JP5233199B2 - アンギュラ玉軸受 - Google Patents

Description

本発明は、例えば産業機械、工作機械、ロボット、医療機器、半導体／液晶製造装置、光学及びオプトエレクトロニクス装置等に用いられる玉軸受に関し、特にラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重、特に大きなモーメント荷重が負荷として作用されるアンギュラ玉軸受に関する。

一般に、アンギュラ玉軸受には深みぞ玉軸受のようなシールは装着されていない。したがって、例えば図１９に示すように、ハウジング１と軸２との間に単列のアンギュラ玉軸受３Ａ，３Ｂを２列に並設し、内輪３ａを間座で構成される内輪押え４及び軸受ナット５で固定すると共に、外輪３ｂを外輪抑え６で固定した場合、アンギュラ玉軸受３Ａ，３Ｂの接触角を表す接触点の法線方向の延長線Ｌ１は、内輪３ａ及び外輪３ｂのみぞ肩部３ｃ及び３ｄを通り、軸２又は内輪押え４やハウジング１、又は外輪押え６を通過するようになる。

アンギュラ玉軸受３Ａ，３Ｂに外部荷重が負荷として付加されたとき、内輪３ａ及び外輪３ｂ間に介装された玉でなる転動体３ｅと内輪３ａ及び外輪３ｂのみぞ間の接触部に生じる所謂転動体荷重は、図１９で矢視するように、接触角を表す接触部の法線方向で、転動体３ｅから内輪３ａ及び外輪３ｂのみぞ接触部間に向かって発生する。特に、モーメント荷重の比率が大きい場合、一部の転動体３ｅ（主として１８０°対向位置）の転動体荷重が極端に大きくなる。

図１９に示すようにシールを有さないアンギュラ玉軸受では、図１９（ａ）に示すように接触角が３０°程度である場合には、転動体荷重の方向は、アンギュラ玉軸受３Ａ，３Ｂの双方とも内輪３ａのみぞ肩部３ｃを通り、軸２の軸受装着部を通ることになり、図１９（ｂ）のように、接触角が６０°程度である場合には、転動体荷重の方向は、アンギュラ玉軸受３Ａでは内輪３ａのみぞ肩部３ｃを通り、軸２の内輪押えとなる段部３ｆを通ることになり、アンギュラ玉軸受３Ｂでは内輪３ａのみぞ肩部３ｃを通り、内輪押え４を通って軸２の軸受装着部に達することになる。

このように、シールを有さないアンギュラ玉軸受３Ａ，３Ｂでは、内輪３ａ及び外輪３ｂがこれらと接触する軸２やハウジング１及び内輪押え４や外輪押え６によってバックアップされているので、内輪３ａ及び外輪３ｂのみぞ肩部３ｃ及び３ｄのみで転動体荷重を負担するわけではないので、みぞ肩部３ｃ及び３ｄが変形することはなく転動体荷重を支持することができる。

このため、特許文献１に示すように、外輪の軌道溝と内輪の軌道溝との間に多数の玉が転動自在に配設された単列の玉軸受において、軸方向断面幅Ｂと半径方向断面高さＨとの断面寸法比（Ｂ／Ｈ）が（Ｂ／Ｈ）＜０．６３とする幅狭のアンギュラ玉軸受でも、シールを設けない場合には内輪又は外輪のみぞ肩部のみで転動体荷重を負担することはなく、みぞ肩部が変形することはなく転動体荷重を支持することができる。
特開２００６−１０５３８５号公報（第１頁、図１）

しかしながら、特許文献１に開示されている幅狭のアンギュラ玉軸受で、その図１１に示されているように、シール付きアンギュラ玉軸受として接触角を大きくすると、玉の接触部における法線方向の延長線がシールを収容するみぞ部を通ることになり、バックアップされていない内輪のみぞ肩部のみで転動体荷重を負担することになり、玉と内輪及び外輪のみぞ接触部の弾性変形に加えてみぞ肩部の弾性変形が生じ、剛性の低下を招く。また、転動体荷重が大きい場合にはみぞ肩部に破断や欠けが生じてしまうなどの未解決の課題がある。
そこで、本発明は上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、シールを収納するみぞ等を形成した場合に、内輪及び外輪の少なくとも一方のみぞ肩部のみで転動体荷重を負担することがないようにしたアンギュラ玉軸受を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、少なくとも円周方向の一部に内輪みぞ肩部よりも径の小さいシール収容溝が形成された内輪、及び少なくとも円周方向の一部に外輪みぞ肩部よりも径の大きいシール収容溝が形成された外輪の、少なくとも一方を備え、前記外輪の軌道溝と前記内輪の軌道溝との間に保持器で円周方向に位置決めされた玉が転動自在に配設され、軸方向断面幅Ｂと半径方向断面高さＨとの断面寸法比（Ｂ／Ｈ）を、（Ｂ／Ｈ）＜０．６３とする幅狭の単列のアンギュラ玉軸受であって、前記玉と前記外輪及び内輪との接触部における法線方向の延長線が前記シール収容溝に干渉しないように接触角を設定し、さらに、前記保持器は前記複数の玉を保持するポケットの軸方向両側に円環状部が形成され、前記シール収容溝側の円環状部の軸方向端面が当該シール収容溝と対向するように突出され、前記シール収容溝側の前記円環状部は内輪外周面及び外輪外周面の何れか一方を案内面とし、前記案内面と前記シール収容溝との交点エッジ部と対向する位置に、前記交点エッジ部との接触を回避する凹状溝部を円周方向に形成したことを特徴としている。

また、請求項２に係る発明は、少なくとも円周方向の一部に内輪みぞ肩部よりも径の小さいシール収容溝が形成された内輪、及び少なくとも円周方向の一部に外輪みぞ肩部よりも径の大きいシール収容溝が形成された外輪の、少なくとも一方を備え、前記外輪の軌道溝と前記内輪の軌道溝との間に保持器で円周方向に位置決めされた玉が転動自在に配設され、軸方向断面幅Ｂと半径方向断面高さＨとの断面寸法比（Ｂ／Ｈ）を、（Ｂ／Ｈ）＜１．２とする幅狭の複列のアンギュラ玉軸受であって、前記玉と前記外輪及び内輪との接触部における法線方向の延長線が前記シール収容溝に干渉しないように接触角を設定し、さらに、前記保持器は前記複数の玉を保持するポケットの軸方向両側に円環状部が形成され、前記シール収容溝側の円環状部の軸方向端面が当該シール収容溝と対向するように突出され、前記シール収容溝側の円環状部は内輪外周面及び外輪外周面の何れか一方を案内面とし、前記案内面と前記シール収容溝との交点エッジ部と対向する位置に、前記交点エッジ部との接触を回避する凹状溝部を円周方向に形成したことを特徴としている。

さらに、請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において、前記内輪及び外輪の何れか一方のシール収容溝に、環状シール体が挿入され、該環状シール体は、他方のシール収容溝に対して、接触及び非接触の何れかとなるように構成されていることを特徴としている。

ここで、幅狭のアンギュラ玉軸受としては、標準アンギュラ玉軸受（７８ｘｘ、７９ｘｘ、７０ｘｘ、７２ｘｘ、７３ｘｘシリーズ等）に当てはまらないサイズ、すなわち、少なくとも例えば単列アンギュラ玉軸受の場合、軸方向断面幅Ｂと半径方向断面高さＨとの断面寸法比（Ｂ／Ｈ）が（Ｂ／Ｈ）＜０．６３とする幅狭の単列アンギュラ玉軸受であり、複列アンギュラ玉軸受の場合、軸方向断面幅Ｂ２と半径方向断面高さＨ２との断面寸法比（Ｂ２／Ｈ２）が（Ｂ２／Ｈ２）＜１．２とする幅狭の複列アンギュラ玉軸受である。
更に、アンギュラ玉軸受の接触角としては、内輪及び外輪のみぞ肩の高さ・玉径と軸受幅の比率・シールみぞの形状や大きさによって変わるが、概ね６０°以下、望ましくは５０°以下、さらに望ましくは４０°以下がよいが、２０°未満の場合は、許容アキシアル荷重や許容モーメント荷重が低下するので好ましくない。

本発明によれば、幅狭の単列アンギュラ玉軸受及び複列アンギュラ玉軸受の場合に、玉と前記外輪及び内輪との接触部における法線方向の延長線がシール収容溝に干渉しないように接触角を設定したので、内輪及び外輪の少なくとも一方のみぞ肩部のみで転動体荷重を負担することを確実に防止して、シールを有する幅狭のアンギュラ玉軸受で、みぞ肩部が変形することはなく転動体荷重を支持することができるという効果が得られる。
また、保持器の案内面に交点エッジ部と対向する凹状溝部が円周方向に形成されているので、この交点エッジ部が保持器の案内面と接触することを確実に防止することができ、シール収容溝側の円環状部の幅を広くして断面積を大きくすることにより強度を確保しながら保持器の摩耗を確実に防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。図１は本発明の第１の態様（請求項１に対応）の実施の形態の一例である単列玉軸受を説明するための要部断面図、図２は図１の単列玉軸受を２列組み合わせた状態を示す要部断面図である。
本発明の第１の態様（請求項１に対応）の実施の形態の一例である単列玉軸受１００は、図１に示すように、外輪１０１の軌道溝１０１ａと内輪１０２の軌道溝１０２ａとの間に多数の玉１０３が転動自在に配設された単列のアンギュラ玉軸受１００において、軸方向断面幅Ｂと半径方向断面高さＨ（＝（外輪外径Ｄ−内輪内径ｄ）／２）との断面寸法比（Ｂ／Ｈ）を（Ｂ／Ｈ）＜０．６３としている。

ここで、この実施の形態では、図２に示すように、アンギュラ玉軸受１００を２列背面組合せとし、７２０８Ａ（接触角３０°）の２列組合せアンギュラ玉軸受と置き換える場合を例に採る。
７２０８Ａのアンギュラ玉軸受は、内輪内径φ４０ｍｍ、外輪外径φ８０ｍｍ、軸方向断面幅（軸受単体幅）Ｂが１８ｍｍであるので、断面寸法比（Ｂ／Ｈ）＝０．９である。したがって、本実施形態のアンギュラ玉軸受１００では、断面寸法比（Ｂ／Ｈ）＝０．４５（内輪内径及び外輪外径はそのままで、軸方向断面幅（軸受単体幅）を９ｍｍとした）としている。これにより、ラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けることができると共に、軸方向寸法で１／２の省スペース化、低トルク化及び更なる高剛性化を図ることができる。
もちろん、必要に応じて、アンギュラ玉軸受１００の断面寸法比（Ｂ／Ｈ）を０．４５未満或いは０．４５を超える（但し（Ｂ／Ｈ）＜０．６３）ように設定してもかまわない。

このように、Ｂ／Ｈ＜０．６３とする理由は以下の通りである。
図３及び図４はそれぞれ標準的に使用されている極薄肉玉軸受（軸受内径：φ３８．１ｍｍ，軸受外径：φ４７．６２５ｍｍ，軸受幅：４．７６２ｍｍ，前記断面寸法比（Ｂ／Ｈ）＝１）を基準とし、軸受外径及び軸受幅を変えずに、軸受内径を変化させた場合（即ち、（Ｂ／Ｈ）の値を変化させた場合）の内外輪リングの半径方向の変形特性（図５参照：内輪を例示）及び半径方向の断面２次モーメントＩ（図６参照：Ｉ＝ｂｈ³ ／１２で計算）を比較した結果を示している。

また、図７及び図８についてもそれぞれ標準的に使用されている極薄肉玉軸受（軸受内径：φ６３．５ｍｍ，軸受外径：φ７６．２ｍｍ，軸受幅：６．３５ｍｍ，前記断面寸法比（Ｂ／Ｈ）＝１）を基準とし、軸受外径及び軸受幅を変えずに、軸受内径を変化させた場合（即ち、（Ｂ／Ｈ）の値を変化させた場合）の内外輪リングの半径方向の変形特性及び半径方向の断面２次モーメントＩを比較した結果を示している。

何れの軸受も（Ｂ／Ｈ）＝０．６３未満で、剛性の増加率勾配の変化が顕著に出ている。すなわち、断面２次モーメントＩの増加は顕著になり、半径方向の内外輪リングの変形量の減少は飽和状態となる。
従って、本実施形態では、従来の極薄肉軸受で問題となる内外輪製作時の旋盤加工や研磨加工時の加工力による軸受変形を防止することができ、真円度や偏肉等の軸受精度を向上させることができる。

また、軸やハウジングに組み込んだ場合（特に、軸やハウジングとすきま嵌合で組み込んだ場合）、内輪押えや外輪押え等で軸受を固定した時の内外輪の変形（特に真円度の悪化）を抑制することができると共に、変形によって生じるトルク不良や回転精度不良、あるいは、発熱増大、摩耗や焼付き等の不具合を防止することができる。

なお、単列玉軸受は、１列では、予圧をかけたりモーメント荷重を負荷することは困難であるが、２列以上の多列組合せとすることで、ラジアル荷重、アキシアル荷重及びモーメント荷重を負荷することが可能となる。
また、各玉が内外輪の軌道溝に対して常に２点で接触するので、４点接触玉軸受のように、玉の大きなスピンによるトルクの増加を抑制することができ、更には、クロスローラ軸受に比べて転がり抵抗が低くなるので低トルク化を実現することができる。

図９は、単列の本発明品（接触角がハの字形となる２列背面組合せ軸受）とクロスローラ軸受についてそれぞれの軸受にモーメント荷重を負荷した場合の内外輪相対傾き角の比較データである。
ここで、測定軸受の主要寸法は、
本発明品：
内輪内径 ：φ１７０
外輪外径 ：φ２１５
単体幅 ：１３．５ｍｍ
転動体ピッチ円直径：φ１９２．５
接触角３５°
（Ｂ／Ｈ＝０．６０）
クロスローラ軸受：
内輪内径 ：φ１３０
外輪外径 ：φ２３０
組立幅 ：３０ｍｍ
転動体ピッチ円直径：φ１８９．７
である。

この図９から明らかなように、転動体のピッチ円直径が略同一となる本発明品及びクロスローラ軸受の両者について、モーメント剛性の比較データは、本発明品がクロスローラ軸受に対して、約１．３倍のモーメント剛性を保持していることが確認された。
また、上記の実験に加えて、本発明品及びクロスローラ軸受を軸及びハウジングに組込んだ後、モータ（ベルト駆動）により低速で回転させたが、本発明品は、回転ムラもなくスムーズに回転したが、クロスローラ軸受の場合はトルク変動による回転ムラが実際に確認された。

更に、幅寸法が従来の標準単列玉軸受の約半分となることで、玉径も従来の玉軸受の半分程度となるが、逆に１列あたりの玉数が増加し、軸受剛性は従来の玉軸受に対して増加する。また、旋回ロボットのアーム継ぎ手部分等に適用する場合では、低速の揺動回転がほとんどであるので、玉径を小さくしたことにより軸受の負荷容量が低下しても、転がり疲れ寿命時間が実用上で問題となることはない。
その他の産業機械、工作機械、ロボット、医療機器、半導体／液晶製造装置、光学及びオプトエレクトロニクス装置などでも、回転数が低い用途や揺動回転用途が多いので、転がり疲れ寿命時間が問題となることはほとんどない。

図１０は、各種軸受の計算モーメント剛性の比較である。同一サイズ（計算例は、軸受名番７９０６Ａ（接触角３０°）相当で、内外径寸法が同じ場合：内輪内径φ３０ｍｍ、外輪外径φ４７ｍｍ）では、請求項１に係る単列の幅狭アンギュラ玉軸受（接触角３０°：軸受の計算例）を２列組合せ、且つ内外輪の軌道溝曲率半径（Ｄａは玉径）を変化させた本発明例Ａ〜Ｅは、いずれもクロスローラ軸受、標準２列組合せアンギュラ玉軸受及び４点接触玉軸受に比べてモーメント剛性が高くなっており、例えば本発明例Ｂは、クロスローラ軸受の２．４倍、従来の標準２列組合せアンギュラ玉軸受の１．９倍、４点接触玉軸受の３．３倍のモーメント剛性を保持させることが可能である。

なお、それぞれの設計予圧すきまは、本発明例Ａ〜Ｅ、標準２列組合せアンギュラ玉軸受及び４点接触玉軸受は−０．０１０ｍｍ、クロスローラ軸受は−０．００１ｍｍと実用上の標準的な値として計算している。
また、本実施形態における幅狭玉軸受の適正な玉径は、シール等の装着有無により変化するが、剛性を増加させるため、極端に玉径を小さくすると、玉と内外輪の軌道溝との接触部間の面圧が増加し、耐圧痕性が低下する虞れがあるため、概ね、軸受幅（Ｂ）又は（Ｂ２／２）の３０〜９０％が望ましい。

そして、本実施形態では、単列玉軸受１００の片側に環状シール体１２０を設けると共に、多数の玉１０３を円周方向に位置決めする保持器１３０を配設している。
すなわち、図１に示すように、外輪１０１及び内輪１０２の例えば右側の片側端面に環状シール体１２０を収容する凹段部としてのシール収容溝１２１及び１２２が配設されている。

環状シール体１２０は逆Ｌ字状に形成した金属芯金１２５で補強した補強タイプのゴムシール（例えばニトリルゴム・アクリルゴムやフッ素ゴム）１２６で構成されている。ゴムシール１２６は、外周部に外輪１０１と嵌合する嵌合部１２６ａが形成され、内周部に内輪１０２と接触するリップ部１２６ｂが形成されている。
外輪１０１のシール収容溝１２１は、外輪１０１の軌道溝１０１ａに連接する傾斜内周面１０１ｂの右端側に比較的浅い段部１２１ａと、この段部１２１ａの底部に円周方向に形成された環状シール体１２０の嵌合部１２６ａを押し込んで挿入する浅い嵌合凹部１２１ｂとを有する構成とされている。

また、内輪１０２のシール収容溝１２２は、内輪の軌道溝１０２ａの左右両端に連接する円筒外周面１０２ｂにおける軌道溝１０２ａの右側のみぞ肩部１０２ｃの右端側に比較的深い段部１２２ａと、この段部１２２ａの底面に円周方向に形成した環状シール体１２０の内周面に形成されたリップ部１２６ｂが接触する浅い収容凹部１２２ｂとを有する構成とされている。

さらに、保持器１３０は、玉１０３を収容するポケット部１３１を挟んで軸方向に延長する一対の円環状部１３２ａ及び１３２ｂを有し、これら円環状部１３２ａ及び１３２ｂが内輪１０２の円筒外周面１０２ｂを案内面として装着されている。
そして、環状シール体１２０側の円環状部１３２ｂには内輪１０２の円筒外周面１０２ｂとシール収容溝１２２との交点に形成される交点エッジ部１２３と対向する内周面に交点エッジ部１２３との接触を回避する断面半円形の凹状溝部１３３が円周方向に形成されている。

この保持器１３０は、切削により製作された銅合金などの金属材料、ポリアミド、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の合成樹脂材料、さらにはガラス繊維やカーボン繊維等の補強材を添加した強化材入り合成樹脂材料等で製作されている。保持器１３０を樹脂材料で形成する場合には、切削成形及び射出成形の何れをも適用することができる。

このように、保持器１３０の案内面の右端側に形成された交点エッジ部１２３と対向する内周面に凹状溝部１３３が円周方向に形成されているので、この交点エッジ部１２３が保持器１３０の内周面と接触することを確実に防止することができ、環状シール体１２０側の円環状部１３２ｂの幅を広くして断面積を大きくすることにより強度を確保しながら、保持器１３０の摩耗を確実に防止することができる。

また、案内面の一部に設けられた凹状溝部１３３には、グリース潤滑の場合、グリースを保持する貯留部としての役割を果たすことができ、加えて案内面近傍に位置するため、案内面に適度に潤滑油を供給する効果もあり、潤滑特性の面からも、長期に亘って耐摩耗性を保持することができる。この効果は、後述する図１３に示すように、円環状部１３２ａ及び１３２ｂの双方に凹状溝部１３３及び１３４を形成した場合にはより顕著になる。

通常、玉軸受１００の少なくとも片側に環状シール体１２０を配設する場合には、外輪１０１の内径面や内輪１０２の外径面を保持器１３０の案内面とするが、この案内面とシール収容溝１２２とが接する位置に交点エッジ部１２３が形成されるため、この交点エッジ部１２３と保持器１３０の円環状部１３２ｂとの接触によるエッジ当りによって保持器１３０が摩耗することになる。

この保持器１３０の摩耗を防止するには、従来は、内輪案内としたときに、図１１に示すように、保持器１３０の交点エッジ部１２３側における円環状部１３２ｂの軸方向長さ即ち幅を短くして、円環状部１３２ｂと交点エッジ部１２３とが接触しないようにすることが考えられている。
しかしながら、本実施例のように幅狭の玉軸受１００の場合には、円環状部１３２ｂの幅が非常に薄くなり、十分な強度を確保することができないという問題がある。

このためには、図１２に示すように円環状部１３２ｂの幅を長くして強度を確保する必要があるが、この場合には、上述したように、円環状部１３２ｂの内周面と交点エッジ部１２３とが対向することになるため、玉軸受１００の回転中に保持器１３０が案内側軌道輪に対して傾いた場合に、円環状部１３２ｂの内周面が交点エッジ部１２３にエッジ当りすることになり保持器１３０が摩耗してしまう。
特に、シール収容溝１２１及び１２２は、切削加工後の熱処理面であることが多いので面粗度が悪く、且つ保持器１３０と接触する交線部分にはバリが形成されやすいので、摩耗が発生しやすい。

さらに、本発明による玉軸受１００は、構造上、軸受の玉ピッチ円径に対して、玉径が非常に小さくなるので、それに対応して、保持器１３０の円環状部１３２ｂの断面も小さくなり、保持器１３０の半径方向強度（円環状部１３２ｂの半径方向強度）も小さくなる。これに加え、本発明による玉軸受１００の用途はその使用条件から、軸受回転時に、大きなモーメント荷重が付加され易く、軸受が傾き易い。そのため、各玉１０３の接触角の変化により、各玉１０３の公転速度がバラツキ、玉１０３とポケット部１３１との間の突っ張り力による保持器１３０の変形も大きくなるため、さらにエッジ当りし易くなり、接触部の面圧も増加して摩耗が進行し易い。

しかしながら、上述したように、本実施形態では、図１に示すように、保持器１３０の環状シール体１２０側における円環状部１３２ｂの幅を広くして断面積を増加させながらシール収容溝１２２と案内面となる円筒面１０２ｂとの境界部の交点エッジ部１２３に接触する可能性のある部分に凹状溝部１３３が形成されているので、保持器１３０が傾いたとしても、交点エッジ部１２３と凹状溝部１３３との間に十分な間隔を確保することができるので、凹状溝部１３３と交点エッジ部１２３との接触を確実に防止することができ、保持器１３０の摩耗を確実に防止することができる。

また、本実施形態では、玉１０３の外輪１０１の軌道溝１０１ａに接触する接触部Ｐ１及び内輪１０２の軌道溝１０２ａに接触する接触部Ｐ２における法線方向の延長線Ｌ１が収容凹部１２２ｂと干渉することのないように、接触角θが３５°に設定されている。このため、延長線Ｌ１と平行で収納凹部１２２ｂと接する平行線Ｌ２との距離ΔがΔ＞０とされている。ここで、接触角θは、内輪及び外輪のみぞ肩の高さ・玉径と軸受幅の比率・シールの収納凹部１２２ｂの形状や大きさによって変わるが、概ね６０°以下、望ましくは５０°以下、さらに望ましくは４０°以下がよいが、２０°未満の場合は、許容アキシアル荷重や許容モーメント荷重が低下するので好ましくない。

このように、接触角θを設定することにより、転動体荷重の付加方向となる接触部Ｐ１及びＰ２の法線方向の延長線Ｌ１が環状シール体１２０を収納する収納凹部１２２ｂに対して距離Δ（＞０）だけ離れた位置を通ることになり、転動体荷重を内輪のみぞ肩部のみで負担することを確実に防止して、図１で鎖線図示の内輪押え１４０でバックアップされる内輪１０２及び内輪１０２に嵌挿された軸（図示せず）で転動体荷重を受けることができ、みぞ肩部１０２ｃが変形して剛性の低下を招くことなく転動体荷重を受けることができる。したがって、幅狭のアンギュラ玉軸受で、大きなモーメント荷重が付加された場合でもみぞ肩部１０２ｃで破断や欠けが生じることがなく、軸受寿命を長期化することができる。

なお、上記実施形態では、玉軸受１００の右側に環状シール体１２０を配設した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、玉軸受１００の左側に環状シール体１２０を配設するようにしてもよく、さらには両側に環状シール体１２０を配設するようにしてもよい。
また、上記変形例では、円環状部１３２ｂに形成する凹状溝部１３３を断面半円形状に形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、断面四角形状、断面三角形状、断面楕円状等の交点エッジ部１２３との接触を回避できる形状であれば任意の形状とすることができる。

さらに、上記変形例では、環状シール体１２０が内輪シール収容溝１２２と接触する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１４に示す内輪シール収容溝１２２と接触しない非接触ゴムシール型（金属芯金付き）や外輪シール溝に加締める金属シールを適用することができる。
さらにまた、上記実施形態では、保持器１３０の案内面を内輪１０２の外周面とした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、外輪１０１の内周面を案内面とするようにしてもよい。

なおさらに、上記実施形態では、保持器１３０の円環状部１３２ａ及び１３２ｂのうち環状シール体１２０側の円環状部１３２ｂに凹状溝部１３３を形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１３に示すように、環状シール体１２０とは反対側の円環状部１３２ａにも円環状部１３２ｂの凹状溝部１３３と各玉１０３の中心を通る垂直面を挟む面対称位置に凹状溝部１３４を設けるようにしてもよい。このように、凹状溝部を左右の円環状部１３２ａ及び１３２ｂに形成すると、組み付け時に保持器１３０の凹状溝部の形成位置を確認することなく、任意の方向から組み付けることができ、組み付け作業を向上させることができる。

また、保持器は、本実施例以外に、図１６に示すように、軸方向の一方の端部（組合せ側端面と反対側の端部）に環状シール体１０４を装着し、且つ玉１０３を転動可能に保持する保持器１１０を備えたアンギュラ玉軸受１００を２列背面組合せした場合に、図１７及び図１８に示すように、円環部１１１と、この円環部１１１の一端部に円周方向に略等間隔で複数個所軸方向に突設された柱部１１２と、各柱部１１２間に形成されて玉１０３を周方向に転動可能に保持するポケット部１１３とを備えた柔軟性のある内輪外径面、外輪内径面を案内面としない片持ちリング構造の保持器すなわち内輪・外輪と非接触となる玉案内冠形保持器１１０を採用してもよい。このように単列玉軸受を２列組み合わせた場合には、図１６に示すように、玉１０３の軸方向ピッチをできるだけ組合せ側端面の反対側にずらせば（Ｘ₁＞Ｘ₂）、保持器リング部の軸方向肉厚が厚くなる構造にでき、且つモーメント剛性を上げるための作用点間距離を大きくとることができる。また、保持器のない総玉のアンギュラ玉軸受を適用してもよい。

なお、上記実施形態では、玉１０３のピッチ円直径は次式（１）のとおりとしているが、軸受１列あたりの玉数を増やして更にモーメント剛性を増加させたい場合は、次式（２）を採用して、玉１０３のピッチ円直径を外輪側にずらした構造としてもよいし、必要に応じて次式（３）を採用して逆に玉１０３のピッチ円直径を内輪１０２側にずらしてもよい（図示せず）。
玉のピッチ円直径＝（内輪内径＋外輪外径）／２ …（１）
玉のピッチ円直径＞（内輪内径＋外輪外径）／２ …（２）
玉のピッチ円直径＜（内輪内径＋外輪外径）／２ …（３）

また、必要に応じて、組み合わされる左右の玉軸受の玉ピッチ円直径を同―値とせずともよいし、組み合わされる左右の玉軸受の玉１０３の径を同一値としなくてもよい。加えて、組み合わせる２個の玉軸受の断面寸法比（Ｂ／Ｈ）は同一でなく、例えば玉径の小さい方を（Ｂ／Ｈ）＝０．２８、玉径の大きい方を（Ｂ／Ｈ）＝０．６２としても構わない。更に、玉１０３の軸方向ピッチも軸方向中心でなくともよく、シールや保持器の装着有無やモーメントの作用点間距離の確保等のために玉１０３の軸方向ピッチを軸方向にずらしてもよい。

次に、図１５を参照して、本発明の第２の態様（請求項２に対応）の実施の形態の一例である複列アンギュラ玉軸受を説明する。
この複列アンギュラ玉軸受２００は、外輪２０１の複列軌道溝２０１ａ，２０１ｂと内輪２０２の複列軌道溝２０２ａ，２０２ｂとの間に多数の玉２０３が転動自在に配設され、軸方向断面幅Ｂ２と半径方向断面高さＨ２（＝（外輪外径Ｄ２−内輪内径ｄ２）／２）との断面寸法比（Ｂ２／Ｈ２）が（Ｂ２／Ｈ２）＜１．２とされており、玉ピッチ円直径が半径方向断面高さの中央に設定されている。

そして、外輪２０１及び内輪２０２の左右側面に夫々第１の実施形態と同様のシール収容溝１２１及び１２２が形成され、これらシール収容溝１２１及び１２２に環状シール体１２０が左右対象に収容されている。
ここで、この実施の形態では、複列玉軸受２００を７２０８Ａ（接触角３５°）の２列組合せアンギュラ玉軸受に置き換えた場合を例に採る。

７２０８Ａは、内輪内径φ４０ｍｍ、外輪外径φ８０ｍｍ、軸方向断面幅（軸受単体幅）：Ｂが１８ｍｍであるので、断面寸法比（Ｂ／Ｈ）＝０．９である。したがって、本実施形態のアンギュラ玉軸受２００では、断面寸法比（Ｂ２／Ｈ２）＝０．９０（内輪外径及び外輪外径はそのままで、軸方向断面幅（軸受単体幅）：Ｂ２を１８ｍｍとした）としている。これにより、ラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けることができるのは勿論のこと、軸方向寸法で１／２の省スペース化、低トルク化及び更なる高剛性化を図ることができる。

もちろん、必要に応じて、断面寸法比（Ｂ２／Ｈ２）を０．９０未満或いは０．９０を超える（但し、（Ｂ２／Ｈ２）＜１．２）ように設定してもよい。
そして、アンギュラ玉軸受２００の接触角は、前述した第１の実施形態と同様に例えば３５°に設定され、玉２０３の外輪２０１及び内輪２０２の軌道溝２０１ａ，２０１ｂ及び２０２ａ，２０２ｂとの接触部Ｐ１及びＰ２の法線方向の延長線Ｌ１が収容凹部１２２ｂに対して所定距離Δ（＞０）だけ離れた位置を通るように設定されている。

この第２の実施形態でも、接触部Ｐ１及びＰ２の法線方向の延長線Ｌ１がシール収容溝１２２の収容凹部１２２ｂに対して干渉することがないように接触角θが設定されているので、大きな転動体荷重が付加されたときに、この転動体荷重をみぞ肩部のみで負担することはなく、内輪押えでバックアップされた内輪２０２及びこれに嵌挿される軸（図示せず）で受けることができ、みぞ肩部の変形を抑制してみぞ肩部の破断や欠けを確実に防止することができ、幅狭の複列アンギュラ軸受の寿命を長期化することができる。

なお、この第２の実施形態でも、モーメント剛性をあげるため、複列アンギュラ玉軸受２００で玉ピッチ円直径を外径側にずらしたり、複列アンギュラ玉軸受２００で各列の玉径や玉ピッチ円直径を変えたりしてもよい。
また、保持器のない複列総玉アンギュラ玉軸受でもよい。
何れの例の場合も、環状シール体、保持器等の構造や装着の有無の他、構造に関する適用例は、上記第１の実施形態で記載した単列玉軸受に準ずる。また、上記第１の態様の実施の形態と同様に、予圧及びすきまの何れの条件で使用してもよい。

また、上記第１の実施形態においては、内輪１０２側のみぞ肩部１０２ｃに連接して環状シール体１２０を収容する収容凹部１２１ｂ，１２２ｂを形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１で玉１０３の中心を通る垂直線で左右反転させた形状として外輪１０１及び内輪１０２のみぞ肩部に連接して環状シール体１２０を収容する収容凹部を形成した場合にも本発明を適用することができる。ここで、環状シール体１２０は、左右両側に設けるようにしてもよい。

さらに、上記第１及び第２の実施形態においては、環状シール体１２０を収容する収容凹部１２１ｂ，１２２ｂが円周方向の全周に亘って形成されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、円周方向の一部に収納凹部が形成されている場合にも本発明を適用し得るものである。さらにまた、収納凹部としては環状シール体１２０を収容するためのものに限らず、任意の用途に使用する収納凹部を適用することができる。

本発明の第１の態様（請求項１に対応）の実施の形態の一例である単列アンギュラ玉軸受を説明するための要部断面図である。 図１の単列アンギュラ玉軸受を２列組み合わせた状態を示す要部断面図である。 断面寸法比（Ｂ／Ｈ）と半径方向の内外輪の変形量との関係を示すグラフ図である。 断面寸法比（Ｂ／Ｈ）と断面２次モーメントＩとの関係を示すグラフ図である。 内輪の半径方向の変形量を説明するための説明図である。 内輪の断面２次モーメントの計算方法を説明するための説明図である。 断面寸法比（Ｂ／Ｈ）と半径方向の内外輪の変形量との関係を示すグラフ図である。 断面寸法比（Ｂ／Ｈ）と断面２次モーメントＩとの関係を示すグラフ図である。 本発明品とクロスローラ軸受とのモーメント剛性の比較を示すグラフ図である。 各種軸受での計算モーメント剛性の比較を示すグラフ図である。 本発明の第１の態様の他の実施の形態である単列アンギュラ玉軸受を説明するための要部断面図である。 本発明の第１の態様の単列アンギュラ玉軸受を説明するための要部断面図である。 本発明の第１の実施形態の単列アンギュラ玉軸受の変形例を説明するための要部断面図である。 本発明の第１の態様の他の変形例の単列アンギュラ玉軸受を説明するための要部断面図である。 本発明の第２の態様の複列アンギュラ玉軸受を説明するための要部断面図である。 本発明の第１の態様の単列アンギュラ玉軸受の他の例を示す単列玉軸受を２列組み合わせた状態を示す要部断面図である。 保持器の径方向に沿う断面図である。 保持器を径方向内側から見た部分斜視図である。 従来のアンギュラ玉軸受を示す説明図である。

符号の説明

１００ 単列玉軸受
１０１ 外輪
１０１ａ 外輪軌道溝
１０２ 内輪
１０２ａ 内輪軌道溝
１０２ｃ みぞ肩部
１０３ 玉
１２０ 環状シール体
１２１，１２２ シール収容溝
１２３ 交点エッジ部
１３０ 保持器
１３１ ポケット部
１３２ａ，１３２ｂ 円環状部
１３３ 凹状溝部
２００ 複列玉軸受
２０１ 外輪
２０１ａ，２０１ｂ 外輪軌道溝
２０２ 内輪
２０２ａ，２０２ｂ 内輪軌道溝
２０３ 玉

Claims (3)

1. 少なくとも円周方向の一部に内輪みぞ肩部よりも径の小さいシール収容溝が形成された内輪、及び少なくとも円周方向の一部に外輪みぞ肩部よりも径の大きいシール収容溝が形成された外輪の、少なくとも一方を備え、前記外輪の軌道溝と前記内輪の軌道溝との間に保持器で円周方向に位置決めされた玉が転動自在に配設され、軸方向断面幅Ｂと半径方向断面高さＨとの断面寸法比（Ｂ／Ｈ）を、（Ｂ／Ｈ）＜０．６３とする幅狭の単列のアンギュラ玉軸受であって、
   前記玉と前記外輪及び内輪との接触部における法線方向の延長線が前記シール収容溝に干渉しないように接触角を設定し、さらに、前記保持器は前記複数の玉を保持するポケットの軸方向両側に円環状部が形成され、前記シール収容溝側の円環状部の軸方向端面が当該シール収容溝と対向するように突出され、前記シール収容溝側の前記円環状部は内輪外周面及び外輪外周面の何れか一方を案内面とし、前記案内面と前記シール収容溝との交点エッジ部と対向する位置に、前記交点エッジ部との接触を回避する凹状溝部を円周方向に形成したことを特徴とする単列のアンギュラ玉軸受。
2. 少なくとも円周方向の一部に内輪みぞ肩部よりも径の小さいシール収容溝が形成された内輪、及び少なくとも円周方向の一部に外輪みぞ肩部よりも径の大きいシール収容溝が形成された外輪の、少なくとも一方を備え、前記外輪の軌道溝と前記内輪の軌道溝との間に保持器で円周方向に位置決めされた玉が転動自在に配設され、軸方向断面幅Ｂと半径方向断面高さＨとの断面寸法比（Ｂ／Ｈ）を、（Ｂ／Ｈ）＜１．２とする幅狭の複列のアンギュラ玉軸受であって、
   前記玉と前記外輪及び内輪との接触部における法線方向の延長線が前記シール収容溝に干渉しないように接触角を設定し、さらに、前記保持器は前記複数の玉を保持するポケットの軸方向両側に円環状部が形成され、前記シール収容溝側の円環状部の軸方向端面が当該シール収容溝と対向するように突出され、前記シール収容溝側の円環状部は内輪外周面及び外輪外周面の何れか一方を案内面とし、前記案内面と前記シール収容溝との交点エッジ部と対向する位置に、前記交点エッジ部との接触を回避する凹状溝部を円周方向に形成したことを特徴とする複列のアンギュラ玉軸受。
3. 前記内輪及び外輪の何れか一方のシール収容溝に、環状シール体が挿入され、該環状シール体は、他方のシール収容溝に対して、接触及び非接触の何れかとなるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のアンギュラ玉軸受。

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