CN106015324B - 自动调心滚子轴承 - Google Patents

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Abstract

自动调心滚子轴承具备外圈、内圈、球面滚子、具有多个收容球面滚子的凹槽的保持器、及引导圈。球面滚子绕着假想线旋转，所述假想线通过所述球面滚子与外滚道面的接触点及所述球面滚子与内滚道面的接触点。凹槽设定为在与球面滚子之间具有间隙并对球面滚子的所述旋转进行限制的大小。引导圈具有如下的侧面形状：即使在凹槽内球面滚子以被限制的最大量绕着假想线旋转，在球面滚子与引导圈之间也能够确保微小间隙。

Description

自动调心滚子轴承
在2015年3月31日提出的日本专利申请2015-071912的说明书、附图、摘要作为参照而援引于本申请。
技术领域
本发明涉及自动调心滚子轴承。
背景技术
以往，作为自动调心滚子轴承，已知有例如日本特开2012-17770号公报记载的结构。如图9的纵剖视图所示，自动调心滚子轴承具备外圈81、内圈84、球面滚子86、环状的保持器88、环状的引导圈90。外圈81在内周具有外滚道面82。内圈84在外周具有两列的内滚道面83。球面滚子86在外滚道面82与两列的内滚道面83之间配置两列。保持器88保持各列的多个球面滚子86。引导圈90设置在保持器88与内圈84之间且两列的球面滚子86的列间。
保持器88具有圆环部91和多个柱部92。圆环部91位于两列的球面滚子86的列间。柱部92从该圆环部91向轴向两侧分别延伸。在各列中形成于在周向上相邻的柱部92之间的区域成为收容(保持)球面滚子86的凹槽94。即，柱部92的周向侧面92a及圆环部91的轴向侧面91a成为与球面滚子86相对的凹槽面。
保持器88的圆环部91在内周侧具有能够与引导圈90的外周面90a接触的接触部93。由此，保持器88通过引导圈90在径向上定位。在接触部93与引导圈90之间设有径向的间隙。在内圈84与引导圈90之间设有径向的间隙。引导圈90相对于内圈84及保持器88成为能够独立地自由旋转的结构。
如前所述，球面滚子86处于被收容在保持器88的凹槽94内的状态。为了使各球面滚子86能够绕滚子中心线旋转而在该球面滚子86与凹槽94(所述凹槽面)之间设有规定的间隙。
在这样的自动调心滚子轴承中，球面滚子86有时绕着假想线L1而旋转微小角度，该假想线L1通过球面滚子86与外滚道面82和内滚道面83的各自的接触点P1、P2。这种情况下，球面滚子86的端面86a有时会与引导圈90的侧面90b接触。尤其是轴向一方侧(图9的左侧)的球面滚子86和轴向另一方侧(图9的右侧)的球面滚子86相互向不同的方向(图9的箭头r1和箭头r2)旋转的情况下，引导圈90被夹在轴向两侧的球面滚子86之间，有时会产生引导圈90磨损等的不良情况。当从引导圈90产生磨损粉时，该磨损粉可能会侵入滚道面而对轴承寿命造成恶劣影响。
发明内容
本发明的目的之一在于抑制自动调心滚子轴承具备的引导圈的不良情况的发生。
本发明的一方案的自动调心滚子轴承的结构上的特征在于，包括：外圈，在内周具有由凹曲面构成的外滚道面；内圈，在外周具有两列由凹曲面构成的内滚道面；多个球面滚子，在所述外滚道面与所述内滚道面之间配置两列；保持器，为了将两列的所述球面滚子按照每一列沿周向隔开间隔地进行保持而具有多个收容该球面滚子的凹槽；及引导圈，设置在所述保持器与所述内圈之间且设置在所述两列的球面滚子的列之间，所述球面滚子绕着假想线旋转，该假想线通过所述球面滚子与所述外滚道面的接触点及所述球面滚子与对应的一方的列的所述内滚道面的接触点，所述凹槽设定为在与所述球面滚子之间具有间隙并对该球面滚子的所述旋转进行限制的大小，所述引导圈具有如下的侧面形状：即使在所述凹槽内所述球面滚子以被限制的最大量绕着所述假想线旋转，在该球面滚子与所述引导圈之间也能够确保微小间隙的侧面形状。
附图说明
图1是表示本发明的自动调心滚子轴承的一实施方式的纵剖视图。
图2是保持器的剖视图。
图3是保持器的一部分及球面滚子的从径向外侧观察到的图。
图4是表示引导圈及其周围的剖视图，示出球面滚子的旋转前的状态。
图5是表示引导圈及其周围的剖视图，示出球面滚子旋转了微小角度的状态。
图6是表示引导圈的侧面的放大图。
图7是用于说明引导圈的变形例的剖视图。
图8(A)是表示旋转前的球面滚子的说明图，(B)是表示绕着假想线旋转了微小角度的球面滚子的说明图。
图9是以往的自动调心滚子轴承的纵剖视图。
具体实施方式
图1是表示本发明的自动调心滚子轴承的一实施方式的纵剖视图。该自动调心滚子轴承具备外圈1及内圈2、多个球面滚子3、保持器5、环状的引导圈6。外圈1和内圈2配置成同心状。球面滚子3在上述外圈1与内圈2之间配置两列。保持器5将这两列的球面滚子3按照各列沿周向隔开间隔地进行保持。引导圈6设于该保持器5与内圈2之间且设于两列的球面滚子3、3的列之间。需要说明的是，在本实施方式中，有时也将该轴承的轴向设为左右方向进行说明。
外圈1左右对称地形成，在其内周形成有单一的外滚道面11。外滚道面11由凹曲面构成，是从轴承的图外的轴线上的点(轴承的中心点)沿着具有规定的半径的球面(球面的一部分)的形状。因此，如图1所示，在轴承的包含轴线(中心线)的剖面即纵剖面中，外滚道面11的形状成为圆弧。
内圈2也左右对称地形成，在其外周形成有两列的内滚道面21。内滚道面21由凹曲面构成，如图1所示，在轴承的纵剖面中，各内滚道面21的形状成为圆弧。该圆弧具有与形成外圈1的外滚道面11的所述球面(球面的一部分)的半径相同的半径。在内圈2的外周面，在两列的内滚道面21、21之间形成有圆筒面22。圆筒面22是与轴承的轴线平行的面。内圈2在内滚道面21的轴向外侧具有防止球面滚子3从保持器5脱落的突缘部23。
所述球面滚子3为桶形，具有由凸曲面构成的外周面32，在外滚道面11及内滚道面21上滚动。球面滚子3在外圈1的外滚道面11与内圈2的两列的内滚道面21之间以两列配置，在各列沿着周向设置多个。
图2是保持器5的剖视图。图3是保持器5的一部分及球面滚子3的从径向外侧观察到的图。保持器5整体为环状，具有中央的圆环部50和柱部51。柱部51从该圆环部50向轴向两侧分别延伸。圆环部50、处于轴向一方侧(在图3中为左侧)的第一柱部51、处于轴向另一方侧(在图3中为右侧)的第二柱部51成为一体。
圆环部50是圆环状的部分，位于两列的球面滚子3、3的列之间。第一柱部51在周向上等间隔地配置。第二柱部51在周向上等间隔地配置。在周向上相邻的第一柱部51之间形成凹槽53。在周向上相邻的第二柱部51之间也形成有凹槽53。轴向一方侧的列及另一方侧的列分别包含的球面滚子3全部具有相同形状。轴向一方侧的凹槽53和另一方侧的凹槽53全部具有相同形状。在一个凹槽53保持有一个球面滚子3。
通过以上，各列包含的多个球面滚子3由保持器5沿周向隔开规定间隔(在本实施方式中为等间隔)地进行保持。该保持器5为了将两列的球面滚子3、3按照各列沿周向隔开间隔地保持，而成为具有多个收容球面滚子3的凹槽53的结构。柱部51的面向周向的侧面51a(以下，称为周向侧面51a)和圆环部50的面向轴向的侧面50a(以下，称为轴向侧面50a)成为与球面滚子3隔有间隙(K1、K2)地相对且能够接触的凹槽面。
在图1中，引导圈6是圆环状的构件，设置在保持器5的圆环部50与内圈2之间且设置在两列的球面滚子3、3的列之间。引导圈6设置在内圈2的圆筒面22的径向外侧且设置在保持器5的圆环部50的径向内侧。在引导圈6与圆筒面22之间设有间隙。在引导圈6与圆环部50的内周面56之间也设有间隙。因此，引导圈6利用圆筒面22而被定位成在径向上具有些许的移动余量的状态。保持器5通过该引导圈6被定位成在径向上具有些许的移动余量的状态。
关于保持器5的形状进一步地进行说明。在图2中，圆环部50在其内周侧具有能够与引导圈6的外周面62接触的接触部55。利用该接触部55，将保持器5在径向上定位。在保持器5、内圈2及引导圈6配置成同心状的状态下，接触部55的内周面56及引导圈6的外周面62构成以内圈2的轴线为中心的圆筒面。在接触部55的内周面56与引导圈6的外周面62之间设有径向的间隙。在图1中，在内圈2的圆筒面22与引导圈6的内周面7之间设有径向的间隙。引导圈6相对于内圈2及保持器5而成为能够独立地自由旋转的结构。
在本实施方式中，外圈1、内圈2及球面滚子3由轴承钢等构成。引导圈6为铸铁制，但也可以是其他的金属制。而且，保持器5为黄铜制，但也可以是其他的金属制。
在具备以上的结构的自动调心滚子轴承(参照图1)中，在轴承(在本实施方式中为内圈2)旋转时，轴向一方侧及另一方侧各自的列所包含的各球面滚子3有时会绕着假想线L1旋转(倾斜)微小角度，该假想线L1通过球面滚子3与外滚道面11及内滚道面21分别的接触点P1、P2。图8(A)示出旋转前的球面滚子3，图8(B)示出绕着假想线L1旋转了微小角度的球面滚子3。当球面滚子3绕着假想线L1旋转时(图8(B)的状态)，该球面滚子3的纵剖面的轮廓形状发生变化。即，在旋转前，在纵剖面中，端面33为直线形状。然而，在旋转后，在纵剖面中，端面33成为凸曲面。需要说明的是，如图1所示，所述接触点P1、P2在球面滚子3的外周面32中是中央部的点。
这样，各球面滚子3有时会绕着所述假想线L1旋转。然而，如图3所示，各球面滚子3由于处于被收容在保持器5的凹槽53内的状态，因此该旋转被限制在微小的规定角度的范围。即，轴向一方侧(在图3中为左侧)的球面滚子3即使以假想线L1为中心而向顺时针方向(图3的箭头r1)开始旋转，在本实施方式中，该球面滚子3的外周面32也会与柱部51的周向侧面51a接触，而其旋转受到限制。该球面滚子3的旋转量取决于该球面滚子3的外周面32与柱部51的周向侧面51a之间的间隙K1。此外，也可以是如下的结构：在该球面滚子3以假想线L1为中心而向顺时针方向(图3的箭头r1)开始旋转的情况下，该球面滚子3的端面33(与如上所述球面滚子3与柱部51接触相比)先与圆环部50的轴向侧面50a接触，其旋转受到限制。这种情况下，球面滚子3的旋转量取决于该球面滚子3的端面33与圆环部50的轴向侧面50a之间的间隙K2。
在轴向另一方侧(在图3中为右侧)也与上述同样。即使球面滚子3以假想线L1为中心而向逆时针方向(图3的箭头r2)开始旋转，在本实施方式中，该球面滚子3的外周面32也会与柱部51的周向侧面51a接触，而其旋转受到限制。该球面滚子3的旋转量取决于该球面滚子3的外周面32与柱部51的周向侧面51a之间的间隙K1。也可以是如下的结构：在该球面滚子3例如以假想线L1为中心而向逆时针方向(图3的箭头r2)开始旋转的情况下，该球面滚子3的端面33(与如上所述球面滚子3与柱部51接触相比)先与圆环部50的轴向侧面50a接触，其旋转受到限制。这种情况下，球面滚子3的旋转量取决于该球面滚子3的端面33与圆环部50的轴向侧面50a之间的间隙K2。
所述间隙K1(K2)设定为规定尺寸，以避免各球面滚子3绕着假想线L1较大地旋转。即，各凹槽53在与球面滚子3之间具有规定的大小的间隙K1(K2)而允许球面滚子3绕着假想线L1的旋转。然而，各凹槽53(间隙K1(K2))设定为对该球面滚子3的绕假想线L1的旋转进行限制的大小。
这样球面滚子3绕着假想线L1旋转微小角度时，如图4至图5所示，该球面滚子3的端面33的一部分接近引导圈6的侧面60。图4是表示引导圈6及其周围的剖视图，示出球面滚子3的旋转前的状态(球面滚子3的滚子中心线存在于纵剖面上的状态)。图5是表示引导圈6及其周围的剖视图，示出球面滚子3旋转了微小角度的状态。球面滚子3旋转的所述微小角度是在保持器5的凹槽53(参照图3)内，球面滚子3由于与凹槽面(51a)的接触而受到限制地旋转了最大量的情况的旋转角度。即，所述微小角度是被容许的最大旋转角度。这样即使球面滚子3旋转最大量，如图5所示，该球面滚子3的端面33也不与引导圈6的侧面60接触。
这样为了避免两者接触，在本实施方式中，引导圈6的侧面60的形状(以下，也称为侧面形状)形成为凹形状。具体进行说明的话，如通过图8(B)说明那样，球面滚子3绕着假想线L1旋转。在纵剖面中，该球面滚子3的端面33成为凸曲面，因此，为了避免与该端面33接触，引导圈6(参照图5)具有凹形状作为所述侧面形状。该凹形状是该引导圈6的轴向尺寸E1在径向中间部H1减小且该引导圈6的轴向尺寸E2在径向内侧部H2扩大的形状(E1<E2)。
如以上所述(如图5所示)，引导圈6具有如下的侧面形状：即使在凹槽53内球面滚子3以被限制的最大量绕着假想线L1旋转，在该球面滚子3的端面33与引导圈6的侧面60之间也能够确保微小间隙g1。
这样的引导圈6具有的凹形的侧面形状不仅在轴向一方侧的侧面60具有，而且在轴向另一方侧的侧面60也同样具有。即，引导圈6具有如下的侧面形状：即使轴向两侧的球面滚子3、3分别在凹槽53内绕着假想线L1旋转被限制的最大量，在这些球面滚子3、3各自的端面33与引导圈6的侧面60之间也能够确保微小间隙g1。
根据本实施方式的具备引导圈6的自动调心滚子轴承，即使球面滚子3绕着假想线L1旋转，也能够防止该球面滚子3与引导圈6的接触(参照图5)，所述假想线L1通过该球面滚子3与外滚道面11及内滚道面21各自的接触点P1、P2。因此，能够抑制引导圈6磨损等的不良情况的发生。由此，能够防止引导圈6的磨损粉附着于例如滚道面11、21而给轴承寿命造成恶劣影响。
尤其是即使轴向两侧的球面滚子3、3相互向不同方向(在图3中为箭头r1和箭头r2的方向)旋转的情况下，在这些球面滚子3、3各自与引导圈6之间也能确保间隙g1。假设未形成上述间隙g1的情况下，轴向两侧的球面滚子3、3成为从轴向两侧夹持引导圈6的状态。其结果是，妨碍引导圈6的自由的旋转，引导圈6发生磨损。然而，根据本实施方式，引导圈6的自由旋转不会受到球面滚子3、3的阻碍，能够抑制引导圈6的磨损。
在本实施方式的引导圈6(参照图4及图5)中，引导圈6的轴向尺寸E1在径向中间部H1减小。然而，由于引导圈6的轴向尺寸E2在径向内侧部H2扩大，因此该引导圈6能够增加与内圈2的圆筒面22接触的接触区域。因此，防止两者间的接触面压力的升高，引导圈6由内圈2在径向上稳定地支承。
这样，引导圈6的轴向尺寸E2在径向内侧部H2扩大。然而，该扩大部61与绕着假想线L1旋转的球面滚子3的端面33不接触。这是因为，如图5所示，该扩大部61与在球面滚子3的端面33和外周面32的交界部上形成的倒角部34相对。
在本实施方式中，如上所述(参照图2)，保持器5具备的圆环部50在其内周侧具有能够与引导圈6的外周面62接触的接触部55。在圆环部50的内周部(参照图5)，接触部55是从圆环部50的轴向两侧的内周面50b向径向内侧隆起而形成的部分。引导圈6的外周面62的轴向尺寸E3大于接触部55的轴向尺寸E4(E3>E4)。因此，得到能够防止两者间的接触面压力升高且引导圈6稳定地支承圆环部50(保持器5)的结构。如上所述，在引导圈6的径向中间部H1处减小轴向尺寸E1，以避免引导圈6与球面滚子3接触。然而，为了稳定地支承圆环部50(保持器5)，而在引导圈6的外周面62侧增大轴向尺寸E3。
图6是表示引导圈6的侧面60的放大图。关于该侧面60的形状，进一步地进行说明。在图6中，球面滚子3由双点划线表示。该球面滚子3是绕着假想线L1(参照图3)旋转的状态。引导圈6除了径向内侧的所述扩大部(第一扩大部)61之外，还在径向外侧具有第二扩大部65。通过在上述扩大部61、65之间设置缩小部66，而侧面60整体成为凹形状。在扩大部61、65中，引导圈6的轴向尺寸比缩小部66增大。
引导圈6的侧面60在径向外侧的端部具有倒角部65a。此外，该侧面60在倒角部65a的径向内侧具有笔直面65b。笔直面65b是沿着与引导圈6的轴线(轴承的轴线)正交的面而形成的面。在自动调心滚子轴承中，球面滚子3的端面33相对于与轴承的轴线正交的面而倾斜。因此，如图6所示，在笔直面65b与球面滚子3的端面33之间形成的间隙g2朝向径向外侧变宽。由此，使存在于引导圈6的径向外侧的润滑油通过该间隙g2而浸入引导圈6的侧面60与球面滚子3的端面33之间，从而容易形成油膜。
在笔直面65b的径向内侧设有锥形面65c。锥形面65c相对于与引导圈6的轴线(轴承的轴线)正交的面而倾斜，如图6所示，在纵剖面中具有直线形状。通过这样形成为直线形状而使凹形状为尽可能简单的形状。在该锥形面65c的径向内侧设有凹圆角面65d。该凹圆角面65d在纵剖面中成为凹形状，具有一定的曲率半径Ra。凹圆角面65d与锥形面65c及其径向内侧的凸圆角面65e平滑地连续。凸圆角面65e在纵剖面中成为凸形状，具有一定的曲率半径Rb。该凸圆角面65e构成扩大部61的侧面。如以上所述，通过尽可能简单的形状而使引导圈6的侧面60成为凹形状。
图7是用于说明引导圈6的变形例的剖视图。图7所示的球面滚子3是绕着假想线L1(参照图3)旋转的状态。在图7所示的引导圈6中，与图5所示的引导圈6相比，省略了径向内侧的扩大部61。其他相同。在图7所示的方式中，与所述实施方式同样，保持器5具有的凹槽(参照图3)53在与球面滚子3之间具有间隙K1、K2而容许球面滚子3的绕假想线L1的旋转。然而，凹槽53(间隙K1、K2)设定为将该球面滚子3的绕假想线L1的旋转限制成微小角度的大小。该引导圈6具有如下的侧面形状：即使在该凹槽53内球面滚子3以被限制的最大量绕着假想线L1旋转，在该球面滚子3的端面33与引导圈6的侧面60之间也能够确保微小间隙g1。
在该图7所示的具备引导圈6的自动调心滚子轴承中，也是即使球面滚子3绕着假想线L1旋转，也能够防止该球面滚子3与引导圈6的接触。由此，能够抑制引导圈6磨损等的不良情况的发生。其结果是，能够防止引导圈6的磨损粉附着于滚道面11、21而给轴承寿命造成恶劣影响。
需要说明的是，本发明的自动调心滚子轴承并不局限于图示的方式，在本发明的范围内也可以是其他的方式的自动调心滚子轴承。例如，保持器5的形状也可以是图示的方式以外的形状。关于保持器5的凹槽53处的与球面滚子3的所述间隙K1(K2)，可以设定为各种值，根据该值来决定引导圈6的侧面60的凹形状。

Claims (3)

1.一种自动调心滚子轴承，包括：
外圈，在内周具有由凹曲面构成的外滚道面；
内圈，在外周具有两列由凹曲面构成的内滚道面；
多个球面滚子，在所述外滚道面与所述内滚道面之间配置两列；
保持器，为了将两列的所述球面滚子按照每一列沿周向隔开间隔地进行保持而具有多个收容该球面滚子的凹槽；及
引导圈，设置在所述保持器与所述内圈之间且设置在所述两列的球面滚子的列之间，
所述球面滚子绕着假想线旋转，该假想线通过所述球面滚子与所述外滚道面的接触点及所述球面滚子与对应的一方的列的所述内滚道面的接触点，
其特征在于，
所述凹槽设定为在与所述球面滚子之间具有间隙并对该球面滚子的所述旋转进行限制的大小，
所述引导圈具有如下的侧面形状：即使在所述凹槽内所述球面滚子以被限制的最大量绕着所述假想线旋转，在该球面滚子与所述引导圈之间也能够确保微小间隙的侧面形状。
2.根据权利要求1所述的自动调心滚子轴承，其中，
所述引导圈具有该引导圈的轴向尺寸在径向中间部减小且该引导圈的轴向尺寸在径向内侧部扩大的凹形状作为所述侧面形状。
3.根据权利要求1或2所述的自动调心滚子轴承，其中，
所述保持器具有位于两列的所述球面滚子的列之间的圆环部、及从该圆环部分别向轴向两侧延伸的多个柱部，
所述圆环部在内周侧具有能够与所述引导圈的外周面接触的接触部，
所述引导圈的外周面的轴向尺寸比所述接触部的轴向尺寸大。
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