JP2012189207A

JP2012189207A - 複列アンギュラ玉軸受

Info

Publication number: JP2012189207A
Application number: JP2012029877A
Authority: JP
Inventors: Koichi Tanabe; 晃一田邉; Toshiaki Seto; 敏明瀬戸; Daisuke Abe; 大輔阿部
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2011-02-24
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2012-10-04
Also published as: WO2012114726A1; EP2518357A1; US20130051719A1; CN202926888U; US9151324B2; EP2518357A4; DE212012000004U1

Abstract

【課題】軌道輪の真円度が優れている複列アンギュラ玉軸受を提供する。
【解決手段】複列アンギュラ玉軸受は、内輪１と、外輪２と、２列の玉３と、内輪１と外輪２との間に各列の玉３をそれぞれ保持する保持器４，４と、略円板状部材からなる非接触形の密封装置５，５と、を備えている。密封装置５は、鋼等の金属材料で構成されており、外輪２の内周面の軸方向両端部に形成された溝２ｂに、径方向外端部５ａが嵌入され加締められることにより取り付けられている。密封装置５の厚さＴｓと溝２ｂの底部における外輪２の厚さＴｒとの比Ｔｓ／Ｔｒは、０．０７以下とされている。また、玉３の直径が軸受幅の半分の７５％以上８３％以下とされている。さらに、断面略Ｕ字状の径方向外端部５ａの軸方向幅Ｔｃは、２．７ｍｍ以下とされている。
【選択図】図２

Description

本発明は複列アンギュラ玉軸受に関する。

水中ポンプの回転軸を回転自在に支持する転がり軸受として、複列アンギュラ玉軸受が使用される。ポンプ用軸受に求められる性能としては長寿命があるが、長寿命を実現するための軸受性能として高定格荷重（高負荷容量）が要求される。そして、高負荷容量化の手段としては、従来から、転動体（玉）の大径化が知られている（例えば特許文献１を参照）。

また、長寿命を実現するための軸受性能として、密封性も要求される。すなわち、ポンプ用軸受に密封装置を設けて、外部から内部への異物，塵埃の侵入の防止や、内部から外部への潤滑剤の漏洩の防止を行う必要がある。
密封装置としては、例えば、鋼板からなるシールドが知られている。シールドを転がり軸受に取り付ける場合には、例えば、シールドの径方向外端部を、外輪の内周面に形成されたシールド溝に嵌合した上、加締めて固定する。

特開２００６−１０５３８４号公報

しかしながら、加締め時に外輪に大きな力が付加されるため、外輪が変形して外径面の真円度が悪化する場合があった。特に、シールド溝の底部から外輪の外径面までの径方向距離（すなわち、シールド溝の底部における外輪の厚さ）が小さい場合は、外輪の剛性が低いため真円度の悪化が生じやすかった。その結果、複列アンギュラ玉軸受をポンプのハウジングに取り付ける際の取付性が低下したり、複列アンギュラ玉軸受の回転時に異音が発生したりするおそれがあった。
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、軌道輪の真円度が優れている複列アンギュラ玉軸受を提供することを課題とする。

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、本発明の一態様に係る複列アンギュラ玉軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪の軌道面と前記外輪の軌道面との間に転動自在に配された複数の転動体と、前記内輪と前記外輪とのうち一方の軌道輪に取り付けられ他方の軌道輪に滑り接触又は隙間を空けて対向する略円板状の密封装置と、を備え、前記密封装置の径方向一端部が前記一方の軌道輪に設けられた凹部に加締めにより取り付けられており、前記密封装置の厚さＴｓと、前記凹部の底部における前記一方の軌道輪の厚さＴｒとの比Ｔｓ／Ｔｒが、０．０７以下であるとともに、前記転動体の直径が軸受幅の半分の７５％以上８３％以下であることを特徴とする。

上記のような本発明の一態様に係る複列アンギュラ玉軸受においては、前記密封装置の径方向一端部は、最端部を径方向反対側に折り返すことにより形成されて、断面略Ｕ字状をなしているとともに、その軸方向幅が２．７ｍｍ以下であることが好ましい。また、前記外輪の外径を５０ｍｍ以上１４０ｍｍ以下とすることができる。

本発明の複列アンギュラ玉軸受は、軌道輪に設けられた凹部に密封装置の径方向一端部が加締めにより取り付けられており、密封装置の厚さＴｓと凹部の底部における軌道輪の厚さＴｒとの比Ｔｓ／Ｔｒが０．０７以下とされているため、凹部の底部における軌道輪の厚さが大きい。よって、軌道輪の剛性が高いので、加締め時に軌道輪の真円度が悪化しにくく、本発明の複列アンギュラ玉軸受は、軌道輪の真円度が優れている。

本発明に係る複列アンギュラ玉軸受の一実施形態を示す部分縦断面図である。図１の複列アンギュラ玉軸受に組み込まれた密封装置及びその周辺部分の部分拡大断面図である。実施例の軸受の外輪の真円度を測定した結果を示す図である。比較例の軸受の外輪の真円度を測定した結果を示す図である。参考例の軸受の外輪の真円度を測定した結果を示す図である。

本発明に係る複列アンギュラ玉軸受の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る複列アンギュラ玉軸受の一実施形態を示す部分縦断面図である。また、図２は、図１の複列アンギュラ玉軸受に組み込まれた密封装置及びその周辺部分の部分拡大断面図である。

図１の複列アンギュラ玉軸受は、内輪１と、外輪２と、内輪１の軌道面１ａ，１ａと外輪２の軌道面２ａ，２ａとの間に転動自在に配された２列の玉３と、内輪１と外輪２との間に各列の玉３をそれぞれ保持する保持器４，４と、略円板状部材からなる非接触形の密封装置５，５と、を備えている。そして、内輪１と外輪２と密封装置５，５とで囲まれた空隙部（軸受内部空間）内には、両軌道面１ａ，２ａと転動体３の転動面３ａとの潤滑を行う図示しない潤滑剤（例えば潤滑油，グリース）が配されている。なお、密封装置５は、軌道輪（図１の場合は内輪１）に滑り接触する接触形の密封装置であってもよい。また、保持器４は備えていなくてもよい。

内輪１，外輪２，及び玉３は、転がり軸受の軌道輪や転動体の素材として一般的に採用される鉄鋼材料（例えばステンレス鋼，軸受鋼）で構成されている。また、保持器４は、転がり軸受の保持器の素材として一般的に採用される樹脂材料（例えばポリアミド，ポリフェニレンスルフィド）又は金属材料（例えば鋼，黄銅，アルミニウム合金）で構成されている。

さらに、密封装置５は、鋼等の金属材料で構成されており（このような密封装置の例としては、鋼板製のシールドがあげられる）、その径方向外端部５ａが外輪２の内周面の軸方向両端部に取り付けられている。詳述すると、外輪２の内周面の軸方向両端部に形成された溝２ｂ（凹部）に、密封装置５の径方向外端部５ａが嵌入され加締められることにより取り付けられている。
密封装置５の径方向外端部５ａは、前記略円板状部材の径方向最外端部を径方向反対側（すなわち径方向内端側）に折り返すことにより形成されて、断面略Ｕ字状（軸方向に沿う平面による断面）をなしており、この断面略Ｕ字状の径方向外端部５ａが溝２ｂに嵌入され加締められている。

このとき、従来の同寸法の複列アンギュラ玉軸受と比べて、密封装置５を構成する前記略円板状部材の厚さＴｓは薄くなっているとともに、溝２ｂの底部における外輪２の厚さ（すなわち、外輪２の外径面と溝２ｂの底部との間の径方向距離）Ｔｒは大きくなっている。さらに、密封装置５の厚さＴｓと溝２ｂの底部における外輪２の厚さＴｒとの比Ｔｓ／Ｔｒは、０．０７以下とされている。また、断面略Ｕ字状の径方向外端部５ａの軸方向幅Ｔｃは、２．７ｍｍ以下とされている。
そして、密封装置５の径方向内端部５ｂが、内輪１の外周面に隙間（ラビリンス隙間）を空けて対向している。内輪１の外周面のうち径方向内端部５ｂに対向する部分である対向面１ｂは、径方向内端部５ｂと隙間を介して対向することによりラビリンスを形成している。

上記のように、本実施形態の複列アンギュラ玉軸受は、従来の同寸法の複列アンギュラ玉軸受と比べて、密封装置５を構成する略円板状部材の厚さＴｓが薄いので、溝２ｂの底部における外輪２の厚さを大きくすることができる。その結果、外輪２の剛性が高くなるので、密封装置５の加締め装着時に外輪２の変形が生じにくい。前記厚さの比Ｔｓ／Ｔｒが０．０７超過であると、外輪２の剛性が不十分となって、密封装置５の加締め装着時に外輪２の変形が生じるおそれがある。

さらに、断面略Ｕ字状の径方向外端部５ａの軸方向幅Ｔｃが小さいので、密封装置５の加締めに要する力が小さい。その結果、密封装置５の加締め装着時に外輪２に付加される力が小さくなるので、加締め装着時に外輪２の変形が生じにくい。径方向外端部５ａの軸方向幅Ｔｃが２．７ｍｍ超過であると、密封装置５の加締めに要する力が大きくなるため、密封装置５の加締め装着時に外輪２に付加される力が大きくなり、外輪２に変形が生じるおそれがある。

このように、本実施形態の複列アンギュラ玉軸受は、密封装置５の加締め装着時に外輪２の変形が生じにくいので、外輪２の外径面の真円度が優れている。よって、本実施形態の複列アンギュラ玉軸受は、ポンプ等のハウジングに取り付ける際の取付性が優れているとともに、回転時に異音が発生しにくい。
また、従来品の複列アンギュラ玉軸受における玉の直径は、通常、軸受幅の半分の６８％以上７１％以下であるが、本実施形態の複列アンギュラ玉軸受においては、玉３の直径を大径とし、複列アンギュラ玉軸受の軸受幅の半分の７５％以上８３％以下に設定している。

玉３を大径にして軸受幅に対する玉３の直径の割合を大きくすれば、複列アンギュラ玉軸受は高負荷容量で長寿命となる。玉３の直径が軸受幅の半分の７５％未満であると、複列アンギュラ玉軸受の負荷容量が十分に向上しないおそれがある。一方、８３％超過であると、密封装置５と保持器４（又は玉３）との間の軸方向隙間が十分に確保できずに干渉するおそれがある。このような不都合がより生じにくくするためには、玉３の直径を軸受幅の半分の８０％以上８３％以下に設定することがより好ましい。

なお、外輪２が本発明の構成要件である「一方の軌道輪（密封装置が取り付けられた軌道輪）」に相当し、内輪１が本発明の構成要件である「他方の軌道輪（密封装置が滑り接触又は隙間を空けて対向する軌道輪）」に相当する。もちろん、密封装置５の径方向内端部５ｂが内輪１に取り付けられ、径方向外端部５ａが外輪２の内周面に隙間を空けて対向している構成としても差し支えない。また、密封装置５は、外輪２の内周面の軸方向片側端部のみに取り付けられていてもよい。

また、本実施形態の複列アンギュラ玉軸受は、密封装置５を構成する略円板状部材の厚さＴｓが薄いので、密封装置５と保持器４（又は玉３）との間の軸方向隙間が十分に確保されやすい。したがって、玉３が大径であっても密封装置５と保持器４（又は玉３）とが干渉しにくいので、本実施形態の複列アンギュラ玉軸受は、玉３の直径の大径化による高負荷容量化を適用しやすい。

さらに、密封装置５と保持器４（又は玉３）との間の軸方向隙間が十分に確保されていれば、玉３が大径であっても密封装置５と保持器４（又は玉３）とが干渉しにくいので、本実施形態の複列アンギュラ玉軸受は密封性に優れている（すなわち、軸受の外部から内部への異物，塵埃の侵入や、内部から外部への潤滑剤の漏洩が生じにくい）。さらに、密封装置５と保持器４（又は玉３）とが干渉しにくいため、密封装置５の脱落、潤滑剤の漏出、複列アンギュラ玉軸受からの異音、複列アンギュラ玉軸受の異常摩耗が生じにくい。
さらに、本実施形態の複列アンギュラ玉軸受は高負荷タイプの軸受であるので、外輪２の外径は５０ｍｍ以上１４０ｍｍ以下とすることが好ましい。

上記のような優れた特性を有していることから、本実施形態の複列アンギュラ玉軸受は、水中ポンプ等のポンプの回転軸を回転自在に支持する転がり軸受として好適に使用可能である。
水中ポンプ等の産業機械ポンプには、主に省スペース（コンパクト性）、メンテナンス費削減が強く要求されている。このためポンプメーカーは、ポンプの大容量化（送液量向上）、小型軽量化、高効率化、及び高信頼性化を目指している。特に、水中ポンプのように容易にメンテナンスできない用途には、給脂を必要としない転がり軸受が要求されている。

本実施形態の複列アンギュラ玉軸受は、前述したように高負荷容量で長寿命であるため、産業機械ポンプに好適に使用可能である。特に水中ポンプは、モーターの回転軸を鉛直にした状態で使用するので、本実施形態の複列アンギュラ玉軸受は、該回転軸を回転自在に支持する軸受として好適に使用可能である。また、本実施形態の複列アンギュラ玉軸受は、前述したように密封性に優れているため、軸受の外部から内部への異物，塵埃の侵入や、内部から外部への潤滑剤の漏洩が生じにくい。よって、給脂等のメンテナンスをほとんど必要としないので、この点からも水中ポンプ等の産業機械ポンプに好適に使用可能である。

なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、全体が金属で構成された密封装置５の例をあげて説明したが、外輪２に取り付けられる径方向外端部５ａが略板状をなし且つ金属材料製であればよく、径方向内端部５ｂ等の他の部位については、略板状以外の形状でもよいし、ゴム，プラスチック等の高分子材料で構成されていてもよい。

また、本実施形態においては、転がり軸受が複列アンギュラ玉軸受である例をあげて説明したが、本発明は、複列アンギュラ玉軸受以外の種類の転がり軸受、例えば単列アンギュラ玉軸受にも適用可能であるし、深溝玉軸受，自動調心玉軸受，円筒ころ軸受，円すいころ軸受，針状ころ軸受，自動調心ころ軸受等にも適用可能である。

次に、実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。外輪の内周面の軸方向両端部に形成された溝に、鋼板製のシールドの径方向外端部を嵌入し加締めることにより、外輪にシールドを取り付けて、図１，２の複列アンギュラ玉軸受とほぼ同様の構成の複列アンギュラ玉軸受を製造した。シールドの径方向外端部は、前述のような断面略Ｕ字状とされている。

実施例の複列アンギュラ玉軸受は、シールドの厚さＴｓが０．２３ｍｍであり、溝の底部における外輪の厚さＴｒが４ｍｍであって、両厚さの比Ｔｓ／Ｔｒが０．０５８である。一方、比較例の複列アンギュラ玉軸受は、シールドの厚さＴｓが０．３ｍｍであり、溝の底部における外輪の厚さＴｒが３．３ｍｍであって、両厚さの比Ｔｓ／Ｔｒが０．０９である。また、２つの参考例の複列アンギュラ玉軸受は、実施例，比較例それぞれに対してシールドが取り付けられていないものである。

これら４つの複列アンギュラ玉軸受の外輪の外径面の真円度を測定した。実施例の真円度の測定結果を図３に、比較例の真円度の測定結果を図４に、参考例の真円度の測定結果を図５に示す。２つの参考例の真円度はほぼ同一であるため、一方のみを代表して図５に示す。
参考例の真円度を１とした場合の相対値で示すと、実施例の真円度は１．８で、比較例の真円度は５．３であった。これらの結果から、シールドを取り付けた状態の実施例と比較例では、実施例の複列アンギュラ玉軸受の方が、比較例の複列アンギュラ玉軸受よりも、外輪の外径面の真円度が大幅に良好であることが分かる。

１内輪
１ａ軌道面
２外輪
２ａ軌道面
２ｂ溝
３転動体
３ａ転動面
４保持器
５密封装置
５ａ径方向外端部
５ｂ径方向内端部
Ｔｓ密封装置を構成する略円板状部材の厚さ
Ｔｒ溝の底部における外輪の厚さ
Ｔｃ断面略Ｕ字状の径方向外端部の軸方向幅

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、本発明の一態様に係る複列アンギュラ玉軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪の軌道面と前記外輪の軌道面との間に転動自在に配された複数の転動体と、前記外輪に取り付けられ前記内輪に滑り接触又は隙間を空けて対向する略円板状の密封装置と、を備え、前記転動体の直径が軸受幅の半分の７５％以上８３％以下である複列アンギュラ玉軸受であって、前記密封装置の径方向一端部が前記外輪に設けられた凹部に加締めにより取り付けられており、前記密封装置の厚さＴｓと、前記外輪の外径面と前記凹部の底部との間の径方向距離Ｔｒとの比Ｔｓ／Ｔｒが、０．０７以下であることを特徴とする。

本発明の複列アンギュラ玉軸受は、外輪に設けられた凹部に密封装置の径方向一端部が加締めにより取り付けられており、密封装置の厚さＴｓと外輪の外径面と凹部の底部との間の径方向距離Ｔｒとの比Ｔｓ／Ｔｒが０．０７以下とされているため、凹部の底部における外輪の厚さが大きい。よって、外輪の剛性が高いので、加締め時に外輪の真円度が悪化しにくく、本発明の複列アンギュラ玉軸受は、外輪の真円度が優れている。

Claims

内輪と、外輪と、前記内輪の軌道面と前記外輪の軌道面との間に転動自在に配された複数の転動体と、前記内輪と前記外輪とのうち一方の軌道輪に取り付けられ他方の軌道輪に滑り接触又は隙間を空けて対向する略円板状の密封装置と、を備え、前記密封装置の径方向一端部が前記一方の軌道輪に設けられた凹部に加締めにより取り付けられており、前記密封装置の厚さＴｓと、前記凹部の底部における前記一方の軌道輪の厚さＴｒとの比Ｔｓ／Ｔｒが、０．０７以下であるとともに、前記転動体の直径が軸受幅の半分の７５％以上８３％以下であることを特徴とする複列アンギュラ玉軸受。
前記密封装置の径方向一端部は、最端部を径方向反対側に折り返すことにより形成されて、断面略Ｕ字状をなしているとともに、その軸方向幅が２．７ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の複列アンギュラ玉軸受。
前記外輪の外径が５０ｍｍ以上１４０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の複列アンギュラ玉軸受。