CN107559300B - 圆锥滚子轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种圆锥滚子轴承。圆锥滚子轴承具备内圈、外圈、设置于在内圈与外圈之间形成的环状空间并在内轨道面及外轨道面上滚动的多个圆锥滚子、保持多个圆锥滚子的环状的保持架。保持架具有位于圆锥滚子的轴向一侧的小环状部、位于圆锥滚子的轴向另一侧的大环状部、将小环状部与大环状部连结的多个柱部。在内圈及外圈各自与大环状部之间形成有微小间隙。

Description

圆锥滚子轴承
在2016年6月30日提出的日本专利申请2016-130394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
本发明涉及圆锥滚子轴承。
背景技术
圆锥滚子轴承广泛地使用于各种机械，作为其一例，使用于普通机动车的差速小齿轮用的轴承。在普通机动车的情况下，各部的旋转阻力的降低有助于降低燃料消耗。因此，尤其是在行驶驱动系统使用的圆锥滚子轴承中要求低转矩化。圆锥滚子轴承旋转时产生的阻力包含润滑油的搅拌阻力。因此，在使用圆锥滚子轴承作为普通机动车的差速小齿轮用的情况下，为了避免向轴承内部供给过剩的润滑油，而存在通过保持架来限制润滑油的流入的结构(例如，参照日本特开2014-202341号公报)。
具体而言，在圆锥滚子轴承中，当旋转时，产生润滑油从轴向一侧(在图7中为左侧)向另一侧(在图7中为右侧)流动的泵作用。由此，抑制轴向一侧的轴承外部的润滑油向内圈91与外圈92之间的轴承内部(环状空间96)流入。为此，减小保持架93具有的小环状部94与内圈91的轴向一侧的端部95之间的间隙。在小环状部94与外圈92之间也减小间隙。由此，不会通过所述泵作用而向环状空间96供给过剩的润滑油，能够降低润滑油的搅拌阻力，能够有助于降低燃料消耗。
与普通机动车不同，例如轮式装载机等建筑机械多在严苛的环境下使用。由此，在这样的建筑机械用的圆锥滚子轴承中，与轴承旋转时的润滑油的搅拌阻力的降低相比而更希望低升温化。在这样的建筑机械中，差速装置的内部构造复杂。因此，多是没有像普通机动车那样向轴承内部供给充分的润滑油的情况。其结果是，当未向圆锥滚子轴承供给润滑油时，温度上升，成为烧熔等的原因。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种即使成为润滑油少的环境也能够有效利用该润滑油的圆锥滚子轴承。
本发明的一方式的圆锥滚子轴承的结构上的特征在于，具备：内圈，在外周侧具有从轴向一侧朝向另一侧扩径的圆锥状的内轨道面；外圈，在内周侧具有从轴向一侧朝向另一侧扩径的圆锥状的外轨道面；多个圆锥滚子，设置于在所述内圈与所述外圈之间形成的环状空间，并在所述内轨道面及所述外轨道面上滚动；及环状的保持架，保持多个所述圆锥滚子，所述保持架具有：小环状部，位于所述圆锥滚子的轴向一侧；大环状部，位于所述圆锥滚子的轴向另一侧；及多个柱部，将所述小环状部与所述大环状部连结，在所述内圈及所述外圈各自与所述大环状部之间形成有微小间隙。
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是表示圆锥滚子轴承的一实施方式的剖视图。
图2是保持架的立体图。
图3是从图1所示的剖视图去除了圆锥滚子的剖视图。
图4是表示圆锥滚子轴承的轴向另一侧的放大剖视图。
图5是保持架的剖视图。
图6是表示对保持架进行成型的模具的剖面的说明图。
图7是以往的圆锥滚子轴承的剖视图。
具体实施方式
以下，基于附图，说明本发明的实施方式。图1是表示圆锥滚子轴承的一实施方式的剖视图。圆锥滚子轴承10使用于例如轮式装载机等建筑机械的差速小齿轮。圆锥滚子轴承10在壳体81内，将与小齿轮一起旋转的轴82支承为能够旋转。在壳体81内积存润滑油(油)。该润滑油使用于圆锥滚子轴承10的润滑。以下说明的圆锥滚子轴承10的用途也可以是其他用途。
圆锥滚子轴承10具备内圈2、外圈3、多个圆锥滚子4、保持架5。内圈2、外圈3及保持架5是以共用的轴线C为中心的环状的构件。
内圈2使用轴承钢或机械结构用钢等而形成，在其外周侧具有供多个圆锥滚子4滚动的内轨道面12。内轨道面12成为从轴向一侧(在图1中为左侧)朝向轴向另一侧(在图1中为右侧)扩径的圆锥状(锥形形状)。内圈2具有小突缘部14、大突缘部15、圆筒部17。小突缘部14设置在内轨道面12的轴向一侧且向径向外侧突出。大突缘部15设置在内轨道面12的轴向另一侧且向径向外侧突出。圆筒部17从小突缘部14向轴向一侧延伸。
外圈3使用轴承钢或机械结构用钢等形成，在其内周侧具有与所述内轨道面12相对且供多个圆锥滚子4滚动的外轨道面13。外轨道面13成为从轴向一侧朝向轴向另一侧扩径的圆锥状(锥形形状)。
圆锥滚子4是使用轴承钢等形成的构件。圆锥滚子4设置于在内圈2与外圈3之间形成的环状空间7，能够在内轨道面12及外轨道面13上滚动。圆锥滚子4在轴向一侧具有直径小的小端面18，在轴向另一侧具有直径大的大端面19。大端面19与内圈2的大突缘部15的突缘面(侧面)16接触。当圆锥滚子轴承10(在本实施方式中为内圈2)旋转时，大端面19与突缘面16进行滑动接触。
保持架5与多个圆锥滚子4一起设于环状空间7，并保持这多个圆锥滚子4。图2是保持架5的立体图。在图1及图2中，保持架5具有环状的小环状部21、环状的大环状部22、多个柱部23。小环状部21位于圆锥滚子4的轴向一侧。大环状部22位于圆锥滚子4的轴向另一侧。柱部23将小环状部21与大环状部22连结。大环状部22相比小环状部21而外径大，在本实施方式中内径也大。柱部23在周向上空出间隔地设置。在小环状部21与大环状部22之间且在周向上相邻的两个柱部23、23之间形成的空间成为收容(保持)圆锥滚子4的兜孔24。周向是绕着圆锥滚子轴承10的轴线C的方向。本实施方式的保持架5为树脂制(合成树脂制)，通过注塑成形而成形。
在圆锥滚子轴承10中，当轴承(内圈2)旋转时，产生润滑油从轴向一侧向轴向另一侧流动的泵作用。其产生的机理如下所述。存在于环状空间7的润滑油及空气通过以轴承的旋转为起因的离心力而具有朝向径向外侧的力分量。外圈3的外轨道面13如上所述为圆锥形状。因此，环状空间7的润滑油及空气沿着外轨道面13向轴向另一侧流动。当该流动发生时，产生将在轴向一侧的轴承外部存在的润滑油及空气向环状空间7引入的作用。由此，在圆锥滚子轴承10产生润滑油从轴向一侧向轴向另一侧流动的泵作用。
图3是从图1所示的剖视图去除了圆锥滚子4的剖视图。保持架5在柱部23的轴向一侧且在其径向外侧(外圈3侧)具有能够与外圈3的内周面(外轨道面13)的一部分接触的第一引导面31。保持架5在柱部23的轴向另一侧且在其径向外侧(外圈3侧)具有能够与外圈3的内周面(外轨道面13)的其他部分接触的第二引导面32。第一引导面31与第二引导面32之间成为从外圈3的内周面分离的凹面33。
在保持架5与外圈3呈同心状地配置的状态(图3所示的状态)下，在第一引导面31与外圈3的内周面之间形成有微小间隙。在第二引导面32与外圈3的内周面之间形成有微小间隙。相对于此，当保持架5相对于外圈3沿径向位移时，第一引导面31能够与外圈3的内周面接触，第二引导面32能够与外圈3的内周面接触。通过以上所述，该保持架5能够与外圈3的内周面接触，通过该接触来进行径向的定位。即，该圆锥滚子轴承10是通过外圈3对保持架5进行引导的外圈引导的轴承。
在图2中，保持架5的各柱部23在轴向另一侧具有防脱部51。防脱部51设置在柱部23的径向外侧，向周向的两侧分别突出。防脱部51从径向外侧与圆锥滚子4接触，由此能够阻止该圆锥滚子4的向径向外侧的脱落，这也在后面的“圆锥滚子轴承10的组装”中进行说明。
对圆锥滚子轴承10(参照图1)的组装进行说明。圆锥滚子轴承10为在保持架5的各兜孔24中收容有圆锥滚子4的状态，将上述保持架5及多个圆锥滚子4的单元安装在内圈2的外周侧的规定位置(圆锥滚子4与内轨道面12接触的位置)，成为半成品。然后，使外圈3从轴向接近该半成品，使外圈3位于多个圆锥滚子4的径向外侧，成为完成品。如上所述，在半成品的状态下，各圆锥滚子4通过内圈2的小突缘部14及大突缘部15来防止向轴向两侧的脱落(移动)，通过保持架5的防脱部51来防止向径向外侧的脱落(移动)。
如图2所示，各防脱部51的径向外侧面与大环状部22的外周面30连续形成。在本实施方式中，防脱部51的径向外侧面与大环状部22的外周面30具有弯折角度而连续。包含防脱部51的径向外侧面和大环状部22的外周面30在内的面的一部分能够与外圈3的内周面(外轨道面13)接触。通过该接触来进行保持架5的径向的定位。在本实施方式中，防脱部51的所述径向外侧面成为能够与外圈3的内周面(外轨道面13)接触的所述第二引导面32。
如图1及图3所示，保持架5的小环状部21与外圈3接近(或者能够接触)，但是小环状部21与内圈2分离。在上述小环状部21与内圈2的轴向一侧的圆筒部17(一部分)之间形成有环状的空间部25。该空间部25的径向尺寸S(参照图3)比在小环状部21的外周面37与外圈3的外轨道面13之间形成的间隙的径向尺寸大。空间部25使存在于轴向一侧的轴承外部的润滑油能够通过环状空间7。在图3中，空间部25的径向尺寸S可以设为例如内圈2(圆筒部17)的外周面17a与外圈3的内径成为最小的圆筒面3a之间的径向尺寸P的30％以上且小于60％。
在图1中，内圈2的大突缘部15的外周面15a由圆筒面构成，保持架5的大环状部22的内周面28由圆筒面构成。内圈2的大突缘部15与大环状部22接近。在大环状部22的内周面28与大突缘部15的外周面15a之间形成微小间隙8，成为阻碍润滑油的穿过的结构。该微小间隙8的径向的尺寸可以设为例如0.5毫米以下。
因此，通过轴向一侧的所述环状的空间部25而向环状空间7进入的润滑油的大部分未通过微小间隙8而能够留在环状空间7。而且，润滑油向大突缘部15的突缘面16与圆锥滚子4(参照图1)的大端面19之间供给。如上所述，当轴承旋转时，突缘面16与大端面19进行滑动接触。向突缘面16供给的润滑油能够有助于该滑动接触部的润滑。
对外圈3侧进行说明，保持架5的大环状部22的外周面30与圆锥滚子4的大端面19面对的兜孔侧面39交叉。如图4的放大剖视图所示，上述外周面30与兜孔侧面39以锐角交叉。外周面30与兜孔侧面39的交叉部40位于外圈3的内周面(外轨道面13)的径向内侧。交叉部40与外圈3的内周面(外轨道面13)接近，在它们之间形成有微小间隙9。该微小间隙9的径向尺寸E可以设为例如0.5毫米。
与内圈2侧的微小间隙8(参照图1)同样，利用外圈3侧的微小间隙9(参照图4)，来阻碍存在于环状空间7的润滑油的穿过。即，在环状空间7中通过所述泵作用而朝向轴向另一侧流动的润滑油与通过微小间隙9相比，更容易沿着兜孔侧面39流动，其结果是，能够留在环状空间7内。此外，沿着兜孔侧面39流动的润滑油由位于其延长线上的大突缘部15(参照图1)的突缘面16引导，能够有助于所述滑动接触部的润滑。
如以上所述，在本实施方式的圆锥滚子轴承10中，在内圈2及外圈3分别与保持架5的大环状部22之间形成微小间隙8、9。因此，大环状部22(虽然存在微小间隙8、9)能够将内圈2与外圈3之间的环状空间7的轴向另一侧闭塞。由此，能够抑制环状空间7的润滑油向轴向另一侧的轴承外部流出。因此，即使成为在轴向一侧的轴承外部存在的润滑油少的环境，为了圆锥滚子轴承10的润滑也能够有效利用环状空间7的润滑油。其结果是，能够抑制圆锥滚子轴承10的升温。
根据本实施方式的圆锥滚子轴承10，能够稳定地保持圆锥滚子4。即，保持架5是由外圈3引导的外圈引导的轴承，因此在轴承旋转时，保持架5能够稳定地旋转。这样通过稳定的保持架5来保持多个圆锥滚子4。由此，即使在圆锥滚子轴承10使用于频繁地反复进行正转反转那样的旋转机械(轮式装载机等建筑机械的行驶驱动系统)的情况下，与滚动体引导的轴承相比，也能够使圆锥滚子4的行为稳定而降低偏离的产生。所述的滚动体引导的轴承是保持架由圆锥滚子进行径向的定位的轴承。
图5是保持架5的剖视图。本实施方式的保持架5为热塑性的树脂制，通过注塑成形来制造。注塑成形用的模具仅设为沿轴向分割成两部分的分割模具61、62(参照图6)。因此，如图5所示，在保持架5中，大环状部22的最小内径D1比小环状部21的最大外径D2大(D1>D2)。通过该结构，用于将注塑成形后的保持架5从模具(分割模具61、62)取出的脱模作业变得容易，适合于保持架5的量产。与图5所示的方式不同，虽然未图示，但是在大环状部22的最小内径D1比小环状部21的最大外径D2小(D1<D2)的情况下，无法采用沿轴向分割成两部分的分割模具。因此，例如，还需要为了形成兜孔24而沿半径方向移动的部分模具，模具结构变得复杂。
如上所述，保持架5能够与外圈3的内周面(外轨道面13)接触。保持架5通过该接触来进行径向的定位。为了这样通过外圈3将保持架5定位，在本实施方式的保持架5中(参照图2)，设为使具有所述第二引导面32的防脱部51与大环状部22连续的结构(一体的结构)。因此，大环状部22的外周面30与所述防脱部51的径向外侧面(第二引导面32)连续形成。包含上述大环状部22的外周面30和防脱部51的径向外侧面(第二引导面32)在内的面65的一部分能够与外圈3的内周面接触。通过该接触来进行保持架5的径向的定位。根据该结构，成为防脱部51与将所述环状空间7的轴向另一侧闭塞的大环状部22连续的结构。由此，保持架5的轴向另一侧的形状简化，用于对该部分进行成型的模具(分割模具61、62)的形状也简化。
如以上所述，在本实施方式的圆锥滚子轴承10中，通过轴向一侧的所述空间部25，能够将润滑油向环状空间7取入，能够提高轴承内部整体的润滑性。环状空间7的润滑油尤其是向发热增大的内圈2的大突缘部15的突缘面16与圆锥滚子4的大端面19之间供给。其结果是，能够抑制圆锥滚子轴承10的升温。
以上所述公开的实施方式在全部的方面为例示而不受限制。即，本发明的圆锥滚子轴承并不局限于图示的方式而在本发明的范围内可以为其他的方式的结构。在所述实施方式中，说明了圆锥滚子轴承10作为建筑机械的差速小齿轮用的情况，但是也可以使用于其他的旋转机械。
根据本发明的圆锥滚子轴承，即使成为润滑油少的环境，也能够有效利用环状空间的润滑油，能够抑制轴承的升温。

Claims (3)

1.一种圆锥滚子轴承，具备：
内圈，在外周侧具有从轴向一侧朝向另一侧扩径的圆锥状的内轨道面；
外圈，在内周侧具有从轴向一侧朝向另一侧扩径的圆锥状的外轨道面；
多个圆锥滚子，设置于在所述内圈与所述外圈之间形成的环状空间，并在所述内轨道面及所述外轨道面上滚动；及
环状的保持架，保持多个所述圆锥滚子，其中，
所述保持架具有：
小环状部，位于所述圆锥滚子的轴向一侧；
大环状部，位于所述圆锥滚子的轴向另一侧；及
多个柱部，将所述小环状部与所述大环状部连结，
所述内圈及所述外圈各自与所述大环状部接近，在所述内圈及所述外圈各自与所述大环状部之间形成有间隙，
所述保持架能够与所述外圈的内周面接触，并通过该接触而被进行径向的定位，
所述柱部在轴向另一侧具有防脱部，该防脱部通过从径向外侧与所述圆锥滚子接触来阻止该圆锥滚子的脱落，
所述防脱部的径向外侧面与所述大环状部的外周面连续地形成，包含该径向外侧面和该外周面的面能够与所述外圈的内周面接触，通过该接触来进行所述保持架的径向的定位。
2.根据权利要求1所述的圆锥滚子轴承，其中，
所述保持架由热塑性的树脂制成，
所述大环状部的最小内径比所述小环状部的最大外径大。
3.根据权利要求1或2所述的圆锥滚子轴承，其中，
所述内圈及所述外圈各自与所述大环状部之间的间隙为0.5mm以下。
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