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三点接触玉軸受
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- 【要約】
【課題】 精度に関する寿命を長期化することができる三点接触玉軸受を提供することにある。
【解決手段】 三点接触玉軸受１０はラジアル玉軸受を構成し、該ラジアル玉軸受は外輪２と内輪３との間に保持されている鋼球１を有する。外輪２には、半径ｒo の円弧状の断面形状を有する軌道溝２ａが形成され、内輪３にはゴシックアークの断面形状を有する軌道溝３ａが形成されている。鋼球１は外輪２の軌道溝２ａに対し一点Ｐo で接触するようにかつ内輪３の軌道溝３ａに対し二点Ｐi1，Ｐi2で接触するように外輪２と内輪３との間に保持されている。鋼球１の外輪２に対する接触角は角度αである。鋼球１の内輪３の２点Ｐi1，Ｐi2に対する接触角の一方は接触角αから所定角度βを減算した角度α−βであり、その他方の接触角は接触角αに所定角度βを加算した角度α＋βである。
- 【特許請求の範囲】
【請求項１】 鋼球が外輪、内輪の各軌道輪の内の一方の軌道輪に対し一点で接触するようにかつ他方の軌道輪に対し二点で接触するように前記各軌道輪間に保持されている三点接触玉軸受において、前記鋼球の前記一方の軌道輪の一点に対する接触角をαとすると、前記鋼球の前記他方の軌道輪に対する二点の接触角の内の一方を前記接触角αに所定角度βを加算した角度とし、該二点の接触角の他方を前記接触角αから前記所定角度βを減算した角度とすることを特徴とする三点接触玉軸受。
- 【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼球が外輪、内輪の各軌道輪の内の一方の軌道輪に対し一点で接触するようにかつ他方の軌道輪に対し二点で接触するように各軌道輪間に保持されている三点接触玉軸に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、玉軸受は、外輪、内輪、およびそれらの間に保持されている鋼球から構成されている。この玉軸受の一例としてはラジアル玉軸受があり、ラジアル玉軸受においては、通常、鋼球が外輪、内輪のそれぞれに対し一点で接触しながら回転（公転、自転）することにより、外輪と内輪とが相対的に回転するように構成されている。
【０００３】このラジアル玉軸受の構成について図１１ないし図１３を参照しながら説明する。図１１は従来の玉軸受の構成を示す図、図１２は図１１のラジアル玉軸受の正規の位置関係にあるときの鋼球と外輪、内輪との間の接触状態を示す図、図１３は図１１のラジアル玉軸受における鋼球と外輪、内輪との間で作用する摩擦力による接触角αのずれを説明するための図である。
【０００４】ラジアル玉軸受１００は、図１１に示すように、外輪１０１と、内輪１０２と、外輪１０１と内輪１０２との間に保持されている鋼球１とを有し、外輪１０１は支持台に１０３に固定されている。これに対し、内輪１０２は回転軸１０４に固定され、該内輪１０２には、Ｘ軸の周りに回転する回転軸１０４による予圧および自重を含む負荷Ｑが掛けられている。
【０００５】外輪１０１には、図１２に示すように、半径ｒo の円弧状の断面形状を有する軌道溝１０１ａが形成され、この軌道溝１０１ａの径は直径Ｄo に設定されている。内輪１０２には半径ｒi の円弧状の断面形状を有する軌道溝１０２ａが形成され、この軌道溝１０２ａの径は直径Ｄi に設定されている。鋼球１は直径ｄを有する球体からなり、該球体は外輪１０１の軌道溝１０１ａ、内輪１０２の軌道溝１０２ａのそれぞれに対し一点で接触するように外輪１０１と内輪１０２との間に保持されている。
【０００６】鋼球１の外輪１０１、内輪１０２に対する接触角は角度αであり、この接触角αは、鋼球１、外輪１０１間の接触点Ｐo と鋼球１の中心点Ｏs とを結ぶ直線と、鋼球１の中心点Ｏs を通りＸ軸に直交するＹ軸とが成す角度である。同様に、鋼球１、内輪１０２間の接触点が点Ｐi とＹ軸とが成す角度はこの接触角αになる。この接触角αは外輪１０１の軌道溝１０１ａの直径Ｄo と内輪１０２の軌道溝１０２ａの直径Ｄi とで決定される。本図から分かるように、外輪１０１の軌道溝１０１ａとの接触点Ｐo から鋼球１の中心点Ｏs を通り内輪１０２の軌道溝１０２ａとの接触点Ｐi を結ぶ直線ｌ上には各軌道溝１０１ａ，１０２ａの断面中心が位置し、このような位置関係は、正規の位置関係と呼ばれる。
【０００７】しかし、実際には、図１３に示すように、鋼球１と外輪１０１、内輪１０２との間で作用する摩擦力により接触角αが角度Δα分ずれる。すなわち、各接触点が点Ｐo ，Ｐi が、各点Ｐo'，Ｐi'に移動する。この接触角αが角度Δα分ずれることは、接触角αに対し直角な方向に距離Δ分ずれたことになり、この距離Δ分ずれた状態による各接触点Ｐo'，Ｐi'の位置関係を保持しながら鋼球１は外輪１０１、内輪１０２の間に安定して保持されることになる。このことは鋼球１の直径ｄが見掛上さらに大きい直径になることに相当し、その差分Δｄは次の（１）式により表される。
【０００８】
Δｄ＝ｄ−ｄ´＝｛ｒ−（ｄ／２）｝μ2 …（１）
なお、上記式中のμは、鋼球１と外輪１０１、内輪１０２との間の摩擦係数を示し、ｒは軌道溝の半径を示すものとする。
【０００９】例えば、軌道溝の半径ｒを１．０６ｍｍ、鋼球１の直径ｄを２．０ｍｍ、摩擦係数μを０．０１〜０．０２の間の値とすると、上記（１）式により差分Δｄは摩擦係数μが０．０１〜０．０２の間で６ｎｍ〜２４ｎｍとなる。このような範囲内にある差分Δｄの値は一般的な装置に使用する際には問題を生じないが、ハードディスク装置、精密工作機械に使用する場合には、これらの装置では必要精度をｎｍのオーダとしているので、上述のラジアル玉軸受を使用して数十ｎｍのオーダの精度を確保することは困難である。
【００１０】そこで、上述のラジアル玉軸受に代わるものとして、三点接触玉軸受が考えられる。この三点接触玉軸受は、例えば、外輪と内輪との間に鋼球を外輪に対し一点で接触するようにかつ内輪に対し二点で接触するように保持するように構成されている。
【００１１】この三点接触玉軸受の構成を図を参照しながら説明する。図１４は従来の三点接触玉軸受の構成を示す図、図１５は図１４の三点接触玉軸受の内輪の軌道溝の加工方法を説明するための図である。
【００１２】三点接触玉軸受２００は、図１４に示すように、支持台に１０３に固定されている外輪２０１と、回転軸１０４に固定されている内輪２０２と、外輪２０１と内輪２０２との間に保持されている鋼球１とを有する。外輪２０１には、半径ｒo の円弧状の断面形状を有する軌道溝２０１ａが形成され、内輪１０２にはゴシックアークの断面形状を有する軌道溝２０２ａが形成されている。鋼球１は直径ｄを有する球体からなり、該球体は外輪２０１の軌道溝２０１ａに対し一点で接触するようにかつ内輪２０２の軌道溝２０２ａに対し二点で接触するように外輪２０１と内輪２０２との間に保持されている。
【００１３】鋼球１の外輪２０１に対する接触角は角度αであり、その接触点は点Ｐo である。これに対し、鋼球１の内輪２０２の２点に対する接触角の一方は角度γ1 であり、その接触点点Ｐi1である。鋼球１の内輪２０２に２点に対する接触角の他方は角度γ2 であり、その接触点は点Ｐi2である。
【００１４】上述の内輪２０２の軌道溝２０２ａの断面形状を決定する方法について図１５を参照しながら説明する。
【００１５】まず、図１５（ａ）に示すように、リング状の２つの構成部材２０２ｂをアーバーなどのより一体に合わせて内輪部材を形成し、この内輪部材の外周面に対しＹ軸上の鋼球１の中心位置Ｏs からΔＹ離れた点Ｏi を中心とした半径ｒi の円弧状の軌道溝２０２ｃが形成される。軌道溝２０２ｃの形成後、内輪部材は各構成部材２０２ｂに分離され、各構成部材２０２ｂの合わせ面がそれぞれ幅ΔＸc分カットされる。このカット後、図１５（ｂ）に示すように、各構成部材２０２ｂは、再度一体的に合わせられる。このカット後の各構成部材２０２ｂを一体的に合わせることによって、ゴシックアークの断面形状を有する軌道溝２０２ａが形成されている内輪２０２が得られる。
【００１６】このように、三点接触玉軸受では、鋼球１が外輪２０１の軌道溝２０１ａに対し一点で接触するようにかつ内輪２０２の軌道溝２０２ａに対し二点で接触するように外輪２０１と内輪２０２との間に保持されているので、鋼球１と外輪２０１、内輪２０２との間で位置関係が摩擦に関係なく一定に保持され、必要精度例えばｎｍのオーダの精度を容易に確保することができる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来の三点接触玉軸受では、図１４に示すように、接触点Ｐo における接線ｌo （鋼球１の中心点Ｏs と接触点Ｐo とを結ぶ直線に対し直角な直線）と、鋼球１と内輪２０２の軌道溝２０２ａとの間の各接触点Ｐi1，Ｐi2を通る直線ｌi との交点をＰoiとすると、この交点Ｐoiは回転中心となるＸ軸（回転軸）上に位置せず、この交点ＰoiとＸ軸間のＹ軸に沿う方向の距離は大きい。また、各接触点Ｐi1，Ｐi2における接線をｌi1，ｌi2とすると、接線ｌi1と直線ｌi とが成す角度は接触角γ1 に、接線ｌi2と直線ｌi とが成す角度は接触角γ2 にそれぞれ等しくなり、接線ｌi1と直線ｌi とが成す角度および接線ｌi2と直線ｌi とが成す角度は大きくなる。よって、各接触点Ｐi1，Ｐi2におけるすべりすなわち接触楕円内でのすべりが大きくなり、軸受寿命が短いなどの問題が生じ、特に、ハードディスク装置、精密工作機械などに使用する場合には、短期間に回転精度、振動精度などが低下することが問題となる。
【００１８】本発明の目的は、精度に関する寿命を長期化することができる三点接触玉軸受を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、鋼球が外輪、内輪の各軌道輪の内の一方の軌道輪に対し一点で接触するようにかつ他方の軌道輪に対し二点で接触するように前記各軌道輪間に保持されている三点接触玉軸受において、前記鋼球の前記一方の軌道輪の一点に対する接触角をαとすると、前記鋼球の前記他方の軌道輪に対する二点の接触角の内の一方を前記接触角αに所定角度βを加算した角度とし、該二点の接触角の他方を前記接触角αから前記所定角度βを減算した角度とすることを特徴とする。
【００２０】請求項１記載の三点接触玉軸受では、鋼球の一方の軌道輪の一点に対する接触角をαとすると、鋼球の他方の軌道輪に対する二点の接触角の内の一方を接触角αに所定角度βを加算した角度とし、該二点の接触角の他方を接触角αから所定角度βを減算した角度とするので、鋼球と他方の軌道輪との間の各接触点におけるそれぞれの接線と各接触点を結ぶ直線とが成す角度はそれぞれ小さくなり、鋼球と他方の軌道輪との間の各接触点におけるすべりすなわち接触楕円内でのすべりが小さくなる。よって、従来の三点接触玉軸受に比して精度に関する寿命を長期化することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２２】（実施の第１形態）図１は本発明に係る三点接触玉軸受の実施の第１形態における主要部を示す構成図である。
【００２３】三点接触玉軸受１０は、図１に示すように、ラジアル玉軸受を構成し、該ラジアル玉軸受は、外輪２と、内輪３と、外輪２と内輪３との間に保持されている鋼球１とを有する。外輪２には、半径ｒo の円弧状の断面形状を有する軌道溝２ａが形成され、内輪３にはゴシックアークの断面形状を有する軌道溝３ａが形成されている。鋼球１は直径ｄを有する球体からなり、該球体は外輪２の軌道溝２ａに対し一点で接触するようにかつ内輪３の軌道溝３ａに対し二点で接触するように外輪２と内輪３との間に保持されている。鋼球１の外輪２に対する接触角は角度αであり、その接触点は点Ｐo である。この接触角αは、上述した従来のラジアル玉軸受と同じ角度に設定されている。これに対し、鋼球１の内輪３の２点に対する接触角の一方は接触角αから所定角度βを減算した角度α−βであり、その接触点は点Ｐi1である。鋼球１の内輪３の２点に対する接触角の他方は接触角αに所定角度βを加算した角度α＋βであり、その接触点は点Ｐi2である。
【００２４】次に、所定角度βの設定方法について図２を参照しながら説明する。図２は図１の三点接触玉軸受における所定角度βの設定方法を説明するための図である。
【００２５】上記所定角度βは、外輪２の倒れにより生じる外輪２と鋼球１との位置ずれによる鋼球１の外輪２に対する接触角αからのずれ角度をΔα´とし、鋼球１と外輪２との間の摩擦により生じる鋼球１の位置ずれによる鋼球１の外輪２に対する接触角αからのずれ角度をΔαとすると、ずれ角度Δα´とずれ角度Δαとを加算した角度より大きくかつ可能な限り小さい角度となるように設定されている。
【００２６】具体的には、図２に示すように、外輪２の倒れがあると、外輪２と鋼球１との間で位置ずれが生じ、この位置ずれにより接触角は接触角αから角度Δα´分ずれる。この外輪２の倒れをΔθとし、鋼球１のピッチ径をＤp とし、鋼球１の直径をｄとし、外輪２の軌道溝２ａの半径をｒo とすると、Δα´は次の（２）式により算出される。
【００２７】
Δα´＝［Ｄp ／｛２（ｒo −ｄ／２）cos α｝−１］Δθ …（２）
ここで、Δθ＝ΔＨ／Ｄp とし、ΔＨは外輪２の傾斜量を示す。
【００２８】また、上述した従来のラジアル玉軸受と同様に、鋼球１と外輪２との間の摩擦により鋼球１の位置ずれが生じ、この位置ずれにより鋼球１の外輪２に対する接触角は接触角αから角度Δα分ずれる。このずれ角度Δαと、鋼球１、外輪２間の摩擦係数μとの間では、次の（３）および（４）の関係式が成立することにより、ずれ角度Δαは（５）式により求められる。
【００２９】
tan Δα＝μ …（３）
Δα＜＜１ …（４）
Δα≒μ …（５）
よって、所定角度βは次の（６）式の条件を満足する中で可能な限り小さい角度になるように設定される。
【００３０】
β＞Δα´＋Δα …（６）
例えば、鋼球１のピッチ径Ｄp を９．０ｍｍとし、鋼球１の直径ｄを２．０ｍｍとし、外輪２の軌道溝２ａの半径ｒo を１．０６ｍｍとし、接触角αを２０度とし、外輪２の傾斜量を２５μｍ（想定値）とすると、上記（２）式によりずれ角度Δα´は１２．６度となる。また、摩擦係数μを０．１とすると、上記（５）式よりずれ角度Δαは６度となる。よって、所定角度βは、上記（６）式から１８．６度（１２．６度＋６度）より大きくかつ可能な限り小さい角度になるという条件を満足するように、１９度に設定される。
【００３１】次に、内輪３の軌道溝３ａの断面形状を決定するためのオフセット量の算出方法について図３を参照しながら説明する。図３は図１の三点接触玉軸受における内輪の軌道溝の断面形状を決定するためのオフセット量の算出方法を説明するための図である。
【００３２】内輪３の軌道溝３ａは、上述したように、鋼球１の内輪３の軌道溝３ａに対する各接触角（α−β，α＋β）が得られるように、ゴシックアークの断面形状を有する。このゴシックアークの断面形状は、図３に示すように、半径ｒi の２つの円弧で規定され、この円弧の中心位置Ｏi1，Ｏi2は、鋼球１の中心位置Ｏs を通りＹ軸に対し接触角αを成す直線ｌs に対しオフセットされる。この円弧の中心位置Ｏi1，Ｏi2の直線ｌs に対するオフセット量は、直角な方向への距離を示すオフセット量ΔＸと、鋼球１の中心位置Ｏs から直線ｌs に沿う方向への距離を示すオフセット量ΔＹとで表され、各オフセット量ΔＸ，ΔＹは次の（７），（８）式により算出される。
【００３３】
ΔＸ＝（ｒi −ｄ／２）sin β …（７）
ΔＹ＝（ｒi −ｄ／２）cos β …（８）
例えば、鋼球１の直径ｄを２．０ｍｍとし、内輪３の軌道溝３ａの半径ｒi を１．０６ｍｍとし、所定角度βを２０度とすると、上記（７）式によりオフセット量ΔＸは２１μｍになり、上記（８）式によりオフセット量ΔＹは５６μｍになる。
【００３４】このように、各オフセット量ΔＸ，ΔＹを算出することによって、軌道溝３ａのゴシックアークの断面形状を規定する半径ｒi の２つの円弧の中心位置Ｏi1，Ｏi2が求められ、鋼球１の内輪３の軌道溝３ａに対する各接触角（α−β，α＋β）が得られるゴシックアークの断面形状を有する軌道溝３ａを形成することが可能になる。
【００３５】以上より、本実施の形態では、鋼球１が外輪２の軌道溝２ａに対し一点で接触するようにかつ内輪３の軌道溝３ａに対し二点で接触するように外輪２と内輪３との間に保持されているので、鋼球１と外輪２、内輪３との間で位置関係が摩擦に関係なく一定に保持され、必要精度例えばｎｍのオーダの精度を容易に確保することができる。
【００３６】また、鋼球１の内輪３の二点に対する接触角の内の一方を接触角αに所定角度βを加算した角度とし、鋼球１の内輪３に対する接触角の他方を接触角αから所定角度βを減算した角度としたので、鋼球１と内輪３との間の各接触点Ｐi1，Ｐi2におけるそれぞれの接線ｌi1，ｌi2と各接触点Ｐi1，Ｐi2を結ぶ直線ｌi とが成す角度γ1 はそれぞれ小さくなり、鋼球１と内輪３との間の各接触点Ｐi1，Ｐi2におけるすべりすなわち接触楕円内でのすべりが小さくなる。よって、従来の三点接触玉軸受に比して精度に関する寿命を長期化することができる。
【００３７】さらに、所定角度βが、外輪２の倒れにより生じる外輪２と鋼球１とのずれによる鋼球１の外輪２に対する接触角αからのずれ角度Δα´と、鋼球１と外輪２との間の摩擦により生じる鋼球１の位置ずれによる鋼球１の外輪２に対する接触角αからのずれ角度Δαとを加算した角度より大きくかつ可能な限り小さい角度となるように設定されているので、鋼球１と内輪３との間の各接触点Ｐi1，Ｐi2におけるそれぞれの接線ｌi1，ｌi2と各接触点Ｐi1，Ｐi2を結ぶ直線ｌi とが成す角度γ1 はさらに小さくなり、鋼球１と内輪３との間の各接触点Ｐi1，Ｐi2におけるすべりすなわち接触楕円内でのすべりがさらに小さくなる。
【００３８】なお、本実施の形態では、鋼球１が外輪２の軌道溝２ａに対し一点で接触するようにかつ内輪３の軌道溝３ａに対し二点で接触するように外輪２と内輪３との間に保持されている構成を説明したが、鋼球１が外輪２の軌道溝２ａに対し二点で接触するようにかつ内輪３の軌道溝３ａに対し一点で接触するように外輪２と内輪３との間に保持されている構成の場合においても、鋼球１の内輪３の一点に対する接触角αに対し、鋼球１の外輪２の二点に対する接触角の内の一方を接触角αに所定角度βを加算した角度とし、鋼球１の外輪２に対する接触角の他方を接触角αから所定角度βを減算した角度とすることにより、同様の効果が得られる。
【００３９】（実施の第２形態）次に、本発明の実施の第２形態について図４を参照しながら説明する。図４は本発明に係る三点接触玉軸受の実施の第２形態における主要部を示す構成図である。
【００４０】本実施の形態における三点接触玉軸受２０は、図４に示すように、ラジアル玉軸受を構成し、該ラジアル玉軸受では、鋼球１の外輪２の一点に対する接触角αに対し、鋼球１の内輪３の二点に対する接触角の内の一方を接触角αに所定角度β１を加算した角度とし、鋼球１の内輪３に対する接触角の他方を接触角αから所定角度β２を減算した角度とし、鋼球１と外輪２との接触点Ｐo における接触角αに対する接線ｌo と鋼球１と内輪３との各接触点Ｐi1，Ｐi2を通る直線ｌiとがＸ軸上の同一の点で交差するように、所定角度β１と所定角度β２とをそれぞれ設定している。
【００４１】この所定角度β１，β２の設定においては、まず、鋼球１と外輪２との接触点Ｐo における接触角αに対する接線ｌo を図中のＸ，Ｙ軸の座標系の関数で表す。この接線ｌo は次の（９）式で表される。
【００４２】
Ｙ＝ａＸ＋ｂ …（９）
なお、ａ＝−｛Ｄp ／２＋ｄ／（２cos α）｝
／［｛Ｄp ／（２cos α）＋ｄ／２｝／sin α−Ｄp tan α／２］
ｂ＝Ｄp ／２＋ｄ／（２cos α）
接線ｌo がＸ軸と交差する点Ｐoiは、上記（９）式にＹ＝０を代入することによって求められ、 Ｐoi＝（ｘｐ，０）
ｘｐ＝［｛Ｄp ／（２cos α）＋ｄ／２｝／sin α−Ｄp tan α／２］
となる。
【００４３】次いで、鋼球１と内輪３との各接触点Ｐi1，Ｐi2をＸ，Ｙ軸の座標系の座標で表し、以下のように定義する。
【００４４】
Ｐi1＝（ｘ１，ｙ１）
Ｐi2＝（ｘ２，ｙ２）
ここで、ｘ１＝−ｄsin （α−β１）／２ｙ１＝Ｄp ／２−ｄcos （α−β１）／２ｘ２＝−ｄsin （α＋β２）／２ｙ２＝Ｄp ／２−ｄcos （α＋β２）／２各接触点Ｐi1，Ｐi2を通る直線ｌi は、次の（１０）式で表される。
【００４５】
Ｙ＝｛（ｙ１−ｙ２）／（ｘ１−ｘ２）｝（Ｘ−ｘ１）＋ｙ１…（１０）
直線ｌi が直線ｌo とＸ軸上の同一の点で交差するための条件、すなわち直線ｌi が直線ｌo とＸ軸との交点Ｐoiを通る条件は、上記（１０）式に交点Ｐoiを代入することによって得られる条件式で表され、この条件式は次の（１１）式となる。
【００４６】
{ Ｄp −ｄcos(α−β１)}{ sin(α−β１) −sin(α＋β２)}ｄ ＝ {cos(α＋β２) −cos(α−β１)}ｄ ×[ Ｄp {１／（cos αsin α) −tan α} ＋{ sin(α−β１) −１／sin α} ｄ］ …（１１）
上記（１１）式において、鋼球１の直径ｄ、鋼球１のピッチ径Ｄp 、接触角αを定数とすると、（１１）式は、所定角度β１と所定角度β２との関係を得るための条件式となる。また、所定角度β１と所定角度β２との間には、β１＞β２の関係が成立する。よって、所定角度β１，β２を決定する際には、上述の実施の第２形態における所定角度βを設定する手法を用いて所定角度β２をまず決定し、この決定した所定角度β２を上記（１１）式に代入することによってβ１＞β２の関係を満足するような所定角度β１を決定する手法が用いられる。
【００４７】このように所定角度β１，β２が決定されると、決定された所定角度β１，β２から鋼球１の内輪３の軌道溝に対する各接触角（α−β１，α＋β２）が得られるように内輪３の軌道溝におけるゴシックアークの断面形状が規定されることになる。
【００４８】以上より、本実施の形態では、鋼球１の外輪２の一点に対する接触角αに対し、鋼球１の内輪２の二点に対する接触角の内の一方を接触角αに所定角度β１を減算した角度とし、鋼球１の内輪に３対する接触角の他方を接触角αから所定角度β２を加算した角度とし、鋼球１と外輪２との接触点Ｐo における接触角αに対する接線ｌo と鋼球１と内輪３との各接触点Ｐi1，Ｐi2を通る直線ｌi とがＸ軸上の同一の点で交差するように、所定角度β１と所定角度β２とをそれぞれ設定しているので、鋼球１と内輪３との間の各接触点Ｐi1，Ｐi2におけるすべりすなわち接触楕円内でのすべりが小さくなり、従来の三点接触玉軸受に比して精度に関する寿命を長期化することができる。
【００４９】（実施の第３形態）次に、本発明の実施の第３形態について図５を参照しながら説明する。図５は本発明に係る三点接触玉軸受の実施の第２形態における主要部を示す構成図である。
【００５０】本実施の形態における三点接触玉軸受３０は、図５に示すように、ラジアル玉軸受を構成し、該ラジアル玉軸受では、鋼球１の内輪３の一点に対する接触角αに対し、鋼球１の外輪２の二点に対する接触角の内の一方を接触角αに所定角度β１を加算した角度とし、鋼球１の外輪２に対する接触角の他方を接触角αから所定角度β２を減算した角度とし、鋼球１と内輪３との接触点Ｐi における接触角αに対する接線ｌi と鋼球１と外輪３との各接触点Ｐo1，Ｐo2を通る直線ｌoとがＸ軸上の同一の点Ｐoiで交差するように、所定角度β１と所定角度β２とをそれぞれ設定している。
【００５１】本実施の形態の場合においても、上述の実施の第２形態と同様の効果を得ることができる。
【００５２】（実施の第４形態）次に、本発明の実施の第４形態について図６を参照しながら説明する。図６は本発明に係る三点接触玉軸受の実施の第４形態における主要部を示す構成図である。
【００５３】本実施の形態における三点接触玉軸受４０は、図６に示すように、スラスト玉軸受を構成し、該スラスト玉軸受では、鋼球１の外輪４１の一点に対する接触角αに対し、鋼球１の内輪４２の二点に対する接触角の内の一方を接触角αに所定角度βを加算した角度となるように、鋼球１の内輪４２に対する接触角の他方を接触角αから所定角度βを減算した角度となるようにそれぞれ設定している。
【００５４】このように、本実施の形態では、精度に関する寿命を長期化することができるスラスト玉軸受が得られる。
【００５５】また、本実施の形態において、上述した実施の第１形態と同様に、所定角度βを、外輪４１の倒れにより生じる外輪４１と鋼球１とのずれによる鋼球１の外輪４１に対する接触角αからのずれ角度Δα´と、鋼球１と外輪４１との間の摩擦により生じる鋼球１の位置ずれによる鋼球１の外輪４１に対する接触角αからのずれ角度Δαとを加算した角度より大きくかつ可能な限り小さい角度となるように設定することによって、鋼球１と内輪４２との間の各接触点Ｐi1，Ｐi2におけるすべりすなわち接触楕円内でのすべりをさらに小さくすることができる。
【００５６】（実施の第５形態）次に、本発明の実施の第５形態について図７を参照しながら説明する。図７は本発明に係る三点接触玉軸受の実施の第５形態における主要部を示す構成図である。
【００５７】本実施の形態では、図７に示すように、本発明の三点接触玉軸受の原理を適用してボールねじ５０を構成し、該ボールねじ５０は、ねじ軸５１と、ナット５２と、ねじ軸５１とナット５２との間に保持されている複数の鋼球１とを有する。ねじ軸５１には、所定半径の円弧状の断面形状を有する軸溝５１ａが形成され、ナット５２にはゴシックアークの断面形状を有するナット溝５２ａが形成されている。鋼球１は、ねじ軸５１の軸溝５１ａに対し一点Ｐo で接触するようにかつナット５２のナット溝５２ａに対し二点Ｐi1，Ｐi2で接触するようにナット５２とねじ軸５１との間に保持されている。鋼球１のねじ軸５１の軸溝５１ａの点Ｐo に対する接触角は角度αであり、鋼球１のナット５２のナット溝５２ａの二点Ｐi1，Ｐi2に対する接触角の内の一方は接触角αに所定角度βを加算した角度となるように、鋼球１の軸溝５１ａに対する接触角の他方は接触角αから所定角度βを減算した角度となるようにそれぞれ設定されている。
【００５８】よって、精度に関する寿命を長期化することができるボールねじ５０が得られる。
【００５９】（実施の第６形態）次に、本発明の実施の第６形態について図８を参照しながら説明する。図８は本発明に係る三点接触玉軸受の実施の第６形態における主要部を示す構成図である。
【００６０】本実施の形態では、図８に示すように、本発明の三点接触玉軸受の原理を適用してボールガイド６０を構成し、該ボールガイド６０は、軌道台６１と、移動体６２と、移動体６２を軌道台６１に沿って案内するための複数の鋼球１とを有する。軌道台６１にはゴシックアークの断面形状を有するレール溝６１ａが形成され、移動体６２には円弧状の断面形状を有するベアリング溝６２ａが形成されている。鋼球１は、移動体６２の移動に応じて移動体６２のベアリング溝６２ａと軌道台６１のレール溝６１ａとの間で移動体６２内の循環穴６２ｂを介して循環しながら回転運動をする。
【００６１】鋼球１は、移動体６２のベアリング溝６２ａに対し一点Ｐo でかつ軌道台６１のレール溝６１ａに対し二点Ｐi1，Ｐi2で接触しながら回転運動する。鋼球１の移動体６２のレール溝６２ａの点Ｐo に対する接触角は角度αであり、鋼球１の軌道台６１のレール溝６１ａの二点Ｐi1，Ｐi2に対する接触角の内の一方は接触角αに所定角度βを加算した角度となるように、鋼球１のレール溝６１ａに対する接触角の他方は接触角αから所定角度βを減算した角度となるようにそれぞれ設定されている。
【００６２】よって、精度に関する寿命を長期化することができるボールガイド６０が得られる。
【００６３】なお、移動体６２のベアリング溝６２ａに対して二点接触としかつ軌道台６１のレール溝６１ａに対して一点で接触するように構成してもよい。
【００６４】（実施の第７形態）次に、本発明の実施の第７形態について図９を参照しながら説明する。図９は本発明に係る三点接触玉軸受の実施の第７形態における主要部を示す構成図である。
【００６５】本実施の形態では、図９に示すように、本発明の三点接触玉軸受の原理を適用してボールガイド７０を構成し、該ボールガイド７０は、軌道台７１と、移動体７２と、移動体７２を軌道台７１に沿って案内するための複数の循環列の鋼球１とを有する。軌道台７１にはゴシックアークの断面形状を有するレール溝７１ａ，７１ｂが鋼球１の各循環列毎に形成され、移動体７２には円弧状の断面形状を有するベアリング溝７２ａ，７２ｂが鋼球１の各循環列毎に形成されている。
【００６６】上段に位置する鋼球１の循環列に対しては、レール溝７１ａとベアリング溝７２ａとが組み合わされ、この循環列の鋼球１は、移動体７２の移動に応じて移動体７２のベアリング溝７２ａと軌道台７１のレール溝７１ａとの間で移動体７２内の循環穴７２ｃを介して循環しながら回転運動をする。下段に位置する鋼球１の循環列に対しては、レール溝７１ｂとベアリング溝７２ｂとが組み合わされ、この循環列の鋼球１は、移動体７２のベアリング溝７２ｂと軌道台７１のレール溝７１ｂとの間で移動体７２内の循環穴７２ｄを介して循環しながら回転運動をする。
【００６７】鋼球１は、移動体７２のベアリング溝７２ａ，７２ｂに対し一点Ｐo でかつ軌道台７１のレール溝７１ａ，７１ｂに対し二点Ｐi1，Ｐi2で接触しながら回転運動する。鋼球１の移動体７２のレール溝７２ａ，７２ｂの点Ｐo に対する接触角は角度αであり、鋼球１の軌道台７１のレール溝７１ａ，７１ｂの二点Ｐi1，Ｐi2に対する接触角の内の一方は接触角αに所定角度βを加算した角度となるように、鋼球１のレール溝７１ａ，７１ｂに対する接触角の他方は接触角αから所定角度βを減算した角度となるようにそれぞれ設定されている。
【００６８】また、上段に位置する鋼球１の循環列における接触点Ｐo は斜め上方位置に、接触点Ｐi1，Ｐi2は斜め下方位置にそれぞれある。これに対し、下段に位置する鋼球１の循環列における接触点Ｐo は斜め下方位置に、接触点Ｐi1，Ｐi2は斜め上方位置にそれぞれある。このように、上段に位置する鋼球１の循環列における接触点Ｐo および接触点Ｐi1，Ｐi2と下段に位置する鋼球１の循環列における接触点Ｐo および接触点Ｐi1，Ｐi2との位置関係は、移動体７２の移動方向（紙面に垂直な方向）に直交する水平方向の軸に対し対称である。よって、モーメントに対する剛性は小さいが、移動体７２と軌道台７１との間の干渉は非常に小さくなる。
【００６９】以上より、本発明の三点接触玉軸受の原理を適用した複数の循環列のボールガイド７０を得ることができる。
【００７０】なお、本実施の形態では、鋼球１が移動体７２のベアリング溝７２ａ，７２ｂに対し一点Ｐo でかつ軌道台７１のレール溝７１ａ，７１ｂに対し二点Ｐi1，Ｐi2で接触するようにしているが、鋼球１が軌道台７１のレール溝７１ａ，７１ｂに対し一点でかつ移動体７２のベアリング溝７２ａ，７２ｂに対し二点で接触するように構成することもできる。
【００７１】（実施の第８形態）次に、本発明の実施の第８形態について図１０を参照しながら説明する。図１０は本発明に係る三点接触玉軸受の実施の第８形態における主要部を示す構成図である。
【００７２】本実施の形態では、図１０に示すように、本発明の三点接触玉軸受の原理を適用してボールガイド８０を構成し、該ボールガイド８０は、軌道台８１と、移動体８２と、移動体８２を軌道台８１に沿って案内するための複数の循環列の鋼球１とを有する。軌道台８１にはゴシックアークの断面形状を有するレール溝８１ａ，８１ｂが鋼球１の各循環列毎に形成され、移動体８２には円弧状の断面形状を有するベアリング溝８２ａ，８２ｂが鋼球１の各循環列毎に形成されている。
【００７３】上段に位置する鋼球１の循環列に対しては、レール溝８１ａとベアリング溝８２ａとが組み合わされ、この循環列の鋼球１は、移動体８２の移動に応じて移動体８２のベアリング溝８２ａと軌道台８１のレール溝８１ａとの間で移動体８２内の循環穴８２ｃを介して循環しながら回転運動をする。下段に位置する鋼球１の循環列に対しては、レール溝８１ｂとベアリング溝８２ｂとが組み合わされ、この循環列の鋼球１は、移動体８２のベアリング溝８２ｂと軌道台８１のレール溝８１ｂとの間で移動体８２内の循環穴８２ｄを介して循環しながら回転運動をする。
【００７４】鋼球１は、移動体８２のベアリング溝８２ａ，８２ｂに対し一点Ｐo でかつ軌道台８１のレール溝８１ａ，８１ｂに対し二点Ｐi1，Ｐi2で接触しながら回転運動する。鋼球１の移動体８２のレール溝８２ａ，８２ｂの点Ｐo に対する接触角は角度αであり、鋼球１の軌道台８１のレール溝８１ａ，８１ｂの二点Ｐi1，Ｐi2に対する接触角の内の一方は接触角αに所定角度βを加算した角度となるように、鋼球１のレール溝８１ａ，８１ｂに対する接触角の他方は接触角αから所定角度βを減算した角度となるようにそれぞれ設定されている。
【００７５】また、上段に位置する鋼球１の循環列における接触点Ｐo は斜め下方位置に、接触点Ｐi1，Ｐi2は斜め上方位置にそれぞれある。これに対し、下段に位置する鋼球１の循環列における接触点Ｐo は斜め上方位置に、接触点Ｐi1，Ｐi2は斜め下方位置にそれぞれある。このように、上段に位置する鋼球１の循環列における接触点Ｐo および接触点Ｐi1，Ｐi2と下段に位置する鋼球１の循環列における接触点Ｐo および接触点Ｐi1，Ｐi2との間の位置関係は移動体８２の移動方向（紙面に垂直な方向）に直交する水平方向の軸に対し対称である。
【００７６】よって、モーメントに対する剛性が大きい複数の循環列のボールガイド８０が得られる。
【００７７】なお、本実施の形態では、鋼球１が移動体８２のベアリング溝８２ａ，８２ｂに対し一点Ｐo でかつ軌道台８１のレール溝８１ａ，８１ｂに対し二点Ｐi1，Ｐi2で接触するようにしているが、鋼球１が軌道台８１のレール溝８１ａ，８１ｂに対し一点でかつ移動体８２のベアリング溝８２ａ，８２ｂに対し二点で接触するように構成することもできる。
【００７８】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の三点接触玉軸受によれば、鋼球の一方の軌道輪の一点に対する接触角をαとすると、鋼球の他方の軌道輪に対する二点の接触角の内の一方を接触角αに所定角度βを加算した角度とし、該二点の接触角の他方を接触角αから所定角度βを減算した角度とするので、鋼球と他方の軌道輪との間の各接触点におけるそれぞれの接線と各接触点を結ぶ直線とが成す角度はそれぞれ小さくなり、鋼球と他方の軌道輪との間の各接触点におけるすべりすなわち接触楕円内でのすべりが小さくなる。よって、従来の三点接触玉軸受に比して精度に関する寿命を長期化することができる。
- 【公開番号】特開平１１−１３７５０
【公開日】平成１１年（１９９９）１月２２日
【発明の名称】三点接触玉軸受
【発明者】
【氏名】佐藤 忠一
- 【出願番号】特願平９−１８７２１０
【出願日】平成９年（１９９７）６月３０日
【出願人】
【識別番号】０００００４２０４
【氏名又は名称】日本精工株式会社
- 【代理人】
【弁理士】
【氏名又は名称】渡部 敏彦
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