(57)【要約】【課題】転がり軸受の潤滑性能を長期に亘って一定に維持することができる転がり軸受用保持器を提供するとともに、長期に亘って一定の運転精度を維持する耐久性に優れた水中ポンプを提供する。【解決手段】複数の転動体６ｃを１つずつ保持する複数のポケット２０ｐと、隣り合うポケット相互を連結する複数の柱部２０ｈとが周方向に沿って設けられ、一方側に転動体をポケットに挿入するための開口２０ｋを有し、他方側が閉塞された転がり軸受用保持器２０であって、柱部には、転がり軸受を潤滑する潤滑剤を流動させるための貫通孔２０ａが少なくとも１つ設けられており、当該貫通孔は、柱部の一方側から他方側までを貫通して形成されている。【選択図】図１
2007211802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の転動体を１つずつ保持する複数のポケットと、隣り合うポケット相互を連結する複数の柱部とが周方向に沿って設けられ、一方側に転動体をポケットに挿入するための開口を有し、他方側が閉塞された転がり軸受用保持器であって、
柱部には、転がり軸受を潤滑する潤滑剤を流動させるための貫通孔が少なくとも１つ設けられており、当該貫通孔は、柱部の一方側から他方側までを貫通して形成されていることを特徴とする転がり軸受用保持器。
【請求項２】
前記転がり軸受用保持器の他方側には、潤滑剤を貯留するための潤滑剤貯留部が少なくとも１つ設けられており、当該潤滑剤貯留部は、貫通孔と連通して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受用保持器。
【請求項３】
垂直方向に延出した主軸を回転させる電動機、及び当該主軸を回転自在に支持する複数の転がり軸受が収容されたモータ部と、主軸の下端側に取り付けられた羽根車が収容されたポンプ部と、モータ部とポンプ部との間に位置し、当該モータ部を気密に保つためのメカニカルシールが配設されたオイル室とが垂直方向に立設された水中ポンプであって、
少なくともオイル室寄りに配設された転がり軸受には、請求項１又は２に記載の転がり軸受用保持器が用いられているとともに、一対の軌道輪と、軌道輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体とが備えられており、当該転がり軸受用保持器は、当該転がり軸受が主軸を支持した状態において、その開口を垂直方向の上側へ向けて軌道輪間に組み込まれていることを特徴とする水中ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑性能について改良された転がり軸受用保持器に関し、さらに、当該保持器が組み込まれた軸受を用いた水中ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、主軸が垂直方向に延出した立軸構造を成す各種の機器として、例えば、水中ポンプ、電動工具、工作機械及び誘導電動機などが知られている。
このうち、例えば水中ポンプの構成としては、図４に示すような構成がその一例として挙げられ、当該水中ポンプは、ポンプ部Ｐの垂直上方にオイル室Ｓとモータ部Ｍとを順に立設して構成されているとともに、モータ部Ｍからオイル室Ｓを経てポンプ部Ｐまで貫通する１本の主軸２が回転自在に垂直方向に延出されている。この場合、モータ部Ｍには、主軸２を回転させるための電動機(モータ)４及び当該主軸２を回転自在に支持する２つの転がり軸受6,8(図４の下側の軸受(下側軸受６)と同図の上側の軸受(上側軸受８))がそれぞれ収容されている。また、ポンプ部Ｐには、ポンプ部Ｐ内の液体(例えば、各種の排水など)を圧送させるとともに循環させるための複数の羽根１２を有する羽根車１０が収容されている。
【０００３】
ところで、このような水中ポンプは水中で使用されるため、液体(例えば、各種の排水など)が外界からポンプ内部に侵入し、当該ポンプの性能を低下させてしまう場合がある。このため、上述したように、ポンプ部Ｐとモータ部Ｍとの間にオイル室Ｓを設け、当該オイル室Ｓの内部にモータ部Ｍを気密状態に保つためのメカニカルシール１８が配設されている。また、オイル室Ｓの内部には、メカニカルシール１８の摺動部(ポンプ部Ｐ側の摺動部とモータ部Ｍ側の摺動部)の潤滑及び冷却を行うため、潤滑液(例えば、潤滑油など)が封入されている。これにより、メカニカルシール１８の摺動部の摩擦による摩耗や温度上昇を防止している。
【０００４】
しかしながら、メカニカルシール１８の寿命は、一般的に主軸２を支持する軸受6,8の寿命よりも短い。このため、例えば、メカニカルシール１８の摩耗が進行すると、その密封性能が低下して摺動部に隙間が生じてしまう場合がある。
例えば、ポンプ部Ｐ側の摺動部に隙間が生じると、各種の排水中に含まれる異物(金属粉や汚泥など)がオイル室Ｓ内に侵入し、当該異物がオイル室Ｓの内部に封入された潤滑液(例えば、潤滑油など)に混入する場合がある。さらに、モータ部Ｍ側の摺動部に隙間が生じると、例えば、異物が混入した潤滑油が軸受6,8の内部にまで浸入する場合がある。
【０００５】
この場合、例えば、当該異物が軌道輪の軌道面と転動体の転動面との間に噛み込まれ、当該軌道面及び転動面に傷が付くことで、軸受6,8から異音が生じる場合がある。この結果、当該軸受6,8を長期に亘って一定の回転精度で使用することができなくなってしまう。また、例えば、当該軸受6,8の内部に封入されている潤滑剤(例えば、グリース)が軟化し、当該グリースが軸受内から軸受外へ漏洩(流出)してしまう場合がある。この場合、軸受内のグリース量が減少し、当該軸受6,8が潤滑不足となり、例えば、軌道輪の軌道面と転動体の転動面とが摩擦により損傷(摩耗や焼き付け)してしまう場合がある。この結果、当該軸受6,8を長期に亘って一定の回転精度で使用することができなくなってしまう。
【０００６】
そこで、上述したような問題を解消するための方策の一つとして、従来から軸受6,8の内部を密封するための密封板(図示しない)を軸受6,8の軌道輪間に介在させる方策がある。かかる方策によれば、軸受6,8の内部に封入された潤滑剤(例えば、グリース)が当該軸受6,8の外部へ漏洩することを防止するとともに、軸受6,8の外部から異物(例えば、金属粉や汚泥など)が当該軸受6,8の内部に侵入することを防止することができる。さらに、上述したような問題を解消するための方策として、例えば、特許文献１には、軌道輪間に組み込まれる保持器(図示しない)の外径面にスロープを設け、保持器の回転によって潤滑剤(例えば、グリースや潤滑油)を保持器の開口部に供給する手段がその一例として開示されている。また、例えば、特許文献２には、保持器(図示しない)の内径部に傾斜して成る切り欠きを設け、当該切り欠きに潤滑剤(例えば、グリースや潤滑油)を貯留する手段がその一例として開示されている。これにより、軸受の潤滑性能を一定に維持することができ、当該軸受を長期に亘って一定の回転精度で使用することができる。
【０００７】
ところで、上述したように、水中ポンプにはポンプ部Ｐとモータ部Ｍとの間にオイル室Ｓが設けられ、当該オイル室Ｓの内部にメカニカルシール１８を配設することで、モータ部Ｍが気密状態に維持されている。このような構成の水中ポンプにおいては、モータ部Ｍに配設された電動機(モータ)４が回転して発熱することで、軸受6,8の温度が上昇してしまう。このため、例えば、軸受6,8の内部に封入した潤滑剤(グリース)が軟化したり、当該グリースを構成する基油が蒸発してしまう場合がある。なお、軸受6,8が潤滑不良であると、当該軸受6,8の温度はさらに上昇し易くなるため、グリースの軟化やその基油の蒸発が発生し易くなってしまう。さらに、当該水中ポンプは、立軸構造を成しているため、軸受6,8の内部に封入したグリースが軟化すると、当該グリースは、重力の作用を受けて所定方向(オイル室の方向(図４の下方向))へ移動する。このため、上述したような密封板を軌道輪間に介在させた場合や、保持器にスロープ(特許文献１参照)や切り欠き(特許文献２参照)を設けた場合であっても、グリースの漏洩防止効果や貯留効果が充分に発揮されず、軸受6,8の内部に封入したグリースが軸受6,8の外部へ漏洩してしまう場合がある。
この結果、軸受内のグリース量が減少し、当該軸受6,8が潤滑不足となり、例えば、軌道輪の軌道面と転動体の転動面とが摩擦により損傷(摩耗や焼き付け)し、当該軸受6,8を長期に亘って一定の回転精度で使用することができなくなってしまう場合がある。
【特許文献１】特開２００３−３１４５５８号公報
【特許文献２】特開２００５−２１４２５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するためになされており、その目的は、転がり軸受の潤滑性能を長期に亘って一定に維持することができる転がり軸受用保持器を提供するとともに、長期に亘って一定の運転精度を維持する耐久性に優れた水中ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的を達成するために、本発明に係る転がり軸受用保持器は、複数の転動体を１つずつ保持する複数のポケットと、隣り合うポケット相互を連結する複数の柱部とが周方向に沿って設けられ、一方側に転動体をポケットに挿入するための開口を有し、他方側が閉塞されている。このような構成において、柱部には、転がり軸受を潤滑する潤滑剤を流動させるための貫通孔が少なくとも１つ設けられており、当該貫通孔は、柱部の一方側から他方側までを貫通して形成されている。この場合、前記転がり軸受用保持器の他方側には、潤滑剤を貯留するための潤滑剤貯留部が少なくとも１つ設けられており、当該潤滑剤貯留部は、貫通孔と連通して形成されている。
【００１０】
また、このような目的を達成するために、本発明に係る水中ポンプは、垂直方向に延出した主軸を回転させる電動機、及び当該主軸を回転自在に支持する複数の転がり軸受が収容されたモータ部と、主軸の下端側に取り付けられた羽根車が収容されたポンプ部と、モータ部とポンプ部との間に位置し、当該モータ部を気密に保つためのメカニカルシールが配設されたオイル室とが垂直方向に立設されている。このような構成において、少なくともオイル室寄りに配設された転がり軸受には、上述したいずれかの転がり軸受用保持器が用いられているとともに、一対の軌道輪と、軌道輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体とが備えられており、当該転がり軸受用保持器は、当該転がり軸受が主軸を支持した状態において、その開口を垂直方向の上側へ向けて軌道輪間に組み込まれている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、転がり軸受の潤滑性能を長期に亘って一定に維持することができる転がり軸受用保持器を提供するとともに、長期に亘って一定の運転精度を維持する耐久性に優れた水中ポンプを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態に係る転がり軸受用保持器及び水中ポンプについて、添付図面を参照して説明する。なお、本発明に係る転がり軸受用保持器は、垂直方向に延出した主軸(立軸)を回転自在に支持する各種の転がり軸受に用いることができる。このような立軸構造を成す機器には、例えば、水中ポンプ、電動工具、工作機械及び誘導電動機などがあるが、以下の説明では、一例として水中ポンプを適用した場合を想定する。
【００１３】
図２(ａ)には、本実施形態に係る水中ポンプが示されており、係る水中ポンプは、ポンプ部Ｐの垂直上方にオイル室Ｓとモータ部Ｍとを順に立設して構成されているとともに、モータ部Ｍからオイル室Ｓを経てポンプ部Ｐまで貫通する１本の主軸２が回転自在に垂直方向に延出されている。
図２(ａ)に示す構成において、モータ部Ｍには、垂直方向に延出した主軸２を回転させる電動機(モータ)４と、当該主軸２を回転自在に支持する複数(２つ)の転がり軸受6,8とが収容されている。この場合、２つの転がり軸受6,8は、モータ４を主軸２の延出方向(図２(ａ)の上下方向)の両側から挟むように配設されており、転がり軸受(下側軸受)６が図２(ａ)の下側に位置付けられ、転がり軸受(上側軸受)８が図２(ａ)の上側に位置付けられている。また、ポンプ部Ｐには、主軸２の下端側(図２(ａ)の下側)に取り付けられ、ポンプ部Ｐ内の液体(例えば、各種の排水など)を圧送させるとともに循環させるための複数の羽根１２を有する羽根車１０が収容されている。
【００１４】
なお、モータ４には、主軸２に固定されたロータ４ａとフレーム１４に固定されたステータ４ｂとが設けられており、例えば、ステータ４ｂに電流を供給した際の当該ステータ４ｂとロータ４ａとの間の磁気的な相互作用により、モータ４は主軸２を回転させることができる。これにより、水中ポンプは、主軸２に取り付けられた羽根車１０の複数の羽根１２が回転することで、ポンプ部Ｐ内の液体(例えば、各種の排水など)を圧送させるとともに循環させることができる。
【００１５】
また、オイル室Ｓは、モータ部Ｍとポンプ部Ｐとの間に位置しており、その内部には、当該モータ部Ｍを気密に保つためのメカニカルシール１８が配設されている。この場合、メカニカルシール１８は、主軸２に外嵌されている。これにより、例えば、ポンプ部Ｐから圧送される液体(例えば、各種の排水など)がモータ部Ｍ内へ浸入することを防止でき、この結果、モータ部Ｍを気密に保つことができる。なお、メカニカルシール１８としては、任意の形式のシールを適用することができるため、その形式はここでは特に限定しない。例えば、メカニカルシール１８として、その両端(ポンプ部Ｐ側の端部とモータ部Ｍ側の端部(図２(ａ)の上下端))にそれぞれ摺動部(摺動面)(合計２つ)を有し、１つのコイルスプリング(図示しない)によって各摺動面に面圧を付与する、いわゆるモノコイルダブルシール形式のシールを適用することができる。また、メカニカルシール室Ｓの内部には、メカニカルシール１８の摺動面の潤滑及び冷却を行うための潤滑液(例えば、潤滑油など)が封入されている。
【００１６】
また、主軸２を回転自在に支持する２つの転がり軸受(下側軸受６及び上側軸受８)は、それぞれ相対回転可能に対向して配置された一対の軌道輪(内輪6a,8a及び外輪6b,8b)と、内輪6a,8a及び外輪6b,8bの対向面にそれぞれ形成された軌道面間に転動自在に組み込まれた複数の転動体(玉)6c,8cとを備えている。なお、この場合、２つの転がり軸受6,8には、軌道輪(内輪6a,8a及び外輪6b,8b)の軌道面及び転動体6c,8cの転動面を潤滑するための潤滑剤(例えば、グリースや潤滑油)が、その内部にそれぞれ封入されている。
【００１７】
なお、図２(ｂ)には、下側軸受６の構成の一例が示されており、かかる下側軸受６には、複数の転動体(玉)６ｃを１つずつ回転自在に保持する保持器２０が内外輪6a,6b間に組み込まれている。また、図２(ｂ)に示す構成において、下側軸受６には、その内外輪6a,6b間に軸受内部を密封するための密封板２２が介在されている。この場合、密封板２２としては、環状の鋼板(例えば、各種の金属などから成る平板状の芯材)を弾性材(例えば、ゴムや合成樹脂などのシール材)でコーティングした接触型のシールが一例として適用されており、当該シール２２が転動体(玉)６ｃを挟んだ両側(図２(ｂ)の上側と下側)にそれぞれ１つずつ(合計２つ)介在されている。また、シール２２は、その外径部が外輪６ｂの内径面に沿って周方向に連続して形成された取付溝６ｍに固定され、一方、その内径部の先端(リップ２２ｐ)が内輪６ａの外径面に沿って周方向に連続して形成されたシール溝６ｓと接触するように位置決めされている。なお、シール２２の大きさ、形状及び数は、例えば、下側軸受６の大きさなどによって任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。
【００１８】
これにより、下側軸受６はその内部が密封状態に維持され、例えば、軸受内部に封入された潤滑剤(例えば、グリース)の軸受外部への漏洩や、軸受外部の異物(例えば、水や塵埃)の軸受内部への侵入を防止することができる。なお、例えば、オイル室Ｓの内部に封入された潤滑液(例えば、潤滑油など)Ｒがオイル室Ｓから漏洩してモータ部Ｍへ浸入した場合であっても、下側軸受６の外部(例えば、図２(ｂ)の下部)から押し上げられ、シール２０のリップ２２ｐに押し付けられた潤滑油Ｒは、内輪６ａが回転することで発生する遠心力の作用により、シール２２の径寸法の大きい方向(シール２２の外径方向(図２(ｂ)の左方向))へ移動する力(ループ力)Ｆｐを受ける。このため、潤滑油Ｒが下側軸受６の内部方向(図２(ｂ)の上方向))へ移動する力Ｆｆが抑制され、結果として、当該潤滑油Ｒが下側軸受６の内部に浸入することを有効に防止することができる。
【００１９】
また、図１(ａ)〜(ｄ)には、保持器２０の構成の一例が示されている。かかる保持器２０は、円筒状に形成されており、複数の転動体(玉)６ｃを１つずつ保持する複数のポケット２０ｐと、隣り合うポケット２０ｐ相互を連結する複数の柱部２０ｈとを周方向に沿って配列して構成されている。なお、保持器２０としては、一方側(図１(ｂ)の上側)に転動体(玉)６ｃをポケット２０ｐに挿入するための開口２０ｋを有し、他方側(図１(ｂ)の下側)が閉塞された冠型(冠型保持器)を想定する。この場合、保持器２０は、下側軸受６が主軸２(図２(ａ)参照)を支持した状態において、その開口２０ｋを垂直方向の上側(図１(ｄ)の上側)へ向けて、当該下側軸受６の内外輪6a,6b間に組み込まれている。なお、保持器２０の柱部２０ｈには、開口２０ｋを一部覆うように突出した一対の爪部２０ｔが設けられており、各ポケット２０ｐに挿入された転動体(玉)６ｃは、これら爪部２０ｔにより挟持された状態で当該ポケット２０ｐ内に保持されている。また、保持器２０の材料は、特に限定されず、例えば、ＰＴＦＥ(四フッ化エチレン)、ＰＰＥ(ポリフェニレンエーテル)及びＰＡ(ポリアミド)などの樹脂を任意に適用することができるが、本実施形態においては、一例として、ＰＡ(ポリアミド)製の保持器２０が適用されている場合を想定する。
【００２０】
本実施形態において、保持器２０の柱部２０ｈには、下側軸受６を潤滑する潤滑剤(例えば、グリースや潤滑油)Ｇを流動させるための貫通孔２０ａが少なくとも１つ設けられており、当該貫通孔２０ａは、柱部２０ｈの一方側(図１(ｂ)の上側)から他方側(図１(ｂ)の下側)までを貫通して形成されている。一例として、図１(ａ)〜(ｄ)に示す構成において、貫通孔２０ａは、柱部２０ｈの一方側(図１(ｂ)の上側)から他方側(図１(ｂ)の下側)までを直径１ミリメートルの円筒状を成して貫通する円筒孔として構成され、各柱部２０ｈに１つずつ(合計７つ(図１(ｃ)では一部省略))、周方向に等間隔を成して設けられている。なお、貫通孔２０ａの大きさ、形状及び数は、例えば、保持器２０の大きさや、ポケット２０ｐ(転動体(玉)６ｃ)の数などにより任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。例えば、貫通孔２０ａを円すい孔や矩形孔として構成してもよい。また、例えば、全ての柱部２０ｈにそれぞれ複数の貫通孔２０ａを設けてもよく、一部の柱部２０ｈにそれぞれ１つ若しくは複数の貫通孔２０ａを設けてもよい。さらに、貫通孔２０ａの形成方法も特に限定されず、例えば、保持器２０とともに一体成形してもよいし、保持器成形後に柱部２０ｈに対して穿孔加工を施すようにしてもよい。
【００２１】
また、保持器２０には、その閉塞側(上述した他方側(図１(ｂ)の下側))に、潤滑剤(例えば、グリースや潤滑油)Ｇを貯留するための潤滑剤貯留部２０ｃが少なくとも１つ設けられており、当該潤滑剤貯留部２０ｃは、貫通孔２０ａと連通して形成されている。一例として、図１(ａ)〜(ｄ)に示す構成において、潤滑剤貯留部２０ｃは、保持器２０の閉塞側(図１(ｂ)の下側)から柱部２０ｈに形成した凹状部として構成されている。この場合、潤滑剤貯留部２０ｃは、保持器２０の内径面と外径面との間であって、且つ隣り合うポケット２０ｐの間に設けられている。また、潤滑剤貯留部２０ｃは、各貫通孔２０ａに１つずつ連通した矩形状に合計７つ(図１(ｃ)では一部省略)形成され、当該７つの潤滑剤貯留部２０ｃが周方向に等間隔を成して設けられている。なお、潤滑剤貯留部２０ｃの大きさ、形状及び数は、例えば、保持器２０の大きさや、貫通孔２０ａの数などにより任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。例えば、潤滑剤貯留部２０ｃを円筒状や円すい状に形成してもよい。また、例えば、全ての柱部２０ｈにそれぞれ複数の潤滑剤貯留部２０ｃを設けてもよく、一部の柱部２０ｈにそれぞれ１つ若しくは複数の潤滑剤貯留部２０ｃを設けてもよい。さらに、潤滑剤貯留部２０ｃの形成方法も特に限定されず、例えば、保持器２０と一体成形してもよいし、保持器成形後に保持器２０の閉塞側(図１(ｂ)の下側)に切削加工を施すようにしてもよい。
【００２２】
ここで、図１(ａ)〜(ｄ)に示す本実施形態に係る保持器２０の潤滑性能について、図５(ａ),(ｂ)に示すような従来の保持器５０と比較して説明する。
図５(ａ),(ｂ)に示すように、従来の保持器５０には、貫通孔２０ａ(図１(ａ)〜(ｄ)参照)が設けられておらず、潤滑剤貯留部２０ｃ内の空気の抜け道がないため、潤滑剤貯留部２０ｃに空気層Ｌが発生し易い。この結果、潤滑剤(例えば、グリース)Ｇの流動性が悪く、グリースＧは、潤滑剤貯留部２０ｃの入り口(保持器５０の閉塞側(図５(ｂ)の下側))付近に停滞してしまう(図５(ｂ)参照)。このため、グリースＧが潤滑剤貯留部２０ｃに付着及び貯留されるまでに時間を要し、その付着量及び貯留量も少なくなってしまう。なお、図５(ａ),(ｂ)に示す構成において、保持器５０は冠型を成し、ポケット２０ｐ、柱部２０ｈ及び爪部２０ｔは、図１(ａ)〜(ｄ)に示す本実施形態に係る保持器２０と同様にそれぞれ構成されている。
【００２３】
これに対し、図１(ａ)〜(ｄ)に示す本実施形態に係る保持器２０では、上述したように、潤滑剤貯留部２０ｃに加えて、当該潤滑剤貯留部２０ｃと連通した貫通孔２０ａを設けることで、潤滑剤貯留部２０ｃ内の空気の抜け道(貫通孔２０ａ)が確保されるため、潤滑剤貯留部２０ｃに空気層Ｌ(図５(ｂ)参照)が発生しない。この結果、潤滑剤(例えば、グリース)Ｇの流動性が良く、グリースＧを下側軸受６(保持器２０)の回転により攪拌させ、潤滑剤貯留部２０ｃに容易に付着させることができるとともに、潤滑剤貯留部２０ｃに容易に貯留させることができる(図１(ｄ)参照)。このため、下側軸受６の内部(例えば、内外輪6a,6bの軌道面や転動体(玉)６ｃの転動面)に対して直ちにグリースＧを行き亘らせることができるとともに、下側軸受６を直ちに安定した良好な潤滑状態とすることができる。
【００２４】
また、貫通孔２０ａ及び潤滑剤貯留部２０ｃを保持器２０に設けることで、下側軸受６の内部(保持器２０の潤滑剤貯留部２０ｃ)へのグリースＧの付着量及び貯留量を充分に確保することができる。さらに、貫通孔２０ａを保持器２０に設けることにより、下側軸受６の内部でのグリースＧの循環が促進される。このため、下側軸受６は、安定した良好な潤滑状態に維持され、潤滑不良となることがなく、例えば、内外輪6a,6bの軌道面と転動体(玉)６ｃの転動面との摩擦による損傷(摩耗や焼き付き)を有効に防止することができる。また、潤滑剤貯留部２０ｃに充分な量の潤滑剤Ｇ(例えば、グリース)を長期に亘って貯留することができ、例えば、グリースＧからその基油を滲み出させることが可能となるため、内外輪6a,6bの軌道面や転動体(玉)６ｃの転動面が損傷(摩耗や焼き付け)することをさらに有効に防止することができる。
【００２５】
なお、この場合、潤滑剤(例えば、グリース)Ｇの下側軸受６の内部への封入方法は特に限定されないが、グリースＧを保持器２０の潤滑剤貯留部２０ｃへ容易に付着及び貯留させるためには、グリースＧは、保持器２０の開口２０ｋ側から貫通孔２０ａを通して、潤滑剤貯留部２０ｃに封入することが好ましい。また、下側軸受６の組立時に、グリースＧを保持器２０の潤滑剤貯留部２０ｃへ予め封入しておいてもよい。
【００２６】
以上、本実施形態によれば、下側軸受６が水中ポンプの主軸２(図２(ａ))を支持した状態において、当該下側軸受６に保持器２０をその開口２０ｋが垂直方向の上側へ向くように組み込むことで、下側軸受６の潤滑性能を長期に亘って一定に維持することができる。この結果、下側軸受６は、長期に亘って一定の回転精度を維持し、優れた耐久性を発揮することができる。したがって、例えば、メカニカルシール１８が摩耗した場合であっても、直ちに下側軸受６に異常(例えば、内外輪6a,6bの軌道面や転動体(玉)６ｃの転動面の摩耗や焼き付き)が発生することはない。この場合には、当該メカニカルシール１８を交換するだけで、水中ポンプを長期に亘って一定の回転精度で運転し続ける(長寿命化する)ことができるため、コストの低減を図ることができる。
【００２７】
なお、上述した本実施形態において、下側軸受６の大きさについては特に言及しなかったが、その大きさは、例えば、当該軸受６が用いられる立軸機器(例えば、水中ポンプなど)の大きさなどによって任意に設定すればよい。一例として、本実施形態においては、軸受外径を６２ミリメートル、軸受内径を３０ミリメートル、軸受幅を１６ミリメートルに設定した。
【００２８】
また、上述した本実施形態において、下側軸受６の内部に封入する潤滑剤Ｇの種類(成分)及び封入量についても特に言及しなかったが、所定種類の潤滑剤を、所定量だけ任意に封入すればよい。一例として、本実施形態においては、増ちょう剤がウレア系、基油が合成炭化水素油で、４０℃における動粘度が毎秒４８平方ミリメートル、混和ちょう度が２５０のグリースＧを適用し、当該グリースＧを上記下側軸受６の軸受空間容積の２５パーセントの量だけ封入した。なお、この場合、当該グリースＧの増ちょう剤の種類は特に限定されず、ウレアの他、例えば、リチウム石鹸、ナトリウム石鹸、ベントナイト、ＰＴＦＥ(四フッ化エチレン樹脂)及びカーボンブラックなどを適用してもよい。同様に、当該グリースＧの基油の種類も特に限定されず、合成炭化水素油の他、例えば、エステル油、エーテル油、フッ素油、シリコーン油及び鉱油などを適用してもよい。
【００２９】
さらに、上述した本実施形態においては、一例として、ＰＡ(ポリアミド)製の保持器２０を適用したが、その材料には、ＰＡ６６(ポリアミド６６)に補強剤繊維としてグラスファイバーを２５パーセント添加した素材を使用した。なお、この場合、基本材の種類は特に限定されず、ＰＡ６６(ポリアミド６６)の他、例えば、ＰＡ４６(ポリアミド４６)、ＰＰＳ(ポリフェニレンサルファイド)、ポリイミド及びＰＥＥＫ(ポリエーテルエーテルケトン)などを適用してもよい。同様に、基本材に加える補強剤繊維の種類及び添加量も特に限定されない。
また、上述した本実施形態においては、下側軸受６にのみ貫通孔２０ａ及び潤滑剤貯留部２０ｃを設けた保持器２０を組み込んだが、下側軸受６に加えて、上側軸受８に当該保持器２０を組み込んでもよい。
【００３０】
ここで、本実施形態に係る転がり軸受の潤滑性能について、試験を行って検証した。以下、当該試験内容及び試験結果について説明する。
当該試験においては、試料として２つの転がり軸受を用意し、一方の転がり軸受には、貫通孔２０ａ及び潤滑剤貯留部２０ｃを設けた保持器(図１(ｃ)に示す保持器２０(以下、本件保持器２０という))を内外輪間に組み込んだ(以下、当該軸受を本件軸受という)。これに対し、他方の転がり軸受には、貫通孔は設けず、潤滑剤貯留部２０ｃのみを設けた保持器(図５(ａ)に示す保持器５０(以下、比較保持器５０という))を内外輪間に組み込んだ(以下、当該軸受を比較軸受という)。
【００３１】
図３(ａ)には、転がり軸受Ａの潤滑性能を検証するための試験機が示されており、当該試験機を用いて、本件軸受及び比較軸受(転がり軸受Ａ)を、所定条件のもとに所定速度で所定時間だけそれぞれ回転させた後、両軸受の内部に封入した潤滑剤の密封板及び保持器への付着量を比較することで、両軸受の潤滑性能について検証した。検証に際し、本件軸受及び比較軸受(転がり軸受Ａ)は、軸受外径を６２ミリメートル、軸受内径を３０ミリメートル、軸受幅を１６ミリメートルに設定した。また、軸受Ａ(本件軸受及び比較軸受)には、密封板３６(接触型のゴムシール)を取り付けるための取付溝を外輪３２に設け、シール３６の先端(リップ)を接触させるための接触溝を内輪３０に設け、シール３６を内外輪30,32間の両側(図３の上側と下側)にそれぞれ１つずつ(合計２つ)介在させた。また、保持器３４(本件保持器２０及び比較保持器５０)としては、ＰＡ６６(ポリアミド６６)製の冠型保持器を適用し、当該保持器３４をその開口側が所定方向(図３の上側)を向くように内外輪30,32間に組み込んだ。なお、図３(ａ)においては、保持器３４として、本件保持器２０を内外輪30,32間に組み込んだ軸受Ａ(本件軸受)の試験状態を一例として示している。
【００３２】
試験に当たっては、以下の作業を前処理として行った。まず、転がり軸受Ａ(本件軸受及び比較軸受)をヘキサンにて洗浄し、洗浄後の軸受本体(内外輪30,32、転動体(玉)３８及び保持器３４)の重量(重量Ｘ)、及び各軸受本体に取り付ける２つのゴムシール３６の個別の重量(重量Ｕ)をそれぞれ測定した。次いで、保持器３４(本件保持器２０及び比較保持器５０)の開口側に潤滑剤としてグリースを２グラム封入し、潤滑剤封入後の軸受Ａに２つのシール３６を取り付けた。そして、軸受本体(内外輪30,32、転動体(玉)３８及び保持器３４)、シール３６及びグリースの総重量を本件軸受及び比較軸受のそれぞれについて測定した。
【００３３】
このような転がり軸受Ａ(本件軸受及び比較軸受)を主軸４０に外嵌するとともに、ハウジング４２に内嵌して試験装置に組み込み、当該主軸４０を１分間に３０００回転する速度で、１６時間回転させた。なお、この場合、転がり軸受Ａ(本件軸受及び比較軸受)には、４９ニュートンのアキシアル荷重を加え、試験中は、当該軸受Ａが組み込まれた試験機の内部空間の温度が室温となるように調整した。
【００３４】
試験終了後、転がり軸受Ａ(本件軸受及び比較軸受)を主軸４０から取り外し、まず、軸受Ａの総重量(軸受本体(内外輪30,32、転動体(玉)３８及び保持器３４)、シール３６及びグリースの各重量の合計)(重量Ｙ)を本件軸受及び比較軸受のそれぞれについて測定した。次いで、２つのシール３６を軸受Ａ(本件軸受及び比較軸受)から取り外し、当該２つのシール３６の重量(重量Ｚ)を本件軸受及び比較軸受のそれぞれについて測定した。なお、この場合、２つのシール３６について、一方側(図３の上側)の重量(重量Ｖ)と他方側(図３の下側)の重量をそれぞれ個別に測定した。そして、軸受Ａ(本件軸受及び比較軸受)について、上側のシール３６に付着したグリース量(上側シールグリース付着量(Ｗ１))を、試験後のシール３６の重量(重量Ｖ)から試験前のシールの重量(重量Ｕ)を差し引いた値として算出した(Ｗ１＝Ｖ−Ｕ)。また、軸受Ａ(本件軸受及び比較軸受)について、保持器３４の近傍に付着したグリース量(保持器近傍グリース付着量(Ｗ２))を、試験後の軸受Ａの総重量(重量Ｙ)から試験後の２つのシール３６の重量(重量Ｚ)と試験前の軸受本体の重量(重量Ｘ)をそれぞれ差し引いた値として算出した(Ｗ２＝Ｙ−Ｚ−Ｘ)。
なお、上述した試験を本件軸受及び比較軸受について、それぞれ５回ずつ行った。
【００３５】
図３(ｂ)には、上述した試験の結果が示されており、同図に示すように、比較軸受に関しては、５回の試験中、上側シールグリース付着量(Ｗ１)が、０．６〜０．９グラムの場合が２回、０．３〜０．６グラムの場合が３回であり、その付着量は安定しなかった。また、保持器近傍グリース付着量(Ｗ２)は、いずれも１．２〜１．３グラムの範囲内であった。
これに対し、本件軸受に関しては、上側シールグリース付着量(Ｗ１)が、いずれも０．３〜０．６グラムの範囲内であった。また、保持器近傍グリース付着量(Ｗ２)は、いずれも１．３グラム以上であった。
【００３６】
このように、本件軸受は、上側シールグリース付着量(Ｗ１)及び保持器近傍グリース付着量(Ｗ２)がいずれも安定しており、且つ、比較軸受よりも上側シールグリース付着量(Ｗ１)が少なく、保持器近傍グリース付着量(Ｗ２)が多かった。すなわち、本件軸受は、軸受内に封入したグリースの多く(重量比で約６５パーセント)が保持器近傍に長期に亘って安定して付着(滞留)し続けるため、潤滑効率が高いことが確認できた。
以上、貫通孔２０ａ及び潤滑剤貯留部２０ｃを設けた保持器３４(本件保持器２０)を組み込んだ本件軸受によれば、潤滑剤貯留部２０ｃのみを設けた保持器３４(比較保持器５０)を組み込んだ比較軸受と比べて、例えば、内外輪30,32の軌道面と転動体(玉)３８の転動面との摩擦による損傷(摩耗や焼き付き)を有効に防止することができ、長期に亘って一定の回転精度を維持し、優れた耐久性を発揮することができることが上述の試験により、検証された。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係る転がり軸受用保持器の構成例を示す図であって、(ａ)は、開口側から見た保持器の一部を示す平面図、(ｂ)は、断面図、(ｃ)は、保持器全体を示す斜視図、(ｄ)は、軸受に封入された潤滑剤の潤滑状態を示す断面図。
【図２】(ａ)は、本発明の一実施形態に係る水中ポンプの構成例を示す断面図、(ｂ)は、水中ポンプに用いた転がり軸受の構成例を示す断面図。
【図３】転がり軸受の潤滑性能の検証試験を説明するための図であって、(ａ)は、試験装置の主要部分の構成例を示す断面図、(ｂ)は、試験結果を示す図。
【図４】従来の水中ポンプの主要部分の構成例を示す断面図。
【図５】従来の転がり軸受用保持器の構成例を示す図であって、(ａ)は、保持器全体を示す斜視図、(ｂ)は、軸受に封入された潤滑剤の潤滑状態を示す断面図。
【符号の説明】
【００３８】
２  主軸
４  電動機
６，８  転がり軸受
１０  羽根車
１８  メカニカルシール
２０  保持器
２０ａ  貫通孔
２０ｃ  潤滑剤貯留部
２０ｈ  柱部
２０ｋ  開口
２０ｐ  ポケット
２０ｔ  爪部
２２  密封板
Ｇ  潤滑剤
Ｍ  モータ部
Ｐ  ポンプ部
Ｓ  オイル室
【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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