JP2022024610A - アンギュラ玉軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】異音、振動、昇温が発生しない条件により設計されたアンギュラ玉軸受を提供する。【解決手段】アンギュラ玉軸受の保持器４０は複数の転動体３０を保持するためのポケット４４が、周方向に間隔をあけて複数形成され、保持器は径方向に延びる直線に関して非対称である。転動体の接触角をαとすれば３０°≦α≦４５°である。外輪２０の外径をＤ、内輪１０の内径をｄ、転動体の直径をＤａとすれば、TIFF2022024610000007.tif29163の関係が成り立つ。軸受全体の軸方向ＡＸの中心軸と保持器の軸方向ＡＸの中心軸とが重なっている状態での保持器のポケットの転動体との対向面と転動体の表面との径方向ＲＡについての隙間の寸法の最小値をＡとし、複数の転動体のそれぞれのピッチ径をＰＣＤとすれば、Ａ／Ｄａ≦０．０２０…（２）および２Ａ／ＰＣＤ≦０．０１０…（３）の関係を満たす。【選択図】図２

Description

本開示は、アンギュラ玉軸受に関する。

圧縮機、ポンプ、射出成形機などに使用されるアンギュラ玉軸受は、高性能化に寄与するための付加価値を高めることが求められている。アンギュラ玉軸受は、付加価値を高めるために、そのなかでも特に転がり疲れ寿命を増加させるために、更なる高負荷容量化が必要である。たとえば特開２００８－３０９１７８号公報（特許文献１）には、幅の寸法を拡張させずにアンギュラ玉軸受の負荷容量を増加させる手法として、傾斜型保持器を用いる技術が提案されている。また特開２０１６－１１８２９４号公報（特許文献２）には、転動体の個数を増加することにより高負荷容量化、特に軸受の軸方向の負荷能力を高めるためのアンギュラ玉軸受が提案されている。

その他、実開平４－７８３３１号公報（特許文献３）にもアンギュラ玉軸受の一例が開示されている。実開平４－７８３３１号公報には、内輪、外輪、保持器および転動体を有するアンギュラ玉軸受が開示されている。保持器には転動体を設置するための複数のポケットが形成されている。保持器の内径側からポケットに転動体が挿入される。これにより保持器の外径側への移動量を確実に制限でき、内輪と保持器と転動体との一体状態を安定に供給できる。

これらのアンギュラ玉軸受は、大きいスラスト荷重を負荷できるよう、軌道輪の溝底から内輪が外径側へまたは外輪が内径側へ延びる肩部の高さが高く設けられることが多い。この場合、軸受の軸方向における左側と右側とが対称の円筒形状の保持器を用いることは困難である。またこの場合、軸受の径方向の寸法を大きくすることは困難である。そこで、軸方向における左側と右側とが非対称の樹脂保持器が採用される。これにより保持器の大きな断面積を確保できる。

特開２００８－３０９１７８号公報 特開２０１６－１１８２９４号公報 実開平４－７８３３１号公報

上記の各文献のような樹脂保持器は、転動体のセットの軸受中心に対するピッチ径（ＰＣＤ）に対して軸受の径方向に離れた位置に保持器の内径および外径が設けられ、かつポケットが球状である。このため保持器を転動体と内輪および外輪との間に巻き込む力が大きくなり、転動体の自転を阻害して、転動体と内輪および外輪の軌道面との間における滑りが助長される。特に使用時の抵抗が大きいグリース潤滑がなされた条件下においては、保持器が安定せず、軸受の異音、振動、昇温の原因となり得る。上記の各文献における軸受の異音、振動、昇温の発生の対策については改善の余地がある。

本開示は上記の課題に鑑みなされたものである。その目的は、軸受の異音、振動、昇温が発生しない条件により設計されたアンギュラ玉軸受を提供することである。

本開示に従ったアンギュラ玉軸受は、内輪と、外輪と、複数の転動体と、保持器とを備える。内輪は外周面に内輪軌道面を有する。外輪は内輪の外側に配置され、内周面に外輪軌道面を有する。複数の転動体は内輪軌道面と外輪軌道面との間に配置され、径方向に対して接触角を有する位置において内輪軌道面および外輪軌道面と接触するように配置される。保持器は内輪軌道面と外輪軌道面との間に配置され、複数の転動体が周方向に間隔をあけて円環状に配置されるように複数の転動体を保持する。保持器は複数の転動体のそれぞれを保持するためのポケットが、周方向に間隔をあけて複数形成されている。保持器は径方向に延びる直線に関して非対称である。転動体の上記接触角をαとすれば３０°≦α≦４５°である。外輪の外径をＤ、内輪の内径をｄ、転動体の直径をＤａとすれば、

の関係が成り立つ。軸受全体の軸方向の中心軸と保持器の軸方向の中心軸とが重なっている状態での保持器のポケットの転動体との対向面と、転動体の表面との、径方向についての隙間の寸法の最小値をＡとし、複数の転動体のそれぞれのピッチ径をＰＣＤとすれば、
Ａ／Ｄａ≦０．０２０…（２）および
２Ａ／ＰＣＤ≦０．０１０…（３）の少なくともいずれかの関係を満たす。

本開示によれば、軸受の異音、振動、昇温が発生しない条件により設計されたアンギュラ玉軸受を提供できる。

本実施の形態に係るアンギュラ玉軸受の構成を示す概略断面図である。 図１の一部を拡大する概略拡大断面図である。 図２と同領域の各部分について参照符号が付された概略拡大断面図である。 図２および図３中の保持器を抜き取った形状の第１例を示す概略拡大断面図である。 図２および図３中の保持器を抜き取った形状の第２例を示す概略拡大断面図である。 本実施の形態の保持器の一部分の概略斜視図である。 本実施の形態の保持器を円環部の内側から部分的に斜視した状態を示す模式図である。 図７を矢印に示す方向ＶＩＩＩから見た概略上面図である。 図８中の線分ＩＸ－ＩＸにおける概略断面図である。 図９の一部分の概略拡大断面図である。 図３での最上部の各部分の寸法が付された概略断面図である。 本実施の比較例における図９に相当する領域の概略断面図である。 表１中の２Ａ／ＰＣＤの値をグラフ化したものである。 表１中のＡ／Ｄａの値をグラフ化したものである。

以下、本実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施の形態に係るアンギュラ玉軸受の構成を示す概略断面図である。図２は、図１の一部を拡大する概略拡大断面図である。図１および図２を参照して、当該断面図における上下方向はアンギュラ玉軸受の径方向ＲＡであり、左右方向はアンギュラ玉軸受の軸方向ＡＸである。当該アンギュラ玉軸受は、内輪１０と、外輪２０と、転動体３０と、保持器４０とを備えている。内輪１０および外輪２０は円環形状を有している。外輪２０は径方向ＲＡについて内輪１０の外側に配置される。

内輪１０は、外周面に内輪軌道面１０ａを有している。外輪２０は、内周面に外輪軌道面２０ａを有している。これにより内輪軌道面１０ａと外輪軌道面２０ａとは径方向ＲＡについて互いに対向している。転動体３０は軸受の周方向に間隔をあけて複数配置され、内輪軌道面１０ａと外輪軌道面２０ａとの間に配置されている。なお転動体３０の数は任意であり、偶数個でも奇数個でもよい。複数の転動体３０のそれぞれの表面が内輪軌道面１０ａに接触する内輪接触点３１と、外輪軌道面２０ａに接触する外輪接触点３２とは、軸方向ＡＸについての位置が異なる。このため内輪接触点３１と外輪接触点３２とを結んでできる直線と、径方向ＲＡに延びる直線の延びる方向は異なり、両者の間には接触角αを有している。すなわち転動体３０は、径方向ＲＡに対して接触角αを有する位置において、内輪軌道面１０ａおよび外輪軌道面２０ａと接触するように配置された球体である。当該接触角αは３０°≦α≦４５°である。

保持器４０は、内輪軌道面１０ａと外輪軌道面２０ａとの間に配置されている。なお保持器４０は内輪軌道面１０ａと外輪軌道面２０ａとの間の領域から、第１の肩落とし部１１と第２の肩部２２との間の領域、および第１の肩部１２と第２の肩落とし部２１との間の領域まで延びるように配置されているのが通常である。図１～図３の例においてはそのような構成となっている。保持器４０は、複数の転動体３０が周方向に間隔をあけて円環状に配置されるように保持するための、円環形状に近い形状を有する部材である。保持器４０には、複数の転動体３０のそれぞれを保持するための保持器４０本体の欠落部であるポケット４４が、周方向に間隔をあけて複数形成されている。すなわち保持器４０の複数のポケット４４のそれぞれの内部には、複数の転動体３０のそれぞれが１個ずつ収納されている。

保持器４０は合成樹脂製であることが好ましい。

上記のように内輪軌道面１０ａおよび外輪軌道面２０ａは、部分的に軸方向ＡＸに対して傾斜するように延びる領域を有している。このため保持器４０も内輪軌道面１０ａなどと同様に軸方向ＡＸに対して傾斜する方向に延びている。保持器４０は径方向ＲＡに延びる直線に関して非対称である。すなわち図２のように、軸方向ＡＸの中央部にある径方向ＲＡの直線位置より左側の保持器４０の部分は、径方向ＲＡの直線位置より右側の保持器４０の部分に比べて、径方向ＲＡの内側に配置されている。

図１のように外輪２０の外径をＤ、内輪１０の内径をｄとする。図２のように転動体３０の直径をＤａとする。このとき

の関係が成り立つ。

また後に詳述するが、本実施の形態においては以下の関係が成り立つ。アンギュラ玉軸受全体の軸方向ＡＸの中心軸と保持器４０の軸方向ＡＸの中心軸とが同一となるよう互いに重なっている状態での、保持器４０のポケット４４の転動体３０との対向面と転動体３０の表面との、径方向ＲＡについての隙間の寸法の最小値をＡとする。当該寸法の最小値Ａはたとえば図９、図１０中に寸法Ａとして示される。図１に示すように複数の転動体３０のそれぞれのピッチ径をＰＣＤとする。このとき
Ａ／Ｄａ≦０．０２０…（２）または
２Ａ／ＰＣＤ≦０．０１０…（３）の関係を満たす。なおピッチ径ＰＣＤは、アンギュラ玉軸受の軸方向ＡＸに延びる中心軸を中心とし、各転動体３０の中心を円周方向に結んでできる仮想の円の直径である。

図３は、図２と同領域の各部分について参照符号が付された概略拡大断面図である。図４は、図２および図３中の保持器を抜き取った形状の第１例を示す概略拡大断面図である。図５は、図２および図３中の保持器を抜き取った形状の第２例を示す概略拡大断面図である。図６は、本実施の形態の保持器の一部分の概略斜視図である。図７は、本実施の形態の保持器を円環部の内側から部分的に斜視した状態を示す模式図である。図７においては次の図８中の線分ＶＩＩ－ＶＩＩにおける模式図が示されている。図８は、図７を矢印に示す方向ＶＩＩＩから見た概略上面図である。図９は図８中の線分ＩＸ－ＩＸにおける概略断面図である。図１０は図９の一部分の概略拡大断面図である。

図３を参照して、本実施の形態の内輪１０は、第１の肩落とし部１１と、第１の肩部１２とを含んでいる。第１の肩落とし部１１と第１の肩部１２との間の領域に内輪軌道面１０ａを有している。第１の肩部１２は、第１の肩落とし部１１に比べて外輪２０側に隆起した領域である。第１の肩落とし部１１および第１の肩部１２はほぼ軸方向ＡＸに沿う方向に延びている（拡がっている）。

同様に、本実施の形態の外輪２０は、第２の肩落とし部２１と、第２の肩部２２とを含んでいる。第２の肩落とし部２１と第２の肩部２２との間の領域に外輪軌道面２０ａを有している。第２の肩部２２は、第２の肩落とし部２１に比べて内輪１０側に隆起した領域である。第２の肩落とし部２１および第２の肩部２２は軸方向ＡＸに沿う方向に延びている（拡がっている）。ただし厳密には、内輪１０または外輪２０（図２、図３では外輪２０）にはカウンターがあり、図３の第２の肩落とし部２１は軸方向ＡＸに対して小さい角度を有する方向に拡がっている。小さい角度を有する場合も含めて上記では軸方向ＡＸに沿う方向と表現している。

上記においては第１の肩落とし部１１は軸方向ＡＸにほぼ平行に延び拡がり、第２の肩落とし部２１はカウンターを有する。これと逆に、たとえば第２の肩落とし部２１は軸方向ＡＸにほぼ平行に延び拡がり、第１の肩落とし部１１はカウンターを有してもよい。また上記カウンターの形状は、軸方向ＡＸに対する角度が異なる２つの領域を含んでもよい。これら２つの領域の境界は屈曲部である。２つの領域のいずれかは軸方向ＡＸにほぼ平行に延び拡がってもよいし、２つの領域の双方がカウンターを有するように軸方向ＡＸに対して小さい角度を有する方向に延び拡がってもよい。あるいは段差部を挟んで２つの領域が含まれてもよい。２つの領域の一方と他方との間には径方向について高さの差としての間隔（段差）を有している。段差部はたとえば円弧状の断面を有する球面の一部であってもよいし、それ以外の任意の曲面であってもよい。この場合、第１の肩落とし部１１と第２の肩落とし部２１とのいずれか他方は軸方向ＡＸにほぼ平行に延びてもよい。

図４～図８を参照して、保持器４０は、内輪１０および外輪２０と同様に円環形状を有している。保持器４０は、小環状部４１と、大環状部４２と、柱部４３とを含んでいる。小環状部４１と大環状部４２と柱部４３とは別部材ではなく保持器４０を構成する各領域である。つまり小環状部４１と大環状部４２と柱部４３とはひとつながりとなっており、これらにより単一部材である保持器４０が形成されている。

小環状部４１は、保持器４０のうち比較的円環形状の径が小さい領域である。このため小環状部４１は大環状部４２に比べて内輪１０側に配置される。これにより小環状部４１は、第１の肩落とし部１１と第２の肩部２２との間に配置されている。大環状部４２は、保持器４０のうち比較的円環形状の径が大きい領域である。このため大環状部４２は小環状部４１に比べて外輪２０側に配置される。これにより大環状部４２は、第２の肩落とし部２１と第１の肩部１２との間に配置されている。小環状部４１と大環状部４２とは概ね軸方向ＡＸに沿うように、すなわちアンギュラ玉軸受の幅方向に並んでいる。

柱部４３は、幅方向に沿って小環状部４１と大環状部４２との間に、小環状部４１と大環状部４２とを繋ぐように配置される。この部分には保持器４０の欠落部であるポケット４４が形成されており、ポケット４４内に複数の転動体３０が収納されている。このため小環状部４１と大環状部４２の間の領域には、周方向について間隔をあけて複数の柱部４３が設けられており、この複数の柱部４３の周方向の間隔部分に間隙として設けられたポケット４４に転動体３０が収納されている。したがって柱部４３は、周方向に隣り合うように配置される複数の転動体３０の間に配置されている。

柱部４３は、内径側柱部分４３ａと、外径側柱部分４３ｂとを有している。内径側柱部分４３ａは、小環状部４１と大環状部４２との間を、小環状部４１から大環状部４２に向けておおむね軸方向ＡＸに沿って延びる部分である。外径側柱部分４３ｂは、小環状部４１と大環状部４２との間を、大環状部４２から小環状部４１に向けておおむね軸方向ＡＸに沿って延びる部分である。

内径側柱部分４３ａは、柱部４３のなかでも比較的内側すなわち内輪１０の配置される側に配置されている。このため内径側柱部分４３ａは、径方向について概ね内径側柱部分４３ａのうち最も外側すなわち外輪２０に近い側の仮想表面は最外面４３ｅである。外径側柱部分４３ｂは、柱部４３のなかでも比較的外側すなわち外輪２０の配置される側に配置されている。外径側柱部分４３ｂのうち最も内側すなわち内輪１０に近い側の仮想表面は最内面４３ｆである。最外面４３ｅと最内面４３ｆとは互いに接触するように繋がれた面であり、露出しておらず柱部４３の内部に配置される仮想面である。柱部４３は、この仮想の最外面４３ｅおよび最内面４３ｆにおいて、内径側柱部分４３ａと外径側柱部分４３ｂとが繋がっていると捉えることができる。つまり最外面４３ｅおよび最内面４３ｆは、互いに接続されることにより、保持器４０の完成品においては同一の面となっているとも言える。これにより、内径側柱部分４３ａと外径側柱部分４３ｂとが一体となった柱部４３が構成されている。

内径側柱部分４３ａは、その大環状部４２側すなわち図３の右側に、第１の軸方向側面４３ｃが形成されている。第１の軸方向側面４３ｃは、内径側柱部分４３ａのうち、径方向ＲＡおよび軸方向ＡＸのいずれに対しても傾斜しており、大環状部４２または外径側柱部分４３ｂに達する表面（傾斜面）である。たとえば図３に示すように、小環状部４１は、最も内輪１０に近い側の表面である第１内径面４１ａと、最も外輪２０に近い側の表面である第１外径面４１ｂとを有している。大環状部４２は、最も内輪１０に近い側の表面である第２内径面４２ａと、最も外輪２０に近い側の表面である第２外径面４２ｂとを有している。図３の断面図における第１の軸方向側面４３ｃは、第１内径面４１ａと同一面の図３の最も大環状部４２側の端部から、図３に示す大環状部４２の第２内径面４２ａ、または外径側柱部分４３ｂのたとえば最内面４３ｆに達し、そこに繋がり一体となっている。

図３の断面図における第１の軸方向側面４３ｃの軸方向ＡＸに対する角度は、４５°以上６５°以下であることが好ましい。第１内径面４１ａと同一面の最も大環状部４２側の端部でありこれが第１の軸方向側面４３ｃと交差する点は、アンギュラ玉軸受の軸方向ＡＸの中央よりも大環状部４２側に配置されてもよい。

外径側柱部分４３ｂは、その小環状部４１側すなわち図３の左側に、第２の軸方向側面４３ｄが形成されている。第２の軸方向側面４３ｄは、外径側柱部分４３ｂのうち、径方向ＲＡおよび軸方向ＡＸのいずれに対しても傾斜しており、小環状部４１または内径側柱部分４３ａに達する表面（傾斜面）である。図３の断面図における第２の軸方向側面４３ｄは、第２外径面４２ｂと同一面の図３の最も小環状部４１側の端部から、図３に示す小環状部４１の第１外径面４１ｂ、または内径側柱部分４３ａのたとえば最外面４３ｅに達し、そこに繋がり一体となっている。

図３の断面図における第２の軸方向側面４３ｄの軸方向ＡＸに対する角度は、２０°以上４０°以下であることが好ましい。第２外径面４２ｂと同一面の最も小環状部４１側の端部でありこれが第２の軸方向側面４３ｄと交差する点は、第１内径面４１ａと同一面の最も大環状部４２側の端部でありこれが第１の軸方向側面４３ｃと交差する点よりも小環状部４１側にあってもよい。たとえば、第２外径面４２ｂと同一面の最も小環状部４１側の端部は、たとえばアンギュラ玉軸受の軸方向ＡＸの中央、すなわち図３の径方向ＲＡを示す直線上に配置されてもよい。これらにより、図３の断面図での第２の軸方向側面４３ｄの軸方向ＡＸに対する角度は、第１の軸方向側面４３ｃの軸方向ＡＸに対する角度よりも小さいことが好ましい。

なお図４の第１例における柱部４３は図３と同形状である。図４に示すように、第２の軸方向側面４３ｄと、柱部４３の径方向ＲＡについての最も外輪２０に近い側の表面（第２外径面４２ｂと同一面）との交線４５は、径方向ＲＡの直線上すなわち軸方向ＡＸの直線の中央に配置されてもよい。あるいは、たとえば当該交線４５は図４よりも軸方向ＡＸについての右側（大環状部４２側）に寄る位置に配置されてもよい。交線４５が軸方向ＡＸの直線の中央よりも大幅に大環状部４２側に配置され、大環状部４２のポケット４４よりもさらに右側（大環状部４２側）に寄る位置に交線４５が配置される例が、図５に示されている。さらに図示されないが他の例である第３例として、第２の軸方向側面４３ｄの大環状部４２側の第１の端部と、柱部４３の径方向ＲＡについての最も外輪２０に近い側の表面（第２外径面４２ｂと同一面）の小環状部４１側の第２の端部とが交わらず、第１の端部と第２の端部とが径方向ＲＡに延び拡がる面により繋がる構成であってもよい。あるいは第４例として、第３例と類似するが、第１の端部と第２の端部とを繋ぐ面が径方向ＲＡに対して傾斜しており、かつ当該面は第２の軸方向側面４３ｄの一部であることにより、第２の軸方向側面４３ｄが複数（たとえば２つ）の面を有する構成であってもよい。以上をまとめると、第２の軸方向側面４３ｄは複数の面の組合せであってもよいし、特にその場合は、第２の軸方向側面４３ｄを構成する当該複数の面の少なくとも一部の軸方向ＡＸに対する角度は、２０°以上４０°以下でなくてもよい。

図３において、小環状部４１の第１外径面４１ｂは、第１内径面４１ａよりも、径方向ＲＡについてピッチ径ＰＣＤを形成する転動体３０の中心に近い位置にある。また大環状部４２の第２内径面４２ａは、第２外径面４２ｂよりも、径方向ＲＡについてピッチ径ＰＣＤを形成する転動体３０の中心に近い位置にある。より詳しくは、径方向ＲＡについて、図３における第１外径面４１ｂは第１内径面４１ａよりも、これに隣接する転動体３０、すなわち図３に示すピッチ径を形成する転動体３０（複数の転動体３０のうち特に当該第１外径面４１ｂおよび第１内径面４１ａの部分に隣接する転動体３０）の中心に近い位置にある。同様に、径方向ＲＡについて、図３における第２内径面４２ａは第２外径面４２ｂよりも、これに隣接する転動体３０、すなわち図３に示すピッチ径を形成する転動体３０（複数の転動体３０のうち特に当該第２外径面４２ｂおよび第２内径面４２ａの部分に隣接する転動体３０）の中心に近い位置にある。

図３に示すように、第１内径面４１ａおよび第２外径面４２ｂは軸方向ＡＸに沿った円筒形状である。ただしこれに限らず、第１内径面４１ａおよび第２外径面４２ｂは円筒形状以外の筒形状であってもよい。

図３～図８に示すように、小環状部４１は、転動体３０と対向する面である上記対向面としての球面状の第１の玉受け面４４ａを有している。大環状部４２は，転動体３０と対向する面である上記対向面としての球面状の第２の玉受け面４４ｂを有している。第１の玉受け面４４ａおよび第２の玉受け面４４ｂにより保持器４０が欠落された部分が形成される。第１の玉受け面４４ａと第２の玉受け面４４ｂと、その他の保持器４０の本体の欠落部の内側面とが連続する（繋がる）ことで、１つのポケット４４が形成される。

つまり各ポケット４４は、第１の玉受け面４４ａと、その周方向の一方側および他方側の双方から軸方向に延びる部分の内壁面と、第２の玉受け面４４ｂと、その周方向の一方側および他方側の双方から軸方向に延びる部分の内壁面とが一体となっている。

図３に示すように、小環状部４１の外輪２０側の第１外径面４１ｂ、および大環状部４２の内輪１０側の第２内径面４２ａは、軸方向に対する角度βが５°≦β≦１８°であることが好ましい。上記数値範囲の中でも、当該角度βは８°≦β≦１５°であることがより好ましい。

なお第１外径面４１ｂおよび第２内径面４２ａは、仮想の最外面４３ｅおよび最内面４３ｆと同一面であると考えることができる。この場合、最外面４３ｅおよび最内面４３ｆの仮想の合せ面も、軸方向ＡＸに対する角度βは５°≦β≦１８°となる。言い換えれば、内径側柱部分４３ａと外径側柱部分４３ｂとの境界面が軸方向ＡＸに対する角度βは５°≦β≦１８°となる。

図１、図９および図１０を参照して、図中に示す寸法Ａは、保持器４０のポケット４４の最も内輪１０の側における転動体３０との対向面（第１の玉受け面４４ａの中で最も内側すなわち図１の軸方向ＡＸの直線に近い点）と、そのポケット４４が収納する転動体３０の表面との隙間の、径方向ＲＡについての距離を示す。またピッチ径をＰＣＤとすれば、
Ａ／Ｄａ≦０．０２０…（２）および
２Ａ／ＰＣＤ≦０．０１０…（３）の少なくともいずれかの関係が成立する。なお図９、図１０の寸法Ａについてより詳細に説明すると以下のとおりである。当該寸法Ａは、アンギュラ玉軸受全体の軸方向ＡＸの中心軸と保持器４０の軸方向ＡＸの中心軸とが同一となるよう互いに重なっている（一致している）状態での、保持器４０のポケット４４の転動体３０との対向面と、転動体３０の表面との径方向ＲＡについての隙間の寸法の最小値である。

なおＡの値は、図９のように、保持器４０の上記対向面（たとえば第２の玉受け面４４ｂ）の最も内輪１０の側における位置と、転動体３０の表面との、径方向ＲＡの距離であってもよい。しかしこれに限らず、たとえば図示されないが、保持器４０の上記対向面（たとえば第２の玉受け面４４ｂ）の最も外輪２０の側における位置と、転動体３０の表面との、径方向ＲＡの距離であってもよい。これにより、軸受の異音、振動、昇温を抑制できる。

以上のように、当該寸法Ａのポケット４４と転動体３０との径方向ＲＡの隙間とは、転動体３０および保持器４０が回転していない状態にあるときに形成される隙間の最小値である。この状態は、軸受の軸方向の中心軸と保持器４０の軸方向の中心軸とが重なっているときの転動体３０および保持器４０の状態を意味する。言い換えれば上記の状態とは、複数の転動体３０の中心を周方向に結んでできる円環形状の中心と、保持器４０の中心軸とが重なる状態を意味する。

なお図９における転動体３０の左右側の保持器４０の柱部４３は、下側のおよそ半分が内径側柱部分４３ａに相当し、上側のおよそ半分が外径側柱部分４３ｂに相当する。したがって内径側柱部分４３ａの最も内側の点とその径方向真上の転動体３０表面との間隔が上記のＡで表されている。

図１１は、図３での最上部の各部分の寸法が付された概略断面図である。図１１を参照して、保持器４０は、外径側ポケット入口径Ｌｏおよび内径側ポケット入口径Ｌｉの少なくともいずれかが複数の転動体３０の直径Ｄａよりも小さい。柱部４３の径方向ＲＡについての最も外輪２０に近い側および最も内輪１０に近い側の少なくともいずれかのストレート部長さをｂとする。図１１においては一例として、柱部４３の径方向ＲＡについての最も内輪１０に近い側のストレート部長さをｂとする。保持器４０の軸方向ＡＸの幅すなわち軸受全体の幅方向の保持器４０の幅をＢとする。このとき
ｂ≧０．５Ｂ…（４）
が成り立つ。ここでストレート部長さｂとは、たとえば内径側柱部分４３ａの径方向ＲＡについての最も内輪１０に近い側の表面が、第１内径面４１ａの小環状部４１側の端部から第１の軸方向側面４３ｃの最も小環状部４１側の端部に達する位置までの、第１内径面４１ａに沿う長さを意味する。ただしストレート部長さｂは、たとえば外径側柱部分４３ｂの径方向ＲＡについての最も外輪２０に近い側の表面が、第２外径面４２ｂの大環状部４２側の端部から第２の軸方向側面４３ｄの最も大環状部４２側の端部に達する位置までの、第２外径面４２ｂに沿う長さであってもよい。

次に、以上に述べた構成を有する本実施の形態のアンギュラ玉軸受の作用効果について説明する。

本実施の形態に係るアンギュラ玉軸受は、内輪１０と、外輪２０と、複数の転動体３０と、保持器４０とを備える。内輪１０は外周面に内輪軌道面１０ａを有する。外輪２０は内輪１０の外側に配置され、内周面に外輪軌道面２０ａを有する。複数の転動体３０は内輪軌道面１０ａと外輪軌道面２０ａとの間に配置され、径方向ＲＡに対して接触角αを有する位置において内輪軌道面１０ａおよび外輪軌道面２０ａと接触するように配置される。保持器４０は内輪軌道面１０ａと外輪軌道面２０ａとの間に配置され、複数の転動体３０が周方向に間隔をあけて円環状に配置されるように複数の転動体３０を保持する。保持器４０は複数の転動体３０のそれぞれを保持するためのポケット４４が、周方向に間隔をあけて複数形成されている。保持器４０は径方向に延びる直線に関して非対称である。転動体３０の上記接触角をαとすれば３０°≦α≦４５°である。外輪２０の外径をＤ、内輪１０の内径をｄ、転動体３０の直径をＤａとすれば、

の関係が成り立つ。軸受（アンギュラ玉軸受）全体の軸方向ＡＸの中心軸と保持器４０の軸方向ＡＸの中心軸とが重なっている状態での保持器４０のポケット４４の転動体３０との対向面と、転動体３０の表面との、径方向ＲＡについての隙間の寸法の最小値をＡとし、複数の転動体３０のそれぞれのピッチ径をＰＣＤとすれば、
Ａ／Ｄａ≦０．０２０…（２）および
２Ａ／ＰＣＤ≦０．０１０…（３）の少なくともいずれかの関係を満たす。

まず接触角αを３０°≦α≦４５°と比較的大きくすることにより、アンギュラ玉軸受の軸方向および径方向の双方向についての負荷容量を増加できる。なお接触角αは３０°≦α＜４５°であってもよい。次に上記の式（１）から、当該アンギュラ玉軸受には、外輪２０の外径Ｄ、内輪１０の内径ｄなどに対して比較的大きな直径Ｄａを有する転動体３０が用いられるといえる。これにより当該アンギュラ玉軸受の負荷容量を高めることができる。すなわち式（１）の値が０．６２未満となれば、外輪２０の外径Ｄ、内輪１０の内径ｄなどに対して転動体３０の直径Ｄａが十分に大きくなくなり、負荷容量を高めることが困難となる。しかし上記の式（１）の値が０．８０を超えれば、転動体３０の直径に見合った十分な保持器４０の強度、および内輪１０、外輪２０の幅方向の厚みが十分に確保できなくなる可能性がある。軸受の軸方向ＡＸの寸法すなわち幅を十分に拡張させることなく転動体３０の直径Ｄａのみを過剰に大きくすれば、転動体３０と軸受の幅方向端部との間隔が狭くなり、保持器４０を設置するスペースが狭くなるためである。以上により、上記の式（１）の値は０．６２以上０．８０以下であることが好ましい。なおこの中でも、上記の式（１）の値は０．６４以上であることが好ましく、その中でも０．６６以上であることがさらに好ましい。これによりアンギュラ玉軸受のいっそうの高負荷容量が達成できる。また式（１）の値は０．７８以下であることがより好ましく、その中でも０．７５以下であることがさらに好ましい。

次に、図１２は、本実施の比較例における図９に相当する領域の概略断面図である。図１２を参照して、比較例のアンギュラ玉軸受は、基本的に上記本実施の形態のアンギュラ玉軸受と同様の構成を有するため、各構成要素についての詳細な説明を省略する。ただし図１２の比較例は、図９に存在する寸法Ａの隙間部分が存在しない点において図９と異なっている。

本実施の形態においては保持器４０が径方向ＲＡに延びる直線に関して非対称であり、転動体３０の接触角αが３０°≦α≦４５°を満たす。このため保持器４０の小環状部４１が意図的に転動体３０の径方向についての中心に対してたとえば内輪１０側に位置ずれしている。同様に保持器４０の大環状部４２がたとえば転動体３０の径方向中心に対して外輪２０側に位置ずれしている。これにより保持器４０の十分な断面積が確保され、アンギュラ玉軸受を使用するうえで十分な保持器強度が確保されている。また図１２の保持器４０のポケット４４は少なくともその一部分が球面状である。このため図１２のように保持器４０の内径側柱部分４３ａとポケット４４との上記の寸法がＡの隙間が存在しない場合、内径側柱部分４３ａとポケット４４との境界の位置は、転動体３０の中心から、径方向すなわち図１２の上下方向に延びるように引いた直線が内輪軌道面１０ａとの交差点３３に近い位置となる。交差点３３は転動体３０と内輪軌道面１０ａとの接点である。これにより、図３のような左右非対称の保持器４０を有するアンギュラ玉軸受の使用時には、転動体３０が図中矢印で示すＲの方向に自転することによって、保持器４０のポケット４４に隣接する領域には、交差点３３に向かう方向に保持器４０を巻き込もうとする図１２中の矢印の力Ｆが大きくなる。一般的に回転する転動体３０が保持器４０を巻き込み転動体３０の自転を抑制すれば、内輪１０、外輪２０と転動体３０との速度差が生じる。転動体３０の速度が低下するためである。これにより、転動体３０とたとえば内輪軌道面１０ａとの間には滑りが助長され、内輪１０、外輪２０と転動体３０との間に異音、振動、昇温という不具合が生じてしまう場合がある。特に攪拌抵抗の大きいグリース潤滑がなされたアンギュラ玉軸受においてそのような不具合が顕著に生じる。

そこでＡ／Ｄａ≦０．０２０…（２）および２Ａ／ＰＣＤ≦０．０１０…（３）の少なくともいずれかの関係が成り立つように、ポケット４４の内部の対向面としての第１の玉受け面４４ａ、第２の玉受け面４４ｂの点から径方向ＲＡに伸ばした直線と転動体３０の表面との最短距離である寸法Ａの隙間を設ける。このようにアンギュラ玉軸受の転動体の直径ＤａおよびＰＣＤの少なくともいずれかに対して隙間の寸法Ａが適切に調整されることにより、アンギュラ玉軸受の使用時の保持器４０の移動量が適切となる。これにより、アンギュラ玉軸受の運転時の保持器４０の安定性が確保される。上記のように寸法Ａが制御されれば、内輪１０、外輪２０と転動体３０との速度差の発生が抑制される。転動体３０の自転が抑制されずその速度は低下しないためである。このため内輪１０、外輪２０と転動体３０との速度差に起因して内輪１０、外輪２０と転動体３０との間に生じる異音、振動、昇温の発生を安定的に抑制できる。

上記アンギュラ玉軸受は以下の構成であってもよい。内輪１０は、第１の肩落とし部１１と、第１の肩落とし部１１に比べて外輪２０側に隆起した第１の肩部１２とを含む。外輪２０は、第２の肩落とし部２１と、第２の肩落とし部２１に比べて内輪１０側に隆起した第２の肩部２２とを含む。保持器４０は、第１の肩落とし部１１と第２の肩部２２との間に配置される小環状部４１と、第２の肩落とし部２１と第１の肩部１２との間に配置される大環状部４２と、周方向に隣り合うように配置される複数の転動体３０の間に配置される柱部４３とを含む。柱部４３は、小環状部４１から大環状部４２に向けて軸方向ＡＸに沿って延びる内径側柱部分４３ａと、大環状部４２から小環状部４１に向けて軸方向ＡＸに沿って延びる外径側柱部分４３ｂとを有する。内径側柱部分４３ａの最も外輪２０に近い側（最外面４３ｅ）と外径側柱部分４３ｂの最も内輪１０に近い側（最内面４３ｆ）とを繋げることで内径側柱部分４３ａと外径側柱部分４３ｂとが一体となった柱部４３が構成される。これにより保持器４０の十分な断面積が確保され、アンギュラ玉軸受を使用するうえで十分な保持器強度が確保される。

上記アンギュラ玉軸受は以下の構成であってもよい。内径側柱部分４３ａの大環状部４２側には、径方向ＲＡおよび軸方向ＡＸのいずれに対しても傾斜しており大環状部４２または外径側柱部分４３ｂに達する第１の軸方向側面４３ｃが形成される。外径側柱部分４３ｂの小環状部４１側には、径方向ＲＡおよび軸方向ＡＸのいずれに対しても傾斜しており小環状部４１または内径側柱部分４３ａに達する第２の軸方向側面４３ｄが形成される。径方向ＲＡについて、小環状部４１の最も外輪２０に近い側の第１外径面４１ｂは、小環状部４１の最も内輪に近い側の第１内径面４１ａよりも、複数の転動体３０のうち第１外径面４１ｂおよび第１内径面４１ａの部分に隣接しピッチ径ＰＣＤを形成する転動体３０の中心に近い。径方向ＲＡについて、大環状部４２の最も内輪１０に近い側の第２内径面４２ａは、大環状部４２の最も外輪２０に近い側の第２外径面４２ｂよりも、複数の転動体３０のうち第２外径面４２ｂおよび第２内径面４２ａの部分に隣接しピッチ径ＰＣＤを形成する転動体３０の中心に近い。小環状部４１は転動体３０と対向する上記対向面としての球面状の第１の玉受け面４４ａを有し、大環状部４２は転動体３０と対向する上記対向面としての球面状の第２の玉受け面４４ｂを有する。これにより保持器４０の十分な断面積が確保され、アンギュラ玉軸受を使用するうえで十分な保持器強度が確保される。

上記アンギュラ玉軸受において、小環状部４１の外輪２０側の第１外径面４１ｂ、および大環状部４２の内輪１０側の第２内径面４２ａは、軸方向ＡＸに対する角度βが５°≦β≦１８°であってもよい。つまり保持器４０の製造工程における内径側柱部分４３ａの仮想の最外面４３ｅと外径側柱部分４３ｂの仮想の最内面４３ｆとの合せ面の、軸方向ＡＸに対する角度βが５°≦β≦１８°である。たとえば保持器４０が射出成形により形成される場合、型締め力を合せ面に伝えるためには、合せ面は軸方向ＡＸと同方向に延び拡がるよりも、合せ面は軸方向ＡＸに対してある角度を有することが好ましい。上記の合せ面の軸方向に対する角度βを５°以上とすることで、転動体３０の直径Ｄａが大きくなったとしても当該Ｄａに対して保持器４０の幅方向の寸法をさほど大きくすることなく保持器４０の最も幅方向の寸法が薄い薄肉部の肉厚がある厚み以上となるよう確保できる。また当該角度βを１８°以下とすることで、保持器４０の十分な断面積が確保できる。

上記アンギュラ玉軸受は以下の構成であってもよい。保持器４０は、外径側ポケット入口径Ｌｏおよび内径側ポケット入口径Ｌｉの少なくともいずれかが複数の転動体３０の直径Ｄａよりも小さい。柱部４３の径方向ＲＡについての最も外輪２０に近い側および最も内輪１０に近い側の少なくともいずれかのストレート部長さをｂ、保持器４０の軸方向ＡＸの幅をＢとすれば、ｂ≧０．５Ｂ…（４）である。このようにすれば、ポケット４４内に収納された転動体３０が、柱部４３の径方向ＲＡについての最も外輪２０に近い側および最も内輪１０に近い側の少なくともいずれかにおいて、ポケット４４の外側に脱落することが抑制できる。つまり転動体３０がポケット４４の少なくとも一方向から飛び出し保持器４０に収納されない状態となることを抑制できる。なお上記と同様の効果を奏する観点から、本実施の形態では、外径側ポケット入口径Ｌｏおよび内径側ポケット入口径Ｌｉの少なくともいずれかは、複数の転動体３０の直径をＤａとしたときに０．９９５Ｄａ以下であってもよい。

上記アンギュラ玉軸受において、保持器４０は合成樹脂製であってもよい。これにより、転動体３０の位置および回転運動を調整可能な転動体案内としての保持器４０を容易に形成できる。なお当該保持器４０は、合成樹脂材料を射出成形または切削加工することにより形成されることが好ましい。これにより保持器４０を容易に形成できる。

上記の式（２）および式（３）が好ましいことを検証する試験が実施された。当該試験に用いられたのは、図１での内径ｄが４０ｍｍ、外径Ｄが９０ｍｍ、軸方向ＡＸの幅が２３ｍｍのアンギュラ玉軸受である。図１に示すピッチ径をＰＣＤとし、転動体３０の直径をＤａとし、図９に示す隙間の寸法をＡとした。これらの単位はすべてｍｍである。２Ａ／ＰＣＤ、およびＡ／Ｄａの値を変化させたアンギュラ玉軸受のサンプルが１０種類試作された。これらのサンプル番号を１～１０とする。これら１０種類のサンプルのそれぞれが、グリース潤滑がなされた条件下で使用された。このときの内輪１０または外輪２０と、転動体３０との間に生じる異音、振動、昇温の発生の有無について調査された。その結果を以下の表１に示している。また図１３は、表１中の２Ａ／ＰＣＤの値をグラフ化したものである。図１３のグラフの横軸はサンプル番号を示し、縦軸は２Ａ／ＰＣＤの値を示している。図１４は、表１中のＡ／Ｄａの値をグラフ化したものである。図１４のグラフの横軸はサンプル番号を示し、縦軸はＡ／Ｄａの値を示している。これらにおける単位はすべて％である。

表１、図１３および図１４を参照して、サンプルＮｏ．４、９、１０において、内輪１０、外輪２０と転動体３０との間に生じる異音、振動、昇温の発生が抑制された。つまり上記の式（２）と式（３）との双方を満たす場合に、内輪１０、外輪２０と転動体３０との間に生じる異音、振動、昇温の発生が抑制される。

なお本実施例では上記の式（２）と式（３）との双方を満たす場合についてのみ調査されているが、式（２）と式（３）とにいずれか一方を満たす場合についても同様の結果が得られるものと推察される。

今回開示された各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。

１０ 内輪、１０ａ 内輪軌道面、１１ 第１の肩落とし部、１１ａ，２１ａ 第１部分、１１ｂ，２１ｂ 第２部分、１１ｒ，２１ｒ 段差部、１２ 第１の肩部、２０ 外輪、２０ａ 外輪軌道面、２１ 第２の肩落とし部、２２ 第２の肩部、３０ 転動体、３１ 内輪接触点、３２ 外輪接触点、３３ 交差点、４０ 保持器、４１ 小環状部、４１ａ 第１内径面、４１ｂ 第１外径面、４２ 大環状部、４２ａ 第２内径面、４２ｂ 第２外径面、４３ 柱部、４３ａ 内径側柱部分、４３ｂ 外径側柱部分、４３ｃ 第１の軸方向側面、４３ｄ 第２の軸方向側面、４３ｅ 最外面、４３ｆ 最内面、４４ ポケット、４４ａ 第１の玉受け面、４４ｂ 第２の玉受け面、４５ 交線、ＡＸ 軸方向、ＲＡ 径方向。

Claims (7)

1. 外周面に内輪軌道面を有する内輪と、
   前記内輪の外側に配置され、内周面に外輪軌道面を有する外輪と、
   前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に配置され、径方向に対して接触角を有する位置において前記内輪軌道面および前記外輪軌道面と接触するように配置される複数の転動体と、
   前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に配置され、前記複数の転動体が周方向に間隔をあけて円環状に配置されるように前記複数の転動体を保持する保持器とを備え、
   前記保持器は前記複数の転動体のそれぞれを保持するためのポケットが、前記周方向に間隔をあけて複数形成されており、
   前記保持器は前記径方向に延びる直線に関して非対称であり、
   前記転動体の前記接触角をαとすれば３０°≦α≦４５°であり、
   前記外輪の外径をＤ、前記内輪の内径をｄ、前記転動体の直径をＤａとすれば、
   

   

   の関係が成り立ち、
   軸受全体の軸方向の中心軸と前記保持器の前記軸方向の中心軸とが重なっている状態での前記保持器の前記ポケットの前記転動体との対向面と前記転動体の表面との前記径方向についての隙間の寸法の最小値をＡとし、前記複数の転動体のそれぞれのピッチ径をＰＣＤとすれば、
   Ａ／Ｄａ≦０．０２０…（２）および
   ２Ａ／ＰＣＤ≦０．０１０…（３）の少なくともいずれかの関係を満たす、アンギュラ玉軸受。
2. 前記保持器の前記対向面の最も前記内輪の側における位置と、前記転動体の表面との前記径方向の距離が、前記寸法の最小値Ａである、請求項１に記載のアンギュラ玉軸受。
3. 前記内輪は、第１の肩落とし部と、前記第１の肩落とし部に比べて前記外輪側に隆起した第１の肩部とを含み、
   前記外輪は、第２の肩落とし部と、前記第２の肩落とし部に比べて前記内輪側に隆起した第２の肩部とを含み、
   前記保持器は、前記第１の肩落とし部と前記第２の肩部との間に配置される小環状部と、前記第２の肩落とし部と前記第１の肩部との間に配置される大環状部と、前記周方向に隣り合うように配置される前記複数の転動体の間に配置される柱部とを含み、
   前記柱部は、前記小環状部から前記大環状部に向けて前記軸方向に沿って延びる内径側柱部分と、前記大環状部から前記小環状部に向けて前記軸方向に沿って延びる外径側柱部分とを有し、前記内径側柱部分の最も前記外輪に近い側と前記外径側柱部分の最も前記内輪に近い側とを繋げることで前記内径側柱部分と前記外径側柱部分とが一体となった前記柱部を構成する、請求項１または２に記載のアンギュラ玉軸受。
4. 前記内径側柱部分の前記大環状部側には、前記径方向および前記軸方向のいずれに対しても傾斜しており前記大環状部または前記外径側柱部分に達する第１の軸方向側面が形成され、
   前記外径側柱部分の前記小環状部側には、前記径方向および前記軸方向のいずれに対しても傾斜しており前記小環状部または前記内径側柱部分に達する第２の軸方向側面が形成され、
   前記径方向について、前記小環状部の最も前記外輪に近い側の第１外径面は、前記小環状部の最も前記内輪に近い側の第１内径面よりも、前記複数の転動体のうち前記第１外径面および前記第１内径面の部分に隣接し前記ピッチ径を形成する前記転動体の中心に近く、前記径方向について、前記大環状部の最も前記内輪に近い側の第２内径面は、前記大環状部の最も前記外輪に近い側の第２外径面よりも、前記複数の転動体のうち前記第２外径面および前記第２内径面の部分に隣接し前記ピッチ径を形成する前記転動体の中心に近く、
   前記小環状部は前記転動体と対向する前記対向面としての球面状の第１の玉受け面を有し、前記大環状部は前記転動体と対向する前記対向面としての球面状の第２の玉受け面を有する、請求項３に記載のアンギュラ玉軸受。
5. 前記小環状部の前記外輪側の前記第１外径面、および前記大環状部の前記内輪側の前記第２内径面は、前記軸方向に対する角度βが５°≦β≦１８°である、請求項４に記載のアンギュラ玉軸受。
6. 前記保持器は、外径側ポケット入口径および内径側ポケット入口径の少なくともいずれかが前記複数の転動体の直径よりも小さく、
   前記柱部の径方向についての最も前記外輪に近い側および最も前記内輪に近い側の少なくともいずれかのストレート部長さをｂ、前記保持器の前記軸方向の幅をＢとすれば、
   ｂ≧０．５Ｂ…（４）である、請求項３～５のいずれか１項に記載のアンギュラ玉軸受。
7. 前記保持器は合成樹脂製である、請求項１～６のいずれか１項に記載のアンギュラ玉軸受。

Images