(57)【要約】【課題】所定のアキシャル荷重を負荷しつつ、保持器の設計スペースを確保でき、玉の挿入性が良好な複列アンギュラ玉軸受を提供する。【解決手段】２列の外輪軌道溝１９，２１の軸方向外側に設けられた外輪外方肩部３１の溝肩高さｈ１が、２列の外輪軌道溝１９，２１間に設けられる外輪内方肩部３５の溝肩高さｈ２より低く形成され、２列の内輪軌道溝２３，２５の軸方向外側に設けられた内輪外方肩部２７の溝肩高さｈ３が、２列の内輪軌道溝２３，２５間に設けられる内輪内方肩部４１の溝肩高さｈ４より高く形成され、外輪内方肩部３５の溝肩高さｈ２と内輪外方肩部２７の溝肩高さｈ３が等しくなるように設定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に２列の外輪軌道溝を有する外輪と、
該外輪の径方向内方で同心に配置され、外周面に２列の内輪軌道溝を有する内輪と、
互いに対向する前記２列の外輪軌道溝と前記２列の内輪軌道溝との間に複列に配置される複数の玉と、を備える複列アンギュラ玉軸受であって、
前記外輪には、前記２列の外輪軌道溝間に設けられる外輪内方肩部と、前記２列の外輪軌道溝の軸方向外側に設けられ、前記外輪内方肩部より溝肩高さの低い外輪外方肩部とが形成され、
前記内輪には、前記２列の内輪軌道溝間に設けられる内輪内方肩部と、前記２列の外輪軌道溝の軸方向外側に設けられ、前記内輪内方肩部より溝肩高さの高い内輪外方肩部とが形成され、
前記外輪内方肩部の溝肩高さと前記内輪外方肩部の溝肩高さが等しいことを特徴とする複列アンギュラ玉軸受。
【請求項２】
ポンプに使用され、インペラを有する回転軸を支持することを特徴とする請求項１に記載の複列アンギュラ玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプやコンプレッサ等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】
従来、アキシャル負荷能力や耐モーメント性が要求されるポンプやコンプレッサ等の転がり軸受として、複列アンギュラ玉軸受が利用されている（例えば、特許文献１参照。）。図８（ａ）に示すように、特許文献１に記載の複列アンギュラ玉軸受１０１は、外輪１０３、内輪１０５、２列で接触角を持って配列される複数の玉１０７、１０９と、玉１０７、１０９を保持する２つの保持器１１５、１１７と、を備える。外輪１０３の内周面には、２列の外輪軌道溝１１９、１２１が設けられ、内輪１０５の外周面には、２列の内輪軌道溝１２３、１２５が設けられている。
【０００３】
外輪１０３には、２列の外輪軌道溝１１９，１２１間に外輪内方肩部１３５が形成され、外輪軌道溝１１９，１２１の軸方向外側に外輪外方肩部１３１が形成される。また、内輪１０５には、２列の内輪軌道溝１２３，１２５間に内輪内方肩部１４１が形成され、内輪軌道溝１１９，１２１の軸方向外側に内輪外方肩部１３７が形成される。
【０００４】
図８に示す複列アンギュラ玉軸受１０１では、軸受空間容積を増大してグリース寿命を向上するため、内輪１０５の内輪外方肩部１３７の溝肩高さｈｃが、内輪内方肩部１４１の溝肩高さｈｄよりも高くなっている。また、特許文献１では、同様の効果を奏するため、外輪１０３の外輪外方肩部１３１の溝肩高さを外輪内方肩部１３５の溝肩高さよりも低くした他の複列アンギュラ玉軸受が記載されている。
【特許文献１】特開平８−２７０６４４号公報（第１，２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、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、乗り上げ傷から玉の剥離等の軸受損傷が発生する。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が、溝肩高さが高すぎると保持器の設計スペースが無くなり、また、軸受組立て時に玉が挿入できなくなる可能性がある。特許文献１に記載の複列アンギュラ玉軸受１０１では、内輪１０５の各肩部の溝肩高さと外輪１０３の各肩部の溝肩高さを軸受空間容積増大のために設定しているが、上記課題を認識しておらず、また、内輪と外輪の各肩部の関係についても考慮されていない。
【０００６】
本発明は、このような上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、所定のアキシャル荷重を負荷しつつ、保持器の設計スペースを確保でき、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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記目的は、下記の構成によって達成される。
（１）  内周面に２列の外輪軌道溝を有する外輪と、
該外輪の径方向内方で同心に配置され、外周面に２列の内輪軌道溝を有する内輪と、
互いに対向する前記２列の外輪軌道溝と前記２列の内輪軌道溝との間に複列に配置される複数の玉と、を備える複列アンギュラ玉軸受であって、
前記外輪には、２列の外輪軌道溝間に設けられる外輪内方肩部と、２列の外輪軌道溝の軸方向外側に設けられ、前記外輪内方肩部より溝肩高さの低い外輪外方肩部とが形成され、
前記内輪には、２列の内輪軌道溝間に設けられる内輪内方肩部と、２列の外輪軌道溝の軸方向外側に設けられ、前記内輪内方肩部より溝肩高さの高い内輪外方肩部とが形成され、
前記外輪内方肩部の溝肩高さと前記内輪外方肩部の溝肩高さが等しいことを特徴とする複列アンギュラ玉軸受。
（２）  ポンプに使用され、インペラを有する軸を支持することを特徴とする（１）に記載の複列アンギュラ玉軸受。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の複列アンギュラ玉軸受によれば、２列の外輪軌道溝の軸方向外側に設けられた外輪外方肩部の溝肩高さが、２列の外輪軌道溝間に設けられる外輪内方肩部のものより低く形成され、２列の内輪軌道溝の軸方向外側に設けられた内輪外方肩部の溝肩高さが、２列の内輪軌道溝間に設けられる内輪内方肩部のものより高く形成され、外輪内方肩部の溝肩高さと内輪外方肩部の溝肩高さが等しくなるように設定される。これにより、所定のアキシャル荷重を負荷しつつ、保持器の設計スペースを確保でき、玉の挿入性が良好なものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態に係る複列アンギュラ玉軸受について図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
図１に示されるように、複列アンギュラ玉軸受１は、環状で単一の外輪３と、外輪３の径方向内方であって、外輪３と同心で相対回転可能に配置される環状で単一の内輪５と、外輪３と内輪５との間で複列に複数配置される玉７、９と、玉７、９を回転可能に保持する金属製の一対の保持器１５、１７と、を備える。
【００１１】
外輪３の内周面には、周方向に延在する２つの凹状の外輪軌道溝１９、２１が設けられている。同様に、内輪５の外周面には、周方向に延在する２つの凹状の内輪軌道溝２３、２５が設けられている。互いに対向する外輪軌道溝１９と内輪軌道溝２３との間、及び、外輪軌道溝２１と内輪軌道溝２５との間には、それぞれ複数の玉７、９が転動可能に配置される。また、各軌道溝１９、２１、２３、２５の曲率半径は、玉７、９の曲率半径より若干大きく寸法付けされている。
【００１２】
外輪３には、２列の外輪軌道溝１９，２１間に設けられる外輪内方肩部３５と、この外輪内方肩部３５の反対側となる２列の外輪軌道溝１９，２１の軸方向外側に設けられる外輪外方肩部３１とが形成される。外輪外方肩部３１の溝肩高さｈ１は、外輪内方肩部３５の溝肩高さｈ２より低く設計されている（ｈ１＜ｈ２）。
【００１３】
他方、内輪５には、２列の内輪軌道溝２３，２５間に設けられる内輪内方肩部４１と、この内輪内方肩部４１の反対側となる２列の外輪軌道溝２３，２５の軸方向外側に設けられる内輪外方肩部２７とが形成される。内輪外方肩部２７の溝肩高さｈ３は、内輪内方肩部４１の溝肩高さｈ４より高く設定されている（ｈ３＞ｈ４）。ここで、溝肩高さとは、軌道溝の最底部から溝肩の最上面までの軸受の径方向距離である。
【００１４】
また、外輪内方肩部３５の溝肩高さｈ２と内輪外方肩部２７の溝肩高さｈ３は、等しくなるように設定されている（ｈ２＝ｈ３）。
【００１５】
外輪軌道溝２１、内輪軌道溝２５、及び保持器１７は、外輪軌道溝１９、内輪軌道溝２３及び保持器１５と、図１の径方向中心線Ｘ’に関して左右対称の位置関係となっている。したがって、各作用線Ｙ１，Ｙ２は、径方向線Ｘ１，Ｘ２に対して等しい接触角αで交差し、径方向内方に向かうに従い複列アンギュラ玉軸受１から離れるように延びている。したがって、外輪内方肩部３５、内輪外方肩部２７は負荷を受ける側である。
【００１６】
また、図２に示すように、内輪５の面取り部４２は、内輪５に内嵌される軸（図示せず）への挿入性を向上させるため、内輪５の断面形状における内周面４３との交差角βが標準品の交差角β´よりも小さく、内輪５の軸方向端面４５からの距離Ｌを標準品の距離Ｌ´よりもＪＩＳの公差範囲内で大きくなるように設定されている。
【００１７】
例えば、本実施形態の複列アンギュラ玉軸受１では、内輪軌道溝２３，２５と玉７，９との接触面圧が最小となるように、各列の玉７，９の接触角αを３０°としている。また、玉径をＤａとすると、外輪外方肩部３１の溝肩高さｈ１が０．１１〜０．１５Ｄａに、外輪３の外輪内方肩部３５の溝肩高さｈ２が０．２４〜０．２５Ｄａに設定される。さらに、内輪５の内輪外方肩部２７の溝肩高さｈ３が０．２４〜０．２５Ｄａに、内輪内方肩部４１の溝肩高さｈ４が０．１３〜０．１８Ｄａに設定される。また、内輪５の面取り部４２の交差角βは、９〜１５°に、軸方向端面４５からの距離Ｌは２〜３．３ｍｍに設定されている。なお、ＪＩＳの公差は、１．１〜３．５ｍｍである。
【００１８】
次に、図３及び図４を参照して、複列アンギュラ玉軸受１の組立方法について説明する。まず、図３に示すように、外輪３と内輪５の軸方向一端面をテーブル上に載せた状態で、内輪５を外輪３の内側で径方向一箇所に寄せて偏心配置する。このとき、外輪３の内周面と内輪５の外周面との間に形成される三日月状の空間Ｓには、玉径Ｄａより若干大きな径方向寸法を与える組み込み位置Ｐが設けられる。また、この組み込み位置Ｐでは、外輪３の外輪内方肩部３５への乗り上げを抑制しつつ、下側の外輪軌道溝２１と内輪軌道溝２５との間に形成される三日月状の空間Ｓまで玉９を落とし込むことができる。このようにして、組み込み位置Ｐから、下側の外輪軌道溝２１と内輪軌道溝２５との間に所定数の玉９を組み込んだ後に、上側の外輪軌道溝１９と内輪軌道溝２３との間に所定数の玉７を組み込む。
【００１９】
その後、外輪３を押し付けて、内輪５と外輪３とを同心配置となるように径方向に相対移動させながら、各列の玉７，９を所定の間隔に均等配置する（図４（ｂ）参照。）。さらに、玉７，９を図示しない治具を用いて保持しながら、各列の保持器１５，１７を軸方向外側から玉７，９がポケット内に収容されるようにして軸受内に組み込む（図４（ｃ）参照。）。これにより、複列アンギュラ玉軸受１が完成する。この場合、内輪外方肩部２７の溝肩高さｈ３が高く形成されている一方、外輪外方肩部３１の溝肩高さｈ１が低く形成されているため、保持器１５，１７の組み込み性が良好なものとなる。
【００２０】
図５は、本実施形態の複列アンギュラ玉軸受１が組み込まれたポンプ５０を示す。ポンプ５０は、回転軸５１の一端側にインペラ５２が取り付けられて回転し、側方の入口５３から水を取り込み、加圧することにより出口５４から水を流出させる。このインペラ５２が取り付けられる回転軸５１は、他端側に配置された複列アンギュラ玉軸受１と、中間部に配置された単列玉軸受５５によってハウジング５６に支持されている。複列アンギュラ玉軸受１は、固定側軸受として使用され、単列玉軸受５５は、この軸受５５の外輪５５ａとハウジング５６との間を遊嵌させた自由側軸受として使用される。
【００２１】
このように構成されたポンプ５０では、インペラ５２が回転することで回転軸５１が入口５３側に引っ張られるため、複列アンギュラ玉軸受１にはアキシャル荷重が作用する。ここで、本実施形態の複列アンギュラ玉軸受１は、外輪内方肩部３５と内輪外方肩部２７は十分な高さを備えているので、回転軸５１に作用するアキシャル荷重を負荷することができる。
【００２２】
従って、本実施形態の複列アンギュラ玉軸受１によれば、外輪外方肩部３１の溝肩高さｈ１が外輪内方肩部３５の溝肩高さｈ２より低く形成され、内輪外方肩部２７の溝肩高さｈ３が内輪内方肩部４１の溝肩高さｈ４より高く形成され、外輪内方肩部３５の溝肩高さｈ２と内輪外方肩部２７の溝肩高さｈ３が等しくなるように設定される。これにより、互いに等しい十分な溝肩高さを持った外輪内方肩部３５と内輪外方肩部２７によって、所定のアキシャル荷重を負荷することができると共に、外輪外方肩部３１の溝肩高さを低くすることによって、保持器１５，１７の設計スペースを確保できる。また、外輪内方肩部３５の溝肩高さｈ２と内輪外方肩部２７の溝肩高さｈ３を等しくすることで、玉７，９の挿入性も良好なものとなる。
【００２３】
また、外輪内方肩部３５の溝肩高さｈ２と内輪外方肩部２７の溝肩高さｈ３の合計が０．４８〜０．５Ｄａに設定されているので、外輪３と内輪５とを一方向に寄せた際に形成される三日月形状の最大径方向寸法が玉径Ｄａ以上となり、玉７，９の挿入性がより良好なものとなる。
【００２４】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。
【実施例】
【００２５】
本実施例では、図６のような試験装置を用いて、複列アンギュラ玉軸受１の軸への挿入性について試験を行った。具体的には、図２に示した面取り部４２を有する発明品の複列アンギュラ玉軸受１と、面取り部４２´を有する標準品の複列アンギュラ玉軸受を使用する。そして、内輪の一端側内周面を軸６０に嵌合させると共に、面取り部４２，４２´を有する他端側内周面を軸６１に接触させ、各複列アンギュラ玉軸受を軸６１に押し込んでいき、このときの経過時間毎の圧入力を検出する。なお、本試験では、サンプル数を１０としている。
【００２６】
図７（ｂ）に示すように、標準品の複列アンギュラ玉軸受を軸６１に挿入する場合には、面取り部４２´が挿入されるまでの間、圧入力はサンプルごとにばらつきが見られるが、図７（ａ）に示すように、発明品の複列アンギュラ玉軸受１を軸６１に挿入する場合には、各サンプルにおける面取り部４２が挿入されるまでの間の圧入力がほぼ一様である。従って、本発明のような面取り部を構成することで、軸への挿入性が向上したことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態である複列アンギュラ玉軸受の断面図である。
【図２】図１のII部拡大図である。
【図３】図１の複列アンギュラ玉軸受の組立過程を説明するための断面図である。
【図４】複列アンギュラ玉軸受の組立過程を説明するための図であり、（ａ）は偏心配置された外輪と内輪との間に玉が挿入される状態を示し、（ｂ）は外輪と内輪を同心に配置して玉が均等に配置される状態を示し、（ｃ）は保持器が組み込まれた状態を示している。
【図５】図１の複列アンギュラ玉軸受が組み込まれたポンプの断面図である。
【図６】軸受の軸への挿入性を確認するための試験装置を示す概略図である。
【図７】（ａ）は発明品の軸受を軸に挿入する場合の圧入力の変化を示すグラフであり、（ｂ）は標準品の軸受を軸に挿入する場合の圧入力の変化を示すグラフである。
【図８】従来の複列アンギュラ玉軸受の断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  複列アンギュラ玉軸受
３  外輪
５  内輪
７，９  玉
１５，１７  保持器
１９，２１  外輪軌道溝
２３，２５  内輪軌道溝
２７  内輪外方肩部
３１  外輪外方肩部
３５  外輪内方肩部
４１  内輪内方肩部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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