JP2012141059A - 回転軸の組付け構造及び組付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸の組付け性やメンテナンス性に優れるとともに、回転軸の磨耗の発生がなく、軸受に無理な負荷がかからない回転軸の組み付け。
【解決手段】適宜の装置のハウジング３内に配置された回転軸５を第１軸受１１と第２軸受１２を介して上記ハウジング３に回転自在に組み付けた回転軸５の組付け構造において、第１軸受１１の内輪１１ａと外輪１１ｂとを、それぞれ上記回転軸５の一側とハウジング３の一部の開口部6ａに圧入固定し、ハウジング３の他の一部に形成された開口部７に上記回転軸５を貫通するとともに、第２軸受１２を上記開口部７の内側に配置し、第２軸受１２の内輪１２ａと外輪１２ｂとを、それぞれ上記回転軸５及び上記開口部７の内外両側に設けた押え部材２０、２３の間に挟みこんで固定した。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転軸を適宜の装置のハウジングに固定する組付け構造及びその組付け方法に関する。

ポンプやモータ等各種の機械装置における回転軸の多くは、ボールベアリングやローラベアリング等の転がり軸受を介してなされており、転がり軸受による回転軸の支持は、その内輪が回転軸に圧入嵌合もしくはナット締め等で固定され、また外輪がハウジング側に圧入嵌合され、これにより回転軸が転がり軸受を介して前記ハウジングに対して相対回転するように支持される。

機械装置における回転軸の上述の転がり軸受を介した支持は、精度良く緩みのない状態でなされるのが好ましいが、融通のきかない固定であると、その組付けは困難なものとなり、とりわけ、回転軸の両側に軸受を配置する構造のものにおいてはその組付けが面倒になる。例えば、軸受の内外輪を完全な固定状態にしようとすると、一方の軸受はハウジングの円形開口部と回転軸に圧入することは比較的容易であるが、他方の軸受をハウジングはカバーに圧入固定しようとすると、非常に大掛かりな装置が必要となり、現実的ではない。

そこで、軸受の組付けを容易にするため、一方の軸受は圧入により強固に固定するが、他方の軸受の組付け部には、軸受の外輪の嵌合部をルーズにして（弛めにして）組付けることが行われている。

ところが、他方の軸受を緩めにしたままでは、この軸受に無理な負荷がかかることになり、回転軸の正常な回転が確保できないために耐久性が悪化したり、軸受の取り付けが弛めであるため、滑り（クリープ）現象が生じる可能性が大きい。

そこで、軸受を強固に固定するため接着剤で固定したり、滑り（クリープ）防止に対処するため軸受外輪の溝にＯリングを置いた軸受（ＡC軸受）を使用することが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、クリープの発生による磨耗防止を前提として軸受と該軸受の嵌合部等に硬質セラミックス膜を設けるものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平１０−２９９７８５号公報 特開２００５−２７３８５２号公報

しかしながら、接着剤の使用は、修理や点検時における軸受の取り外しを困難として分解を困難にするのでメンテナンス上好ましくなく、またＡＣ軸受の使用も磨耗や変形に対して完全なものとは言えない。

本発明は、上記問題点を解消し、回転軸の組付け性やメンテナンス性に優れるとともに、ハウジングや回転軸における磨耗の発生がなく、かつ軸受に無理な負荷が作用することがなく円滑な回転を確保することができる回転軸の組付け構造及び組付け方法を提供することをその課題とする。

前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、適宜の装置のハウジング内に配置された回転軸を第１軸受と第２軸受を介して上記ハウジングに回転自在に組み付けた回転軸の組付け構造において、第１軸受の内輪と外輪とを、それぞれ上記回転軸の一側とハウジングの一部の開口部に圧入固定し、ハウジングの他の一部に形成された開口部に上記回転軸を貫通するとともに、第２軸受を上記開口部の内側に配置し、第２軸受の内輪と外輪とを、それぞれ上記回転軸及び上記開口部の内外両側に設けた押え部材の間に挟みこんで固定したことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、適宜の装置のハウジング内に配置された回転軸を第１軸受と第２軸受を介して上記ハウジングに回転自在に組み付ける回転軸の組付け方法において、第１軸受の内輪と外輪とを、それぞれ上記回転軸の一側とハウジングの一部の開口部に圧入固定し、上記回転軸の他側に第２軸受の内輪をルーズに嵌合し、該第２軸受の内側に内輪押えと外輪押えとを配置した状態で、上記回転軸の第２軸受の外輪を、ハウジングの他の一部に形成された開口部にルーズに嵌合させ、上記内側の内輪押えの外側に外側の内輪押えを配置して回転軸に螺合した固定ボルトを締め付けることにより上記内外の内輪押えの間に上記内輪を挟みこんで固定し、上記ハウジングの他の一部には上記開口部の周縁部の外側から一定の間隔で第１ボルトを挿通し、該第１ボルトを上記ハウジングを貫通させて上記内側の外輪押えに螺合して締め込むことにより上記内側の外輪押えを外側に引き寄せるとともに、隣り合う第１ボルトの間から上記ハウジングに形成したネジ穴にねじ込んだ第２ボルトにより外側の外輪押えを内側に締め込み、上記第１ボルトと第２ボルトの締め込みにより上記内外の外輪押えの間に上記外輪を挟みこんで固定したことを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、第１軸受の内輪と外輪とは、それぞれ上記回転軸の一側とハウジングの一部の開口部に圧入固定されている。また、第２軸受の内輪と外輪とは、それぞれ上記回転軸及び上記開口部の内外両側に設けた押え部材の間に挟みこんで固定されている。したがって、回転軸に第２軸受の内輪をルーズに嵌合し、該第２軸受の内側に内輪押えと外輪押えとを配置した状態で、上記回転軸の第２軸受の外輪を、ハウジングの他の一部に形成された開口部にルーズに嵌合することができるから、回転軸の組付けを容易にすることができる。また、内外の押え部材はボルトの締め込みによって回転軸の軸方向に移動調整することができるので、内輪及び外輪を正確な位置に固定することができる。したがって、ハウジングや回転軸における磨耗の発生がなく、かつ回転軸の第２軸受にスラスト方向に無理な負荷が作用することがなく、常に円滑な回転を確保することができる。また、ボルトを取り外すことにより、容易にメンテナンスを行うことができる。

請求項２に係る発明によれば、第２軸受は回転軸と開口部に対してルーズに嵌合して組付けるので、組み付け作業を容易に行うことができる。しかも、内外の押え部材はボルトの締め込みによって回転軸の軸方向に移動調整することができるので、内輪及び外輪を正確な位置に固定することができる。また、ボルトを取り外すことにより、容易にメンテナンスを行うことができる。

以下、本発明の実施形態を、図１ないし図６を参照して説明する。

図１、２等には、本発明に係る回転軸の組付け構造が適用された空気圧縮機１、２が図示されている。空気圧縮機１、２は往復動型であり、２つの圧縮機１、２を結合具備した有底筒状のハウジング３と、ハウジング３の図示左方端の円形開口を閉鎖するハウジングカバー４と、ハウジング３に連設された駆動用電動モータＭ等とから構成されている。

モータＭには回転軸５が設けられ、回転軸５はハウジング３の前後にわたって設けられ、またモータＭの外部へ抜けて突出しており、突出された軸端には冷却ファンＦが取付けられている。

回転軸５はモータＭとハウジング３との仕切壁６とハウジングカバー４の中心に設けられた円形開口部７に設けられた第１軸受１１と第２軸受１２に回転自在に支持されている。なお、第１軸受１１と第２軸受１２としては通常、ボールベアリングが使用されるが、適宜ローラベアリング等も使用される。

電動モータＭはステータ８の内側に配されたロータ９の回転を介して回転軸５を回転させ、この回転力を回転軸５に固定されたコンロッド１０を介して圧縮機１、２のピストンの往復運動に変換させてシリンダ内の空気を圧縮するように構成され、一方の圧縮機１は大気を圧縮して圧縮空気を吐出して他方の圧縮機２に送り、該圧縮機２ではこの圧縮空気をさらに圧縮して図示しない空気タンクに送るように構成されている。なお、１５はバランサである。

空気圧縮機は概ね上述の構造を備えるものである。

ところで、回転軸５は、上記ハウジング３の仕切壁６の円形開口部６ａ内で一方の第１軸受１１により、またハウジングカバー４の円形開口部７内で他方の第２軸受１２によりそれぞれ回転支持されている。

図２等に図示されるように、回転軸５の一側の第１軸受１１の内輪１１ａは仕切壁６の円形開口部６ａ内において回転軸５が圧入固定されている。外輪１１ｂは仕切壁６の円形開口部６ａにすきま嵌めし、組立時にハウジングを熱して組み付けている。

これに対し、回転軸５の他側の軸端は他方の第２軸受１２を介してハウジングカバー４の円形開口部７内に嵌合されている。第２軸受１２は回転軸５と円形開口部７に対してルーズに嵌合されているが、その内輪１２ａと外輪１２ｂはそれぞれ内側（室内側）と外側（室外側）とから強固に固定されている。

すなわち、図１に示すように、ハウジングカバー４には複数の対をなす孔が形成されている。円形開口部７の中心Ｏを通る垂直線Ｐ上で該円形開口部７を挟んで対向する位置の２つのネジ挿通孔１６と、垂直線に対してそれぞれ４５度の傾斜角を持って延長する２本の線上Ｑ、Ｒには、それぞれ２つのネジ穴１７（図等参照）と２つの貫通孔１８（図１、４、６等参照）が形成されている。

ネジ孔１７は後述の蓋板１３の取付けに供される孔であり、また、ネジ孔１７と貫通孔１８はそれぞれ第２軸受１２の組付けのためのボルト孔として供されるものであり、これらの孔を利用して挿入されるボルトにより組み付け固定されるように構成されている。

つまり、上記第２軸受１２の内輪１２ａは回転軸５の軸方向に沿って移動可能な内外の部材によって挟みこまれて固定されている。回転軸５にはコンロッド１０やバランサ１５とともにスペーサ２０が取り付けられている。なお、回転軸５にはスペーサ２０が回転軸５の中央側に移動しないようにする係合突部２１が形成されている。また、回転軸５の軸端にはねじ穴２２が形成され、該ネジ穴２２には座金２３とともに固定ボルト２４が締め込み固定されている。スペーサ２０と座金２３は押え部材としてそれぞれ内輪１２ａの内側と外側の側面に当接されている。そして、内輪１２ａはスペーサ２０によって内側への移動が規制され、固定ボルト２４を締め込むことにより座金２３によって内側に押し込まれる。これにより、内輪１２ａはスペーサ２０と座金２３との間に挟みこみ固定されている。スペーサ２０の幅寸法を変えることで内輪１２ａの位置を回転軸５に沿って移動調整可能となっている。

なお、係合突部２１で内輪１２ａを規制するように配設させ、スペーサ２０を用いない構成でもよい。

これに対し、上記第２軸受１２の外輪１２ｂは、図４に示されるように、座金状押え２５と板状押え２６とから構成される内外の押え部材により挟持固定されている。

すなわち、回転軸５には板状押え２６が支持され、この板状押え２６は外輪１２ｂの内側に配置されている。そして、第１ボルト２７を貫通孔１８から挿通して板状押え２６に形成したネジ穴に螺合させ、締め込んで板状押え２６を回転軸５の軸方向に沿って外側に引き寄せ移動させる。次に、図３に示されるように、第２ボルト２８をハウジングカバー４のネジ穴１７に締め込むことにより押え座金２９を押え部材として上記回転軸５の軸方向に沿って内側に移動させ、ハウジングカバー４の表面に押圧する。そして、第１ボルト２７と第２ボルト２８を締め込むことにより、外輪１２ｂは板状押え２６と座金状押え２５及び押え座金２９とハウジングカバー４により内外から押圧されて所定の位置に挟持固定されている。外輪の位置は内輪の位置に合わせればよい。

上述のように、第２軸受１２の内輪１２ａと外輪１２ｂはそれぞれスペーサ２０と座金２３及び板状押え２６と座金状押え２５、押え座金２９とハウジングカバー４により内側と外側とから強固に挟持固定されている。スペーサ２０と座金２３及び板状押え２６と座金状押え２５は、ともに回転軸５の軸方向に移動可能であるから、内輪１２ａ及び外輪１２ｂを正確に固定することができる。したがって、ハウジング３や回転軸５における磨耗の発生がなく、かつ回転軸５の第１軸受１１及び第２軸受１２にスラスト方向及びラジアル方向に無理な負荷が作用することがなく、常に円滑な回転を確保することができる。また、ボルトを取り外すことにより、容易にメンテナンスを行うことができる。

なお、上記組付け構造において、回転軸５の他方の、つまりハウジングカバー４側の組付け構造は図５に示される形態によってもよい。

すなわち、上記第２軸受１２の内輪１２ａは、上述の形態と同じく、固定ボルト２４の締め込みによりスペーサ２０と座金２３との間に挟みこみ固定されている。

これに対し、第２軸受１２の外輪１２ｂは予めハウジングカバー４の円形開口部７に圧入固定されている。

次に、図１〜図４の実施形態について、回転軸５の組付け方法について説明する。

まず、回転軸５の一側の第１軸受１１の内輪１１ａを回転軸５に圧入固定するとともに、外輪１１ｂを仕切壁６の円形開口部６ａ内に圧入固定する。

次に、回転軸５にコンロッド１０やバランサ１５を装着するとともに、その外側に（回転軸５の端部側に）スペーサ２０と板状押え２６とを配置するとともに、第２軸受１２をルーズに嵌合しておく。そして、ハウジングカバー４をハウジング３の所定位置に係合させ、ハウジングカバー４の中央の円形開口部７に回転軸５を挿通させ、そのときに上記第２軸受１２をハウジングカバー４の円形開口部７にルーズに嵌合させる。次に、回転軸５の外側から座金２３とともに固定ボルト２４を締め込む。これにより、座金２３は内側に移動して内輪を押圧するのに対し、スペーサ２０は回転軸５の係合突部２１により内側への移動が規制されているので、内輪１２ａはスペーサ２０と座金２３との間の所定位置に強固に挟みこみ固定される。

次に、図４に示されるように、第１ボルト２７を貫通孔１８から挿通して板状押え２６に形成したネジ穴１７に螺合させ、締め込んで板状押え２６を回転軸５の軸方向に沿って外側に引き寄せ移動させる。さらに、図３に示されるように、第２ボルト２８をハウジングカバー４のネジ穴１７に締め込むことにより座金状押え２５を上記回転軸５の軸方向に沿って内側に移動させる。そして、スペーサ２０と座金２３とによって位置決めされている内輪１２ａの位置に合わせて第１ボルト２７と第２ボルト２８を締め込むことにより、外輪１２ｂを板状押え２６と座金状押え２５とにより内外から押圧して挟持固定する。

最後にハウジングカバー４と蓋板１３とをボルト３０でハウジング３に固定し、蓋板１３をボルト３１によりハウジングカバー４に固定すればよい。

上記構成によれば、回転軸５の他側の軸端１ｂには第２軸受１２が取り付けられているが、第２軸受１２は回転軸５と円形開口部７に対してルーズに組付けられているので、組み付け作業を容易に行うことができる。しかも、第２軸受１２の内輪１２ａはスペーサ２０と座金２３とにおより、また外輪１２ｂは板状押え２６と座金状押え２５及び押え座金２９とハウジングカバー４とにより内側と外側とから強固に挟持固定されている。したがって、ハウジング３や回転軸５における磨耗の発生がなく、かつ回転軸５の第１軸受１１及び第２軸受１２にスラスト方向及びラジアル方向に無理な負荷が作用することがなく、常に円滑な回転を確保することができる。また、ボルトを取り外すことにより、容易にメンテナンスを行うことができる。

次に、図５の実施形態の構造における回転軸５の組付け方法において、回転軸５の一側の第１軸受１１の組付けは上述と同じである。回転軸５の他側の第２軸受１２をハウジングカバー４に組付ける場合、ハウジングカバー４の凹部３３には予め第２軸受１２の外輪１２ｂをボルト３４と板状押え２６とによって固定しておく。そして、ハウジングカバー４をハウジング３に組付けする際にハウジングカバー４に固定された第２軸受１２の内輪１２ａに回転軸５をルーズに嵌合させ、スペーサ２０によって内輪１２ａの位置を決めてから中央部の固定ボルト２４を締め込んで内輪１２ａをスペーサ２０と座金２３との間の所定位置に強固に挟みこみ固定し、ハウジングカバー４をボルト３０でハウジング３に固定することでスラスト方向及びラジアル方向の荷重を受けることができる。スペーサ２０を用いないで、係合突部２１を設けて内輪１２ａを規制するように配設させて固定してもよい。

なお、第２軸受１２を予めハウジングカバー４の円形開口部７に圧入固定した場合は、この状態でハウジングカバー４をハウジング３に固定するときに、内輪１２ａを回転軸５にルーズに嵌合し、固定ボルト２４によりスペーサ２０と座金２３との間に挟みこみ固定すればよいので、作業を迅速に行うことができる。

なお、上述の実施形態は別体のハウジング３とハウジングカバー４とから構成される構造において回転軸を組み付けるものであるが、一体構成のハウジングに回転軸を組み付けるものであってもよい。

本発明の空気圧縮機の外観を示す正面図である。 本発明の図１におけるＰ―Ｐ断面を示す図である。 本発明の図１におけるＱ−Ｑ断面を示す図である。 本発明の図１におけるＲ−Ｒ断面を示す図である。 別の実施形態を示す図４に相当する断面図である。

３ ハウジング
４ ハウジングカバー
５ 回転軸
７ 円形開口部
１１ 第１軸受
１２ 第２軸受
１２ａ 内輪
１２ｂ 外輪
２０ スペーサ
２３ 座金
２５ 座金状押え
２６ 板状押え
２９ 押え座金

Claims (2)

1. 適宜の装置のハウジング内に配置された回転軸を第１軸受と第２軸受を介して上記ハウジングに回転自在に組み付けた回転軸の組付け構造において、
   第１軸受の内輪と外輪とを、それぞれ上記回転軸の一側とハウジングの一部の開口部に圧入固定し、
   ハウジングの他の一部に形成された開口部に上記回転軸を貫通するとともに、第２軸受を上記開口部の内側に配置し、
   第２軸受の内輪と外輪とを、それぞれ上記回転軸及び上記開口部の内外両側に設けた押え部材の間に挟みこんで固定したことを特徴とする回転軸の組付け構造。
2. 適宜の装置のハウジング内に配置された回転軸を第１軸受と第２軸受を介して上記ハウジングに回転自在に組み付ける回転軸の組付け方法において、
   第１軸受の内輪と外輪とを、それぞれ上記回転軸の一側とハウジングの一部の開口部に圧入固定し、
   上記回転軸の他側に第２軸受の内輪をルーズに嵌合し、該第２軸受の内側に内輪押えと外輪押えとを配置した状態で、上記回転軸の第２軸受の外輪を、ハウジングの他の一部に形成された開口部にルーズに嵌合させ、
   上記内側の内輪押えの外側に外側の内輪押えを配置して回転軸に螺合した固定ボルトを締め付けることにより上記内外の内輪押えの間に上記内輪を挟みこんで固定し、
   上記ハウジングの他の一部には上記開口部の周縁部の外側から一定の間隔で第１ボルトを挿通し、該第１ボルトを上記ハウジングを貫通させて上記内側の外輪押えに螺合して締め込むことにより上記内側の外輪押えを外側に引き寄せるとともに、隣り合う第１ボルトの間から上記ハウジングに形成したネジ穴にねじ込んだ第２ボルトにより外側の外輪押えを内側に締め込み、上記第１ボルトと第２ボルトの締め込みにより上記内外の外輪押えの間に上記外輪を挟みこんで固定したことを特徴とする回転軸の組付け方法。

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