JP2629270B2 - 軸と環体との取付具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、軸に取り付けられる環体、たとえば転が
り軸受の内輪、滑り軸受のスリーブが軸とは異なる線膨
張係数をもつ材料からなる場合における軸と環体との取
付具に関する。

〔従来の技術〕

従来、軸と環体との線膨張係数が異なる場合、たとえ
ばセラミック材からなる環体としての内輪を鋼材からな
る軸に取り付けるときの装置については、LUBAICATION
ENGINIEERING1981年７月号の407〜415頁に記載された間
座付き転がり軸受に関する報文が知られている。この軸
受は、内輪の軸方向両側端面が中心軸線に対して外開き
の傾斜面であって、軸に対して半径方向すきまをもつす
きまばめにより嵌合され、鋼材からなる一対の間座を軸
に対してしめ代をもつしまりばめにより嵌合し、この間
座の一方の軸方向端面に形成された内輪の軸方向端面と
同一角度の傾斜面によって、内輪の軸方向両側端面を挾
着した構成としたものであり、軸と内輪との線膨張係数
の差に基づく熱応力によって内輪が損傷することがない
ようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の転がり軸受においては、すきまばめにより軸に
嵌合された内輪を、軸にしまりばめにより嵌合された一
対の間座によって挾着したときに、内輪と軸との芯ずれ
が生じたり、あるいは中心線同士が傾くことがあるた
め、取付時にはこのような偏心や傾きのないように細心
の注意を払う必要があった。

また、従来の転がり軸受は、使用時に急激な温度変化
が生じたときに、内輪の軸方向両側端面の熱応力により
内輪と間座との間に相対的な変位が起こり、このため無
理な力が生じて内輪が損傷することがあり、さらにこの
場合に軸受に作用する荷重が大きくなると、内輪と間座
との接触面（傾斜面）における伝達荷重が、くさび作用
によってきわめて大きくなるため、ますます内輪が損傷
しやすくなるという欠点があった。

この発明は、上記の欠点を除去して、軸と、軸とは異
なる線膨張係数を有する環体との組付けが容易にでき、
かつ熱応力に起因する環体の損傷を防止することができ
る取付具を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、この発明においては、軸
の線膨張係数とは異なる線膨張係数を有する環体は、そ
の軸方向両側端面が中心軸線に対する垂直面以上に外開
きの端面であって、軸に対して半径方向すきまをもつは
めあいとし、この環体を軸に組み付ける取付具を、それ
ぞれ一対の間座と取付環とにより構成している。

上記の取付具を構成する一対の間座は、軸に固く係合
する係合面が形成された環状体であって、環体の軸方向
端面を挾着する挾着面を有している。

また、上記の取付具を構成する一対の取付環は、間座
の外径面に固く係合する係合面が内径面に形成された環
状体であって、環体の軸方向端部の外径面に嵌合される
取付面を内径面に有している。

また、この発明を転がり軸受の内輪と軸との組付けに
適用する場合は、環体である内輪の外径面に嵌合する一
対の取付環の少なくとも一方は、その軸方向端部が転が
り軸受の転動対に対する案内つばに兼用するか、または
保持器に対する案内輪に兼用してもよく、案内つばと案
内輪との双方に兼用してもよい。

〔作用〕

この発明の取付具は、間座の外径面に取付環を固く係
合させて一体にした組立体としての取扱いが可能であ
り、軸に半径方向すきまをもって嵌合された環体は、そ
の軸方向両側端面が少なくとも軸に固く係合した間座の
軸方向端面に形成された挾着面により挾着され、環体の
軸方向両端部の外径面には取付環の内径面に形成された
取付面が嵌合する。

この発明の取付具によって軸に取り付けられた環体
は、使用時に温度変化が生じても、環体と軸とはすきま
ばめであるため、互いに干渉することがなく、この環体
の外径面には間座に固く係合した取付環が嵌合し、間座
は軸に固く係合しているため、環体に作用する荷重は取
付環と間座とを経て軸に伝達され、荷重が取付環と間座
とに負担される。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明を円筒ころ軸受の内輪である環体
と軸との組付けに適用した実施例の上半部を示す縦断側
面図である。

この円筒ころ軸受は、外輪1,環体としての内輪2,およ
び外輪１と内輪２との間に配設された円筒ころ３により
構成され、円筒ころ３は保持器４に保持案内されて転動
するようになっている。

上記の円筒ころ軸受の外輪１は通常の軸受鋼により作
られるが、内輪２は軸10の材料の線膨張係数とは異なる
線膨張係数を有する材料により成形され、その軸方向両
側の各端面2aは、中心軸線Ｏ−Ｏに対して直交する垂直
面を形成し、軸10に対するはめあいが半径方向すきまを
もつすきまばめとなる内径寸法を有している。

この内輪２は、その軸方向両端部がそれぞれ一対の間
座30と取付環40とからなる取付具20を介して軸10に組み
付けられている。

間座30は内輪２と同一外径寸法をもつ環状体に成形さ
れ、その一方の軸方向端面は内輪２の軸方向端面2aを挾
着する挾着面31であり、内径面は軸10にしまりばめによ
り固く係合する係合面32になっている。

取付環40は、間座30よりも軸方向幅が長い環状体に成
形され、その内径面のうち間座30の軸方向幅に対応する
部分が間座30の外径面に固く係合する係合面42であり、
係合面42以外の部分が内輪２の外径面に嵌合される取付
面43になっている。

間座30に対して取付環40を固く係合させる手段として
は、取付環40の係合面42をしまりばめによって間座30に
嵌合するか、または取付環40の係合面42と間座30の外径
面とを接着，溶接，圧接等により固着するか、あるいは
ねじ締着により結合するかのいずれかの手段を採用すれ
ばよい。

上記の取付具20を構成する間座30と取付環40との成形
材料については、温度変化が生じても固い係合状態が維
持される限り、双方の線膨張係数が同じであってもよ
く、相違していてもよい。

また、間座30と軸10との材料についても、同様に双方
の線膨張係数が同一であっても、相違していてもよく、
さらに取付環40と内輪２との材料の線膨張係数について
も同一でもよく、相違してもよい。

例えば、鋼材からなる軸10にセラミック材からなる内
輪２を組み付ける場合、すなわち内輪２の線膨張係数が
軸10の線膨張係数よりも小さい場合においては、使用時
の温度条件に対応して間座30は鋼材の線膨張係数と同
等、またはそれよりも小さい線膨張係数を有する材料
（たとえば、特殊合金，インバー等）により成形したも
のを使用し、取付環40はセラミック材の線膨張係数と同
等、またはそれよりも小さい線膨張係数を有する材料
（たとえば、インバー，エリンバー，特殊合金，複合材
料等）により成形したものを使用できる。

上記構成の間座30と取付環40とを、軸10と内輪２とに
取り付けるに当たっては、あらかじめ間座30の外径面に
取付環40の係合面42を固く係合させ、一体としての取扱
いができる組立体とする。

このように間座30と取付環40とが一体に組み立てられ
た取付具20を一対用意して、軸10にすきまばめで嵌合さ
れた内輪２を挟んで、一対の間座30をしまりばねにより
軸10に嵌合し、取付環40の取付面43を内輪２の外径面に
嵌合させることにより、内輪２の軸方向両側端面2aが間
座30の挾着面31によって挾着される。

これにより、軸10に対して高精度で、しかも簡単な操
作で内輪２を組み付けることができ、組付時に、間座30
の内径面に形成されている係合面32や取付環40の内径面
に形成されている取付面43が損傷することはない。

上記のようにして内輪２が軸10に組み付けられている
円筒ころ軸受は、軸10と内輪２との線膨張係数が異なっ
ているから、使用時の発熱または冷却による温度変化に
応じて軸10と内輪２との相対的寸法が取付時とは相違す
ることになるが、内輪２は軸10にすきまばめにより嵌合
しているので、互いに干渉することはない。

また、内輪２の外径面には、間座30に固く係合した取
付環40が嵌合し、間座30は軸10にしまりばめにより嵌合
しているため、内輪２に作用する外力、トルク等の荷重
は取付環40と間座30とを経て軸10に伝達されることにな
り、取付環40と間座30が荷重を負担するので、内輪２が
熱応力による過大な力を受けることはない。

例えば、内輪２の線膨張係数が軸10のそれよりも小さ
い場合に、使用時の温度変化に応じて内輪２と軸10との
間の半径方向すきまが増減するが、間座30及び取付環40
の寸法，材質等を適切に選定，設計することにより取付
環40は内輪２に大きな圧力を与えることなく内輪２を保
持することができ、軸10に対する荷重の伝達がより有効
に、かつ確実に行われる。

第２図は、円筒ころ軸受についての他の実施例の上半
部を示す縦断側面図である。

円筒ころ軸受自体については、第１図に示した軸受と
同一構成であるから、同一部品に同一符号と付すにとど
め、説明を省略する。

取付具20の構成部品である一対の間座30は、円筒部30
aと、円筒部30aの端部から半径方向外側に突出する円環
部30bとからなる環状体であって、円筒部30aの内径面が
軸10にしまりばめで固く係合する係合面32であり、円環
部30bはその外径面が環体としての内輪２の外径面と同
一直径を有し、その軸方向端面が内輪２の軸方向端面2a
に対する挾着面31になっている。

取付具20の構成部品である一対の取付環40は、円筒部
40aと、円筒部40aの端部から半径方向内側に突出する円
環部40bとからなる環状体であり、円筒部40aの内径面の
うち円環部40b側の一部分および円環部40bの内径面が、
それぞれ間座30の円環部30bおよび円筒部30aの各外径面
に固く係合する係合面42a,42bであり、取付環40の円環
部40bの側面（段面）が間座30の円環部30bの側面（段
面）に係合する係合面42cになっている。また、取付環4
0の円筒部40aの内径面のうち、前記間座30の円環部30b
に対する係合面42a以外の部分が内輪２の外径面に嵌合
される取付面43になっている。

上記の間座30と取付環40とは、第１図の場合と同様に
取付環40の各係合面42a,42b,42cをこれに対応する間座3
0の各面に固く係合させ、一体の取付具20となったもの
を用いて軸10と内輪２とに取り付ける。

上記構成の取付具20を軸10と内輪２とに取り付けると
きは、第１図の場合と同様の操作を行えばよく、取付具
20によって内輪２が軸10に組み付けられた円筒ころ軸受
の使用時に温度変化が生じたときの作用，効果について
も第１図の場合と異なるところはないから、繰り返して
の説明を省略する。

なお、この実施例の円筒ころ軸受においては、内輪２
の外径面に嵌合されている取付環40は、円筒部40aの円
環部40bとは反対側の軸方向端面44が円筒ころ３の端面
に近接して対向し、さらに円筒部40aの軸方向端部の外
径面45が保持器４の内径面に近接して対向するような形
状・寸法に成形されており、取付環40の円筒部40aの軸
方向端部か円筒ころ３に対する案内つばとしての機能と
保持器４に対する案内輪としての機能とを兼備した構成
にしてある。これらの２つの機能はいずれか一方の機能
のみを兼備させてもよく、また一対の取付環40のうちの
一方の取付環のみに上記の機能を兼備させてもよい。

第３図は、この発明を玉軸受の内輪である環体と軸と
の組付けに適用した実施例の上半部を示す縦断側面図で
ある。

この玉軸受は、外輪1,環体としての内輪２および保持
器６によって保持案内される玉５により構成されてい
る。

上記の玉軸受の内輪２は、その線膨張係数が軸の線膨
張係数とは異なる材料により成形され、その軸方向両側
端面2aには中心軸線Ｏ−Ｏに対してそれぞれ外開き方向
に拡大する角度をもつ傾斜面が形成され、内径面は軸10
に対してすきまばめとなる直径を有している。

この内輪２を軸10に組み付ける取付具20は、それぞれ
一対の間座30と取付環40とにより構成されている。

間座30は、一方の軸方向端面に傾斜面が形成された円
筒部30aと、円筒部30aの傾斜面側とは反対側の端部から
半径方向外側に突出する円環部30bとからなる環状体で
あって、円筒部30aの傾斜面が内輪２の軸方向端面2aの
内周側の一部分に対する挾着面31であり、挾着面31とは
反対側の軸方向端面が後述する係合手段を介して軸10に
固く係合する係合面32になっている。

取付環40は、円筒部40aと、円筒部40aの軸方向のほぼ
中央部から半径方向内側に突出する円環部40bとからな
る環状体であり、円環部40bの内径面と一方の側面とが
それぞれ間座30の円筒部30aの外径面と円環部30bの側面
（段面）とに係合する係合面42a,42cである。取付環40
の円筒部40aの一方の側の内径面46は、間座30の円環部3
0bの外径面に対してすきまばめで嵌合されるはめあい面
になっている。また、取次環40の円筒部40aの他方の側
の内径面は内輪２の外径面に嵌合される取付面43であ
り、円環部40bの取付面43側の側面に形成された傾斜面
が、内輪２の軸方向端面の外周部分に対する挾着面41に
なっている。

上記の間座30と取付環40とは、間座30の円筒部30aの
外径面に取付環40の円環部40bの係合面42aをしまりばめ
等により固く係合させて一体の取付具20としたものを一
対用意して内輪２を軸10に組み付ける。

軸10にすきまばめで嵌合された内輪２を挟んで、一対
の取付具20の間座30を軸10に嵌合し、一方の取付具20は
間座30の係合面（軸方向端面）32を軸10のフランジ11の
側面に当接させ、他方の取付具20の間座30の係合面（軸
方向端面）32に、軸10に螺合した止めナット15により軸
方向の押圧力を与えて、双方の間座30を軸10に固く係合
させるとともに、内輪２の外径面に一対の取付具20の取
付環40の取付面43を嵌合させることにより、内輪２の軸
方向両側端面2aが間座30の挾着面31と取付環40の挾着面
41とによって挾着される。

この実施例の取付具20と、この取付具20によって軸10
に組み付けられた内輪２とについても、前記各実施例と
同様の作用，効果が得られる。

前述した各実施例においては、転がり軸受の内輪と軸
との取付具について説明したが、この発明において軸に
組み付けられる環体としては、転がり軸受の内輪に限定
されるものではなく、滑り軸受の軸に組み付けられるス
リーブが環体であってもよく、また、軸受の内輪やスリ
ーブ以外の環体、たとえば歯車，カム等の部品を環体と
して軸に組み付ける場合においても、この発明を適用す
ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明においては、軸とは異
なる線膨張係数を有する環体を軸にすきまばめにより嵌
合し、間座と間座に固く係合した取付環とからなる一対
の取付具を用いて、間座を軸に固く係合させて内輪の軸
方向両側端面を少なくとも間座により挾着し、取付環を
環体の軸方向両端の外径面に嵌合することによって、前
記環体が軸に組み付けられる構成としている。

したがって、この発明によれば、間座と取付環とは固
く結合した一体の取付具として取扱うことができるの
で、はめあいすきまをもつ環体を軸に対して高精度の同
心度で、しかも簡単に組み付けることができるだけでな
く、間座と取付環とを損傷させることなく組み付けるこ
とが可能となる。

また、この発明の取付具により環体が軸に組み付けら
れた装置は、使用中に温度変化が生じても、環体に作用
する荷重は取付環と間座とにより負担され、熱応力によ
る環体の破損を防止することができるので、装置の高性
能が維持され、信頼性の高い取付具が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を円筒ころ軸受に適用した実施例を
示す上半部縦断側面図、第２図は、この発明を円筒ころ
軸受に適用した他の実施例を示す上半部縦断側面図、第
３図は、この発明を玉軸受に適用した実施例を示す上半
部縦断側面図である。 図中、２は環体（内輪）、2aは環体の軸方向端面、10は
軸、20は取付具、30は間座、31は間座の挾着面、32は間
座の係合面、40は取付環、41は取付環の挾着面、42は取
付環の係合面、43は取付環の取付面である。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸の線膨張係数とは異なる線膨張係数を有
   する環体は軸方向両側端面が中心軸線に対する垂直面以
   上に外開きの端面であり、軸に対して半径方向すきまを
   もって嵌合される前記環体を軸に組み付ける取付具が、
   軸に固く係合する係合面を有する環状体であって、前記
   環体の軸方向端面を挟着する挾着面を有する一対の間座
   と、前記間座の外径面に固く係合する係合面を内径面に
   有する環状体であって、前記環体の軸方向端部の外径面
   に嵌合される取付面を内径面に有する一対の取付環とに
   より構成されていることを特徴とする軸と環体との取付
   具。
2. 【請求項２】環体が転がり軸受の内輪であって、内輪の
   外径面に嵌合される一対の取付環の少なくとも一方は、
   その軸方向端部に転動体に対する案内つばと保持器に対
   する案内輪との少なくとも一つを有している請求項
   （１）記載の軸と環体との取付具。