(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力伝達機構の終減速装置のドライブピニオンの軸部に取付けられた一対の円錐ころ軸受を、それら円錐ころ軸受に軸方向への荷重が加わった状態で支持する軸受支持装置において、
前記一対の円錐ころ軸受のそれぞれの固定側軌道輪が取付けられる弾性構造体を具備し、
前記弾性構造体は、自由端及び固定端を有した椀状の形状を有する弾性変形可能な部材と、該部材を該固定端で支持する基部とを備え、該部材と該基部とが、前記一対の円錐ころ軸受及びそれら円錐ころ軸受を取付けた前記軸部を収容するハウジング組立体を形成し、該部材の該自由端に一方の前記円錐ころ軸受の前記固定側軌道輪が取付けられ、該基部に他方の前記円錐ころ軸受の前記固定側軌道輪が取付けられ、該自由端に取付けた該固定側軌道輪が該基部に取付けた該固定側軌道輪に接近するように該部材が撓んだときの該部材の弾性復元力により、前記一対の円錐ころ軸受の各々に軸方向への荷重が加わること、
を特徴とする軸受支持装置。
【請求項２】
前記一対の円錐ころ軸受のそれぞれの回転側軌道輪の間に配置される少なくとも１つのスペーサをさらに具備する請求項１に記載の軸受支持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸受支持構造に関し、特に、軸に取付けられた一対の軸受を、それら軸受に軸方向への荷重が加わった状態で支持する軸受支持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
円錐ころ軸受、単列アンギュラ玉軸受等の、ラジアル荷重と一方向のスラスト荷重とを負荷できる軸受は、通常、軸に沿って２個の軸受を対向配置し、両方向のスラスト荷重を負荷できる状態で使用される。これら２個の軸受は、機械構造内の軸受支持部によって支持されるが、このとき一般に、両軸受の内輪同士又は外輪同士の間隔を軸方向に調整することにより、各軸受に軸方向へ所定の予荷重が加えられる。このような予荷重は、外力による各軸受の軸受隙間の変動を防止するとともに、特に高速回転時の両軸受の心ずれを防止するのに有効である。
【０００３】
図４は、従来のこの種の軸受及び軸受支持構造の一例を示す。図示の例では、軸１に一対の円錐ころ軸受２、３が互いに対向して取付けられている。軸１は、一方の円錐ころ軸受２の内輪２ａを支持する張出部１ａを備えるとともに、軸端に雄ねじ部１ｂを備え、他方の円錐ころ軸受３の内輪３ａが、雄ねじ部１ｂに隣接して配置される。これら円錐ころ軸受２、３は、いわゆる背面組合せ形式で配置されており、各々の内輪２ａ、３ａの間に、両内輪２ａ、３ａ同士の間隔を保持する複数のスペーサ４、５が設置される。
【０００４】
軸１は、機械構造内の軸受支持部６に貫通形成された穴６ａに非接触に受容される。一対の円錐ころ軸受２、３の各々の外輪２ｂ、３ｂは、軸受支持部６の穴６ａの両端開口に形成された環状凹部６ｂにそれぞれ嵌着される。この状態で、軸１の雄ねじ部１ｂにナット７が螺着され、両軸受２、３の内輪２ａ、３ａ及び複数のスペーサ４、５が軸１に固定される。
【０００５】
両円錐ころ軸受２、３の内輪２ａ、３ａ同士の間隔は、複数のスペーサ４、５の軸方向寸法によって規定される。他方、両円錐ころ軸受２、３の外輪２ｂ、３ｂ同士の間隔は、軸受支持部６の両環状凹部６ｂ間の距離によって規定される。したがって、軸１にナット７を螺着したときに、各軸受２、３に軸方向へ所定の予荷重が負荷されるように、複数のスペーサ４、５の軸方向合計寸法すなわち両円錐ころ軸受２、３の内輪２ａ、３ａ同士の間隔の目標値が設定される。これらスペーサ４、５は、その軸方向合計寸法を容易に調整できるように、目標値よりも幾分短い軸方向寸法を有する筒状スペーサ４と、筒状スペーサ４に補足使用して間隔を調整する軸方向寸法の小さな環状スペーサ（又はシム）５とから構成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の軸受支持構造では、複数のスペーサ４、５の軸方向合計寸法が目標値よりも大きくなると、各軸受２、３に所定の予荷重を負荷できなくなる。したがって通常、１個の筒状スペーサ４と所望個数の環状スペーサ５とを、それらの合計寸法が目標値に近づくまで軸１上に軸方向へ積重ねて使用する。この場合、複数のスペーサ４、５の軸方向合計寸法を目標値に正確に合致させることは困難であるから、両円錐ころ軸受２、３の内輪２ａ、３ａとスペーサ４、５との間に僅かながら隙間が残されるのが普通である。そして、ナット７の締付けトルクを調整することにより、目標値の周辺で両円錐ころ軸受２、３の内輪２ａ、３ａ同士の間隔を微調整し、各軸受２、３に軸方向へ所定の予荷重を加えるようにしている。
【０００７】
しかしこのとき、ナット７の締付けトルクの調整の不備により過大な締付けトルクが加わり、両円錐ころ軸受２、３の内輪２ａ、３ａとスペーサ４、５との隙間が必要以上に縮小されると、軸受支持部６の構造上、両円錐ころ軸受２、３の外輪２ｂ、３ｂ同士の間隔は実質的に減少しないので、各軸受２、３に加わる予荷重が過剰になり、軸回転時に転動体（ころ）の焼き付き等の損傷が生じる危惧がある。反対に、ナット７の締付けトルクが小さ過ぎると、各円錐ころ軸受２、３に加わる予荷重が不足し、軸回転時のスラスト荷重により各軸受２、３の軸受隙間が容易に拡大されて安定した軸支持が困難となる危惧がある。しかもこの場合、ナット７の締付けトルクのわずかなばらつきによっても、各軸受への予荷重が容易に変動してしまう。したがって上記構成では、ナット７の締付けトルクを厳密に管理することが不可欠である。
【０００８】
ところが、ナットの締付けトルクを厳密に管理するためには、一般に締付け装置等の設備費が高騰する課題がある。かといって、比較的安価なインパクトレンチでは、締付けトルクを厳密に管理することは困難である。したがって従来、両軸受間に配置されるスペーサ、特に間隔調整用の環状スペーサ（シム）の寸法精度を向上させ、複数のスペーサの軸方向合計寸法を目標値に可及的に近似させることで、設備投資費の高騰を抑制しつつ、各軸受に加わる予荷重を適正に調整する方策が採られていた。しかし、ナットの締付けトルクのばらつきによる予荷重の変動を排除できる程に、スペーサの寸法精度を向上させることは困難であり、やはり軸受機能の一層の高性能化には対応できない。
【０００９】
本発明の目的は、軸に取付けられた一対の軸受を予荷重が加わった状態で支持する軸受支持装置であって、それら軸受を軸に固定するためのナットの締付けトルクを厳密に管理する必要がなく、しかも両軸受の間隔を規定するスペーサの寸法精度に依存せずに、各軸受に加わる軸方向への予荷重を適正に調整でき、以て軸受機能の高性能化を促進できる軸受支持装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の本発明は、動力伝達機構の終減速装置のドライブピニオンの軸部に取付けられた一対の円錐ころ軸受を、それら円錐ころ軸受に軸方向への荷重が加わった状態で支持する軸受支持装置において、一対の円錐ころ軸受のそれぞれの固定側軌道輪が取付けられる弾性構造体を具備し、弾性構造体は、自由端及び固定端を有した椀状の形状を有する弾性変形可能な部材と、この部材を固定端で支持する基部とを備え、弾性変形可能な部材と基部とが、一対の円錐ころ軸受及びそれら円錐ころ軸受を取付けた軸部を収容するハウジング組立体を形成し、弾性変形可能な部材の自由端に一方の円錐ころ軸受の固定側軌道輪が取付けられ、基部に他方の円錐ころ軸受の固定側軌道輪が取付けられ、自由端に取付けた固定側軌道輪が基部に取付けた固定側軌道輪に接近するように部材が撓んだときの部材の弾性復元力により、一対の円錐ころ軸受の各々に軸方向への荷重が加わることを特徴とする軸受支持装置を提供する。
【００１２】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の軸受支持装置において、一対の円錐ころ軸受のそれぞれの回転側軌道輪の間に配置される少なくとも１つのスペーサをさらに具備する軸受支持装置を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明をその実施形態に基づき詳細に説明する。各図面において、同一又は類似の構成要素には共通の参照符号を付す。
図１は、本発明に係る軸受支持装置を概念的に示す。図１に示すように、本発明に係る軸受支持装置は、軸に取付けられた一対の軸受のそれぞれの固定側軌道輪が取付けられる弾性構造体１０を備えることを特徴とするものである。
【００１４】
図４の従来技術と同様に、軸１２には、張出部１２ａに隣接して一方の円錐ころ軸受１４の内輪１４ａすなわち回転側軌道輪が取付けられ、軸端の雄ねじ部１２ｂに隣接して他方の円錐ころ軸受１６の内輪１６ａすなわち回転側軌道輪が取付けられる。これら円錐ころ軸受１４、１６は、いわゆる背面組合せ形式で配置されており、各々の内輪１４ａ、１６ａの間に、両内輪１４ａ、１６ａ同士の間隔を保持する複数のスペーサ１８、２０が設置される。
【００１５】
一対の円錐ころ軸受１４、１６の各々の外輪１４ｂ、１６ｂすなわち固定側軌道輪は、弾性構造体１０に互いに離れる側へ外向きに形成された環状凹部１０ａにそれぞれ嵌着される。この状態で、軸１２の雄ねじ部１２ｂにナット２２が螺着され、両軸受１４、１６の内輪１４ａ、１６ａ及び複数のスペーサ１８、２０が軸１２に固定される。
【００１６】
両円錐ころ軸受１４、１６の内輪１４ａ、１６ａ同士の間隔は、複数のスペーサ１８、２０の軸方向寸法によって規定される。他方、両円錐ころ軸受１４、１６の外輪１４ｂ、１６ｂ同士の間隔は、弾性構造体１０の両環状凹部１０ａ間の距離によって規定される。したがって、軸１２にナット２２を螺着したときに、弾性構造体１０の弾性復元力の下で各軸受１４、１６に軸方向へ所定の予荷重が負荷されるように、複数のスペーサ１８、２０の軸方向合計寸法すなわち両円錐ころ軸受１４、１６の内輪１４ａ、１６ａ同士の間隔の目標値が設定される。これらスペーサ１８、２０は、その軸方向合計寸法を容易に調整できるように、目標値よりも幾分短い軸方向寸法を有する筒状スペーサ１８と、筒状スペーサ１８に補足使用して間隔を調整する軸方向寸法の小さな環状スペーサ（又はシム）２０とから構成される。
【００１７】
本発明に係る軸受支持装置では、両円錐ころ軸受１４、１６の外輪１４ｂ、１６ｂが弾性構造体１０によって弾性的に支持されるので、上記したように、ナット２２の締付けにより両円錐ころ軸受１４、１６の外輪１４ｂ、１６ｂ同士が互いに接近して、弾性構造体１０がある程度撓んだ状態で、各軸受１４、１６に軸方向への所定の予荷重が負荷されるようになる。したがって、複数のスペーサ１８、２０の軸方向合計寸法が上記した目標値よりも大きくなると、ナット２２を締付けたときに、両円錐ころ軸受１４、１６の内輪１４ａ、１６ａがスペーサ１８、２０に当接されるまでの範囲で弾性構造体１０が多少撓んだとしても、各軸受１４、１６に所定の予荷重を負荷することはできない。
【００１８】
そこで、前述した従来技術と同様に、１個の筒状スペーサ１８と所望個数の環状スペーサ２０とを、それらの合計寸法が目標値に近づくまで軸１２上に軸方向へ積重ねて使用する。この場合、複数のスペーサ１８、２０の軸方向合計寸法を目標値に正確に合致させる必要はなく、目標値よりも幾分小さい軸方向寸法が得られるまで積重ねればよい。そして、ナット２２を締付けて両円錐ころ軸受１４、１６の内輪１４ａ、１６ａ同士及び外輪１４ｂ、１６ｂ同士を互いに接近させ、内輪１４ａ、１６ａがスペーサ１８、２０に当接されるまでの範囲で弾性構造体１０を撓ませる。ここで、ナット２２の締付けトルクを調整することにより、目標値の周辺で両円錐ころ軸受１４、１６の内輪１４ａ、１６ａ同士の間隔を微調整すれば、弾性構造体１０の弾性復元力の下で、各軸受１４、１６に軸方向へ所定の予荷重が負荷されることになる。
【００１９】
前述したように従来技術では、ナット７の締付けトルクが例えば一般的なトルクレンチに内在する誤差範囲でばらつきを生じ、実際の締付けトルクが設定値よりも大きくなった場合、両円錐ころ軸受２、３の内輪２ａ、３ａ同士がスペーサ４、５に当接されるまでの範囲で接近する一方、両軸受２、３の外輪２ｂ、３ｂ同士が互いに接近できないので、各軸受２、３に過剰な予荷重が加わってしまう課題がある。これを防止するためには、ナット７の締付けトルクを厳密に管理するか、又はスペーサ４、５の軸方向寸法精度を向上させる必要があった。
【００２０】
これに対し本発明では、ナット２２の実際の締付けトルクが誤差により設定値よりも大きくなった場合に、両円錐ころ軸受１４、１６の内輪１４ａ、１６ａがスペーサ１８、２０に当接されるまで移動したとしても、弾性構造体１０の弾性復元力に抗して両円錐ころ軸受１４、１６の外輪１４ｂ、１６ｂ同士が互いに接近できるので、各軸受１４、１６に加わる予荷重が過剰になることは回避される。すなわち、ナット２２の締付けトルクが例えば一般的なトルクレンチに内在する誤差範囲でばらつきを生じていても、弾性構造体１０の弾性変形により、各軸受１４、１６に加わる予荷重の変動は低減されるのである。
【００２１】
このように本発明の軸受支持装置によれば、ナット２２の締付けトルクのばらつきに起因して生じる各円錐ころ軸受１４、１６への予荷重の変動は、両円錐ころ軸受１４、１６の内輪１４ａ、１６ａ同士の間隔の変化に対応して、弾性構造体１０の弾性変形の下で外輪１４ｂ、１６ｂ同士の間隔が変化できる構成としたことにより、効果的に低減される。したがって、ナット２２の締付けトルクを厳密に管理せずとも、各円錐ころ軸受１４、１６に加わる予荷重を適正に調整することができる。
【００２２】
換言すれば、本発明の軸受支持装置においては、各円錐ころ軸受１４、１６への予荷重の変動に対し、ナット２２の締付けトルクのばらつきの影響は、スペーサ１８、２０、特に環状スペーサ２０の軸方向寸法変化の影響よりも小さくなっている。つまり、実際に使用した複数のスペーサ１８、２０の軸方向合計寸法が、間隔調整用の環状スペーサ２０の１個分に近い寸法だけ目標値よりも小さい場合に、ナット２２の締付けトルクのばらつきが大きく、両円錐ころ軸受１４、１６の内輪１４ａ、１６ａがスペーサ１８、２０に当接されるまで移動しても、弾性構造体１０の弾性変形により、各軸受１４、１６への予荷重の変動はさほど大きくならないのである。この場合、両軸受１４、１６の間隔を規定する複数のスペーサ１８、２０、特に環状スペーサ２０の寸法精度を若干（現状の技術で十分可能な程度に）高めるだけで、予荷重の変動防止効果が大きく向上することは理解されよう。
【００２３】
図２は、本発明の一実施形態による軸受支持装置を示す。この軸受支持装置は、軸１２に取付けられた一対の円錐ころ軸受１４、１６のそれぞれの外輪１４ｂ、１６ｂが取付けられる弾性構造体として、自由端２４ａ及び固定端２４ｂを有した弾性変形可能な取付部材２４と、取付部材２４を固定端２４ｂで支持する基部２６とを備える。他の構成は図１に示したものと実質的に同一であるので、説明を省略する。
【００２４】
取付部材２４は、椀状の形状を有し、外周縁にフランジ状に形成された固定端２４ｂで複数のボルト２８によって基部２６に固定される。取付部材２４の自由端２４ａは、取付部材２４の略中心に、軸１２を非接触に受容する貫通穴３０を画成する。また、取付部材２４の自由端２４ａには、基部２６から離れる方向へ延びるスリーブ部３２が形成され、それにより、貫通穴３０に隣接して外向きの環状凹部３４が形成される。基部２６には、取付部材２４の貫通穴３０に軸方向へ重畳する位置に、軸１２を非接触に受容する貫通穴３６が形成される。基部２６の貫通穴３６には、取付部材２４から離れた側に外向きの環状凹部３８が形成される。軸１２に取付けられた一方の円錐ころ軸受１４の外輪１４ｂは、基部２６の環状凹部３８に嵌着され、他方の円錐ころ軸受１６の外輪１６ｂは、取付部材２４の環状凹部３４に嵌着される。
【００２５】
この実施形態においては、ナット２２を締付けたときに、両円錐ころ軸受１４、１６の内輪１４ａ、１６ａ同士が、複数のスペーサ１８、２０に当接されるまでの範囲で接近するに伴い、基部２６上で取付部材２４の自由端２４ａ側が図示のように弾性的に撓んで、外輪１４ｂ、１６ｂ同士の相互接近を許容する。そこで、ナット２２の締付けトルクを調整することにより、弾性構造体１０の弾性復元力の下で、各軸受１４、１６に軸方向へ所定の予荷重を負荷することができる。このような構成による作用効果は、図１を参照して説明した通りである。
【００２６】
上記実施形態において、取付部材２４の自由端２４ａと基部２６との間に、ばね等の弾性部材を介在させることもできる。それにより、ナット２２の締付けトルクのばらつきに対する弾性構造体の弾性変形の程度、つまり各軸受１４、１６への予荷重の変動の程度を適宜変更することができる。また、取付部材２４自体をばねから形成することもできる。
【００２７】
図３は、本発明に係る軸受支持装置の適用形態の一例を示す。この例では、軸受支持装置は、動力伝達機構の終減速装置において、ハウジング組立体５０にドライブピニオン５２を回動自在に支持するための一対の円錐ころ軸受５４、５６に対して使用されている。
【００２８】
図示の終減速装置では、ハウジング組立体５０は、基部５８と、複数（１つのみ図示）のボルト６０によって基部５８に固定される第１取付部材６２と、複数（１つのみ図示）のボルト６４によって第１取付部材６２に固定される第２取付部材６６とを備える。ドライブピニオン５２の軸部５２ａに取付けられた一方の円錐ころ軸受５４は、その外輪５４ａが第１取付部材６２の環状凹部６２ａに嵌着され、他方の円錐ころ軸受５６は、その外輪５６ａが第２取付部材６６の環状凹部６６ａに嵌着される。それら円錐ころ軸受５４、５６の間には、動力伝達歯車６８が配置される。ドライブピニオン５２の軸部５２ａの軸方向前端にはナット７０が螺着され、一対の円錐ころ軸受５４、５６及び動力伝達歯車６８を軸部５２ａに固定するとともに、各軸受５４、５６に予荷重を加えるように調整される。
【００２９】
この場合、一対の円錐ころ軸受５４、５６の間に配置される動力伝達歯車６８は、図１で説明した筒状スペーサ１８の機能を有する。したがって、各軸受５４、５６に適正な予荷重を加えるために、円錐ころ軸受５４、５６と動力伝達歯車６８との間に、図１で説明した間隔調整用の環状スペーサ２０が配置される。また、ハウジング組立体５０の第１取付部材６２は、図２で説明した基部２６に対応し、第２取付部材６６は、図２で説明した取付部材２４に対応する。
【００３０】
このような構成においては、高性能の軸受機能を要求される終減速装置のドライブピニオン５２の一対の円錐ころ軸受５４、５６に対し、本発明に係る軸受支持装置を使用することにより、比較的容易かつ安価な手段で適正な予荷重を負荷することができる。その結果、ドライブピニオン５２に使用される一対の円錐ころ軸受５４、５６の軸受機能の高性能化が促進される。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、軸に取付けられた一対の軸受に予荷重を加える際に、それら軸受を軸に固定するためのナットの締付けトルクを厳密に管理する必要がなく、しかも両軸受の間隔を規定するスペーサの寸法精度に依存せずに、各軸受に加わる軸方向への予荷重を適正に調整でき、以て軸受機能の高性能化を促進できる軸受支持装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る軸受支持装置を概念的に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による軸受支持装置の断面図である。
【図３】本発明に係る軸受支持装置の適用例を示す終減速装置の断面図である。
【図４】従来の軸受支持構造の断面図である。
【符号の説明】
１０…弾性構造体
１２…軸
１４、１６…円錐ころ軸受
１４ａ、１６ａ…内輪
１４ｂ、１６ｂ…外輪
１８…筒状スペーサ
２０…環状スペーサ
２２…ナット
２４…取付部材
２４ａ…自由端
２４ｂ…固定端
２６…基部
２８…ボルト
【図１】
0004359944.tif 000002
【図２】
0004359944.tif 000003
【図３】
0004359944.tif 000004
【図４】
0004359944.tif 000005