JP2016114098A

JP2016114098A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2016114098A
Application number: JP2014251166A
Authority: JP
Inventors: 史明早田; Fumiaki Hayata; 武始前島; Takeshi Maejima
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2014-12-11
Filing date: 2014-12-11
Publication date: 2016-06-23

Abstract

【課題】軌道輪に直接加工を行わず、軸受の差幅を容易に調整することができる転がり軸受を提供する。【解決手段】転がり軸受１０は、内輪１２の軸方向端面１２ｃに、転がり軸受１０の端面の位置調整を行う内輪間座２０が設けられる。内輪１２の軸方向幅Ｗｉは、軸方向一方側において、内輪１２の軸方向端面１２ｃが外輪１１の軸方向端面１１ｅよりも内側となるように、外輪１１の軸方向幅Ｗｏよりも短く設計されている。内輪間座２０の厚さＷｓは、内輪１２と内輪間座２０の軸方向幅の合計寸法Ｗが、外輪１１の軸方向幅Ｗｏとの差が公差寸法内となるように調整される。内輪間座２０ａは、内輪１２の軸方向端面１２ｃにおける外径ｄよりも大きな外径Ｄを有し、内輪１２の軸方向端面１２ｃよりも径方向外側の軸方向内端面に、環状の溝２１が形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受に関し、より詳細には、家電機器又は空調機器用モータファン、自動車用ターボチャージャー、燃料電池自動車（ＦＣＶ）用のモータやコンプレッサ等に適用される転がり軸受に関する。

従来、特許文献１に記載のモータファンでは、モータファンが取り付けられる回転軸を転がり軸受を介してハウジングに支持する際、スペーサを用いて、ファンの位置決めと転がり軸受の予圧管理を行うことが知られている。また、特許文献２に記載の電動過給圧縮機では、インペラが突設されたコンプレッサホイールと結合される回転軸が玉軸受を介して支持されており、コンプレッサホイールと玉軸受との間にスリーブが介設されている。

特開平７−２３１６０９号公報特開２０１３−２４０５９号公報

ところで、上述した転がり軸受としてアンギュラ玉軸受が使用される場合には、予圧、軸受すきま、ハウジングに対する位置決めの管理のため、転がり軸受の差幅管理が必要となる。差幅を高精度で管理するには、まず、組み立て状態で軸受の差幅を測定し、研削代を算出した後、軸受を分解して内外輪の端面を研削する。その後、再組立を行って差幅を測定し、差幅が公差内となるまでこれを繰り返す。このため、軸受の分解、組立が繰り返し必要となり、サイクルタイムが長くなり、生産性が悪化するという課題が存在する。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、軌道輪に直接加工を行わず、軸受の差幅を容易に調整することができる転がり軸受を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）内周面に外輪軌道面を有する外輪と、
外周面に内輪軌道面を有する内輪と、
前記外輪軌道面及び前記内輪軌道面間に転動自在に配置される複数の転動体と、
前記外輪の軸方向両側で、前記外輪の内周面に取り付けられる一対のシール部材と、
を備え、グリースが封入される転がり軸受であって、
前記内輪及び外輪の少なくとも一方の軸方向端面には、前記転がり軸受の端面の位置調整を行う間座が設けられることを特徴とする転がり軸受。
（２）前記内輪の軸方向幅は、軸方向一方側において、前記内輪の軸方向端面が前記外輪の軸方向端面よりも内側となるように、前記外輪の軸方向幅よりも短く設計されており、
前記間座は、前記軸方向一方側で、前記内輪の軸方向端面と当接する内輪間座であり、
前記内輪間座の軸方向幅は、前記内輪及び前記内輪間座の軸方向幅の合計寸法と、前記外輪の軸方向幅との差が公差寸法内となるように調整されることを特徴とする（１）に記載の転がり軸受。
（３）前記間座は、前記内輪の軸方向端面において、前記内輪の軸方向端面における外径よりも大きな外径を有する内輪間座であり、
前記内輪間座は、前記内輪の軸方向端面よりも径方向外側の軸方向内端面に、溝が形成されていることを特徴とする（１）に記載の転がり軸受。
（４）前記間座は、前記内輪の軸方向端面において、前記内輪の軸方向端面における外径よりも大きな外径を有する内輪間座であり、
前記内輪間座は、前記内輪の軸方向端面よりも径方向外側の軸方向内端面において、前記シール部材の軸方向外端面との間でラビリンス隙間を形成することを特徴とする（１）に記載の転がり軸受。

本発明の転がり軸受によれば、内輪及び外輪の少なくとも一方の軸方向端面には、転がり軸受の端面の位置調整を行う間座が設けられるので、該軌道輪に直接加工を行わず、間座の厚さによって軸受の差幅を容易に調整することができる。

本発明の第１実施形態に係る転がり軸受の断面図である。本発明の第２実施形態に係る転がり軸受の断面図である。第２実施形態の変形例に係る転がり軸受の要部断面図である。本発明の第３実施形態に係る転がり軸受の断面図である。本発明の第４実施形態に係る転がり軸受の断面図である。第４実施形態の転がり軸受がコンプレッサのインペラを支持する例を示す断面図である。

以下、本発明の各実施形態に係る転がり軸受について、図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、第１実施形態の転がり軸受１０は、アンギュラ玉軸受であり、図示しないハウジングに内嵌され、内周面に外輪軌道面１１ａ及びカウンターボア１１ｂを有する外輪１１と、図示しない回転軸に外嵌され、外周面に内輪軌道面１２ａを有する内輪１２と、外輪軌道面１１ａ及び内輪軌道面１２ａ間に接触角を持って転動自在に配置された複数の玉１３と、複数の玉１３を所定の間隔で保持する保持器１４と、外輪１１の軸方向両側で、外輪１１の内周面に形成されたシール取付溝１１ｃ、１１ｄに取り付けられる一対のシール部材１５，１６と、内輪１２の軸方向端面１２ｃと当接し、転がり軸受１０の端面の位置調整を行う内輪間座２０と、を備える。シール部材１５，１６は、芯金１７と、該芯金１７の軸方向外側を覆うと共に、内端部にリップ部１８ａを有する弾性部材１８と、をそれぞれ有する。

内輪１２の軸方向両側の外周面には、シール溝１２ｂ、１２ｂが形成されており、一対のシール部材１５，１６のリップ部１８ａ，１８ａは、各シール溝１２ｂ、１２ｂに近接配置されて、非接触シールを構成している。また、外輪１１の内周面と、内輪１２の外周面との間で、一対のシール部材１５，１６によって封止された軸受空間内には、グリースが封入されている。

また、内輪１２の軸方向幅Ｗｉ（以下、「内輪幅」とも称す）は、軸方向一方側（図１中、右側）において、内輪１２の軸方向端面が外輪１１の軸方向端面よりも内側となるように、外輪１１の軸方向幅Ｗｏ（以下、「外輪幅」とも称す）よりも短く設計されている。

このため、シール部材１６が取り付けられる外輪１１のシール取付溝１１ｄは、シール部材１５が取り付けられる外輪１１のシール取付溝１１ｃよりも軸方向内側に形成されている。

また、内輪間座２０は、軸方向幅の違いにより、軸方向一方側で、外輪１１の軸方向端面１１ｅよりも内側に位置する内輪１２の軸方向端面１２ｃに当接配置されている。内輪間座２０の軸方向幅（厚さ）Ｗｓは、内輪１２と内輪間座２０の軸方向幅との合計寸法Ｗが、外輪１１の軸方向幅Ｗｏとの差が公差寸法内となるように調整される。さらに、外輪１１の軸方向端面１１ｅの軸方向位置と、内輪間座２０の軸方向端面２３の軸方向位置とが略同一（公差寸法内）となるようにしている。このように外輪１１の軸方向端面１１ｅと内輪間座２０の軸方向端面２３の差幅を管理することで、予圧管理、軸受すきまの調整、内輪間座２０に当接する部材の位置決めなどを容易に行うことができる。

即ち、外輪１１の軸方向端面１１ｅと、内輪間座２０の軸方向端面２３の差幅を測定し、該差幅が公差寸法内にあることを確認する。そして、該差幅が公差寸法内に無い場合には、内輪間座２０を追加工することで、再調整を行うようにしてもよいし、或いは、厚さの異なる内輪間座２０を複数用意しておき、所望の厚さのものを選定することで、再調整を行うようにしてもよい。
例えば、差幅量が明確に表示された転がり軸受１０（即ち、外輪１１及び内輪１２）と、厚さ寸法を管理した複数の内輪間座２０をそれぞれ用意し、組立時にマッチングを行う際、軸受の刻印などをカメラで読み取り、対応する内輪間座２０を自動で選定するなどの方法を採用してもよい。

なお、内輪間座２０の設置方向を明確化するため、外輪１１や内輪１２の軸方向端面や、外輪１１の外周面に刻印を施してもよい。例えば、外輪１１の外周面に矢印の刻印を施してもよいし、軸方向端面に凹みを設置してもよい。或いは、シール部材１５，１６の弾性部材１８，１８の色によって、設置方向を示してもよい。例えば、内輪間座２０を設置する側のシール部材１６の弾性部材１８を黒とし、設置しない側のシール部材１５の弾性部材１８を茶色としてもよい。
また、設置すべき内輪間座２０の厚さや、修正すべき差幅量を、上記刻印や弾性部材１８によって明示するようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態の転がり軸受１０によれば、内輪１２の軸方向端面１２ｃには、転がり軸受１０の軸方向端面の位置調整を行う内輪間座２０が設けられるので、該外輪１１及び内輪１２に直接加工を行わず、内輪間座２０の厚さによって転がり軸受１０の差幅を容易に調整することができる。

また、本実施形態では、内輪間座２０の厚さは、内輪１２の軸方向幅Ｗｉと内輪間座の軸方向幅Ｗｓの合計寸法Ｗが、外輪１１の軸方向幅Ｗｏとの差が公差寸法内となるように調整されるので、外輪１１の軸方向両端面と、内輪１２の軸方向端面及び内輪間座２０の軸方向端面の高さを略揃えることができるので、上述した差幅の調整に加え、内輪間座２０を含めた転がり軸受１０の取扱性を向上することができる。

（第２実施形態）
図２は、第２実施形態の転がり軸受１０ａを示す断面図である。この転がり軸受１０ａでは、内輪間座２０ａの形状が第１実施形態のものと異なるのみであり、その他の構成は、第１実施形態のものと同様である。

本実施形態の内輪間座２０ａは、内輪１２の軸方向端面１２ｃにおける外径ｄよりも大きな外径Ｄを有する。そして、内輪間座２０ａは、内輪１２の軸方向端面１２ｃよりも径方向外側の軸方向内端面に、円周方向に沿って環状の溝２１が形成されている。これにより、シール部材１６を超えて軸受外部に漏れ出したグリースが、環状の溝２１内に保持されるので、グリースが直接外部へ飛散するのを防止することができる。

また、内輪間座２０ａは、内輪１２の軸方向端面１２ｃよりも径方向外側の軸方向内端面において、環状の溝２１の径方向外側に円筒部２２を有し、円筒部２２の先端部とシール部材１６の軸方向外端面との間でラビリンス隙間ｇを形成する。このラビリンス隙間ｇは、軸受外部へ漏れ出る空気の流れに対して絞りとなり、空気の流出を抑制することができる。

特に、コンプレッサなどの軸受の正面、背面において気圧差が生じるユニットでは、該気圧差によって空気の流れが生じ、該流れの下流側でグリースが流出する可能性がある。グリースの流出は、転がり軸受１０ａの内部の潤滑性を悪化させ、また、ユニット内の他の部品を汚染する懸念もある。

また、転がり軸受が燃料電池自動車（ＦＣＶ）のモータやコンプレッサの支持に使用される場合、ＦＣＶでは、燃料電池スタックのように外部からの汚染に敏感な部品が使用されており、軸受からのグリースの流出をより厳密に防止する必要がある。

したがって、このようなユニットに、本実施形態のような内輪間座２０ａを有する転がり軸受１０ａを使用し、軸受から流出したグリースを内輪間座の溝２１で保持し、ユニット内部へ飛散することを抑制し、また、円筒部２２の先端部とシール部材１６の軸方向外端面との間でラビリンス隙間ｇを形成することで、空気の流れ、グリースの流動を抑制することができる。

また、内輪間座２０ａは、空気の流出を抑制することができるので、転がり軸受１０ａの軸方向一方側から空気が転がり軸受１０ａを貫通する場合には、内輪間座２０ａを空気の下流側（軸方向他方側）に使用すればよい。なお、軸方向両側で、グリースの漏れ出しを防止したい場合には、本実施形態の内輪間座２０ａを内輪１２の軸方向両側に配置すればよい。

また、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、内輪間座２０の軸方向幅Ｗｓは、内輪１２の軸方向幅Ｗｉと内輪間座２０の軸方向幅Ｗｓの合計寸法Ｗが、外輪１１の軸方向幅Ｗｏとの差が公差寸法内となるように調整されるので、差幅を容易に調整することができ、さらに、外輪１１の軸方向両端面と、内輪１２の軸方向端面及び内輪間座２０の軸方向端面の高さを略揃えることで、内輪間座２０ａを含めた転がり軸受１０ａの取扱性を向上することができる。
なお、その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。

また、図３に示すように、本実施形態の変形例に係る転がり軸受１０ａ´は、内輪間座２０ｂとシール部材１６ａとの間で、互いの凹凸形状を組み合わせて複雑なラビリンス隙間ｇを与えることで、より強固な密封性を実現している。

具体的には、内輪間座２０ｂは、内輪１２の軸方向端面１２ｃにおける外径ｄよりも大きな外径Ｄを有し、円筒部２２の先端部の外周側を切り欠いて、先端部を段付き形状に形成している。一方、シール部材１６ａの弾性部材１８は、円筒部２２の先端部と対向する部分に対して径方向外側及び径方向内側の部分を、該円筒部２２の先端部と対向する部分よりも肉厚にして、環状の凹状空間１９を形成している。これにより、内輪間座２０ｂとシール部材１６ａとは、円筒部２２の先端部が凹状空間１９内に入り込み、円筒部２２の先端部と弾性部材１８とが軸方向においてオーバーラップし、同程度の隙間でクランク形状のラビリンス隙間ｇを形成する。

また、ラビリンス隙間ｇの内径側端部に連続する空間を画成する、内輪間座２０ｂに形成された環状の溝２１は、シール部材１６ａの張り出しに合わせて深くすることで、該空間容積を確保している。なお、環状の溝２１の深さは、図３に示すように、内輪間座２０ｂの軸方向厚さの１／２以下としてもよい。

（第３実施形態）
図４は、第３実施形態の転がり軸受１０ｂを示す断面図である。この転がり軸受１０ｂでは、内輪幅Ｗｉと外輪幅Ｗｏとを略等しい寸法とし、外輪１１及び内輪１２の各軸方向端面１１ｅ、１２ｃに、外輪間座３０及び内輪間座２０ａをそれぞれ当接配置している。その他の構成は、第２実施形態のものと同様である。

したがって、本実施形態の転がり軸受１０ｂは、外輪間座３０及び内輪間座２０ａを備え、外輪間座３０の厚さと内輪間座２０ａの厚さの差、即ち、外輪間座３０と内輪間座２０ａの各軸方向端面の差幅によって、転がり軸受１０ｂの差幅の量を調整する。
なお、その他の構成及び作用については、第２実施形態のものと同様である。

（第４実施形態）
図５は、第４実施形態の転がり軸受１０ｃを示している。この転がり軸受１０ｃでは、内輪幅Ｗｉと外輪幅Ｗｏとを略等しい寸法とする一方、第３実施形態のように、外輪間座は設けず、外輪１１の軸方向端面１１ｅと、内輪間座２０ａの軸方向端面２３との差幅を一定距離として、差幅の管理を行っている。
その他の構成及び作用については、第３実施形態のものと同様である。

なお、図６は、本実施形態の転がり軸受１０ｃが、コンプレッサのインペラ４０を支持する構成に適用される例を示している。なお、図中、矢印Ａ，Ａ´は、インペラ４０の回転に伴う空気の流れを表している。この例では、コンプレッサのインペラ４０がハウジング４１と軸方向隙間ｇ´で近接して配置されている。インペラ４０とハウジング４１間の軸方向隙間ｇ´が大きいと圧縮効率が低下してしまうため、該軸方向隙間ｇ´は非常に小さく設定されているが、近づけすぎるとインペラ４０とハウジング４１が衝突する可能性がある。

インペラ４０の軸方向位置は、外輪１１の軸方向端面１１ｅと、内輪間座２０の軸方向端面２３によって位置決めされており、外輪１１の軸方向端面１１ｅと、内輪間座２０ａの軸方向端面２３との差幅を一定距離に管理する必要がある。即ち、インペラ４０と転がり軸受１０ｃ間の内輪間座２０ａを転がり軸受１０ｃと一体に管理することで、寸法の管理が容易になり、また、軸受単体での厳密な差幅管理が必要なくなるため、組立が容易となり、コストダウンを図ることができる。

尚、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、変形、改良、等が可能である。
また、本実施形態では、転がり軸受として、アンギュラ玉軸受を用いて説明したが、これに限定されず、例えば、深溝玉軸受や円錐ころ軸受に適用することができる。

１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ転がり軸受
１１外輪
１２内輪
１３玉（転動体）
１５，１６シール部材
２０、２０ａ内輪間座
２１環状の溝（溝）
２２円筒部

Claims

内周面に外輪軌道面を有する外輪と、
外周面に内輪軌道面を有する内輪と、
前記外輪軌道面及び前記内輪軌道面間に転動自在に配置される複数の転動体と、
前記外輪の軸方向両側で、前記外輪の内周面に取り付けられる一対のシール部材と、
を備え、グリースが封入される転がり軸受であって、
前記内輪及び外輪の少なくとも一方の軸方向端面には、前記転がり軸受の端面の位置調整を行う間座が設けられることを特徴とする転がり軸受。
前記内輪の軸方向幅は、軸方向一方側において、前記内輪の軸方向端面が前記外輪の軸方向端面よりも内側となるように、前記外輪の軸方向幅よりも短く設計されており、
前記間座は、前記軸方向一方側で、前記内輪の軸方向端面と当接する内輪間座であり、
前記内輪間座の軸方向幅は、前記内輪及び前記内輪間座の軸方向幅の合計寸法と、前記外輪の軸方向幅との差が公差寸法内となるように調整されることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
前記間座は、前記内輪の軸方向端面において、前記内輪の軸方向端面における外径よりも大きな外径を有する内輪間座であり、
前記内輪間座は、前記内輪の軸方向端面よりも径方向外側の軸方向内端面に、溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
前記間座は、前記内輪の軸方向端面において、前記内輪の軸方向端面における外径よりも大きな外径を有する内輪間座であり、
前記内輪間座は、前記内輪の軸方向端面よりも径方向外側の軸方向内端面において、前記シール部材の軸方向外端面との間でラビリンス隙間を形成することを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。