CN104343936A - 轴支承结构及轴支承装置的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轴支承结构及轴支承装置的制造方法，其无需将轴的直径设为过大，就能够以强度方面较高的可靠性支承轴。一种通过(第1及)第2圆锥滚子轴承(42)支承输出轴(10)的输出轴支承结构，其中，输出轴具备：配置有第2圆锥滚子轴承的第2大径部(15)、及与该第2大径部(15)邻接设置的小径部(17)。通过挡圈(61)限制第2圆锥滚子轴承(42)的内圈(42A)在输出轴(10)上的轴向移动，且在小径部(17)上通过过盈配合嵌合有轴环(60)。

Description

轴支承结构及轴支承装置的制造方法

本申请主张基于2013年7月29日申请的日本专利申请第2013-157086号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种轴支承结构及轴支承装置的制造方法。

背景技术

专利文献1中公开有如图6所示的轴支承结构。

输出轴912具备与行星齿轮减速机构916的轮架918一体化的轴承配置部920，通过组装于该轴承配置部920的球轴承914支承于外壳926。

输出轴912的球轴承914的与减速机构相反的一侧(对象部件侧)上形成有挡圈槽928。通过嵌入于该挡圈槽928的挡圈930限制球轴承914的内圈914A在输出轴912上的轴向移动。

专利文献1：日本特开平5-44788号公报

上述专利文献1的结构中，球轴承914的轴承配置部920的外径d1设定为该输出轴912的与对象部件连结的被动轴连结部912A的外径d2的约2倍左右的较大尺寸。由此，尽管形成有挡圈槽928，但输出轴912上确保有足够的强度。

然而，如果是通过轴承支承轴的支承结构，则由于其他部件或装置整体的大小或者与对象部件的配合等设计上的限制，未必始终如专利文献1那样能够足够大地确保配置有轴承的部分的轴的直径。

发明内容

本发明是鉴于这种实际情况而完成的，其目的在于提供一种无需将轴的直径设为过大就能够以强度方面较高的可靠性支承轴的轴支承结构及轴支承装置的制造方法。

本发明为通过具有内圈的轴承支承轴的轴支承结构，其通过如下结构解决上述课题，即，所述轴具备：配置有所述轴承的大径部、及与该大径部邻接设置的小径部，通过挡圈或轴承螺母限制所述轴承的内圈的轴向移动，且所述小径部上通过过盈配合嵌合有轴环。

采用在轴上形成用于卡止挡圈的挡圈槽或用于螺合轴承螺母的螺纹的结构时，强度上的偏差(理论强度与实际强度的差距)较大，存在很难设计适当强度的情况。

本发明中构成为，在轴上有目的地形成强度上的偏差较小的“弱部”，从而避免强度上的偏差较大的挡圈槽或者轴承螺母的螺纹附近成为轴的理论上的最弱部。由此，即使在轴上形成这种偏差较大的构成要件时，也无需将轴的直径设为过大就能够以强度方面较高的可靠性支承轴。

并且，本发明为通过具有内圈的轴承支承轴的轴支承结构，其通过如下结构，同样解决上述课题，即，所述轴上通过粘结剂固定有轴环，通过该轴环限制所述轴承的内圈的轴向移动。

该结构所涉及的本发明中，限制轴承的内圈的轴向移动时，排除了强度上的偏差较大的构成要件的形成。并且，通过粘结方式将轴环固定于轴上，由此限制轴承的内圈的轴向移动。由此，同样无需将轴的直径设为过大就能够以强度方面较高的可靠性支承轴。

根据本发明，无需将轴的直径设为过大就能够以强度方面较高的可靠性支承轴。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的一例所涉及的轴支承结构的剖视图。

图2是图1的主要部分剖视图。

图3是表示本发明的实施方式的另一例所涉及的轴支承结构的主要部分剖视图。

图4是表示图3的变形例的主要部分剖视图。

图5是表示图4的另一变形例的主要部分剖视图。

图6是表示现有的轴支承结构的一例的减速机的剖视图。

图中：10-输出轴，15-第2大径部，17-小径部，42-第2圆锥滚子轴承，42A-内圈，60-轴环，61-挡圈。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的实施方式的一例所涉及的轴支承结构进行详细说明。

图1是表示适用于减速机(省略整体图示)G1的轴支承结构的一例的图。图2是其主要部分剖视图。

输出轴10通过第1圆锥滚子轴承41、第2圆锥滚子轴承42支承于外壳30。第1圆锥滚子轴承41及第2圆锥滚子轴承42均具备内圈41A、42A及外圈41B、42B，在该内圈41A、42A及外圈41B、42B之间组装有多个作为滚动体的圆锥滚子41C、42C。第1圆锥滚子轴承41及第2圆锥滚子轴承42以接触角θ1背对背配置。

输出轴10具有：板部11，相当于减速机构(省略整体图示)50的轮架；第1大径部13及第2大径部15，分别配置有所述第1圆锥滚子轴承41及第2圆锥滚子轴承42；小径部17，配置有轴环60；及被动轴连结部19，与对象部件(省略整体图示)的被动轴65连结。板部11的外径为d11(参考图1)，第1大径部13及第2大径部15的外径分别为d13及d15，小径部17的外径为d17，被动轴连结部19的外径为d19，并且直径按此顺序变小(d11＞d13＞d15＞d17＞d19)。

该实施方式中，输出轴10在外径为d11的板部11与外径为d13的第1大径部13之间具有外径为d12的第1中间部12，且d11＞d12＞d13。在第1中间部12与第1大径部13之间设有通过直径差(d12-d13)而形成的第1阶梯部21。该第1阶梯部21限制第1圆锥滚子轴承41的内圈41A向减速机构50侧的轴向移动。

并且，输出轴10在外径为d13的第1大径部13与外径为d15的第2大径部15之间具有外径为d14的第2中间部14，且d13＞d14＞d15。

而且，输出轴10的(配置有第2圆锥滚子轴承42的)第2大径部15上形成有轴向宽度为W1且底部直径为d24的挡圈槽24。挡圈槽24中嵌入有挡圈61。挡圈61限制第2圆锥滚子轴承42的内圈42A向减速机构相反侧的轴向移动。

更具体而言，该实施方式中，在挡圈61与第2圆锥滚子轴承42的内圈42A之间配置有宽度比较宽的衬垫62，并且在该衬垫62的与挡圈相反的一侧(第2圆锥滚子轴承42侧)配置有宽度比衬垫62窄的垫片64。即，挡圈61通过该衬垫62及垫片64限制第2圆锥滚子轴承42的内圈42A向减速机构相反侧的轴向移动。

输出轴10具有与配置有第2圆锥滚子轴承42的第2大径部15邻接的小径部17。在第2大径部15与小径部17之间形成有第2阶梯部22。小径部17上通过过盈配合嵌合有轴环60。轴环60的轴向两端的内周侧形成有倒角部60C、60D。在小径部17的第2大径部15侧的端部形成有比该小径部17的外径d17更小的外径d26的圆角部26。所述轴环60的减速机构侧的倒角部60C位于该圆角部26的径向外侧。

在小径部17与被动轴连结部19之间形成有圆角部27。轴环60的轴向长度L60比小径部17的轴向长度L17长。更准确而言，轴环60的倒角部60C与倒角部60D之间的可过盈配合区域L60T比圆角部27与小径部17的圆角部26之间的可过盈配合区域L17T长。即，由于轴环60的减速机构侧的倒角部60C位于圆角部26的径向外侧，因此轴环60的可过盈配合区域L60T在包括小径部17的整个可过盈配合区域L17T的轴向位置上与输出轴10的小径部17嵌合。

另外，该实施方式中，轴环60的对象部件侧端部60A上直接抵接有该对象部件的被动轴65的一部分。

该实施方式中，所述挡圈24附近(以下，为方便起见，称为挡圈部SP)的理论强度为Sc1。另一方面，小径部17中，a)其外径d17小于配置有第2圆锥滚子轴承42的第2大径部15的外径d15(d17＜d15)，b)压入有轴环60，且c)小径部17的第2大径部15侧形成有比小径部17的外径d17更小的外径d26的圆角部26。通过这些a)、b)、c)的结构，小径部17的理论强度Sc2设定为低于所述挡圈部SP的理论强度Sc1(Sc1＞Sc2)。即，设计成将小径部17的理论强度Sc2特意设定为小于挡圈部SP的理论强度Sc1，从而避免挡圈部SP设计上(理论上)成为输出轴10的最弱部。对于该结构的技术意义，将进行后述。

另外，本实施方式中，减速机G1的外壳30在与第1圆锥滚子轴承41对应的轴向位置具有第3阶梯部33。通过该外壳30的第3阶梯部33限制第1圆锥滚子轴承41的外圈41B向减速机构相反侧的轴向移动。并且，外壳30在与第2圆锥滚子轴承42对应的轴向位置具有第4阶梯部34。通过该外壳30的第4阶梯部34限制第2圆锥滚子轴承42的外圈42B向减速机构侧的轴向移动。

并且，外壳30的轴向端部36上通过螺栓39连结有环状附设部件38。在附设部件38与外壳30的轴向端部36之间夹有Ｏ型环70。并且，在轴环60的外周60B与附设部件38的内周38B之间配置有油封72。通过Ｏ型环70及油封72密封减速机G1的外壳30的内部。

另外，附设部件38的内周侧形成有向减速机构侧突出的突起部38C。该突起部38C构成附设部件38相对于外壳30的锁扣部。

接着，对该轴支承结构的作用进行说明。

首先，从本实施方式的解决原理开始进行说明。

作为通过“挡圈”限制支承着轴的轴承的轴向移动的结构，有如下方法，即，1)在支承母体侧(该实施方式中为外壳30侧)形成挡圈槽，通过从径向内侧嵌入于该挡圈槽的挡圈限制轴承外圈的移动的方法，及2)在被支承的轴侧(该实施方式中为输出轴10侧)形成挡圈槽，通过从径向外侧嵌入于该挡圈槽的挡圈限制轴承内圈的移动的方法。

当采用在支承母体侧形成挡圈槽的1)的方法时，强度方面很少产生大问题。但是，由于部件的配置、整体大小或组装顺序等的限制，采用如该实施方式所述的在轴侧形成挡圈槽的2)的方法时，有时轴的强度由于所形成的挡圈槽而大幅下降。

在此，成为问题的是，难以预测由于形成该挡圈槽而在实际运行时强度下降的程度。更具体来说，由于偏差较大，很难进行如下预测，例如“对该直径的该材料实施该热处理或表面处理，用该加工机械通过该加工方法以该加工误差在轴表面形成该宽度及深度的挡圈槽时，在各种各样的使用环境中，施加有各种各样的负荷转矩的情况下，例如轴承的垫片调整的适应度为该程度且轴以该程度的抖动而旋转时，实际上最大能产生多大的强度下降？”。

但是，即使在难以预测实际使用情况下的强度的下降程度的情况下，作为产品，必须确保“只要不发生特别例外的情况就不会损坏”的强度。其作为结果导致过大地设计挡圈的直径或选择强度过于优异的材料，或进行过度周全的热处理，或者需要在特定条件下实际进行破坏试验等，无法避免成本增大或重量增大。

本实施方式中，针对这种情况，构成为通过具有实际成果的结构特意形成“弱部”，以避免挡圈部SP成为轴的理论上的最弱部，由此克服该情况。

以下，进一步具体说明本实施方式的作用。

本实施方式中，挡圈部SP的理论强度(或通过计算机模拟出来的强度)为Sc1。但是，如上所述，挡圈部SP的实际强度Sr1存在较大偏差，设计者难以预先预测实际强度Sr1。

另一方面，本实施方式中的小径部17中，a)其外径d17小于配置有第2圆锥滚子轴承42的第2大径部15的外径d15，b)压入有轴环60，且c)在小径部17的第2大径部15侧形成有比小径部17的外径d17更小的外径d26的圆角部26。

这些a)、b)、c)的结构均作用于使小径部17的强度小于挡圈部SP的强度，其结果，小径部17的理论强度Sc2设定为低于挡圈部SP的理论强度Sc1(Sc1＞Sc2)。即，本实施方式中，挡圈部SP不会成为理论上的“轴的最弱部”。

该小径部17的结构与由所述a)、b)、c)的结构产生的强度下降相关，其加工的偏差或根据使用环境的强度偏差较小，理论强度Sc2与实际强度Sr2的差距较小。由此，能够以高精确度推算实际强度Sr2。

尤其，在该实施方式中，轴环60的轴向长度L60比小径部17的轴向长度L17长，轴环60的可过盈配合区域L60T在包括整个小径部17的可过盈配合区域L17T的轴向位置与输出轴10的小径部17嵌合。即，轴环60构成为可对轴向上的整个小径部17均匀地赋予基于过盈配合的按压力。因此，能够进一步提高推算准确度。由此，将小径部17设为“只要不发生特别例外的情况就不会损坏”的强度，并没有那么难。

既然如此，如果理论上，与挡圈部SP相比，小径部17成为弱部，且该小径部17确保足够的实际强度，则可以认为理论强度高于该小径部17的挡圈部SP也能确保足够的实际强度。由此，能够大幅减少设计负担，将成本增大或重量增大限制在最小限度，并且尤其无需将输出轴10的直径设为过大就能够得到强度方面可靠性极高的输出轴10的支承结构。

另外，若仅关注形成理论强度低于挡圈部SP的部分这一点，则基本上只需要形成具有比第2大径部15的外径d15小的外径d17的小径部17的所述a)的结构，但是仅靠a)的结构，实际上需要非常大的直径差。因此，优选a)+b)，即组合直径较小(d15＞d17)且压入有轴环60的条件。

顺便说一下，所述c)的结构，即在小径部17的第2大颈部15侧端部形成有比小径部17的外径d17更小的外径d26的圆角部26的结构的优点在于，无需较大地(或者完全不需要)设置直径差就能够形成弱部。但是，若仅通过a)、b)的结构就能够达到所需的轴直径或强度，则未必一定需要该c)的结构。

另外，该实施方式中，在挡圈61与第2圆锥滚子轴承42的内圈42A之间成对配置有宽度较宽的衬垫62及宽度较窄的垫片64。而且，衬垫62配置于靠近挡圈槽24的位置。因此，即使垫片64本身较薄，在组装时该垫片64也不会掉落在挡圈槽24内。从该观点出发，例如将垫片64本身形成为不会掉落在挡圈槽24内的程度的宽度时，无需衬垫(单一的垫片即可)。

该实施方式中，通过适当地进行垫片调整，能够使输出轴10的旋转更加稳定，能够得到在低噪音、低振动、轴承的长寿命的观点上优越的支承结构。换言之，若输出轴10旋转时抖动，则在挡圈部SP易产生较大的应力集中，易成为强度下降的偏差进一步变大的主要原因，但是通过适当地进行垫片调整，能够将第1圆锥滚子轴承41及第2圆锥滚子轴承42的预紧力调整为最佳。由此，输出轴10能够不会抖动而稳定地旋转(能够抑制挡圈部SP中的强度下降的偏差)，能够得到强度方面更优越的支承结构。

并且，该实施方式中，在轴环60的对象部件侧端部60A上直接抵接有该对象部件的被动轴65的一部分，因此还能够通过该轴环60阻止来自对象部件侧的推力。

但是，作为限制轴承的轴向移动的方法，除了如上述实施方式的利用挡圈的方法之外，所谓的组装轴承螺母的方法广为人知。但是，通过轴承螺母限制轴承内圈的轴向移动时，需在轴的外周形成用于螺合该轴承螺母的螺纹。形成用于螺合该轴承螺母的螺纹时其实际强度的偏差也较大，有时会导致理论强度与实际强度的差距变得非常大。在这一点上，可以说与挡圈槽存在相同问题。

换言之，与通过挡圈限制轴承内圈的轴向移动的情况相同，通过轴承螺母限制轴向移动时，也同样能够适用“轴具备配置有轴承的大径部及与该大径部邻接设置的小径部，并且小径部上通过过盈配合嵌合有轴环”的结构，并且能够得到同样的作用效果。

接着，利用图3对本发明的其他实施方式的一例进行说明。

该实施方式中，避免在输出轴80上形成强度方面具有较大偏差的挡圈槽或螺纹等“不确定要件”。即，在输出轴80上未形成挡圈槽及螺纹，轴环82通过粘结剂固定于输出轴80，通过该轴环82限制第2圆锥滚子轴承42的内圈42A的轴向移动。

输出轴80在第2圆锥滚子轴承42的配置部84与轴环82的配置部88之间未特别具有直径差(相同直径)。

该结构中部件件数及加工工时均较少，因此例如在对轴施加的推力荷载不大的用途等中，能够以极低的成本进行合理的设计，且由于没有直径差，其结果能够进一步实现小型化、轻型化。

图4中示出图3的变形例。

图4中，输出轴94具备：配置有第2圆锥滚子轴承42的大径部90及与该大径部90邻接设置的小径部91，在该小径部91上(通过粘结剂)固定有轴环92。

在图4的结构例中，输出轴94也不具有在强度方面具有较大偏差的挡圈槽或螺纹等“不确定要件”。因此，在“有目的地形成最弱部”的观点上，无需设计“阶梯部”。

但是，如该图4的例子，如果采用将轴环92固定成与由大径部90及小径部91形成的阶梯部95抵接的结构，则能够高精确度地确定轴环92在输出轴94上的轴向位置。即，仅通过将涂布有粘结剂的轴环92推入至与大径部90与小径部91的阶梯部95抵接，能够容易使制造误差范围内的适当的预紧力施加于第1圆锥滚子轴承41及第2圆锥滚子轴承42。因此，能够轻松地得到抖动较少且稳定的支承结构。

另外，图3及图4的结构例中，例如仅通过粘结剂有可能无法充分阻止输出轴80、94的推力时，可同时利用过盈配合与粘结剂来组装轴环82、92。由此，能够以更强的约束力限制第2圆锥滚子轴承42的内圈42A的移动。

另外，在通过过盈配合组装轴环82、92时，粘结剂在组装时有可能被挤出。关于这一点，在输出轴80、94与轴环82、92之间设置粘结剂的“积存槽”较为有效。作为此时的积存槽，例如在图4的例子中，在小径部91的大径部90侧端部形成外径小于该小径部91的圆角部96，将该圆角部96作为粘结剂的积存槽来应用。另外，该图4的例子中，在轴环92的内周也形成有圆周方向的积存槽87。但是，积存槽的形成方式并不限于上述结构例。例如，可形成为螺旋状。并且，积存槽可仅形成于轴环侧，也可仅形成于轴侧，还可形成于轴环及轴这两者，还可完全不形成积存槽。

图5中示出图4的另一变形例。

该图5的结构例相对于图4的结构例，在轴环86与第2圆锥滚子轴承42的内圈42A之间配置有衬垫97及垫片98。根据该结构，通过阶梯部99确定轴环86的轴向位置之后，进行垫片98的调整，由此能够在考虑到制造误差的基础上将第1圆锥滚子轴承41及第2圆锥滚子轴承42的预紧力调整为最佳。

另外，将垫片98与衬垫97成对组装而不是单体组装是为了避免较薄的垫片98从阶梯部99掉落，其目的与之前的图1及图2的实施方式相同。由此，在该图5的例子中，也可以设计为将垫片98本身构成为具有一定宽度的单一部件并省略衬垫。另外，在任意情况下，为了调整预紧而组装的不同厚度的垫片或衬垫未必要由1个垫片或衬垫构成，可通过2个以上的垫片或衬垫的组合来调整、确保所希望的厚度。

另外，如图5的例子所述，采用通过粘结剂将轴环86固定于输出轴93，并且利用衬垫97及垫片98(或者单体垫片)将第1圆锥滚子轴承41及第2圆锥滚子轴承42的预紧调整为最佳的结构时，可以采用如下组装方法：首先，将能够限制内圈42A的轴向移动的临时轴环(省略图示)嵌合于输出轴93并使其与阶梯部99抵接来进行垫片调整之后，即，重组配置于临时轴环与内圈42A之间的“不同厚度的垫片”或者组装“不同厚度的多个垫片”，从而找出对第1圆锥滚子轴承41及第2圆锥滚子轴承42赋予最佳(适当)的预紧力的1个或2个以上的垫片(或衬垫)之后，卸下临时轴环，将涂布有粘结剂的轴环86嵌合、固定。粘结剂可涂布于输出轴93侧，当然也可涂布于轴环86及输出轴93这两者上。即，在轴环86与输出轴93之间存在粘结剂即可。通过事先将临时轴环设为以比较大的间隙与输出轴93间隙配合的尺寸(作为临时轴环，使用内径大于轴环86的临时轴环)，由此能够更轻松地进行最佳的垫片调整。

另外，包括之前的图1～图4的例子，在固定轴环60、82、86、92，而且，用螺栓39将附设部件38连结于外壳30之后，最后安装油封72。

本实施方式中，组合了通过压入的连结及通过粘结剂的连结，因此与仅通过压入的连结相比，能够进一步提高推力支承力。

另外，上述实施方式中，示出了通过一对圆锥滚子轴承支承减速机的输出轴的结构例，但是本发明所涉及的“轴”可以是减速机的输入轴，或者也可以是中间轴，并不特别限定于输出轴。并且，从一开始就无需是减速机的轴，能够广泛适用于通过具有内圈的轴承支承轴的结构。例如，可以适用于连结装置与装置的连结轴的支承结构中。

并且，轴承也未必限定于圆锥滚子轴承，作为需要赋予预紧的轴承，例如可以是角接触球轴承，或者可以为无需赋予预紧的轴承，例如接触角为零度的通常的球轴承。并且，从上述例明确可知，支承轴的轴承存在多个时，本发明未必适用于其所有轴承，适用于其中一个即可。

Claims (10)

1.一种轴支承结构，其通过具有内圈的轴承支承轴，该轴支承结构的特征在于，

所述轴具备：配置有所述轴承的大径部、及与该大径部邻接设置的小径部，

通过挡圈或轴承螺母限制所述轴承的内圈的轴向移动，且

所述小径部上通过过盈配合嵌合有轴环。

2.根据权利要求1所述的轴支承结构，其特征在于，

在所述挡圈或轴承螺母与所述轴承的内圈之间配置有衬垫及垫片。

3.一种轴支承结构，其通过具有内圈的轴承支承轴，该轴支承结构的特征在于，

所述轴上通过粘结剂固定有轴环，

通过该轴环限制所述轴承的内圈的轴向移动。

4.根据权利要求3所述的轴支承结构，其特征在于，

所述轴具备：配置有所述轴承的大径部、及与该大径部邻接设置的小径部，所述小径部上通过粘结剂固定有所述轴环。

5.根据权利要求3或4所述的轴支承结构，其特征在于，

所述轴环还通过过盈配合固定于所述轴。

6.根据权利要求3～5中的任一项所述的轴支承结构，其特征在于，

在所述轴环与所述轴承的内圈之间配置有衬垫及垫片。

7.根据权利要求1、2、4～6中任一项所述的轴支承结构，其特征在于，

在所述小径部的所述大径部侧端部形成有直径小于该小径部的圆角部。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的轴支承结构，其特征在于，

在所述轴环的轴向上的对象部件侧端面抵接有对象部件。

9.一种轴支承装置的制造方法，所述轴支承装置通过具有内圈的轴承支承轴，所述制造方法的特征在于，包括：

在未涂布有粘结剂的情况下，将能够限制所述内圈的轴向移动的临时轴环嵌合于所述轴，找出配置于该临时轴环与所述内圈之间的垫片中对所述轴承赋予适当的预紧力的垫片的工序；及

找出适当的垫片之后，卸下所述临时轴环，使粘结剂介于所述轴环与所述轴之间，从而将所述轴环嵌合、固定于所述轴的工序。

10.根据权利要求9所述的轴支承装置的制造方法，其特征在于，

作为所述临时轴环，使用内径大于所述轴环的临时轴环。