JP4267832B2 - 複列アンギュラ軸受 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転動体として玉やころを用いた複列アンギュラ軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複列アンギュラ軸受には、一般的に、複列外向きアンギュラ軸受と、複列内向きアンギュラ軸受とがあり、その転動体についても玉やころを用いるタイプがある。
【０００３】
いずれのタイプの複列アンギュラ軸受も、使用状態では二つの単独軌道輪に対して所定の予圧が付与されている必要がある。
【０００４】
所定の予圧に設定する形態の一つに、例えば、図５で示すものがある。図５において、１は、外輪、２は、内輪、３は、玉、６は、ナット、１４は、回転軸体、１５は、ハウジングである。
【０００５】
図５の場合、回転軸体１４の大径部で一方の内輪２を固定した状態で、他方の内輪２に対するナット６の締め付けトルクを調整して予圧を設定する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の複列アンギュラ軸受の場合、予圧そのものは計測されておらずナット６の締め付けトルクの値に基づいた間接的な計測となっている。このような計測では、外輪１や内輪２の製作精度、玉３の接触角のバラツキなどの影響により、予圧が適正に設定されていないおそれもある。
【０００７】
したがって、本発明は、このような軸受において、予圧を直接計測することにより上記した影響を受けずに予圧を適正に設定できるようにすることを解決すべき課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、二列の軌道を有する単一の共通軌道輪と、前記共通軌道輪の各軌道に対応する軌道をそれぞれ備えて互いに軸方向に並設される二つの単独軌道輪と、前記共通軌道輪と各単独軌道輪それぞれの軌道間に対して二列で配設される複数の転動体とを備え、かつ、前記両単独軌道輪に対して互いに近接する向きの予圧が付与された状態で使用される複列アンギュラ軸受であって、前記共通軌道輪の外表面において、二列の軌道の間の領域に対して、前記予圧の大きさに対応した、前記両単独軌道輪から転動体を介して作用する共通軌道輪の変形程度を計測するセンサを、その出力から予圧を直接計測するために、二つの転動体荷重の方向を示す線が交差する近傍に設けたものである。
【０００９】
上記したように両単独軌道輪に対して互いに近接する向きの予圧が付与される複列アンギュラ軸受の場合、その予圧の大きさは、共通軌道輪の外表面において二列の軌道の間の領域における変形に対応するものとなる。
【００１０】
したがって、本発明の場合、その領域に前記センサを設けているから、予圧の大きさはそのセンサにより直接、計測されることとなり、そのセンサ出力をモニタしながら、予圧を適正に設定することができる。
【００１２】
さらに、上記本発明の複列アンギュラ軸受の場合、前記両内輪に対してアキシャル荷重をかけて付与した予圧により内輪から転動体を介して外輪に及ぼす変形の影響は、両内輪それぞれの軌道上における転動体荷重の方向を示す二つの線が交差する近傍となり、したがって、この近傍にセンサが配置されていることで、センサ出力は、正確に予圧の大きさに対応したものとなり、したがって、このセンサ出力から適正な予圧を設定することが可能となって好ましい。
【００１３】
上記本発明の場合、好ましくは、前記センサが、圧力センサである。
【００１４】
圧力センサの場合、共通軌道輪の変形に応じた圧力を受けて変位し、その変位に対応した電気信号を発生するから、この電気信号を利用して、正確な予圧の計測が可能となって好ましい。
【００１５】
上記本発明の場合、好ましくは、前記共通軌道輪の外表面における二列の軌道の間の領域に対して、センサの厚みより深い溝底を有する周溝が設けられていると共にこの周溝の溝底に前記センサが設けられている。
【００１６】
このようにセンサが、その厚みより深い周溝の溝底に設けられていると、外輪をハウジングの内周に固定するような場合、ハウジング側にセンサの逃し用の溝を設ける必要がなくなり、通常一般のハウジングで構成することができて好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１８】
図１ないし図４は、本発明の一実施形態に係り、図１は、複列アンギュラ軸受の上半分を断面で示す側面図、図２は、図１の複列アンギュラ軸受の要部断面とセンサ出力処理装置とを示す図、図３は、センサ出力に対する予圧を示す図、図４は、図５に対応するもので予圧が付与されて使用される複列アンギュラ玉軸受の上半分の縦断面図である。
【００１９】
図１を参照して、Ａは、複列アンギュラ軸受を示す。
【００２０】
この複列アンギュラ軸受Ａは、単一の外輪１、二つの内輪２、複数の玉３、二つの保持器４、および二つのシール５を有する。
【００２１】
外輪１は、ハウジングなどに嵌合固定されており、共通軌道輪として、内径面に二列の軌道１ａを有する。
【００２２】
各内輪２は、それぞれ単独軌道輪として、その外径面に、外輪１の内径面における二列の各軌道１ａに対応する単列の軌道２ａを備えており、互いに軸方向に対して並設されている。
【００２３】
複数の玉３は、転動体として、外輪１と各内輪２それぞれの対応軌道１ａ，２ａ間に対して二列で配設されている。
【００２４】
各保持器４は、それぞれ、各列における複数の玉３それぞれを保持する。
【００２５】
各シール５は、それぞれ、外輪１と内輪２の軸方向両端部に配置されてそれらの対向環状空間を密封する。
【００２６】
上記構成からなる複列アンギュラ軸受Ａは、例えば図４で示すようなナット６の締め付けで、両内輪２に対して互いに近接する向きの予圧が付与された状態で使用されるようになっている。
【００２７】
次に、本実施形態の特徴について説明する。
【００２８】
すなわち、この実施形態の場合、外輪１の外径面における二列の軌道１ａの間の領域に対して、周溝７が設けられているとともに、その溝底に圧力センサ８が設けられている。
【００２９】
なお、圧力センサ８を設ける溝形状としては周溝７でなくてもよい。
【００３０】
この周溝７は、圧力センサ８の厚みより深い溝底を有しており、その溝底に設置した圧力センサ８の上から樹脂製または金属製の保護カバー９が被せられている。
【００３１】
この圧力センサ８は、予圧の大きさに対応した外輪１の変形程度を計測することができるセンサであれば何でもよいが、例えば、外輪１の変形により受ける圧力を感知しこれを機械的な変位に変換する圧力感知部と、この機械的な変位を電気信号に変換する機械的変位／電気信号変換部とを有するものであり、具体的には、ストレーンゲージなどがある。
【００３２】
そして、前記周溝７は、好ましくは、圧力センサ８が、複列アンギュラ軸受に荷重が作用したとき、各内輪２それぞれの軌道２ａとここを転動する各列それぞれの玉３との接触部に働く荷重の方向を示す線（荷重方向線）Ｌ１，Ｌ２が交差（図中の点Ｏ）する近傍に設けられている。
【００３３】
周溝７の側壁７ａの一部には、圧力センサ８のリード線（図示省略）を引き出すための引き出し用溝１０が連成されている。
【００３４】
この圧力センサ８のリード線は、後述するセンサ出力処理装置に接続される。
【００３５】
図２を参照して、圧力センサ出力処理装置について説明する。
【００３６】
この装置は、アンプ１１、演算部１２およびモニタ１３を備える。
【００３７】
アンプ１１は、圧力センサ８の出力を増幅する。
【００３８】
演算部１２は、増幅された圧力センサ８の出力から、予圧を演算する。
【００３９】
演算部１２は、例えば、マイクロコンピュータで構成されており、次式（１）に従って、予圧を演算するようになっている。この場合、式（１）は、マイクロコンピュータのメモリに記憶されている。この式（１）で、ｙは、増幅されたセンサ出力（Ｖ）、ｘは、予圧（ｋＮ）である。マイクロコンピュータは、センサ出力ｙから予圧ｘを演算し、それをメモリに記憶保持させる一方で、それをモニタ１３に出力する。
【００４０】
ｙ＝ａｘ＋ｂ … （１）
ただし、ａおよびｂは、軸受の形式、種類、センサの種類によって決定される係数である。
【００４１】
モニタ１３は、図３で示すように、縦軸に、センサ出力ｙ、横軸に予圧ｘを表示するようになっている。このモニタ画面においては、内輪２に対するナット６の締め付けトルクに応じて、センサ出力ｙの変化軌跡と、これに対応した予圧ｘの変化軌跡とが表示される。
【００４２】
この場合、特性線１は、各実測値のプロット（図中の○印）に基づいたものであり、特性線２は、特性線１から求めた線形近似曲線を示している。
【００４３】
図３の場合、ａ＝−０．１２９８、ｂ＝０．００４に設定している。
【００４４】
なお、式（１）が適用される複列アンギュラ軸受の寸法は、内径３８ｍｍ、外径７１ｍｍ、軸方向幅３９ｍｍである。
【００４５】
したがって、作業者は、図３で示されるようなモニタ画面を監視しながら、所望の予圧になるよう図４で示すようにナット６を締め付けていくことができる。
【００４６】
予圧値は、デジタル表示で直読できるようにし得ることは言うまでもない。
【００４７】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
（１）上述の実施形態の複列アンギュラ軸受は、複列外向きのタイプであったが、複列内向きのタイプであってもよい。
（２）上述の実施形態の場合、複列アンギュラ軸受は、転動体が、玉であったが、ころであってもよい。
（３）上述の実施形態の場合、固定輪である外輪１の外径面に圧力センサ８を設けたが、本発明は、これに限定されるものではなく、要するに、共通軌道輪の外表面に対して圧力センサを設けるとよい。つまり、外輪が単独軌道輪として二つで、内輪が単一とされた共通軌道輪となるタイプであって外輪回転で使用される複列アンギュラ軸受の場合、内輪の内径面に圧力センサを設けることになる。
（４）上述の実施形態の場合、周溝７は、荷重方向線Ｌ１，Ｌ２の交差点から外輪１の外径面に垂直に引いた垂線Ｌ３上に位置するが、図１で示すように、荷重方向線Ｌ１，Ｌ２が外輪１の外径面と交差する箇所１６，１７に対応した個別の周溝をそれぞれ設けるか、あるいは溝幅の大きな一つの周溝を設け、その周溝に圧力センサを配置してもよい。この場合、前記両箇所１６，１７は、荷重方向線Ｌ１，Ｌ２の交差近傍に含める。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、共通軌道輪の外表面において、二列の軌道の間の領域に対して、予圧の大きさに対応した共通軌道輪の変形程度を計測するセンサを設けたから、予圧の大きさをセンサにより直接計測しながら予圧を適正に設定することができる。
【００４９】
さらに、上記のように予圧設定の最適化、精度向上だけに止まらず、走行中の各種軸受状態のモニターも測定可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る複列アンギュラ軸受の上半分を断面で示す側面図
【図２】図１の複列アンギュラ軸受の要部断面とセンサ出力処理装置とを示す図
【図３】センサ出力に対する予圧を示す図
【図４】予圧が付与されて使用される複列アンギュラ玉軸受の上半分における縦断側面図
【図５】従来の複列アンギュラ軸受の部分縦断面図
【符号の説明】
Ａ 複列アンギュラ軸受
１ 外輪
１ａ 外輪の軌道
２ 内輪
２ａ 内輪の軌道
３ 玉
４ 保持器
７ 周溝
８ 圧力センサ
９ 保護カバー
【発明の属する技術分野】
本発明は、転動体として玉やころを用いた複列アンギュラ軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複列アンギュラ軸受には、一般的に、複列外向きアンギュラ軸受と、複列内向きアンギュラ軸受とがあり、その転動体についても玉やころを用いるタイプがある。
【０００３】
いずれのタイプの複列アンギュラ軸受も、使用状態では二つの単独軌道輪に対して所定の予圧が付与されている必要がある。
【０００４】
所定の予圧に設定する形態の一つに、例えば、図５で示すものがある。図５において、１は、外輪、２は、内輪、３は、玉、６は、ナット、１４は、回転軸体、１５は、ハウジングである。
【０００５】
図５の場合、回転軸体１４の大径部で一方の内輪２を固定した状態で、他方の内輪２に対するナット６の締め付けトルクを調整して予圧を設定する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の複列アンギュラ軸受の場合、予圧そのものは計測されておらずナット６の締め付けトルクの値に基づいた間接的な計測となっている。このような計測では、外輪１や内輪２の製作精度、玉３の接触角のバラツキなどの影響により、予圧が適正に設定されていないおそれもある。
【０００７】
したがって、本発明は、このような軸受において、予圧を直接計測することにより上記した影響を受けずに予圧を適正に設定できるようにすることを解決すべき課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、二列の軌道を有する単一の共通軌道輪と、前記共通軌道輪の各軌道に対応する軌道をそれぞれ備えて互いに軸方向に並設される二つの単独軌道輪と、前記共通軌道輪と各単独軌道輪それぞれの軌道間に対して二列で配設される複数の転動体とを備え、かつ、前記両単独軌道輪に対して互いに近接する向きの予圧が付与された状態で使用される複列アンギュラ軸受であって、前記共通軌道輪の外表面において、二列の軌道の間の領域に対して、前記予圧の大きさに対応した、前記両単独軌道輪から転動体を介して作用する共通軌道輪の変形程度を計測するセンサを、その出力から予圧を直接計測するために、二つの転動体荷重の方向を示す線が交差する近傍に設けたものである。
【０００９】
上記したように両単独軌道輪に対して互いに近接する向きの予圧が付与される複列アンギュラ軸受の場合、その予圧の大きさは、共通軌道輪の外表面において二列の軌道の間の領域における変形に対応するものとなる。
【００１０】
したがって、本発明の場合、その領域に前記センサを設けているから、予圧の大きさはそのセンサにより直接、計測されることとなり、そのセンサ出力をモニタしながら、予圧を適正に設定することができる。
【００１２】
さらに、上記本発明の複列アンギュラ軸受の場合、前記両内輪に対してアキシャル荷重をかけて付与した予圧により内輪から転動体を介して外輪に及ぼす変形の影響は、両内輪それぞれの軌道上における転動体荷重の方向を示す二つの線が交差する近傍となり、したがって、この近傍にセンサが配置されていることで、センサ出力は、正確に予圧の大きさに対応したものとなり、したがって、このセンサ出力から適正な予圧を設定することが可能となって好ましい。
【００１３】
上記本発明の場合、好ましくは、前記センサが、圧力センサである。
【００１４】
圧力センサの場合、共通軌道輪の変形に応じた圧力を受けて変位し、その変位に対応した電気信号を発生するから、この電気信号を利用して、正確な予圧の計測が可能となって好ましい。
【００１５】
上記本発明の場合、好ましくは、前記共通軌道輪の外表面における二列の軌道の間の領域に対して、センサの厚みより深い溝底を有する周溝が設けられていると共にこの周溝の溝底に前記センサが設けられている。
【００１６】
このようにセンサが、その厚みより深い周溝の溝底に設けられていると、外輪をハウジングの内周に固定するような場合、ハウジング側にセンサの逃し用の溝を設ける必要がなくなり、通常一般のハウジングで構成することができて好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１８】
図１ないし図４は、本発明の一実施形態に係り、図１は、複列アンギュラ軸受の上半分を断面で示す側面図、図２は、図１の複列アンギュラ軸受の要部断面とセンサ出力処理装置とを示す図、図３は、センサ出力に対する予圧を示す図、図４は、図５に対応するもので予圧が付与されて使用される複列アンギュラ玉軸受の上半分の縦断面図である。
【００１９】
図１を参照して、Ａは、複列アンギュラ軸受を示す。
【００２０】
この複列アンギュラ軸受Ａは、単一の外輪１、二つの内輪２、複数の玉３、二つの保持器４、および二つのシール５を有する。
【００２１】
外輪１は、ハウジングなどに嵌合固定されており、共通軌道輪として、内径面に二列の軌道１ａを有する。
【００２２】
各内輪２は、それぞれ単独軌道輪として、その外径面に、外輪１の内径面における二列の各軌道１ａに対応する単列の軌道２ａを備えており、互いに軸方向に対して並設されている。
【００２３】
複数の玉３は、転動体として、外輪１と各内輪２それぞれの対応軌道１ａ，２ａ間に対して二列で配設されている。
【００２４】
各保持器４は、それぞれ、各列における複数の玉３それぞれを保持する。
【００２５】
各シール５は、それぞれ、外輪１と内輪２の軸方向両端部に配置されてそれらの対向環状空間を密封する。
【００２６】
上記構成からなる複列アンギュラ軸受Ａは、例えば図４で示すようなナット６の締め付けで、両内輪２に対して互いに近接する向きの予圧が付与された状態で使用されるようになっている。
【００２７】
次に、本実施形態の特徴について説明する。
【００２８】
すなわち、この実施形態の場合、外輪１の外径面における二列の軌道１ａの間の領域に対して、周溝７が設けられているとともに、その溝底に圧力センサ８が設けられている。
【００２９】
なお、圧力センサ８を設ける溝形状としては周溝７でなくてもよい。
【００３０】
この周溝７は、圧力センサ８の厚みより深い溝底を有しており、その溝底に設置した圧力センサ８の上から樹脂製または金属製の保護カバー９が被せられている。
【００３１】
この圧力センサ８は、予圧の大きさに対応した外輪１の変形程度を計測することができるセンサであれば何でもよいが、例えば、外輪１の変形により受ける圧力を感知しこれを機械的な変位に変換する圧力感知部と、この機械的な変位を電気信号に変換する機械的変位／電気信号変換部とを有するものであり、具体的には、ストレーンゲージなどがある。
【００３２】
そして、前記周溝７は、好ましくは、圧力センサ８が、複列アンギュラ軸受に荷重が作用したとき、各内輪２それぞれの軌道２ａとここを転動する各列それぞれの玉３との接触部に働く荷重の方向を示す線（荷重方向線）Ｌ１，Ｌ２が交差（図中の点Ｏ）する近傍に設けられている。
【００３３】
周溝７の側壁７ａの一部には、圧力センサ８のリード線（図示省略）を引き出すための引き出し用溝１０が連成されている。
【００３４】
この圧力センサ８のリード線は、後述するセンサ出力処理装置に接続される。
【００３５】
図２を参照して、圧力センサ出力処理装置について説明する。
【００３６】
この装置は、アンプ１１、演算部１２およびモニタ１３を備える。
【００３７】
アンプ１１は、圧力センサ８の出力を増幅する。
【００３８】
演算部１２は、増幅された圧力センサ８の出力から、予圧を演算する。
【００３９】
演算部１２は、例えば、マイクロコンピュータで構成されており、次式（１）に従って、予圧を演算するようになっている。この場合、式（１）は、マイクロコンピュータのメモリに記憶されている。この式（１）で、ｙは、増幅されたセンサ出力（Ｖ）、ｘは、予圧（ｋＮ）である。マイクロコンピュータは、センサ出力ｙから予圧ｘを演算し、それをメモリに記憶保持させる一方で、それをモニタ１３に出力する。
【００４０】
ｙ＝ａｘ＋ｂ … （１）
ただし、ａおよびｂは、軸受の形式、種類、センサの種類によって決定される係数である。
【００４１】
モニタ１３は、図３で示すように、縦軸に、センサ出力ｙ、横軸に予圧ｘを表示するようになっている。このモニタ画面においては、内輪２に対するナット６の締め付けトルクに応じて、センサ出力ｙの変化軌跡と、これに対応した予圧ｘの変化軌跡とが表示される。
【００４２】
この場合、特性線１は、各実測値のプロット（図中の○印）に基づいたものであり、特性線２は、特性線１から求めた線形近似曲線を示している。
【００４３】
図３の場合、ａ＝−０．１２９８、ｂ＝０．００４に設定している。
【００４４】
なお、式（１）が適用される複列アンギュラ軸受の寸法は、内径３８ｍｍ、外径７１ｍｍ、軸方向幅３９ｍｍである。
【００４５】
したがって、作業者は、図３で示されるようなモニタ画面を監視しながら、所望の予圧になるよう図４で示すようにナット６を締め付けていくことができる。
【００４６】
予圧値は、デジタル表示で直読できるようにし得ることは言うまでもない。
【００４７】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
（１）上述の実施形態の複列アンギュラ軸受は、複列外向きのタイプであったが、複列内向きのタイプであってもよい。
（２）上述の実施形態の場合、複列アンギュラ軸受は、転動体が、玉であったが、ころであってもよい。
（３）上述の実施形態の場合、固定輪である外輪１の外径面に圧力センサ８を設けたが、本発明は、これに限定されるものではなく、要するに、共通軌道輪の外表面に対して圧力センサを設けるとよい。つまり、外輪が単独軌道輪として二つで、内輪が単一とされた共通軌道輪となるタイプであって外輪回転で使用される複列アンギュラ軸受の場合、内輪の内径面に圧力センサを設けることになる。
（４）上述の実施形態の場合、周溝７は、荷重方向線Ｌ１，Ｌ２の交差点から外輪１の外径面に垂直に引いた垂線Ｌ３上に位置するが、図１で示すように、荷重方向線Ｌ１，Ｌ２が外輪１の外径面と交差する箇所１６，１７に対応した個別の周溝をそれぞれ設けるか、あるいは溝幅の大きな一つの周溝を設け、その周溝に圧力センサを配置してもよい。この場合、前記両箇所１６，１７は、荷重方向線Ｌ１，Ｌ２の交差近傍に含める。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、共通軌道輪の外表面において、二列の軌道の間の領域に対して、予圧の大きさに対応した共通軌道輪の変形程度を計測するセンサを設けたから、予圧の大きさをセンサにより直接計測しながら予圧を適正に設定することができる。
【００４９】
さらに、上記のように予圧設定の最適化、精度向上だけに止まらず、走行中の各種軸受状態のモニターも測定可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る複列アンギュラ軸受の上半分を断面で示す側面図
【図２】図１の複列アンギュラ軸受の要部断面とセンサ出力処理装置とを示す図
【図３】センサ出力に対する予圧を示す図
【図４】予圧が付与されて使用される複列アンギュラ玉軸受の上半分における縦断側面図
【図５】従来の複列アンギュラ軸受の部分縦断面図
【符号の説明】
Ａ 複列アンギュラ軸受
１ 外輪
１ａ 外輪の軌道
２ 内輪
２ａ 内輪の軌道
３ 玉
４ 保持器
７ 周溝
８ 圧力センサ
９ 保護カバー
Claims (3)
- 二列の軌道を有する単一の共通軌道輪と、前記共通軌道輪の各軌道に対応する軌道をそれぞれ備えて互いに軸方向に並設される二つの単独軌道輪と、前記共通軌道輪と各単独軌道輪それぞれの軌道間に対して二列で配設される複数の転動体とを備え、かつ、前記両単独軌道輪に対して互いに近接する向きの予圧が付与された状態で使用される複列アンギュラ軸受であって、
前記共通軌道輪の外表面において、二列の軌道の間の領域に対して、前記予圧の大きさに対応した、前記両単独軌道輪から転動体を介して作用する共通軌道輪の変形程度を計測するセンサを、その出力から予圧を直接計測するために、二つの転動体荷重の方向を示す線が交差する近傍に設けた、ことを特徴とする複列アンギュラ軸受。 - 請求項１の複列アンギュラ軸受において、
前記センサが、前記共通軌道輪の変形に応じた圧力を受けて変位し、その変位に対応した電気信号を発生する圧力センサである、ことを特徴とする複列アンギュラ軸受。 - 請求項１または２の複列アンギュラ軸受において、
前記共通軌道輪の外表面における二列の軌道の間の領域に対して、センサの厚みにより深い溝底を有する周溝が設けられていると共にこの周溝の溝底に前記センサが設けられている、ことを特徴とする複列アンギュラ軸受。
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