(57)【要約】【課題】製造容易であるにもかかわらず、負荷容量を増大できる軸受装置を提供する。【解決手段】比較例の軸受幅Ｂ１と本発明の軸受幅Ｂ２とが等しいとしたときに、円筒型保持器を用いる場合に比べて、傾斜型保持器を用いると、玉径を大きく（Ｄ１＜Ｄ２）できるというメリットがある。これにより、軸受寿命と許容軸受荷重とを向上させることができる。本発明者らの検討結果によれば、例えば内輪内径が３０ｍｍ、外輪外形が７２ｍｍで、且つ軸受幅が等しいアンギュラコンタクト玉軸受において、傾斜型保持器を用いると、円筒型保持器を用いたものに対して、軸受寿命が３０〜７０％延長され、許容軸受荷重が１０〜２０％増大されることが確認された。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線に対して周面が傾斜した傾斜型保持器により玉を保持する単列のアンギュラコンタクト玉軸受を、複数個組み合わせて配置したことを特徴とするポンプ用の軸受装置。
【請求項２】
前記傾斜型保持器は、一対の環状部と、前記環状部を連結する柱部とからなり、一方の環状部の外径は他方の環状部の外径よりも大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載の軸受装置。
【請求項３】
前記保持器はもみぬき保持器であることを特徴とする請求項１又は２に記載の軸受装置。
【請求項４】
前記保持器は玉案内形式であ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装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転動体として玉を有する軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般産業用のポンプは、種々の用途に利用されている。ここで、ポンプには、小型軽量、高信頼性、低騒音・低振動、メンテナンスが容易であること等の従来の要求に加え、近年においては環境負荷を抑えるため、高い効率で動作し長寿命であることが特に望まれている。従って、ポンプの軸を回転自在に支持する軸受にとっても、上述した要求を満たすことが重要である。
【０００３】
ところで、いわゆるアンギュラコンタクト玉軸受は、一つの軸受でラジアル荷重及びアキシャル荷重の両荷重を支持することができるため、各種機械装置の回転支持部に広く用いられている。アンギュラコンタクト玉軸受において、転動体である玉は、１５°〜４０°程度の接触角を持って外輪、内輪間に組み込まれている。一般的に、玉はテーパ円筒状の本体部に複数のポケットが形成された傾斜型保持器や、円環状の主部に複数のポケットを形成した冠型保持器によって回動自在に保持されており、玉の転動面同士の接触を阻止し、接触摩擦に基づく回転抵抗の増大や焼付き等を防止するようになっている。従って、アンギュラコンタクト玉軸受をポンプに用いることで、小型軽量化等を図ることができる。
【０００４】
特許文献１には、アンギュラコンタクト玉軸受に用いられる傾斜型保持器として、ポケットの部分凹球面の中心を一方の端面側に偏寄させて設定した傾斜型保持器が開示されている。
【特許文献１】特公昭６４−８２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかるに、特許文献１のアンギュラコンタクト玉軸受は、複列であるが為、製造しにくいという問題がある。一方、単列のアンギュラコンタクト玉軸受を用いて、ポンプの軸を支持する場合、仕様によっては負荷容量が不足する場合もある。
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、製造容易であるにもかかわらず、負荷容量を増大できる軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の軸受装置は、軸線に対して周面が傾斜した傾斜型保持器により玉を保持する単列のアンギュラコンタクト玉軸受を、複数個組み合わせて配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、軸線に対して周面が傾斜した傾斜型保持器により玉を保持する単列のアンギュラコンタクト玉軸受を、複数個組み合わせて配置したので、複列のアンギュラコンタクト玉軸受と同レベル以上の負荷容量を有しながらも、製造が容易になる。
【０００９】
更に、図面を参照して、本発明の効果を説明する。図１（ａ）は、比較例にかかるアンギュラコンタクト玉軸受の断面図であり、図１（ｂ）は、本発明にかかるアンギュラコンタクト玉軸受の断面図である。比較例にかかるアンギュラコンタクト玉軸受は、円筒型保持器を有し、本発明にかかるアンギュラコンタクト玉軸受は、傾斜型保持器を有する。
【００１０】
図１より明らかであるが、比較例の軸受幅Ｂ１と本発明の軸受幅Ｂ２とが等しいとしたときに、円筒型保持器を用いる場合に比べて、傾斜型保持器を用いると、玉径を大きく（Ｄ１＜Ｄ２）できるというメリットがある。これにより、軸受寿命と許容軸受荷重とを向上させることができる。本発明者らの検討結果によれば、例えば内輪内径が３０ｍｍ、外輪外形が７２ｍｍで、且つ軸受幅が等しいアンギュラコンタクト玉軸受において、傾斜型保持器を用いると、円筒型保持器を用いたものに対して、軸受寿命が３０〜７０％延長され、許容軸受荷重が１０〜２０％増大されることが確認された。
【００１１】
前記傾斜型保持器は、一対の環状部と、前記環状部を連結する柱部とからなり、一方の環状部の外径は他方の環状部の外径よりも大きくなっていると好ましい。
【００１２】
前記保持器は、より信頼性を求められる用途では、もみぬき保持器であると好ましい。もみぬき保持器とは、金属素材等を切削加工により形成した保持器をいう。
【００１３】
前記保持器は玉案内形式であると好ましい。玉案内形式とは、保持器が外輪又は内輪に接触することなく、玉のみで支持されるものをいう。図１（ａ）の比較例においては、内輪案内形式であるために、保持器と内輪との間に摺動が生じるため、摩擦熱が発生し軸受温度上昇を招く。又、摺動による内輪と保持器の摩耗も発生する。これに対し、図１（ｂ）に示す本発明においては、玉案内形式であるために、保持器と内輪との間に摺動は生じないことから、摩擦熱が少なく軸受温度の上昇を抑制できる。又、摺動による内輪と保持器の摩耗も発生しない。
【００１４】
更に、図１の矢印に示すように軸線方向に潤滑油が供給された場合、図１（ａ）の比較例においては、内輪に当接する円筒型保持器により潤滑油の流れが阻害されるため、十分な潤滑性を得るためには、大量の潤滑油を供給する必要がある。これに対し、図１（ｂ）に示す本発明においては、内輪及び外輪と傾斜型保持器との間に隙間があるので、かかる隙間を介して潤滑油を円滑に供給でき且つ円滑に排出されるため、少量の潤滑油を供給するのみで良く、低コスト且つ環境負荷が小さい軸受装置を提供できる。
【００１５】
図２は、図１（ａ）の比較例にかかるアンギュラコンタクト玉軸受と、図１（ｂ）の本発明にかかるアンギュラコンタクト玉軸受とを、実際の試験に供試して、軸受の温度を比較したグラフである。比較例に対し、本発明のアンギュラコンタクト玉軸受は、軸受温度が最大で３℃低下することが確認された。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図３は、本実施の形態にかかる軸受装置を用いた遠心ポンプの断面図である。図３において、ハウジング１に対して、羽根車２を一端に取り付けた軸３が、深溝玉軸受４と、背面合わせにされ予圧板５により予圧された一対のアンギュラコンタクト玉軸受１０，１０により回転自在に支持されている。軸３の他端には、不図示のモータが連結されている。尚、例えば温度上昇による軸３の伸びなどが生じた場合に、一対のアンギュラコンタクト玉軸受１０，１０側では、ハウジング１に対する軸３の変位を阻止するが、深溝玉軸受４側では、ハウジング１に対する軸３の変位を許容するようになっている。アンギュラコンタクト玉軸受１０，１０は羽根車２側に設けられていても良い。
【００１７】
不図示のモータを駆動すると、軸３と共に羽根車２が回転し、ハウジング１の吸気側通路１ａから、環状通路１ｂを介して、排出側通路１ｃに流体を圧送するようになっている。背面合わせにされ予圧された一対のアンギュラコンタクト玉軸受１０，１０を用いて軸３を支持することで、羽根車２の高精度な位置決め祖実現でき、ポンプの効率を向上することができる。尚、アンギュラコンタクト玉軸受１０の軸受寸法許容差、回転精度は、ＪＩＳのＰ６以上の規格に従うようにすると、ポンプの低騒音・低振動に貢献できる。
【００１８】
図４は、アンギュラコンタクト玉軸受１０の断面図である。図５は、アンギュラコンタクト玉軸受１０の保持器を拡大して示す断面図である。図４において、アンギュラコンタクト玉軸受１０は、外輪１１と、内輪１２と、外輪１１及び内輪１２間に配置された複数の玉１３と、玉１３を保持する保持器１４とを有する。保持器１４は、玉案内形式である。
【００１９】
図５において、保持器１４は、銅合金等からなる矩形断面の円筒形状である素材から切削加工されるもみぬき保持器であって、一対の環状部１４ａ、１４ｂと、環状部１４ａ、１４ｂを連結する複数の柱部１４ｃとから一体的に形成されている。柱部１４ｃは、環状部１４ａから環状部１４ｂに向かうにつれて、保持器１４の軸線に近接するように傾いている。環状部１４ａ、１４ｂは、ポケット部１４ｄに保持された玉１３のＰＣＤの位置にまたがって半径方向に延在している。
【００２０】
保持器１４の外周面は、保持器１４を軸線直交方向に見たときに、環状部１４ａ側端部からポケット部１４ｄと重合する位置まで延在する円筒面１４ｅと、軸線に対して傾いているテーパ面１４ｆとからなる。円筒面１４ｅは、保持器１４を切削加工する際に、チャック等で保持するのに好適な軸線方向長さとなっている。
【００２１】
図５に示す断面において、一点鎖線で示す玉１３が、環状部１４ａに対して、２点Ｐ１，Ｐ２で接触するように、環状部１４ａの内面形状はくぼんでおり、更に環状部１４ｂに対して、２点Ｐ３，Ｐ４で接触するように、環状部１４ｂの内面形状はくぼんでいる。尚、Ｐ１，Ｐ３を結んだ線が玉１３の中心を通ると好ましい。ここで、円筒面１４ｅの外周は、玉１３が保持器１４の環状部１４ａに接触する位置Ｐ１より半径方向外側に位置するので、玉１３の案内・保持機能の低下を抑制できる。
【００２２】
保持器１４の外周面には、保持器１４を軸線直交方向に見たときに、玉１３を保持するポケット部１４ｄと重合する位置まで延在する円筒面１４ｅが形成されているので、保持器１４の円筒状の素材の内外径を小さくすることで素材量と加工量を削減することより、比較的高価な銅合金等を用いた場合でもコストを抑えることが出来、また面積の大きな円筒面１４ｅをチャック等で支持することにより、切削加工時等における保持を確実に行うことで、精度の良い加工を行うことが出来る。更に、環状部１４ａ、１４ｂは、ポケット部１４ｄに保持された玉１３のＰＣＤの位置にまたがって半径方向に延在しているので、玉１３の案内・保持を確実に行うことができる。
【００２３】
図６は、別な実施の形態にかかるアンギュラコンタクト玉軸受１０’の断面図である。図７は、アンギュラコンタクト玉軸受１０’の保持器を拡大して示す断面図である。
【００２４】
本実施の形態においては、図７において、保持器１４’の内周面は、保持器１４を軸線直交方向に見たときに、環状部１４ｂ側端部からポケット部１４ｄと重合する位置まで延在する円筒面１４ｅ’と、軸線に対して傾いているテーパ面１４ｆ’とからなる。円筒面１４ｅ’は、保持器１４を切削加工する際に、チャック等で保持するのに好適な軸線方向長さとなっている。
【００２５】
図７に示す断面において、一点鎖線で示す玉１３が、環状部１４ａに対して、２点Ｐ１，Ｐ２で接触するように、環状部１４ａの内面形状はくぼんでおり、更に環状部１４ｂに対して、２点Ｐ３，Ｐ４で接触するように、環状部１４ｂの内面形状はくぼんでいる。ここで、円筒面１４ｅ’の内周は、玉１３が保持器１４の環状部１４ｂに接触する位置Ｐ４より半径方向内側に位置するので、玉１３の案内・保持機能の低下を抑制できる。それ以外の構成については、上述した実施の形態と同様であるため説明を省略する。
【００２６】
図８は、別な実施の形態にかかるアンギュラコンタクト玉軸受１０”の断面図である。図９は、アンギュラコンタクト玉軸受１０”の保持器を拡大して示す断面図である。
【００２７】
本実施の形態においては、図９において、保持器１４”の外周面は、保持器１４”を軸線直交方向に見たときに、環状部１４ａ側端部からポケット部１４ｄと重合する位置まで延在する円筒面１４ｅと、軸線に対して傾いているテーパ面１４ｆとからなる。円筒面１４ｅは、保持器１４を切削加工する際に、チャック等で保持するのに好適な軸線方向長さとなっている。又、保持器１４”の内周面は、保持器１４を軸線直交方向に見たときに、環状部１４ｂ側端部からポケット部１４ｄと重合する位置まで延在する円筒面１４ｅ’と、軸線に対して傾いているテーパ面１４ｆ’とからなる。円筒面１４ｅ’は、保持器１４を切削加工する際に、チャック等で保持するのに好適な軸線方向長さとなっている。
【００２８】
図９に示す断面において、一点鎖線で示す玉１３が、環状部１４ａに対して、２点Ｐ１，Ｐ２で接触するように、環状部１４ａの内面形状はくぼんでおり、更に環状部１４ｂに対して、２点Ｐ３，Ｐ４で接触するように、環状部１４ｂの内面形状はくぼんでいる。ここで、円筒面１４ｅの外周は、玉１３が保持器１４の環状部１４ａに接触する位置Ｐ１より半径方向外側に位置し、また円筒面１４ｅ’の内周は、玉１３が保持器１４の環状部１４ｂに接触する位置Ｐ４より半径方向内側に位置するので、玉１３の案内・保持機能の低下を抑制できる。それ以外の構成については、上述した実施の形態と同様であるため説明を省略する。
【００２９】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、アンギュラコンタクト玉軸受１０は、図１０に示すように正面組み合わせでも、図１１に示すように正面・背面組み合わせでも用いることができ、更に図１２〜１４に示すように、３つ以上のアンギュラコンタクト玉軸受を組み合わせても良い。このときアキシャル隙間の許容差を±１〜±２０μｍとして、ポンプの羽根車の高精度な位置決めを実現している。また、同一呼び番号の軸受をどのように組み合せても所定のすきま、予圧が得られる様、正面・背面差幅を等しく、かつ所定の値に管理された万能組合せ軸受とすることで、定期的又は損傷時の交換コスト、交換用軸受の在庫量などをおさえることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１（ａ）は、比較例にかかるアンギュラコンタクト玉軸受の断面図であり、図１（ｂ）は、本発明にかかるアンギュラコンタクト玉軸受の断面図である。
【図２】図１（ａ）の比較例にかかるアンギュラコンタクト玉軸受と、図１（ｂ）の本発明にかかるアンギュラコンタクト玉軸受とを、実際の試験に供試して、軸受の温度を比較したグラフである。
【図３】本実施の形態にかかる軸受装置を用いた遠心ポンプの断面図である。
【図４】アンギュラコンタクト玉軸受１０の断面図である。
【図５】アンギュラコンタクト玉軸受１０の保持器を拡大して示す断面図である。
【図６】アンギュラコンタクト玉軸受１０’の断面図である。
【図７】アンギュラコンタクト玉軸受１０’の保持器を拡大して示す断面図である。
【図８】アンギュラコンタクト玉軸受１０”の断面図である。
【図９】アンギュラコンタクト玉軸受１０”の保持器を拡大して示す断面図である。
【図１０】正面合わせとしたアンギュラコンタクト玉軸受１０の断面図である。
【図１１】正面・背面合わせとしたアンギュラコンタクト玉軸受１０の断面図である。
【図１２】３つ組み合わせたアンギュラコンタクト玉軸受１０の断面図である。
【図１３】３つ組み合わせたアンギュラコンタクト玉軸受１０の断面図である。
【図１４】３つ組み合わせたアンギュラコンタクト玉軸受１０の断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ ハウジング
１ａ 吸気側通路
１ｂ 環状通路
１ｃ 排出側通路
２ 羽根車
３ 軸
４ 深溝玉軸受
５ 予圧板
１０、１０’、１０” アンギュラコンタクト玉軸受
１１ 外輪
１２ 内輪
１３ 玉
１４、１４’、１４” 保持器
１４ａ 環状部
１４ｂ 環状部
１４ｃ 柱部
１４ｄ ポケット部
１４ｅ 円筒面
１４ｆ テーパ面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2008309178.tif 000013
【図１２】
2008309178.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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