JP5026301B2 - 転がり軸受ユニットおよびその製造方法 - Google Patents

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。

回転装置に用いる軸受装置として、軸が嵌合された内輪と、ハウジングに嵌合された外輪と、これら内輪と外輪との間に配置された転動体とからなる軸受を２個以上備えたものが知られている。通常、このような軸受装置の各軸受の内輪と軸、および、各軸受の外輪とハウジングは、それぞれ圧入、または、接着剤を併用した圧入、もしくは、接着剤を併用したすきまばめによって固定されている（例えば、特許文献１参照）。なお、すきまばめとは、孔の最小許容寸法より軸の最大許容寸法が小さく、常に孔と軸の間に隙間がある嵌め合いをいう。

特許文献１の軸受装置では、軸と軸受の内輪とをすきまばめによって取り付け、かつ、軸受の外輪とハウジングとをすきまばめによって取り付け、それぞれの公差を所定の範囲に設定することにより、高速回転時における歳差運動の発生を抑制することとしている。
特開２００２−１３０２６５号公報

しかしながら、特許文献１の軸受装置のように、軸と軸受の内輪の嵌合部分、および、軸受の外輪とハウジングの嵌合部分をそれぞれすきまばめによって固定すると、嵌合部分のすきまが大きい場合には芯ずれとなり、トルクに乱れを生じさせる原因となるという不都合がある。また、これらの嵌合部分をそれぞれ圧入によって固定しようとすると、嵌合時に嵌合部分に塗布された接着剤がかき出されたり、軸受に負荷がかかって内輪が変形したりして、トルクやノイズに悪影響を与えるおそれがあ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、嵌合時に転がり軸受にかかる負荷を低減し、かつ、芯ずれを最小限に抑えることができる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、同軸上に配置された内輪と外輪との間の円環状空間に周方向に間隔をあけて複数個の転動体を内蔵し、軸方向に所定の間隔をあけて配置される２つの転がり軸受と、これら２つの転がり軸受の前記内輪に嵌合された状態で接着される第１の部材と、前記２つの転がり軸受の前記外輪を嵌合させた状態で接着される嵌合孔を有する第２の部材とを備え、前記２つの転がり軸受の前記内輪と前記第１の部材との嵌合部分または前記外輪と前記嵌合孔との嵌合部分の少なくとも１箇所が中間ばめによって組み付けら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、第１の部材に組み付けられた２つの転がり軸受の外輪が第２の部材の嵌合孔に嵌合されることにより、転がり軸受ユニットが構成される。この場合に、２つの転がり軸受の内輪と第１の部材との嵌合部分、または、２つの転がり軸受の外輪と嵌合孔との嵌合部分のうちの少なくとも一箇所が、中間ばめによって隙間の大きさ（すなわち、遊び）を制限されているので、すべての嵌合部分をすきまばめにして常に遊びがある場合に比べて、同軸度を確保して芯ずれを抑えることができる。また、これらの嵌合部分が圧入によって組み付けられる場合に比べて、嵌合時に転がり軸受にかかる負荷を低減することができ、内輪が変形したり転動体に傷が付いたりするのを防ぐことができる。

上記発明においては、前記第１の部材が、軸方向の一端に全周にわたって半径方向外方に突出し一方の前記転がり軸受の前記内輪の端面を突き当てる鍔部を備え、該鍔部から遠い側に配置されている他方の前記転がり軸受の前記外輪と前記嵌合孔との嵌合部分が中間ばめによって組み付けられていることとしてもよい。

このような構成によれば、第１の部材の鍔部に内輪の端面が突き当てられた一方の転がり軸受に対して軸方向の反対側に配置された他方の転がり軸受の内輪を軸方向に押圧するだけで、２つの転がり軸受に予圧をかけることができる。また、第１の部材の鍔部が妨げとなることなく嵌合部分の少なくとも１箇所を中間ばめにすることができる。

本発明は、同軸上に配置された内輪と外輪との間の円環状空間に周方向に間隔をあけて複数個の転動体を内蔵する第１の転がり軸受の前記内輪に、外周面に接着剤を塗布した第１の部材をすきまばめによって嵌合させるステップと、同軸上に配置された内輪と外輪との間の円環状空間に周方向に間隔をあけて複数個の転動体を内蔵する第２の転がり軸受に対応する内周面の位置に接着剤を塗布した第２の部材の嵌合孔に、前記第２の転がり軸受の前記外輪を中間ばめによって嵌合させて接着するステップと、内周面の前記第１の転がり軸受に対応する位置に接着剤を塗布した第２の部材の嵌合孔に、外周面の前記第２の転がり軸受に対応する位置に接着剤を塗布した第１の部材を挿入し、前記第１の転がり軸受の外輪と前記嵌合孔の内周面、および、前記第２の転がり軸受の前記内輪と前記第１の部材の外周面とをそれぞれすきまばめによって嵌合させて接着する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、第１の転がり軸受を組み付けた第１の部材を、第２の転がり軸受が組み付けられた第２の部材の嵌合孔に嵌合させることにより、転がり軸受ユニットを構成させる。この場合に、第２の転がり軸受を第２の部材に中間ばめによって組み付けるので、第２の転がり軸受の外輪と嵌合孔との嵌合部分の遊びを効果的に制限することができる。

具体的には、すべての嵌合部分をすきまばめにして常に遊びがある場合に比べて、同軸度を確保し易くすることができる。また、嵌合部分を圧入によって組み付けた場合に比べて、嵌合時に接着剤を塗布するスペースを確保したり、転がり軸受にかかる負荷を低減したりすることができる。したがって、芯ずれを抑えるとともに、嵌合時に接着剤がかき出されたり転がり軸受が変形したりすることなく転がり軸受ユニットを組立てることができる。

上記発明においては、前記第１の部材が、軸方向の一端に全周にわたって半径方向外方に突出し前記第１の転がり軸受の前記内輪の端面を突き当てる鍔部を備え、該鍔部に内輪の端面が突き当てられた第１の転がり軸受に対して軸方向の反対側に配置された第２の転がり軸受の内輪を軸方向に押圧して、２つの前記転がり軸受の内輪を相互に近接させる方向に予圧をかけた状態で、これら内輪と前記第１の部材とを接着させるステップを備えることとしてもよい。

このような構成によれば、第２の転がり軸受の内輪を軸方向に押圧するだけで、２つの転がり軸受に予圧をかけることができる。また、第１の部材の鍔部が妨げとなることなく嵌合部分の少なくとも一箇所を中間ばめにすることができる。

本発明によれば、嵌合時に転がり軸受にかかる負荷を低減し、かつ、芯ずれを最小限に抑え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およびその製造方法について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る転がり軸受ユニット１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１は、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１０Ａおよび第２の転がり軸受１０Ｂ（以下、第１の転がり軸受１０Ａと第２の転がり軸受１０Ｂとを合わせて「転がり軸受１０Ａ，１０Ｂ」という。）と、これらの転がり軸受１０Ａ，１０Ｂに嵌合されるシャフト（第１の部材）３と、転がり軸受１０Ａ，１０Ｂを嵌合させる嵌合孔７を有する円筒状のスリーブ（第２の部材）５とを備えている。

転がり軸受１０Ａ，１０Ｂは、シャフト３とスリーブ５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１０Ａは、同軸上に配置された内輪１２ａおよび外輪１４ａと、これら内輪１２ａと外輪１４ａ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１６とを備えている。

第１の転がり軸受１０Ａの内輪１２ａ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１４ａ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１０Ｂは、第１の転がり軸受１０Ａと同じ構成であり、説明を省略する。

シャフト３は、略円筒状部材であって、一端に軸方向に延びるネジ孔９、他端に軸方向に突出する雄ねじ形成用の突起１１を備えている。シャフト３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（鍔部）１３が設けられている。

シャフト３には、フランジ部１３側から順に第１の転がり軸受１０Ａおよび第２の転がり軸受１０Ｂが嵌め込まれている。また、シャフト３の外周面と転がり軸受１０Ａ，１０Ｂの内輪１２ａ，１２ｂとは接着剤により接着されている。このシャフト３は、シャフト３の外径寸法と転がり軸受１０Ａ，１０Ｂの内輪１２ａ，１２ｂの内径寸法との寸法差が＋０．００２ｍｍ〜＋０．０２５ｍｍの範囲のものが用いられており、内輪１２ａ，１２ｂにすきまばめによって組み付けられている。

スリーブ５の嵌合孔７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１５が設けられている。この嵌合孔７には、凸部１５を挟んで軸方向の一方に第１の転がり軸受１０Ａ、他方に第２の転がり軸受１０Ｂがそれぞれ嵌め込まれており、外輪１４ａ，１４ｂの互いに対向する端面が凸部１５に突き当てられている。以下、嵌合孔７の第１の転がり軸受１０Ａが嵌め込まれている部分を「第１の嵌合部１７」といい、第２の転がり軸受が嵌め込まれている部分を「第２の嵌合部１９」という。

嵌合孔７の内周面と転がり軸受１０Ａ，１０Ｂの外輪１４ａ，１４ｂとは、内輪１２ａ，１２ｂが相互に近接する方向に押圧された状態で、それぞれ接着剤により接着されている。これにより、転がり軸受１０Ａ，１０Ｂには予圧がかけられた状態となり、内輪１２ａ，１２ｂおよび外輪１４ａ，１４ｂと転動体１６とが隙間なく接触させられている。

このスリーブ５は、第１の嵌合部１７の内径寸法と第１の転がり軸受１０Ａの外輪１４ａの外径寸法との寸法差が＋０．００２ｍｍ〜＋０．０２０ｍｍの範囲のものが用いられており、外輪１４ａがすきまばめによって組み付けられている。また、スリーブ５は、第２の嵌合部１９の内径寸法と第２の転がり軸受１０Ｂの外輪１４ｂの外径寸法との寸法差が−０．００４ｍｍ〜＋０．０１５ｍｍの範囲のものが用いられており、外輪１４ｂが中間ばめによって組み付けられている。

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１の製造方法について説明する。
まず、スリーブ５の第２の嵌合部１９の内周面に接着剤を塗布して、第２の転がり軸受１０Ｂの外輪１４ｂを嵌合させる。そして、図２に示すように、嵌合孔９の凸部１５に第２の転がり軸受１０Ｂの外輪１４ｂの端面を突き当てた状態で、外輪１４ｂと第２の嵌合部１９の内周面とを接着する。この場合に、第２の転がり軸受１０Ｂと第２の嵌合部１９との嵌合部分を中間ばめにしたことにより、この嵌合部分の遊びを制限することができる。

次に、シャフト３の外周面の第１の転がり軸受１０Ａの内輪１２ａに対応する位置に接着剤を塗布する。そして、第１の転がり軸受１０Ａの内輪１２ａにシャフト３を嵌合させ、図３に示すように、フランジ部１３に内輪１２ａの端面を突き当てる。

この場合に、第１の転がり軸受１０Ａとシャフト３との嵌合部分をすきまばめにしたことにより、この嵌合部分には常に遊びがある。したがって、シャフト３に塗布した接着剤が内輪１２ａによってかき出されるのを防いだり、径が小さく変形し易い内輪１２ａにかかる負荷を低減したりすることができる。

続いて、スリーブ５の第１の嵌合部１７の内周面に接着剤を塗布する。また、シャフト３の外周面の第２の転がり軸受１０Ｂの内輪１２ｂに対応する位置に接着剤を塗布する。そして、図４に示すように、第１の転がり軸受１０Ａに嵌め込まれたシャフト３をネジ孔９が鉛直上向きになるように固定した状態で、スリーブ５を嵌め合わせる。

具体的には、第２の嵌合部１９に嵌め込まれている第２の転がり軸受１０Ｂの内輪１２ｂにシャフト３を嵌合させ、また、第１の嵌合部１７に第１の転がり軸受１０Ａの外輪１４ａを嵌合させて、外輪１４ａの端面を凸部１５に突き当てる。

この場合に、第１の転がり軸受１０Ａとシャフト３との嵌合部分や、すきまばめによって組み付けられる第２の転がり軸受１０Ｂとシャフト３との嵌合部分および第１の転がり軸受１０Ａと第１の嵌合部１７との嵌合部分には常に遊びがあるので、中間ばめによって遊びが制限されている第２の転がり軸受１０Ｂと第２の嵌合部１９との嵌合部分に倣って、半径方向に軸心位置が調節されながら嵌め込まれる。

したがって、同軸度を確保し易く、芯ずれを抑えることができる。また、第２の転がり軸受１０Ｂとシャフト３との嵌合部分や第１の転がり軸受１０Ａと第１の嵌合部１７との嵌合部分に塗布された接着剤がかき出されるのを防いだり、転がり軸受１０Ａ，１０Ｂ、特に、径が小さく変形し易い内輪１２ｂにかかる負荷を低減したりすることができる。

続いて、第２の転がり軸受１０Ｂとシャフト３との嵌合部分、および、第１の転がり軸受１０Ａと第１の嵌合部１７との嵌合部分がそれぞれ完全に接着する前に、転がり軸受１０Ａ，１０Ｂに予圧をかける。この場合に、転がり軸受１０Ａ，１０Ｂの外輪１４ａ，１４ｂ間の間隔は凸部１５の長さによって決定されているので、内輪１２ａ，１２ｂ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１０Ａの内輪１２ａがフランジ部１３に突き当てられているので、第１の転がり軸受１０Ａ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１０Ｂの内輪１２ｂを軸方向に押圧するだけで、第１の転がり軸受１０Ａおよび第２の転がり軸受１０Ｂに予圧をかけることができる。

そこで、第２の転がり軸受１０Ｂの内輪１２ｂを軸方向に押圧し、第１の転がり軸受１０Ａおよび第２の転がり軸受１０Ｂに予圧をかけた状態で、第２の転がり軸受１０Ｂの内輪１２ｂとシャフト３の外周面、および、第１の転がり軸受１０Ａの外輪１４ａと第１の嵌合部１７の内周面をそれぞれ完全に接着させる。

これにより、簡易な方法で２つの転がり軸受１０Ａ，１０Ｂの内輪１２ａ，１２ｂおよび外輪１４ａ，１４ｂと各転動体１６との隙間をなくし、転がり軸受ユニット１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１の回転精度の悪化を防止することができる。

以上、本実施形態に係る転がり軸受ユニット１およびその製造方法によれば、フランジ部１３から遠い側に配置される第２の転がり軸受１０Ｂと第２の嵌合部１９との嵌合部分を中間ばめとし、その他の箇所をすきまばめとしたので、フランジ部１３が妨げとなることなく嵌合部分の少なくとも一箇所を中間ばめにすることができる。これにより、嵌合時に転がり軸受１０Ａ，１０Ｂにかかる負荷を低減し、かつ、芯ずれを最小限に抑えることができる。

なお、本実施形態においては、第２の転がり軸受１０Ｂと第２の嵌合部１９との嵌合部分を中間ばめにすることを例示して説明したが、これに代えて、第２の転がり軸受１０Ｂとシャフト３との嵌合部分、第１の転がり軸受１０Ａと第１の嵌合部１７との嵌合部分、または、第１の転がり軸受１０Ａとシャフト３との嵌合部分を中間ばめにすることとしてもよい。また、上記嵌合部分のうちの２箇所以上を中間ばめにすることとしてもよい。

本発明の一実施形態に係る転がり軸受ユニットを示す概略図である。 スリーブに第２の転がり軸受ユニットが嵌め込まれた状態の断面を示す図である。 第１の転がり軸受にシャフトを嵌合させた状態の断面を示す図である。 シャフトが嵌合された第１の転がり軸受をスリーブに嵌合させる様子を示す図である。

符号の説明

１ 転がり軸受ユニット
３ シャフト（第１の部材）
５ スリーブ（第２の部材）
７ 嵌合孔
１０Ａ 第１の転がり軸受
１０Ｂ 第２の転がり軸受
１２ａ，１２ｂ 内輪
１４ａ，１４ｂ 外輪
１６ 転動体

Claims (3)

1. 同軸上に配置された内輪と外輪との間の円環状空間に周方向に間隔をあけて複数個の転動体を内蔵し、軸方向に所定の間隔をあけて配置される第１の転がり軸受と第２の転がり軸受と、
   軸方向の一端に半径方向外方に突出し第1の転がり軸受の前記内輪の端面を突き当てる鍔部を備え、これら２つの転がり軸受の前記内輪に嵌合された状態で接着される第１の部材と、
   前記２つの転がり軸受の前記外輪を嵌合させた状態で接着される嵌合孔を有する第２の部材とを備え、
   前記第１の転がり軸受の前記内輪と前記第１の部材との間と、前記第１の転がり軸受の前記外輪と前記第２の部材の前記嵌合孔との間と、前記第２の転がり軸受の前記内輪と前記第１の部材との間をすきまばめにするとともに、前記第２の転がり軸受の前記外輪と前記嵌合孔との間が中間ばめによって組み付けられている転がり軸受ユニット。
2. 同軸上に配置された内輪と外輪との間の円環状空間に周方向に間隔をあけて複数個の転動体を内蔵する第１の転がり軸受の前記内輪に、軸方向の一端に半径方向外方に突出し前記第１の転がり軸受の前記内輪の端面を突き当てる鍔部を有し外周面に接着剤を塗布した第１の部材をすきまばめによって嵌合させるステップと、
   内周面の位置に接着剤を塗布した第２の部材の前記鍔部から遠い側に位置する嵌合孔に、同軸上に配置された内輪と外輪との間の円環状空間に周方向に間隔をあけて複数個の転動体を内蔵する第２の転がり軸受の前記外輪を中間ばめによって嵌合させて接着するステップと、
   内周面の前記鍔部に近い側の位置に接着剤を塗布した第２の部材の嵌合孔に、外周面の前記第２の転がり軸受に対応する位置に接着剤を塗布した第１の部材を挿入し、前記第１の転がり軸受の外輪と前記嵌合孔の内周面、および、前記第２の転がり軸受の前記内輪と前記第１の部材の外周面とをそれぞれすきまばめによって嵌合させて接着するステップと、
   を備える転がり軸受ユニットの製造方法。
3. 前記第１の部材が、前記鍔部に内輪の端面が突き当てられた第１の転がり軸受に対して軸方向の反対側に配置された第２の転がり軸受の内輪を軸方向に押圧して、２つの前記転がり軸受の内輪を相互に近接させる方向に予圧をかけた状態で、これら内輪と前記第１の部材とを接着させるステップを備える請求項２に記載の軸受ユニットの製造方法。

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