JP5606221B2

JP5606221B2 - 転がり玉軸受の予圧装置及びその予圧装置を有するモータ

Info

Publication number: JP5606221B2
Application number: JP2010193642A
Authority: JP
Inventors: 裕樹高橋; 譲鈴木
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2030-08-31
Also published as: US20120051681A1; JP2012052569A; US8613558B2

Description

本発明は、コイル状ばねによる転がり玉軸受の予圧装置及びその予圧装置を有するモータに関する。

モータ等の回転軸の軸受として転がり玉軸受を使用する場合、その軸受に内部すきまがあると玉の遊びが大きく、軸受の剛性も弱いため、軸の回転振動が大きくなる。そこで、従来、玉の遊びを減少させるよう軸受に予圧する予圧構造が知られている。

例えば特許文献１には、軸に設けた軌道溝に転動体を介して外輪を装着し、外輪にアキシャル方向の予圧を行うことによって、転動体の遊びを減少する予圧構造を開示している。

実開平４−８２４２５号公報

ところで、転がり玉軸受に予圧する予圧構造においては、コイル状ばねの弾性力を利用するものが一般的であるが、コイル状ばねのみをそのままモータ等の回転軸に通し、そのコイル状ばねの端面で直接に転がり玉軸受を予圧する構造の場合、均一に予圧がかかるよう、コイル終端面を平面加工しなくてはならないという問題があった。また、回転軸と転がり玉軸受の組み立てにおいて、コイル状ばねが自由長に戻ろうとする弾性力により転がり玉軸受が押し戻され、組み立てが困難であるという問題があった。

これに対して、特許文献１に記載の転がり軸受装置では、筒内にコイル状ばねを収容する内筒に外筒を被せ、内筒の外周面と外筒の内周面とがコイル状ばねの弾性の向きすなわちアキシャル方向に摺動可能に構成している。さらに、内筒と外筒とを両側から押圧してコイル状ばねを強制的に圧縮した後、外筒・内筒の係止部により外筒・内筒を係止し、軸受間に組み付けた後に係止を解除することで軸受に予圧を付与している。これによりコイル状ばねの端面が直接に軸受に接することはないので、端面研磨の必要はなくなるが、転がり軸受装置を円筒内に配置する場合は係止を解除することが出来ないため、軸と軸受の組み立てにおいて、コイル状ばねの弾性力が邪魔になることに変わりはなく、また、コイル状ばねが内筒および外筒に内包されてしまうので、コイル状ばねの有無や種類等を後から視認することはできず予圧を適切にかけることができない場合があるという問題もあった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、予圧ばねの取り扱いを容易にするとともに、予圧を適切にかけることができる転がり玉軸受の予圧装置及びその予圧装置を有するモータを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、転がり玉軸受の定圧予圧装置において、中空であって弾性方向両側に開口を有する弾性部材と、前記弾性部材の両側の開口のそれぞれに挿入する２つのホルダーとを備え、前記ホルダーが、前記弾性部材の開口に挿入したときに該挿入した開口の端部に当接して該弾性部材の弾性方向への延びを係止する鍔部と、前記弾性部材の反対側の開口から挿入した他のホルダーと係合して該他のホルダーとの離間を係止する爪部とを有し、前記弾性部材の両側から挿入した前記ホルダー同士が前記爪部によって係合して、前記弾性部材を自由長より短く、且つ、予圧に必要な荷重を得られる長さに保持するとともに、前記弾性部材は前記ホルダーから露出して予圧装置を構成し、前記予圧装置によって前記転がり玉軸受に予圧をかけるとき、前記弾性部材の弾性方向外側から前記ホルダーを押圧することで前記弾性部材を圧縮して前記ホルダー同士の前記爪部の係合が離れて、前記転がり玉軸受が該転がり玉軸受の外輪でのみ前記予圧装置と接触することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記転がり玉軸受と、前記転がり玉軸受の予圧装置は、円筒状の軸受ライナーの内周面に配置され、前記弾性部材の両側の前記ホルダーのうち、前記転がり玉軸受と接触しない側の前記ホルダーが、軸受ライナーの内周面と嵌合固定することを特徴とする。

本願発明によれば、予圧ばねの取り扱いを容易にするとともに、転がり玉軸受に予圧を適切にかけることができる転がり玉軸受の予圧装置を提供することができる。

本実施の形態の転がり玉軸受の予圧に用いる予圧装置を示す斜視図である。図１に示した予圧装置１００からコイル状ばね１０１を取り除いた状態を示す斜視図である。１つのホルダー１０３を示す斜視図である。上下の２つのホルダー１０３とその間に保持されるコイル状ばね１０１を示す側面図である。図１に示した予圧装置１００を示す側面図であって図中左側半分は中心軸の位置で破断して示す側断面図であり、（ａ）は爪部１０４と爪部１０５とが係合した状態を示す図であり、（ｂ）は転がり玉軸受に予圧をかけている状態を示す図である。図１に示した予圧装置１００を組み込んだモータを示す側断面図である。図５とは別の予圧装置の例を示す図であって、（ａ）はより細いコイル状ばねを用いた場合を示す図であり、（ｂ）はより太いコイル状ばねを用いた場合を示す図である。図１に示した予圧装置とは別の例を示す図であり、転がり玉軸受に予圧をかけるように組み込んだ状態を示す側断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施の形態の転がり玉軸受の予圧に用いる予圧装置を示す斜視図である。

予圧装置１００は、上下の２つのホルダー１０３の間に予圧用の弾性部材であるコイル状ばね１０１を設け、上下のホルダー１０３同士が係合することによってコイル状ばね１０１を蓄勢状態で保持する。

なお、本実施の形態では、予圧用の弾性部材として、コイル状ばねを用いるが、本発明はこれに限られるものではなく、たとえば円筒状のゴム部材等を予圧用の弾性部材として用いることもできる。

図２は、図１に示した予圧装置１００からコイル状ばね１０１を取り除いた状態を示す斜視図である。

また図３は、１つのホルダー１０３を示す斜視図である。

本実施の形態では、同形状のホルダー１０３を２つ用意し、この上下の２つのホルダー１０３の間にコイル状ばね１０１を保持する。

各ホルダー１０３は、爪部１０４および１０５を有し、この爪部１０４および１０５によって、対向するホルダー１０３と係合する。また、各ホルダー１０３は、環状の鍔部１０６を有し、この鍔部１０６によって、コイル状ばね１０１の弾性方向の端部を押さえ、対向するホルダー１０３との間にコイル状ばね１０１を保持する。

上のホルダー１０３と下のホルダー１０３との周方向の位置合わせは、上のホルダー１０３の爪部１０４と下のホルダー１０３の爪部１０５とが嵌まり、上のホルダー１０３の爪部１０５と下のホルダー１０３の爪部１０４とが嵌まるようにする。

なお、本実施の形態では、爪部を２箇所としているが、３箇所以上であっても良い。また、爪部とは別に、上のホルダー１０３と下のホルダー１０３をコイル状ばね１０１が伸縮する際に発生する周方向の荷重を緩和するための係合部を設けても良い。

図４は、上下の２つのホルダー１０３とその間に保持されるコイル状ばね１０１を示す側面図である。

コイル状ばね１０１はその弾性方向両端に開口を有し、その両端から、上下の２つのホルダー１０３の鍔部１０６とは反対の側を挿入する。２つのホルダー１０３のうち一方のホルダー１０３の爪部１０４は、他方のホルダー１０３の爪部１０５と係合し、また、一方のホルダー１０３の爪部１０５は、他方のホルダー１０３の爪部１０４と係合する。

図５は、図１に示した予圧装置１００を示す側面図であって図中左側半分は中心軸の位置で破断して示す側断面図であり、（ａ）は爪部１０４と爪部１０５とが係合した状態を示す図であり、（ｂ）は転がり玉軸受（図示せず）に予圧をかけている状態を示す図である。

一方のホルダー１０３の爪部１０４と、他方のホルダー１０３の爪部１０５とが係合し、また、一方のホルダー１０３の爪部１０５と、他方のホルダー１０３の爪部１０４とが係合すると、コイル状ばね１０１の弾性力で、互いの爪部１０４と爪部１０５とが当接し、一方のホルダー１０３と他方のホルダー１０３とがこれ以上離間しないように係止される。この状態で、コイル状ばね１０１は自由長よりも短くなるように圧縮され、蓄勢状態にある（図５（ａ）参照）。

図５（ｂ）に示すように、予圧装置１００を、コイル状ばね１０１の弾性方向外側からさらに圧縮すると、一方のホルダー１０３の鍔部１０６と他方のホルダー１０３の鍔部１０６との距離は縮まり、互いの爪部１０４と爪部１０５との当接は離れて距離ａを有する。この状態においては、距離ａによりコイル状ばね１０１の蓄勢が転がり玉軸受（図示せず）に予圧をかけ、また、転がり玉軸受の取り付けやすさのため、互いの鍔部１０６同士がさらに近づける余裕を有する。

本実施の形態の予圧装置１００は、２つのホルダー１０３によって押さえられているので、コイル状ばね１０１を圧縮する際に暴れないように容易に制御可能であり、転がり玉軸受に予圧をかけるように組み込む際の作業を容易に行うことができる。

また、本実施の形態の予圧装置１００は、中空であって弾性方向両側に開口を有するコイル状ばね１０１の両側の開口のそれぞれにホルダー１０３を挿入して、ホルダー１０３がコイル状ばね１０１を隠さずに、外周方向からコイル状ばね１０１を視認可能に構成したので、コイル状ばね１０１の有無や種類等を後から容易に視認することができる。

図６は、図１に示した予圧装置１００を組み込んだモータを示す側断面図である。

モータ１は、転がり玉軸受３および１０を介して回転軸２を回動自在に保持している。本実施の形態では予圧装置１００によって転がり玉軸受３および１０に予圧をかける構成としている。

転がり玉軸受３および１０は軸受ライナー２０の内周面に配置されており、予圧装置１００は、軸受ライナー２０の内周面内側に突出して径小となる凸部２１と転がり玉軸受３との間に介在する。

転がり玉軸受１０は、内輪１４と外輪１５との間に複数の玉１６を設けて、玉１６によって内輪１４と外輪１５とが相対的に回動自在にしている。回転軸２は内輪１４の内周面に圧入されるなどして固定され、外輪１５の外周面は軸受ライナー２０の内周面に配置される。外輪１５の下端面は軸受ライナー２０の内周面の凸部２１の上面に当接している。

転がり玉軸受３は、内輪４と外輪５との間に複数の玉６を設けて、玉６によって内輪４と外輪５とが相対的に回動自在にしている。回転軸２は内輪４の内周面に圧入されるなどして固定され、外輪５の外周面は軸受ライナー２０の内周面に空隙を有して配置される。

予圧装置１００の上部の鍔部１０６の上面は軸受ライナー２０の内周面の凸部２１の下面に当接し、予圧装置１００の下部の鍔部１０６の下面は転がり玉軸受３の外輪５にのみ当接する。転がり玉軸受３の外輪５は予圧装置１００により下向きに荷重を受ける。転がり玉軸受３の外輪５に加わった荷重は、玉６、内輪４、回転軸２を経由し、転がり玉軸受１０の内輪１４、玉１６、外輪１５へと伝わる。これによって転がり玉軸受３および１０に適切に予圧をかけることができる。

図７は、図５とは別の予圧装置の例を示す図であって、（ａ）はより細いコイル状ばねを用いた場合を示す図であり、（ｂ）はより太いコイル状ばねを用いた場合を示す図である。図中、図５と同じ構成部材には同じ参照番号を付し、詳しい説明は省略する。

図７（ａ）の例では、予圧装置１１００は、図５のコイル状ばね１０１の代わりにコイル状ばね１１０１を用いている。コイル状ばね１１０１はコイル状ばね１０１より細く、所望の予圧力を得ることができる。

図７（ｂ）の例では、予圧装置２１００は、図５のコイル状ばね１０１の代わりにコイル状ばね２１０１を用いている。コイル状ばね２１０１はコイル状ばね１０１より太く、所望の予圧力を得ることができる。

本実施の形態では、図５（ｂ）、図７（ａ）、図７（ｂ）のそれぞれにおいて、組み込まれたコイル状ばねを例えば目視やカメラ撮影等によって自動認識することが可能であり、所望の予圧力を得るための太さのコイル状ばねが組み込まれているかを容易に識別可能である。

図８は、図１に示した予圧装置とは別の例を示す図であり、転がり玉軸受に予圧をかけるように組み込んだ状態を示す側断面図である。図中、図６と同じ構成部材には同じ参照番号を付し、詳しい説明は省略する。

この例では、転がり玉軸受３および１０を介して回転軸２を回動自在に保持している。本実施の形態では予圧装置３１００によって転がり玉軸受３および１０に予圧をかける構成としている。

図６に示した予圧装置１００では、ホルダー１０３を２つ用意し、この２つでコイル状ばね１０１をはさんで構成したが、この図８の例の予圧装置３１００は、図８において上方のホルダーをホルダー１０３とは別のホルダー１１０３にしている。

ホルダー１１０３は、環状の鍔部１１０６を有し、この鍔部１１０６によって、コイル状ばね１０１の弾性方向の端部を押さえ、対向するホルダー１０３との間にコイル状ばね１０１を保持する。

上のホルダー１１０３と下のホルダー１０３との周方向の位置合わせは、上のホルダー１１０３の爪部１１０４と下のホルダー１０３の爪部１０５とが嵌まり、上のホルダー１１０３の爪部１１０５と下のホルダー１０３の爪部１０４とが嵌まるようにする。

転がり玉軸受３および１０は中空円筒状の軸受ライナー１０２０の内周面に配置されている。

予圧装置３１００のホルダー１１０３は、嵌合圧入によって軸受ライナー１０２０の内周面にホルダー１１０３の鍔部１１０６の外周面が固定され、ホルダー１０３の鍔部１０６が転がり玉軸受３の外輪５に荷重をかける。

転がり玉軸受１０の外輪１５の下端面は、予圧装置３１００のホルダー１１０３の鍔部１１０６の上端面に当接する。

図６の例では、軸受ライナー２０の内径円筒部に、転がり玉軸受１０や予圧装置１００の軸方向位置を設定するために、転がり玉軸受１０や予圧装置１００の受け部としての凸部２１を設けるように内径円筒部の一部を径小にする必要がある。この場合、軸受ライナー２０において上下の転がり玉軸受のそれぞれを収容する転がり玉軸受収容部の同軸度を得るためには高い加工技術が必要となる。

図８の例のように、軸受ライナー１０２０の内径円筒部の一部に、ホルダー１１０３の鍔部１１０６を嵌合圧入固定する構造とすると、軸受ライナー１０２０において上下の転がり玉軸受のそれぞれを収容する転がり玉軸受収容部の同軸度を高い精度で容易に加工できるようになる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、実施の形態については上記に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更および組み合わせが可能である。

１モータ
２回転軸
３、１０転がり玉軸受
４、１４内輪
５、１５外輪
６、１６玉
１００予圧装置
１０１弾性部材（コイル状ばね）

Claims

転がり玉軸受の定圧予圧装置において、
中空であって弾性方向両側に開口を有する弾性部材と、前記弾性部材の両側の開口のそれぞれに挿入する２つのホルダーとを備え、
前記ホルダーが、前記弾性部材の開口に挿入したときに該挿入した開口の端部に当接して該弾性部材の弾性方向への延びを係止する鍔部と、前記弾性部材の反対側の開口から挿入した他のホルダーと係合して該他のホルダーとの離間を係止する爪部とを有し、
前記弾性部材の両側から挿入した前記ホルダー同士が前記爪部によって係合して、前記弾性部材を自由長より短く、且つ、予圧に必要な荷重を得られる長さに保持するとともに、前記弾性部材は前記ホルダーから露出して予圧装置を構成し、
前記予圧装置によって前記転がり玉軸受に予圧をかけるとき、前記弾性部材の弾性方向外側から前記ホルダーを押圧することで前記弾性部材を圧縮して前記ホルダー同士の前記爪部の係合が離れて、前記転がり玉軸受が該転がり玉軸受の外輪でのみ前記予圧装置と接触することを特徴とする転がり玉軸受の予圧装置。
前記転がり玉軸受と、前記転がり玉軸受の予圧装置は、円筒状の軸受ライナーの内周面に配置され、前記弾性部材の両側の前記ホルダーのうち、片側の前記ホルダーの外周面が、軸受ライナーの内周面と嵌合固定することを特徴とする請求項１に記載の転がり玉軸受の予圧装置。
請求項１または請求項２に記載の転がり玉軸受の予圧装置を有するモータ。