JP2008095794A - クリープ防止用転がり軸受及び転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸のアンバランス荷重により外輪にクリープ力が発生した場合であっても、確実にクリープを防止させることが可能なクリープ防止用転がり軸受及び転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】クリープ防止用転がり軸受９は、内輪１１と、外輪１２と、内輪１１及び外輪１２との間に転動自在に配設される複数の転動体１３、を有する。外輪１２は、軸方向一端側に第１の外周面１２ａを形成すると共に、軸方向他端側に第１の外周面１２ａより径方向外方に突出し、第２の外周面１２ｂを形成する円形フランジ１２ｃを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、クリープ防止用転がり軸受及び転がり軸受装置に関し、例えば、高速スピンドルモータや、振動・アンバランスのあるような汎用発電機等の一般産業機械分野に用いられるクリープ防止用転がり軸受及び転がり軸受装置に関する。

一般に、モータ等の機械装置は少なくとも２個の転がり軸受で支持されており、これらの転がり軸受の一つを固定側転がり軸受として、アキシアル方向の位置決めをし、他の転がり軸受をラジアル荷重のみを負荷する自由側転がり軸受として、温度変化による軸の膨張・収縮を逃がすように、外輪の外周面とハウジングの内周面との間をすきま嵌めとしている。

図４及び図５は、従来の電動機の内部構造を示す。この電動機１０１は、モータケーシング１０５の軸方向両端部に、それぞれ軸受ハウジング１０５ａ，１０５ｂが設けられており、モータケーシング１０５の内周面にはステータ１０２が固定され、各軸受ハウジング１０５ａ，１０５ｂにはステータ１０２と対向するロータ１０３の回転軸１０４を支持する転がり軸受１０７，１０８が嵌合されている。

転がり軸受１０７，１０８は、いずれも内輪１０９と外輪１１０との間に複数の転動体１１１が保持器１１２を介して転動自在に配設されており、外輪１１０の軸方向両端部内径面には、軸受空間を密封する密封装置１１３が装着されている。

そして、転がり軸受１０７を固定側転がり軸受として、アキシアル方向の位置決めをし、転がり軸受１０８をラジアル荷重のみを負荷する自由側転がり軸受として、該転がり軸受１０８の外輪１１０の外周面と軸受ハウジング１０５ｂの内周面との間にすきまδを持たせて両者の嵌合をすきま嵌めとし（図５参照。）、温度変化による軸の膨張・収縮を逃がすようにしている。

しかしながら、このようなすきま嵌めの状態で回転軸１０４にアンバランスがあると、転がり軸受１０８の外輪１１０に回転荷重が働くので、外輪１１０が軸受ハウジング１０５ｂに対して円周方向に位置ずれを生じ、該外輪１１０にクリープが発生する。

一旦、クリープが発生すると軸受ハウジング１０５ｂの内周面及び外輪１１０の外周面に摩耗が発生し、電動機１０１の振動増大や、摩耗粉の軸受内部侵入によるグリースの劣化促進または軸受軌道面損傷等の不具合が生じる。

従来、このような自由側転がり軸受の外輪のクリープを防止するために、例えば、次の（i）〜（vi）に示す種々の対策が施されている。

（i）外輪とハウジングとを液状高分子材料からなる接着剤で固定してクリープを防止す
る。
（ii）ハウジング材料より線膨張係数の大きい高分子材料のバンドを外輪の外周面に形成した溝に装着し、ハウジングとバンドとの線膨張係数の差を利用してクリープを防止する。
（iii）外輪の外周面に形成した、外周面と同心の溝に止め輪を嵌装し、止め輪のばね圧力でクリープを防止する。
（iv）外輪の外周面に形成した偏心溝に偏心リングを嵌装し、外輪と偏心リングが円周方向に相対的にずれることで、偏心リングの切り口とハウジングとの間にくさびを打ち込むようにしてクリープを防止する。
（v）外輪の外周面に設けたピン孔にピンを圧入し、ハウジングの嵌合面にピンが挿入される軸方向の溝を形成してクリープを防止する。
（vi）外輪の外周面に、外周面と同心の溝を形成し、その溝にＯリングを嵌め、Ｏリングの潰し力でクリープを防止する（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−３０８８３９号公報

しかしながら、前記（i）〜(vi）においては、次に示すような問題がある。
(i)の方法では、クリープ防止効果は期待できるが、外輪とハウジングが接着固定されるので、自由側転がり軸受に要求される軸の膨張・収縮を逃がすことができない。

（ii）の方法では、使用温度領域によっては、組み込み時でも外輪とハウジングとの嵌め合いを締まり嵌めとしなくてはならず、軸受の組み込みが困難な場合がある。

（iii）の方法では、クリープ防止効果を上げるには、ばね圧力を大きくしなければならず、軸受のハウジングヘの組み込みが困難になる。また、長期使用により、止め輪がハウジングを摩耗させることがある。

（iv）の方法では、くさびによりクリープを防止するため、ハウジングや偏心リングが摩耗してしまうことがある。

（v）の方法では、クリープ防止効果は大きいが、軸受サイズによりピン径が決定されるため、ピンのせん断力よりクリープ力が大きいとピンが破損する場合がある。

（vi）の場合では、クリープ防止効果を上げるにはＯリングのつぶし量を大きくしなければならず、軸受の組み込みが困難な場合がある。また、Ｏリングのゴム材質の熱劣化等により使用温度が限られる。

本発明は、このような不都合を解消するためになされたものであり、その目的は、回転軸のアンバランス荷重により外輪にクリープ力が発生した場合であっても、確実にクリープを防止させることが可能なクリープ防止用転がり軸受及び転がり軸受装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成によって達成される。
（１） 内輪と、外輪と、該内輪及び該外輪との間に転動自在に配設される複数の転動体、を有するクリープ防止用転がり軸受であって、
前記外輪は、軸方向一端側に第１の外周面を形成すると共に、軸方向他端側に前記第１の外周面より径方向外方に突出し、第２の外周面を形成する円形フランジを有することを特徴とするクリープ防止用転がり軸受。
（２） 前記第１の外周面の中心と、前記第２の外周面の中心とが偏心していることを特徴とする（１）に記載のクリープ防止用転がり軸受。
（３） （１）又は（２）に記載のクリープ防止用転がり軸受と、
前記外輪の第１の外周面及び第２の外周面がすきま嵌めにてそれぞれ嵌合される第１の内周面及び第２の内周面を有するハウジングと、を備えることを特徴とする転がり軸受装置。

本発明によれば、外輪は、軸方向一端側に第１の外周面を形成すると共に、軸方向他端側に第１の外周面より径方向外方に突出し、第２の外周面を形成する円形フランジを有するので、回転軸のアンバランス荷重により外輪にクリープ力が発生した場合であっても、外輪の第２の外周面とこの第２の外周面が組み込まれるハウジングの内周面とのくさび作用により、確実にクリープを防止させることが可能である。また、本発明のクリープ防止用転がり軸受は、第２の外周面を形成する円形フランジをハウジングの内周面に位相合せすることでハウジングに組み込まれ、クリープ防止を図るために別途部材を設ける必要がなく、組み込み作業も比較的容易である。

以下、本発明の一実施形態に係るクリープ防止用転がり軸受及び転がり軸受装置について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施形態のクリープ防止用転がり軸受が内蔵される転がり軸受装置としての電動機の断面図である。電動機１は、図１に示すように、軸方向両端部に軸受ハウジング３，４をそれぞれ有するモータケーシング２と、モータケーシング２の内周面に固定されるステータ５と、ステータ５の内径面に径方向に対向するロータ６と、各軸受ハウジング３，４に嵌合され、ロータ６の回転軸７を支持する固定側転がり軸受８及びクリープ防止用転がり軸受である自由側転がり軸受９と、を備える。

図２に示すように、自由側転がり軸受９は、内輪１１と、外輪１２と、内輪１１及び外輪１２との間に設けられた軸受空間に転動自在に配設される複数の転動体１３、転動体１３を円周方向に所定の間隔で保持する保持器１４、及び、外輪１２の軸方向両端部の内周面に装着され、軸受空間を密封する密封板１５、を有する。

外輪１２は、軸方向一端側に第１の外径を有する第１の外周面１２ａを形成すると共に、軸方向他端側に第１の外周面１２ａより径方向外方に突出し、第１の外径より大きい第２の外径を有する第２の外周面１２ｂを形成する円形フランジ１２ｃを有する。この円形フランジ１２ｃは、第２の外周面１２ｂの中心が第１の外周面１２ａの中心と偏心するように形成されている。

また、軸受ハウジング４は、外輪１２の第１の外周面１２ａが嵌合する第１の内周面４ａを形成すると共に、第２の外周面１２ｂが嵌合する第２の内周面４ｂを形成するフランジ対向部４ｃを有する。このフランジ対向部４ｃも、第２の内周面４ｂの中心が第１の内周面４ａと偏心するように形成され、この偏心量ｅは、外輪１２の第１の外周面１２ａの中心と第２の外周面１２ｂの中心との偏心量ｅと等しく設定される。

また、第１の外周面１２ａと第１の内周面４ａ、及び第２の外周面１２ｂと第２の内周面４ｂはそれぞれすきま嵌めで嵌合されており、これにより、自由側転がり軸受９は温度変化による軸の膨張・収縮を逃がすようにして、転がり軸受９に作用するアキシアル荷重の増大を防止している。

このように、自由側転がり軸受９は、外輪１２の円形フランジ１２ｃを軸受ハウジング４のフランジ対向部４ｃに位相合せすることで軸受ハウジング４に組み込まれ、また、内輪１１に回転軸７が組み付けられる。

また、上記のように構成された電動機１において、回転軸７が回転して回転軸７のアンバランス荷重が大きくなると、自由側転がり軸受９の外輪１２に回転荷重が負荷され、この回転荷重により嵌め合い部が回転方向に相対回転してしまうことにより、外輪１２が軸受ハウジング４に対して円周方向に位置ずれを生じ、外輪１２にクリープが発生しようとする。

しかしながら、本実施形態では、外輪１２の円形フランジ１２ｃの第２の外周面１２ｂと軸受ハウジング４のフランジ対向部４ｃの第２の内周面４ｂが、外輪１２の第１の外周面１２ａと軸受ハウジング４の第１の内周面４ａとそれぞれ偏心しているため、外輪１２の第２の外周面１２ｂと軸受ハウジング４の第２の内周面４ｂとが円周方向に相対的にずれることにより、くさび作用を発生し、外輪１２のクリープを確実に防止することができる。

このように、本実施形態の自由側転がり軸受９では、外輪１２は、軸方向一端側に第１の外周面１２ａを形成すると共に、軸方向他端側に第１の外周面１２ａより径方向外方に突出し、第２の外周面１２ｂを形成する円形フランジ１２ｃを有するので、回転軸７のアンバランス荷重により外輪１２にクリープ力が発生した場合であっても、外輪１２の第２の外周面１２ｂとこの第２の外周面１２ｂが組み込まれる軸受ハウジング４の第２の内周面４ｂとのくさび作用により、確実にクリープを防止させることが可能である。また、自由側転がり軸受９は、第２の外周面１２ｂを形成する円形フランジ１２ｃを軸受ハウジング４のフランジ対向部４ｃに位相合せすることで軸受ハウジング４に組み込まれ、クリープ防止を図るために別途部材を設ける必要がなく、組み込み作業も比較的容易である。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。

本発明の一実施形態であるクリープ防止用転がり軸受及び転がり軸受装置が内蔵される電動機を説明するための断面図である。 自由側転がり軸受の取り付け構造を説明するための図であり、（ａ）は外輪と軸受ハウジングとのすきまを誇張して示す断面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図である。 自由側転がり軸受を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図である。 従来の転がり軸受装置を内蔵した電動機を説明するための断面図である。 従来の自由側転がり軸受の取り付け構造を説明するための外輪と軸受ハウジングとのすきまを誇張して示す断面図である。

符号の説明

１ 電動機（転がり軸受装置）
４ 軸受ハウジング（ハウジング）
４ａ 第１の内周面
４ｂ 第２の内周面
４ｃ フランジ対向部
９ 自由側転がり軸受（クリープ防止用転がり軸受）
１１ 内輪
１２ 外輪
１２ａ 第１の外周面
１２ｂ 第２の外周面
１２ｃ 円形フランジ
１３ 転動体

Claims (3)

1. 内輪と、外輪と、該内輪及び該外輪との間に転動自在に配設される複数の転動体、を有するクリープ防止用転がり軸受であって、
   前記外輪は、軸方向一端側に第１の外周面を形成すると共に、軸方向他端側に前記第１の外周面より径方向外方に突出し、第２の外周面を形成する円形フランジを有することを特徴とするクリープ防止用転がり軸受。
2. 前記第１の外周面の中心と、前記第２の外周面の中心とが偏心していることを特徴とする請求項１に記載のクリープ防止用転がり軸受。
3. 請求項１又は２に記載のクリープ防止用転がり軸受と、
   前記外輪の第１の外周面及び第２の外周面がすきま嵌めにてそれぞれ嵌合される第１の内周面及び第２の内周面を有するハウジングと、を備えることを特徴とする転がり軸受装置。

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