JP2007198425A - 転がり軸受の予圧付与装置、予圧付与方法及び軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 軸受装置のアキシアル方向のスぺースを小さくしながら予圧を付与可能な転がり軸受の予圧付与装置、予圧付与方法及び軸受装置を提供する。
【解決手段】 転がり軸受の予圧付与装置は、転がり軸受１１，１１’の外輪１２，１２に設けた止め輪用溝２０，２０に係止された止め輪２１，２１によって転がり軸受間のすきまが０または負になるようにアキシアル方向ａに予圧を与える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、予圧を付与可能な転がり軸受の予圧付与装置、予圧付与方法及び軸受装置に関するものである。

転がり軸受は、多くの場合、運転状態において内部に適当なすきまを付けて使用されているが、転がり軸受の使用目的によっては、転がり軸受を組み付けたときに負のすきまとなるように予め起動輪と転動体で内部応力を発生させた予圧状態で使用される場合がある。この予圧の主な目的は、軸のラジアル方向とアキシアル方向の位置決めを正確にしたり、軸受の剛性を高めたり、軸の振れを抑えたりすることである。この予圧を与えるために対向した２つの転がり軸受の間にアキシアル内部荷重を与えている。

上記予圧を与える方法としては、図９のような定位置予圧と、図１０のような定圧予圧がある。図９の定位置予圧は、転がり軸受１０１，１０２を対向して配置した軸受装置において転がり軸受１０１，１０２のアキシアル方向（図の横方向）の相対位置が変化しないようにしたものであり、予め差幅寸法やアキシアルすきまを調整した軸受を組み合わせたり、図のように間座１０３やシムで調整する。また、図１０の定圧予圧は、同じく転がり軸受１０１，１０２を対向して配置した軸受装置においてコイルばね１０４や皿ばねなどの使用により適正なほぼ一定の予圧を対向した転がり軸受１０１，１０２に与えるようにしたものである。

定圧予圧は、温度変動に伴う予圧量の変化が少なく、予圧方法として優れた点が多くあるが、従来、定圧予圧装置を構成する際には図１０のように軸受装置内にばね１０４を組み込む必要があり、部品点数の増大、それに伴う高コスト化の問題、軸受装置のスペース増大などの問題があった。特に、図１０の横方向のアキシアル方向のスペースを極力小さくするためには図９のような定位置予圧方法でシムを極力薄くしたり、軸受同士を直接対向させる方法で対応せざるを得なかった。

本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、軸受装置のアキシアル方向のスぺースを小さくしながら予圧を付与可能な転がり軸受の予圧付与装置、予圧付与方法及び軸受装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による転がり軸受の予圧付与装置は、転がり軸受の外輪に設けた止め輪用溝に係止された止め輪によって転がり軸受間のすきまが０または負になるようにアキシアル方向に予圧を与えることを特徴とする。

この転がり軸受の予圧付与装置によれば、転がり軸受の外輪の止め輪用溝に係止された止め輪によって転がり軸受間のすきまを０または負とする予圧をアキシアル方向に与えるので、従来のように特別なばね等を軸受装置に組み込む必要がなく、軸受装置のアキシアル方向のスぺースを小さくしながら予圧を付与できる。また、ハウジングのアキシアル方向の位置決めのための止め輪を予圧付与装置に利用でき、また、外輪に止め輪を設置するための公知の溝付の軸受を利用できる。従って、止め輪及び外輪に溝の付いた軸受を使用すれば新たな部品を用意する必要がないので、コスト的に有利でスペース的にコンパクトな高精度の軸受装置を構成できる。

上記転がり軸受の予圧付与装置において前記２つの転がり軸受の両方が前記止め輪用溝を有するように構成できる。また、前記２つの転がり軸受の一方が前記止め輪用溝を有するように構成してもよい。

また、前記止め輪はアキシアル方向にばね性を有することが好ましい。

また、前記止め輪用溝のアキシアル方向の幅と前記止め輪の構造との組み合わせにより適正な予圧を得るように構成できる。

本発明による転がり軸受の予圧付与方法は、転がり軸受の外輪に設けた止め輪用溝に係止された止め輪によって２つの転がり軸受間のすきまが０または負になるようにアキシアル方向に予圧を与えることを特徴とする。

この転がり軸受の予圧付与方法によれば、転がり軸受の外輪の止め輪用溝に係止された止め輪によって転がり軸受間のすきまを０または負とする予圧をアキシアル方向に与えるので、従来のように特別なばね等を軸受装置に組み込む必要がなく、軸受装置のアキシアル方向のスぺースを小さくしながら予圧を付与できる。また、ハウジングのアキシアル方向の位置決めのための止め輪を予圧付与装置に利用でき、また、外輪に止め輪を設置するための公知の溝付の軸受を利用できる。従って、止め輪及び外輪に溝の付いた軸受を使用すれば新たな部品を用意する必要がないので、コスト的に有利でスペース的にコンパクトな高精度の軸受装置を構成できる。

上記転がり軸受の予圧付与方法において前記止め輪はアキシアル方向にばね性を有することが好ましい。また、前記止め輪用溝のアキシアル方向の幅と前記止め輪の構造との組み合わせにより適正な予圧を得ることができる。

また、本発明による軸受装置は、対向して配置された２つの転がり軸受に上述の予圧付与装置を設けたことを特徴とする。

この軸受装置によれば、転がり軸受の外輪の止め輪用溝に係止された止め輪によって転がり軸受間のすきまを０または負とする予圧をアキシアル方向に与えるので、従来のように特別なばね等を軸受装置に組み込む必要がなく、軸受装置のアキシアル方向のスぺースを小さくしながら予圧を付与できるようになる。また、ハウジングのアキシアル方向の位置決めのための止め輪を予圧付与装置に利用でき、また、外輪に止め輪を設置するための公知の溝付の軸受を利用できる。従って、止め輪及び外輪に溝の付いた軸受を使用すれば新たな部品を用意する必要がないので、コスト的に有利でスペース的にコンパクトな高精度の軸受装置を構成できる。

上記軸受装置において前記２つの転がり軸受をハウジングを介して配置するように構成でき、止め輪用溝に係止された止め輪によってハウジングを介して転がり軸受間のすきまが０または負になるようにアキシアル方向に予圧を与えることができる。

本発明の転がり軸受の予圧付与装置、予圧付与方法及び軸受装置によれば、軸受装置のアキシアル方向のスぺースを小さくしながら予圧を付与可能になり、低コストで実現できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。

〈第１の実施の形態〉

図１は第１の実施の形態に用いる転がり軸受の側面図である。図２は図１の転がり軸受を用いた第１の実施の形態による軸受装置の側面図である。図３は図２の軸受装置の止め輪を示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。

図１に示すように、転がり軸受１１は、内周面に外輪軌道面１３が形成された外輪１２と、外周面に内輪軌道面１５が形成された内輪１４と、外輪軌道面１３と内輪軌道面１５との間に転動自在に配置された転動体である複数個の玉１６と、を備え、単列の玉軸受に構成されている。外輪１２の外周面１２ａには連続した止め輪用溝２０が形成されている。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、止め輪２１は、ばね鋼等の線材からほぼ一巻きのリング状に構成され、一端２１ｂと他端２１ｃとの間に隙間２１ａが形成されており略Ｃ型形状となっている。止め輪２１は、図３（ｂ）のように、一端２１ｂと他端２１ｃがアキシアル方向ａにおいて互いに反対方向に隙間２１ａで食い違いを生じさせることでアキシアル方向ａにばね性を有している。

図１の転がり軸受１１の止め輪用溝２０は、図３（ａ）、（ｂ）の止め輪２１が安易に外れたりしない寸法に設定されて止め輪２１を係止するように構成されている。

図２のように、本実施の形態による軸受装置３０は、図１の２個の転がり軸受１１，１１’が組み合わされてハウジング２２と軸１０との間に配置されている。軸受装置３０は２個の転がり軸受１１，１１’を軸１０の段差１０ｄで凹むように形成された凹部１０ａに対向するように配置している。

即ち、転がり軸受１１を内輪１４が軸１０の凹部１０ａの段差１０ｄに当接するように配置し、もう１つの転がり軸受１１’を間座２３を介して内輪１４が凹部１０ａ内に位置するように配置する。転がり軸受１１’は軸１０の凹部１０ａ側の端部に形成されたねじ部１０ｂにねじ込まれたねじ止め部１０ｃにより押し付けられて固定される。

また、軸受１１，１１’の各外輪１２の各外周面１２ａにはハウジング２２が止め輪用溝２０と２０との間に位置するようにし、各止め輪用溝２０内で各止め輪２１が圧縮されることで係止される。このように、各止め輪用溝２０内に係止された各止め輪２１がそのばね復元力によりハウジング２２を介して軸受１１，１１’を互いに押し付ける。かかる止め輪２１の押し付け力により軸受１１，１１’をアキシアル方向ａに転がり軸受１１と１１’との間のすきまが０または負になるように予圧するようになる。

図１〜図３の軸受装置３０によれば、ばね性を有する止め輪２１を転がり軸受１１，１１’の各外輪１２に取り付けることで得たばね復元力により、対向した２個の転がり軸受１１と１１’との間のガタ（アキシアルすきま）を打ち消すことができ、転がり軸受１１，１１’の各外輪１２の各止め輪用溝２０に係止された各止め輪２１によって転がり軸受１１と１１’との間のすきまを０または負とする予圧をアキシアル方向ａに与える予圧付与装置を構成できる。

かかる予圧付与装置によれば、従来の図１０のような特別なばね１０４を軸受装置に組み込む必要がなく、ハウジング２２及び間座２３のアキシアル方向の寸法設定により軸受装置３０のアキシアル方向ａのスぺースを小さくしながら定圧予圧を付与できるので、軸受装置３０を精度よく使用することができる。

また、ハウジングのアキシアル方向の位置決めのため止め輪を予圧付与装置に利用でき、また、外輪に止め輪を設置するための公知の溝付の軸受を利用できる。従って、止め輪及び外輪に溝の付いた軸受を使用すれば新たな部品を用意する必要がないので、安価でスペース的にコンパクトな高精度の軸受装置を構成できる。

次に、図３の止め輪の変形例を図４乃至図６により説明する。図４はコイル状にした止め輪を示す正面部（ａ）及び側面図（ｂ）である。図５は皿形状にした止め輪を示す正面部（ａ）及び側断面図（ｂ）である。図６は円周方向に波形状とした止め輪を示す正面部（ａ）及び側断面図（ｂ）である。

図４（ａ）、（ｂ）の止め輪２５は、ばね鋼等の線材を２〜３回程度巻回してコイル形状としアキシアル方向ａにばね性を有し、図１の転がり軸受１１の止め輪用溝２０を幅広く構成できる場合に適用して好ましい。

また、図５（ａ）、（ｂ）の止め輪２６は、ばね鋼等の板材から隙間２６ａのあるリング状に形成されかつ半径方向に傾斜した皿形状に構成されており、アキシアル方向ａにばね性を有する。

また、図６（ａ）、（ｂ）の止め輪２７は、ばね鋼等の板材から隙間２７ａのあるリング状に形成されかつその円周方向に波形状に構成されており、アキシアル方向ａにばね性を有する。

上述の止め輪２５〜２７は、図３の軸受装置３０において止め輪用溝２０に止め輪２１の代わりに配置でき、止め輪２１と同様の効果を得ることができる。

〈第２の実施の形態〉

図７は第２の実施の形態による軸受装置の側面図である。図２の軸受装置３０は対向する２個の軸受を図１の止め輪用溝のある転がり軸受としたが、第２の実施の形態による軸受装置４０は、図７のように、一方をフランジ付きタイプの転がり軸受４４とし、他方を図１と同様の止め輪用溝２０を設けた転がり軸受１１としたものである。

図７に示すように、転がり軸受４４は、その外輪４５が外周面から突き出たフランジ部４５ａを有する以外は、図１の止め輪用溝２０と同様に構成されている。転がり軸受４４の内輪４６と転がり軸受１１の内輪１４を間座２３を介して軸１０の凹部１０ａに配置し、ねじ部１０ｂでねじ止め部１０ｃにより固定する。

また、転がり軸受４４のフランジ部４５ａと転がり軸受１１の外輪１２の止め輪用溝２０との間にハウジング２２が位置するようにし、止め輪用溝２０内で止め輪２１が圧縮されることで係止される。このように、転がり軸受１１の止め輪用溝２０内に係止された止め輪２１がそのばね復元力によりハウジング２２を介して軸受４４，１１を互いに押し付ける。かかる止め輪２１の押し付け力により軸受４４，１１をアキシアル方向ａに転がり軸受４４と１１との間のすきまが０または負になるように予圧するようになる。

なお、図７の軸受装置４０において止め輪２１の代わりに図４〜図６の止め輪２５〜２７のいずれかを止め輪用溝２０に配置する構成にしてもよい。

図７の軸受装置４０によれば、ばね性を有する止め輪２１を転がり軸受１１の外輪１２に取り付けることで得たばね復元力により、対向した２個の軸受４４と１１との間のガタ（アキシアルすきま）を打ち消すことができ、転がり軸受１１の外輪１２の止め輪用溝２０に係止された止め輪２１によって転がり軸受４４と１１との間のすきまを０または負とする予圧をアキシアル方向ａに与える予圧付与装置を構成できる。これにより、図２の軸受装置３０と同様の効果を得ることができる。

〈第３の実施の形態〉

図８は第３の実施の形態による軸受装置の側面図である。図２の軸受装置３０は対向する２個の軸受を図１の止め輪用溝のある転がり軸受としたが、第３の実施の形態による軸受装置５０は、図８のように、一方を溝のない通常の外径円筒形軸受タイプの転がり軸受４７とし、他方を図１と同様の止め輪用溝２０を設けた転がり軸受１１とし、ハウジング２２にフランジ部２２ａを設けたものである。

図８に示すように、転がり軸受４７は、その外輪４８の外周面に図１のような溝２０を形成していない以外は、図１の止め輪用溝２０と同様に構成されている。転がり軸受４７の内輪４９と転がり軸受１１の内輪１４を間座２３を介して軸１０の凹部１０ａに配置し、ねじ部１０ｂでねじ止め部１０ｃにより固定する。

また、転がり軸受４７の外輪４８にハウジング２２のフランジ部２２ａが当接した状態で、外輪４８と転がり軸受１１の外輪１２の止め輪用溝２０との間にハウジング２２が位置するようにし、止め輪用溝２０内で止め輪２１が圧縮されることで係止される。このように、転がり軸受１１の止め輪用溝２０内に係止された止め輪２１がそのばね復元力によりハウジング２２を介して軸受４７，１１を互いに押し付ける。かかる止め輪２１の押し付け力により軸受４７，１１をアキシアル方向ａに転がり軸受４７と１１との間のすきまが０または負になるように予圧するようになる。

なお、図８の軸受装置５０において止め輪２１の代わりに図４〜図６の止め輪２５〜２７のいずれかを止め輪用溝２０に配置する構成にしてもよい。

図８の軸受装置５０によれば、ばね性を有する止め輪２１を転がり軸受１１の外輪１２に取り付けることで得たばね復元力により、対向した２個の軸受４７と１１との間のガタ（アキシアルすきま）を打ち消すことができ、転がり軸受１１の外輪１２の止め輪用溝２０に係止された止め輪２１によって転がり軸受４７と１１との間のすきまを０または負とする予圧をアキシアル方向ａに与える予圧付与装置を構成できる。これにより、図２の軸受装置３０と同様の効果を得ることができる。

以上のように、本実施の形態の軸受装置３０，４０，５０によれば、軸受自体に予圧付与装置を構成するばねを内蔵することになるから、軽量化かつコンパクト化の要求に対応できる。また、転がり軸受において外輪に止め輪を設置するための溝付き構造は、多くの軸受で既に採用されており、中にはＩＳＯ、ＪＩＳ等の規格品となっているものもあり、かかる外輪を持つ転がり軸受を使用すれば、新たな部品を作製しないで軸受装置を構成できるので、予圧付与装置付きの軸受装置の低コスト化を実現できる。従って、コスト的に有利でスペース的にコンパクトな高精度の軸受装置を提供できる。

また、１つの軸受装置で多種の予圧荷重を設定する必要がある場合や、緻密な予圧制御を必要とする場合には、図１の止め輪用溝２０の幅ｗを広くすると、例えば、図４のようなコイル形状の止め輪２５を配置可能となり、予圧調整の幅が広がり、予圧を調整し易くなる。

また、同じ軸受を用いた場合でも必要予圧荷重に合わせて止め輪のばね定数を変化させたものを用意して組み合わせることで、適正な予圧を得ることも可能となる。従って、必要予圧荷重と精度等の要求により、止め輪用溝２０の幅ｗと止め輪２１，２５，２６，２７のような各構造とを組み合わせて適正な予圧荷重を得るようにできる。更に、軸受装置３０，４０，５０にばね定数の大きな止め輪を用いることで軸受装置３０をより定圧予圧の状態に設定できる。

以上のように本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、図２，図７，図８の各軸受装置３０，４０，５０では、転がり軸受として単列のアンギュラ玉軸受を用いたが、本発明はこれに限定されず、複列であってもよく、また、他のラジアル軸受やスラスト軸受等であってもよい。

第１の実施の形態に用いることのできる転がり軸受の側面図である。 図１の転がり軸受を用いた第１の実施の形態による軸受装置の側面図である。 図２の軸受装置の止め輪を示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 図３の止め輪の変形例であるコイル状にした止め輪を示す正面部（ａ）及び側面図（ｂ）である。 図３の止め輪の別の変形例である皿形状にした止め輪を示す正面部（ａ）及び側断面図（ｂ）である。 図３の止め輪の更に別の変形例である円周方向に波形状とした止め輪を示す正面部（ａ）及び側断面図（ｂ）である。 第２の実施の形態による軸受装置の側面図である。 第３の実施の形態による軸受装置の側面図である。 従来の定位置予圧を説明するための図である。 従来の定圧予圧を説明するための図である。

符号の説明

１０ 軸
１１，１１’ 転がり軸受
１２ 外輪
１２ａ 外周面
１４ 内輪
１６ 玉、転動体
２０ 止め輪用溝
２１ 止め輪
２２ ハウジング
２２ａ フランジ部
２３ 間座
２５，２６，２７ 止め輪
３０，４０，５０ 軸受装置
４４ 転がり軸受
４５ 外輪
４５ａ フランジ部
４７ 転がり軸受
ａ アキシアル方向
ｗ 止め輪用溝２０の幅

Claims (10)

1. 転がり軸受の外輪に設けた止め輪用溝に係止された止め輪によって２つの転がり軸受間のすきまが０または負になるようにアキシアル方向に予圧を与えるように構成されたことを特徴とする転がり軸受の予圧付与装置。
2. 前記２つの転がり軸受の両方が前記止め輪用溝を有する請求項１に記載の転がり軸受の予圧付与装置。
3. 前記２つの転がり軸受の一方が前記止め輪用溝を有する請求項１に記載の転がり軸受の予圧付与装置。
4. 前記止め輪はアキシアル方向にばね性を有する請求項１，２または３に記載の転がり軸受の予圧付与装置。
5. 前記止め輪用溝のアキシアル方向の幅と前記止め輪の構造との組み合わせにより適正な予圧を得るように構成した請求項１乃至４のいずれか１項に記載の転がり軸受の予圧付与装置。
6. 転がり軸受の外輪に設けた止め輪用溝に係止された止め輪によって２つの転がり軸受間のすきまが０または負になるようにアキシアル方向に予圧を与えることを特徴とする転がり軸受の予圧付与方法。
7. 前記止め輪はアキシアル方向にばね性を有する請求項６に記載の転がり軸受の予圧付与方法。
8. 前記止め輪用溝のアキシアル方向の幅と前記止め輪の構造との組み合わせにより適正な予圧を得る請求項６または７に記載の転がり軸受の予圧付与方法。
9. 対向して配置された２つの転がり軸受に請求項１乃至５のいずれか１項に記載の予圧付与装置を設けたことを特徴とする軸受装置。
10. 前記２つの転がり軸受をハウジングを介して配置した請求項９に記載の軸受装置。
    
    

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