転がり軸受装置
【目的】ほぼ一定方向に加わる軸方向荷重を受けて高速回転するアンギュラ型の玉軸受５ａ、６ａを組み合わせて成る転がり軸受装置の疲れ寿命低下を防止して、耐久性向上を図る。
【構成】回転軸２には、使用時に左方向の荷重が加わる。この荷重を受ける左側の玉軸受５ａの接触角を大きく、この荷重を受けない右側の玉軸受６ａの接触角を小さくする。又は、右側の玉軸受６ａを構成する玉１２を小径にしたり、セラミックにより造る事で、この玉１２を軽量化する。
【構成】回転軸２には、使用時に左方向の荷重が加わる。この荷重を受ける左側の玉軸受５ａの接触角を大きく、この荷重を受けない右側の玉軸受６ａの接触角を小さくする。又は、右側の玉軸受６ａを構成する玉１２を小径にしたり、セラミックにより造る事で、この玉１２を軽量化する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明に係る転がり軸受装置は、例えばスクリューコンプレッサの回転軸を回転自在に支持する為に利用する。
【０００２】
【従来の技術】スクリューコンプレッサの回転軸等、高速で回転する軸を支承する為、図６に示す様な転がり軸受装置が、従来から使用されている。この軸受装置は、スクリューコンプレッサを構成するロータ１を固定した回転軸２の外周面と、ハウジング３の内周面との間に設けられる。尚、図６で４は、ラジアル方向の負荷Ｆr を支承する為のころ軸受で、本発明の対象ではない。
【０００３】本発明の対象である軸受装置は、上記回転軸２の軸方向（図６の左右方向）荷重を支承する為のもので、１対のアンギュラ型の玉軸受５、６を組み合わせる事で構成される。両玉軸受５、６の接触角α（後述する図７参照）の方向は、互いに逆方向（本例では所謂正面組合せ）としている。この為、上記回転軸２が図６の左方に変位しようとする時は、同図で左方の玉軸受５が軸方向荷重を支承し、同じく右方に変位しようとする時は、右方の玉軸受６が軸方向荷重を支承して、回転軸２及びロータ１が、ハウジング３に対し変位する事を防止する。
【０００４】本発明に於いては、上記ロータ１の回転に伴なって上記回転軸２には、その使用時に、ほぼ一定方向（図では右から左方向へ）の軸方向荷重Ｆa が加わる場合を考える。尚、図６で７、８は間座、９は抑え金である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の様に１対のアンギュラ型の玉軸受５、６を互いの位置関係が変らない（定位置）様に組み合わせて成る転がり軸受装置は、回転軸２が高速（例えば１００万dmn 以上）で回転した場合には、必ずしも十分な軸受寿命を得られない事がある。
【０００６】図７は、高速回転で生じる遠心力に基づいて、軸受に加わる力を説明する為の図で、即ち、上記回転軸２を高速で回転させた場合、各玉軸受５、６を構成する玉１１、１２に加わる遠心力に基づいて、各玉軸受５、６の外輪１３、１３の内周面に、荷重Ｆc1が加わる。そして、各玉軸受５、６を構成する玉１１、１２は、この遠心力に基づいて外輪軌道１４、１４に、Ｑin1 の力で、接触角α方向から押し付けられる。そして、各玉軸受５、６を構成する玉１１、１２は、この力Ｑin1 の軸方向の分力Ｆain1で各外輪軌道１４、１４に、アキシャル方向に亙り押し付けられる。
【０００７】そして、この分力によりＦain1＋Ｆain1に相当する内アキシャル荷重が、組み合わされた各玉軸受５、６に発生し、上記外輪軌道１４、１４と玉１１、１２との接触面圧を増大させて、各玉軸受５、６の疲れ寿命を低下させてしまう。
【０００８】上述の様な原因による寿命低下を防止すべく、各玉軸受５、６を構成する玉１１、１２を、軽量なセラミック材により造ったり、或は玉１１、１２として小径なものを使用し、遠心力に基づいて生じる荷重Ｆc1を小さくする試みもなされている。
【０００９】ところが、玉１１、１２を、縦弾性係数の大きなセラミック材により造ると、特に外部荷重（例えば上記軸方向荷重Ｆa ）を支承する側の玉軸受５に於いて、玉１１が外輪軌道１４に押し付けられ、この外輪軌道１４と玉１１との接触面圧が軸受鋼製の玉を使用した場合よりも増大して玉軸受５の疲れ寿命が低下し、組合せ玉軸受５、６全体の疲れ寿命が低下してしまう。又、玉１１、１２として小径のものを使用すると、各玉軸受５、６の負荷容量（基本動定格荷重）が小さくなり、やはり疲れ寿命が低下してしまう。
【００１０】本発明の転がり軸受装置は、上述の様な事情に鑑みて発明されたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の転がり軸受装置は何れも、前述した従来の転がり軸受装置と同様に、軸の外周面とハウジングの内周面との間に、少なくとも１対のアンギュラ型の玉軸受を、互いの接触角の方向を異ならせて設け、使用時に上記軸とハウジングとの間に、外部からほぼ一定方向に加わる軸方向荷重を、上記１対の玉軸受の内の一方の玉軸受により支承する。
【００１２】特に、本発明の転がり軸受装置の内、請求項１に記載されたものに於いては、上記一方の玉軸受（負荷側）の接触角よりも、他方の玉軸受（反負荷側）の接触角を小さくした事を特徴としている。
【００１３】又、請求項２に記載された転がり軸受装置に於いては、上記一方の玉軸受（負荷側）を構成する玉の径よりも、他方の玉軸受（反負荷側）を構成する玉の径を小さくした事を特徴としている。
【００１４】更に、請求項３に記載された転がり軸受装置に於いては、上記一方の玉軸受（負荷側）を構成する玉を軸受鋼製とし、他方の玉軸受（反負荷側）を構成する玉をセラミック製とした事を特徴としている。
【００１５】
【作用】上述の様に構成される本発明の転がり軸受装置は何れも、使用時に外部から加わる軸方向荷重を支承する、一方の玉軸受の負荷容量として大きいものを使用し、又、使用時にこの軸方向荷重を支承しない他方の玉軸受は、遠心力に基づく内部アキシャル荷重の増大を抑える構成とする。この為、１対のアンギュラ型の玉軸受を組み合わせて成る転がり軸受装置全体としての、転がり疲れ寿命の低下を抑える事が出来る。
【００１６】
【実施例】図１〜２は、請求項１に対応する、本発明の第一実施例を示している。前述の図６〜７に示した従来装置と同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略し、以下、本発明の特徴部分に就いて説明する。本発明の転がり軸受装置に於いては、使用時に外部から回転軸２に加わる軸方向荷重Ｆa を支承する側（図１〜２の左側）に設けられた、一方の玉軸受５ａの接触角α1 よりも、使用時に上記軸方向荷重Ｆa を支承しない側（図１R>１〜２の右側）に設けられた他方の玉軸受６ａの接触角α2 を小さく（α2 ＜α1 ）している。
【００１７】上述の様に、一方の玉軸受５ａの接触角α1 を他方の玉軸受６ａの接触角α2よりも大きくする事で、上記一方の玉軸受５ａの負荷容量を十分に確保出来る。この場合に於いて、上記接触角α1 を、前記従来装置に組み込まれた転がり軸受５、６の接触角αと同じ（α＝α1 ）とすれば、遠心力に基づいてこの一方の玉軸受５ａに作用する軸方向分力は、Ｆain1となる。又、他方の玉軸受６ａに加わる軸方向分力はＦain2となる。この場合に於いて、この他方の玉軸受６ａの接触角α2 は、上記一方の玉軸受５ａの接触角α1 よりも小さい為、上記他方の玉軸受６ａに加わる軸方向分力Ｆain2は、前記従来装置の他方の玉軸受６に作用する軸方向分力Ｆain1よりも小さく（Ｆain2＜Ｆain1）なる。この結果、組み合わせられた玉軸受に発生する、遠心力に基づく内部アキシャル荷重は、Ｆain1＋Ｆain2となり、前記従来装置に生じる内部アキシャル荷重Ｆain1＋Ｆain1よりも小さくなる。
【００１８】この為、上記各玉軸受５ａ、６ａを構成する玉１１、１２と外輪軌道１４、１４との接触面圧が低下する。そして、各玉軸受５ａ、６ａの転がり疲れ寿命が低下する事が抑えられ、１対のアンギュラ型の玉軸受５ａ、６ａを組み合わせて成る転がり軸受装置の寿命低下を抑える事が出来る。
【００１９】例えば、本発明者が内径２５mm、外径６２mm、幅１７mmのアンギュラ型玉軸受（７３０５型）を２個、製作時の測定アキシャル隙間が０．０３０mmとなる様にして、正面組み合わせ（各図に示した様な組み合わせ）で組み合わせ、３３．５kgf の軸方向荷重を受けつつ、回転数２３０００r.p.m.で回転する回転軸に装着した場合に於ける、各玉軸受の転がり疲れ寿命を計算した結果を、下記の第１表に示す。尚、軸方向荷重を受ける一方の側の玉軸受（負荷側軸受）の接触角は総て３０度とし、他方の側の玉軸受（反負荷側軸受）の接触角は、１５度、３０度、４０度の３種類に就いて計算した。
【００２０】第１表
【表１】
【００２１】この計算結果から明らかな通り、本発明の転がり軸受装置は、従来の転がり軸受装置に比べて大幅に寿命が長くなる。
【００２２】次に、図３〜４は、請求項２に対応する、本発明の第二実施例を示している。使用時に外部から回転軸２に加わる軸方向荷重Ｆa を支承する側（図３〜４の左側）に設けられた、一方の玉軸受５ｂを構成する玉１１ａの径を、前記従来の転がり軸受装置の玉軸受５、６（図６〜７）を構成する玉１１、１２の径と同様に大きくし、使用時に上記軸方向荷重Ｆa を支承しない側（図３〜４の右側）に設けられた、他方の玉軸受６ｂを構成する玉１２ａの径を、これよりも小さくしている。
【００２３】上述の様に、一方の玉軸受５ｂを構成する玉１１ａの径を大きく、他方の玉軸受６ｂを構成する玉１２ａの径を小さくする事で、上記一方の玉軸受５ｂの負荷容量を十分に確保出来る。この場合に於いて、遠心力に基づいてこの一方の玉軸受５ｂに作用する軸方向分力は、Ｆain1となる。又、他方の玉軸受６ｂに加わる軸方向分力はＦain3となる。この場合に於いて、この他方の玉軸受６ｂを構成する玉１２ａの径は小さく、従ってこの玉１２ａに作用する遠心力も小さい為、上記他方の玉軸受６ｂに加わる軸方向分力Ｆain3は、前記従来装置の玉軸受６に作用する軸方向分力Ｆain1よりも小さく（Ｆain3＜Ｆain1）なる。この為、組み合わせられた玉軸受に発生する、遠心力に基づく内部アキシャル荷重は、Ｆain1＋Ｆain3となり、前記従来装置に生じる内部アキシャル荷重Ｆain1＋Ｆain1よりも小さくなる。
【００２４】この結果、上記各玉軸受５ｂ、６ｂを構成する玉１１ａ、１２ａと外輪軌道１４、１４との接触面圧が低下する。そして、各玉軸受５ｂ、６ｂの転がり疲れ寿命が低下する事が抑えられ、１対のアンギュラ型の玉軸受５ｂ、６ｂを組み合わせて成る転がり軸受装置の寿命低下を抑える事が出来る。
【００２５】次に、図５は、請求項３に対応する、本発明の第三実施例を示している。使用時に外部から回転軸２に加わる軸方向荷重Ｆa を支承する側（図５の左側）に設けられた、一方の玉軸受５ｃを構成する玉１１を、前記従来の転がり軸受装置の玉軸受５、６（図６〜７）を構成する玉１１、１２と同様に、軸受鋼により造り、使用時に上記軸方向荷重Ｆa を支承しない側（図５の右側）に設けられた、他方の玉軸受６ｃを構成する玉１２ｂを、軸受鋼よりも軽量なセラミックにより造っている。
【００２６】上述の様に、一方の玉軸受５ｃを構成する玉１１を軸受鋼により造る事で、この上記一方の玉軸受５ｃの負荷容量を十分に確保出来る。この場合に於いて、遠心力に基づいてこの一方の玉軸受５ｃに作用する軸方向分力は、Ｆain1となる。又、他方の玉軸受６ｃに加わる軸方向分力は、Ｆain4となる。この場合に於いて、この他方の玉軸受６ｃを構成する玉１２ｂは軽量で、従ってこの玉１２ｂに作用する遠心力も小さい為、上記他方の玉軸受６ｃに加わる軸方向分力Ｆain4は、前記従来装置の他方の玉軸受６に作用する軸方向分力Ｆain1よりも小さく（Ｆain4＜Ｆain1）なる。この為、組み合わせられた玉軸受に発生する、遠心力に基づく内部アキシャル荷重は、Ｆain1＋Ｆain4となり、前記従来装置に生じる内部アキシャル荷重Ｆain1＋Ｆain1よりも小さくなる。
【００２７】この結果、上記各玉軸受５ｃ、６ｃを構成する玉１１、１２ｂと外輪軌道１４、１４との接触面圧が低下する。そして、各玉軸受５ｃ、６ｃの転がり疲れ寿命が低下する事が抑えられ、１対のアンギュラ型の玉軸受５ｃ、６ｃを組み合わせて成る転がり軸受装置の寿命低下を抑える事が出来る。
【００２８】例えば、本発明者が、各玉軸受５ｃ、６ｃを構成する玉１１、１２ｂの材質を変えた場合に於ける、各玉軸受５ｃ、６ｃの転がり疲れ寿命を計算した結果を、下記の第２表に示す。尚、各玉軸受５ｃ、６ｃの接触角を何れも３０度とし、軸方向荷重を６７kgf とした以外、前記第一実施例の場合と同様の条件で計算した。
【００２９】第２表
【表２】
【００３０】この計算結果から明らかな通り、本発明の転がり軸受装置は、従来の転がり軸受装置に比べて大幅に寿命が長くなる。
【００３１】尚、本発明は、１対のアンギュラ型玉軸受を正面組み合わせで組み合わせた転がり軸受装置に限らず、３個以上の玉軸受を組み合わせ、その内の少なくとも１個の玉軸受の接触角を変えた場合でも、或は背面組み合わせにより組み合わせた転がり軸受装置でも、適用可能である。又、組み合わされた玉軸受同士の間に間座を介在させる構造の場合でも適用可能である。又、請求項１、２、３は各々単独でも効果があるが、二つ或は三つの請求項を組み合わせる事により、更に大きな効果を得られる。
【００３２】
【発明の効果】本発明は、以上に述べた通り構成され作用する為、外部アキシャル荷重に対する負荷容量を十分に確保しつつ、内部アキシャル荷重の低減を図って、転がり軸受装置の耐久性向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例を示す断面図。
【図２】同じく要部断面図。
【図３】本発明の第二実施例を示す断面図。
【図４】同じく要部断面図。
【図５】本発明の第三実施例を示す要部断面図。
【図６】従来装置を示す断面図。
【図７】同じく要部断面図。
【符号の説明】
１ ロータ
２ 回転軸
３ ハウジング
４ ころ軸受
５、５ａ、５ｂ、５ｃ 玉軸受
６、６ａ、６ｂ、６ｃ 玉軸受
７、８ 間座
９ 抑え金
１０ 内輪
１１、１１ａ 玉
１２、１２ａ、１２ｂ 玉
１３ 外輪
１４ 外輪軌道
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明に係る転がり軸受装置は、例えばスクリューコンプレッサの回転軸を回転自在に支持する為に利用する。
【０００２】
【従来の技術】スクリューコンプレッサの回転軸等、高速で回転する軸を支承する為、図６に示す様な転がり軸受装置が、従来から使用されている。この軸受装置は、スクリューコンプレッサを構成するロータ１を固定した回転軸２の外周面と、ハウジング３の内周面との間に設けられる。尚、図６で４は、ラジアル方向の負荷Ｆr を支承する為のころ軸受で、本発明の対象ではない。
【０００３】本発明の対象である軸受装置は、上記回転軸２の軸方向（図６の左右方向）荷重を支承する為のもので、１対のアンギュラ型の玉軸受５、６を組み合わせる事で構成される。両玉軸受５、６の接触角α（後述する図７参照）の方向は、互いに逆方向（本例では所謂正面組合せ）としている。この為、上記回転軸２が図６の左方に変位しようとする時は、同図で左方の玉軸受５が軸方向荷重を支承し、同じく右方に変位しようとする時は、右方の玉軸受６が軸方向荷重を支承して、回転軸２及びロータ１が、ハウジング３に対し変位する事を防止する。
【０００４】本発明に於いては、上記ロータ１の回転に伴なって上記回転軸２には、その使用時に、ほぼ一定方向（図では右から左方向へ）の軸方向荷重Ｆa が加わる場合を考える。尚、図６で７、８は間座、９は抑え金である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の様に１対のアンギュラ型の玉軸受５、６を互いの位置関係が変らない（定位置）様に組み合わせて成る転がり軸受装置は、回転軸２が高速（例えば１００万dmn 以上）で回転した場合には、必ずしも十分な軸受寿命を得られない事がある。
【０００６】図７は、高速回転で生じる遠心力に基づいて、軸受に加わる力を説明する為の図で、即ち、上記回転軸２を高速で回転させた場合、各玉軸受５、６を構成する玉１１、１２に加わる遠心力に基づいて、各玉軸受５、６の外輪１３、１３の内周面に、荷重Ｆc1が加わる。そして、各玉軸受５、６を構成する玉１１、１２は、この遠心力に基づいて外輪軌道１４、１４に、Ｑin1 の力で、接触角α方向から押し付けられる。そして、各玉軸受５、６を構成する玉１１、１２は、この力Ｑin1 の軸方向の分力Ｆain1で各外輪軌道１４、１４に、アキシャル方向に亙り押し付けられる。
【０００７】そして、この分力によりＦain1＋Ｆain1に相当する内アキシャル荷重が、組み合わされた各玉軸受５、６に発生し、上記外輪軌道１４、１４と玉１１、１２との接触面圧を増大させて、各玉軸受５、６の疲れ寿命を低下させてしまう。
【０００８】上述の様な原因による寿命低下を防止すべく、各玉軸受５、６を構成する玉１１、１２を、軽量なセラミック材により造ったり、或は玉１１、１２として小径なものを使用し、遠心力に基づいて生じる荷重Ｆc1を小さくする試みもなされている。
【０００９】ところが、玉１１、１２を、縦弾性係数の大きなセラミック材により造ると、特に外部荷重（例えば上記軸方向荷重Ｆa ）を支承する側の玉軸受５に於いて、玉１１が外輪軌道１４に押し付けられ、この外輪軌道１４と玉１１との接触面圧が軸受鋼製の玉を使用した場合よりも増大して玉軸受５の疲れ寿命が低下し、組合せ玉軸受５、６全体の疲れ寿命が低下してしまう。又、玉１１、１２として小径のものを使用すると、各玉軸受５、６の負荷容量（基本動定格荷重）が小さくなり、やはり疲れ寿命が低下してしまう。
【００１０】本発明の転がり軸受装置は、上述の様な事情に鑑みて発明されたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の転がり軸受装置は何れも、前述した従来の転がり軸受装置と同様に、軸の外周面とハウジングの内周面との間に、少なくとも１対のアンギュラ型の玉軸受を、互いの接触角の方向を異ならせて設け、使用時に上記軸とハウジングとの間に、外部からほぼ一定方向に加わる軸方向荷重を、上記１対の玉軸受の内の一方の玉軸受により支承する。
【００１２】特に、本発明の転がり軸受装置の内、請求項１に記載されたものに於いては、上記一方の玉軸受（負荷側）の接触角よりも、他方の玉軸受（反負荷側）の接触角を小さくした事を特徴としている。
【００１３】又、請求項２に記載された転がり軸受装置に於いては、上記一方の玉軸受（負荷側）を構成する玉の径よりも、他方の玉軸受（反負荷側）を構成する玉の径を小さくした事を特徴としている。
【００１４】更に、請求項３に記載された転がり軸受装置に於いては、上記一方の玉軸受（負荷側）を構成する玉を軸受鋼製とし、他方の玉軸受（反負荷側）を構成する玉をセラミック製とした事を特徴としている。
【００１５】
【作用】上述の様に構成される本発明の転がり軸受装置は何れも、使用時に外部から加わる軸方向荷重を支承する、一方の玉軸受の負荷容量として大きいものを使用し、又、使用時にこの軸方向荷重を支承しない他方の玉軸受は、遠心力に基づく内部アキシャル荷重の増大を抑える構成とする。この為、１対のアンギュラ型の玉軸受を組み合わせて成る転がり軸受装置全体としての、転がり疲れ寿命の低下を抑える事が出来る。
【００１６】
【実施例】図１〜２は、請求項１に対応する、本発明の第一実施例を示している。前述の図６〜７に示した従来装置と同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略し、以下、本発明の特徴部分に就いて説明する。本発明の転がり軸受装置に於いては、使用時に外部から回転軸２に加わる軸方向荷重Ｆa を支承する側（図１〜２の左側）に設けられた、一方の玉軸受５ａの接触角α1 よりも、使用時に上記軸方向荷重Ｆa を支承しない側（図１R>１〜２の右側）に設けられた他方の玉軸受６ａの接触角α2 を小さく（α2 ＜α1 ）している。
【００１７】上述の様に、一方の玉軸受５ａの接触角α1 を他方の玉軸受６ａの接触角α2よりも大きくする事で、上記一方の玉軸受５ａの負荷容量を十分に確保出来る。この場合に於いて、上記接触角α1 を、前記従来装置に組み込まれた転がり軸受５、６の接触角αと同じ（α＝α1 ）とすれば、遠心力に基づいてこの一方の玉軸受５ａに作用する軸方向分力は、Ｆain1となる。又、他方の玉軸受６ａに加わる軸方向分力はＦain2となる。この場合に於いて、この他方の玉軸受６ａの接触角α2 は、上記一方の玉軸受５ａの接触角α1 よりも小さい為、上記他方の玉軸受６ａに加わる軸方向分力Ｆain2は、前記従来装置の他方の玉軸受６に作用する軸方向分力Ｆain1よりも小さく（Ｆain2＜Ｆain1）なる。この結果、組み合わせられた玉軸受に発生する、遠心力に基づく内部アキシャル荷重は、Ｆain1＋Ｆain2となり、前記従来装置に生じる内部アキシャル荷重Ｆain1＋Ｆain1よりも小さくなる。
【００１８】この為、上記各玉軸受５ａ、６ａを構成する玉１１、１２と外輪軌道１４、１４との接触面圧が低下する。そして、各玉軸受５ａ、６ａの転がり疲れ寿命が低下する事が抑えられ、１対のアンギュラ型の玉軸受５ａ、６ａを組み合わせて成る転がり軸受装置の寿命低下を抑える事が出来る。
【００１９】例えば、本発明者が内径２５mm、外径６２mm、幅１７mmのアンギュラ型玉軸受（７３０５型）を２個、製作時の測定アキシャル隙間が０．０３０mmとなる様にして、正面組み合わせ（各図に示した様な組み合わせ）で組み合わせ、３３．５kgf の軸方向荷重を受けつつ、回転数２３０００r.p.m.で回転する回転軸に装着した場合に於ける、各玉軸受の転がり疲れ寿命を計算した結果を、下記の第１表に示す。尚、軸方向荷重を受ける一方の側の玉軸受（負荷側軸受）の接触角は総て３０度とし、他方の側の玉軸受（反負荷側軸受）の接触角は、１５度、３０度、４０度の３種類に就いて計算した。
【００２０】第１表
【表１】
【００２１】この計算結果から明らかな通り、本発明の転がり軸受装置は、従来の転がり軸受装置に比べて大幅に寿命が長くなる。
【００２２】次に、図３〜４は、請求項２に対応する、本発明の第二実施例を示している。使用時に外部から回転軸２に加わる軸方向荷重Ｆa を支承する側（図３〜４の左側）に設けられた、一方の玉軸受５ｂを構成する玉１１ａの径を、前記従来の転がり軸受装置の玉軸受５、６（図６〜７）を構成する玉１１、１２の径と同様に大きくし、使用時に上記軸方向荷重Ｆa を支承しない側（図３〜４の右側）に設けられた、他方の玉軸受６ｂを構成する玉１２ａの径を、これよりも小さくしている。
【００２３】上述の様に、一方の玉軸受５ｂを構成する玉１１ａの径を大きく、他方の玉軸受６ｂを構成する玉１２ａの径を小さくする事で、上記一方の玉軸受５ｂの負荷容量を十分に確保出来る。この場合に於いて、遠心力に基づいてこの一方の玉軸受５ｂに作用する軸方向分力は、Ｆain1となる。又、他方の玉軸受６ｂに加わる軸方向分力はＦain3となる。この場合に於いて、この他方の玉軸受６ｂを構成する玉１２ａの径は小さく、従ってこの玉１２ａに作用する遠心力も小さい為、上記他方の玉軸受６ｂに加わる軸方向分力Ｆain3は、前記従来装置の玉軸受６に作用する軸方向分力Ｆain1よりも小さく（Ｆain3＜Ｆain1）なる。この為、組み合わせられた玉軸受に発生する、遠心力に基づく内部アキシャル荷重は、Ｆain1＋Ｆain3となり、前記従来装置に生じる内部アキシャル荷重Ｆain1＋Ｆain1よりも小さくなる。
【００２４】この結果、上記各玉軸受５ｂ、６ｂを構成する玉１１ａ、１２ａと外輪軌道１４、１４との接触面圧が低下する。そして、各玉軸受５ｂ、６ｂの転がり疲れ寿命が低下する事が抑えられ、１対のアンギュラ型の玉軸受５ｂ、６ｂを組み合わせて成る転がり軸受装置の寿命低下を抑える事が出来る。
【００２５】次に、図５は、請求項３に対応する、本発明の第三実施例を示している。使用時に外部から回転軸２に加わる軸方向荷重Ｆa を支承する側（図５の左側）に設けられた、一方の玉軸受５ｃを構成する玉１１を、前記従来の転がり軸受装置の玉軸受５、６（図６〜７）を構成する玉１１、１２と同様に、軸受鋼により造り、使用時に上記軸方向荷重Ｆa を支承しない側（図５の右側）に設けられた、他方の玉軸受６ｃを構成する玉１２ｂを、軸受鋼よりも軽量なセラミックにより造っている。
【００２６】上述の様に、一方の玉軸受５ｃを構成する玉１１を軸受鋼により造る事で、この上記一方の玉軸受５ｃの負荷容量を十分に確保出来る。この場合に於いて、遠心力に基づいてこの一方の玉軸受５ｃに作用する軸方向分力は、Ｆain1となる。又、他方の玉軸受６ｃに加わる軸方向分力は、Ｆain4となる。この場合に於いて、この他方の玉軸受６ｃを構成する玉１２ｂは軽量で、従ってこの玉１２ｂに作用する遠心力も小さい為、上記他方の玉軸受６ｃに加わる軸方向分力Ｆain4は、前記従来装置の他方の玉軸受６に作用する軸方向分力Ｆain1よりも小さく（Ｆain4＜Ｆain1）なる。この為、組み合わせられた玉軸受に発生する、遠心力に基づく内部アキシャル荷重は、Ｆain1＋Ｆain4となり、前記従来装置に生じる内部アキシャル荷重Ｆain1＋Ｆain1よりも小さくなる。
【００２７】この結果、上記各玉軸受５ｃ、６ｃを構成する玉１１、１２ｂと外輪軌道１４、１４との接触面圧が低下する。そして、各玉軸受５ｃ、６ｃの転がり疲れ寿命が低下する事が抑えられ、１対のアンギュラ型の玉軸受５ｃ、６ｃを組み合わせて成る転がり軸受装置の寿命低下を抑える事が出来る。
【００２８】例えば、本発明者が、各玉軸受５ｃ、６ｃを構成する玉１１、１２ｂの材質を変えた場合に於ける、各玉軸受５ｃ、６ｃの転がり疲れ寿命を計算した結果を、下記の第２表に示す。尚、各玉軸受５ｃ、６ｃの接触角を何れも３０度とし、軸方向荷重を６７kgf とした以外、前記第一実施例の場合と同様の条件で計算した。
【００２９】第２表
【表２】
【００３０】この計算結果から明らかな通り、本発明の転がり軸受装置は、従来の転がり軸受装置に比べて大幅に寿命が長くなる。
【００３１】尚、本発明は、１対のアンギュラ型玉軸受を正面組み合わせで組み合わせた転がり軸受装置に限らず、３個以上の玉軸受を組み合わせ、その内の少なくとも１個の玉軸受の接触角を変えた場合でも、或は背面組み合わせにより組み合わせた転がり軸受装置でも、適用可能である。又、組み合わされた玉軸受同士の間に間座を介在させる構造の場合でも適用可能である。又、請求項１、２、３は各々単独でも効果があるが、二つ或は三つの請求項を組み合わせる事により、更に大きな効果を得られる。
【００３２】
【発明の効果】本発明は、以上に述べた通り構成され作用する為、外部アキシャル荷重に対する負荷容量を十分に確保しつつ、内部アキシャル荷重の低減を図って、転がり軸受装置の耐久性向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例を示す断面図。
【図２】同じく要部断面図。
【図３】本発明の第二実施例を示す断面図。
【図４】同じく要部断面図。
【図５】本発明の第三実施例を示す要部断面図。
【図６】従来装置を示す断面図。
【図７】同じく要部断面図。
【符号の説明】
１ ロータ
２ 回転軸
３ ハウジング
４ ころ軸受
５、５ａ、５ｂ、５ｃ 玉軸受
６、６ａ、６ｂ、６ｃ 玉軸受
７、８ 間座
９ 抑え金
１０ 内輪
１１、１１ａ 玉
１２、１２ａ、１２ｂ 玉
１３ 外輪
１４ 外輪軌道
【特許請求の範囲】
【請求項１】 軸の外周面とハウジングの内周面との間に、少なくとも１対のアンギュラ型の玉軸受を、互いの接触角の方向を異ならせて設け、使用時に上記軸とハウジングとの間に、外部からほぼ一定方向に加わる軸方向荷重を、上記１対の玉軸受の内の一方の玉軸受により支承する転がり軸受装置に於いて、上記一方の玉軸受の接触角よりも、他方の玉軸受の接触角を小さくした事を特徴とする転がり軸受装置。
【請求項２】 軸の外周面とハウジングの内周面との間に、少なくとも１対のアンギュラ型の玉軸受を、互いの接触角の方向を異ならせて設け、使用時に上記軸とハウジングとの間に、外部からほぼ一定方向に加わる軸方向荷重を、上記１対の玉軸受の内の一方の玉軸受により支承する転がり軸受装置に於いて、上記一方の玉軸受を構成する玉の径よりも、他方の玉軸受を構成する玉の径を小さくした事を特徴とする転がり軸受装置。
【請求項３】 軸の外周面とハウジングの内周面との間に、少なくとも１対のアンギュラ型の玉軸受を、互いの接触角の方向を異ならせて設け、使用時に上記軸とハウジングとの間に、外部からほぼ一定方向に加わる軸方向荷重を、上記１対の玉軸受の内の一方の玉軸受により支承する転がり軸受装置に於いて、上記一方の玉軸受を構成する玉を軸受鋼製とし、他方の玉軸受を構成する玉をセラミック製とした事を特徴とする転がり軸受装置。
【請求項１】 軸の外周面とハウジングの内周面との間に、少なくとも１対のアンギュラ型の玉軸受を、互いの接触角の方向を異ならせて設け、使用時に上記軸とハウジングとの間に、外部からほぼ一定方向に加わる軸方向荷重を、上記１対の玉軸受の内の一方の玉軸受により支承する転がり軸受装置に於いて、上記一方の玉軸受の接触角よりも、他方の玉軸受の接触角を小さくした事を特徴とする転がり軸受装置。
【請求項２】 軸の外周面とハウジングの内周面との間に、少なくとも１対のアンギュラ型の玉軸受を、互いの接触角の方向を異ならせて設け、使用時に上記軸とハウジングとの間に、外部からほぼ一定方向に加わる軸方向荷重を、上記１対の玉軸受の内の一方の玉軸受により支承する転がり軸受装置に於いて、上記一方の玉軸受を構成する玉の径よりも、他方の玉軸受を構成する玉の径を小さくした事を特徴とする転がり軸受装置。
【請求項３】 軸の外周面とハウジングの内周面との間に、少なくとも１対のアンギュラ型の玉軸受を、互いの接触角の方向を異ならせて設け、使用時に上記軸とハウジングとの間に、外部からほぼ一定方向に加わる軸方向荷重を、上記１対の玉軸受の内の一方の玉軸受により支承する転がり軸受装置に於いて、上記一方の玉軸受を構成する玉を軸受鋼製とし、他方の玉軸受を構成する玉をセラミック製とした事を特徴とする転がり軸受装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開平５−２４８４３１
【公開日】平成５年（１９９３）９月２４日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−７８８１１
【出願日】平成４年（１９９２）３月２日
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【公開日】平成５年（１９９３）９月２４日
【国際特許分類】
【出願日】平成４年（１９９２）３月２日
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
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