特開 2023-170681 複列アンギュラ玉軸受

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023170681

(43)【公開日】2023-12-01

(54)【発明の名称】複列アンギュラ玉軸受

(51)【国際特許分類】

   F16C 19/18 20060101AFI20231124BHJP

   F16C 33/58 20060101ALI20231124BHJP

   F04C 29/00 20060101ALI20231124BHJP

【ＦＩ】

F16C19/18

F16C33/58

F04C29/00 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022082592

(22)【出願日】2022-05-19

(71)【出願人】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100174090

【弁理士】

【氏名又は名称】和気 光

(74)【代理人】

【識別番号】100100251

【弁理士】

【氏名又は名称】和気 操

(74)【代理人】

【識別番号】100205383

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 諭史

(72)【発明者】

【氏名】西岡 虎太朗

【テーマコード（参考）】

3H129

3J701

【Ｆターム（参考）】

3H129AA06

3H129AA15

3H129AA16

3H129AB05

3H129BB32

3H129CC17

3J701AA02

3J701AA32

3J701AA43

3J701AA54

3J701AA62

3J701BA55

3J701BA69

3J701FA31

3J701GA29

3J701XB03

3J701XB18

3J701XB26

(57)【要約】

【課題】アキシャル負荷能力、モーメント負荷能力に優れるとともに、保持器を配置するための空間が十分確保可能、または、組付け性（玉の挿入性）良好な複列アンギュラ玉軸受を提供する。
【解決手段】複列アンギュラ玉軸受１’は、ポンプに使用され、内周に外輪軌道面２ａ’を有する外輪２’と、外周に内輪軌道面３ａを有する内輪３と、外輪軌道面２ａ’と内輪軌道面３ａとの間に配置される複数の転動体４とを備え、外輪軌道面２ａ’は軸方向に複数隣接し、内輪軌道面３ａは軸方向に複数隣接し、内輪３が軸方向に分割されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水素循環ポンプに使用され、内周に外輪軌道面を有する外輪と、外周に内輪軌道面を有する内輪と、前記外輪軌道面および前記内輪軌道面を複数備え、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に配置される複数の転動体とを備える複列アンギュラ玉軸受であって、
前記複列アンギュラ玉軸受は、前記外輪および前記内輪の少なくとも一方の軌道輪が軸方向に分割されていることを特徴とする複列アンギュラ玉軸受。

【請求項2】

前記複列アンギュラ玉軸受は、前記外輪および前記内輪のいずれか一方の軌道輪が軸方向に分割された分離型の軌道輪であり、他方の軌道輪が複数の軌道面を有する一体型の軌道輪であることを特徴とする請求項１記載の複列アンギュラ玉軸受。

【請求項3】

前記複列アンギュラ玉軸受は、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面が対向する２つの列を有し、各列における前記転動体の接触角の向きが互いに異なることを特徴とする請求項１または請求項２記載の複列アンギュラ玉軸受。

【請求項4】

配列が背面組合せであることを特徴とする請求項３記載の複列アンギュラ玉軸受。

【請求項5】

前記外輪の内周および前記内輪の外周にそれぞれ肩部が形成され、前記外輪の前記肩部の高さｈＤが、下記式（１）を満たし、前記内輪の前記肩部の高さｈｄが、下記式（２）を満たすことを特徴とする請求項１または請求項２記載の複列アンギュラ玉軸受。
０．１５×（Ｄα－ｄｐ）≦ｈＤ≦０．３５×（Ｄα－ｄｐ）・・・（１）
０．１５×（ｄｐ－ｄα）≦ｈｄ≦０．３５×（ｄｐ－ｄα）・・・（２）
Ｄα：前記転動体との前記外輪の接触点径
ｄα：前記転動体との前記内輪の接触点径
ｄｐ：前記転動体のピッチ径

【請求項6】

前記転動体の直径Ｄｂと、前記複列アンギュラ玉軸受の軸方向幅Ｗｂが、下記式（３）の関係を満たすことを特徴とする請求項１または請求項２記載の複列アンギュラ玉軸受。
１．１≦Ｗｂ／（Ｄｂ×２）≦１．７・・・（３）

【請求項7】

下記式（４）で表わされる、軌道１列に配置される前記転動体の充填率γが、０．６５～０．９０であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の複列アンギュラ玉軸受。
γ＝（Ｄｂ×Ｚ）／（ｄｐ×π）・・・（４）
Ｄｂ：前記転動体の直径
Ｚ ：前記転動体の個数
ｄｐ：前記転動体のピッチ径

【請求項8】

前記複列アンギュラ玉軸受は、一端側に相手側ロータと嵌合されるロータが接続されるとともに、他端側に相手側ギアと嵌合されるギアが接続される回転軸を回転可能に支持する軸受であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の複列アンギュラ玉軸受。

【請求項9】

水素循環ポンプに使用され、内周に外輪軌道面を有する外輪と、外周に内輪軌道面を有する内輪と、前記外輪軌道面および前記内輪軌道面を複数備え、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に配置される複数の転動体とを備える複列アンギュラ玉軸受であって、
前記外輪の内周および前記内輪の外周にそれぞれ肩部が形成され、前記外輪の前記肩部の高さｈＤが、下記式（５）を満たし、前記内輪の前記肩部の高さｈｄが、下記式（６）を満たすことを特徴とする複列アンギュラ玉軸受。
０．１５×（Ｄα－ｄｐ）≦ｈＤ≦０．３５×（Ｄα－ｄｐ）・・・（５）
０．１５×（ｄｐ－ｄα）≦ｈｄ≦０．３５×（ｄｐ－ｄα）・・・（６）
Ｄα：前記転動体との前記外輪の接触点径
ｄα：前記転動体との前記内輪の接触点径
ｄｐ：前記転動体のピッチ径

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複列アンギュラ玉軸受に関し、特にポンプ（例えば水素循環ポンプ）に使用される複列アンギュラ玉軸受に関する。

【背景技術】

【0002】

回転機構を有する装置には、用途に応じて種々の軸受が使用されている。一般的な軸受である転がり軸受としては、例えば、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、円すいころ軸受などが知られている。アンギュラ玉軸受は、ラジアル荷重とともに一方向のアキシャル荷重を受けることができる。アンギュラ玉軸受において、玉（転動体）と内・外輪とは接触角を有し、接触角が大きいほどアキシャル荷重を受けることができる負荷能力が大きくなる。

【0003】

両方向のアキシャル荷重を受けることができ、さらにモーメント荷重への負荷能力も有する軸受として、複列アンギュラ玉軸受が知られている。複列アンギュラ玉軸受としては、例えば、単列アンギュラ玉軸受を背面組合せにして、内・外輪をそれぞれ一体にした構造が知られている。この複列アンギュラ玉軸受としては、例えば、軌道輪の荷重を受ける側肩部の肩高さを高くした構造が知られている（特許文献１）。

【0004】

従来、複列アンギュラ玉軸受は、例えば、ポンプやコンプレッサなどに用いられる転がり軸受として使用されている。例えば、特許文献２では、ルーツ式の燃料電池用の水素循環ポンプにおいて複列アンギュラ玉軸受が使用されることが開示されている。具体的には、上記ポンプにおいて、ギア室側からロータ室内に突出するように配置された２本の回転軸が、複列アンギュラ球軸受によってそれぞれ回転可能に支持されている。また、これらの回転軸の一方側には、駆動ロータまたは従動ロータが取り付けられ、他方側には、駆動ギアまたは従動ギアが取り付けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平８－２７０６４４号公報

【特許文献2】特開２０２１－１２７７３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、例えば特許文献２のように、モータと繋がる駆動ギアおよび駆動ロータと、駆動ギアと噛み合う従動ギアと、駆動ロータと噛み合う従動ロータとが存在する流体機械（例えば、水素循環ポンプ）の場合、駆動ギアと従動ギアの間、駆動ロータと従動ロータの間でそれぞれ負荷がかかる。そのため、ここに使用されるような軸受は、特にアキシャル負荷能力やモーメント負荷能力（耐モーメント性）が要求されると考えられる。

【0007】

複列アンギュラ玉軸受では、過大なアキシャル荷重が負荷された場合、溝肩高さが低いと玉が乗り上げ、その部分から剥離などが発生するおそれがある。そのため、溝肩高さが高い方が乗り上げに対して有利である。しかし、溝肩高さが高すぎると保持器を配置するための空間を確保しにくくなる。また、軸受組立て時には、軌道輪の間に玉を挿入しにくくなると考えられる。例えば、特許文献１には、内輪の溝肩高さや外輪の溝肩高さを高くすることは記載されているものの、上記のような問題に対して、好適な設計はされていない。

【0008】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、アキシャル負荷能力やモーメント負荷能力に優れるとともに、保持器を配置するための空間を十分確保可能、または、組付け性（玉の挿入性）が良好な複列アンギュラ玉軸受を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の複列アンギュラ玉軸受は、水素循環ポンプに使用され、内周に外輪軌道面を有する外輪と、外周に内輪軌道面を有する内輪と、上記外輪軌道面および上記内輪軌道面を複数備え、上記外輪軌道面と上記内輪軌道面との間に配置される複数の転動体とを備え、上記複列アンギュラ玉軸受は、上記外輪および上記内輪の少なくとも一方の軌道輪が軸方向に分割されていることを特徴とする。

【0010】

上記複列アンギュラ玉軸受は、上記外輪および上記内輪のいずれか一方の軌道輪が軸方向に分割された分離型の軌道輪であり、他方の軌道輪が複数の軌道面を有する一体型の軌道輪であることを特徴とする。

【0011】

上記複列アンギュラ玉軸受は、上記外輪軌道面と上記内輪軌道面が対向する２つの列を有し、各列における上記転動体の接触角の向きが互いに異なることを特徴とする。さらに、配列が背面組合せであることを特徴とする。

【0012】

上記外輪の内周および上記内輪の外周にそれぞれ肩部が形成され、上記外輪の上記肩部の高さｈＤが、下記式（１）を満たし、上記内輪の上記肩部の高さｈｄが、下記式（２）を満たすことを特徴とする。
０．１５×（Ｄα－ｄｐ）≦ｈＤ≦０．３５×（Ｄα－ｄｐ）・・・（１）
０．１５×（ｄｐ－ｄα）≦ｈｄ≦０．３５×（ｄｐ－ｄα）・・・（２）
Ｄα：上記転動体との上記外輪の接触点径
ｄα：上記転動体との上記内輪の接触点径
ｄｐ：上記転動体のピッチ径

【0013】

上記転動体の直径Ｄｂと、上記複列アンギュラ玉軸受の軸方向幅Ｗｂが、下記式（３）の関係を満たすことを特徴とする。
１．１≦Ｗｂ／（Ｄｂ×２）≦１．７・・・（３）

【0014】

下記式（４）で表わされる、軌道１列に配置される上記転動体の充填率γが、０．６５～０．９０であることを特徴とする。
γ＝（Ｄｂ×Ｚ）／（ｄｐ×π）・・・（４）
Ｄｂ：上記転動体の直径
Ｚ ：上記転動体の個数
ｄｐ：上記転動体のピッチ径

【0015】

上記複列アンギュラ玉軸受は、一端側に相手側ロータと嵌合されるロータが接続されるとともに、他端側に相手側ギアと嵌合されるギアが接続される回転軸を回転可能に支持することを特徴とする。

【0016】

本発明の複列アンギュラ玉軸受は、水素循環ポンプに使用され、内周に外輪軌道面を有する外輪と、外周に内輪軌道面を有する内輪と、上記外輪軌道面および上記内輪軌道面を複数備え、上記外輪軌道面と上記内輪軌道面との間に配置される複数の転動体とを備え、上記複列アンギュラ玉軸受は、上記外輪の内周および上記内輪の外周にそれぞれ肩部が形成され、上記外輪の上記肩部の高さｈＤが、下記式（５）を満たし、上記内輪の上記肩部の高さｈｄが、下記式（６）を満たすことを特徴とする。
０．１５×（Ｄα－ｄｐ）≦ｈＤ≦０．３５×（Ｄα－ｄｐ）・・・（５）
０．１５×（ｄｐ－ｄα）≦ｈｄ≦０．３５×（ｄｐ－ｄα）・・・（６）
Ｄα：上記転動体との上記外輪の接触点径
ｄα：上記転動体との上記内輪の接触点径
ｄｐ：上記転動体のピッチ径

【発明の効果】

【0017】

本発明の複列アンギュラ玉軸受は、水素循環ポンプに使用され、外輪軌道面と内輪軌道面を複数有し、外輪および内輪の少なくとも一方の軌道輪が軸方向に分割されている、つまり内輪または外輪が左右に分離するので、軸受の組付け時において、分割された軌道輪とともに、転動体を軸受の側面から組み付けることができる。その結果、転動体を多く配置させることができ、定格荷重が大きくなる。これにより、アキシャル負荷能力、モーメント負荷能力に優れるとともに、組付け性に優れる。

【0018】

複列アンギュラ玉軸受は、外輪および内輪のいずれか一方の軌道輪が軸方向に分割された分割型の軌道輪であり、他方の軌道輪が複数の軌道面を有する一体型の軌道輪であるので、内輪および外輪の両方が分離型の軌道輪である場合（単列アンギュラ玉軸受を組み合わせた場合）よりも組付け性に優れる。さらに、単列アンギュラ玉軸受を組み合わせた場合よりも、軸受の軸方向における幅寸法を小さくできるため、省スペース化を図りやすい。

【0019】

複列アンギュラ玉軸受は、外輪軌道面と内輪軌道面が対向する軌道である２つの列を有し、各列における転動体の接触角の向きが互いに異なるので、双方向のアキシャル荷重を受けることができる。さらに、配列が背面組合せであるので、正面組合せ（ＤＦ）と比較して、作用点間距離が大きく、モーメント負荷能力をより向上できる。

【0020】

外輪の内周および内輪の外周にそれぞれ肩部が形成され、外輪の肩部の高さｈＤが、上記式（１）を満たし、内輪の肩部の高さｈｄが、上記式（２）を満たすので、転動体の肩部の乗り上げが発生しにくくなるとともに、保持器を配置する空間を十分に確保しやすくなる。

【0021】

転動体の直径Ｄｂと、複列アンギュラ玉軸受の軸方向幅Ｗｂが、上記式（３）の関係を満たすので、転動体の直径Ｄｂを維持でき、肩部の強度と定格荷重を確保できる。また、軸方向幅Ｗｂが抑えられ、コンパクト化に寄与できる。

【0022】

上記式（４）で表わされる、軌道１列に配置される転動体の充填率γが、０．６５～０．９０であるので、内輪および外輪ともに非分離型の複列アンギュラ玉軸受よりも定格荷重を大きくできる。また、保持器を配置するための空間を十分に確保でき、保持器のポケット間（周方向）の柱幅が小さくなりすぎないので、保持器の強度低下を抑制できる。

【0023】

本発明の複列アンギュラ玉軸受は、水素循環ポンプに使用され、外輪軌道面と内輪軌道面が対向する複数列の軌道を有し、外輪の内周および内輪の外周にそれぞれ肩部が形成され、外輪の肩部の高さｈＤが、上記式（５）を満たし、内輪の肩部の高さｈｄが、上記式（６）を満たすので、アキシャル負荷能力やモーメント負荷能力に優れるとともに、保持器を配置する空間を十分に確保できる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の複列アンギュラ玉軸受の第１実施形態の縦断面図である。

【図2】本発明の複列アンギュラ玉軸受の第２実施形態の縦断面図である。

【図3】図２に示した複列アンギュラ玉軸受の部分断面図である。

【図4】本発明の複列アンギュラ玉軸受を用いた水素循環ポンプの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

本発明の複列アンギュラ玉軸受は、外輪軌道面と内輪軌道面を複数有し、外輪および内輪の少なくとも一方の軌道輪が軸方向に分割されており、軌道輪の分割の仕方によって３つの形態がある。すなわち、単列アンギュラ玉軸受が並列に複数組み合わされた形態（図１参照）、外輪が一体型で内輪が分離型の形態（図２参照）、内輪が一体型で外輪が分離型の形態がある。以下、図面を参照して詳細に説明する。

【0026】

（第１実施形態）
本発明の複列アンギュラ玉軸受の第１実施形態について、図１に基づいて説明する。図１は、該軸受の縦断面図である。図１に示すように、複列アンギュラ玉軸受１は、内周に外輪軌道面２ａを有する外輪２と、外周に内輪軌道面３ａを有する内輪３と、外輪軌道面２ａと内輪軌道面３ａとの間に配置される複数の転動体４とを備えている。ここで、外輪軌道面２ａと内輪軌道面３ａは、それぞれ周方向に延在する凹状の溝である。外輪２は、軸方向に隣接する複数（図１では２列）の外輪軌道面２ａを有し、内輪３は、軸方向に隣接する複数（図１では２列）の内輪軌道面３ａを有している。外輪２と内輪３はそれぞれ環状であり、内輪３は外輪２と同心で相対回転可能に配置される。

【0027】

この形態において、外輪２および内輪３は、いずれも軸方向に２つに分割された分離型の軌道輪であり、分離された各軌道輪はそれぞれ１列ずつ軌道面を有している。複列アンギュラ玉軸受１は、外輪軌道面２ａと内輪軌道面３ａが対向して形成された軌道を２列有している。転動体４は、各軌道にそれぞれ複数個配置され、転動体４は、保持器５によって回転可能に保持される。各軌道面２ａ、３ａの曲率半径は、転動体４の曲率半径より若干大きく寸法付けされている。

【0028】

第１実施形態の複列アンギュラ玉軸受１は、単列のアンギュラ玉軸受が背面組合せで構成されている。各アンギュラ玉軸受は、内輪および外輪と、転動体とは径方向中心線に対して所定の角度α（接触角）を有して接触しており、ラジアル荷重と一方向のアキシャル荷重を負荷できる。図１では、各軌道における転動体４の接触角αの向きが互いに異なっていることから、双方向のアキシャル荷重を受けることができる。本発明において、接触角の角度αは特に限定されないが、２０～４０°が好ましく、２５～３５°がより好ましい。

【0029】

また、外輪２は、内周において、転動体４との接触部がある負荷側に肩部２ｂをそれぞれ有している。この肩部２ｂは、複列アンギュラ玉軸受１において、内方側の肩部であり、肩部２ｃは外方側の肩部である。図１において、肩部２ｂの肩高さに対して肩部２ｃの肩高さが小さい。また、内輪３は、外周において、各内輪軌道面３ａを挟んだ軸方向両側にそれぞれ肩部を有している。内輪３の肩部は、複列アンギュラ玉軸受１において、内方側の肩部３ｂと外方側の肩部３ｃがある。肩部３ｂと肩部３ｃの肩高さは同じである。

【0030】

複列アンギュラ玉軸受１において、外輪が内周に有する外輪軌道面は、複数あればよく、３列以上であってもよい。また、内輪の内輪軌道面も３列以上であってもよい。なお、外輪軌道面と内輪軌道面の数は、同数である。例えば、単列のアンギュラ玉軸受を、軸方向に並列に３列組み合わせてもよい。

【0031】

複列アンギュラ玉軸受１は上記構成であることにより、軸受の組付け時に、転動体４を分割された軌道輪（図１では外輪２および内輪３）とともに側面から組み付けることができる。その結果、軌道に配置される転動体４の数を多くでき、定格荷重を大きくできる。

【0032】

（第２実施形態）
本発明の複列アンギュラ玉軸受の第２実施形態について、図２に基づいて説明する。なお、図１を用いて説明した第１実施形態と同一の構成は同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。

【0033】

図２に示すように、複列アンギュラ玉軸受１’において、内輪３は、軸方向に２つに分割された分離型の軌道輪であり、分離された各軌道輪はそれぞれ１列ずつ軌道面を有する。外輪２’は、非分離型（一体型）の軌道輪であり、軸方向に分割されない一つの軌道輪である。また、外輪２’は、内周に２列の軌道面２ａ’を有し、これらの軌道面の間に肩部２ｂ’を有している。

【0034】

第２実施形態に示すような分離型の軌道輪と非分離型の軌道輪を有する構成では、第１実施形態に示すような内輪および外輪の両方が分離型の軌道輪の構成に比べて、組付け性に優れる。また、非分離型の軌道輪は幅寸法が小さいため、省スペース化できる。

【0035】

なお、本発明の複列アンギュラ玉軸受において、軌道の配列は、背面組合せに限らず、外輪が分離、内輪が一体の形態の場合は正面組合せであってもよい。

【0036】

次に、図３を参照して、複列アンギュラ玉軸受における各部材の寸法関係を説明する。図３は、図２に示した第２実施形態の複列アンギュラ玉軸受の部分断面図である。なお、以下に説明する寸法関係は、他の実施形態（第１実施形態など）にも適用できる。

【0037】

複列アンギュラ玉軸受１’において、外輪２’の肩部２ｂ’の高さ（肩高さ）ｈＤは、下記式（１）を満たすことが好ましい。
０．１５×（Ｄα－ｄｐ）≦ｈＤ≦０．３５×（Ｄα－ｄｐ）・・・（１）
Ｄα：転動体４との外輪２’の接触点径
ｄｐ：転動体４のピッチ径

【0038】

ここで、外輪２’の肩高さｈＤは、外輪２’の肩部２ｂ’と外輪軌道面２ａ’の最深部との高低差を意味する。なお、外輪２’が有する２列の外輪軌道面２ａ’、２ａ’の間に設けられる内方側の肩部と、２列の外輪軌道面２ａ’、２ａ’の軸方向外側に設けられる外方側の肩部とで高低差が異なる場合、肩高さｈＤは、高い方の肩部の高低差を意味する。ここで、一般的に内方側の肩部と外方側の肩部とで高低差が異なる場合、荷重を受ける負荷側の肩部が高くなる場合が多い。また、接触点径Ｄαは、外輪２’と転動体４との接触点により形成される円の直径を意味する。ピッチ径ｄｐは、転動体４が軌道を回転する際に転動体４の中心が描く円の直径を意味する。

【0039】

外輪２’の肩高さｈＤが、接触点径Ｄαとピッチ径ｄｐの差（Ｄα－ｄｐ）の値の０．１５倍以上である場合、転動体の肩乗り上げが発生しにくくなり、アキシャル荷重やモーメント荷重を安定して受けやすくなる。また、外輪２’の肩高さｈＤが、上記（Ｄα－ｄｐ）の値の０．３５倍以下であると、保持器を配置するのに十分な空間を確保しやすくなる。その結果、保持器を薄肉化する必要がなくなり、保持器の強度を確保しやすくなる。なお、肩高さｈＤは、上記（Ｄα－ｄｐ）の値の０．２０倍以上、０．３０倍以下がより好ましい。

【0040】

また、複列アンギュラ玉軸受１’において、内輪３の肩部３ｂの高さ（肩高さ）ｈｄは、下記式（２）を満たすことが好ましい。
０．１５×（ｄｐ－ｄα）≦ｈｄ≦０．３５×（ｄｐ－ｄα）・・・（２）
ｄα：転動体４との内輪３の接触点径
ｄｐ：転動体４のピッチ径

【0041】

ここで、内輪３の肩高さｈｄは、内輪３の肩部３ｃ（本実施形態においては肩部３ｂと肩部３ｃは肩高さが同じであるため肩部３ｂでもよい）と内輪軌道面３ａの最深部との高低差を意味する。内輪３が有する２列の内輪軌道面３ａ、３ａの間に設けられる内方側の肩部３ｂと、２列の内輪軌道面３ａ、３ａの軸方向外側に設けられる外方側の肩部３ｃとで高低差が異なる場合、肩高さｈｄは、荷重を受ける負荷側の肩部の高低差を意味する。上述のように、一般的に内方側の肩部と外方側の肩部とで高低差が異なる場合、荷重を受ける負荷側の肩部が高くなる場合が多い。また、接触点径ｄαは、内輪３と転動体４との接触点により形成される円の直径を意味する。

【0042】

内輪３の肩高さｈｄが、接触点径ｄαとピッチ径ｄｐの差（ｄｐ－ｄα）の値の０．１５倍以上である場合、転動体の肩乗り上げが発生しにくくなる。また、内輪３の肩高さｈｄが、上記差（ｄｐ－ｄα）の値の０．３５倍以下であると、保持器を配置するのに十分な空間を確保しやすくなる。なお、肩高さｈｄは、上記（ｄｐ－ｄα）の値の０．２０倍以上、０．３０倍以下がより好ましい。

【0043】

上記式（１）、（２）は、接触角αおよび転動体４の直径Ｄｂなどを変えて種々検討した結果、転動体の肩乗り上げが発生しにくく、保持器を配置するための広い空間を確保できる条件式として見出された。一般に、肩高さｈＤ、ｈｄは、転動体の直径Ｄｂに対する倍率でそれぞれ設定される場合があるところ、上記式（１）、（２）を用いることで、転動体４の肩乗り上げや、軸受内部の空間の確保の両観点から評価しやすくなる。

【0044】

また、複列アンギュラ玉軸受１’において、転動体４の直径Ｄｂと、軸受幅（軸受の軸方向幅）Ｗｂは、下記式（３）の関係を満たすことが好ましい。
１．１≦Ｗｂ／（Ｄｂ×２）≦１．７・・・（３）

【0045】

ここで、転動体４の直径Ｄｂは、転動体の直径の呼び寸法を意味する。軸受幅Ｗｂは、軌道輪（内輪３と外輪２’で異なる場合はより長い方）の軸方向長さを意味する。

【0046】

Ｗｂ／（Ｄｂ×２）が１．１以上の場合、転動体４の直径Ｄｂを小さくする必要がなく、肩部の強度と定格荷重を確保しやすくなる。また、Ｗｂ／（Ｄｂ×２）が１．７以下の場合、コンパクト性に優れる。なお、Ｗｂ／（Ｄｂ×２）は、１．４以上、１．７以下がより好ましい。

【0047】

また、アンギュラ玉軸受１’において、軌道１列に配置される転動体４の充填率γが、０．６５～０．９０であることが好ましい。充填率γは下記式（４）で表わされる。
γ＝（Ｄｂ×Ｚ）／（ｄｐ×π）・・・（４）

【0048】

充填率γが０．６５以上の場合、内・外輪ともに非分離型の複列アンギュラ玉軸受よりも定格荷重を大きくしやすくなる。また、充填率が０．９０以下の場合、保持器のポケット間の柱幅が小さくなりすぎないので、保持器の強度を確保しやすくなる。なお、充填率γは、０．７０～０．９０がより好ましく、０．８０～０．９０がさらに好ましい。

【0049】

本発明の複列アンギュラ玉軸受において、上述した式（１）～（４）のうち、少なくともいずれかを満たすことが好ましく、全てを満たすことが特に好ましい。

【0050】

（第３実施形態）
本発明の複列アンギュラ玉軸受の第３実施形態について説明する（図示省略）。本発明の複列アンギュラ玉軸受は、第１実施形態や第２実施形態で説明したような外輪および内輪の少なくとも一方の軌道輪が軸方向に分割された構成でなくてもよい。具体的には、外輪および内輪がともに非分離型の軌道輪である複列アンギュラ玉軸受でもよい。なお、第１実施形態や第２実施形態と同一の構成についての詳細な説明を省略する。

【0051】

第３実施形態の複列アンギュラ玉軸受は、外輪および内輪がともに非分離型の軌道輪である。当該複列アンギュラ玉軸受は、外輪の内周および内輪の外周にそれぞれ肩部が形成され、外輪の肩部の高さｈＤが、下記式（５）を満たし、内輪の肩部の高さｈｄが、下記式（６）を満たす。
０．１５×（Ｄα－ｄｐ）≦ｈＤ≦０．３５×（Ｄα－ｄｐ）・・・（５）
０．１５×（ｄｐ－ｄα）≦ｈｄ≦０．３５×（ｄｐ－ｄα）・・・（６）

【0052】

複列アンギュラ玉軸受が、外輪および内輪がともに非分離型の軌道輪である場合、玉の挿入性の観点から、外輪の肩部の高さｈＤが、下記式（７）を満たし、内輪の肩部の高さｈｄが、下記式（８）を満たす方がより好ましい。
０．１５×（Ｄα－ｄｐ）≦ｈＤ≦０．３１×（Ｄα－ｄｐ）・・・（７）
０．１５×（ｄｐ－ｄα）≦ｈｄ≦０．３１×（ｄｐ－ｄα）・・・（８）

【0053】

これにより、第３実施形態の複列アンギュラ玉軸受は、転動体の肩部の乗り上げが発生しにくく、アキシャル負荷能力やモーメント負荷能力に優れるとともに、保持器を配置する空間を十分に確保できる。

【0054】

本発明の複列アンギュラ玉軸受は、ポンプに使用される。ポンプとして水素循環ポンプに適用した構成の一例として、図４に、水素循環ポンプの断面図を示す。水素循環ポンプ１１は、モータハウジング１２と、ポンプハウジング１３と、回転軸１４、１５と、モータステータ１６と、モータロータ１７と、ギア１８、１９と、ロータ２０、２１と、転がり軸受２２、２３、２４、２５、２６、２７とを有している。ここで、転がり軸受２５、２７が本発明の複列アンギュラ玉軸受であり、転がり軸受２２、２３、２４、２６は深溝玉軸受である。

【0055】

モータハウジング１２は、ポンプハウジング１３に取り付けられている。回転軸１４の一方端側はモータハウジング１２内に配置されており、回転軸１４の他方端側はポンプハウジング１３内に配置されている。回転軸１４の一方端および他方端は、それぞれ、モータハウジング１２内に配置されている転がり軸受２２およびポンプハウジング１３内に配置されている転がり軸受２３によって回転可能に軸支されている。また、回転軸１４は、一方端と他方端との間において、ポンプハウジング１３内に配置されている転がり軸受２４および転がり軸受２５によって回転可能に軸支されている。

【0056】

回転軸１５は、ポンプハウジング１３内に配置されている。回転軸１５の一方端は、ポンプハウジング１３内に配置されている転がり軸受２６によって回転可能に軸支されている。回転軸１５は、一方端から離れた位置において、ポンプハウジング１３内に配置されている転がり軸受２７によって回転可能に軸支されている。

【0057】

モータステータ１６は、モータハウジング１２内に配置されている。モータロータ１７は、モータステータ１６と対向するように回転軸１４に取り付けられている。モータステータ１６およびモータロータ１７により、回転軸１４は回転される。回転軸１４および回転軸１５には、それぞれ、ギア１８およびギア１９が取り付けられている。ギア１８およびギア１９により、回転軸１４の回転が、回転軸１５に伝達される。なお、ギア１８は転がり軸受２４と転がり軸受２５の間にあり、ギア１９は転がり軸受２６と転がり軸受２７の間にある。

【0058】

ポンプハウジング１３内には、ポンプ室１３ａが形成されている。ポンプ室１３ａ内には、ロータ２０およびロータ２１が配置されている。ロータ２０およびロータ２１は、それぞれ、回転軸１４および回転軸１５に取り付けられている。回転軸１４の回転に伴ってロータ２０が回転するとともに、回転軸１５の回転に伴ってロータ２１が回転することにより、ポンプ室１３ａ内に水素が吸入され、ポンプ室１３ａ内から水素が吐出される。

【0059】

本発明に係る転がり軸受２５、２７は、一端側に相手側ロータと嵌合されるロータ２０、２１が接続されるとともに、他端側に相手側ギアと嵌合されるギア１８、１９が接続される回転軸１４、１５を回転可能に支持するものであり、アキシャル荷重やモーメント荷重が掛かりやすい。図４の構成では、特に、従動ギアであるギア１９と、従動ロータであるロータ２１に繋がる回転軸１５を支持する転がり軸受２７は、回転軸１５のロータ２１側が自由端となっており、片持ち支持構造のため、より負荷が掛かりやすいと考えられる。この構成において、本発明の複列アンギュラ玉軸受を採用することで、水素循環ポンプの回転軸が軸ブレなく安定して回転できると考えられる。

【0060】

なお、本発明の複列アンギュラ玉軸受は、水素循環ポンプに限らず、他のポンプにも用いることができる。

【実施例0061】

本発明を実施例により具体的に説明するが、これらの例によって何ら限定されるものではない。

【0062】

内輪が分離型で外輪が一体型の接触角が異なる軸受５種（実施例Ａ）について、以下の検討を行った。

【0063】

＜肩高さｈｄ、ｈＤの検討＞
肩高さｈＤが、転動体と外輪の接触点径Ｄαと、転動体のピッチ径ｄｐとの差（Ｄα－ｄｐ）の０．１５倍～０．３５倍（具体的には、０．１５倍、０．１７倍、０．３０倍、０．３２倍、０．３５倍）で、肩高さｈｄが、転動体のピッチ径ｄｐと、転動体と内輪の接触点径ｄαとの差（ｄｐ－ｄα）の０．１５倍～０．３５倍（具体的には、０．１５倍、０．１７倍、０．３０倍、０．３２倍、０．３５倍）であった実施例Ａは、転動体の肩乗り上げが発生しにくく、保持器を配置するのに十分な空間を確保しやすいことがわかった。

【0064】

内輪が分離型で外輪が一体型の軸受５種（実施例Ｂ）、および内・外輪ともに非分離型の複列アンギュラ玉軸受３種（参考例）について、以下の検討を行った。

【0065】

＜Ｗｂ／（Ｄｂ×２）の検討＞
実施例Ｂおよび参考例について、Ｗｂ／（Ｄｂ×２）を算出した。その結果、実施例ＢのＷｂ／（Ｄｂ×２）はそれぞれ、１．４０７、１．５７５、１．５９９、１．５９９、１．６４２であった。また、参考例のＷｂ／（Ｄｂ×２）はそれぞれ、１．１６７、１．２９３、１．５０１であった。

【0066】

＜転動体の充填率γの検討＞
次に、上述した実施例Ｂおよび参考例について、充填率γを算出した。その結果、実施例Ｂの充填率γはそれぞれ、０．８１、０．８２、０．８３、０．８４、０．８５であった。これに対し、参考例の充填率γはそれぞれ、０．５３、０．５７、０．６０であった。

【産業上の利用可能性】

【0067】

本発明の複列アンギュラ玉軸受は、アキシャル負荷能力、モーメント負荷能力に優れるとともに、保持器を配置するための空間が十分確保可能、または、組付け性良好であるので、ポンプに使用でき、特に水素循環ポンプに好適である。

【符号の説明】

【0068】

１、１’ 複列アンギュラ玉軸受
２、２’ 外輪
２ａ、２ａ’ 外輪軌道面
２ｂ、２ｃ 肩部
３ 内輪
３ａ 内輪軌道面
３ｂ、３ｃ 肩部
４ 転動体
５ 保持器
１１ 水素循環ポンプ
１２ モータハウジング
１３ ポンプハウジング
１４、１５ 回転軸
１６ モータステータ
１７ モータロータ
１８、１９ ギア
２０、２１ ロータ
２２、２３、２４、２５、２６、２７ 転がり軸受

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】