CN104736866B - 圆柱滚子轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够在确保保持器的强度的状态下实现负载容量的增大且组装性以及安装性优良的圆柱滚子轴承。被设置于带凸缘的外圈(1)的两侧的一对向内凸缘(3a、3b)的至少一方由与外圈(1)独立的挡圈(3b)形成，将该挡圈(3b)固定于外圈(1)。在外圈(1)与无凸缘的内圈(11)间嵌入圆柱滚子(21)，并是保持该圆柱滚子(21)的保持器(31)位于比圆柱滚子(21)的节圆(PC)更靠近径向内侧的位置，从而即便通过圆柱滚子(21)的尺寸增加或根数增加来增大负载容量，也不需要使柱部(33)的宽度尺寸狭小化，能够在确保保持器(31)的强度的状态下实现负载容量的增大，即便内圈(11)分离也能够防止圆柱滚子(21)以及保持该圆柱滚子(21)的保持器(31)离开外圈(1)。

Description

圆柱滚子轴承
技术领域
本发明涉及一种在径向负荷大的使用条件下使用的圆柱滚子轴承。
背景技术
在通过增速机对连接于风车的转子的旋转轴的旋转进行增速来驱动发电机的风力发电装置中，对驱动发电机的扭矩传递系统加载有较大的径向负载，因此通过负载容量大的圆柱滚子轴承来自由旋转地支承旋转轴、变速机内的扭矩传递轴。
近几年，对于圆柱滚子轴承，追求在更大的负载条件下的使用寿命长。通过增加圆柱滚子的尺寸或增加圆柱滚子的根数能够满足该要求，但尺寸增加、根数增加使圆柱滚子在节圆上的滚子间隔变窄，需要使保持该圆柱滚子的保持器的被配置于上述节圆上的柱部变细，从而担心保持器的强度不足。
如下述专利文献1所记载的圆柱滚子轴承那样，在省略保持器的满装滚子式的轴承中，负载容量大，适于在大负载条件下的使用，但由于没有保持器，所以轴承的旋转性能差，另外，由于圆柱滚子彼此接触旋转，所以担心圆柱滚子的表面的损伤。
下述专利文献2公开了一种使保持器的柱部位于比圆柱滚子的节圆更靠近内径侧或外径侧的圆柱滚子轴承。如该圆柱滚子轴承那样，使保持器的柱部位于避开圆柱滚子的节圆上的位置，由此能够实现圆柱滚子的尺寸增加、根数增加，从而能够在维持良好的旋转性能的状态下增大圆柱滚子轴承的负载容量。
专利文献1：日本特开平9-88970号公报
专利文献2：日本特开2008-303893号公报
在专利文献2所记载的圆柱滚子轴承中，具有带双凸缘的轨道圈以及带单凸缘的轨道圈，是使安装于该轨道圈间的保持器从圆柱滚子的节圆偏向带双凸缘的轨道圈侧而设置的结构，因此若分离带单凸缘的轨道圈，则圆柱滚子也分离，无法维持组装状态，因此存在圆柱滚子轴承的组装非常耗时的不便。
另外，在带单凸缘的轨道圈的圆筒状轨道面的端部安装有挡圈，需要防止该带单凸缘的轨道圈的分离，利用该挡圈，强度不足，难以引导滚子端面。
发明内容
本发明的课题在于提供一种能够在确保保持器的强度的状态下实现负载容量的增大且组装性以及安装性优良的圆柱滚子轴承。
为了解决上述课题，在本发明中，采用如下结构：圆柱滚子轴承由在内周具有圆筒状轨道面的外侧轨道圈、被安装于该外侧轨道圈的内侧且在外周设置有圆筒状的轨道面的内侧轨道圈、被安装于该内侧轨道圈与外侧轨道圈间的多个圆柱滚子、以及在周向上空开间隔地设置有将各个圆柱滚子以可自由旋转的方式收纳且与圆柱滚子数目相同的凹口的圆筒状的保持器构成，上述外侧轨道圈与上述内侧轨道圈的一方是引导上述滚子的端面的带双凸缘的结构，另一方不具有凸缘，将上述保持器的形成于邻接的凹口间的柱部配置于上述圆柱滚子的节圆与无凸缘的轨道圈的圆筒状轨道面间，上述带双凸缘的轨道圈的一对凸缘的至少一方的凸缘由相对于轨道圈为分体的挡圈形成，在安装圆柱滚子后将该挡圈固定于轨道圈。
在由上述结构构成的圆柱滚子轴承中，在将圆柱滚子安装于保持器的凹口内的状态下，将该保持器嵌合于通过挡圈的安装而构成带双凸缘的轨道圈的轨道圈，在它们嵌合后，固定挡圈，由此能够保持圆柱滚子以及保持器不分离。在该不分离状态下安装无凸缘的轨道圈，由此能够进行圆柱滚子轴承的组装。
因此，能够容易地组装圆柱滚子轴承，在该组装状态下，即便无凸缘的轨道圈分离，带双凸缘的轨道圈、保持器以及圆柱滚子也会维持组装状态而分离，从而能够容易地安装于轴、机壳。
另外，将保持器的形成于邻接的凹口间的柱部配置于圆柱滚子的节圆与无凸缘的轨道圈的圆筒状轨道面间，由此即便增加圆柱滚子的尺寸或增加圆柱滚子的根数，也能够确保保持器的柱部的强度。因此，能够在保持保持器的强度的状态下实现圆柱滚子轴承的负载容量的增大。
并且，使保持器的柱部从圆柱滚子的节圆上沿径向移动，由此圆柱滚子向径向的移动量变小，从而也不需要在无凸缘的轨道圈的轨道面的轴向两端部形成导入倒角部。若去除导入倒角部，则能够实现带双凸缘的轨道圈与无凸缘的轨道圈的轴向的相对可移动量的增大化。
在本发明所涉及的圆柱滚子轴承中，挡圈的固定可以采用如下方法：基于螺栓的紧固的方法；进行销固定的方法；将环状的挡块嵌合于以跨在带凸缘的轨道圈和与其侧面抵接的挡圈的周面的方式而形成的环状槽来固定挡圈的方法；进行焊接的方法；将挡圈本身与形成于带凸缘的轨道圈的端部周面卡合来进行紧固的方法；以及将挡圈本身压入带凸缘的轨道圈的端部周面的方法。
在基于螺栓的紧固的固定方法的采用中，可以将螺栓从形成于挡圈的轴向的螺栓插入孔拧入形成于轨道圈的侧面的螺纹孔，或者，也可在带凸缘的轨道圈的轴向端部设置小径圆筒面，在挡圈设置嵌合于上述小径圆筒面的圆筒部，将螺栓从形成于该圆筒部的径向的螺栓插入孔拧入形成于小径圆筒面的径向的螺纹孔。
在基于销固定的固定方法的采用中，可以在挡圈与轨道圈双方形成轴向的销孔，将销压入该销孔，或者，也可以在挡圈设置与轨道圈的端部嵌合的圆筒部，形成从该圆筒部的周面至轨道圈的径向的销孔，将销压入该销孔。
另外，在压入挡圈的固定方法的采用中，压入时，带凸缘的轨道圈在径向上发生变形，从而存在因该变形而阻碍相对于机壳、轴的安装的担忧，因此优选在带凸缘的轨道圈的侧面形成环状槽来抑制径向的变形。
若保持器为冲压成型件或合成树脂的成型件，则与切制的保持器相比，能够实现成本的降低。
另外，若通过圆柱滚子来引导保持器，则与通过轨道圈来进行引导的情况相比，能够减小轴承旋转时的旋转阻力，从而能够减少扭矩损失。
在本发明中，如上所述，将保持器的形成于邻接的凹口间的柱部配置于圆柱滚子的节圆与无凸缘的轨道圈的圆筒状轨道面间，由此能够在确保柱部的强度的状态下通过圆柱滚子的尺寸增加、根数增加来实现负载容量的增大。
另外，将在保持器的凹口内收纳有圆柱滚子的组装体嵌合于通过挡圈的安装而构成带双凸缘的轨道圈的轨道圈，并将挡圈固定于该轨道圈，由此带双凸缘的轨道圈、保持器以及圆柱滚子保持组装状态，因此能够容易地安装于轴、机壳。并且，通过将该组装体嵌合于无凸缘的轨道圈能够形成圆柱滚子轴承，因此能够容易地组装圆柱滚子轴承。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的圆柱滚子轴承的实施方式的局部剖主视图。
图2是沿着图1的II-II线的剖视图。
图3是表示挡圈的固定的其他例的剖视图。
图4是表示挡圈的固定的又一其他例的剖视图。
图5是表示挡圈的固定的又一其他例的剖视图。
图6是图5的挡圈的固定部的俯视图。
图7是表示挡圈的固定的又一其他例的剖视图。
图8是表示挡圈的固定的又一其他例的剖视图。
图9是表示挡圈的固定的又一其他例的剖视图。
图10是表示带双凸缘的轨道圈的其他例的剖视图。
图11是表示本发明所涉及的圆柱滚子轴承的其他实施方式的剖视图。
图12是表示保持器的其他例的剖视图。
图13是表示保持器的又一其他例的剖视图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。如图1以及图2所示，圆柱滚子轴承由作为带双凸缘的轨道圈的带凸缘的外圈1、作为被安装于该带凸缘的外圈1的内侧的无凸缘的轨道圈的内圈11、被安装于外圈1与内圈11间的多个圆柱滚子21、以及保持该圆柱滚子21的保持器31构成。
外圈1在内周具有圆筒状的轨道面2，在该轨道面2的轴向两端部设置有引导圆柱滚子21的端面的一对向内凸缘3a、3b。
一对向内凸缘3a、3b的一方的向内凸缘3a被一体地设置于外圈1，另一方的向内凸缘3b由相对于外圈1独立的挡圈3b构成。挡圈3b的外径与外圈1的外径相等或稍小，内径与一方的向内凸缘3a的内径相同。该挡圈3b以与外圈1的侧面抵接的状态被固定机构40固定于外圈1。
如图2所示，对固定机构40而言，在挡圈3b形成有具有锪孔的轴向螺栓插入孔41，另一方面，在外圈1的侧面，在与该螺栓插入孔41对置的位置设置有螺纹孔42，通过紧固插入上述螺栓插入孔41并拧入螺纹孔42的螺栓43来固定挡圈3b。在该情况下，若螺栓43的数量少，则无法稳定地固定挡圈3b，因此螺栓43为3根以上，并对挡圈3b的周向的等间隔位置进行紧固。
内圈11在外周具有圆筒状的轨道面12，在该轨道面12的轴向的两端部形成有导入倒角部13，圆柱滚子21沿上述轨道面12以及外圈1的轨道面2自由滚动。
保持器31呈圆筒状，在周向上空开间隔地设置有与圆柱滚子21数目相同的凹口32，在各个凹口32内收纳有圆柱滚子21。
对保持器31而言，其外径比圆柱滚子21的节圆PC的直径PCD小，被配置于圆柱滚子21的节圆PC与内圈11的轨道面12间，被形成于邻接的凹口32间的柱部33的内周面以及被设置于该柱部33的两端部的环部34的内周面被内圈11的轨道面12引导。
保持器31可以是切制加工得到的，但成本上不利，因此这里采用金属的冲压成型件，实现成本的降低。此外，也可以取代冲压成型件，而采用合成树脂的成型件。
实施方式所示的圆柱滚子轴承由上述构造构成，在其组装时，从保持器31的外周围，将圆柱滚子21分别收纳于形成在该保持器31的多个凹口32，并将该保持器31与圆柱滚子21的组装体嵌合于外圈1的内侧，然后，使挡圈3b与外圈1的侧面抵接，并将螺栓43插入形成于该挡圈3b的螺栓插入孔41，通过将螺栓43拧入螺纹孔42的来固定挡圈3b。
借助挡圈3b的固定能够防止圆柱滚子21在轴向上离开凸缘3a以及挡圈3b，并且，通过保持器31能够防止圆柱滚子21向径向内侧脱落，外圈1、圆柱滚子21以及保持器31维持组装状态，将内圈11嵌合于该组装体内，由此完成圆柱滚子轴承的组装。
这样，将保持器31与圆柱滚子21的组装体嵌合于外圈1内并固定挡圈3b，由此外圈1、圆柱滚子21以及保持器31维持组装状态而不分离，将内圈11嵌合于该组装体内，由此完成圆柱滚子轴承的组装，因此能够容易地组装圆柱滚子轴承，并且圆柱滚子21相对于保持器31的凹口32的安装是通过插入进行的安装，不需要进行啮合，因此能够进行圆柱滚子轴承的组装，而不会使保持器31变形，另外，也不会损伤圆柱滚子21。
另外，即便内圈11在轴向上分离，外圈1、保持器31以及圆柱滚子21也会维持组装状态而不分离，因此能够容易地安装于轴、机壳。
在图1以及图2所示的圆柱滚子轴承的组装状态下，保持器31的形成于邻接的凹口32间的柱部33被配置于比圆柱滚子21的节圆PC更靠近内侧，因此即便增加圆柱滚子21的尺寸或增加圆柱滚子21的根数，也能够确保保持器31的柱部33的强度。因此，能够在确保保持器31的强度的状态下增大圆柱滚子轴承的负载容量。
在图2中，在挡圈3b形成有轴向的螺栓插入孔41，将螺栓43插入该螺栓插入孔41，并将螺栓43旋合紧固于设置在外圈1的侧面的螺纹孔42，由此来固定挡圈3b，但也可以如图3所示，在带凸缘的外圈1的轴向端部形成有比外圈外径小的小径圆筒面4，在挡圈3b设置有嵌合于该小径圆筒面4的圆筒部5，在该圆筒部5形成有具有锪孔的径向螺栓插入孔44，将螺栓43从该螺栓插入孔44拧入形成于上述小径圆筒面4的径向螺纹孔45，并紧固该螺栓43，由此固定挡圈3b。
在图3所示的挡圈3b的固定机构40中，通常进行将外圈1嵌合于机壳内的安装，因此能够可靠地防止挡圈3b的分离，而不会产生螺栓43发生松动而向外径侧脱落的不便。另外，还能够可靠地防止挡圈3b的径向错位。
在图2以及图3中，作为固定挡圈3b的固定机构40，示出了基于螺栓43的紧固的结构，但固定机构40并不限定于此。图4～图9表示固定机构40的其他例。
在图4所示的固定机构40中，在挡圈3b以及外圈1形成有轴向的销孔46，将销47压入该销孔46来固定挡圈3b。
在图4所示的基于销固定的固定机构40中，也可以形成图3所示的从圆筒部5的外周至外圈1的径向销孔，将销压入该销孔来固定挡圈3b。
在图4所示的固定机构40的采用中，通过打孔加工在挡圈3b以及外圈1形成销孔46即可，因此与形成有螺纹孔的图3的固定机构40相比，加工容易。
在图5以及图6所示的固定机构40中，使挡圈3b与外圈1的侧面抵接，在该外圈1与挡圈3b的抵接部的外径面，以跨在该两部件的方式在周向上空开间隔地设置有多个环状槽48，在各个环状槽48嵌合有环状的挡块49。在该情况下，挡块49可以采取仅进行嵌合的安装，也可采取进行压入的安装。另外，也可以取代压入而进行粘合。并且，也可以通过夹紧挡块49来可靠地使其不脱落。
在图5以及图6所示的固定机构40的采用中，跨在外圈1以及挡圈3b的环状槽48可以通过切削来形成，因此与形成有螺纹孔的固定机构40相比，加工容易。另外，能够更稳固地固定外圈1与挡圈3b。
在图7所示的固定机构40中，使挡圈3b与外圈1的侧面抵接，并对该抵接面的外周部进行焊接，从而将挡圈3b固定于外圈1。该图的50表示焊接部。
根据图7所示的基于焊接的固定机构40的采用，与基于螺栓固定的固定机构40、基于销固定的固定机构40相比，能够减少部件个数，另外，不需要螺纹孔、销孔的加工，因此成本上有利。
在图8所示的固定机构40中，在外圈1的侧面形成有作为比外圈内径大的作为嵌合凹部的螺纹孔51，在挡圈3b的外周设置外螺纹52，将该外螺纹52与螺纹孔51的内螺纹51a旋合，拧入挡圈3b至与螺纹孔51的闭塞端面压接的位置。
在图9所示的固定机构40中，在外圈1的侧面形成有比外圈内径大的嵌合凹部53，将挡圈3b压入该嵌合凹部53。在该情况下，存在外圈1因挡圈3b的压入而向径向外侧变形的可能性，作为该变形防止对策，在外圈1的侧面形成环状槽54来防止外圈1的变形。
在图9所示的固定机构40的采用中，与图8所示的固定机构40相比，不需要切螺纹，因此能够实现加工的容易化。
在图2～图9中，仅设置于外圈1的一对向内凸缘3a、3b的一方的向内凸缘3b由与外圈1独立的挡圈3b形成，并固定于外圈1，但也可以如图10所示，一对向内凸缘3a、3b分别由与外圈1独立的挡圈形成并固定于外圈1。在挡圈3a、3b的固定时，与图2所示的情况相同，这里采用基于螺栓固定的固定机构40，但也可以采用图3～图9所示的固定机构40。
如图10所示，一对向内凸缘3a、3b分别由挡圈形成，由此能够简化外圈1的形状。
图11表示圆柱滚子轴承的其他实施方式。在该实施方式中，外圈61不具有凸缘，在形成于该外圈61的内周的圆筒状轨道面62的轴向两端部设置有导入倒角部63。
另外，使内圈71为在形成于其外周的圆筒状轨道面72的轴向两端部设置有向外凸缘73a、73b的带凸缘结构，一方的向外凸缘73b为与内圈71独立的挡圈，该挡圈73b固定于内圈71。
并且，使保持圆柱滚子21的保持器81位于比圆柱滚子21的节圆PC更靠近径向外侧，并通过外圈61的轨道面62来引导保持器81。该图所示的82表示形成于保持器81的凹口，在该凹口82内收纳有圆柱滚子21。
在图11所示的圆柱滚子轴承中，保持器81不位于节圆PC上，因此即便增加圆柱滚子21的尺寸或增加圆柱滚子21的根数，也能够确保保持器81的强度，从而能够在确保保持器81的强度的状态下增大圆柱滚子轴承的负载容量。
另外，即便外圈61分离，圆柱滚子21也不分离，从而能够维持该圆柱滚子21以及保持器81组装于内圈71的状态，因此能够容易地安装于轴，并且圆柱滚子轴承也容易组装。
在图11中，仅一方的向外凸缘73b由挡圈形成，但另一方的向外凸缘73a也可以由挡圈形成，并固定于内圈71。
此外，在图11中，在挡圈73b的固定时，与图2所示的情况相同，采用基于螺栓固定的固定机构40，但也可以采用图3～图9所示的固定机构40。
在图12所示的实施方式中，保持器31在轴向上遍及全长为相同的厚度，但也可以如图12所示，使环部34的内径比柱部33的内径小，使环部34的壁厚比柱部33大。
如上所述，若使环部34的壁厚比柱部33大，则能够以不与内圈11的轨道面12接触的状态保持柱部33，因此能够抑制轨道面12的磨损，并减少圆柱滚子轴承的旋转阻力。
如图2以及图12所示，利用保持器31来保持圆柱滚子21，由此圆柱滚子21的径向移动量变小，因此不需要图2所示的引导倒角部13。
另外，在图2所示的实施方式中，如上所述，通过内圈来引导保持器31，但也可以如图13所示，通过圆柱滚子21来引导保持器31。通过滚子来引导保持器31，由此能够以不与内圈11接触的状态来保持保持器31，因此能够抑制轨道面11的磨损，另外，旋转阻力也变小，因此能够减少扭矩损失。
附图标记说明：
1…外圈(外侧轨道圈)；2…轨道面；3a…向内凸缘；3b…向内凸缘(挡圈)；4…小径圆筒面；5…圆筒部；11…内圈(内侧轨道圈)；12…轨道面；21…圆柱滚子；31…保持器；32…凹口；33…柱部；34…环部；40…固定机构；41…螺栓插入孔；42…螺纹孔；43…螺栓；44…螺栓插入孔；45…螺纹孔；46…销孔；47…销；48…环状槽；49…挡块；50…焊接部；53…嵌合凹部；54…环状槽；61…外圈(外侧轨道圈)；62…轨道面；71…内圈(内侧轨道圈)；72…轨道面；73a…向外凸缘；73b…向外凸缘(挡圈)；81…保持器；82…凹口。

Claims (3)

1.一种圆柱滚子轴承，其由在内周具有圆筒状轨道面的外侧轨道圈、被安装于该外侧轨道圈的内侧且在外周设置有圆筒状的轨道面的内侧轨道圈、被安装于该内侧轨道圈与外侧轨道圈间的多个圆柱滚子、以及在周向上空开间隔地设置有将各个圆柱滚子以可自由旋转的方式收纳且与圆柱滚子数目相同的凹口的圆筒状的保持器构成，所述外侧轨道圈与所述内侧轨道圈的一方是引导所述滚子的端面的带双凸缘的结构，另一方是无凸缘的结构，
所述圆柱滚子轴承的特征在于，
将所述保持器的形成于邻接的凹口间的柱部配置于所述圆柱滚子的节圆与无凸缘的轨道圈的圆筒状轨道面间，
所述带双凸缘的轨道圈的一对凸缘的至少一方的凸缘由相对于轨道圈为分体的挡圈形成，在安装圆柱滚子后将该挡圈固定于轨道圈，
固定所述挡圈的机构构成为：通过在所述带凸缘的轨道圈的轴向端部设置小径圆筒面，在所述挡圈设置嵌合于所述小径圆筒面的圆筒部，并将螺栓从形成于该圆筒部的径向的螺栓插入孔拧入形成于所述小径圆筒面的径向的螺纹孔来进行紧固。
2.一种圆柱滚子轴承，其由在内周具有圆筒状轨道面的外侧轨道圈、被安装于该外侧轨道圈的内侧且在外周设置有圆筒状的轨道面的内侧轨道圈、被安装于该内侧轨道圈与外侧轨道圈间的多个圆柱滚子、以及在周向上空开间隔地设置有将各个圆柱滚子以可自由旋转的方式收纳且与圆柱滚子数目相同的凹口的圆筒状的保持器构成，所述外侧轨道圈与所述内侧轨道圈的一方是引导所述滚子的端面的带双凸缘的结构，另一方是无凸缘的结构，
所述圆柱滚子轴承的特征在于，
将所述保持器的形成于邻接的凹口间的柱部配置于所述圆柱滚子的节圆与无凸缘的轨道圈的圆筒状轨道面间，
所述带双凸缘的轨道圈的一对凸缘的至少一方的凸缘由相对于轨道圈为分体的挡圈形成，在安装圆柱滚子后将该挡圈固定于轨道圈，
固定所述挡圈的机构被构成为：在所述带凸缘的轨道圈的轴向端部设置有小径圆筒面，在所述挡圈设置有嵌合于所述小径圆筒面的圆筒部，形成有从该圆筒部的周面至轨道圈的径向的销孔，并将销压入该销孔。
3.一种圆柱滚子轴承，其由在内周具有圆筒状轨道面的外侧轨道圈、被安装于该外侧轨道圈的内侧且在外周设置有圆筒状的轨道面的内侧轨道圈、被安装于该内侧轨道圈与外侧轨道圈间的多个圆柱滚子、以及在周向上空开间隔地设置有将各个圆柱滚子以可自由旋转的方式收纳且与圆柱滚子数目相同的凹口的圆筒状的保持器构成，所述外侧轨道圈与所述内侧轨道圈的一方是引导所述滚子的端面的带双凸缘的结构，另一方是无凸缘的结构，
所述圆柱滚子轴承的特征在于，
将所述保持器的形成于邻接的凹口间的柱部配置于所述圆柱滚子的节圆与无凸缘的轨道圈的圆筒状轨道面间，
所述带双凸缘的轨道圈的一对凸缘的至少一方的凸缘由相对于轨道圈为分体的挡圈形成，在安装圆柱滚子后将该挡圈固定于轨道圈，
固定所述挡圈的机构被构成为：在所述带凸缘的轨道圈的侧面形成有供所述挡圈嵌合的嵌合凹部，并将挡圈压入该嵌合凹部，
在所述带凸缘的轨道圈的侧面形成有环状槽。
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