JP2002372054A - Rolling bearing device - Google Patents

Rolling bearing device

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JP2002372054A
JP2002372054A JP2001177699A JP2001177699A JP2002372054A JP 2002372054 A JP2002372054 A JP 2002372054A JP 2001177699 A JP2001177699 A JP 2001177699A JP 2001177699 A JP2001177699 A JP 2001177699A JP 2002372054 A JP2002372054 A JP 2002372054A
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Japan
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housing
rolling bearing
rotating shaft
bearing
impeller
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JP2001177699A
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Japanese (ja)
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Hideto Yui
秀人 由井
Hirotsuna Nawamoto
大綱 縄本
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NSK Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rolling bearing device with a long service life, hardly causing wear and seizure by restraining the leakage of a lubricant filled inside a rolling bearing. SOLUTION: A steam force-feeder is provided with a housing 2, a rotating shaft 1 insert-fitted to the housing 2, and angular ball bearings 4, 5 interposed between the housing 2 and the rotating shaft 1 to rotatably support the housing 2 and the rotating shaft 1. An impeller 13 for force-feeding steam by rotation is mounted to the rotating shaft 1, and an outer ring 4b provided at the angular ball bearing 4 disposed in a closest position to the impeller 13 is provided with a shoulder S1 projecting from the inner peripheral surface of the outer ring 4b, parallel with the rolling direction, at the end part closer to the impeller 13 out of both end parts. The height of the shoulder S1 is set to be high enough to hold the ball 4c even when axial load is applied thereto.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は転がり軸受装置に係
り、特に、燃料電池用の水蒸気圧送機やコンプレッサ装
置,歯科用ハンドピース,工作機械用旋盤,研削盤等に
好適に使用される転がり軸受装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rolling bearing device, and more particularly to a rolling bearing suitably used for a steam pump or a compressor device for a fuel cell, a dental handpiece, a lathe for a machine tool, a grinding machine, and the like. Related to the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】ハウジングと、該ハウジングに挿嵌され
た軸と、ハウジングと軸とを相対回転自在に支持する転
がり軸受と、を備えた転がり軸受装置は、燃料電池,歯
科用ハンドピース,工作機械等の種々の機器に使用され
ている。例えば、燃料電池には、カソードへ空気を圧送
する空気供給装置や、非常に高温の水蒸気を圧送する水
蒸気圧送機のような転がり軸受装置が使用される場合が
ある。
2. Description of the Related Art A rolling bearing device including a housing, a shaft inserted into the housing, and a rolling bearing for supporting the housing and the shaft so as to be rotatable relative to each other is known as a fuel cell, a dental handpiece, and a machine tool. It is used for various devices such as machines. For example, a fuel cell may use a rolling bearing device such as an air supply device that pumps air to a cathode or a steam pump that pumps very high-temperature steam.

【0003】燃料電池は、使用する電解質によって、固
体高分子型,固体電解質型,リン酸型,溶融炭酸塩型,
アルカリ型等の種類に分類されるが、いずれの型式の燃
料電池も、電解質板又は電解質膜の両面をカソード(酸
素極)とアノード(燃料極)の両電極で挟持したものを
1セルとして、複数のセルをセパレータを介して多層に
積層してスタックとしてある。そして、カソード側に酸
化剤ガスとして空気中の酸素が供給され、アノード側に
燃料ガスとして水素が供給されるようになっている。
[0003] The fuel cell depends on the electrolyte used, such as a solid polymer type, a solid electrolyte type, a phosphoric acid type, a molten carbonate type,
Each type of fuel cell is classified as an alkaline type or the like, and each type of fuel cell has a cell in which both surfaces of an electrolyte plate or an electrolyte membrane are sandwiched between cathode (oxygen electrode) and anode (fuel electrode) electrodes as one cell. A plurality of cells are stacked in multiple layers via a separator to form a stack. Then, oxygen in the air is supplied to the cathode side as an oxidant gas, and hydrogen is supplied to the anode side as a fuel gas.

【0004】このような燃料電池には、カソード側へ空
気を圧送する空気供給装置が備えられており、この空気
供給装置には、排ガスタービンでコンプレッサを駆動さ
せるターボチャージャ方式や、モータでコンプレッサを
駆動させるモータ駆動方式等がある。また、燃料電池に
酸素と水素を供給して反応させる際には、燃料電池の型
式(例えば固体高分子型等)によっては水蒸気を加えて
反応させる必要がある。さらに、例えば燃料としてガソ
リンを使用する場合は、非常に高温の水蒸気が必要とな
る。よって、燃料電池のエネルギー効率を上げるため
に、図8に示すような水蒸気圧送機を必要とする場合が
ある。
[0004] Such a fuel cell is provided with an air supply device for supplying air to the cathode side by pressure. The air supply device includes a turbocharger system in which a compressor is driven by an exhaust gas turbine, and a compressor in which a motor is used. There is a motor driving method for driving. Further, when supplying oxygen and hydrogen to the fuel cell for reaction, depending on the type of the fuel cell (for example, solid polymer type), it is necessary to add water vapor for the reaction. Further, for example, when gasoline is used as fuel, very high temperature steam is required. Therefore, a steam pump as shown in FIG. 8 may be required to increase the energy efficiency of the fuel cell.

【0005】上記のようなコンプレッサや水蒸気圧送機
の回転軸101は、潤滑された転がり軸受104,10
5によってハウジング102に回転自在に支持されてい
る。そして、転がり軸受104,105の潤滑方式とし
ては、燃料電池の用途に応じて油潤滑又はグリース潤滑
が採用される。例えば、自動車用の燃料電池システムに
対しては重量の軽減,システムの簡略化等が求められて
いることから、油潤滑は不向きでグリース潤滑が好まし
い。なぜなら、油潤滑の場合は、潤滑油を転がり軸受内
に供給するシステムが必要となるため、前記要求に反す
るからである。
[0005] The rotating shaft 101 of the compressor or the steam pump as described above is provided with lubricated rolling bearings 104 and 10.
5 rotatably supports the housing 102. As the lubrication system for the rolling bearings 104 and 105, oil lubrication or grease lubrication is adopted depending on the use of the fuel cell. For example, oil fuel lubrication is not suitable, and grease lubrication is preferable since reduction in weight and simplification of the system are required for fuel cell systems for automobiles. This is because in the case of oil lubrication, a system for supplying lubricating oil to the inside of the rolling bearing is required, which is contrary to the above requirement.

【0006】また、前記コンプレッサや前記水蒸気圧送
機のインペラ支持用転がり軸受の潤滑方式を油潤滑とす
ると、インペラ108とインペラ支持用転がり軸受10
4との間に位置するシール部106を通過して潤滑油が
空気や水蒸気に混入するという問題があることから、グ
リース潤滑が好ましい。
If the lubrication system of the impeller supporting rolling bearing of the compressor or the steam pump is oil lubrication, the impeller 108 and the impeller supporting rolling bearing 10
Grease lubrication is preferable because there is a problem that the lubricating oil passes through the seal portion 106 located between the lubricating oil and air and steam.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記のようなコンプレ
ッサや図8の水蒸気圧送機においては、モーメント荷重
に対する負荷能力を高くするために、回転軸101を支
持する転がり軸受104,105は作用点距離を大きく
とって配設され、さらに、通常は背面組合せで配設され
ている。よって、転がり軸受104,105のうちイン
ペラ108から最も近い位置に配設された転がり軸受1
04が備える外輪104bはカウンターボア外輪となっ
ていて、外輪104bの両端部のうちインペラ108か
ら近い方の端部の肩は、ほぼ全体が取り除かれている。
In the above-described compressor and the steam pump of FIG. 8, the rolling bearings 104 and 105 for supporting the rotating shaft 101 have a working point distance in order to increase a load capacity against a moment load. And are usually arranged in a back-to-back combination. Therefore, the rolling bearing 1 disposed closest to the impeller 108 among the rolling bearings 104 and 105.
The outer ring 104b provided in the outer ring 104 is a counterbore outer ring, and almost the entire shoulder of an end of the outer ring 104b closer to the impeller 108 is removed.

【0008】転がり軸受104の内部に封入されたグリ
ース(図示せず)は、回転軸101の回転による遠心力
で外輪104b側に移動するので、このように外輪10
4bがインペラ108から近い方の端部に肩を備えてい
ないと、外輪104b付近のグリースが転がり軸受10
4の外部に漏出しやすい。転がり軸受104の内輪10
4a,外輪104bと転動体104cとはEHL油膜を
介して転がり滑り運動を行っているが、グリースが漏出
するとグリースの量が減少するため、EHL油膜が形成
されにくくなる。また、インペラ108が連結された回
転軸101が高速回転すると、その際の滑り摩擦により
生じる発熱によってEHL油膜がさらに薄くなることか
ら、内輪104a,外輪104bと転動体104cとを
金属材料で構成した場合は、金属接触による摩耗が発生
しやすくなって、焼付きに至るおそれがある。その結
果、水蒸気圧送機の寿命が大幅に低下することとなる。
The grease (not shown) sealed in the rolling bearing 104 moves toward the outer ring 104b by centrifugal force due to the rotation of the rotating shaft 101, and thus the outer ring 10b
4b does not have a shoulder at the end closer to the impeller 108, the grease near the outer ring 104b will
4 easily leaks to the outside. Inner ring 10 of rolling bearing 104
4a, the outer ring 104b and the rolling element 104c are rolling and sliding through the EHL oil film. However, when the grease leaks, the amount of the grease decreases, so that the EHL oil film is hardly formed. When the rotating shaft 101 to which the impeller 108 is connected rotates at high speed, heat generated by sliding friction at that time causes the EHL oil film to be further thinned. Therefore, the inner ring 104a, the outer ring 104b, and the rolling elements 104c are made of a metal material. In this case, abrasion due to metal contact is likely to occur, which may result in seizure. As a result, the life of the steam pump will be significantly reduced.

【0009】特に、転がり軸受104はインペラ108
の近傍に位置していて、水や異物等が侵入しやすいの
で、転がり軸受105と比較するとグリース不足による
悪影響が大きく現れやすい。また、水蒸気圧送機におい
ては、インペラ108の回転と停止とが繰り返されると
インペラ108の背面の空間は負圧と正圧とが繰り返さ
れることとなるので、グリースが転がり軸受104内か
らインペラ108の方向に吸引されて漏出しやすい。特
に、ハウジング102の開口部102aに設けられハウ
ジング102と回転軸101との間を密封する密封装置
に非接触形シールが採用された場合は、ハウジング10
2と回転軸101との間が完全には密封されずハウジン
グ102の内部と外部とがわずかながら連通することと
なるので、上記の問題点が生じやすい。
In particular, the rolling bearing 104 includes an impeller 108
, And water and foreign matter easily enter therethrough, so that the adverse effect due to insufficient grease is more likely to appear than the rolling bearing 105. In the steam pump, if the rotation and stop of the impeller 108 are repeated, the space on the back surface of the impeller 108 is repeatedly subjected to negative pressure and positive pressure. It is sucked in the direction and leaks easily. In particular, when a non-contact type seal is employed for a sealing device provided in the opening 102a of the housing 102 and for sealing between the housing 102 and the rotating shaft 101, the housing 10
Since the space between the housing 2 and the rotating shaft 101 is not completely sealed and the inside and the outside of the housing 102 are slightly communicated with each other, the above-described problem is likely to occur.

【0010】一方、歯科用ハンドピースや工作機械にお
いては、加工のための工具や被加工物であるワークが回
転軸の先端に固定されていて、加工に際して水や切削液
が使用され、また、切削粉,研磨粉等が生じる。そし
て、このような異物は、工具やワークから最も近い位置
に配設された転がり軸受内部に侵入しやすい。よって、
転がり軸受からグリースが漏出してグリースの絶対量が
減少すると、軌道輪と転動体との間にEHL油膜が形成
されにくく、前記異物をかみ込んで摩耗や焼付きが発生
するおそれがある。その結果、転がり軸受装置の寿命が
大幅に低下することとなる。
On the other hand, in a dental handpiece or a machine tool, a tool for processing or a work as a workpiece is fixed to a tip of a rotating shaft, and water or a cutting fluid is used for processing. Cutting powder, polishing powder, etc. are generated. Such foreign matter easily enters the inside of the rolling bearing arranged closest to the tool or the work. Therefore,
If the grease leaks from the rolling bearing and the absolute amount of the grease decreases, an EHL oil film is less likely to be formed between the race and the rolling element, and the foreign matter may be caught and abrasion or seizure may occur. As a result, the life of the rolling bearing device is greatly reduced.

【0011】そこで、本発明は、上記のような従来技術
の問題点を解決し、転がり軸受内部に封入された潤滑剤
が漏出しにくく、摩耗や焼付きが生じにくい長寿命な転
がり軸受装置を提供することを課題とする。
Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and provides a long-life rolling bearing device in which the lubricant sealed in the rolling bearing hardly leaks and wear and seizure hardly occur. The task is to provide.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発
明の転がり軸受装置は、ハウジングと、該ハウジングに
挿嵌された軸と、前記ハウジングと前記軸との間に介装
されて前記ハウジングと前記軸とを相対回転自在に支持
する転がり軸受と、を備えるとともに、前記ハウジング
又は前記軸の回転を所定の仕事に変換する部材が前記ハ
ウジング又は前記軸のうち回転する方に取り付けられた
転がり軸受装置において、前記部材から最も近い位置に
配設された転がり軸受が備える外輪は、その両端部のう
ち少なくとも前記部材から近い方の端部に、前記外輪の
内周面から突出し転がり方向に平行な肩又はつばを備え
ていて、該肩又はつばの高さはアキシアル荷重が負荷さ
れても転動体を保持するに十分な高さであることを特徴
とする。
In order to solve the above problems, the present invention has the following arrangement. That is, the rolling bearing device of the present invention includes a housing, a shaft inserted into the housing, and a rolling interposed between the housing and the shaft to support the housing and the shaft so as to be relatively rotatable. And a member for converting the rotation of the housing or the shaft into a predetermined work, the rolling bearing device being mounted on a rotating side of the housing or the shaft, and arranged at a position closest to the member. The outer ring provided in the provided rolling bearing is provided with a shoulder or a brim that projects from the inner peripheral surface of the outer ring and is parallel to the rolling direction at least at one end of the two ends that is closer to the member. The height of the brim is characterized in that it is high enough to hold the rolling element even when an axial load is applied.

【0013】このような構成であれば、回転の遠心力に
よって外輪側に移動した前記転がり軸受内部の潤滑剤
が、十分な高さを有している前記肩又はつばによって保
持されるので、前記転がり軸受の外部に漏出しにくい。
前記部材から最も近い位置に配設された転がり軸受は、
前記部材の回転の影響(潤滑剤に吸引力が作用する等の
影響)によって潤滑剤が漏出しやすいが、前記肩又はつ
ばによって潤滑剤の漏出を抑えることができる。よっ
て、軌道輪と転動体の間に油膜が形成されやすいので、
摩耗や焼付きが生じにくい。
With such a configuration, the lubricant inside the rolling bearing, which has moved to the outer ring side due to the centrifugal force of rotation, is held by the shoulder or the brim having a sufficient height. It is hard to leak out of the rolling bearing.
The rolling bearing arranged closest to the member,
Although the lubricant is likely to leak due to the influence of the rotation of the member (such as the effect of the suction force acting on the lubricant), the leakage of the lubricant can be suppressed by the shoulder or the brim. Therefore, an oil film is easily formed between the bearing ring and the rolling element,
Wear and seizure hardly occur.

【0014】また、前記部材から最も近い位置に配設さ
れた転がり軸受は異物が侵入しやすいが、上記のように
油膜が形成されやすいので異物の侵入に対しても有利で
ある。よって、前記転がり軸受装置は長寿命である。
Further, the rolling bearing arranged closest to the above-mentioned member is apt to allow foreign matter to enter, but it is advantageous for entry of foreign matter because the oil film is easily formed as described above. Therefore, the rolling bearing device has a long life.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明に係る転がり軸受装置の実
施の形態を、図面を参照して説明する。 〔第一実施形態〕図1は、本発明に係る転がり軸受装置
の第一実施形態である燃料電池用水蒸気圧送機の構造を
示す縦断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a rolling bearing device according to the present invention will be described with reference to the drawings. [First Embodiment] FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a structure of a steam pump for a fuel cell which is a first embodiment of a rolling bearing device according to the present invention.

【0016】回転軸1がハウジング2に挿嵌され、ハウ
ジング2の両端の開口部2a,2bから回転軸1の両端
が突出している。そして、回転軸1の一端(図1におい
ては左方の端部)には、水蒸気圧送用のインペラ13
(回転軸1の回転を水蒸気圧送という仕事に変換する部
材)がナット14によって取り付けられていて、インペ
ラ13はハウジング2の外部に配されている。なお、ハ
ウジング2の端部のうちインペラ13が位置する側とは
逆側の端部(図1においては右方の端部)にはハウジン
グ蓋10が取り付けられていて、開口部2bはハウジン
グ蓋10に形成されている。
The rotating shaft 1 is inserted into the housing 2, and both ends of the rotating shaft 1 protrude from openings 2 a and 2 b at both ends of the housing 2. One end of the rotating shaft 1 (the left end in FIG. 1) is provided with an impeller 13 for pressure-feeding steam.
A member for converting the rotation of the rotating shaft 1 into a work of pumping water vapor is attached by a nut 14, and the impeller 13 is arranged outside the housing 2. A housing lid 10 is attached to the end of the housing 2 opposite to the side where the impeller 13 is located (the right end in FIG. 1), and the opening 2b is 10 is formed.

【0017】回転軸1は、回転軸1とハウジング2との
間に介装された2個のアンギュラ玉軸受4,5によっ
て、ハウジング2に回転自在に支持されている。これら
のアンギュラ玉軸受4,5は、回転軸1の外周面及びハ
ウジング2の内周面に嵌合して、それぞれの内輪4a,
5aが回転軸1に固定され、それぞれの外輪4b,5b
がハウジング2に固定されている。
The rotating shaft 1 is rotatably supported by the housing 2 by two angular ball bearings 4 and 5 interposed between the rotating shaft 1 and the housing 2. These angular ball bearings 4, 5 are fitted on the outer peripheral surface of the rotating shaft 1 and the inner peripheral surface of the housing 2, and the respective inner rings 4 a,
5a is fixed to the rotating shaft 1, and the respective outer races 4b, 5b
Are fixed to the housing 2.

【0018】2個のアンギュラ玉軸受4,5の間には、
回転軸1の外周面に嵌合された内輪間座11とハウジン
グ2の内周面に嵌合された外輪間座12とが介在してお
り、内輪間座11は内輪4a,5aに接し、外輪間座1
2は外輪4b,5bに接している。なお、2個のアンギ
ュラ玉軸受4,5は、使用中に作用するモーメント荷重
に耐えるように軸方向の間隔(作用点距離)をとって、
回転軸1に配設されている。また、アンギュラ玉軸受
4,5の予圧負荷方向は正面組合せとし、ハウジング蓋
10によって定位置予圧を負荷している。
Between the two angular ball bearings 4 and 5,
An inner race spacer 11 fitted to the outer peripheral surface of the rotating shaft 1 and an outer race spacer 12 fitted to the inner peripheral surface of the housing 2 are interposed. The inner race spacer 11 contacts the inner races 4a and 5a, Outer ring spacer 1
Reference numeral 2 is in contact with the outer rings 4b and 5b. The two angular ball bearings 4 and 5 are spaced apart in the axial direction (operating point distance) so as to withstand the moment load acting during use.
It is arranged on the rotating shaft 1. The preload loading directions of the angular contact ball bearings 4 and 5 are set in frontal combination, and a fixed position preload is loaded by the housing lid 10.

【0019】また、開口部2a,2bにはそれぞれ密封
装置が備えられており、回転軸1とハウジング2との間
を密封している。インペラ13が取り付けられた側の開
口部2aにはラビリンスシール6が配設され、インペラ
13が取り付けられた側とは反対側の開口部2bにはメ
カニカルシール7が配設されている。ラビリンスシール
6は非接触形の密封装置であるから、回転軸1とハウジ
ング2との間は完全には密封されておらず僅かな隙間を
有している。したがって、ハウジング2の内部と外部と
が連通している。それに対して、メカニカルシール7は
接触形の密封装置であるから、回転軸1とハウジング2
との間は完全に密封されていて、ハウジング2の内部と
外部とは連通していない。
Each of the openings 2a and 2b is provided with a sealing device to seal between the rotating shaft 1 and the housing 2. The labyrinth seal 6 is provided in the opening 2a on the side where the impeller 13 is mounted, and the mechanical seal 7 is provided in the opening 2b on the side opposite to the side where the impeller 13 is mounted. Since the labyrinth seal 6 is a non-contact type sealing device, the space between the rotating shaft 1 and the housing 2 is not completely sealed and has a slight gap. Therefore, the inside and the outside of the housing 2 communicate with each other. On the other hand, since the mechanical seal 7 is a contact-type sealing device, the rotating shaft 1 and the housing 2
Is completely sealed, and the inside and the outside of the housing 2 are not communicated with each other.

【0020】ここで、図1及び図2(図1のアンギュラ
玉軸受4を拡大して示した部分断面図)を参照しなが
ら、アンギュラ玉軸受4について詳細に説明する。2個
のアンギュラ玉軸受4,5のうちインペラ13から最も
近い位置に配設されたアンギュラ玉軸受4は、カウンタ
ーボア玉軸受である。つまり、このアンギュラ玉軸受4
の外輪4bの両端部のうちインペラ13から近い方の端
部には、外輪4bの内周面から突出し転がり方向に平行
な肩S1が備えられ、インペラ13から遠い方の端部の
肩S2は大部分が取り除かれている。そして、肩S1の
高さは、軸受使用時にアキシアル荷重が負荷されても玉
4cをアンギュラ玉軸受4内に保持するに十分な高さと
されている。
Here, the angular ball bearing 4 will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2 (a partial cross-sectional view showing the angular ball bearing 4 in FIG. 1 in an enlarged manner). Among the two angular ball bearings 4 and 5, the angular ball bearing 4 disposed closest to the impeller 13 is a counter bore ball bearing. That is, this angular contact ball bearing 4
A shoulder S1 protruding from the inner peripheral surface of the outer ring 4b and parallel to the rolling direction is provided at an end of the both ends of the outer ring 4b closer to the impeller 13, and a shoulder S2 at an end farther from the impeller 13 is provided. Most have been removed. The height of the shoulder S1 is sufficient to hold the ball 4c in the angular ball bearing 4 even when an axial load is applied when the bearing is used.

【0021】なお、アンギュラ玉軸受4,5の内輪4
a,5a及び外輪4b,5bはステンレス鋼(SUS4
40C)で構成され、玉4c,5cはセラミック(Si
3 4) で構成されている。このように内輪4a,5a
及び外輪4b,5bがステンレス鋼で構成されているの
で、両軸受4,5は耐食性が優れている。また、両軸受
4,5ともに、外輪案内形式のポリイミド樹脂製保持器
4d,5dを備え、グリース潤滑とされている。
The inner ring 4 of the angular contact ball bearings 4 and 5
a, 5a and outer rings 4b, 5b are made of stainless steel (SUS4
40C), and the balls 4c and 5c are made of ceramic (Si).
3 N 4 ). Thus, the inner rings 4a, 5a
Since the outer rings 4b and 5b are made of stainless steel, the bearings 4 and 5 have excellent corrosion resistance. Both bearings 4 and 5 have outer ring guide type polyimide resin retainers 4d and 5d, respectively, and are grease lubricated.

【0022】このような水蒸気圧送機は、図示しない接
触式カップリングを介して回転軸1に取り付けられた図
示しない電動モータで回転軸1を回転させることによ
り、インペラ13を回転させて水蒸気が圧送されるよう
になっている。ハウジング2内部の圧力は、回転時には
負圧、停止時には正圧となるので、回転と停止とが繰り
返されると、ハウジング2内部の圧力は負圧と正圧とが
繰り返されることとなる。
In such a water vapor pump, the impeller 13 is rotated by rotating the rotating shaft 1 by an electric motor (not shown) attached to the rotating shaft 1 via a contact type coupling (not shown), so that the steam is pumped. It is supposed to be. Since the pressure inside the housing 2 becomes a negative pressure during rotation and a positive pressure during a stop, if the rotation and the stop are repeated, the pressure inside the housing 2 will be a negative pressure and a positive pressure.

【0023】インペラ13が取り付けられた側の開口部
2aには水蒸気の侵入を防ぐためにラビリンスシール6
が設けられているが、摩擦による発熱を防ぐために非接
触形の密封装置としていることから、ハウジング2内部
の圧力が正圧から負圧になる時に、インペラ13から近
いアンギュラ玉軸受4内のグリース(回転の遠心力によ
って外輪4b側に移動したグリース)に対してインペラ
13の方向に吸引力が作用する。
The labyrinth seal 6 is provided in the opening 2a on the side where the impeller 13 is mounted in order to prevent invasion of water vapor.
However, since the non-contact type sealing device is used to prevent heat generation due to friction, when the pressure inside the housing 2 changes from positive pressure to negative pressure, grease in the angular ball bearing 4 close to the impeller 13 is provided. (Grease moved to the outer ring 4b side by the centrifugal force of rotation) exerts a suction force in the direction of the impeller 13.

【0024】このとき、図8のような従来の水蒸気圧送
機の場合は、外輪104bがインペラ108から近い方
の端部に肩を備えていないので、グリースを転がり軸受
104の内部に保持することが困難となり、グリースが
前記吸引力によって転がり軸受104の外部に漏出す
る。その結果、摩耗が早期に発生し焼付が生じやすくな
る。
At this time, in the case of the conventional steam pump as shown in FIG. 8, since the outer ring 104b does not have a shoulder at the end closer to the impeller 108, the grease must be held inside the rolling bearing 104. Grease leaks out of the rolling bearing 104 due to the suction force. As a result, abrasion occurs early and seizure easily occurs.

【0025】しかし、本実施形態の水蒸気圧送機の場合
は、外輪4bがインペラから近い方の端部に肩S1を備
えていて、該肩S1の高さは、アキシアル荷重が負荷さ
れても玉4cをアンギュラ玉軸受4内に保持するに十分
な高さとされている。この高さはグリースを軸受内に保
持するに十分な高さであるので、グリースは肩S1によ
ってアンギュラ玉軸受4の内部に保持され、前記吸引力
によってアンギュラ玉軸受4の外部に漏出しにくくな
る。よって、内輪4a,外輪4bと玉4cとの間に油膜
が形成されやすいので、摩耗や焼付きが生じにくく、ア
ンギュラ玉軸受4が長寿命となり、ひいては水蒸気圧送
機が長寿命となる。
However, in the case of the steam pump of the present embodiment, the outer race 4b has the shoulder S1 at the end closer to the impeller, and the height of the shoulder S1 can be increased even when an axial load is applied. 4c is set high enough to hold the inside of the angular contact ball bearing 4. Since this height is high enough to hold the grease in the bearing, the grease is held inside the angular contact ball bearing 4 by the shoulder S1, and is less likely to leak out of the angular contact bearing 4 due to the suction force. . Therefore, an oil film is easily formed between the inner ring 4a, the outer ring 4b and the ball 4c, so that abrasion and seizure hardly occur, the angular ball bearing 4 has a long life, and the steam pumping machine has a long life.

【0026】一方、ハウジング2内部の圧力が負圧から
正圧になる時には、インペラ13付近の水蒸気がハウジ
ング2内部に侵入し、さらに、インペラ108から近い
アンギュラ玉軸受4内部にも侵入する。しかし、上記の
ように油膜が形成されやすいので、水蒸気の侵入に対し
ても有利である。以上のように、2個のアンギュラ玉軸
受4,5のうちインペラ13から最も近い位置に配設さ
れたアンギュラ玉軸受4は、グリースが漏出しやすく異
物が侵入しやすい環境にあるが、肩S1によってグリー
スが漏出しにくくなっているので、アンギュラ玉軸受4
は長寿命となる。
On the other hand, when the pressure inside the housing 2 changes from negative pressure to positive pressure, water vapor near the impeller 13 enters the inside of the housing 2 and further enters the inside of the angular ball bearing 4 near the impeller 108. However, since an oil film is easily formed as described above, it is also advantageous against invasion of water vapor. As described above, among the two angular ball bearings 4 and 5, the angular ball bearing 4 disposed closest to the impeller 13 is in an environment in which grease easily leaks and foreign matter easily intrudes, but the shoulder S1. Grease makes it difficult for grease to leak out.
Has a long life.

【0027】なお、インペラ13から最も遠い位置に配
設されたアンギュラ玉軸受5の外輪5bについても、ア
ンギュラ玉軸受4と同様に、軸受使用時にアキシアル荷
重が負荷されても玉5cをアンギュラ玉軸受5内に保持
するに十分な高さの肩を設けることが好ましい。その場
合には、アンギュラ玉軸受4とは逆に、アンギュラ玉軸
受5の両端部のうちインペラ13から遠い方の端部に前
記肩を設ける。そうすれば、2個のアンギュラ玉軸受
4,5に挟まれた空間内にグリースが保持されて、該空
間外部に漏出することが防止されるので好ましい。
The outer ring 5b of the angular contact ball bearing 5 disposed farthest from the impeller 13 is also similar to the angular contact ball bearing 4, even if an axial load is applied when the bearing is used. It is preferable to provide a shoulder high enough to hold it in 5. In that case, opposite to the angular ball bearing 4, the shoulder is provided at the end of the angular ball bearing 5 that is farthest from the impeller 13. This is preferable because the grease is held in the space between the two angular ball bearings 4 and 5, and is prevented from leaking out of the space.

【0028】また、本実施形態においては、水蒸気圧送
機の駆動には電動モータを使用し、電動モータ側の開口
部2bに接触形の密封装置を用いたが、開口部2bに非
接触形の密封装置を用いた場合等はグリースが漏出する
おそれがあるので、開口部2bから最も近い位置に配設
されたアンギュラ玉軸受5の両端部のうち開口部2bか
ら近い方の端部に前記肩を設けることが好ましい。
In this embodiment, an electric motor is used to drive the water vapor pump and a contact-type sealing device is used for the opening 2b on the electric motor side. However, a non-contact type sealing device is used for the opening 2b. When a sealing device is used, there is a possibility that grease may leak out. Therefore, of the two ends of the angular ball bearing 5 arranged closest to the opening 2b, the shoulder is provided at the end closer to the opening 2b. Is preferably provided.

【0029】また、水素を含んだ水蒸気の圧送する場合
において、燃料電池の効率低下や爆発の危険等がある場
合には、カップリングにマグネットカップリングを採用
して、転がり軸受装置を完全に密封し、大気の侵入を防
いでもよい。 〔第二実施形態〕図3は、本発明に係る転がり軸受装置
の第二実施形態である燃料電池用水蒸気圧送機の構造を
示す縦断面図であり、図4は、図3のアンギュラ玉軸受
4を拡大して示した部分断面図である。なお、図3及び
図4においては、図1と同一又は相当する部分には、図
1と同一の符号を付してある。
In the case where the water vapor containing hydrogen is fed under pressure, if there is a risk of fuel cell efficiency drop or explosion, etc., a magnetic coupling is adopted as the coupling to completely seal the rolling bearing device. Then, intrusion of the atmosphere may be prevented. [Second Embodiment] FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a structure of a steam pump for a fuel cell as a second embodiment of the rolling bearing device according to the present invention, and FIG. 4 is an angular ball bearing of FIG. FIG. 4 is an enlarged partial sectional view of FIG. 3 and 4, the same or corresponding parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.

【0030】第二実施形態においては、インペラ13か
ら最も近い位置に配設されたアンギュラ玉軸受4はカウ
ンターボア玉軸受ではなく、外輪4bの両端部には、軸
受使用時にアキシアル荷重が負荷されても玉4cをアン
ギュラ玉軸受4内に保持するに十分な高さの肩S1,S
2が設けられている(図4を参照)。そして、アンギュ
ラ玉軸受4,5の予圧負荷方向は背面組合せとされてい
る。
In the second embodiment, the angular ball bearing 4 disposed closest to the impeller 13 is not a counterbore ball bearing, and an axial load is applied to both ends of the outer ring 4b when the bearing is used. Shoulders S1, S high enough to hold ball 4c in angular contact ball bearing 4.
2 are provided (see FIG. 4). The preload loading directions of the angular contact ball bearings 4 and 5 are set in a back-to-back combination.

【0031】このようなアンギュラ玉軸受4は、軸受の
製造コストや組み立ての難度等は通常のアンギュラ玉軸
受と同等である。また、図8の従来のものと同様に2個
のアンギュラ玉軸受が背面組合せとされているので、作
用点間距離を大きくできてモーメント荷重に対する負荷
能力に優れている。第二実施形態の燃料電池用水蒸気圧
送機は、上記のようにインペラ13から最も近い位置に
配設されたアンギュラ玉軸受4の外輪4bが十分な高さ
の肩S1,S2を両端部に備えているので、回転の遠心
力で外輪4b付近に移動したグリースが両肩S1,S2
によってアンギュラ玉軸受4内に保持されるから、前記
グリースがアンギュラ玉軸受4の外部に漏出することを
極力防ぐことができる。
Such an angular contact ball bearing 4 has the same manufacturing cost and difficulty of assembling as the ordinary angular contact ball bearing. Further, since two angular ball bearings are back-to-back as in the prior art shown in FIG. 8, the distance between action points can be increased and the load capacity against moment load is excellent. In the fuel cell steam pump according to the second embodiment, the outer ring 4b of the angular ball bearing 4 disposed closest to the impeller 13 has shoulders S1 and S2 of sufficient height at both ends as described above. The grease that has moved to the vicinity of the outer ring 4b due to the centrifugal force of rotation causes the shoulders S1, S2
Therefore, the grease can be prevented from leaking out of the angular ball bearing 4 as much as possible.

【0032】なお、他の構成及び作用は図1の前記第一
実施形態と同一であるから、重複した説明は省略する。 〔第三実施形態〕図5は、本発明に係る転がり軸受装置
の第三実施形態である燃料電池用水蒸気圧送機の構造を
示す縦断面図である。なお、図5においては、図1と同
一又は相当する部分には、図1と同一の符号を付してあ
る。
The other structure and operation are the same as those of the first embodiment shown in FIG. [Third Embodiment] FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing the structure of a fuel cell steam pump as a third embodiment of the rolling bearing device according to the present invention. In FIG. 5, the same or corresponding parts as in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as in FIG.

【0033】第三実施形態においては、2個の軸受4,
5のうちインペラ13から最も近い位置に配設された軸
受4を4点接触玉軸受としている。この燃料電池用水蒸
気圧送機の稼働時には、軸方向の荷重が反インペラ側か
らインペラ側に向かって負荷される。よって、インペラ
13のガタツキを最小限に抑えるために、停止時には背
面組合せ、稼動時には並列組合せとなるように予圧を与
えている。
In the third embodiment, two bearings 4
The bearing 4 disposed closest to the impeller 13 is a four-point contact ball bearing. During the operation of the fuel cell steam pump, an axial load is applied from the non-impeller side to the impeller side. Therefore, in order to minimize the backlash of the impeller 13, the preload is applied so that the rear combination is performed when the impeller 13 is stopped and the parallel combination is used when the operation is performed.

【0034】このように、インペラ13から最も近い位
置に配設された軸受4を4点接触玉軸受としたので、軸
受使用時にアキシアル荷重が負荷されても玉4cを軸受
4内に保持するに十分な高さを有する肩S1,S2が、
外輪4bの両端部に備えられている。よって、回転の遠
心力で外輪4b付近に移動したグリースが両肩S1,S
2によって軸受4内に保持されるから、前記グリースが
軸受4の外部に漏出することを極力防ぐことができる。
As described above, since the bearing 4 disposed closest to the impeller 13 is a four-point contact ball bearing, the ball 4c can be held in the bearing 4 even if an axial load is applied when the bearing is used. Shoulders S1 and S2 having sufficient height are
It is provided at both ends of the outer ring 4b. Therefore, the grease that has moved to the vicinity of the outer ring 4b due to the centrifugal force of rotation is applied to both shoulders S1, S
Since the grease is held in the bearing 4 by the 2, it is possible to prevent the grease from leaking out of the bearing 4 as much as possible.

【0035】なお、第三実施形態においては、4点接触
玉軸受を用いることによって、予圧の方向を、停止時は
背面組合せ、稼動時には並列組合せとなるようにしてい
る。しかし、4点接触玉軸受の内部すきま及びインペラ
13から最も遠い位置に配設されたアンギュラ玉軸受5
の予圧量を調節することにより、稼動時にも背面組合せ
となるようにしてもよい。そうすれば、回転軸1におけ
る作用点距離が大きくなるので、モーメント荷重に対す
る負荷能力を向上させることができる。その際には、内
輪間座11又は外輪間座12の長さを変更して、予圧量
及び予圧形態を調整するとよい。
In the third embodiment, by using a four-point contact ball bearing, the preload direction is set to the rear combination when stopped, and the parallel combination when operated. However, the internal clearance of the four-point contact ball bearing and the angular ball bearing 5 disposed farthest from the impeller 13
By adjusting the amount of preload, the rear surface may be combined during operation. Then, since the action point distance on the rotating shaft 1 is increased, the load capacity for a moment load can be improved. In this case, the preload amount and the preload form may be adjusted by changing the length of the inner race spacer 11 or the outer race spacer 12.

【0036】もちろん、4点接触玉軸受を用いて停止時
及び稼動時に正面組合せとなるようにしてもよく、予圧
形態は特に限定されるものではない。また、4点接触玉
軸受の代わりに深溝玉軸受等を用いてよく、軸受形式も
特に限定されない。なお、他の構成及び作用は図1の前
記第一実施形態と同一であるから、重複した説明は省略
する。
Of course, a four-point contact ball bearing may be used so as to be in frontal combination at the time of stop and operation, and the form of preload is not particularly limited. Further, a deep groove ball bearing or the like may be used instead of the four-point contact ball bearing, and the bearing type is not particularly limited. The other configuration and operation are the same as those of the first embodiment shown in FIG.

【0037】〔第四実施形態〕図6は、本発明に係る転
がり軸受装置の第四実施形態である歯科用ハンドピース
の構造を示す縦断面図である。なお、図6においては、
図1と同一又は相当する部分には、図1と同一の符号を
付してある。一端が閉口した筒状のハウジング2に回転
軸1が挿嵌され、ハウジング2の開口部2aから回転軸
1の端部が突出している。そして、回転軸1とハウジン
グ2との間に介装された2個の小径玉軸受4,5によっ
て、回転軸1がハウジング2に回転自在に支持されてい
る。小径玉軸受4,5は、回転軸1の外周面及びハウジ
ング2の内周面に嵌合して、それぞれの内輪4a,5a
が回転軸1に固定され、それぞれの外輪4b,5bがハ
ウジング2に固定されている。
Fourth Embodiment FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing the structure of a dental handpiece which is a fourth embodiment of the rolling bearing device according to the present invention. In FIG. 6,
The same or corresponding parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. The rotating shaft 1 is inserted into a cylindrical housing 2 having one end closed, and an end of the rotating shaft 1 protrudes from an opening 2 a of the housing 2. The rotating shaft 1 is rotatably supported by the housing 2 by two small-diameter ball bearings 4 and 5 interposed between the rotating shaft 1 and the housing 2. The small-diameter ball bearings 4 and 5 are fitted on the outer peripheral surface of the rotating shaft 1 and the inner peripheral surface of the housing 2 to form respective inner rings 4a and 5a.
Are fixed to the rotating shaft 1, and the respective outer rings 4 b, 5 b are fixed to the housing 2.

【0038】2個の小径玉軸受4,5は、内輪4a,5
a、外輪4b,5b、及び玉4c,5cがステンレス鋼
(SUS440C)で構成されている。そのため、両軸
受4,5は耐食性が優れている。回転軸1の中央部に
は、小径玉軸受4,5に挟まれてタービン翼20が取り
付けられている。そして、このタービン翼20と2個の
小径玉軸受4,5との間には、回転軸1の外周面に嵌合
された内輪間座11,11がそれぞれ介在していて、内
輪4a,5aに接しているハウジング2の開口部2aか
ら突出している回転軸1の端部には、歯を加工する工具
21(回転軸1の回転を歯の加工という仕事に変換する
部材)がナット22によって取り付けられている。ま
た、開口部2aにはラビリンスシール6が備えられてお
り、回転軸1とハウジング2との間を密封している。ラ
ビリンスシール6は非接触形の密封装置であるから、回
転軸1とハウジング2との間は完全には密封されておら
ず僅かな隙間を有している。したがって、ハウジング2
の内部と外部とが連通している。
The two small-diameter ball bearings 4 and 5 have inner rings 4a and 5
a, outer rings 4b and 5b, and balls 4c and 5c are made of stainless steel (SUS440C). Therefore, the two bearings 4 and 5 have excellent corrosion resistance. A turbine blade 20 is attached to the center of the rotating shaft 1 so as to be sandwiched between small-diameter ball bearings 4 and 5. Further, between the turbine blade 20 and the two small-diameter ball bearings 4 and 5, inner race spacers 11 and 11 fitted to the outer peripheral surface of the rotating shaft 1 are interposed, and the inner races 4a and 5a are respectively provided. At the end of the rotating shaft 1 protruding from the opening 2a of the housing 2 which is in contact with the housing 2, a tool 21 for machining teeth (a member for converting the rotation of the rotating shaft 1 into the work of machining teeth) is provided by a nut 22 Installed. In addition, a labyrinth seal 6 is provided in the opening 2 a to seal the space between the rotating shaft 1 and the housing 2. Since the labyrinth seal 6 is a non-contact type sealing device, the space between the rotating shaft 1 and the housing 2 is not completely sealed and has a slight gap. Therefore, the housing 2
The inside and outside communicate with each other.

【0039】また、小径玉軸受4,5はグリース潤滑と
されているが、人体への影響を考慮して害が極めて小さ
い、例えばポリα−オレフィン(PAO)やISO規格
VG32,VG68等の流動パラフィン等を基油とする
グリースを用いることが望ましい。さらに、小径玉軸受
4,5は、シールド板4e,5eを備えている。さら
に、正面組み合わせとなるようにナット15及び予圧負
荷用バネ26で両軸受4,5に定圧予圧を負荷してい
て、加工時に工具21側から作用するアキシアル荷重を
小径玉軸受4,5で支持するようになっている。さら
に、固定輪である外輪4bはOリング23で支持されて
いて、アンバランスや外力によって小径玉軸受4が振動
することが抑制されるようになっている。
Although the small-diameter ball bearings 4 and 5 are grease lubricated, the harm is extremely small in consideration of the effect on the human body. For example, the flow of poly-α-olefin (PAO), ISO standard VG32, VG68, etc. It is desirable to use grease using paraffin or the like as a base oil. Further, the small-diameter ball bearings 4 and 5 include shield plates 4e and 5e. Further, a constant-pressure preload is applied to both bearings 4 and 5 by the nut 15 and the preload spring 26 so as to form a front combination, and the axial load acting from the tool 21 side during machining is supported by the small-diameter ball bearings 4 and 5. It is supposed to. Further, the outer ring 4b, which is a fixed ring, is supported by the O-ring 23, so that the small-diameter ball bearing 4 is prevented from vibrating due to imbalance or external force.

【0040】このような歯科用ハンドピースは、ハウジ
ング2に設けられた駆動用空気導入口24から空気を導
入しタービン翼20に吹き付けることによって、回転軸
1が回転するようになっている。なお、回転軸1の駆動
方式は、このようなエアタービン方式に限らず、カップ
リング等の連結機構により連結した電動モータで駆動す
る方式でも差し支えない。
In such a dental handpiece, the rotary shaft 1 is rotated by introducing air from a driving air inlet 24 provided in the housing 2 and blowing the air on the turbine blade 20. The drive system of the rotating shaft 1 is not limited to such an air turbine system, but may be a system driven by an electric motor connected by a coupling mechanism such as a coupling.

【0041】回転軸1が回転すると、小径玉軸受4内の
グリースが遠心力によって外輪4b付近に移動し、小径
玉軸受4の内部からグリースが漏出しやすくなる。しか
し、2個の小径玉軸受4,5のうち工具21から最も近
い位置に配設された小径玉軸受4の外輪4bは、両端部
のうち工具21から近い方の端部に肩S1を備えてい
て、該肩S1の高さは、アキシアル荷重が負荷されても
玉4cを小径玉軸受4内に保持するに十分な高さとされ
ている。この高さはグリースを軸受内に保持するに十分
な高さであるので、グリースは肩S1によって小径玉軸
受4の内部に保持され、外部に漏出しにくい。よって、
内輪4a,外輪4bと玉4cとの間に油膜が形成されや
すいので、摩耗や焼付きが生じにくく、小径玉軸受4が
長寿命となり、ひいては歯科用ハンドピースが長寿命と
なる。
When the rotating shaft 1 rotates, the grease in the small-diameter ball bearing 4 moves to the vicinity of the outer ring 4b due to centrifugal force, and grease easily leaks from inside the small-diameter ball bearing 4. However, the outer ring 4b of the small-diameter ball bearing 4 disposed at the position closest to the tool 21 among the two small-diameter ball bearings 4 and 5 has a shoulder S1 at the end of the two ends that is closer to the tool 21. The height of the shoulder S1 is sufficient to hold the ball 4c in the small-diameter ball bearing 4 even when an axial load is applied. Since this height is high enough to hold the grease in the bearing, the grease is held inside the small-diameter ball bearing 4 by the shoulder S1, and is hard to leak out. Therefore,
Since an oil film is easily formed between the inner ring 4a, the outer ring 4b, and the ball 4c, wear and seizure hardly occur, the small-diameter ball bearing 4 has a long life, and the dental handpiece has a long life.

【0042】また、工具21を回転させて歯を加工する
際には水が使用され、また、切削粉,研磨粉等が生じ
る。開口部2aには水や異物の侵入を防ぐためにラビリ
ンスシール6が設けられているが、摩擦による発熱を防
ぐために非接触形の密封装置としているため、水や異物
(切削粉,研磨粉)がラビリンスシール6を通過してハ
ウジング2内、さらには小径玉軸受4内へ侵入するおそ
れがある。そうすると、内外輪4a,4bと玉4cとの
間に油膜が形成されにくくなったり、異物をかみ込むお
それがあるが、上記のようにグリースが小径玉軸受4の
内部に保持され油膜が形成されやすいので、水や異物の
侵入に対しても有利である。
When the tool 21 is rotated to process the teeth, water is used, and cutting powder, abrasive powder and the like are generated. The opening 2a is provided with a labyrinth seal 6 for preventing water and foreign matter from entering. However, since it is a non-contact type sealing device for preventing heat generation due to friction, water and foreign matter (cutting powder, abrasive powder) are prevented. There is a risk of passing through the labyrinth seal 6 and entering the housing 2 and further into the small-diameter ball bearing 4. Then, an oil film may not be easily formed between the inner and outer rings 4a, 4b and the ball 4c, or there is a possibility that foreign matter may be caught. However, as described above, the grease is held inside the small-diameter ball bearing 4 to form an oil film. Because it is easy, it is advantageous against invasion of water and foreign matter.

【0043】以上のように、2個の小径玉軸受4,5の
うち工具21から最も近い位置に配設された小径玉軸受
4は、グリースが漏出しやすく異物が侵入しやすい環境
にあるが、肩S1によってグリースが漏出しにくくなっ
ているので、小径玉軸受4は長寿命となる。 〔第五実施形態〕図7は、本発明に係る転がり軸受装置
の第五実施形態である工作機械用スピンドルの構造を示
す縦断面図である。なお、図7においては、図1と同一
又は相当する部分には、図1と同一の符号を付してあ
る。
As described above, the small-diameter ball bearing 4 disposed closest to the tool 21 among the two small-diameter ball bearings 4 and 5 is in an environment in which grease easily leaks and foreign matters easily enter. Since the grease is less likely to leak due to the shoulder S1, the small-diameter ball bearing 4 has a longer life. [Fifth Embodiment] FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing the structure of a machine tool spindle which is a fifth embodiment of the rolling bearing device according to the present invention. In FIG. 7, the same or corresponding parts as in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as in FIG.

【0044】回転軸1がハウジング2に挿嵌され、ハウ
ジング2の両端の開口部2a,2bから回転軸1の両端
が突出している。なお、ハウジング2の両端部にはハウ
ジング蓋10,10が取り付けられていて、開口部2
a,2bはハウジング蓋10,10に形成されている。
そして、回転軸1とハウジング2との間に介装された4
個のアンギュラ玉軸受4,4,4,4と1個の円筒ころ
軸受5とによって、回転軸1がハウジング2に回転自在
に支持されている。アンギュラ玉軸受4,4,4,4及
び円筒ころ軸受5は、回転軸1の外周面及びハウジング
2の内周面に嵌合して、それぞれの内輪4a,4a,4
a,4a,5aが回転軸1に固定され、それぞれの外輪
4b,4b,4b,4b,5bがハウジング2に固定さ
れている。
The rotary shaft 1 is inserted into the housing 2, and both ends of the rotary shaft 1 project from openings 2 a and 2 b at both ends of the housing 2. Housing lids 10, 10 are attached to both ends of the housing 2, and the opening 2
a, 2b are formed on the housing lids 10, 10.
And, 4 which is interposed between the rotating shaft 1 and the housing 2
The rotating shaft 1 is rotatably supported by the housing 2 by the angular contact ball bearings 4, 4, 4, 4 and one cylindrical roller bearing 5. The angular ball bearings 4, 4, 4, and 4 and the cylindrical roller bearing 5 are fitted on the outer peripheral surface of the rotating shaft 1 and the inner peripheral surface of the housing 2 to form respective inner rings 4 a, 4 a, 4.
a, 4a, 5a are fixed to the rotating shaft 1, and the respective outer races 4b, 4b, 4b, 4b, 5b are fixed to the housing 2.

【0045】4個のアンギュラ玉軸受4,4,4,4の
間には、回転軸1の外周面に嵌合された3つの内輪間座
11,11,11とハウジング2の内周面に嵌合された
3つの外輪間座12,12,12とが介在しており、内
輪間座11は内輪4aに接し、外輪間座12は外輪4b
に接している。そして、4個のアンギュラ玉軸受4,
4,4,4は正面組合せとされ、予圧を負荷されてい
る。
Between the four angular ball bearings 4, 4, 4, 4, three inner ring spacers 11, 11, 11 fitted on the outer peripheral surface of the rotating shaft 1 and the inner peripheral surface of the housing 2 are provided. Three fitted outer ring spacers 12, 12, 12 are interposed, the inner ring spacer 11 is in contact with the inner ring 4a, and the outer ring spacer 12 is connected to the outer ring 4b.
Is in contact with And four angular contact ball bearings 4,
4,4,4 are a front combination and are preloaded.

【0046】4個のアンギュラ玉軸受4,4,4,4及
び円筒ころ軸受5は、内輪4a,5a、外輪4b,5
b、玉4c,5cともにステンレス鋼(SUS440
C)で構成されている。よって、軸受4,5の耐食性が
優れている。また、全ての軸受4,5は外輪案内形式の
ポリイミド樹脂製保持器4d,5dを備え、グリース潤
滑とされている。
The four angular ball bearings 4, 4, 4, 4 and the cylindrical roller bearing 5 have inner rings 4 a, 5 a and outer rings 4 b, 5.
b, balls 4c and 5c are both stainless steel (SUS440
C). Therefore, the bearings 4 and 5 have excellent corrosion resistance. All bearings 4 and 5 have cages 4d and 5d made of polyimide resin of an outer ring guide type, and are grease-lubricated.

【0047】回転軸1の前端(図1においては左方の端
部)には、図示しない加工用の工具又はワーク(回転軸
1の回転を加工という仕事に変換する部材)が取り付け
られている。また、開口部2a,2bにはそれぞれ密封
装置が備えられており、回転軸1とハウジング2との間
を密封している。この密封装置は、いずれも非接触形の
密封装置であるラビリンスシール6とされている。よっ
て、回転軸1とハウジング2との間は完全には密封され
ておらず僅かな隙間を有していて、ハウジング2の内部
と外部とが連通している。
At the front end (left end in FIG. 1) of the rotary shaft 1, a processing tool or a work (not shown) (a member for converting the rotation of the rotary shaft 1 into a work called processing) is attached. . Further, a sealing device is provided in each of the openings 2a and 2b to seal the space between the rotating shaft 1 and the housing 2. Each of the sealing devices is a labyrinth seal 6 which is a non-contact type sealing device. Therefore, the space between the rotating shaft 1 and the housing 2 is not completely sealed but has a slight gap, and the inside and the outside of the housing 2 communicate with each other.

【0048】加工の際に回転軸1を回転させると、アン
ギュラ玉軸受4内のグリースが遠心力によって外輪4b
付近に移動し、アンギュラ玉軸受4の内部からグリース
が漏出しやすくなる。しかし、4個のアンギュラ玉軸受
4,4,4,4のうち前記工具又はワークから最も近い
位置に配設されたアンギュラ玉軸受4(図7においては
左端のアンギュラ玉軸受4)の外輪4bは、両端部のう
ち前記工具又はワークから近い方の端部に肩S1を備え
ていて、該肩S1の高さは、アキシアル荷重が負荷され
ても玉4cをアンギュラ玉軸受4内に保持するに十分な
高さとされている。
When the rotating shaft 1 is rotated at the time of machining, the grease in the angular contact ball bearing 4 is displaced by centrifugal force.
The grease easily moves to the vicinity and leaks from the inside of the angular contact ball bearing 4. However, the outer ring 4b of the angular ball bearing 4 (the leftmost angular ball bearing 4 in FIG. 7) disposed at the position closest to the tool or the work among the four angular ball bearings 4, 4, 4, 4. A shoulder S1 is provided at an end of the both ends which is closer to the tool or the work, and the height of the shoulder S1 is such that the ball 4c is held in the angular ball bearing 4 even when an axial load is applied. It is high enough.

【0049】この高さはグリースを軸受内に保持するに
十分な高さであるので、グリースは肩S1によってアン
ギュラ玉軸受4の内部に保持され、外部に漏出しにく
い。よって、内輪4a,外輪4bと玉4cとの間に油膜
が形成されやすいので、摩耗や焼付きが生じにくく、ア
ンギュラ玉軸受4が長寿命となり、ひいては工作機械用
スピンドルが長寿命となる。
Since this height is high enough to hold the grease in the bearing, the grease is held in the inside of the angular ball bearing 4 by the shoulder S1, and hardly leaks out. Therefore, since an oil film is easily formed between the inner ring 4a, the outer ring 4b and the ball 4c, wear and seizure hardly occur, the angular ball bearing 4 has a long life, and the spindle for the machine tool has a long life.

【0050】このような工作機械用スピンドルを工作機
械用旋盤,研削盤として使用してワークの加工を行う際
には、切削液が使用され、また、ワークの切削粉,研削
粉等が生じる。開口部2aには切削液や異物の侵入を防
ぐためにラビリンスシール6が設けられているが、摩擦
による発熱を防ぐために非接触形の密封装置としている
ため、切削液や異物(切削粉,研磨粉)がラビリンスシ
ール6を通過してハウジング2内、さらには最前方のア
ンギュラ玉軸受4内へ侵入するおそれがある。そうする
と、内外輪4a,4bと玉4cとの間に油膜が形成され
にくくなったり、異物をかみ込むおそれがあるが、上記
のようにグリースが最前方のアンギュラ玉軸受4の内部
に保持され油膜が形成されやすいので、切削液や異物の
侵入に対しても有利である。
When a workpiece is machined by using such a spindle for a machine tool as a lathe or a grinder for a machine tool, a cutting fluid is used, and cutting powder and grinding powder of the workpiece are generated. The opening 2a is provided with a labyrinth seal 6 to prevent cutting fluid or foreign matter from entering, but since it is a non-contact type sealing device to prevent heat generation due to friction, cutting fluid or foreign matter (cutting powder, abrasive powder) is used. ) May pass through the labyrinth seal 6 and enter the housing 2 and further into the forefront angular ball bearing 4. Then, an oil film may not be easily formed between the inner and outer rings 4a, 4b and the ball 4c, or there is a possibility that foreign matter may be caught. Is easily formed, which is advantageous against invasion of cutting fluid and foreign matter.

【0051】以上のように、4個のアンギュラ玉軸受
4,4,4,4のうち前記工具又はワークから最も近い
位置に配設されたアンギュラ玉軸受4は、グリースが漏
出しやすく異物が侵入しやすい環境にあるが、肩S1に
よってグリースが漏出しにくくなっているので、アンギ
ュラ玉軸受4は長寿命となる。なお、4個のアンギュラ
玉軸受4,4,4,4のうち工具又はワークから最も遠
い位置に配設されたアンギュラ玉軸受4(図7において
は左端のアンギュラ玉軸受4)の外輪4bについても、
前述の工具又はワークから最も近い位置に配設されたア
ンギュラ玉軸受4と同様に、軸受使用時にアキシアル荷
重が負荷されても玉4cをアンギュラ玉軸受4内に保持
するのに十分な高さの肩を設けることが好ましい。この
場合には、工具又はワークから近い方のアンギュラ玉軸
受4とは逆に、工具又はワークから遠い方の端部に前記
肩を設ける。そうすれば、上記2個のアンギュラ玉軸受
4,4に挟まれた空間内にグリースが保持されて、該空
間外部に漏出することが防止されるので好ましい。
As described above, among the four angular ball bearings 4, 4, 4, and 4, the angular ball bearing 4 disposed at the position closest to the tool or the work easily leaks grease and foreign matter enters. Although the environment is easy to perform, the grease hardly leaks due to the shoulder S1, so that the angular ball bearing 4 has a long life. The outer ring 4b of the angular ball bearing 4 (the leftmost angular ball bearing 4 in FIG. 7) disposed at the farthest position from the tool or the work among the four angular ball bearings 4, 4, 4, 4. ,
As with the above-described angular ball bearing 4 disposed closest to the tool or workpiece, the ball 4c has a height sufficient to hold the ball 4c in the angular ball bearing 4 even when an axial load is applied when the bearing is used. Preferably, a shoulder is provided. In this case, the shoulder is provided at an end remote from the tool or the work, as opposed to the angular ball bearing 4 closer to the tool or the work. This is preferable because the grease is held in the space between the two angular ball bearings 4 and 4 and is prevented from leaking out of the space.

【0052】また、各アンギュラ玉軸受4の間に外輪間
座12が介装されているが、漏出したグリースがアンギ
ュラ玉軸受4と外輪間座12との間の空間に保持される
ため、漏出したグリースが飛散することが防止されてい
る。なお、以上説明した第一〜第五実施形態は本発明の
一例を示したものであって、本発明は上記各実施形態に
限定されるものではない。
Although the outer ring spacer 12 is interposed between the angular ball bearings 4, the leaked grease is held in the space between the angular ball bearing 4 and the outer ring spacer 12, so that the leakage is prevented. Sprayed grease is prevented from scattering. The first to fifth embodiments described above are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments.

【0053】例えば、各実施形態においては、転がり軸
受装置として水蒸気圧送機,歯科用ハンドピース,及び
工作機械用スピンドルを例示して説明したが、本発明は
他の種々の転がり軸受装置に対して適用することができ
る。また、各実施形態においては、軸が回転するタイプ
の転がり軸受装置について述べているが、ハウジングが
回転するタイプの転がり軸受装置に本発明を適用可能で
あることは言うまでもない。
For example, in each embodiment, a steam pump, a dental handpiece, and a spindle for a machine tool have been described as examples of the rolling bearing device. However, the present invention is applicable to various other rolling bearing devices. Can be applied. Further, in each of the embodiments, the rolling bearing device in which the shaft rotates is described. However, it is needless to say that the present invention is applicable to a rolling bearing device in which the housing rotates.

【0054】さらに、本発明の転がり軸受装置が備える
転がり軸受の種類は特に限定されるものではない。例え
ば、深みぞ玉軸受,アンギュラ玉軸受,4点接触玉軸
受,円筒ころ軸受,針状ころ軸受等のラジアル形の転が
り軸受である。ただし、転がり軸受がころ軸受である場
合には、肩の代わりつばを設ける。複数の転がり軸受を
備える場合は、1種又は2種以上の転がり軸受を用いて
も差し支えない。そして、2種以上の転がり軸受を備え
る場合は、その種類の組み合わせは特に限定されない。
また、軸を支承する転がり軸受の数は、特に限定される
ものではなく、1個でもよいし2個以上でもよい。
Further, the type of the rolling bearing provided in the rolling bearing device of the present invention is not particularly limited. For example, radial rolling bearings such as deep groove ball bearings, angular ball bearings, four-point contact ball bearings, cylindrical roller bearings, and needle roller bearings. However, when the rolling bearing is a roller bearing, a brim instead of a shoulder is provided. When a plurality of rolling bearings are provided, one or two or more rolling bearings may be used. When two or more types of rolling bearings are provided, the combination of the types is not particularly limited.
The number of rolling bearings that support the shaft is not particularly limited, and may be one or two or more.

【0055】さらにまた、転がり軸受装置に備えられた
転がり軸受の潤滑剤が転がり軸受装置の外部に漏出する
ことを防ぐために、ハウジング2の開口部2a,2b、
特にインペラ,工具等のような回転軸1の回転を所定の
仕事に変換する部材が取り付けられている側の開口部2
aには、各実施形態のように密封装置を設けてある。例
えば、第一実施形態においては、水蒸気に潤滑剤が混入
することは望ましくないので、開口部2aに密封装置を
設けてある。ただし、密封装置の形式,種類等は特に限
定されるものではなく、また、この密封装置は設けなく
てもよい。
Further, in order to prevent the lubricant of the rolling bearing provided in the rolling bearing device from leaking out of the rolling bearing device, openings 2a, 2b,
In particular, an opening 2 on the side where a member for converting the rotation of the rotating shaft 1 into a predetermined work, such as an impeller or a tool, is attached.
In a, a sealing device is provided as in each embodiment. For example, in the first embodiment, since it is not desirable for the lubricant to be mixed into the water vapor, a sealing device is provided at the opening 2a. However, the type and type of the sealing device are not particularly limited, and the sealing device may not be provided.

【0056】また、上記転がり軸受の潤滑剤が該転がり
軸受の外部に漏出することを防ぐために、該転がり軸受
にシール、シールド板等の密封装置を設けてもよい。こ
の密封装置の形式としては、密封性を高めるために接触
形が望ましいが、密封装置との接触による発熱を避ける
ために非接触形としても差し支えない。さらにまた、転
がり軸受の潤滑方法は特に限定されるものではないが、
例えば第一実施形態のような自動車に搭載する燃料電池
システムにおいては、重量の軽減,システムの簡略化が
求められていることから、グリース潤滑が好ましい。ま
た、油潤滑とするとラビリンスシール6から潤滑油が圧
縮空気や水蒸気へ混入するおそれがあるので、例えば第
一実施形態のような水蒸気圧送機や第二実施形態のよう
な歯科用ハンドピースの場合のように、潤滑剤成分の圧
送媒体への混入を最小限にする必要がある機器の場合は
グリース潤滑とすることが望ましい。潤滑剤の圧送媒体
への混入が許容される場合や、グリース潤滑では潤滑不
足となるおそれがある場合には、オイルエア潤滑,微量
油供給潤滑,強制給油潤滑を用いてもよい。
Further, in order to prevent the lubricant of the rolling bearing from leaking out of the rolling bearing, the rolling bearing may be provided with a sealing device such as a seal or a shield plate. As a type of the sealing device, a contact type is preferable in order to enhance the sealing property, but a non-contact type may be used in order to avoid heat generation due to contact with the sealing device. Furthermore, the method of lubricating the rolling bearing is not particularly limited,
For example, in a fuel cell system mounted on an automobile as in the first embodiment, grease lubrication is preferable because weight reduction and simplification of the system are required. Further, if oil lubrication is used, lubricating oil may be mixed into the compressed air or steam from the labyrinth seal 6. For example, in the case of a steam pumping machine as in the first embodiment or a dental handpiece as in the second embodiment, Grease lubrication is desirable for equipment that requires minimum mixing of the lubricant component into the pressure-feeding medium. Oil lubricant lubrication, lubrication lubrication, or forced lubrication may be used when the lubricant is allowed to be mixed into the pumping medium or when lubrication may be insufficient with grease lubrication.

【0057】さらにまた、転がり軸受を潤滑するグリー
スの種類は特に限定されるものではないが、第一実施形
態のように水の侵入が想定される場合には、例えば増ち
ょう剤がジウレアで基油がポリα−オレフィン油(PA
O)であるグリースや、増ちょう剤がリチウム石けんで
基油が鉱油であるグリースに防錆剤を添加したものが好
ましい。
Further, the type of grease for lubricating the rolling bearing is not particularly limited. However, when water is expected to enter as in the first embodiment, for example, the thickener is made of diurea. The oil is poly-α-olefin oil (PA
O) or grease in which the thickener is lithium soap and the base oil is mineral oil to which a rust inhibitor has been added is preferable.

【0058】さらにまた、第一及び第二実施形態のよう
に水蒸気や水と接触する可能性が高い場合には、転がり
軸受の軌道輪は、耐錆性を向上させるためにSUS44
0Cで構成しているが、通常の場合は、ステンレス鋼,
SUJ2等の軸受鋼、M50等の耐熱鋼(耐熱性,耐摩
耗性を必要とする場合)、浸炭鋼、セラミック材料な
ど、どのような材料で構成しても差し支えない。さら
に、ハウジング又は軸の回転を所定の仕事に変換する部
材から最も近い位置に配設された転がり軸受の軌道面
に、窒化処理,セラミック膜溶射,DLC(ダイヤモン
ドライクカーボン)等により表面処理を施して耐摩耗性
を向上させることは、大変好ましい。
Further, when there is a high possibility of contact with steam or water as in the first and second embodiments, the race of the rolling bearing is made of SUS44 to improve rust resistance.
0C, but usually, stainless steel,
It may be made of any material such as bearing steel such as SUJ2, heat-resistant steel such as M50 (when heat resistance and wear resistance are required), carburized steel, and ceramic materials. Further, the track surface of the rolling bearing disposed closest to the housing or the member that converts the rotation of the shaft into a predetermined work is subjected to a surface treatment by nitriding treatment, ceramic film spraying, DLC (diamond-like carbon), or the like. It is very preferable to improve the abrasion resistance by using the method.

【0059】さらにまた、転がり軸受が備える保持器の
材質は特に限定されるものではなく、ポリイミド樹脂の
他、黄銅,鉄等を用いることができる。また、保持器の
案内形式についても、外輪案内,内輪案内,玉案内のう
ちいずれの形式を採用しても問題ない。さらにまた、本
発明の転がり軸受装置の使用回転速度,負荷荷重,雰囲
気温度等の使用条件は特に限定されるものではない。
Further, the material of the cage provided in the rolling bearing is not particularly limited, and brass, iron and the like can be used in addition to the polyimide resin. Regarding the guide type of the cage, any of the outer ring guide, the inner ring guide, and the ball guide may be used without any problem. Furthermore, the operating conditions of the rolling bearing device of the present invention, such as the operating rotational speed, the applied load, and the ambient temperature, are not particularly limited.

【0060】さらにまた、転がり軸受装置が備える転が
り軸受に玉軸受を用いた場合は、予圧を負荷することに
よってアキシアル方向の位置決めを正確にし、軸の振れ
を抑え、玉の滑りを抑制することができる。予圧を負荷
する方法としては、剛性を要する用途においては定位置
予圧方式が適していて、高速性を要する場合においては
バネ等を用いた定圧予圧方式が適している。
Furthermore, when a ball bearing is used as the rolling bearing provided in the rolling bearing device, it is possible to accurately position the bearing in the axial direction by applying a preload, suppress the shaft runout, and suppress the ball from slipping. it can. As a method of applying a preload, a fixed position preload method is suitable for applications requiring rigidity, and a constant pressure preload method using a spring or the like is suitable for applications requiring high speed.

【0061】[0061]

【発明の効果】以上のように、本発明の転がり軸受装置
は、転がり軸受内部の潤滑剤が肩又はつばによって保持
されるので、転がり軸受の外部に漏出しにくい。よっ
て、軌道輪と転動体の間に油膜が形成されやすいので、
摩耗や焼付きが生じにくく長寿命である。
As described above, in the rolling bearing device of the present invention, since the lubricant inside the rolling bearing is held by the shoulder or the brim, it is difficult for the lubricant to leak out of the rolling bearing. Therefore, an oil film is easily formed between the bearing ring and the rolling element,
Wear and seizure hardly occur and long life.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る転がり軸受装置の第一実施形態で
ある燃料電池用水蒸気圧送機の構造を示す縦断面図であ
る。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the structure of a fuel cell steam pump as a first embodiment of a rolling bearing device according to the present invention.

【図2】図1の燃料電池用水蒸気圧送機に備えられたア
ンギュラ玉軸受の部分断面図である。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of an angular contact ball bearing provided in the fuel cell steam pump of FIG. 1;

【図3】本発明に係る転がり軸受装置の第二実施形態で
ある燃料電池用水蒸気圧送機の構造を示す縦断面図であ
る。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a structure of a fuel cell steam pump as a second embodiment of the rolling bearing device according to the present invention.

【図4】図3の燃料電池用水蒸気圧送機に備えられたア
ンギュラ玉軸受の部分断面図である。
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of an angular contact ball bearing provided in the fuel cell steam pump of FIG. 3;

【図5】本発明に係る転がり軸受装置の第三実施形態で
ある燃料電池用水蒸気圧送機の構造を示す縦断面図であ
る。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing the structure of a fuel cell steam pump as a third embodiment of the rolling bearing device according to the present invention.

【図6】本発明に係る転がり軸受装置の第四実施形態で
ある歯科用ハンドピースの構造を示す縦断面図である。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a structure of a dental handpiece which is a fourth embodiment of the rolling bearing device according to the present invention.

【図7】本発明に係る転がり軸受装置の第五実施形態で
ある工作機械用スピンドルの構造を示す縦断面図であ
る。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing the structure of a machine tool spindle which is a fifth embodiment of the rolling bearing device according to the present invention.

【図8】従来の燃料電池用水蒸気圧送機の構造を示す縦
断面図である。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing the structure of a conventional fuel cell steam pump.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 回転軸 2 ハウジング 4 転がり軸受 4b 外輪 4c 玉(転動体) 13 インペラ 21 工具 S1 肩 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotary shaft 2 Housing 4 Rolling bearing 4b Outer ring 4c Ball (rolling element) 13 Impeller 21 Tool S1 Shoulder

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ハウジングと、該ハウジングに挿嵌され
た軸と、前記ハウジングと前記軸との間に介装されて前
記ハウジングと前記軸とを相対回転自在に支持する転が
り軸受と、を備えるとともに、前記ハウジング又は前記
軸の回転を所定の仕事に変換する部材が前記ハウジング
又は前記軸のうち回転する方に取り付けられた転がり軸
受装置において、 前記部材から最も近い位置に配設された転がり軸受が備
える外輪は、その両端部のうち少なくとも前記部材から
近い方の端部に、前記外輪の内周面から突出し転がり方
向に平行な肩又はつばを備えていて、該肩又はつばの高
さはアキシアル荷重が負荷されても転動体を保持するに
十分な高さであることを特徴とする転がり軸受装置。
1. A housing, a shaft inserted into the housing, and a rolling bearing interposed between the housing and the shaft to rotatably support the housing and the shaft. In addition, in a rolling bearing device in which a member that converts rotation of the housing or the shaft into a predetermined work is attached to a rotating side of the housing or the shaft, a rolling bearing disposed closest to the member The outer ring provided with, at least at the end of the both ends thereof that is closer to the member, is provided with a shoulder or collar that projects from the inner peripheral surface of the outer ring and is parallel to the rolling direction, and the height of the shoulder or collar is A rolling bearing device having a height sufficient to hold a rolling element even when an axial load is applied.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015087013A (en) * 2013-09-24 2015-05-07 日本精工株式会社 Dental air turbine bearing unit and dental air turbine
US11174894B2 (en) * 2018-06-01 2021-11-16 Pierburg Pump Technology Gmbh Fluid pump for a motor vehicle
US11339794B2 (en) 2018-01-04 2022-05-24 Ihi Corporation Turbocharger

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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