JP6205690B2 - タンデム型複列アンギュラ玉軸受 - Google Patents

Description

この発明は、自動車用のデファレンシャル装置、トランスファ装置等の回転機械装置に組み込まれて、ラジアル荷重及びスラスト荷重が加わった状態で回転する回転軸を支承する為のタンデム型複列アンギュラ玉軸受の改良に関する。

運転時に、例えば、自動車用のデファレンシャル装置を構成するデファレンシャルケース等の支持部には、大きなラジアル荷重及びスラスト荷重が同時に加わる。この様なデファレンシャルケースをハウジングに対して、回転可能な状態に支持する為には、ラジアル、スラスト両方向の負荷容量が十分に大きな軸受を使用する必要がある。この為、従来は、特許文献１等に記載されている様に、接触角の方向が互いに異なる（正面組み合わせ型の）１対の円すいころ軸受が使用されていた。

しかしながら、転がり軸受の技術分野で周知の様に、円すいころ軸受は玉軸受に比べて、負荷容量が大きい代わりに、動トルク（回転抵抗）が大きい。この為、近年に於ける自動車の省燃費化の流れにより、例えば、ハウジングに対してデファレンシャルケースを支持する為の１対の転がり軸受のうちの少なくとも一方の転がり軸受として、特許文献２等に記載されたタンデム型複列アンギュラ玉軸受を使用する事が、従来から考えられている。この様なタンデム型複列アンギュラ玉軸受は、ラジアル、スラスト両方向の荷重を支承可能であり、運転時に円すいころ軸受の場合の様な大きな滑り接触を伴わないので、動トルクを低く抑えられ、デファレンシャルギヤの抵抗を低くできる。

図２〜４は、この様なタンデム型複列アンギュラ玉軸受の従来構造の１例として、特許文献２に記載されたものを示している。この図２〜４に示したタンデム型複列アンギュラ玉軸受は、外輪１と、内輪２と、大径側、小径側両保持器３、４と、大径側、小径側両玉列を構成する複数個の玉５ａ、５ｂとを備える。このうちの外輪１は、内周面に、互いの内径が異なる、複列アンギュラ型の大径側、小径側両外輪軌道６、７を設けている。
又、前記内輪２は、外周面に、互いの外径が異なる、複列アンギュラ型の大径側、小径側両内輪軌道８、９を設けている。又、前記大径側、小径側両保持器３、４は、全体を円環状に構成すると共に、円周方向等間隔の複数箇所にポケット１０、１１を有する。又、前記大径側玉列を構成する各玉５ａ、５ａは、前記大径側保持器３の各ポケット１０、１０内に保持された状態で、前記大径側外輪軌道６と前記大径側内輪軌道８との間に転動自在に設けられている。又、前記小径側玉列を構成する各玉５ｂ、５ｂは、前記小径側保持器４の各ポケット１１、１１内に保持された状態で、前記小径側外輪軌道７と前記小径側内輪軌道９との間に転動自在に設けられている。又、この状態で、前記大径側玉列を構成する各玉５ａ、５ａと前記小径側玉列を構成する各玉５ｂ、５ｂとに、互いに同じ向きの（並列組み合わせ型の）接触角が付与されている。これら両列の接触角θ_１、θ_２の大きさは、同じにする（θ_１＝θ_２）事もできるし、異ならせる（θ_１≠θ_２）事もできる。

又、前記外輪１は、前記大径側、小径側両外輪軌道６、７の軸方向片側（軸方向に関して「片側」とは、図１〜４の左側を言う。反対に、図１〜４の右側を、軸方向に関して「他側」と言う。）に溝肩部を設けておらず、前記大径側外輪軌道６の軸方向他側に大径側外輪溝肩部１２と、前記小径側外輪軌道７の軸方向他側に小径側外輪溝肩部１３をそれぞれ設けている。図２に示す組み立て状態に於いて、前記大径側外輪溝肩部１２の内径寸法ｄ_１２は、大径側玉列を構成する各玉５ａ、５ａの外接円の直径寸法Ｄ_５ａよりも小さく（ｄ_１２＜Ｄ_５ａ）、前記小径側外輪溝肩部１３の内径寸法ｄ_１３は、前記小径側玉列を構成する各玉５ｂ、５ｂの外接円の直径寸法Ｄ_５ｂよりも小さい（ｄ_１３＜Ｄ_５ｂ）。一方、前記外輪１の内周面のうちで、前記大径側外輪軌道６よりも軸方向片側は、前記大径側玉列を構成する各玉５ａ、５ａの外接円の直径寸法Ｄ_５ａと等しい内径を有する円筒面であり、同じく前記小径側外輪軌道７よりも軸方向片側部分は、前記小径側玉列を構成する各玉５ｂ、５ｂの外接円の直径寸法Ｄ_５ｂと等しい内径を有する円筒面である。

これに対して、前記内輪２の外周面には、前記大径側内輪軌道８の軸方向両側に大径側内輪溝肩部１４ａ、１４ｂを、小径側内輪軌道９の軸方向両側に小径側内輪溝肩部１５ａ、１５ｂを、それぞれ設けている。又、前記両大径側内輪溝肩部１４ａ、１４ｂの直径寸法Ｄ_１４ａ、Ｄ_１４ｂは、前記大径側玉列を構成する各玉５ａ、５ａの内接円の直径寸法ｄ_５ａよりも大きい（Ｄ_１４ａ＞ｄ_５ａ、Ｄ_１４ｂ＞ｄ_５ａ）。又、前記両小径側内輪溝肩部１５ａ、１５ｂの直径寸法Ｄ_１５ａ、Ｄ_１５ｂは、前記小径側玉列を構成する各玉５ｂ、５ｂの内接円の直径寸法ｄ_５ｂよりも大きい（Ｄ_１５ａ＞ｄ_５ｂ、Ｄ_１５ｂ＞ｄ_５ｂ）。又、前記大径側、小径側両保持器３、４は、前記各ポケット１０、１１内に前記各玉５ａ、５ｂを保持した状態で、これら各玉５ａ、５ｂがこれら各ポケット１０、１１内から径方向外方に抜け出る事を阻止できる構成（これら各ポケット１０、１１の形状）を有している。

上述の様に構成するタンデム型複列アンギュラ玉軸受を組み立てる場合には、先ず、図３に実線で示す様な、内輪側組立品１６を組み立てる。この為に、先ず、同図に鎖線で示す様に、前記各玉５ａ、５ｂを、前記大径側、小径側両保持器３、４の各ポケット１０、１１内に保持する。尚、この大径側保持器３の各ポケット１０、１０内に保持されている各玉５ａ、５ａを、この大径側保持器３を弾性変形させる事なく、この大径側保持器３の外径側に最も寄せた状態での、これら各玉５ａ、５ａの内接円の直径寸法は、少なくとも前記大径側内輪軌道８の軸方向両側部分に存在する溝肩部１４ａ、１４ｂの外径寸法Ｄ_１４ａ、Ｄ_１４ｂよりも小さい。

又、前記小径側保持器４の各ポケット１１、１１内に保持されている各玉５ｂ、５ｂを、この小径側保持器４を弾性変形させる事なく、この小径側保持器４の外径側に最も寄せた状態での、これら各玉５ｂ、５ｂの内接円の直径寸法は、少なくとも前記小径側内輪軌道９の軸方向両側に存在する溝肩部１５ａ、１５ｂの外径寸法Ｄ_１５ａ、Ｄ_１５ｂよりも小さい。そして、上述の様に各玉５ａ、５ｂを大径側、小径側両保持器３、４の各ポケット１０、１１内に保持したならば、次いで、同図に矢印で示す様に、これら大径側、小径側両保持器３、４に保持された各玉５ａ、５ｂを、前記内輪２の外径側に、この内輪２の軸方向他側から進入させる。これにより、同図に実線で示す様に、前記大径側、小径側両保持器３、４に保持された各玉５ａ、５ｂを、前記大径側、小径側両内輪軌道８、９の外径側に組み付ける。この際に、前記大径側、小径側両保持器３、４に保持された各玉５ａ、５ｂは、これら大径側、小径側両保持器３、４を弾性変形させて、これら各玉５ａ、５ｂの内接円の直径を拡げつつ、前記各溝肩部１４ｂ、１５ａ、１５ｂを通過する。そして、通過後は、前記大径側、小径側両保持器３、４の弾性的復元により前記各玉５ａ、５ｂの内接円の直径が縮まり、これら各玉５ａ、５ｂが前記大径側、小径側両内輪軌道８、９の外径側に組み付けられた状態となる。

この様にして前記内輪側組立品１６を完成させた状態で、前記大径側、小径側両保持器３、４に保持された各玉５ａ、５ｂは、これら大径側、小径側両保持器３、４の各ポケット１０、１１内から外径側に抜け出る事を阻止されており、且つ、前記大径側、小径側両内輪軌道８、９から軸方向に抜け出る事を、前記各溝肩部１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂによって阻止されている。この為、前記内輪２と前記大径側、小径側両保持器３、４と前記各玉５ａ、５ｂとは、前記内輪側組立品１６として一体的に取り扱う事が可能となる。この様な内輪側組立品１６を組み立てたならば、その後、図４に矢印で示す様に、この内輪側組立品１６を前記外輪１の内径側に、この外輪１の軸方向片側から挿入する。これにより、図２に示す様に、前記大径側、小径側両保持器３、４に保持された各玉５ａ、５ｂを、前記大径側、小径側両外輪軌道６、７の内径側に組み付けて、前記タンデム型複列アンギュラ玉軸受の組み立てを完了する。

ところで、前述の様な構造を有するタンデム型複列アンギュラ玉軸受が、予圧を付与された状態で、鉄系合金製のデファレンシャルケースと、アルミニウム合金製のハウジングとの間の様に、材質が異なる部材同士の間に組み込まれた場合、運転時の温度上昇に伴ない、前記デファレンシャルケースと前記ハウジングとの間に、線膨張係数の差に基づく、熱膨張量の差が生じる。この結果、前記外輪１と内輪２とに互いに離れる方向の力（外輪１に図２の右方向の力、内輪２に図２の左方向の力）が加わって、このタンデム型複列アンギュラ玉軸受に付与された予圧が抜けてしまう場合がある。この様な問題は、例えば、１対のタンデム型複列アンギュラ玉軸受を正面組み合わせ型の接触角を付与した状態で使用した際、前記熱膨張量の差に基づいて、前記両タンデム型複列アンギュラ玉軸受を構成する外輪同士が離れる方向（それぞれの内輪に対して離れる方向）に変位した場合等に生じる。この様に、前記外輪１と前記内輪２とを軸方向に引き離す方向の力が加わると、前記外輪１の大径側、小径側両外輪軌道６、７の軸方向片側部分に、それぞれ溝肩部が存在していない為、前記各玉５ａ、５ｂが、前記外輪１の大径側、小径側外輪軌道６、７に対して軸方向片側に変位してしまう（外輪１が、前記各玉５ａ、５ｂに対して軸方向他側に変位してしまう）。この様に、前記各玉５ａ、５ｂが、前記外輪１の大径側、小径側外輪軌道６、７から外れると、これら各玉５ａ、５ｂの転動が円滑に行われなくなってしまったり、これら各玉５ａ、５ｂの転動面に圧痕等の損傷が生じて、耐久性が低下してしまう可能性がある。

又、特許文献３には、タンデム型複列アンギュラ玉軸受を構成する各玉が、大径側外輪軌道又は小径側外輪軌道から外れる事を阻止すべく、前記特許文献２に記載されたタンデム型複列アンギュラ玉軸受を構成する内輪、及び外輪の構造に加えて、この外輪の大径側外輪軌道及び小径側外輪軌道の軸方向片側部分に溝肩部を設けたタンデム型複列アンギュラ玉軸受の構造が記載されている。
但し、前記特許文献３に記載されたタンデム型複列アンギュラ玉軸受の場合、前記大径側外輪軌道の軸方向片側部分に設けた溝肩部の内径が、大径側玉列を構成する各玉の外接円の直径よりも相当に小さく、前記小径側外輪軌道の軸方向片側部分に設けた溝肩部の内径も、小径側玉列を構成する各玉の外接円の直径よりも相当に小さい。この様なタンデム型複列アンギュラ玉軸受の場合、外輪の内径側に、内輪側組立品を挿入する作業の際、この内輪側組立品を比較的大きく変形（例えば、熱膨張、弾性変形）させて、組み付ける必要がある。この為、組み立て作業性の低下に伴い作業コストが嵩んでしまう。又、前述した様に前記内輪側組立品を外輪の内側に挿入する際の弾性変形量が大きいと、前記タンデム型複列アンギュラ玉軸受に組み込む各玉の数を十分に多くする事が難しく、結果として、タンデム型複列アンギュラ玉軸受の負荷容量を大きくする事が難しくなる。
又、上述の様に、前記内輪側組立品を弾性変形させて組み付ける際、前記各玉の転動面と、前記外輪の各溝肩部とが強く当接すると（擦れ合うと）、これら各玉の転動面に傷等の損傷が発生する可能性がある。

特開２０１１−１１２１８４号公報 特開２００４−１２４９９６号公報 特開２００５−２６５０９３号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、組み立て作業コストが嵩む事がなく、負荷容量を大きくできると共に、回転機械装置に組み込んだ（予圧を付与した）状態に於いて、外輪と内輪との間に離れる方向の力が作用した場合でも、各玉が、大径側、小径側両外輪軌道の軸方向片側に設けた大径側、小径側外輪係り代部に乗り上げにくく、更に、外輪の内輪側組立品に対する軸方向に関する抜け止め（各玉が、外輪の大径側、小径側外輪軌道から外れる事の防止）を図れる構造を実現すべく発明したものである。

本発明のタンデム型複列アンギュラ玉軸受は、外輪と、内輪と、大径側保持器と、小径側保持器と、大径側玉列を構成する複数個の玉と、小径側玉列を構成する複数個の玉とを備える。
このうちの外輪は、内周面の軸方向片側に大径側外輪軌道を、同じく軸方向他側にこの大径側外輪軌道よりも直径が小さい小径側外輪軌道を、それぞれ有する。又、この大径側外輪軌道の軸方向片側の隣接する部分に前記大径側玉列を構成する各玉の外接円の直径寸法よりも小さい内径寸法を有する大径側外輪係り代部が、同じく軸方向他側部分に前記大径側玉列を構成する各玉の外接円の直径寸法よりも小さい内径寸法を有する大径側外輪溝肩部が、それぞれ設けられている。一方、前記小径側外輪軌道の軸方向片側の隣接する部分に前記小径側玉列を構成する各玉の外接円の直径寸法よりも小さい内径寸法を有する小径側外輪係り代部が、同じく軸方向他側部分に前記小径側玉列を構成する各玉の外接円の直径寸法よりも小さい内径寸法を有する小径側外輪溝肩部が、それぞれ設けられている。

又、前記内輪は、外周面の軸方向片側に大径側内輪軌道を、同じく軸方向他側にこの大径側内輪軌道よりも直径が小さい小径側内輪軌道を、それぞれ有する。又、この大径側内輪軌道の軸方向両側部分に、前記大径側玉列を構成する各玉の内接円の直径寸法よりも大きい外径寸法を有する大径側内輪溝肩部を設け、前記小径側内輪軌道の軸方向両端部に、前記小径側玉列を構成する各玉の内接円の直径寸法よりも大きい外径寸法を有する小径側内輪溝肩部を設けている。
又、前記大径側保持器は、円環状であり、円周方向複数箇所にポケットを有する。
又、前記小径側保持器は、前記大径側保持器よりも直径が小さい円環状であり、円周方向複数箇所にポケットを有する。

又、前記大径側玉列を構成する複数個の玉は、前記大径側保持器の各ポケット内に保持された状態で、前記大径側外輪軌道と前記大径側内輪軌道との間に転動自在に設けられている。
又、前記小径側玉列を構成する複数個の玉は、前記小径側保持器の各ポケット内に保持された状態で、前記小径側外輪軌道と前記小径側内輪軌道との間に転動自在に設けられている。
そして、前記大径側玉列を構成する各玉と前記小径側玉列を構成する各玉とに、互いに同じ向きの接触角が付与されている。

特に本発明のタンデム型複列アンギュラ玉軸受に於いては、前記大径側外輪軌道のうち、前記接触角と同方向である軸方向他側部分の曲率半径をＲ_１とし、この接触角と反対方向側である軸方向片側部分の曲率半径をＲ_２とした場合に、１．１Ｒ_１＜Ｒ_２＜２．０Ｒ_１の関係を満たす様に、各部の寸法Ｒ_１、Ｒ_２を規制している。この様な構成を採用する場合に、具体的には、曲率半径がＲ _１ である部分と、曲率半径がＲ _２ である部分との境界を、前記大径側外輪軌道のうちの内径寸法（軌道径）が最大となる位置とする事ができる。尚、前記大径側外輪軌道のうち、前記接触角と反対方向側の軸方向半部を、更に複合円弧状に形成しても良い。この様な場合、この接触角と反対方向側の軸方向半部を構成する総ての円弧の曲率半径が、前記規制範囲（１．１Ｒ_１＜Ｒ_２＜２．０Ｒ_１）を満たす様にする。
又、前記小径側外輪軌道のうち、前記接触角と同方向側である軸方向他側部分の曲率半径をＲ_３とし、この接触角と反対方向側である軸方向片側部分の曲率半径をＲ_４とした場合に、１．１Ｒ_３＜Ｒ_４＜２．０Ｒ_３の関係を満たす様に、各部の寸法Ｒ_３、Ｒ_４を規制している。この様な構成を採用する場合に、具体的には、前記曲率半径がＲ _３ である部分と、前記曲率半径がＲ _４ である部分との境界を、前記大径側外輪軌道のうちの内径寸法（軌道径）が最大となる位置とする事ができる。尚、前記小径側外輪軌道のうち、前記接触角と反対方向側の軸方向半部を、更に複合円弧状に形成しても良い。この様な場合、この接触角と反対方向側の軸方向半部を構成する総ての円弧の曲率半径が、前記規制範囲（１．１Ｒ_３＜Ｒ_４＜２．０Ｒ_３）を満たす様にする。
又、前記大径側玉列の大径側ラジアル隙間をＳ_１とし、この大径側玉列を構成する各玉の外接円の直径寸法をＤ_１とし、前記大径側外輪係り代部の内径寸法をｄ_１とした場合に２０μｍ≦（Ｄ_１−ｄ_１）≦Ｓ_１の関係を満たす様に、各部の寸法Ｓ_１、Ｄ_１、ｄ_１を規制する。
更に、前記小径側玉列の小径側ラジアル隙間をＳ_２とし、この小径側玉列を構成する各玉の外接円の直径寸法をＤ_２とし、前記小径側外輪係り代部の内径寸法をｄ_２とした場合に、２０μｍ≦（Ｄ_２−ｄ_２）≦Ｓ_２の関係を満たす様に、各部の寸法Ｓ_２、Ｄ_２、ｄ_２を規制する。
尚、大径側、小径側各ラジアル隙間Ｓ_１、Ｓ_２とは、タンデム型複列アンギュラ玉軸受の組み立て状態、且つ、回転機械装置に組み込んでいない状態に於いて、大径側、小径側各玉列の一方にのみ玉が配置されたと仮定した場合の、内輪（又は外輪）を、外輪（又は内輪）に対して径方向に変位させた際の、それぞれの変位量を言う。

又、上述の様な本発明のタンデム型複列アンギュラ玉軸受を実施する場合に、好ましくは請求項２に記載した発明の様に、前記大径側外輪係り代部と、前記大径側外輪軌道との連続部、及び前記小径側外輪係り代部と、前記小径側外輪軌道との連続部を、角部をなくし滑らかに形成する。

上述の様に構成する本発明のタンデム型複列アンギュラ玉軸受によれば、組み立て作業コストが嵩む事がなく、負荷容量を大きくできると共に、回転機械装置に組み込んだ（予圧を付与した）状態に於いて、外輪と内輪（内輪側組立品）との間に離れる方向の力が作用した場合でも、各玉が、大径側、小径側両外輪軌道の軸方向片側に設けた大径側、小径側両外輪係り代部に乗り上げにくく、更に、前記外輪の内輪側組立品に対する軸方向に関する抜け止めを図れる。
先ず、組み立て作業コストが嵩まない理由は、外輪に設けた大径側外輪係り代部、及び小径側外輪係り代部の各玉に対する係合量（係り代量）を、前述の様な範囲に規制しているからである。即ち、本発明の場合、タンデム型複列アンギュラ玉軸受の大径側玉列の大径側ラジアル隙間をＳ_１とし、この大径側玉列を構成する各玉の外接円の直径寸法をＤ_１とし、前記大径側外輪係り代部の内径寸法をｄ_１とした場合に、２０μｍ≦（Ｄ_１−ｄ_１）≦Ｓ_１の関係を満たすと共に、小径側玉列の小径側ラジアル隙間をＳ_２とし、小径側玉列を構成する各玉の外接円をＤ_２とし、前記小径側外輪係り代部の内径寸法をｄ_２とした場合に、２０μｍ≦（Ｄ_２−ｄ_２）≦Ｓ_２の関係を満たす様に、各寸法Ｓ_１、Ｓ_２、Ｄ_１、ｄ_１、Ｄ_２、ｄ_２を規制している。この為、前述した特許文献３に記載された構造の様に、内輪側組立品を変形（例えば、熱膨張量、弾性変形量）させる事なく（変形させる場合でも僅かな変形量で）、前記内輪側組立品を前記外輪の内側に挿入する事ができる。その結果、組み立て作業性の低下に伴い作業コストが嵩む事がない。

又、負荷容量を大きくできる事の理由もやはり、外輪に設けた大径側外輪係り代部、及び小径側外輪係り代部と各玉との係合量を、前述の様な範囲に規制しているからである。即ち、本発明の場合、前記外輪の内側に、内輪側組立品を弾性変形させる事なく（弾性変形させた場合でも、僅かな弾性変形量で）挿入する事ができる。この為、タンデム型複列アンギュラ玉軸受を構成する各玉の数を十分に多くしても（玉の数が増えて内輪側組立品の剛性が高くなったとしても）組み立てる事ができる。その結果、タンデム型複列アンギュラ玉軸受の負荷容量を大きくする事ができる。

又、回転機械装置に組み込んだ（予圧を付与した）状態に於いて、前記外輪と前記内輪（内輪側組立品）との間に離れる方向の力が作用した場合でも、各玉が、大径側、小径側両外輪軌道の軸方向片側に設けた大径側、小径側両外輪係り代部に乗り上げにくくできる理由は、大径側、小径側両外輪軌道の形状を、前述した様な関係に規制しているからである。即ち、本発明の場合、前記大径側外輪軌道のうち、前記接触角と同方向側である軸方向他側部分の曲率半径をＲ_１とし、この接触角と反対方向側である軸方向片側部分の曲率半径をＲ_２とした場合に、１．１Ｒ_１＜Ｒ_２＜２．０Ｒ_１の関係を満たす様に規制すると共に、前記小径側外輪軌道のうち、前記接触角と同方向側である軸方向他側部分の曲率半径をＲ_３とし、この接触角と反対方向側である軸方向片側部分の曲率半径をＲ_４とした場合に、１．１Ｒ_３＜Ｒ_４＜２．０Ｒ_３の関係を満たす様に規制している。この為、大径側、小径側両玉列を構成する各玉の転動面と、前記大径側、小径側両外輪係り代部との間に軸方向に関する隙間を設ける（各玉の転動面と、大径側、小径側両外輪係り代部との軸方向に関する距離を大きくする）事ができる。その結果、前記外輪と前記内輪（内輪側組立品）との間に離れる方向の力が作用して、この外輪とこの内輪（内輪側組立品）とが軸方向に相対変位した場合でも、前記各隙間を設けた分だけ、前記各玉が前記大径側、小径側両外輪係り代部に乗り上げにくくなる。

又、回転機械装置に組み込んだ（予圧を付与した）状態に於いて、前記外輪の前記内輪側組立品に対する軸方向に関する抜け止めを図れる理由は、この外輪の大径側外輪軌道の軸方向片側部分に大径側外輪溝肩部を、軸方向他側に大径側外輪係り代部を、それぞれ設けると共に、前記小径側外輪軌道の軸方向片側に小径側外輪溝肩部を、軸方向他側に小径側外輪係り代部を、それぞれ設けているからである。この様な大径側外輪溝肩部及び大径側外輪係り代部の内径寸法は、何れも回転機械装置に組み込んだ（予圧を付与した）状態に於ける、大径側玉列を構成する各玉の外接円の直径寸法よりも小さい。又、前記小径側外輪溝肩部及び前記小径側外輪係り代部の内径寸法は、何れも回転機械装置に組み込んだ（予圧を付与した）状態に於ける、小径側玉列を構成する各玉の外接円の直径寸法よりも小さい。この為、前記外輪と前記内輪（内輪側組立品）との間に離れる方向の力が作用しても、大径側玉列を構成する各玉と、大径側外輪溝肩部及び大径側外輪係り代部とが、及び、小径側玉列を構成する各玉と小径側外輪溝肩部及び小径側外輪係り代部とが、それぞれ係合する事により、前記各玉が、大径側、小径側両外輪軌道から軸方向に外れるのを防止できる。

本発明の実施の形態の１例を示す部分断面図。 従来構造の１例を示す断面図。 内輪側組立品を組み立てる状況を示す断面図。 外輪と内輪側組立品とを組み合わせてタンデム型複列アンギュラ玉軸受を完成させる状況を示す断面図。

図１は、総ての請求項に対応する、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本発明の特徴は、タンデム型複列アンギュラ玉軸受を構成する外輪１ａの構造を工夫した点にある。その他の構造は図２〜４に示した従来構造を含め、従来から知られているタンデム型複列アンギュラ玉軸受の構造とほぼ同様であるから、従来と同様に構成する部分に就いては、図示並びに説明を省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例のタンデム型複列アンギュラ玉軸受を構成する外輪１ａは、前述した従来構造と同様に内周面の軸方向片側に大径側外輪軌道６ａを、同じく軸方向他側にこの大径側外輪軌道６ａよりも直径が小さい小径側外輪軌道７ａを、それぞれ有している。
又、前記大径側外輪軌道６ａの軸方向片側（図１の左側）の隣接する部分に大径側外輪係り代部１７を設けている。この大径側外輪係り代部１７の前記大径側外輪軌道６ａ側の端部の内径寸法ｄ_１７（特許請求の範囲のｄ_１に相当）は、大径側玉列を構成する各玉５ａの外接円の直径寸法Ｄ_５ａ（特許請求の範囲のＤ_１に相当）よりも小さい（ｄ_１７＜Ｄ_５ａ）。
又、前記大径側外輪軌道６ａの軸方向他側部分（図１の右側）に、大径側外輪溝肩部１２ａを設けている。この大径側外輪溝肩部１２ａの前記大径側外輪軌道６ａ側の端部の内径寸法ｄ_１２ａは、前記大径側玉列を構成する各玉５ａの外接円の直径寸法Ｄ_５ａよりも小さい（ｄ_１２ａ＜Ｄ_５ａ）。

又、前記小径側外輪軌道７ａの軸方向片側に隣接する部分に小径側外輪係り代部１８を設けている。この小径側外輪係り代部１８の前記小径側外輪軌道７ａ側の端部の内径寸法ｄ_１８（特許請求の範囲のｄ_２に相当）は、小径側玉列を構成する各玉５ｂの外接円の直径寸法Ｄ_５ｂ（特許請求の範囲のＤ_２に相当）よりも小さい（ｄ_１８＜Ｄ_５ｂ）。
更に、前記小径側外輪軌道７ａの軸方向他側部分に、小径側外輪溝肩部１３ａを設けている。この小径側外輪溝肩部１３ａの前記小径側外輪軌道７ａ側の端部の内径寸法ｄ_１３ａは、前記小径側玉列を構成する各玉５ｂの外接円の直径寸法Ｄ_５ｂよりも小さい（ｄ_１３ａ＜Ｄ_５ｂ）。

特に、本例のタンデム型複列アンギュラ玉軸受の場合、前記大径側外輪軌道６ａ、及び小径側外輪軌道７ａの断面形状を単一円弧状ではなく、互いに曲率半径が異なる複数の円弧（本例の場合２種類の円弧）を滑らかに連続させた複合円弧状としている。具体的には、前記大径側外輪軌道６ａの断面形状のうち、図１に鎖線α_１で示す接触角の方向と同方向側の軸方向半部（図１の右側半部、軸方向他側部分）の曲率半径をＲ_１とし、この接触角と反対方向側の軸方向半部（図１の左側半部、軸方向片側部分）の曲率半径をＲ_２とした場合に、１．１Ｒ_１＜Ｒ_２＜２．０Ｒ_１の関係を満たす様に、各部の寸法Ｒ_１、Ｒ_２を規制している。この様な寸法関係に規制する事により、前記各大径側玉列を構成する各玉５ａの転動面と、前記大径側外輪係り代部１７の前記大径側外輪軌道６ａ側の端部との間に、軸方向に関する隙間２３ａを形成している。尚、前記規制範囲のうちの下限値（１．１Ｒ_１）は、この隙間２３ａの軸方向寸法を十分に確保する観点から決定した値である。一方、上限値（２．０Ｒ_１）は、前記各玉５ａと、前記大径側外輪係り代部１７との係合量を十分に確保する観点から決定した値である。
一方、前記小径側外輪軌道７ａのうち、図１に鎖線α_２で示す接触角の方向と同方向側の軸方向半部（図１の右側であって軸方向他側部分）の曲率半径をＲ_３とし、この接触角と反対方向側の軸方向半部（図１の左側であって軸方向片側部分）の曲率半径をＲ_４とした場合に、１．１Ｒ_３＜Ｒ_４＜２．０Ｒ_３の関係を満たす様に、各部の寸法Ｒ_３、Ｒ_４を規制している。この様な寸法関係に規制する事により、前記各小径側玉列を構成する各玉５ｂの転動面と、前記小径側外輪係り代部１８の前記小径側外輪軌道７ａ側の端部との間に軸方向に関する隙間２３ｂを形成している。尚、前記規制範囲のうちの下限値（１．１Ｒ_３）は、この隙間２３ｂの軸方向寸法を十分に確保する観点から決定した値である。一方、上限値（２．０Ｒ_３）は、前記各玉５ｂと、前記小径側外輪係り代部１８との係合量を十分に確保する観点から決定した値である。

又、本例の場合、前記タンデム型複列アンギュラ玉軸受の大径側玉列の大径側ラジアル隙間をＳ_１とし、前記大径側玉列を構成する各玉５ａの外接円の直径寸法をＤ_５ａとし、前記大径側外輪係り代部１７の前記大径側外輪軌道６ａ側の端部の内径寸法をｄ_１７とした場合に、２０μｍ≦（Ｄ_５ａ−ｄ_１７）≦Ｓ_１の関係を満たす様に、各部の寸法Ｓ_１、Ｄ_５ａ、ｄ_１７を規制している。
更に、前記タンデム型複列アンギュラ玉軸受の小径側玉列の小径側ラジアル隙間をＳ_２とし、前記小径側玉列を構成する各玉５ｂの外接円の直径寸法をＤ_５ｂとし、前記小径側外輪係り代部１８の内径寸法をｄ_１８とした場合に、２０μｍ≦（Ｄ_５ｂ−ｄ_１８）≦Ｓ_２の関係を満たす様に、各部の寸法Ｓ_２、Ｄ_５ｂ、ｄ_１８を規制している。
尚、前記大径側、小径側各ラジアル隙間Ｓ_１、Ｓ_２とは、タンデム型複列アンギュラ玉軸受の組み立て状態、且つ、回転機械装置に組み込んでいない状態に於いて、大径側、小径側各玉列の一方にのみ（大径側ラジアル隙間Ｓ_１の場合には大径側玉列のみ、小径側ラジアル隙間Ｓ_２の場合には小径側玉列にのみ）玉が配置されたと仮定した場合の、内輪２ａ（又は外輪１ａ）を、外輪１ａ（又は内輪２ａ）に対して径方向に変位させた際の、それぞれの変位量を言う。又、前記規制範囲のうちの下限値（２０μｍ）は、前記タンデム型複列アンギュラ玉軸受を回転機械装置に組み込んだ状態（予圧を付与した状態）で、前記各玉５ａ、５ｂが、大径側、小径側両外輪軌道６ａ、７ａから軸方向に外れる事の防止を図る観点から決定した値である。

又、本例の場合、前記大径側外輪軌道６ａの軸方向片側の端部と、前記大径側外輪係り代部１７との連続部１９を、角部がなく、滑らかな状態に形成している。
更に、前記小径側外輪軌道７ａの軸方向片側の端部と、前記小径側外輪係り代部１８との連続部２０を、角部がなく、滑らかな状態に形成している。
尚、本例のタンデム型複列アンギュラ玉軸受を構成する内輪２ａの大径側内輪軌道８ａの軸方向両側部分に設けた、大径側内輪溝肩部２１ａ、２１ｂのうち軸方向他側の大径側溝肩部２１ｂ、及び小径側内輪軌道９ａの軸方向両側部分に設けた小径側内輪溝肩部２２ａ、２２ｂのうち軸方向片側の小径側内輪溝肩部２２ａの形状は、前述した従来構造とは異なる。又、本例の場合、前述した従来構造の場合と異なり、大径側玉列を構成する各玉５ａの直径と、小径側玉列を構成する各玉５ｂの直径とを互いに異ならせている（小径側玉列を構成する各玉５ｂの直径を大きくしている）。その他のタンデム型複列アンギュラ玉軸受の構造は、前述した従来構造と同様である。

上述の様に構成する本発明のタンデム型複列アンギュラ玉軸受によれば、組み立て作業コストが嵩む事がなく、負荷容量を大きくできると共に、回転機械装置に組み込んだ（予圧を付与した）状態に於いて、前記外輪１ａと内輪２ａ（内輪側組立品１６）との間に離れる方向の力が作用した場合でも、前記各玉５ａ、５ｂが、前記大径側、小径側両外輪軌道６ａ、７ａの軸方向片側に設けた大径側、小径側両外輪係り代部１７、１８に乗り上げにくく、更に、前記外輪１ａの前記内輪側組立品１６に対する軸方向に関する抜け止めを図れる。

先ず、組み立て作業コストが嵩まない理由は、前記外輪１ａに設けた大径側外輪係り代部１７、及び小径側外輪係り代部１８と、前記各玉５ａ、５ｂとの係合量（係り代量）を、前述の様な範囲に規制しているからである。即ち、本発明の場合、大径側玉列の大径側ラジアル隙間をＳ_１とし、この大径側玉列を構成する各玉５ａの外接円の直径寸法をＤ_５ａとし、前記大径側外輪係り代部１７の前記大径側外輪軌道６ａ側の端部の内径寸法をｄ_１７とした場合に、２０μｍ≦（Ｄ_１−ｄ_１）≦Ｓ_１の関係を満たすと共に、小径側玉列の小径側ラジアル隙間をＳ_２とし、この小径側玉列を構成する各玉５ｂの外接円の直径寸法をＤ_５ｂとし、前記小径側外輪係り代部１８の内径寸法をｄ_１８とした場合に、２０μｍ≦（Ｄ_２−ｄ_２）≦Ｓ_２の関係を満たす様に、各部の寸法Ｓ_１、Ｓ_２、Ｄ_１、ｄ_１、Ｄ_２、ｄ_２を規制している。この為、前述した特許文献３に記載された構造の様に、内輪側組立品を変形（例えば、熱膨張量、弾性変形量）させる事なく（変形させる場合でも僅かな変形量で）、前記内輪側組立品を前記外輪の内側に挿入する事ができる。その結果、組み立て作業性の低下に伴い作業コストが嵩む事がない。

又、負荷容量を大きくできる事の理由も、やはり、前記外輪１ａに設けた大径側外輪係り代部１７、及び小径側外輪係り代部１８と、前記各玉５ａ、５ｂとの係合量を、前述の様な範囲に規制しているからである。即ち、本発明の場合、前記外輪１ａの内側に、前記内輪側組立品１６を弾性変形させる事なく（弾性変形させた場合でも、僅かな弾性変形量で）挿入する事ができる。この為、タンデム型複列アンギュラ玉軸受を構成する各玉５ａ、５ｂの数を十分に多くしても（玉５ａ、５ｂの数が増えて内輪側組立品１６の剛性が高くなったとしても）組み立てる事ができる。その結果、前記タンデム型複列アンギュラ玉軸受の負荷容量を大きくする事ができる。

又、回転機械装置に組み込んだ（予圧を付与した）状態に於いて、前記外輪１ａと内輪２ａ（内輪側組立品１６）との間に離れる方向の力が作用した場合でも、前記各玉５ａ、５ｂが、前記外輪１ａの大径側、小径側両外輪係り代部１７、１８に乗り上げにくくできる理由は、前記大径側、小径側両外輪軌道６ａ、７ａの形状を、前述した様な関係に規制しているからである。即ち、本発明の場合、前記大径側外輪軌道６ａのうち、接触角と同方向側の軸方向半部の曲率半径をＲ_１とし、この接触角と反対方向側の軸方向半部の曲率半径をＲ_２とした場合に、１．１Ｒ_１＜Ｒ_２＜２．０Ｒ_１の関係を満たす様に、各部の寸法Ｒ_１、Ｒ_２を規制すると共に、前記小径側外輪軌道７ａのうち、接触角と同方向側の軸方向半部の曲率半径をＲ_３とし、この接触角と反対方向側の軸方向半部の曲率半径をＲ_４とした場合に、１．１Ｒ_３＜Ｒ_４＜２．０Ｒ_３の関係を満たす様に、各部の寸法Ｒ_３、Ｒ_４を規制している。この為、大径側、小径側両玉列を構成する各玉５ａ、５ｂの転動面と、前記大径側、小径側両外輪係り代部１７、１８との間に軸方向に関する隙間２３ａ、２３ｂを設ける（各玉５ａ、５ｂの転動面と、大径側、小径側両外輪係り代部１７、１８との軸方向に関する距離を大きくする）事ができる。その結果、前記外輪１ａと前記内輪２ａ（内輪側組立品１６）との間に離れる方向の力が作用して、この外輪１ａとこの内輪２ａ（内輪側組立品１６）とが軸方向に相対変位した場合でも、前記各隙間２３ａ、２３ｂを設けた分だけ、前記各玉５ａ、５ｂが前記大径側、小径側両外輪係り代部１７、１８に乗り上げにくくなる。

又、回転機械装置に組み込んだ（予圧を付与した）状態に於いて、前記外輪１ａの前記内輪側組立品１６に対する軸方向に関する抜け止めを図れる理由は、この外輪１ａの大径側外輪軌道６ａの軸方向片側部分に大径側外輪係り代部１７を、同じく軸方向他側部分に大径側外輪溝肩部１２ａを、それぞれ設けると共に、前記小径側外輪軌道７ａの軸方向片側に小径側外輪係り代部１８を、同じく軸方向他側端部に小径側外輪溝肩部１３ａを、それぞれ設けているからである。この様な大径側外輪溝肩部１２ａ及び大径側外輪係り代部１７の内径寸法ｄ_１２ａ、ｄ_１７は、何れも回転機械装置に組み込んだ（予圧を付与した）状態に於ける、大径側玉列を構成する各玉５ａの外接円の直径寸法Ｄ_５ａよりも小さい。又、前記小径側外輪溝肩部１３ａ及び小径側外輪係り代部１８の内径寸法ｄ_１３ａ、ｄ_１８は、何れも小径側玉列を構成する各玉５ｂの外接円の直径寸法Ｄ_５ｂよりも小さい。この為、前記外輪１ａと前記内輪２ａ（内輪側組立品１６）との間に離れる方向の力が作用しても、大径側玉列を構成する各玉５ａと、前記大径側外輪溝肩部１２ａ及び大径側外輪係り代部１７とが、及び、小径側玉列を構成する各玉５ｂと前記小径側外輪溝肩部１３ａ及び小径側外輪係り代部１８とが、それぞれ係合する事により、前記各玉５ａ、５ｂが、大径側、小径側両外輪軌道６ａ、７ａから軸方向に外れるのを防止できる。

１、１ａ 外輪
２、２ａ 内輪
３ 大径側保持器
４ 小径側保持器
５ａ、５ｂ 玉
６、６ａ 大径側外輪軌道
７、７ａ 小径側外輪軌道
８、８ａ 大径側内輪軌道
９、９ａ 小径側内輪軌道
１０ ポケット
１１ ポケット
１２、１２ａ 大径側外輪溝肩部
１３、１３ａ 小径側外輪溝肩部
１４ａ、１４ｂ 大径側内輪溝肩部
１５ａ、１５ｂ 小径側内輪溝肩部
１６ 内輪側組立品
１７ 大径側外輪係り代部
１８ 小径側外輪係り代部
１９ 連続部
２０ 連続部
２１ａ、２１ｂ 大径側内輪溝肩部
２２ａ、２２ｂ 小径側内輪溝肩部
２３ａ、２３ｂ 隙間

Claims (2)

1. 外輪と、内輪と、大径側保持器と、小径側保持器と、大径側玉列を構成する複数個の玉と、小径側玉列を構成する複数個の玉とを備えており、
   前記外輪は、内周面の軸方向片側に大径側外輪軌道を、同じく軸方向他側に直径がこの大径側外輪軌道よりも小さい小径側外輪軌道を、それぞれ有し、この大径側外輪軌道の軸方向片側の隣接する部分に、前記大径側玉列を構成する各玉の外接円の直径寸法よりも小さい内径寸法を有する大径側外輪係り代部が、同じく軸方向他側部分に前記大径側玉列を構成する各玉の外接円の直径寸法よりも小さい内径寸法を有する大径側溝肩部が、それぞれ設けられていて、前記小径側外輪軌道の軸方向片側の隣接する部分に、前記小径側玉列を構成する各玉の外接円の直径寸法よりも小さい内径寸法を有する小径側外輪係り代部が、同じく軸方向他側部分に、前記小径側玉列を構成する各玉の外接円の直径寸法よりも小さい内径寸法を有する小径側溝肩部が、それぞれ設けられており、
   前記内輪は、外周面の軸方向片側に大径側内輪軌道を、同じく軸方向他側にこの大径側内輪軌道よりも直径が小さい小径側内輪軌道を、それぞれ有し、この大径側内輪軌道の軸方向両側部分に、前記大径側玉列を構成する各玉の内接円の直径寸法よりも大きい外径寸法を有する大径側内輪溝肩部が設けられていて、前記小径側内輪軌道の軸方向両端部に、前記小径側玉列を構成する各玉の内接円の直径寸法よりも大きい外径寸法を有する小径側内輪溝肩部が設けられており、
   前記大径側保持器は、円周方向複数箇所にポケットを有する円環状であり、
   前記小径側保持器は、円周方向複数箇所にポケットを有する、直径が前記大径側保持器よりも小さい円環状であり、
   前記大径側玉列を構成する複数個の玉は、前記大径側保持器の各ポケット内に保持された状態で、前記大径側外輪軌道と前記大径側内輪軌道との間に転動自在に設けられており、
   前記小径側玉列を構成する複数個の玉は、前記小径側保持器の各ポケット内に保持された状態で、前記小径側外輪軌道と前記小径側内輪軌道との間に転動自在に設けられており、
   前記大径側玉列を構成する各玉と前記小径側玉列を構成する各玉とに、互いに同じ向きの接触角が付与されているタンデム型複列アンギュラ玉軸受に於いて、
   前記大径側外輪軌道のうち、内径寸法が最大となる位置を境界として、前記接触角と同方向側である軸方向他側部分の曲率半径をＲ_１とし、この接触角と反対方向側である軸方向片側部分の曲率半径をＲ_２とした場合に、１．１Ｒ_１＜Ｒ_２＜２．０Ｒ_１の関係を満たし、
   前記小径側外輪軌道のうち、内径寸法が最大となる位置を境界として、前記接触角と同方向側である軸方向他側部分の曲率半径をＲ_３とし、この接触角と反対方向側である軸方向片側部分の曲率半径をＲ_４とした場合に、１．１Ｒ_３＜Ｒ_４＜２．０Ｒ_３の関係を満たすと共に、
   前記大径側玉列の大径側ラジアル隙間をＳ_１とし、前記大径側玉列を構成する各玉の外接円の直径寸法をＤ_１とし、前記大径側外輪係り代部の内径寸法をｄ_１とした場合に、２０μｍ≦（Ｄ_１−ｄ_１）≦Ｓ_１の関係を満たし、
   前記小径側玉列の小径側ラジアル隙間をＳ_２とし、前記小径側玉列を構成する各玉の外接円の直径寸法をＤ_２とし、前記小径側外輪係り代部の内径寸法をｄ_２とした場合に、２０μｍ≦（Ｄ_２−ｄ_２）≦Ｓ_２の関係を満している事を特徴としたタンデム型複列アンギュラ玉軸受。
2. 前記大径側外輪係り代部と、前記大径側外輪軌道との連続部、及び前記小径側外輪係り代部と、前記小径側外輪軌道との連続部が、角部がなく、滑らかに形成されている請求項１に記載したタンデム型複列アンギュラ玉軸受。
   

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