JPS63312513A - すきま補正装置付転がり軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、軸受とハウジングとの間に、すきま補正装
置を取付けた転がり軸受に関し、そのすきま補正装置の
軸への取付けを容易にし、且つ転がり軸受の使用中の温
度の影響による軸方向のすきまないしは径方向のはめあ
いの変化を確実に補正するようにしたものである。

〔従来の技術〕

一般に、転がり軸受は、外輪をハウジングに取付け、内
輪を軸に取付けて使用するが、軸受を組付ける機械、装
置の種類によっては、ハウジングと軸とが線膨張係数の
異なる材料によって形成されたものが使用されている。

この種の軸受の一例を第１１図に示す。これは、アルミ
合金材からなるハウジング（ギヤボックス）ｌと、鉄鋼
材からなる歯車２を取付けた軸３との間に２個の単列の
円すいころ軸受４，４を正面を向い合わせに組み込んだ
組合わせ型の軸受である。各円すいころ軸受４の外輪５
は、ハウジング１に緩い嵌合いで取付けられた静止側の
軌道輪であり、内輪６は軸３に強固な嵌合いで取付けら
れた回転側の軌道輪である。外輪５と内輪６との間には
、保持器７付の円すいころ８が介装されている。

しかして、組合わせた２個の軸受４，４のうちの一方の
軸受の外輪５は、その背面（肉厚側端面）をハウジング
ｌの底部ＩＡの内面１ａに当接させることにより位置決
めされ、他方の軸受の外輪５はハウジングｌの開口部Ｉ
Ｂ側の内面１ｂに当接させることにより位置決めされて
いる。また内輪６はその対向面（肉厚側端面）を軸３に
設けられた段部３Ａの面に当接させることにより両軸受
け４，４相互間の軸方向の間隔を規制し、且つそれぞれ
の軸受において外輪５および内輪６と円すいころ８との
間には一定の予め設定された軸方向のすきまが与えられ
た状態になっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のように、アルミ合金材のハウジング１と鉄鋼材の
軸３とに組み合わせて取付けられた転がり軸受４におい
ては、ハウジング１の線膨張係数が軸３の線膨張係数よ
りも大きいため、軸受の使用中に温度が変化すると、ハ
ウジングｌの軸方向の寸法変化が軸３のそれよりも大き
くなる。すなわち、組付は時におけるハウジングＩ側の
軸受間距１ＶｉＩＬ１　の寸法変化量ΔＬ１と、これに
対応する軸３の長さし、の寸法変化量ΔＬ２との関係は
１ΔＬｌｌ＞ＩΔＬ２１となる。その結果、組付は時の
上記り、とＬ２との関係が崩れてしまい、その差１ΔＬ
、−ΔＬ２　１分の軸受すきまの増減を招く。

このような軸受すきまの変動は、振動、騒音、およびク
リープによるはめあい面の異常摩耗やフレッチングなど
の原因となって軸受性能を低下させたり、ギヤチェンジ
のフィーリングを悪化させたりする。従来は、その防止
対策として、ハウジング内面と軸受外輪の端面との間に
スペーサとしての皿ばねや波形ばねを介挿して軸方向す
きまの変化を吸収するもの（実開昭５７−５５５３６）
や、ハウジングと軸受の軌道輪の端面との間に、温度変
化による軸受すきまの変化量を補償する形状を予め記憶
させた形状記憶合金からなるスペーサを組み込んだもの
（特開昭６ｌ−１５３２９０）等が提案されている。

しかし、これら従来の対策は、すきま調整手段として環
状の金属材からなるスペーサを用いており、鋳造ハウジ
ングの場合などにはその内面の面粗さに影響されて、精
確な寸法精度が得られないとか、組付けに熟練を要する
などの問題点があった。また、温度変化に応じた軸方向
のすきまの調整はできても、径方向の寸法変化によるハ
メアイの変動については調整することができないという
問題点もあった。

そこで、本発明者は、ハウジング内面の面粗さの影響を
吸収できて、組付けも容易にでき、しかも必要に応じて
径方向の寸法変化にも対応可能な柔軟性のあるもので、
かつハウジングおよび軸の構成材料よりも大きな線膨張
係数を存する弾性物１！ｔ（以下、弾性心材という）に
着目した。このような物質としては、例えばふっ素ゴム
などが考え、られる。

すなわち、この弾性心材を円板状に成形したスペーサを
、第１１図のアルミ合金製ハウジング１の底部ＩＡの内
面１ａと鋼材製円すいころ軸受４の外輪５の端面との間
に装着する。すると、例えば温度上昇により、軸受４に
設定量を越える正の軸方向のすきまが生じたときは、そ
のスペーサが熱膨張してそのすきまに相当する変位量だ
け軸方向の幅を増大し、外輪５を押圧しつつ移動させる
ことによりすきま量を補正する。しかしながら、このよ
うな弾性心材のみでスペーサを構成すると、スペーサの
膨張はハウジング底部と外輪端面との間に環状に挟持さ
れたスペーサの外縁部分から内側の中央無拘束部分に逃
げてしまう結果、十分のすきま調整効果が得られないと
いう欠点が認められた。

そこで、弾性心材を金属製補強板でサンドインチ状に挟
むようにしたものを検討した結果、上記のように中央部
分に偏って膨張する欠点は改善され、良好なすきま調整
効果が得られることが判明したが、しかしなお、その装
着性の点で十分満足できるものではなく、また温度変化
によるハメアイの変動については全く調整できないとい
う問題点については、なお未解決であった。

この発明は、上記の問題点を解消するためになされたも
のであり、わざわざ別途に組付ける必要もなく、かつ必
要に応じて径方向の寸法変化によるハメアイの変動につ
いても調整することができるすきま補正装置を備えた転
がり軸受を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、回転軸を支承した転がり軸受と、その回転
軸とは線膨張係数の異なるハウジングとの間に介装され
て使用されるすきま補正装置を有する転がり軸受におい
て、前記すきま補正装置は回転軸およびハウジングの線
膨張係数より大なる線膨張係数を有する弾性心材と、そ
の弾性心材の少なくとも一面を覆うように該心材面に一
体的に固着せしめた補強板を備えるとともに、その補強
板を介してはめあいが緩い側の軌道輪に固着されており
、かつ軸受を回転軸に組付けた杖態で、前記すきま補正
装置の弾性心材が前記補強板とハウジングと回転軸また
は軸受とに囲まれて拘束されるように構成した。

〔作用〕

この発明の転がり軸受は、すきま補正装置を予め一体的
に固着してあり、軸に軸受を装着すると同時に、すきま
補正装置も正しく介装される。しかして、そのすきま補
正装置における弾性心材は、ハウジングと軸との成形材
料の線膨張係数が異なる場合において、温度変動により
軸方向のすきまやはめあいが設定量に対して正または負
の方向に変化したとき、次のように作動する。

（１）　　温度上昇により軸受に設定量を越える正の軸
方向のすきま（または、径方向のはめあいの変化）が生
じたときは、そのすきま（および、はめあいの変化）に
相当する変位量だけ弾性心材の軸方向の幅（および、径
方向の寸法）が増大して、はめあいが緩い側の軌道輪を
軸方向のすきま（および径方向の寸法）を減少させる方
向に移動させ、温度が低下したときは、原形状に戻り、
前記軌道輪を原位置に復帰させることで、温度変化に伴
う軸方向のすきま（および径方向のはめあいの）変化を
補償する。

（２）　　温度上昇により設定量を越える負の軸方向の
すきま（および径方向のはめあいの変化）が生じたとき
は、そのすきま（およびはめあいの変化）に相当する変
位量だけ軸方向の輻（および径方向の寸法）を縮小して
、はめあいが緩い側の軌道輪を軸方向のすきま（および
径方向の寸法）を増大させる方向に移動させ、温度が低
下したときは、原形状に戻り、前記軌道輪を原位置に復
帰させることで、温度変化に伴う軸方向のすきま（およ
び径方向のはめあい）の変化を補償する。

〔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。な
お従来と同一または相当部分には同一記号を付しである
。

第１図はこの発明の一実施例で、前述した第１１図の円
すいころ軸受にこの発明を適用したものであり、回転軸
３の軸端側に装着される軸受４の外輪５に、一体内にす
きま補正装置を取付けたものを示している。

この実施例のすきま補正装置１０は、弾性心材１１が例
えばふっ素ゴムを材料として肉厚円板状に成形されてお
り、その線膨張係数は鉄鋼材からなる軸　、およびアル
ミ合金製のハウジング　より大きい、そしてこの弾性心
材１１の両平面に、金属薄板からなる補強板１２．１３
が、それぞれ加硫接着などの方法で一体的に接着された
サンドインチ構造を有しており、軸受４側に面した補強
板１２の外径は、弾性心材１１のそれより大きくしてＬ
形に折曲され保合部１４が形成されている。

一方、軸受４には、はめあいが緩い側の軌道輪である外
輪５の肉厚側の外径を上記保合部１４の厚みと略同じ深
さだけ削除して段部１が形成されている。そして、この
段部１５に前記補強板１２の保合部１４を嵌合し、固着
することで、軸受４の外輪５に、一体内にすきま補正装
置ｌＯが取付けられた構成になっている。

しかして、上記構成の軸受を軸３に装着すると、すきま
補正装Ｍｔ　ｏの弾性心材１１は、補強板１２．１３と
ハウジング１の内径面とにより囲まれて密着した状態で
拘束され、温度変化による弾性心材１１の膨張・収縮に
際してその体積変化が全て軸方向に集中し、幅変化とし
てのみ出現するように考慮してあり、むやみに肉厚を厚
く形成しなくてもよい。ここに、すきま補正装置１０の
弾性心材１１の肉厚、特に軸受外輪５の端面とハウジン
グｌの内面とではさまれた部分の幅Ｗは、次のように形
成される。すなわち、その幅Ｗの軸受作動中の温度変化
による増減ΔＷが、当該温度変化に応じたハウジングｌ
側の軸受間距ＭＬｌの寸法変化量ΔＬ１と、これに対応
する軸の長さＬ２の寸法変化量ΔＬ２との差１ΔＬ、−
ΔＬ２１分に略等しくなるように算定されている。

このように構成したすきま補正装置ｌＯは、軸受と一体
的に軸に装着されるから、従来のすきま補正装置のよう
に心ずれや、脱落等の不具合は全くなく、従ってハウジ
ング　の取付けも非常に円滑に行える。

このすきま補正装置付転がり軸受の使用中に温度が上昇
すると、ハウジング１の軸受間距離Ｌ１の伸びΔＬ、が
軸３の軸受間距離Ｌｔの伸びΔＬ。

よりも大きくなるから、軸受の外輪５が内輪６よりも軸
方向外側にΔＬ、−ΔＬ２分だ大きく変位して、設定量
を越える正の軸方向のすきまが生じる。しかし、この場
合は、その温度上昇に伴ってすきま補正装置ｌＯの弾性
心材１１の肉厚幅がΔＷ＝ΔＬ１−ΔＬ２だけ増大する
。このため、ハウジング１に緩い嵌合で取付けられた外
輪５は、弾性心材１１に押圧されて軸方向内側に移動し
、軸受４の増大した軸方向すきまを補正して、組付は時
の原位置に戻り、最初のすきま設定量と等しくなる。

また、軸受の使用中に温度が高温から低温になると、す
きま補正装置１０の弾性心材１１の軸方向の肉厚幅Ｗが
縮小し、外輪５を軸方向外側に移動させて組付は時の原
位置に戻す。

第２図は、この発明の第２実施例の要部を示すものであ
り、すきま補正装置２０と外輪５との係合構造が上記第
１の実施例とは異なっている。すなわち、すきま補正装
置２０における弾性心材ｌｌの軸受側の補強板２２は、
その外周端部に別体に形成した薄肉り字状係合環２３が
溶接等の手段で取付けてあり、これを心金としてふっ素
ゴム材で一体的に被覆して、外輪との係合部２４が形成
されている。一方、軸受４には、第１実施例と同じく、
はめあいが緩い側の軌道輪である外輪５の肉厚側の外径
を上記係合部２４の厚みと略同じ深さだけ削除して段部
２５が形成されている。そして、この段部２５に前記補
強板２２の保合部２４を嵌合し、一体内に固着すること
で、軸受４の外輪５に、すきま補正装置２０が取付けら
れた構成になっている。

この実施例によれば、すきま補正装置２０の係合部２４
が弾性心材１１のゴム材を介してアルミ合金製のハウジ
ング１の内面に当接しているから、温度変化に応じて外
輪５、およびすきま補正装置２０が軸方向の変位を繰り
返してもハウジングを傷つけるおそれがない。そのため
、ハウジング１と外輪５との引っ掛かりがなくなり、精
確な位置補正が一層し易くなるという利点がある。

第３図は、この発明の第３実施例の要部を示すものであ
る。

この実施例は、ハウジング底部ＩＡの内面１ａが、平坦
に精度よく加工されている場合に適用したもので、すき
ま補正装置３０は、ハウジングｌ側の補強板を省いて、
ハウジング１の内面１ａに直接に当てるようにした点が
、上記第１．第２の各実施例とは異なっている。

すきま補正装置の構造が簡単になる利点があるが、その
他の作用効果については、特に異なる点はない。

第４図は、この発明の第４実施例の要部を示すものであ
る。

この実施例は、第１〜第３の実施例がいずれもすきま補
正装置を回転軸３の端部に取付けたものであるのに対し
て、回転軸３の中間に取付けるものとした点が異なって
いる。

すなわち、この実施例のすきま補正装置における弾性心
材４１、および補強板４２，４３．は全て中心に回転軸
３を通すための貫通孔４４を有する円環状に形成されて
いる。その一方の補強板４３は平らな円環状で弾性心材
４１の裏面側に固着され、アルミ合金製ハウジング１の
軸方向の係止面１ｃに係合する。他方の補強板４２は、
断面はぼＬ字状で弾性心材４１の表面側と貫通孔４４の
内径面との二面を覆うように固着されている。更に、弾
性心材４１の外縁部を上記り字状補強板４２の外端から
軸方向に環状に突出させて、係合部４５が設けられてお
り、この保合部４５の弾性を利用して外輪５の外径端に
設けられた段部４６に嵌め込み、軸受４に係合されてい
る。

この軸受を図示のように回転軸３へ装着した状態では、
弾性心材４１の軸方向と内径面との３面が補強板４２．
４３で囲われ、外径面はハウジング内径面１ｄに当接し
て径方向への変位が拘束される。その結果、温度変化に
よる弾性心材４１の膨張・収縮に際しては、上記の実施
例と同様に、その体積変化が全て軸方向に集中し、幅変
化としてのみ出現することになる。したがって、温度変
化により軸受すきまに変動が生じた場合の補正作用は、
上記の実施例の場合と同様である。

第５図は、この発明の第５実施例の要部を示すものであ
る。

この実施例は、軸３′がアルミ合金製で、これに鉄鋼型
のハウジング（この例ではプーリ）１′を、アンギュラ
玉軸受４゛を介して取付けた場合であり、すきま補正装
置５０は、軸受４°の緩い側の軌道輪である内輪６′に
設けられた保合部５４において一体的に取付けられてい
る点が、上記第４実施例の場合と異なっている。

なお、図中、５°は外輪、７″は保持器−１８゛は玉、
９°は間座である。

弾性心材５１は表面と裏面と外径面との３面を補強板５
２．５３で囲むように形成され、軸受４゜を軸３′に取
付けると、弾性心材５１の内径面５１ａが軸３°の外面
に当接して、径方向への変位が拘束されるようにしであ
る。

第６図ないし第８図はいずれも、すきま補正装置の補強
板のうち、はめあいの緩い側の軸受軌道輪に係止する方
を、軸受軌道輪自体で構成するようにしたものである。

すなわち、第６図に示す第６実施例では、第１実施例に
おける補強板１２に相当する部分が、軸受４の外輪５Ａ
の肉厚側端面部に、補強平面６２として予め形成され、
これに弾性心材１１が一体的に固着されている。

また第７図に示す第７実施例では、第４実施例における
補強板４２に相当する部分が、軸受４の外輪５Ｂの肉厚
側端面部に、断面り字形の環状補強平面７２として予め
形成され、これに弾性心材４１が一体的に固着されてい
る。

第８図に示す第８実施例では、第５実施例における補強
板５２に相当する部分が、軸受４”の内輪６Ａ’の端面
部に、断面り字形の環状補強平面８２として予め形成さ
れ、これに弾性心材４１が一体的に固着されている。

第９図ないし第１０図は、軸受の温度変化時における軸
方向のすきまの補正を行うと同時に、径方向寸法の変動
による外輪とハウジングとのはめあいの変化をも補正す
るようにしたものである。

すなわち、第９図に示す第９実施例のすきま補正装置９
０は、第１実施例におけるすきま補正装置１０の補強板
ｌの外縁側に設けた外輪５との係止部１４を、外輪５の
幅一杯迄軸方向に延長せしめた補強板９２を形成して延
長係止部９３を設けると共に、その延長係止部９３に弾
性心材１１を被せて加硫等の手段で一体化して形成され
ており、これを軸受４の外輪５の外径側に圧入して軸受
４と一体的に接合されている。

また、第１０図に示す第１Ｏ実施例のすきま補正装置１
００は、第４実施例におけるすきま補正装置４０の補強
板４２の外側縁を、外輪５の幅一杯迄軸方向に延長せし
めた補強板１０２を形成して延長係止部１０３を設ける
ると共に、この延長係止部１０３に、弾性心材４１を被
せて加硫等の手段で一体化して形成されており、これを
軸受４の外輪５の外径側に圧入して軸受４と一体的に接
合されている。

以上の第９．第１０の各実施例によれば、軸受外輪５と
ハウジングｌの内面との間に、軸方向のみならず、径方
向にも弾性心材１１または４１が介在するから、温度変
化によって生じるすきま変化を、第１．第４実施例の場
合と同様に補正することに加えて、軸受外輪５とハウジ
ング１間のはめあいの変化をも補正し、常に安定したは
めあい条件を維持できるという利点がある。

なお、この発明は、前記各実施例で説明した円すいころ
軸受およびアンギュラ玉軸受に限定されるものではな（
、その他例えば深みぞ玉軸受、外輪と内輪との少なくと
も一方に案内つばを有する円筒ころ軸受などの転がり軸
受についても、前記と同様に構成することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、すきま補正装
置は回転軸およびハウジングの線膨張係数より大なる線
膨張係数を有する弾性心材と、その弾性心材の少なくと
も一面を覆うように一体的に固着せしめた補強板を備え
るとともに、その補強板を介してはめあいが緩い方の軌
道輪に固着されており、軸受を回転軸に組付けた状態で
は前記弾性心材が前記補強板とハウジングと回転軸また
は軸受とに囲まれて拘束されるように構成した。

そのため、次のような効果が得られる。

■　すきま補正装置を軸受装着後に改めて組付ける必要
はなく、未熟練でも装着が至極簡単にできる。

■　ハウジングの内面粗さに影響されない。

■　必要に応じてはめあいの変化も調整可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例の要部の縦断側面図、第
２図はこの発明の第２実施例の要部の拡大縦断側面図、
第３図はこの発明の第３実施例の要部の縦断側面図、第
４図はこの発明の第４実施例の要部の拡大縦断側面図、
第５図はこの発明の第５実施例の要部の縦断側面図、第
６図はこの発明の第６実施例の要部の縦断側面図、第７
図はこの発明の第７実施例の要部の拡大縦断側面図、第
８図はこの発明の第８実施例の要部の縦断側面図、第９
図はこの発明の第９実施例の要部の縦断側面図、第１０
図はこの発明の第１０実施例の要部の縦断側面図、第１
１図はすきま補正装置を有しない従来の円すいころ軸受
の一例を示す縦断側面図である。 ｌはハウジング、３，３”は回転軸、４．４゜は転がり
軸受、５は外輪、６は内輪、１０，２０゜３０．４０，
５０．６０，７０，８０．９０．１００はすきま補正装
置、１１，４１．５１は弾性心材、１２，１３．２２．
４２．４３．５２．５３．６２，７２．８２．９２．１
０２は補強板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転軸を支承した転がり軸受と、その回転軸とは線膨張
   係数の異なるハウジングとの間に介装されて使用される
   すきま補正装置を有する転がり軸受において、前記すき
   ま補正装置は回転軸およびハウジングの線膨張係数より
   大なる線膨張係数を有する弾性心材と、その弾性心材の
   少なくとも一面を覆うように該心材面に一体的に固着せ
   しめた補強板を備えるとともに、その補強板を介しては
   めあいが緩い側の軌道輪に固着されており、かつ軸受を
   回転軸に組付けた状態で、前記すきま補正装置の弾性心
   材が前記補強板とハウジングと回転軸または軸受とに囲
   まれて拘束されるように構成したことを特徴とするすき
   ま補正装置付転がり軸受。