(57)【要約】【課題】片持ち梁状の回転軸を固定部に対して支持する転がり軸受装置に関し、トルクを小さく抑えることができ、かつ、軸受寿命の低下や、玉が軌道の肩に乗り上げるのを防止でき、モーメント剛性が向上する。【解決手段】ラジアル玉軸受１ａと斜接玉軸受１ｂとを含み、同心に配置した内外軌道輪２，３と、これら内外軌道輪２，３間にそれぞれ転動可能に軸方向に並んで介装したラジアル玉軸受用の玉列６ならびに斜接玉軸受用の玉列７とからなり、内外軌道輪２，３のうちの少なくともいずれか一方の軌道輪には、ラジアル玉軸受用の玉軌道と斜接玉軸受用の玉軌道とが一体的に形成され、斜接玉軸受１ｂには、実質的に、嵌合される回転軸によるモーメント荷重のみが負荷される。【選択図】　図１
2004036782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジアル玉軸受と斜接玉軸受とを含む転がり軸受装置であって、
同心に配置した内外軌道輪と、これら内外軌道輪間にそれぞれ転動可能に軸方向に並んで介装したラジアル玉軸受用の玉列ならびに斜接玉軸受用の玉列とからなり、
前記内外軌道輪のうちの少なくともいずれか一方の軌道輪には、ラジアル玉軸受用の玉軌道と斜接玉軸受用の玉軌道とが一体的に形成され、
前記斜接玉軸受には、実質的に、嵌合される回転軸によるモーメント荷重のみが負荷される、ことを特徴とする転がり軸受装置。
【請求項２】
ラジアル玉軸受と斜接玉軸受とを含む転がり軸受装置であって、
同心に配置した内輪ならびに外輪と、これら内外輪間にそれぞれ転動可能に軸方向に並んで介装したラジアル玉軸受用の玉列ならびに斜接玉軸受用の玉列とからなり、
前記内輪は、ラジアル玉軸受用の第１内輪軌道溝を有した第１内輪と、斜接玉軸受用の第２内輪軌道溝を有した第２内輪とからなり、
前記外輪は、ラジアル玉軸受用の第１外輪軌道溝と、斜接玉軸受用の第２外輪軌道溝を有し、
前記ラジアル玉軸受用の玉列が、前記第１内輪の第１内輪軌道溝と、前記外輪の第１外輪軌道溝に沿って転動可能に配置され、
前記斜接玉軸受用の玉列が、前記第２内輪の第２内輪軌道溝と、前記外輪の第２外輪軌道溝に沿って転動可能に配置され、
前記内輪に回転軸が装着され、前記外輪が固定部に固定され、
前記斜接玉軸受には、実質的に前記回転軸によるモーメント荷重のみが負荷される、ことを特徴とする転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸を固定部に対して回転自在に支持する転がり軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両や各種工作機械において、片持ち梁状の回転軸の基部をハウジング等の固定部に対して回転自在に支持するために転がり軸受装置が用いられている。
【０００３】
転がり軸受装置は、例えば、内外輪の間に転動可能に玉列を介装してなるラジアル玉軸受であり、内輪を回転軸に外嵌し、外輪を固定部に固定することにより、回転軸が固定部に対して回転自在に支持される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
片持ち梁状の回転軸には、その先端にてギアやベルト等が設置され、当該回転軸から動力が出力されたり、逆に入力されたりする。そのため、回転軸の先端側にて軸心に直交する力が作用し、回転に伴って回転軸にモーメントが発生する。
【０００５】
特に、過大なモーメント荷重がラジアル玉軸受に負荷された場合、軸受寿命が低下したり、玉が軌道の肩に乗り上げたりし、モーメント剛性が不足して使用不能になるという問題があった。
【０００６】
そこで、モーメント剛性を高めるため、複列深溝のラジアル玉軸受を用いた場合、ラジアル荷重を両列の深溝玉軸受にて受けるため、トルクが大きくなるという新たな問題が発生する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ラジアル玉軸受と斜接玉軸受とを含む転がり軸受装置であって、同心に配置した内外軌道輪と、これら内外軌道輪間にそれぞれ転動可能に軸方向に並んで介装したラジアル玉軸受用の玉列ならびに斜接玉軸受用の玉列とからなり、前記内外軌道輪のうちの少なくともいずれか一方の軌道輪には、ラジアル玉軸受用の玉軌道と斜接玉軸受用の玉軌道とが一体的に形成され、前記斜接玉軸受には、実質的に、嵌合される回転軸によるモーメント荷重のみが負荷されるものである。
【０００８】
転がり軸受装置の具体的な適用対象としては、特に限定されるものではなく、車両や各種工作機械等の片持ち梁状の回転軸を回転自在に支持する個所に広く適用できる。
【０００９】
内輪が回転輪，外輪が固定輪、あるいは内輪が固定輪，外輪が回転輪のいずれであってもよい。
【００１０】
ラジアル玉軸受は、ラジアル荷重を受ける他、玉と内外軌道輪の間に存在する隙間によって、回転軸にモーメントが発生した際に、当該隙間分だけ内外の軌道輪が相対的に移動し、わずかにモーメント荷重を受ける。
【００１１】
斜接玉軸受は、ラジアル荷重を受けず、回転軸にモーメントが発生した際に、当該モーメント荷重のみを受けるように構成されている。すなわち、モーメント荷重を受けない時は、玉は軌道輪に対して空転状態とし、回転軸にモーメントが発生した時のみ軌道輪に対して転接してモーメント荷重を受ける。このように、モーメント荷重の有無によって玉が軌道輪に転接したり空転したりするように、玉と軌道輪との間に隙間を形成したり、あるいは玉に予圧を付与せずに玉と軌道輪を接触させ、実質的にモーメント荷重を受ける構成とする。
【００１２】
本発明の転がり軸受装置によると、ラジアル荷重を受けるラジアル玉軸受と、回転軸によるモーメント荷重のみを受ける斜接玉軸受とを備えており、ラジアル荷重は単列のラジアル玉軸受にて受けるため、トルクを小さく抑えることができる。また、過大なモーメント荷重が負荷された場合には、当該モーメント荷重を実質的に斜接玉軸受にて受けることができる。
【００１３】
具体的には、ラジアル玉軸受と斜接玉軸受とを含む転がり軸受装置であって、同心に配置した内輪ならびに外輪と、これら内外輪間にそれぞれ転動可能に軸方向に並んで介装したラジアル玉軸受用の玉列ならびに斜接玉軸受用の玉列とからなり、前記内輪は、ラジアル玉軸受用の第１内輪軌道溝を有した第１内輪と、斜接玉軸受用の第２内輪軌道溝を有した第２内輪とからなり、前記外輪は、ラジアル玉軸受用の第１外輪軌道溝と、斜接玉軸受用の第２外輪軌道溝を有し、前記ラジアル玉軸受用の玉列が、前記第１内輪の第１内輪軌道溝と、前記外輪の第１外輪軌道溝に沿って転動可能に配置され、前記斜接玉軸受用の玉列が、前記第２内輪の第２内輪軌道溝と、前記外輪の第２外輪軌道溝に沿って転動可能に配置され、前記内輪に回転軸が装着され、前記外輪が固定部に固定され、前記斜接玉軸受には、実質的に前記回転軸によるモーメント荷重のみが負荷されるものである。
【００１４】
このように、第１内輪，外輪，玉列からなるラジアル玉軸受に、第２内輪ならびに玉列を別途追加して斜接玉軸受を構成することで、共通のラジアル玉軸受でもって、第２内輪を変更するだけで、負荷されるモーメント荷重の大きさの違いに対応できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１および図２を用いて説明する。
【００１６】
図１は転がり軸受装置１の半分の断面図、図２はその使用状態を示す半分の断面図である。
【００１７】
図１において、転がり軸受装置１は、同心に設けた内輪２ならびに外輪３と、これら内外輪２，３間に軸方向に並設して介装した２列の玉６，７より構成されている。
【００１８】
内輪２は、第１内輪４と第２内輪５からなる。
【００１９】
第１内輪４は、軸受鋼（ＳＵＪ）等を用いて、焼入れ・焼もどし処理を施して所望の表面硬さに形成されている。第１内輪４の外周面には、ラジアル玉軸受１ａ用の深溝の第１内輪軌道溝４１が設けられている。
【００２０】
第２内輪５は、薄板鋼板をプレス成形し、焼入れ・焼もどし処理を施して所望の表面硬さにして形成されている。
【００２１】
第２内輪５は、外周面が第１内輪４の内周面に当接し内周面が後述する回転軸に外嵌するよう軸方向円筒状に延びる軸外嵌部５２と、前記軸外嵌部５２の軸方向一端側に第１内輪２から外輪３にかけて拡径して外周面に斜接玉軸受１ｂ用の第２内輪軌道溝５１が形成され内周面に前記回転軸が当接する軌道部５３と、前記軌道部５３の軸方向端部から軸方向他端側に軸方向に向けて延びその軸方向他端側の端面が外輪３の軸方向一端側の端面に所要の隙間１１を隔てて対向するシール部５４とから構成されている。
【００２２】
第２内輪５の軌道部５３の構造をさらに詳しく説明すると、この軌道部５３は、第１内輪４の軸方向一方側端面に当接するよう軸外嵌部５２の軸方向一端側から径方向外向きに折り曲げられた環状の第１径方向部５３ａと、第１径方向部５３ａから軸方向一方側に向けて円弧状に拡径する環状の円弧状部５３ｂと、この円弧状部５３ｂから径方向に向けて延びる環状の第２径方向部５３ｃとから構成されている。そして、第２内輪５の軌道部５３においては、第２径方向部５３ｃに前記シール部５４が連接されているとともに、円弧状部５３ｂの外周面は円弧状に形成されることで前記第２内輪軌道溝５１を構成する。
【００２３】
外輪３は、軸受鋼（ＳＵＪ）等を用いて、焼入れ・焼もどし処理を施して所望の表面硬さに形成されている。外輪３の内周面には、ラジアル玉軸受１ａ用の深溝の第１外輪軌道溝３１が形成されており、かつ、内周面の片縁部には斜接玉軸受１ｂ用の第２外輪軌道溝３２が形成されている。
【００２４】
転がり軸受装置１の組み立て手順について説明する。
【００２５】
第１内輪４と外輪３の中心軸を互いに偏心させておき、複数の玉６を第１内輪４の第１内輪軌道溝４１と外輪３の第１外輪軌道溝３１に沿って転動可能に介装させる。第１内輪４と外輪３の中心軸を合わせ、保持器８を装着して玉６を周方向等間隔に保持させる。
【００２６】
第２内輪５の第２内輪軌道溝５１に沿って、複数の玉７を配置させ、保持器９を装着して玉７を周方向等間隔に保持させる。
【００２７】
第２内輪５の軸外嵌部５２の外周面に第１内輪４が圧入され、軌道部５３の第１径方向部５３ａを第１内輪４の軸方向端面に当接させて、後述するように、玉７に予圧が付与されないように位置決めする。第１内輪４と第２内輪５が一体回転可能となる。玉７は、第２内輪５の第２内輪軌道溝５１と、外輪３の第２外輪軌道溝３２に沿って転動する。
【００２８】
斜接玉軸受１ｂは、回転軸に過大なモーメントが発生した際に、当該モーメント荷重を受けるように構成されている。すなわち、ラジアル荷重はラジアル玉軸受１ａにて受け、斜接玉軸受１ｂは、ラジアル荷重を受けずモーメント荷重のみを受けるように構成されている。例えば、玉７には予圧が付与されず、玉７と、第２内輪軌道溝５１ならびに第２外輪軌道溝３２との間には、隙間が形成されていたり、あるいは、玉７と、第２内輪軌道溝５１ならびに第２外輪軌道溝３２が、予圧を付与されない状態にて接触していてもよい。モーメント荷重が作用しない時には、玉７は、第２内輪軌道溝５１ならびに第２外輪軌道溝３２に対して空転状態となり、回転軸にモーメントが発生した時のみ、第２内輪軌道溝５１ならびに第２外輪軌道溝３２に対して転接してモーメント荷重を受ける。
【００２９】
内外輪２，３間にグリースが充填され、第１内輪４と外輪３の軸方向一端がシール部材１０にて閉蓋されるとともに、軸方向他端は第２内輪５のシール部５４と外輪３との間にラビリンスとなる隙間１１が形成されている。
【００３０】
図２を用いて、転がり軸受装置１の使用状態について説明する。
【００３１】
第２内輪５の軸外嵌部５２が、片持ち梁状の回転軸１２の外周面に圧入固定される。回転軸１２は図の左方向（矢印Ａ方向）に延設され、その先端にてギアやベルト等が設置され、回転軸１２から動力が出力されたり、入力されたりする。転がり軸受装置１は、斜接玉軸受１ｂを回転軸１２の先端側に配置して、回転軸１２の基部に装着される。回転軸１２には、第２内輪５の軌道部５３の外面に沿うバックアップ部１４が形成されている。また、外輪３は、ハウジング等の固定部１３に圧入固定される。転がり軸受装置１によって、回転軸１２が固定部１３に対して回転自在に支持される。
【００３２】
回転軸１２に過大なモーメント荷重Ｍが作用しない状態では、斜接玉軸受１ｂの玉７は、第２内輪軌道溝５１ならびに第２外輪軌道溝３２に対して空転し、ラジアル荷重は、ラジアル玉軸受１ａのみにて受ける。
【００３３】
回転軸１２に過大なモーメント荷重Ｍが作用すると、斜接玉軸受１ｂの玉７が第２内輪軌道溝５１ならびに第２外輪軌道溝３２に転接し、実質的に斜接玉軸受１ｂにて当該モーメント荷重Ｍを受ける。なお、ラジアル玉軸受１ａでは、玉６と軌道溝３１，４１の間に存在する隙間分だけ、第１内輪４と外輪３が相対的に移動し、わずかにモーメント荷重Ｍを受ける。
【００３４】
このように構成された転がり軸受装置によると、ラジアル荷重は単列のラジアル玉軸受１ａにて受けるため、トルクを小さく抑えることができる。また、過大なモーメント荷重が負荷された場合には、実質的に当該モーメント荷重を斜接玉軸受１ｂにて受けることができ、軸受寿命の低下や、玉６，７が軌道の肩に乗り上げるのを防止でき、モーメント剛性が向上する。
【００３５】
第１内輪４，外輪３，玉列６からなるラジアル玉軸受１ａに、第２内輪５ならびに玉列７を別途追加して斜接玉軸受１ｂを構成することで、共通のラジアル玉軸受１ａでもって、第２内輪５を変更するだけで、負荷されるモーメント荷重の大きさの違いに対応できる。すなわち、従来から一般的に使用されているラジアル玉軸受１ａを用い、部品の共通化を図りながら、容易にモーメント荷重に対する負荷容量の異なる軸受を安価に提供できる。
【００３６】
なお、第２内輪５の形状は、上記実施の形態のものに限らず、第１内輪４に固定されるとともに、玉７が転接する第２内輪軌道溝５１を有したものであればよい。例えば、回転軸１２にバックアップ部１４が不要なように、軌道部５３を厚肉としたもの等であってもよい。
【００３７】
内輪２は、鍛造品である第１内輪４と、プレス成形品である第２内輪５の組み合わせに限るものではなく、鍛造品どうしの組み合わせや、プレス成形品どうしの組み合わせとしてもよく、外輪３もプレス成形品としてもよい。
【００３８】
図３に、転がり軸受装置１の変形例を示す。
【００３９】
この変形例は、内輪２を一体ものとしたことを特徴とするものである。
【００４０】
内輪２は、軸受鋼（ＳＵＪ）等を用いて、焼入れ・焼もどし処理を施して所望の表面硬さに形成されている。内輪２の外周面には、ラジアル玉軸受１ａ用の深溝の第１内輪軌道溝２１と、斜接玉軸受１ｂ用の第２内輪軌道溝２２が、軸方向に並んで形成されている。
【００４１】
転がり軸受装置１の組み立て手順は、内外輪２，３の中心軸を互いに偏心させておき、軸方向一端からラジアル玉軸受１ａ用の玉６を第１内輪軌道溝２１と第１外輪軌道溝３１に沿って転動可能に介装させるとともに、軸方向他端から斜接玉軸受１ｂ用の玉７を、第２内輪軌道溝２２と第２外輪軌道溝３２に沿って転動可能に介装させる。内外輪２，３の中心軸を合わせ、玉６，７をそれぞれ保持器８，９にて周方向等間隔に保持させる。
【００４２】
ラジアル玉軸受１ａは、ラジアル荷重を受ける他、玉６と軌道溝２１，３１の間に存在する隙間によって、回転軸にモーメントが発生した際に、当該隙間分だけ内外輪２，３が相対的に移動し、わずかにモーメント荷重を受ける。
【００４３】
斜接玉軸受１ｂは、ラジアル荷重を受けず、回転軸にモーメントが発生した際に、当該モーメント荷重のみを受けるように構成されている。すなわち、モーメント荷重を受けない時は、玉７は内外輪２，３に対して空転状態とし、回転軸にモーメントが発生した時のみ内外輪２，３に対して転接してモーメント荷重を受けるように、玉７と軌道溝２２，３２との間に隙間を形成したり、あるいは玉７に予圧を付与せずに玉７と軌道溝２２，３２を接触させ、実質的にモーメント荷重を受けるように構成されている。
【００４４】
内外輪２，３間にグリースが充填され、軸方向両端がそれぞれシール部材１０，１０にて閉蓋される。
【００４５】
転がり軸受装置１は、内輪２が片持ち梁状の回転軸の外周に圧入固定されるとともに、外輪３が固定部に固定されることにより、回転軸を回転自在に支持する。
【００４６】
このように構成された転がり軸受装置１においても、前記実施の形態と同様の効果が得られる。
【００４７】
なお、前記各例において、グリース密封構造に限らず、オイル潤滑で使用する転がり軸受装置に適用してもよい。この場合、シール部材１０，５４は不要となる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の転がり軸受装置によると、ラジアル荷重は単列のラジアル玉軸受にて受けるため、トルクを小さく抑えることができる。また、過大なモーメント荷重が負荷された場合には、実質的に当該モーメント荷重を斜接玉軸受にて受けることができ、軸受寿命の低下や、玉が軌道の肩に乗り上げるのを防止でき、モーメント剛性が向上するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における転がり軸受装置の半分の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態における転がり軸受装置の使用状態の半分の断面図である。
【図３】本発明の変形例における転がり軸受装置の半分の断面図である。
【符号の説明】
１　転がり軸受装置
１ａ　ラジアル玉軸受
１ｂ　斜接玉軸受
２　内輪
３　外輪
４　第１内輪
５　第２内輪
６，７　玉
１２　回転軸
１３　固定部
２１，４１　第１内輪軌道溝
２２，５１　第２内輪軌道溝
３１　第１外輪軌道溝
３２　第２外輪軌道溝
【図１】
2004036782.tif 000003
【図２】
2004036782.tif 000004
【図３】
2004036782.tif 000005