(57)【要約】【課題】簡易な構成の軸シール構造を備えた軸受けユニット、を提供する。【解決手段】軸受けユニット１０は、シャフト２１に組み付けられる。軸受けユニット１０は、シャフト２１の外周上に設けられ、シャフト２１を回転可能に支持する軸受け２６と、シャフト２１の外周上に設けられ、シャフト２１の軸方向において軸受け２６を位置決めするための第１ハウジング３１と、第１ハウジング３１に設けられ、シャフト２１の外周上で環状に周回し、シャフト２１と接触して流体を封止するシール材５１とを備える。【選択図】図１
0003194650.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
シャフトに組み付けられる軸受けユニットであって、
前記シャフトの外周上に設けられ、前記シャフトを回転可能に支持する軸受けと、
前記シャフトの外周上に設けられ、前記シャフトの軸方向において前記軸受けを位置決めするためのハウジングと、
前記ハウジングに設けられ、前記シャフトの外周上で環状に周回し、前記シャフトと接触して流体を封止するシール材とを備える、軸受けユニット。
【請求項２】
前記ハウジングには、その内周面から凹み、前記シャフトの外周上で環状に周回する溝部が形成され、
前記シール材は、前記溝部に収容される、請求項１に記載の軸受けユニット。
【請求項３】
前記シール材は、前記溝部に配置され、弾力性を有する基部と、前記基部と一体に設けられ、前記シャフトと接触する樹脂部とを有する、請求項２に記載の軸受けユニット。
【請求項４】
前記ハウジングには、冷媒が流れる冷媒通路が形成される、請求項１から３のいずれか１項に記載の軸受けユニット。
【請求項５】
前記冷媒通路は、前記シャフトの外周上で環状に周回するように設けられる、請求項４に記載の軸受けユニット。
【請求項６】
前記ハウジングは、前記シャフトの軸方向において前記軸受けに当接する当接部と、前記シャフトの外周面を取り囲む位置から前記シャフトの径方向外側に広がり、前記シール材が設けられるフランジ部とを有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の軸受けユニット。
【請求項７】
前記軸受けとして、前記シャフトの軸方向に間隔を設けて第１軸受けおよび第２軸受けが設けられ、
前記ハウジングは、前記シャフトの軸方向において、それぞれ、前記第１軸受けおよび前記第２軸受けに当接する第１当接部および第２当接部と、前記シャフトの軸方向において前記第１軸受けおよび前記第２軸受けの間に配置され、前記シール材が設けられる中間部とを有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の軸受けユニット。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この考案は、一般的には、軸受けユニットに関し、より特定的には、軸シール構造を備えた軸受けユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の軸シール構造に関して、たとえば、特開平７−２９１１８７号公報には、回転軸の周速を上げても摺動面が過度に発熱することがなく、軸シールを効果的に冷却することが可能で、回転機械の小型化に好適な高性能の回転軸シールの冷却構造が開示されている（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に開示された回転軸シールの冷却構造は、回転軸と、回転軸に同軸的に嵌着されたスリーブと、スリーブの外周上を囲繞するように設けられる環状シール部材とを有する。スリーブには、その両端以外の内面部のほぼ全長に渡って円筒状リセスが凹設されている。円筒状リセスに潤滑油が供給されることにより、シール摺動面の発生熱がスリーブを介して吸収される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２９１１８７号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１に開示されるように、回転するシャフトの外周上に、気体や液体、スラリー等の流体を封止するためのシール材が設けられた軸シール構造が知られている。このような軸シール構造は、製造コストを抑え、さらに機器への組み付け性を高めるため、簡易な構成で実現することが求められる。
【０００６】
そこでこの考案の目的は、上記の課題を解決することであって、簡易な構成の軸シール構造を備えた軸受けユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この考案に従った軸受けユニットは、シャフトに組み付けられる軸受けユニットである。軸受けユニットは、シャフトの外周上に設けられ、シャフトを回転可能に支持する軸受けと、シャフトの外周上に設けられ、シャフトの軸方向において軸受けを位置決めするためのハウジングと、ハウジングに設けられ、シャフトの外周上で環状に周回し、シャフトと接触して流体を封止するシール材とを備える。
【０００８】
このように構成された軸受けユニットによれば、シール材を、シャフトの軸方向において軸受けを位置決めするためのハウジングに設けることにより、軸シール構造を簡易な構成で実現することができる。
【０００９】
また好ましくは、ハウジングには、その内周面から凹み、シャフトの外周上で環状に周回する溝部が形成される。シール材は、溝部に収容される。
【００１０】
このように構成された軸受けユニットによれば、溝部に収容されたシール材がシャフトと接触することにより、流体を封止する。
【００１１】
また好ましくは、シール材は、溝部に配置され、弾力性を有する基部と、基部と一体に設けられ、シャフトと接触する樹脂部とを有する。
【００１２】
このように構成された軸受けユニットによれば、耐圧性に優れ、かつ低摺動性のシール特性を、簡易な構成のシール材により得ることができる。
【００１３】
また好ましくは、ハウジングには、冷媒が流れる冷媒通路が形成される。このように構成された軸受けユニットによれば、冷媒通路を流れる冷媒により、シャフトの回転に伴って発生するシール材およびシャフト間の摩擦熱を吸熱することができる。
【００１４】
また好ましくは、冷媒通路は、シャフトの外周上で環状に周回するように設けられる。このように構成された軸受けユニットによれば、シール材およびシャフト間の摩擦熱をより効果的に吸熱することができる。
【００１５】
また好ましくは、ハウジングは、シャフトの軸方向において軸受けに当接する当接部と、シャフトの外周面を取り囲む位置からシャフトの径方向外側に広がり、シール材が設けられるフランジ部とを有する。
【００１６】
このように構成された軸受けユニットによれば、シール材を、ハウジングのフランジ部に設けることによって、軸シール構造を簡易な構成で実現することができる。
【００１７】
また好ましくは、軸受けとして、シャフトの軸方向に間隔を設けて第１軸受けおよび第２軸受けが設けられる。ハウジングは、シャフトの軸方向において、それぞれ、第１軸受けおよび第２軸受けに当接する第１当接部および第２当接部と、シャフトの軸方向において第１軸受けおよび第２軸受けの間に配置され、シール材が設けられる中間部とを有する。
【００１８】
このように構成された軸受けユニットによれば、シール材を、ハウジングの中間部に設けることによって、軸シール構造を簡易な構成で実現することができる。
【考案の効果】
【００１９】
以上に説明したように、この考案に従えば、簡易な構成の軸シール構造を備えた軸受けユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この考案の実施の形態１における軸受けユニットをシャフトに組み付けた状態を示す断面図である。
【図２】図１中の２点鎖線ＩＩで囲まれた範囲を拡大して示す断面図である。
【図３】図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上に沿った第１ハウジングを示す正面図である。
【図４】図１中に示す冷媒配管の変形例を示す断面図である。
【図５】この考案の実施の形態２における軸受けユニットをシャフトに組み付けた状態を示す断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００２１】
この考案の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、この考案の実施の形態１における軸受けユニットをシャフトに組み付けた状態を示す断面図である。
【００２３】
図１を参照して、本実施の形態における軸受けユニット１０は、シャフト２１に組み付けられる組み付けユニットである。シャフト２１は、中心軸１０１に沿って軸状に延びる形状を有する。シャフト２１は、回転軸である。
【００２４】
軸受けユニット１０は、高速回転するシャフト２１の外周上において流体に対する軸シールが必要となる各種の機器に組み付けられる。軸受けユニット１０は、流体ポンプ、攪拌機、工作機械、油圧／空圧機器などといった各種の機器に組み付けられる。一例としてウォータポンプを想定すると、軸受けユニット１０は、インペラが一体に設けられたシャフト２１に組み付けられる。この場合に、シャフト２１には、インペラを収容するポンプ室からの水漏れを防ぐために軸シールが必要となる。
【００２５】
軸シールの対象となる流体は、特に限定されず、水や油などの液体であってもよいし、空気などの気体であってもよいし、液体と固体粒子との懸濁液であるスラリーであってもよい。
【００２６】
軸受けユニット１０の構造について説明すると、軸受けユニット１０は、軸受け２６と、第１ハウジング３１および第２ハウジング４１と、シール材５１と、内輪カラー３３とを有する。
【００２７】
軸受け２６は、シャフト２１の外周上に設けられている。軸受け２６は、シャフト２１を中心軸１０１を中心に回転可能に支持するように設けられている。軸受け２６は、内輪、外輪および転動体が組み合わさって構成されている。軸受け２６の内輪および外輪は、それぞれ、シャフト２１側および第２ハウジング４１側に設けられている。軸受け２６の転動体は、内輪および外輪の間に設けられている。軸受け２６の転動体は、回転（自転）可能、かつ中心軸１０１を中心に公転可能なように設けられている。
【００２８】
軸受け２６の種類は、シャフト２１を回転可能に支持するものであれば、特に限定されない。たとえば、軸受け２６は、深溝玉軸受けであってもよいし、ラジアル玉軸受けであってもよい。また、軸受け２６の転動体として、玉（ボール）に替わって円柱形状のコロが用いられてもよい。
【００２９】
本実施の形態では、軸受け２６として、第１軸受け２６Ａおよび第２軸受け２６Ｂが設けられている。第１軸受け２６Ａおよび第２軸受け２６Ｂは、中心軸１０１の軸方向に距離を隔てて配置されている。
【００３０】
第１ハウジング３１および第２ハウジング４１は、シャフト２１の外周上に設けられている。第１ハウジング３１および第２ハウジング４１は、中心軸１０１の軸方向において軸受け２６を位置決めするように設けられている。第１ハウジング３１および第２ハウジング４１は、中心軸１０１の軸周りにおいて回転できないように（つまり、固定状態で）設けられている。第１ハウジング３１および第２ハウジング４１は、中心軸１０１の軸方向に隣り合って設けられている。
【００３１】
第２ハウジング４１は、中心軸１０１を中心とする円筒形状を有する。第２ハウジング４１は、軸受け２６をその外周側から保持するように設けられている。中心軸１０１を中心とする径方向において、シャフト２１と第２ハウジング４１との間に軸受け２６が設けられている。
【００３２】
第１ハウジング３１は、中心軸１０１の軸方向において、第１軸受け２６Ａに対して第２軸受け２６Ｂの反対側に設けられている。第１ハウジング３１は、第１軸受け２６Ａと中心軸１０１の軸方向に隣り合って設けられている。
【００３３】
第１ハウジング３１は、その構成部位として、フランジ部３４と、当接部３２とを有する。
【００３４】
フランジ部３４は、シャフト２１の外周面２１ａを取り囲む位置から、中心軸１０１を中心とする径方向外側に広がるフランジ形状を有する。フランジ部３４は、第１表面３１ａおよび第２表面３１ｂと、内周面３１ｃと、外周面３１ｄとを有する。第１表面３１ａおよび第２表面３１ｂは、中心軸１０１に直交する平面からなる。第１表面３１ａは、中心軸１０１の軸方向において、軸受け２６に面して設けられている。第２表面３１ｂは、第１表面３１ａの裏側に設けられている。内周面３１ｃは、シャフト２１の外周面２１ａと対面して設けられている。
【００３５】
当接部３２は、中心軸１０１の軸方向において軸受け２６（第１軸受け２６Ａ）に当接するように設けられている。当接部３２は、第１表面３１ａから中心軸１０１の軸方向に突出し、その先端で、第１軸受け２６Ａの外輪に当接している。内輪カラー３３は、中心軸１０１を中心とする円筒形状を有する。内輪カラー３３は、シャフト２１の外周上であって、第２ハウジング４１の内周側に設けられている。内輪カラー３３は、中心軸１０１の軸方向において軸受け２６（第１軸受け２６Ａ，第２軸受け２６Ｂ）の内輪に当接するように設けられている。
【００３６】
第２ハウジング４１は、流体を収容する流体槽６１に固定されている。流体槽６１は、中心軸１０１の軸方向において、第１ハウジング３１に対して第２ハウジング４１の反対側に設けられている。シャフト２１は、流体槽６１の内部に向けて延伸している。
【００３７】
図２は、図１中の２点鎖線ＩＩで囲まれた範囲を拡大して示す断面図である。図１および図２を参照して、シール材５１は、シャフト２１の外周上において、流体槽６１に収容された流体を封止する軸シールとして設けられている。
【００３８】
シール材５１は、第１ハウジング３１に設けられている。シール材５１は、中心軸１０１の軸方向において、流体槽６１および軸受け２６の間に設けられている。シール材５１は、シャフト２１の外周上で環状に周回するように設けられている。シール材５１は、シャフト２１の外周面２１ａと接触することによって、流体槽６１に収容された流体を封止している。
【００３９】
第１ハウジング３１には、溝部３６が形成されている。溝部３６は、第１ハウジング３１（フランジ部３４）の内周面３１ｃから凹み、中心軸１０１を中心に環状に周回するように設けられている。シール材５１は、溝部３６に収容されている。
【００４０】
シール材５１は、その構成部位として、基部５２および樹脂部５３を有する。基部５２は、溝部３６に配置されている。基部５２は、溝部３６の底面と接触するように設けられている。シール材５１が溝部３６に収容された状態で、基部５２は、中心軸１０１を中心とする径方向において圧縮変形されている。樹脂部５３は、基部５２と一体に設けられている。樹脂部５３は、シャフト２１の外周面２１ａと接触して設けられている。
【００４１】
基部５２は、弾力性を有する弾性材料、代表的には、ゴム材料から形成されている。基部５２は、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴムなどの合成ゴム材料により形成されている。
【００４２】
樹脂部５３は、低摩擦性の樹脂材料から形成されている。樹脂部５３は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン）、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＥＣＴＦＥ（クロロトリフルオエチレン）などの各種フッ素樹脂や、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレン、布入りフェノールなどの高機能樹脂から形成されている。
【００４３】
本実施の形態では、軸シールを構成するシール材５１が、中心軸１０１の軸方向において軸受け２６を位置決めするための第１ハウジング３１に設けられている。このような構成により、流体槽６１に収容された流体を封止する軸シールを簡易な構成として、部品点数の削減や組み立て性の向上を図ることができる。また、シール材５１および軸受け２６の交換または洗浄時において、これらを軸受けユニット１０として一括に管理することが可能となるため、メンテナンス性の向上を図ることができる。
【００４４】
また、本実施の形態では、シール材５１が、弾力性を有する基部５２と、低摩擦性の樹脂部５３とからなる複合シールとして設けられている。このような構成により、グランドパッキンやメカニカルシール、ラビリンスシールと比較して、流体の漏れ量が少なく、優れたシール性を実現することができる。また、グランドパッキンやメカニカルシール、ラビリンスシールと比較して、構造が簡単であり、軸受けユニット１０全体をコンパクトに構成することができる。さらに、シール材５１が安価であるため、軸受けユニット１０の製造コストを低減することができる。
【００４５】
図３は、図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上に沿った第１ハウジングを示す正面図である。図１および図３を参照して、第１ハウジング３１には、冷媒が流れる冷媒通路が形成されている。
【００４６】
本実施の形態では、第１ハウジング３１に、冷媒通路を形成する冷媒配管６６が設けられている。第１ハウジング３１には、溝部３７が形成されている。溝部３７は、第１表面３１ａから凹み、中心軸１０１を中心に環状に周回する形状を有する。冷媒配管６６は、溝部３７に沿って配索されている。
【００４７】
冷媒配管６６は、冷媒供給口６６ｍおよび冷媒排出口６６ｎを有する。冷媒供給口６６ｍおよび冷媒排出口６６ｎは、中心軸１０１を中心に環状に周回する冷媒配管６６の両端に設けられている。冷媒供給口６６ｍおよび冷媒排出口６６ｎは、工場などに常設されたユーティリティ配管に接続される。ユーティリティ配管からの冷却水または冷媒は、冷媒供給口６６ｍを通じて冷媒配管６６に供給される。冷媒は、冷媒配管６６を流れる間、回転するシャフト２１とシール材５１との間で生じた摩擦熱を吸熱する。吸熱によって温度上昇した冷媒は、冷媒排出口６６ｎを通じて冷媒配管６６から排出される。
【００４８】
図４は、図１中に示す冷媒配管の変形例を示す断面図である。図４を参照して、本変形例では、溝部３７が、第１ハウジング３１の外周面３１ｄから凹み、中心軸１０１を中心に周回する形状を有する。冷媒配管６６は、その溝部３７に沿って配索されている。
【００４９】
なお、本実施の形態では、冷媒配管６６を中心軸１０１を中心に環状に周回するように設けたが、冷媒配管６６が配索される経路は特に限定されない。また、冷媒配管６６を用いることなく、第１ハウジング３１に管路状の孔を設けることによって、冷媒通路を形成してもよい。
【００５０】
以上に説明した、この考案の実施の形態１における軸受けユニット１０の構造についてまとめて説明すると、本実施の形態における軸受けユニット１０は、シャフト２１に組み付けられる軸受けユニットである。軸受けユニット１０は、シャフト２１の外周上に設けられ、シャフト２１を回転可能に支持する軸受け２６と、シャフト２１の外周上に設けられ、シャフト２１の軸方向において軸受け２６を位置決めするためのハウジングとしての第１ハウジング３１と、第１ハウジング３１に設けられ、シャフト２１の外周上で環状に周回し、シャフト２１と接触して流体を封止するシール材５１とを備える。
【００５１】
このように構成された、この考案の実施の形態１における軸受けユニット１０によれば、シール材５１を、シャフト２１の軸方向において軸受け２６を位置決めするための第１ハウジング３１に設けることにより、軸シール構造を簡易な構成で実現することができる。
【００５２】
（実施の形態２）
図５は、この考案の実施の形態２における軸受けユニットをシャフトに組み付けた状態を示す断面図である。本実施の形態における軸受けユニットは、実施の形態１における軸受けユニット１０と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については、その説明を繰り返さない。
【００５３】
図５を参照して、本実施の形態における軸受けユニットは、図１中の第１ハウジング３１および第２ハウジング４１に替えて、ハウジング７１を有する。ハウジング７１は、シャフト２１の外周上に設けられている。ハウジング７１は、中心軸１０１の軸方向において軸受け２６を位置決めするように設けられている。
【００５４】
ハウジング７１は、その構成部位として、外周部７６と、中間部７４と、当接部７２および当接部７３と、フランジ部７７とを有する。
【００５５】
外周部７６は、中心軸１０１を中心とする円筒形状を有する。外周部７６は、軸受け２６（第１軸受け２６Ａ，第２軸受け２６Ｂ）をその外周側から保持するように設けられている。フランジ部７７は、中心軸１０１の軸方向における外周部７６の端部から径方向外側に広がって設けられている。フランジ部７７は、流体槽６１に固定されている。
【００５６】
中間部７４は、中心軸１０１の軸方向において、第１軸受け２６Ａおよび第２軸受け２６Ｂの間に設けられている。中間部７４は、外周部７６から中心軸１０１を中心とする径方向内側に向けて突出して設けられている。中間部７４には、シール材５１が設けられている。
【００５７】
ハウジング７１は、内周面７４ｃを有する。内周面７４ｃは、外周部７６から径方向内側に向けて突出する中間部７４の突出端に設けられている。内周面７４ｃは、シャフト２１の外周面２１ａと対面して設けられている。
【００５８】
当接部７２および当接部７３は、中心軸１０１の軸方向において、それぞれ、第２軸受け２６Ｂおよび第１軸受け２６Ａに当接するように設けられている。当接部７２および当接部７３は、外周部７６および中間部７４の隅部から突出し、その先端で、それぞれ、第２軸受け２６Ｂの外輪および第１軸受け２６Ａの外輪に当接している。
【００５９】
シール材５１は、中心軸１０１の軸方向において、第１軸受け２６Ａおよび第２軸受け２６Ｂの間に設けられている。ハウジング７１には、溝部３６が形成されている。溝部３６は、ハウジング７１（中間部７４）の内周面７４ｃから凹み、中心軸１０１を中心に環状に周回するように設けられている。シール材５１は、溝部３６に収容されている。
【００６０】
本実施の形態では、シール材５１が、中心軸１０１の軸方向に間隔を隔てた複数個所（２箇所）に設けられている。
【００６１】
このように構成された、この考案の実施の形態２における軸受けユニットによれば、実施の形態１に記載の効果を同様に奏することができる。
【００６２】
以上、本考案の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本考案の範囲は実用新案登録請求の範囲によって示され、実用新案登録請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６３】
１０  軸受けユニット、２１  シャフト、２１ａ，３１ｄ  外周面、２６  軸受け、２６Ａ  第１軸受け、２６Ｂ  第２軸受け、３１  第１ハウジング、３１ａ  第１表面、３１ｂ  第２表面、３１ｃ，７４ｃ  内周面、３２，７２，７３  当接部、３３  内輪カラー、３４，７７  フランジ部、３６，３７  溝部、４１  第２ハウジング、５１  シール材、５２  基部、５３  樹脂部、６１  流体槽、６６  冷媒配管、６６ｍ  冷媒供給口、６６ｎ  冷媒排出口、７１  ハウジング、７４  中間部、７６  外周部、１０１  中心軸。
【図１】
0003194650.tif 000003
【図２】
0003194650.tif 000004
【図３】
0003194650.tif 000005
【図４】
0003194650.tif 000006
【図５】
0003194650.tif 000007