CN106838009A - 滚动轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种滚动轴承，具备内圈、外圈、多个滚珠、保持这些滚珠的保持器。在外圈与安装该外圈的壳体嵌合的嵌合面上形成有抑制爬行用的环状槽。环状槽具有在径向的额定静载荷作用时环状槽的槽底部不与壳体接触的深度。

Description

滚动轴承
在2015年11月16日提出的日本专利申请2015-224102的公开，包括其说明书、附图及摘要作为参照而全部包含于此。
技术领域
本发明涉及滚动轴承。
背景技术
各种产业设备使用大量的滚动轴承。滚动轴承具备内圈、外圈、多个滚动体及保持器。滚动体设置于内圈与外圈之间。保持器保持滚动体。例如图8所示，在对壳体97内的旋转轴95进行支承的滚动轴承90中，内圈91外嵌而安装于旋转轴95，外圈92安装于壳体97的内周面98。
尤其滚动轴承90是深槽球轴承，而且是一方向的轴向载荷作用的轴承的情况下，内圈91与旋转轴95以“过盈配合”的状态组装。相对于此，外圈92与壳体97多以“间隙配合”的状态组装。因此，在旋转轴95旋转的使用状态下，在外圈92与壳体97之间容易产生爬行(外圈92相对于壳体97的周向的滑动)。
因此，提出了在外圈92的外周面形成有用于抑制爬行产生的槽(环状槽)93的滚动轴承的方案(参照日本特开2006-322579号公报)。根据该滚动轴承，能够抑制在径向(径向方向)的较大的载荷作用的情况下容易产生的爬行。需要说明的是，在这样的载荷作用的情况下容易产生的爬行是外圈92向与轴承旋转方向相同的方向缓慢滑动的爬行。
通过在外圈92的外周面形成环状槽93能够抑制所述那样的爬行。然而，在日本特开2006-322579号公报中，关于环状槽93的深度，还公开了如下那样的结构。即，公开了在由于滚珠(滚动体)94与外圈轨道面进行压力接触并滚动而外圈92的环状槽93的形成部位沿径向变形的情况下，该形成部位的一部分(槽底部)与壳体97的内周面98接触而被挡住的结构。这样，以往，环状槽93的深度设定为在实际的使用时(以下，称为实际使用时)环状槽93的变形的部分(槽底部)能够与壳体97接触。
然而，本申请的发明者关于在固定圈形成的抑制爬行用的环状槽进一步推进研究时，发现了下述的情况。这是即便在外圈形成环状槽，在滚动轴承的实际使用时，若槽底部弹性变形而与对方构件接触，则由于该接触状态的变化(脉动)，仍可能会产生爬行的情况。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种能够更有效地抑制爬行的产生的滚动轴承。
本发明的一方式的滚动轴承的结构上的特征在于，具备：内圈；外圈；多个滚动体，设置于所述内圈与所述外圈之间；及保持器，保持所述多个滚动体，所述内圈和所述外圈中的一方为旋转圈，另一方为固定圈，所述固定圈在与安装该固定圈的对方构件嵌合的嵌合面上形成有抑制爬行用的环状槽，所述环状槽具有在作用有径向的额定静载荷时该环状槽的槽底部不能与所述对方构件接触的深度。
附图说明
前述及后述的本发明的特征及优点通过下面的具体实施方式的说明并参照附图而明确，其中，相同的标号表示相同的部件。
图1是表示包含本发明的滚动轴承的旋转装置的一实施方式的纵向剖视图。
图2是滚动轴承的剖视图。
图3是说明环状槽及其形成的说明图。
图4是额定静载荷作用于滚动轴承的情况的外圈及壳体的放大剖视图。
图5是不同的方式的环状槽形成于外圈的滚动轴承的剖视图。
图6是表示图2所示的滚动轴承的变形例的剖视图。
图7是另一方式的滚动轴承的剖视图。
图8是用于说明以往的滚动轴承的剖视图。
具体实施方式
以下，基于附图，说明本发明的实施方式。图1是表示包含本发明的滚动轴承7的旋转装置1的一实施方式的纵向剖视图。旋转装置1具有壳体2及旋转轴4，通过一对滚动轴承7、7将旋转轴4在壳体2支承为旋转自如。旋转轴4具有小径轴部4a、4a和大径轴部4b。在小径轴部4a、4a安装有滚动轴承7、7。大径轴部4b设置于滚动轴承7、7(内圈11、11)之间且外径比小径轴部4a大。
在壳体2的内周面3(以下，也称为壳体内周面3)的轴向两侧设有环状部5a、5b。滚动轴承7、7是电动机用的预压赋予型的轴承。滚动轴承7、7处于被赋予轴向一侧的载荷(预压)的状态。
轴向一侧(在图1中为右侧)的滚动轴承7与轴向另一侧(在图1中为左侧)的滚动轴承7为相同的结构。以下，以轴向一侧(在图1中为右侧)的滚动轴承7为代表来说明详细的结构。
图2是滚动轴承7的剖视图。滚动轴承7具备内圈11、外圈12、多个滚动体、环状的保持器14。内圈11外嵌而安装于旋转轴4。外圈12安装于壳体内周面3。滚动体设置于上述内圈11与外圈12之间。保持器14保持这些滚动体。本实施方式的滚动体为滚珠13，图2所示的滚动轴承7为深槽球轴承。如上所述，在该滚动轴承7作用有一方向的轴向载荷。
在本实施方式中，内圈11与旋转轴4以“过盈配合”的状态组装，内圈11紧贴嵌合于旋转轴4且能够与旋转轴4一体旋转。相对于此，外圈12安装于处于固定状态的壳体2。该外圈12以“间隙配合”的状态组装于壳体内周面3。因此，在旋转轴4与内圈11一起旋转的使用状态下，在外圈12与壳体2之间有时会产生爬行(外圈12相对于壳体2的周向的滑动)。需要说明的是，关于爬行，在后文说明。
在内圈11的外周面设有供滚珠13滚动的内圈轨道槽(轨道面)11a。在外圈12的内周面设有供滚珠13滚动的外圈轨道槽(轨道面)12a。多个滚珠13设置于内圈11与外圈12之间的环状空间15。当滚动轴承7旋转时(当内圈11旋转时)，这些滚珠13以由保持器14保持的状态在内圈轨道槽11a和外圈轨道槽12a上滚动。
保持器14将多个滚珠13沿周向空出规定间隔(等间隔)地保持。在保持器14上沿周向形成有用于收容多个滚珠13的兜孔18。本实施方式的保持器14具有圆环部14a和多个柱部14b。圆环部14a设置在滚珠13的轴向一侧。柱部14b从该圆环部14a向轴向另一侧延伸。在圆环部14a的轴向另一侧(在图2中为左侧)，在周向上相邻的一对柱部14b、14b之间成为兜孔18。需要说明的是，保持器14也可以是其他的方式，例如，可以设为在轴向另一侧也具有圆环部的结构。
在本实施方式的滚动轴承7中，作为固定圈的外圈12安装于壳体2(对方构件)。该外圈12的外周面成为与壳体2(内周面3)嵌合的嵌合面22。如图2所示，在该嵌合面22形成环状槽32。环状槽32由沿周向连续的环状的凹槽构成。环状槽32形成在嵌合面22的轴向的中央部。滚珠13与外圈轨道槽12a接触的接触点的径向外侧的位置与环状槽32的轴向的中央一致。
在此，说明在壳体2与外圈12之间产生的爬行。在滚动轴承7处可能产生的爬行可考虑如下三种。需要说明的是，下述的轴承旋转方向在本实施方式的情况下是作为旋转圈的内圈11的旋转方向。
·第一爬行：外圈12向与轴承旋转方向相同的方向缓慢滑动的爬行
·第二爬行：外圈12向与轴承旋转方向相同的方向快速滑动的爬行
·第三爬行：外圈12向与轴承旋转方向相反的方向滑动的爬行
第一爬行在径向(径向方向)的较大的载荷作用于滚动轴承7的情况下容易产生，可认为由于下述的机理而产生。即，在径向的较大的载荷作用于滚动轴承7的情况下，滚珠13在承受高负载而通过外圈轨道槽12a时，在其正下方即外圈外周侧局部性地发生弹性变形。由于滚珠13沿着外圈轨道槽12a移动，因此外圈12进行脉动变形(脉动位移)。由此，以外圈12的与壳体2接触的接触区域的弹性变形为起因而产生相对滑动，可认为由于该相对滑动而产生第一爬行。
第二爬行的外圈12的移动方向(滑动方向)与第一爬行相同，但是滚动轴承7关于径向在无负载的状态下容易产生。即，可认为在径向上无负载的情况下，由于内圈11的旋转而带领外圈12旋转，由此产生第二爬行。
第三爬行的外圈12的移动方向(滑动方向)与第一及第二爬行相反。可认为这是例如由于径向的载荷成为偏载荷而外圈12沿着壳体内周面3振摆旋转从而产生的。
在本实施方式的滚动轴承7中，为了抑制所述第一爬行，在外圈12的嵌合面22即外圈轨道槽12a的径向外侧形成所述环状槽32。图2所示的环状槽32具有比外圈轨道槽12a的轴向宽度Y大的槽宽X0，但是也可以具有外圈轨道槽12a的轴向宽度Y以下的槽宽X0。
这样在外圈12的与壳体2嵌合的嵌合面22形成环状槽32。由此，能够抑制以所述的第一爬行的产生机理中说明那样的弹性变形为起因的相对滑动的产生，能够抑制第一爬行。即，在滚动轴承7上作用有径向的较大的载荷的情况下，外圈12中的外圈轨道槽12a的径向外侧的区域向径向外侧进行弹性变形(扩径)。然而，通过在该区域形成环状槽32，能够使弹性变形(扩径)主要在环状槽32的范围内产生。因此，能够降低弹性变形部分与壳体内周面3直接接触的作用。其结果是，弹性变形不向作为对方构件的壳体2传递，能抑制外圈12与壳体2之间的第一爬行的产生。通过以上所述，环状槽32成为第一抑制爬行用的槽(避让槽)。
由于设置这样的环状槽32，因此外圈12在环状槽32的轴向两侧具有圆筒部36、37。这些圆筒部36、37的外周面36a、37a由以滚动轴承7的轴承中心线C0为中心的圆筒面构成，成为能够沿壳体2(内周面3)接触的面。如图2所示，在包含轴承中心线C0的截面中，圆筒部36、37的外周面36a、37a的截面形状具有与轴承中心线C0平行的直线形状。
对环状槽32的具体的结构进行说明。在图2所示的方式中，环状槽32具有槽底部33和一对槽侧部，一对所述槽侧部成为一对锥面部34、35。槽底部33具有以轴承中心线C0为中心的圆筒面形状。锥面部34(35)从该槽底部33的轴向两侧的端部33a(33b)朝向圆筒部36(37)的外周面36a(37a)侧延伸设置。通过这一对锥面部34、35，虽然朝向嵌合面22侧(即，径向外侧)而环状槽32的槽宽变宽。在图2中，最靠径向外侧的环状槽32的槽宽(轴向的宽度尺寸)为X0。
在包含轴承中心线C0的截面中，轴向一侧的锥面部35的截面形状具有从槽底部33的端部33b朝向嵌合面22(外周面37a)延伸的形状，成为相对于嵌合面22(外周面37a)而倾斜的直线形状。轴向另一侧的锥面部34的截面形状具有从槽底部33的端部33a朝向嵌合面22(外周面36a)延伸的形状，成为相对于嵌合面22(外周面36a)而倾斜的直线形状。在本实施方式中，轴向一侧的锥面部35与轴向另一侧的锥面部34在图2中具有左右对称形状。
在图2所示的截面中，直线形状的一侧的锥面部35的延长假想线35a与嵌合面22(外周面37a)之间的角度θ1设定为5°～45°(5°以上且45°以下)。与之同样，直线形状的另一侧的锥面部34的延长假想线34a与嵌合面22(外周面36a)之间的角度θ2设定为5～45°。
关于角度θ1、θ2的上限值。除了设为45°以外，也可以设为30°，还可以设为15°。关于角度θ1、θ2的下限值，除了设为5°以外，也可以设为8°。需要说明的是，在图2中，为了便于理解环状槽32的截面形状，与实际相比更大地记载了角度θ1、θ2及深度h。
环状槽32的形成可以通过使磨具60(参照图3(A))与外圈12的外周面接触来进行。因此，磨具60只要是具有与所述槽底部33及所述锥面部34、35一致的凸形状的结构即可。由此，环状槽32的形成变得容易。圆筒部36、37的外周面36a、37a的研磨可以在环状槽32的形成前预先结束。
在此，如上所述(参照图2)，即使在外圈12形成环状槽32，在滚动轴承7的实际使用时，也存在外圈12弹性变形而槽底部33的一部分与壳体2(内周面3)接触的情况。这种情况下，由于该接触状态的变化(脉动)而可能会产生第一爬行。因此，在滚动轴承7中，如图4所示，环状槽32的深度h设定为即使径向的额定静载荷(基本额定静载荷)作用，槽底部33也不与壳体2(内周面3)接触的值。即，在额定静载荷作用于滚动轴承7而外圈12的一部分弹性变形时，在槽底部33与壳体2的内周面3之间形成间隙S，两者处于非接触的状态。滚动轴承7在实际使用时，多在额定静载荷以下的径向载荷作为动态的载荷而作用的条件下使用。由此，根据所述结构，在实际使用时能够更有效地抑制第一爬行的产生。图4是额定静载荷作用于滚动轴承7的情况的外圈12及壳体2的放大剖视图。在该图4中，实线表示由于额定静载荷作用而弹性变形之后的状态，双点划线表示载荷未作用的状态。所述额定静载荷是基于JIS B1519：2009的“基本径向静额定载荷”。
环状槽32的深度h是以嵌合面22(外周面36a、37a)为基准的深度。若轴承的型号不同，则所述额定静载荷不同。因此，环状槽32的深度h根据轴承的型号而不同。需要说明的是，可以将深度h设为例如小于0.1mm。
若环状槽32过深，则外圈12的强度·刚性下降。因此，环状槽32具有当超过所述额定静载荷的较大的径向载荷作用时槽底部33能够与壳体2接触的深度h。通过这样设定环状槽32的深度h，在超过额定静载荷的较大的径向载荷作用的情况下，槽底部33的一部分与壳体2接触。其结果是，能够将该较大的载荷向壳体2传递。
在图2所示的滚动轴承7的情况下，环状槽32在截面中具有直线形状的锥面部34、35。因此，该环状槽32(锥面部34、35)与嵌合面22(外周面36a、37a)的交叉部分39a、39b的形状未成为尖锐地变尖的形状(例如，成为直角地变尖的形状)而成为较大的钝角。由此，能够缓和交叉部分39a、39b分别与壳体2接触产生的壳体2的接触面压局部性地升高的情况。其结果是，即便在外圈12产生爬行，磨损也难以发展。
而且，在通过磨具60(参照图3(A)))形成环状槽32时，形成的环状槽32在槽底部33的轴向两侧具有在截面中成为直线形状的锥面部34、35。由此，即使该磨具60的切入深度E0存在些许的偏差，也能够使环状槽32的槽宽X0的尺寸精度难以受到其影响。因此，能够抑制环状槽32的槽宽X0的尺寸的偏差。以下说明能够抑制这样的偏差的作用。
如图3(A)所示，使磨具60接近外圈12的外周面(嵌合面22)，而且如双点划线所示使磨具60接触外圈12的外周面(嵌合面22)，由此来进行环状槽32的形成。图3(A)示出形成所希望的(如设计值那样的)环状槽32的情况。磨具60的切入深度为设定值E0，这种情况下，形成所希望的(如设计值那样的)槽宽X0。相对于此，图3(B)示出磨具60相对于外圈12的切入深度E1比设定值E0(参照图3(A))深的情况。这种情况下，虽然形成的环状槽32的槽宽X1比规定的槽宽X0稍大，但是其变化量(X1-X0)小。图3(C)示出磨具60的切入深度E2比设定值E0(图3(A))浅的情况。这种情况下，虽然形成的环状槽32的槽宽X2比规定的槽宽X0稍小，但是其变化量(X0-X2)小。
如以上所述，图2所示的方式的环状槽32在截面中具有直线形状的锥面部34、35。由此，即使磨具60的切入深度E0存在偏差(E1、E2)，也能够难以对环状槽32的槽宽X0的尺寸造成影响。因此，环状槽32的尺寸管理·生产管理比较容易。其结果是，容易使环状槽32的槽宽X0接近设计值，能够适当地发挥环状槽32产生的爬行抑制的作用。能够抑制所述交叉部分39a、39b(参照图2)与壳体2接触引起的壳体2的面压的升高。能够抑制环状槽32的槽宽X0的尺寸的偏差，因此也适合于量产。
图5是将不同方式的环状槽32形成于外圈12的滚动轴承7的剖视图。图5所示的滚动轴承7与图2所示的滚动轴承7相比，虽然环状槽32的形状不同，但是其他相同，关于相同点省略说明。
图5所示的环状槽32具有槽底部33和一对槽侧部64、65。槽底部33及一对槽侧部64、65都成为弧形状。即，该环状槽32由截面为弧形状(圆弧形状)的槽构成。是环状槽32的槽宽X0远大于深度h的弧形状。在该图5所示的环状槽32的情况下，也与图2所示的环状槽32同样地，环状槽32具有即使径向的额定静载荷(基本额定静载荷)作用而槽底部33也不与壳体2(内周面3)接触的深度h。即，在额定静载荷作用于滚动轴承7而外圈12的一部分弹性变形时，在槽底部33与壳体2的内周面3之间形成间隙，两者处于非接触的状态。因此，在实际使用时能够更有效地抑制第一爬行的产生。
在图5所示的环状槽32的情况下，环状槽32(槽侧部64、65)与嵌合面22(外周面36a、37a)的交叉部分39a、39b的形状未成为尖锐地变尖的形状(例如，成为直角地变尖的形状)而成为较大的钝角。由此，能够缓和交叉部分39a、39b分别与壳体2接触引起的壳体2的接触面压局部性地升高的情况。其结果是，即便在外圈12产生爬行，磨损也难以发展。
图6是表示图2所示的滚动轴承7的变形例的剖视图。在图6所示的方式中，在环状槽32的槽侧部即锥面部34、35与嵌合面22(外周面36a、37a)的交界，即，锥面部34(35)与外周面36a(37a)的交叉部分39a(39b)，设置具有凸圆弧形状的圆弧面40。
在此，外圈12在环状槽32处与壳体2不接触，在环状槽32以外的部分(外周面36a、37a)接触。因此，在所述交叉部分39a(39b)设置具有凸圆弧形状的圆弧面40。因此，该交叉部分39a(39b)与壳体2接触。由此，能够防止作用于壳体2的接触面压局部性地增大的情况。
在图6所示的方式中，槽底部33与锥面部34(35)的交界部经由凹状的圆弧面41而连续。由此，环状槽32中的截面形状未急变，因此能够防止所述交界部的应力集中的产生。关于图6所示的环状槽32的形成也与图2的情况同样地基于磨具进行，但也可以同时进行环状槽32的形成和圆筒部36、37的外周面36a、37a的研磨。这样在槽底部33与锥面部34(35)的交界部设置凹状的圆弧面41的结构也可以应用于图2所示的方式。
在所述各实施方式中，内圈11是与安装该内圈11的对方构件(旋转轴4)进行一体旋转的旋转圈。外圈12是在安装该外圈12的对方构件(壳体2)处(虽然爬行但是)固定的固定圈。然而，在本发明中，只要是内圈11和外圈12中的一方为旋转圈且另一方为固定圈即可。也可以与所述实施方式相反地，如图7所示，安装于轴54的内圈11为固定圈，且外圈12是与壳体55一起进行一体旋转的旋转圈。这种情况下，内圈11与轴54之间成为间隙配合的状态，相对于轴54而内圈11爬行。因此，在内圈11的与作为对方构件的轴54嵌合的嵌合面(内周面)21上(与所述的各方式同样地)形成有环状槽42。该环状槽42具有即使径向的额定静载荷(基本额定静载荷)作用，槽底部43也不与轴54接触的深度h。
滚动轴承7在实际使用时，多在额定静载荷以下的径向载荷作为动态的载荷作用的条件下使用。由此，根据图7所示的所述结构，在实际使用时能够更有效地抑制第一爬行的产生。对于该图7所示的环状槽42，可以应用图2、图5、图6所示的环状槽32的结构(例如，角度θ1、θ2、深度h等的结构)。
如以上所述公开的实施方式在全部的点上为例示而不受限制。即，本发明的滚动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结构。例如，在图2及图6所示的环状槽32中，槽底部33可以是凹形的圆弧面。
在图1中，作为电动机用的预压赋予型的轴承而说明了滚动轴承7。然而，也可以是电动机用以外，本发明的滚动轴承能够应用于爬行成为课题的旋转设备。滚动轴承除了深槽球轴承以外也可以是角接触球轴承。而且，滚动体可以是滚珠以外，可以是圆筒滚子或圆锥滚子。
根据本发明，在实际使用时，能够更有效地抑制爬行的产生。

Claims (3)

1.一种滚动轴承，包括：
内圈；
外圈；
多个滚动体，设置于所述内圈与所述外圈之间；及
保持器，保持所述多个滚动体，
所述内圈和所述外圈中的一方为旋转圈，另一方为固定圈，其中，
安装于对方构件的所述固定圈的嵌合面在径向上的所述对方构件侧的所述固定圈的面分别形成为配置于轴向的一侧的第一局部周面和相比所述第一局部周面配置于轴向另一侧的第二局部周面，在所述第一局部周面与所述第二局部周面之间形成有抑制爬行用的环状槽，
所述环状槽具有在作用有径向的额定静载荷时该环状槽的槽底部不能与所述对方构件接触的深度。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承，其中，
在所述环状槽与所述嵌合面的交界处设置有具有凸圆弧形状的圆弧面。
3.根据权利要求1或2所述的滚动轴承，其中，
所述环状槽由截面为弧形状的槽构成。
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