JP2000024854A - 軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単かつ安価な構成で、予圧を適正に維持し
て軸受性能を長期に亘って良好に維持できるようにした
軸受装置を提供する。 【解決手段】 軸受２、３の内輪部間に内輪間座４を配
設すると共に、外輪部間に外輪間座５を配設する。そし
て、締結ナット８により予圧を与えることができるよう
に、内輪間座４は外輪間座５に対して軸方向長さを所定
量短く設定される。外輪間座５の両端面には、段部５Ａ
が設けられる。該段部５Ａは、外輪間座５の両端部の内
径が外径方向に広げられることで形成される。これによ
り、従来に比べて、外輪間座５と、外輪部２Ｃ、３Ｃ
と、の接触面積を低減できるので、外輪間座５へ熱が伝
達し難くなる。従って、外輪間座５の温度上昇を従来に
対して抑制することができ、外輪間座５の熱膨張延いて
は予圧の必要以上の増加を抑制することができる。即
ち、簡単かつ安価な構成で、予圧を適正に維持して軸受
性能を長期に亘って良好に維持できることになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸受装置に関し、
詳しくは、所謂定位置予圧式の軸受装置の改良技術に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば工作機械等の主軸（ス
ピンドル）等のような軸方向荷重を受ける軸の軸受にお
いては、例えば、荷重を受けたときの軸受の変位や軸振
れをできるだけ少なくするために、軸受に所謂予圧を与
えて軸受の剛性を高めるようにしている。軸受に予圧を
与える方法としては、図９に示すように、間座等の寸法
的差を利用して予圧を与える方法（定位置予圧式）や、
弾性部材の押圧力を利用して予圧を与える方法（定圧予
圧式）などが一般的である。なお、予圧を与えた場合の
剛性増加に対する効果は、定位置予圧式の場合は、対向
させる２つの軸受Ａ，Ｂの変位曲線に基づいて画かれる
図１０の予圧線図により表される。

【０００３】即ち、図１０に示すように、間座と軸受Ａ
とのすき間ａと、間座と軸受Ｂとのすき間ｂと、の合計
すきまａ＋ｂは軸受の軸方向変位δa0で表され、予圧が
増すに連れて、すきまａとｂは減少し、すきまが無くな
ったときの予圧がＦa0となる。このような予圧Ｆa0を与
えると、外力Ｆａ（アキシアル荷重）に対する軸方向変
位をδａに留めることができ、以て剛性を高めることが
できる。定位置予圧式と定圧予圧式の剛性を比較する
と、定位置予圧式の場合は、定圧予圧式の場合に比較し
て、高剛性を得ることができると言った利点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、定位置
予圧式の場合には、間座の幅の僅かな変化が、予圧荷重
の大きな変化をもたらす特性がある。このため、例え
ば、稼働に伴う発熱等が生じると、主軸・軸受などを介
して間座に熱が伝達されて、間座が温度上昇して熱膨張
等すると、予圧荷重を必要以上に増大させてしまうおそ
れがある。このような予圧の必要以上の増大は、更なる
軸受の発熱増加を招き、延いては予圧荷重の増大を助長
する結果となり、以て軸受等に不具合等が生じ易くなる
おそれがある。本発明は、かかる実情に鑑みなされたも
ので、簡単かつ安価な構成で、稼働時等における間座の
熱膨張を抑制し、以て予圧を適正に維持して軸受性能を
長期に亘って良好に維持できるようにした軸受装置を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に記
載の発明は、回転軸を回転可能に軸支する一対の軸受
と、前記一対の軸受の内輪部間に介装される内輪間座
と、前記一対の軸受の外輪部間に介装される外輪間座
と、を含んで構成され、前記一対の内輪部の軸方向相対
距離と、前記一対の外輪部の軸方向相対距離と、の偏差
を利用して、所定予圧を付与できるようにした軸受装置
において、熱膨張による伸びが予圧を高める方向に作用
する側の間座の軸方向端面に段部を設けるようにした。

【０００６】このようにすると、前記段部により、熱膨
張による伸びが予圧を高める方向に作用する側の間座へ
の熱の伝達経路の断面積を小さくすることができるか
ら、当該間座の昇温を抑制でき、以て熱膨張による伸び
による必要以上の予圧の増大を抑制できることになる。

【０００７】即ち、本発明によれば、簡単かつ安価な構
成で、間座の熱膨張に伴う予圧の必要以上の増加を効果
的に抑制できるため、以て予圧を適正に維持することが
でき、延いては軸受性能を長期に亘って良好に維持する
ことができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を、添付の
図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形
態に係る軸受装置を示す。図１において、工作機械の主
軸（スピンドル）などに相当する軸１には、鍔部１Ａを
内輪部２Ａの軸方向位置決めとして、転がり軸受２が嵌
挿されている。そして、該内輪部２Ａに前記鍔部１Ａの
反対側で当接する内輪間座４が、軸１に挿入されると共
に、軸１の端部１Ｂ側には、軸受３の内輪部３Ａが嵌挿
されている。前記端部１Ｂの外周には、ネジ部が配設さ
れており、該ネジ部に螺合する締結ナット８により、座
金９、前記鍔部１Ａを介して、前記内輪部３Ａ延いては
内輪間座４、内輪部２Ａを軸１に、締め付け固定できる
ようになっている。

【０００９】また、各軸受２、３の外輪部２Ｃ，３Ｃの
間には、外輪間座５が配設されており、該外輪間座５
は、前記締結ナット８の締め付けにより内輪部３Ａ、転
動体３Ｂ、外輪部３Ｃを介して伝達される力により、軸
受２の外輪部２Ｃと、外輪部３Ｃとの間に所定圧力で押
圧（予圧）把持されるように構成されている。なお、軸
受２の外輪部２Ｃ、外輪間座５、軸受３の外輪部３Ｃを
所定位置に把持するためのハウジング６が、外輪部２
Ｃ、外輪間座５、外輪部３Ｃを囲むように配設される。
このハウジング６は、例えば、ハウジング６に締結手段
（図示せず）等を介して締結されるプレート７等を介し
て、内輪部２Ｃ、内輪部３Ｃを両側から挟み込むような
方法で取り付られる。

【００１０】ところで、前記内輪間座４は、所定の予圧
を与えることができるように、前記外輪間座５に対し
て、軸方向長さが所定量短く設定されている（外輪間座
長さ＞内輪間座長さ）。即ち、図９で説明したように、
すき間ａ、すき間ｂが、締結ナット８の締め付けにより
縮小され、鍔部１Ａ、内輪間座４、各内輪部２Ａ，３
Ａ、座金９が密着したときに、所定予圧を発生させるこ
とができるように、内輪間座４の長さと、外輪間座５の
長さと、が予め設定されている。なお、内輪間座４の長
さと、外輪間座５の長さと、の調整は、所謂シム等を介
装することによっても行うことができ、従って『外輪間
座長さ＝内輪間座長さ』とすることも可能である。

【００１１】言い換えれば、前記一対の内輪部２Ａ，３
Ａの軸方向相対距離と、前記一対の外輪部２Ｃ，３Ｃの
軸方向相対距離と、を何らかの方法で偏差させること
で、所定予圧を付与できる構成であれば採用することが
できる。なお、軸受２、３としては、例えば、アンギュ
ラ玉軸受を用いることができるが、円錐ころ軸受など、
あらゆる種類の転がり軸受を用いることができるもので
ある。また、本実施形態では、図１に示したように、内
輪部２Ａ，３Ａを相対的に接近させることで予圧が増大
されるような配列（所謂背面合わせ，ＤＢ配列などと称
される。）を採用している。

【００１２】ここで、本実施形態にかかる外輪間座５に
ついて、詳細に説明する。本実施形態にかかる外輪間座
５は、図２に示すように、その両端面に、段部５Ａが設
けられている。該段部５Ａは、外輪間座５の両端部の内
径が外径方向に広げられることで形成され、外輪間座５
の一般部の肉厚ｔに対して、両端部における肉厚がｔ１
（ｔ＞ｔ１）まで低減されている。

【００１３】このため、外輪間座５の両端面に段部５Ａ
がない従来に比べて、外輪間座５と、外輪部２Ｃ、外輪
部３Ｃと、の接触面積が低減されることになる。従っ
て、装置の稼働等により軸１や軸受２、３等で生じた熱
を、外輪部２Ｃ，３Ｃ等を介して外輪間座５へ伝達され
難くすることができるため、外輪間座５の温度上昇を従
来に対して抑制することが可能となる。よって、外輪間
座５の熱膨張を抑制できるので、稼働時等において必要
以上に予圧が上昇してしまうと言った従来のおそれを抑
制することができる。

【００１４】即ち、本実施形態によれば、簡単かつ安価
な構成でありながら、間座の熱膨張に伴う予圧の必要以
上の増加を効果的に抑制できるため、以て予圧を適正に
維持することができ、延いては軸受性能を長期に亘って
良好に維持することができる。なお、外輪間座５の両端
面の形状は、図３に示すような形状とすることもでき
る。即ち、外輪間座５の段部５Ａを、外輪間座５の両端
部の外径を内径方向に縮小することで形成し、外輪間座
５の一般部の肉厚ｔに対して、両端部における肉厚をｔ
２（ｔ＞ｔ２）まで低減するようにすることもできる。

【００１５】これによっても、外輪間座５の両端面に段
部５Ａがない従来に比べて、外輪間座５と、外輪部２
Ｃ、外輪部３Ｃと、の接触面積を低減できるため、装置
の稼働等により軸１や軸受２、３等で生じた熱を、外輪
部２Ｃ，３Ｃ等を介して外輪間座５へ伝達され難くする
ことができ、外輪間座５の温度上昇を従来に対して抑制
することが可能となる。このため、外輪間座５の熱膨張
を抑制できるので、稼働時に必要以上に予圧が上昇して
しまうと言ったおそれを抑制することができる。

【００１６】更に、外輪間座５の両端面の形状は、例え
ば、図４〜図７に示すような形状とすることもできる。
即ち、外輪間座５の段部５Ａを、外輪間座５の両端面の
少なくとも一部を切り欠くことで形成し、外輪間座５の
端面の面積（外輪部との接触面積延いては間座への伝熱
経路の断面積）を段部（切り欠き）５Ａのない場合に比
べて小さくするようにすることができる。

【００１７】これにより、外輪間座５の両端面に段部５
Ａがない従来に比べて、外輪間座５と、外輪部２Ｃ、外
輪部３Ｃと、の接触面積を低減できるため、装置の稼働
等により軸１や軸受２、３等で生じた熱を、外輪部２
Ｃ，３Ｃ等を介して外輪間座５へ伝達され難くすること
ができ、外輪間座５の温度上昇を従来に対して抑制する
ことが可能となる。よって、外輪間座５の熱膨張を抑制
できるので、稼働時に必要以上に予圧が上昇してしまう
と言ったおそれを抑制することができる。

【００１８】ところで、本実施形態のように、軸受２、
３を所謂ＤＢ配列（背面配列）した場合には、即ち、外
輪間座５の熱膨張により予圧が増大するような配列の場
合には、外輪間座５を直接或いはハウジング６を介して
空冷、油冷など行うようにしてもよい。このようにすれ
ば、外輪間座５の熱膨張を抑制できるので、本実施形態
にかかる段部５Ａによる作用効果と相俟って、より一
層、稼働時に必要以上に予圧が上昇してしまうと言った
おそれを抑制することができる。

【００１９】なお、本実施形態のように段部５Ａを設け
ると、同一熱膨張量でも外輪間座５の端部断面積が減少
された分だけ軸力を低減できるため、別言すれば、同一
荷重（軸方向）を与えたとき外輪間座５の端部の変形
は、断面積が減少された分だけ大きくなるため（バネと
して見たときに、バネが柔らかくなる方向になるた
め）、これによっても予圧増大を抑制することができる
ことになる。つまり、本実施形態にかかる段部５Ａによ
る外輪間座５の温度上昇の抑制効果延いては外輪間座５
の熱膨張の抑制効果と相俟って、より一層、稼働時にお
ける必要以上の予圧上昇を抑制することができる。

【００２０】ところで、本実施形態では、内輪部２Ａ，
３Ａを相対的に接近させることで予圧が増大されるよう
な配列（所謂背面合わせ，ＤＢ配列）、言い換えれば外
輪間座５の熱膨張により予圧が増大するような配列つい
て説明したが、本発明は、かかる配列に限定されるもの
ではなく、例えば、図８に示すような配列にも適用する
ことができる。

【００２１】即ち、外輪部２Ｃ、３Ｃを相対的に接近さ
せることで予圧が増大されるような配列（所謂正面合わ
せ，ＤＦ配列などと称される。）、言い換えれば、内輪
間座４の熱膨張により予圧が増大するような配列の場合
にも適用することができる。なお、この場合には、図８
に示すように、内輪間座４側に段部４Ａを設けること
で、上述した段部５Ａによる作用効果と同様の作用効果
を奏することができる。

【００２２】即ち、内輪間座４の両端面に段部４Ａが設
けられていない従来に比べて、内輪間座４と、内輪部２
Ａ、内輪部３Ａと、の接触面積を低減できるので、装置
の稼働等により軸受２、３等で生じた熱を、内輪部２
Ａ，３Ａを介して内輪間座４へ伝達され難くすることが
できるため、内輪間座４の温度上昇を従来に対して抑制
することが可能となる。よって、内輪間座４の熱膨張を
抑制でき、必要以上に予圧が上昇してしまうと言ったお
それを抑制することができる。つまり、簡単かつ安価な
構成でありながら、間座の熱膨張に伴う予圧の必要以上
の増加を効果的に抑制できるため、予圧を適正に維持す
ることができ、延いては軸受性能を長期に亘って良好に
維持することができる。

【００２３】なお、内輪間座４への軸１からの熱の伝達
を抑制するために、内輪間座４の内周面と、軸１の外周
面と、の間の接触面積が小さくなるように、内輪間座４
の内周面に部分的に段部（切り欠き部、凹部など）を設
けるようにしたり、内輪間座４の内周面と軸１の外周面
との間に所定間隙を設けたり、或いは内輪間座４の内周
面と軸１の外周面との間に遮熱材（セラミックス）等を
介装したりすることも可能であり、このようにすれば、
より一層、稼働時に必要以上に予圧が上昇してしまうと
言ったおそれを抑制することができる。

【００２４】ところで、上記では、間座（外輪間座５或
いは内輪間座４）の両端部に段部（５Ａ或いは４Ａ）を
設けるようにして説明したが、一方の端部にのみ段部を
設けるだけでも、ある程度、間座の熱膨張に伴う予圧の
増加を抑制することができるものである。従って、間座
の少なくとも一端面（高温側の一端面とするのが好まし
い）に段部を設ける構成も、本発明の範囲に含まれるも
のである。

【００２５】更に、上記実施形態では、軸１を主軸（回
転軸）として説明したが、ハウジング６側を回転軸とす
ることもでき、かかる場合も、同様に、外輪間座５（或
いは内輪間座４）に設けた段部５Ａ（或いは４Ａ）によ
る作用効果を奏することができるものである。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
簡単かつ安価な構成で、間座の熱膨張に伴う予圧の必要
以上の増加を効果的に抑制できるため、以て稼働時等に
おいても予圧を適正に維持することができ、延いては軸
受性能を長期に亘って良好に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る軸受装置の構成を
示す断面図。

【図２】同上実施形態における外輪間座端面の段部形状
の一例を説明する図。

【図３】同上実施形態における外輪間座端面の段部形状
の一例を説明する図。

【図４】同上実施形態における外輪間座端面の段部形状
の一例を説明する図。

【図５】同上実施形態における外輪間座端面の段部形状
の一例を説明する図。

【図６】同上実施形態における外輪間座端面の段部形状
の一例を説明する図。

【図７】同上実施形態における外輪間座端面の段部形状
の一例を説明する図。

【図８】本発明に係る他の軸受装置（ＤＦ配列）の構成
を示す断面図。

【図９】定位置予圧式と定圧予圧式の構成比較図。

【図１０】定位置予圧式の予圧線図。

【符号の説明】

１ 軸 １Ａ 鍔部 ２ 軸受 ２Ａ 内輪部 ２Ｂ 転動体 ２Ｃ 外輪部 ３ 軸受 ３Ａ 内輪部 ３Ｂ 転動体 ３Ｃ 外輪部 ４ 内輪間座 ５ 外輪間座 ６ ハウジング ８ 締結ナット ９ 座金

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸を回転可能に軸支する一対の軸受
   と、 前記一対の軸受の内輪部間に介装される内輪間座と、 前記一対の軸受の外輪部間に介装される外輪間座と、 を含んで構成され、 前記一対の内輪部の軸方向相対距離と、前記一対の外輪
   部の軸方向相対距離と、の偏差を利用して、所定予圧を
   付与できるようにした軸受装置において、 熱膨張による伸びが予圧を高める方向に作用する側の間
   座の軸方向端面に段部を設けたことを特徴とする軸受装
   置。