非分離型アンギュラ玉軸受
【課題】組立時の加熱温度が低くて作業が容易であり、組立時に玉に傷が入らず、取扱時に外輪または内輪が分離せず、かつ、使用時の軸受寿命が長い、非分離型アンギュラ玉軸受を提供する。
【解決手段】本発明の非分離型アンギュラ玉軸受１は、玉４を内輪３に寄せたときに玉の配列する外接円の半径、または、外輪２の軌道面の最大半径、（外輪の加熱温度−組立時の室温）、外輪の材料の熱膨張係数、および、ラジアル内部隙間に応じて、かかり代の上下限値を適切に設定するようにしたものである。
【解決手段】本発明の非分離型アンギュラ玉軸受１は、玉４を内輪３に寄せたときに玉の配列する外接円の半径、または、外輪２の軌道面の最大半径、（外輪の加熱温度−組立時の室温）、外輪の材料の熱膨張係数、および、ラジアル内部隙間に応じて、かかり代の上下限値を適切に設定するようにしたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外輪を加熱することによって内輪と外輪の間に玉を組み込んで組み立てる非分離型アンギュラ玉軸受に関し、特にかかり代を特定した非分離型アンギュラ玉軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンギュラ玉軸受は、転動体に玉を用いたアンギュラ接触型のラジアル軸受であり、それを構成する内輪または外輪の少なくとも一方において、軌道面に隣接する肩部の軸方向の片側が削られてカウンターボアが形成されている（例えば、特許文献１を参照）。
そして、非分離型アンギュラ玉軸受では、かかり代（以下、半径分の値を示す）の寸法が設定されている。具体的には、外輪にカウンターボアが形成された非分離型アンギュラ玉軸受の場合では、玉を内輪に寄せたときに玉の配列する外接円の半径と外輪のカウンターボアの最小半径との差を、内輪にカウンターボアが形成された非分離型アンギュラ玉軸受の場合では、内輪のカウンターボアの最大半径と玉を外輪に寄せたときに玉の配列する内接円の半径との差を、かかり代と呼ぶ。組立の際、非分離型アンギュラ玉軸受では、外輪が加熱されて熱膨張して玉がかかり代を乗り越えることによって、内外輪の軌道面間に玉が組み込まれる。そして、組立後の取扱時において、かかり代の存在によって、外輪あるいは内輪が外れにくくなって、非分離型アンギュラ玉軸受が実現される。
従来、外輪にカウンターボアを形成した非分離型アンギュラ玉軸受において、かかり代：Ｗ（ｍｍ）を、０．００５Ｄｗ≦Ｗ≦０．０３０Ｄｗ、とすることが提案されている（特許文献２を参照）。ここで、Ｄｗは玉の直径である。また、組立時の外輪の加熱温度として、１００℃程度の温度が推奨されている。
【特許文献１】実用登録２０６９４３８（第６図、第７図）
【特許文献２】特開２００５−００９６４３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に、非分離型アンギュラ玉軸受において、かかり代が小さい場合、組立時の外輪の加熱温度を低くできるために、軸受の組立は容易であるが、取扱時に外輪あるいは内輪が外れ易いとい問題がある。反対に、かかり代が大きい場合、組立時の外輪の加熱温度を高くする必要があるために、軸受の組立が困難であり、加熱温度が不足した際には、玉に傷が入るという問題がある。
そして、従来技術（特開２００５−００９６４３）の問題点を、呼び番号７９０６Ａの外輪にカウンターボアを形成したアンギュラ玉軸受の場合で、図１を用いて説明する。図では、内輪の中心軸と外輪の中心軸を重ねている。図１において、１は軸受、２は外輪、３は内輪、４は玉である。なお、保持器は省略した。
７９０６Ａの外形寸法は、内径×外径×幅＝３０ｍｍ×４７ｍｍ×９ｍｍ、玉の直径：Ｄｗ＝４．７６３ｍｍ、接触角３０度に対応するラジアル内部隙間：Δｒ＝０．０５７４ｍｍである。玉の直径から、かかり代Ｗの推奨値は、０．０２４ｍｍ≦Ｗ≦０．１４３ｍｍと計算される。
【０００４】
ここで、推奨されるかかり代の最大値であるＷ＝０．１４３ｍｍの場合において、外輪を１００℃に加熱した際のかかり代Ｈを計算する。軸受の材料は軸受鋼（ＳＵＪ２）とする。加熱前の諸寸法は次のとおりである。
・軸受の外周と内周の中央半径：Ｒ０＝（３０＋４７）／４＝１９．２５０ｍｍ
・玉を内輪に寄せたときに玉の配列する外接円の半径
：Ｒ１＝Ｒ０＋Ｄｗ／２−Δｒ／４＝２１．６１７ｍｍ
・外輪のカウンターボアの最小半径：Ｒ２＝Ｒ１−Ｗ＝２１．４７４ｍｍ
室温を２０℃、軸受の材料（ＳＵＪ２）の線膨張係数：α＝１２．５×１０−６（℃−１）とすると、
・１００℃における外輪のカウンターボアの最小半径
：Ｒ３＝Ｒ２×（１＋α×（１００−２０））＝２１．４９５ｍｍ
従って、
１００℃に加熱した際のかかり代：Ｈ＝Ｒ１−Ｒ３＝０．１２２ｍｍ
となる。０．１２２ｍｍのかかり代（Ｈ）は大きな値であり、１００℃の加熱温度では、軸受の組立は容易ではなく、無理に組み立てると玉の傷の発生は避けられないとい問題がある。仮に、かかり代Ｗ０．１４３ｍｍの外輪において、加熱時のかかり代Ｈを０ｍｍとするためには、約５５０℃に加熱する必要があり、現実的には組立は不可能であるという問題もある。
【０００５】
また、１００℃加熱時のかかり代（Ｈ）を０ｍｍとするためには、かかり代Ｗは０．０２１ｍｍとする必要があるが、この値は、従来技術（特開２００５−００９６４３）が示すかかり代Ｗの最小値０．０２４ｍｍを下回ることとなって、かかり代が実現しないという問題もある。
更に、従来技術（特開２００５−００９６４３）におけるかかり代Ｗの最小値０．０２４ｍｍを検討する。組立後における軸受の状態は図１のとおりである。図示しない軸受の下半分にも、ラジアル内部隙間の半分の値である０．０２８７ｍｍが存在する。そのため、軸受を実際に取り扱う際には、図１において、軸受の内輪は、０．０２８７ｍｍ下に下がり、玉の配列する外接円も０．０２８７ｍｍ下に移動する。そのため、玉の配列する外接円の位置は、外輪におけるカウンターボアの最小半径の位置より、下側に位置することとなり、外輪が外れ易いという問題もある。
【０００６】
このように、従来技術の非分離型アンギュラ玉軸受では、加熱温度が低くて作業が容易であること、組立時に玉に傷が発生しないこと、取扱時に分離しないことを完全に満足できないという問題がある。
そして、玉に固体潤滑膜が形成された非分離型アンギュラ玉軸受においては、組立時に固体潤滑膜が損傷し、使用時の軸受寿命が短くなるという問題がある。また、固体潤滑膜が玉に形成されておらず、内輪および外輪の軌道面に形成された非分離型アンギュラ玉軸受においても、組立時に玉が損傷した場合は、玉の傷が内輪および外輪の軌道面に形成された固体潤滑膜を損傷させ、使用時の軸受寿命が短くなるという問題がある。更に、組立時の外輪の加熱温度が高くなるほど、加熱時に固体潤滑膜が酸化劣化して、使用時の軸受寿命が短くなるという問題がある。このため、玉の表面、内輪の軌道面、外輪の軌道面のいずれか一カ所以上に固体潤滑膜を形成した従来の非分離型アンギュラ玉軸受においては、組立時に固体潤滑膜が損傷したり、酸化劣化したりすることによって、固体潤滑膜の寿命が低下して使用時の軸受寿命が短くなるという問題がある。
このように、従来の非分離型アンギュラ玉軸受は、かかり代が適切に設計されていないため、組立時の加熱温度が高くて作業が困難である、組立時に玉に傷が入る、取扱時に外輪または内輪が分離する、そして、使用時の軸受寿命が短い、という問題があった。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、かかり代を適切に設計することによって、組立時の加熱温度が低くて作業が容易である、組立時に玉に傷が入らない、取扱時に外輪または内輪が分離しない、そして、使用時の軸受寿命が長い、という非分離型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】
【０００８】
上記問題を解決するため、本発明は次のように構成したものである。
なお、以下に記載の半径、直径、かかり代、隙間などの寸法の単位はｍｍである。
請求項１に記載の発明は、軸受鋼からなる外輪の内側の軌道面に隣接する肩部の軸方向の片側が削られてカウンターボアが形成され、前記外輪を加熱することによって内輪と外輪の間に玉を組み込んで組み立てられる非分離型アンギュラ玉軸受において、
前記玉を前記内輪に寄せたときに玉の配列する外接円の半径Ｒ１と前記外輪のカウンターボアの最小半径との差であるかかり代を０．０１２５ｍｍ、もしくは、ラジアル内部隙間の半分の値のいずれか大きい数値から、１．２５×１０−５×Ｒ１×（外輪の加熱温度−組立時の室温）＋０．０１０ｍｍの範囲にしたものである。
請求項２に記載の発明は、軸受鋼からなる外輪と対向する内輪の外側の軌道面に隣接する肩部の軸方向の片側が削られてカウンターボアが形成され、前記外輪を加熱することによって前記内輪と外輪の間に玉を組み込んで組み立てられる非分離型アンギュラ玉軸受において、前記外輪の軌道面の最大半径をＲ７とするときに、前記内輪のカウンターボアの最大半径と前記玉を外輪に寄せたときに玉の配列する内接円の半径との差であるかかり代を、０．０１２５ｍｍ、もしくは、ラジアル内部隙間の半分の値のいずれか大きい数値から、１．２５×１０−５×Ｒ７×（外輪の加熱温度−組立時の室温）＋０．０１０ｍｍの範囲にしたものである。
請求項３に記載の発明は、マルテンサイトステンレス鋼からなる外輪の内側の軌道面に隣接する肩部の軸方向の片側が削られてカウンターボアが形成され、前記外輪を加熱することによって前記内輪と外輪の間に玉を組み込んで組み立てられる非分離型アンギュラ玉軸受において、前記玉を前記内輪に寄せたときに玉の配列する外接円の半径Ｒ１と前記外輪のカウンターボアの最小半径との差であるかかり代を、０．０１２５ｍｍ、もしくは、ラジアル内部隙間の半分の値のいずれか大きい数値から、１．０１×１０−５×Ｒ１×（外輪の加熱温度−組立時の室温）＋０．０１０ｍｍの範囲にしたものである。
請求項４に記載の発明は、マルテンサイトステンレス鋼からなる外輪と対向する内輪の外側の軌道面に隣接する肩部の軸方向の片側が削られてカウンターボアが形成され、前記外輪を加熱することによって前記内輪と外輪の間に玉を組み込んで組み立てられる非分離型アンギュラ玉軸受において、前記外輪の軌道面の最大半径をＲ７とするときに、前記内輪のカウンターボアの最大半径と前記玉を外輪に寄せたときに玉の配列する内接円の半径との差であるかかり代を、０．０１２５ｍｍ、もしくは、ラジアル内部隙間の半分の値のいずれか大きい数値から、１．０１×１０−５×Ｒ７×（外輪の加熱温度−組立時の室温）＋０．０１０ｍｍの範囲にしたものである。
請求項５に記載の発明は、外輪の加熱温度と組立時の室温との差を、１５０℃以下としたものである。
請求項６に記載の発明は、前記玉の表面、前記内輪および外輪の軌道面のいずれか一カ所以上に固体潤滑膜を形成したものである。
【発明の効果】
【０００９】
まず、かかり代の上限値に関する効果を説明する。玉に固体潤滑膜を形成したアンギュラ玉軸受の実験から、かかり代が０．０１０ｍｍ以下であれば、固体潤滑膜に傷が発生することがないことを見出した。これに基づくと、
請求項１および３に記載の発明おいては、外輪を加熱した際にかかり代の熱膨張変化を生じせしめる「外輪のカウンターボアの最小半径」の寸法に近しい寸法である「玉を内輪に寄せたときに玉の配列する外接円の半径」に着目し、（外輪の加熱温度−組立時の室温）および外輪の材料の線膨張係数に応じたかかり代を設定したので、加熱時のかかり代が０．０１０ｍｍ以下となり、組立の際に、玉に傷が発生することはない。
また、請求項２および４に記載の発明おいては、外輪を加熱した際にかかり代の熱膨張変化を生じせしめる「外輪の軌道溝の最大半径」の寸法に着目し、（外輪の加熱温度−組立時の室温）および外輪の材料の線膨張係数に応じたかかり代を設定したので、加熱時のかかり代が０．０１０ｍｍ以下となり、組立の際に、玉に傷が発生することはない。
次に、かかり代の下限値に関する効果を説明する。まず、玉に固体潤滑膜を形成したアンギュラ玉軸受の実験から、かかり代が０．０１２５ｍｍ以上であれば、軸受が分離しにくいことを見出した。しかし、かかり代が０．０１２５ｍｍ以上であっても、ラジアル内部隙間の半分の値が０．０１２５ｍｍより大きい場合は、軸受が分離し易いことも見出した。
この結果から、請求項１から４に記載の発明おいては、かかり代を、０．０１２５ｍｍ、もしくは、ラジアル内部隙間の半分の値、のいずれか大きい数値以上に設定したので、組立後の取扱の際に、軸受が分離しにくくなる。
請求項５に記載の発明おいては、外輪の加熱温度と組立時の室温との差を１５０℃以下としたことによって、前記の効果に加えて、加熱温度が低くなって更に組立作業が容易となる。
請求項６に記載の発明おいては、玉の表面、内輪の軌道面、外輪の軌道面のいずれか一カ所以上に固体潤滑膜を形成した非分離型アンギュラ軸受において、組立時の加熱の際に、固体潤滑膜の傷の発生が避けられると共に、固体潤滑膜の酸化劣化が軽減されるために、使用時の軸受寿命が長くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図、表に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１１】
本発明の非分離型アンギュラ玉軸受の中から、外輪の内側の軌道面に隣接する肩部の軸方向の片側が削られてカウンターボアが形成された第１の実施例について、その断面図を図１に示す。図において、１は非分離型アンギュラ玉軸受、２は外輪、３は内輪、４は玉、５は外輪２のカウンターボアである。
外輪２の回転中心軸と内輪３の回転中心軸を重なっており、保持器の図示は省略してある。Ｒ０は、軸受１の外周と内周の中央半径、Ｒ１は、玉４を内輪３に寄せたときに玉４の配列する外接円の半径、Ｒ２は、外輪２のカウンターボア５の最小半径である。また、ラジアル内部隙間をΔｒとすると、玉４と外輪２との間には、Δｒ／２の隙間が存在し、玉４の中心は、ピッチ円半径Ｒ０からΔｒ／４だけ下がった所に位置する。そして、Ｗは、玉４を内輪３に寄せたときに玉４の配列する外接円の半径Ｒ１と外輪２のカウンターボア５の最小半径Ｒ２との差であるかかり代である。
軸受１の組立は次のように行う。内輪３に玉４を寄せた状態において、高周波誘導加熱装置等によって所定温度に加熱した外輪２を、カウンターボア５から挿入して組み立てる。外輪２を加熱することによって、外輪２のカウンターボア５の最小半径はＲ３に膨張し、Ｒ１とＲ３との差が、加熱時のかかり代Ｈとなる。なお、Ｒ３とＨは図示しない。加熱時のかかり代Ｈは、マイナスの値も存在する。
通常、加熱時のかかり代Ｈは、０ｍｍ以下であれば、組立時に玉に傷が入ることはないと考えられ。しかし、加熱時のかかり代Ｈを不必要にマイナス側の大きな数値にすることは、加熱温度が高くなり組立が困難になること、または、組立後のかかり代Ｗが小さくなって、軸受が分離し易くなるという恐れがある。
【００１２】
ここで、玉に固体潤滑膜を形成したアンギュラ玉軸受を用いて非加熱での組立実験を行った。その結果、非加熱時のかかり代Ｗが、０．０１０ｍｍ以下であれば、玉に形成した固体潤滑膜に傷が入らないことを見出した。Ｗが若干のプラス側の数値まで許容される理由は、実際の組立時に内輪あるいは外輪が傾いて、図１の状態からずれることによって生じると考えられる。この結果から、加熱時のかかり代Ｈが、０．０１０ｍｍ以下であれば、玉に形成した固体潤滑膜に傷が入らないと推測される。
そこで、請求項１および３に記載の発明おいては、外輪を加熱した際にかかり代の熱膨張変化を生じせしめる「外輪のカウンターボアの最小半径」の寸法に近しい寸法である「玉を内輪に寄せたときに玉の配列する外接円の半径：Ｒ１」に着目し、外輪の材料別に、（外輪の加熱温度−組立時の室温）：ΔＴ（℃）とＲ１に対して、かかり代の最大値を次式で示す値とした。
【００１３】
・軸受鋼の場合：１．２５×１０−５×Ｒ１×ΔＴ＋０．０１０
・マルテンサイトステンレス鋼の場合：１．０１×１０−５×Ｒ１×ΔＴ＋０．０１０
従来技術の説明の際に使用した＃７９０６の場合で、かかり代の数値を検討する。軸受の材料が軸受鋼（ＳＵＪ２）で、組立室の室温を２０℃、加熱温度を２００℃として、前述したＲ１の数値：２１．６１７ｍｍを用いると、かかり代：Ｗは、
１．２５×１０−５×２１．６１７×１８０＋０．０１０＝０．０５８６ｍｍとなる。
そして、外輪のカウンターボアの最小半径：Ｒ２＝Ｒ１−Ｗ＝２１．５５８ｍｍとなる。室温を２０℃、軸受鋼（ＳＵＪ２）の線膨張係数：α＝１２．５×１０−６（℃−１）とすると、２００℃における外輪のカウンターボアの最小半径：Ｒ３は、
Ｒ２×（１＋α×（２００−２０））＝２１．６０７ｍｍ
となり、２００℃に加熱した際のかかり代：Ｈ＝Ｒ１−Ｒ３＝０．０１０ｍｍ
となる。従って、組立時に玉に傷が入ることがない。更に、加熱温度を１５０℃に下げる場合は、かかり代を０．０４５２ｍｍに設定すればよく、加熱温度が下がることで組立作業が容易となる。
【００１４】
次に、かかり代の下限値の設定について説明する。我々は、玉に固体潤滑膜を形成したアンギュラ玉軸受を用いて非加熱での組立実験を行った。その結果、非加熱時のかかり代Ｗが、０．０１２５ｍｍ以上であれば、軸受が分離しにくいことを見出した。同時に、かかり代が０．０１２５ｍｍ以上であっても、ラジアル内部隙間の半分の値より大きい場合は、軸受が分離し易いことも見出した。組立後における軸受の状態は図１のとおりである。図示しない軸受の下半分にも、ラジアル内部隙間の半分の値が存在する。そのため、軸受を実際に取り扱う際に、図１において、軸受の内輪は、ラジアル内部隙間の半分の値だけ下に下がり、玉の配列する外接円も同じ寸法だけ移動する。そのため、かかり代が０．０１２５ｍｍ以上の場合であっても、ラジアル内部隙間の半分の値が０．０１２５ｍｍより大きい場合は、軸受が分離し易いことになる。
従って、かかり代の下限値を、０．０１２５ｍｍ、もしくは、ラジアル内部隙間の半分の値、のいずれか大きい数値に設定したので、組立後の取扱の際に、軸受が分離しにくくなる。
【実施例２】
【００１５】
図２は、本発明の第２の実施例を示す断面図である。
本実施例は、非分離型アンギュラ玉軸受の中から、内輪の外側の軌道面に隣接する肩部の軸方向の片側が削られてカウンターボアが形成された例である。図において、１は非分離型アンギュラ玉軸受、２は外輪、３は内輪、４は玉、６は内輪３のカウンターボアである。図において、外輪２の回転中心軸と内輪３の回転中心軸を重なっており、保持器の図示は省略してある。Ｒ０は、軸受１の外周と内周の中央半径、Ｒ４は、内輪３のカウンターボア６の最大半径、Ｒ５は、玉４を外輪２に寄せたときに玉４の配列する内接円の半径、Ｒ７は、外輪２の軌道溝の最大半径である。また、ラジアル内部隙間をΔｒとすると、玉４と内輪３との間には、Δｒ／２の隙間が存在し、玉４の中心は、ピッチ円半径Ｒ０からΔｒ／４上がった所に位置する。そして、Ｗは、玉４を外輪２に寄せたときに玉４の配列する内接円の半径Ｒ４と内輪３のカウンターボア６の最大半径Ｒ５との差であるかかり代である。
軸受１の組立は次のように行う。外輪２に玉４を寄せた状態において、高周波誘導加熱装置等によって所定温度に外輪２を加熱し、そこに内輪３をカウンターボア６側から挿入して組み立てる。外輪２を加熱することによって、外輪２の軌道溝の最大半径Ｒ７が膨張し、その結果、玉４が図の上側に移動して、玉４を外輪２に寄せたときに玉４の配列する内接円の半径がＲ６に大きくなる。そして、内輪３のカウンターボア６の最大半径Ｒ４とＲ６との差が、加熱時のかかり代Ｈとなる。なお、Ｒ６とＨは図示しない。加熱時のかかり代Ｈは、マイナスの値も存在する。
【００１６】
通常、加熱時のかかり代Ｈは、０ｍｍ以下であれば、組立時に玉に傷が入ることはないと考えられ。しかし、加熱時のかかり代Ｈを不必要にマイナス側の大きな数値にすることは、加熱温度が高くなり組立が困難になること、または、組立後のかかり代Ｗが小さくなって、軸受が分離し易くなるという恐れがある。
ここで、玉に固体潤滑膜を形成したアンギュラ玉軸受を用いて非加熱での組立実験を行った結果、非加熱時のかかり代Ｗが、０．０１０ｍｍ以下であれば、玉に形成した固体潤滑膜に傷が入らないことを見出した。Ｗが若干のプラス側の数値まで許容される理由は、実際の組立時に内輪あるいは外輪が傾いて、図１の状態からずれることによって生じると考えられる。この結果から、加熱時のかかり代Ｈが、０．０１０ｍｍ以下であれば、玉に形成した固体潤滑膜に傷が入らないと推測される。
そこで、請求項２および４に記載の発明おいては、外輪を加熱した際にかかり代の熱膨張変化を生じせしめる「外輪の軌道溝の最大半径Ｒ７」に着目し、外輪の材料別に、（外輪の加熱温度−組立時の室温）：ΔＴ（単位℃）とＲ７に対して、かかり代の最大値を次式で示す値とした。
【００１７】
・軸受鋼の場合：１．２５×１０−５×Ｒ７×ΔＴ＋０．０１０
・マルテンサイトステンレス鋼の場合：１．０１×１０−５×Ｒ７×ΔＴ＋０．０１０
従来技術の説明の際に使用した＃７９０６の場合で、かかり代の数値を検討する。軸受の材料が軸受鋼（ＳＵＪ２）で、組立室の室温を２０℃、加熱温度を２００℃とした。玉の直径をＤｗ、ラジアル内部隙間をΔｒとすると加熱前の諸寸法は次のとおりである。
・軸受の外周と内周の中央半径：Ｒ０＝（３０＋４７）／４＝１９．２５０ｍｍ
・玉を外輪に寄せたときに玉の配列する内接円の半径
：Ｒ５＝Ｒ０−Ｄｗ／２＋Δｒ／４＝１６．８８３ｍｍ
・外輪の軌道溝の最大半径
：Ｒ７＝Ｒ０＋Ｄｗ／２＋Δｒ／４＝２１．６４６ｍｍ
これより、かかり代：Ｗは、
１．２５×１０−５×２１．６４６×１８０＋０．０１０＝０．０５８７ｍｍとなる。
そして、内輪のカウンターボアの最大半径：Ｒ４＝Ｒ５＋Ｗ＝１６．９４２ｍｍとなる。室温を２０℃、軸受鋼（ＳＵＪ２）の線膨張係数：α＝１２．５×１０−６（℃−１）とすると、２００℃における玉を外輪に寄せたときに玉の配列する内接円の半径Ｒ６は、
Ｒ５＋（Ｒ７×α×（２００−２０））＝１６．９３２ｍｍ
となり、２００℃に加熱した際のかかり代：Ｈ＝Ｒ４−Ｒ６＝０．０１０ｍｍ
となる。従って、組立時に玉に傷が入ることがない。更に、加熱温度を１５０℃に下げる場合は、かかり代を０．０４５２ｍｍに設定すればよく、加熱温度がさがることで組立作業が容易となる。
【００１８】
次に、かかり代の下限値の設定について説明する。我々は、玉に固体潤滑膜を形成したアンギュラ玉軸受を用いて非加熱での組立実験を行った。その結果、非加熱時のかかり代Ｗが、０．０１２５ｍｍ以上であれば、軸受が分離しにくいことを見出した。同時に、かかり代が０．０１２５ｍｍ以上であっても、ラジアル内部隙間の半分の値より大きい場合は、軸受が分離し易いことも見出した。組立後における軸受の状態は図１のとおりである。図示しない軸受の下半分にも、ラジアル内部隙間の半分の値が存在する。そのため、軸受を実際に取り扱う際に、図１において、軸受の内輪は、ラジアル内部隙間の半分の値だけ下に下がり、玉の配列する外接円も同じ寸法だけ移動する。そのため、かかり代が０．０１２５ｍｍ以上の場合であっても、ラジアル内部隙間の半分の値が０．０１２５ｍｍより大きい場合は、軸受が分離し易いことになる。
従って、かかり代の下限値を、０．０１２５ｍｍ、もしくは、ラジアル内部隙間（単位ｍｍ）の半分の値、のいずれか大きい数値に設定したので、組立後の取扱の際に、軸受が分離しにくくなる。
そして、玉の表面、内輪の軌道面、外輪の軌道面のいずれか一カ所以上に固体潤滑膜を形成した非分離型アンギュラ軸受においては、組立時の加熱の際に、固体潤滑膜の傷の発生が避けられると共に、固体潤滑膜の酸化劣化が軽減されるために、使用時の軸受寿命が長くなる。
【００１９】
以上に述べたように、外輪を加熱することによって内輪と外輪の間に玉を組み込んで組み立てる非分離型アンギュラ玉軸受において、玉を内輪に寄せたときに玉の配列する外接円の半径、または、外輪の軌道面の最大半径、（外輪の加熱温度−組立時の室温）、外輪の材料の熱膨張係数、それから、ラジアル内部隙間に応じて、かかり代を適切に設計することによって、組立時の加熱温度が低くて作業が容易である、組立時に玉に傷が入らない、そして、取扱時に外輪または内輪が分離しない、という非分離型アンギュラ玉軸受を提供することができる。
特に、玉の表面、内輪の軌道面、外輪の軌道面のいずれか一カ所以上に固体潤滑膜を形成した非分離型アンギュラ玉軸受においては、上記の方策によって、組立時の加熱温度が低くて作業が容易である、組立時に玉に傷が入らない、取扱時に外輪または内輪が分離しない、そして、使用時の軸受寿命が長い、という非分離型アンギュラ玉軸受を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
今回の実施例は、潤滑油や潤滑用グリースで潤滑される非分離型アンギュラ玉軸受に適している。そして、固体潤滑膜で潤滑される非分離型アンギュラ玉軸受に対して、さらに有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施例を示す非分離型アンギュラ玉軸受の断面図
【図２】本発明の第２の実施例を示す非分離型アンギュラ玉軸受の断面図
【符号の説明】
【００２２】
１ 非分離型アンギュラ玉軸受
２ 外輪
３ 内輪
４ 玉
５ 外輪のカウンターボア
６ 内輪のカウンターボア
Ｒ０ 軸受の外周と内周の中央半径
Ｒ１ 玉を内輪に寄せたときに玉の配列する外接円の半径
Ｒ２ 外輪のカウンターボアの最小半径
Ｒ４ 内輪のカウンターボアの最大半径
Ｒ５ 玉を外輪に寄せたときに玉の配列する内接円の半径
Ｒ７ 外輪の軌道面の最大半径
Ｗ かかり代
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外輪を加熱することによって内輪と外輪の間に玉を組み込んで組み立てる非分離型アンギュラ玉軸受に関し、特にかかり代を特定した非分離型アンギュラ玉軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンギュラ玉軸受は、転動体に玉を用いたアンギュラ接触型のラジアル軸受であり、それを構成する内輪または外輪の少なくとも一方において、軌道面に隣接する肩部の軸方向の片側が削られてカウンターボアが形成されている（例えば、特許文献１を参照）。
そして、非分離型アンギュラ玉軸受では、かかり代（以下、半径分の値を示す）の寸法が設定されている。具体的には、外輪にカウンターボアが形成された非分離型アンギュラ玉軸受の場合では、玉を内輪に寄せたときに玉の配列する外接円の半径と外輪のカウンターボアの最小半径との差を、内輪にカウンターボアが形成された非分離型アンギュラ玉軸受の場合では、内輪のカウンターボアの最大半径と玉を外輪に寄せたときに玉の配列する内接円の半径との差を、かかり代と呼ぶ。組立の際、非分離型アンギュラ玉軸受では、外輪が加熱されて熱膨張して玉がかかり代を乗り越えることによって、内外輪の軌道面間に玉が組み込まれる。そして、組立後の取扱時において、かかり代の存在によって、外輪あるいは内輪が外れにくくなって、非分離型アンギュラ玉軸受が実現される。
従来、外輪にカウンターボアを形成した非分離型アンギュラ玉軸受において、かかり代：Ｗ（ｍｍ）を、０．００５Ｄｗ≦Ｗ≦０．０３０Ｄｗ、とすることが提案されている（特許文献２を参照）。ここで、Ｄｗは玉の直径である。また、組立時の外輪の加熱温度として、１００℃程度の温度が推奨されている。
【特許文献１】実用登録２０６９４３８（第６図、第７図）
【特許文献２】特開２００５−００９６４３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に、非分離型アンギュラ玉軸受において、かかり代が小さい場合、組立時の外輪の加熱温度を低くできるために、軸受の組立は容易であるが、取扱時に外輪あるいは内輪が外れ易いとい問題がある。反対に、かかり代が大きい場合、組立時の外輪の加熱温度を高くする必要があるために、軸受の組立が困難であり、加熱温度が不足した際には、玉に傷が入るという問題がある。
そして、従来技術（特開２００５−００９６４３）の問題点を、呼び番号７９０６Ａの外輪にカウンターボアを形成したアンギュラ玉軸受の場合で、図１を用いて説明する。図では、内輪の中心軸と外輪の中心軸を重ねている。図１において、１は軸受、２は外輪、３は内輪、４は玉である。なお、保持器は省略した。
７９０６Ａの外形寸法は、内径×外径×幅＝３０ｍｍ×４７ｍｍ×９ｍｍ、玉の直径：Ｄｗ＝４．７６３ｍｍ、接触角３０度に対応するラジアル内部隙間：Δｒ＝０．０５７４ｍｍである。玉の直径から、かかり代Ｗの推奨値は、０．０２４ｍｍ≦Ｗ≦０．１４３ｍｍと計算される。
【０００４】
ここで、推奨されるかかり代の最大値であるＷ＝０．１４３ｍｍの場合において、外輪を１００℃に加熱した際のかかり代Ｈを計算する。軸受の材料は軸受鋼（ＳＵＪ２）とする。加熱前の諸寸法は次のとおりである。
・軸受の外周と内周の中央半径：Ｒ０＝（３０＋４７）／４＝１９．２５０ｍｍ
・玉を内輪に寄せたときに玉の配列する外接円の半径
：Ｒ１＝Ｒ０＋Ｄｗ／２−Δｒ／４＝２１．６１７ｍｍ
・外輪のカウンターボアの最小半径：Ｒ２＝Ｒ１−Ｗ＝２１．４７４ｍｍ
室温を２０℃、軸受の材料（ＳＵＪ２）の線膨張係数：α＝１２．５×１０−６（℃−１）とすると、
・１００℃における外輪のカウンターボアの最小半径
：Ｒ３＝Ｒ２×（１＋α×（１００−２０））＝２１．４９５ｍｍ
従って、
１００℃に加熱した際のかかり代：Ｈ＝Ｒ１−Ｒ３＝０．１２２ｍｍ
となる。０．１２２ｍｍのかかり代（Ｈ）は大きな値であり、１００℃の加熱温度では、軸受の組立は容易ではなく、無理に組み立てると玉の傷の発生は避けられないとい問題がある。仮に、かかり代Ｗ０．１４３ｍｍの外輪において、加熱時のかかり代Ｈを０ｍｍとするためには、約５５０℃に加熱する必要があり、現実的には組立は不可能であるという問題もある。
【０００５】
また、１００℃加熱時のかかり代（Ｈ）を０ｍｍとするためには、かかり代Ｗは０．０２１ｍｍとする必要があるが、この値は、従来技術（特開２００５−００９６４３）が示すかかり代Ｗの最小値０．０２４ｍｍを下回ることとなって、かかり代が実現しないという問題もある。
更に、従来技術（特開２００５−００９６４３）におけるかかり代Ｗの最小値０．０２４ｍｍを検討する。組立後における軸受の状態は図１のとおりである。図示しない軸受の下半分にも、ラジアル内部隙間の半分の値である０．０２８７ｍｍが存在する。そのため、軸受を実際に取り扱う際には、図１において、軸受の内輪は、０．０２８７ｍｍ下に下がり、玉の配列する外接円も０．０２８７ｍｍ下に移動する。そのため、玉の配列する外接円の位置は、外輪におけるカウンターボアの最小半径の位置より、下側に位置することとなり、外輪が外れ易いという問題もある。
【０００６】
このように、従来技術の非分離型アンギュラ玉軸受では、加熱温度が低くて作業が容易であること、組立時に玉に傷が発生しないこと、取扱時に分離しないことを完全に満足できないという問題がある。
そして、玉に固体潤滑膜が形成された非分離型アンギュラ玉軸受においては、組立時に固体潤滑膜が損傷し、使用時の軸受寿命が短くなるという問題がある。また、固体潤滑膜が玉に形成されておらず、内輪および外輪の軌道面に形成された非分離型アンギュラ玉軸受においても、組立時に玉が損傷した場合は、玉の傷が内輪および外輪の軌道面に形成された固体潤滑膜を損傷させ、使用時の軸受寿命が短くなるという問題がある。更に、組立時の外輪の加熱温度が高くなるほど、加熱時に固体潤滑膜が酸化劣化して、使用時の軸受寿命が短くなるという問題がある。このため、玉の表面、内輪の軌道面、外輪の軌道面のいずれか一カ所以上に固体潤滑膜を形成した従来の非分離型アンギュラ玉軸受においては、組立時に固体潤滑膜が損傷したり、酸化劣化したりすることによって、固体潤滑膜の寿命が低下して使用時の軸受寿命が短くなるという問題がある。
このように、従来の非分離型アンギュラ玉軸受は、かかり代が適切に設計されていないため、組立時の加熱温度が高くて作業が困難である、組立時に玉に傷が入る、取扱時に外輪または内輪が分離する、そして、使用時の軸受寿命が短い、という問題があった。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、かかり代を適切に設計することによって、組立時の加熱温度が低くて作業が容易である、組立時に玉に傷が入らない、取扱時に外輪または内輪が分離しない、そして、使用時の軸受寿命が長い、という非分離型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】
【０００８】
上記問題を解決するため、本発明は次のように構成したものである。
なお、以下に記載の半径、直径、かかり代、隙間などの寸法の単位はｍｍである。
請求項１に記載の発明は、軸受鋼からなる外輪の内側の軌道面に隣接する肩部の軸方向の片側が削られてカウンターボアが形成され、前記外輪を加熱することによって内輪と外輪の間に玉を組み込んで組み立てられる非分離型アンギュラ玉軸受において、
前記玉を前記内輪に寄せたときに玉の配列する外接円の半径Ｒ１と前記外輪のカウンターボアの最小半径との差であるかかり代を０．０１２５ｍｍ、もしくは、ラジアル内部隙間の半分の値のいずれか大きい数値から、１．２５×１０−５×Ｒ１×（外輪の加熱温度−組立時の室温）＋０．０１０ｍｍの範囲にしたものである。
請求項２に記載の発明は、軸受鋼からなる外輪と対向する内輪の外側の軌道面に隣接する肩部の軸方向の片側が削られてカウンターボアが形成され、前記外輪を加熱することによって前記内輪と外輪の間に玉を組み込んで組み立てられる非分離型アンギュラ玉軸受において、前記外輪の軌道面の最大半径をＲ７とするときに、前記内輪のカウンターボアの最大半径と前記玉を外輪に寄せたときに玉の配列する内接円の半径との差であるかかり代を、０．０１２５ｍｍ、もしくは、ラジアル内部隙間の半分の値のいずれか大きい数値から、１．２５×１０−５×Ｒ７×（外輪の加熱温度−組立時の室温）＋０．０１０ｍｍの範囲にしたものである。
請求項３に記載の発明は、マルテンサイトステンレス鋼からなる外輪の内側の軌道面に隣接する肩部の軸方向の片側が削られてカウンターボアが形成され、前記外輪を加熱することによって前記内輪と外輪の間に玉を組み込んで組み立てられる非分離型アンギュラ玉軸受において、前記玉を前記内輪に寄せたときに玉の配列する外接円の半径Ｒ１と前記外輪のカウンターボアの最小半径との差であるかかり代を、０．０１２５ｍｍ、もしくは、ラジアル内部隙間の半分の値のいずれか大きい数値から、１．０１×１０−５×Ｒ１×（外輪の加熱温度−組立時の室温）＋０．０１０ｍｍの範囲にしたものである。
請求項４に記載の発明は、マルテンサイトステンレス鋼からなる外輪と対向する内輪の外側の軌道面に隣接する肩部の軸方向の片側が削られてカウンターボアが形成され、前記外輪を加熱することによって前記内輪と外輪の間に玉を組み込んで組み立てられる非分離型アンギュラ玉軸受において、前記外輪の軌道面の最大半径をＲ７とするときに、前記内輪のカウンターボアの最大半径と前記玉を外輪に寄せたときに玉の配列する内接円の半径との差であるかかり代を、０．０１２５ｍｍ、もしくは、ラジアル内部隙間の半分の値のいずれか大きい数値から、１．０１×１０−５×Ｒ７×（外輪の加熱温度−組立時の室温）＋０．０１０ｍｍの範囲にしたものである。
請求項５に記載の発明は、外輪の加熱温度と組立時の室温との差を、１５０℃以下としたものである。
請求項６に記載の発明は、前記玉の表面、前記内輪および外輪の軌道面のいずれか一カ所以上に固体潤滑膜を形成したものである。
【発明の効果】
【０００９】
まず、かかり代の上限値に関する効果を説明する。玉に固体潤滑膜を形成したアンギュラ玉軸受の実験から、かかり代が０．０１０ｍｍ以下であれば、固体潤滑膜に傷が発生することがないことを見出した。これに基づくと、
請求項１および３に記載の発明おいては、外輪を加熱した際にかかり代の熱膨張変化を生じせしめる「外輪のカウンターボアの最小半径」の寸法に近しい寸法である「玉を内輪に寄せたときに玉の配列する外接円の半径」に着目し、（外輪の加熱温度−組立時の室温）および外輪の材料の線膨張係数に応じたかかり代を設定したので、加熱時のかかり代が０．０１０ｍｍ以下となり、組立の際に、玉に傷が発生することはない。
また、請求項２および４に記載の発明おいては、外輪を加熱した際にかかり代の熱膨張変化を生じせしめる「外輪の軌道溝の最大半径」の寸法に着目し、（外輪の加熱温度−組立時の室温）および外輪の材料の線膨張係数に応じたかかり代を設定したので、加熱時のかかり代が０．０１０ｍｍ以下となり、組立の際に、玉に傷が発生することはない。
次に、かかり代の下限値に関する効果を説明する。まず、玉に固体潤滑膜を形成したアンギュラ玉軸受の実験から、かかり代が０．０１２５ｍｍ以上であれば、軸受が分離しにくいことを見出した。しかし、かかり代が０．０１２５ｍｍ以上であっても、ラジアル内部隙間の半分の値が０．０１２５ｍｍより大きい場合は、軸受が分離し易いことも見出した。
この結果から、請求項１から４に記載の発明おいては、かかり代を、０．０１２５ｍｍ、もしくは、ラジアル内部隙間の半分の値、のいずれか大きい数値以上に設定したので、組立後の取扱の際に、軸受が分離しにくくなる。
請求項５に記載の発明おいては、外輪の加熱温度と組立時の室温との差を１５０℃以下としたことによって、前記の効果に加えて、加熱温度が低くなって更に組立作業が容易となる。
請求項６に記載の発明おいては、玉の表面、内輪の軌道面、外輪の軌道面のいずれか一カ所以上に固体潤滑膜を形成した非分離型アンギュラ軸受において、組立時の加熱の際に、固体潤滑膜の傷の発生が避けられると共に、固体潤滑膜の酸化劣化が軽減されるために、使用時の軸受寿命が長くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図、表に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１１】
本発明の非分離型アンギュラ玉軸受の中から、外輪の内側の軌道面に隣接する肩部の軸方向の片側が削られてカウンターボアが形成された第１の実施例について、その断面図を図１に示す。図において、１は非分離型アンギュラ玉軸受、２は外輪、３は内輪、４は玉、５は外輪２のカウンターボアである。
外輪２の回転中心軸と内輪３の回転中心軸を重なっており、保持器の図示は省略してある。Ｒ０は、軸受１の外周と内周の中央半径、Ｒ１は、玉４を内輪３に寄せたときに玉４の配列する外接円の半径、Ｒ２は、外輪２のカウンターボア５の最小半径である。また、ラジアル内部隙間をΔｒとすると、玉４と外輪２との間には、Δｒ／２の隙間が存在し、玉４の中心は、ピッチ円半径Ｒ０からΔｒ／４だけ下がった所に位置する。そして、Ｗは、玉４を内輪３に寄せたときに玉４の配列する外接円の半径Ｒ１と外輪２のカウンターボア５の最小半径Ｒ２との差であるかかり代である。
軸受１の組立は次のように行う。内輪３に玉４を寄せた状態において、高周波誘導加熱装置等によって所定温度に加熱した外輪２を、カウンターボア５から挿入して組み立てる。外輪２を加熱することによって、外輪２のカウンターボア５の最小半径はＲ３に膨張し、Ｒ１とＲ３との差が、加熱時のかかり代Ｈとなる。なお、Ｒ３とＨは図示しない。加熱時のかかり代Ｈは、マイナスの値も存在する。
通常、加熱時のかかり代Ｈは、０ｍｍ以下であれば、組立時に玉に傷が入ることはないと考えられ。しかし、加熱時のかかり代Ｈを不必要にマイナス側の大きな数値にすることは、加熱温度が高くなり組立が困難になること、または、組立後のかかり代Ｗが小さくなって、軸受が分離し易くなるという恐れがある。
【００１２】
ここで、玉に固体潤滑膜を形成したアンギュラ玉軸受を用いて非加熱での組立実験を行った。その結果、非加熱時のかかり代Ｗが、０．０１０ｍｍ以下であれば、玉に形成した固体潤滑膜に傷が入らないことを見出した。Ｗが若干のプラス側の数値まで許容される理由は、実際の組立時に内輪あるいは外輪が傾いて、図１の状態からずれることによって生じると考えられる。この結果から、加熱時のかかり代Ｈが、０．０１０ｍｍ以下であれば、玉に形成した固体潤滑膜に傷が入らないと推測される。
そこで、請求項１および３に記載の発明おいては、外輪を加熱した際にかかり代の熱膨張変化を生じせしめる「外輪のカウンターボアの最小半径」の寸法に近しい寸法である「玉を内輪に寄せたときに玉の配列する外接円の半径：Ｒ１」に着目し、外輪の材料別に、（外輪の加熱温度−組立時の室温）：ΔＴ（℃）とＲ１に対して、かかり代の最大値を次式で示す値とした。
【００１３】
・軸受鋼の場合：１．２５×１０−５×Ｒ１×ΔＴ＋０．０１０
・マルテンサイトステンレス鋼の場合：１．０１×１０−５×Ｒ１×ΔＴ＋０．０１０
従来技術の説明の際に使用した＃７９０６の場合で、かかり代の数値を検討する。軸受の材料が軸受鋼（ＳＵＪ２）で、組立室の室温を２０℃、加熱温度を２００℃として、前述したＲ１の数値：２１．６１７ｍｍを用いると、かかり代：Ｗは、
１．２５×１０−５×２１．６１７×１８０＋０．０１０＝０．０５８６ｍｍとなる。
そして、外輪のカウンターボアの最小半径：Ｒ２＝Ｒ１−Ｗ＝２１．５５８ｍｍとなる。室温を２０℃、軸受鋼（ＳＵＪ２）の線膨張係数：α＝１２．５×１０−６（℃−１）とすると、２００℃における外輪のカウンターボアの最小半径：Ｒ３は、
Ｒ２×（１＋α×（２００−２０））＝２１．６０７ｍｍ
となり、２００℃に加熱した際のかかり代：Ｈ＝Ｒ１−Ｒ３＝０．０１０ｍｍ
となる。従って、組立時に玉に傷が入ることがない。更に、加熱温度を１５０℃に下げる場合は、かかり代を０．０４５２ｍｍに設定すればよく、加熱温度が下がることで組立作業が容易となる。
【００１４】
次に、かかり代の下限値の設定について説明する。我々は、玉に固体潤滑膜を形成したアンギュラ玉軸受を用いて非加熱での組立実験を行った。その結果、非加熱時のかかり代Ｗが、０．０１２５ｍｍ以上であれば、軸受が分離しにくいことを見出した。同時に、かかり代が０．０１２５ｍｍ以上であっても、ラジアル内部隙間の半分の値より大きい場合は、軸受が分離し易いことも見出した。組立後における軸受の状態は図１のとおりである。図示しない軸受の下半分にも、ラジアル内部隙間の半分の値が存在する。そのため、軸受を実際に取り扱う際に、図１において、軸受の内輪は、ラジアル内部隙間の半分の値だけ下に下がり、玉の配列する外接円も同じ寸法だけ移動する。そのため、かかり代が０．０１２５ｍｍ以上の場合であっても、ラジアル内部隙間の半分の値が０．０１２５ｍｍより大きい場合は、軸受が分離し易いことになる。
従って、かかり代の下限値を、０．０１２５ｍｍ、もしくは、ラジアル内部隙間の半分の値、のいずれか大きい数値に設定したので、組立後の取扱の際に、軸受が分離しにくくなる。
【実施例２】
【００１５】
図２は、本発明の第２の実施例を示す断面図である。
本実施例は、非分離型アンギュラ玉軸受の中から、内輪の外側の軌道面に隣接する肩部の軸方向の片側が削られてカウンターボアが形成された例である。図において、１は非分離型アンギュラ玉軸受、２は外輪、３は内輪、４は玉、６は内輪３のカウンターボアである。図において、外輪２の回転中心軸と内輪３の回転中心軸を重なっており、保持器の図示は省略してある。Ｒ０は、軸受１の外周と内周の中央半径、Ｒ４は、内輪３のカウンターボア６の最大半径、Ｒ５は、玉４を外輪２に寄せたときに玉４の配列する内接円の半径、Ｒ７は、外輪２の軌道溝の最大半径である。また、ラジアル内部隙間をΔｒとすると、玉４と内輪３との間には、Δｒ／２の隙間が存在し、玉４の中心は、ピッチ円半径Ｒ０からΔｒ／４上がった所に位置する。そして、Ｗは、玉４を外輪２に寄せたときに玉４の配列する内接円の半径Ｒ４と内輪３のカウンターボア６の最大半径Ｒ５との差であるかかり代である。
軸受１の組立は次のように行う。外輪２に玉４を寄せた状態において、高周波誘導加熱装置等によって所定温度に外輪２を加熱し、そこに内輪３をカウンターボア６側から挿入して組み立てる。外輪２を加熱することによって、外輪２の軌道溝の最大半径Ｒ７が膨張し、その結果、玉４が図の上側に移動して、玉４を外輪２に寄せたときに玉４の配列する内接円の半径がＲ６に大きくなる。そして、内輪３のカウンターボア６の最大半径Ｒ４とＲ６との差が、加熱時のかかり代Ｈとなる。なお、Ｒ６とＨは図示しない。加熱時のかかり代Ｈは、マイナスの値も存在する。
【００１６】
通常、加熱時のかかり代Ｈは、０ｍｍ以下であれば、組立時に玉に傷が入ることはないと考えられ。しかし、加熱時のかかり代Ｈを不必要にマイナス側の大きな数値にすることは、加熱温度が高くなり組立が困難になること、または、組立後のかかり代Ｗが小さくなって、軸受が分離し易くなるという恐れがある。
ここで、玉に固体潤滑膜を形成したアンギュラ玉軸受を用いて非加熱での組立実験を行った結果、非加熱時のかかり代Ｗが、０．０１０ｍｍ以下であれば、玉に形成した固体潤滑膜に傷が入らないことを見出した。Ｗが若干のプラス側の数値まで許容される理由は、実際の組立時に内輪あるいは外輪が傾いて、図１の状態からずれることによって生じると考えられる。この結果から、加熱時のかかり代Ｈが、０．０１０ｍｍ以下であれば、玉に形成した固体潤滑膜に傷が入らないと推測される。
そこで、請求項２および４に記載の発明おいては、外輪を加熱した際にかかり代の熱膨張変化を生じせしめる「外輪の軌道溝の最大半径Ｒ７」に着目し、外輪の材料別に、（外輪の加熱温度−組立時の室温）：ΔＴ（単位℃）とＲ７に対して、かかり代の最大値を次式で示す値とした。
【００１７】
・軸受鋼の場合：１．２５×１０−５×Ｒ７×ΔＴ＋０．０１０
・マルテンサイトステンレス鋼の場合：１．０１×１０−５×Ｒ７×ΔＴ＋０．０１０
従来技術の説明の際に使用した＃７９０６の場合で、かかり代の数値を検討する。軸受の材料が軸受鋼（ＳＵＪ２）で、組立室の室温を２０℃、加熱温度を２００℃とした。玉の直径をＤｗ、ラジアル内部隙間をΔｒとすると加熱前の諸寸法は次のとおりである。
・軸受の外周と内周の中央半径：Ｒ０＝（３０＋４７）／４＝１９．２５０ｍｍ
・玉を外輪に寄せたときに玉の配列する内接円の半径
：Ｒ５＝Ｒ０−Ｄｗ／２＋Δｒ／４＝１６．８８３ｍｍ
・外輪の軌道溝の最大半径
：Ｒ７＝Ｒ０＋Ｄｗ／２＋Δｒ／４＝２１．６４６ｍｍ
これより、かかり代：Ｗは、
１．２５×１０−５×２１．６４６×１８０＋０．０１０＝０．０５８７ｍｍとなる。
そして、内輪のカウンターボアの最大半径：Ｒ４＝Ｒ５＋Ｗ＝１６．９４２ｍｍとなる。室温を２０℃、軸受鋼（ＳＵＪ２）の線膨張係数：α＝１２．５×１０−６（℃−１）とすると、２００℃における玉を外輪に寄せたときに玉の配列する内接円の半径Ｒ６は、
Ｒ５＋（Ｒ７×α×（２００−２０））＝１６．９３２ｍｍ
となり、２００℃に加熱した際のかかり代：Ｈ＝Ｒ４−Ｒ６＝０．０１０ｍｍ
となる。従って、組立時に玉に傷が入ることがない。更に、加熱温度を１５０℃に下げる場合は、かかり代を０．０４５２ｍｍに設定すればよく、加熱温度がさがることで組立作業が容易となる。
【００１８】
次に、かかり代の下限値の設定について説明する。我々は、玉に固体潤滑膜を形成したアンギュラ玉軸受を用いて非加熱での組立実験を行った。その結果、非加熱時のかかり代Ｗが、０．０１２５ｍｍ以上であれば、軸受が分離しにくいことを見出した。同時に、かかり代が０．０１２５ｍｍ以上であっても、ラジアル内部隙間の半分の値より大きい場合は、軸受が分離し易いことも見出した。組立後における軸受の状態は図１のとおりである。図示しない軸受の下半分にも、ラジアル内部隙間の半分の値が存在する。そのため、軸受を実際に取り扱う際に、図１において、軸受の内輪は、ラジアル内部隙間の半分の値だけ下に下がり、玉の配列する外接円も同じ寸法だけ移動する。そのため、かかり代が０．０１２５ｍｍ以上の場合であっても、ラジアル内部隙間の半分の値が０．０１２５ｍｍより大きい場合は、軸受が分離し易いことになる。
従って、かかり代の下限値を、０．０１２５ｍｍ、もしくは、ラジアル内部隙間（単位ｍｍ）の半分の値、のいずれか大きい数値に設定したので、組立後の取扱の際に、軸受が分離しにくくなる。
そして、玉の表面、内輪の軌道面、外輪の軌道面のいずれか一カ所以上に固体潤滑膜を形成した非分離型アンギュラ軸受においては、組立時の加熱の際に、固体潤滑膜の傷の発生が避けられると共に、固体潤滑膜の酸化劣化が軽減されるために、使用時の軸受寿命が長くなる。
【００１９】
以上に述べたように、外輪を加熱することによって内輪と外輪の間に玉を組み込んで組み立てる非分離型アンギュラ玉軸受において、玉を内輪に寄せたときに玉の配列する外接円の半径、または、外輪の軌道面の最大半径、（外輪の加熱温度−組立時の室温）、外輪の材料の熱膨張係数、それから、ラジアル内部隙間に応じて、かかり代を適切に設計することによって、組立時の加熱温度が低くて作業が容易である、組立時に玉に傷が入らない、そして、取扱時に外輪または内輪が分離しない、という非分離型アンギュラ玉軸受を提供することができる。
特に、玉の表面、内輪の軌道面、外輪の軌道面のいずれか一カ所以上に固体潤滑膜を形成した非分離型アンギュラ玉軸受においては、上記の方策によって、組立時の加熱温度が低くて作業が容易である、組立時に玉に傷が入らない、取扱時に外輪または内輪が分離しない、そして、使用時の軸受寿命が長い、という非分離型アンギュラ玉軸受を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
今回の実施例は、潤滑油や潤滑用グリースで潤滑される非分離型アンギュラ玉軸受に適している。そして、固体潤滑膜で潤滑される非分離型アンギュラ玉軸受に対して、さらに有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施例を示す非分離型アンギュラ玉軸受の断面図
【図２】本発明の第２の実施例を示す非分離型アンギュラ玉軸受の断面図
【符号の説明】
【００２２】
１ 非分離型アンギュラ玉軸受
２ 外輪
３ 内輪
４ 玉
５ 外輪のカウンターボア
６ 内輪のカウンターボア
Ｒ０ 軸受の外周と内周の中央半径
Ｒ１ 玉を内輪に寄せたときに玉の配列する外接円の半径
Ｒ２ 外輪のカウンターボアの最小半径
Ｒ４ 内輪のカウンターボアの最大半径
Ｒ５ 玉を外輪に寄せたときに玉の配列する内接円の半径
Ｒ７ 外輪の軌道面の最大半径
Ｗ かかり代
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受鋼からなる外輪の内側の軌道面に隣接する肩部の軸方向の片側が削られてカウンターボアが形成され、前記外輪を加熱することによって内輪と外輪の間に玉を組み込んで組み立てられる非分離型アンギュラ玉軸受において、
前記玉を前記内輪に寄せたときに玉の配列する外接円の半径Ｒ１と前記外輪のカウンターボアの最小半径との差であるかかり代を０．０１２５ｍｍ、もしくは、ラジアル内部隙間の半分の値のいずれか大きい数値から、１．２５×１０−５×Ｒ１×（外輪の加熱温度−組立時の室温）＋０．０１０ｍｍの範囲にしたことを特徴とする非分離型アンギュラ玉軸受。
【請求項２】
軸受鋼からなる外輪と対向する内輪の外側の軌道面に隣接する肩部の軸方向の片側が削られてカウンターボアが形成され、前記外輪を加熱することによって前記内輪と外輪の間に玉を組み込んで組み立てられる非分離型アンギュラ玉軸受において、
前記外輪の軌道面の最大半径をＲ７とするときに、前記内輪のカウンターボアの最大半径と前記玉を外輪に寄せたときに玉の配列する内接円の半径との差であるかかり代を、０．０１２５ｍｍ、もしくは、ラジアル内部隙間の半分の値のいずれか大きい数値から、１．２５×１０−５×Ｒ７×（外輪の加熱温度−組立時の室温）＋０．０１０ｍｍの範囲にしたことを特徴とする非分離型アンギュラ玉軸受。
【請求項３】
マルテンサイトステンレス鋼からなる外輪の内側の軌道面に隣接する肩部の軸方向の片側が削られてカウンターボアが形成され、前記外輪を加熱することによって前記内輪と外輪の間に玉を組み込んで組み立てられる非分離型アンギュラ玉軸受において、
前記玉を前記内輪に寄せたときに玉の配列する外接円の半径Ｒ１と前記外輪のカウンターボアの最小半径との差であるかかり代を、０．０１２５ｍｍ、もしくは、ラジアル内部隙間の半分の値のいずれか大きい数値から、１．０１×１０−５×Ｒ１×（外輪の加熱温度−組立時の室温）＋０．０１０ｍｍの範囲にしたことを特徴とする非分離型アンギュラ玉軸受。
【請求項４】
マルテンサイトステンレス鋼からなる外輪と対向する内輪の外側の軌道面に隣接する肩部の軸方向の片側が削られてカウンターボアが形成され、前記外輪を加熱することによって前記内輪と外輪の間に玉を組み込んで組み立てられる非分離型アンギュラ玉軸受において、
前記外輪の軌道面の最大半径をＲ７とするときに、前記内輪のカウンターボアの最大半径と前記玉を外輪に寄せたときに玉の配列する内接円の半径との差であるかかり代を、０．０１２５ｍｍ、もしくは、ラジアル内部隙間の半分の値のいずれか大きい数値から、１．０１×１０−５×Ｒ７×（外輪の加熱温度−組立時の室温）＋０．０１０ｍｍの範囲にしたことを特徴とする非分離型アンギュラ玉軸受。
【請求項５】
前記外輪の加熱温度と組立時の室温との差を、１５０℃以下としたことを特徴とする請求項１〜４に記載の非分離型アンギュラ玉軸受。
【請求項６】
前記玉の表面、前記内輪および外輪の軌道面のいずれか一カ所以上に固体潤滑膜を形成したことを特徴とする請求項１〜５に記載の非分離型アンギュラ玉軸受。
【請求項１】
軸受鋼からなる外輪の内側の軌道面に隣接する肩部の軸方向の片側が削られてカウンターボアが形成され、前記外輪を加熱することによって内輪と外輪の間に玉を組み込んで組み立てられる非分離型アンギュラ玉軸受において、
前記玉を前記内輪に寄せたときに玉の配列する外接円の半径Ｒ１と前記外輪のカウンターボアの最小半径との差であるかかり代を０．０１２５ｍｍ、もしくは、ラジアル内部隙間の半分の値のいずれか大きい数値から、１．２５×１０−５×Ｒ１×（外輪の加熱温度−組立時の室温）＋０．０１０ｍｍの範囲にしたことを特徴とする非分離型アンギュラ玉軸受。
【請求項２】
軸受鋼からなる外輪と対向する内輪の外側の軌道面に隣接する肩部の軸方向の片側が削られてカウンターボアが形成され、前記外輪を加熱することによって前記内輪と外輪の間に玉を組み込んで組み立てられる非分離型アンギュラ玉軸受において、
前記外輪の軌道面の最大半径をＲ７とするときに、前記内輪のカウンターボアの最大半径と前記玉を外輪に寄せたときに玉の配列する内接円の半径との差であるかかり代を、０．０１２５ｍｍ、もしくは、ラジアル内部隙間の半分の値のいずれか大きい数値から、１．２５×１０−５×Ｒ７×（外輪の加熱温度−組立時の室温）＋０．０１０ｍｍの範囲にしたことを特徴とする非分離型アンギュラ玉軸受。
【請求項３】
マルテンサイトステンレス鋼からなる外輪の内側の軌道面に隣接する肩部の軸方向の片側が削られてカウンターボアが形成され、前記外輪を加熱することによって前記内輪と外輪の間に玉を組み込んで組み立てられる非分離型アンギュラ玉軸受において、
前記玉を前記内輪に寄せたときに玉の配列する外接円の半径Ｒ１と前記外輪のカウンターボアの最小半径との差であるかかり代を、０．０１２５ｍｍ、もしくは、ラジアル内部隙間の半分の値のいずれか大きい数値から、１．０１×１０−５×Ｒ１×（外輪の加熱温度−組立時の室温）＋０．０１０ｍｍの範囲にしたことを特徴とする非分離型アンギュラ玉軸受。
【請求項４】
マルテンサイトステンレス鋼からなる外輪と対向する内輪の外側の軌道面に隣接する肩部の軸方向の片側が削られてカウンターボアが形成され、前記外輪を加熱することによって前記内輪と外輪の間に玉を組み込んで組み立てられる非分離型アンギュラ玉軸受において、
前記外輪の軌道面の最大半径をＲ７とするときに、前記内輪のカウンターボアの最大半径と前記玉を外輪に寄せたときに玉の配列する内接円の半径との差であるかかり代を、０．０１２５ｍｍ、もしくは、ラジアル内部隙間の半分の値のいずれか大きい数値から、１．０１×１０−５×Ｒ７×（外輪の加熱温度−組立時の室温）＋０．０１０ｍｍの範囲にしたことを特徴とする非分離型アンギュラ玉軸受。
【請求項５】
前記外輪の加熱温度と組立時の室温との差を、１５０℃以下としたことを特徴とする請求項１〜４に記載の非分離型アンギュラ玉軸受。
【請求項６】
前記玉の表面、前記内輪および外輪の軌道面のいずれか一カ所以上に固体潤滑膜を形成したことを特徴とする請求項１〜５に記載の非分離型アンギュラ玉軸受。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−１９２０４９（Ｐ２００９−１９２０４９Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３６０７２（Ｐ２００８−３６０７２）
【出願日】平成２０年２月１８日（２００８．２．１８）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１８日（２００８．２．１８）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]