(57)【要約】【課題】  予圧設定時に予圧の大きさを直接確認しながら使用目的に合わせた適切な大きさの予圧を設定及び調整することができる円すいころ軸受装置を提供する。【解決手段】  円すいころ軸受装置１０は、予圧が付与された状態で、機枠１００に対して歯車軸１０３を回転自在に支持する一対の円すいころ軸受１１，１２と、円すいころ軸受１１，１２に付与された予圧の大きさを検出する予圧検出手段１９を備え、予圧検出手段１９は、円すいころ軸受１１，１２の少なくとも一方、或いは、一対の円すいころ軸受１１，１２に隣接する間座に設けられる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予圧が付与された状態で、機枠に対して歯車軸を回転自在に支持する一対の円すいころ軸受と、
前記円すいころ軸受に付与された予圧の大きさを検出する予圧検出手段を備え、
該予圧検出手段は、前記円すいころ軸受の少なくとも一方、或いは、前記一対の円すいころ軸受に隣接する間座に取り付けられることを特徴とする円すいころ軸受装置。
【請求項２】
前記予圧検出手段は、前記円すいころ軸受に予圧を付与することにより前記予圧検出手段が配置された部材に生じる機械的ひずみ量を電気量に変換するひずみゲージ、または圧電素子であることを特徴とする請求項１に記載の円すいころ軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円すいころ軸受装置に関し、より詳細には、例えば、自動車等の車両の歯車減速装置を構成する歯車軸を機枠の内側で回転自在に支持する円すいころ軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両の歯車軸、例えばトランスミッションの歯車軸の支持装置としては、一般的に負荷容量の大きな円すいころ軸受が多用されており、これらの円すいころ軸受は適正な予圧が付与された状態で使用される。予圧を付与する理由は、軸受部の剛性を確保すると共に、転動面におけるフレッチングの発生を防止して軸受寿命の長期化を図るためであり、円すいころ軸受に付与する予圧の大きさは、適正な値に設定する必要がある。即ち、円すいころ軸受に付与する予圧が小さ過ぎると、軸受部の剛性が不足したり、転動面にフレッチングが発生し易くなって円すいころ軸受の寿命が短くなる虞がある。また、円すいころ軸受に付与する予圧が大き過ぎると、振動や不快な異音が発生したり、転動面の面圧が高くなって円すいころ軸受の寿命が短くなる不具合がある。
【０００３】
従来の円すいころ軸受の予圧設定は、予圧の大きさを直接検出し難いため、円すいころ軸受の回転トルクを代用特性として測定し、この測定値から予圧の大きさを経験的に推定して行っていた。
【０００４】
また予圧は、円すいころ軸受の組込み時に所定の値に設定されるが、トランスミッション等のように円すいころ軸受を支持するケースと歯車軸の線膨張係数が大きく異なる場合、予圧設定時の温度と使用時の温度が異なると、予圧の大きさが温度により変動する。このような予圧変動に対処するため、テーパ面を有するリング部材をケースに設けられたテーパ嵌合穴に円すいころ軸受に隣接して配設することにより、温度変化に起因する予圧の変動を防止するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２０００−１９２９７８号公報（第２−３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、回転トルクを予圧の代用特性として用いて予圧設定を行うと、測定誤差、予圧以外の要因によっても変動する回転トルクと予圧の大きさの関係が必ずしも一義的でない場合があり、結果として予圧を正確な値に調整することができず、設定された予圧の大きさがバラついて軸受寿命に影響を与える問題があった。また、特許文献１に開示されている車両用歯車軸支持装置は、予圧が設定された後の温度変化による予圧の変動を補正するものであって、適切な予圧の設定については記載されていない。
【０００６】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、予圧の大きさを直接確認しながら使用目的に合わせた適切な予圧を設定及び調整することができる円すいころ軸受装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  予圧が付与された状態で、機枠に対して歯車軸を回転自在に支持する一対の円すいころ軸受と、
前記円すいころ軸受に付与された予圧の大きさを検出する予圧検出手段を備え、
該予圧検出手段は、前記円すいころ軸受の少なくとも一方、或いは、前記一対の円すいころ軸受に隣接する間座に取り付けられることを特徴とする円すいころ軸受装置。
（２）  前記予圧検出手段は、前記円すいころ軸受に予圧を付与することにより前記予圧検出手段が配置された部材に生じる機械的ひずみ量を電気量に変換するひずみゲージ、または圧電素子であることを特徴とする（１）に記載の円すいころ軸受装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の円すいころ軸受装置によれば、円すいころ軸受に付与された予圧の大きさを円すいころ軸受、或いは間座に取り付けられた予圧検出手段により直接測定するようにしたので、適正な大きさの予圧を正確に設定及び調整して付与することができる。またこれによって、円すいころ軸受の剛性を確保すると共に、軸受寿命を長期化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る円すいころ軸受装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
先ず、本発明の第1実施形態に係る円すいころ軸受装置１０について、図１及び図２を参照して詳細に説明する。
本実施形態の円すいころ軸受装置１０は、例えば、図１に示す自動車用のトランスミッションに適用される。トランスミッションは、機枠であるトランスミッションケース１００内に、歯車１０４ａ〜１０８ａ，１０４ｂ〜１０７ｂがそれぞれ設けられた歯車軸である入力軸１０１、中間軸１０２、出力軸１０３と、デファレンシャル１１０が設けられた歯車軸であるデフ軸１０９とを備える。そして、これらの軸１０１，１０２，１０３，１１０のうち、本実施形態では、出力軸１０３とデフ軸１１０の軸方向両端部に、各軸１０３，１１０をケース１００に対して回転自在に支持する一対の円すいころ軸受１１〜１４を備えた円すいころ軸受装置１０が設けられている。
【００１１】
図２に示されるように、各円すいころ軸受１１〜１４は、内周面に円すい状の外輪軌道面１５ａが形成された外輪１５と、外周面に円すい状の内輪軌道面１６ａが形成された内輪１６と、保持器１８により保持されて外輪軌道面１５ａと内輪軌道面１６ａの間に回動自在に配設された転動体である複数の円すいころ１７と、を備える。
【００１２】
内輪１６の外周面の大径側端部には外向きフランジ状の大径鍔部１６ｂが、小径側端部には外向きフランジ状の小径鍔部１６ｃが形成されている。また、外輪１５の外周面１５ｂには、その一部が軸心に対して平行に切り欠かれた平面部を有するゲージ貼付面１５ｃが形成されている。ゲージ貼付面１５ｃの平面部には、予圧検出手段の一例であるひずみゲージ１９が接着されている。
【００１３】
ひずみゲージ１９は、機械的ひずみ量を電気量に変換するものであって、例えば、ポリエステルやポリイミド等の薄い電気絶縁物のベース上に銅、ニッケル合金等の金属の抵抗体（抵抗線、抵抗箔等）が形成されて構成されている。抵抗体が歪むとその歪み量に比例して抵抗体の抵抗値が変化するので、ひずみ測定器のホイーストンブリッジ回路、増幅器等を用いて抵抗値の変化を電圧に変換して取り出す。
【００１４】
このような一対の円すいころ軸受１１〜１４をトランスミッションケース１００に対向配置して予圧を付与すると、外輪１５に予圧に比例した大きさの歪みが発生するので、ひずみ測定器により該歪み量に比例した電圧を測定することができる。従って、予め、予圧の大きさと電圧（即ち、歪み量）との関係を調べておけば、測定された電圧から容易に予圧の大きさを知ることができる。このように、電圧（換言すれば、予圧）を測定しながら予圧を付与することができるので、予圧の大きさを所定の値に正確に設定及び調整して円すいころ軸受１１〜１４に付与することができる。
【００１５】
尚、ひずみゲージ１９の設置位置は、外輪１５に限定されず、予圧に比例した大きさの歪みが発生する場所であればどのような場所であってもよく、例えば内輪１６に設けることもできる。
【００１６】
従って、本実施形態の円すいころ軸受装置１０によれば、一対の円すいころ軸受１１，１２（１３，１４）のうち少なくとも一方の円すいころ軸受に、円すいころ軸受１１，１２（１３，１４）に付与された予圧の大きさを検出する予圧検出手段１９が配置されているので、円すいころ軸受１１，１２（１３，１４）に付与された予圧の大きさを直接測定することができる。従って、円すいころ軸受１１，１２（１３，１４）の組付け時に、円すいころ軸受１１，１２（１３，１４）の使用状態に合わせた適正な大きさの予圧を正確に設定及び調整して付与することができる。これにより、円すいころ軸受１１，１２（１３，１４）の剛性を確保して信頼性の高い円すいころ軸受装置１０を提供すると共に、軸受寿命の長期化が図れる。
【００１７】
また、予圧検出手段１９は、円すいころ軸受１１，１２（１３，１４）の外輪１５、内輪１６に配設され、外輪１５、内輪１６に生じた機械的ひずみ量を電気量に変換するひずみゲージ１９であるので、簡単な装置により予圧の大きさを正確に測定することができる。
【００１８】
（第２実施形態）
第２実施形態の円すいころ軸受装置２０は、第１実施形態の円すいころ軸受装置１０と略同様の構造を有しており、円すいころ軸受２１〜２４の予圧検出手段およびその設置位置が異なるだけでその他は同様であるので、同一部分には同一符号を付して説明を省略或いは簡略化する。
【００１９】
図３に示すように、第２実施形態の各円すいころ軸受２１〜２４は、外輪１５の側面が切り欠かれて形成された外輪ゲージ取付け面１５ｄ、または内輪１６の側面が切り欠かれて形成された内輪ゲージ取付け面１６ｄに予圧検出手段の他の一例である圧電素子２５が取り付けられている。
【００２０】
圧電素子２５は、チタン酸バリウム等の圧電効果を利用して歪み量を電圧に変換する素子であり、外力（即ち、ここでは予圧）が圧電素子２５に作用するとこれに比例した大きさの電圧が発生する。一対の円すいころ軸受２１〜２４は、第１実施形態の円すいころ軸受１１〜１４と同様に、トランスミッションケース１００に対向配置して予圧を付与する。これにより、予圧の大きさに比例して圧電素子２５に発生した電圧を測定器（図示せず）で測定することにより、予圧の大きさを正確に知ることができる。
【００２１】
従って、本実施形態の円すいころ軸受装置２０によれば、予圧検出手段として、第１実施形態のひずみゲージ１９の代わりに、圧電素子２５を用いた場合も、簡単な装置により予圧の大きさを正確に設定及び調整することができる。尚、その他の作用及び効果については、第１実施形態のものと同様である。
【００２２】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る円すいころ軸受装置について図４を参照して詳細に説明する。本実施形態の円すいころ軸受装置３０は、予圧が付与された状態で、図示しない機枠に対して図示しない歯車軸を回転自在に支持する一対の円すいころ軸受３１，３２を備える。一対の円すいころ軸受３１，３２は、これらの間に間座３３を挟持した状態で、背面組合せで配置されている。間座３３の外周面を切り欠いて形成されたゲージ貼付面３３ａには、第１実施形態において説明したものと同様のひずみゲージ１９が接着されている。そして、一対の円すいころ軸受３１，３２に予圧が付与されると間座２５が圧縮され、圧縮力、換言すれば予圧の大きさに比例した電圧がひずみゲージ１９を介して測定される。なお、予圧付与手段としては、ひずみゲージ１９の代わりに、第２実施形態の圧電素子２５が配置されてもよい。
【００２３】
尚、円すいころ軸受３１，３２は、予圧付与手段を除いて第１実施形態の円すいころ軸受１１〜１４と同様の構造を有するので同一部分には同一符号を付して説明を省略或いは簡略化する。
【００２４】
従って、本実施形態の円すいころ軸受装置３０によれば、一対の円すいころ軸受３１，３２の間に挟持して配設された間座２５に、円すいころ軸受３１，３２に付与された予圧の大きさを検出するひずみゲージ１９が取り付けられているので、円すいころ軸受３１，３２に付与された予圧の大きさを直接測定することができる。従って、円すいころ軸受３１，３２の組付け時に、円すいころ軸受３１，３２の使用状態に合わせた適正な大きさの予圧を正確に調整して付与することができる。これにより、円すいころ軸受３１，３２の剛性を確保して信頼性の高い円すいころ軸受装置３０を提供すると共に、軸受寿命の長期化が図れる。
【００２５】
また、本実施形態の円すいころ軸受装置３０によれば、予圧検出手段は、円すいころ軸受３１，３２の間座３３に配設され、間座３３に生じた機械的ひずみ量を電気量に変換するひずみゲージ１９、または圧電素子２５であるので、簡単な装置により予圧の大きさを正確に測定することができる。
【００２６】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、本発明においては、予圧検出手段は、ひずみゲージまたは圧電素子として説明したが、これに限定されるものではなく、作動トランス等の電磁誘導式センサ、静電容量式センサ、等の各種センサを用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の円すいころ軸受が適用されたトランスミッションの要部破断側面図である。
【図２】本発明の第１実施形態である円すいころ軸受の縦断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態である円すいころ軸受の縦断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態である円すいころ軸受の縦断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０，２０，３０  円すいころ軸受装置
１１，１２，１３，１４，２１，２２，２３，２４，３１，３２  円すいころ軸受
１５  外輪
１６  内輪
１９  ひずみゲージ（予圧検出手段）
２５  圧電素子（予圧検出手段）
３３  間座
１００            トランスミッションケース（機枠）
１０３            出力軸（歯車軸）
１０９            デフ軸（歯車軸）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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