(57)【要約】【課題】転動体と内外輪(軌道面)との衝突音を静音化させて、転がり軸受を長寿命化させることにより、真空ポンプを長期に亘って安定して稼働させる。【解決手段】回転軸に設けられた偏心部８の偏心旋回運動を直線運動に変換するためのコネクティングロッド１０を備えた真空ポンプ２に用いられる転がり軸受１２であって、転がり軸受は、回転軸６の偏心部とコネクティングロッドとの間に介挿され、偏心部に装着された内輪１４と、コネクティングロッドに装着された外輪１６と、内外輪間に組み込まれた複数の転動体１８と、これら複数の転動体を転動自在に収容保持する保持器２０とを備えており、転がり軸受は、運転中のラジアル内部すきまが−０.００５ｍｍ〜＋０.００６ｍｍとなるように設定されている。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に設けられた偏心部の偏心旋回運動を直線運動に変換するためのコネクティングロッドを備えた真空ポンプに用いられる転がり軸受であって、
転がり軸受は、回転軸の偏心部とコネクティングロッドとの間に介挿され、偏心部に装着された内輪と、コネクティングロッドに装着された外輪と、内外輪間に組み込まれた複数の転動体と、これら複数の転動体を転動自在に収容保持する保持器とを備えており、
転がり軸受は、運転中のラジアル内部すきまが−０.００５ｍｍ〜＋０.００６ｍｍとなるように設定されていることを特徴とする真空ポンプ用転がり軸受。
【請求項２】
転がり軸受は、深みぞ玉軸受であることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ用転がり軸受。
【請求項３】
転がり軸受には、所定の潤滑剤が封入されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空ポンプ用転がり軸受。
【請求項４】
転がり軸受には、異物の浸入や潤滑剤の漏れ防止のための密封板が取り付けら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真空ポンプ用転がり軸受。
【請求項５】
保持器は、樹脂材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の真空ポンプ用転がり軸受。
【請求項６】
回転軸に設けられた偏心部と、
偏心部の偏心旋回運動を直線運動に変換するためのコネクティングロッドと、
回転軸の偏心部とコネクティングロッドとの間に介挿された転がり軸受とを備えた真空ポンプであって、
転がり軸受には、偏心部に装着された内輪と、コネクティングロッドに装着された外輪と、内外輪間に組み込まれた複数の転動体と、これら複数の転動体を転動自在に収容保持する保持器とが設けられており、
転がり軸受は、運転中のラジアル内部すきまが−０.００５ｍｍ〜＋０.００６ｍｍとなるように設定されていることを特徴とする真空ポンプ。
【請求項７】
転がり軸受は、深みぞ玉軸受であることを特徴とする請求項６に記載の真空ポンプ。
【請求項８】
転がり軸受には、所定の潤滑剤が封入されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の真空ポンプ。
【請求項９】
転がり軸受には、異物の浸入や潤滑剤の漏れ防止のための密封板が取り付けられていることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の真空ポンプ。
【請求項１０】
保持器は、樹脂材料で形成されていることを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空ポンプのコネクティングロッドに使用する転がり軸受の静音化及び長寿命化を図るための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に示されているように、真空ポンプ(特に、ダイヤフラム型真空ポンプ)は、モータの回転軸に設けられた偏心部(例えば、回転軸の一部に一体形成された偏心部や、回転軸に外付けされた偏心カムなどを含める)と、偏心部の偏心旋回運動を直線運動に変換するためのコネクティングロッドとを備えており、偏心部とコネクティングロッドとは軸受を介して連結されている。軸受の内輪は偏心部に装着され、外輪はコネクティングロッドに装着されており、内外輪間に保持器を介して収容保持された複数の転動体が内外輪間で転動することによって、偏心部の偏心旋回運動が軸受を介してコネクティングロッドに伝達され、コネクティングロッドが直線運動するようになっている。
【０００３】
このような真空ポンプに適用した転がり軸受は、その構造上、内輪が回転するように構成されるが、比較的大きな外輪回転荷重が加わるため、外輪は、コネクティングロッドに対して「しまりばめ」で取り付けられる。これに対して、内輪は、回転軸のクリープを避けるため、偏心部に対して「しまりばめ」で取り付けられる。
また、静音化を図るために転がり軸受の運転中のラジアル内部すきまを若干マイナスになるように“はめあい”を設定し、遊んでいる転動体を無くして軌道面と転動体との間で発生する音を小さくするようにしているが、使用する転がり軸受としては、例えば深みぞ玉軸受を１個使いで使用しているものが一般的である。
【０００４】
しかしながら、深みぞ玉軸受を１個使いで使用したコネクティングロッドでは、その回転運動中に荷重方向が逆転するため、深みぞ玉軸受に加わる荷重が抜ける瞬間が繰り返される。このため、荷重が抜けて再度荷重が加わる際に、玉即ち転動体が内外輪(軌道面)に衝突し、そのとき転動体と内外輪(軌道面)との間で滑りを伴った衝突音(異音)が生ずる。そして、そのとき転動体は保持器にも衝突するため、衝突音が更に増幅されてしまう。このような衝突音は、特に音が気になる機器に真空ポンプが使用されると、例えば耳鳴りや不快な音となる。
【０００５】
また、転動体と内外輪(軌道面)との間の滑りを伴う衝突が繰り返されると、転動体や内外輪(軌道面)における温度が上昇し、深みぞ玉軸受の耐久性の低下が早まって(短寿命になって)してしまう。
このような衝突は、深みぞ玉軸受に加わる荷重が抜ける際、遊んでいる転動体があることから生じるため、運転中のラジアル内部すきまを小さくし、遊んでいる転動体を無くすように設計すれば、衝突による異音の発生を解消することは可能であるが、ラジアル内部すきまを小さくすると、転動体の内部荷重が増大することにより軸受の寿命を短くしてしまう。
【特許文献１】特開平６−１８５４６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、転動体と内外輪(軌道面)との衝突音を静音化させて、転がり軸受を長寿命化させることにより、真空ポンプを長期に亘って安定して稼働させるための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するために、本発明は、回転軸に設けられた偏心部の偏心旋回運動を直線運動に変換するためのコネクティングロッドを備えた真空ポンプに用いられる転がり軸受であって、転がり軸受は、回転軸の偏心部とコネクティングロッドとの間に介挿され、偏心部に装着された内輪と、コネクティングロッドに装着された外輪と、内外輪間に組み込まれた複数の転動体と、これら複数の転動体を転動自在に収容保持する保持器とを備えており、転がり軸受は、運転中のラジアル内部すきまが−０.００５ｍｍ〜＋０.００６ｍｍとなるように設定されている。
この発明において、転がり軸受としては、深みぞ玉軸受を適用することが可能であり、所定の潤滑剤が封入されている。また、転がり軸受には、異物の浸入や潤滑剤の漏れ防止のための密封板が取り付けられており、保持器は、樹脂材料で形成されている。
また、本発明は、回転軸に設けられた偏心部と、偏心部の偏心旋回運動を直線運動に変換するためのコネクティングロッドと、回転軸の偏心部とコネクティングロッドとの間に介挿された転がり軸受とを備えた真空ポンプであって、転がり軸受には、偏心部に装着された内輪と、コネクティングロッドに装着された外輪と、内外輪間に組み込まれた複数の転動体と、これら複数の転動体を転動自在に収容保持する保持器とが設けられており、転がり軸受は、運転中のラジアル内部すきまが−０.００５ｍｍ〜＋０.００６ｍｍとなるように設定されている。
この発明において、転がり軸受としては、深みぞ玉軸受を適用することが可能であり、所定の潤滑剤が封入されている。また、転がり軸受には、異物の浸入や潤滑剤の漏れ防止のための密封板が取り付けられており、保持器は、樹脂材料で形成されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、運転中のラジアル内部すきまが−０.００５ｍｍ〜＋０.００６ｍｍになるように転がり軸受１２のラジアル内部すきまを設定することによって、転動体と内外輪(軌道面)との衝突音を静音化させると共に、転がり軸受を長寿命化させることができ、その結果、真空ポンプを長期に亘って安定して稼働させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施の形態に係る真空ポンプ用転がり軸受及び真空ポンプについて、図１を参照して説明する。なお、本実施の形態では、真空ポンプの一例として、ダイヤフラム型真空ポンプを例にとって説明する。
図１(ａ),(ｂ)に示すように、ダイヤフラム式真空ポンプ２は、モータ４の回転軸６に設けられた偏心部８(例えば、回転軸６の一部に一体形成された偏心部や、回転軸６に外付けされた偏心カムなどを含める)と、偏心部８の偏心旋回運動(矢印Ｍ方向)を直線運動(矢印Ｓ方向)に変換するためのコネクティングロッド１０とを備えており、偏心部８とコネクティングロッド１０とは、転がり軸受１２を介して連結されている。なお、転がり軸受１２としては、使用環境や使用目的や用途に応じて、例えば深みぞ玉軸受やころ軸受を任意に適用することができるが、深みぞ玉軸受(図１(ｂ))は、その軌道面14a,16a(図１(ｃ))が深溝状となっているため、ラジアル荷重だけで無く、ある程度のアキシアル荷重も受けることができ、形状が簡単で、正確な加工が施せるため、精度の高い転がり軸受を構成することができる。
【００１０】
転がり軸受１２は、回転軸６の偏心部８とコネクティングロッド１０との間に介挿されており、偏心部８に装着された内輪１４と、コネクティングロッド１０に装着された外輪１６と、内外輪間に組み込まれた複数の転動体１８と、これら複数の転動体１８を転動自在に収容保持する保持器２０とを備えている。この場合、保持器２０によって収容保持された複数の転動体１８が内外輪(図１(ｃ)に示す軌道面14a,16a)間で転動することによって、偏心部８の偏心旋回運動(矢印Ｍ)が転がり軸受１２を介してコネクティングロッド１０に伝達され、コネクティングロッド１０が直線運動(矢印Ｓ)する。そして、コネクティングロッド１０の直線運動によって、ダイヤフラム１が遥動し、ハウジング３内が負圧に引かれるようになっている。
なお、保持器２０は、使用環境や使用目的に応じて任意の種類の保持器(例えば、冠形保持器、波形保持器、かご形保持器、合せ保持器など)を適用することができる。
【００１１】
転がり軸受１２は、その構造上、内輪１４が回転するように構成されており、比較的大きな外輪回転荷重が加わるため、外輪１６は、コネクティングロッド１０に対して「しまりばめ」で取り付けられている。一方、内輪１４は、回転軸６のクリープを避けるため、偏心部８に対して「しまりばめ」で取り付けられている。
また、転がり軸受１２には、この転がり軸受内に異物(例えば、粉塵、水、ほこり等)が侵入するのを防止すると共に、潤滑剤の漏れを防止するための密封板２２が取り付けられている。
密封板２２としては、例えば、金属板製で且つ内輪１４に非接触な非接触金属シールド２４(図１(ｃ))、心金２６入りのゴム製で且つ内輪１４に非接触な非接触ゴムシール２８(図１(ｄ))、心金３０入りのゴム製で且つ内輪１４に非接触な接触ゴムシール３２(図１(ｅ))などを用いることができる。
【００１２】
このような転がり軸受１２において、保持器２０は、樹脂材料で形成されている。この場合、樹脂材料としては、例えば、ナイロン４６、ナイロン６６、ポリフェニレンサルファイトにグラスファイバを含有させたもの等を適用することができる。
従来において保持器(プレス保持器)は、金属材料で形成されていたが、これを樹脂材料の保持器２０にすることによって、金属同士の高周波の衝突音から金属と樹脂との間の低周波の衝突音に変えて音響を静音化させることができると同時に、音のレベルを小さく(静音化)することができる。
【００１３】
また、転がり軸受１２には、潤滑剤としてウレア系グリースが封入されている。この場合、ウレア系グリースとしては、例えば新日本石油株式会社製「ＥＮＳグリース(商品名)」等を適用することができる。
従来ではリチウム系グリースが一般的に利用されていたが、これをウレア系グリースに変更することによって、転動体１８と内外輪(軌道面14a,16a)との間の滑りを伴う衝突が繰り返されて、転動体１８や内外輪(軌道面14a,16a)における温度が上昇して転がり軸受１２の温度が上昇しても、転がり軸受１２の耐久性を低下させることはなく、長寿命化を図ることができる。即ち、ウレア系グリースは、増ちょう剤としてウレア系化合物を使用しており、リチウム系グリースに比べて滴点(℃)が高く、且つ離油度(％)が小さいため、耐熱性に優れている。この結果、高温環境下での長時間連続使用において、焼きつき寿命を延命化させることができる。
【００１４】
ここで図２〜図４を参照して、プレス保持器を用いた転がり軸受と、樹脂製保持器２０を用いた転がり軸受１２の音響実験結果、及び、リチウム系グリースとウレア系グリースの違いで転がり軸受の寿命が変化することについて説明する。
図２には、プレス保持器を用いた転がり軸受の音響実験結果が示され、図３には、樹脂製保持器２０を用いた転がり軸受１２の音響実験結果が示されている。いずれの場合も、同図(ａ)には、プレス保持器を用いた転がり軸受回転動作中に生ずる振動音にＦＦＴ(ファーストフーリエ変換)処理を施して得られた周波数特性が示され、同図(ｂ)には、その周波数特性に対して例えばハイパスフィルタを介してエンベロープ処理を施して得られた波形が示されている。
【００１５】
図２の音響実験結果と図３の音響実験結果を比較すると、図２(ｂ)の波形には、その左端に２.７Ｈｚのピークが立つが、図３(ｂ)の波形には、ピークの存在は確認されなかった。これによれば、保持器２０の材料を金属材料から樹脂材料に変更することによって、金属同士の高周波の衝突音から金属と樹脂との間の低周波の衝突音に変えて音響を静音化させることができると同時に、音のレベルを小さく(静音化)することができることが確認された。
【００１６】
また、図４には、リチウム系グリースとウレア系グリースの違いで転がり軸受の寿命(焼きつき寿命)が変化する様子が示されている。ここでは、内径が１５ｍｍ、外径が２８ｍｍ、幅が７ｍｍの転がり軸受を用意し、毎分１６００回転させた状態で焼きつき寿命の変化を測定した。この測定では、リチウム系グリースとして協同油脂株式会社製「マルテンプＳＲＬグリース(商品名)」を使用し、ウレア系グリースとして新日本石油株式会社製「ＥＮＳグリース(商品名)」を使用した。
この測定結果から明らかなように、ウレア系グリースは、高温環境下での長時間連続使用において、リチウム系グリースに比べて約３倍の焼きつき寿命を確保できることが確認された。
【００１７】
また、上述した実施の形態では、プレス保持器を用いた転がり軸受と、樹脂製保持器２０を用いた転がり軸受１２との双方について、その静音化と長寿命化を図るための技術を提供することができる。これは、転動体と内外輪(軌道面)との衝突音を静音化させて、転がり軸受を長寿命化させることにより、真空ポンプを長期に亘って安定して稼働させるための技術である。
この技術によれば、例えば図５の評価試験結果から明らかなように、運転中のラジアル内部すきまが−０.００５ｍｍ〜＋０.００６ｍｍになるように転がり軸受１２のラジアル内部すきまを設定することによって、長寿命化並びに静音化を図ることが可能となる。なお、ラジアル内部すきまとは、例えば外輪１６を固定し、内輪１４を固定しない構成において、内輪１４の幅のほぼ中央にラジアル方向に測定子を当てて、種々の角度位置で読み取った内輪１４の動き量の算術平均値である。
【００１８】
以下、図５の結果を得るための評価試験について説明する。かかる評価試験では、転がり軸受の運転中におけるラジアル内部すきまと異音との関係を確認した。
ここでは、内径が１５ｍｍ、外径が２８ｍｍ、幅が７ｍｍの転がり軸受１２を３台用意し、それぞれ毎分１６００回転させた状態で焼きつき寿命の変化を測定し、３台の平均を算出した。なお、この測定では、ウレア系グリースとして新日本石油株式会社製「ＥＮＳグリース(商品名)」を使用した。
また、音響については、１０台の転がり軸受１２の運転開始後３０分時の音をそれぞれ測定した。
そして、寿命及び音響の各試験において、転がり軸受１２の運転中のラジアル内部すきまは、当該軸受の内外径寸法、軸受ハウジング(外輪１６或いは軸受を囲んでいる取付部材など)の寸法及び材質、回転軸６(図１(ａ))の寸法及び材質から嵌合条件を考慮すると共に、回転軸６とハウジングの温度差から温度による熱膨張を考慮して算出した。
【００１９】
このような評価試験による結果(図５)から、運転中のラジアル内部すきまが−０.００５ｍｍ〜＋０.００６ｍｍになるように転がり軸受１２のラジアル内部すきまを設定することによって、異常音発生率をほぼゼロにすることができるため、転がり軸受１２(この軸受を備えた真空ポンプ)の長寿命化並びに静音化を図れることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、例えば、家庭用及び業務用のエアコン、車や電車、医療機器、給湯機器、他の産業用途に用いられる真空ポンプに利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】(ａ)は、真空ポンプの全体構成を示す図、(ｂ)は、真空ポンプに用いられた転がり軸受の斜視図、(ｃ)〜(ｅ)は、異なる種類の密封板が設けられた転がり軸受の部分断面図。
【図２】プレス保持器を用いた転がり軸受の音響実験結果を示す図であり、(ａ)は、転がり軸受回転動作中に生ずる振動音にＦＦＴ処理を施して得られた周波数特性を示す図、(ｂ)は、その周波数特性に対してエンベロープ処理を施して得られた波形を示す図。
【図３】樹脂製保持器を用いた転がり軸受の音響実験結果を示す図であり、(ａ)は、転がり軸受回転動作中に生ずる振動音にＦＦＴ処理を施して得られた周波数特性を示す図、(ｂ)は、その周波数特性に対してエンベロープ処理を施して得られた波形を示す図。
【図４】リチウム系グリースとウレア系グリースの違いで転がり軸受の寿命(焼きつき寿命)が変化する様子を示す測定図。
【図５】運転中の転がり軸受のラジアル内部すきまの評価試験結果を示す図。
【符号の説明】
【００２２】
２  真空ポンプ
６  回転軸
８  偏心部
１０  コネクティングロッド
１２  転がり軸受
１４  内輪
１６  外輪
１８  転動体
２０  保持器
Ｍ  偏心旋回運動
Ｓ  直線運動
【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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