(57)【要約】【課題】回転体１の両端を、種類の異なる複数の転がり軸受で支持する構造において、回転体１の偏心回転を可及的に抑制可能とするとともに、ラジアル支持剛性を可及的に向上可能とする。【解決手段】回転体１の両端がそれぞれ玉軸受３，４で外径側部材２に回転自在に支持されている。この回転体１の両端にそれぞれ同軸上に別体の接ぎ軸５，６がトルク伝達可能にルーズフィット状態で連結されている。これら両方の接ぎ軸５，６がそれぞれころ軸受７，８で外径側部材２に回転自在に支持されている。【選択図】図１
2009085243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の両端がそれぞれ玉軸受で外径側部材に回転自在に支持されているとともに、この回転体の両端にそれぞれ同軸上に別体の接ぎ軸がトルク伝達可能にルーズフィット状態で連結され、これら両方の接ぎ軸がそれぞれころ軸受で外径側部材に回転自在に支持されている、ことを特徴とする回転体支持構造。
【請求項２】
請求項１に記載の回転体支持構造において、
前記回転体および前記接ぎ軸のいずれか一方部材の端部に筒状部が設けられ、残り他方部材の端部に小径軸部が設けられ、前記筒状部と小径軸部とが正のバックラッシを持つ状態でスプライン嵌合されることで連結される、ことを特徴とする回転体支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体支持構造に係り、特に回転体の両端の支持形態を改良したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、回転体を転がり軸受で回転自在に支持するような構造は、あらゆる分野に存在する。回転体としては、例えば、各種の工業用機械に備える回転軸や、車両等に搭載される自動変速機内部の回転機構部分（各種の歯車、クラッチ、ブレーキ、遊星歯車機構）や、電動モータのロータや、ウォーターポンプのインペラシャフト、等が挙げられる。
【０００３】
一般的に、前記のような回転体を支持する転がり軸受としては、玉軸受やころ軸受が採用される。例えば回転体の一端側および他端側を、それぞれ、玉軸受で支持するような構造や、ころ軸受で支持するような構造（特許文献１参照）は広く見られる。また、回転体の一端側をころ軸受で支持して、回転体の他端側を玉軸受で支持するような構造もある（例えば特許文献２，３参照。）。
【０００４】
公知のように、玉軸受は、ころ軸受に比べて、両方向のアキシアル荷重の負荷能力が優れており、また、ころ軸受は、玉軸受に比べて、ラジアル荷重の負荷能力が優れている。さらに、公知のように、玉軸受は、ころ軸受に比べて、ラジアル隙間が小さいので、回転体の偏心回転を抑制する点で優れている。
【０００５】
このように、単一種類の転がり軸受で回転体を支持するのでは、一長一短があることから、異なる種類の転がり軸受を軸方向隣り合わせに組み合わせて使用することが考えられている（特許文献４参照。）。
【０００６】
なお、特許文献４に係る従来例では、回転体の一端側のみを、軸方向隣り合わせに並べて配置した玉軸受ところ軸受とで支持するような構造になっている。
【特許文献１】特開２００２−１６８２４５号公報
【特許文献２】特開平９−２５８１９号公報
【特許文献３】特開２００４−１６２８２９号公報
【特許文献４】特開平５−２６３８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献４の従来例では、回転体の一端側のみに二種類の転がり軸受を組み合わせて配置している構造であり、回転体の他端側でのラジアル支持剛性が不足することが懸念される。しかも、回転体の一端側についても、以下のような不具合が指摘される。
【０００８】
つまり、前記玉軸受ところ軸受とを回転体の同一外周面上に配置している点、軸方向内側に玉軸受を、軸方向外側にころ軸受をそれぞれ配置している点、公知のように玉軸受のラジアル隙間がころ軸受のラジアル隙間に比べて小さい点のすべてを考慮すると、実質的には、回転体からのラジアル荷重を玉軸受のみが負荷することになり、ころ軸受がラジアル荷重を負荷する割合が極めて小さいと考えられる。
【０００９】
但し、回転体に過大なラジアル荷重が作用することによって、回転体の一端側が大きく撓んでころ軸受のラジアル隙間を詰めるような場合には、玉軸受ところ軸受との両方でラジアル荷重を負荷するようになると考えられるが、このような状況が発生することは少ないと言えるので、軸方向外側にころ軸受を配置していても、実質的にラジアル支持剛性を高める効果が少ないと言える。
【００１０】
このようなことから、上記特許文献４の従来例では、回転体の両端のラジアル支持剛性が不足することが懸念される。ここに改良の余地がある。
【００１１】
この他、本発明とは発明の前提構成が相違しているので、単に参考程度に提示するが、例えば特開平５−２９６２３３号公報や特開２０００−２３３２１２号公報に示すように、非回転の支軸の外周に円筒形のロール部材を回転自在に装着したレベラー用のバックアップロール等において、前記支軸の両端に玉軸受を配置するとともに、当該玉軸受それぞれの軸方向内側に、ころ軸受を隣り合わせに配置するようにした構造がある。
【００１２】
このバックアップロールでは、一般的に、非回転の支軸の外径側に配置されるロール部材にかかるラジアル荷重が比較的低いときに玉軸受のみでラジアル荷重を負荷させて、ロール部材にかかるラジアル荷重が高くなると、玉軸受ところ軸受との両方で前記過大なラジアル荷重を負荷させるようになっている。このように、前記参考例は本発明の特徴部分の技術思想が全く相違しているので、本発明の従来技術に該当しない。
【００１３】
本発明は、回転体の両端を転がり軸受を介して外径側部材に支持する構造において、回転体の偏心回転を可及的に抑制可能とするとともに、ラジアル支持剛性を可及的に向上可能とすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、回転体の両端がそれぞれ玉軸受で外径側部材に回転自在に支持されているとともに、この回転体の両端にそれぞれ同軸上に別体の接ぎ軸がトルク伝達可能にルーズフィット状態で連結され、これら両方の接ぎ軸がそれぞれころ軸受で外径側部材に回転自在に支持されている、ことを特徴としている。
【００１５】
なお、玉軸受とは、深溝玉軸受やアンギュラ玉軸受等を含み、また、ころ軸受とは、円筒ころ軸受や針状ころ軸受等を含む。さらに、前記針状ころ軸受とは、ソリッド形針状ころ軸受、シェル形針状ころ軸受、保持器付き針状ころ等を含む。
【００１６】
上記構成では、二つの玉軸受が回転体を軸方向に位置決めするとともに回転体の偏心回転を抑制するように作用する。
【００１７】
そして、回転体に接ぎ軸を連結して、この接ぎ軸の外径側にころ軸受を配置することの優位性について説明する。
【００１８】
まず、回転体と接ぎ軸とをルーズフィット状態でトルク伝達可能に連結していると、連結ガタが存在することになるが、この連結ガタはトルク伝達時に消失されるとともに、トルク伝達時に回転体に曲げモーメントが発生しても、この曲げモーメントが接ぎ軸へ伝達されるようになる。
【００１９】
なお、この曲げモーメントを伝達するという点については、要するに、回転体が微小ながら弾性的に曲がる（撓みや反り等）ときに、接ぎ軸が回転体と一本の連続する軸のように一体になって弾性的に曲がるような状態になることを意味している。
【００２０】
このように、あえて連結ガタを設けながらも、回転体の曲げモーメントを接ぎ軸側へ伝達可能にしていれば、トルク伝達時に、接ぎ軸が連結ガタ分、偏心して、ころ軸受の円周上の適宜領域におけるラジアル隙間を詰めるようになる。
【００２１】
これにより、トルク伝達時にころ軸受が実質的にラジアル荷重を負荷することが可能になり、結果的に、回転体にかかるラジアル荷重が、玉軸受ところ軸受との両方で負荷されることと等価になる。
【００２２】
したがって、このような回転体支持構造であれば、回転体の偏心回転を抑制することが可能であるとともに、ラジアル支持剛性が向上するようになる。
【００２３】
好ましくは、前記回転体および前記接ぎ軸のいずれか一方部材の端部に筒状部が設けられ、残り他方部材の端部に小径軸部が設けられ、前記筒状部と小径軸部とが正のバックラッシを持つ状態でスプライン嵌合されることで連結される。
【００２４】
このように、回転体と接ぎ軸とを連結するための形態を特定した場合、連結部分を、比較的簡単な機械加工によって得ることが可能になる。これにより、生産性の向上ならびに製造コストの抑制を図るうえで有利となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る回転体支持構造によれば、回転体の偏心回転を可及的に抑制することが可能になるとともに、ラジアル支持剛性を可及的に向上することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の最良の実施形態について図面を参照し詳細に説明する。図１から図３に本発明の一実施形態を示している。
【００２７】
図１は、本発明に係る回転体支持構造を模式的に示す図、図２は、図１の玉軸受やころ軸受の一具体例の構成を示す図、図３は、図１の回転体と接ぎ軸とを分離して示す斜視図である。図中、１は回転体、２は外径側部材としてのケースである。
【００２８】
回転体１は、軸方向中間領域が大径とされて、軸方向両端領域が小径とされた回転軸からなる。この回転体１の一端１ａ側および他端１ｂ側が玉軸受３，４を介してケース２に回転自在に支持されている。
【００２９】
この玉軸受３，４は、この実施形態において深溝玉軸受とされる。この深溝玉軸受については、具体的に、図２に示すように開放形と呼ばれるものを採用することができるが、その他に、シール付き、止め輪付き、マキシマム形等と呼ばれるものとすることも可能である。なお、図２に示す玉軸受３，４としての深溝玉軸受は、主として、内輪３１，４１、外輪３２，４２、複数の玉３３，４３、保持器３４，４４を備えている。
【００３０】
この他、前記の玉軸受３，４は、前記深溝玉軸受以外に例えばアンギュラ玉軸受等とすることも可能である。その場合には、二つのアンギュラ玉軸受を背面合わせとするような形態で配置するのが好ましい。
【００３１】
そして、回転体１の一端１ａ側および他端１ｂ側には、回転体１と別体の接ぎ軸５，６がそれぞれ同軸上にトルク伝達可能にルーズフィット状態で連結されている。
【００３２】
具体的に、回転体１に対する接ぎ軸５，６の連結形態について説明する。
【００３３】
回転体１の一端１ａ側および他端１ｂ側には、それぞれ円筒形状部１ｃ，１ｄが設けられており、接ぎ軸５，６の各一端側には、それぞれ軸方向に突出する小径軸部５ａ，６ａが設けられている。
【００３４】
円筒形状部１ｃ，１ｄの内周面には、メススプライン（符号省略）が、また、小径軸部５ａ，６ａの外周面には、オススプライン（符号省略）が設けられている。この円筒形状部１ｃ，１ｄの内径側に、小径軸部５ａ，６ａが軸方向からスプライン嵌合されるようになっている。このスプライン嵌合は、ルーズフィット状態となるように、正のバックラッシが設けられている。
【００３５】
さらに、前記両方の接ぎ軸５，６は、それぞれころ軸受７，８を介してケース２に回転自在に支持されている。
【００３６】
このころ軸受７，８は、この実施形態において針状ころ軸受とされる。この針状ころ軸受については、具体的に、図２に示すようにソリッド形針状ころ軸受と呼ばれるものを採用することができるが、その他に、シェル形針状ころ軸受、保持器付き針状ころ等と呼ばれるものとすることが可能である。なお、図２に示すころ軸受７，８としての針状ころ軸受は、主として、鍔なし内輪７１，８１、鍔付き外輪７２，８２、複数の針状ころ７３，８３、保持器７４，８４を備えている。
【００３７】
なお、前記のころ軸受７，８は、針状ころ軸受以外に例えば円筒ころ軸受等とすることも可能である。
【００３８】
以上説明した実施形態の回転体支持構造による作用、効果を述べる。
【００３９】
まず、回転体１の軸方向両端に玉軸受３，４を配置しているから、この玉軸受３，４の公知特性により回転体１を軸方向に位置決めするとともに回転体１の偏心回転を抑制することが可能になる。
【００４０】
そして、回転体１の両端にそれぞれ接ぎ軸５，６をルーズフィット状態でのスプライン嵌合により連結して、この接ぎ軸５，６の外径側にころ軸受７，８を配置することにより、回転体１の一端１ａ側および他端１ｂ側に作用するラジアル荷重を、それぞれ玉軸受３，４ところ軸受７，８との両方に負荷させるようにしているから、回転体１の両端におけるラジアル支持剛性を向上させることが可能になる。
【００４１】
その理由について説明する。
【００４２】
つまり、回転体１と接ぎ軸５，６との連結をルーズフィット状態でのスプライン嵌合とする形態にしていると、バックラッシによる連結ガタが存在することになる。
【００４３】
しかし、この連結ガタはトルク伝達時に消失されるとともに、トルク伝達時に回転体１に曲げモーメントが発生しても、この曲げモーメントが接ぎ軸５，６へ伝達されるようになる。
【００４４】
なお、この曲げモーメントを伝達するという点については、要するに、回転体１が微小ながら弾性的に曲がる（撓みや反り等）ときに、接ぎ軸５，６が回転体１と一本の連続する軸のように一体になって弾性的に曲がるような状態になることを意味している。
【００４５】
このように、あえて前記連結ガタを設けながらも、回転体１の曲げモーメントを接ぎ軸５，６側へ伝達可能にしていれば、トルク伝達時に接ぎ軸５，６が前記連結ガタ分、偏心して、ころ軸受７，８の円周上の適宜領域におけるラジアル隙間を詰めることが可能になるのである。
【００４６】
これにより、トルク伝達時に、ころ軸受７，８が実質的にラジアル荷重を負荷することが可能になり、結果的に、回転体１にかかるラジアル荷重が、玉軸受３，４ところ軸受７，８との両方で負荷されることと等価になるのである。
【００４７】
ところで、上記実施形態では、回転体１と接ぎ軸５，６との連結部分について、比較的簡単な機械加工によって得ることができるスプライン嵌合としているので、生産性の向上ならびに製造コストの抑制を図るうえで有利となる。
【００４８】
したがって、このような回転体支持構造であれば、回転体１の偏心回転を抑制することが可能であるとともに、ラジアル支持剛性が向上するようになる。
【００４９】
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲で包含されるすべての変形や応用が可能である。
【００５０】
例えば、上記実施形態では、回転体１について軸方向中間領域が大径になっているものを例に挙げているが、この回転体１の外形については特に限定されない。回転体１としては、具体的に図示していないが、例えば、各種の工業用機械に備える回転軸や、車両等に搭載される自動変速機内部の回転機構部分（各種の歯車、クラッチ、ブレーキ、遊星歯車機構）や、電動モータのロータや、ウォーターポンプのインペラシャフト、等が挙げられる。
【００５１】
また、上記実施形態では、計四つの転がり軸受（３，４，７，８）を単一のケース２（外径側部材）の内径側に配置するようにしているが、各転がり軸受（３，４，７，８）を別々のケース２（外径側部材）の内径側に配置させるようにしてもよい。
【００５２】
ところで、図４に示すように、例えば回転体１の他端１ｂ側を玉軸受４のみでケース２に支持させる一方で、回転体１の一端１ａ側を玉軸受４でケース２に支持させるとともに、回転体１の一端１ａ側に接ぎ軸７をバックラッシを持つ状態でスプライン嵌合することで連結して、この接ぎ軸７をころ軸受７でケース２に支持させるような構造にすることも可能である。
【００５３】
このような構造であれば、回転体１の一端１ａ側のラジアル支持剛性を、上記実施形態での説明と同様の理由で、高めることが可能となる。そのため、図４に示す構造は、回転体１の他端１ｂ側に過大なラジアル荷重が負荷されずに、回転体１の一端１ａ側に過大なラジアル荷重が負荷されるような場合に好適に適用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る回転体支持構造を模式的に示す断面図である。
【図２】図１の玉軸受やころ軸受の一具体例の構成を示す図である。
【図３】図１の回転体と接ぎ軸とを分離して示す斜視図である。
【図４】図１に示す回転体支持構造の応用例で、回転体支持構造を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１      回転体
１ａ    回転体の一端
１ｂ    回転体の他端
１ｃ，１ｄ    回転体の円筒形状部（筒状部）
２      ケース（外径側部材）
３      一端側の玉軸受
４      他端側の玉軸受
５      一端側の接ぎ軸
６      他端側の接ぎ軸
５ａ，６ａ    接ぎ軸の小径軸部
７      第１のころ軸受
８      第２のころ軸受
【図１】
2009085243.tif 000003
【図２】
2009085243.tif 000004
【図３】
2009085243.tif 000005
【図４】
2009085243.tif 000006