CN101297124A - 圆锥滚柱轴承 - Google Patents

Abstract

一种圆锥滚柱轴承，包括：包括内圈(4)和外圈(3)在内的滚道圈、在内圈(4)与外圈(3)之间滚动的滚柱(1)、以及具有对滚柱(1)予以保持的兜部并位于外圈(3)附近的保持架(2)。在此，当保持架(2)位于中立位置时该保持架(2)与外圈(3)之间的径向间隙δ、被兜部保持的滚柱(1)与保持架(2)之间的径向间隙δpr以及被兜部保持的滚柱(1)与保持架(2)之间的周向间隙δpc满足δpr＞δpc且－2≤(δ－δpr)/(δpr－δpc)≤0的关系。

Description

圆锥滚柱轴承

技术领域

本发明涉及一种圆锥滚柱轴承，尤其涉及允许保持架与滚道面接触的圆锥滚柱轴承。

背景技术

在滚动轴承的领域内，作为提高负载容量的方法，一般是增加滚动体的数目。当增加滚动体的数目时，滚动体的周向间隔变窄。对此，通过扩大保持架的直径来相对地增大该保持架的周向宽度，可确保保持架的刚性。因此，从提高保持架刚性的观点出发，最好是尽量减小保持架与滚道面(外圈/内圈)之间的间隙。

作为在动作中允许保持架与外圈滚道面接触的轴承，例如有日本专利特开2005-188738号公报(专利文献1)所记载的轴承等。

专利文献1：日本专利特开2005-188738号公报

在动作中保持架与滚道圈接触的圆锥滚柱轴承中，保持架的特性因两者干涉而变化，滚柱与保持架的干涉模式也相应地发生变化。因此，与保持架与滚道圈不会接触的圆锥滚柱轴承相比，有时滚柱-保持架间的干涉力会急剧增大。这从确保保持架强度的观点出发是不好的。

在专利文献1中对此完全没有公开保持架与滚道圈之间的间隙的下限。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种可抑制滚柱-保持架间的干涉力增大的圆锥滚柱轴承。

解决技术问题所采用的技术方案

在一方面，本发明的圆锥滚柱轴承包括：包括内圈和外圈在内的滚道圈、在内圈与外圈之间滚动的滚动体、以及具有对滚动体予以保持的兜部并位于外圈附近的保持架。在此，保持架位于中立位置时该保持架与外圈之间的径向间隙δ、被兜部保持的滚动体与保持架之间的径向间隙δpr和被兜部保持的滚动体与保持架之间的周向间隙δpc满足δpr＞δpc且-2≤(δ-δpr)/(δpr-δpc)≤0的关系。

在另一方面，本发明的圆锥滚柱轴承包括：包括内圈和外圈在内的滚道圈、在内圈与外圈之间滚动的滚动体、以及具有对滚动体予以保持的兜部并位于内圈附近的保持架。在此，保持架位于中立位置时该保持架与内圈之间的径向间隙δ、被兜部保持的滚动体与保持架之间的径向间隙δpr和被兜部保持的滚动体与保持架之间的周向间隙δpc满足δpr＞δpc且-2≤(δ-δpr)/(δpr-δpc)≤0的关系。

由于满足上述关系，因此，在圆锥滚柱轴承中，可抑制滚柱-保持架间的干涉力增大，并可防止保持架的寿命下降。

在本说明书中，“保持架与外圈/内圈之间的间隙δ”是指保持架与外圈/内圈之间的最小间隙。“保持架的中立位置”是指在(A)滚柱的滚动面与内圈滚道面接触、(B)滚柱的滚动面与外圈滚道面接触、(C)滚柱大端面与内圈大檐面接触、(D)滚柱大端面与保持架兜部接触的条件下保持架的中心与轴承的轴心对齐的位置。“滚动体与保持架之间的径向间隙δpr/周向间隙δpc”是指下述距离，即在外圈、内圈和一个滚动体固定于满足上述(A)～(D)的条件的位置的状态下，仅使保持架在径向、即朝向该滚动体的方向及与其正交的周向上移动时在各方向上的可移动距离。

在上述圆锥滚柱轴承中，作为一例，用金属来形成保持架。

滚柱-保持架间的干涉力在用金属形成保持架时比用树脂形成保持架时大。对此，在上述圆锥滚柱轴承中，通过满足上述关系，在用金属形成保持架时也可抑制滚柱-保持架间的干涉力增大。

发明效果

采用本发明，在圆锥滚柱轴承中，可抑制滚柱-保持架间的干涉力增大，并可防止保持架的寿命下降。

附图说明

图1是表示本发明实施形态1的圆锥滚柱轴承的剖视图。

图2是对图1所示的圆锥滚柱轴承上的保持架的兜部与滚动体之间的间隙进行说明的图。

图3是对三维动力学分析中所考虑的干涉力进行说明的图(其一)。

图4是对三维动力学分析中所考虑的干涉力进行说明的图(其二)。

图5是表示三维动力学分析中内圈的转速变化的图。

图6是表示由三维动力学分析所得到的间隙比φ与滚柱-保持架间干涉力之间的关系的图。

图7是表示本发明实施形态2的圆锥滚柱轴承的剖视图。

(符号说明)

1滚柱

2保持架

3外圈

4内圈

具体实施方式

下面对本发明的圆锥滚柱轴承的实施形态进行说明。对相同或相当的部分标记相同的符号标记，有时不再赘述。

(实施形态1)

图1是表示本发明实施形态1的圆锥滚柱轴承的剖视图。在图1中，箭头DR1表示轴承的径向，箭头DR2表示轴承的轴向。参照图1，本实施形态的圆锥滚柱轴承包括：作为“滚动体”的滚柱1、具有对滚柱1予以保持的兜部的保持架2、以及作为“滚道圈”的外圈3和内圈4。滚柱1在外圈3与内圈4之间滚动。保持架2例如由铁形成。保持架2配设在外圈3的附近。

在图1中，

(A)滚柱1的滚动面与内圈4的滚道面接触，而且，

(B)滚柱1的滚动面与外圈3的滚道面接触，而且，

(C)滚柱1的大端面与内圈大檐面接触(图1中的α部)，而且，

(D)滚柱1的大端面与保持架2的大径侧兜部接触(图1中的β部)。

在满足(A)～(D)的条件下，当使保持架的中心与轴承的轴心对齐时，保持架2与外圈3之间的径向间隙为δ。

图2是对图1所示的圆锥滚柱轴承上的保持架2的兜部与滚柱1之间的间隙进行说明的图。在图2中，箭头DR3表示轴承的周向。参照图2，在满足上述(A)～(D)的条件下，当使保持架的中心与轴承的轴心对齐时，被保持架2的兜部保持的滚柱1与保持架2之间的径向间隙为δpr，被保持架2的兜部保持的滚柱1与保持架2之间的周向间隙为δpc。在图2的例子中，δpr＞δpc。保持架2的兜部的窗角为θ。

在图1、图2所示的圆锥滚柱轴承中，当δ≤δpr时，保持架2与外圈3会在动作中接触。其结果是，保持架2的干涉模式变化，与保持架2与外圈3不会接触的圆锥滚柱轴承相比，滚柱1与保持架2之间的干涉力可能会急剧增大。因此，研究可使保持架2与外圈3之间的间隙减小到何种程度是很重要的。

本申请的发明人们定义了由φ＝(δ-δpr)/(δpr-δpc)规定的间隙比φ，并在使该间隙比变化的同时通过分析求得了滚柱1与保持架2之间的干涉力。

图3、图4是说明在本申请发明人们进行的三维动力学分析中所考虑的干涉力的图。该分析的假定条件如下所示。

·赋予滚柱1和保持架2六个自由度。

·外圈3固定在空间内。

·强制赋予内圈4一定转速的自转和与设定负载相当的平移变位(自由度为零)。

·将离心力等表观的力全部包括在内。

·考虑重力。

·虽然将各部件视为刚体，但考虑部件之间的局部的弹性接触。

·滚柱1的滚动面的干涉力分布用条分法(日文：スライス法)进行评价。

·流体润滑下的牵引系数μ_hd由村木他们的简单理论式(村木，木村：润滑，28，10(1983)753)给出，设为等温条件。

·边界润滑下的摩擦系数μ_bd由对Kragelskii(Kragelskii，I.V.，Friction and Wear(摩擦和磨损)，Butterworths(1965))的模型进行了修正的公式(1)给出。

μ_bd＝(-0.1+22.28s)exp(-181.46s)+0.1       (1)

·对应于滚柱1与滚道面之间的接触力(图3、图4中的F1、F2)的切线力系数在考虑了润滑区域的变化下由公式(2-1)～(2-3)给出。在EHL状态下，考虑滚动粘性阻力。

·假定滚柱1的大端面与内圈4的大檐面之间的干涉力(图4中的F8)全部作用在最大接近点上。切线力系数由公式(2-1)～(2-3)给出。

μ_r＝μ_bd(A＜0.01)                 (2-1)

μ_r＝{(μ_bd-μ_hd)/(0.01-1.5)⁶}×(A-1.5)⁶+μ_hd(0.01≤A＜1.5)

                                   (2-2)

μ_r＝μ_hd(1.5≤A)                  (2-3)

其中，μ_r：切线力系数，A：油膜参数。

·对应于滚柱1与保持架2之间的接触力(图3、图4中的F3～F6)的切线力系数仅假定在边界润滑下。

·对于滚柱端面与小檐面及兜面之间的接触(图4中的F5～F7)，所有的接触力和切线力都作用在最大陷入点上。

表1表示的是作为分析对象的轴承和动作条件。图5表示的是在该分析中的内圈的转速。

[表1]

轴承(内径×外径×宽度，mm)	φ40×φ76×17.5
		油温(℃)	100
润滑剂动粘度(mm2/s)	2.520@100℃

{cSt}
		内圈转速(rpm)	5000→10→5000
径向负载(kN)	5
		轴向负载(kN)	1.7

如上所述，在上述圆锥滚柱轴承中，当δ≤δpr时，保持架2与外圈3的滚道面会在轴承的动作中接触。因此，在δpr＞δpc的条件下，当φ≤0时，保持架2与外圈3的滚道面会在轴承的动作中接触。而且，φ越小，保持架2与外圈3的滚道面之间的干涉程度就越大。

图6表示的是上述三维动力学分析的分析结果。图6中表示了间隙比φ与滚柱1-保持架2间的干涉力之间的关系。参照图6，在保持架2与外圈3的滚动面在轴承的动作中不会接触的φ＞0的区域内，滚柱1-保持架2间的干涉力不存在有意义的变化。在-2≤φ≤0(φ＝-0.5、-1.0、-1.5、-2.0)的范围内，与φ＞0的范围相比，滚柱1-保持架2间的干涉力略下降，在φ＜-2的区域内，滚柱1-保持架2间的干涉力增大。因此，在轴承的动作中，对于滚柱1与保持架2会接触的圆锥滚柱轴承(φ≤0)，通过使φ≥-2，可抑制滚柱1-保持架2间的干涉力急剧增大。

综上所述，本实施形态的圆锥滚柱轴承包括：包括内圈4和外圈3在内的滚道圈、在内圈4与外圈3之间滚动的滚柱1、以及具有对滚柱1予以保持的兜部并位于外圈3附近的保持架2。在此，当保持架2位于中立位置时该保持架2与外圈3之间的径向间隙δ、被兜部保持的滚柱1与保持架2之间的径向间隙δpr以及被兜部保持的滚柱1与保持架2之间的周向间隙δpc满足δpr＞δpc且-2≤(δ-δpr)/(δpr-δpc)≤0的关系。

在本实施形态中，对保持架2的面对滚柱1的部分形成为平面形状的结构进行了说明，但该部分的形状也可以是曲面形状，当保持架2的截面形状变化了时，通过对间隙比φ的范围进行规定，也可起到与上面相同的效果。

在上述分析中，假定保持架2用金属(铁)形成。当用树脂来形成保持架2时，可以认为滚柱1-保持架2间的干涉力急剧变化的临界值比φ＝-2稍小。

(实施形态2)

图7是表示本发明实施形态2的圆锥滚柱轴承的剖视图。参照图7，本实施形态的圆锥滚柱轴承是实施形态1的圆锥滚柱轴承的变形例，其特征在于，保持架2位于内圈4附近。这种情况下，有时会因保持架2与内圈4接触而导致滚柱1与保持架之间的干涉模式变化，滚柱1-保持架2间的干涉力增大。

在本实施形态中，与实施形态1一样，通过规定间隙比φ，当保持架2与内圈4在轴承的动作中接触时也可抑制滚柱1-保持架2间的干涉力增大。即，本实施形态的圆锥滚柱轴承包括：包括内圈4和外圈3在内的滚道圈、在内圈4与外圈3之间滚动的滚柱1、以及具有对滚柱1予以保持的兜部并位于内圈4附近的保持架2。在此，当保持架2位于中立位置时该保持架2与内圈4之间的径向间隙δ、被兜部保持的滚柱1与保持架2之间的径向间隙δpr以及被兜部保持的滚柱1与保持架2之间的周向间隙δpc满足δpr＞δpc且-2≤(δ-δpr)/(δpr-δpc)≤0的关系。

上面对本发明的实施形态进行了说明，应当理解的是，在此公开的实施形态从各方面来说都只是例示而并不构成限制。本发明的范围由权利要求书来表示，包括与权利要求书等同的意思及范围内的全部变更在内。

Claims (4)

1.一种圆锥滚柱轴承，其特征在于，包括：

滚道圈，该滚道圈包括内圈(4)和外圈(3)在内；

滚动体(1)，该滚动体(1)在所述内圈(4)与所述外圈(3)之间滚动；以及

保持架(2)，该保持架(2)具有对所述滚动体(1)予以保持的兜部，并位于所述外圈(3)附近，

当所述保持架(2)位于中立位置时该保持架(2)与所述外圈(3)之间的径向间隙δ、被所述兜部保持的所述滚动体(1)与所述保持架(2)之间的径向间隙δpr、以及被所述兜部保持的所述滚动体(1)与所述保持架(2)之间的周向间隙δpc满足δpr＞δpc 且-2≤(δ-δpr)/(δpr-δpc)≤0的关系。

2.如权利要求1所述的圆锥滚柱轴承，其特征在于，所述保持架(2)由金属形成。

3.一种圆锥滚柱轴承，其特征在于，包括：

滚道圈，该滚道圈包括内圈(4)和外圈(3)在内；

滚动体(1)，该滚动体(1)在所述内圈(4)与所述外圈(3)之间滚动；以及

保持架(2)，该保持架(2)具有对所述滚动体(1)予以保持的兜部，并位于所述内圈(4)附近，

当所述保持架(2)位于中立位置时该保持架(2)与所述内圈(4)之间的径向间隙δ、被所述兜部保持的所述滚动体(1)与所述保持架(2)之间的径向间隙δpr、以及被所述兜部保持的所述滚动体(1)与所述保持架(2)之间的周向间隙δpc满足δpr＞δpc且-2≤(δ-δpr)/(δpr-δpc)≤0的关系。

4.如权利要求3所述的圆锥滚柱轴承，其特征在于，所述保持架(2)由金属形成。

Images