JPH09287620A - ラジアル軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主軸の温度変化による伸縮に対応でき、長期
間にわたり保守作業なしで安定動作が可能な立軸回転機
械のラジアル軸受装置を提供する。 【解決手段】 主軸４の軸端部４ａに嵌着されるイン
ナリング１４と、軸受ケーシング１１の軸受収納凹部１
１ａの内周面１１ｂに接するように挿入され、軸方向に
摺動可能に嵌合されたアウタリング１２と、インナリン
グ１４とアウタリング１２との間に介在する多数のボー
ル１３とからなり、軸受ケーシング１１の軸受収納凹部
１１ａの下端面とアウタリング１２上端面との間には軸
方向に隙間Ａを備え、隙間Ａに弾性力を有する弾発部材
１６を挟着した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はラジアル軸受装置に
係り、特に下方にスラスト軸受を有し、上方軸端部にラ
ジアル軸受を有する立軸回転機械におけるラジアル軸受
装置の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、立軸回転機械の一例として、水
中モータの縦断面を示す。水中モータ１は、ケーシング
２に固定されたステータ３を備える。そして主軸４には
ロータ５が固着され、その外周がステータ３の内周面と
空隙を介して対向して配置されている。主軸４は下方に
はスラスト兼ラジアル軸受６で支持され、上方軸端部に
はラジアル軸受７で支持されている。主軸４の下端部
は、図示しないポンプ側の主軸に接続される。

【０００３】図４は、従来の上記水中モータの主軸上端
部を支持するラジアル軸受の構造を示す。主軸４の軸端
部を支持するラジアル軸受７は、軸受ケーシング１１に
挿入されたアウタリング１２と、主軸４の上方軸端部４
ａに嵌着固定されたインナリング１４と、アウタリング
１２とインナリング１４との間に介在された多数のボー
ル１３とから構成される。即ち、主軸４が回転すると、
これに嵌着固定されたインナリング１４が共に回転し、
多数のボール１３がインナリング１４とアウタリング１
２とに接触して回転することにより、主軸４がラジアル
方向に支持される。

【０００４】ところで、図３に示す水中モータでは、モ
ータ運転時の温度上昇により、主軸４が熱膨張により伸
縮する。この水中モータでは、主軸４の下方がスラスト
軸受で支持されているため、ロータ５が固着された主軸
部分で温度上昇が生じると、自由端である上方軸端部４
ａに嵌着されたインナリング１４等の軸受部分７が上方
に押し上げられる。従って、軸受ケーシング１１の軸受
収納凹部１１ａの下端面１１ｃと軸受部分７の上端面と
の間には、温度上昇時の主軸４の伸び量より大きな間隙
Ａを設けてある。即ち、ボール１３及びアウタリング１
２も軸受ケーシング１１の内周面１１ｂに沿って上方に
押し上げる力が作用する。

【０００５】モータの運転による温度上昇に伴い、主軸
４は伸長するが、逆にモータの停止により主軸４が常温
に戻ると共に、主軸４の上方軸端部４ａも元の位置に戻
る。このため、図４に示す軸受のアウタリング１２を温
度上昇が少ない軸受ケーシングに摺動不可の状態で固定
した場合には、インナリング１４とボール１３間、ボー
ル１３とアウタリング１２間、アウタリング１２と軸受
ケーシングの軸受収納凹部内周面１１ｂ間には強い摩擦
力を生じ、軸受７は過大な軸スラストを受けることにな
る。

【０００６】この問題を避けるためには、軸受のアウタ
リング１２の外径に対して、軸受ケーシング１１の軸受
収納凹部内周面１１ｂの内径を少し大きくして、摺動可
能とすることにより、軸受７に作用する軸スラストを軽
減することができる。しかしながら、軸受ケーシング凹
部内周面１１ｂとアウタリング１２の外周面の外径とに
余裕を持たせると、インナリング１４の回転により、ボ
ール１３を介してアウタリング１２が共に回転してしま
うという問題が生じる。

【０００７】そこで、図５に示すように、アウタリング
１２がインナリング１４及びボール１３の回転につられ
て軸受ケーシングの軸受収納凹部１１ａ内で自転しない
ように、アウタリング１２の外周と軸受収納凹部内周面
間に、Ｏリング１５を設けている。このＯリング１５の
摩擦力により、主軸４が回転してもアウタリング１２は
その自転が防止される。同時に、アウタリング１２の外
周面が軸受ケーシング１１の内周面１１ｂに沿って上下
方向に摺動可能となり、主軸４の温度上昇に伴ってラジ
アル軸受７に生じる軸スラストを軽減することができ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｏリン
グはゴム材料を用いた弾性体であり、機械的に不安定で
ある。又、ゴムでは長期間の使用に伴い、経時的な劣化
が生じることを考慮すると、頻繁に保守作業を行うこと
をしないとすれば、永続的に安定した動作をさせること
は困難である。

【０００９】本発明は上述した事情に鑑みて為されたも
ので、主軸の温度変化による伸縮に対応でき、長期間に
わたり保守作業なしで安定動作が可能な立軸回転機械の
ラジアル軸受装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のラジアル軸受装
置は、主軸の軸端部に嵌着されるインナリングと、軸受
ケーシングの軸受収納凹部の内周面に接するように挿入
され、軸方向に摺動可能に嵌合されたアウタリングと、
該インナリングとアウタリングとの間に介在する多数の
ボールとからなり、軸受ケーシングの軸受収納凹部の下
端面と前記アウタリング上端面との間には軸方向に隙間
を備え、該隙間に弾性力を有する弾発部材を挟着したこ
とを特徴とする。

【００１１】本発明の立軸回転機械は、下方にスラスト
軸受を有し、上方軸端部にラジアル軸受を有する立軸回
転機械において、該ラジアル軸受は、主軸の軸端部に嵌
着されたインナリングと、軸受ケーシングの軸受収納凹
部の内周面に接するように挿入され、軸方向に摺動可能
に嵌合されたアウタリングと、該インナリングとアウタ
リングとの間に介在する多数のボールとからなり、軸受
ケーシングの軸受収納凹部の下端面と前記アウタリング
上端面との間には軸方向に隙間を備え、該隙間に弾性力
を有する弾発部材を挟着したことを特徴とする。

【００１２】又、前記弾発部材は、円周方向に切欠きを
有する金属性のリングであり、軸方向に波状の変形加工
を施したものであることを特徴とする。

【００１３】弾発部材を軸受ケーシングの軸受収納凹部
の下端面と、アウタリング上端面との間の隙間に挟着す
る事により、主軸の温度変化にともなう伸縮を吸収する
ことができ、且つアウタリングの自転を防止することが
できる。弾発部材は金属の弾性体であるため、機械的に
安定であり、劣化という問題を生ぜず、永続的な安定動
作が可能である。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図１乃至２
を参照しながら説明する。図１は、立軸モータ等の上方
軸端部を支持するラジアル軸受の構造を示し、図２は弾
発部材の構造を示す。尚、本実施例においては、ラジア
ル軸受を除いた、その他の立軸モータの構成は図３に示
すものと同じである。

【００１５】軸受ケーシング１１の段差の下側には円筒
状の軸受収納凹部１１ａが設けられ、ラジアル軸受７が
装着される。主軸４には、下側が大径である段差４ｂが
形成され、更にその上端が軸端部４ａとなっている。軸
端部４ａの外周には、インナリング１４が嵌着固定され
る。一方で、ラジアル軸受７の、アウタリング１２は、
軸受ケーシング１１の内周面１１ｂに接するように挿入
され、軸方向に摺動可能となっている。ラジアル軸受７
は、軸受ケーシング側のアウタリング１２と、回転軸側
に固定されたインナリング１４との間に多数のボール１
３が介在して、主軸４がラジアル方向に支持されてい
る。

【００１６】アウタリング１２の上端面と軸受ケーシン
グ１１の軸受収納凹部１１ａの上端面１１ｃとの間には
隙間Ａが形成されている。この隙間Ａには弾発部材１６
が挟着されている。弾発部材１６は、例えば図２に示す
ような円周方向に切欠き１７を設けた金属性のリングで
あり、軸方向に波状の変形加工を施した例えばスプリン
グ鋼等のリングである。尚、弾発部材としては上記形状
に限定されるものでなく、コイルバネや皿バネなども適
用できる。

【００１７】軸受ケーシングの軸受収納凹部の上端面１
１ｃとアウタリング１２の上端面との隙間Ａは、弾発部
材１６の無負荷時の高さよりも小さく設定されている。
従って、モータを運転せずに主軸の温度上昇がない時で
も弾発部材１６は圧縮力を受けて、軸方向に圧縮変形す
るように位置決めされている。モータ運転時に主軸４の
温度が上昇すると、主軸４とケーシング１１との間に温
度差が発生し、主軸４が伸長し、間隔Ａが狭くなる。イ
ンナリング１４は主軸４に嵌着固定されており、アウタ
リング１２は軸受ケーシング１１内の軸受収納凹部で軸
方向に摺動可能となっている。従って、主軸４が温度上
昇により伸長すると、上方軸端部４Ａと共にインナリン
グ１４がこれに伴って上昇し、ボール１３及びアウタリ
ング１２も上方に移動しようとする。弾発部材１６はア
ウタリング１２の上端面に押され弾性変形して圧縮され
る。従って、主軸４の伸長に伴いラジアル軸受７は上方
に移動して、ラジアル軸受にかかる軸スラストが軽減す
る。同時に、アウタリング１２は弾発部材１６により押
されている状態であるので、摩擦力が作用してインナロ
ータ１４及びボール１３が回転してもその自転が防止さ
れる。

【００１８】モータの停止時にも、主軸４とケーシング
１１の温度差が無くても、隙間Ａに挟着された弾発部材
１６の効果により、アウタリング１２は主軸４側に常に
押し付けられているので、同様に自転が防止される。

【００１９】尚、以上の実施例は立軸水中モータについ
てものであるが、本発明は主軸下方がスラスト軸受で支
持され、主軸上端が自由端となり、ラジアル軸受で支持
された立軸回転機械全般に広く適用可能である。又、横
軸型の回転機械についても、主軸の一端がスラスト軸受
により支持され、他端が自由端となりラジアル軸受で支
持されたものであれば、本発明の趣旨を同様に適用でき
る。

【００２０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明は、軸受
ケーシング下端面とラジアル軸受の上端面との隙間に金
属製の弾発部材を挟着したものである。これによりモー
タ等の運転に伴う温度上昇による主軸の伸縮を吸収する
ことができ、ラジアル軸受にかかる軸スラストを軽減す
ることができる。同時に弾発部材の弾性力によりアウタ
リングを軸受ケーシング内に固定することができ、アウ
タリングのインナリングとの共回りを防止することがで
きる。これにより、機械的に安定した、頻繁な保守とい
う問題が生じない立軸回転機械の上端支持に好適なラジ
アル軸受装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のラジアル軸受の縦断面図。

【図２】図１に用いられる弾発部材の（ａ）平面図、
（ｂ）側面図。

【図３】立軸水中モータの縦断面図。

【図４】図３のモータに用いられる従来例のラジアル軸
受の縦断面図。

【図５】他の従来例のラジアル軸受の縦断面図。

【符号の説明】

１ 立軸水中モータ ４ 主軸 ６ スラスト兼ラジアル軸受 ７ ラジアル軸受 １１ 軸受ケーシング １２ アウタリング １３ ボール １４ インナリング Ａ 軸受ケーシング下端面とラジアル軸受上端面との
隙間

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸の軸端部に嵌着されるインナリング
   と、軸受ケーシングの軸受収納凹部の内周面に接するよ
   うに挿入され、軸方向に摺動可能に嵌合されたアウタリ
   ングと、該インナリングとアウタリングとの間に介在す
   る多数のボールとからなり、軸受ケーシングの軸受収納
   凹部の下端面と前記アウタリング上端面との間には軸方
   向に隙間を備え、該隙間に弾性力を有する弾発部材を挟
   着したことを特徴とするラジアル軸受装置。
2. 【請求項２】 前記弾発部材は、円周方向に切欠きを有
   する金属性のリングであり、軸方向に波状の変形加工を
   施したものであることを特徴とする請求項１記載のラジ
   アル軸受装置。
3. 【請求項３】 下方にスラスト軸受を有し、上方軸端部
   にラジアル軸受を有する立軸回転機械において、 該ラジアル軸受は、主軸の軸端部に嵌着されたインナリ
   ングと、軸受ケーシングの軸受収納凹部の内周面に接す
   るように挿入され、軸方向に摺動可能に嵌合されたアウ
   タリングと、該インナリングとアウタリングとの間に介
   在する多数のボールとからなり、 軸受ケーシングの軸受収納凹部の下端面と前記アウタリ
   ング上端面との間には軸方向に隙間を備え、該隙間に弾
   性力を有する弾発部材を挟着したことを特徴とする立軸
   回転機械。
4. 【請求項４】 前記弾発部材は、円周方向に切欠きを有
   する金属性のリングであり、軸方向に波状の変形加工を
   施しものであることを特徴とする請求項３記載の立軸回
   転機械。