CN110017335A - 轴承用壳体及滚动轴承装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种轴承用壳体及滚动轴承装置。装入有滚动轴承的轴承用壳体具有圆筒形状的内周面和与内周面的轴向的端部相连并沿着与中心轴正交的方向形成的端面，在内周面上，遍及整周地形成有向径向外方凹陷的环状槽。向环状槽装配挡圈来防止滚动轴承的位置偏离。在轴承用壳体的端面形成有在轴向上凹陷并沿径向延伸的凹部。

Description

轴承用壳体及滚动轴承装置
在2017年12月5日提出的日本专利申请2017-233130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
本发明涉及装入有对旋转轴进行支承的滚动轴承的轴承用壳体及使用了该轴承用壳体的滚动轴承装置。
背景技术
在X射线CT装置等使用的X射线管80中，如图10A、B所示，滚动轴承装置81设置在真空容器94内。图10B是图10A的B所示的部位的主要部分放大图。真空容器94将内部保持为真空(例如，10-4Pa以下)。通过从电子枪93照射电子线而从靶82放射出X射线。靶82由钨等制作，与转子92一起固定于滚动轴承装置81的旋转轴83的轴端。
旋转轴83同轴地装入于有底筒状的壳体84的内侧，由第一轴承85和第二轴承86进行旋转支承。在第一轴承85的外圈与第二轴承86的外圈之间设有衬圈87。在壳体84的轴向的开口侧的内周装配有挡圈24。挡圈24嵌合于环状槽21。各轴承85、86的外圈及衬圈87以间隙配合装入于壳体84的内周，能够沿轴向自如地位移。在壳体84的内底装入有弹簧90。各轴承85、86的外圈及衬圈87由弹簧90朝向挡圈24沿轴向施力。旋转轴83通过第一轴承85的外圈与挡圈24的抵接来进行轴向的定位。
在X射线管80中，由于照射电子线而靶82升温，其温度为大致1000℃左右。旋转轴83或壳体84等由于靶82的热量的传导而发生热膨胀。在滚动轴承装置81中，为了抑制由旋转轴83的热膨胀引起的靶82的轴向的位置偏离，而缩短从壳体84朝向靶82沿轴向延伸的旋转轴83的长度。各轴承85、86的外圈在壳体84的内侧能够沿轴向位移。由此，能够吸收由旋转轴83与衬圈87的温度的差异引起的、第一轴承85与第二轴承86的外圈侧和内圈侧的轴向长度的不一致。
在组装滚动轴承装置81时，在将各轴承85、86及旋转轴83装入于图10所示的位置之后，使用装配工具(参照图5)，将挡圈24嵌入于环状槽21。在对滚动轴承装置81进行分解等时，也同样地，使用装配工具，从环状槽21拆卸挡圈24(参照日本特开平07-85824号公报)。
在滚动轴承装置81中，由于从壳体84朝向靶82延伸的旋转轴83的长度缩短，因此将靶82固定的凸缘部91与壳体84的间隙变窄。因此，无法充分地确保插入装配工具的空间，因此在拆装挡圈24时，存在装配工具与凸缘部91发生干涉而被弄伤的情况。在挡圈24与装配工具的卡合不充分的情况下，在拆装时，挡圈24脱落而反弹，存在与壳体84或其他的周边部件较强地碰撞的情况。因此，不仅会弄伤周边部件，而且由于壳体84或凸缘部91的一部分破损且该破片侵入轴承内部，可能会产生靶82的旋转不良。由于这样的情况，挡圈24的拆装作业必须熟练，会产生滚动轴承装置81的生产率的提高变得困难等问题。
发明内容
本发明的目的之一是在装配滚动轴承装置的挡圈时，即使在供装配工具插入的空间窄的情况下，也能够容易地装配挡圈，减少装配工具与周边部件的干涉。
本发明的一方式的轴承用壳体的结构上的特征在于，具有：圆筒形状的内周面，滚动轴承的外圈同轴地嵌合于所述内周面的内周；及端面，与所述内周面的轴向的端部相连，沿着与所述内周面的中心轴正交的方向形成，在所述内周面上，在从所述端面沿轴向分离的位置且比所述滚动轴承靠所述端面的一侧遍及整周地形成有向径向外方凹陷的环状槽，向所述环状槽装配挡圈来防止所述滚动轴承的朝向所述端面的位置偏离，在所述端面形成有在轴向上凹陷并沿径向延伸的凹部，来避免与装配所述挡圈的装配工具的干涉。
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是第一实施方式的滚动轴承装置的轴向剖视图。
图2是图1的A部的主要部分放大图。
图3A是第一实施方式的壳体单体的轴向截面的主要部分放大图。
图3B是图3A的沿箭头Q的朝向观察的侧视图。
图4A、4B是说明第一实施方式的组装步骤的第三工序中的挡圈及装配工具的位置的说明图。
图5是表示挡圈和装配工具的一方式的主视图。
图6是表示图4B的装配工具与挡圈的卡合状态的示意图。
图7A、7B是说明以往结构的情况下的组装步骤的第三工序中的挡圈及装配工具的位置的说明图。
图8A是第二实施方式的壳体单体的轴向截面的主要部分放大图。
图8B是图8A的沿箭头P的朝向观察的侧视图。
图9A、9B是说明第二实施方式的组装步骤的第三工序中的挡圈及装配工具的位置的说明图。
图10A是X射线管的轴向剖视图。
图10B是图10A的B部的主要部分放大图。
具体实施方式
关于本发明的第一实施方式的滚动轴承装置11，参照附图进行说明。图1是滚动轴承装置11的轴向剖视图。图2是将图1的A部放大的主要部分放大图。滚动轴承装置11装入于X射线管80(参照图10)。
滚动轴承装置11具备轴承用壳体(以下，简称为“壳体”)12、旋转轴13、第一轴承14及第二轴承15。在以下的说明中，将旋转轴13的中心轴m的方向称为轴向，将与中心轴m正交的方向称为径向。
壳体12为有底的圆筒形状。在以下的说明中，有时将圆筒在轴向上开口的一侧(图1的右侧)称为“轴向的开口侧”或“轴向的一方向侧”，将轴向的与开口侧相反的一侧(图1的左侧)称为“轴向的底侧”或“轴向的另一方向侧”。壳体12的外周面16及内周面17分别为圆筒面，且相互同轴。外周面16的轴向的开口侧的端部与内周面17的轴向的开口侧的端部由沿着与中心轴m正交的方向形成的端面18来连结。内周面17与第一轴承14的外圈19及第二轴承15的外圈20的外径相比稍大径。环状槽21在从端面18沿轴向分离的位置遍及整周地形成于内周面17。环状槽21的轴向截面的形状为矩形，由沿着与中心轴m正交的方向形成的一对槽侧面22a、22b和与中心轴m同轴的圆筒面即槽底面23来界定。槽底面23比内周面17大径。环状槽21的轴向的尺寸W(一对槽侧面22a、22b的在轴向上的距离)设定得比挡圈24的厚度t稍大。
图3A是壳体12单体的轴向截面的主要部分放大图。图3B是壳体12的沿箭头Q的方向观察的侧视图。在壳体12的端面18，在周上的至少一个部位形成有沿轴向凹陷的凹部25。凹部25连通于壳体12的内周，沿端面18在径向上延伸。凹部25由与包含中心轴m的平面平行的一对侧面27、27和与端面18平行的底面28来界定。凹部25的深度L1(壳体12的端面18与底面28的在轴向上的距离)比壳体12的端面18与环状槽21的轴向的开口侧的槽侧面22a的在轴向上的距离L0大。由此，凹部25与环状槽21连通。关于凹部25的宽度W1(一对侧面27、27的间隔)在后文进行详细说明。
再次参照图1。旋转轴13将轴部30与凸缘部31形成为一体。轴部30为大致圆柱形状，在其外周，在相互沿轴向分离的位置形成有供滚珠32滚动的内侧轨道面33、34。内侧轨道面33、34各自的轴向截面为圆弧形状，其曲率半径比滚珠32的半径稍大。凸缘部31为比轴部30大径的圆板状，在轴部30的轴向的一方向侧的轴端沿着与中心轴m正交的方向形成。X射线管80的转子92及靶82通过未图示的螺栓而固定于凸缘部31。
第一轴承14及第二轴承15为角接触滚珠轴承。第一轴承14由外圈19、滚珠32、形成于旋转轴13的内侧轨道面33形成。第二轴承15由外圈20、滚珠32、形成于旋转轴13的内侧轨道面34形成。外圈19、20相互为同一形状，分别在内周形成有外侧轨道面36。外侧轨道面36的轴向截面为圆弧形状，其曲率半径比滚珠32的半径稍大。轴向的一方向侧的轴承14在外圈19的外侧轨道面36的轴向的一方向侧不具有台肩，而在外圈19的外侧轨道面36的轴向的另一方向侧具有台肩。轴向的另一方向侧的轴承15在外圈20的外侧轨道面36的轴向的一方向侧具有台肩，而在外圈20的外侧轨道面36的轴向的另一方向侧不具有台肩。各轴承14、15是所谓“全滚珠”的滚珠轴承，未使用保持架。第一轴承14及第二轴承15以外圈19、20的背面面对的方式相互反向地装入。在外圈19与外圈20之间装入有衬圈37。衬圈37为圆筒形状，轴向两侧的端面与外圈19的背面及外圈20的背面抵接。
挡圈24在比第一轴承14靠轴向的开口侧处，装入于壳体12的环状槽21。挡圈24(参照图5)可以优选使用由JIS B2804规定的C形孔用偏心挡圈或C形孔用同心挡圈，但是没有限定于此。
弹簧39以沿轴向被压缩的状态装入于壳体12的内周的比第二轴承15靠轴向的底侧处。弹簧39与第二轴承15的外圈20的正面及壳体12的底面沿轴向抵接。弹簧39可以优选使用螺旋弹簧，但是没有限定于此，可以选择碟形弹簧或锥形螺旋板弹簧等各种。
外圈19、20及衬圈37分别与壳体12的内周面17具有间隙地嵌合，能够沿轴向容易地位移。因此，通过由弹簧39沿轴向施力，第一轴承14的外圈19、第二轴承15的外圈20及衬圈37以相互沿轴向紧贴的状态被朝向挡圈24按压。旋转轴13通过第一轴承14与挡圈24的接触而相对于壳体12沿轴向被定位。这样，在滚动轴承装置11中，旋转轴13同轴地组合于壳体12的径向内方，由第一轴承14和第二轴承15支承为旋转自如。
接下来，参照图1，并通过图4说明滚动轴承装置11的组装步骤，并且说明在壳体12设有凹部25时的效果。图4A、4B是说明组装步骤的第三工序中的挡圈24及装配工具29的位置的说明图。图4A示出在壳体12与凸缘部31之间插入有装配工具29的卡定部41的状态。图4B示出将挡圈24卡定于装配工具29而装入于环状槽21的位置的状态。需要说明的是，关于装配工具29，也将中心轴m的方向称为轴向。
在第一工序中，将组装有第一轴承14及第二轴承15的副单元向旋转轴13组装。此时，在凸缘部31与第一轴承14之间预先插入有挡圈24。在第一轴承14与第二轴承15之间插入有衬圈37。
在第二工序中，在向壳体12的内底插入了弹簧39之后，将上述的副单元以图1的方向沿轴向插入于壳体12的内侧。副单元将第一轴承14的外圈19沿轴向压入至位于比环状槽21靠轴向的底侧处为止。这样，环状槽21向比第一轴承14靠轴向的开口侧露出，因此能够容易地组装挡圈24。此时，弹簧39沿轴向被压缩。
在第三工序中，使用装配工具29，将挡圈24向环状槽21装配。图5示出挡圈24和装配挡圈24时使用的装配工具29(也称为卡环拆装钳)的一方式。挡圈24是圆周的一部分被切口后的C形的形状。在挡圈24中，工具孔38隔着切口而设置于两前端部。
装配工具29具备打开成八字状的把手部40和一对卡定部41。把手部40和卡定部41以支点42为中心转动。以将打开的把手部40关闭的方式用手紧固时，卡定部41向缩窄其间隔的方向转动。在一对卡定部41设有向与支点42的轴相同的方向延伸的销43。销43为具有规定的长度的圆柱形状，其直径与挡圈24的工具孔38的直径相比稍小径。
在将挡圈24向环状槽21装配时，各销43分别嵌合于两个工具孔38。在滚动轴承装置11中，凸缘部31的外径与挡圈24的内周相比大径，凸缘部31与挡圈24的一部分或全部沿轴向相对。因此，如图4所示，装配工具29从壳体12的径向外方插入于壳体12与凸缘部31之间的间隙。
在使各销43与两个工具孔38嵌合的状态下，当用手将装配工具29的把手部40紧固时，隔着切口的两前端部具有弹性地接近，挡圈24的外径缩小。挡圈24以其外径比壳体12的轴向的开口侧的内径D小的状态插入于壳体12的内侧。接下来，在环状槽21的位置处，将装配工具29的紧固释放。由此，挡圈24通过弹性而外径恢复成原来的大小，嵌入于环状槽21(参照图4B)。
在第一实施方式中，环状槽21与凹部25连通。因此，如图4B所示，在挡圈24与卡定部41沿轴向接近的状态下，能够将挡圈24装配于环状槽21。因此，在第一实施方式中，如果销43的轴向的高度h至少与挡圈24的板厚t相等，则能够通过装配工具29将挡圈24卡定而装配于环状槽21。此时，装配工具29的卡定部41的至少一部分收容于壳体12的凹部25的内侧。
从图4A可知，将装配工具29插入于挡圈24与凸缘部31之间。为此，壳体12的端面18与凸缘部31的轴向的间隙S的大小大于挡圈24的厚度t与装配工具29的高度H加起来的长度。在此，装配工具29的高度H是指包含销43和卡定部41在内的装配工具29的轴向的尺寸。
图6是从轴向观察图4B中的装配工具29与挡圈24卡合的状态的示意图。在图6中，为了明确端面18的方式而对于除了凹部25之外的端面18标注剖面线。在第一实施方式中，在壳体12的端面18形成有沿轴向凹陷的凹部25。凹部25的宽度W1大于装配工具29的宽度Wmax。因此，在将挡圈24插入到环状槽21的位置时，装配工具29的卡定部41的至少一部分收容于凹部25的内侧。这样，在第一实施方式中，能够可靠地防止装配工具29与壳体12的干涉。在图6中，将中心轴m与挡圈24的切口的中央连结的方向设为Y，将与之正交的方向设为X，装配工具29的宽度Wmax是指与凹部25对应的装配工具29的部分的X方向的尺寸的最大值。
从上述的说明可知，在第一实施方式中，如果将销43的轴向的高度h设定为至少与挡圈24的板厚t相等，则能够卡定于挡圈24。因此，能够减小装配工具29的高度H，因此在将装配工具29插入于间隙S时，轴向的空间的富余度增大。由此，能够容易地装配挡圈24，能够抑制装配工具29与凸缘部31等发生干涉。
为了使本发明的效果更加明确，以下说明假设在壳体12的端面18未设置凹部25的情况下，即，使用了以往结构的壳体84的情况下(以下称为“以往结构的情况下”)，装配挡圈24的步骤。
图7A、7B是说明在以往结构的情况下，第三工序中的挡圈24及装配工具29的位置的说明图。图7A示出在壳体84与凸缘部31之间插入有装配工具29的卡定部41的状态。图7B示出将挡圈24装入于环状槽21的位置的状态。在以往结构的情况下，壳体84不具有与第一实施方式的凹部25相当的结构。因此，在将挡圈24插入于环状槽21的位置时，在图7B中的R所示的位置处，装配工具29与壳体84的端面18发生干涉。因此，为了将挡圈24插入至环状槽21的位置，需要将销43的轴向的高度h1至少设定得大于端面18和环状槽21的轴向的开口侧的槽侧面22a的在轴向上的距离L0与挡圈24的板厚t加起来的长度。
相对于此，在第一实施方式中，如前所述，销43的轴向的高度h只要设定得至少与挡圈24的板厚t相等即可。因此，在使用了第一实施方式的壳体12的滚动轴承装置11中，能够减小装配挡圈24的装配工具29的高度H。因此，在向壳体12与凸缘部31之间插入装配工具29时，能够使轴向的空间具有富余度。由此，即使在供装配工具29插入的空间窄的情况下，也能够容易地装配挡圈24。而且，能够减少装配工具29与周边部件的干涉，因此能够降低周边部件的碰伤或缺损。
在供装配工具29插入的空间具有富余度的情况下，也可以使凸缘部31更接近壳体12。由此，能够缩短第一轴承14与靶82的在轴向上的距离，因此能够减小滚动轴承装置11升温时的靶82的轴向的位置偏离。
对本发明的第二实施方式的滚动轴承装置59(未图示)进行说明。图8A是滚动轴承装置59所使用的壳体60单体的轴向截面的主要部分放大图。图8B是壳体60的沿轴向的箭头P的方向观察的侧视图。在壳体60中，也是在壳体60的端面18上，在周向的至少一个部位形成有沿轴向凹陷的凹部61。在壳体60中，第一实施方式中由标号25示出的凹部与第二实施方式中由标号61示出的凹部的深度不同。其他的结构与第一实施方式的壳体12相同。以下，对于与第一实施方式共同的结构，标注同一标号进行说明。
凹部61连通于壳体60的内周，沿端面18在径向上延伸。凹部61由与包含中心轴m的平面平行的一对侧面62、62和与端面18平行的底面63来界定。凹部61的宽度W2(一对侧面62、62的间隔)大于在装配挡圈24时使用的装配工具29的宽度Wmax。凹部61的深度L2(壳体60的端面18与底面63的在轴向上的距离)小于壳体60的端面18与环状槽21的轴向的开口侧的槽侧面22a的在轴向上的距离L0。由此，在第二实施方式中，凹部61与环状槽21不连通。
以下说明使用第二实施方式的壳体60装配挡圈24时的组装步骤。图9是与图4同样的说明第三工序中的挡圈24及装配工具29的位置的说明图。图9A示出向壳体60与凸缘部31之间插入了装配工具29的卡定部41的状态。图9B示出将挡圈24卡定于装配工具29而装入于环状槽21的位置的状态。在第二实施方式中，也与第一实施方式同样，将组装有第一轴承14及第二轴承15的副单元向旋转轴13组装。然后，将挡圈24向环状槽21装配。
在壳体60中，凹部61与环状槽21不连通。因此，为了将挡圈24向环状槽21的位置插入，而将销43的轴向的高度h2设定得至少大于凹部61的底面63和环状槽21的轴向的开口侧的槽侧面22a的在轴向上的距离L3与挡圈24的板厚t加起来的长度。
在以往结构的情况下，销43的轴向的高度h1需要设定得至少大于端面18和环状槽21的轴向的开口侧的槽侧面22a的在轴向上的距离L0(L0>L3)与挡圈24的板厚t加起来的长度。因此，在第二实施方式的滚动轴承装置59中，装配挡圈24的装配工具29的高度H与前述的以往结构的情况下相比，能够减小凹部61的深度L2(参照图8)的量。由此，在第二实施方式中，在向壳体60与凸缘部31之间插入了装配工具29时，能够使轴向的空间具有富余度。因此，即使在供装配工具29插入的空间窄的情况下，也能够容易地装配挡圈24。此外，能够防止装配工具29与凸缘部31等周边部件的干涉，抑制碰伤等的发生。
此外，在第二实施方式的滚动轴承装置59中，也通过弹簧39对各轴承14、15沿轴向施力。由此，挡圈24被压紧于环状槽21的轴向的开口侧的槽侧面22a。在第二实施方式的壳体60中，凹部61与环状槽21未连通。因此，环状槽21的轴向的开口侧的槽侧面22a遍及整周地连续。因此，挡圈24由槽侧面22a在整周沿轴向支承。由此，第一轴承14与该挡圈24抵接而沿轴向被可靠地支承。其结果是，能够更有效地抑制靶82的位置偏离。
在供装配工具29插入的空间具有富余度的情况下，也可以使凸缘部31更接近壳体60。由此，能够缩短从壳体60朝向靶82延伸的旋转轴13的长度。其结果是，能够减小滚动轴承装置59升温时的靶82的轴向的位置偏离。
以上，在本实施方式的壳体中，说明了外周面为圆筒形状的情况，但是没有限定于此。虽然省略图示，但也可以是壳体的外形为长方体，且圆筒形状的内周面在与长方体的任一面正交的方向上贯通长方体的方式。在上述的滚动轴承装置中，以内侧轨道面直接形成于旋转轴的情况为例进行了说明。然而，没有限定于此，第一轴承及第二轴承也可以分别为具有内圈及外圈的滚动轴承，且在旋转轴的轴部的外周压入有内圈的结构。本发明没有限定为上述的实施方式，能够进行其他各种变更。
根据本发明，在装配滚动轴承装置的挡圈时，即使在供装配工具插入的空间窄的情况下，也能够容易地装配挡圈，能够减少装配工具与周边部件的干涉。而且，能够减少装配工具与周边部件的干涉，因此能够减少周边部件的碰伤或缺损。

Claims (4)

1.一种轴承用壳体，包括：
圆筒形状的内周面，滚动轴承的外圈同轴地嵌合于所述内周面的内周；及
端面，与所述内周面的轴向的端部相连，沿着与所述内周面的中心轴正交的方向形成，
其特征在于，
在所述内周面上，在从所述端面沿轴向分离的位置且比所述滚动轴承靠所述端面的一侧遍及整周地形成有向径向外方凹陷的环状槽，
向所述环状槽装配挡圈来防止所述滚动轴承的朝向所述端面的位置偏离，
在所述端面形成有在轴向上凹陷并沿径向延伸的凹部，来避免与装配所述挡圈的装配工具的干涉。
2.根据权利要求1所述的轴承用壳体，其特征在于，
所述凹部的宽度大于装配所述挡圈时与所述凹部对应的所述装配工具的部分的宽度。
3.根据权利要求2所述的轴承用壳体，其特征在于，
从所述端面至所述凹部的底面为止的轴向的距离比所述端面与界定所述环状槽的在径向上形成的一对侧面中的接近所述端面的一侧的侧面之间的轴向的距离长，从而所述凹部与所述环状槽连通。
4.一种滚动轴承装置，具备：
权利要求1～3中任一项所述的轴承用壳体；及
旋转轴，同轴地组合于所述轴承用壳体的径向内侧，由所述滚动轴承支承为旋转自如，其特征在于，
所述旋转轴由在所述轴承用壳体的内周由所述滚动轴承支承的轴部和在所述轴部的轴端形成的凸缘部成为一体地形成，所述凸缘部是与所述挡圈的一部分或全部在轴向上相对的大小。
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