滾子軸承的製作方法

2023-11-06 15:14:32 2

滾子軸承的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種滾子軸承，其能夠由凸緣承受推力負載，使滾子端面與凸緣的接觸部的油膜形成能力良好。將能夠與凸緣(6)接觸的滾子(3)的環狀被引導部(8)設計成如下形狀：隨著在垂直於滾子中心軸的方向從滾子中心軸側的端部(E1)趨向滾道(4)側的端部(E2)，而環狀被引導部上的繞滾子中心軸的圓周以逐漸在推力方向趨向滾子長度中央側的方式縮小，將能夠與環狀被引導部(8)接觸的凸緣(6)的環狀引導面(9)設計成如下形狀：隨著在徑向從滾道(4)側的端部(E3)趨向滾子中心軸側的端部(E4)，而環狀引導面上的繞軸承中心軸的圓周以逐漸在推力方向趨向軸承外部側的方式改變，將徑向的直線與連結環狀引導面(9)的兩端部(E3、E4)的直線所構成的銳角的凸緣角度(θi)、以及該直線與連結環狀被引導部(8)的兩端部(E1、E2)的直線所構成的銳角的滾子端面角度(θr)分別在整周上設置為0.1°以上且1.5°以下。
【專利說明】滾子軸承
【技術領域】
[0001]本發明涉及能夠由凸緣承受推力負載的滾子軸承。
【背景技術】
[0002]在這種滾子軸承中，若如圖9示出的標準圓筒滾子軸承那樣，凸緣91與滾子端面92通過垂直於滾子中心軸的平坦部93、94彼此接觸，則在大的推力載荷作用於軸承時，在平坦部93、94間沒有間隙，從而潤滑劑難以流入，成為溫度上升、燒傷等的一個因素。
[0003]以往，作為提高軸承的推力負載能力的方法，進行如下操作:在施加推力負載時，由於滾子端面與凸緣間的接觸面壓力過大而可能導致溫度上升、燒傷，所以為了調整接觸橢圓的位置以及大小，而適當地設定凸緣以及滾子端面的表面形狀(專利文獻I)。
[0004]S卩，滾子的端面中公轉中能夠與凸緣接觸的環狀被引導部被加工為如下表面形狀:隨著從滾子中心軸側的端部趨向滾道側的端部，而環狀被引導部的表面上的繞滾子中心軸的圓周以逐漸在推力方向趨向滾子長度中央側的方式縮小。並且，凸緣中能夠與上述環狀被引導部接觸的環狀引導面被加工為如下表面形狀:隨著從滾道側的端部趨向滾子中心軸側的端部，而環狀引導面的表面上的繞軸承中心軸的圓周以逐漸在推力方向趨向軸承外部側的方式改變。若像這樣在滾子端面的環狀被引導部以及凸緣的環狀引導面形成傾斜，則環狀被引導部與環狀引導面構成點接觸或線接觸的幾何關係，所以它們之間形成楔形的間隙，從而改善潤滑劑向接觸部的流入性。因此，減少了溫度上升、燒傷等擔憂，並能夠提聞軸承的推力負載能力。
[0005]在專利文獻I的發明中，尤其是，對滾子端面的環狀被引導部整體實施具有中心定在滾子中心軸上的曲率半徑(滾子直徑的25倍?100倍左右)的鼓凸加工。由此，當滾子端面的環狀被引導部與凸緣的環狀引導面的接觸邊界產生邊緣負載(edge load)時，不會形成過大的邊緣負載。通過該曲率半徑、與凸緣相對於垂直於滾子中心軸的方向的銳角的傾斜角度(0.15°?0.65°左右)的組合而能夠調整接觸橢圓的位置以及大小。
[0006]專利文獻1:日本特開2002-195272號公報(尤其是說明書的段落0008、0012、0014)
[0007]即便如上所述那樣改善潤滑劑的流入性，也應該在滾子端面的環狀被引導部與凸緣的環狀引導面之間不發生油膜破裂的接觸面壓力的範圍內運轉，所以軸承負載推力載荷存在極限。特別是當滾子端面的環狀被引導部以及凸緣的環狀引導面為點接觸的專利文獻I的表面形狀時，最大接觸面壓力比標準產品顯著增高，從而推力載荷的允許極限變小。

【發明內容】

[0008]因此，本發明要解決的課題在於在能夠由凸緣承受推力負載的滾子軸承中，使滾子端面與凸緣的接觸部的油膜形成能力良好。
[0009]解決上述課題的本發明以如下滾子軸承為前提，S卩、滾子的端面中能夠與凸緣接觸的環狀被引導部被設置為如下表面形狀:隨著在垂直於滾子中心軸的方向從滾子中心軸側的端部趨向滾道側的端部，而上述環狀被引導部的表面上的繞滾子中心軸的圓周以逐漸在推力方向趨向滾子長度中央側的方式縮小，上述凸緣中能夠與上述環狀被引導部接觸的環狀引導面被設置為如下表面形狀:隨著在徑向從滾道側的端部趨向滾子中心軸側的端部，而上述環狀引導面的表面上的繞軸承中心軸的圓周以逐漸在推力方向趨向軸承外部側的方式改變，能夠由上述凸緣承受推力負載。如上所述，是為了使潤滑劑向滾子端面與凸緣的接觸部的流入性良好。在此，推力是指平行於軸承中心軸的力。
[0010]當滾子的環狀被弓I導部被凸緣的環狀引導面向繞軸承中心軸的圓周方向引導時，環狀被引導部與環狀引導面的接觸部構成接觸面壓力高的滾動接觸、與滑動接觸。因此，通過基於彈性流體動力潤滑(EHL)理論的數值分析，能夠求出環狀被引導部與環狀引導面的接觸部的任意徑向位置處的油膜厚度。在包括軸承中心軸以及滾子中心軸在內的假想平面上，將徑向的直線與連結上述環狀引導面的兩端部的直線所構成的銳角、以及上述徑向的直線與連結上述環狀被引導部的兩端部的直線所構成的銳角分別設為凸緣角度、滾子端面角度，利用上述的數值分析來摸索出可獲得良好的油膜形成的兩角度的組合。在此，徑向是指垂直於軸承中心軸的方向。
[0011]結果，本發明尤其是採用將凸緣角度、滾子端面角度分別在上述環狀引導面的整周、上述環狀被引導部的整周上設置為0.1°以上且1.5°以下的結構。若設定為該數值範圍，則環狀引導面與環狀被引導部在推力方向能夠接觸的徑向範圍中，在七成以上的徑向區域能夠形成良好的油膜。在凸緣角度、滾子端面角度中任一個不足0.1°的情況下，擔心良好的油膜形成區域不足。在凸緣角度、滾子端面角度中任一個超過1.5°的情況下，環狀引導面、環狀被引導部在推力方向的投影面積減小，單位寬度的負載增大油膜形成能力降低，進而導致推力負載能力、加工量增大而不現實。
[0012]優選上述凸緣角度與上述滾子端面角度之差為-0.2°以上且+0.3°以下。無論兩角度是否相同，都能在七成以上的徑向區域形成良好的油膜。
[0013]尤其是，更優選上述凸緣角度與上述滾子端面角度之差為0°。環狀被引導部以及環狀引導面構成在徑向的整個區域可幾何性地線接觸的表面形狀，所以與點接觸的表面形狀相比能夠提聞推力負載能力。
[0014]更優選上述環狀被引導部整體以及上述環狀引導面整體被設置為在包括軸承中心軸在內的任意假想平面上形成直線。將環狀引導面、環狀被引導部的表面形狀分別加工為簡單的圓錐面，就能夠設定上述凸緣角度與上述滾子端面角度之差。
[0015]優選對上述環狀被弓I導部以及上述環狀弓I導面中的至少一方實施鼓凸加工。能夠緩和邊緣負載，還起到抑制滾子偏斜、傾斜時環狀被引導部與環狀引導面產生劃傷的作用。
[0016]優選在上述滾子的端面中央部形成有磨削退刀部。通過形成磨削退刀部能夠減少滾子寬度面的加工工時，從而實現成本降低。另外，中央部構成儲油部，有利於更好地潤滑環狀被引導部與環狀引導面的接觸部。
[0017]優選在上述環狀被引導部與上述滾子的端面中央部之間設置有與垂直於滾子中心軸的假想平面平行的中環狀部。利用中環狀部基準易於實施滾子長度等的測定、管理。
[0018]例如，在內圈側設置有第一凸緣，在外圈側設置有第二凸緣，在包括軸承中心軸以及滾子中心軸在內的假想平面上，當將上述第一凸緣中連結能夠與上述滾子的端面接觸的環狀引導面的兩端部的直線相對於徑向的0°以上且90°以下的角度設為01、將上述第二凸緣中連結能夠與上述滾子的端面接觸的環狀引導面的兩端部的直線相對於徑向的0°以上且90°以下的角度設為θο時，0i與Θ O中的至少一方被設定為上述凸緣角度，並且Qi與θ ο為互不相同的值。
[0019]本發明優選上述滾子由圓筒滾子構成的圓筒滾子軸承。這是由於對圓筒滾子軸承而言，在圓錐滾子軸承中，基於因軸承內部的圓錐面旋轉產生的抽吸作用而向承受推力負載的凸緣側輸送潤滑劑，但在圓筒滾子軸承中得不到相同的抽吸作用。
[0020]如上所述，本發明通過採用上述構成，在能夠利用凸緣承受推力負載的滾子軸承中，能夠提升滾子端面與凸緣的接觸部即環狀被引導部與環狀引導面之間的油膜形成能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1 (a)是表示第一實施方式的滾子軸承的剖視圖，圖1 (b)是表示第一實施方式的凸緣角度和滾子端面角度的示意圖。
[0022]圖2是表示凸緣角度與滾子端面角度相等的情況下的在各種設定角度的油膜厚度的計算結果的圖表。
[0023]圖3是表示相對於凸緣角度0.4°而滾子端面角度各自不同的情況下的油膜厚度的計算結果的圖表。
[0024]圖4是表示相對於凸緣角度0.6°而滾子端面角度各自不同的情況下的油膜厚度的計算結果的圖表。
[0025]圖5是表示相對於凸緣角度0.8°而滾子端面角度各自不同的情況下的油膜厚度的計算結果的圖表。
[0026]圖6是第二實施方式的滾子的局部剖視圖。
[0027]圖7是第三實施方式的滾子的局部剖視圖。
[0028]圖8是第四實施方式的滾子的局部剖視圖。
[0029]圖9是表示現有例子的圓筒滾子軸承的剖視圖。
【具體實施方式】
[0030]基於附圖對本發明的第一實施方式的滾子軸承(以下，稱之為「軸承」)進行說明。如圖1(a)所示，該軸承具備內圈1、外圈2以及多個滾子3。
[0031]內圈I由形成有滾道4和第一凸緣6的環狀部件構成。外圈2由形成有滾道5和第二凸緣7的環狀部件構成。以下，將第一凸緣6、第二凸緣7分別稱為凸緣6、凸緣7。凸緣6、7也可以由擋圈形成。
[0032]滾子3由圓筒滾子形成。
[0033]朝向圖中的右方加載於軸承的推力載荷能夠由內側的滾道4側的凸緣6、外側的滾道5側的右側的凸緣7承受。朝向左方加載於軸承的推力載荷能夠由外側的滾道5側的左側的凸緣7承受。
[0034]圖1 (a)、圖1 (b)是以滾子3不偏斜以及不傾斜並且滾子3的兩端面與凸緣6、7相向的狀態為前提誇大因油膜形成而產生的滾子3與滾道4、5、凸緣6、7的接觸部的間隙而在包括軸承中心軸以及滾子中心軸在內的假想平面上描繪出的。[0035]滾子3的環狀被引導部8和凸緣6、7的環狀引導面9、10由滾子3滾動而在滾道
4、5間公轉的期間能夠在推力方向接觸的滾子3的端面和凸緣6、7的側面的繞軸承中心軸的圓環狀表面區域構成。
[0036]滾子3的端面中能夠與凸緣6、7接觸的環狀被引導部8設置為如下表面形狀:隨著在垂直於滾子中心軸的方向從滾子中心軸側的端部EI趨向滾道4、5側的端部E2，而環狀被引導部8的表面上的繞滾子中心軸的圓周(圖1(b)中用直徑Dl例示)以逐漸在推力方向趨向滾子長度中央側的方式縮小。
[0037]環狀被引導部8整體被設置為在包括軸承中心軸在內的任意假想平面上形成直線。即，圖示例的環狀被引導部8由以滾子中心軸為中心的單一的圓錐面構成。
[0038]凸緣6、7中能夠與環狀被引導部8接觸的環狀引導面9、10被設置為如下表面形狀:隨著在徑向從滾道4、5側的端部E3趨向滾子中心軸側的端部E4，而環狀引導面9、10的表面上的繞軸承中心軸的圓周(圖中用直徑D2、D3表示)以逐漸在推力方向趨向軸承外部側的方式改變。在內圈I的凸緣6中進行增大直徑D2的改變即可，在外圈2的凸緣7中進行縮小直徑D3的改變即可。
[0039]環狀引導面9的整體、10的整體分別被設置為在包括軸承中心軸在內的任意假想平面上形成直線。即，圖示例的環狀引導面9、10分別由以軸承中心軸為中心的單一的圓錐面構成。
[0040]以下，將凸緣6中連結環狀引導面9的兩端部E3、E4的直線相對於徑向的0°以上且90°以下的角度稱 為0i，尤其是在指徑向的直線與連結兩端部E3、E4的直線所構成的銳角時，區分稱為凸緣角度θ?。另外，將凸緣7中連結環狀引導面10的兩端部Ε3、
直線相對於徑向的0°以上且90°以下的角度稱為θο，尤其是在指徑向的直線與連結兩端部Ε3、Ε4的直線所構成的銳角時，區分稱為凸緣角度θ0。另外，將徑向的直線與連結環狀被引導部8的兩端部El、Ε2的直線所構成的銳角稱為滾子端面角度Θr。
[0041]彈性流體動力潤滑(EHL)理論的線接觸的油膜厚度的計算公式Dowson-Higginson公式如數學公式I所示。以該公式為基礎對凸緣角度Θ 1、Θ 0以及滾子端面角度Θr的角度範圍進行研究。即，對正對的滾子3與凸緣6、7的接觸部(環狀被引導部8與環狀引導面9、10之間)的各個位置處的油膜厚度進行計算，從而求出徑向的油膜厚度的分布。
[0042][數學公式I]
【權利要求】
1.一種滾子軸承，滾子(3)的端面中能夠與凸緣(6、7)接觸的環狀被引導部(8)被設置為如下表面形狀:隨著在垂直於滾子中心軸的方向從滾子中心軸側的端部(El)趨向滾道(4、5)側的端部(E2)，而所述環狀被引導部(8)的表面上的繞滾子中心軸的圓周以逐漸在推力方向趨向滾子長度中央側的方式縮小， 所述凸緣(6、7)中能夠與所述環狀被引導部(8)接觸的環狀引導面(9、10)被設置為如下表面形狀:隨著在徑向從滾道(4、5)側的端部(E3)趨向滾子中心軸側的端部(E4)，而所述環狀引導面(9、10)的表面上的繞軸承中心軸的圓周以逐漸在推力方向趨向軸承外部側的方式改變， 能夠由所述凸緣(6、7)承受推力負載， 所述滾子軸承的特徵在於， 在包括軸承中心軸以及滾子中心軸在內的假想平面上，當將徑向的直線與連結所述環狀引導面(9、10)的兩端部(E3、E4)的直線所構成的銳角、以及所述徑向的直線與連結所述環狀被引導部⑶的兩端部(El、E2)的直線所構成的銳角分別設為凸緣角度(Θ 1、θ ο)、滾子端面角度(Θ r)時，凸緣角度(Θ 1、θ ο)、滾子端面角度(Θ r)分別在所述環狀引導面(9、10)的整周、所述環狀被引導部(8)的整周被設置為0.1°以上且1.5°以下。
2.根據權利要求1所述的滾子軸承，其特徵在於， 所述凸緣角度(Θ 1、θ ο)與所述滾子端面角度(Θ r)之差為-0.2°以上且+0.3°以下。
3.根據權利要求2所述的滾子軸承，其特徵在於， 所述凸緣角度(Θ 1、θ ο)與所述滾子端面角度(Θ r)之差為0°。
4.根據權利要求2或3所述的滾子軸承，其特徵在於， 所述環狀被引導部(8)整體以及所述環狀引導面(9、10)整體被設置為在包括軸承中心軸在內的任意假想平面上形成直線。
5.根據權利要求1~3中任一項所述的滾子軸承，其特徵在於， 對所述環狀被引導部(22)以及所述環狀引導面(9、10)中的至少一方實施鼓凸加工。
6.根據權利要求1~5中任一項所述的滾子軸承，其特徵在於， 在所述滾子的端面中央部(33)形成有磨削退刀部。
7.根據權利要求6所述的滾子軸承，其特徵在於， 在所述環狀被引導部(42)與所述滾子的端面中央部(43)之間設置有與垂直於滾子中心軸的假想平面平行的中環狀部(44)。
8.根據權利要求1~7中任一項所述的滾子軸承，其特徵在於， 在內圈(I)側設置有第一凸緣出)，在外圈(2)側設置有第二凸緣(7)， 在包括軸承中心軸以及滾子中心軸在內的假想平面上，當將所述第一凸緣(6)中連結能夠與所述滾子(3)的端面接觸的環狀引導面(9)的兩端部(E3、E4)的直線相對於徑向的0°以上且90°以下的角度設為Θ 1、將所述第二凸緣(7)中連結能夠與所述滾子(3)的端面接觸的環狀引導面(10)的兩端部(E3、E4)的直線相對於徑向的0°以上且90°以下的角度設為θ ο時，Θ i與θ ο中的至少一方被設定為所述凸緣角度，並且Θ i與θ O為互不相同的值。
9.根據權利要求1~8中任一項所述的滾子軸承，其特徵在於，所述滾子(3)由圓 筒滾子構成。
【文檔編號】F16C33/66GK104011410SQ201280059184
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年11月19日 優先權日:2011年12月2日
【發明者】戶田耕平 申請人:Ntn株式會社