JP2017115904A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】回転側の軌道輪が高速で回転しても、グリース漏れを抑えることが可能な転がり軸受を提供する。【解決手段】外周面に内輪軌道面が設けられた内輪と、内周面に外輪軌道面が設けられた外輪と、前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、該複数個の転動体を周方向にほぼ等間隔に配置するための保持器と、前記内輪及び外輪の軸方向両端部間に一対のシールとを備えた転がり軸受において、前記一対のシールの少なくとも一方は、該シールから軸受内方側に突出し前記外輪と当接するリップを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受に関し、例えば電気掃除機のクリーナモータなどの回転するモータ軸を支持する軸受に使用される転がり軸受に関する。

電気掃除機は、紙パック式とサイクロン式とがよく知られているが、コンパクトながら吸引力を向上させるために、モータの高速回転化が図られている。特にサイクロン式では、吸入した、ゴミの混じった汚れた空気をサイクロン本体の内壁にぶつけてごみを分離するようにしているので、ゴミに遠心力を働かせるために、大きな吸引力により渦巻状の気流を発生させる必要がある。このためにますますのモータの高速回転化が求められている。例えば、特許文献１には、モータは４００００ｒｐｍを超える高速回転が可能と記述されている（公報３ページ０００７欄）。

図３は、一例として特許文献１に記載されたクリーナモータ１００を示すものである。クリーナモータ１００は、空気吸込口１０２及び空気排気口１０４を有するケーシング１０６ａ、１０６ｂ内に設けられたモータ１３０と、モータ１３０の回転軸１０８に取り付けられたファン１１０と、回転軸１０８を回転自在に支持する複数の軸受１１２とを備えている。図示されていないが、図中右方の上流側に紙パック又はサイクロンが配置され、これらを通過した空気がクリーナモータ１００によって空気吸込口１０２から吸引され、図中左方の空気排気口１０４から排出されるようになっている。

モータ１３０は、回転軸１０８に固定された円筒状のロータ１１４と、ロータ１１４に対向して配置されたステータ１１６と、ロータ１１４に隣接して回転軸１０８に装着されたコミュテータ(整流子)１１８と、コミュテータ１１８に接触するブラシ１２０とを備えている。この場合、例えばステータ(図示しないコイル)１１６に電流を流して当該ステータ１１６とロータ１１４との間に磁気的な相互作用を発生させることで、回転軸１０８を所定方向に所定速度で回転させることができる。なお、回転軸１０８の回転に伴ってコミュテータ１１８がブラシ１２０に接触しながら回転することで、ステータ(コイル)１１６に流れる電流の方向を切り換える転流制御が行われる。

このように回転軸１０８が回転すると、当該回転軸１０８に取り付けられたファン１１０が回転することにより、空気吸込口１０２からファンケーシング１０６ａ内に空気が吸い込まれる。そして更に、ファン１１０を回転させ続けることにより、ファンケーシング１０６ａ内の空気は、エアガイド１２２を経由してモータケーシング１０６ｂ内を流通した後、空気排気口１０４から排出される。

かかる用途におけるモータ回転軸支持用の軸受は、軸受空間（外輪と内輪とで区画されるリング状空間の容積から転動体と保持器（場合によっては更にシール）の容積を差し引いた容積）内にグリースを封入するグリース潤滑が採用されているのが一般的である。しかしながら、上述したように、数万ｒｐｍ以上で回転軸が回転すると、当該回転軸と一体の内輪も高速回転することとなり、軸受空間内に封入されているグリースが、シール外に押し出されてしまうグリース漏れを生じる虞がある。

図４は、軸受回転時のグリースの挙動を説明したものである。転がり軸受２０１は、回転軸に一体回転可能に取付けられた回転側の軌道輪である内輪２０３と、ハウジング側に取付けられた固定側の軌道輪である外輪２０５と、これら内外輪２０３、２０５間に配置された転動体２０７と、この転動体２０７を周方向でほぼ等間隔に配列するための保持器２０９と、内外輪２０３、２０５の軸方向両端部間に設けられたシール２１１、２１１とを有している。保持器２０９は、内輪２０３が高速で回転・停止が可能なように且つ遠心力に耐えられるように、樹脂製のもみ抜き保持器とされている。

内輪２０３が高速で回転すると、これと接触している転動体２０７も自転しながら内輪２０３の周りを高速で公転し、転動体２０７を保持している保持器２０９も内輪２０３の周りを高速で回転する。内輪２０３の回転による遠心力により、保持器２０９の内輪２０３側にあったグリースＧは、転動体２０７と保持器ポケット２０９ｃとの間の隙間を通り抜けて、外輪内周面に移動する。このような移動が継続すると、最初に移動したグリースＧは、後から移動してくるグリースＧに押し出される形で、一部は転動体表面側に移動し一部は外輪内周面をシール２１１側に移動する。

ところで、シール２１１は大径側である一端部２１１ｄで外輪２０５に形成された外輪シール溝２０５ｄに固定され、小径側である他端部２１１ｅは、内輪２０３と非接触でラビリンスを形成するようになっている。

このとき、シール大径側において、シール一端部２１１ｄと外輪シール溝２０５ｄとがぴったりと密着するように嵌合されていれば問題ないが、外輪シール溝２０５ｄの熱処理変形などの影響で、必ずしも密着状態で嵌合されていない場合が発生することも考えられる。このようなシール一端部２１１ｄと外輪シール溝２０５ｄとの間の密着度が不足した状態であると、外輪シール溝２０５ｄ内へグリースＧが侵入し、両部材２０５、２１１間の隙間から軸受外へグリースが漏れ出てしまう虞がある。軸受空間内のグリース量が減少すると、軸受内の潤滑に影響が出てくる虞があり、グリース漏れを防止するための対応が重要となってくる。

特開２０１３−８３８５２号公報 特開２００７−４６７６７号公報

本発明は、上記のような問題点を解決し、回転側の軌道輪が高速で回転しても、外輪側からのグリース漏れを抑えることが可能な転がり軸受を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る転がり軸受は、以下のように構成される。
外周面に内輪軌道面が設けられた内輪と、内周面に外輪軌道面が設けられた外輪と、前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、該複数個の転動体を周方向にほぼ等間隔に配置するための保持器と、前記内輪及び外輪の軸方向両端部間に一対のシールとを備えた転がり軸受において、
前記一対のシールの少なくとも一方は、該シールから軸受内方側に突出し前記外輪と当接するリップを有する転がり軸受。

本発明に係る転がり軸受によれば、シールが、外輪側に突出し外輪と当接するリップを有していることにより、外輪側に押し出されたグリースが、該リップによって外輪シール溝内への移動を阻止されるので、外輪側からのグリース漏れを防止することが可能となる。

本発明に係る転がり軸受の第１実施形態を示す断面図である。 本発明に係る転がり軸受の第２実施形態を示す断面図である。 クリーナモータの一例を示す説明図である。 転がり軸受内のグリースの挙動を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明に係る転がり軸受の第１実施形態を示す断面図である。図１に示すように、転がり軸受としてのアンギュラ玉軸受１は、外周面に内輪軌道面３ａが設けられた回転側の内輪３と、内周面に外輪軌道面５ａが設けられた固定側の外輪５と、前記内輪軌道面３ａと前記外輪軌道面５ａとの間に転動自在に設けられた複数個の転動体７と、この複数個の転動体７を周方向にほぼ等間隔に配置するための保持器９と、前記内輪３及び外輪５の軸方向（図中左右方向）両端部間に設けられた一対のシール１１、１２とを備えている。

内輪３の外周面には、転動体としての玉７の軌道面である内輪軌道面３ａが形成され、この内輪軌道面３ａの図中右方側には肩部３ｂが、反対側（図中左方側）にはカウンターボア３ｃがそれぞれ形成されている。また、肩部３ｂの外側には、内輪シール溝３ｄが形成されている。この内輪３は、不図示の回転軸に取付けられ、回転側の軌道輪として機能する。

外輪５の内周面には、玉７の軌道面である外輪軌道面５ａと、この外輪軌道面５ａの図中右方側にカウンターボア５ｂ及び外輪シール溝５ｄが、反対側には肩部５ｃ及び外輪シール溝６ｄが形成されている。さらに、図中右方側のシール溝５ｄと外輪内周面との間には、面取部５ｅが形成されている。この面取部５ｅおよびシール溝５ｄは旋削仕上げがなされている。なお、この外輪５は、不図示のハウジング等に取付けられ、固定側の軌道輪として機能する。

保持器９は、頻繁に生じる高速回転・停止に対応できるように、重量を軽減した合成樹脂製のもみ抜き保持器とされている。即ち、軸方向両側の環状部９ａ、９ａと、これら環状部９ａ、９ａを連結する複数の柱部９ｂとを有し、これら環状部９ａ、９ａと隣接する柱部９ｂとで玉７を転動自在に保持する複数のポケット９ｃを構成する。これらポケット９ｃは、径方向外側から見たときに円形をしている。

保持器９の合成樹脂材料としては、ポリアミド６６やポリアミド４６、ポリフェニレンサルファイド、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン等を母材として使用することができる。更に、１０〜３０重量％の炭素繊維やアラミド繊維、或いは、１０〜４０重量％のガラス繊維を添加して強度を向上させることが好ましい。また、高速回転で使用するためには、炭素繊維やアラミド繊維がより好ましいが、使用条件に応じてガラス繊維を選択することもできる。

一対のシール１１、１２が、内輪３及び外輪５の軸方向（図中左右方向）両端部間に設けられている。シール１１、１２は、金属製の芯金１１ａ，１２ａがゴム等の弾性体１１ｂ、１２ｂによって覆われて環状に形成され、大径側の一端部１１ｄ、１２ｄが上記外輪シール溝５ｄ、６ｄに嵌合することで、外輪５に固定されている。また、シール１１の小径側の他端部１１ｅは、内輪シール溝３ｄとの間でラビリンスを形成し、シール１２の小径側の他端部１２ｅは、内輪とわずかな隙間をもって非接触とされている。かかるシール１１、１２により、軸受空間内に封入されたグリースＧの流出が防止されるようになっている。なお、内輪軌道面３ａの図中左方側にも肩部およびシール溝が形成され、シール１２の小径側の端部との間でラビリンスを形成していてもよい。

図1中の右方のシール１１には、一端部１１ｄに保持器９側、すなわち軸受内方側へ突出しているリップ１１ｃが周方向に延びて円環状（必ずしも円環状である必要はなく、周方向の一部が切り欠かれていてもよい）に形成されている。このリップ１１ｃの先端は、外輪５に形成された面取部５ｅと当接している。

アンギュラ玉軸受１は、接触角αを有しており、不図示の回転軸から作用するラジアル荷重及びスラスト荷重を支持することができるようになっている。

次に作動について説明する。

本実施形態の転がり軸受１は、内輪３が、例えばクリーナモータの回転軸（不図示）に取付けられ、外輪５がハウジング(不図示)に取付けられて使用される。この転がり軸受は、内部にグリースＧを封入した後、グリースＧが玉７とポケット９ｃとのすべり接触部や、玉７と内外輪３、５の軌道面３ａ、５ａとの転がり接触部等、潤滑を要する部分に行き渡るように、使用開始時に、所謂ならし運転が行なわれる。これにより、封入されたグリースＧは、軸受空間内に分散して付着する。

回転軸とともに内輪３が回転すると、玉７は内輪軌道面３ａと外輪軌道面５ａとの間を転動する。このとき、軸受空間内に封入され内輪外周面上にあったグリースＧは、従来技術で説明した如く、内輪回転による遠心力で、ポケット隙間→外輪内周面→シール１１へと押し出されて移動する。

このとき、本実施形態では、シール１１に外輪５側に突出しているリップ１１ｃが形成され、このリップ１１ｃが旋削仕上げされた面取部５ｅと当接しているため、シール１１まで押し出されようとするグリースＧが、外輪シール溝５ｄ内へと侵入するのを阻止できる。また、外輪シール溝５ｄも旋削仕上げされているため、シール１１との嵌合性が向上して、密着性が上がっている。従って、グリースＧがシール１１と外輪シール溝５ｄとの嵌合隙間から軸受外へと漏れ出すのが防止される。

なお、図示例では、左方側のシール１２には突起部は形成されていないが、外輪シール溝６ｄと第２の肩部５ｃとの間にも面取部が形成され、シール１２には、この面取部と当接する突起部が形成されていてもよい。

（第２実施形態）
図２は本発明に係る転がり軸受の第２実施形態を示す断面図である。なお以下の説明においては、前述した第１実施形態と同一部分については同一符号を付して詳細な説明は省略する。本実施形態では、第１実施形態に対し、シール３１の突起部３１ｃの先端が外輪５と当接する位置が異なっている。即ち、突起部３１ｃの先端は、外輪５の内周面（カウンターボア）５ｆと当接している。

かかる構成により、外輪５の内周面５ｆは研磨仕上げされた面となっているため、シール３１の突起部３１ｃと外輪５との密着性がより向上し、シール３１まで押し出されようとするグリースＧが、外輪シール溝５ｄ内へと侵入するのをより効果的に阻止でき、軸受外輪側でのグリース漏れを防止することが可能となる。

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。例えば、本発明の転がり軸受は、クリーナモータ用軸受だけでなく、高速回転する回転軸を支持する各種装置に適用することができ、同様の効果を奏する。又、転がり軸受としてはアンギュラ玉軸受に代えて、深溝玉軸受を使用し、保持器ももみ抜き保持器に代えて冠型保持器を採用することもできる。さらに、回転側の軌道輪が外輪とされ、固定側の軌道輪が内輪とされてもよい。

１ 転がり軸受
３ 内輪
３ａ 内輪軌道面
５ 外輪
５ａ 外輪軌道面
７ 転動体
９ 保持器
１１、１２、３１ シール
１１ｃ、３１ｃ リップ

Claims (1)

1. 外周面に内輪軌道面が設けられた内輪と、内周面に外輪軌道面が設けられた外輪と、前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、該複数個の転動体を周方向にほぼ等間隔に配置するための保持器と、前記内輪及び外輪の軸方向両端部間に一対のシールとを備えた転がり軸受において、
   前記一対のシールの少なくとも一方は、該シールから軸受内方側に突出し前記外輪と当接するリップを有することを特徴とする転がり軸受。
   
   

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