JP2010054004A - 転がり軸受ユニットの製造方法および転がり軸受ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】接着材の硬化不良が発生せず品質を安定させること。
【解決手段】シャフト１３またはスリーブ２３に転がり軸受１Ａ，１Ｂを嵌合する嵌合ステップと、嵌合ステップによりシャフト１３またはスリーブ２３に転がり軸受１Ａ，１Ｂを嵌合させた状態で、転がり軸受１Ａ，１Ｂの面取り部４ａ，６ａ，６ｂとシャフト１３またはスリーブ２３の面取り部４ａ，６ａ，６ｂの対向する位置に全周にわたって設けられた周溝１４ａ，１４ｂまたは切欠部２６ａ，２６ｂとにより形成される環状の内側凹部３４ａ、内側凹部３４ｂ、外側凹部３６ａおよび外側凹部３６ｂに接着剤を塗布する塗布ステップと、接着剤を硬化させる硬化ステップとを備える転がり軸受ユニット１０の製造方法を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受ユニットおよびその製造方法に関するものである。

一般に、接着剤を併用した圧入、または、隙間に埋め込んだ接着剤により、シャフトとベアリングの内輪やスリーブとベアリングの外輪を固定した転がり軸受装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の軸受装置によれば、装置組立て時において、ベアリングの内輪の内径面および外輪の外径面に接着剤を塗布し、軸および揺動部材に対してベアリングを接着固定するようになっている。
なお、接着剤としては、例えば、嫌気性接着剤や紫外線硬化型の嫌気性接着剤が使用されている。

特開２００１−２１４９４２号公報

しかしながら、接着剤を使用して組立てた軸受装置では、接着剤を塗り忘れて組立ててしまったり、嫌気性接着剤であれば、塗布した後に各部品が組み合わせられて予圧がかけられる前に接着剤が硬化してしまったりする問題がある。また、接着剤を塗布する量や清浄度により、抜けが起こったり品質にばらつきが生じたりする問題がある。さらに、転走面に干渉する範囲に接着剤が塗布されると、接着剤の収縮によりベアリングに歪みが生じてトルクの変動が大きくなるという不都合がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、接着材の硬化不良が発生せず安定した品質の転がり軸受ユニットおよびその製造方法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、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、シャフトまたはスリーブにベアリングを嵌合する嵌合ステップと、該嵌合ステップにより前記シャフトまたは前記スリーブに前記ベアリングを嵌合させた状態で、前記ベアリングの面取り部と前記シャフトまたは前記スリーブの前記面取り部の対向する位置に全周にわたって設けられた切欠部とにより形成される環状の凹部に接着材を塗布する塗布ステップと、該接着材を硬化させる硬化ステップとを備える転がり軸受ユニットの製造方法を提供する。

本発明によれば、凹部に塗布した接着材によってベアリングの面取り部とシャフトまたはスリーブの切欠部とを接着させることで、ベアリングとシャフトまたはベアリングとスリーブとを固定する。凹部は、嵌合ステップにより嵌合させた状態でベアリングの軸方向の端部に露出しているので、塗布ステップにおいて接着材を塗布し易く、また、組み立て中に接着材がしごき出されてしまうような不都合もない。したがって、塗布量のばらつきを防ぎ、硬化ステップにおける硬化不良の発生を抑制することができる。これにより、安定した品質の転がり軸受ユニットを組立てることができる。

また、ベアリングの内輪の内周面や外輪の外周面に接着材を塗布した場合のように転動体の転走面に接着材が干渉してしまうのを回避することができる。これにより、接着材の収縮によって転走面に歪みが生じるのを防ぎ、トルク変動を防止することができる。

上記発明においては、前記接着材が嫌気性接着剤であり、前記硬化ステップが、前記凹部に塗布された前記嫌気性接着剤を所定時間にわたり空気中に放置することとしてもよい。
このような構成によれば、簡易な方法でシャフトまたはスリーブとベアリングとを固定することができる。

また、上記発明においては、前記接着材が紫外線硬化型接着剤であり、前記硬化ステップが、前記凹部に塗布された前記紫外線硬化型接着剤に所定時間にわたり紫外線を照射することとしてもよい。

このような構成によれば、転がり軸受ユニットを組み合わせながら外側から紫外線硬化型接着剤を急速硬化させることができ、組立て時間の短縮を図ることができる。また、熱硬化性接着剤のように硬化時に加熱が不要であり、熱硬化による転がり軸受ユニットの歪みの発生を防ぐことができる。紫外線を照射する手段としては、例えば、ＵＶ照射器等を用いることができる。

また、上記発明においては、前記接着材が金属ナノペーストであり、前記硬化ステップが、前記凹部に塗布された前記金属ナノペーストを加熱して硬化させることとしてもよい。
このような構成によれば、金属同士を結合させるので、アウトガスの発生を抑えることができる。また、転がり軸受ユニットの導電性を向上させ、静電気帯電による不都合を回避することができる。

また、上記発明においては、前記塗布ステップの後に前記ベアリングに予圧をかける予圧ステップを備え、前記硬化ステップが、前記予圧ステップにより予圧をかけた状態で実施されることとしてもよい。
このような構成によれば、接着により予圧をかけた状態に維持されるので、予圧抜けを防ぎ、転がり軸受ユニットの回転精度の悪化を防止することができる。

本発明は、シャフトまたはスリーブとベアリングとを固定する接着材が、前記シャフトまたは前記スリーブに前記ベアリングが嵌合された状態で外部に露出する凹部に塗布されている転がり軸受ユニットを提供する。
本発明によれば、接着材の塗布し忘れや硬化不良が発生せず安定した品質の転がり軸受ユニットを提供することができる。

本発明によれば、接着材の硬化不良が発生せず品質を安定させることができるという効果を奏する。

以下、本発明の一実施形態に係る転がり軸受ユニット１０およびその製造方法について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る転がり軸受ユニット１０は、例えば、スイングアーム用の転がり軸受ユニットである。

この転がり軸受ユニット１０は、図１〜図３に示すように、軸方向に所定の間隔をあけて配置される第１の転がり軸受（ベアリング）１Ａおよび第２の転がり軸受（ベアリング）１Ｂ（以下、第１の転がり軸受１Ａと第２の転がり軸受１Ｂを合わせて「転がり軸受１Ａ，１Ｂ」という。）と、これらの転がり軸受１Ａ，１Ｂに嵌合されるシャフト１３と、転がり軸受１Ａ，１Ｂを嵌合させる嵌合孔２５を有する円筒状のスリーブ２３とを備えている。

転がり軸受１Ａ，１Ｂは、シャフト１３とスリーブ２３とを相対的に回転させるためのものである。第１の転がり軸受１Ａは、同軸上に配置された内輪３ａおよび外輪５ａと、これら内輪３ａと外輪５ａとの間の円環状空間に周方向に間隔をあけて内蔵される複数個の転動体７とを備えている。

内輪３ａは、両端部の内周縁が全周にわたって面取りされた内輪面取り部４ａを備えている。この内輪面取り部４ａは、約４５°の角度で傾斜する傾斜面となっている。また、外輪５ａは、両端部の外周縁が全周にわたって面取りされた外輪面取り部６ａを備えている。この外輪面取り部６ａは、約４５°の角度で傾斜する傾斜面となっている。以下、内輪面取り部４ａと外輪面取り部６ａとを合わせて「面取り部４ａ，６ａ」という。

また、内輪３ａの外周面には、深溝型若しくはアンギュラ型の内輪軌道が設けられ、また、外輪５ａの内周面には、深溝型若しくはアンギュラ型の外輪軌道が設けられている。
なお、第２の転がり軸受１Ｂは、第１の転がり軸受１Ａと同じ構成であり、説明を省略する。

シャフト１３は、略円筒状部材であって、一端に軸方向に延びるネジ孔１５を備え、他端に軸方向に突出する雄ねじ形成用の突起１７を備えている。シャフト１３の前記他端には、全周にわたって半径方向外方に突出する鍔状のフランジ部１９が設けられている。このシャフト１３には、フランジ部１９側から順に第１の転がり軸受１Ａ、第２の転がり軸受１Ｂが嵌め込まれている。

シャフト１３の円筒面には、全周にわたって凹む周溝（切欠部）１４ａ，１４ｂが軸方向に間隔をあけて２箇所に形成されている。周溝１４ａ，１４ｂは、円筒面から約４５°の角度で傾斜する傾斜面を有している。周溝１４ａは、第１の転がり軸受１Ａのフランジ部１９から遠い方の内輪面取り部４ａに対向する位置に設けられ，周溝１４ｂは、第２の転がり軸受１Ｂのフランジ部１９から遠い方の内輪面取り部４ｂに対向する位置に設けられている。

シャフト１３に転がり軸受１Ａ，１Ｂが嵌合された状態では、内輪面取り部４ａと周溝１４ａの傾斜面とにより環状の内側凹部３４ａが形成され、また、内輪面取り部４ｂと周溝１４ｂの傾斜面とにより環状の内側凹部３４ｂが形成されている。これら内側凹部３４ａ，３４ｂは、それぞれ断面がほぼＶ字状の周溝である。

内側凹部３４ａ，３４ｂには、それぞれ凹部を満たすように接着剤（接着材）が塗布されており、内輪面取り部４ａと周溝１４ａの傾斜面、内輪面取り部４ｂと周溝１４ｂの傾斜面がそれぞれ接着剤によって接着されている。これにより、シャフト１３と内輪３ａ，３ｂがそれぞれ固定されている。なお、接着剤としては、例えば、紫外線硬化型接着剤が用いられる。内側凹部３４ａ，３４ｂは、転がり軸受１Ａ，１Ｂの転動体７の内輪３ａ，３ｂ側の転走面に干渉しない深さであることが望ましい。

本実施形態に係る転がり軸受ユニット１０は、内輪３ａ，３ｂが相互に近接する方向に押圧された状態で固定されている。これにより、転がり軸受１Ａ，１Ｂには予圧がかけられた状態となり、内輪３ａ，３ｂおよび外輪５ａ，５ｂと転動体７とが隙間なく接触させられている。

スリーブ２３の嵌合孔２５の内面には、軸方向の略中央に内側に向かって突出する凸部２７が設けられている。この嵌合孔２５には、凸部２７を挟んで軸方向の一方に第１の転がり軸受１Ａ、他方に第２の転がり軸受１Ｂがそれぞれ嵌め込まれており、外輪５ａ，５ｂの互いに対向する端面が凸部２７に突き当てられている。以下、嵌合孔２５の第１の転がり軸受１Ａが嵌め込まれている部分を「第１の嵌合部２９ａ」といい、第２の転がり軸受１Ｂが嵌め込まれている部分を「第２の嵌合部２９ｂ」という。

また、スリーブ２３は、両端部の内周縁が全周にわたって面取りされた切欠部２６ａ，２６ｂを備えている。切欠部２６ａ，２６ｂは、約４５°の角度で傾斜する傾斜面となっている。切欠部２６ａは、第１の転がり軸受１Ａの外輪面取り部６ａに対向する位置に設けられ、切欠部２６ｂは、第２の転がり軸受１Ｂの外輪面取り部６ｂに対向する位置に設けられている。

スリーブ２３に転がり軸受１Ａ，１Ｂが嵌め込まれた状態では、切欠部２６ａと外輪面取り部６ａとにより環状の外側凹部３６ａが形成され、また、切欠部２６ｂと外輪面取り部６ｂとにより環状の外側凹部３６ｂが形成されている。これら外側凹部３６ａ，３６ｂは、断面がほぼＶ字状の周溝である。

外側凹部３６ａ,３６ｂには、凹部を満たすように接着剤が塗布されており、切欠部２６ａと外輪面取り部６ａ、切欠部２６ｂと外輪面取り部６ｂがそれぞれ接着剤によって接着されている。これにより、スリーブ２３と外輪５ａ，５ｂがそれぞれ固定されている。なお、外側凹部３６ａ，３６ｂは、転がり軸受１Ａ，１Ｂの転動体７の外輪５ａ，５ｂ側の転走面に干渉しない深さとすることが望ましい。

以下、このように構成される本実施形態の転がり軸受ユニット１０の製造方法について説明する。
まず、第１の転がり軸受１Ａの内輪３ａにシャフト１３を嵌合させ、フランジ部１９に内輪３ａの端面を突き当てる（嵌合ステップ）。この状態で内輪面取り部４ａと周溝１４ａの傾斜面とにより形成される内側凹部３４ａに、凹部を満たすように紫外線硬化型接着剤を塗布する（塗布ステップ）。そして、ＵＶ照射器（図示略）等により接着剤に紫外線を照射し、接着剤を急速硬化させてシャフト１３と内輪３ａとを固定する（硬化ステップ）。

続いて、スリーブ２３の第２の嵌合部２９ｂに第２の転がり軸受１Ｂの外輪５ｂを嵌合させ、嵌合孔２５の凸部２７に外輪５ｂの端面を突き当てる。そして、第１の転がり軸受１Ａに嵌め込まれたシャフト１３をネジ孔１５が鉛直上向きになるように固定した状態で、スリーブ２３を嵌め合わせる（嵌合ステップ）。

具体的には、第２の嵌合部２９ｂに嵌め込まれている第２の転がり軸受１Ｂの内輪３ｂにシャフト１３を嵌合させ、第１の嵌合部２９ａに第１の転がり軸受１Ａの外輪５ａを嵌合させて、外輪５ａの端面を凸部２７に突き当てる。この状態で、内輪面取り部４ｂと周溝１４ｂの傾斜面とにより形成される内側凹部３４ｂに、凹部を満たすように紫外線硬化型接着剤を塗布する（塗布ステップ）。

そして、転がり軸受１Ａ，１Ｂに予圧をかけ、予圧をかけた状態で接着剤を硬化させる。転がり軸受１Ａ，１Ｂの外輪５ａ，５ｂ間の間隔は凸部２７の長さによって決定されているので、内輪３ａ，３ｂどうしを近接させる方向に押圧するだけで予圧をかけることができる。

また、第１の転がり軸受１Ａの内輪３ａがフランジ部１９に突き当てられているので、第１の転がり軸受１Ａに対して軸方向の反対側に配置された第２の転がり軸受１Ｂの内輪３ｂを軸方向に押圧するだけで、第１の転がり軸受１Ａおよび第２の転がり軸受１Ｂに予圧をかけることができる。

そこで、第２の転がり軸受１Ｂの内輪３ｂを軸方向に押圧して、第１の転がり軸受１Ａおよび第２の転がり軸受１Ｂに予圧をかける（予圧ステップ）。そして、予圧をかけた状態で、ＵＶ照射器により内側凹部３４ｂの接着剤に紫外線を照射する。これにより、接着剤を急速硬化させて、予圧をかけたまま第２の転がり軸受１Ｂの内輪３ｂとシャフト１３を固定させる（硬化ステップ）。

これにより、２つの転がり軸受１Ａ，１Ｂの内輪３ａ，３ｂおよび外輪５ａ，５ｂと各転動体７との隙間をなくし、転がり軸受ユニット１０の剛性確保および回転精度の向上を図ることができる。また、接着により予圧をかけた状態に維持されるので、予圧抜けを防ぎ、転がり軸受ユニット１０の回転精度の悪化を防止することができる。

続いて、外輪面取り部６ｂと切欠部２６ｂとにより形成される外側凹部３６ｂ、および、外輪面取り部６ａと切欠部２６ａとにより形成される外側凹部３６ａに、凹部を満たすように紫外線硬化型接着剤を塗布し（塗布ステップ）、ＵＶ照射器により接着剤に紫外線を照射して急速硬化させ、外輪５ｂと第２の嵌合部２９ｂ、および、外輪５ａと第１の嵌合部２９ａをそれぞれ固定する（硬化ステップ）。

以上、本実施形態に係る転がり軸受ユニット１０およびその製造方法によれば、嵌合ステップにより嵌合させた状態で転がり軸受１Ａ，１Ｂの軸方向の端部に内側凹部３４ａ，３４ｂおよび外側凹部３６ｂが露出しているので、塗布ステップにおいて接着剤を塗布し易く、また、組み立て中に接着剤がしごき出されてしまうような不都合もない。したがって、塗布量のばらつきを防ぎ、硬化ステップにおける硬化不良の発生を抑制することができる。これにより、安定した品質の転がり軸受ユニット１０を組立てることができる。

また、転がり軸受１Ａ，１Ｂの内輪３ａ，３ｂの内周面や外輪５ａ，５ｂの外周面に接着剤を塗布した場合のように転動体７の転走面に接着剤が干渉してしまうのを回避することができる。これにより、接着剤の収縮によって転走面に歪みが生じるのを防ぎ、トルク変動を防止することができる。

また、紫外線硬化型接着剤を用いることで、転がり軸受ユニット１０を組み合わせながら外側から接着剤を急速硬化させることができ、組立て時間の短縮を図ることができる。また、熱硬化性接着剤のように硬化時に加熱が不要であり、熱硬化による転がり軸受ユニット１０の歪みの発生を防ぐことができる。

なお、本実施形態においては、第１の転がり軸受１Ａの内輪３ａにシャフト１３を嵌合させた時点で、シャフト１３と内輪３ａとを固定することとしたが、例えば、シャフト１３にスリーブ２３を嵌め合わせてからシャフト１３と内輪３ａとを固定することとしてもよい。この場合、内側凹部３４ａにＵＶ照射をするためのスリットをスリーブ２３の嵌合孔２５に設けることとすればよい。このようにすることで、嵌合ステップにより転がり軸受ユニット１０を組み合わせてから硬化ステップを実施することができる。

また、本実施形態においては紫外線硬化型接着剤を例示したが、これに代えて、例えば、嫌気性接着剤を採用することとしてもよい。この場合、内側凹部３４ａ、内側凹部３４ｂ、外側凹部３６ａおよび外側凹部３６ｂに嫌気性接着剤を塗布した状態で所定時間にわたりを空気中に放置することとすればよい。このようにすることで、簡易な方法でシャフト１３やスリーブ２３と転がり軸受１Ａ，１Ｂとを固定することができる。

また、接着剤に代えて、例えば、金属ナノペーストを採用することとしてもよい。この場合、内側凹部３４ａ、内側凹部３４ｂ、外側凹部３６ａおよび外側凹部３６ｂに金属ナノペーストを塗布して加熱硬化させることとすればよい。金属同士を結合させるので、アウトガスの発生を抑えることができる。また、転がり軸受ユニット１０の導電性を向上させ、静電気帯電による不都合を回避することができる。

また、本実施形態は以下のように変形することができる。
例えば、本実施形態においては、シャフト１３の周溝１４ａ，１４ｂおよびスリーブの切欠部２６ａ，２６ｂがそれぞれ傾斜面を有していることとしたが、第１の変形例に係る転がり軸受ユニット１１０は、図４〜図６に示すように、シャフト１３の周溝１１４ａ，１１４ｂがそれぞれ円筒面に対して半径方向内方に向かってほぼ直角に削られた壁面を有し、また、切欠部１２６ａ，１２６ｂが嵌合孔２５の内周面に対して半径方向外方に向かってほぼ直角に削られた壁面を有することとしてもよい。

また、本実施形態においては、転がり軸受１Ａ，１Ｂの面取り部４ａ，６ａ，４ｂ，６ｂが約４５°の傾斜面を有することとしたが、第２の変形例に係る転がり軸受ユニット２１０は、図７〜図９に示すように、転がり軸受１Ａ，１Ｂの一端の面取り部２０４ａ，２０６ａ，２０４ｂ，２０６ｂの傾斜面を転動体７の転走面に干渉しない範囲で軸方向に大きくすることとしてもよい。

この場合、シャフト１３の周溝２１４ｂおよびスリーブ２３の切欠部２２６ｂは、それぞれ面取り部２０４ｂ，２０６ｂに対向して内側凹部２３４ｂおよび外側凹部２３６ｂが形成されるように設けることとすればよい。また、内側凹部２３４ａおよび外側凹部２３６ａにも接着剤を塗布して硬化させることとしてもよい。内側凹部２３４ａ，２３４ｂおよび外側凹部２３６ａ，２３６ｂを転動体７の転走面に干渉しない範囲で深くして接着剤の接着面積を大きくすることにより、トルク変動を防止しつつ接着をより強固にすることができる。

本発明の一実施形態に係る転がり軸受ユニットの縦断面図である。 図１の転がり軸受ユニットの第１の凹部の縦断面図である。 図１の転がり軸受ユニットの第１の凹部の縦断面図である。 本発明の一実施形態の第１の変形例に係る転がり軸受ユニットの縦断面図である。 図４の転がり軸受ユニットの第１の凹部の縦断面図である。 図４の転がり軸受ユニットの第１の凹部の縦断面図である。 本発明の一実施形態の第２の変形例に係る転がり軸受ユニットの縦断面図である。 図７の転がり軸受ユニットの第１の凹部の縦断面図である。 図８の転がり軸受ユニットの第１の凹部の縦断面図である。

符号の説明

１Ａ 第１の転がり軸受（ベアリング）
２Ａ 第２の転がり軸受（ベアリング）
１０ 転がり軸受ユニット
１３ シャフト
２３ スリーブ

Claims (6)

1. シャフトまたはスリーブにベアリングを嵌合する嵌合ステップと、
   該嵌合ステップにより前記シャフトまたは前記スリーブに前記ベアリングを嵌合させた状態で、前記ベアリングの面取り部と前記シャフトまたは前記スリーブの前記面取り部の対向する位置に全周にわたって設けられた切欠部とにより形成される環状の凹部に接着材を塗布する塗布ステップと、
   該接着材を硬化させる硬化ステップと
   を備える転がり軸受ユニットの製造方法。
2. 前記接着材が嫌気性接着剤であり、
   前記硬化ステップが、前記凹部に塗布された前記嫌気性接着剤を所定時間にわたり空気中に放置する請求項１に記載の転がり軸受ユニットの製造方法。
3. 前記接着材が紫外線硬化型接着剤であり、
   前記硬化ステップが、前記凹部に塗布された前記紫外線硬化型接着剤に所定時間にわたり紫外線を照射する請求項１に記載の転がり軸受ユニットの製造方法。
4. 前記接着材が金属ナノペーストであり、
   前記硬化ステップが、前記凹部に塗布された前記金属ナノペーストを加熱して硬化させる請求項１に記載の転がり軸受ユニットの製造方法。
5. 前記塗布ステップの後に前記ベアリングに予圧をかける予圧ステップを備え、
   前記硬化ステップが、前記予圧ステップにより予圧をかけた状態で実施される請求項１から請求項４のいずれかに記載の転がり軸受ユニットの製造方法。
6. シャフトまたはスリーブとベアリングとを固定する接着材が、前記シャフトまたは前記スリーブに前記ベアリングが嵌合された状態で外部に露出する凹部に塗布されている転がり軸受ユニット。

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