JP2005106214A

JP2005106214A - 転がり軸受装置

Info

Publication number: JP2005106214A
Application number: JP2003341924A
Authority: JP
Inventors: Yozo Taniguchi; 陽三谷口
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2005-04-21

Abstract

【課題】ハウジング１にシャフト２が二つの転がり軸受３，４を介して回転自在に支持し、両転がり軸受３，４に定位置予圧を付与した転がり軸受装置において、ハウジング１と二つの転がり軸受３，４の各外輪３１，４１および内輪３２，４２との線膨張係数の差が大きい場合でも、簡単な構成で、二つの転がり軸受３，４に付与している予圧を温度変化に関係なくほぼ一定に保つ。
【解決手段】両転がり軸受３，４の間に介装される環体６の線膨張係数をハウジング１の線膨張係数と同等以上にしている。これにより、温度変化に伴い、ハウジング１が軸方向ならびに径方向へ伸縮しても、環体６がハウジング１と同等に軸方向ならびに径方向へ伸縮するので、各外輪３１，４１間の間隔の変化に応じて各内輪３２，４２間の間隔が変化することになり、両転がり軸受３，４に付与している予圧がほぼ一定に保たれる。
【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受装置に関する。この転がり軸受装置は、例えばトランスミッション、工作機械、半導体製造設備、鉄道車両用軸受、自動車用軸受など広く使用される。

ハウジングにシャフトを二つの転がり軸受を介して回転自在に支持し、これら二つの転がり軸受に予圧を付与する（特許文献１参照）。前記両転がり軸受のうち、一方の転がり軸受の外輪とハウジングの段部との間に予圧調整シムを挟むことにより、当該両転がり軸受に定位置予圧を付与している。また、ハウジングを軽合金、転がり軸受の内・外輪を鉄系金属としている場合、ハウジングと内・外輪との熱膨張の差により予圧が変化するので、この予圧変化を軽減するために外輪に周溝を形成し、この周溝内に合成樹脂を埋め込んでいる。
特開平８−１４２６５号

上記従来例では、温度変化による予圧変化を抑制する構造になっているが、外輪に周溝を形成する加工や合成樹脂を埋め込む加工が必要であるために、製造コストが高くつくことが指摘される。

本発明の転がり軸受装置は、ハウジングにシャフトを軸方向に離隔配置される二つの転がり軸受を介して回転自在に支持し、この二つの転がり軸受の各外輪の各外端面をハウジングの段部で軸方向に位置決めし、前記両転がり軸受の各内輪間に介装した環体で前記二つの転がり軸受に所定の定位置予圧を付与したものであって、一方の転がり軸受の内輪をシャフトに軸方向変位可能に嵌合するとともに、環体の素材にハウジングの素材の線膨張係数と同等以上の線膨張係数を有する素材を用いたことを特徴としている。

この場合、例えばハウジングを軽合金、転がり軸受の内・外輪を鉄系金属にしていると、温度上昇時には、ハウジングの軸方向ならびに径方向への熱膨張が、二つの外輪の熱膨張よりも大きいので、両外輪間の間隔が大きくなるものの、環体がハウジングと同等以上に軸方向ならびに径方向に膨張するので、一方の転がり軸受の内輪がシャフト上で他方の転がり軸受の内輪から遠ざかる方向に変位し、両内輪間の間隔が大きくなる。この両外輪間の間隔の増加代と両内輪間の間隔の増加代とがほぼ同じになるので、両転がり軸受に付与している予圧がほぼ一定に保たれ、予圧抜けが防止される。

一方、温度低下時には、ハウジングの軸方向ならびに径方向への収縮が、二つの外輪の熱収縮よりも大きいので、両外輪間の間隔が小さくなるものの、環体がハウジングと同等以上に軸方向ならびに径方向に収縮するので、一方の転がり軸受の内輪がシャフト上で他方の転がり軸受の内輪に近づく方向に変位し、両内輪間の間隔が小さくなる。この両外輪間の間隔の減少代と両内輪間の間隔の減少代とがほぼ同じになるので、両転がり軸受に付与している予圧がほぼ一定に保たれ、予圧過多が防止される。

このように、ハウジングと二つの転がり軸受の各内・外輪との線膨張係数の差が大きい場合において、温度変化に関係なく、二つの転がり軸受に付与している予圧をほぼ一定に保つことができる。しかも、予圧変化を防止するための構成について、環体の線膨張係数をハウジングの線膨張係数と近似させただけであって、従来例のように特別な加工が不要であるから、製造コストの低減に貢献できる。

なお、前記シャフトの軸方向途中にギヤ部を設け、前記他方の転がり軸受を、前記シャフトのギヤ部の一側に配置し、前記環体を、前記シャフトのギヤ部の他側と前記一方の転がり軸受の内輪との間に介装したものとすることができる。

本発明では、ハウジングと二つの転がり軸受の各内・外輪との線膨張係数の差が大きい場合において、内・外輪に特別な加工を施すことなく、温度変化による予圧変化を抑制または防止することができるので、製造コストを抑制しながら転がり特性の安定化と長寿命化とに貢献できる。

以下、本発明の最良の実施形態を図に基づいて説明する。図１は、転がり軸受装置の上半分を示す断面図である。

図１に示すように、ハウジング１にシャフト２が二つの転がり軸受３，４を介して回転自在に支持されている。

ハウジング１は、ツーピース構造であり、シャフト２は、その軸方向途中にギヤ部５が一体に形成されている。転がり軸受３，４は、共に深溝型玉軸受からなり、外輪３１，４１、内輪３２，４２、複数個の転動体３３，４３、保持器３４，４４を備えている。

シャフト２のギヤ部５の一側に転がり軸受３が、また、ギヤ部５の他側に転がり軸受４が配置されている。このシャフト２のギヤ部５と転がり軸受４の内輪４２との間に円筒形の環体６が介装されている。

この環体６の軸方向寸法を調整することによって、転がり軸受３，４に所定の定位置予圧が付与されている。

転がり軸受３の外輪３１は、ハウジング１の第１ブロック１１側に設けられている段部１１ａの円筒壁面１１ｂに嵌合された状態で、段部１１ａの側壁面１１ｃに軸方向から当接されている。転がり軸受３の内輪３２は、シャフト１のギヤ部５の一方側面に当接されている。

転がり軸受４の外輪４１は、ハウジング１の第２ブロック１２側に設けられている段部１２ａの円筒壁面１２ｂに嵌合された状態で、段部１２ａの側壁面１２ｃに軸方向から当接されている。転がり軸受４の内輪４２は、環体６の端面に当接されている。

つまり、ハウジング１に両転がり軸受３，４の各外輪３１，４１の両外端面を軸方向で位置決めした状態で、両転がり軸受３，４の各内輪３２，４２間の離隔間隔を環体６の軸方向長さで調整することにより、両転がり軸受３，４に定位置予圧を付与しており、これにより、両転がり軸受３，４の内部すきまが調整される。

ここで、転がり軸受３，４の素材には一般に軸受鋼などの鉄系金属が用いられる。これに対して、ハウジング１の素材に、鉄系金属の線膨張係数よりも大きな素材、例えば軽合金系が用いられても、温度の上昇下降時に転がり軸受３，４への予圧が変化することを抑制または防止するために、次のように構成する。

すなわち、ハウジング１の素材に転がり軸受３，４の素材よりも線膨張係数の大きい金属、例えばアルミニウムやマグネシウム等の軽合金が用いられている場合では、環体６の素材にハウジング１と同じ素材である軽合金、例えばアルミやマグネシウムあるいはそれらの合金を用いるか、あるいはそれら合金の線膨張係数よりも大きな線膨張係数を有する素材を用いる。また、転がり軸受４の内輪４２をシャフト２に軸方向変位可能とするため、例えば転がり軸受４の内輪４２とシャフト２との嵌め合いを、すきま嵌めとしている。

このような構成として、温度上昇時には、ハウジング１が外輪３１，４１よりも大きく熱膨張して、外輪３１，４１間の間隔が大きくなるものの、環体６がハウジング１と同等あるいはそれ以上に熱膨張するので、転がり軸受４の内輪４２がシャフト２上で転がり軸受３の内輪３２から遠ざかる方向に変位し、両転がり軸受３，４それぞれの内輪３２，４２間の間隔が大きくなる。その結果、外輪３１，４１間の間隔の増加代と内輪３２，４２間の間隔の増加代とがほぼ同じになるので、転がり軸受３，４に付与している予圧がほぼ一定に保たれ、予圧抜けが防止される。

一方、温度低下時には、ハウジング１の熱収縮が、外輪３１，４１の熱収縮よりも大きいので、外輪３１，４１間の間隔が小さくなるものの、環体６がハウジング１と同等あるいはそれ以上に熱収縮するので、転がり軸受４の内輪４２がシャフト２上で転がり軸受３の内輪３２に近づく方向に変位し、転がり軸受３，４それぞれの内輪３２，４２間の間隔が小さくなる。この両外輪３１，４１間の間隔の減少代と両内輪３２，４２間の間隔の減少代とがほぼ同じになるので、両転がり軸受３，４に付与している予圧がほぼ一定に保たれ、予圧過多が防止される。

このように、温度変化に関係なく、二つの転がり軸受３，４に付与している予圧をほぼ一定に保つことができるので、転がり軸受３，４の転がり特性の安定化ならびに長寿命化に貢献できる。

しかも、予圧変化を防止するための構成について、環体６の線膨張係数をハウジング１の線膨張係数と近似させただけであって、従来例のように特別な加工が不要であるから、製造コストの低減に貢献できる。

以下、本発明の他の実施形態を説明する。

転がり軸受３，４は、例えば図２に示すようなアンギュラ玉軸受とすることができる。この場合、二つのアンギュラ玉軸受３，４を正面合わせで組み込んでいる。この他、図示しないが、円すいころ軸受、ころ軸受など軸受形式は特に限定されない。

本発明の最良の形態に係る転がり軸受装置の上半分を示す断面図他の形態に係る転がり軸受装置の上半分を示す断面図

符号の説明

１ハウジング
２シャフト
３、４転がり軸受
６環体

Claims

ハウジングにシャフトを軸方向に離隔配置された二つの転がり軸受を介して回転自在に支持し、両転がり軸受の各外輪をハウジング側で軸方向に位置決めし、両転がり軸受の各内輪間に介装した環体で両転がり軸受に定位置予圧を付与した転がり軸受装置であって、
一方の転がり軸受の内輪をシャフトに軸方向変位可能に嵌合するとともに、環体の素材にハウジングの素材の線膨張係数と同等以上の線膨張係数を有する素材を用いた、ことを特徴とする転がり軸受装置。
シャフトの軸方向途中にギヤ部を設け、他方の転がり軸受をシャフトのギヤ部の一側に配置し、環体をシャフトのギヤ部の他側と一方の転がり軸受の内輪との間に介装した、ことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受装置。