(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】P2024001664
(43)【公開日】2024-01-10
(54)【発明の名称】アンギュラ玉軸受
(51)【国際特許分類】
F16C 19/16 20060101AFI20231227BHJP
F16C 33/32 20060101ALI20231227BHJP
F16C 33/58 20060101ALI20231227BHJP
【ＦＩ】
F16C19/16
F16C33/32
F16C33/58
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022100468
(22)【出願日】2022-06-22
(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】100087941
【弁理士】
【氏名又は名称】杉本 修司
(74)【代理人】
【識別番号】100112829
【弁理士】
【氏名又は名称】堤 健郎
(74)【代理人】
【識別番号】100155963
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】100150566
【弁理士】
【氏名又は名称】谷口 洋樹
(74)【代理人】
【識別番号】100154771
【弁理士】
【氏名又は名称】中田 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100142608
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 由佳
(74)【代理人】
【識別番号】100213470
【弁理士】
【氏名又は名称】中尾 真二
(72)【発明者】
【氏名】谷村 浩樹
【テーマコード（参考）】
3J701
【Ｆターム（参考）】
3J701AA03
3J701AA32
3J701AA42
3J701AA54
3J701AA62
3J701BA09
3J701BA53
3J701BA54
3J701BA69
3J701FA31
3J701FA41
3J701FA53
3J701FA60
3J701GA41
3J701GA51
3J701XB03
3J701XB13
3J701XB14
3J701XB18
3J701XB26
3J701XB39
(57)【要約】
【課題】コンパクト化を図ると共に、高いモーメント剛性と長寿命を実現することができる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１は、内外輪２，３と、軌道面２ａ，３ａと、内輪２の外径に形成する内輪肩部２ｄと、外輪３の内径に形成する外輪肩部３ｄと、複数の玉４とを備える。内輪２の肩部２ｄの軸方向端面である背面２ｃから外輪３の肩部３ｄの軸方向端面である背面３ｃまでの軸方向寸法である組立幅Ｗと、玉４の直径Ｄとの比Ｗ／Ｄが１．３以上１．９以下である。軌道面２ａの溝底から肩部２ｄの外径面までの溝深さＨ１と玉４の直径Ｄとの比Ｈ１／Ｄが０．３以上０．５以下で且つ、軌道面３ａの溝底から肩部３ｄの外径面までの溝深さＨ２と玉４の直径Ｄとの比Ｈ２／Ｄが０．３以上０．５以下である。各溝底肉厚Ａと、玉４のピッチ円直径Ｂとの比Ａ／Ｂの百分率が１．３％以上２．９％以下で、且つ、玉４の充填率が８２％以上である。
【選択図】図１
【解決手段】アンギュラ玉軸受１は、内外輪２，３と、軌道面２ａ，３ａと、内輪２の外径に形成する内輪肩部２ｄと、外輪３の内径に形成する外輪肩部３ｄと、複数の玉４とを備える。内輪２の肩部２ｄの軸方向端面である背面２ｃから外輪３の肩部３ｄの軸方向端面である背面３ｃまでの軸方向寸法である組立幅Ｗと、玉４の直径Ｄとの比Ｗ／Ｄが１．３以上１．９以下である。軌道面２ａの溝底から肩部２ｄの外径面までの溝深さＨ１と玉４の直径Ｄとの比Ｈ１／Ｄが０．３以上０．５以下で且つ、軌道面３ａの溝底から肩部３ｄの外径面までの溝深さＨ２と玉４の直径Ｄとの比Ｈ２／Ｄが０．３以上０．５以下である。各溝底肉厚Ａと、玉４のピッチ円直径Ｂとの比Ａ／Ｂの百分率が１．３％以上２．９％以下で、且つ、玉４の充填率が８２％以上である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内方部材および外方部材と、前記内方部材の外周面および前記外方部材の内周面に形成される軌道面と、前記内方部材の外径および前記外方部材の内径に形成される肩部と、これら内方部材と外方部材間に接触角を持って介在する複数の玉とを備えたアンギュラ玉軸受であって、
前記内方部材の肩部の軸方向端面から前記外方部材の肩部の軸方向端面までの軸方向寸法である組立幅Ｗと、前記玉の直径Ｄとの比Ｗ／Ｄが１．３以上１．９以下であり、
前記内方部材の軌道面の溝底から前記内方部材の肩部の外径面までの溝深さＨ１と前記玉の直径Ｄとの比Ｈ１／Ｄが０．３以上０．５以下で且つ、前記外方部材の軌道面の溝底から前記外方部材の肩部の内径面までの溝深さＨ２と前記玉の直径Ｄとの比Ｈ２／Ｄが０．３以上０．５以下であり、
前記内方部材および外方部材の各溝底肉厚Ａと、前記玉のピッチ円直径Ｂとの比Ａ／Ｂの百分率が１．３％以上２．９％以下で、且つ、前記玉の充填率が８２％以上であるアンギュラ玉軸受。
前記内方部材の肩部の軸方向端面から前記外方部材の肩部の軸方向端面までの軸方向寸法である組立幅Ｗと、前記玉の直径Ｄとの比Ｗ／Ｄが１．３以上１．９以下であり、
前記内方部材の軌道面の溝底から前記内方部材の肩部の外径面までの溝深さＨ１と前記玉の直径Ｄとの比Ｈ１／Ｄが０．３以上０．５以下で且つ、前記外方部材の軌道面の溝底から前記外方部材の肩部の内径面までの溝深さＨ２と前記玉の直径Ｄとの比Ｈ２／Ｄが０．３以上０．５以下であり、
前記内方部材および外方部材の各溝底肉厚Ａと、前記玉のピッチ円直径Ｂとの比Ａ／Ｂの百分率が１．３％以上２．９％以下で、且つ、前記玉の充填率が８２％以上であるアンギュラ玉軸受。
【請求項2】
請求項１に記載のアンギュラ玉軸受において、前記内方部材および外方部材の各軌道面の溝曲率Ｒと前記玉の直径Ｄとの比Ｒ／Ｄが１．０１以上１．０７以下であるアンギュラ玉軸受。
【請求項3】
請求項１または請求項２に記載のアンギュラ玉軸受において、前記内方部材の内径ｄと、前記玉のピッチ円直径Ｂとの比ｄ／Ｂが０．８４以上０．９３以下であるアンギュラ玉軸受。
【請求項4】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のアンギュラ玉軸受において、前記外方部材の外径Ｄ１と、前記玉のピッチ円直径Ｂとの比Ｄ１／Ｂが１．０７以上１．１６以下であるアンギュラ玉軸受。
【請求項5】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のアンギュラ玉軸受において、前記接触角が３０°以上４５°以下であるアンギュラ玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コンパクトでありながらモーメント剛性を求められる産業機械に使用可能なアンギュラ玉軸受に関する。
【背景技術】
【0002】
一般的に産業機械には、コンパクト化、軽量化のニーズがあり、使用される軸受もコンパクトである必要がある。一方で、コンパクトでありながら軸受の剛性も必要とされる。各種装置等において使用される軸受として、アンギュラ玉軸受がある。アンギュラ玉軸受は目的に応じ、正面組合わせ、背面組合わせ、並列組合わせ等、２列以上の多列組合わせで使用される。特許文献１では、大きな荷重を負荷でき、長寿命の要求に対応するためアンギュラ玉軸受が背面組合わせで使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第６６５４１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
各種装置の用途によっては、JIS規格で定められている標準的な軸受寸法より軌道輪の幅、断面寸法を薄くした比較的コンパクトな特殊寸法のアンギュラ玉軸受でありながら、高いモーメント剛性と定格荷重の増加による長寿命化を求められる。
【0005】
本発明の目的は、コンパクト化を図ると共に、高いモーメント剛性と長寿命を実現することができるアンギュラ玉軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のアンギュラ玉軸受は、内方部材および外方部材と、前記内方部材の外周面および前記外方部材の内周面に形成する軌道面と、前記内方部材の外径および前記外方部材の内径に形成する肩部と、これら内方部材と外方部材間に接触角を持って介在する複数の玉とを備えたアンギュラ玉軸受であって、
前記内方部材の肩部の軸方向端面から前記外方部材の肩部の軸方向端面までの軸方向寸法である組立幅Ｗと、前記玉の直径Ｄとの比Ｗ／Ｄが１．３以上１．９以下であり、
前記内方部材の軌道面の溝底から前記内方部材の肩部の外径面までの溝深さＨ１と前記玉の直径Ｄとの比Ｈ１／Ｄが０．３以上０．５以下で且つ、前記外方部材の軌道面の溝底から前記外方部材の肩部の内径面までの溝深さＨ２と前記玉の直径Ｄとの比Ｈ２／Ｄが０．３以上０．５以下であり、
前記内方部材および外方部材の各溝底肉厚Ａと、前記玉のピッチ円直径Ｂとの比Ａ／Ｂの百分率が１．３％以上２．９％以下で、且つ、前記玉の充填率が８２％以上である。
内方部材において、軸方向両側の外周面の高さが異なるとき、径方向外方に位置する側を肩部とし、その外周面から溝底までの深さをとる。
外方部材において、軸方向両側の内周面の高さが異なるとき、径方向内方に位置する側を肩部とし、その内周面から溝底までの深さをとる。
前記各溝底肉厚Ａとは、内方部材および外方部材における、各軌道面の溝底位置の径方向厚みをいう。前記玉の充填率Ｃは次の計算式により表される。充填率Ｃ＝（玉直径×個数）／（π×ピッチ円直径）
前記内方部材の肩部の軸方向端面から前記外方部材の肩部の軸方向端面までの軸方向寸法である組立幅Ｗと、前記玉の直径Ｄとの比Ｗ／Ｄが１．３以上１．９以下であり、
前記内方部材の軌道面の溝底から前記内方部材の肩部の外径面までの溝深さＨ１と前記玉の直径Ｄとの比Ｈ１／Ｄが０．３以上０．５以下で且つ、前記外方部材の軌道面の溝底から前記外方部材の肩部の内径面までの溝深さＨ２と前記玉の直径Ｄとの比Ｈ２／Ｄが０．３以上０．５以下であり、
前記内方部材および外方部材の各溝底肉厚Ａと、前記玉のピッチ円直径Ｂとの比Ａ／Ｂの百分率が１．３％以上２．９％以下で、且つ、前記玉の充填率が８２％以上である。
内方部材において、軸方向両側の外周面の高さが異なるとき、径方向外方に位置する側を肩部とし、その外周面から溝底までの深さをとる。
外方部材において、軸方向両側の内周面の高さが異なるとき、径方向内方に位置する側を肩部とし、その内周面から溝底までの深さをとる。
前記各溝底肉厚Ａとは、内方部材および外方部材における、各軌道面の溝底位置の径方向厚みをいう。前記玉の充填率Ｃは次の計算式により表される。充填率Ｃ＝（玉直径×個数）／（π×ピッチ円直径）
【0007】
組立幅Ｗと玉の直径Ｄとの比Ｗ／Ｄの上限を１．９としたため、標準のアンギュラ玉軸受よりも軽量化および軸方向のコンパクト化を図り、このアンギュラ玉軸受を使用する装置等のコンパクト化を図ることができる。Ｗ／Ｄの下限を１．３としたため、アンギュラ玉軸受としてのモーメント剛性を確保することができる。
【0008】
Ｈ１／ＤおよびＨ２／Ｄをそれぞれ０．３以上０．５以下とした。この場合、標準のアンギュラ玉軸受より溝深さが深いため、大きなモーメント荷重を負荷したときに肩乗り上げの発生を防止し得る。これにより、内方部材および外方部材の各軌道面の剥離等を防止し、アンギュラ玉軸受の長寿命化を図れる。このようにコンパクト化を図ると共に、高いモーメント剛性と長寿命を実現することができる。
【0009】
玉直径に対する各溝深さＨ１／ＤおよびＨ２／Ｄが０．３未満では、大きなモーメント荷重を負荷したときに肩乗り上げするおそれがある。Ｈ１／ＤおよびＨ２／Ｄが０．５を超えると、内方部材および外方部材の径方向肉厚が薄くなり過ぎ、所定荷重以上の大きなモーメント荷重を負荷できず、このアンギュラ玉軸受の使用用途の汎用性に劣る。
【0010】
各溝底肉厚Ａとピッチ円直径Ｂとの比Ａ／Ｂを百分率で１．３％以上２．９％以下とすることで、軸受剛性を確保しつつ玉直径を大きく設定し得る。Ａ／Ｂが１．３％未満では軸受剛性を確保することが困難となる場合がある。Ａ／Ｂが２．９％を超えると径方向のコンパクト化を図ることが困難となる。玉の充填率を８２％以上とすることで玉数を多く確保し、定格荷重を増加する事でアンギュラ玉軸受の長寿命化を図れる。
【0011】
前記内方部材および外方部材の各軌道面の溝曲率Ｒと前記玉の直径Ｄとの比Ｒ／Ｄが１．０１以上１．０７以下であってもよい。Ｒ／Ｄを１．０１以上１．０７以下とすることで、軸受剛性をより確実に確保し得る。Ｒ／Ｄが１．０１未満では転がり抵抗が不所望に大きくなる。Ｒ／Ｄが１．０７を超えると、大きなモーメント荷重を負荷したときに肩乗り上げするおそれがあり使用条件が制限される。
【0012】
前記内方部材の内径ｄと、前記玉のピッチ円直径Ｂとの比ｄ／Ｂが０．８４以上０．９３以下であってもよい。この場合、内方部材の径方向の肉厚を薄肉化し、アンギュラ玉軸受を使用する装置等のコンパクト化、省スペース化を図れる。ｄ／Ｂが０．８４未満では、内方部材を薄肉化する効果が低い。ｄ／Ｂが０．９３を超えると、内方部材の剛性を確保することが困難となる場合がある。
【0013】
前記外方部材の外径Ｄ１と、前記玉のピッチ円直径Ｂとの比Ｄ１／Ｂが１．０７以上１．１６以下であってもよい。この場合、外方部材の径方向の肉厚を薄肉化し、アンギュラ玉軸受を使用する装置等のコンパクト化、省スペース化を図れる。Ｄ１／Ｂが１．０７未満では、外方部材の剛性を確保することが困難となる場合がある。Ｄ１／Ｂが１．１６を超えると、外方部材を薄肉化する効果が低い。
【0014】
接触角が３０°以上４５°以下であってもよい。アンギュラ玉軸受の動定格荷重の範囲内でモーメント荷重を負荷したときに、アンギュラ玉軸受の接触角αがモーメント剛性と肩乗り上げに与える影響について比較を行った。比較によると、接触角αが３０°以上４５°以下の範囲とすることで、高いモーメント剛性が得られ肩乗り上げしないことから、アンギュラ玉軸受を長寿命化できる。接触角αが３０°未満では、所望のモーメント剛性が得られない場合がある。接触角αが４５°を超えると、肩乗り上げするおそれがある。
【発明の効果】
【0015】
本発明のアンギュラ玉軸受は、組立幅Ｗと玉の直径Ｄとの比Ｗ／Ｄが１．３以上１．９以下であり、玉直径に対する各溝深さの比がそれぞれ０．３以上０．５以下であり、内方部材および外方部材の各溝底肉厚Ａと、前記玉のピッチ円直径Ｂとの比Ａ／Ｂの百分率が１．３％以上２．９％以下で、且つ、前記玉の充填率が８２％以上であるため、コンパクト化を図ると共に、高いモーメント剛性と長寿命を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の第１の実施形態に係るアンギュラ玉軸受の縦断面図である。
【図2】同アンギュラ玉軸受を背面組合わせした例を示す縦断面図である。
【図3】アンギュラ玉軸受にモーメント荷重が負荷される例である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
［第１の実施形態］
本発明の実施形態に係るアンギュラ玉軸受を図１および図２と共に説明する。この明細書において、アンギュラ玉軸受を単に「軸受」という場合がある。
図１に示すように、アンギュラ玉軸受１は、内方部材である内輪２と、外方部材である外輪３と、内輪２の外周面および外輪３の内周面に形成する軌道面２ａ，３ａと、内輪２の外径に形成する内輪肩部２ｄと、外輪３の内径に形成する外輪肩部３ｄと、内外輪２，３の軌道面２ａ，３ａ間に介在する複数の玉４と、これら玉４を保持する保持器５とを備える。内外輪２，３は、例えば、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼またはマルテンサイト系のステンレス鋼等からなる。玉４は、例えば、鋼球またはセラミックス等からなる。
本発明の実施形態に係るアンギュラ玉軸受を図１および図２と共に説明する。この明細書において、アンギュラ玉軸受を単に「軸受」という場合がある。
図１に示すように、アンギュラ玉軸受１は、内方部材である内輪２と、外方部材である外輪３と、内輪２の外周面および外輪３の内周面に形成する軌道面２ａ，３ａと、内輪２の外径に形成する内輪肩部２ｄと、外輪３の内径に形成する外輪肩部３ｄと、内外輪２，３の軌道面２ａ，３ａ間に介在する複数の玉４と、これら玉４を保持する保持器５とを備える。内外輪２，３は、例えば、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼またはマルテンサイト系のステンレス鋼等からなる。玉４は、例えば、鋼球またはセラミックス等からなる。
【0018】
保持器５は、円周方向複数箇所に設けられたポケットＰｔに複数の玉４を保持する。この例の保持器５は、例えば、冷間圧延鋼等から成る鉄板製であり、略円錐環状の主要部５ａに、玉４を保持するポケットＰｔが円周等配に形成されている。内外輪２，３、玉４および保持器５は、前述の材料に限定されるものではない。
【0019】
外輪３の正面３ｂに、カウンタボアを介して軌道面３ａが繋がる。外輪３の背面側の内周面である外輪肩部３ｄは、外輪３のカウンタボアよりも径方向内側に位置する。内輪２の正面２ｂに、カウンタボアを介して軌道面２ａが繋がる。内輪２の軌道面２ａと、内輪２の背面２ｃとの間に、内輪２の背面側の外周面である内輪肩部２ｄが形成されている。内輪肩部２ｄは、内輪２のカウンタボアよりも径方向外側に位置する。内外輪２，３の正面２ｂ，３ｂとは、アキシアル荷重を支持しない側の側面を表し、内外輪２，３の背面２ｃ，３ｃとは、アキシアル荷重を支持する側の側面を表す。
【0020】
＜溝深さ、組立幅等について＞
内輪２の軌道面２ａの溝底から肩部２ｄの外径面までの溝深さＨ１と、玉４の直径Ｄとの比Ｈ１／Ｄは、０．３以上０．５以下で且つ、外輪３の軌道面３ａの溝底から肩部３ｄの外径面までの溝深さＨ２と、玉４の直径Ｄとの比Ｈ２／Ｄが０．３以上０．５以下に設定されている。内輪２の肩部２ｄの軸方向端面である背面２ｃから外輪３の肩部３ｄの軸方向端面である背面３ｃまでの軸方向寸法である組立幅Ｗと、玉の直径Ｄとの比Ｗ／Ｄが１．３以上１．９以下である。
内輪２の軌道面２ａの溝底から肩部２ｄの外径面までの溝深さＨ１と、玉４の直径Ｄとの比Ｈ１／Ｄは、０．３以上０．５以下で且つ、外輪３の軌道面３ａの溝底から肩部３ｄの外径面までの溝深さＨ２と、玉４の直径Ｄとの比Ｈ２／Ｄが０．３以上０．５以下に設定されている。内輪２の肩部２ｄの軸方向端面である背面２ｃから外輪３の肩部３ｄの軸方向端面である背面３ｃまでの軸方向寸法である組立幅Ｗと、玉の直径Ｄとの比Ｗ／Ｄが１．３以上１．９以下である。
【0021】
＜溝底肉厚、充填率＞
内外輪２，３の各溝底肉厚Ａと、玉４のピッチ円直径Ｂとの比Ａ／Ｂの百分率は１．３％以上２．９％以下で、且つ、玉４の充填率は８２％以上９１％以下である。玉４の充填率Ｃは次の計算式により表される。充填率Ｃ＝（玉直径×個数）／（π×ピッチ円直径）
内外輪２，３の各溝底肉厚Ａと、玉４のピッチ円直径Ｂとの比Ａ／Ｂの百分率は１．３％以上２．９％以下で、且つ、玉４の充填率は８２％以上９１％以下である。玉４の充填率Ｃは次の計算式により表される。充填率Ｃ＝（玉直径×個数）／（π×ピッチ円直径）
【0022】
＜内外径ＰＣＤ比＞
使用されるアンギュラ玉軸受の軸受サイズのうち内輪内径は、例えば、内径φ８０ｍｍ～φ５００ｍｍであるが、この内径寸法に限定されるものではない。内輪２の内径ｄと、玉４のピッチ円直径Ｂとの比ｄ／Ｂは０．８４以上０．９３以下で、外輪３の外径Ｄ１と、玉４のピッチ円直径Ｂとの比Ｄ１／Ｂは１．０７以上１．１６以下に設定されている。
使用されるアンギュラ玉軸受の軸受サイズのうち内輪内径は、例えば、内径φ８０ｍｍ～φ５００ｍｍであるが、この内径寸法に限定されるものではない。内輪２の内径ｄと、玉４のピッチ円直径Ｂとの比ｄ／Ｂは０．８４以上０．９３以下で、外輪３の外径Ｄ１と、玉４のピッチ円直径Ｂとの比Ｄ１／Ｂは１．０７以上１．１６以下に設定されている。
【0023】
＜背面組合わせ等＞
産業機械用ではモーメント荷重がかかることが多い。モーメント荷重をアンギュラ玉軸受で負荷する使用条件下においては、図２に示すように、アンギュラ玉軸受１を背面組合わせに配置することで軸受の作用点間距離を大きくできるため、アンギュラ玉軸受１を小型化つまりコンパクト化しても許容ラジアル荷重および許容モーメント荷重を大きくできる。さらに、アンギュラ玉軸受１を背面組合わせとすることで、両方向のアキシアル荷重を受けることができ、加えて、予圧が付加されることで、軸受部分の剛性を高めることができる。同図２の例では、軸方向に隣り合うアンギュラ玉軸受１，１間に、内輪間座６、外輪間座７が介在されているが、これら間座６，７を省略してアンギュラ玉軸受１，１を背面組合わせすることも可能である。
産業機械用ではモーメント荷重がかかることが多い。モーメント荷重をアンギュラ玉軸受で負荷する使用条件下においては、図２に示すように、アンギュラ玉軸受１を背面組合わせに配置することで軸受の作用点間距離を大きくできるため、アンギュラ玉軸受１を小型化つまりコンパクト化しても許容ラジアル荷重および許容モーメント荷重を大きくできる。さらに、アンギュラ玉軸受１を背面組合わせとすることで、両方向のアキシアル荷重を受けることができ、加えて、予圧が付加されることで、軸受部分の剛性を高めることができる。同図２の例では、軸方向に隣り合うアンギュラ玉軸受１，１間に、内輪間座６、外輪間座７が介在されているが、これら間座６，７を省略してアンギュラ玉軸受１，１を背面組合わせすることも可能である。
【0024】
＜接触角等＞
大きなモーメント荷重に耐えるため、アンギュラ玉軸受１の接触角αを３０°以上４５°以下とし、且つ、前述のように図１に示す内外輪２，３の溝深さＨ１，Ｈ２が玉直径比の３０～５０％に設定される。この場合、標準のアンギュラ玉軸受より溝深さが深いため、大きなモーメント荷重を負荷した際に肩乗り上げの発生を防止でき、軌道面２ａ，３ａの剥離等を防止できる。すなわち軸受の長寿命化を図れる。モーメント荷重とは、回転軸を傾ける（曲げる）、回転軸に角度を与える荷重を意味する。
図１のように、内外輪２，３の各軌道面２ａ，３ａの溝曲率Ｒは、接触角αおよび使用条件より玉直径比１０１～１０７％に設定される。換言すれば、各軌道面２ａ，３ａの溝曲率Ｒと玉４の直径Ｄとの比Ｒ／Ｄが１．０１以上１．０７以下である。
大きなモーメント荷重に耐えるため、アンギュラ玉軸受１の接触角αを３０°以上４５°以下とし、且つ、前述のように図１に示す内外輪２，３の溝深さＨ１，Ｈ２が玉直径比の３０～５０％に設定される。この場合、標準のアンギュラ玉軸受より溝深さが深いため、大きなモーメント荷重を負荷した際に肩乗り上げの発生を防止でき、軌道面２ａ，３ａの剥離等を防止できる。すなわち軸受の長寿命化を図れる。モーメント荷重とは、回転軸を傾ける（曲げる）、回転軸に角度を与える荷重を意味する。
図１のように、内外輪２，３の各軌道面２ａ，３ａの溝曲率Ｒは、接触角αおよび使用条件より玉直径比１０１～１０７％に設定される。換言すれば、各軌道面２ａ，３ａの溝曲率Ｒと玉４の直径Ｄとの比Ｒ／Ｄが１．０１以上１．０７以下である。
【0025】
＜接触角とモーメント剛性、肩乗り上げとの関係＞
表１に、アンギュラ玉軸受の動定格荷重の範囲内でモーメント荷重を負荷した際に、接触角がモーメント剛性と肩乗り上げに与える影響について比較を行った。アンギュラ玉軸受が外部荷重を受けモーメント荷重が負荷されると、出力軸は負荷モーメントに比例して傾く。モーメント剛性とは、アンギュラ玉軸受の剛性を表し、単位角度を傾けるのに必要な負荷モーメント値で表す。図３は、出力軸取付面Ｓａから軸方向一方Ｃ１側に所定距離ｌ離れた位置において、出力軸心Ｃ２に沿う位置にラジアル方向の荷重Ｗ１を与えると共に、出力軸心Ｃ２から径方向下方に所定距離ｌ３離れた位置にアキシアル方向の荷重Ｗ２を与えることで、組合わせアンギュラ玉軸受１，１にモーメント荷重が負荷される状態を表した一例である。軸受サイズとしては、コンパクト化が要求される装置等に使用されるアンギュラ玉軸受であり、内輪内径がφ８０mm以上φ５００mm以下、内輪内径がＰＣＤ比で８４％以上９３％、外輪外径がＰＣＤ比で１０７％以上１１６％以下である。また、Ｈ１／ＤおよびＨ２／Ｄが共に０．３以上０．５以下、Ｗ／Ｄが１．３以上１．９以下、接触角αを１５°～５５°の範囲で９種類（比較例１～３、８、９および各実施例４～７）のアンギュラ玉軸受について評価した。
表１に、アンギュラ玉軸受の動定格荷重の範囲内でモーメント荷重を負荷した際に、接触角がモーメント剛性と肩乗り上げに与える影響について比較を行った。アンギュラ玉軸受が外部荷重を受けモーメント荷重が負荷されると、出力軸は負荷モーメントに比例して傾く。モーメント剛性とは、アンギュラ玉軸受の剛性を表し、単位角度を傾けるのに必要な負荷モーメント値で表す。図３は、出力軸取付面Ｓａから軸方向一方Ｃ１側に所定距離ｌ離れた位置において、出力軸心Ｃ２に沿う位置にラジアル方向の荷重Ｗ１を与えると共に、出力軸心Ｃ２から径方向下方に所定距離ｌ３離れた位置にアキシアル方向の荷重Ｗ２を与えることで、組合わせアンギュラ玉軸受１，１にモーメント荷重が負荷される状態を表した一例である。軸受サイズとしては、コンパクト化が要求される装置等に使用されるアンギュラ玉軸受であり、内輪内径がφ８０mm以上φ５００mm以下、内輪内径がＰＣＤ比で８４％以上９３％、外輪外径がＰＣＤ比で１０７％以上１１６％以下である。また、Ｈ１／ＤおよびＨ２／Ｄが共に０．３以上０．５以下、Ｗ／Ｄが１．３以上１．９以下、接触角αを１５°～５５°の範囲で９種類（比較例１～３、８、９および各実施例４～７）のアンギュラ玉軸受について評価した。
【0026】
各実施例４～７は、Ａ／Ｂの百分率が１．３％以上２．９％以下で、且つ、玉の充填率Ｃが８２％以上の要件も満たす。各比較例および各実施例では、図２のように、アンギュラ玉軸受１を背面組合わせに配置すると共に、軸方向に隣り合うアンギュラ玉軸受１，１間に、定められた幅寸法の内輪間座６、外輪間座７を介在させた。
【0027】
【表1】
【0028】
表１は接触角αを１５°～５５°の範囲における、モーメント剛性と肩乗り上げの項目について評価した。表１において、◎は実施可能且つ効果が高いことを表し、〇は◎よりも性能は劣るが実施可能であることを表す。△は〇よりも性能は劣るが実施可能であることを表し、×は効果が低いことを表す。
【0029】
定められた産業機械に使用される軸受サイズで前述の内外輪間座を備えた背面組合わせのアンギュラ玉軸受に、外部荷重を与えた時に求められるモーメント剛性を十分満たし、好適に実施可能である場合、◎と判定される。◎よりもやや劣るが、求められるモーメント剛性を満たし、実施可能である場合、〇と判定される。〇よりも劣るが、実施可能である場合、△と判定される。求められるモーメント剛性を満たしていない場合、×と判定される。表１より、接触角αが３０°未満では、モーメント剛性の低下が確認される。以上説明したモーメント剛性の判定基準は、後述する表２についても同様である。
【0030】
前記アンギュラ玉軸受に外部荷重を与えた場合に、玉と軌道面との接触面圧を踏まえた玉の肩乗り上げに対する効果が高く、好適に実施可能である場合◎と判定される。◎よりも肩乗り上げの効果として性能はやや劣るが実施可能である〇と判定される。○よりも肩乗り上げの効果として性能は劣るが実施可能である△と判定される。肩乗り上げの効果が低い場合、×であると判定される。表１より、接触角αが４５°を超えると、肩乗り上げ特性の低下が確認される。以上説明した肩乗り上げの判定基準は、表２についても同様である。
表１の結果から、接触角αは３０°以上４５°以下の範囲とすることで、高いモーメント剛性が得られ、肩乗り上げしないことから、長寿命化できることが分かる。
表１の結果から、接触角αは３０°以上４５°以下の範囲とすることで、高いモーメント剛性が得られ、肩乗り上げしないことから、長寿命化できることが分かる。
【0031】
＜総合評価＞
表２に、モーメント剛性、肩乗り上げ、コンパクト化、軽量化の観点からアンギュラ玉軸受を評価した結果、およびその結果を含め、軸受寿命を評価し、軸受としての機能を満足するか総合的に評価をした。前述と同様の軸受サイズのアンギュラ玉軸受を７種類（比較例１，２、実施例１～５）について評価した。さらにアンギュラ玉軸受１を背面組合わせに配置すると共に、軸方向に隣り合うアンギュラ玉軸受１，１間に、定められた幅寸法の内輪間座６、外輪間座７を介在させた。組合わせアンギュラ玉軸受にモーメント荷重が負荷される条件は、前述の図３と共に示した条件と同様である。
表２に、モーメント剛性、肩乗り上げ、コンパクト化、軽量化の観点からアンギュラ玉軸受を評価した結果、およびその結果を含め、軸受寿命を評価し、軸受としての機能を満足するか総合的に評価をした。前述と同様の軸受サイズのアンギュラ玉軸受を７種類（比較例１，２、実施例１～５）について評価した。さらにアンギュラ玉軸受１を背面組合わせに配置すると共に、軸方向に隣り合うアンギュラ玉軸受１，１間に、定められた幅寸法の内輪間座６、外輪間座７を介在させた。組合わせアンギュラ玉軸受にモーメント荷重が負荷される条件は、前述の図３と共に示した条件と同様である。
【表2】
【0032】
表２において、◎は実施可能且つ効果が高く、最も好適であることを表し、〇は◎よりもやや性能は劣るが実施可能であることを表す。△は〇よりも性能は劣るが実施可能であることを表し、×は効果が低いことを表す。モーメント剛性、肩乗り上げ、コンパクト化、軽量化、軸受寿命、各項目における評価を総合的に考慮し、全ての項目が◎あるいは〇以上である実施例１～５を実施可能とする。前記背面組合わせのアンギュラ玉軸受に外部荷重を与えた場合に、演算される定格荷重等に基づいて軸受寿命が演算される。
【0033】
表１の結果から、実施例４～７のように、接触角αが３０°以上４５°以下、Ｈ１／ＤおよびＨ２／Ｄが共に０．３以上０．５以下の要件を満たすことで、肩乗り上げを防止できることが分かり、さらに表２の結果を考慮すると、実施例１～５のように、Ａ／Ｂが百分率で１．３％以上２．９％以下、Ｗ／Ｄが１．３以上１．９以下、玉の充填率Ｃが８２％以上の要件を満たすことで、コンパクト化を達成し、高いモーメント剛性と定格荷重の増加、軸受の長寿命化を達成すると共に、軸受としての機能を満足することが分かる。
【0034】
＜作用効果＞
組立幅Ｗと玉４の直径Ｄとの比Ｗ／Ｄは、表２における、軽量化およびコンパクト化、モーメント剛性に主に寄与する。説明したアンギュラ玉軸受１によると、組立幅Ｗと玉４の直径Ｄとの比Ｗ／Ｄの上限を１．９としたため、標準のアンギュラ玉軸受よりも軽量化および軸方向のコンパクト化を図り、このアンギュラ玉軸受１を使用する装置等のコンパクト化を図ることができる。Ｗ／Ｄの下限を１．３としたため、アンギュラ玉軸受としてのモーメント剛性を確保することができる。
組立幅Ｗと玉４の直径Ｄとの比Ｗ／Ｄは、表２における、軽量化およびコンパクト化、モーメント剛性に主に寄与する。説明したアンギュラ玉軸受１によると、組立幅Ｗと玉４の直径Ｄとの比Ｗ／Ｄの上限を１．９としたため、標準のアンギュラ玉軸受よりも軽量化および軸方向のコンパクト化を図り、このアンギュラ玉軸受１を使用する装置等のコンパクト化を図ることができる。Ｗ／Ｄの下限を１．３としたため、アンギュラ玉軸受としてのモーメント剛性を確保することができる。
【0035】
内輪２の溝深さＨ１および外輪３の溝深さＨ２と玉４の直径Ｄとの比Ｈ１／ＤおよびＨ２／Ｄは、表２における、肩乗り上げに主に寄与し、ひいては軸受寿命に寄与する。Ｈ１／ＤおよびＨ２／Ｄをそれぞれ０．３以上０．５以下とした。この場合、標準のアンギュラ玉軸受より溝深さが深いため、大きなモーメント荷重を負荷したときに肩乗り上げの発生を防止し得る。これにより、内外輪２，３の各軌道面２ａ，３ａの剥離等を防止し、アンギュラ玉軸受１の長寿命化を図れる。このように肩乗り上げの発生防止と長寿命を実現することができる。
玉直径に対する各溝深さＨ１／ＤおよびＨ２／Ｄが０．３未満では、大きなモーメント荷重を負荷したときに肩乗り上げするおそれがある。Ｈ１／ＤおよびＨ２／Ｄが０．５を超えると、内外輪２，３の溝を加工することが困難となるため、生産性が劣る。
玉直径に対する各溝深さＨ１／ＤおよびＨ２／Ｄが０．３未満では、大きなモーメント荷重を負荷したときに肩乗り上げするおそれがある。Ｈ１／ＤおよびＨ２／Ｄが０．５を超えると、内外輪２，３の溝を加工することが困難となるため、生産性が劣る。
【0036】
各溝底肉厚Ａとピッチ円直径Ｂとの比Ａ／Ｂは、表２における、コンパクト化に主に寄与する。また、軸受剛性にも寄与する。各溝底肉厚Ａとピッチ円直径Ｂとの比Ａ／Ｂを百分率で１．３％以上２．９％以下とすることで、軸受剛性を確保しつつ玉直径を大きく設定し得る。Ａ／Ｂが１．３％未満では軸受剛性を確保することが困難となる場合がある。Ａ／Ｂが２．９％を超えると径方向のコンパクト化を図ることが困難となる。
充填率Ｃは、定格荷重に主に寄与し、ひいては表２における軸受寿命に寄与する。玉４の充填率Ｃを８２％以上９１％以下とすることで玉数を多く確保し、定格荷重を増加する事でアンギュラ玉軸受１の長寿命化を図れる。玉４の充填率Ｃが９１％を超えると、保持器５のポケット間の円周方向幅が薄くなり強度上問題がある。
充填率Ｃは、定格荷重に主に寄与し、ひいては表２における軸受寿命に寄与する。玉４の充填率Ｃを８２％以上９１％以下とすることで玉数を多く確保し、定格荷重を増加する事でアンギュラ玉軸受１の長寿命化を図れる。玉４の充填率Ｃが９１％を超えると、保持器５のポケット間の円周方向幅が薄くなり強度上問題がある。
【0037】
Ｒ／Ｄを１．０１以上１．０７以下とすることで、軸受剛性をより確実に確保し、肩乗り上げを防止し得る。Ｒ／Ｄが１．０１未満では転がり抵抗が不所望に大きくなる。Ｒ／Ｄが１．０７を超えると、大きなモーメント荷重を負荷したときに肩乗り上げするおそれがあり使用条件が制限される。ｄ／Ｂが０．８４以上０．９３以下である場合、内輪２の径方向の肉厚を薄肉化し、アンギュラ玉軸受１を使用する装置等のコンパクト化、省スペース化を図れる。ｄ／Ｂが０．８４未満では、内輪２を薄肉化する効果が低い。ｄ／Ｂが０．９３を超えると、内輪２の剛性を確保することが困難となる場合がある。
【0038】
Ｄ１／Ｂが１．０７以上１．１６以下である場合、外輪３の径方向の肉厚を薄肉化し、アンギュラ玉軸受１を使用する装置等のコンパクト化、省スペース化を図れる。Ｄ１／Ｂが１．０７未満では、外輪３の剛性を確保することが困難となる場合がある。Ｄ１／Ｂが１．１６を超えると、外輪３を薄肉化する効果が低い。
【0039】
アンギュラ玉軸受１を正面組合わせ、並列組合わせ等で使用することも可能である。アンギュラ玉軸受１を３列以上の多列組合わせで使用することも可能である。
保持器５は、例えば、樹脂等から成る櫛型保持器であってもよく、樹脂等から成る円筒形状で各ポケットが径方向に沿う丸孔状に形成されているものであってもよい。
保持器５は、例えば、樹脂等から成る櫛型保持器であってもよく、樹脂等から成る円筒形状で各ポケットが径方向に沿う丸孔状に形成されているものであってもよい。
【0040】
内方部材は、例えば、内輪と軸が一体のもの、および内輪内周面等にギヤが形成されたものを含む。外方部材は、外輪とハウジングが一体のもの、および外輪外周面等にギヤ、フランジ等が形成されたものを含む。前記一体とは、軌道輪と対象物とが複数の要素を結合したものではなく単一の材料から例えば鍛造、機械加工等により単独の物の一部または全体として成形されたことを意味する。
【0041】
以上、本発明の実施形態を説明したが、今回開示された実施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。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が意図される。
【符号の説明】
【0042】
１…アンギュラ玉軸受
２…内輪（内方部材）
３…外輪（外方部材）
４…玉
２…内輪（内方部材）
３…外輪（外方部材）
４…玉
【図1】
【図2】
【図3】