CN107420420A - 滚动轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种滚动轴承。在内圈和外圈中的一方是旋转圈且另一方是固定圈的滚动轴承中，安装于对方部件的所述固定圈的嵌合面分别形成于第一局部周面和第二局部周面，所述第一局部周面是位于所述固定圈的径向外侧且与所述对方部件相对的面中的形成于轴向一侧的局部周面，所述第二局部周面是所述面中的相比所述第一局部周面形成于轴向另一侧的局部周面，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部件接触的深度。

Description

滚动轴承
在2016年4月4日提出的日本专利申请2016-075143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
本发明涉及一种滚动轴承。
背景技术
在各种产业设备中使用大量的滚动轴承。滚动轴承具备内圈、外圈、多个滚动体和保持架。滚动体设置于内圈和外圈之间。保持架保持滚动体。例如，如图7所示，在对壳体97内的旋转轴95进行支撑的滚动轴承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。
特别是，在滚动轴承90是深沟球轴承且是作用有一方向的轴向载荷的轴承的情况下，内圈91和旋转轴95以“过盈配合”的状态进行组装。与此相对地，外圈92和壳体97以“间隙配合”的状态进行组装的情况较多。
因此，在旋转轴95正在旋转的使用状态下，在外圈92和壳体97之间容易产生爬行(creep)(外圈92相对于壳体97的周向上的滑动)。如果产生爬行，则存在例如外圈92损伤壳体97的可能性。
因此，提出了一种将用于抑制爬行产生的环状槽93形成于外圈92的外周面92b的滚动轴承(参照日本特开2006-322579号公报)。根据该滚动轴承90，能够抑制在作用有径向的较大的载荷的情况下容易产生的爬行。在作用有这样的载荷的情况下容易产生的爬行是外圈92向轴承旋转方向的相同方向缓慢地滑动的爬行。
产生如上所述的爬行的机理被推测如下。即，在对滚动轴承90作用有径向的较大的载荷的情况下，球94承受高负载且在外圈滚道槽96通过，这时，作为球94的正下方的外圈外周侧局部发生弹性变形。球94沿外圈滚道槽96移动。因此，外圈92发生脉动变形(脉动位移)。由此，由于(在未形成环状槽93的情况下)外圈92的与壳体97的接触区域中的弹性变形而产生相对滑动。可认为，通过该相对滑动，产生外圈向轴承旋转方向的相同方向缓慢地滑动的爬行。
因此，通过将环状槽93形成于外圈92，抑制如上所述的相对滑动的产生，从而抑制爬行。该环状槽93着眼于成为爬行的产生原因的径向的较大的载荷作用于滚动轴承90这一点。然而，在除了径向的载荷之外具有轴向的成分的载荷也作用于滚动轴承的情况下，也被认为需要有效地抑制爬行。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种滚动轴承，其在除了径向的载荷之外具有轴向的成分的载荷也作用于滚动轴承的情况下，也能够有效地抑制爬行。
本发明的一个方式的滚动轴承在结构上的特征为，具备：内圈；外圈；多个滚动体，设置于所述内圈和所述外圈之间；及保持架，保持所述多个滚动体，所述内圈和所述外圈中的一方是旋转圈且另一方是固定圈，安装于对方部件的所述固定圈的嵌合面分别形成于第一局部周面和第二局部周面，所述第一局部周面是位于所述固定圈的径向外侧且与所述对方部件相对的面中的形成于轴向一侧的局部周面，所述第二局部周面是所述面中的相比所述第一局部周面形成于轴向另一侧的局部周面，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部件接触的深度。
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是示出本发明的滚动轴承的一例的剖视图。
图2是示出载荷作用于外圈的情况下的外圈的形变分布的说明图。
图3是示出在图1所示的滚动轴承中作用于壳体内周面的面压力分布的说明图。
图4是示出滚动轴承的其他方式的剖视图。
图5是示出以往的滚动轴承的一部分的剖视图。
图6是示出在以往的滚动轴承中作用于壳体内周面的面压力分布的说明图。
图7是示出以往的滚动轴承的剖视图。
具体实施方式
在下文中，基于附图对本发明的实施方式进行说明。图1是示出本发明的滚动轴承的一例的剖视图。在图1中，滚动轴承7设置于具有壳体2以及旋转轴4的旋转装置，将旋转轴4支撑为相对于壳体2旋转自如。旋转轴4具有小径轴部4a和大径轴部4b。滚动轴承7外嵌而安装于小径轴部4a。大径轴部4b的外径比该小径轴部4a大。滚动轴承7的内圈11处于从轴向与大径轴部4b接触的状态。在壳体2的内周面3(在下文中也称为壳体内周面3)的轴向一侧设置有环状部5。滚动轴承7的外圈12处于从轴向与环状部5接触的状态。
滚动轴承7具备内圈11、外圈12、多个滚动体以及环状的保持架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。滚动体设置于内圈11与外圈12之间。保持架14保持滚动体。本实施方式的滚动体是球13。图1所示的滚动轴承7是深沟球轴承。
壳体2的环状部5将外圈12从轴向一侧向轴向另一侧按压。旋转轴4的大径轴部4b将内圈11从轴向另一侧向轴向一侧按压。这样，环状部5和大径轴部4b分别设置于壳体2以及旋转轴4，处于对滚动轴承7施加有轴向的载荷(预压力)的状态。
在本实施方式中，内圈11和旋转轴4以“过盈配合”的状态组装。内圈11紧贴而嵌合于旋转轴4，能够与旋转轴4一体旋转。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和壳体2之间存在产生爬行(外圈12相对于壳体2的周向的滑动)的情况。另外，在下文中也对爬行进行说明。
在内圈11的外周面设置有供球13滚动的内圈滚道槽(滚道面)11a。在外圈12的内周面设置有供球13滚动的外圈滚道槽(滚道面)12a。多个球13设置于内圈11与外圈12之间的环状空间15。如果滚动轴承7旋转(内圈11旋转)，则这些球13以被保持架14保持的状态在内圈滚道槽11a和外圈滚道槽12a滚动。
保持架14能够以沿周向隔开预定间隔(等间隔)的方式保持多个球13。因此，在保持架14沿周向形成有多个用于容纳球13的兜孔18。本实施方式的保持架14具有圆环部14a和多个柱部14b。圆环部14a设置于球13的轴向一侧。柱部14b从该圆环部14a向轴向另一侧延伸。位于圆环部14a的轴向另一侧且周向上相邻的一对柱部14b、14b之间形成兜孔18。保持架14也可以是其他形态，例如能够形成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的外周面成为相对于壳体2(内周面3)的嵌合面22。在该嵌合面22形成有环状槽32。环状槽32由在周向上连续的环状的凹槽构成。其剖面形状沿周向相同而不变化。环状槽32以从嵌合面22的轴向的中央部偏向轴向一侧的方式设置。在下文中也对环状槽32的位置进行说明。
在嵌合面22上设置有环状槽32。外圈12在该环状槽32的轴向两侧具有圆筒部36、37。该圆筒部36、37的外周面36a、37a成为由以滚动轴承7的轴承中心线C0为中心的圆筒面构成并能够沿壳体2(内周面3)接触的面。如图1所示，在包含轴承中心线C0的剖面中，圆筒部36、37的外周面36a、37a的剖面形状具有与轴承中心线C0平行的直线形状。在嵌合面22中环状槽32以向轴向一侧偏移位置的方式形成。由此，轴向一侧的圆筒部36(圆筒形状的外周面36a)的轴向尺寸比轴向另一侧的圆筒部37(圆筒形状的外周面37a)的轴向尺寸短(Y1＜Y2)。
如上所述，对滚动轴承7施加有轴向的预压力。即，除了对滚动轴承7作用有径向的载荷之外，还作用有轴向的载荷。因此，球13在外圈滚道槽12a中的比最深的点Q1靠轴向一侧的点P1处与外圈12接触，在内圈滚道槽11a中的比最深的点Q2靠轴向另一侧的点P2处与内圈11接触。在图1所示的剖面中，将成为球13相对于外圈12以及内圈11的接触点的点P1和点P2连接的直线L1相对于沿径向延伸的中心线L0倾斜。即，对滚动轴承7作用有径向的载荷和轴向的载荷的合成载荷。通过该合成载荷，球13与外圈12以及内圈11接触的方向成为相对于沿径向延伸的中心线L0倾斜的直线L1的方向。
所述径向的中心线L0是通过球13的中心的直线。在本实施方式中，从该中心线L0到外圈12的轴向一侧的侧面12b为止的距离与从该中心线L0到外圈12的轴向另一侧的侧面12c为止的距离相等。即，中心线L0是外圈12的中心线(L0)。并且，在本实施方式中，中心线L0成为滚动轴承7的中心线。
图2是示出载荷作用于外圈12的情况下的外圈12的形变分布的说明图。图2的虚线示出仅作用有径向载荷的情况下的形变分布。图2的实线示出作用有合成载荷(径向载荷以及轴向载荷)的情况下的形变分布。如图2所示，在除了径向载荷之外还作用有轴向载荷的情况下，球13在比外圈12的中心线L0靠轴向一侧的点P1处与外圈滚道槽12a接触。在外圈12中形变最大的轴向位置比中心线L0上的位置更偏向轴向一侧。因此，与在外圈12中形变最大的位置相对应地，环状槽32以偏向轴向一侧的方式形成。另外，在图2中，以消隐线(虚线)示出环状槽32。
对环状槽32的形状以及其轴向的位置进一步进行说明。在图1所示的剖面中，沿径向延伸的直线(L2)是环状槽32的中心线L2。环状槽32具有凹形状的剖面，以中心线L2为轴而在轴向一侧和另一侧具有对称形状(线对称的形状)。以环状槽32的中心线L2位于以外圈12的中心线L0为基准而球13相对于外圈滚道槽12a的接触点(P1)所存在的一侧的方式形成环状槽32。特别是，在图1的情况下，以球13相对于外圈滚道槽12a的接触点(P1)位于环状槽32的中心线L2上的方式形成环状槽32。
在示出环状槽32的图1等中，为了易于说明其形状，较深地进行了描绘。然而，实际的环状槽32的深度与外圈12的厚度相比极其小，环状槽32的深度能够小于例如1mm。
在此，对在壳体2和外圈12之间产生的爬行进行说明。对于具有在滚动轴承7中产生的可能性的爬行，被认为有如下三种。另外，下述的轴承旋转方向在本实施方式的情况下是指作为旋转圈的内圈11的旋转方向。
·第一爬行：外圈12向轴承旋转方向的相同方向缓慢地滑动的爬行
·第二爬行：外圈12向轴承旋转方向的相同方向快速地滑动的爬行
·第三爬行：外圈12向轴承旋转方向的相反方向滑动的爬行
第一爬行在径向的较大的载荷作用于滚动轴承7的情况下易于产生，并且被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，球13承受高负载且在外圈滚道槽12a通过，这时，作为球13的正下方的外圈外周侧局部发生弹性变形。在滚动轴承7中，除了径向的较大的载荷之外，还作用有轴向的载荷。通过作用有所述直线L1的方向的合成载荷，以形变在点P1的正下方(径向外侧)的部分处最大的方式，外圈12发生弹性变形。由于球13沿外圈滚道槽12a移动，因此外圈12发生脉动变形(脉动位移)。由此，由于外圈12的与壳体2的接触区域中的弹性变形而产生相对滑动。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，但在滚动轴承7无负载的状态下易于产生。即，可认为，在无负载的情况下，通过内圈11的旋转而连带地使外圈12旋转，由此，产生第二爬行。
在第三爬行中，外圈12的移动方向(滑动方向)与第一爬行以及第二爬行相反。这被认为是由于如下原因而产生：例如径向的载荷成为偏载荷而使外圈12沿壳体内周面3振摆回转。
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。这样一来，在外圈12相对于壳体2的嵌合面22形成有环状槽32。由此，能够抑制由在所述的第一爬行的产生机理中说明的弹性变形引起的相对滑动的产生，从而能够抑制第一爬行。即，在包含径向的较大的载荷在内的合成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的点P1的径向外侧的区域向径向外侧发生弹性变形(扩径)(参照图2)。然而，通过在该区域形成有环状槽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，能够减小弹性变形部分和壳体内周面3直接地接触的范围。由此，弹性变形不(几乎不)传递至壳体2，抑制外圈12和壳体2之间的第一爬行的产生。由此，环状槽32成为第一抑制爬行用槽(避让槽)。
并且，在本实施方式中，环状槽32以从嵌合面22的轴向的中央部(外圈12的中心线L0)偏向轴向一侧的方式设置。即，环状槽32以通过球13在外圈12中滚动而使该外圈12的外周侧中的形变最大的区域成为槽中央的方式，偏向轴向一侧而形成(参照图2)。
如上所述，在本实施方式的滚动轴承7中，在与安装有作为固定圈的外圈12的壳体2(对方部件)嵌合的嵌合面22上，以环状槽32的中心线L2(槽中心)相对于滚动轴承7的中心线L0(轴承中心)在轴向上偏移位置的方式形成有抑制爬行用的环状槽32。特别是，通过从轴向一侧朝向轴向另一侧的轴向载荷作用于外圈12，图1所示的滚动轴承7以被施加有轴向的预压力的方式使用。因此，环状槽32以其槽中心(中心线L2)相对于轴承中心(中心线L0)向轴向一侧偏移位置的方式形成。因此，在除了径向的较大的载荷之外具有轴向的成分的载荷也作用于滚动轴承7的情况下，能够使环状槽32的中心位于外圈12中的在壳体2侧(外周侧)弹性变形最大的区域(形变最大的区域)。其结果是，能够有效地抑制爬行。
在此，以往(参照图5)，环状槽132的槽中心(中心线L2)与轴承中心(中心线L0)在轴向上一致。在该情况下，如果除了径向的较大的载荷之外还作用有具有轴向的成分的载荷，则存在如下情况：在环状槽132的轴向一侧的边缘部132a和壳体102之间产生的面压力(峰值面压力)远大于在环状槽132的轴向另一侧的边缘部132b和壳体102之间产生的面压力(峰值面压力)。由此，存在成为壳体102的局部磨损的原因的可能性。即，如图5所示，对外圈112(与图1所示的形态同样地)作用有由径向的载荷和轴向的载荷构成的合成载荷，外圈滚道槽112a与球113的接触点是点P1。该点P1相对于外圈112的中心线L0向轴向一侧偏移。与此相对地，在以往，使环状槽132的中心线L2与外圈112的中心线L0一致。在该情况下，在外圈112的嵌合面122和壳体内周面103之间产生不均衡的峰值面压力。通过图6对此进一步进行说明。图6是示出作用于壳体内周面103的面压力分布的说明图。环状槽132的轴向一侧的边缘部132a比轴向另一侧的边缘部132b更靠近球113相对于外圈滚道槽112a的接触点(点P1：即合成载荷所作用的点)。因此，在环状槽132的轴向一侧的边缘部132a与壳体内周面103接触的部分产生的峰值面压力S2比在轴向另一侧的边缘部132b与壳体内周面103接触的部分产生的峰值面压力S1高。
与此相对地，如本实施方式所述地(参照图3)，通过将环状槽32以偏向轴向一侧的方式形成，从球13相对于外圈滚道槽12a的接触点(P1)分别到环状槽32的轴向一侧的边缘部32a以及轴向另一侧的边缘部32b为止的距离(大致)相同。因此，环状槽32的轴向一侧的边缘部32a与壳体内周面3接触的部分的峰值面压力S3和轴向另一侧的边缘部32b与壳体内周面3接触的部分的峰值面压力S4相等。即，根据本实施方式，(如图6所示)好像要在轴向一侧变高的峰值面压力向轴向另一侧分散，面压力的最大值比图6所示的现有例低。因此，能够抑制由于外圈12(环状槽32的边缘部32a、32b)与壳体内周面3接触而产生的破损等损伤。
在图1所示的实施方式中，作为固定圈的外圈12如上所述地在环状槽32的轴向两侧具有一对圆筒形状的外周面36a、37a。这些外周面36a、37a沿轴向呈直线状(平坦)且轴向尺寸不同。具体地进行说明的话，轴向一侧的外周面36a由圆筒面构成，其轴向尺寸是Y1。轴向另一侧的外周面37a由圆筒面构成，其轴向尺寸是Y2。轴向尺寸Y1比轴向尺寸Y2小(Y1＜Y2)。根据该结构，呈圆筒形状的一对外周面36a、37a作为能够与壳体2接触的面而发挥功能。因此，虽然在外圈12形成有环状槽32，但较宽地确保了外圈12相对于壳体2的嵌合面22。例如，在作用于滚动轴承7的径向的载荷较小的情况下，能够抑制由微振磨损引起的磨损。
在所述实施方式(参照图1)中，内圈11是与安装有该内圈11的对方部件(旋转轴4)一体旋转的旋转圈。外圈12是(虽然进行爬行但)固定于安装有该外圈12的对方部件(壳体2)的固定圈。但是，在本发明中，只要内圈11和外圈12中的一方是旋转圈且另一方是固定圈即可。也可以与所述形态相反地，如图4所示，安装于轴54的内圈11是固定圈且外圈12是与壳体55一起地一体旋转的旋转圈。在该情况下，内圈11和轴54之间形成为间隙配合的状态，内圈11相对于轴54而进行爬行。因此，在内圈11相对于作为对方部件的轴54的嵌合面(内周面)21上(与图1的形态同样地)形成有环状槽50。该环状槽50以槽中心(中心线L2)相对于轴承中心(中心线L0)在轴向上偏移位置的方式形成。
在所述各实施方式中，说明了始终对滚动轴承7施加轴向的载荷的情况即被施加有轴向的预压力的滚动轴承7。然而，将环状槽32(50)设置于嵌合面22(21)的结构也能够适用于除此之外的滚动轴承。例如，在旋转轴4向一方向旋转的情况下，存在如下情况：在其旋转的期间，轴向载荷以从轴向一方朝向另一方的方式作用于滚动轴承7。对于这样的滚动轴承7，采用将环状槽32设置于嵌合面22的结构也是有效的。
如上所述地公开的实施方式在所有的点上是例示的，并不进行限制。
即，本发明的滚动轴承不限定于图示的形态，在本发明的范围内也可以是其他形态。例如，环状槽32的形状(剖面形状)也可以是图示的形状以外的形状，除了矩形以外，也能够形成为凹圆弧形状等。
滚动轴承除了是深沟球轴承之外也可以是角接触球轴承。滚动体也可以是球以外的结构，也可以是圆柱滚子或圆锥滚子。本发明的滚动轴承能够适用于各种旋转设备，特别优选用于爬行成为课题的旋转设备。
根据本发明，在除了径向的载荷之外具有轴向的成分的载荷也作用于滚动轴承的情况下，能够使环状槽的中心位于固定圈中的在对方部件侧弹性变形最大的区域(形变最大的区域)，从而能够有效地抑制爬行。

Claims (3)

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
保持架，保持所述多个滚动体，
其中，
所述内圈和所述外圈中的一方是旋转圈且另一方是固定圈，
安装于对方部件的所述固定圈的嵌合面分别形成于第一局部周面和第二局部周面，所述第一局部周面是位于所述固定圈的径向外侧且与所述对方部件相对的面中的形成于轴向一侧的局部周面，所述第二局部周面是所述面中的相比所述第一局部周面形成于轴向另一侧的局部周面，
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部件接触的深度。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承，其中，
从轴向一侧朝向轴向另一侧的轴向载荷作用于所述固定圈，从而所述滚动轴承被施加轴向的预压力而被使用，
所述环状槽以槽中心相对于轴承中心向轴向一侧偏移位置的方式形成。
3.根据权利要求1或2所述的滚动轴承，其中，
所述固定圈在所述环状槽的轴向两侧具有一对圆筒形状的外周面，所述一对外周面沿轴向呈直线状且轴向尺寸不同。
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