JP2002372051A

JP2002372051A - 転がり軸受装置

Info

Publication number: JP2002372051A
Application number: JP2001177698A
Authority: JP
Inventors: Hideto Yui; 秀人由井; Hirotsuna Nawamoto; 大綱縄本; Hirotoshi Aramaki; 宏敏荒牧
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2001-06-12
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2002-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】転がり軸受内部に水分や異物が侵入しても摩
耗や焼付きが生じにくく長寿命な転がり軸受装置を提供
する。【解決手段】ハウジング２と、該ハウジング２に挿嵌
された回転軸１と、ハウジング２と回転軸１との間に介
装されてハウジング２と回転軸１とを回転自在に支持す
るアンギュラ玉軸受４，５と、を備えるとともに、ハウ
ジング２の端部に、ハウジング２の内部と外部とを連通
する開口部２ａを有する水蒸気圧送機において、開口部
２ａから最も近い位置に配設されたアンギュラ玉軸受４
が備える玉４ｃを、セラミックで構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は転がり軸受装置に係
り、特に、燃料電池用の水蒸気圧送機やコンプレッサ装
置，歯科用ハンドピース，工作機械用旋盤，研削盤等に
好適に使用される転がり軸受装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ハウジングと、該ハウジングに挿嵌され
た軸と、ハウジングと軸とを相対回転自在に支持する転
がり軸受と、を備えた転がり軸受装置は、燃料電池，歯
科用ハンドピース，工作機械等の種々の機器に使用され
ている。例えば、燃料電池には、カソードへ空気を圧送
する空気供給装置や、非常に高温の水蒸気を圧送する水
蒸気圧送機のような転がり軸受装置が使用される場合が
ある。

【０００３】燃料電池は、使用する電解質によって、固
体高分子型，固体電解質型，リン酸型，溶融炭酸塩型，
アルカリ型等の種類に分類されるが、いずれの型式の燃
料電池も、電解質板又は電解質膜の両面をカソード（酸
素極）とアノード（燃料極）の両電極で挟持したものを
１セルとして、複数のセルをセパレータを介して多層に
積層してスタックとしてある。そして、カソード側に酸
化剤ガスとして空気中の酸素が供給され、アノード側に
燃料ガスとして水素が供給されるようになっている。

【０００４】このような燃料電池には、カソード側へ空
気を圧送する空気供給装置が備えられており、この空気
供給装置には、排ガスタービンでコンプレッサを駆動さ
せるターボチャージャ方式や、モータでコンプレッサを
駆動させるモータ駆動方式等がある。また、燃料電池に
酸素と水素を供給して反応させる際には、燃料電池の型
式（例えば固体高分子型等）によっては水蒸気を加えて
反応させる必要がある。さらに、例えば燃料としてガソ
リンを使用する場合は、非常に高温の水蒸気が必要とな
る。よって、燃料電池のエネルギー効率を上げるため
に、水蒸気圧送機を必要とする場合がある。

【０００５】上記のようなコンプレッサや水蒸気圧送機
の回転軸は、潤滑された転がり軸受によってハウジング
に回転自在に支持されている。そして、転がり軸受の潤
滑方式としては、燃料電池の用途に応じて油潤滑又はグ
リース潤滑が採用される。例えば、自動車用の燃料電池
システムに対しては重量の軽減，システムの簡略化等が
求められていることから、油潤滑は不向きでグリース潤
滑が好ましい。なぜなら、油潤滑の場合は、潤滑油を転
がり軸受内に供給するシステムが必要となるため、前記
要求に反するからである。

【０００６】また、前記コンプレッサや前記水蒸気圧送
機のインペラ支持用転がり軸受の潤滑方式を油潤滑とす
ると、インペラとインペラ支持用転がり軸受との間に位
置するシール部を通過して潤滑油が空気や水蒸気に混入
するという問題があることから、グリース潤滑が好まし
い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水蒸気
圧送機においては、インペラの背面の空間が負圧から正
圧になるときに水蒸気が転がり軸受内に侵入する場合が
ある。ハウジングの開口部に設けられハウジングと回転
軸との間を密封する密封装置に接触形シールを用いる
と、インペラが連結された回転軸が高速回転する場合に
発熱が問題となることから、前記密封装置には非接触形
シールが採用されることが多い。しかし、前記密封装置
を非接触形シールとすると、ハウジングと回転軸との間
が完全には密封されずハウジングの内部と外部とがわず
かながら連通することとなるので、水蒸気が侵入しやす
くなるという問題がある。

【０００８】前記転がり軸受の軌道輪と転動体はＥＨＬ
油膜を介して転がり滑り運動を行っているが、転がり軸
受内に水蒸気が侵入しグリースに混入すると、ＥＨＬ油
膜が極めて形成されにくくなる。また、インペラが連結
された回転軸が高速回転すると、その際の滑り摩擦によ
り生じる発熱によってＥＨＬ油膜がさらに薄くなること
から、軌道輪と転動体を金属材料で構成した場合は、金
属接触による摩耗が発生しやすくなって、焼付きに至る
おそれがある。その結果、転がり軸受装置の寿命が大幅
に低下することとなる。

【０００９】一方、歯科用ハンドピースや工作機械にお
いては、回転軸の先端に加工のための工具や被加工物で
あるワークが固定されていて、加工に際して水や切削液
が使用され、また、切削粉，研磨粉等が生じる。よっ
て、ハウジングの開口部に設けられハウジングと回転軸
との間を密封する密封装置を非接触形シールとすると、
前述と同様にハウジングと回転軸との間が完全には密封
されずハウジングの内部と外部とがわずかながら連通す
ることとなるので、水，切削液，切削粉，研磨粉等の異
物が前記密封装置を通過して転がり軸受内部へ侵入する
おそれがある。

【００１０】そうすると、軌道輪と転動体との間にＥＨ
Ｌ油膜が形成されにくく、異物をかみ込むおそれがあ
り、その結果、転がり軸受装置の寿命が大幅に低下する
こととなる。そこで、本発明は、上記のような従来技術
の問題点を解決し、転がり軸受内部に水分や異物が侵入
しても摩耗や焼付きが生じにくく長寿命な転がり軸受装
置を提供することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】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
明の転がり軸受装置は、ハウジングと、該ハウジングに
挿嵌された軸と、前記ハウジングと前記軸との間に介装
されて前記ハウジングと前記軸とを相対回転自在に支持
する転がり軸受と、を備えるとともに、前記ハウジング
の端部に、前記ハウジングの内部と外部とを連通する開
口部を有する転がり軸受装置において、前記開口部から
最も近い位置に配設された転がり軸受が備える転動体の
うち少なくとも一部を、セラミックで構成したことを特
徴とする。

【００１２】このような構成であれば、前記開口部から
前記転がり軸受内部に水分が侵入し、グリースに水分が
混入することによって油膜の厚さが薄くなっても、前記
転がり軸受の軌道輪と転動体との間の潤滑性が大きく損
なわれることがなく、摩耗や焼付きが生じにくい。ま
た、前記開口部から前記転がり軸受内部に異物が侵入し
ても、異物をかみ込みにくい。よって、該転がり軸受装
置は長寿命となる。

【００１３】また、セラミック製の転動体は密度が小さ
く遠心力が小さいため、転がり軸受の回転トルクが小さ
い。さらに、セラミックは硬さが高いので、転動体と軌
道輪の軌道面との接触面積が小さい。よって、回転によ
る発熱が小さく、軌道輪と転動体の間に油膜が形成され
やすい。また、油膜が形成されやすいことから、異物の
侵入に対しても有利である。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明に係る転がり軸受装置の実
施の形態を、図面を参照して説明する。〔第一実施形
態〕図１は、本発明に係る転がり軸受装置の第一実施形
態である燃料電池用水蒸気圧送機の構造を示す縦断面図
である。

【００１５】回転軸１がハウジング２に挿嵌され、ハウ
ジング２の両端の開口部２ａ，２ｂから回転軸１の両端
が突出している。そして、回転軸１の一端（図１におい
ては左方の端部）には、水蒸気圧送用のインペラ１３が
ナット１４によって取り付けられていて、インペラ１３
はハウジング２の外部に配されている。そして、ハウジ
ング２の端部のうちインペラ１３が位置する側の端部
（図１においては左方の端部）には、インペラ１３が内
設された送気管１６が取り付けられていて、インペラ１
３の回転により水蒸気が送気管１６内を圧送されるよう
になっている。

【００１６】なお、ハウジング２の端部のうちインペラ
１３が位置する側とは逆側の端部（図１においては右方
の端部）にはハウジング蓋１０が取り付けられていて、
開口部２ｂはハウジング蓋１０に形成されている。回転
軸１は、回転軸１とハウジング２との間に介装された２
個のアンギュラ玉軸受４，５によって、ハウジング２に
回転自在に支持されている。これらのアンギュラ玉軸受
４，５は、回転軸１の外周面及びハウジング２の内周面
に嵌合して、それぞれの内輪４ａ，５ａが回転軸１に固
定され、それぞれの外輪４ｂ，５ｂがハウジング２に固
定されている。

【００１７】２個のアンギュラ玉軸受４，５の間には、
回転軸１の外周面に嵌合された内輪間座１１とハウジン
グ２の内周面に嵌合された外輪間座１２とが介在してお
り、内輪間座１１は内輪４ａ，５ａに接し、外輪間座１
２は外輪４ｂ，５ｂに接している。また、開口部２ａ，
２ｂにはそれぞれ密封装置が備えられており、回転軸１
とハウジング２との間を密封している。インペラ１３が
取り付けられた側の開口部２ａにはラビリンスシール６
が配設され、インペラ１３が取り付けられた側とは反対
側の開口部２ｂにはメカニカルシール７が配設されてい
る。ラビリンスシール６は非接触形の密封装置であるか
ら、回転軸１とハウジング２との間は完全には密封され
ておらず僅かな隙間を有している。したがって、ハウジ
ング２の内部と外部とが連通している。それに対して、
メカニカルシール７は接触形の密封装置であるから、回
転軸１とハウジング２との間は完全に密封されていて、
ハウジング２の内部と外部とは連通していない。

【００１８】２個のアンギュラ玉軸受４，５のうち、ラ
ビリンスシール６が備えられた開口部２ａから最も近い
位置に配設されたアンギュラ玉軸受４は、内輪４ａ及び
外輪４ｂがステンレス鋼（ＳＵＳ４４０Ｃ）で構成さ
れ、玉４ｃがセラミック（Ｓｉ ₃Ｎ₄）で構成されてい
る。一方、アンギュラ玉軸受５は、内輪５ａ，外輪５
ｂ，玉５ｃともにステンレス鋼（ＳＵＳ４４０Ｃ）で構
成されている。このように内輪４ａ，５ａ及び外輪４
ｂ，５ｂがステンレス鋼で構成されているので、両軸受
４，５は耐食性が優れている。また、両軸受４，５とも
に、外輪案内形式のポリイミド樹脂製保持器４ｄ，５ｄ
を備え、グリース潤滑とされている。さらに、背面組み
合わせとなるようにナット１５で両軸受４，５に定位置
予圧を負荷している。

【００１９】このような水蒸気圧送機は、図示しない電
動モータで回転軸１を回転させることによりインペラ１
３を回転させて、水蒸気を圧送する。ハウジング２内部
の圧力は、回転時には負圧、停止時には正圧となるの
で、回転と停止とが繰り返されると、ハウジング２内部
の圧力は負圧と正圧とが繰り返されることとなる。イン
ペラ１３が取り付けられた側の開口部２ａには水蒸気の
侵入を防ぐためにラビリンスシール６が設けられている
が、摩擦による発熱を防ぐために非接触形の密封装置と
していることから、ハウジング２内部の圧力が負圧から
正圧になる時にインペラ１３付近の水蒸気がハウジング
２内部に侵入し、さらに、アンギュラ玉軸受４内部にも
侵入する。

【００２０】その結果、アンギュラ玉軸受４内に封入さ
れているグリースに水分が混入し、アンギュラ玉軸受４
の回転が急加速される際に、内外輪４ａ，４ｂと玉４ｃ
との接触部分の油膜形成能力が低下する。玉４ｃが金属
製である場合は、早期に摩耗が発生し焼付きが生じる可
能性が高いが、玉４ｃがセラミック製であるために、摩
耗が抑制さる。また、内外輪４ａ，４ｂと玉４ｃとが異
種材料であるため、両者の凝着が生じにくく耐摩耗性，
耐焼付き性が優れている。よって、アンギュラ玉軸受４
が長寿命となり、ひいては水蒸気圧送機が長寿命とな
る。

【００２１】このような長寿命化の効果は、アンギュラ
玉軸受４が備える複数の玉４ｃの一部をセラミック製と
しても得られるが、その全てをセラミック製とした方が
最も優れていて好ましい。なお、本実施形態において
は、水蒸気圧送機の駆動には電動モータを使用し、電動
モータ側の開口部２ｂに接触形の密封装置を用いたが、
開口部２ｂに非接触形の密封装置を用いた場合等は空気
が侵入するおそれがあるので、開口部２ｂから最も近い
位置に配設されたアンギュラ玉軸受５の玉５ｃをセラミ
ック製とすることが好ましい。

【００２２】また、水素を含んだ水蒸気の圧送する場合
において、燃料電池の効率低下や爆発の危険等がある場
合には、カップリングにマグネットカップリングを採用
して、転がり軸受装置を完全に密封し、大気の侵入を防
いでもよい。〔第二実施形態〕図２は、本発明に係る転
がり軸受装置の第二実施形態である歯科用ハンドピース
の構造を示す縦断面図である。なお、図２においては、
図１と同一又は相当する部分には、図１と同一の符号を
付してある。

【００２３】一端が閉口した筒状のハウジング２に回転
軸１が挿嵌され、ハウジング２の開口部２ａから回転軸
１の端部が突出している。そして、回転軸１とハウジン
グ２との間に介装された２個の小径玉軸受４，５によっ
て、回転軸１がハウジング２に回転自在に支持されてい
る。小径玉軸受４，５は、回転軸１の外周面及びハウジ
ング２の内周面に嵌合して、それぞれの内輪４ａ，５ａ
が回転軸１に固定され、それぞれの外輪４ｂ，５ｂがハ
ウジング２に固定されている。

【００２４】回転軸１の中央部には、小径玉軸受４，５
に挟まれてタービン翼２０が取り付けられている。そし
て、このタービン翼２０と２個の小径玉軸受４，５との
間には、回転軸１の外周面に嵌合された内輪間座１１，
１１がそれぞれ介在していて、内輪４ａ，５ａに接して
いるハウジング２の開口部２ａから突出している回転軸
１の端部には、歯を加工する工具２１がナット２２によ
って取り付けられている。また、開口部２ａにはラビリ
ンスシール６が備えられており、回転軸１とハウジング
２との間を密封している。ラビリンスシール６は非接触
形の密封装置であるから、回転軸１とハウジング２との
間は完全には密封されておらず僅かな隙間を有してい
る。したがって、ハウジング２の内部と外部とが連通し
ている。

【００２５】２個の小径玉軸受４，５のうち、ラビリン
スシール６が備えられた開口部２ａから最も近い位置に
配設された小径玉軸受４は、内輪４ａ及び外輪４ｂがス
テンレス鋼（ＳＵＳ４４０Ｃ）で構成され、玉４ｃがセ
ラミック（Ｓｉ₃Ｎ₄）で構成されている。一方、小径
玉軸受５は、内輪５ａ，外輪５ｂ，玉５ｃともにステン
レス鋼（ＳＵＳ４４０Ｃ）で構成されている。このよう
に内輪４ａ，５ａ及び外輪４ｂ，５ｂがステンレス鋼で
構成されているので、両軸受４，５は耐食性が優れてい
る。

【００２６】また、小径玉軸受４，５はグリース潤滑と
されているが、人体への影響を考慮して害が極めて小さ
い、例えばポリα−オレフィンやＩＳＯ規格ＶＧ３２，
ＶＧ６８等の流動パラフィン等を基油とするグリースを
用いることが望ましい。さらに、小径玉軸受４，５は、
シールド板４ｅ，５ｅを備えている。さらに、背面組み
合わせとなるようにナット１５及び予圧負荷用バネ２６
で両軸受４，５に定位置予圧を負荷している。さらに、
固定輪である外輪４ｂはＯリング２３で支持されてい
て、アンバランスや外力によって小径玉軸受４が振動す
ることが抑制されるようになっている。

【００２７】このような歯科用ハンドピースは、ハウジ
ング２に設けられた駆動用空気導入口２４から空気を導
入しタービン翼２０に吹き付けることによって、回転軸
１が回転するようになっている。なお、回転軸１の駆動
は、このようなエアタービン方式に限らず、カップリン
グ等の連結機構を用いた方式や電動モータを用いる方式
でも差し支えない。

【００２８】工具２１を回転させて歯を加工する際には
水が使用され、また、切削粉，研磨粉等が生じる。開口
部２ａには水や異物の侵入を防ぐためにラビリンスシー
ル６が設けられているが、摩擦による発熱を防ぐために
非接触形の密封装置としているため、水や異物（切削
粉，研磨粉）がラビリンスシール６を通過してハウジン
グ２内、さらには小径玉軸受４内へ侵入するおそれがあ
る。そうすると、内外輪４ａ，４ｂと玉４ｃとの間に油
膜が形成されにくくなったり、異物をかみ込むおそれが
あるが、玉４ｃがセラミック製であるために、そのよう
な不具合が生じにくく、その結果、歯科用ハンドピース
が長寿命となる。

【００２９】また、２個の小径玉軸受４，５を背面組合
せとなるように定位置予圧を負荷しているため、加工時
の工具２１からの応力であるアキシアル荷重が負荷され
ると、工具２１に近い小径玉軸受４で受ける荷重が大き
くなり、小径玉軸受４が潤滑不良となるおそれがある。
しかし、小径玉軸受４の玉４ｃがセラミック製であるの
で、このような問題も生じにくい。すなわち、小径玉軸
受４の摩耗が抑制されて、歯科用ハンドピースが長寿命
となる。

【００３０】〔第三実施形態〕図３は、本発明に係る転
がり軸受装置の第三実施形態である工作機械用スピンド
ルの構造を示す縦断面図である。なお、図３において
は、図１と同一又は相当する部分には、図１と同一の符
号を付してある。回転軸１がハウジング２に挿嵌され、
ハウジング２の両端の開口部２ａ，２ｂから回転軸１の
両端が突出している。なお、ハウジング２の両端部には
ハウジング蓋１０，１０が取り付けられていて、開口部
２ａ，２ｂはハウジング蓋１０，１０に形成されてい
る。

【００３１】そして、回転軸１とハウジング２との間に
介装された４個のアンギュラ玉軸受４，４，４，４と円
筒ころ軸受５とによって、回転軸１がハウジング２に回
転自在に支持されている。アンギュラ玉軸受４，４，
４，４及び円筒ころ軸受５は、回転軸１の外周面及びハ
ウジング２の内周面に嵌合して、それぞれの内輪４ａ，
４ａ，４ａ，４ａ，５ａが回転軸１に固定され、それぞ
れの外輪４ｂ，４ｂ，４ｂ，４ｂ，５ｂがハウジング２
に固定されている。

【００３２】４個のアンギュラ玉軸受４，４，４，４の
間には、回転軸１の外周面に嵌合された３つの内輪間座
１１，１１，１１とハウジング２の内周面に嵌合された
３つの外輪間座１２，１２，１２とが介在しており、内
輪間座１１は内輪４ａに接し、外輪間座１２は外輪４ｂ
に接している。回転軸１の前端（図１においては左方の
端部）には、加工用の工具又はワーク（いずれも図示せ
ず）が取り付けられている。また、開口部２ａ，２ｂに
はそれぞれ密封装置が備えられており、回転軸１とハウ
ジング２との間を密封している。この密封装置は、いず
れも非接触形の密封装置であるラビリンスシール６とさ
れている。よって、回転軸１とハウジング２との間は完
全には密封されておらず僅かな隙間を有していて、ハウ
ジング２の内部と外部とが連通している。

【００３３】４個のアンギュラ玉軸受４，４，４，４の
うち、工具又はワークが取り付けられた側の開口部２ａ
から最も近い位置（最も前方）に配設されたアンギュラ
玉軸受４は、内輪４ａ及び外輪４ｂがステンレス鋼（Ｓ
ＵＳ４４０Ｃ）で構成され、玉４ｃがセラミック（Ｓｉ
₃Ｎ₄）で構成されている。一方、その他のアンギュラ
玉軸受４，４，４及び円筒ころ軸受５は、内輪４ａ，５
ａ、外輪４ｂ，５ｂ、玉４ｃ，５ｃともにステンレス鋼
（ＳＵＳ４４０Ｃ）で構成されている。このように内輪
４ａ，５ａ及び外輪４ｂ，５ｂがステンレス鋼で構成さ
れているので、軸受４，５の耐食性が優れている。

【００３４】また、全ての軸受４，５は外輪案内形式の
ポリイミド樹脂製保持器４ｄ，５ｄを備え、グリース潤
滑とされている。このような工作機械用スピンドルを工
作機械用旋盤，研削盤として使用してワークの加工を行
う際には、切削液が使用され、また、ワークの切削粉，
研削粉等が生じる。開口部２ａには切削液や異物の侵入
を防ぐためにラビリンスシール６が設けられているが、
摩擦による発熱を防ぐために非接触形の密封装置として
いるため、切削液や異物（切削粉，研磨粉）がラビリン
スシール６を通過してハウジング２内、さらには最前方
のアンギュラ玉軸受４内へ侵入するおそれがある。そう
すると、内外輪４ａ，４ｂと玉４ｃとの間に油膜が形成
されにくくなったり、異物をかみ込むおそれがあるが、
玉４ｃがセラミック製であるために、そのような不具合
が生じにくく、その結果、工作機械用スピンドルが長寿
命となる。

【００３５】なお、第三実施形態においては、４個のア
ンギュラ玉軸受４，４，４，４のうち開口部２ａから最
も近い位置に配設されたアンギュラ玉軸受４のみの玉４
ｃをセラミック製としたが、回転軸１の中央から開口部
２ａ側の端部までに備えられた全ての軸受の玉をセラミ
ック製とすれば、転がり軸受装置の寿命がさらに長寿命
となるため好ましい。

【００３６】また、ハウジング２の開口部２ａ，２ｂの
両方に非接触形の密封装置が設けられていて、両方から
水や異物等が侵入するおそれのある場合には、開口部２
ａから最も近い位置に配設された軸受だけでなく、開口
部２ｂから最も近い位置に配設された軸受の転動体もセ
ラミック製とすることが好ましい。なお、以上説明した
第一〜第三実施形態は本発明の一例を示したものであっ
て、本発明は上記各実施形態に限定されるものではな
い。

【００３７】例えば、転動体を構成するセラミックの種
類としては、窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ ₄）の他、アルミナ
（Ａｌ₂Ｏ₃），炭化ケイ素（ＳｉＣ），ジルコニア
（ＺｒＯ₂），窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等が使用可
能である。また、転がり軸受装置に備えられた転がり軸
受の潤滑剤が外部に漏出することを防ぐために、ハウジ
ングの開口部、特にインペラ，工具等のような軸の回転
を所定の仕事に変換する部材が取り付けられている側の
開口部には、各実施形態のように密封装置を設けること
が望ましい。例えば、第一実施形態においては、水蒸気
に潤滑剤が混入することは望ましくないので、開口部２
ａに密封装置を設けることが好ましい。

【００３８】しかし、転がり軸受の潤滑剤が外部に漏出
しても軸の回転を所定の仕事に変換する部材に対して問
題が生じない場合、例えば、第三実施形態の工作機械用
スピンドルの場合等は、開口部２ａに密封装置を設けな
くてもよい。開口部２ａに密封装置が設けられていない
と、開口部２ａからハウジング２内部に侵入する異物の
量が多くなるが、小径玉軸受４の玉４ｃがセラミック製
であれば前述の問題点が生じることは抑制される。

【００３９】さらに、各実施形態においては、転がり軸
受装置として水蒸気圧送機，コンプレッサ装置，歯科用
ハンドピース，及び工作機械用スピンドルを例示して説
明したが、本発明は他の種々の転がり軸受装置に対して
適用することができる。さらにまた、各実施形態におい
ては、軸が回転するタイプの転がり軸受装置について述
べているが、ハウジングが回転するタイプの転がり軸受
装置に本発明を適用可能であることは言うまでもない。

【００４０】さらにまた、本発明の転がり軸受装置が備
える転がり軸受の種類は特に限定されるものではない。
例えば、深みぞ玉軸受，アンギュラ玉軸受，４点接触玉
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のラジアル形の転がり軸受や、スラ
スト玉軸受，スラストころ軸受等のスラスト形の転がり
軸受である。複数の転がり軸受を備える場合は、１種又
は２種以上の転がり軸受を用いても差し支えない。そし
て、２種以上の転がり軸受を備える場合は、その種類の
組み合わせは特に限定されない。

【００４１】さらにまた、軸を支承する転がり軸受の数
は、特に限定されるものではなく、１個でもよいし２個
以上でもよい。さらにまた、転がり軸受の潤滑方法は特
に限定されるものではないが、例えば第一実施形態のよ
うな自動車に搭載する燃料電池システムにおいては、重
量の軽減，システムの簡略化が求められていることか
ら、グリース潤滑が好ましい。また、油潤滑とするとラ
ビリンスシール６から潤滑油が圧縮空気や水蒸気へ混入
するおそれがあるので、例えば第一実施形態のような水
蒸気圧送機や第二実施形態のような歯科用ハンドピース
の場合のように、潤滑剤成分の圧送媒体への混入を最小
限にする必要がある機器の場合はグリース潤滑とするこ
とが望ましい。潤滑剤の圧送媒体への混入が許容される
場合や、グリース潤滑では潤滑不足となるおそれがある
場合には、オイルエア潤滑，微量油供給潤滑，強制給油
潤滑を用いてもよい。

【００４２】さらにまた、転がり軸受を潤滑するグリー
スの種類は特に限定されるものではないが、第一実施形
態のように水の侵入が想定される場合には、例えば増ち
ょう剤がジウレアで基油がポリα−オレフィン油（ＰＡ
Ｏ）であるグリースや、増ちょう剤がリチウム石けんで
基油が鉱油であるグリースに防錆剤を添加したものが好
ましい。

【００４３】さらにまた、第一及び第二実施形態のよう
に水蒸気や水と接触する可能性が高い場合には、転がり
軸受の軌道輪は、耐錆性を向上させるためにＳＵＳ４４
０Ｃで構成しているが、通常の場合は、ステンレス鋼，
ＳＵＪ２等の軸受鋼、Ｍ５０等の耐熱鋼（耐熱性，耐摩
耗性を必要とする場合）、浸炭鋼、セラミック材料な
ど、どのような材料で構成しても差し支えない。さら
に、非接触形の密封装置が備えられた開口部から最も近
い位置に配設された転がり軸受の軌道面に、窒化処理，
セラミック膜溶射，ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボ
ン）等の表面処理を施して耐摩耗性を向上させること
は、大変好ましい。

【００４４】さらにまた、転がり軸受が備える保持器の
材質は特に限定されるものではなく、ポリイミド樹脂の
他、黄銅，鉄等を用いることができる。また、保持器の
案内形式についても、外輪案内，内輪案内，玉案内のう
ちいずれの形式を採用しても問題ない。さらにまた、本
発明の転がり軸受装置の使用回転速度，負荷荷重，雰囲
気温度等の使用条件は特に限定されるものではないが、
高速回転，高荷重，及び高温等のような油膜が形成され
にくい条件において、本発明は特に寿命延長の効果を発
揮する。

【００４５】さらにまた、転がり軸受装置が備える転が
り軸受に玉軸受を用いた場合は、予圧を負荷することに
よってアキシアル方向の位置決めを正確にし、軸の振れ
を抑え、玉の滑りを抑制することができる。予圧を負荷
する方法としては、剛性を要する用途においては定位置
予圧方式が適していて、高速性を要する場合においては
バネ等を用いた定圧予圧方式が適している。また、予圧
の方向としては、軸における作用点距離が大きくモーメ
ント荷重に対する負荷能力が優れている背面組合せがよ
り適しているが、転がり軸受装置の組み立て性を要求さ
れる場合は、正面組合せを採用することができる。

【００４６】

【発明の効果】以上のように、本発明の転がり軸受装置
は、ハウジングの内部と外部とを連通する開口部から最
も近い位置に配設された転がり軸受が、セラミック製の
転動体を備えているので、転がり軸受内部に水分や異物
が侵入しても摩耗や焼付きが生じにくく長寿命である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る転がり軸受装置の第一実施形態を
示す縦断面図である。

【図２】本発明に係る転がり軸受装置の第二実施形態を
示す縦断面図である。

【図３】本発明に係る転がり軸受装置の第三実施形態を
示す縦断面図である。

【符号の説明】

１回転軸２ハウジング２ａ開口部４転がり軸受４ｃ玉（転動体）

フロントページの続き (72)発明者荒牧宏敏神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号日本精工株式会社内Ｆターム(参考） 3J101 AA02 AA13 AA43 EA41 FA31 GA31 GA60

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジングと、該ハウジングに挿嵌され
た軸と、前記ハウジングと前記軸との間に介装されて前
記ハウジングと前記軸とを相対回転自在に支持する転が
り軸受と、を備えるとともに、前記ハウジングの端部
に、前記ハウジングの内部と外部とを連通する開口部を
有する転がり軸受装置において、前記開口部から最も近い位置に配設された転がり軸受が
備える転動体のうち少なくとも一部を、セラミックで構
成したことを特徴とする転がり軸受装置。