圧を付与する為には、これら両玉軸受７ａ、７ｂの内輪１１、１１を上記回転軸５の外周面に（軸方向移動を阻止した状態で）外嵌固定する。そして、上記両玉軸受７ａ、７ｂの外輪９、９を、互いに近付く方向に押圧する。
更に、近年に於ける低コスト化の要求により、上記ファンモータ１の構成各部材の加工コストを低減する為、上記回転軸５を、軸方向に関して外径が変化しない、単なる丸棒状のもので済ませる事が考えられている。即ち、上記各内輪１１、１１を上記回転軸５に軸方向移動不能に外嵌支持すべく、この回転軸５の外周面に段差部を形成したり、或は止め輪を係止する為の係止溝を形成すると、その分コストが嵩む。この為、上記各内輪１１、１１を、上記回転軸５の一部で軸方向に関して外径が変化しない部分に締り嵌めで外嵌固定する事により、コストを抑える事が考えらる。
図１は、この様な点を考慮した構造を示している。上記回転軸５の中間部先端寄り部分を支持した玉軸受７ａの外輪９は、前記モータケース４の先端部に設けた支持筒部６ａ内に、先端側への移動を阻止された状態で内嵌されている。一方、上記回転軸５の基端部を支持した玉軸受７ｂの外輪９は、上記モータケース４の基端部に設けた支持筒部６ｂ内に、軸方向の移動を許容する状態で内嵌されている。そして、この支持筒部６ｂの底面と上記外輪９との間に設けた予圧ばね１７により、この外輪９を先端側に向け押圧している。この状態で上記両玉軸受７ａ、７ｂに、正面組み合わせ型の接触角及び予圧が付与される。
但し、上述の図１に示す様な構造に、従来からファンモータ用として一般的に使用されていた転がり軸受を組み込んだ場合、長期間に亙って安定した予圧を付与し続ける事が難しい事が、本発明者の研究により分かった。即ち、従来からファンモータ用として一般的に使用されていた転がり軸受は、外輪９、内輪１１、玉１２、１２を、何れも残留オーステナイト量（γＲ）が１０容量％程度の鋼（一般的には軸受鋼）により造っていた。ところが、オーステナイトは１３０℃程度の高温になると分解してマルテンサイトに変質し、その際、僅かとは言え体積が増大する。例えば、内輪１１を構成する鋼中の残留オーステナイトが分解した場合、この内輪１１の体積が膨張し、内径が大きくなる。この結果、上記回転軸５に対するこの内輪１１の締め代が、低下若しくは喪失し、この内輪１１がこの回転軸５に対して、予圧に基づくアキシアル荷重により、軸方向に移動する可能性が生じる。特に、近年に於ける省燃費化の為の小型化、低コスト化の為に、ファンモータに付属の冷却構造を省略した場合には、上記内輪１１部分の温度が、上記オーステナイトの分解を促進する程にまで上昇する可能性が高くなる。
何れにしても、上述の様に上記内輪１１が予圧に基づく荷重により軸方向に移動すると、上記両玉軸受７ａ、７ｂの予圧が低下若しくは喪失し（予圧が抜け）、上記回転軸５の支持剛性が低下する。この様に回転軸５の支持剛性が低下すると、この回転軸５の回転時に発生する騒音並びに振動が大きくなる。即ち、上記支持剛性が低下すると、上記回転軸５の先端部に支持された遠心多翼ファンの径方向に関する振れが大きくなる。そして、この遠心多翼ファン自体及びこの遠心多翼ファンの周囲に存在するダクト２部分の振動、並びにこの振動に基づく騒音が大きくなって、乗員に不快感を与える為、好ましくない。
本発明のファンモータ用転がり軸受は、この様な事情に鑑みて発明したものである。
発明の開示
本発明のファンモータ用転がり軸受は、内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体とを備える。
そして、送風用のファンを回転駆動する為のファンモータの回転軸をモータケースに対し回転自在に支持する為、これら回転軸の外周面とモータケースの一部内周面との間に、上記内輪を上記回転軸の一部で軸方向に関して外径が変化しない部分に締り嵌めで外嵌固定されて予圧を付与された状態で組み込まれる。
又、使用時に上記内輪の温度が１３０℃以上に達する可能性がある条件下で使用される。
特に、本発明のファンモータ用転がり軸受に於いては、少なくとも上記内輪が、残留オーステナイト量が４容量％以下の鋼製である。
又、より好ましい態様としては、上記内輪の残留オーステナイト量を２容量％以下とする。
又、より好ましい態様としては、上記外輪も、残留オーステナイト量が４容量％以下（より好ましくは２容量％以下）の鋼製とする。
上述の様に構成する本発明のファンモータ用転がり軸受によれば、回転軸に対する内輪の締め代が低下する事を防止して、転がり軸受に付与した予圧が低下する事を防止できる。即ち、上記内輪を構成する鋼中の残留オーステナイトが４容量％以下に抑えられているので、この内輪の温度上昇に基づいて残留オーステナイトが分解し、マルテンサイトに変質した場合でも、上記内輪の膨張量は少なく抑えられる。この為、この内輪の内径の拡大量を、上記回転軸に対する締め代に影響しない程度に抑えられる。この結果、高温条件下で長期間使用した場合でも上記回転軸の支持剛性を確保して、騒音が大きくなる事を防止できる。
又、上記内輪の残留オーステナイト量を２容量％以下に抑えれば、上記予圧の低下をより低く抑える事ができる。
又、上記内輪に加えて外輪及び各転動体を構成する鋼中の残留オーステナイト量も４容量％以下（より好ましくは２容量％以下）に抑えれば、上記外輪の内径の拡大を抑え、転がり軸受の予圧低下をより確実に防止できる。
発明を実施するための最良の形態
本発明の特徴は、ファンモータの回転軸をモータケースに支持する為の転がり軸受の内輪の残留オーステナイト量を規制する事により、この転がり軸受の予圧が低下若しくは喪失する事を防止する点にある。図面に表れる構造に関しては、前述の図１に示した、先に考えた構造と同様であるから、同等部分に関する説明は省略し、以下、本発明の効果を確認する為に行なった実験の結果に就いて説明する。
実験は、図１に示した構造で、回転軸５を支持する為の１対の玉軸受７ａ、７ｂを構成する内輪１１を構成する鋼中の残留オーステナイト量（γＲ）を、０〜１０容量％の範囲で６段階に変化させ、上記両玉軸受７ａ、７ｂに予圧を付与し、上記内輪１１の温度が１３０℃になる様にして運転した。そして、運転後に上記両玉軸受７ａ、７ｂの予圧が低下若しくは喪失した（予圧抜けが生じた）か否かを確認した。この様にして行なった実験の結果を、次の表１に示す。
2003071145.tif 000003
この表１に示した実験の結果から明らかな通り、内輪１１を構成する鋼中の残留オーステナイト量（γＲ）を４容量％以下に抑えれば、高温環境下でも予圧の低下若しくは喪失（予圧抜け）を防止できる。
尚、図示の例は、１対の玉軸受７ａ、７ｂに正面組み合わせ型の接触角を付与する構造に就いて説明したが、本発明を実施する場合に、１対の玉軸受に背面組み合わせ型の接触角を付与する事もできる。この場合には、これら両玉軸受の外輪をモータケースに対し、互いに近付く方向に変位するのを阻止した状態で内嵌支持する。そして、上記両玉軸受の内輪を回転軸に対し、互いに近付く方向に押圧しつつ、この回転軸の一部で軸方向に関して外径が変化しない部分に締り嵌めにより外嵌固定する。この様な場合も、上記両玉軸受の内輪を構成する鋼中の残留オーステナイト両を４容量％以下（より好ましくは２容量％以下）に抑える事により、温度上昇に伴う内輪の内径拡大を抑え、予圧抜けを防止できる。尚、１対の玉軸受に付与する接触角の方向を背面組み合わせ型とする事により、正面組み合わせ型の場合に比べて、上記回転軸の支持剛性を向上させ、送風ファンの回転駆動時に発生する騒音をより低減し易くなる。
産業上の利用の可能性
本発明のファンモータ用転がり軸受は、以上に述べた通り構成され作用するので、低コストで造れる構造で、しかも高温環境下でも予圧を確保できて、乗員に不快感を与えない自動車用空気調和装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の対象となる転がり軸受を組み込んだファンモータの略断面図である。
【図１】
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【国際調査報告】
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