JP4910866B2 - インロー嵌合による固定構造を有する転がり軸受装置及びこれを用いたダイレクトドライブモータ - Google Patents
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Description
図4は、従来の転がり軸受装置の軸方向の断面図である。
転がり軸受装置200は、図4に示すように、固定子であるハウジングインナ22と、回転子であるロータ12と、ロータ12とハウジングインナ22の間に介在してロータ12を回転可能に支持するクロスローラ軸受14とを有して構成されている。
レゾルバ30は、クロスローラ軸受14の軸心に対して偏心させた内周を有する円環状のレゾルバロータ18と、レゾルバロータ18と所定間隔をもって対向して配置され、レゾルバロータ18との間のリラクタンス変化を検出する位置検出器20とを有して構成されている。レゾルバロータ18はロータ12の内周面に、位置検出器20はハウジングインナ22の外周面に一体に取り付けられている。レゾルバロータ18を偏心させてレゾルバロータ18と位置検出器20の間の距離を円周方向に変化させることにより、リラクタンスがレゾルバロータ18の位置により変化するようになっている。したがって、ロータ12の1回転につきリラクタンス変化の基本波成分が1周期となるため、レゾルバ30は、ロータ12の回転角度位置に応じて変化するレゾルバ信号を出力する。
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、転がり軸受装置に径方向の荷重が加わった場合に、レゾルバの誤検出を防止するのに好適なインロー嵌合による固定構造を有する転がり軸受装置を提供することを目的としている。
内輪固定手段および内輪被支持体が軸方向にインロー嵌合されているので、内輪被支持体と内輪の間の距離が小さくなり、転がり軸受装置に径方向の荷重が加わっても、内輪被支持体と内輪の間の距離が変化するのが抑制されるとともに、転がり軸受に与えるストレスも小さくなる。
外輪固定手段および外輪被支持体が軸方向にインロー嵌合されているので、外輪被支持体と外輪の間の距離が小さくなり、転がり軸受装置に径方向の荷重が加わっても、外輪被支持体と外輪の間の距離が変化するのが抑制されるとともに、転がり軸受に与えるストレスも小さくなる。
また、温度が上昇すると、外輪固定手段が外輪被支持体よりも膨張しようとするが、外輪被支持体が径方向外側に配置されているので外輪被支持体により抑制される。したがって、外輪被支持体と外輪固定手段の間に径方向の隙間が生じるのを防止することができる。
このように、1回転につきリラクタンス変化の基本波成分が1周期となるタイプのレゾルバでは、荷重によるギャップ変化の影響が大きいので、ギャップ変化の抑制は、誤検出防止に効果的である。
さらに、発明7のインロー嵌合による固定構造を有する転がり軸受装置によれば、外輪と外輪固定手段および外輪被支持体の径方向の嵌合については、常に、外輪被支持体が外輪を固定する状態を維持することができるという効果が得られる。
以下、本発明の第1の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図1は、本発明に係るインロー嵌合による固定構造を有する転がり軸受装置の第1の実施の形態を示す図である。
まず、本発明を適用するダイレクトドライブモータの構成を説明する。
ダイレクトドライブモータ100は、図1に示すように、固定子であるハウジングインナ22と、回転子であるロータ12と、ロータ12とハウジングインナ22の間に介在してロータ12を回転可能に支持するクロスローラ軸受14とを有して構成されている。
ロータ12とハウジングインナ22の間には、ロータ12に回転トルクを付与するコイル16と、ロータ12の回転角度を検出するためのレゾルバ30とが設けられている。
本実施の形態では、モータの外側が回転するアウターロータ型にて説明しているが、モータの内側が回転するインナーロータ型に採用しても何等問題はない。ダイレクトドライブモータ100は、軸受構成部分を除いて従来のダイレクトドライブモータと同一の周知構成であるため、以下、本発明の特徴的部分である軸受構成について説明する。なお、ダイレクトドライブモータ100の軸受構成部分を除いた構成にあっては、特に図示例に限定されるものではなく、他の周知構成が本発明の範囲内で適宜設計変更可能である。
ハウジングインナ22の外周面には、径方向外側に突出したフランジ22aが形成され、内輪14aの下面をフランジ22aに接触させてハウジングインナ22の外周面に内輪14aが嵌合されている。また、内輪押え26の下面の内周面側には、ハウジングインナ22とインロー嵌合するための凸段部34aが軸方向に突出して形成され、ハウジングインナ22の上面の内周面側には、内輪押え26とインロー嵌合するための凹段部34bが形成されている。そして、内輪押え26の押圧部26bを内輪14aの上面に接触させ、内輪押え26をボルト26aでハウジングインナ22に締結することにより、内輪14aは、ハウジングインナ22に軸方向に押圧された状態でハウジングインナ22に固定されるとともに、内輪押え26およびハウジングインナ22は、凸段部34aおよび凹段部34bで軸方向にインロー嵌合される。
コイル16に通電すると、ロータ12に回転トルクが付与され、ロータ12が回転する。そして、位置検出器20により、ロータ12と一体に回転するレゾルバロータ18との間のリラクタンス変化が検出され、制御器(不図示)により回転速度や位置決めの制御が行われる。
このようにして、本実施の形態では、内輪14aおよび外輪14bを有するクロスローラ軸受14と、内輪14aの内周面に嵌合し内輪14aに支持されるハウジングインナ22と、外輪14bの外周面に嵌合し外輪14bに支持されるロータ12と、ハウジングインナ22とロータ12の間のリラクタンスがロータ12の位置により変化するレゾルバ30と、軸方向の予圧を付与してハウジングインナ22に内輪14aを固定する内輪押え26とを備え、内輪押え26およびハウジングインナ22を軸方向にインロー嵌合した。
これにより、ダイレクトドライブモータ100に径方向の荷重が加わっても、ロータ12と外輪14bの間の距離が変化するのが抑制されるので、荷重によるレゾルバ30のギャップ変化が抑制され、レゾルバ30が誤検出する可能性をさらに低減することができる。また、クロスローラ軸受14に与えるストレスをさらに低減することができる。
これにより、ダイレクトドライブモータ100に径方向の荷重が加わっても、ハウジングインナ22と内輪14aの間の距離が変化するのが抑制されるので、荷重によるレゾルバ30のギャップ変化が抑制され、レゾルバ30が誤検出する可能性をさらに低減することができる。
これにより、ダイレクトドライブモータ100に径方向の荷重が加わっても、ロータ12と外輪14bの間の距離が変化するのが抑制されるので、荷重によるレゾルバ30のギャップ変化が抑制され、レゾルバ30が誤検出する可能性をさらに低減することができる。
このように、1回転につきリラクタンス変化の基本波成分が1周期となるタイプのレゾルバ30では、荷重によるギャップ変化の影響が大きいので、ギャップ変化の抑制は、誤検出防止に効果的である。
次に、本発明の第2の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図2および図3は、本発明に係るインロー嵌合による固定構造を有する転がり軸受装置の第2の実施の形態を示す図である。
まず、本発明を適用するダイレクトドライブモータの構成を説明する。
図2は、ダイレクトドライブモータ100の軸方向の部分断面図である。
そして、内輪押え26の押圧部26bを内輪14aの上面に接触させ、内輪押え26をボルト26aでハウジングインナ22に締結することにより、内輪14aは、ハウジングインナ22に軸方向に押圧された状態でハウジングインナ22に固定されるとともに、内輪押え26およびハウジングインナ22は、凸段部34aおよび凹段部34bで軸方向にインロー嵌合される。
仮に、図3(a)に示すように、ハウジングインナ22と内輪押え26のインロー嵌合部において内輪押え26を径方向外側に配置する図2とは逆の配置を採用した場合は、温度が上昇すると、内輪押え26がハウジングインナ22よりも膨張することにより、図3(b)に示すように、ハウジングインナ22と内輪押え26の間に径方向の隙間が生じてしまう。
そして、外輪押え28の押圧部28bを外輪14bの上面に接触させ、外輪押え28をボルト28aでロータ12に締結することにより、外輪14bは、ロータ12に軸方向に押圧された状態でロータ12に固定されるとともに、外輪押え28およびロータ12は、凸段部36aおよび凹段部36bで軸方向にインロー嵌合される。
また、外輪押え28およびロータ12は、図2に示すように、ボルト28aの締結により外輪押え28の押圧部28bが外輪14bの上面に接触して固定されている状態において、凸段部36aの下面と凹段部36bの上面の間に軸方向の隙間h3が、外輪押え28の下面とロータ12の上面の間に軸方向の隙間h4が使用温度範囲内で形成されるように隙間設定されている。これにより、使用温度範囲内で外輪押え28およびロータ12が軸方向に膨張しても、凸段部36aの下面と凹段部36bの上面、および外輪押え28の下面とロータ12の上面が接触することがないので、外輪押え28およびロータ12の軸方向の嵌合については、常に、外輪押え28が外輪14bを固定する状態を維持することができる。すなわち、当該軸方向の嵌合は、温度変化にかかわらず、外輪押え28の押圧部28bと外輪14bの上面が接触する位置を基準として行われる。
これにより、温度が上昇しても、ハウジングインナ22と内輪押え26の間に径方向の隙間が生じるのを防止することができる。
さらに、本実施の形態では、内輪押え26は、内輪14aの側面と内輪押え26の側面の間に径方向の隙間w1が使用温度範囲内で形成されるように隙間設定されている。
これにより、内輪14aと内輪押え26およびハウジングインナ22の径方向の嵌合については、常に、ハウジングインナ22が内輪14aを固定する状態を維持することができる。
これにより、温度が上昇しても、ロータ12と外輪押え28の間に径方向の隙間が生じるのを防止することができる。
これにより、外輪押え28およびロータ12の軸方向の嵌合については、常に、外輪押え28が外輪14bを固定する状態を維持することができる。
これにより、外輪14bと外輪押え28およびロータ12の径方向の嵌合については、常に、ロータ12が外輪14bを固定する状態を維持することができる。
上記第2の実施の形態において、ハウジングインナ22は、発明4または5の内輪被支持体に対応し、内輪押え26は、発明4ないし6の内輪固定手段に対応し、ロータ12は、発明7または8の外輪被支持体に対応し、外輪押え28は、発明7ないし9の外輪固定手段に対応している。
また、上記第1および第2の実施の形態においては、本発明に係るインロー嵌合による固定構造を有する転がり軸受装置を、ハウジングインナ22とロータ12を回転可能に支持する構造に適用したが、これに限らず、2つの部材の間に介在してそれらを相対的に回転可能に支持する構造であればどのような構造にも適用することもできる。
12 ロータ
14 クロスローラ軸受
14a 内輪
14b 外輪
14c クロスローラ
16 コイル
18 レゾルバロータ
20 位置検出器
22 ハウジングインナ
26 内輪押え
28 外輪押え
34a、36a 凸段部
34b、36b 凹段部
h1〜h4、w1、w2、32a、32b 隙間
12a、22a フランジ
26b、28b 押圧部
18a、20a、26a、28a ボルト
Claims (8)
- 内輪および外輪を有する転がり軸受と、前記内輪の内周面に嵌合し前記内輪に支持される内輪被支持体と、前記外輪の外周面に嵌合し前記外輪に支持される外輪被支持体と、前記内輪被支持体と前記外輪被支持体の間のリラクタンスがそれらの相対位置により変化するレゾルバとを備える転がり軸受装置において、
軸方向の予圧を付与して前記内輪被支持体に前記内輪を固定する内輪固定手段を備え、前記内輪固定手段を前記内輪被支持体よりも熱膨張率の高い材質で構成し、前記内輪被支持体が前記内輪固定手段を径方向外側から嵌合するように、前記内輪固定手段および前記内輪被支持体を、それらの軸方向の端部にインロー部を形成してインロー嵌合したことを特徴とするインロー嵌合による固定構造を有する転がり軸受装置。 - 内輪および外輪を有する転がり軸受と、前記内輪の内周面に嵌合し前記内輪に支持される内輪被支持体と、前記外輪の外周面に嵌合し前記外輪に支持される外輪被支持体と、前記内輪被支持体と前記外輪被支持体の間のリラクタンスがそれらの相対位置により変化するレゾルバとを備える転がり軸受装置において、
軸方向の予圧を付与して前記外輪被支持体に前記外輪を固定する外輪固定手段を備え、前記外輪固定手段を前記外輪被支持体よりも熱膨張率の高い材質で構成し、前記外輪被支持体が前記外輪固定手段を径方向外側から嵌合するように、前記外輪固定手段および前記外輪被支持体を、それらの軸方向の端部にインロー部を形成してインロー嵌合したことを特徴とするインロー嵌合による固定構造を有する転がり軸受装置。 - 請求項1および2のいずれか1項において、
前記レゾルバは、内周および外周の一方を前記転がり軸受の軸心に対して偏心させた円環状の被検出体と、前記被検出体との間のリラクタンス変化を検出する検出手段とを有し、前記被検出体の内周および外周のうち偏心している側が前記検出手段に対向するように、前記内輪被支持体および前記外輪被支持体の一方に前記被検出体を、他方に前記検出手段を設けたことを特徴とするインロー嵌合による固定構造を有する転がり軸受装置。 - 請求項1において、
前記内輪固定手段および前記内輪被支持体は、前記内輪固定手段が前記内輪に接触する状態において、前記インロー部を構成する凸段部と凹段部の間に軸方向の隙間が、前記内輪固定手段と前記内輪被支持体の間に軸方向の隙間が使用温度範囲内で形成されるように隙間設定されていることを特徴とするインロー嵌合による固定構造を有する転がり軸受装置。 - 請求項1および4のいずれか1項において、
前記内輪固定手段は、前記内輪と前記内輪固定手段の間に径方向の隙間が使用温度範囲内で形成されるように隙間設定されていることを特徴とするインロー嵌合による固定構造を有する転がり軸受装置。 - 請求項2において、
前記外輪固定手段および前記外輪被支持体は、前記外輪固定手段が前記外輪に接触する状態において、前記インロー部を構成する凸段部と凹段部の間に軸方向の隙間が、前記外輪固定手段と前記外輪被支持体の間に軸方向の隙間が使用温度範囲内で形成されるように隙間設定されていることを特徴とするインロー嵌合による固定構造を有する転がり軸受装置。 - 請求項2および6のいずれか1項において、
前記外輪固定手段は、前記外輪と前記外輪固定手段の間に径方向の隙間が使用温度範囲内で形成されるように隙間設定されていることを特徴とするインロー嵌合による固定構造を有する転がり軸受装置。 - 請求項1から請求項7のうちのいずれか1項に記載のインロー嵌合による固定構造を有する転がり軸受装置を備えたことを特徴とするダイレクトドライブモータ。
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