JP2005077378A

JP2005077378A - 軸受試験装置

Info

Publication number: JP2005077378A
Application number: JP2003311768A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Wakashima; 豊若島
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2003-09-03
Filing date: 2003-09-03
Publication date: 2005-03-24

Abstract

【課題】支持軸受に支持された回転軸に供試軸受を装着して当該供試軸受の試験を行う軸受試験装置において、試験中に支持軸受が破壊されることを防止する。
【解決手段】軸受試験装置１は、回転軸２と、回転軸２の軸方向Ｓの中間部３を回転自在に支持する一対の供試軸受４，５と、回転軸２の軸方向Ｓの第１および第２の部分６，７をそれぞれ回転自在に支持する第１および第２の支持軸受８，９とを備えている。第１および第２の支持軸受８，９の許容負荷容量Ｃ１、Ｃ２を、各供試軸受４，５の許容負荷容量Ｃ３よりも大きく（Ｃ１＞Ｃ３且つＣ２＞Ｃ３）する。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸受試験装置に関するものである。

より正確な試験データを得るため、軸受試験装置における軸受の試験は、実際の使用条件に極力近い条件下で行うことが求められる。この条件を満たすため、供試軸受としてのスラスト転がり軸受にラジアル転がり軸受を組み合わせ、当該スラスト軸受に偏心スラスト荷重を付与するようにした試験装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１２０６６４号公報。

ところで、地面等に対して非接触で高速移動する物体を非常停止させるためのタッチダウン軸受は、タッチダウンの際、無負荷無回転の状態から瞬時に高速で回転され、多大な衝撃力を受けるようになっている。

このような使用条件に極力近い状態で軸受（供試軸受）を試験する軸受試験装置として、下記の構成が考えられる。すなわち、支持軸受によって回転自在に支持された回転軸に供試軸受を装着し、回転軸を回転させながら供試軸受にラジアル方向の荷重を付与する構成である。

このような軸受試験装置において、供試軸受の試験を完遂するためには、試験中に支持軸受が破壊されることを防止することが重要である。同様の課題は、タッチダウン用の軸受の試験装置に限らず、他の一般の装置用の軸受の試験装置にも存在する。

本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、供試軸受の試験中に支持軸受が破壊されることを防止できる軸受試験装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、回転軸の軸方向の中間部を支持する供試軸受と、上記回転軸の中間部を軸方向に挟む一対の部分をそれぞれ支持する一対の支持軸受とを備え、上記支持軸受の許容負荷容量が供試軸受の許容負荷容量よりも大きいことを特徴とする軸受試験装置を提供する。本発明によれば、支持軸受が供試軸受よりも先に破壊されることを防止できる。これにより、供試軸受の試験中に支持軸受が破壊されることを防止して供試軸受の試験を完遂することができる。

本発明では、上記支持軸受の内輪の内径が上記供試軸受の内輪の内径よりも大きい場合がある。この場合、支持軸受を十分に大きくしてこの支持軸受の許容負荷容量を十分に確保できる。

本発明では、上記回転軸の一対の部分の少なくとも一方に先細り状のテーパ面が形成され、上記テーパ面は環状のスペーサを介して対応する支持軸受によって受けられ、上記スペーサは支持軸受の内輪に嵌合する外周面と回転軸のテーパ面に嵌合するテーパ状の内周面とを含む場合がある。この場合、支持軸受が装着されたスペーサを回転軸のテーパ面に嵌め合わせるのみで、回転軸と支持軸受との心合わせを極めて容易に行うことができる。その結果、回転軸への支持軸受の着脱を極めて容易に行うことができる。また、支持軸受と回転軸との間に作用するラジアル荷重の一部をテーパ面でスラスト方向に逃がすことができるので、支持軸受に作用するラジアル方向の応力を低減して支持軸受の破壊をより確実に防止することができる。

本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の一実施の形態にかかる軸受試験装置１の模式的な断面正面図である。図１を参照して、本軸受試験装置１は、供試軸受に回転力およびラジアル荷重を付与して、当該供試軸受を試験するものである。

軸受試験装置１は、例えばＳＵＳ３０４等のステンレス鋼により形成される回転軸２と、回転軸２の軸方向Ｓの中間部３を回転自在に支持する一対の供試軸受４，５と、回転軸２の中間部３を軸方向Ｓに挟む一対の部分としての第１および第２の部分６，７をそれぞれ回転自在に支持する一対の支持軸受としての第１および第２の支持軸受８，９と、これら回転軸２、一対の供試軸受４，５、第１の支持軸受８および第２の支持軸受９を収容するハウジング１０と、一対の供試軸受４，５にラジアル荷重を付与するためのラジアル荷重付与手段としてのラジアル荷重付与機構１１とを備えている。なお、以下では、回転軸２の軸方向Ｓを、単に「軸方向Ｓ」ともいう。

上記一対の供試軸受４，５はそれぞれ、例えば複列アンギュラ玉軸受からなる。各供試軸受４，５の内輪１１，１２および転動体としての玉１３，１４は、例えばセラミック材により形成され、外輪１５，１６は、例えばＳＵＪ−２材により形成されている。

各供試軸受４，５は、互いに軸方向Ｓに所定の間隔を開けて配置されると共に、回転軸２に対する軸方向Ｓへの移動が規制されている。具体的には、各供試軸受４，５の内輪１１，１２は、回転軸２の中間部３の外周面１７に例えばすきま嵌め（ルーズフィット）によって嵌め合わされている。回転軸２の中間部３の外周面１７の中央部分には、カラー１８が嵌め合わされ、一対の供試軸受４，５の内輪１１，１２の間に挟まれている。回転軸２の中間部３の外周面１７には、第１の部分６に近接してねじ部４９が形成されてナット２０がねじ込まれ、このナット２０と一方の供試軸受４との間にカラー１９が介在している。また、回転軸２の中間部３と第２の部分７との間には大径部５０が形成されており、他方の供試軸受５に対応する環状の段部２１が、この他方の供試軸受５の内輪１２と当接している。上記の構成により、カラー１９、一方の供試軸受４、カラー１８および他方の供試軸受５が、ナット２０および環状の段部２１との間に軸方向Ｓに挟持されている。

各供試軸受４，５の外輪１５，１６は、ラジアル荷重付与機構１１の環状部材２２の内周面２３に嵌め合わされている。このラジアル荷重付与機構１１は、例えば油圧シリンダ等からなる駆動装置（図示せず）によって環状部材２２をラジアル方向Ｒに移動して、各供試軸受４，５にラジアル荷重を付与するようになっている。

回転軸２の第１の部分６の外周面２４の一部には、先細り状のテーパ面２４ａが形成されており、このテーパ面２４ａは、環状のスペーサ２５を介して例えば総円筒ころ軸受からなる上記第１の支持軸受８によって受けられるようになっている。

このスペーサ２５は、図示しないキー等を介して回転軸２の第１の部分６に一体回転可能に嵌め合わされており、その内周面２６が、回転軸２の第１の部分６の外周面２４の形状に対応する形状に形成されている。すなわち、スペーサ２５の内周面２６の一部に、テーパ状の内周面としてのテーパ面２６ａが形成されており、このテーパ面２６ａが回転軸２の第１の部分６のテーパ面２４ａに嵌合している。

このスペーサ２５は、回転軸２の第１の部分６の先端のねじ部５３にねじ込まれた例えばベアリングナットからなるナット２７，２８によって締め付けられている。これにより、スペーサ２５は、ナット２７，２８および第１の部分６のテーパ面２４ａの間に挟持され、回転軸２に対する軸方向Ｓの移動が規制されている。

スペーサ２５の外周面２９には、第１の支持軸受８の内輪３０が一体回転可能に嵌合され、スペーサ２５に対する第１の支持軸受８の軸方向Ｓへの相対移動が規制されている。具体的には、スペーサ２５の外周面２９の一端に環状のカラー３１が嵌め合わされ、第１の支持軸受８の内輪３０と当接している。これら内輪３０およびカラー３１は、スペーサ２５の一端のねじ部５１に螺合されるナット３４と、スペーサ２５の他端に形成される環状の段部３３との間に軸方向Ｓに挟持されている。

第１の支持軸受８の外輪３５は、ハウジング１０の一端部３６の内周面３７に嵌め合わされており、ハウジング１０に対する軸方向Ｓへの移動が規制されている。これにより、回転軸２の第１の部分６は、第１の支持軸受８を介してハウジング１０に回転自在に支持されている。

前述の第２の支持軸受９は、例えば総玉軸受と総円筒ころ軸受とを組み合わせてなる。第２の支持軸受９の内輪３８は、回転軸２の第２の部分７の外周面３９に一体回転可能に嵌合され、回転軸２に対する軸方向Ｓへの移動が規制されている。具体的には、大径部５０に、第２の支持軸受９に対応する環状の段部４１が形成され、この環状の段部４１に第２の支持軸受９の内輪３８が当接している。回転軸２の第２の部分７の外周面３９の先端には、ねじ部５２が形成され、このねじ部５２にねじ込まれたナット４２と第２の支持軸受９の内輪３８との間にカラー４０が介在している。これら内輪３８およびカラー４０は、ナット４２と、環状の段部４１との間に軸方向Ｓに挟持されている。

第２の支持軸受９の外輪４３は、ハウジング１０の他端部４４の内周面４５に嵌め合わされており、ハウジング１０に対する軸方向Ｓへの移動が規制されている。これにより、回転軸２の第２の部分７は、第２の支持軸受９を介してハウジング１０に回転自在に支持されている。

回転軸２の第２の部分７は、連結軸４６を介して回転駆動機構（図示せず）と動力伝達可能に連結されており、この回転駆動機構によって回転軸２が回転駆動されるようになっている。また、ハウジング１０内の空間のうち、第１および第２の支持軸受８，９が収容されている領域は、複数のシール部材４７（図１において、４つのシール部材４７を図示）等によってそれぞれ密封され、この密封された空間内に潤滑用のオイルを含むエアが供給されるようになっている。このエアは、第１および第２の支持軸受８，９内に供給された後、排出口４８を介して外部へ排出されるようになっている。

本実施の形態の特徴とするところは、第１および第２の支持軸受８，９の許容負荷容量（許容荷重）Ｃ１、Ｃ２を、各供試軸受４，５の許容負荷容量Ｃ３よりも大きく（Ｃ１＞Ｃ３且つＣ２＞Ｃ３）することで、各供試軸受４，５の試験中に第１および第２の支持軸受８，９が破壊されることを防止する点にある。

具体的には、第１および第２の支持軸受８，９の内輪３０，３８の内径Ｄ１，Ｄ２がそれぞれ、各供試軸受４，５の内輪１１，１２の内径Ｄ３よりも大きく（Ｄ１＞Ｄ３且つＤ２＞Ｄ３）設定されている。換言すれば、スペーサ２５の外径（≒Ｄ１）を、回転軸２の中間部３の直径（≒Ｄ３）よりも大きくすると共に、回転軸２の第２の部分７の直径（≒Ｄ２）を、回転軸２の中間部３の直径（≒Ｄ３）よりも大きくしている。さらに、前述したように、第１および第２の支持軸受８，９を、保持器を含まない総転動体軸受とすることで、保持器を設ける場合に比べて転動体の数をより多くしている。

本軸受試験装置１における一対の供試軸受４，５の試験は、以下のように行われる。すなわち、回転駆動機構（図示せず）を駆動して回転軸２を所定の回転数で回転させ、ラジアル荷重付与機構１１の環状部材２２を、回転軸２に対してラジアル方向Ｒに移動させて、各供試軸受４，５にスラスト荷重を付与する。

本実施の形態によれば、第１および第２の支持軸受８，９の許容負荷容量Ｃ１，Ｃ２を、各供試軸受４，５の許容負荷容量Ｃ３よりも大きくしているので、第１および第２の支持軸受８，９が各供試軸受４，５よりも先に破壊されることを防止できる。これにより、各供試軸受４，５の試験中に第１および第２の支持軸受８，９が破壊されることを防止してこれら供試軸受４，５の試験を完遂することができる。

さらに、第１および第２の支持軸受８，９の内輪３０，３８の内径Ｄ１，Ｄ２を、各供試軸受４，５の内輪１１，１２の内径Ｄ３よりも大きく設定しているので、第１および第２の支持軸受８，９を十分に大きくして許容負荷容量を十分に確保できる。

また、第１の支持軸受８が装着されたスペーサ２５を回転軸２の第１の部分６のテーパ面２４ａに嵌め合わせるのみで、回転軸２と第１の支持軸受８との心合わせを極めて容易に行うことができる。その結果、回転軸２への第１の支持軸受８の着脱を極めて容易に行うことができる。また、第１の支持軸受８と回転軸２との間に作用するラジアル荷重の一部をテーパ面２４ａでスラスト方向（軸方向Ｓ）に逃がすことができるので、第１の支持軸受８に作用するラジアル方向Ｒの応力を低減して第１の支持軸受８の破壊をより確実に防止することができる。

本発明は、以上の実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、図２に示すように、回転軸２の第２の部分７の外周面３９にも、第１の部分６のテーパ面２４ａと同様のテーパ面３９ａを形成し、このテーパ面３９ａがスペーサ２５を介して第２の支持軸受９によって受けられる構成でも良い。このスペーサ２５の外周面２９は、第２の支持軸受９の内輪３８に嵌合している。また、スペーサ２５の内周面２６のテーパ面２６ａは、回転軸２の第２の部分７のテーパ面３９ａに嵌合している。

この場合、第２の支持軸受９が装着されたスペーサ２５を回転軸２の第２の部分７のテーパ面３９ａに嵌め合わせるのみで、回転軸２と第２の支持軸受９との心合わせを極めて容易に行うことができる。その結果、回転軸２への第２の支持軸受９の着脱を極めて容易に行うことができる。また、第２の支持軸受９と回転軸２との間に作用するラジアル荷重の一部をテーパ面３９ａでスラスト方向（軸方向Ｓ）に逃がすことができるので、第２の支持軸受９に作用するラジアル方向Ｒの応力を低減してこの第２の支持軸受９の破壊をより確実に防止することができる。

本発明の一実施の形態にかかる軸受試験装置の模式的な断面正面図である。本発明の他の実施の形態にかかる軸受試験装置の回転軸の第２の部分周辺の部分断面正面図である。

符号の説明

１軸受試験装置
２回転軸
３中間部
４供試軸受
５供試軸受
６第１の部分（一対の部分）
７第２の部分（一対の部分）
８第１の支持軸受（一対の支持軸受）
９第２の支持軸受（一対の支持軸受）
１１供試軸受の内輪
１２供試軸受の内輪
２４ａテーパ面
２５スペーサ
２６ａテーパ面（テーパ状の内周面）
２９スペーサの外周面
３０第１の支持軸受の内輪
３８第２の支持軸受の内輪
３９ａテーパ面
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３許容負荷容量
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３内径
Ｓ軸方向

Claims

回転軸の軸方向の中間部を支持する供試軸受と、
上記回転軸の中間部を軸方向に挟む一対の部分をそれぞれ支持する一対の支持軸受とを備え、
上記支持軸受の許容負荷容量が供試軸受の許容負荷容量よりも大きいことを特徴とする軸受試験装置。
請求項１において、上記支持軸受の内輪の内径が上記供試軸受の内輪の内径よりも大きいことを特徴とする軸受試験装置。
請求項２において、上記回転軸の一対の部分の少なくとも一方に先細り状のテーパ面が形成され、
上記テーパ面は環状のスペーサを介して対応する支持軸受によって受けられ、
上記スペーサは支持軸受の内輪に嵌合する外周面と回転軸のテーパ面に嵌合するテーパ状の内周面とを含むことを特徴とする軸受試験装置。