CN107013569B - 滚动轴承 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种滚动轴承，该滚动轴承具备内圈、外圈、多个滚珠、保持多个滚珠的保持器，内圈为旋转圈且外圈为固定圈。在与安装外圈的壳体嵌合的嵌合面上形成有爬行抑制用的环状槽。环状槽具有：槽主体部；倾斜槽部，分别在槽主体部的轴向两侧形成得比槽主体部浅且随着朝向槽主体部侧而变深。当由于从滚珠接受的径向载荷而外圈发生弹性变形时，倾斜槽部能够与壳体接触。

Description

滚动轴承

在2015年11月25日提出的日本专利申请2015-229933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

在各种产业设备中使用较多的滚动轴承。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10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。

尤其是在滚动轴承90为深槽球轴承且为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92b形成有用于抑制爬行产生的槽(环状槽)93的滚动轴承(参照日本特开2006-322579号公报)。根据该滚动轴承90，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。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地滑动的爬行。

如上所述，通过在外圈92的外周面92b形成环状槽93，能够抑制径向的较大的载荷作用于滚动轴承90时的所述爬行。然而，通过该径向的较大的载荷，环状槽93的轴向两侧的角部99与壳体97接触。由此，在壳体97中的该角部99接触的部分，接触面压局部性地升高。这种情况下，当外圈92即便是稍微爬行时，壳体97的磨损也容易进展。

发明内容

本发明的目的之一是在滚动轴承的固定圈上形成有作为爬行抑制用的环状槽的情况下，抑制安装该固定圈的对方部件产生的接触面压局部性地升高的情况。

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、设置于所述内圈与所述外圈之间的多个滚动体、及保持所述多个滚动体的保持器，所述内圈和所述外圈中的一方为旋转圈，另一方为固定圈，在所述固定圈与安装所述固定圈的对方部件嵌合的嵌合面上形成有爬行抑制用的环状槽，所述环状槽具有槽主体部和倾斜槽部，所述倾斜槽部分别在该槽主体部的轴向两侧形成得比该槽主体部浅且随着朝向该槽主体部侧而变深，当由于从所述滚动体接受的径向载荷而所述固定圈发生弹性变形时，所述倾斜槽部能够与所述对方部件接触。

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剖视图。

图2是滚动轴承的剖视图。

图3是表示环状槽及其周围的放大剖视图。

图4是表示环状槽及其周围的放大剖视图。

图5是用于说明环状槽的功能的说明图。

图6是说明环状槽的变形例的剖视图。

图7是说明图6所示的环状槽的功能的剖视图。

图8是环状槽的说明图。

图9是表示滚动轴承的另一方式的剖视图。

图10是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上支承为旋转自如。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处于被赋予了轴向的载荷(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为代表而说明详细的结构。

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，一方向的轴向载荷作用于该滚动轴承7。

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紧贴地嵌合于旋转轴4且能够与旋转轴4一体旋转。相对于此，外圈12安装在处于固定状态的壳体2上。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，在后文也进行说明。

在内圈11的外周面设有供滚珠13滚动的内圈滚道槽(滚道面)11a。在外圈12的内周面设有供滚珠13滚动的外圈滚道槽(滚道面)12a。多个滚珠13设于内圈11与外圈12之间的环状空间15内。当滚动轴承7旋转时(内圈11旋转时)，这些滚珠13以由保持器14保持的状态在内圈滚道槽11a和外圈滚道槽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上沿周向形成有多个用于收容滚珠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。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(对方部件)。该外圈12的外周面成为与壳体2(内周面3)相对的嵌合面22。如图2所示，在该嵌合面22形成有环状槽32。环状槽32由沿周向连续的环状的凹槽构成，其截面形状沿周向不变化而相同。环状槽32形成在嵌合面22的轴向的中央部。滚珠13相对于外圈滚道槽12a的接触点P的径向外侧的位置与环状槽32的轴向中央部一致。

在表示环状槽32的各图中，为了便于说明其形状而将环状槽32记载得较深。然而，实际的环状槽32的深度与外圈12的厚度相比极小，环状槽32的深度可以设为例如小于1mm。

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可能产生的爬行可考虑如下的三种。需要说明的是，在本实施方式的情况下，下述的轴承旋转方向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地滑动的爬行

·第二爬行：外圈12向与轴承旋转方向相同的方向快速地滑动的爬行

·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受到高负载而通过外圈滚道槽12a，此时，滚珠13的正下方的外圈外周侧局部地弹性变形。滚珠13沿着外圈滚道槽12a移动，因此外圈12发生脉动变形(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。

关于第二爬行，外圈12的移动方向(滑动方向)与第一爬行相同，但是在滚动轴承7在径向上为无负载的状态下容易产生。即，在径向上无负载的情况下，通过内圈11的旋转而带领外圈12旋转，可认为由此产生第二爬行。

关于第三爬行，外圈12的移动方向(滑动方向)与第一及第二爬行相反。这可认为由于例如因径向的载荷成为偏载荷而外圈12沿着壳体内周面3振摆回转而产生。

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且在外圈滚道槽12a的径向外侧形成有所述环状槽32。图2所示的环状槽32具有比外圈滚道槽12a的轴向宽度Y大的槽宽X0，但是也可以具有外圈滚道槽12a的轴向宽度Y以下的槽宽X0。

这样，在外圈12与壳体2嵌合的嵌合面22形成有环状槽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，在径向的较大的载荷作用于滚动轴承7的情况下，外圈12中的外圈滚道槽12a的径向外侧的区域向径向外侧发生弹性变形(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，能够减少弹性变形部分与壳体内周面3直接接触的范围。其结果是，弹性变形(几乎)不向作为对方部件的壳体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成为第一爬行抑制用的槽(避让槽)。

由于设置有这样的环状槽32，而外圈12在环状槽32的轴向两侧具有圆筒部36、37。上述圆筒部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，成为能够沿着壳体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的结构进行说明。图3是表示环状槽32及其周围的放大剖视图。环状槽32具有轴向中央的槽主体部40和分别在该槽主体部40的轴向两侧设置的倾斜槽部48。在图3所示的环状槽32的情况下，槽主体部40具有作为圆筒形状的槽底面40a和在该槽底面40a的轴向两侧设置的成为圆环形状的槽侧面40b、40b。该槽主体部40具有截面矩形的凹槽形状。

一对倾斜槽部48、48分别具有随着朝向槽主体部40侧而变深的倾斜形状(锥形形状)。倾斜槽部48在成为最深的部分(最靠槽主体部40侧的部分)的该倾斜槽部48的终端48c处比槽主体部40浅。倾斜槽部48的底面48a与所述外周面36a(37a)的交叉部成为倾斜槽部48的起始端48b。倾斜槽部48的底面48a与槽主体部40的侧面40b的交叉部成为倾斜槽部48的终端48c。倾斜槽部48的底面48a在包含轴承中心线C0的截面中成为直线性的倾斜形状。设外周面36a(37a)与底面48a的延长线所成的角度在图3中为θ。

倾斜槽部48的形状(倾斜角度θ)如下设定。在图2中，当径向载荷作用于滚动轴承7时，外圈12以向径向外侧鼓出的方式发生弹性变形。此时，如图4所示，倾斜槽部48、48(其至少一部分)成为通过面而与壳体内周面3接触的形状。相对于此，在径向载荷比图4所示的状态小的情况下，如图3所示，倾斜槽部48、48成为不与壳体2接触的形状。这样，在图3所示的环状槽32中，倾斜槽部48、48分别根据作用于外圈12的径向载荷的大小而能够成为不与壳体2接触的状态(参照图3)和与壳体2接触的状态(参照图4)中的任一方的状态。

如上所述，倾斜槽部48的倾斜形状(倾斜角度θ)设定为，当作用于外圈12的径向载荷比较大而外圈12的变形增大时，底面48a与壳体内周面3进行面接触。即，该倾斜槽部48的形状设定为，当较大的径向载荷作用于外圈12而外圈12在倾斜槽部48处发生弹性变形时，该倾斜槽部48的底面48a接近以轴承中心线C0为中心的圆筒面。

根据具有这样的倾斜槽部48、48的环状槽32，当作用于外圈12的径向载荷比较大而外圈12的变形增大时，倾斜槽部48的至少一部分成为不是经由角而是经由面而与壳体2接触的状态。由此，能够抑制壳体2的接触面压局部性地升高的情况。在作用于外圈12的径向载荷比较小而外圈12的变形小的情况下，倾斜槽部48成为不与壳体2接触的状态。由此，环状槽32成为包含槽主体部40及倾斜槽部48、48的结构，能够增大其槽宽X0(参照图3)。其结果是，能够提高爬行抑制的效果。

说明通过增大环状槽32的槽宽X0而提高爬行抑制的效果的情况。当外圈12因径向载荷而向径向外侧弹性变形时，外圈12的外周部的变形量如图5所示在接近于滚珠13与外圈滚道槽12a的接触点P的中央部Q1处增大，随着朝向轴向两侧部Q2、Q3而变形量减小。在图5中的上侧的区域示出外圈外周部的变形量。在图5中，为了便于说明而将环状槽32设为矩形槽。因此，为了抑制所述那样的第一爬行，只要在变形量增大的区域尽量形成环状槽32即可。因此，与形成图5的虚线所示的环状槽32-1(槽宽X0-1)的情况相比，形成图5的实线所示的环状槽32-2(槽宽X0-2)的情况下，只要使外圈12的变形量增大的区域不与壳体2(参照图2)接触即可。由此，能抑制以外圈12的脉动变形(脉动位移)为起因的第一爬行。通过以上所述，环状槽32的槽宽X0越大，则第一爬行抑制的作用越提高。

因此，在图2所示的滚动轴承7中，在槽主体部40的轴向两侧形成倾斜槽部48、48，来扩大环状槽32的槽宽X0。由此，能提高该环状槽32产生的第一爬行抑制的作用。

如上所述，比较大的径向载荷发挥作用(变形量增大)的情况包括例如从旋转装置1(参照图1)停止或者以低速旋转的状态开始为了急速地提高转速而高转矩作用于旋转轴4的情况。相对于此，比较小的径向载荷发挥作用(变形量减小)的情况包括例如在稳态运转时低转矩作用于旋转轴4的情况。

通过以上所述，在图2所示的滚动轴承7中，在形成于外圈12的环状槽32处，倾斜槽部48、48分别由于从滚珠13接受的径向载荷而外圈12发生弹性变形。并且，如图4所示，具有能够与壳体2接触的倾斜形状。因此，不是如以往(参照图10)那样环状槽93的角部99与壳体97接触，而是如图4所示，倾斜槽部48经由面能够与壳体2接触。由此，能够抑制壳体2的接触面压局部性地升高的情况。

图6是说明环状槽32的变形例的剖视图。该环状槽32具有的槽主体部40具有轴向中央的第一槽41、第二槽42、42。第二槽42、42分别设置在该第一槽41的轴向两侧。第一槽41与其两侧的第二槽42、42连续。本实施方式的槽主体部40(环状槽32)以第一槽41为中心(在图6中)而具有左右对称形状。第一槽41具有第一深度h1。第二槽42、42分别具有比第一槽41浅的第二深度h2。因此，槽主体部40成为具有中央变深的台阶形状的凹槽。所述深度h1、h2是距外周面36a、37a的深度尺寸。并且，在该第二槽42、42的轴向两侧设有与图3所示的方式同样的倾斜槽部48、48。

说明图6所示的环状槽32的功能。如上所述，当径向载荷作用于滚动轴承7时，外圈12由于从滚珠13接受的径向外侧方向的径向载荷而发生弹性变形。当由于比较大的径向载荷而外圈12发生弹性变形时，如图7所示，第二槽42内的第一槽41侧的一部分43与壳体2(内周面3)接触。即，第二槽42(参照图6)的所述一部分43具有能够与壳体2接触的槽深度(h2)。

相对于此，第一槽41即使在比较大的径向载荷，即，所述一部分43与壳体2接触那样大的径向载荷作用于外圈12的情况下，如图6所示，也不能与壳体2(内周面3)接触。即，第一槽41具有不能与壳体2接触的槽深度(h1)。

在图6所示的环状槽32中，第二槽42的深度h2也如下设定。即，当径向载荷作用于滚动轴承7时，外圈12发生弹性变形。第二槽42的深度h2设定为，如图7所示，在该弹性变形引起的变形量增大的情况下，第二槽42的所述一部分43与壳体2接触，如图6所示，在变形量减小的情况下，第二槽42的所述一部分43不与壳体2接触。这样在本实施方式中，第二槽42的所述一部分43根据作用于外圈12的径向载荷的大小，能够成为与壳体2接触的状态(参照图7)和不与壳体2接触的状态(参照图6)中的任一方的状态。

这样，在图6所示的滚动轴承7中，当比较大的径向载荷发挥作用，由于从滚珠13接受的径向载荷而外圈12发生弹性变形时，如图7所示，第二槽42内的第一槽41侧的一部分43能够与壳体2接触。在该接触的状态下，所述径向载荷的一部分从第二槽42的所述一部分43向壳体2传递。因此，能够降低在环状槽32处产生的应力。即，槽主体部40包含的一对所述一部分43、43与壳体2接触。由此，如图8所示将外圈12考虑为两点支承梁B的情况下，上述一部分43、43成为梁B的支点，上述支点43、43之间的距离L2减小(L2<L1)，因此能够降低在环状槽32的中央部(梁B的中央部)产生的应力。图8所示的距离L1是在第二槽42的所述一部分43不与壳体2接触的情况下，将其外圈12考虑为两点支承梁B时的支点间的距离。

此外，在图6所示的环状槽32时，作用于外圈12的径向载荷比较小而外圈12的变形小的情况下，如上所述(参照图6)，第二槽42、42的一部分43、43成为不与壳体2接触的状态。由此，能够增大包含第一槽41及第二槽42、42的环状槽32的槽宽X0。其结果是，能够提高爬行抑制的效果。

这样，第二槽42的所述一部分43根据作用于外圈12的径向载荷的大小而能够成为与壳体2接触的状态(参照图7)和不与壳体2接触的状态(参照图6)中的任一方的状态。根据该结构，尽可能地扩宽环状槽32的槽宽X0而提高爬行抑制的效果。而且，即使径向载荷增大，通过使第二槽42的一部分43与壳体2接触也能够降低在环状槽32产生的应力。

即使在作用于外圈12的径向载荷增大而第二槽42的一部分43与壳体2接触的情况下，第一槽41也不与壳体2接触。由此，能够具有外圈12的爬行抑制的作用。

在所述实施方式(参照图1)中，内圈11是与安装该内圈11的对方部件(旋转轴4)一体旋转的旋转圈。外圈12是(虽然爬行但是)固定于安装该外圈12的对方部件(壳体2)上的固定圈。然而，在本发明中，只要内圈11和外圈12中的一方为旋转圈且另一方为固定圈即可。也可以与所述的各方式相反，如图9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之间为间隙配合的状态，内圈11相对于轴54进行爬行。由此，在内圈11与作为对方部件的轴54嵌合的嵌合面(内周面)21上(与图2的方式同样地)形成环状槽50。并且，该环状槽50具有槽主体部40和分别设置在该槽主体部40的轴向两侧的倾斜槽部48、48。倾斜槽部48、48分别设置在该槽主体部40的轴向两侧。各倾斜槽部48与图2所示的方式的情况同样，形成得比槽主体部40浅，而且，随着朝向槽主体部40侧而变深。各倾斜槽部48具有如下的倾斜形状：当由于从滚珠13接受的径向载荷而内圈11向径向内侧弹性变形时，各倾斜槽部48能够与轴54接触。需要说明的是，能够将与图2等所示的所述各方式的环状槽32相关的各结构应用于图9所示的环状槽50。

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。在图1中，将滚动轴承7作为电动机用的预压赋予型的轴承进行了说明。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，也可以是圆筒滚子或圆锥滚子。

根据本发明，通过在固定圈形成环状槽而能够抑制爬行的产生，而且，能够抑制安装固定圈的对方部件的接触面压局部性地升高的情况。

Claims (4)

1.一种滚动轴承，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，其中，

安装于对方部件的所述固定圈的嵌合面在径向上的所述对方部件侧的所述固定圈的面上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形槽，

所述环形槽具有槽主体部和倾斜槽部，所述倾斜槽部分别在该槽主体部的轴向两侧形成得比该槽主体部浅且随着朝向该槽主体部侧而变深，

当由于从所述滚动体接受的径向载荷而所述固定圈发生弹性变形时，所述倾斜槽部能够与所述对方部件接触。

2.根据权利要求1所述的滚动轴承，其中，

所述倾斜槽部对应于作用于所述固定圈的径向载荷的大小而成为与所述对方部件接触的状态和不与所述对方部件接触的状态中的任一种状态。

3.根据权利要求1或2所述的滚动轴承，其中，

所述槽主体部具有第一槽和第二槽，所述第一槽位于轴向中央，所述第二槽分别在该第一槽的轴向两侧与该第一槽连续地形成且比该第一槽浅，

所述第二槽具有当由于从所述滚动体接受的径向载荷而所述固定圈发生弹性变形时该第二槽中的所述第一槽侧的一部分能够与所述对方部件接触的槽深度。

4.根据权利要求3所述的滚动轴承，其中，

所述第二槽的所述一部分对应于作用于所述固定圈的径向载荷的大小而成为与所述对方部件接触的状态和不与所述对方部件接触的状态中的任一种状态。

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