(57)【要約】【課題】機械的精度の変化を抑えて安定した動作を維持することが可能な低価格で軽量の転がり軸受の予圧調整構造を提供する。【解決手段】ダイレクトドライブモータ１００は、クロスローラ軸受１４と、内輪１４ａに支持されるハウジングインナ２２と、クロスローラ軸受１４よりも熱膨張率が高い材質で構成されて外輪１４ｂに支持されるロータ１２０と、クロスローラ軸受１４に予圧を付与した状態でクロスローラ軸受１４を固定する外輪押え２８とを有して構成されている。そして、ロータ１２０と外輪１４ｂの間に環状部材３０を介挿し、環状部材３０をクロスローラ軸受１４よりも熱膨張率が低い材質で構成する。また、環状部材３０の外周面のうちロータ１２０と嵌合する部分に凹凸部３０ｂを形成する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪および外輪を有する転がり軸受と、前記内輪に支持される内輪被支持体と、前記外輪に支持される外輪被支持体と、前記転がり軸受に予圧を付与した状態で前記転がり軸受を固定する軸受固定手段とを備え、前記転がり軸受の予圧を調整する構造であって、
前記外輪被支持体と前記外輪の間に、前記転がり軸受よりも熱膨張率が低い材質で構成されかつ前記外輪被支持体に臨む側面に凹凸部が形成される低膨張率部材を介挿し、前記外輪被支持体を、前記低膨張率部材よりも熱膨張率が高くかつ前記転がり軸受と同一またはこれよりも低い熱膨張率の材質で構成したことを特徴とする転がり軸受の予圧調整構造。
【請求項２】
請求項１において、
前記低膨張率部材は、その外周面に前記凹凸部が形成され、その内周面が前記外輪の外周面に嵌合する環状の環状部材であることを特徴とする転がり軸受の予圧調整構造。
【請求項３】
請求項２において、
前記環状部材は、前記外輪被支持体の内周面に嵌合し、
前記環状部材を前記外輪被支持体にしまりばめで固定したことを特徴とする転がり軸受の予圧調整構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受の予圧を調整する構造に係り、特に、機械的精度の変化を抑えて安定した動作を維持することが可能な低価格で軽量の転がり軸受の予圧調整構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、転がり軸受を備える軸受装置としては、例えば、特許文献１記載の軸受装置が知られている。
図３は、従来の軸受装置の軸方向の部分断面図である。
軸受装置２００は、図３に示すように、固定子であるハウジングインナ２２と、回転子であるロータ１２と、ロータ１２とハウジングインナ２２の間に介在してロータ１２を回転可能に支持するクロスローラ軸受１４とを有して構成されている。
【０００３】
ハウジングインナ２２の外周面には、環状のベアリングサポート２４が嵌合されている。
クロスローラ軸受１４は、内輪１４ａおよび外輪１４ｂを有して構成されている。内輪１４ａは、ホルダシンクロステータ２６によりベアリングサポート２４に軸方向に押圧された状態でベアリングサポート２４に固定され、外輪１４ｂは、外輪押え２８によりロータ１２に軸方向に押圧された状態でロータ１２に固定されている。
【０００４】
ここで、ベアリングサポート２４の外径の大きさと、内輪１４ａの内径の大きさとの関係は、両者間のすきまの大きさが所定の温度において所定の最大値と最小値との間の値となるように選定されている。同様に、ロータ１２の外輪１４ｂが嵌合する部分の内径の大きさと、外輪１４ｂの外径の大きさとの関係も、両者間のすきまの大きさが所定の温度において所定の範囲内となるように選定されている。そのため、外輪押え２８をボルト２８ａにより所定の締結トルクで固定することにより、クロスローラ軸受１４に所定の温度において所望の予圧を付与することができる。
【特許文献１】特開２００４−１９０７３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の軸受装置２００では、モータ駆動時における軸受まわりの温度変化により軸受装置２００の予圧の変化により、起動摩擦トルクが変化し、ロータ１２を高精度に位置決めした状態で動作（回転）させることが困難になってしまったり、予圧抜けにより回転振れ精度が低下してしまったりする場合がある。なお、軸受まわりとは、クロスローラ軸受１４の周囲に配置された構成部材（例えば、ベアリングサポート２４またはホルダシンクロステータ２６のうち内輪１４ａに臨む側の部材、ロータ１２または外輪押え２８のうち外輪１４ｂに臨む側の部材）の総称である。
【０００６】
また、モータの軽量化を図るために、ロータ１２をアルミで構成することを考える。これに対し、他の構成品（ハウジングインナ２２、ベアリングサポート２４、クロスローラ軸受１４、ホルダシンクロステータ２６および外輪押え２８）は、機械的強度、耐熱性、寸法安定性等を確保するため、例えば、鉄やステンレス鋼で構成される。この場合、ロータ１２の熱膨張率が他の構成品よりも高くなるため、温度変化により軸受まわりに次のような機械的精度の変化が生じる。
【０００７】
第１に、軸受まわりの温度が上昇すると、ロータ１２および外輪１４ｂが軸方向に伸長するが、両者の熱膨張率の差によりロータ１２の熱膨張量に対して外輪１４ｂの熱膨張量が小さいため、ボルト２８ａの締結力が低下し、クロスローラ軸受１４の予圧が低下する。
第２に、軸受まわりの温度が上昇すると、ロータ１２が径方向外側に伸長するが、これに伴って外輪１４ｂも径方向外側に広がるため、クロスローラ軸受１４の予圧が低下する。
【０００８】
この問題を解決するため、例えば、耐熱性、寸法安定性に優れた金属材料でクロスローラ軸受１４の周囲を被覆することが考えられるが、こうすると、軸受装置２００を構成する部品点数が増加してしまう。その結果、製造コストの上昇を招くばかりか、モータの軽量化を図ることが困難となる。
なお、このような問題は、ロータ１２をアルミで構成する場合に限らず、ロータ１２をクロスローラ軸受１４よりも熱膨張率が高い材質で構成する場合には同様に想定される。
【０００９】
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、機械的精度の変化を抑えて安定した動作を維持することが可能な低価格で軽量の転がり軸受の予圧調整構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
〔発明１〕  上記目的を達成するために、発明１の転がり軸受の予圧調整構造は、内輪および外輪を有する転がり軸受と、前記内輪に支持される内輪被支持体と、前記外輪に支持される外輪被支持体と、前記転がり軸受に予圧を付与した状態で前記転がり軸受を固定する軸受固定手段とを備え、前記転がり軸受の予圧を調整する構造であって、前記外輪被支持体と前記外輪の間に、前記転がり軸受よりも熱膨張率が低い材質で構成されかつ前記外輪被支持体に臨む側面に凹凸部が形成される低膨張率部材を介挿し、前記外輪被支持体を、前記低膨張率部材よりも熱膨張率が高くかつ前記転がり軸受と同一またはこれよりも低い熱膨張率の材質で構成した。
【００１１】
このような構成であれば、軸受固定手段により、転がり軸受に予圧を付与した状態で転がり軸受が固定され、転がり軸受により、内輪被支持体および外輪被支持体が相対的に回転可能に支持される。
軸受まわりの温度が上昇すると、外輪被支持体が径方向外側に伸長するが、低膨張率部材の熱膨張量が転がり軸受よりも小さいため、外輪被支持体と外輪の間に介挿された低膨張率部材によって外輪の広がりが抑制される。そのため、転がり軸受の予圧が低下することが抑制される。
【００１２】
また、低膨張率部材の外輪被支持体側に隣接する部材に対して低膨張率部材の側面が接触する面積を凹凸部の形状により調整することにより低膨張率部材が外輪の広がりを抑制する力を調整することができる。
ここで、低膨張率部材は、外輪被支持体および外輪とは別体に構成してもよいし、外輪被支持体または外輪の一部として構成してもよい。外輪被支持体の一部として構成する場合は、外輪被支持体のうち外輪に臨む側の部材を低膨張率部材で構成し、外輪の一部として構成する場合は、外輪のうち外輪被支持体に臨む側の部材を低膨張率部材で構成すればよい。
【００１３】
また、外輪被支持体は、外輪に支持されていればよく、外輪被支持体と外輪の間に、低膨張率部材のほか１または複数の部材が介挿されていてもよい。この場合、外輪被支持体が外輪に直接支持されるか、低膨張率部材および介挿される部材のいずれかを介して外輪被支持体が外輪に支持（間接支持）されればよい。また、介挿される部材は、低膨張率部材の場合と同様に、外輪被支持体、低膨張率部材および外輪とは別体に構成してもよいし、外輪被支持体、低膨張率部材または外輪の一部として構成してもよい。
【００１４】
また、内輪被支持体は、内輪に支持されていればよく、内輪被支持体と内輪の間に１または複数の部材が介挿されていてもよい。内輪被支持体と内輪の間に部材が介挿されていない場合は、内輪被支持体が内輪に直接支持され、内輪被支持体と内輪の間に部材が介挿されている場合は、直接支持されるか、介挿される部材のいずれかを介して内輪被支持体が内輪に支持（間接支持）されればよい。また、介挿される部材は、低膨張率部材の場合と同様に、内輪被支持体および内輪とは別体に構成してもよいし、内輪被支持体または内輪の一部として構成してもよい。
【００１５】
また、内輪被支持体および外輪被支持体は、転がり軸受により相対的に回転可能に支持されていればよく、内輪被支持体が固定されて外輪被支持体が回転可能に支持されていてもよいし、外輪被支持体が固定されて内輪被支持体が回転可能に支持されていてもよいし、両者が回転可能に支持されていてもよい。
【００１６】
〔発明２〕  さらに、発明２の転がり軸受の予圧調整構造は、発明１の転がり軸受の予圧調整構造において、前記低膨張率部材は、その外周面に前記凹凸部が形成され、その内周面が前記外輪の外周面に嵌合する環状の環状部材である。
このような構成であれば、低膨張率部材である環状部材が外輪に隣接しているので、環状部材により外輪の広がりを効果的に抑制することができるとともに、低膨張率部材が外輪の広がりを抑制する力を正確に調整することができる。
【００１７】
〔発明３〕  さらに、発明３の転がり軸受の予圧調整構造は、発明２の転がり軸受の予圧調整構造において、前記環状部材は、前記外輪被支持体の内周面に嵌合し、前記環状部材を前記外輪被支持体にしまりばめで固定した。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、発明１の転がり軸受の予圧調整構造によれば、温度の上昇により外輪が径方向外側に広がって転がり軸受の予圧が低下するところ、外輪被支持体と外輪の間に介挿された低膨張率部材が外輪の広がりを抑制するため、従来に比して、転がり軸受の予圧が低下することを抑制することができるという効果が得られる。また、低膨張率部材を介挿するだけなので、部品点数の増加を抑え、低コスト化および軽量化を図ることができるという効果も得られる。さらに、低膨張率部材が隣接部材に接触する面積を凹凸部の形状により調整することにより低膨張率部材が外輪の広がりを抑制する力を調整することができるという効果も得られる。
【００１９】
さらに、発明２の転がり軸受の予圧調整構造によれば、外輪の広がりを効果的に抑制することができるので、転がり軸受の予圧が低下することをさらに抑制することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１および図２は、本発明に係る転がり軸受の予圧調整構造の実施の形態を示す図である。
まず、本発明を適用するダイレクトドライブモータの構成を説明する。
図１は、ダイレクトドライブモータの軸方向の断面図である。
ダイレクトドライブモータ１００は、図１に示すように、固定子であるハウジングインナ２２と、回転子であるロータ１２０と、ロータ１２０とハウジングインナ２２の間に介在してロータ１２０を回転可能に支持するクロスローラ軸受１４とを有して構成されている。
【００２１】
ロータ１２０とハウジングインナ２２の間には、ロータ１２０に回転トルクを付与するコイル１６が設けられ、ロータ１２０には、パルサーリング１８が一体に取り付けられている。そして、コイル１６に通電することにより、ロータ１２０およびパルサーリング１８が一体に回転し、位置検出器２０によりパルサーリング１８の凹凸を検出し、制御器（不図示）により回転速度や位置決めの制御を行う構造となっている。本実施の形態では、モータの外側が回転するアウターロータ型にて説明しているが、モータの内側が回転するインナーロータ型に採用しても何等問題はない。ダイレクトドライブモータ１００は、軸受構成部分を除いて従来のダイレクトドライブモータと同一の周知構成であるため、以下、本発明の特徴的部分である軸受構成について説明する。なお、ダイレクトドライブモータ１００の軸受構成部分を除いた構成にあっては、特に図示例に限定されるものではなく、他の周知構成が本発明の範囲内で適宜設計変更可能である。
【００２２】
図２は、ダイレクトドライブモータ１００の軸方向の部分断面図である。
クロスローラ軸受１４は、図２に示すように、内輪１４ａと、外輪１４ｂと、内輪１４ａおよび外輪１４ｂの間で転動可能に設けられた複数のクロスローラ（ころ）１４ｃとを有して構成されている。クロスローラ１４ｃは、直径が長さよりわずかに大きな略円筒状で、軌道上偶数番目の回転軸と、軌道上奇数番目の回転軸が互いに９０°傾斜している。
【００２３】
ハウジングインナ２２の外周面には、環状のベアリングサポート２４が嵌合されている。
ベアリングサポート２４の底部には、径方向外側に突出したフランジ２４ａが形成され、内輪１４ａの下面をフランジ２４ａに接触させてベアリングサポート２４の外周面に内輪１４ａが嵌合されている。そして、ホルダシンクロステータ２６の突起部を内輪１４ａの上面に接触させ、ホルダシンクロステータ２６をボルト２６ａでハウジングインナ２２に締結することにより、内輪１４ａは、ベアリングサポート２４に軸方向に押圧された状態でベアリングサポート２４に固定される。
【００２４】
内輪１４ａの内径の大きさと、ベアリングサポート２４の外径の大きさとの関係は、両者間のすきまの大きさが所定の温度において所定の最大値と最小値との間の値となるように選定されている。
一方、外輪１４ｂの外周面には、環状部材３０が嵌合されている。また、ロータ１２０には、径方向内側に突出したフランジ１２ａが形成され、外輪１４ｂの下面をフランジ１２ａに接触させてロータ１２０の内周面に環状部材３０が嵌合されている。そして、外輪押え２８を外輪１４ｂの上面に接触させ、外輪押え２８をボルト２８ａで締結することにより、外輪１４ｂは、ロータ１２０に軸方向に押圧された状態で環状部材３０とともにロータ１２０に固定される。
【００２５】
また、環状部材３０の外周面のうちロータ１２０と嵌合する部分には、凹凸部３０ｂが形成されている。そのため、環状部材３０の外周面は、その一部がロータ１２０と接触する。凹凸部３０ｂの凹部または凸部の幅を調整すれば、ロータ１２０との接触面積を適宜に変更することができる。これにより、環状部材３０が膨張時に外輪１４ｂの広がりを抑制する力を調整することができる。すなわち、接触面積を大きくすれば抑制力が大きくなり、逆に接触面積を小さくすれば抑制力が小さくなる。したがって、例えば、環状部材３０の膨張によりクロスローラ軸受１４の予圧が所定値となるように適切な抑制力に設定することができる。
【００２６】
外輪１４ｂと環状部材３０は、中間ばめで固定されている。すなわち、所定の温度において、環状部材３０の内径の最小値よりも外輪１４ｂの外径の最大値が大きく、かつ、環状部材３０の内径の最大値よりも外輪１４ｂの外径の最小値が小さくなるように選定されている。そのため、外輪押え２８をボルト２８ａにより所定の締結トルクで固定することにより、クロスローラ軸受１４に所定の温度において所望の予圧を付与することができる。
【００２７】
環状部材３０とロータ１２０は、しまりばめで固定されている。すなわち、所定の温度において、ロータ１２０の内径の最小値よりも環状部材３０の外径の最大値が大きく、かつ、ロータ１２０の内径の最大値よりも環状部材３０の外径の最小値が小さくなるように選定されている。
ハウジングインナ２２、ベアリングサポート２４、クロスローラ軸受１４、ホルダシンクロステータ２６、外輪押え２８およびロータ１２０は、機械的強度、耐熱性、寸法安定性等を確保するため、鉄やステンレス鋼で構成されている。また、温度変化により軸受まわりに生じる機械的精度の変化による影響を低減するため、環状部材３０は、クロスローラ軸受１４よりも熱膨張率が低い材質（例えば、Ｎｉ鋼）で構成される。
【００２８】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
コイル１６に通電すると、ロータ１２０に回転トルクが付与され、ロータ１２０が回転する。そして、位置検出器２０により、ロータ１２０と一体に回転するパルサーリング１８の凹凸が検出され、制御器（不図示）により回転速度や位置決めの制御が行われる。
駆動中に軸受まわりの温度が上昇すると、ロータ１２０が径方向外側に伸長するが、環状部材３０の熱膨張量がクロスローラ軸受１４よりも小さいため、ロータ１２０と外輪１４ｂの間に介挿された環状部材３０によって外輪１４ｂの広がりが抑制される。そのため、クロスローラ軸受１４の予圧が低下することが抑制される。また、環状部材３０が外輪１４ｂに中間ばめで固定されているので、外輪１４ｂの広がりを効果的に抑制することができる。
【００２９】
また、環状部材３０とロータ１２０の接触面積を凹凸部３０ｂの形状により調整することにより、環状部材３０の膨張時の抑制力が適切となり、例えば、予圧が所定値に維持される。
このようにして、本実施の形態では、外輪１４ｂに支持されるロータ１２０と、クロスローラ軸受１４に予圧を付与した状態でクロスローラ軸受１４を固定する外輪押え２８とを備え、ロータ１２０と外輪１４ｂの間に介挿された環状部材３０を、クロスローラ軸受１４よりも熱膨張率が低い材質で構成し、ロータ１２０をクロスローラ軸受１４と同一の熱膨張率の材質で構成した。
【００３０】
これにより、温度の上昇により外輪１４ｂが径方向外側に広がってクロスローラ軸受１４の予圧が低下するところ、ロータ１２０と外輪１４ｂの間に介挿された環状部材３０が外輪１４ｂの広がりを抑制するため、従来に比して、クロスローラ軸受１４の予圧が低下することを抑制することができる。また、環状部材３０を設けるだけなので、部品点数の増加を抑え、低コスト化および軽量化を図ることができる。
【００３１】
さらに、本実施の形態では、環状部材３０の外周面のうちロータ１２０と嵌合する部分に凹凸部３０ｂを形成した。
これにより、環状部材３０とロータ１２０の接触面積を凹凸部３０ｂの形状により調整することにより環状部材３０が外輪１４ｂの広がりを抑制する力を調整することができる。
【００３２】
さらに、本実施の形態では、外輪１４ｂに密着嵌合する部材である環状部材３０をクロスローラ軸受１４よりも熱膨張率が低い材質で構成した。
これにより、外輪１４ｂの広がりを効果的に抑制することができるので、クロスローラ軸受１４の予圧が低下することをさらに抑制することができる。
さらに、本実施の形態では、環状部材３０を外輪１４ｂに中間ばめで固定した。
【００３３】
これにより、外輪１４ｂの広がりをさらに効果的に抑制することができるので、クロスローラ軸受１４の予圧が低下することをさらに抑制することができる。
上記実施の形態において、ハウジングインナ２２は、発明１の内輪被支持体に対応し、ロータ１２０は、発明１または３の外輪被支持体に対応し、外輪押え２８は、発明１の軸受固定手段に対応し、環状部材３０は、発明１または２の低膨張率部材に対応している。
【００３４】
なお、上記実施の形態においては、ロータ１２０と外輪１４ｂの間に環状部材３０を介挿し、環状部材３０をクロスローラ軸受１４よりも熱膨張率が低い材質で構成し、ロータ１２０をクロスローラ軸受１４と同一の熱膨張率の材質で構成したが、これに限らず、次の４つの構成を採用することもできる。
【００３５】
（１）環状部材３０を設けず、ロータのうち外輪１４ｂに臨む側の部材をクロスローラ軸受１４よりも熱膨張率が低い材質で構成する。この場合、ロータは、図２において環状部材３０およびロータ１２０を一体化した大きさ・形状となる。
（２）環状部材３０を設けず、外輪１４ｂのうちロータに臨む側の部材をクロスローラ軸受１４よりも熱膨張率が低い材質で構成する。この場合、ロータは、図２において環状部材３０およびロータ１２０を一体化した大きさ・形状となる。
【００３６】
（３）ロータ１２０を、環状部材３０よりも熱膨張率が高くかつクロスローラ軸受１４よりも低い熱膨張率の材質で構成する。
（４）ロータをクロスローラ軸受１４よりも熱膨張率が高い材質（例えば、アルミ）で構成し、ロータと環状部材３０の間に、環状部材３０よりも熱膨張率が高くかつクロスローラ軸受１４と同一またはこれよりも低い熱膨張率の材質（例えば、鉄）で構成される部材を介挿する。
【００３７】
また、上記実施の形態においては、環状部材３０の外周面のうちロータ１２０と嵌合する部分に凹凸部３０ｂを形成したが、これに限らず、ロータ１２０の内周面のうち環状部材３０と嵌合する部分に凹凸部を形成してもよい。
また、上記実施の形態においては、クロスローラ軸受１４を適用したが、これに限定するものではなく、アンギュラ玉軸受、深溝玉軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受などを適用してもよい。
【００３８】
また、上記実施の形態においては、本発明に係る転がり軸受の予圧調整構造を、ハウジングインナ２２とロータ１２０を回転可能に支持する構造に適用したが、これに限らず、２つの部材の間に介在してそれらを相対的に回転可能に支持する構造であればどのような構造にも適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】ダイレクトドライブモータの軸方向の断面図である。
【図２】ダイレクトドライブモータ１００の軸方向の部分断面図である。
【図３】従来の軸受装置の軸方向の部分断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１００              ダイレクトドライブモータ
１２、１２０        ロータ
１４                クロスローラ軸受
１４ａ              内輪
１４ｂ              外輪
１４ｃ              クロスローラ
１６                コイル
１８                パルサーリング
２０                位置検出器
２２                ハウジングインナ
２４                ベアリングサポート
２６                ホルダシンクロステータ
２８                外輪押え
３０                環状部材
３０ｂ              凹凸部
１２ａ、２４ａ      フランジ
２６ａ、２８ａ      ボルト
【図１】
2008045627.tif 000003
【図２】
2008045627.tif 000004
【図３】
2008045627.tif 000005