JP6714891B1 - 転がり軸受の予圧方法、軸受予圧装置、軸受組立体、機械及び車両 - Google Patents

転がり軸受の予圧方法、軸受予圧装置、軸受組立体、機械及び車両 Download PDF

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Abstract

定位置予圧される転がり軸受を介して回転軸を支承するハウジングの、転がり軸受の外輪の外周面とハウジングとの間、及び転がり軸受の内輪の内周面と回転軸との間に、先端部から基端部に向けて径方向厚さが増加するくさび部材を、くさび部材の先端部から回転軸の軸方向に沿って挿入する。くさび部材をボルト及びナットによって挿入方向先方に締め付けて固定して、転がり軸受へ定位置予圧と共に予圧力を付与する。

Description

本発明は、転がり軸受の予圧方法、軸受予圧装置、軸受組立体、及び軸受組立体を備える機械、車両に関する。
転がり軸受を用いた回転機械では、図６、図７に示すように、回転軸１０１を、軸方向に離間した１対の転がり軸受１０５を介してハウジング１０３に支持させる場合がある。その際、荷重を受けたときの変位を少なくするために、転がり軸受１０５に予圧を与えて所要の剛性を発揮させている。予圧の付与形態には、図６に示すように、転がり軸受１０５にばね１０７によって予圧荷重を与える定圧予圧と、図７に示すように、間座１０９，１１１により転がり軸受１０５の内輪１１３と外輪１１５との間に寸法差を与えて予圧荷重を与える定位置予圧とがある。
一般に、定位置予圧の方が定圧予圧よりも高い剛性を得やすい。しかし、定位置予圧は熱膨張による回転軸１０１及びハウジング１０３の寸法変化の影響により、予圧量が変化してしまい、過酷な運転条件では予圧過大や予圧抜けといった問題を起こす懸念がある。
このような定位置予圧における予圧量変化の問題を回避するため、軸方向に離間して配置された１対の内輪間座の間に、内輪間座とは熱膨張率の異なる予圧調整リングを設け、温度変化に伴う予圧量の変化をキャンセルする技術が提案されている（特許文献１）。
また、間座の他に油圧機構を使用して転がり軸受を予圧することにより、スピンドルの剛性を維持、変更できるようにした技術も提案されている（特許文献２）。
また、回転軸を圧入した軸受を、油圧機構を用いて一時的に軸方向に移動可能な状態にして予圧量を調整する技術も提案されている（特許文献３）。
日本国特開２００２−２３５７４０号公報 日本国特開平５−１６４１２７号公報 日本国特開２００２−３４０００４号公報 日本国特開平１１−２６４４２１号公報 日本国特開２０１３−５０４７２７号公報
しかし、特許文献１の技術は、二つの内輪間座と、内輪間座間に設けられた予圧調整リングとを有する特殊な構造の間座を用いているため、部品点数が増加するとともに、特殊部品の使用により転がり軸受の構造が複雑化する。このため、転がり軸受の製造コストの増大やメンテナンス性の低下といった問題がある。
また、特許文献２及び特許文献３の技術は、複雑な油圧機構を用いるため、転がり軸受の機構の大型化及び構造の複雑化を招くという問題がある。
圧入以外の方法で転がり軸受の内輪と軸、外輪とハウジングとの相対移動を防ぐ方法としては、図８に示すように、予圧荷重そのものを利用する方法がある。この方法は、比較的軽い荷重、低速回転で使用する場合に用いられることが多い。図８に示す例では、ハウジング１０３によって決定される一対の外輪１１５同士の軸方向距離に対し、予圧分だけ短く軸方向寸法が調整された内輪１１３側の定位置予圧間座１１７を用意し、この定位置予圧間座１１７を１対の内輪１１３の間に挟み、内輪１１３をベアリングナット１１９により締め付ける。この方法は機構が簡単であるが、特に外輪１１５では、ラジアル方向（径方向）のガタに対する固定強度が弱い。さらに、温度変化による膨張量の差や、アキシャル荷重等によって予圧荷重が抜けてしまうと、外輪１１５の固定効果がなくなり、転がり軸受の精度の狂いやクリープ発生の原因となる。また、内輪１１３においても、軸力による摩擦で位置を保持しているので、衝撃的な荷重等で、回転軸１０１と内輪１１３のすきま分だけ内輪１１３が径方向に移動（ずれ）してしまうこともある。
上記のような外輪固定の難点を補う方法として、図９に示すように、外輪１１５を押さえる機構１２１を付加し、内輪１１３と同様に締め付け力によって固定するものがある。この場合、予圧荷重による固定に比べ、ずれやクリープの発生は防げる。しかし、薄肉軸受を使用する場合等には、充分な軸方向の締め付け力を負荷することが困難で、外力の入力に対して、充分なずれの耐性を確保できないこともある。また、軸受１０５を交換したり、スピンドルの剛性を調整したりする場合には、各部を分解して定位置予圧間座１１７を再加工する必要がある。
また、回転軸とハウジングとの間に設けられる転がり軸受に、予圧力や径方向力を付与する手法として、回転軸と軸受との間、又はハウジングと軸受との間にくさび型の部材を挿入することが知られている（特許文献４、５参照）。
しかしながら、特許文献４、５の技術では、くさび部材の挿入によって、所望の予圧力又は径方向力を付与するか、全く付与しないかのいずれかの状態にする構成であり、予圧力を増減する調整機能までは得られなかった。
本発明は、軸受機構を大型化することなく且つメンテナンス性を損なうことなく、適正な定位置予圧を付与できる転がり軸受の予圧方法、軸受予圧装置、軸受組立体、及び軸受組立体を備える機械、車両を提供することを目的とする。
本発明は下記の構成からなる。
（１）回転軸を、軸方向に離間した一対の転がり軸受を介して支承するハウジングと、前記一対の転がり軸受の対向する内輪の一端同士の間の距離と、前記内輪の他端の位置とを規制し、且つ前記一対の転がり軸受の対向する外輪の一端同士の間の距離を規制する予圧部と、を備える転がり軸受に対して、前記外輪の外周面と前記ハウジングとの隙間に、挿入方向の先端部から基端部に向けて径方向厚さが増加する外側くさび部材を挿入し、前記外側くさび部材の基端部に第１押込部材で押込み力を加え、前記第１押込部材を前記ハウジングに第１締め付け部材で締付け固定し、前記第１締め付け部材の締付けにより任意の予圧力を付与する、転がり軸受の予圧方法。
この転がり軸受の予圧方法によれば、通常の定位置予圧を行う構成に加え、くさび部材によるくさび効果により直接かつ強固に軸受の外輪をハウジングに固定できるため、軸受機構を大型化することなく且つメンテナンス性を損なうことなく、適正な定位置予圧を転がり軸受に付与できる。
（２）前記外側くさび部材を、前記ハウジングの前記外輪外周面に対面する領域に形成された傾斜内周面に沿って挿入する、（１）に記載の転がり軸受の予圧方法。
この転がり軸受の予圧方法によれば、通常の定位置予圧を行う構成に加え、くさび部材によるくさび効果により直接かつ強固に軸受の外輪をハウジングに固定できるため、軸受機構を大型化することなく且つメンテナンス性を損なうことなく、適正な定位置予圧を転がり軸受に付与できる。
（３）前記転がり軸受の内輪の内周面と前記回転軸との隙間に、挿入方向の先端部から基端部に向けて径方向厚さが増加する内側くさび部材を挿入し、前記内側くさび部材の基端部に第２押込部材で押込み力を加え、前記第２押込部材を、前記回転軸の外周に形成されたネジ部に螺合する第２締め付け部材で締付け固定し、前記第２締め付け部材の締付けにより任意の予圧力を付与する、（１）に記載の転がり軸受の予圧方法。
この転がり軸受の予圧方法によれば、外輪と共に、くさび部材によるくさび効果により内輪を回転軸に固定できるため、軸受機構を大型化することなく且つメンテナンス性を損なうことなく、適正な定位置予圧を転がり軸受に付与できる。
（４）前記内側くさび部材を、前記回転軸の前記内輪内周面に対面する領域に形成された傾斜外周面に沿って挿入する、（３）に記載の転がり軸受の予圧方法。
この転がり軸受の予圧方法によれば、通常の定位置予圧を行う構成に加え、くさび部材によるくさび効果により直接かつ強固に軸受の内輪を回転軸に固定できるため、軸受機構を大型化することなく且つメンテナンス性を損なうことなく、適正な定位置予圧を転がり軸受に付与できる。
（５）回転軸を、軸方向に離間した一対の転がり軸受を介して支承するハウジングと、前記一対の転がり軸受の対向する内輪の一端同士の間の距離と、前記内輪の他端の位置とを規制し、且つ前記一対の転がり軸受の対向する外輪の一端同士の間の距離を規制する予圧部と、を備える転がり軸受に対して、前記外輪の外周面と前記ハウジングとの隙間に、挿入方向の先端部から基端部に向けて径方向厚さが増加する第１外側くさび片と、径方向厚さが前記第１外側くさび片と逆の関係にある第２外側くさび片との対から成る外側くさび部材を配置し、前記第１外側くさび片の基端部に第１押込み部材で押込み力を加えて該第１外側くさび片を前記ハウジングと前記第２外側くさび片との間に形成された隙間に挿入し、前記第１押込み部材を第１締め付け部材で前記ハウジングに締付け固定し、前記第１締め付け部材の締付けにより任意の予圧力を付与する転がり軸受の予圧方法。
この転がり軸受の予圧方法によれば、それぞれ１対のくさび片からなるくさび部材そのものによりくさび効果が発揮される。このため、くさび効果を得るための加工をハウジングに別途施す必要がなく、軸受組立体を比較的低コストで実現できる。
（６）前記転がり軸受の内輪の内周面と前記回転軸との隙間に、挿入方向の先端部から基端部に向けて径方向厚さが増加する第１内側くさび片と、径方向厚さが前記第１内側くさび片と逆の関係にある第２内側くさび片との対から成る内側くさび部材を配置し、前記第１内側くさび片の基端部に第２押込み部材で押込み力を加えて、該第１内側くさび片を前記回転軸と前記第２内側くさび片との間に形成された隙間に挿入し、前記第２押込み部材を第２締め付け部材で締付け固定し、前記第２締め付け部材の締付けにより任意の予圧力を付与する、（５）に記載の転がり軸受の予圧方法。
この転がり軸受の予圧方法によれば、それぞれ１対のくさび片からなるくさび部材そのものによりくさび効果が発揮される。このため、くさび効果を得るための加工を回転軸に別途施す必要がなく、軸受組立体を比較的低コストで実現できる。
（７）回転軸を、軸方向に離間した一対の転がり軸受を介して支承するハウジングと、前記一対の転がり軸受の対向する内輪の一端同士の間の距離と、前記内輪の他端の位置とを規制し、且つ前記一対の転がり軸受の対向する外輪の一端同士の間の距離を規制する予圧部と、前記転がり軸受の外輪の外周面と前記ハウジングとの隙間に挿入される、挿入方向の先端部から基端部に向けて径方向厚さが増加する外側くさび部材と、前記外側くさび部材の基端部に押込み力を加える第１押込み部材、及び前記第１押込み部材を前記ハウジングに締付け固定する第１締め付け部材を備える第１締め付け機構と、を有し、前記第１締め付け機構の第１締め付け部材の締付けにより任意の予圧力を確保する軸受予圧装置。
この軸受予圧装置によれば、通常の定位置予圧を行う構成に加え、くさび部材によるくさび効果により直接かつ強固に軸受の外輪をハウジングに固定できるため、軸受機構を大型化することなく且つメンテナンス性を損なうことなく、適正な定位置予圧を転がり軸受に付与できる。
（８）前記外側くさび部材が、前記ハウジングの前記外輪外周面に対面する領域に形成された傾斜内周面に沿って挿入された（７）に記載の軸受予圧装置。
この軸受予圧装置によれば、通常の定位置予圧を行う構成に加え、くさび部材によるくさび効果により直接かつ強固に軸受の外輪をハウジングに固定できるため、軸受機構を大型化することなく且つメンテナンス性を損なうことなく、適正な定位置予圧を転がり軸受に付与できる。
（９）前記転がり軸受の内輪の内周面と前記回転軸との隙間に挿入される、挿入方向の先端部から基端部に向けて径方向厚さが増加する内側くさび部材と、前記内側くさび部材の基端部に押込み力を加える第２押込み部材と、前記回転軸の外周に形成されたネジ部に螺合して前記第２押込み部材を締付け固定する第２締め付け部材とを備える第２締め付け機構と、をさらに有し、前記第２締め付け機構の第２締め付け部材の締付けにより任意の予圧力を確保する請求項（７）に記載の軸受予圧装置。
この軸受予圧装置によれば、外輪と共に、くさび部材によるくさび効果により内輪を回転軸に固定できるため、軸受機構を大型化することなく且つメンテナンス性を損なうことなく、適正な定位置予圧を転がり軸受に付与できる。
（１０）前記内側くさび部材が、前記回転軸の前記内輪内周面に対面する領域に形成された傾斜外周面に沿って挿入された（９）に記載の軸受予圧装置。
この軸受予圧装置によれば、通常の定位置予圧を行う構成に加え、くさび部材によるくさび効果により直接かつ強固に軸受の内輪を回転軸に固定できるため、軸受機構を大型化することなく且つメンテナンス性を損なうことなく、適正な定位置予圧を転がり軸受に付与できる。
（１１）回転軸を、軸方向に離間した一対の転がり軸受を介して支承するハウジングと、前記一対の転がり軸受の対向する内輪の一端同士の間の距離と、前記内輪の他端の位置とを規制し、且つ前記一対の転がり軸受の対向する外輪の一端同士の間の距離を規制する予圧部と、前記転がり軸受の外輪の外周面と前記ハウジングとの隙間に配置される、挿入方向の先端部から基端部に向けて径方向厚さが増加する第１外側くさび片と、径方向厚さが前記第１外側くさび片と逆の関係にある第２外側くさび片との対から成る外側くさび部材と、前記第１外側くさび片の基端部に押込み力を加えて該第１外側くさび片を前記ハウジングと前記第２外側くさび片との間に形成された隙間に挿入する第１押込み部材と、前記第１押込み部材を前記ハウジングに締付け固定する第１締め付け部材とを備える第１締め付け機構と、を有し、前記第１締め付け機構の第１締め付け部材の締付けにより任意の予圧力を確保する軸受予圧装置。
この軸受予圧装置によれば、それぞれ１対のくさび片からなるくさび部材そのものによりくさび効果が発揮される。このため、くさび効果を得るための加工をハウジングに別途施す必要がなく、軸受組立体を比較的低コストで実現できる。
（１２）前記転がり軸受の内輪の内周面と前記回転軸との隙間に配置される、挿入方向の先端部から基端部に向けて径方向厚さが増加する第１内側くさび片と、径方向厚さが前記第１内側くさび片と逆の関係にある第２内側くさび片との対から成る内側くさび部材と、前記第１内側くさび片の基端部に押込み力を加えて該第１内側くさび片を前記回転軸と前記第２内側くさび片との間に形成された隙間に挿入する第２押込み部材と、前記第２押込み部材を締付け固定する第２締め付け部材とを備える第２締め付け機構と、を有し、前記第２締め付け機構の第２締め付け部材の締付けにより任意の予圧力を確保する、（１１）に記載の軸受予圧装置。
この軸受予圧装置によれば、それぞれ１対のくさび片からなるくさび部材そのものによりくさび効果が発揮される。このため、くさび効果を得るための加工を回転軸に別途施す必要がなく、軸受組立体を比較的低コストで実現できる。
（１３）内輪、外輪、及び前記外輪と前記内輪との間に配置される複数の転動体を有する転がり軸受と、（７）〜（１２）のいずれか一つに記載の軸受予圧装置と、を備える軸受組立体。
この軸受組立体によれば、通常の定位置予圧を行う構成に加え、くさび部材によるくさび効果により直接かつ強固に軸受の外輪をハウジングに固定できるため、軸受機構を大型化することなく且つメンテナンス性を損なうことなく、適正な定位置予圧を転がり軸受に付与できる。
（１４）（１３）に記載の軸受組立体を備える機械。
この機械によれば、軸受機構を大型化することなく且つメンテナンス性を損なうことなく、適正な定位置予圧を転がり軸受に付与する軸受組立体を備えた機械を実現することができる。
（１５）（１３）に記載の軸受組立体を備える車両。
この車両によれば、軸受機構を大型化することなく且つメンテナンス性を損なうことなく、適正な定位置予圧を転がり軸受に付与し得る軸受組立体を備えた車両を実現できる。
本発明によれば、軸受機構を大型化することなく且つメンテナンス性を損なうことなく、適正な定位置予圧を転がり軸受に付与できる。
本発明の第１実施形態に係る軸受組立体の断面図である。 図１の一部拡大図である。 くさび効果の説明図である。 本発明の第２実施形態に係る軸受組立体の断面図である。 本発明の第３実施形態に係る軸受組立体の断面図である。 従来の定圧予圧方式について説明するための断面図である。 従来の定位置予圧方式について説明するための断面図である。 従来の定位置予圧方式の軸受組立体の断面図である。 従来の定位置予圧方式の別の軸受組立体の断面図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態に係る軸受組立体の断面図、図２は図１の一部拡大図である。図１、図２は本発明の一実施形態に係る予圧方法を示すものでもある。
図１，図２に示すように、軸受組立体１は、ハウジング３と回転軸５と、１対の転がり軸受７（以下、単に「軸受」と記す。）とを有する。ハウジング３は、軸方向（矢印Ａで示す方向）に離間して設けられた１対の軸受７を介して回転軸５を支承している。各軸受７は、ハウジング３に固定される外輪９と、回転軸５に固定される内輪１１と、外輪９と内輪１１との間に配置されて転動する複数の転動体１３とを備える。
ハウジング３は、軸方向に沿って軸孔３ａが形成され、軸孔３ａの軸方向両端には、軸受７の外輪９が嵌まる切欠部３ｂがそれぞれ設けられる。一対の外輪９同士の間の軸方向距離は、一対の切欠部３ｂ同士の間の軸方向距離と等しく保たれる。
一方、一対の内輪１１同士の間には、切欠部３ｂの段部同士間の距離に対し、予圧分だけ短く寸法選定（又は形成）された間座１５が設けられる。間座１５は、内周部に回転軸５が挿入される管状部材である。回転軸５には、ハウジング３の両端が配置される軸方向位置の近傍に、雄ねじ部５ａ，５ｂがそれぞれ形成される。各雄ねじ部５ａ，５ｂには、予圧ナット１７がそれぞれ取り付けられる。各内輪１１は、間座１５を挟んだ状態で、予圧ナット１７により軸方向両側から締め付けられる。これにより、各軸受７に所要の予圧が付与される。
一対の外輪９は、その外周面９ａとハウジング３との間に、外側くさび部材１９がそれぞれ設けられている。外側くさび部材１９は、図２に示すように、ハウジング３の外輪９の外周面９ａに対面する領域に形成された傾斜内周面３ｃに沿って挿入される。外側くさび部材１９は、挿入方向の先端部から基端部に向けて径方向厚さが増加する傾斜面１９ａを有する環状部材であり、傾斜面１９ａとハウジング３の傾斜内周面３ｃとが当接し、傾斜面１９ａとは反対側の面１９ｂと外輪９とが当接している。
一対の内輪１１の内周面１１ａと回転軸５との間には、内側くさび部材２１がそれぞれ設けられている。内側くさび部材２１は、回転軸５における内輪１１の内周面１１ａに対面する領域に形成された傾斜外周面５ｃに沿って挿入される。内側くさび部材２１は、挿入方向の先端部から基端部に向けて径方向厚さが増加する傾斜面２１ａを有する環状部材であり、傾斜面２１ａと傾斜外周面５ｃとが当接している。
一対の外側くさび部材１９は、第１締め付け機構２３によってそれぞれ挿入方向先方に締め付けられ、外輪９とハウジング３との間に固定される。一対の内側くさび部材２１は、第２締め付け機構２９によってそれぞれ挿入方向先方に締め付けられ、内輪１１と回転軸５との間に固定される。第１締め付け機構２３及び第２締め付け機構２９は、本発明の一実施形態に係る軸受の予圧方法を用いる軸受予圧装置を構成する。
第１締め付け機構２３は、外側くさび部材１９の基端に接する第１押込部材２５と、第１押込部材２５を外側くさび部材１９の挿入方向先方に締め付ける複数のボルト（締め付け部材）２７とを備える。第１押込部材２５は、円環状の部材であり、予圧ナット１７の外径側に設けられる。第１押込部材２５には、ボルト２７を挿通するボルト挿通孔２５ａが周方向に沿って複数箇所に設けられている。ハウジング３の軸方向両端部の第１押込部材２５と対向する部分には、ボルト２７が螺合するねじ孔３ｄが、周方向に沿った複数箇所に設けられている。第１押込部材２５は、ボルト２７を、各ボルト挿通孔２５ａを通してねじ孔３ｄに挿入し、締め付けることによりハウジング３に固定される。外側くさび部材１９は、第１押込部材２５に押圧されて、外輪９とハウジング３との間に挿入される。
第２締め付け機構２９は、内側くさび部材２１の基端に接する第２押込部材３１と、第２押込部材３１を内側くさび部材２１の挿入方向先方に締め付けるナット（締め付け部材）３３とを備える。第２押込部材３１は、内側くさび部材２１の基端に接する環状部３１ａと、環状部３１ａから内側くさび部材２１の挿入方向後方に延びる押圧部３１ｂとを一体に有して構成される。図２に示すナット３３は、雄ねじ部５ｂに取り付けられる。同様に、図１に示す雄ねじ部５ａにナット３３が取り付けられる。内側くさび部材２１は、ナット３３を締め付けることにより第２押込部材３１に押圧されて、内輪１１と回転軸５との間に挿入される。
上記構成によれば、通常の定位置予圧を行う構成に加え、外側くさび部材１９及び内側くさび部材２１によるくさび効果により、直接かつ強固に軸受７の外輪９及び内輪１１をハウジング３及び回転軸５に固定できる。このため、回転軸５が大きな入力を受けても、軸受７のずれが発生し難くなる。
図３には、外輪９とハウジング３との間に挿入された外側くさび部材１９によるくさび効果を示している。図中の矢印Ｆは外側くさび部材１９に加わる押込み力であり、矢印ｆは外側くさび部材１９の各部における応力の向きをそれぞれ模式的に示している。
外側くさび部材１９及び内側くさび部材２１は、図３に示すような軸受７へのくさび効果よる力の作用位置を適切に設計することにより、内外の間座の寸法差により予圧を与える定位置予圧と同様に、軸受７に適正な予圧を与えて剛性を付加できる。
したがって、本構成によれば、自由状態で回転軸５の位置が決まる程度の小さな予圧を、通常の定位置予圧により与え、剛性を確保するためのより強い予圧を、くさび効果による締め付けによって与えることで、温度変化による回転軸５及びハウジング３の寸法変化による予圧の変化や抜けの発生を抑制できる。
さらに、本構成によれば、くさび効果よる締め付け力で生じる摩擦によって、図１，図２に示す軸受７の外輪９と内輪１１を軸方向に強固に固定できる。つまり、内輪１１及び外輪９を回転軸５及びハウジング３に固定する通常の定位置予圧の軸受組立体と比較して、第１締め付け機構２３及び第２締め付け機構２９による非常に小さい締め付け力で固定が可能となる。このため、外輪９側の締め付け部材であるボルト２７は、比較的小さな寸法で、且つ少ない本数とすることができ、通常の定位置予圧の軸受組立体と比較して、より小さなスペースで高い剛性を確保できる。
また、上記構成の軸受組立体１は、外側くさび部材１９及び内側くさび部材２１によるくさび効果により、任意の予圧力を確保できる。つまり、外側くさび部材１９及び内側くさび部材２１の締め付け力の調整により、回転軸５の剛性を簡単に調整できる。また、内輪１１と回転軸５との固定及び外輪９とハウジング３との固定に圧入を用いない構造であることから、分解及び組立が容易である。
＜第２実施形態＞
図４は本発明の第２実施形態に係る軸受組立体１Ａの断面図である。なお、以下の説明においては、先に説明した構成要素と同一又は機能的に共通する構成要素には同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。
図４に示す軸受組立体１Ａは、ハウジング３の軸方向両端部に軸受７がそれぞれ複列配置（この例では２列配置）されている。軸方向の内側に配置される一対の軸受７同士の間には、外輪間座３５及び内輪間座３７が設けられる。外輪間座３５は、一対の内側の軸受７の外輪９間に設けられ、内輪間座３７は、一対の内側の軸受７の内輪１１間に設けられる。内輪間座３７の軸方向の寸法は、外輪間座３５の軸方向の寸法に対して予圧分だけ短く選定（形成）される。一対の内側の軸受７の内輪１１は、内輪間座３７を挟んだ状態で、一対の外側の軸受７の内輪１１と共に予圧ナット１７により軸方向両側から締め付けられる。これにより、各軸受７に所要の予圧が付与される。
上記のように、ハウジング３の軸方向両端部に軸受７がそれぞれ複列配置されている構成においても、通常の定位置予圧を行う構成に加え、外側くさび部材１９及び内側くさび部材２１によるくさび効果により、直接かつ強固に軸受７の外輪９及び内輪１１をハウジング３及び回転軸５に固定できる。くさび効果による固定は、ラジアル方向のずれ防止に対する高い効果を発揮する。そのため、複列で使用する軸受７の一部又は全部に、くさび効果による固定を適用することで、分解やメンテナンスが容易で、かつ高精度な軸受組立体１Ｂを実現できる。
＜第３実施形態＞
図５は本発明の第３実施形態に係る軸受組立体１Ｂの断面図である。
図５に示す軸受組立体１Ｂの外側くさび部材１９は、１対の環状のくさび片３８Ａ，３８Ｂを有し、内側くさび部材２１は、１対の環状のくさび片３９Ａ，３９Ｂを有する。１対のくさび片３８Ａ，３８Ｂは、それぞれ傾斜係合面４１ａ，４３ａを有し、１対のくさび片３９Ａ，３９Ｂは、それぞれ傾斜係合面４５ａ，４７ａを有する。
外側くさび部材１９の一方のくさび片３８Ｂは、軸受７の外輪９の外周面９ａに外嵌めされ、他方のくさび片３８Ａは、軸受７の外輪９に対面する相手側部材であるハウジング３に形成された切欠部３ｂに挿入される。
内側くさび部材２１の一方のくさび片３９Ａは、軸受７の内輪１１の内周面１１ａに内嵌めされ、他方のくさび片３９Ｂは、軸受７の内輪１１に対面する相手側部材である回転軸５の外周面に沿って挿入される。
外側くさび部材１９のくさび片３８Ａは、第１締め付け機構２３の第１押込部材２５に、挿入方向基端側の端面４３ｃが押し当てられる。第１押込部材２５は、第１実施形態の場合と同様に、ボルト２７を締め付けることによって、くさび片３８Ａをハウジング３側に押し込む。これにより、傾斜係合面４１ａと傾斜係合面４３ａとの間にくさび効果による径方向力が発生し、直接かつ強固に軸受７の外輪９をハウジング３に固定できる。
内側くさび部材２１のくさび片３９Ｂは、第２締め付け機構２９Ａの第２押込部材４１に、挿入方向基端側の側面４７ｃが押し当てられる。
第２締め付け機構２９Ａは、内側くさび部材２１のくさび片３９Ｂの側面４７ｃに接する第２押込部材４１と、第２押込部材４１を内側くさび部材２１の挿入方向先方に締め付けるボルト（締め付け部材）５１とを備える。
第２押込部材４１は、回転軸５に軸方向に移動可能に環装された環状の部材であり、この例では予圧ナット１７の内部空間に設けられる。
予圧ナット１７は、回転軸５の雄ねじ部５ｂに螺合する円板状の基部１７Ａと、基部１７Ａの外周部から立設された突き当て部１７Ｂとを有する。突き当て部１７Ｂは、第１押込部材２５の開口２５ｂに挿入されて、突き当て部１７Ｂの先端側の一部で軸受７の内輪１１を軸方向に固定する。
ボルト５１は、予圧ナット１７を軸方向に貫通するボルト孔１７ａに取り付けられ、ボルト先端５１ａが第２押込部材４１に当接する。そして、ボルト５１を締め付けると、第２押込部材４１が内側のくさび片３９Ｂを軸方向に押圧し、くさび片３９Ｂの傾斜係合面４７ａと、くさび片３９Ａの傾斜係合面４５ａとの間にくさび効果による径方向力が発生する。これにより、直接かつ強固に軸受７の内輪１１を回転軸５に固定できる。
なお、ボルト５１は、図示を省略しているが複数本設けられ、それぞれのボルト５１によって、第２押込部材４１がくさび片３９Ｂを均等に押圧するようになっている。
上記構成によれば、外側くさび部材１９及び内側くさび部材２１のそれぞれによってくさび効果が発揮される。このため、ハウジング３に傾斜内周面３ｃ（図１及び図２参照）を設ける必要がなく、回転軸５に傾斜外周面５ｃ（図１及び図２参照）を設ける必要もない。したがって、くさび効果を得るための加工をハウジング３及びに回転軸５に別途施す必要がないため、軸受組立体１Ｃを比較的低コストで実現可能となる。
なお、上記した各実施形態においては、外輪９とハウジング３との間に外側くさび部材１９を設けるとともに、内輪１１と回転軸５との間に内側くさび部材２１を設けて、外輪９及び内輪１１の両方をくさび効果によりそれぞれハウジング３と回転軸５とに固定しているが、上記した外側くさび部材１９、内側くさび部材２１のいずれか一方のみを設けた構成にしてもよい。
このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
上記した軸受の予圧方法は、軸受を備える各種の機械（器械等の動力が手動のものも含む）にも適用可能である。例えば、ねじ軸、ナット等のボールねじ装置やねじ装置、直動案内軸受とボールねじとを組み合わせた装置やＸＹテーブル等のアクチュエータ、等の直動装置の回転支持部への適用が可能である。
また、ステアリングコラム、自在継手、中間ギア、ラックアンドピニオン、電動パワーステアリング装置、ウォーム減速機、トルクセンサ等の操舵装置の回転支持部への適用が可能である。
そして、上記機械、操舵装置等を含む車両、工作機械、住宅機器等、広く適用することができる。
これにより得られた機械、車両等によれば、従来よりも高剛性、小型で、メンテナンス性、耐クリープ性、及び温度変化の安定性が向上した、高品位な構成にすることができる。
なお、本出願は、２０１８年８月２３日出願の日本特許出願（特願２０１８−１５６２２３）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
１，１Ａ，１Ｂ 軸受組立体
３ ハウジング
３ｃ 傾斜内周面
５ 回転軸
５ｃ 傾斜外周面
７ 転がり軸受
９ａ 外周面（外輪外周面）
１１ａ 内周面（内輪内周面）
１９ 外側くさび部材（くさび部材）
１９ａ 傾斜面
２１ 内側くさび部材（くさび部材）
２１ａ 傾斜面
２３ 第１締め付け機構（軸受予圧装置）
２７ ボルト（締め付け部材）
２９ 第２締め付け機構（軸受予圧装置）
３３ ナット（締め付け部材）
３８Ａ，３８Ｂ，３９Ａ，３９Ｂ くさび片
４１ａ，４３ａ，４５ａ，４７ａ 傾斜係合面
５１ ボルト（締め付け部材）

Claims (15)

  1. 回転軸を、軸方向に離間した一対の転がり軸受を介して支承するハウジングと、
    前記一対の転がり軸受の対向する内輪の一端同士の間の距離と、前記内輪の他端の位置とを規制し、且つ前記一対の転がり軸受の対向する外輪の一端同士の間の距離を規制する予圧部と、
    を備える転がり軸受に対して、
    前記外輪の外周面と前記ハウジングとの隙間に、挿入方向の先端部から基端部に向けて径方向厚さが増加する外側くさび部材を挿入し、
    前記外側くさび部材の基端部に第１押込部材で押込み力を加え、前記第１押込部材を前記ハウジングに第１締め付け部材で締付け固定し、
    前記第１締め付け部材の締付けにより任意の予圧力を付与する、転がり軸受の予圧方法。
  2. 前記外側くさび部材を、前記ハウジングの前記外輪外周面に対面する領域に形成された傾斜内周面に沿って挿入する、請求項１に記載の転がり軸受の予圧方法。
  3. 前記転がり軸受の内輪の内周面と前記回転軸との隙間に、挿入方向の先端部から基端部に向けて径方向厚さが増加する内側くさび部材を挿入し、
    前記内側くさび部材の基端部に第２押込部材で押込み力を加え、前記第２押込部材を、前記回転軸の外周に形成されたネジ部に螺合する第２締め付け部材で締付け固定し、
    前記第２締め付け部材の締付けにより任意の予圧力を付与する、請求項１に記載の転がり軸受の予圧方法。
  4. 前記内側くさび部材を、前記回転軸の前記内輪内周面に対面する領域に形成された傾斜外周面に沿って挿入する、請求項３に記載の転がり軸受の予圧方法。
  5. 回転軸を、軸方向に離間した一対の転がり軸受を介して支承するハウジングと、
    前記一対の転がり軸受の対向する内輪の一端同士の間の距離と、前記内輪の他端の位置とを規制し、且つ前記一対の転がり軸受の対向する外輪の一端同士の間の距離を規制する予圧部と、
    を備える転がり軸受に対して、
    前記外輪の外周面と前記ハウジングとの隙間に、挿入方向の先端部から基端部に向けて径方向厚さが増加する第１外側くさび片と、径方向厚さが前記第１外側くさび片と逆の関係にある第２外側くさび片との対から成る外側くさび部材を配置し、
    前記第１外側くさび片の基端部に第１押込み部材で押込み力を加えて該第１外側くさび片を前記ハウジングと前記第２外側くさび片との間に形成された隙間に挿入し、
    前記第１押込み部材を第１締め付け部材で前記ハウジングに締付け固定し、
    前記第１締め付け部材の締付けにより任意の予圧力を付与する転がり軸受の予圧方法。
  6. 前記転がり軸受の内輪の内周面と前記回転軸との隙間に、挿入方向の先端部から基端部に向けて径方向厚さが増加する第１内側くさび片と、径方向厚さが前記第１内側くさび片と逆の関係にある第２内側くさび片との対から成る内側くさび部材を配置し、
    前記第１内側くさび片の基端部に第２押込み部材で押込み力を加えて、該第１内側くさび片を前記回転軸と前記第２内側くさび片との間に形成された隙間に挿入し、
    前記第２押込み部材を第２締め付け部材で締付け固定し、
    前記第２締め付け部材の締付けにより任意の予圧力を付与する、請求項５に記載の転がり軸受の予圧方法。
  7. 回転軸を、軸方向に離間した一対の転がり軸受を介して支承するハウジングと、
    前記一対の転がり軸受の対向する内輪の一端同士の間の距離と、前記内輪の他端の位置とを規制し、且つ前記一対の転がり軸受の対向する外輪の一端同士の間の距離を規制する予圧部と、
    前記転がり軸受の外輪の外周面と前記ハウジングとの隙間に挿入される、挿入方向の先端部から基端部に向けて径方向厚さが増加する外側くさび部材と、
    前記外側くさび部材の基端部に押込み力を加える第１押込み部材、及び前記第１押込み部材を前記ハウジングに締付け固定する第１締め付け部材を備える第１締め付け機構と、
    を有し、前記第１締め付け機構の第１締め付け部材の締付けにより任意の予圧力を確保する軸受予圧装置。
  8. 前記外側くさび部材が、前記ハウジングの前記外輪外周面に対面する領域に形成された傾斜内周面に沿って挿入された請求項７に記載の軸受予圧装置。
  9. 前記転がり軸受の内輪の内周面と前記回転軸との隙間に挿入される、挿入方向の先端部から基端部に向けて径方向厚さが増加する内側くさび部材と、
    前記内側くさび部材の基端部に押込み力を加える第２押込み部材と、前記回転軸の外周に形成されたネジ部に螺合して前記第２押込み部材を締付け固定する第２締め付け部材とを備える第２締め付け機構と、
    をさらに有し、前記第２締め付け機構の第２締め付け部材の締付けにより任意の予圧力を確保する請求項７に記載の軸受予圧装置。
  10. 前記内側くさび部材が、前記回転軸の前記内輪内周面に対面する領域に形成された傾斜外周面に沿って挿入された請求項９に記載の軸受予圧装置。
  11. 回転軸を、軸方向に離間した一対の転がり軸受を介して支承するハウジングと、
    前記一対の転がり軸受の対向する内輪の一端同士の間の距離と、前記内輪の他端の位置とを規制し、且つ前記一対の転がり軸受の対向する外輪の一端同士の間の距離を規制する予圧部と、
    前記転がり軸受の外輪の外周面と前記ハウジングとの隙間に配置される、挿入方向の先端部から基端部に向けて径方向厚さが増加する第１外側くさび片と、径方向厚さが前記第１外側くさび片と逆の関係にある第２外側くさび片との対から成る外側くさび部材と、
    前記第１外側くさび片の基端部に押込み力を加えて該第１外側くさび片を前記ハウジングと前記第２外側くさび片との間に形成された隙間に挿入する第１押込み部材と、前記第１押込み部材を前記ハウジングに締付け固定する第１締め付け部材とを備える第１締め付け機構と、
    を有し、前記第１締め付け機構の第１締め付け部材の締付けにより任意の予圧力を確保する軸受予圧装置。
  12. 前記転がり軸受の内輪の内周面と前記回転軸との隙間に配置される、挿入方向の先端部から基端部に向けて径方向厚さが増加する第１内側くさび片と、径方向厚さが前記第１内側くさび片と逆の関係にある第２内側くさび片との対から成る内側くさび部材と、
    前記第１内側くさび片の基端部に押込み力を加えて該第１内側くさび片を前記回転軸と前記第２内側くさび片との間に形成された隙間に挿入する第２押込み部材と、前記第２押込み部材を締付け固定する第２締め付け部材とを備える第２締め付け機構と、
    を有し、前記第２締め付け機構の第２締め付け部材の締付けにより任意の予圧力を確保する、請求項１１に記載の軸受予圧装置。
  13. 内輪、外輪、及び前記外輪と前記内輪との間に配置される複数の転動体を有する転がり軸受と、
    請求項７〜１２のいずれか一項に記載の軸受予圧装置と、
    を備える軸受組立体。
  14. 請求項１３に記載の軸受組立体を備える機械。
  15. 請求項１３に記載の軸受組立体を備える車両。
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