CN114341511A - 交叉滚子轴承 - Google Patents

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CN114341511A CN202080050235.5A CN202080050235A CN114341511A CN 114341511 A CN114341511 A CN 114341511A CN 202080050235 A CN202080050235 A CN 202080050235A CN 114341511 A CN114341511 A CN 114341511A
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川上雄一郎
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Abstract

本发明提供一种交叉滚子轴承，其构成为具有：在内径侧形成有V字槽状的外圈轨道面(5)的外圈(2)、在外径侧形成有与外圈轨道面(5)对置的V字槽状的内圈轨道面(6)的内圈(3)以及在外圈轨道面(5)与内圈轨道面(6)之间以倾斜角度交替变化的方式遍及周向整周进行配置的多个滚子(4)，在外圈轨道面(5)或者内圈轨道面(6)的至少一方，以使下降量在各轨道面(5、6)的比从槽肩朝向槽底的径向的中间的位置深的槽底侧与比上述中间的位置浅的槽肩侧不同的方式形成有凸起(9、10)。

Description

交叉滚子轴承
技术领域
本发明涉及一种在外圈与内圈之间以倾斜方向沿周向交替不同的方式来配置滚子而成的交叉滚子轴承。
背景技术
使用于工业机器人的减速器等的交叉滚子轴承被要求较高的定位精度、重复精度、较高的力矩刚度等稳定的特性。
例如，专利文献1所示的交叉滚子轴承具有形成为环状的一体构造的外圈及内圈。在外圈的内周面沿着圆周方向形成有朝向内侧开口的V字状的轨道面，在内圈的外周面以与外圈的轨道槽对置的方式沿着圆周方向形成有朝向外侧开口的V字状的轨道面。在内外圈的轨道面之间以相邻的滚子彼此的旋转轴交替正交的方式夹设有多个滚子。
通常，交叉滚子轴承的轨道面不被实施凸面加工(crowning)，而仅由相对于轴承的轴心方向倾斜45度而得的直线部构成。而且，滚子的滚动面与该轨道面接触并滚动(参照专利文献1的第0012段、图1等)。
专利文献1：日本专利第3739056号公报
专利文献1的交叉滚子轴承不被实施凸面加工，因此如图7所示，在外圈20与内圈21分别形成的V字状的外圈轨道面22及内圈轨道面23与滚子24的滚动面能够遍及滚子24的轴向的整体进行接触。
然而，在被施加力矩载荷时，如图8所示，往往示出如下分布：越从V字槽的槽肩侧(图7中的标注了带圈数字2’及带圈数字3’的一侧)朝向槽底侧(图7中的标注了带圈数字1’及带圈数字4’的一侧)，即、在将槽底至槽肩沿着轨道面进行100等分而得的轨道面位置，越从图7中的在外圈2侧标注的轨道面位置100朝向1、或者越从在内圈3侧标注的轨道面位置1朝向100，接触表面压力S1’、S2’越单调变高。此时，存在以接触表面压力较高的部分(例如，在图8中接触表面压力成为最大值的Sm1’、Sm2’的部分)为起点产生不良情况的担忧。虽也考虑对滚子24实施凸面加工来实现接触表面压力的分布的均匀化，但由于需要管理滚子24的装入方向，所以难以实用化。
发明内容
因此，本发明的课题在于，使在施加力矩时作用于轨道面的接触表面压力的分布均匀化。
为了解决上述课题，在本发明中，构成一种交叉滚子轴承，具有：外圈，其在内径侧形成有V字槽状的外圈轨道面；内圈，其在外径侧形成有与上述外圈轨道面对置的V字槽状的内圈轨道面；以及多个滚子，它们在上述外圈轨道面与上述内圈轨道面之间以倾斜角度交替变化的方式遍及周向整周进行配置，在上述外圈轨道面或上述内圈轨道面的至少一方，以使下降量(drop amount)在上述各轨道面的比从槽肩朝向槽底的径向的中间的位置深的槽底侧与比上述中间的位置浅的槽肩侧不同的方式形成有凸起。
据此，通过与施加力矩时的接触表面压力的分布对应地在槽底侧与槽肩侧设定适当的下降量，能够使作用于轨道面的接触表面压力的分布均匀化。由此，能够防止接触表面压力局部变高，从而防止产生以接触表面压力较高的部分为起点的不良情况。
在上述结构中，能够构成为仅在上述槽底侧与上述槽肩侧的一方形成有上述凸起，在另一方连续设置有直线部。或者，也能够构成为在上述各轨道面的上述中间的位置具有不形成上述凸起的直线部，在上述直线部的上述槽底侧及上述槽肩侧双方连续设置有上述凸起。
据此，能够在直线部确保轨道面与滚子的接触状态，并且降低在滚子的轴向的一侧端部或者两端局部产生的较高的接触表面压力。
在上述各结构中，能够构成为在上述外圈轨道面及上述内圈轨道面双方形成有上述凸起。
据此，在外圈与内圈双方能够降低局部产生的较高的接触表面压力，从而能够实现轴承寿命的延长。
在本发明中，在交叉滚子轴承中，以使下降量在轨道面的槽底侧与槽肩侧不同的方式形成有凸起，因此能够使在施加力矩时作用于轨道面的接触表面压力的分布均匀化，从而防止产生以接触表面压力较高的部分为起点的不良情况。
附图说明
图1是将本发明的交叉滚子轴承的一部分切开而得到的主视图。
图2是沿着图1中的II-II线的剖视图(第一例)。
图3是图1所示的交叉滚子轴承的主要部分的剖视图(第一例)。
图4是表示作用于轨道面的表面压力分布的一个例子的图。
图5是交叉滚子轴承的主要部分的剖视图(第二例)。
图6是交叉滚子轴承的主要部分的剖视图(第三例)。
图7是现有的交叉滚子轴承的主要部分的剖视图。
图8是表示在现有的交叉滚子轴承中作用于轨道面的表面压力分布的图。
具体实施方式
使用附图，对本发明的交叉滚子轴承1的实施方式(第一例)进行说明。在以下的说明中，将与交叉滚子轴承1的旋转轴平行的方向称为轴向，将与上述旋转轴正交的方向称为径向，将沿着以上述旋转轴为中心的圆弧的方向称为周向。如图1及图2所示，该交叉滚子轴承1将外圈2、与该外圈2同轴地配置于外圈2的内径侧的内圈3以及夹设于外圈2与内圈3之间的多个滚子4作为主要的构成要素。这些构成要素均为钢制。
在外圈2的内径侧形成有大致正交的V字槽状的外圈轨道面5，在内圈3的外径侧形成有与外圈轨道面5对置且大致正交的V字槽状的内圈轨道面6。以下，将各轨道面5、6的比从槽肩朝向槽底的径向的中间的位置深的一侧称为槽底侧(图3中的标注了带圈数字1和带圈数字4的一侧)，将较浅的一侧称为槽肩侧(图3中的标注了带圈数字2和带圈数字3的一侧)。
如图2所示，外圈轨道面5的槽底侧与槽肩侧及内圈轨道面6的槽底侧与槽肩侧各自的轨道面的形状分别不同。即，在内外圈轨道面5、6的槽肩侧不形成有凸起，该槽肩侧的轨道面由相对于轴向倾斜45度而得的直线部7、8构成。另一方面，在内外圈轨道面5、6的槽底侧形成有凸起9、10。这样，通过将直线部7、8及凸起9、10连续设置，内外圈轨道面5、6的槽肩侧的下降量(滚子4的滚动面与内外圈轨道面5、6之间的间隙的大小)几乎为0，与此相对，在槽底侧越朝向槽底则下降量越大，从而下降量在内外圈轨道面5、6的槽底侧与槽肩侧不同。
此外，在图2(表示交叉滚子轴承1的主要部分的剖视图的图3、图5及图6也相同)中，为了在视觉上容易看到形成于内外圈轨道面5、6的凸起9、10，而夸张地描绘了凸起9、10的倾斜角，但实际的倾斜角较小(例如为2度左右)，在作用力矩载荷时，内外圈轨道面5、6与滚子4的滚动面能够遍及滚子4的轴向的整体进行接触。
滚子4在外圈轨道面5与内圈轨道面6之间以在周向相邻的滚子4的倾斜角度交替各变化90度的方式遍及周向整周进行配置。滚子4的直径比其旋转轴方向的长度稍长。因此，滚子4的旋转轴方向的端部不与构成供该滚子4的滚动面滚动的内外圈轨道面5、6的V字槽的一侧的面及大致正交的另一侧的面接触，从而能够使该滚子4顺畅地滚动。
滚子4的滚动面是外径的大小遍及其轴向的整体为恒定的圆柱面，不被实施凸面加工。因此，在将滚子4装入内外圈轨道面5、6之间时，不需要进行其装入方向的管理，从而能够顺畅地进行其装入作业。此外，也能够构成为在相邻的滚子4之间配置间隔件而在滚子4之间确保规定大小的间隙。
如图3所示，当仅在内外圈轨道面5、6的槽底侧形成凸起9、10，另一方面，将槽肩侧形成直线部7、8时，从滚子4的滚动面作用于内外圈轨道面5、6的接触表面压力的分布的计算结果的一个例子示于图4。该计算通过将外径为85mmΦ、轴向宽度为18.5mm的交叉滚子轴承1作为模型而进行。该图示出了将槽底至槽肩沿着轨道面进行100等分，被该100等分而得的轨道面位置中的与滚子4接触的区域的接触表面压力的分布。图3及图4中所示的带圈数字1和带圈数字4与槽底侧对应，带圈数字2和带圈数字3与槽肩侧对应。
像这样，通过仅在内外圈轨道面5、6的槽底侧形成凸起9、10，能够降低在槽底侧容易变高的接触表面压力(图8中示出的现有的交叉滚子轴承的最大接触表面压力Sm1’、Sm2’与图4中示出的最大接触表面压力Sm1、S m2的大小关系为Sm1＜Sm1’且Sm2＜Sm2’)，从而实现该接触表面压力的均匀化。由此，能够防止产生以接触表面压力较高的部分为起点的不良情况。并且，能够在直线部7、8确保轨道面与滚子4之间的稳定的接触状态，因此能够提高交叉滚子轴承1的旋转稳定性。
此外，图4所示的接触表面压力的分布始终不过为一个例子，通过使凸起9、10的形状(倾斜角的大小、从槽底朝向槽肩的方向的长度等)变化，也能够以不产生接触表面压力较高的部分的方式使其分布适当地变化。
图5表示本发明的交叉滚子轴承1的其他的实施方式(第二例)。该交叉滚子轴承1的基本结构与第一例的结构共通，但内外圈轨道面5、6的形状不同。
即，在第二例的交叉滚子轴承1中，内外圈轨道面5、6由形成于槽底侧(图5中的标注了带圈数字1和带圈数字4的一侧)与槽肩侧(图5中的标注了带圈数字2和带圈数字3的一侧)的中间部的直线部7、8、在直线部7、8的槽底侧连续设置的第一凸起9a、10a及在直线部7、8的槽肩侧连续设置的第二凸起9b、10b构成。第一凸起9a、10a和第二凸起9b、10b的倾斜角的大小、从槽底朝向槽肩的方向的长度不同，从而下降量相互不同。
像这样，通过在内外圈轨道面5、6的槽底侧与槽肩侧双方形成凸起9a、9b、10a、10b，能够降低随着与滚子4的轴向两端的接触而容易变高的接触表面压力，从而实现该接触表面压力的均匀化。因此，能够与第一例的交叉滚子轴承1同样地，防止产生以接触表面压力较高的部分为起点的不良情况。并且，能够在直线部7、8确保轨道面与滚子4之间的稳定的接触状态，因此能够提高交叉滚子轴承1的旋转稳定性。
图6表示本发明的交叉滚子轴承1的又一其他的实施方式(第三例)。该交叉滚子轴承1的基本结构与第一例及第二例的结构共通，但内外圈轨道面5、6的形状进一步不同。
即，在第三例的交叉滚子轴承1中，内外圈轨道面5、6由形成于槽底侧(图6中的标注了带圈数字1和带圈数字4的一侧)的第一凸起9a、10a及形成于槽肩侧(图6中的标注了带圈数字2和带圈数字3的一侧)的第二凸起9b、10b构成。第一凸起9a、10a及第二凸起9b、10b的倾斜角的大小、从槽底朝向槽肩的方向的长度不同，从而下降量相互不同。
像这样，通过在内外圈轨道面5、6的槽底侧与槽肩侧双方形成凸起9a、9b、10a、10b，能够与第二例的交叉滚子轴承1同样地，降低随着与滚子4的轴向两端的接触而容易变高的接触表面压力，从而实现该接触表面压力的均匀化。因此，能够与第一例的交叉滚子轴承1同样地，防止产生以接触表面压力较高的部分为起点的不良情况。
上述实施方式所示的交叉滚子轴承1始终不过为例示，只要能够解决本发明的使在施加力矩时作用于轨道面的接触表面压力的分布均匀化这样的课题，则允许适当变更各构成部件的形状、配置、材料等。
在上述实施方式中，使V字槽状的内外圈轨道面5、6由倾斜角不同的多个部分(在第一例中为直线部7、8和凸起9、10，在第二例中为直线部7、8和两处凸起9a、9b、10a、10b，在第三例中为两处凸起9a、9b、10a、10b)构成，但也能够由在内外圈轨道面5、6的整体连续的凸起9构成。另外，在上述实施方式中，使V字槽状的内外圈轨道面5、6相对于其槽中心形成对称的形状，但也能够形成非对称的形状。另外，也能够仅在外圈轨道面5或者内圈轨道面6的一方形成凸起9。
附图标记说明
1…交叉滚子轴承；2…外圈；3…内圈；4…滚子；5…外圈轨道面；6…内圈轨道面；7、8…直线部；9、10…凸起；9a、10a…第一凸起；9b、10b…第二凸起。

Claims (4)

1.一种交叉滚子轴承，其特征在于，具有：
外圈(2)，所述外圈(2)在内径侧形成有V字槽状的外圈轨道面(5)；
内圈(3)，所述内圈(3)在外径侧形成有与所述外圈轨道面(5)对置的V字槽状的内圈轨道面(6)；以及
多个滚子(4)，所述多个滚子(4)在所述外圈轨道面(5)与所述内圈轨道面(6)之间以倾斜角度交替变化的方式遍及周向整周进行配置，
在所述外圈轨道面(5)或所述内圈轨道面(6)的至少一方，以使下降量在所述各轨道面(5、6)的比从槽肩朝向槽底的径向的中间的位置深的槽底侧与比所述中间的位置浅的槽肩侧不同的方式形成有凸起(9、10)。
2.根据权利要求1所述的交叉滚子轴承，其特征在于，
仅在所述槽底侧与所述槽肩侧的一方形成有所述凸起(9、10)，在另一方连续设置有直线部(7、8)。
3.根据权利要求1所述的交叉滚子轴承，其特征在于，
在所述各轨道面(5、6)的所述中间的位置具有不形成所述凸起(9、10)的直线部(7、8)，在所述直线部(7、8)的所述槽底侧及所述槽肩侧双方连续设置有所述凸起(9、10)。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的交叉滚子轴承，其特征在于，
在所述外圈轨道面(5)及所述内圈轨道面(6)双方形成有所述凸起(9、10)。
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