CN113366232B - 滚珠轴承 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种滚珠轴承。在树脂制保持器(3)的凹部(3a)为在轴向一方的侧面开口的形状的滚珠轴承(B)中,采用具有:具有在比滚道面(1a)靠轴向另一方的位置向径向突出的卡止部(1b)的套圈(1)、以及具有配置为朝向轴向另一方能够与卡止部(1b)卡合并且配置于比多个凹部(3a)靠轴向另一方的位置的卡合部(3b)的保持器(3),在将凹部(3a)的轴向的深度设为H,将滚珠(4)的直径设为d时,设定为0.15d≤H≤0.65d,由此抑制由离心力导致的保持器(3)的变形,并且抑制凹部(3a)与滚珠(4)间的润滑油的剪切阻力。
Description
技术领域
本发明涉及具备树脂制的保持器的滚珠轴承。
背景技术
在EV(电动车)、PHEV(插入式混合动力电动车)中,为了得到不逊色于发动机驱动车的驱动力,作为驱动源的电动马达的高速旋转化不断发展。为了支承该高速旋转的轴,使用了适合于高速旋转下的运转的滚珠轴承。
存在对高速旋转对应的滚珠轴承采用树脂制保持器的情况。特别是在重视轴承的组装性、成本等的情况下,采用冠形保持器。一般冠形保持器具有在保持器的内周、外周以及轴向一方的侧面开口的多个凹部。凹部形成为包入滚珠那样的凹曲面状。保持器的轴向一方的侧面的凹部的开口宽度设定为比滚珠的直径小。使保持器的轴向一方的侧面的凹部的开口边缘朝向轴向一方按压配置于内外的滚道面间的多个滚珠,由此使保持器产生扩展上述开口宽度的弹性变形,从该开口将滚珠收纳于凹部。弹性复原后的凹部成为朝向轴向另一方能够与滚珠卡合的状态。通过该卡合,限制保持器向轴向另一方的移动。
在一般的冠形保持器的情况下,由高速旋转时的离心力引起的变形成为问题。即、在保持器中,以形成凹部的方式向轴向一方延伸的突出部分是悬臂梁,所以凹部因离心力朝向轴向一方而向径向外侧倾斜,伴随于此,保持器的环状部被扭转。因此,凹部与滚珠、外圈干涉,而存在磨损粉末的产生、异常发热、短寿命化的担忧。
为了抑制这样的离心力的影响,在专利文献1的冠形保持器中,在位于沿在圆周方向上相邻的凹部间的中间部,使轴向的厚度变薄,由此确保凹部的轴向的深度并且实现形成凹部的突出部分的轻型化。另外,是该中间部的轴向的厚度比凹部的底的轴向的厚度厚,由此确保作为保持器的强度。
另外,在专利文献2的保持器中,由冠形的保持器主体、和安装于保持器主体的突出部分的前端的金属制的变形防止部件构成保持器,防止突出部分因离心力而向径向外侧倾斜的情况。
另外,在专利文献3的冠形保持器中,使形成凹部的突出部分的外径从轴向中间部朝向前端逐渐变小,由此实现轻型化并不易受到离心力的影响。并且,通过在比滚珠的节圆直径靠径向内侧的位置使滚珠与凹部接触的设定,使来自朝向径向内侧的滚珠的力作用于保持器,来抑制高速旋转时的保持器的变形。
专利文献1:日本特开2016-169766号公报
专利文献2:日本特开2007-285506号公报
专利文献3:日本特开2013-200006号公报
然而,如专利文献1那样,在通过凹部与滚珠的卡合限制保持器向轴向另一方的移动的情况下,需要使凹部向比滚珠的中心靠轴向一方具有足够的余量地延伸。因此,凹部的前端部容易受到离心力的影响,抑制由离心力导致的保持器的变形的情况存在限制。
另外,如专利文献2那样,若将变形防止部件安装在冠形保持器主体来抵抗离心力,则需要增加组装工序、其它部件费用等,成本高。并且,产生变形防止部件脱落的担忧。
另外,如专利文献3那样,若使形成凹部的突出部分的外径从轴向的中间位置到前端逐渐地变小,则虽能够减弱离心力的影响,但通过凹部与滚珠的卡合来限制保持器向轴向另一方的移动这一点与专利文献1相同。另外,在使来自朝向径向内侧的滚珠的力作用于凹部来抑制由离心力导致的保持器的变形的情况下,若因离心力的影响而使保持器产生变形,则存在直接导致凹部的前端部的径向内侧侧与滚珠强烈接触,在该接触部产生异常磨损的担忧。
并且,EV、PHEV的电动马达的高速旋转化还在不断发展,在支承电动马达的旋转轴的滚珠轴承中,存在dmn(滚珠的节圆直径×每分钟的转速)值超过200万的可能性。在以能够在这样的高速旋转下实用的滚珠轴承为目标的情况下,不仅通过离心力对策来防止异常发热,而且通常的发热对策也变得重要,所以甚至保持器与滚珠间的润滑油的剪切阻力也会成为问题。这是因为在将保持器的温度保持在120℃以下的情况下,相对于能够采用比较廉价的工程塑料,在超过120℃的情况下,考虑到树脂的耐热性而必须采用价格较高的超级工程塑料。
发明内容
正是鉴于上述背景,本发明要解决的课题是在树脂制保持器的凹部是在轴向一方的侧面开口的形状的滚珠轴承中,抑制由离心力导致的保持器的变形,并且抑制凹部与滚珠间的润滑油的剪切阻力。
作为用于实现上述课题的第一机构,本发明具备:具有外侧滚道面的外侧套圈、具有内侧滚道面的内侧套圈、配置于上述外侧滚道面与上述内侧滚道面之间的多个滚珠、以及将上述多个滚珠在圆周方向均等地配置的树脂制保持器,上述保持器在圆周方向的多个位置具有保持上述滚珠的圆周方向位置的凹部,在上述凹部是在上述保持器的轴向一方的侧面开口的形状的滚珠轴承中,上述外侧套圈与上述内侧套圈的至少一个具有在包含上述滚道面的内周或者外周中的比该滚道面靠轴向另一方的位置向径向突出的卡止部,上述保持器具有配置为朝向轴向另一方能够与上述卡止部卡合的卡合部,在将上述凹部的轴向的深度设为H,将上述滚珠的直径设为d时,H与d的关系被设定为0.15d≤H≤0.65d,上述卡合部配置于比上述多个凹部靠轴向另一方的位置。
根据上述第一机构的结构,能够通过保持器的卡合部与套圈的卡止部的卡合来限制保持器向轴向另一方的移动,所以能够将凹部的轴向的深度H与滚珠的直径d的关系设定为H≤0.65d。这里若设定为H>0.65d,则成为与仅通过凹部与滚珠的卡合就能够限制保持器向轴向另一方的移动的现有例相同的凹部的深度,所以没有采用卡合部与卡止部的意义。另外,若设定为H<0.15d,则很难通过凹部保持滚珠的圆周方向位置。若将该卡止部配置于比套圈的滚道面靠轴向另一方的位置,将对应的卡合部配置于比保持器的凹部靠轴向另一方的位置,则在用于形成凹部的突出部分不存在卡合部,在高速旋转时,避免凹部因作用于卡合部的离心力而容易与滚珠异常接触那样的情况。基于此若设为H≤0.65d,则能够使上述突出部分在轴向变短而轻型化,在高速旋转时,保持器不易受到离心力的影响,能够抑制由离心力导致的保持器的变形,并且能够抑制凹部与滚珠间的剪切阻力。
优选,上述凹部的深度H与上述滚珠的直径d的关系被设定为H<0.5d。这样,能够进一步抑制由离心力导致的保持器的变形、上述剪切阻力。
另外,上述卡合部也可以具有将朝向圆周方向在轴向变窄的空间形成于其与上述卡止部之间的突起,在上述突起与上述卡止部之间也可以设定有轴向的间隙。这样,在卡合部与卡止部之间获得轴向的间隙,所以在卡合部与卡止部相互在圆周方向滑动的两个表面间产生油膜的形成。另外,若突起将润滑油向空间变窄的一侧拖曳,则产生使动压产生的楔效果,所以能够促进油膜的形成,能够防止卡合部、卡止部的磨损。另外,若卡止部与卡合部的圆周速度差变大,则也能够实现使卡合部与卡止部完全分离的油膜的厚度。即、在上述圆周速度差成为规定以上时,能够使卡合部与卡止部间的摩擦状态成为流体润滑状态。在流体润滑状态下,在卡合部与卡止部限制保持器向轴向另一方的移动时隔着油膜而卡合,所以能够很好地防止上述两部件的磨损。
另外,也可以在上述卡合部与上述卡止部之间设定有轴向的间隙,上述卡合部与上述卡止部中的、相互在圆周方向滑动的两个表面的算术平均粗糙度Ra也可以分别是0.2以下。在卡合部与卡止部之间获得轴向的间隙,所以在通过油润滑使用滚珠轴承的情况下,在卡合部与卡止部相互在圆周方向滑动的两个表面间产生油膜的形成。特别是在以高速旋转使用滚珠轴承的情况下,上述两个表面间的圆周方向的圆周速度差变大,所以能够期待上述两个表面间的最小的油膜厚度hmin成为1.5μm以上。上述两个表面的表面性状也可以被认为基于正态分布,所以若将上述两个表面的算术平均粗糙度Ra(μm)分别设为0.2以下,则能够期待油膜参数Λ>3的摩擦状态。若是Λ>3,则认为实际上成为流体润滑状态,所以能够很好地防止卡合部与卡止部的磨损。
另外,上述保持器也可以具有两个以上的上述卡合部,这些卡合部也可以分散配置在圆周方向的两个位置以上。这样,在将保持器组装在内外的套圈间时,各卡合部容易从卡止部脱离,所以使各卡合部强制地超越卡止部变得容易。
另外,上述卡止部也可以具有从该卡止部的前端朝向轴向另一方使与该前端的直径差逐渐变大的形状的倒角部。这样,在将保持器组装在内外的套圈间时,卡合部容易在卡止部上滑动并且容易从卡止部脱离,所以使卡合部强制地超越卡止部变得容易。
另外,上述卡合部也可以是从该卡合部的前端朝向轴向一方使与该前端的直径差逐渐变大的形状。这样,在将保持器组装在内外的套圈间时,卡合部容易在卡止部上滑动并且容易从卡止部脱离,所以使卡合部强制地超越卡止部变得容易。
另外,上述卡止部也可以具有将在径向朝向与该卡止部的前端接近的一侧并朝向轴向另一方的倾斜角度设为10°以下的形状的承受面,上述卡合部也可以配置为朝向轴向另一方能够与上述承受面卡合。这样,在保持器的卡合部朝向轴向另一方与套圈的卡止部卡合时,卡合部很难从卡止部脱离,所以能够防止保持器向轴向另一方的脱落。
另外,上述至少一个套圈也可以具有在包含上述滚道面的内周或者外周中的、比该滚道面靠轴向另一方的位置在径向具有深度并在圆周方向整周连续的槽部,上述卡止部也可以构成包含上述滚道面的内周或者外周中的、从轴向另一方的端到上述槽部的槽底的部分。这样,能够在一般的密封件安装用的密封件槽部所处的位置将卡止部设置在槽部的轴向另一侧,进而能够采用一般的滚珠轴承的轴向的布局。
另外,上述外侧套圈以及上述内侧套圈也可以分别具有上述卡止部,上述保持器也可以具有:与上述外侧套圈的卡止部对应的外侧的上述卡合部、以及与上述内侧套圈的卡止部对应的内侧的上述卡合部。这样,通过保持器的内外的卡合部与内外的套圈的卡止部的卡合来限制保持器向轴向另一方的移动,所以能够进一步防止保持器向轴向另一方的脱落。
作为用于实现上述课题的第二机构,本发明具备:具有外侧滚道面的外侧套圈、具有内侧滚道面的内侧套圈、配置于上述外侧滚道面与上述内侧滚道面之间的多个滚珠、以及将上述多个滚珠在圆周方向均等地配置的树脂制保持器,上述保持器在圆周方向的多个位置具有保持上述滚珠的圆周方向位置的凹部,在上述凹部是在上述保持器的轴向一方的侧面开口的形状的滚珠轴承中,还具备安装于上述外侧套圈与上述内侧套圈中的任一个套圈的卡止部件,上述卡止部件具有以能够限制上述保持器向轴向另一方的移动的方式,相对于该保持器配置于轴向另一方的对置部,在将上述凹部的轴向的深度设为H,将上述滚珠的直径设为d时,H与d的关系被设定为0.15d≤H≤0.65d。
根据上述第二机构的结构,能够通过安装于一个套圈的卡止部件的对置部与保持器的卡合来限制保持器向轴向另一方的移动。因此,能够将凹部的轴向的深度H与滚珠的直径d的关系设定为H≤0.65d。这里,若设为H≤0.65d,则使上述突出部分在轴向变短而成为轻型,所以在高速旋转时,保持器不易受到离心力的影响,能够抑制由离心力导致的保持器的变形,并且能够抑制凹部与滚珠间的剪切阻力。另外,若设定为H>0.65d,则成为与仅通过凹部与滚珠的卡合就能够限制保持器向轴向另一方的移动的现有例相同的凹部的深度,所以没有采用由对置部进行的限制的意义。另外,若设定为H<0.15d,则很难利用凹部来保持滚珠的圆周方向位置。
优选,上述凹部的深度H与上述滚珠的直径d的关系被设定为H<0.5d。这样,能够抑制由离心力导致的保持器的变形、上述剪切阻力。另外,在H<0.5d的情况下,在凹部没有现有那样的环绕滚珠的爪,仅将保持器放置于规定的位置就能够使滚珠进入各凹部。
另外,也可以在上述卡止部件与上述保持器之间设定有轴向的间隙,上述卡止部件的上述对置部与上述保持器中的任一个也可以具有在与另一个之间形成朝向圆周方向在轴向变窄的空间的两个以上的突起,这些突起也可以配置为在圆周方向隔开间隔地排列。这样,在保持器与卡止部件间获得轴向的间隙,所以润滑油进入卡止部件的对置部与保持器的对置的两侧面间,产生油膜的形成。另外,若在该两侧面间一方的侧面的突起将润滑油向形成于与另一方的侧面之间的楔状的空间变窄的一侧拖曳,则产生使动压产生的楔效果,所以能够促进该油膜的形成,能够防止保持器与对置部的磨损。在突起的数量越多,保持器与卡止部件间的相对圆周速度差变得越大的情况下,在圆周方向隔开间隔地排列的各突起高速环绕并且拖曳润滑油,所以在另一方的侧面保持为在圆周方向上油膜连续的状态,不间断地产生各突起与另一方的侧面间的楔效果,由此,也能够实现使突起与另一方的侧面完全分离的油膜的厚度。即、若上述圆周速度差成为规定以上,则能够使保持器与卡止部件间的摩擦状态成为流体润滑状态。在该流体润滑状态下,能够通过卡止部件的对置部与保持器的隔着油膜的非接触的卡合来限制保持器向轴向另一方的移动,所以能够很好地防止上述磨损。
上述两个以上的突起也可以形成在上述保持器。这样,仅准备将这些突起一体成型的保持器即可,作为卡止部件能够采用通用品。
例如,上述一个套圈也可以具有在比该套圈的上述滚道面靠轴向另一方的位置在径向具有深度并在圆周方向整周连续的防尘盖槽部,上述卡止部件也可以由安装于上述防尘盖槽部的金属板制的防尘盖构成。这样,作为一个套圈、卡止部件能够采用一般的带防尘盖的滚珠轴承用的套圈、防尘盖。并且,若采用兼作防尘盖的卡止部件,则为了抑制润滑油从轴承外部向轴承内部的过度流入而能够利用卡止部件,能够抑制由滚珠引起的润滑油的搅拌阻力。
更优选,上述卡止部件的上述对置部包含以形成沿圆周方向延伸的槽状的方式形成于上述金属板的肋。这样,能够通过肋提高限制保持器时的对置部的耐变形性,能够抑制对置部的倾斜,另外,也能够使肋作为储油器的槽发挥功能而促进油膜形成。
另外,上述一个套圈也可以具有在比该套圈的上述滚道面靠轴向另一方的位置在径向具有深度并在圆周方向整周连续的密封件槽部,上述卡止部件也可以由金属板制的芯铁、和安装于该芯铁的弹性体形成,并且也可以由安装于上述密封件槽部的密封件构成。这样,能够基于公知的带密封件的滚珠轴承用的套圈和密封件的规格来实现一个套圈、卡止部件,能够抑制成本的增加。这是因为具有密封件槽部的套圈、由金属板制的芯铁和弹性体形成,并通过相对于密封件槽部的压入而安装的密封件在带密封件的滚珠轴承中均是一般的构造。
这里,即使在上述卡止部件由上述密封件构成的情况下,为了防止上述保持器与上述对置部的磨损,优选设定上述间隙,上述对置部与上述保持器中的任一个具有上述两个以上的突起。
例如,上述卡止部件的上述对置部也可以具有上述两个以上的突起,这些突起也可以由上述弹性体形成。这样,在弹性体的成型时也能够形成突起,与在芯铁上冲压加工突起的情况相比能够提高突起的尺寸精度。
上述外侧套圈与上述内侧套圈中的、与上述一个套圈相反的另一个套圈也可以具有沿着圆周方向整周相连的密封件滑动面,上述卡止部件也可以具有以相对于上述密封件滑动面能够沿圆周方向滑动的方式由上述弹性体形成的密封唇,该密封唇也可以包含在与上述密封件滑动面之间形成朝向圆周方向在轴向变窄的空间的两个以上的弹性突起,这些弹性突起也可以在圆周方向隔开间隔地排列,在圆周方向上相邻的上述弹性突起间也可以成为遍及轴承内部与轴承外部间而连通的油通路。这样,若随着轴承旋转,密封唇的各弹性突起将油通路内的润滑油向形成于与密封件滑动面之间的楔状的空间变窄的一侧拖曳,则产生楔效果,所以能够促进油膜的形成,若卡止部件与另一个套圈间的圆周速度差成为规定以上,则能够使密封唇与密封件滑动面间的摩擦状态成为流体润滑状态。进而能够抑制密封唇的磨损,能够将密封件转矩降低到与作为卡止部件采用非接触形的密封件的情况相同的水平,也能够应对滚珠轴承的高速旋转。另外,能够基于弹性突起的突出高度来决定能够通过油通路的异物的颗粒直径,所以也能够防止规定颗粒直径的异物侵入。
上述保持器也可以由工程塑料形成。上述那样能够抑制由离心力导致的保持器的变形并能够防止异常发热防止,并且能够抑制因剪切阻力的发热,所以能够避免比工程塑昂贵的超级工程塑料的使用,能够抑制保持器的制造成本。
如上述那样,本发明通过采用该第一或者第二机构的结构,能够抑制由离心力导致的保持器的变形,并且能够抑制凹部与滚珠间的润滑油的剪切阻力。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的滚珠轴承的剖视图。
图2是表示第一实施方式的滚珠轴承的使用例的概念图。
图3是第一实施方式的保持器的左侧视图。
图4是图3所示的保持器的俯视图。
图5是图1的卡合部的部分放大剖视图。
图6是本发明的第二实施方式的保持器的左侧视图。
图7是图6所示的保持器的俯视图。
图8是本发明的第三实施方式的保持器的左侧视图。
图9是本发明的第四实施方式的保持器的左侧视图。
图10是表示本发明的第四实施方式的滚珠轴承的剖视图。
图11是表示本发明的第五实施方式的滚珠轴承的剖视图。
图12是表示本发明的第六实施方式的卡合部的部分放大剖视图。
图13是第六实施方式的保持器的左侧视图。
图14是第六实施方式的卡合部的右视图。
图15是图12的XV-XV线的部分放大剖视图。
图16是本发明的第七实施方式的卡合部的左侧视图。
图17是表示本发明的第八实施方式的滚珠轴承的剖视图。
图18是表示本发明的第九实施方式的滚珠轴承的剖视图。
图19是表示图18的保持器的轴向一侧的立体图。
图20是表示图18的保持器的轴向另一侧的立体图。
图21是图18的XXI-XXI线的截面的部分放大剖视图。
图22是表示本发明的第十实施方式的滚珠轴承的剖面立体图。
图23是表示本发明的第十一实施方式的滚珠轴承的剖视图。
图24是图23的滚珠轴承的剖面立体图。
图25是表示图23的保持器的轴向一侧的立体图。
图26是表示图23的保持器的轴向另一侧的立体图。
图27是表示图23的卡止部件的轴向一侧的立体图。
图28是图23的XXVIII-XXVIII线的截面的部分放大剖视图。
图29是表示本发明的第十二实施方式的滚珠轴承的剖视图。
图30是图29的密封唇附近的放大图。
图31是图29的密封唇的轴向一侧的部分放大侧视图。
图32是图30的XXXII-XXXII线的截面的部分放大剖视图。
具体实施方式
基于图1~图5对作为本发明的上述第一机构的滚珠轴承的一个例子的第一实施方式进行说明。
图1所示的滚珠轴承B具备:外侧套圈1、与外侧套圈1同轴配置的内侧套圈2、与这些套圈1、2同轴配置的保持器3、以及通过保持器3以在圆周方向上以规定的间距排列的方式配置的多个滚珠4。
这里,将沿着保持器的旋转中心线的方向称为“轴向”。另外,将沿着绕该保持器的旋转中心线一周的圆周的方向称为“圆周方向”。另外,将与该保持器的旋转中心线正交的方向称为“径向”。另外,轴向一方与另一方的概念是以该保持器为基准来考虑的方向。另外,内径或者外径是指与保持器的旋转中心线同心的假想内切圆或者假想外切圆的直径。在图1中,左右方向相当于轴向,将轴向一方设为左方,轴向另一方设为右方。另外,在图1中,径向相当于上下方向,上方向相当于径向外侧,下方向相当于径向内侧。
外侧套圈1是具有包含外侧滚道面1a的内周的环状的轴承部件。内侧套圈2是具有包含内侧滚道面2a的外周的环状的轴承部件。
套圈1、2与滚珠4分别由钢形成。
外侧滚道面1a与内侧滚道面2a分别由配置于套圈宽度的中央部的剖面圆弧状的滚道构成。在图示的滚珠轴承B中,例示出了深槽滚珠轴承。
一般,外侧套圈1与内侧套圈2的一个以一体旋转的方式固定于旋转轴(省略图示),另一个固定于相对于旋转轴静止的外壳(省略图示)。图示例的滚珠轴承B假设能够以dmn220万运转。作为这样高速运转的用途,例如如图2概念性所示,可举出将马达5的旋转轴5a能够旋转地支承于外壳6的情况。马达5例如是作为汽车的驱动源的电动马达。
如图1所示,滚珠4配置于外侧滚道面1a与内侧滚道面2a之间。保持器3将多个滚珠4沿圆周方向均衡地配置。
如图1、图3、图4所示,保持器3是指在圆周方向的多个位置具有保持滚珠4的圆周方向位置的凹部3a,并且以伴随着多个滚珠4的公转而能够与多个凹部3a一体地沿圆周方向旋转的方式相连的轴承构成要素的整体。
保持器3是树脂制的部件。这里,树脂制是指保持器3的整体由树脂形成。该树脂的概念包含一种单独的树脂、混合了二种以上的树脂、将一种以上的树脂作为母材并与加强材料(例如玻璃纤维、碳纤维等)混在一起后的树脂(所谓的纤维强化树脂)。在设为允许dmn200万的滚珠轴承的情况下,优选采用纤维强化树脂。
在保持器3中,作为上述树脂,采用了工程塑料。工程塑料一般是指耐热性为100℃以上120℃以下,强度为50MPa以上,弯曲弹性模量为2.4GPa以上的塑料。
作为主要的工程塑料,例如可举出聚酰胺(PA、PA6、PA9、PA46、PA66)、聚甲醛(POM)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等,作为纤维强化树脂可举出(PA46或者66+玻璃纤维)、(PA9T+碳纤维)。
保持器3的整体通过使用在轴向上一分为二的模具的注塑成型而一体形成。
凹部3a如图1、图3所示,是形成用于收纳滚珠4的空间的凹面部,是在保持器3的轴向一方的侧面开口的形状。多个凹部3a沿圆周方向以恒定间距而配置。与一般的冠形保持器相同,滚珠4被从保持器3的左侧面的开口收纳于凹部3a。
图示例的凹部3a如图1、图3、图4所示,是在保持器3的外周以及内周也开口的形状,在该凹部3a中,能够与滚珠4抵接的部分成为沿着滚珠4的凹球面状。即、滚珠4朝向圆周方向双方、轴向另一方、径向内侧以及外侧而与凹部3a对置。
在凹部3a与滚珠4之间设置有凹部缝隙。保持器3在凹部缝隙的范围内能够相对于多个滚珠4自由移动。若保持器3因离心力而变形,凹部缝隙为负,则凹部3a与滚珠4干涉,它们异常且强烈地接触。若凹部缝隙变大,虽不易产生该干涉,但声学特性恶化。即、在滚珠轴承B的高速旋转时,由于进出滚珠轴承B的载荷负荷区域时的滚珠4的前进延迟而滚珠4与凹部3a抵接。虽通过该抵接而保持滚珠4的圆周方向位置,但若凹部缝隙过大,则该抵接时的碰撞声音成为问题。为了使高速旋转时的声学特性达到实用的水平,优选将凹部缝隙设定为0.2mm以下。
这里,如图1所示,将凹部3a的轴向的深度设为H,将滚珠4的直径(滚珠径)设为d。深度H相当于与凹部3a的前端接触的假想径向平面、与和该凹部3a的底接触的假想径向平面间的距离。这里,假想径向平面是与保持器3的旋转中心线正交的假想平面。凹部3a的前端是凹部3a中的、位于最靠轴向一方的部分。凹部3a的底是凹部3a中的、位于最靠轴向另一方的部分。此外,深度H与保持器3中的、以形成凹部3a的方式向轴向一方突出的突出部分的轴向长度一致。
在滚珠轴承B的高速旋转时,如上所述,在由于滚珠4的前进延迟而滚珠4与凹部3a在圆周方向上抵接时,不会产生滚珠4越过凹部3a的情况。为了防止这样的情况,设定为0.15d≤H。
另一方面,使凹部3a的深度H越浅,则使凹部3a在径向、圆周方向上越小,另外,能够设为不易受到离心力的影响的保持器形状。这在通过缩短保持器3的环部的径向长度来减少凹部3a与滚珠4间的对置范围,抑制它们间的润滑油的剪切阻力方面是有利的。即、H/d越小,滚珠4与凹部3a的对置面积越小,其结果是,滚珠4与凹部3a间的润滑油的剪切阻力变小,所以能够减少保持器3的旋转转矩。另外,若减少剪切阻力,则也可抑制保持器3附近的发热量,所以适合于本实施方式那样的高速旋转对应。
在各种H/d中,在表1中用得分表表示对由滚珠引起的凹部的越过、由离心力导致的保持器变形进行了评价的结果。
[表1]
在表1中,项目“越过”表示对上述越过的防止性能的评价结果,项目“离心力的影响”表示对由离心力导致的凹部变形的抑制性能的评价结果,项目“剪切阻力”表示对滚珠与凹部间的润滑油的剪切阻力的评价结果,项目“综合评价”表示对滚珠轴承的高速运转的适合性的评价结果。在上述各项目中,“◎”是指极好,“○”是指良好,“×”是指差。
如表1所示,在设定为H>0.65d的情况下,与现有的冠形保持器相同,能够设为仅通过凹部与滚珠的卡合就能够限制保持器向轴向另一方的移动那样的凹部形状,但若采用工程塑料制的保持器,则在以dmn值超过200万那样的高速旋转中,凹部与滚珠干涉的可能性特别高。
若设定为H≤0.65d,则保持器3中的、用于形成凹部3a的突出部分的轴向长度变短,能够实现该突出部分的轻型化,能够使保持器3不易受到离心力的影响。
在图示例的保持器3中,设定为H<0.5d。更具体而言,设定为H=0.45d。
在是H≤0.5d的情况下,在上述注塑成型中,凹部3a不会成为底切,脱模时凹部3a的形状不会变形。因此,凹部3a的尺寸精度良好。
在H<0.5d的情况下,必须使保持器3的左侧面的凹部3a的开口宽度小于滚珠4的直径d。因此,凹部3a朝向轴向另一方无法与滚珠4卡合。即使设定为0.5d<H≤0.65d,将凹部的形状形成为朝向右方能够与滚珠4抵接的形状,也成为构造浅的抵接。因此,在滚珠轴承B高速旋转的情况下,仅通过该抵接限制保持器3向轴向另一方的移动是不稳定的。特别是,在H<0.5d的情况下,在滚珠4与凹部3a抵接时,该抵接方向与轴向另一方接近,滚珠4将凹部3a向轴向另一方按压的分力变大。
因此,采用保持器3朝向轴向另一方能够与内外的套圈1、2中的至少一个卡合的后述的构造,利用该卡合来限制保持器3向轴向另一方的移动,由此能够将深度H与滚珠径d的关系设定为H≤0.65d。
具体而言,外侧套圈1具有为了限制保持器3向轴向另一方的移动而使用的卡止部1b、以及以形成该卡止部1b的方式被加工的槽部1c。
槽部1c在外侧套圈1的内周中的、比滚道面1a靠轴向另一方的位置,在径向具有深度并与圆周方向整周连续。槽部1c在圆周方向整周具有恒定的剖面形状。
卡止部1b构成外侧套圈1的内周中的、从槽部1c的槽底到轴向另一端的部分。
如图5所示,卡止部1b具有朝向径向内侧(与卡止部1b的前端接近的一侧)并朝向轴向另一方的倾斜角度θ1设为10°以下的形状的承受面1d。这里,卡止部1b的前端是卡止部1b中的、在径向上最高的部分。从卡止部1b的前端到承受面1d的部分为剖面圆弧状。从卡止部1b的承受面1d到槽部1c的槽底的部分为剖面圆弧状。
槽部1c中的、与承受面1d沿轴向对置的部分为倾斜面1e。从槽部1c的槽底到倾斜面1e的部分为与卡止部1b相同的剖面圆弧状。倾斜面1e连续到规定外侧套圈1的内径的肩部。倾斜面1e具有朝向径向内侧(从槽底远离的一侧)并朝向轴向一方的倾斜角度θ2。倾斜角度θ2设定为大于倾斜角度θ1。在利用旋转磨石磨削槽部1c时,磨削屑容易沿着倾斜大的倾斜面1e被排出。
另外,卡止部1b具有连结其前端与套圈1的轴向另一方的宽度面1f的倒角部1g。这里,宽度面是指规定某部件的轴向长度(全长)的两端的表面部。套圈1的宽度面1f是规定套圈宽度的沿着径向的侧面部。
倒角部1g是从卡止部1b的前端朝向轴向另一方使内径逐渐变大(使与该前端的直径差逐渐变大)的形状。倒角部1g从卡止部1b的前端朝向轴向另一方具有0.2mm以上的长度,并且朝向轴向另一方具有向径向外侧45°以上的倾斜角度θ3。
另一方面,保持器3如图1所示,具有配置为朝向轴向另一方能够与卡止部1b卡合的卡合部3b。卡合部3b配置于保持器3中的、比多个凹部3a靠轴向另一方的位置。
如图1、图3所示,保持器3的外周与内周,分别在比多个凹部3a靠轴向另一方的位置形成有圆筒面。保持器3的内周侧的圆筒面与外周侧的圆筒面相比,具有在轴向较宽的宽度。
卡合部3b如图1、图4所示,在保持器3的外周中,位于轴向另一方的端部,从保持器3的外周侧的圆筒面在径向上具有高度。
卡合部3b如图3所示,为沿圆周方向延伸的圆弧状的突片部。保持器3具有两个以上的卡合部3b。这些卡合部3b沿圆周方向等间隔地分散配置。卡合部3b的圆周方向中央的位置与凹部3a的圆周方向中央的位置一致。卡合部3b的圆周方向长度比凹部3a的圆周方向长度长。在圆周方向上相邻的卡合部3b之间的空间朝向轴向双方开放。
凹部3a的底的壁厚变薄,因此成为保持器3的强度上的弱部。若以绕保持器3的旋转中心线的角度来考虑,则将卡合部3b配置于包含凹部3a存在的角度范围的角度范围内,所以能够利用卡合部3b缓和对凹部3a的底的负荷。
此外,如图3、图4所示,保持器3的轴向一方的侧面中的、在圆周方向上相邻的凹部3a的前端间的部分成为沿着圆周方向连续的圆弧面状的宽度面3c。另外,保持器3的外周中的、在圆周方向上相邻的凹部3a间的部分成为与保持器3的外周侧的圆筒面同径的圆弧面状。另外,保持器3的内周中的、在圆周方向上相邻的凹部3a间的部分成为与保持器3的内周侧的圆筒面同径的圆弧面状。
如图1、图5所示,卡合部3b配置为朝向轴向另一方与卡止部1b的承受面1d对置。卡合部3b的右侧面中的、朝向轴向另一方与承受面1d对置的部分是沿着承受面1d的形状的对置端部3d。
卡合部3b是使外径从卡合部3b的前端朝向轴向一方逐渐变小(使与该前端的直径差逐渐变大)的形状。这里,卡合部3b的前端是卡合部3b中的、在径向上最高的部分。卡合部3b中的、朝向轴向一方与倾斜面1e对置的部分是沿着倾斜面1e的形状的斜面部3e。从卡合部3b的斜面部3e经过前端到对置端部3d的部分是剖面圆弧状。
以将滚珠4收纳于保持器3的各凹部3a的方式,将保持器3组装在内外的套圈1、2之间的工序与现有的冠形保持器相同。在该组装工序中,将这些卡合部3b从轴向另一方的位置朝向轴向一方向卡止部1b按压。因此,包含卡合部3b的保持器3产生弹性变形,强制地使卡合部3b超过卡止部1b,进入槽部1c。由此,卡合部3b被配置为朝向右方能够与卡止部1b卡合的状态。
此时,各卡合部3b沿圆周方向被分散配置,所以容易以分别脱离卡止部1b的方式产生弹性变形。
另外,若将卡合部3b向卡止部1b的倒角部1g按压,则利用倒角部1g的上述倾斜角度θ3,卡合部3b容易在倒角部1g滑动,另外,容易将卡合部3b向轴向另一方并且内侧的倾斜方向强烈地按压。因此,容易产生使卡合部3b从卡止部1b脱离的保持器3的变形(卡合部3b的弯曲、保持器3的扭转变形),以便使卡合部3b的前端达到卡止部1b的前端。此外,倒角部1g也可以形成为如R面那样圆角的形状。
另外,若将卡合部3b向卡止部1b按压,则利用卡合部3b的上述外径递减形状,卡合部3b容易在卡止部1b滑动,另外,容易向上述倾斜方向强烈地按压卡合部3b。因此,容易产生使卡合部3b从卡止部1b脱离的保持器3的变形,以便使卡合部3b的前端达到卡止部1b的前端。
在卡合部3b、与包含卡止部1b的槽部1c的整体之间设定有轴向以及径向的间隙。此外,夸张地图示出了间隙。
由于在卡合部3b与槽部1c之间设定有径向的间隙,所以能够从轴承外部向卡合部3b与卡止部1b间供给润滑油,另外,也供给轴承内部的润滑油。另外,在圆周方向上相邻的卡合部3b间的空间容易使轴承内部的润滑油到达卡合部3b与卡止部1b间。另外,在滚珠轴承的高速旋转时,产生基于槽部1c的倾斜面1e的圆周速度差的泵作用,被倾斜面1e带动旋转的润滑油容易朝向卡止部1b一方。
卡合部3b与卡止部1b之间的轴向的间隙C设定在卡止部1b的承受面1d与卡合部3b的对置端部3d之间。
在滚珠轴承高速旋转时,滚珠4与凹部3a抵接,轴向另一方的分力被施加于保持器3。若保持器3欲向轴向另一方移动间隙C以上,则各卡合部3b朝向轴向另一方与卡止部1b卡合。通过该卡合,这以上的保持器3向轴向另一方的移动被阻止,所以不会产生保持器3向轴向另一方的脱落。
此时,卡合部3b的对置端部3d与卡止部1b的承受面1d卡合。该承受面1d是将朝向径向内侧并向右方的倾斜角度θ2设为10°以下的形状,所以不会产生较大的径向内侧的分力。因此,不产生以使卡合部3b的前端到达卡止部1b的前端的方式使卡合部3b从卡止部1b脱离的程度的保持器3的变形。
间隙C被设定为充分地大于1.5μm。这是因为在滚珠轴承的高速旋转时,在承受面1d与对置端部3d之间最小也能够形成1.5μm厚度的油膜。
另外,间隙C设定为在卡合部3b与卡止部1b卡合的状态下,利用凹部3a保持滚珠4的圆周方向位置的范围内的值。
保持器3也可以是滚动体引导型,也可以是套圈引导型。若在保持器3与外侧套圈1的整体间、保持器3与内侧套圈2的整体间的各个之间设定比凹部缝隙大的间隙,则保持器3成为通过多个滚珠4被向径向引导的滚动体引导型。在滚动体引导型的情况下,能够在卡合部3b与套圈1(具有卡止部1b的套圈)之间确保间隙,避免卡合部3b与套圈1的接触而能够防止卡合部3b的高度变低那样的磨损。
另外,在与上述卡合部3b与槽部1c(包含卡止部1b)之间的间隙相比,将上述凹部缝隙设定为较大的情况下,即使保持器3因离心力而变形,也能够使各凹部3a不易夹住滚珠4(即不易干涉)。在该情况下,成为利用卡合部3b的套圈引导型的保持器,所以适合于能够利用流体润滑实质上消除由相对于槽部1c的相对旋转引起的卡合部3b的磨损的情况。
为了实现那样的流体润滑,优选在卡合部3b和包含卡止部1b的槽部1c中,相互沿圆周方向滑动的两个表面的算术平均粗糙度Ra分别是0.2μm以下。这里,算术平均粗糙度Ra是指JIS B601:2001“制品的几何特性规格(GPS)-表面性状:轮廓曲线方式-用语、定义以及表面性状参数”中定义的粗糙度。
可以认为卡合部3b与槽部1c的表面性状基于正态分布。因此,认为包含对置端部3d的卡合部3b的均方根粗糙度σ1、和包含承受面1d的槽部1c的均方根粗糙度σ2分别是1.25Ra。通过最小的油膜厚度hmin/√(σ12+σ22)求出的油膜参数Λ在对置端部3d与承受面1d间最小的油膜厚度hmin是1.5μm以上时,成为Λ>3。若Λ>3,则认为对置端部3d与承受面1d间的摩擦状态实际上成为流体润滑状态。
在支承EV等的电动马达的旋转轴那样的用途的情况下,滚珠轴承B在电动马达的旋转开始后,很快成为最小的油膜厚度hmin为1.5μm以上那样的旋转速度(保持器3与套圈1间的相对旋转的圆周速度差)。因此,在大部分运转时间中能够使卡合部3b与槽部1c间的摩擦状态成为流体润滑状态。
第一实施方式的滚珠轴承B是上述那样的部件,能够通过保持器3的卡合部3b与套圈1的卡止部1b的卡合来限制图1、图5所示的保持器3向轴向另一方的移动。因此,第一实施方式的滚珠轴承B能够将在保持器3的轴向一方的侧面开口的形状的凹部3a的轴向的深度H、与滚珠4的直径d的关系设定为H≤0.65d。
另外,第一实施方式的滚珠轴承B,将卡止部1b配置于比套圈1的滚道面1a靠轴向另一方的位置,将对应的卡合部3b配置于比保持器3的凹部3a靠轴向另一方的位置,所以在用于形成凹部3a的突出部分不存在卡合部3b,在滚珠轴承B的高速旋转时,还能够避免由于作用于卡合部3b的离心力而成为凹部3a容易与滚珠4异常接触那样的情况。
另外,第一实施方式的滚珠轴承B,由于凹部3a的深度H≤0.65d,所以能够缩短上述突出部分而轻型化,能够抑制由离心力导致的保持器3的变形,并且能够抑制凹部3a与滚珠4间的剪切阻力。
另外,第一实施方式的滚珠轴承B,将凹部3a的深度H与滚珠4的直径d的关系设定为H<0.5d,所以能够进一步抑制由离心力导致的保持器3的变形、上述剪切阻力,在注塑成型品的情况下,凹部3a的尺寸精度良好。
另外,第一实施方式的滚珠轴承B,在卡合部3b与卡止部1b之间设定轴向的间隙C,作为卡合部3b与卡止部1b相互沿圆周方向滑动的两个表面的对置端部3d与承受面1d的各Ra是0.2以下,所以在对置端部3d与承受面1d间产生油膜的形成,若对置端部3d与承受面1d间的最小的油膜厚度hmin成为1.5μm以上,则能够期待油膜参数Λ>3的摩擦状态(实际上是流体润滑状态)。因此,第一实施方式的滚珠轴承B能够很好地防止卡合部3b与卡止部1b的磨损。
另外,第一实施方式的滚珠轴承B,保持器3具有两个以上的卡合部3b(还参照图3),这些卡合部3b分散配置在圆周方向的两个位置以上,所以在将保持器3组装在内外的套圈1、2间时,各卡合部3b容易从卡止部1b脱离,进而能够容易地使各卡合部3b强制地超越卡止部1b。
此外,虽也能够在圆周方向整周采用一系列的卡合部,但为了超越卡止部的强制嵌合而需要强力,所以优选采用分散配置。
另外,第一实施方式的滚珠轴承B,由于卡止部1b具有从其前端朝向轴向另一方使与该前端的直径差逐渐变大的形状的倒角部1g,所以在将保持器3组装在内外的套圈1、2间时,卡合部3b在卡止部1b滑动并且容易从卡止部1b脱离,进而能够容易地使各卡合部3b强制地超越卡止部1b。
另外,第一实施方式的滚珠轴承B,卡合部3b是从其前端朝向轴向一方而使与该前端的直径差逐渐变大的形状,所以在将保持器3组装在内外的套圈1、2间时,卡合部3b在卡止部1b滑动并且容易从卡止部1b脱离,进而能够容易地使各卡合部3b强制地超越卡止部1b。
另外,第一实施方式的滚珠轴承B,卡止部1b具有朝向在径向与卡止部1b的前端接近的一侧且将朝向轴向另一方的倾斜角度θ1设为10°以下的形状的承受面1d,卡合部3b配置为朝向轴向另一方而能够与承受面1d卡合,所以在卡合部3b朝向轴向另一方与卡止部1b卡合时,卡合部3b不易从卡止部1b脱离,进而能够防止保持器3向轴向另一方的脱落。
另外,第一实施方式的滚珠轴承B,套圈1具有在包含滚道面1a的内周的、比滚道面1a靠轴向另一方的位置在径向上具有深度并在圆周方向整周连续的槽部1c,卡止部1b在套圈1的内周,构成从轴向另一方的端部到槽部1c的槽底的部分,所以能够在一般的密封件安装用的密封件槽部所处的位置,槽部1c的轴向另一侧能够作为卡止部1b,进而能够采用一般的滚珠轴承的轴向的布局。
另外,第一实施方式的滚珠轴承B,保持器3由工程塑料形成,所以能够避免昂贵的超级工程塑料的使用,能够抑制保持器的制造成本。
在第一实施方式中,虽例示了仅具备一个保持器3的滚珠轴承B,但也可以具备两个保持器。在该情况下,相对于滚珠在两侧配置保持器。为了将滚珠收纳于两个保持器的凹部,可以以滚珠的两侧的保持器彼此不在轴向上对接的方式,使凹部的深度H小于0.5d。套圈1在相反侧也具有相当于卡止部1b、槽部1c的部位,所以也能够在相反侧配置保持器。
在第一实施方式中,将保持器3的移动限制性能设为优先,所以根据图3可知,虽例示了使卡合部3b的圆周方向长度大于卡合部3b间的空间的圆周方向长度,使卡合部3b间的全部空间的圆周方向的总延长小于全部卡合部3b的圆周方向的总延长的情况,但卡合部3b的分散配置的实施方式能够进行各种改变。在图6、图7示出作为该一个例子的第二实施方式。此外,以下,着眼于描述与第一实施方式的不同之处。另外,关于套圈、滚珠,还要适当地参照图1。
第二实施方式的保持器10与在圆周方向上相邻的卡合部10a间的空间相比,卡合部10a的圆周方向长度短。另外,全部卡合部10a的圆周方向的总延长小于卡合部10a间的全部空间的圆周方向的总延长。基于上述情况,在第二实施方式中,在保持器10的组装时,容易变形以便卡合部10a从卡止部1b脱离,另外,能够容易地向卡合部10a与卡止部1b间供给润滑油。
各卡合部10a配置于从上述凹部3a存在的角度范围偏离的位置。这样的配置适合于重视滚珠4附近的润滑性能的情况。
在图8中示出作为其它例的第三实施方式。第三实施方式的保持器20将卡合部20a配置于上述凹部3a存在的角度范围并且与第一实施方式相比使各卡合部20a在圆周方向变短,实现了保持器20的组装容易化。
在上述第一实施方式~第三实施方式中,虽例示了将卡合部仅配置于保持器的外周的情况,但也可以将卡合部配置于保持器的内外周。在图9、图10示出作为该一个例子的第四实施方式。
第四实施方式的保持器30在外周具有卡合部20a,而且在内周也具有卡合部30a。内侧卡合部30a也配置于上述凹部3a存在的角度范围内。
内侧套圈31具有内侧滚道面31a、内侧卡止部31b以及用于形成该卡止部31b的内侧槽部31c。此外,内侧的卡合部30a、卡止部31b、槽部31c的任意形状在径向上,仅是与外侧的卡合部20a、卡止部1b、槽部1c相反的关系,所以省略详细说明。
对于第四实施方式的滚珠轴承而言,外侧套圈1以及内侧套圈31分别具有卡止部1b、31b,由于具有与保持器30外侧的套圈1的卡止部1b对应的外侧卡合部20a、和与内侧套圈31的卡止部31b对应的内侧卡合部30a,所以利用保持器30的内外的卡合部20a、30a与内外的套圈1、31的卡止部1b、31b的卡合来限制保持器30向轴向另一方的移动。因此,第四实施方式的滚珠轴承能够进一步防止保持器30向轴向另一方的脱落。
在上述第一实施方式~第四实施方式中,虽例示出了作为套圈,具备两侧的肩部相对于滚道面为相同高度的标准的深槽滚珠轴承用的套圈的滚珠轴承,但也可以改变为在两肩部间高度不同的套圈。另外,也可以仅将保持器的卡合部配置于内周。在图11中示出作为其一个例子的第五实施方式。
第五实施方式的外侧套圈41相对于外侧滚道面41a在两侧具有外侧肩部41b、41c。第一外侧肩部41b设置为比第二外侧肩部41c高。
内侧套圈42相对于内侧滚道面42a在两侧具有内侧肩部42b、42c。第一内侧肩部42b设定为比第二内侧肩部42c高。
第一外侧肩部41b与第二内侧肩部42c配置为在径向上对置。第二外侧肩部41c与第一内侧肩部42b配置为在径向上对置。
第五实施方式的滚珠轴承与第一实施方式相比能够提高滚珠4与第一外侧肩部41b和第一内侧肩部42b接触的一方的推力负载的负荷能力。此外,第二外侧肩部41c与第二内侧肩部42c是与第一实施方式相同的高度。
保持器40配置于第一外侧肩部41b与第二内侧肩部42c之间。即、在图11中,以保持器40为基准来考虑的轴向一方相当于右方,轴向另一方相当于左方。
凹部40a的径向长度比第一实施方式短。这是因为使第一外侧肩部41b比第一实施方式高,与此相伴,对应于将与第二内侧肩部42c的径向的距离变窄。
卡合部40b仅设置于保持器40的内周。与此对应的卡止部42d以及槽部42e设置于内侧套圈42。
在外侧套圈41成为旋转轮的情况下,内径较小的第一外侧肩部41b的圆周速度比内径较大的第二肩部41c的圆周速度慢。基于该圆周速度差,被第一外侧肩部41b带动旋转的润滑油成为相对的高压,被第二外侧肩部41c带动旋转的润滑油成为相对的低压,所以产生将润滑油从第一外侧肩部41b侧向第二外侧肩部41c侧输送的泵作用。
在内侧套圈42成为旋转轮的情况下,外径较小的第二内侧肩部42c的圆周速度比外径较大的第一内侧肩部42b的圆周速度慢。基于该圆周速度差,被第二内侧肩部42c带动旋转的润滑油成为相对的高压,被第一内侧肩部42b带动旋转的润滑油成为相对的低压,所以产生将润滑油从第二内侧肩部42c侧向第一内侧肩部42b侧输送的泵作用。
因此,在外侧套圈41与内侧套圈42的任一个成为旋转轮的情况下,利用旋转轮的上述泵作用,将润滑油从第一外侧肩部41b与第二内侧肩部42c之间向第二外侧肩部41c与第一内侧肩部42b之间的一方输送。对于由该泵作用产生的润滑油的流动,通过保持器是否位于上游侧,是否位于下游侧,能够调整润滑油相对于轴承内部的流出流入。
在图示例中,仅将保持器40配置于上游侧,所以润滑油很难向轴承内部(外侧套圈41与内侧套圈42间的环状空间)流入,容易向轴承外部流出。因此,润滑油不易过剩地留置在轴承内部。
此外,在仅将保持器配置于下游侧的情况下,由于润滑油容易从上游侧向轴承内部流入,很难向轴承外部流出,所以能够防止润滑油的过度流出。
另外,也能够根据润滑环境而将两个保持器配置于上游侧和下游侧。在该情况下,利用外侧套圈41的槽部1c,能够配置另一个保持器。若将保持器配置于上游侧与下游侧,则润滑油的流入以及流出被抑制,所以特别适合于润滑油稀薄、低粘度时。
在上述实施方式中,虽卡合部等的Ra适合于流体润滑,但也可以积极地产生动压来促进油膜形成,实现流体润滑状态。在图12~图15中示出作为该一个例子的第六实施方式。
第六实施方式的保持器50的卡合部50a在轴向另一方的侧面具有第一突起50b,在轴向一方的侧面具有第二突起50c。
第一突起50b、第二突起50c分别在轴向上具有高度,沿径向笔直地延伸。两个以上的第一突起50b沿卡合部50a的圆周方向的全长而分布。这些第一突起50b在圆周方向上以恒定间距配置。两个以上的第二突起50c与第一突起50b相同地配置。这些第一突起50b与第二突起50c的相位相同。在卡合部50a的前端,这些两突起50b、50c相连。
如图12、15所示,设定有卡合部50a与卡止部1b间的轴向的间隙C1。在第一突起50b与卡止部1b之间形成朝向圆周方向在轴向上以(C2-C1)的长度变窄的空间。
在圆周方向上相邻的第一突起50b间无法与卡止部1b接触。润滑油进入相邻的第一突起50b间的间隙。在滚珠轴承的旋转时,卡合部50a在卡止部1b滑动。存在于上述间隙的润滑油通过第一突起50b被拖进该突起50b与卡止部1b之间。此时,以(C2-C1)将空间变窄,所以产生动压,产生油膜的压力变高的楔效果。因此,油膜变厚,形成使第一突起50b与卡止部1b完全分离的油膜。因此,卡合部50a与卡止部1b间的摩擦状态成为流体润滑状态。
在图示例中,考虑卡合部50a的圆周方向长度,分散配置两个以上的第一突起50b,由此虽将卡合部50a能够与卡止部1b抵接的部位限定为第一突起50b,但在卡合部的圆周方向长度短的情况下,即使在各卡合部设置一个第一突起也能够将抵接部位限定为第一突起。当然,为了促进油膜的形成,优选第一突起50b高速地逐个通过卡止部1b的承受面,所以优选将两个以上的第一突起50b分散配置地形成在各卡合部50a。
另外,如图15所示,优选第一突起50b在沿着圆周方向的任意剖面中是半圆状。若第一突起变尖,则在滚珠轴承的高速旋转时,通过从滚珠向保持器50施加的向轴向另一方的推力,第一突起的锐利的前端被油膜按压而容易引起油膜断裂。
另外,在流体润滑状态的实现中,由于卡合部50a与卡止部1b间的圆周速度差也是重要的,所以在外侧套圈1是静止轮的情况下,第一突起50b特别有效。
第二突起50c基于由其倾斜引起的圆周速度差强化将润滑油向轴向另一方输送的泵作用。此外,在如第一突起50b与卡止部1b间那样使卡合部50a与槽部之间变窄的情况下,第二突起50c对使卡合部50a的轴向一方的侧面与套圈1间的摩擦状态成为流体润滑状态有效。在以消除卡合部的轴向一方的侧面在套圈上滑动的担忧的方式设定间隙的情况下,卡合部50a的轴向一方的侧面不需要突起。
这样,第六实施方式的滚珠轴承具有在卡合部50a与卡止部1b之间形成朝向圆周方向在轴向上变窄的空间的第一突起50b,在第一突起50b与卡止部1b之间设定有轴向的间隙C1,所以在卡合部50a与卡止部1b相互沿圆周方向滑动的两个表面间产生油膜的形成,第一突起50b将润滑油向空间变窄的一侧拖曳,产生使动压产生的楔效果,所以促进油膜的形成,能够防止卡合部50a、卡止部1b的磨损。另外,若卡止部1b与卡合部50a的圆周速度差以规定以上变大,则能够实现使卡合部50a与卡止部1b完全分离的油膜的厚度,能够将卡合部50a与卡止部1b间的摩擦状态设为流体润滑状态。在该流体润滑状态下,卡合部50a与卡止部1b在限制保持器50向轴向另一方的移动时经由油膜而卡合,所以能够很好地防止卡合部50a、卡止部1b的磨损。
在第六实施方式中,虽采用了沿径向笔直地延伸的突起,但也可以同时得到由突起引起的泵作用。在图16中示出作为该一个例子的第七实施方式。
第七实施方式的保持器60采用了朝向卡合部60a的前端并沿向圆周方向的一方倾斜的方向延伸的突起60b。在滚珠轴承的旋转中,从突起60b在径向上向朝向卡合部60a的前端的一方对润滑油施加能量,所以产生将润滑油向卡合部60a的前端的一方输送的泵作用。此外,在图示例中,虽示出了与第六实施方式的第二突起相当的突起60b的情况,但也可以使第一突起同样地产生泵作用。
在上述第一实施方式中,虽采用了图5所示那样的槽部1c,但也可以替换为一般的槽部1c,也可以考虑将一般的密封件槽部直接作为槽部使用。在图17中示出作为该一个例子的第八实施方式。
第八实施方式的保持器70将凹部70a的深度H设定为0.25d以下。相应地,与第一实施方式相比,从滚珠4向保持器70施加的向轴向另一方的推力变大,所以保持器70的环部分向轴向一方变厚。
外侧套圈71是一般的带密封件的轴承用的部件。卡止部71a构成密封将安装用的槽部71b的轴向另一侧的部分。密封件安装用的槽部71b一般若以图5中的倾斜角度θ1与倾斜角度θ2的大小关系来考虑,则是设定为倾斜角度θ1>倾斜角度θ2的形状。
第八实施方式的滚珠轴承能够沿用一般的带密封件的轴承用的套圈71,所以在抑制制造成本方面有利。
之前所述的各实施方式也可以适当地组合,例如也可以在第一~第五、第八实施方式的任一个中同时采用第六实施方式、第七实施方式的润滑用的突起。
此外,利用第一实施方式那样的倒角部1g容易进行保持器3的组装、以及利用承受面1d不易使保持器3脱落的技术是与是否采用本发明无关而能够应用于保持器以外的技术,例如能够应用于将密封件、防尘盖等环状的轴承部件安装于套圈的情况。
基于图18~图21对作为本发明的上述第二机构的滚珠轴承的一个例子的第九实施方式进行说明。这里着眼于与上述第一实施方式的不同之处。
在图18所示的滚珠轴承80中,作为包含由剖面圆弧状的滚道构成的滚道面81a的外侧套圈81、包含由剖面圆弧状的滚道构成的滚道面82a的内侧套圈82,例示出了深槽滚珠轴承用并且带防尘盖的滚珠轴承用。
在图示例的滚珠轴承80中,假设了能够以dmn220万进行运转的滚珠轴承。因此,滚珠轴承80以利用润滑油(省略图示,以下相同)润滑轴承内部的油润滑方式而被使用。
作为配置于套圈81、82间的保持器83,在设为适合于高速旋转的滚珠轴承的情况下,优选采用纤维强化树脂制的保持器。
如图19、图20所示,在保持器83的外周与内周分别在比多个凹部83a靠轴向另一方的位置形成有圆筒面83b、83c。外周侧的圆筒面83b规定保持器83的外径。内周侧的圆筒面83c规定保持器83的内径。保持器83的外周中的、在圆周方向上相邻的凹部83a间的部分的外径面成为与外周侧的圆筒面83b同径的圆弧面状。保持器83的内周中的、在圆周方向上相邻的凹部83a间的部分的内径面成为与内周侧的圆筒面83c同径的圆弧面状。
如图19所示,保持器83的轴向一方的侧面中的、在圆周方向上相邻的凹部83a的前端间的部分成为沿着圆周方向连续的圆弧面状的宽度面83d。这里,宽度面是指规定某部件的宽度(轴向的全长)的一端的表面部。
在图示例的保持器83中,将凹部83a的轴向的深度H与滚珠84的滚珠径d的关系设定为H=0.25d以下。
采用保持器83朝向轴向另一方能够与内外的套圈81、82的一方卡合的后述的构造,利用该卡合限制保持器83向轴向另一方的移动,由此能够将深度H与滚珠径d的关系设定为H≤0.65d。
具体而言,滚珠轴承80还具备安装于外侧套圈81的卡止部件85。外侧套圈81在比该套圈81的滚道面81a靠轴向另一方的位置具有防尘盖槽部81b。防尘盖槽部81b在径向具有深度并沿圆周方向整周连续。防尘盖槽部81b位于形成滚道面81a的肩部与套圈81的轴向另一侧的宽度面之间,在整周具有图示的剖面形状。
卡止部件85由安装于防尘盖槽部81b的金属板制的防尘盖构成。图示的卡止部件85一般被称为Z形,通过对冷轧钢板进行冲压加工而整体形成为一体。
卡止部件85具有被防尘盖槽部81b保持的基端部85a、以及相对于保持器83配置于轴向另一方的对置部85b。
基端部85a被防尘盖槽部81b夹紧,由此以无法向轴向双方移动的方式被防尘盖槽部81b保持。
对置部85b以能够限制保持器83向轴向另一方的移动的方式,相对于保持器83配置于轴向另一方。作为Z防尘盖的一部分的对置部85b由沿着圆周方向整周连续的圆环板部、和从该圆环板部朝向基端部85a而向轴向一方倾斜的斜板部构成。对置部85b的轴向一侧的侧面包含沿着径向以及圆周方向而整周连续的圆环面85c。
此外,卡止部件85作为防尘盖发挥功能,所以具有以在其与内侧套圈82之间形成迷宫式密封的方式从对置部85b向轴向一方弯曲的前端部。卡止部件85的前端部位于保持器83与内侧套圈82之间。卡止部件85的前端部、对置部85b的上述斜板部在提高对置部85b相对于感应推力负载的耐变形性、抑制限制保持器83向轴向另一方的移动时的对置部85b的倾斜方面是有效的。
如图18、图21所示,在保持器83与卡止部件85之间设定有径向以及轴向的间隙。因此,向卡止部件85与保持器83之间供给轴承内部的润滑油。在保持器83高速旋转的情况下,被保持器83带动旋转的润滑油因离心力的作用而被向外侧套圈81侧输送,所以润滑油容易朝向卡止部件85与保持器83之间。
保持器83也可以是滚动体引导型,也可以是套圈引导型。若在保持器83与外侧套圈81间、保持器83与内侧套圈82间、保持器83与卡止部件85间的各间与凹部缝隙相比设定大的间隙,则保持器83成为被多个滚珠84向径向引导的滚动体引导型。在图示例那样的滚动体引导型的情况下,由于卡止部件85与保持器83间的径向的间隙比上述凹部缝隙大,所以被滚珠84引导的保持器83不会沿径向强烈地按压卡止部件85,另外,能够在保持器83与两套圈81、82之间确保间隙,也能够确保润滑油向卡止部件85与保持器83间的流入路径。
卡止部件85的对置部85b在轴向上与保持器83的轴向另一方的侧面对置。该保持器83的轴向另一方的侧面如图18、图20所示,由遍及圆筒面83b、83c的轴向另一方的周缘间的表面部分构成。外周侧的圆筒面83b的宽度比内周侧的圆筒面83c的宽度窄。从外周侧的圆筒面83b的轴向另一方的周缘形成有倾斜面83e。倾斜面83e朝向径向内侧在轴向另一方具有恒定的倾斜。在倾斜面83e与内周侧的圆筒面83c之间形成有沿着径向以及圆周方向的平坦面83f、以及从平坦面83f向轴向另一方具有高度的两个以上的突起83g。
这些突起83g如图20、图21所示,以在圆周方向隔开间隔地排列的方式而配置。突起83g从平坦面83f向轴向具有恒定的高度,沿径向笔直地延伸。突起83g如图21所示,在与对置部85b的圆环面85c之间形成朝向圆周方向在轴向上变窄的楔状的空间。
上述楔状在图21的剖面视中,基于相对于突起83g的切线与圆环面85c所成的楔角度而被规定。突起83g在沿着圆周方向的任意剖面中为半圆状。因此,楔角度越与突起83g的前端(突起83g中在轴向最高的位置)接近则越小。若是这样使楔角度逐渐减小的突起83g的形状,则突起83g不具有朝向圆环面85c尖锐的前端。因此,在滚珠轴承的高速旋转时,即使突起83g的前端因感应推力负载而被油膜按压,也能够防止油膜断裂。
上述轴向的间隙c设定在突起83g的前端与对置部85b的圆环面85c之间。保持器83的轴向另一方的侧面中的、突起83g以外的部分在轴向不能与卡止部件85接触。
在滚珠轴承80的旋转时,润滑油进入相邻的突起83g间的间隙,随着保持器83的旋转,突起83g相对于对置部85b的圆环面85c滑动。存在于上述间隙的润滑油被突起83g拖进该突起83g与圆环面85c之间。此时,润滑油被朝向上述楔状的空间的窄小侧拖入而产生动压,产生油膜的压力变高的楔效果。通过该效果,油膜的形成被促进,突起83g与圆环面85c间的油膜变厚。另外,若多个突起83g高速环绕,则在圆环面85c上形成整周连续的油膜,不中断地产生各突起83g的楔效果。因此,在保持器83与卡止部件85间的圆周速度差是规定以上时,形成使各突起83g与圆环面85c完全分离的油膜。因此,保持器83与卡止部件85间的摩擦状态成为流体润滑状态。
在该流体润滑状态的实现中,保持器83与卡止部件85间的圆周速度差也是重要的,所以在外侧套圈81是静止轮的情况下,突起83g特别有效。例如在图2所示的马达5的旋转轴5a是800rpm时,若图18所示的保持器83与卡止部件85间的摩擦状态成为流体润滑状态,则在电动马达5的驱动开始后,迅速成为实际上不产生突起83g与圆环面85c的磨损的状态。只要突起83g被设置为在规定的润滑油、油温、圆周速度差下能够实现流体润滑状态的样态即可,突起间的间距、突起的轴向高度、突起的剖面形状等并不限于图示的情况。
若来自各滚珠84的轴向另一方的分力相合的感应推力负载被施加于保持器83而图18所示的保持器83欲向轴向另一方移动上述间隙c以上,则图21所示的各突起83g在非流体润滑状态的情况下,朝向轴向另一方与对置部85b的圆环面85c接触,在流体润滑状态的情况下,经由油膜非接触地与对置部85b卡合。通过该卡合,这以上的保持器83(也参照图18。)向轴向另一方的移动被阻止,所以不会产生保持器83向轴向另一方的脱落。
当然,轴向的间隙c设定为在突起83g与对置部85b卡合的状态时,由凹部83a保持滚珠84的圆周方向位置的范围内的值。另外,间隙c为了能够实现上述流体润滑状态,设定为充分地大于1.5μm。
滚珠轴承80是上述那样的部件,具备安装于作为外侧套圈81与内侧套圈82中的任一个套圈的外侧套圈81的卡止部件85,该卡止部件85具有以限制保持器83向轴向另一方的移动的方式相对于保持器83配置于轴向另一方的对置部85b,所以能够通过保持器83与卡止部件85的对置部85b的卡合来限制图18、图21所示的保持器83向轴向另一方的移动。因此,能够将在保持器83的轴向一方的侧面开口的形状的凹部83a的轴向的深度H、与滚珠84的直径d的关系设定为H≤0.65d。而且,滚珠轴承80设定为H≤0.65d,所以能够缩短用于形成凹部83a的突出部分而轻型化,能够抑制由离心力导致的保持器83的变形,并且能够抑制凹部83a与滚珠84间的剪切阻力。另外,滚珠轴承80设定为0.15d≤H,所以能够确保由凹部83a保持滚珠84的圆周方向位置的保持器83本来的功能。
特别是,滚珠轴承80设定为H<0.5d,所以能够进一步抑制由离心力导致的保持器83的变形、上述剪切阻力,在注塑成型品的情况下,凹部83a的尺寸精度良好。
另外,滚珠轴承80设定为H<0.5d,所以不具有现有的冠形保持器那样的爪部,在将滚珠84收纳于保持器83的各凹部83a时,不将滚珠84压入凹部83a而仅将保持器83相对于在套圈81、82间配置的多个滚珠84放置在规定的位置即可,凹部83a的滚珠进入是容易的。放置在规定的位置的保持器83在将卡止部件85压入防尘盖槽部81b而安装于外侧套圈81时,已经成为无法脱落的状态。基于上述情况,滚珠轴承80的组装性良好。
另外,滚珠轴承80,在卡止部件85与保持器83之间设定轴向的间隙c,作为卡止部件85的对置部85b与保持器83中的任一个的保持器83具有在与作为另一个对置部85b之间形成朝向圆周方向在轴向变窄的空间的两个以上的突起83g,这些突起83g配置为在圆周方向隔开间隔而排列,所以润滑油进入卡止部件85的对置部85b与保持器83的对置的两侧面间,若突起83g将润滑油向形成于与对置部85b之间的楔状的空间变窄的一侧拖曳,则产生楔效果。因此,滚珠轴承80能够在对置部85b与保持器83的对置的两侧面间促进油膜的形成,能够防止保持器83与对置部85b的磨损。
特别是,若保持器83与卡止部件85的圆周速度差成为规定以上,则在圆周方向隔开间隔地排列的各突起83g高速环绕并且拖曳润滑油,所以由对置部85b在圆周方向保持为油膜连续的状态,不间断地产生楔效果,保持器83与卡止部件85间的摩擦状态成为流体润滑状态,通过对置部85b与保持器83的隔着油膜的非接触的卡合来限制保持器83向轴向另一方的移动。因此,滚珠轴承80即使在高速旋转时也能够很好地防止上述磨损。
另外,滚珠轴承80在保持器83形成有那些突起83g,所以仅准备将那些突起83g一体成型的保持器83即可,作为卡止部件85能够采用通用品。
另外,对于滚珠轴承80而言,作为一个套圈的外侧套圈81具有在比该套圈81的滚道面81a靠轴向另一方的位置在径向具有深度并在圆周方向整周连续的防尘盖槽部81b,卡止部件85由安装于防尘盖槽部81b的金属板制的防尘盖构成,所以能够采用公知的带防尘盖的滚珠轴承用的套圈、基于防尘盖的规格的一个套圈81、卡止部件85。另外,相对于保持器83仅在轴向另一方配置卡止部件85,所以对一般的带防尘盖的滚珠轴承的轴向相关的布局没有影响,滚珠轴承80的组装线和组装工序能够设为与具有现有的冠形保持器的滚珠轴承相同。
并且,滚珠轴承80采用兼作防尘盖的卡止部件85,所以为了抑制润滑油从轴承外部向轴承内部的过度流入而能够利用卡止部件85,能够抑制利用滚珠84带来的润滑油的搅拌阻力,能够实现滚珠轴承80的旋转转矩减少、通常时的发热对策。
在第九实施方式中,虽作为卡止部件85采用了一般的Z防尘盖,但作为卡止部件也可以采用专用设计的防尘盖。在图22中示出作为该一个例子的第十实施方式。此外,这里着眼于描述与第九实施方式的不同之处。
第十实施方式的卡止部件的对置部包含从该圆环面85c向轴向另一方凹陷的肋85d。肋85d以成为沿圆周方向延伸的槽状的方式形成于金属板。在第十实施方式中,通过肋85d使限制负荷了感应推力负载的保持器83时的对置部的耐变形性提高,能够抑制对置部的圆环面85c相对于径向的倾斜,进而能够适当地维持突起83g与圆环面85c间的楔状的空间。另外,肋85d还作为积存润滑油的槽发挥功能,所以使润滑油丰富地存在于突起83g与圆环面85c间,能够促进油膜形成。此外,作为肋85d虽例示出了相对于圆环面85c在径向内侧的位置与整周相连的样态,但也可以在圆周方向断续地形成肋。
在上述第九、十实施方式中,虽示出了在保持器侧形成了突起的例子,但也可以在保持器的轴向另一方的侧面形成圆环面,在卡止部件的轴向一方的侧面形成两个以上的突起。
另外,在第九、十实施方式中,虽例示出了作为卡止部件采用了防尘盖的情况,但卡止部件也可以变更为防尘盖以外的通用品,也可以设为保持器的限制专用的部件。
基于图23~图28对第十一实施方式进行说明。这里着眼于描述与第九实施方式的不同之处。
在图23~图25所示的滚珠轴承90中,作为外侧套圈91、内侧套圈92,例示出了深槽滚珠轴承用且密封轴承用的部件。
如图23、图26所示,保持器93的轴向另一方的侧面由遍及圆筒面93b、93c的轴向另一方的周缘间的表面部分构成。从外周侧的圆筒面93b的轴向另一方的周缘形成有倾斜面93e。倾斜面93e朝向径向内侧在轴向另一方具有恒定的倾斜。从倾斜面93e形成有沿着径向以及圆周方向的平坦面93f。平坦面93f以恒定的径向宽度与整周相连。从内周侧的圆筒面93c的轴向另一方的周缘到平坦面93f形成有倾斜面93g。倾斜面93g朝向径向外侧在轴向另一方具有恒定的倾斜角。
如图23、图24所示,外侧套圈91在比该套圈91的滚道面91a靠轴向另一方的位置具有密封件槽部91b。密封件槽部91b在径向具有深度并在圆周方向整周连续。密封件槽部91b位于形成滚道面91a的肩部、与套圈91的轴向另一侧的宽度面之间,在整周具有图示的剖面形状。
卡止部件95由安装于密封件槽部91b的密封件构成。卡止部件95由金属板制的芯铁95a、以及安装于芯铁95a的弹性体95b形成。图示的卡止部件95是不与内侧套圈92接触的所谓的非接触形的部件。
卡止部件95具有:被密封件槽部91b保持的基端部95c、在与环状槽部92b之间形成迷宫式密封的密封唇95d、以及相对于保持器93配置于轴向另一方的对置部95e。
芯铁95a是沿圆周方向相连的环状的部件。芯铁95a一般通过对冷轧钢板进行冲压加工而形成。芯铁95a具有沿着径向以及圆周方向遍及整周的圆环板部、从圆环板部的密封件槽91b侧向轴向一方弯曲的基端部、以及从圆环板部的环状槽部92b侧向轴向一方弯曲的前端部。芯铁95a的基端部在轴向与外侧套圈91对置的位置沿着轴向。芯铁95a的前端部在轴向与保持器93对置的位置相对于径向向轴向一方倾斜。芯铁95a的基端部、前端部在提高对置部95e相对于感应推力负载的耐变形性、限制保持器93向轴向另一方的移动时的对置部95e的倾斜方面有效。
弹性体95b是具有橡胶弹性的聚合物(聚合体)。作为弹性体95b例如可举出丁腈橡胶(NBR)、氢化丁腈橡胶(HNBR)、丙烯酸橡胶(ACM)等合成橡胶。一般这些合成橡胶通过使用了模具的硫化成型而被粘合在芯铁95a。
基端部95c由弹性体95b形成为内包芯铁95a的基端部。基端部95c被向密封件槽部91b压入,由此以无法向轴向双方移动的方式被密封件槽部91b保持。利用该保持将卡止部件95安装于密封件槽部91b。
密封唇95d由弹性体95b形成为从与芯铁95a的前端部的粘合面向环状槽部92b的内侧延伸。
对置部95e是在轴向与保持器93的轴向另一方的侧面对置的部位,包含芯铁95a的圆环板部的大部分以及前端部以便能够限制保持器93向轴向另一方的移动。对置部95e的轴向一方的侧面由弹性体95b形成为连结基端部95c与密封唇95d,并且覆盖芯铁95a的圆环板部的轴向一方的侧面。
如图24、图27所示,对置部95e具有朝向轴向一方具有高度的两个以上的突起95f。这些突起95f配置为在圆周方向隔开间隔地排列。突起95f在轴向具有恒定的高度,沿径向笔直地延伸。
如图28所示,突起95f在与平坦面93f之间形成朝向圆周方向在轴向变窄的楔状的空间。上述楔状在图28的剖面视中,基于突起95f的切线与平坦面93f所成的楔角度而被规定。突起95f在沿着圆周方向的任意剖面中是半圆状。若是这样使楔角度逐渐减小的突起95f的形状,则与第九实施方式同样地能够防止滚珠轴承90的高速旋转时的油膜断裂。
轴向的间隙c设定在突起95f的前端、与平坦面93f之间。图23、图27、图28所示的卡止部件95的轴向一方的侧面中的、突起95f以外的部分在轴向不能与保持器93接触。
突起95f、轴向的间隙c与第九实施方式相同,用于实现保持器93与卡止部件95间的流体润滑状态。即、在滚珠轴承90的旋转时,润滑油进入相邻的突起95f间的间隙,在平坦面93f上形成整周连续的油膜而不间断地产生由各突起95f引起的楔效果,所以在保持器93与卡止部件95间的圆周速度差是规定以上时,形成使各突起95f与平坦面93f完全分离的油膜,保持器93与卡止部件95间的摩擦状态成为流体润滑状态。在该流体润滑状态的实现中,与第九实施方式相同,保持器93与卡止部件95间的圆周速度差是重要的,突起95f的间距、剖面形状等并不限于图示的情况。另外,轴向的间隙c的值也只要与第九实施方式相同地设定即可。
当图23所示的保持器93被施加感应推力负载而欲向轴向另一方移动上述间隙c以上时,图28所示的平坦面93f在非流体润滑状态的情况下,朝向轴向另一方与各突起95f接触,在流体润滑状态的情况下,隔着油膜非接触地与各突起95f卡合。通过该卡合,这以上的保持器93(还参照图23。)向轴向另一方的移动被阻止,所以不会产生保持器93向轴向另一方的脱落。
对于滚珠轴承90而言,作为一个套圈的外侧套圈91具有在比该套圈91的滚道面91a靠轴向另一方的位置在径向具有深度并在圆周方向整周连续的密封件槽部91b,卡止部件95由金属板制的芯铁95a、和安装于芯铁95a的弹性体95b形成,并且由安装于密封件槽部91b的密封件构成,所以能够基于公知的带密封件的滚珠轴承用的套圈和密封件的规格来实现一个套圈91、卡止部件95,能够抑制成本的增加。另外,相对于保持器93仅将卡止部件95配置于轴向另一方,所以能够对一般的带密封件的深槽滚珠轴承的轴向相关的布局没有影响地使滚珠轴承90的组装线和组装工序与具备现有的冠形保持器的滚珠轴承相同。
此外,滚珠轴承90采用了兼作密封件的卡止部件95,所以与第九实施方式相同能够抑制润滑油的过度流入,能够实现滚珠轴承90的旋转转矩减少、通常时的发热对策。
另外,滚珠轴承90设定为H<0.5d,所以与第九实施方式相同,容易将滚珠94收纳于各凹部93a。若将卡止部件95压入密封件槽部91b而安装于外侧套圈91,则该保持器93已经成为无法脱落的状态。基于上述情况,滚珠轴承90的组装性良好。
另外,滚珠轴承90在卡止部件95与保持器93之间设定轴向的间隙c,作为卡止部件95的对置部95e与保持器93中的任一个的对置部95e具有在与另一个保持器93之间形成朝向圆周方向在轴向变窄的空间的两个以上的突起95f,这些突起95f配置为在圆周方向隔开间隔地排列,所以与第九实施方式相同,能够在对置部95e与保持器93的对置的两侧面间促进油膜的形成,能够防止保持器93与对置部95e的磨损。
特别是,若保持器93与卡止部件95的圆周速度差是规定以上,则与第九实施方式相同,保持器93与卡止部件95间的摩擦状态成为流体润滑状态,通过对置部95e与保持器93的隔着油膜的非接触的卡合来限制保持器93向轴向另一方的移动。因此,滚珠轴承90即使在高速旋转时也能够很好地防止上述磨损。
另外,对于滚珠轴承90而言,卡止部件95的对置部95e具有各突起95f,这些突起95f由弹性体95b形成,所以在弹性体95b的成型时也能够形成突起95f,与在芯铁上冲压加工突起的情况相比,能够使突起95f的尺寸精度变得良好。
在第十一实施方式中,虽采用了基于一般的非接触形的密封件的规格的卡止部件95,但也可以采用基于接触形的密封件的规格的卡止部件。在图29~图32示出作为该一个例子的第十二实施方式。此外,这里着眼于描述与第十一实施方式的不同之处。
如图29所示,作为与一个套圈91相反的另一个套圈的内侧套圈100具有沿着圆周方向与整周相连的密封件滑动面100a。密封件滑动面100a处于比内侧滚道面92a靠轴向另一方的位置,形成为与内侧套圈100的轴向另一方的外周倒角相连的圆筒面状。
卡止部件101具有形成为能够在圆周方向相对于密封件滑动面100a滑动的密封唇101a。在密封唇101a与密封件滑动面100a之间设定有过盈量。
如图30、图31所示,密封唇101a包含在与密封件滑动面101a之间形成朝向圆周方向在轴向变窄的楔状的空间的两个以上的弹性突起101b。这些弹性突起101b向与圆周方向正交的朝向延伸,并且在圆周方向隔开间隔地排列。此外,图31示出弹性突起101b的自然状态(相当于成型时的转印形状)时的情形。在同图的状态时,弹性突起101b沿径向笔直地延伸。如图30所示,弹性突起101b的高度朝向密封唇101a的前端侧逐渐变低。如图30、图32所示,在圆周方向上相邻的弹性突起101b间成为遍及轴承内部与轴承外部间而连通的油通路。卡止部件101只限于这些弹性突起101b,能够相对于内侧套圈100在圆周方向滑动。
弹性突起101b如图32所示,在与密封件滑动面100a之间形成朝向圆周方向在轴向变窄的楔状的空间。上述楔状在图32的剖面视中,基于相对于弹性突起101b的切线和密封件滑动面100a所成的楔角度而被规定。弹性突起101b在沿着圆周方向的任意剖面中成为半圆状。因此,楔角度越与弹性突起101b的前端(弹性突起101b中在轴向上最高的位置)接近则越小。若是这样使楔角度逐渐减小的弹性突起101b的形状,则弹性突起101b朝向密封件滑动面100a不会具有尖锐的前端。因此,在滚珠轴承的高速旋转时,即使通过密封唇101a的紧迫力而弹性突起101b的前端被油膜按压,也能够防止油膜断裂。另外,减少对密封件转矩的影响大的滑动接触的面积。此外,密封唇101a那样的流体润滑对应的密封件规格公开在日本特愿2016-044050等中。
若随着轴承旋转,密封唇101a的各弹性突起101b将油通路内的润滑油相对于密封件滑动面100a向楔状的空间变窄的一侧拖曳,则产生楔效果,所以促进油膜的形成。若卡止部件101与内侧套圈100间的圆周速度差成为规定以上,则每一次旋转的弹性突起101b的通过次数变多,保持为油膜遍及密封件滑动面100a的整周地连续的状态,不间断地产生与各弹性突起101b之间的楔效果,密封唇101a与密封件滑动面100a间的摩擦状态成为流体润滑状态。因此,第十二实施方式的滚珠轴承能够抑制密封唇101a的磨损,密封件转矩降低到与第十一实施方式相同的水平,也能够应对滚珠轴承的高速旋转。另外,通过密封件转矩的减少来抑制高速旋转时的发热,所以轴承内部的压力变动也被抑制,密封唇101a向密封件滑动面100a的吸附也被防止。
另外,第十二实施方式的滚珠轴承能够基于弹性突起101b的突出高度来决定能够通过在圆周方向上相邻的弹性突起101b间的油通路的异物的颗粒直径,所以也能够防止规定颗粒直径的异物的侵入。
在上述第十一、十二实施方式中,虽示出了在卡止部件的对置部形成突起的例子,但也可以在保持器的轴向另一方的侧面形成两个以上的突起,在卡止部件的对置部形成圆环面。在该情况下,若由弹性体形成对置部的圆环面,则保持器的突起利用感应推力而进入,担忧密封件转矩的增加,所以也可以由芯铁形成圆环面。
另外,在上述第九~第十二实施方式中,虽示出了将卡止部件安装在外侧套圈的例子,但也可以将卡止部件安装于内侧套圈。
另外,在第九~第十二实施方式中,作为卡止部件的安装构造,虽例示出了一般的防尘盖槽部、密封件槽部及卡止部件的基端部,但其中在克服感应推力负载而无法固定基端部的情况下,只要变更为专用设计的防尘盖槽部、密封件槽部、基端部即可。即、若抑制受到感应推力负载的防尘盖槽部、密封件槽部的轴向另一侧将卡止部件的基端部向另一个套圈(内侧套圈)的一方按压的径向分力的产生,则能够使基端部不易从防尘盖槽部、密封件槽部脱落。例如,防尘盖槽部、密封件槽部的轴向另一侧与卡止部件的基端部的接触面可以设为在径向朝向另一个套圈的一方并朝向轴向另一方的倾斜角度为10°以下的面。在该情况下,使利用旋转磨石磨削防尘盖槽部、密封件槽部时的磨削屑的排出性变得良好,所以在防尘盖槽部、密封件槽部的轴向一侧,具有在径向朝向另一个套圈的一方并朝向轴向一方的倾斜角度,也可以将该倾斜角度设定为比上述接触面的倾斜角度大。
另外,在第九~第十二实施方式中,虽例示出了仅具备一个保持器的滚珠轴承,但也可以具备两个保持器。在该情况下,相对于滚珠在两侧配置保持器。套圈在两侧具有防尘盖槽部、密封件槽部,所以为了限制各保持器也可以安装两个卡止部件。在将滚珠收纳于两个保持器的凹部时,为了避免保持器彼此的干涉,只要如下那样即可,即、使凹部的深度H小于0.5d,即使将这些保持器配置于滚珠的两侧也不存在保持器彼此相互在轴向对接的担忧。
另外,在第九~第十二实施方式中,作为深槽滚珠轴承用的套圈虽例示出了两侧的肩部相对于滚道面是相同高度的标准的部件,但也可以变更为在两肩部间高度不同的套圈。
应该认为本次公开的实施方式在所有方面仅是例示而不是限制性的。因此,本发明的范围并不由上述说明而由技术方案所示,意图包含与技术方案等同的含义以及范围内的所有变更。
附图标记的说明
1、41、71、81、91:外侧套圈
1a、41a、81a、91a:外侧滚道面
1b、31b、42d、71a:卡止部
1c、31c、42e、71b:槽部
1d:承受面
1g:倒角部
2、31、42、82、92、100:内侧套圈
2a、31a、42a、82a、92a:内侧滚道面
3、10、20、30、40、50、60、70、83、93:保持器
3a、40a、70a、83a、93a:凹部
3b、10a、20a、30a、40b、50a、60a、70b:卡合部
4、84、94:滚珠
41b、41c:外侧肩部
42b、42c:内侧肩部
50b、60b:突起
81b:防尘盖槽部
83g、95f:突起
85、95、101:卡止部件
85b、95e:对置部
85d:肋
91b:密封件槽部
95a:芯铁
95b:弹性体
95d、101a:密封唇
100a:密封件滑动面
101b:弹性突起
B、80、90:滚珠轴承。
Claims (20)
1.一种滚珠轴承,其特征在于,
具备:具有外侧滚道面的外侧套圈、具有内侧滚道面的内侧套圈、配置于上述外侧滚道面与上述内侧滚道面之间的多个滚珠、以及将上述多个滚珠在圆周方向均等地配置的树脂制保持器,
上述保持器在圆周方向的多个位置具有保持上述滚珠的圆周方向位置的凹部,
在上述凹部是在上述保持器的轴向一方的侧面开口的形状的滚珠轴承中,
上述外侧套圈与上述内侧套圈的至少一个具有在包含上述滚道面的内周或者外周中的比该滚道面靠轴向另一方的位置向径向突出的卡止部,
上述保持器具有配置为朝向轴向另一方能够与上述卡止部卡合的卡合部,
在将上述凹部的轴向的深度设为H,将上述滚珠的直径设为d时,H与d的关系被设定为0.15d≤H≤0.65d,
上述卡合部配置于比上述多个凹部靠轴向另一方的位置,
在上述卡合部与上述卡止部之间设定有轴向的间隙,
上述卡合部与上述卡止部中的、相互在圆周方向滑动的两个表面的算术平均粗糙度Ra分别是0.2以下。
2.根据权利要求1所述的滚珠轴承,其中,
上述凹部的深度H与上述滚珠的直径d的关系被设定为H<0.5d。
3.根据权利要求1或2所述的滚珠轴承,其中,
上述卡合部具有将朝向圆周方向在轴向变窄的空间形成于其与上述卡止部之间的突起,在上述突起与上述卡止部之间设定有轴向的间隙。
4.根据权利要求1或2所述的滚珠轴承,其中,
上述保持器具有两个以上的上述卡合部,这些卡合部分散配置在圆周方向的两个位置以上。
5.根据权利要求1或2所述的滚珠轴承,其中,
上述卡止部具有从该卡止部的前端朝向轴向另一方使与该前端的直径差逐渐变大的形状的倒角部。
6.根据权利要求1或2所述的滚珠轴承,其中,
上述卡合部是从该卡合部的前端朝向轴向一方使与该前端的直径差逐渐变大的形状。
7.根据权利要求1或2所述的滚珠轴承,其中,
上述卡止部具有将在径向朝向与该卡止部的前端接近的一侧并朝向轴向另一方的倾斜角度设为10°以下的形状的承受面,上述卡合部配置为朝向轴向另一方能够与上述承受面卡合。
8.根据权利要求1或2所述的滚珠轴承,其中,
上述至少一个套圈具有在包含上述滚道面的内周或者外周中的、比该滚道面靠轴向另一方的位置在径向具有深度并在圆周方向整周连续的槽部,
上述卡止部构成包含上述滚道面的内周或者外周中的、从轴向另一方的端到上述槽部的槽底的部分。
9.根据权利要求1或2所述的滚珠轴承,其中,
上述外侧套圈以及上述内侧套圈分别具有上述卡止部,
上述保持器具有:与上述外侧套圈的卡止部对应的外侧的上述卡合部、以及与上述内侧套圈的卡止部对应的内侧的上述卡合部。
10.根据权利要求1或2所述的滚珠轴承,其中,
上述保持器由工程塑料形成。
11.一种滚珠轴承,其特征在于,
具备:具有外侧滚道面的外侧套圈、具有内侧滚道面的内侧套圈、配置于上述外侧滚道面与上述内侧滚道面之间的多个滚珠、以及将上述多个滚珠在圆周方向均等地配置的树脂制保持器,
上述保持器在圆周方向的多个位置具有保持上述滚珠的圆周方向位置的凹部,
在上述凹部是在上述保持器的轴向一方的侧面开口的形状的滚珠轴承中,
还具备安装于上述外侧套圈与上述内侧套圈中的任一个套圈的卡止部件,
上述卡止部件具有以能够限制上述保持器向轴向另一方的移动的方式,相对于该保持器配置于轴向另一方的对置部,
在将上述凹部的轴向的深度设为H,将上述滚珠的直径设为d时,H与d的关系被设定为0.15d≤H≤0.65d,
在上述卡止部件与上述保持器之间设定有轴向的间隙,
上述卡止部件的上述对置部与上述保持器中的任一个具有在与另一个之间形成朝向圆周方向在轴向变窄的空间的两个以上的突起,这些突起配置为在圆周方向隔开间隔地排列,
在上述保持器的外周形成有规定该保持器的外径的外周侧的圆筒面,在上述保持器的内周形成有规定该保持器的内径的内周侧的圆筒面,从上述外周侧的圆筒面的轴向另一方的周缘形成有倾斜面,上述倾斜面朝向径向内侧向轴向另一方具有倾斜,上述外周侧的圆筒面的宽度比上述内周侧的圆筒面的宽度窄。
12.根据权利要求11所述的滚珠轴承,其中,
上述凹部的深度H与上述滚珠的直径d的关系被设定为H<0.5d。
13.根据权利要求11或12所述的滚珠轴承,其中,
上述两个以上的突起形成在上述保持器。
14.根据权利要求13所述的滚珠轴承,其中,
上述一个套圈具有在比该套圈的上述滚道面靠轴向另一方的位置在径向具有深度并在圆周方向整周连续的防尘盖槽部,
上述卡止部件由安装于上述防尘盖槽部的金属板制的防尘盖构成。
15.根据权利要求14所述的滚珠轴承,其中,
上述卡止部件的上述对置部包含以形成沿圆周方向延伸的槽状的方式形成于上述金属板的肋。
16.根据权利要求11或12所述的滚珠轴承,其中,
上述保持器由工程塑料形成。
17.一种滚珠轴承,其特征在于,
具备:具有外侧滚道面的外侧套圈、具有内侧滚道面的内侧套圈、配置于上述外侧滚道面与上述内侧滚道面之间的多个滚珠、以及将上述多个滚珠在圆周方向均等地配置的树脂制保持器,
上述保持器在圆周方向的多个位置具有保持上述滚珠的圆周方向位置的凹部,
在上述凹部是在上述保持器的轴向一方的侧面开口的形状的滚珠轴承中,
还具备安装于上述外侧套圈与上述内侧套圈中的任一个套圈的卡止部件,
上述卡止部件具有以能够限制上述保持器向轴向另一方的移动的方式,相对于该保持器配置于轴向另一方的对置部,
在将上述凹部的轴向的深度设为H,将上述滚珠的直径设为d时,H与d的关系被设定为0.15d≤H≤0.65d,
上述一个套圈具有在比该套圈的上述滚道面靠轴向另一方的位置在径向具有深度并在圆周方向整周连续的密封件槽部,
上述卡止部件由金属板制的芯铁和安装于该芯铁的弹性体形成,并且由安装于上述密封件槽部的密封件构成,
在上述卡止部件与上述保持器之间设定有轴向的间隙,
上述卡止部件的上述对置部与上述保持器中的任一个具有在与另一个之间形成朝向圆周方向在轴向变窄的空间的两个以上的突起,这些突起配置为在圆周方向隔开间隔地排列,
上述卡止部件的上述对置部具有上述两个以上的突起,这些突起由上述弹性体形成,
上述芯铁具有沿着径向以及圆周方向遍及整周的圆环板部、从上述圆环板部的上述密封件槽侧向轴向一方弯曲的基端部、以及从上述圆环板部的对面的套圈侧向轴向一方弯曲的前端部,
上述卡止部件具有:由上述弹性体形成的从与上述芯铁的前端部的粘合面向对面的套圈侧延伸的密封唇、以内包上述芯铁的基端部的方式由上述弹性体形成且被上述密封件槽部保持的基端部,
上述卡止部件的上述两个以上的突起由将上述卡止部件的基端部与上述密封唇连结并覆盖上述芯铁的圆环板部的轴向一方的侧面的上述弹性体形成。
18.根据权利要求17所述的滚珠轴承,其中,上述凹部的深度H与上述滚珠的直径d的关系被设定为H<0.5d。
19.根据权利要求17或18所述的滚珠轴承,其中,
上述外侧套圈与上述内侧套圈中的、与上述一个套圈相反的另一个套圈具有沿着圆周方向整周相连的密封件滑动面,
上述卡止部件具有以相对于上述密封件滑动面能够沿圆周方向滑动的方式由上述弹性体形成的密封唇,该密封唇包含在与上述密封件滑动面之间形成朝向圆周方向在轴向变窄的空间的两个以上的弹性突起,这些弹性突起在圆周方向隔开间隔地排列,在圆周方向上相邻的上述弹性突起间成为遍及轴承内部与轴承外部间而连通的油通路。
20.根据权利要求17或18所述的滚珠轴承,其中,
上述保持器由工程塑料形成。
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