滾柱軸承的製作方法
2023-05-31 05:50:11
滾柱軸承的製作方法
【專利摘要】一種滾柱軸承，包含有分別具有一滾動溝的一外環及一內環，以及多數滾柱，各該滾動溝具有二相互垂直的軌道面，該些滾柱能與該外環及該內環的軌道面滾動接觸地同時設置於該外環及該內環的滾動溝，以使該外環及該內環能相對轉動地相互結合；該滾柱軸承的特徵在於該外環及該內環分別具有一位於其該二軌道面之間並自該二軌道面凹陷的凹槽，各該軌道面的寬度與各該滾柱的直徑的比值大於或等於0.45且小於或等於0.62；由此，該滾柱軸承的滾柱與軌道面之間的摩擦阻力較小，因此該滾柱軸承在高速轉動下較不易損壞。
【專利說明】滾柱軸承
【技術領域】
[0001]本發明與滾柱軸承有關，特別是關於一種低滑動摩擦滾柱軸承。
【背景技術】
[0002]請參閱圖1公知的滾柱軸承10主要包含有一內環11、一外環12，以及能滾動地設置於該內環11及該外環12之間的多數滾柱13，該內環11及該外環12分別具有二相互垂直的軌道面112、122，各該滾柱13以其圓柱面132與其中一該軌道面112及其中一該軌道面122滾動接觸，以使該內環11及該外環12能相對轉動地相互結合，由於滾動接觸產生的摩擦阻力較低，因此該內環11及該外環12能相當順暢地相對轉動，且驅動其旋轉動作所需的力矩也較小。
[0003]目前市面上的滾柱軸承中，各滾柱13的長度大約等於滾柱13的外徑，且亦大約等於各軌道面112、122的寬度，因此，各滾柱13的圓柱面132幾乎完全會與軌道面112、122接觸，然而，由於軌道面112、122不同位置的切線速度不同，造成滾柱13與軌道面112、122之間產生滑動而增加摩擦阻力。
[0004]換言之，公知的滾柱軸承的滾柱與軌道面接觸長度大，因而其摩擦阻力大，在其應用於高轉速的裝置時會因為快速升溫而容易損壞，因此仍有待改進。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於提供一種滾柱軸承，其滾柱與軌道面之間的摩擦阻力較小，因此該滾柱軸承在高速轉動下較不易損壞。
[0006]為實現上述目的，本發明提供的滾柱軸承，包含有一外環、一內環及多數滾柱，該外環及該內環分別具有一滾動溝，各該滾動溝具有二相互垂直的軌道面，該些滾柱能與該外環的軌道面及該內環的軌道面滾動接觸地同時設置於該外環的滾動溝及該內環的滾動溝，以使該外環及該內環能相對轉動地相互結合；該滾柱軸承的特徵在於:
[0007]該外環的滾動溝及該內環的滾動溝分別具有一凹槽，該外環的凹槽位於該外環的該二軌道面之間並自該二軌道面凹陷，該內環的凹槽位於該內環的該二軌道面之間並自該二軌道面凹陷，各該軌道面的寬度與各該滾柱的直徑的比值大於或等於0.45且小於或等於 0.62。
[0008]所述的滾柱軸承，其中，各該凹槽的開口寬度滿足以下的方程式:
[0009]L= (D-W)/1.414 ；
[0010]其中，L表示各該凹槽的開口寬度，D表示各該滾柱的直徑，W表示各該軌道面的寬度。
[0011]所述的滾柱軸承，其中，該外環具有一朝向該內環的內側面，且該外環的滾動溝具有二凹缺，該二凹缺分別位於該外環的該二軌道面與該內側面之間，該外環的該二軌道面的寬度分別為該外環的該二凹缺與該外環的凹槽的最小距離。
[0012]所述的滾柱軸承，其中，該內環具有一朝向該外環的外側面，且該內環的滾動溝具有二凹缺，該二凹缺分別位於該內環的該二軌道面與該外側面之間，該內環的該二軌道面的寬度分別為該內環的該二凹缺與該內環的凹槽的最小距離。
[0013]所述的滾柱軸承，其中，該外環的其中一該軌道面與該內環的其中一該軌道面是相對於與其滾動接觸的滾柱的中心軸線而相互對稱；該外環的另一該軌道面與該內環的另一該軌道面是相對於與其滾動接觸的滾柱的中心軸線而相互對稱。
[0014]所述的滾柱軸承，其中，該外環是由二外半環固接而成。
[0015]所述的滾柱軸承，其中，該內環是由二內半環固接而成。
[0016]由本發明所提供的軌道面寬度與滾柱直徑的比值設計，本發明所提供的滾柱軸承相較於公知技術而言，其滾柱與軌道面之間的滑動摩擦會大幅減少，且滾柱軸承的負荷能力也不至於降低太多，尤其對於高速轉動的使用狀況下，通常負荷需求都會稍微降低，因此本發明所提供的滾柱軸承可滿足高轉速的使用需求而不易損壞。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為公知的滾柱軸承的剖視圖；
[0018]圖2為本發明一第一較佳實施例所提供的滾柱軸承的立體分解圖；
[0019]圖3為本發明該第一較佳實施例所提供的滾柱軸承的立體組合圖；
[0020]圖4為圖3中沿剖線4-4的剖視圖；以及
[0021]圖5為本發明一第二較佳實施例所提供的滾柱軸承的立體組合圖。
[0022]附圖中的標記符號說明
[0023]公知技術部分
[0024]10滾柱軸承；11內環；112軌道面；12外環；122軌道面；13滾柱；132圓柱面。
[0025]本發明部分
[0026]20滾柱軸承；30外環；32外半環；34內側面；36滾動溝；361、362軌道面；364凹槽;365、366凹缺；40內環；44外側面；46滾動溝；461 >462軌道面；464凹槽；465、466凹缺；50滾柱；52圓柱面；60滾柱軸承；70外環；80內環；82內半環；D滾柱直徑;W軌道面寬度；L1、L2中心軸線山凹槽開口寬度。
【具體實施方式】
[0027]本發明所提供的滾柱軸承包含有一外環、一內環及多數滾柱，該外環及該內環分別具有一滾動溝，各該滾動溝具有二相互垂直的軌道面，該些滾柱能與該外環的軌道面及該內環的軌道面滾動接觸地同時設置於該外環的滾動溝及該內環的滾動溝，以使該外環及該內環能相對轉動地相互結合；該滾柱軸承的特徵在於該外環的滾動溝及該內環的滾動溝分別具有一凹槽，該外環的凹槽是位於該外環的該二軌道面之間並自該二軌道面凹陷，該內環的凹槽是位於該內環的該二軌道面之間並自該二軌道面凹陷，各該軌道面的寬度與各該滾柱的直徑的比值大於或等於0.45且小於或等於0.62。
[0028]有關本發明所提供的滾柱軸承的詳細構造、特點、組裝或使用方式，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本領域技術人員應能了解，該些詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例，僅用於說明本發明，並非用以限制本發明的專利申請範圍。
[0029]請參閱圖2及圖3，本發明一第一較佳實施例所提供的滾柱軸承20包含有一外環30、一內環40，以及多數滾柱50。
[0030]在本實施例中，該外環30是由二外半環32固接而成。請參閱圖4，該外環30具有一內側面34，以及一自該內側面34凹陷的滾動溝36，該滾動溝36的截面概呈V形，具有二相互垂直的軌道面361、362、一位於該二軌道面361、362之間並自該二軌道面361、362凹陷的凹槽364，以及分別位於該二軌道面361、362與該內側面34之間的二凹缺365、366。
[0031]該內環40具有一外側面44，以及一自該外側面44凹陷的滾動溝46，該滾動溝46具有二相互垂直的軌道面461、462、一位於該二軌道面461、462之間並自該二軌道面461、462凹陷的凹槽464，以及分別位於該二軌道面461、462與該內側面44之間的二凹缺465、466。
[0032]該內環40是以其外側面44與該外環30的內側面34相對地設置於該外環30中央，該些滾柱50能與該外環30的軌道面及該內環40的軌道面滾動接觸地同時設置於該外環30的滾動溝36及該內環40的滾動溝46，以使該外環30及該內環40能相對轉動地相互
[0033]如圖2所示，每兩相鄰的滾柱50是交叉設置，因此，其中一半數量的滾柱50 (例如圖4右邊所示)是以其圓柱面52與該外環30的軌道面361及該內環40的軌道面461滾動接觸，而另一半數量的滾柱50 (例如圖4左邊所示)是以其圓柱面52與該外環30的軌道面362及該內環40的軌道面462滾動接觸。
[0034]各該滾柱50的長度概與其直徑D相等，該二軌道面361、461的距離及該二軌道面362,462的距離亦概與滾 柱50的直徑D相等，由於該些滾動溝36、46設有凹槽364、464及凹缺365、366、465、466，各該滾柱50僅一部分的圓柱面52會與軌道面361、362、461、462滾動接觸，因而較公知的滾動軸承產生較少的滑動摩擦，但該滾柱軸承20同時也因滾柱50與軌道面361、362、461、462的接觸長度較小而減少其負荷能力。由於打滑扭矩是與前述的接觸長度的平方成正比，而負荷能力是與前述的接觸長度成正比，若將直徑D設為1，前述的接觸長度設為X，可由下列二方程式推算X的較佳值:
[0035]y = X2, O ^ X ^ I
[0036]y = 1-χ, O ^ x ^ I
[0037]前述二方程式的計算結果為χ = 0.62，意即，當滾柱50與軌道面361、362、461、462的接觸長度減少至滾柱直徑D的0.62倍時即可明顯產生降低滑動摩擦的效果，並且不至於使負荷能力過度降低，因此可將各該軌道面361、362、461、462的寬度(軌道面361、362的寬度為凹缺365、366與凹槽364的最小距離，軌道面461、462的寬度為凹缺465、466與凹槽464的最小距離)設計為0.62D。
[0038]由於前述分析僅以滑動的理論量為考慮，但實際上尚有其他因素需要考慮，例如振動、潤滑油的阻尼等等，針對軌道面寬度W(圖4中W標示為軌道面361的寬度，但在本說明書中W可表示為各該軌道面361、362、461、462的寬度)與滾柱直徑D的比值與滾柱軸承運作時的溫升的關係，實際測試結果顯示，當W/D小於0.45時，W值的減少對於溫升的減少的效應並不大。因此，本發明是將各該軌道面361、362、461、462的寬度W與各該滾柱50的直徑D的比值設計為大於或等於0.45且小於或等於0.62，以有效地減少滑動摩擦，使得該滾柱軸承20在高速轉動下較公知技術更不易損壞。
[0039]在本實施例中，該些軌道面361、362、461、462的寬度W相等，而且，該二軌道面361,461是相對於與其滾動接觸的滾柱50的中心軸線LI而相互對稱，該二軌道面362、462是相對於與其滾動接觸的滾柱50的中心軸線L2而相互對稱；由此，各該滾柱50與外環30及內環40的接觸部分是相互對稱，因而可避免滾柱50受力不均而降低其負荷能力，且可避免產生扭力而導致滾柱50易損壞。然而，各該軌道面361、362、461、462的寬度不限於相等，且亦不限於符合前述的對稱關係，只要能符合上述的比值即可。
[0040]另外，在本實施例中，各該軌道面361、362、461、462是位於滾柱50的滾柱面52的中央區段，在此狀況下，各該凹槽364、464的開口寬度L滿足以下的方程式:
[0041]L = (D-W)/1.414 ；
[0042]由此，各該滾柱50可受力更平均而提升其負荷能力，且更可避免滾柱50損壞。然而，各該凹槽364、464的開口寬度L不以滿足前述方程式為限。
[0043]值得一提的是，前述實施例所提供的滾柱軸承20，其內環40 —體成型而外環30由二外半環32組成的設計，可使得該些滾柱50較容易被設置於內、外環40、30之間。然而，上述內容中能使該滾柱軸承20減少摩擦阻力及維持負荷能力的特徵亦可應用於如圖5所示的本發明一第二較佳實施例所提供的滾柱軸承60，其外環70為一體成型，且其內環80是由二內半環82固接而成，如此的設計亦具有滾柱容易設置的功效；或者，本發明亦可為內、外環皆為一體成型的滾柱軸承。
[0044]最後，必須再次說明，本發明於前述實施例中所揭示的構成組件，僅為舉例說明，並非用來限制本發明的範圍，其他等效組件的替代或變化，亦應為本發明申請的權利要求範圍所涵蓋。
【權利要求】
1.一種滾柱軸承，包含有一外環、一內環及多數滾柱，該外環及該內環分別具有一滾動溝，各該滾動溝具有二相互垂直的軌道面，該些滾柱能與該外環的軌道面及該內環的軌道面滾動接觸地同時設置於該外環的滾動溝及該內環的滾動溝，以使該外環及該內環能相對轉動地相互結合；該滾柱軸承的特徵在於: 該外環的滾動溝及該內環的滾動溝分別具有一凹槽，該外環的凹槽位於該外環的該二軌道面之間並自該二軌道面凹陷，該內環的凹槽位於該內環的該二軌道面之間並自該二軌道面凹陷，各該軌道面的寬度與各該滾柱的直徑的比值大於或等於0.45且小於或等於0.62。
2.根據權利要求1所述的滾柱軸承，其中，各該凹槽的開口寬度滿足以下的方程式:
L = (D-W)/1.414 ； 其中，L表示各該凹槽的開口寬度，D表示各該滾柱的直徑，W表示各該軌道面的寬度。
3.根據權利要求1所述的滾柱軸承，其中，該外環具有一朝向該內環的內側面，且該外環的滾動溝具有二凹缺，該二凹缺分別位於該外環的該二軌道面與該內側面之間，該外環的該二軌道面的寬度分別為該外環的該二凹缺與該外環的凹槽的最小距離。
4.根據權利要求1所述的滾柱軸承，其中，該內環具有一朝向該外環的外側面，且該內環的滾動溝具有二凹缺，該二凹缺分別位於該內環的該二軌道面與該外側面之間，該內環的該二軌道面的寬度分別為該內環的該二凹缺與該內環的凹槽的最小距離。
5.根據權利要 求1所述的滾柱軸承，其中，該外環的其中一該軌道面與該內環的其中一該軌道面是相對於與其滾動接觸的滾柱的中心軸線而相互對稱；該外環的另一該軌道面與該內環的另一該軌道面是相對於與其滾動接觸的滾柱的中心軸線而相互對稱。
6.根據權利要求1所述的滾柱軸承，其中，該外環是由二外半環固接而成。
7.根據權利要求1所述的滾柱軸承，其中，該內環是由二內半環固接而成。
【文檔編號】F16C33/58GK104006072SQ201310055772
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年2月21日 優先權日:2013年2月21日
【發明者】郭長信 申請人:上銀科技股份有限公司