JP2006132606A - 軸受支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 筐体に支持された回転軸の軸受がラジアル方向へ振動することによる騒音の発生を防ぎ、かつ軸受へのアクシャル方向の負荷による損傷は生じないように支持された軸受支持構造を提供すること。
【解決手段】 ベローズポンプの筐体１に回転軸２の軸受３が嵌め込まれた軸受支持構造において、筐体１のネジ穴６に螺合された留めピン４によって、軸受３の外輪３ａの周面をラジアル方向に押圧して、筐体１との間に隙間なく軸受３を固定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は軸受支持構造に関するものであり、更に詳しくは、筐体に支持された軸受がラジアル方向へ振動することによる騒音の発生を防ぎ、かつ軸受へのアクシャル方向の負荷による損傷は生じないように支持された軸受支持構造に関するものである。

回転軸の軸受と軸受を受ける筐体との関係において、軸受の外輪と外輪を嵌め込む筐体間に僅かな隙間が存在すると、軸受が振動して騒音が発生する。また、ここでの隙間が存在すると外輪が回転する現象（クリープ）が発生し易く軸精度が短時間で保てなくなる問題がある。例えば、図３はダイヤフラムポンプの一例を部分破断した断面図であるが、ポンプの筐体１１内に一対のダイヤフラム１２が設けられており、ダイヤフラム１２はコネクティング・ロッド１３によって電動機１４に連結されている。上記のダイヤフラム１２はダイヤフラム押え１５によってコネクティング・ロッド１３に固定されている。そして、コネクティング・ロッド１３は電動機１４の出力軸１６に設けられた偏心軸１７に軸受１８を介して取り付けられており、出力軸１６は筐体１１と一体的な電動機カバーの側壁部１１ｗに軸受１９を介して支持されている。なお、図４は図３に示したダイヤフラムポンプの構成を模式的に示す断面図であり、同一の構成要素には同一の符号が付されている。

そして、電動機１４が回転されると、偏心軸１７によってコネクティング・ロッド１３がダイヤフラム１２と共に上下方向に往復運動することにより、右側のダイヤフラム１２に見られるように下降位置のダイヤフラム１２上では空間１０の容積が大になり、左側のダイヤフラム１２に見られるように上昇位置のダイヤフラム１２上では空間１０の容積が小さくなることから容積ポンプとして作用する。そして、コネクティング・ロッド１３は上下方向に往復するので、側壁部１１ｗにおける軸受１９の支持が「隙間嵌め」の場合には、軸受１９が上下方向に移動して筐体１１を叩き騒音を発生する。

従来、このような問題に対して、筐体すなわちポンプケース１１の側壁部１１ｗと軸受１９とを「締まり嵌め」としたが、筐体１１の一部である側壁部１１ｗと軸受１９とを固定する方法は、回転軸１６と筐体１１との温度が異なる場合や材質が異なる場合には、両者の熱膨張量の違いによって軸受１９にアクシャル方向の負荷がかかり軸受１９の寿命を短くするという問題を発生していた。

これに対して、筐体１１の側壁部１１ｗと軸受１９との間にＯ−リングを嵌め込んだり、嵌め込んだＯ−リングの周囲にグリースを充填することが行われた。しかし、Ｏ−リングはそれ自体が変形して機能を発現するものであり、グリースは低粘度であるから、Ｏ−リングを嵌め込んだものは軸受の振動を防ぐことができず、期待した効果が充分に得られないものであった。そのようなことから、図５に示すように、筐体であるハウジング２２の軸受穴２２Ａに設けられる軸受２３の外輪２３ａとハウジング２２との間に、Ｏ−リング２７と、Ｏ−リング２７より弾性が大きい環状の弾性樹脂２８とを嵌め込んだ支持構造が提案されている（例えば、特許文献１を参照）

特開２００２−０９８１３９号公報

上記特許文献１による筐体であるハウジング２２と軸受２３との間にＯ−リング２７と環状弾性樹脂２８を介在させた軸受支持構造は、Ｏ−リングのみ、またはＯ−リングとグリースを介在させたものよりは、軸受２３がハウジング２２に固定された軸受支持構造となってはいるが、なお、Ｏ−リング２７の変形は勿論のこと弾性樹脂２８の変形も想定した支持構造であるから振動、騒音に対する根本的な解決策とはなっていないほか、次のような弱点を有している。
ａ．Ｏ−リング２７はゴム製であるから経年的に劣化する。特に温度が上昇する機器には適していない。
ｂ．Ｏ−リング２７と環状弾性樹脂２８を嵌め込む場合、それに応じたスペースを要するので、ハウジング２２と軸受２３との間隔は大となっており、Ｏ−リング２７と環状弾性樹脂２８が存在するとは言え振動の振幅は大きくなり易く、軸受２３の寿命は却って短くなるという問題もある。
ｃ．Ｏ−リング２７と環状弾性樹脂２８は軸受２３の全周に亘って均等であるから、特定方向のラジアル荷重が存在する場合には、充分に適したものとは言い難い。
ｄ．個々の回転機器においてラジアル荷重が若干異なる場合に対処する調整ができない。

本発明は上述の問題に鑑みてなされ、筐体に支持された軸受がラジアル方向へ振動することによる騒音の発生を防ぎ、かつ軸受へのアクシャル方向の負荷による損傷は生じないように支持された軸受支持構造を提供することを課題とする。更には、 特定方向のラジアル荷重に対しても的確に対処し得る軸受支持構造、個々に異なるラジアル荷重に対して調整可能な軸受支持構造、軸受の寿命を低下させない軸受支持構造を提供することを課題とする。

上記の課題は請求項１の構成によって解決されるが、その解決手段を説明すれば次に示す如くである。

請求項１の軸受支持構造は、回転機器の筐体に回転軸の軸受が嵌め込まれた軸受支持構造において、前記筐体に螺合された少なくとも１本の留めピンによって、前記軸受の外輪の周面が前記軸受のラジアル方向に押圧されて前記軸受が前記筐体に固定されているものである。
このような軸受支持構造は、筐体に螺合された少なくとも１本の留めピンの先端によって軸受の周面がラジアル方向に押圧されて筐体に隙間なく固定されるので、負荷が特定方向にかかっている回転軸によっても軸受が振動されることはない。また、請求項２のように留めピンの先端が球面であったり、請求項３のように留めピンの先端にボールを回転自在に保持したものであると、回転軸が伸張しても軸受との間で滑りを生じ、軸受にアクシャル方向の負荷を与えない。

請求項１に従属する請求項４の軸受支持構造は、前記回転軸が特定のラジアル方向の荷重を受けるものである場合に、前記軸受が前記留めピンによって前記特定のラジアル方向に押圧されて前記筐体に固定されているものである。
このような軸受支持構造は、振動の要因となる回転軸の特定方向の負荷を受ける軸受が同一方向に押圧するように配置された留めピンによって筐体に固定されているので軸受の振動は効果的に防がれる。

請求項１に従属する請求項５の軸受支持構造は、前記軸受が前記筐体に螺合され締め付けトルクの大きさを調整された前記留めピンによって前記筐体に固定されているものである。
このような軸受支持構造は、軸受が適切な締め付けトルクによって筐体に固定されているので筐体と軸受との間に隙間を生ずることなく、また軸受が過度に押圧されることもない。

請求項１に従属する請求項６の軸受支持構造は、前記留めピンが前記筐体に螺合された後に緩み止め手段が施されているものである。
このような軸受支持構造は、適切な締め付けトルクによって軸受を押圧している留めピンが緩んで筐体と軸受との間に隙間を生ずることを防ぐ。

請求項１に従属する請求項７の軸受支持構造は、複数本の前記留めピンが前記軸受の周面において等角度間隔のラジアル方向に配置されているものである。
このような軸受支持構造は、留めピンが軸受の周面を押圧する力を均等に分散させる。

請求項１の軸受支持構造によれば、筐体に螺合された少なくとも１本の留めピンによって、軸受の外輪の周面が軸受のラジアル方向に押圧されて軸受が筐体に固定されているので、例えばコネクティング・ロッドが取り付けられて特定方向に負荷がかかっている回転軸によっても軸受が振動され筐体を叩いて騒音を発することはない。また、軸受にＯ−リング溝を加工する必要がないなど、機械加工に精度を要しない。
請求項２及び請求項３の軸受支持構造によれば、留めピンの先端が球面になっているので、例えば筐体と回転軸との熱膨張量が異なり回転軸が伸張しても、軸受にアクシャル方向の負荷がかかって損傷を与えることはない。

請求項４の軸受支持構造によれば、回転軸が特定のラジアル方向の荷重を受けるものである場合に、軸受は留めピンによって同一のラジアル方向に押圧されて筐体に固定されているので、軸受の振動が効果的に防がれて騒音を発生させない。

請求項５の軸受支持構造によれば、筐体に螺合された留めピンが締め付けトルクの大きさを調整されて軸受を筐体に固定しているので、小さいトルクで固定して筐体と軸受との間に隙間を生じて軸受が振動したり、また大きいトルクで固定して軸受が変形したり、筐体と回転軸との熱膨張の違いによって軸受がアクシャル方向の負荷を受けて損傷されることを防ぐことができる。

請求項６の軸受支持構造によれば、留めピンが筐体に螺合された後に緩み止め手段が施されているので、軸受を押圧している留めピンの押圧力が経時的に緩んで筐体と軸受との間に隙間を生じ、軸受が振動し騒音を発生することを防ぐ。

請求項７の軸受支持構造によれば、複数本の留めピンが軸受の周面上に等角度間隔のラジアル方向に配置されているので、１本当りの軸受の周面を押圧する力を均等に分散させる。また軸受の全周面にラジアル方向の負荷がむらなくかかる場合の軸受支持構造として有用である。

本発明の軸受支持構造は、上述したように、回転機器の筐体に回転軸の軸受が嵌め込まれた軸受支持構造において、筐体に螺合された少なくとも１本の留めピンによって、軸受の外輪の周面が軸受のラジアル方向に押圧されて軸受が筐体に固定されているものである。

上記における筐体とは、筐体自体のほか筐体に一体的に取り付けられている部材を含む。例えば、電動機のケーシングが筐体に一体的に取り付けられている場合には電動機のケーシングも筐体に含まれる。また、筐体に嵌め込まれた軸受とは筐体に形成された貫通穴に嵌め込まれた軸受や、筐体に形成され回転軸用貫通孔付きの円柱形状窪みに嵌め込まれた軸受を含む。そして、留めピンとは筐体に螺合された際に先端が軸受の外輪周面に当接し、軸受をそのラジアル方向へ押圧して筐体に固定させるものであればよく、例えば先端が球面になっており、好ましくは先端にボールが回転自在に保持されたものであり、ボールは一般的にはカシメ加工して保持されるものである。

例えばダイヤフラムポンプにおけるように、電動機の回転軸にコネクティング・ロッドが連結されている場合、回転軸はポンプ室における圧力変動を受けて振れ回りを生ずるが、それによって回転軸の軸受が受けるラジアル方向の振動、騒音を防ぐために、本発明の軸受支持構造は筐体に螺合した少なくとも１本の留めピンの先端によって軸受の外輪の周面をラジアル方向に押圧して軸受を筐体に固定したものである。

回転軸が特定のラジアル方向の負荷を受けるものである場合には、軸受を押圧する留めピンの押圧の方向も同一のラジアル方向とすることが望ましい。そのことにより、回転軸の負荷によって軸受が受ける影響を最も効果的に低減することができる。

また軸受を押圧する留めピンは、筐体のネジ穴に螺合する時に締め付けトルクを適切な値に調整することが望まれる。すなわち、締め付けトルクが過小であると軸受にラジアル方向の自由度を生ずるので回転軸が振れ回るようになり、締め付けトルクが過大であると軸受に変形を生じたり、温度による回転軸の伸張が大きい場合に軸受と回転軸との間で滑りを起こさず軸受を損傷させるからである。

そして、締め付けトルクを調整して軸受を筐体に固定した留めピンには緩み止め手段を施すことが望ましい。 例えば、留めピンの後端部にスプリングをかけて、常にラジアル方向に一定の力で押圧するようにすることができる。そのほか簡便には、留めピンを螺合したネジ穴に接着剤を充填、硬化させて、留めピンを筐体に接着するようにしてもよい。

軸受の周面を押圧する留めピンは１本であってもよいが、複数本の留めピンを軸受の周面においてラジアル方向に等角度間隔で配置することにより、留めピン１本当たりの押圧力を低減させることができる。また３本以上の留めピンを使用することにより、軸受の周面の全周から押圧するような効果が得られるので、軸受が特定されないラジアル方向の負荷を受ける場合に好適である。なお、留めピンを軸受の周面にアクシャル方向に並べて配置することも可能であるが、回転軸の傾斜の自由度を制限することを承知して採用することが望まれる。

（実施例１） 図１は筐体１に支持される回転軸２の軸受３における実施例１の軸受支持構造Ａを示す断面図であり、図１は従来の技術における図３において円Ｑ内に示す部分、図３を概念的に示した図４において円Ｑ内に示す部分に相当する。すなわち、図１の軸受支持構造Ａは、筐体１に嵌め込まれた軸受３を、筐体１のネジ穴６に螺合した留めピン４によって筐体１に押し付けて、筐体１に軸受３を固定しているものである。ここに言う留めピン４とは、先端にボール５が回転自在に保持された止めネジである。 そして、留めピン４の締め付けトルクの調整は可能である。締め付けトルクが所定の値となった位置で、留めピン４の緩みを防ぐ手段が取られる。実施例１においては、留めピン４をねじ込んだネジ穴６に接着剤を充填して筐体１に固定した。

以上のように構成される実施例１の軸受支持構造Ａは、図１の左方である回転軸２の先端側を上下させるような力が働いても、筐体１に嵌め込まれている軸受３は筐体１のネジ穴６に螺合された留めピン４で軸受３を下方から上方へ押し付けて筐体１に隙間なく固定しているので、軸受３が筐体１を叩くようなことはなく騒音や振動を生じない。また、回転軸２が伸長するようなことがあっても、回転軸２は軸受３との間で滑り、軸受３にアクシャル方向の負荷をかけて損傷させることはない。そして、図１において軸受３を下方から上方へ向けて押し付けているので、軸受３を上下のラジアル方向へ振動させるような負荷に対して適している。なお、以上は回転軸２を受ける一方の軸受について説明したが、他方の軸受も同様である。

（実施例２） 図２は実施例２の軸受支持構造Ｂを示す断面図である。図２は実施例１の図１と同様な構成要素からなっているので、同じ構成要素には同一の符号を付しており、それらの説明は省略する。実施例２の軸受支持構造Ｂが実施例１の軸受支持構造Ａと異なるところは、図から明らかなように２本の留めピン４が使用されており、筐体１に嵌め込まれた軸受３を一方の留めピン４が下方から上方へ向けて押し付けると共に、他方の留めピン４が上方から下方へ向けて押し付けていることにある。実施例２の軸受支持構造Ｂには２本の留めピン４の押圧方向が角度で１８０度異なるように配置されているので、実施例２の軸受支持構造Ｂの作用は実施例１の軸受支持構造Ａの作用と全く同様であるが、その作用は一層確実であり、かつ１本の留めピン４当りの押圧力を低減させることができる。

以上、本発明の軸受支持構造を実施例によって説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。本実施例では、留めピン４として先端にボール５を回転自在に保持したものを示したが、留めピンの先端を平面もしくは球面としたものでもよく、軸受を適当なトルクで押し付け、接着剤でネジの緩み止めをすれば、同等な振動抑制、騒音減少の効果が得られる。

また、本実施例においては、回転機器としてベローズポンプにおける軸受支持構造を例示したが、本発明は、ベローズポンプ以外の回転機器、例えば、同様にコネクティング・ロッドが回転軸に連結されているピストンポンプの軸受を筐体で支持する場合、更には、電動機の回転軸に外部からラジアル荷重がかかる回転機器において回転軸の軸受を筐体で支持する場合にも適用される。

また、本実施例においては、筐体に形成され中心部に回転軸の挿通穴を備えた円柱形状の窪みに軸受が嵌め込まれたものについて説明したが、本発明は筐体に形成された軸受穴に軸受けが嵌め込まれたものについても適用される。

実施例１の軸受支持構造Ａを示す断面図である。 実施例２の軸受支持構造Ｂを示す断面図である。 従来の技術によるダイヤフラムポンプの部分破断図である。 図３のダイヤフラムポンプの構成を概念的に示す断面図である。 他の従来の技術によるベアリング構造の断面図である。

符号の説明

１ ・ 筐体、 ２ ・ 回転軸、 ３ ・ 軸受、 ３ａ ・ 軸受の外輪、
４ ・ 留めピン、 ５ ・ ボール、 ６ ・ ネジ穴、
Ａ ・ 実施例１の軸受支持構造、 Ｂ ・ 実施例２の軸受支持構造

Claims (7)

1. 回転機器の筐体に回転軸の軸受が嵌め込まれた軸受支持構造において、
   前記筐体に螺合された少なくとも１本の留めピンによって、前記軸受の外輪の周面が前記軸受のラジアル方向に押圧されて前記軸受が前記筐体に固定されている
   ことを特徴とする軸受支持構造。
2. 前記留めピンの先端が球面になっている
   ことを特徴とする請求項１に記載の軸受支持構造。
3. 前記留めピンが先端にボールを回転自在に保持したものである
   ことを特徴とする請求項１に記載の軸受支持構造。
4. 前記回転軸が特定のラジアル方向の荷重を受けるものである場合に、前記軸受が前記留めピンによって前記特定のラジアル方向に押圧されて前記筐体に固定されている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の軸受支持構造。
5. 前記軸受が前記筐体に螺合され締め付けトルクの大きさを調整された前記留めピンによって前記筐体に固定されている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の軸受支持構造。
6. 前記留めピンが前記筐体に螺合された後、緩み止め手段が施されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の軸受支持構造。
7. 複数本の前記留めピンが前記軸受の周面において等角度間隔のラジアル方向に配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の軸受支持構造。
   

Images