(57)【要約】【課題】  軸受機構においてクリープやフレッチング等による損傷を低減する。【解決手段】  軸受機構において、外輪２１及び内輪２４と、これらの間に嵌め合せられた複数の転動体２２と、外輪２１の外周面を支持するハウジング１０と、内輪２４の内周面に支持された回転軸３０とを備える。そして、外輪２１と内輪２４とのうちの一方の輪を、他方の輪に相対し回転軸方向へ移動するように設けるとともにこの一方の輪を回転軸方向へ加圧することで、これら外輪２１と内輪２４の間に予圧を発生させる。そして、一方の輪を支持しているハウジング１０の内周面又は回転軸３０の外周面に凹部３２を設ける。凹部３２内に、弾性体３３を回転軸方向へ移動するように配置し、更に、弾性体３３を凹部３２の底面に圧接するとともに底面に対向する一方の輪にも圧接する。【選択図】  図２
2017067230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪及び外輪と、これらの間に嵌め合せられた複数の転動体と、前記外輪の外周面を支持するハウジングと、前記内輪の内周面に支持された回転軸とを備え、前記外輪と前記内輪とのうちの一方の輪を、他方の輪に相対し回転軸方向へ移動するように設けるとともにこの一方の輪を回転軸方向へ加圧することで、これら外輪と内輪の間に予圧を発生させるようにした軸受機構において、
前記一方の輪を支持している前記ハウジングの内周面又は前記回転軸の外周面に凹部を設け、該凹部内に弾性体を回転軸方向へ移動するように設け、この弾性体を、前記凹部の底面に圧接するとともに、該底面に対向する前記一方の輪にも圧接したことを特徴とする軸受機構。
【請求項２】
前記凹部の回転軸方向の幅を前記弾性体の回転軸方向の幅よりも大きくして、前記凹部内に前記弾性体が回転軸方向へ移動する隙間を確保したことを特徴とする請求項１記載の軸受機構。
【請求項３】
前記凹部を周方向へ連続する凹溝状に形成するとともに、前記弾性体を周方向へ連続する環状に形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の軸受機構。
【請求項４】
前記内輪を前記回転軸に対し軸方向へ移動するように設けるとともにこの内輪を軸方向へ加圧し、前記凹部を前記回転軸の外周面に設け、この凹部内に前記弾性体を設けたことを特徴とする請求項１〜３何れか１項記載の軸受機構。
【請求項５】
前記回転軸の外周面には、前記内輪に対し軸方向に圧接されるように遠心ばねが設けられ、この遠心ばねは、前記回転軸と一体に回転した際の遠心力によって弾性的に拡径しながら軸方向へ弾性的に収縮するように構成されていることを特徴とする請求項４記載の軸受機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば工作機械等のように、低速回転で高負荷になり高速回転では低負荷になる軸受の構造として好適な軸受機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、スピンドルモータなどにおける高速回転軸の軸受としてボールベアリングを適用する場合には、その回転軸のラジアル方向及び軸方向の剛性を高めて、回転精度を向上するために、ボールベアリングに予圧が付与される。この予圧の付与は、ボールベアリングを構成する外輪と内輪のうち、その一方に相対し他方向を軸方向へ加圧して微動することで、内外輪間に予め圧力を保持しようとするものである。
【０００３】
ところで、フライス加工等の一般的な機械加工においては、低回転で切込みを深くした重負荷加工を行い、高回転では切込みを浅くした軽負荷加工を行う傾向がある。重負荷加工の場合は、回転軸が負荷に負けて、加工精度に悪影響が生じないように、予圧を付加して、ベアリングの内外輪間の剛性を高める必要がある。また、軽負荷加工では、高い剛性を必要とせず、ベアリング寿命の短縮を避ける等の観点から、予圧を適宜に低減することが好ましい。
そこで、例えば、特許文献１に記載された発明では、遠心力によって弾性的に拡径しながら軸方向へ弾性的に収縮する遠心ばねを用いて、回転速度に応じて内輪に付与する予圧を自動的に調整するようにしている。
【０００４】
しかしながら、前記従来技術によれば、予圧を付与する構造上、回転軸に対し内輪を軸方向へ微動するように、これら回転軸と内輪とを「すきまばめ」になるように嵌め合せているため、内輪が回転軸に相対し周方向へも回転してしまい、この周方向の回転によって、クリープやフレッチング等を生じて、内輪又は回転軸の摺動面が損傷してしまうおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１０６４８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記従来事情に鑑みてなされたものであり、その課題とする処は、クリープやフレッチング等による損傷を低減することができる軸受機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための一手段は、軸受機構において、内輪及び外輪と、これらの間に嵌め合せられた複数の転動体と、外輪の外周面を支持するハウジングと、内輪の内周面に支持された回転軸とを備える。そして、外輪と内輪とのうちの一方の輪を、他方の輪に相対し回転軸方向へ移動するように設けるとともに、この一方の輪を回転軸方向へ加圧することで、これら外輪と内輪の間に予圧を発生させる。そして、一方の輪を支持しているハウジングの内周面又は回転軸の外周面に凹部を設け、該凹部内に弾性体を回転軸方向へ移動するように設け、この弾性体を、凹部の底面に圧接するとともに該底面に対向する一方の輪にも圧接したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、以上説明したように構成されているので、クリープやフレッチング等による損傷を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る軸受機構の一例を示す断面図である。
【図２】同軸受機構の拡大断面図である。
【図３】同軸受機構の要部拡大斜視図である。
【図４】同軸受機構における遠心ばねの一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施の形態の特徴の一つは、軸受機構において、内輪及び外輪と、これらの間に嵌め合せられた複数の転動体と、外輪の外周面を支持するハウジングと、内輪の内周面に支持された回転軸とを備える。そして、外輪と内輪とのうちの一方の輪を、他方の輪に相対し回転軸方向へ移動するように設けるとともに、この一方の輪を回転軸方向へ加圧することで、これら外輪と内輪の間に予圧を発生させる。そして、一方の輪を支持しているハウジングの内周面又は回転軸の外周面に凹部を設け、該凹部内に弾性体を回転軸方向へ移動するように設け、この弾性体を、凹部の底面に圧接するとともに、該底面に対向する一方の輪にも圧接した。
【００１１】
この構成によれば、回転軸を回転させた場合に、該回転軸と内輪との間、又はハウジングと外輪との間が、周方向へ滑るのを、前記弾性体により軽減することができ、この結果、クリープやフレッチング等による損傷を低減することができる。
また、予圧を発生させるために、一方の輪を回転軸方向へ加圧して微動させる際には、弾性体が弾性変形するとともに回転軸方向へ移動するため、微動を妨げるようなことがない。
なお、「弾性体」及び「凹部」は、周方向の形状が限定されるものではなく、これら「弾性体」及び「凹部」には、周方向へ連続する環状に形成された態様や、周方向において断続的に設けられた態様等を含む。
【００１２】
他の特徴としては、一方の輪に加える回転軸方向の加圧により、弾性体を回転軸方向へスムーズに微動させるために、凹部の回転軸方向の幅を弾性体の回転軸方向の幅よりも大きくして、凹部内に弾性体が回転軸方向へ移動する隙間を確保した。
【００１３】
他の特徴は、特に生産性の良好な具体的態様として、凹部を周方向へ連続する凹溝状に形成するとともに、弾性体を周方向へ連続する環状に形成した。
【００１４】
他の特徴は、より生産性の良好な具体的態様として、内輪を回転軸に対し軸方向へ移動するように設けるとともに、この内輪を軸方向へ加圧し、凹部を回転軸の外周面に設け、この凹部内に弾性体を設けた。
【００１５】
他の特徴は、上記作用を効果的に得る態様として、回転軸の外周面には、内輪に対し軸方向に圧接されるように遠心ばねが設けられ、この遠心ばねは、回転軸と一体に回転した際の遠心力によって弾性的に拡径しながら軸方向へ弾性的に収縮するように構成されている。
【実施例】
【００１６】
次に、上記特徴を有する好ましい実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本実施例の軸受機構を備えるスピンドルモータＡの側断面図である。軸受機構１は、回転軸３０を出力側で回転可能に支持している。
図２は、軸受機構１の部分を拡大した断面図である。図２に示すように、軸受機構１は、略円筒状のハウジング１０と、該ハウジング１０の内部に支持された複数の軸受２０ａ，２０ｂ，２０ｃと、これら軸受２０ａ，２０ｂ，２０ｃの中心側に挿入されて回転自在な回転軸３０と、軸受２０ａに対し軸方向に圧接された遠心ばね４０と、該遠心ばね４０を軸方向において軸受２０ａの逆側から受けるスラスト受部材５０とを具備し、回転軸３０が回転した際の遠心力により遠心ばね４０を弾性的に変形させて、該遠心ばね４０に圧接される軸受２０ａ，２０ｂ，２０ｃの予圧を自動調整する。
【００１８】
ハウジング１０は、金属製の略円筒状の部材である。
このハウジング１０の内周面には、軸受２０ａ，２０ｂ，２０ｃが嵌め合せられ、さらに、これら軸受２０ａ，２０ｂ，２０ｃを前後から挟むようにして、筒状スペーサ６１と固定スリーブ６２が嵌め合せられている。
【００１９】
軸受２０ａ，２０ｂ，２０ｃの各々は、無端環状の外輪２１と、該外輪２１内で転動可能に保持された複数の転動体２２と、これら転動体２２の周方向の間隔を略一定に保持するリテーナ２３と、これら転動体２２を介して回転するように外輪２１の中心部側に保持された無端環状の内輪２４とを具備し、外輪２１と転動体２２との接触角αをラジアル方向に対し傾斜させたアンギュラ玉軸受を構成している。
軸受２０ａ，２０ｂ，２０ｃの各々は、それぞれの外輪２１を、ハウジング１０の内周面に対し「すきまばめ」状に嵌め合せている。
【００２０】
各外輪２１の内周部には、転動体２２の外周側に嵌り合うように、環状凹部２１ａが形成される。各環状凹部２１ａは、図３に示すように、転動体２２の中心を基準にして回転軸方向の一方へ偏った傾斜曲面状（非対称形状）に形成される。
また、各内輪２４の外周部には、転動体２２の外周側に嵌り合うように、環状凹部２４ａが形成される。各環状凹部２４ａは、図３に示すように、転動体２２の中心を基準にして回転軸方向に左右対称な凹曲面状に形成される。
【００２１】
複数の軸受２０ａ，２０ｂ，２０ｃのうち、遠心ばね４０側から数えて一番目の軸受２０ａは、外輪２１の環状凹部２１ａと転動体２２との接触角αを反遠心ばね４０側（図２中の左側）に有するように構成され、二番目の軸受２０ｂは、接触角αを遠心ばね４０側に有するように構成される。このような関係は、背面組合せと呼称される場合がある。
また、遠心ばね４０側から数えて三番目の軸受２０ｃは、接触角αを遠心ばね４０側に有するように構成される。軸受２０ｂと軸受２０ｃの関係は、並列組合せと呼称される場合がある。
そして、軸受２０ａの内輪２４と、軸受２０ｂの内輪２４との間には、軸受２０ａに予圧を発生させるための微小な隙間が設けられる。
【００２２】
また、回転軸３０は、円柱状又は円筒状の長尺体であり、軸受２０ａ，２０ｂ，２０ｃの内輪２４に挿通されている。
詳細に説明すれば、最も遠心ばね４０側の軸受２０ａの内輪２４は、回転軸３０の外周面に対し、「すきまばめ」状に嵌り合っている。そして、他の二つの軸受２０ｂ，２０ｃの内輪２４，２４は、それぞれ、回転軸３０の外周面に対し、「しまりばめ」状に嵌り合っている。
【００２３】
この回転軸３０の外周部の反遠心ばね４０側（図２によれば左端側）には、軸受２０ａ，２０ｂ，２０ｃ側の部分を縮径してなる環状の段部３１が形成される。この段部３１には、軸受２０ｃの内輪２４の端面が接触している。
【００２４】
また、回転軸３０の外周部において、最も遠心ばね４０側の軸受２０ａに対応する位置には、凹部３２が設けられ、この凹部３２内には、回転軸方向へ移動するように弾性体３３が設けられる。
【００２５】
凹部３２は、回転軸３０の全周に連続する凹溝状に形成される。
また、弾性体３３は、凹部３２内にて回転軸３０の全周にわたるＯリングであり、ゴムや弾性を有する樹脂材料等から形成される。
凹部３２の回転軸方向の幅Ｗは、弾性体３３の回転軸方向の幅（外径Ｄ）よりも大きく設定されることで、凹部３２内には、弾性体３３の回転軸方向への移動を可能にする隙間ｓが確保される（図３参照）。なお、弾性体３３の回転軸方向への移動量を、弾性体３３の弾性による変位量のみで確保できる場合には、隙間ｓを設けないようにしてもよい。
また、弾性体３３は、凹部３２の底面に圧接されるとともに該底面に対向する内輪２４の外周面にも圧接されている。
すなわち、弾性体３３の線状部分の外径Ｄは、凹部３２の深さＨよりも大きく設定される。
【００２６】
なお、図２中の符号６３は、固定スリーブ６２と回転軸３０の隙間から軸受側へ異物等が侵入するのを防止する環状の蓋部材であり、固定スリーブ６２と回転軸３０の隙間を覆うようにして、回転軸３０の外周面に固定されている。
【００２７】
また、遠心ばね４０は、弾性変形可能な硬質合成樹脂材料から成形され、図４に示すように、回転軸３０に対し環状に装着される筒部４１と、該筒部４１の軸方向の中央寄りから径外方向へ突出した突出部４２とを一体に有する。そして、この遠心ばね４０は、回転軸３０に対し「すきまばめ」状に嵌り合っており、回転軸３０と一体に回転した際の遠心力によって筒部４１の軸方向の中央寄りを弾性的に拡径させながら、同筒部４１を軸方向へ弾性的に収縮させる。
この遠心ばね４０は、同様の機能を有するものであれば、他の材質や、図示例以外の形状のものを用いることが可能である。例えば材質は、金属製のバネ材などを用いてもよい。
【００２８】
また、スラスト受部材５０は、金属材料等から筒状に形成され、軸受２０ａの内輪２４との間に、遠心ばね４０の筒部４１を挟むようにして配置される。
このスラスト受部材５０は、遠心ばね４０の筒部４１を介して軸受２０ａに予圧を発生させるように、筒部４１を軸方向に加圧した状態で、回転軸３０の外周面に固定される。このスラスト受部材５０を回転軸３０に固定する手段は、圧入や螺合、凹凸嵌合等とすることができる。
【００２９】
次に、上記構成の軸受機構１について、特徴的な作用効果を詳細に説明する。
回転軸３０を回転させた際、軸受２０ａの内輪２４は、回転軸３０に対し「すきまばめ」状に嵌り合っているが、弾性体３３を介して回転軸３０の外周面に圧接されているため、回転軸３０と一体的に回転する。したがって、軸受２０ａの内輪２４が回転軸３０の外周面に擦れるようなことを抑制することができる。
また、回転軸３０の回転速度が変化した場合には、遠心ばね４０の軸方向寸法の変化により、軸受２０ａの内輪２４が遠心ばね４０から受ける押圧力も変化し、内輪２４が回転軸方向へ微動しようとするが、この微動は、弾性体３３の弾性変形や凹部３２内での移動によって確保される。このため、軸受２０ａ，２０ｂ，２０ｃの予圧を、正常に変化させることができる。
よって、本実施例の軸受機構１によれば、遠心ばね４０による予圧の自動調整機能を妨げることなく、軸受２０ａの内輪２４が回転軸３０に相対し周方向へ滑るのを抑制することができ、この結果、クリープやフレッチング等による損傷を防ぐことができる。
【００３０】
なお、上記実施例によれば、凹部３２及び弾性体３３を回転軸３０の外周面に設けたが、他例としては、凹部３２及び弾性体３３を、軸受２０ａの位置に対応するようにハウジング１０の内周面に設けて、軸受２０ａの外輪２１がハウジング１０に相対し周方向へ滑るのを抑制し、クリープやフレッチング等による損傷を防ぐことも可能である。
【００３１】
また、上記実施例によれば、特に好ましい態様として、遠心ばね４０を用いて軸受２０ａ，２０ｂ，２０ｃに予圧を付与するようにしたが、他例としては、コイルバネや、他の遠心ばね４０以外の機構により軸受２０ａ，２０ｂ，２０ｃに予圧を付与することも可能であり、このようにした場合も、内輪２４と回転軸３０の間や、外輪２１とハウジング１０の間におけるクリープやフレッチング等を、上述した凹部３２及び弾性体３３によって抑制することができる。
【００３２】
また、上記実施例では、内輪２４を遠心ばね４０によって軸方向へ加圧するようにしたが、他例としては、外輪２１を遠心ばね４０によって軸方向へ加圧して予圧が付与される構成とすることも可能である。
【００３３】
また、上記実施例の軸受２０ａ，２０ｂ，２０ｃでは、アンギュラ玉軸受を構成したが、他例としては、円すいころ軸受や深溝軸受等を構成することも可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１：軸受機構
１０：ハウジング
２１：外輪
２１ａ：環状凹部
２２：転動体
２４ａ：環状凹部
２４：内輪
３０：回転軸
３２：凹部
３３：弾性体
４０：遠心ばね
ｓ：隙間
【図１】
2017067230.tif 000003
【図２】
2017067230.tif 000004
【図３】
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【図４】
2017067230.tif 000006