(57)【要約】【課題】長寿命な転がり軸受装置を提供する。【解決手段】転がり軸受装置の備える予圧付与部材１０は、Ａ＝（予圧アキシアル荷重［Ｎ］−外部アキシアル荷重［Ｎ］）／基本動定格荷重［Ｎ］で求められるパラメータＡの値が０．０１以上０．１０以下の範囲となるように、転がり軸受に定圧予圧を付与している。これにより、内輪４及び外輪５と、転動体６との滑りが生じにくい定圧予圧を付与することができる。このような構成により、外部荷重が負荷された場合であっても、内輪４及び外輪５と、転動体６との滑りが生じにくい。そのため、内輪４及び外輪５と、転動体６との滑りによる焼付き等の損傷を防止ないし抑制すると共に、過大な荷重によるフレーキング等の損傷を防止ないし抑制することができる。したがって、本発明の転がり軸受装置は長寿命である。【選択図】図１
2013096554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心状に配置された内輪と外輪との間に環状空間が形成され、前記内輪又は前記外輪の軸方向端部又はその付近に形成された係止溝に配設された密封部材により、この環状空間の開口を密封してなる一対の転がり軸受を同軸上に配置し、前記一対の転がり軸受は、前記同軸上で軸方向に離れた位置にそれぞれ配置された内輪軌道を有する一対の内輪と、前記各内輪軌道に個別に対向する外輪軌道を有する一対の外輪と、前記内輪軌道と前記外輪軌道との間に転動自在に配置される複数の転動体とを備え、前記一対の外輪のうち少なくとも一方の外輪の側面にアキシアル方向の定圧予圧を付与する予圧付与部材を備えており、
前記予圧付与部材は、
Ａ＝（予圧アキシアル荷重［Ｎ］−外部アキシアル荷重［Ｎ］）／基本動定格荷重［Ｎ］
で求められるパラメータＡが０．０１以上０．１０以下の範囲となるように、前記転がり軸受に定圧予圧を付与したことを特徴とする転がり軸受装置。
【請求項２】
前記転がり軸受は、アンギュラ玉軸受であり、各転がり軸受の外輪はハウジングの内側に嵌合され、各転がり軸受の内輪の内径面には共通する一本の軸が嵌合されていて、前記転がり軸受が前記軸を前記ハウジングに相対回転可能に支持したことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受装置。
【請求項３】
前記予圧付与部材は、予圧ばねを備え、
前記予圧ばねのばね定数Ｂ［Ｎ／ｍｍ］と前記転がり軸受の外径Ｃ［ｍｍ］との比Ｂ／Ｃの値を、０．２以上３.５以下としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり軸受装置。
【請求項４】
さらに、制振部材を前記外輪の外径面と前記ハウジングの内面との間に介在させ、前記外輪と前記制振部材との対向面間に径方向の隙間を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転軸、ハウジング及び転がり軸受を備えており、回転軸が内輪の内径面に嵌合され、ハウジングの内面が外輪の外径面に嵌合されて、回転軸がハウジングに回転自在に支持される構成となっている転がり軸受装置が知られている。
かかる転がり軸受装置として、単列のアンギュラ玉軸受を回転軸の軸方向両側にそれぞれ配置し、これらの間において、両アンギュラ玉軸受の外輪を軸方向両側に予圧を付与するコイルばねとスペーサとを設けたものが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００３】
上記転がり軸受装置に用いられるアンギュラ玉軸受では、自転軸を一定方向に向けた状態で各玉が自転しながら、内輪軌道及び外輪軌道に沿って転動するため、その自転軸に対応する赤道回りの同じ部分だけが内輪軌道及び外輪軌道に接触することになる。
従って、このような転動状態で、硬質の異物が混入した潤滑油が軸受装置に供給されると、その異物が玉の転動部分に噛み込み、玉の外周赤道付近を周回するバンド状の摩耗痕が生じることがあり、この摩耗痕によって異常音が発生するおそれがある。
【０００４】
そこで、両アンギュラ玉軸受に付与する予圧を低減し、玉の自転軸が一定方向に固定されない程度にアキシアル方向の定圧予圧を付与することにより、アンギュラ玉軸受の玉にバンド状の摩耗痕が発生するのを防止して、異常音の発生を防止ないし抑制する技術が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１０１１２８号公報
【特許文献２】実用新案登録第２５７７０１１号公報
【特許文献３】特開２００９−２０４００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献３に記載の転がり軸受装置においても、転がり軸受に用いられる潤滑剤をグリース潤滑とした場合には、潤滑油ほど潤沢な潤滑剤が存在しえないため、玉と軌道面との滑りが発生した際に軸受が焼付き等により損傷する恐れがある。また、付与するアキシアル方向の定圧予圧が過少である場合にも、玉と軌道面との滑りが発生した際に焼付き等により軸受が損傷する恐れがある。一方、付与するアキシアル方向の定圧予圧が過大である場合には、過大な荷重によりフレーキング等の損傷が発生する恐れがある。
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、長寿命な転がり軸受装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するため、本発明の一態様に係る転がり軸受装置は、同心状に配置された内輪と外輪との間に環状空間が形成され、前記内輪又は前記外輪の軸方向端部又はその付近に形成された係止溝に配設された密封部材により、この環状空間の開口を密封してなる一対の転がり軸受を同軸上に配置し、前記一対の転がり軸受は、前記同軸上で軸方向に離れた位置にそれぞれ配置された内輪軌道を有する一対の内輪と、前記各内輪軌道に個別に対向する外輪軌道を有する一対の外輪と、前記内輪軌道と前記外輪軌道との間に転動自在に配置される複数の転動体とを備え、前記一対の外輪のうち少なくとも一方の外輪の側面にアキシアル方向の定圧予圧を付与する予圧付与部材を備えており、
前記予圧付与部材は、
Ａ＝（予圧アキシアル荷重［Ｎ］−外部アキシアル荷重［Ｎ］）／基本動定格荷重［Ｎ］
で求められるパラメータＡが０．０１以上０．１０以下の範囲となるように、前記転がり軸受に定圧予圧を付与したことを特徴とする。
【０００８】
また、上記転がり軸受装置においては、前記転がり軸受は、アンギュラ玉軸受であり、各転がり軸受の外輪はハウジングの内側に嵌合され、各転がり軸受の内輪の内径面には共通する一本の軸が嵌合されていて、前記転がり軸受が前記軸を前記ハウジングに相対回転可能に支持することが好ましい。
さらに、上記転がり軸受装置においては、前記予圧付与部材は、予圧ばねを備え、前記予圧ばねのばね定数Ｂ［Ｎ／ｍｍ］と前記転がり軸受の外径Ｃ［ｍｍ］との比Ｂ／Ｃの値を、０．２以上３.５以下としたことが好ましい。
また、上記転がり軸受装置においては、さらに、制振部材を前記外輪の外径面と前記ハウジングの内面との間に介在させ、前記外輪と前記制振部材との対向面間に径方向の隙間を設けることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の転がり軸受装置の転がり軸受は、Ａ＝（予圧アキシアル荷重［Ｎ］−外部アキシアル荷重［Ｎ］）／基本動定格荷重［Ｎ］で求められるパラメータＡの値が、０．０１以上０．１０以下の範囲となるように、定圧予圧が付与されている。このような構成により、本発明の転がり軸受装置は、内輪、外輪及び転動体の滑りが生じにくい定圧予圧を付与することができる。したがって、内輪及び外輪と、転動体との滑りによる焼付き等の損傷を防止ないし抑制すると共に、過大な荷重によるフレーキング等の損傷を防止ないし抑制する。そのため、本発明の転がり軸受装置は長寿命である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る転がり軸受装置を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る転がり軸受装置を示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る転がり軸受装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係る転がり軸受装置の実施の形態を、図を参照しながら詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の転がり軸受装置の第１の実施形態を示す断面図である。図１に示すように、この転がり軸受装置は、軸１と、ハウジング２と、これらの一方を他方に回転自在に支持する一対の転がり軸受３，３とを備えている。
【００１２】
各転がり軸受３は、アンギュラ玉軸受であって、両者の基本的構成はそれぞれ同じである。転がり軸受３は、外周面に内輪軌道４ａを有する内輪４と、内輪軌道４ａに対向する外輪軌道５ａを内周面に有する外輪５と、内輪軌道４ａと外輪軌道５ａとの間に転動自在に配された複数の転動体（玉）６とを備えている。転がり軸受３は、内輪軌道４ａと外輪軌道５ａとにより環状空間Ｓを形成しており、この環状空間Ｓに転動体６を備えている。
内輪４の外周面に形成された内輪軌道４ａは、所定の曲率半径を有するアンギュラ型の軌道であり、その軸線は斜め内側に向けられている。そして、本実施形態の転がり軸受３では、その内輪４は、軌道に隣接する溝肩の軸方向一方側を落として形成したカウンタボアを有する断面形状とされている。
【００１３】
また、転がり軸受３は、内輪４及び外輪５の間に転動体６を保持する保持器７と、外輪５（内輪４でもよい）の軸方向端部又はその付近に係止溝８に配設され且つ先端が内輪４に摺接して、内輪４及び外輪５の間の隙間の開口を覆う密封部材９と、を備えており、密封された前記環状空間Ｓには、潤滑剤としてグリースが封入されている。さらに、この各転がり軸受３の各内輪４の間には、内輪間座１２が介装されている。なお、保持器７や密封部材９、グリース、内輪間座１２は備えていなくてもよい。また、潤滑剤として潤滑油を用いてもよい。
【００１４】
軸１の外周面には、各転がり軸受３を保持するために小径に形成された小径部１ａが形成されている。小径部１ａにおける、軸方向両端部の外周には各転がり軸受３を配し、以て小径部１ａは各内輪４の内径面４ｂに嵌合されている。これにより、軸１には、同軸上に間隔をあけるように各転がり軸受３を配置している。
ハウジング２の内側である内面２ａには、各転がり軸受３を保持するための略円筒形状の拡がった拡径部２ｂが形成されている。拡径部２ｂの軸方向両端部には、各転がり軸受３の各外輪５の外径面５ｂを嵌合している。また、ハウジング２の拡径部２ｂ端部の段状の部分には外輪５の外側面が当たっている。これらの構成により、一対の転がり軸受３，３は、軸１の小径部１ａとハウジング２の拡径部２ｂとの間に配されて、軸１とハウジング２とを相対回転可能に支持している。
【００１５】
このような本実施形態の転がり軸受装置は、電動圧縮機や電動送風機用のものとして好適に使用可能であり、例えば車載用過給機（電動モータ駆動方式の過給機）や空気圧送機に好適に使用可能である。電動圧縮機や電動送風機として使用される場合には、軸１の一方の端部が図示しないモータに接続されており、通電することにより軸１が各転がり軸受３，３により支持されつつ回転駆動される。軸１の他の端部には、図示しないインペラがナット等により取り付けられており、軸１が回転駆動されることにより、軸１に固定されているインペラが回転し、空気が送られる。
【００１６】
本実施形態の転がり軸受装置は、各転がり軸受３の各外輪５の相互に対向する側面５ｃ間にアキシアル方向の定圧予圧を付与する予圧付与部材１０を備えている。予圧付与部材１０は、軸１の小径部１ａ及びハウジング２の拡径部２ｂにより形成される略円筒形状の空間内で、一対の転がり軸受３，３の外輪５，５間に配されており、軸方向に定圧予圧を付与している。予圧付与部材１０としては、予圧を付与できるものであれば特に限定されるものではないが、ばね、スポンジ、ゴム等の弾性部材等があげられる。また、ばねとしては例えば、コイルばねや板ばね等があげられる。なお、本実施形態の予圧付与部材１０は、予圧制御のし易さの観点から、予圧を付与する予圧ばねとして圧縮コイルばねを用いており、コイルばねの中心孔が軸１の外周面に沿うように嵌合している。
【００１７】
予圧付与部材１０は、Ａ＝（予圧アキシアル荷重［Ｎ］−外部アキシアル荷重［Ｎ］）／基本動定格荷重［Ｎ］で求められるパラメータＡの値が０．０１以上０．１０以下の範囲となるように、各転がり軸受３に定圧予圧を付与している。これにより、内輪４、外輪５、及び転動体６の滑りが生じにくい初期予圧を付与することができる。パラメータＡの値が０．０１未満の場合には、内輪軌道４ａ、外輪軌道５ａ及び転動体６に焼き付きによる破損が生じやすく、一方、パラメータＡの値が０．１０超過の場合には、内輪軌道４ａ、外輪軌道５ａ及び転動体６に剥離による破損が生じやすいからである。
【００１８】
また、予圧付与部材１０は、前述のように予圧ばねとしてコイルばねを用いており、ばね定数Ｂ［Ｎ／ｍｍ］と、転がり軸受３の外径Ｃ［ｍｍ］との比である、Ｂ／Ｃの値を０．２以上３.５以下とすることが好ましい。Ｂ／Ｃの値を０.２以上とすると組立て性の観点から好ましく、また０．２２以上とすることがより好ましい。さらに、予圧付与部材１０の周辺部材の寸法誤差による荷重の変動を抑制し、ばねの傾きによる転がり軸受のミスアライメントを避ける観点から、Ｂ／Ｃの値を３．５以下とすることが好ましい。
【００１９】
予圧付与部材１０として、皿ばねや波状ワッシャ等を用いることも可能であるが、皿ばねの上記Ｂ／Ｃの値は、一般的に５０以上２００以下程度と大きいため、寸法誤差による荷重変動も大きく、制御が困難である。一方、皿ばねより薄肉の波状ワッシャの上記Ｂ／Ｃの値は、０．１以上０．５以下程度となるが、限界の変位量が小さいため、所要の予圧をかけることが困難である。よって、予圧付与部材１０としては、前記のように圧縮コイルばねが好適である。
【００２０】
本実施形態の転がり軸受装置は、このような構成により、外部荷重が負荷された場合であっても、内輪４、外輪５及び転動体６の滑りが生じにくい定圧予圧を付与することができる。そのため、内輪４及び外輪５と、転動体６との滑りによる焼付き等の損傷を防止ないし抑制すると共に、過大な荷重によるフレーキング等の損傷を防止ないし抑制することができる。さらに、転がり軸受３の転動体６にバンド状の摩耗痕が発生しにくく、異常音の発生が生じにくい。したがって、本実施形態の転がり軸受装置は長寿命である。
また、組立てやすく、予圧付与部材１０の周辺部材の寸法誤差による荷重の変動を抑制することができると共に、ばねの傾きによるミスアライメントを避けることができる。
【００２１】
〔実施例〕
以下に、実施例を示して、本実施形態をさらに具体的に説明する。図１のアンギュラ玉軸受とほぼ同様の構成のアンギュラ玉軸受を用意して、グリースを封入した。そして、該アンギュラ玉軸受の外輪の側面に、パラメータＡの値が−０．０１以上０．１２以下の範囲となるようにアキシアル方向の定圧予圧を付与して回転させ、転がり軸受の破損の有無を検討した。結果を表１に示す。なお、表中パラメータＡとは、（予圧アキシアル荷重［Ｎ］−外部アキシアル荷重［Ｎ］）／基本動定格荷重［Ｎ］で求められるパラメータＡの値を示している。
【００２２】
【表１】
2013096554.tif 000003
【００２３】
表１からわかるように、パラメータＡの値が０.００以下と０．１２以上では転がり軸受が破損し、０．０１以上０．１０以下では破損しなかった。よって、パラメータＡの値を０．０１以上０．１０以下とする必要がある。
【００２４】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について、図２を用いて説明する。なお、第２の実施形態の転がり軸受装置の構成、作用等のうち、第１の実施形態の転がり軸受装置と異なる部分を中心にして説明し、第１の実施形態と同一の部分には図に同一の符号を付して説明は省略する。
【００２５】
本実施形態の転がり軸受装置は、制振部材１１を備えている点で第１の実施形態と異なる。制振部材１１は、各転がり軸受３と同軸の円筒型の部材であり、各外輪５の外径面５ｂとハウジング２の内面２ａとの間に挟まれるように配されている。制振部材１１は具体的には、ハウジング２の内面２ａの拡径部２ｂの内面と各転がり軸受３の外輪５の外径面５ｂとの間に配されている。
【００２６】
これにより、軸１の高速回転時に発生する振動が各転がり軸受３やハウジング２に伝達することが抑制されるので、本実施形態の転がり軸受装置は低振動且つ低騒音である。その結果、各転がり軸受３等に振動による損傷が生じることが抑制されるので、本実施形態の転がり軸受装置は長寿命である。また、本実施形態の転がり軸受装置を用いた電動圧縮機や電動送風機も長寿命となる。
制振部材１１の材質は、制振性を有するものならば特に限定されるものではないが、エラストマ、ゴム、樹脂等が好ましい。そして、制振部材１１の変形による軸方向変位と制振性とのバランスから、制振部材１１のデュロメータ硬さはＡ５０以上Ａ９０以下であることがより好ましい。
【００２７】
また、制振部材１１の形状は、円筒型に限られることはなく、また、各転がり軸受３，３の外輪５の外径面５ｂのみに沿う環状をなしていてもよいし、円弧状をなしていてもよい。
さらに、制振部材１１は、外輪５の外径面５ｂとハウジング２の内面２ａとの間のみに配してもよいが、内輪４の内径面４ｂと軸１の外周面との径方向の間に配してもよく、また、両方に配した方が高い制振性が得られるため好ましい。
【００２８】
また、制振部材１１は、外輪５の外径面５ｂと制振部材１１の内周面１１ａとの間に、径方向の隙間を設けて配されている。前記隙間は、予圧付与部材１０による外輪５への予圧の付与を邪魔しない、つまり、転がり軸受３の軸方向への移動が可能な程度の隙間が設けられていればよい。これにより、制振部材１１により、予圧付与部材１０によるアキシアル方向の予圧の付与を邪魔されることなく、各転がり軸受３は軸方向への移動が可能となる。したがって、適正な予圧を付与することができる。
このような構成により、各転がり軸受３等に振動による損傷が生じることを抑制することができるため、本実施形態の転がり軸受装置は第１の実施形態に記載の転がり軸受装置に比してより長寿命である。
【００２９】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について、図３を用いて説明する。なお、第３の実施形態の転がり軸受装置の構成、作用等のうち、第１及び第２の実施形態の転がり軸受装置と異なる部分を中心に説明し、第１及び第２の実施形態と同一の部分には図に同一の符号を付して説明は省略する。
本実施形態の軸１には、拡径部１ｂが形成され、その軸方向両側に転がり軸受３，３が外嵌され、前記拡径部１ｂの両端面に転がり軸受３，３の内輪４，４の側面が当たっている。転がり軸受３,３の外側は、各制振部材１１,１１を介してハウジング２に支持されていて、図３における右側の転がり軸受３には、そのさらに右側から予圧付与部材１０によって予圧が付与されている。かくして、予圧付与部材１０は、図１,２に示したように一対の転がり軸受３,３間に介在するものの他に、図３のように配置されるものであってもよい。
【００３０】
なお、これらの各実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、実施形態においては、密封型転がり軸受の例としてアンギュラ玉軸受をあげて説明したが、本発明はアンギュラ玉軸受に限らず、他種の転がり軸受にも適用可能である。例えば、深溝玉軸受、自動調心玉軸受，スラスト玉軸受等の転がり軸受である。
【符号の説明】
【００３１】
１      軸
２      ハウジング
２ａ    ハウジングの内面
３      転がり軸受
４      内輪
４ａ    内輪軌道
４ｂ    内輪の内径面
５      外輪
５ａ    外輪軌道
５ｂ    外輪の外径面
５ｃ    外輪の側面
６      転動体
８      係止溝
９      密封部材
１０    予圧付与部材
１１    制振部材
１１ａ  制御部材の内周面
Ｓ      環状空間
【図１】
2013096554.tif 000004
【図２】
2013096554.tif 000005
【図３】
2013096554.tif 000006