JP3017914B2 - 総玉軸受及びアンギュラ型総玉軸受装置 - Google Patents
総玉軸受及びアンギュラ型総玉軸受装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は総玉軸受に関し、より詳
細には、真空あるいは高温環境下で回転軸を回転可能に
担持するのに最適な総玉軸受に関する。
細には、真空あるいは高温環境下で回転軸を回転可能に
担持するのに最適な総玉軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、この種の総玉軸受は、磁気軸受
装置のタッチダウン軸受、ターボ分子ポンプ用軸受、お
よび回転陽極Ｘ線管用軸受等、高速回転用の転がり軸受
として好適に用いられるものである。図６は、そのよう
な総玉軸受を一般的な回転陽極Ｘ線管に採用した構成例
を示している。同図を参照して、上記回転陽極Ｘ線管
は、電子を放出する陰極部１と、陰極部１に対向するタ
ーゲット板２と、ターゲット板２を回転可能に担持する
回転軸５とを備えている。
装置のタッチダウン軸受、ターボ分子ポンプ用軸受、お
よび回転陽極Ｘ線管用軸受等、高速回転用の転がり軸受
として好適に用いられるものである。図６は、そのよう
な総玉軸受を一般的な回転陽極Ｘ線管に採用した構成例
を示している。同図を参照して、上記回転陽極Ｘ線管
は、電子を放出する陰極部１と、陰極部１に対向するタ
ーゲット板２と、ターゲット板２を回転可能に担持する
回転軸５とを備えている。
【０００３】回転軸５は、横向きに配設されており、当
該回転中心線方向に間隔を隔てて配設された一対の総玉
軸受４、４により構成される軸受装置によって、回転可
能に軸支されている。この軸受装置は、ハウジング３内
に両総玉軸受４、４を収容している。図７に示すよう
に、総玉軸受４、４は、上記回転軸５の外周に形成され
た内輪軌道溝４３、４３と、回転軸５の外周に同心に配
設された外輪４１、４１の軌道溝４１ａ、４１ａと、両
軌道溝４３、４１ａ、４３、４１ａ間に介装される多数
の玉４２によって具体化されているインテグラル型の斜
接玉軸受である。なお、一方の外輪４１と他方の外輪４
１は、互いにカラー１０、１１を介して軸方向に並設さ
れている。
該回転中心線方向に間隔を隔てて配設された一対の総玉
軸受４、４により構成される軸受装置によって、回転可
能に軸支されている。この軸受装置は、ハウジング３内
に両総玉軸受４、４を収容している。図７に示すよう
に、総玉軸受４、４は、上記回転軸５の外周に形成され
た内輪軌道溝４３、４３と、回転軸５の外周に同心に配
設された外輪４１、４１の軌道溝４１ａ、４１ａと、両
軌道溝４３、４１ａ、４３、４１ａ間に介装される多数
の玉４２によって具体化されているインテグラル型の斜
接玉軸受である。なお、一方の外輪４１と他方の外輪４
１は、互いにカラー１０、１１を介して軸方向に並設さ
れている。
【０００４】回転軸５および外輪４１、４１は、高速度
鋼（日本工業規格：ＳＫＨ４）で形成されている。ま
た、カラー１０、１１は、それぞれステンレス鋼（日本
工業規格：ＳＵＳ４４０Ｃ、またはＳＵＳ４０３、ＳＵ
Ｓ４１０）で形成されている。総玉軸受４、４は、上記
外輪軌道溝４１ａ、４１ａの形状が背面合わせにされて
いる。玉４２、４２は、球状に形成されており、その表
面には、銀のイオンプレーティングや、他の軟質金属、
金、銅、鉛等の固体潤滑膜、或いは、層状構造をなす二
硫化モリブデン等の固体潤滑膜が施されている。
鋼（日本工業規格：ＳＫＨ４）で形成されている。ま
た、カラー１０、１１は、それぞれステンレス鋼（日本
工業規格：ＳＵＳ４４０Ｃ、またはＳＵＳ４０３、ＳＵ
Ｓ４１０）で形成されている。総玉軸受４、４は、上記
外輪軌道溝４１ａ、４１ａの形状が背面合わせにされて
いる。玉４２、４２は、球状に形成されており、その表
面には、銀のイオンプレーティングや、他の軟質金属、
金、銅、鉛等の固体潤滑膜、或いは、層状構造をなす二
硫化モリブデン等の固体潤滑膜が施されている。
【０００５】また、一般的な総玉軸受４、４において、
内輪軌道溝４３、４３の曲率半径は、外輪軌道溝４１
ａ、４１ａと同一に設定されていた。即ち、玉４２、４
２の径をＢｄとした場合、各軌道溝４３、４３、４１
ａ、４１ａの曲率半径は、（５１〜５４）％×Ｂｄに設
定されていた。上記構成によれば、陰極部１から放出さ
れる電子を高電圧によって加速し、ターゲット板２に衝
突させる。衝突した電子は、その制動輻射により、また
は、原子核内電子の空位をうめる遷移時のエネルギー放
出により、Ｘ線を発生する。
内輪軌道溝４３、４３の曲率半径は、外輪軌道溝４１
ａ、４１ａと同一に設定されていた。即ち、玉４２、４
２の径をＢｄとした場合、各軌道溝４３、４３、４１
ａ、４１ａの曲率半径は、（５１〜５４）％×Ｂｄに設
定されていた。上記構成によれば、陰極部１から放出さ
れる電子を高電圧によって加速し、ターゲット板２に衝
突させる。衝突した電子は、その制動輻射により、また
は、原子核内電子の空位をうめる遷移時のエネルギー放
出により、Ｘ線を発生する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】高速電子がターゲット
板２に衝突した際に高熱が発生し、回転軸５に伝導す
る。このため、回転陽極Ｘ線管の使用時において、回転
軸５の温度は、およそ５５０℃に達する。これに対し、
軸受４、４を構成している外輪４１は、およそ３５０℃
である。このため、回転軸５からの高温の熱伝導が玉４
２に施した固体潤滑膜を軟化或いは溶融したりして油潤
滑の早期剥離や摩耗を促進し、軸受の早期寿命を引き起
こす。
板２に衝突した際に高熱が発生し、回転軸５に伝導す
る。このため、回転陽極Ｘ線管の使用時において、回転
軸５の温度は、およそ５５０℃に達する。これに対し、
軸受４、４を構成している外輪４１は、およそ３５０℃
である。このため、回転軸５からの高温の熱伝導が玉４
２に施した固体潤滑膜を軟化或いは溶融したりして油潤
滑の早期剥離や摩耗を促進し、軸受の早期寿命を引き起
こす。
【０００７】また、回転軸５と当該回転軸５とは別体の
ハウジングとの間に温度差が生じ、回転軸５は軸方向に
伸びると共に、径方向にも伸びることになる。このと
き、軸受の内部すきまが負になるのを防止するため、カ
ラー１０、１１の材質を適宜設定して外輪４１、４１と
の間に所定の隙間を設け、外輪４１、４１を回転軸５に
対して相対的に移動させるようにしている。従って、回
転軸５の熱膨張によって内部すきまが負になることはな
いものの、外輪４１、４１の軸方向移動によって、玉４
２、４２が外輪４１、４１の軌道溝４１ａ、４１ａから
外れ、いわゆる肩乗り上げが生じる場合がある。この肩
乗り上げが生じると、軌道溝４１ａ、４１ａ端部で、玉
４２、４２の表面を被覆している潤滑膜が剥離する等の
不具合が生じ、結果的に軸受寿命が短くなるおそれがあ
る。
ハウジングとの間に温度差が生じ、回転軸５は軸方向に
伸びると共に、径方向にも伸びることになる。このと
き、軸受の内部すきまが負になるのを防止するため、カ
ラー１０、１１の材質を適宜設定して外輪４１、４１と
の間に所定の隙間を設け、外輪４１、４１を回転軸５に
対して相対的に移動させるようにしている。従って、回
転軸５の熱膨張によって内部すきまが負になることはな
いものの、外輪４１、４１の軸方向移動によって、玉４
２、４２が外輪４１、４１の軌道溝４１ａ、４１ａから
外れ、いわゆる肩乗り上げが生じる場合がある。この肩
乗り上げが生じると、軌道溝４１ａ、４１ａ端部で、玉
４２、４２の表面を被覆している潤滑膜が剥離する等の
不具合が生じ、結果的に軸受寿命が短くなるおそれがあ
る。
【０００８】さらに、回転陽極Ｘ線管は、約１０，００
０ｒ．ｐ．ｍ．の高速回転運動を行ない、且つ急加速を
伴うため、内外輪の軌道溝４３、４１ａ、４３、４１ａ
間の玉４２、４２の転がりは、内外輪には完全に追従す
ることができず、玉４２、４２と内輪軌道溝４３、４３
および玉４２、４２と外輪軌道溝４１ａ、４１ａ間の双
方ですべりが発生する。玉４２、４２の表面に固体潤滑
膜を施した玉軸受においては、上記すべりは潤滑膜の早
期摩耗に繋がり、結果的に軸受寿命を短くする。
０ｒ．ｐ．ｍ．の高速回転運動を行ない、且つ急加速を
伴うため、内外輪の軌道溝４３、４１ａ、４３、４１ａ
間の玉４２、４２の転がりは、内外輪には完全に追従す
ることができず、玉４２、４２と内輪軌道溝４３、４３
および玉４２、４２と外輪軌道溝４１ａ、４１ａ間の双
方ですべりが発生する。玉４２、４２の表面に固体潤滑
膜を施した玉軸受においては、上記すべりは潤滑膜の早
期摩耗に繋がり、結果的に軸受寿命を短くする。
【０００９】本発明は上記不具合に鑑みてなされたもの
であり、高温時や高速時において、玉のすべりを低減す
ると共に、玉への熱影響を低減し、もって、回転トルク
が小さく寿命の長い総玉軸受およびアンギュラ型総玉軸
受装置を提供することを目的としている。
であり、高温時や高速時において、玉のすべりを低減す
ると共に、玉への熱影響を低減し、もって、回転トルク
が小さく寿命の長い総玉軸受およびアンギュラ型総玉軸
受装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】一般に、玉と内輪および
玉と外輪との間のすべりを比較した場合、周速が速い
分、玉と外輪との間のすべりの方が大きい。従って、上
記課題を解決するために、本発明の請求項１記載の構成
は、内外輪の軌道溝間に複数の玉を配設した総玉軸受に
おいて、上記内輪軌道溝の曲率半径Ｐｉ、および上記外
輪軌道溝の曲率半径Ｐｏは、玉径をＢｄとしたときに、
下記式を満たすように設定されていることを特徴とする
総玉軸受である。０．５９Ｂｄ≦Ｐｉ≦０．６３Ｂｄ ０．５４Ｂｄ≦Ｐｏ≦０．５８Ｂｄ
玉と外輪との間のすべりを比較した場合、周速が速い
分、玉と外輪との間のすべりの方が大きい。従って、上
記課題を解決するために、本発明の請求項１記載の構成
は、内外輪の軌道溝間に複数の玉を配設した総玉軸受に
おいて、上記内輪軌道溝の曲率半径Ｐｉ、および上記外
輪軌道溝の曲率半径Ｐｏは、玉径をＢｄとしたときに、
下記式を満たすように設定されていることを特徴とする
総玉軸受である。０．５９Ｂｄ≦Ｐｉ≦０．６３Ｂｄ ０．５４Ｂｄ≦Ｐｏ≦０．５８Ｂｄ
【００１１】また、請求項２記載の構成は、玉の表面に
固体潤滑剤からなる皮膜が施されていることを特徴とす
る請求項第１項記載の総玉軸受である。また、請求項３
記載の構成は、 回転軸の周囲を取り囲むハウジングと、
回転軸の外周の軸方向に離隔した位置に配置される２つ
の軌道溝と、 両軌道溝に対応するハウジングの内周にす
きま嵌めにて嵌合され、内周に軌道溝が形成される２つ
の外輪と、 回転軸の両軌道溝及び両外輪の軌道溝間に各
々配置される複数の玉と、 両外輪間に配置される予圧付
与用のカラーとを備え、 上記回転軸の軌道溝の曲率半径
が上記外輪軌道溝の曲率半径よりも大きく設定されてい
ることを特徴とするアンギュラ型総玉軸受装置である。
また、請求項４記載の構成は、 玉の表面に固体潤滑剤か
らなる被膜が施されていることを特徴とする請求項第３
項記載のアンギュラ型総玉軸受装置である。 また、請求
項５記載の構成は、 上記回転軸の軌道溝の曲率半径をＰ
ｉ、外輪の軌道溝の曲率半径をＰｏ、玉径をＢｄとした
ときに、下記式を満たすように設定されていることを特
徴とする請求項３又は４記載のアンギュラ型総玉軸受装
置。 ０．５９Ｂｄ≦Ｐｉ≦０．６３Ｂｄ ０．５４Ｂｄ≦Ｐｏ≦０．５８Ｂｄ
固体潤滑剤からなる皮膜が施されていることを特徴とす
る請求項第１項記載の総玉軸受である。また、請求項３
記載の構成は、 回転軸の周囲を取り囲むハウジングと、
回転軸の外周の軸方向に離隔した位置に配置される２つ
の軌道溝と、 両軌道溝に対応するハウジングの内周にす
きま嵌めにて嵌合され、内周に軌道溝が形成される２つ
の外輪と、 回転軸の両軌道溝及び両外輪の軌道溝間に各
々配置される複数の玉と、 両外輪間に配置される予圧付
与用のカラーとを備え、 上記回転軸の軌道溝の曲率半径
が上記外輪軌道溝の曲率半径よりも大きく設定されてい
ることを特徴とするアンギュラ型総玉軸受装置である。
また、請求項４記載の構成は、 玉の表面に固体潤滑剤か
らなる被膜が施されていることを特徴とする請求項第３
項記載のアンギュラ型総玉軸受装置である。 また、請求
項５記載の構成は、 上記回転軸の軌道溝の曲率半径をＰ
ｉ、外輪の軌道溝の曲率半径をＰｏ、玉径をＢｄとした
ときに、下記式を満たすように設定されていることを特
徴とする請求項３又は４記載のアンギュラ型総玉軸受装
置。 ０．５９Ｂｄ≦Ｐｉ≦０．６３Ｂｄ ０．５４Ｂｄ≦Ｐｏ≦０．５８Ｂｄ
【００１２】
【作用】上記構成によれば、内輪軌道溝と玉との接触面
積が小さくなる。そして、熱膨張が生じ、回転軸、玉、
および外輪が軸方向および径方向に伸びると、外輪軌道
溝は内輪軌道溝に対し相対的に軸方向に変位する。この
際、内輪軌道溝は、外輪軌道溝よりも大きな曲率半径に
設定されているので、玉が肩乗り上げすることなく内輪
軌道溝の横断面形状に沿い、内輪軌道溝と転がり接触す
ることができる。内輪からの熱伝導の割合も低下する。
さらに、玉を外輪に転がりガイドさせるようにしたの
で、外輪と玉とのすべりが低減される。よって、玉に固
体潤滑膜を施した場合には、潤滑膜の寿命が延び、ひい
ては軸受の寿命が延びる。
積が小さくなる。そして、熱膨張が生じ、回転軸、玉、
および外輪が軸方向および径方向に伸びると、外輪軌道
溝は内輪軌道溝に対し相対的に軸方向に変位する。この
際、内輪軌道溝は、外輪軌道溝よりも大きな曲率半径に
設定されているので、玉が肩乗り上げすることなく内輪
軌道溝の横断面形状に沿い、内輪軌道溝と転がり接触す
ることができる。内輪からの熱伝導の割合も低下する。
さらに、玉を外輪に転がりガイドさせるようにしたの
で、外輪と玉とのすべりが低減される。よって、玉に固
体潤滑膜を施した場合には、潤滑膜の寿命が延び、ひい
ては軸受の寿命が延びる。
【００１３】
【実施例】以下、添付図面を参照しつつ本発明の好まし
い実施例について詳述する。なお以下の説明において、
従来技術と同一の部材には同一の符号を付し説明を省略
している。図１は、本発明の一実施例における総玉軸受
の要部拡大図であり、図２は、上記総玉軸受を採用した
回転陽極Ｘ線管の要部を示す概略正面図である。
い実施例について詳述する。なお以下の説明において、
従来技術と同一の部材には同一の符号を付し説明を省略
している。図１は、本発明の一実施例における総玉軸受
の要部拡大図であり、図２は、上記総玉軸受を採用した
回転陽極Ｘ線管の要部を示す概略正面図である。
【００１４】先ず、図２を参照して、本実施例に係る回
転陽極Ｘ線管においては、一対の総玉軸受４０１、４０
２により回転軸５がハウジング３に回転可能に軸支され
ている。外輪４１、４１は、ハウジング３に対し、すき
まばめにて嵌合され、ハウジング３に対し軸方向の移動
が可能なように配置されている。両総玉軸受４０１、４
０２は、従来例と同一の外輪軌道溝４１ａ、４１ａと、
回転軸５に直接形成された内輪軌道溝５１、５１との間
に、多数の玉４２、４２を、保持器によって相互の間隔
を規制することなく、つまり相互の接近（或いは離反）
を許容した状態で介在させたインテグラル式深溝型のも
のである。 本実施例に採用可能な玉４２としては、高
速度鋼製（例えば日本工業規格：ＳＫＨ４）のものを採
用することができる他、窒化けい素を主体とするセラミ
ック材で構成されたものが好適である。また、玉４２の
表面に施される固体潤滑剤としては、Ａｇ−ＩＰ（イオ
ンプレーティング）或いはＰｂ−ＩＰが好ましい。回転
軸５および外輪４１の表面硬さは、ＨＲＣ６２〜６６に
設定される。また、玉４２の表面硬さは、ＨＲＣ６３〜
６８である。
転陽極Ｘ線管においては、一対の総玉軸受４０１、４０
２により回転軸５がハウジング３に回転可能に軸支され
ている。外輪４１、４１は、ハウジング３に対し、すき
まばめにて嵌合され、ハウジング３に対し軸方向の移動
が可能なように配置されている。両総玉軸受４０１、４
０２は、従来例と同一の外輪軌道溝４１ａ、４１ａと、
回転軸５に直接形成された内輪軌道溝５１、５１との間
に、多数の玉４２、４２を、保持器によって相互の間隔
を規制することなく、つまり相互の接近（或いは離反）
を許容した状態で介在させたインテグラル式深溝型のも
のである。 本実施例に採用可能な玉４２としては、高
速度鋼製（例えば日本工業規格：ＳＫＨ４）のものを採
用することができる他、窒化けい素を主体とするセラミ
ック材で構成されたものが好適である。また、玉４２の
表面に施される固体潤滑剤としては、Ａｇ−ＩＰ（イオ
ンプレーティング）或いはＰｂ−ＩＰが好ましい。回転
軸５および外輪４１の表面硬さは、ＨＲＣ６２〜６６に
設定される。また、玉４２の表面硬さは、ＨＲＣ６３〜
６８である。
【００１５】回転軸５、外輪４１、および玉４２の線膨
張係数は、１１．０×１０-6である。本実施例の総玉軸
受４０１、４０２において、内輪軌道溝５１、５１の曲
率半径Ｐｉは、玉４２、４２の直径をＢｄとした場合、 Ｐｉ＝（６１％±２％）×Ｂｄ に設定されている。すなわち、 ０．５９Ｂｄ≦Ｐｉ≦０．６３Ｂｄ に設定されている。
張係数は、１１．０×１０-6である。本実施例の総玉軸
受４０１、４０２において、内輪軌道溝５１、５１の曲
率半径Ｐｉは、玉４２、４２の直径をＢｄとした場合、 Ｐｉ＝（６１％±２％）×Ｂｄ に設定されている。すなわち、 ０．５９Ｂｄ≦Ｐｉ≦０．６３Ｂｄ に設定されている。
【００１６】これに対し、外輪軌道溝４１ａ、４１ａの
曲率半径Ｐｏは、一般的な軸受に比べ、固体潤滑膜の摩
耗を考慮して Ｐｏ＝（５６％±２％）×Ｂｄ というように、若干大きく設定してある。すなわち、 ０．５４Ｂｄ≦Ｐｏ≦０．５８Ｂｄ に設定されている。 それにおいても、内輪軌道溝５１、
５１の曲率半径Ｐｉの方が、外輪軌道溝４１ａ、４１ａ
の曲率半径Ｐｏよりも大きく設定されている。これによ
り、内輪軌道溝５１と玉４２との接触面積が小さくな
る。
曲率半径Ｐｏは、一般的な軸受に比べ、固体潤滑膜の摩
耗を考慮して Ｐｏ＝（５６％±２％）×Ｂｄ というように、若干大きく設定してある。すなわち、 ０．５４Ｂｄ≦Ｐｏ≦０．５８Ｂｄ に設定されている。 それにおいても、内輪軌道溝５１、
５１の曲率半径Ｐｉの方が、外輪軌道溝４１ａ、４１ａ
の曲率半径Ｐｏよりも大きく設定されている。これによ
り、内輪軌道溝５１と玉４２との接触面積が小さくな
る。
【００１７】上記構成によれば、熱膨張が生じ、回転軸
５、玉４２、４２、および外輪４１、４１が軸方向およ
び径方向に伸びると、内輪軌道溝５１に対して外輪４１
は、その軌道溝４１ａとの間に配設される玉４２との接
触角を減ずるように、軸方向に相対的に変位する。この
際、内輪軌道溝５１は、外輪軌道溝４１ａよりも大きな
曲率半径に設定されている（Ｐｉ＞Ｐｏ）ので、玉４２
が肩乗り上げすることなく外輪軌道溝４１ａに転がりガ
イドされながら内輪軌道溝５１の横断面形状に沿い、外
輪軌道溝４１ａおよび内輪軌道溝５１と転がり接触する
ことができる。従って、従来の構造に比べ、玉４２の各
軌道溝４１ａ、５１とのすべりが減少し、玉表面の潤滑
膜の摩耗が減少し、軸受寿命が向上する。
５、玉４２、４２、および外輪４１、４１が軸方向およ
び径方向に伸びると、内輪軌道溝５１に対して外輪４１
は、その軌道溝４１ａとの間に配設される玉４２との接
触角を減ずるように、軸方向に相対的に変位する。この
際、内輪軌道溝５１は、外輪軌道溝４１ａよりも大きな
曲率半径に設定されている（Ｐｉ＞Ｐｏ）ので、玉４２
が肩乗り上げすることなく外輪軌道溝４１ａに転がりガ
イドされながら内輪軌道溝５１の横断面形状に沿い、外
輪軌道溝４１ａおよび内輪軌道溝５１と転がり接触する
ことができる。従って、従来の構造に比べ、玉４２の各
軌道溝４１ａ、５１とのすべりが減少し、玉表面の潤滑
膜の摩耗が減少し、軸受寿命が向上する。
【００１８】また、回転軸５からの熱伝導の割合が低減
し、軸受の温度上昇が小さくなり、潤滑膜の損失も少な
くなる。さらに、接触面積が少ない分、面圧が下がって
回転トルクτが小さくなり、潤滑膜の摩耗も減少する。
このように、本実施例の総玉軸受によれば、玉４２のす
べり運動が減少することに加えて内輪軌道溝５１と玉４
２との接触面積が小さくなることにより、さらには、玉
４２が肩乗り上げすることなく内輪軌道溝５１の横断面
形状に沿い、内輪軌道溝５１と転がり接触することによ
り、肩乗り上げの発生が防止され、また回転トルクτの
増加、並びに潤滑被覆の剥離等の不具合を防止すること
ができ、もって、総玉軸受の寿命が短くなるのを防止す
ることができるという顕著な効果を奏する。特に、回転
トルクτの低減を図ることができるので、固体潤滑膜を
施した玉４２のスピンを抑制することができる結果、軌
道溝との摩擦による潤滑膜の損傷も抑制でき、固体潤滑
寿命も長くなるという利点がある。
し、軸受の温度上昇が小さくなり、潤滑膜の損失も少な
くなる。さらに、接触面積が少ない分、面圧が下がって
回転トルクτが小さくなり、潤滑膜の摩耗も減少する。
このように、本実施例の総玉軸受によれば、玉４２のす
べり運動が減少することに加えて内輪軌道溝５１と玉４
２との接触面積が小さくなることにより、さらには、玉
４２が肩乗り上げすることなく内輪軌道溝５１の横断面
形状に沿い、内輪軌道溝５１と転がり接触することによ
り、肩乗り上げの発生が防止され、また回転トルクτの
増加、並びに潤滑被覆の剥離等の不具合を防止すること
ができ、もって、総玉軸受の寿命が短くなるのを防止す
ることができるという顕著な効果を奏する。特に、回転
トルクτの低減を図ることができるので、固体潤滑膜を
施した玉４２のスピンを抑制することができる結果、軌
道溝との摩擦による潤滑膜の損傷も抑制でき、固体潤滑
寿命も長くなるという利点がある。
【００１９】しかも、本実施例によれば、回転軸５から
の熱伝導の割合が低減し、軸受の温度上昇が小さくなる
ので、熱影響を受けにくくなり、この点からも、寿命を
延ばすことに寄与することができる。この構成は、少な
くともターゲット板２に近い方の第１の総玉軸受４０１
に施されている。回転軸５の熱影響は、第１の総玉軸受
４０１の方がより大きいからである。しかし、本実施例
においては、第２の総玉軸受４０２においても、内輪軌
道溝５１の曲率半径Ｐｉの方が、外輪軌道溝４２ａの曲
率半径Ｐｏよりも大きく設定されている。
の熱伝導の割合が低減し、軸受の温度上昇が小さくなる
ので、熱影響を受けにくくなり、この点からも、寿命を
延ばすことに寄与することができる。この構成は、少な
くともターゲット板２に近い方の第１の総玉軸受４０１
に施されている。回転軸５の熱影響は、第１の総玉軸受
４０１の方がより大きいからである。しかし、本実施例
においては、第２の総玉軸受４０２においても、内輪軌
道溝５１の曲率半径Ｐｉの方が、外輪軌道溝４２ａの曲
率半径Ｐｏよりも大きく設定されている。
【００２０】次に、本実施例において、両総玉軸受４０
１、４０２は、各玉４２を軌道溝４１ａ、５１に沿って
一方向に寄せ集めた際、玉４２のなす列の一端と他端と
の円周方向のすきまＣＣが、以下の関係式（１）、
（２）を満すように設定されている： ＣＣ＝ｄｍ×ｓｉｎ｛１８０°−Ｚ×ｓｉｎ-1（Ｂｄ／ｄｍ）｝…（１） ０．８×Ｂｄ≦ＣＣ≦２．０×Ｂｄ …（２） ｄｍ：玉４２のピッチ円直径（図３参照） Ｂｄ：玉４２の直径（図３参照） Ｚ：玉４２の個数 上記構成を採用しているので、本実施例の総玉軸受４０
１、４０２においては、特に高速回転時において、玉４
２の進み遅れによる回転トルクへの影響を抑制すること
ができる。このため、玉４２同士が干渉するのを抑制す
ることができ、ひいては、異音が発生したり、焼付が発
生したりするのを防止することができる。また、軸受自
体の回転トルクτも低減する。
１、４０２は、各玉４２を軌道溝４１ａ、５１に沿って
一方向に寄せ集めた際、玉４２のなす列の一端と他端と
の円周方向のすきまＣＣが、以下の関係式（１）、
（２）を満すように設定されている： ＣＣ＝ｄｍ×ｓｉｎ｛１８０°−Ｚ×ｓｉｎ-1（Ｂｄ／ｄｍ）｝…（１） ０．８×Ｂｄ≦ＣＣ≦２．０×Ｂｄ …（２） ｄｍ：玉４２のピッチ円直径（図３参照） Ｂｄ：玉４２の直径（図３参照） Ｚ：玉４２の個数 上記構成を採用しているので、本実施例の総玉軸受４０
１、４０２においては、特に高速回転時において、玉４
２の進み遅れによる回転トルクへの影響を抑制すること
ができる。このため、玉４２同士が干渉するのを抑制す
ることができ、ひいては、異音が発生したり、焼付が発
生したりするのを防止することができる。また、軸受自
体の回転トルクτも低減する。
【００２１】次に、本実施例においては、第２の総玉軸
受４０２の負荷容量を第１の総玉軸受４０１よりも小さ
く設定している。上述したように、両総玉軸受４０１、
４０２が、回転軸５を介してターゲット板２を片持ち状
態にしている場合、回転軸５が傾き、ターゲット板２の
方へ引っ張られる結果、第２の総玉軸受４０２には、予
圧がかかり、個々の玉に作用する面圧は、低くなる。
受４０２の負荷容量を第１の総玉軸受４０１よりも小さ
く設定している。上述したように、両総玉軸受４０１、
４０２が、回転軸５を介してターゲット板２を片持ち状
態にしている場合、回転軸５が傾き、ターゲット板２の
方へ引っ張られる結果、第２の総玉軸受４０２には、予
圧がかかり、個々の玉に作用する面圧は、低くなる。
【００２２】ところが、ターゲット板２に近い第１の軸
受装置４０１には、熱膨張を無視した場合、アキシャル
荷重が殆ど作用しないため、ラジアル荷重を特定の玉だ
けで受けることになり、オーバーハング状態になって、
面圧が高くなる。この結果、両総玉軸受４０１、４０２
の諸元が全く同一の場合には、第１の総玉軸受４０１の
寿命が短くなり、製品の寿命を支配している。
受装置４０１には、熱膨張を無視した場合、アキシャル
荷重が殆ど作用しないため、ラジアル荷重を特定の玉だ
けで受けることになり、オーバーハング状態になって、
面圧が高くなる。この結果、両総玉軸受４０１、４０２
の諸元が全く同一の場合には、第１の総玉軸受４０１の
寿命が短くなり、製品の寿命を支配している。
【００２３】そこで、本実施例では、第２の総玉軸受４
０２の負荷容量を第１の総玉軸受４０１よりも小さく設
定することにより、面圧を配分させ、且つ、第２の総玉
軸受４０２の回転トルクτを小さくし、もって、全体と
して、回転トルクτの低減を図っているのである。その
第１の態様としては、第２の総玉軸受４０２の玉４２の
個数を第１の総玉軸受４０１の個数よりも少なくするこ
とが好適である。
０２の負荷容量を第１の総玉軸受４０１よりも小さく設
定することにより、面圧を配分させ、且つ、第２の総玉
軸受４０２の回転トルクτを小さくし、もって、全体と
して、回転トルクτの低減を図っているのである。その
第１の態様としては、第２の総玉軸受４０２の玉４２の
個数を第１の総玉軸受４０１の個数よりも少なくするこ
とが好適である。
【００２４】また、別の態様としては、第２の総玉軸受
４０２の玉４２の直径を第１の総玉軸受４０１の直径よ
りも小さくすることが好適である。上述した何れの態様
においても、第１の総玉軸受４０１の負荷容量は変わら
ず、第２の総玉軸受４０２の回転トルクτは小さくなる
ので、全体として、回転トルクτを低減することができ
る。これは、第２の総玉軸受４０２においては、片持ち
支持に由来するアキシャル荷重により、いわゆる予圧が
作用している結果、上述のように設定して負荷容量を下
げても、製品全体としての寿命には影響せず、回転トル
クτを減少させることができる反面、第１の総玉軸受４
０１においては、負荷容量は変わらないため、寿命は変
わらない。従って、全体として回転トルクτが低減で
き、寿命を延ばすことができるのである。
４０２の玉４２の直径を第１の総玉軸受４０１の直径よ
りも小さくすることが好適である。上述した何れの態様
においても、第１の総玉軸受４０１の負荷容量は変わら
ず、第２の総玉軸受４０２の回転トルクτは小さくなる
ので、全体として、回転トルクτを低減することができ
る。これは、第２の総玉軸受４０２においては、片持ち
支持に由来するアキシャル荷重により、いわゆる予圧が
作用している結果、上述のように設定して負荷容量を下
げても、製品全体としての寿命には影響せず、回転トル
クτを減少させることができる反面、第１の総玉軸受４
０１においては、負荷容量は変わらないため、寿命は変
わらない。従って、全体として回転トルクτが低減で
き、寿命を延ばすことができるのである。
【００２５】表１は、上述した実施例の具体的な数値を
計算した結果を示している。計算条件としては、図２に
示す重心Ｇの荷重を３．５ＫＧ、重心から第１の総玉軸
受４０１までの軸方向の距離Ｄ０を６３ｃｍ、両総玉軸
受４０１、４０２間の軸方向の距離Ｄ１を５０．８ｃｍ
に設定した場合である。
計算した結果を示している。計算条件としては、図２に
示す重心Ｇの荷重を３．５ＫＧ、重心から第１の総玉軸
受４０１までの軸方向の距離Ｄ０を６３ｃｍ、両総玉軸
受４０１、４０２間の軸方向の距離Ｄ１を５０．８ｃｍ
に設定した場合である。
【００２６】
【表１】
【００２７】〔測定結果〕本実施例による回転トルクτ
および寿命を調べるために、以下の条件で回転トルク
τ、寿命比の測定を行なった。 （１）試料 回転トルクτの変化を測定するために、 Ａ． アンギュラ型総玉軸受（型番６０８相当品。潤滑
剤：固体潤滑剤をコーティング（ＡｇＩ．Ｐ．処理））
を用いて、玉径Ｂｄおよび玉数Ｚを一定とし、すきまＣ
Ｃのみを変更したもの（試験品〜）、 Ｂ． 上記アンギュラ型総玉軸受を用いて、玉数Ｚを試
験品と同じに設定し、玉径Ｂｄを試験品よりも小さ
く設定して、すきまＣＣのみを変更したもの（試験品
〜）、および Ｃ． 上記アンギュラ型総玉軸受を用いて、玉径Ｂｄを
試験品〜と同じに設定し、玉数Ｚを試験品よりも
小さく設定して、すきまＣＣのみを変更したもの（試験
品、）を試料とした。上記試験品〜のうち、本
願発明の実施例相当品は、、、である。
および寿命を調べるために、以下の条件で回転トルク
τ、寿命比の測定を行なった。 （１）試料 回転トルクτの変化を測定するために、 Ａ． アンギュラ型総玉軸受（型番６０８相当品。潤滑
剤：固体潤滑剤をコーティング（ＡｇＩ．Ｐ．処理））
を用いて、玉径Ｂｄおよび玉数Ｚを一定とし、すきまＣ
Ｃのみを変更したもの（試験品〜）、 Ｂ． 上記アンギュラ型総玉軸受を用いて、玉数Ｚを試
験品と同じに設定し、玉径Ｂｄを試験品よりも小さ
く設定して、すきまＣＣのみを変更したもの（試験品
〜）、および Ｃ． 上記アンギュラ型総玉軸受を用いて、玉径Ｂｄを
試験品〜と同じに設定し、玉数Ｚを試験品よりも
小さく設定して、すきまＣＣのみを変更したもの（試験
品、）を試料とした。上記試験品〜のうち、本
願発明の実施例相当品は、、、である。
【００２８】また、寿命比を測定するために、Ａ、Ｃの
試験品〜、、を試料とした。 （２）試験装置 試験装置としては、図４に示すものを採用した。同図に
おいて、試料となる総玉軸受４００に軸支される回転軸
４５１を、第１の空気軸受４２０によって、中立状態に
支持し、総玉軸受４００の外輪を、トルク検出用ハウジ
ング４３０に固定した。このトルク検出用ハウジング４
３０は、第２の空気軸受４４０により、浮揚した状態で
支持されている。４５０は、回転軸４５１の上端に配設
された空気荷重装置であり、総玉軸受４００に所定のア
キシャル荷重（予圧）を付与するためのものである。こ
のアキシャル荷重は、任意に調整される。また、回転軸
４５１は、エアータービン４６０によって、速度調整可
能に回転駆動されるようになっている。
試験品〜、、を試料とした。 （２）試験装置 試験装置としては、図４に示すものを採用した。同図に
おいて、試料となる総玉軸受４００に軸支される回転軸
４５１を、第１の空気軸受４２０によって、中立状態に
支持し、総玉軸受４００の外輪を、トルク検出用ハウジ
ング４３０に固定した。このトルク検出用ハウジング４
３０は、第２の空気軸受４４０により、浮揚した状態で
支持されている。４５０は、回転軸４５１の上端に配設
された空気荷重装置であり、総玉軸受４００に所定のア
キシャル荷重（予圧）を付与するためのものである。こ
のアキシャル荷重は、任意に調整される。また、回転軸
４５１は、エアータービン４６０によって、速度調整可
能に回転駆動されるようになっている。
【００２９】上記トルク検出用ハウジング４３０に作用
する回転トルクは、トルク検出器４７０によって検出可
能に構成されている。その検出信号は、増幅器４８０を
介してＸ−Ｙ記録計４９０に入力される。また、回転軸
４１０の回転速度は、非接触の回転速度検出器５００お
よびタコメータ５１０によって検出可能であり、その検
出信号は、上記Ｘ−Ｙ記録計４９０に入力される。Ｘ−
Ｙ記録計４９０は、検出結果を出力する。
する回転トルクは、トルク検出器４７０によって検出可
能に構成されている。その検出信号は、増幅器４８０を
介してＸ−Ｙ記録計４９０に入力される。また、回転軸
４１０の回転速度は、非接触の回転速度検出器５００お
よびタコメータ５１０によって検出可能であり、その検
出信号は、上記Ｘ−Ｙ記録計４９０に入力される。Ｘ−
Ｙ記録計４９０は、検出結果を出力する。
【００３０】（３）試験方法 （３−１）回転トルクの測定 図４の試験装置を使用して、試験品〜に、２ｋｇｆ
の予圧（アキシャル方向の荷重）をかけ、大気圧、常温
にて、４０００ｒｐｍの回転速度で回転させた。
の予圧（アキシャル方向の荷重）をかけ、大気圧、常温
にて、４０００ｒｐｍの回転速度で回転させた。
【００３１】（３−２）寿命の測定 図４の試験装置を使用して、試験品〜、、に、
１５ｋｇｆの予圧（アキシャル方向の荷重）をかけ、１
０-5Ｐａ、常温にて、３０００ｒｐｍの回転速度で回転
させた。 （４）測定結果 図５は、上記試験品〜の測定結果を示すプロット図
であり、白抜きのものは、回転トルクτの数値を示し、
黒く塗り潰されたものは、試験品の寿命を１とする寿
命比をプロットしたものである。
１５ｋｇｆの予圧（アキシャル方向の荷重）をかけ、１
０-5Ｐａ、常温にて、３０００ｒｐｍの回転速度で回転
させた。 （４）測定結果 図５は、上記試験品〜の測定結果を示すプロット図
であり、白抜きのものは、回転トルクτの数値を示し、
黒く塗り潰されたものは、試験品の寿命を１とする寿
命比をプロットしたものである。
【００３２】図５に示すように、すきまＣＣが大きくな
ればなる程、回転トルクτが低減することがわかった。
但し、すきまＣＣが２．０を越える場合、試験品を１
とする寿命比が短くなることが予想され、上記関係式
（１）の範囲が両者の要請を満たす上で最も好ましいこ
とがわかった。次に、玉径Ｂｄを試験品よりも小さく
設定したもの（Ｂ欄に該当するもの：試験品、、
）については、玉径Ｂｄが基準寸法のものよりも回転
トルクτが低下することがわかった。
ればなる程、回転トルクτが低減することがわかった。
但し、すきまＣＣが２．０を越える場合、試験品を１
とする寿命比が短くなることが予想され、上記関係式
（１）の範囲が両者の要請を満たす上で最も好ましいこ
とがわかった。次に、玉径Ｂｄを試験品よりも小さく
設定したもの（Ｂ欄に該当するもの：試験品、、
）については、玉径Ｂｄが基準寸法のものよりも回転
トルクτが低下することがわかった。
【００３３】さらに、玉数Ｚを試験品よりも小さく設
定したもの（Ｃ欄に該当するもの：試験品、）につ
いては、上記Ｂ欄に該当するものよりもさらに回転トル
クτが低下し、しかも、寿命比もあまり低下しないこと
がわかった。なお、上記実施例では、いわゆるインテグ
ラル式深溝型の総玉軸受について述べたが、通常の内輪
を有する深溝型の総玉軸受であってもよい。さらに、斜
接玉軸受に限らず内外輪の何れかまたは両方に玉入れ溝
を形成した深溝玉軸受であってもよい。
定したもの（Ｃ欄に該当するもの：試験品、）につ
いては、上記Ｂ欄に該当するものよりもさらに回転トル
クτが低下し、しかも、寿命比もあまり低下しないこと
がわかった。なお、上記実施例では、いわゆるインテグ
ラル式深溝型の総玉軸受について述べたが、通常の内輪
を有する深溝型の総玉軸受であってもよい。さらに、斜
接玉軸受に限らず内外輪の何れかまたは両方に玉入れ溝
を形成した深溝玉軸受であってもよい。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の総玉軸受
によれば、玉と内輪軌道溝との接触面積が減少すること
により、さらには、玉が肩乗り上げすることなく外輪軌
道溝に転がりガイドされながら内輪軌道溝の横断面形状
に沿い、内外輪軌道溝と転がり接触することにより、す
べりや肩乗り上げによる回転トルクの増加、並びに潤滑
被覆の剥離等の不具合を防止することができ、もって、
総玉軸受の寿命が短くなるのを防止することができると
いう顕著な効果を奏する。特に、回転トルクの低減を図
ることができるので、固体潤滑膜を施した玉のスピンを
抑制することができる結果、軌道溝との摩擦による潤滑
膜の損傷も抑制でき、固体潤滑寿命も長くなるという利
点がある。
によれば、玉と内輪軌道溝との接触面積が減少すること
により、さらには、玉が肩乗り上げすることなく外輪軌
道溝に転がりガイドされながら内輪軌道溝の横断面形状
に沿い、内外輪軌道溝と転がり接触することにより、す
べりや肩乗り上げによる回転トルクの増加、並びに潤滑
被覆の剥離等の不具合を防止することができ、もって、
総玉軸受の寿命が短くなるのを防止することができると
いう顕著な効果を奏する。特に、回転トルクの低減を図
ることができるので、固体潤滑膜を施した玉のスピンを
抑制することができる結果、軌道溝との摩擦による潤滑
膜の損傷も抑制でき、固体潤滑寿命も長くなるという利
点がある。
【００３５】しかも、本発明によれば、回転軸からの熱
伝導の割合が低減し、軸受の温度上昇が小さくなるの
で、熱影響を受けにくくなり、この点からも、寿命を延
ばすことに寄与することができる。
伝導の割合が低減し、軸受の温度上昇が小さくなるの
で、熱影響を受けにくくなり、この点からも、寿命を延
ばすことに寄与することができる。
【図１】本発明の一実施例における総玉軸受の要部拡大
図である。
図である。
【図２】上記総玉軸受を採用した回転陽極Ｘ線管の要部
を示す概略正面図である。
を示す概略正面図である。
【図３】上記回転陽極Ｘ線管の一部を破断して示す要部
側面略図である。
側面略図である。
【図４】回転トルクおよび寿命の測定に使用した試験装
置の概略図である。
置の概略図である。
【図５】上記測定の結果を示すプロット図である。
【図６】一般的な回転陽極Ｘ線管を示す概略正面図であ
る。
る。
【図７】図６の回転陽極Ｘ線管の要部を拡大して示す概
略正面図である。
略正面図である。
５ 回転軸 ４１ａ 外輪軌道溝 ４２ 玉 ５１ 内輪軌道溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16C 33/58 F16C 19/02 F16C 19/54
Claims (5)
- 【請求項１】内外輪の軌道溝間に複数の玉を配設した総
玉軸受において、 上記内輪軌道溝の曲率半径Ｐｉ、および上記外輪軌道溝
の曲率半径Ｐｏは、玉径をＢｄとしたときに、下記式を
満たすように設定されていることを特徴とする総玉軸
受。０．５９Ｂｄ≦Ｐｉ≦０．６３Ｂｄ ０．５４Ｂｄ≦Ｐｏ≦０．５８Ｂｄ - 【請求項２】玉の表面に固体潤滑剤からなる被膜が施さ
れていることを特徴とする請求項第１項記載の総玉軸
受。 - 【請求項３】回転軸の周囲を取り囲むハウジングと、 回転軸の外周の軸方向に離隔した位置に配置される２つ
の軌道溝と、 両軌道溝に対応するハウジングの内周にすきま嵌めにて
嵌合され、内周に軌道溝が形成される２つの外輪と、 回転軸の両軌道溝及び両外輪の軌道溝間に各々配置され
る複数の玉と、 両外輪間に配置される予圧付与用のカラーとを備え、 上記回転軸の軌道溝の曲率半径が上記外輪の軌道溝の曲
率半径よりも大きく設定されていることを特徴とするア
ンギュラ型総玉軸受装置。 - 【請求項４】玉の表面に固体潤滑剤からなる被膜が施さ
れていることを特徴とする請求項第３項記載のアンギュ
ラ型総玉軸受装置。 - 【請求項５】上記回転軸の軌道溝の曲率半径をＰｉ、外
輪の軌道溝の曲率半径をＰｏ、玉径をＢｄとしたとき
に、下記式を満たすように設定されていることを特徴と
する請求項３又は４記載のアンギュラ型総玉軸受装置。 ０．５９Ｂｄ≦Ｐｉ≦０．６３Ｂｄ ０．５４Ｂｄ≦Ｐｏ≦０．５８Ｂｄ
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6030139A JP3017914B2 (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 総玉軸受及びアンギュラ型総玉軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6030139A JP3017914B2 (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 総玉軸受及びアンギュラ型総玉軸受装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27324099A Division JP3685661B2 (ja) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | アンギュラ型の総玉軸受装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07238938A JPH07238938A (ja) | 1995-09-12 |
| JP3017914B2 true JP3017914B2 (ja) | 2000-03-13 |
Family
ID=12295440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6030139A Expired - Fee Related JP3017914B2 (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 総玉軸受及びアンギュラ型総玉軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3017914B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6481898B1 (en) | 1998-01-20 | 2002-11-19 | Nsk Ltd. | Ball bearing |
| WO2000037813A1 (fr) * | 1998-12-22 | 2000-06-29 | Nsk Ltd. | Roulement a billes |
| DE502006002708D1 (de) * | 2006-04-04 | 2009-03-12 | Paul Mueller Gmbh & Co Kg | Lagereinheit für Drehanoden von Röntgenröhren |
| WO2013014954A1 (ja) * | 2011-07-27 | 2013-01-31 | 日本精工株式会社 | ハードディスクアクチュエータ用転がり軸受 |
| WO2024058105A1 (ja) * | 2022-09-12 | 2024-03-21 | Ntn株式会社 | 玉軸受 |
-
1994
- 1994-02-28 JP JP6030139A patent/JP3017914B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07238938A (ja) | 1995-09-12 |
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