JPS63199917A - 軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、転がり軸受の軌道輪などの軸受構成部品と
これを取り付ける相手部品とが線膨張係の異なる材料か
らなる軸受装置の改善に関する。

〔従来の技術〕

従来、ハウジングまたは軸体に、これとは線膨張係数の
異なる外輪または内輪を取り付けた軸受装置として、た
とえばこの発明者の発明に係る特開昭６１−１７５３１
３号公報に開示された構造のものが知られている。この
軸受装置は、軌道輪の両側面を軸中心に対して外開きの
テーバ面に成形し、軌道輪のテーバ面に一方の側面を係
合させた一対の中間間座の他方の側面には、軸受中心と
ほぼ一致する球心をもつ凸球面を成形して、軌道輪と中
間間座とは相手部品に対してすきまばめにより取り付け
、中間間座の凸球面に対応する凹球面をもつ一対の締付
間座を相手部品に対して締りばめにより取り付けて、軌
道輪を中間間座を介して締付間座により挾持した構成に
なっており、締付間座を相手部品とほぼ等しい線膨張係
数をもつ材料により成形している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の軸受装置は、相手部品とほぼ等しい線膨張係数を
もつ締付間座が相手部品に締りばめにより取り付けられ
ているため、運転時の温度が上昇しても締め代が確保さ
れ、クリープ等の不都合が生ずることはなく、また中間
間座と締付間座との保合面が軸受中心に球心をもつ球面
になっており、軌道輪の傾きが生じても自動調心作用が
働くので、運転時の急激な温度変化による熱膨張または
熱収縮に対する追従性がよく、軌道輪を損傷させずに円
滑な運転が保証されるという利点を有している。

しかしながら、この軸受装置においては、軌道輪を中間
間座を介して締付間座により挟持した構成になっている
ため、構造が複雑になり軸受の周囲に大きな空間が必要
となるだけでなく、組み付けにかなりの時間を要すると
いう難点があった。

この発明は、上記のような問題を解決して、軌道輪など
の軸受部品自体によって温度変化に対する追従性が得ら
れる軸受装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の軸受装置は、ハウジングに取り付けられる軸
受部材を本体層と本体層の外周側に一体に接合された外
周層との積層体として構成し、軸体に取り付けられる軸
受部材を本体層と本体層の内周側に一体に接合された内
周層との積層体として構成している。

ハウジング側軸受部材の本体層の線膨張係数または軸体
側軸受部材の本体層の線膨張係数が、それぞれハウジン
グの線膨張係数または軸体の線膨張係数よりも小さい場
合は、ハウジング側軸受部材の外周層の線膨張係数を本
体層の線膨張係数よりも小さく設定するか、または本体
層とハウジングとの線膨張係数の中間の値に設定し、軸
体側軸受部材の内周層の線膨張係数を本体層の線膨張係
数よりも小さく設定している。

ハウジング側軸受部材の本体層の線膨張係数または軸体
側軸受部材の本体層の線膨張係数が、それぞれハウジン
グの線膨張係数または軸体の線膨張係数よりも大きい場
合は、ハウジング側軸受部材の外周層の線膨張係数をハ
ウジングの線膨張係数よりも小さく設定し、軸体側軸受
部材の内周層の線膨張係数を軸体の線膨張係数よりも小
さく設定するか、または本体層と軸体との線膨張係数の
中間の値に設定している。

上記のハウジング側軸受部材と軸体側軸受部材とは、任
意の組合わせにするか、または各別に単体でそれぞれハ
ウジングと軸体とに締め代をもって嵌合している。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は、この発明を円筒ころ軸受の軌道輪に適用した
実施例を示す上半部縦断側面図である。

上図において、符号１０はハウジング、２０は軸体をそ
れぞれ示し、ハウジング１０には軸受部材１１と取付部
材１２とからなる外輪１３が締め代をもった嵌め合いで
取り付けられ、軸体２０には軸受部材２１と取付部材２
２とからなる内輪２３が締め代をもった嵌め合いで取り
付けられ、ハウジング側軸受部材１１と軸体側軸受部材
２１との間には、複数個の円筒ころ３０が転勤自在に配
設されている。

ハウジング側軸受部材１１は、軸方向両側端部に案内つ
ば１４をもち、内周面に軌道面が形成された本体層１１
ａと本体層１．１２の外周側に接合された外周層１１ｂ
とからなる積層体として構成され、取付部材１２もハウ
ジング側軸受部材１１と接合して一体的な取扱いができ
る構成になっている。

また軸体側軸受部材２１は、外周面に軌道面が形成され
た本体層２１ａと本体層２１ａの内周側に接合された内
周層２１ｂとからなる積層体として構成され、取付部材
２２も軸体側軸受部材２１と接合して一体的な取扱いが
できる構造になっている。

上記のハウジング側軸受部材１１の本体層１１ａと外周
層１１ｂとは、ハウジング１０とは線膨張係数の異なる
材料により成形され、軸体側軸受部材２１の本体層２１
ａと内周層２１ｂとは、軸体２０とは線膨張係数の異な
る材料により成形されているが、ハウジング側取付部材
１２はハウジング１０とほぼ等しい線膨張係数をもつ材
料により成形され、軸体側取付部材２２は軸体２０とほ
ぼ等しい線膨張係数をもつ材料により成形されている。

ハウジング１０とハウジング側軸受部材１１の本体層１
１ａおよび外周層１１ｂとの線膨張係数については、相
互間に下記の条件が成立するように設定する。

ハウジング側軸受部材１１の本体層１１ａの線膨張係数
α。がハウジング１ｏの線膨張係数αｈよりも小さい場
合は、外周層１１ｂはその線膨張係数α８が本体層１１
ａの線膨張係数α。よりも小さい値をもつ材料により成
形するが、または本体層１１ａの線膨張係数α。とハウ
ジング１ｏの線膨張係数α、との中間の値をもつ材料に
より成形する。

これらの関係を数式で表示すると次のようになる。

αｈ〉α。〉α、（１） α１〉α、〉α。　　　　　　（２） 上記′とは反対に、ハウジング側軸受部材１１の本体層
１１ａの線膨張係数α。がハウジング１゜の線膨張係数
αゎよりも大きい場合は、外周層１１ｂはその線膨張係
数α、がハウジングｌＯＯ線膨張係数α１よりも小さい
値をもつ材料により成形する。

この関係を数式で表示すると次のようになる。

α。〉α、〉α１（３） また、軸体２０と軸体側軸受部材２１の本体層２１ａお
よび内周層２１ｂとの線膨張係数についても同様に、相
互間に下記の条件が成立するように設定する。

軸体側軸受部材２１の本体層２１ａの線膨張係数αゴが
軸体２０の線膨張係数α３よりも小さい場合は、内周層
２１ｂはその線膨張係数α５が本体層２１ａの線膨張係
数α、よりも小さい値をもつ材料により成形する。

この関係を数式で表示すると次のようになる。

α５〉αえ〉αｂ（４） 上記とは反対に、軸体側軸受部材２１０本体層２１ａの
線膨張係数α、が軸体２０の線膨張係数α８よりも大き
い場合は、内周層２１ｂはその線膨張係数α、が軸体２
０の線膨張係数α５よりも小さい値をもつ材料により成
形するか、または本体層２１ａの線膨張係数αｉと軸体
２０の線膨張係数α３との中間の値をもつ材料により成
形する。

これらの関係を数式で表示すると次のようになる。

α１〉α３〉α、（５） αｉ〉α、〉α、（６） 上記の相互関係に適応する材料として、たとえばハウジ
ング１０と軸体２０との素材が鉄鋼材料であって、ハウ
ジング側軸受部材１１と軸体側軸受部材２１との各本体
ｊｌｉｌｌａ、２１ａがそれぞれハウジング１０と軸体
２０との線膨張係数よりも小さい素材、たとえばセラミ
ックで成形されている場合において、ハウジング側軸受
部材１１の外周層１１ｂと軸体側軸受部材２１の内周層
２１ｂとが、それぞれの本体層１１ａ、２１ａよりも線
膨張係数が小さいときの素材としては（式（１１および
（４））、たとえば次表の金属材料を使用することがで
きる。

上記の場合において、ハウジング側軸受部材１１の外周
層１１ｂが、本体層１１ａの線膨張係数とハウジング１
０の線膨張係数との中間の値をもつときの素材としては
（式（２））、たとえば次の金属材料を使用することが
できる。

また、ハウジング１０と軸体２０との素材が鉄鋼材料で
あって、ハウジング側軸受部材１１と軸体側軸受部材２
１との各本体層１１ａ、２１ａが、それぞれハウジング
１０と軸体２０との線膨張係数よりも大きい素材、たと
えばアルミニウムで成形されている場合において、ハウ
ジング側軸受部材１１の外周層１１ｂと軸体側軸受部材
２１の内周層２１ｂとが、それぞれハウジング１０と軸
体２０よりも線膨張係数が小さいときの素材としては（
式（３）および（５））、たとえば次表の金属材料を使
用することができる。

上記の場合において、軸体側軸受部材２１の内周層２１
ｂが、本体層２１ａの線膨張係数と軸体２０の線膨張係
数との中間の値をもつときの素材としては（式（６１）
、たとえば次表の金属材料を使用することができる。

上記のハウジング側軸受部材１０の本体Ｎ１１ａと外周
層１１ｂとの接合およびハウジング側軸受部材１１と取
付部材１２との接合、軸体側軸受部材２１の本体層２１
ａと内周層２１ｂとの接合および軸体側軸受部材２１と
取付部材２２との接合については、接着剤、ろう材によ
る接着、焼ばめによる接着その他の公知の各種手段を用
いることができる。

上記のように、ハウジング側軸受部材１１の本体層１１
ａとハウジング１０との間の線膨張係数の相互関係、軸
体側軸受部材２１の本体層２１ａと軸体２０との間の線
膨張係数の相互関係によって、外輪１３と内輪２３とは
それぞれ３種類のものが構成されるが、これらの各種の
外輪１３と内輪２３とは、軸受の使用条件に応じて任意
に組み合わせて使用することができる。

上記構成の外輪１３と内輪２３とが組み付けらえた転が
り軸受は、軸受運転時に組み付は時よりも温度が上昇し
た場合、外輪１３を構成する軸受部材１１の本体層１１
ａと外周層１１ｂとの線膨張係数とハウジング１０また
は取付部材１２の線膨張係数との差、内輪２３を構成す
る軸受部材２１の本体層２１ａと内周層２１ｂとの線膨
張係数と軸体２０または取付部材２２の線膨張係数との
差によって各軸受部材１１．２１の本体層１１ａ。

２１ａに熱応力が発生しても、この熱応力を最低限度に
抑制することができ、また外輪１３と内輪２３との取付
は時の嵌め合いによって各軸受部材１１．２１に発生し
ているたが応力についてもこれを最低限度に抑制するこ
とができる。

（１）ハウジング側軸受部材１１の本体層１１ａの線膨
張係数α。と軸体側軸受部材２１の本体層２１ａの線膨
張係数α、とか、それぞれハウジング１０の線膨張係数
αゎと軸体２０の線膨張係数α１よりも小さい場合にお
いて、ハウジング側軸受部材１１の外周層１１ｂの線膨
張係数α８と軸体側軸受部材２１の内周１！２１ｂの線
膨張係数α５とが、それぞれの本体層１１ａ、２１ａの
線膨張係数α。、α１よりも小さい値に設定されている
ときは（式（１１及び（４））、軸受運転時の温度が上
昇しても、各軸受部材１１．２１の外周層１１ｂ。

内周層２１ｂの熱変形量は、それぞれの本体層１１ａ、
２１ａの熱変形量よりも小さく、本体層１１ａ、２１ａ
の熱変形量はそれぞれハウジング１Ｏ１軸体２０の熱変
形量よりも小さいために、ハウジング側にあってはそれ
によって生ずる半径方向のすきまをハウジング１０と外
輪１３との締め代によって吸収して本体層１１ａの応力
を最小にする結果、本体層１１ａに過大な応力が発生す
ることがなくなり、軸体側にあっては軸体２０または取
付部材２２に本体層２１ａよりも大きな熱変形量が生ず
ること、および軸体２０と内輪２３との締め代によって
生ずるたが応力による変形に起因する本体層２１ａの応
力の増大を内周層２１ｂが吸収し、本体層２１ａに過大
な応力が発生することがなくなる。

また、上記の場合において、ハウジング側軸受部材１１
の外周層１１ｂの線膨張係数α１が本体層１１ａの線膨
張係数α。とハウジング１０の線膨張係数α、との中間
の値に設定されているときは（式（２））、前述の式（
１）におけると同様の作用効果が期待される。

しかして、式（１）と式（２）との何れの場合がより有
効であるかは、ハウジング１０．軸受部材１１の本体層
１１ａ、外周層１１ｂおよび取付部材１２のそれぞれの
線膨張係数の値の相互関係、それぞれの構成部品の寸法
および使用時の温度によって決まる。

（２）ハウジング側軸受部材１１の本体Ｊ’＠ｌｌａの
線膨張係数α。と軸体側軸受部材２１０本体層の線膨張
係数α、とか、それぞれハウジング１０の線膨張係数α
６と軸体２０の線膨張係数α５よりも大きい場合におい
て、ハウジング側軸受部材１１の外周層１１ｂの線膨張
係数ご、と軸体側軸受部材２１の内周層２１ｂ（７）線
膨張係数α、とか、それぞれハウジング１０の線膨張係
数α、と軸体２０の線膨張係数αよよりも小さい値に設
定されているときは（式（３）及び（５１）、軸受運転
時の温度が上昇しても、各軸受部材１１．２１の外周Ｎ
１１ｂ、内周層２１ｂの熱変形量はそれぞれハウジング
１０．軸体２０の熱変形量よりも小さく、ハウジングＩ
Ｑ、軸体２０の熱変形量はそれぞれ軸受部材１１．２１
の本体層１１ａ、２１ａの熱変形量よりも小さいために
、ハウジング側にあっては、ハウジング１０または取付
部材１２に本体層１１ａよりも大きな熱変形量が生ずる
こと、およびハウジング１０と外輪１３との締め代によ
って生ずるだが応力による変形に起因する本体Ｎ１１ａ
の応力の増大を外周層１１ｂが吸収し、軸体側にあって
は、上記の線膨張係数の差によって生じる半径方向のす
きまを、軸体２０と内輪２３との締め代によって吸収し
て本体層２１ａの応力を最小にする結果、各本体層１１
ａ、２１ａに過大な応力が発生することがなくなる。

また、上記の場合において、軸体側軸受部材２１の内周
層２１ｂの線膨張係数α、が本体！２１ａの線膨張係数
α１と軸体２０の線膨張係数α８との中間の値に設定さ
れているときは（式（６））、前述の式（５）における
と同様の作用効果が期待される。

しかして、弐（５）と式（６）との何れの場合がより有
効であるかは、軸体２０．軸受部材２１の本体層２１ａ
９内周層２１ｂおよび取付部材２２のそれぞれの線膨張
係数の値の相互関係、それぞれの構成部品の寸法および
使用時の温度によって決まる。

前記実施例においては、外輪と内輪とをそれぞれ軸受部
材と取付部材とにより構成した場合について説明したが
、取付部材は必要に応じて省略し、軸受部材のみによっ
て外輪と内輪とを構成することもできる。

また、この発明のハウジング側軸受部材と軸体側軸受部
材との組み合せについては、前記実施例で説明した組み
合わせに限定されるものではな（、ハウジング側と軸体
側とについてそれぞれ３種の軸受部材を任意に組み合わ
せて使用することができ、さらにはハウジング側または
軸体側の何れか一方にのみ単独の軸受部材として使用す
ることもできる。

さらに、この発明は前記実施例で説明した円筒ころ軸受
に限らず、その他の転がり軸受の軌道輪につい−でも適
用することができるだけでなく、滑り軸受についてもハ
ウジング側と軸体側との何れか一方または双方の軸受部
材として適用することができる。

〔発明の効果〕 以上説明したように、この発明の軸受装置は、ハウジン
グ側軸受部材を本体層と外周層との積層体として構成し
、軸体側軸受部材を本体層と内周層との積層体として構
成して、ハウジングと軸受部材の本体層及び外周層との
線膨張係数、軸体と軸受部材の本体層および内周層との
線膨張係数を、それぞれ所定の関係を満足するように規
制することにより、軸受運転時に温度変化が生じても各
軸受部材の本体層が熱応力とたが応力とによる影響を受
けることなく、円滑な運転ができるようにしている。

したがって、この発明によれば、ハウジングおよび軸体
とこれらに組み付けられる軸受部材との線膨張係数が異
なる軸受装置において、軸受運転時に温度変化が生じた
場合でも軸受部材自体によって良好な追従性が得られる
ため、従来のこの種の軸受装置に比べて構造が簡単にな
り、軸受周囲の空間が狭小な小形のものとなるだけでな
く、軸受組み付けも容易に短時間でできる軸受装置が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す上半部縦断側面図であ
る。 図中、１０はハウジング、１１はハウジング側軸受部材
、ｌｌａ、ｌｌｂはそれぞれハウジング側軸受部材の本
体層、外周層、２０は軸体、２１は軸体側軸受部材、２
１ａ、２１ｂはそれぞれ軸体側軸受部材の本体層、内周
層である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ハウジングとこれに取り付けられる軸受部材との線膨張
   係数が相違し、軸体とこれに取り付けられる軸受部材と
   の線膨張係数が相違する軸受装置において、ハウジング
   側軸受部材が本体層と本体層の外周側に一体に接合した
   外周層との積層体として構成され、軸体側軸受部材が本
   体層と本体層の内周側に一体に接合した内周層との積層
   体として構成され、ハウジング側軸受部材の本体層と軸
   体側軸受部材の本体層との線膨張係数がそれぞれハウジ
   ングと軸体との線膨張係数よりも小さい場合は、ハウジ
   ング側軸受部材の外周層と軸体側軸受部材の内周層との
   線膨張係数をそれぞれの軸受部材の本体層の線膨張係数
   よりも小さく設定するか、またはハウジング側軸受部材
   の外周層の線膨張係数を本体層とハウジングとの線膨張
   係数の中間の値に設定し、ハウジング側軸受部材の本体
   層と軸体側軸受部材の本体層との線膨張係数がそれぞれ
   ハウジングと軸体との線膨張係数よりも大きい場合は、
   ハウジング側軸受部材の外周層と軸体側軸受部材の内周
   層との線膨張係数をそれぞれハウジングと軸体との線膨
   張係数よりも小さく設定するか、または軸体側軸受部材
   の内周層の線膨張係数を本体層と軸体との線膨張係数の
   中間の値に設定し、前記ハウジング側軸受部材と軸体側
   軸受部材とは、任意に組み合わせるか、または各別の単
   体としてそれぞれハウジングと軸体とに締め代をもつ嵌
   め合いで取り付けられていることを特徴とする軸受装置
   。