CN1228556C - 滚柱端面上有条状磨痕的滚柱轴承 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种锥形滚柱轴承，在该轴承的内、外环3、2间有多个锥滚4，一大直径突缘7被配置于内环3的沿轴向的一端部，该突缘具有给锥滚4的处于滑动接触中的大直径端面4A导向的导引面8，在锥滚4大直径端面4A上留下了沿多个方向的多个条状微观磨削痕迹。

Description

滚柱端面上有条状磨痕的滚柱轴承

发明领域

本发明涉及一种滚柱轴承，更具体地说涉及到在磨滚柱端面时在该端上留下的条状磨痕的方向。

发明背景技术

锥滚轴承被设计得有多个锥状滚柱安置在内、外环件之间，一具有以滑动接触方式导引锥状滚柱端面的导引面的突缘沿轴向配置于内环的一端部，这些构件被用如油、脂或类似的润滑剂润滑。在磨削锥形滚柱端面及内环突缘的导向面时，在其上会留下条状磨痕。参照图16来介绍条状磨痕的方向。标引数码4A标示一锥状滚子的端面，标引数码8标示一内环突缘的导引面。粗糙不平的条状状痕层T₂沿圆周方向留在端面4A上，而且形成多个同心圆。粗糙不平的条状磨痕层T₁则沿着圆周方向留在了内环3的导引面8上。

当条状磨痕T₁、T₂以上述状态被留下时，由于在高载或高速旋转的同时，在端面4A和内环导向面8之间的滑动接触部分A内缺乏润滑油，在锥状滚子端面4A上难以形成润滑油膜。因此存在缺少或挤破润滑油膜的危险。

发明概论

因此，本发明的主要目的是提供一种在高速和高载荷情况下旋转的滚子轴承的抗挤塞性能。

在下面的介绍中会显现出本发明的其它目的、优点和特点。

简而言之，本发明如下所述。

本发明的滚子轴承包括一内环，一沿内环直径方向同心地安置于其外面的外环及多个配置于内、外环之间且可自由滚动的滚子，其特征在于，一有以滑动接触的方式导引滚子端面的导引面的突缘沿轴向至少配置于内、外环之一的一端部，而且在滚子端面上有沿多个方向分布的凹凸不平的微观条状磨削痕迹。

在本发明的滚子轴承中，由于滚子上与突缘导引表面滑动接触的端面上有沿多个方向分布的多个不平的微观条状磨痕，因此，容易在导引表面与滚子端面之间的滑动接触部分内建立油膜，因而使油膜不易破裂。因此，由于在滑动接触部分处不发生金属接触而阻抑了发热及如挤塞式类似现象的产生，其抗挤塞性能由此而获得提高。

上述的术语“微观”指的是条状磨削痕迹的不平度在一微米以下到一微米的数量级之中。上述术语“多个方向”则是指两个或两个以上的不同于圆周方向的不同方向。此外，多个方向之间的关系可以是有规律的，也可以是无规律的。而条状磨痕包括槽沟条纹，条纹的外观包括曲线和直线外观，各种别的条状外观及其组合的外观，它们与条状的宽度或条状外观的变化无任何关系。

本发明的滚子轴承可以有留在突缘导引面上的沿多个方向的多个凹凸不平的微观条状磨痕层。在此情况下，导引表面的凹凸不平的条状磨痕是以相同方式、沿多个方向留下的，其油膜形成能力变高，从而使挤塞或类似问题被阻抑。具体地说，由于锥形滚子轴承配置了突缘，它与内环的大直径侧端面突缘进行滑动接触，它们常常在高载荷情况使滚子端面与突缘导引表面彼此接触，很难在接触部分形成润滑油膜，因而如挤塞或类似的问题极易发生。因此，在锥滚轴承中推荐在锥形滚柱的大直径侧端面或在与滚子大直径侧端面沿多个方向滑动接触的内环导引面上形成不平的条状磨痕层由于在锥形滚柱大直径端面上的凹凸不平的条状磨痕是沿多个方向形成的，故容易在与突缘导引表面滑动接触的接触表面之间形成润滑油膜，其结构使得在接触面间润滑油膜不会破损或变薄。因此，磨削痕迹结构被这样设计，使之可防止润滑油膜破损和防止挤塞或类似的问题产生。此外，推荐在满足下列公式(1)的条件下沿多个方向在滚柱端面上留下凹凸不平的微观条状磨痕：

            γ＝L2/L1≤2.5    (1)

在公式(1)中，γ：为此滚柱端面的表面花纹参数；L1：此滚柱端面沿半径方向的凹凸不平的相关长度；L2：此滚柱端面上沿圆周方向的凹凸不平的相关长度。在这里的相关长度相应于一自相关系数变为0.5之前的一长度。此条状磨痕凹凸不平层被设计得可以具有由上述公式(1)定量地确定的多方向性，由此而如从实验结果所显示的，可以限制在磨削时的该滚子端面上的凹凸不平的条状磨痕方向的偏差，可以在该滚子端面上的润滑环境恶化时保持高的油膜形成能力，及可以大大地改善此滚子轴承的抗挤塞性能。

附图简单介绍

通过下面参照附图对本发明推荐实施例的介绍会使本发明的这些及别的目的和优点变得更加清楚。各附图为：

图1是一局部切去的立体图，它展示一本发明实施例的锥形滚柱轴承；

图2是图1所示滚子轴承大直径侧端面正视图；

图3是用于介绍一磨削锥滚端面方法的常用视图；

图4是用于介绍另一种磨削锥滚端面方法的常用视图；

图5是一种使用磨轮的磨削设备常用结构的示意性简图；

图6是从端面侧看的一磨轮视图；

图7是在介绍三维表面不平度测量中使用的该锥滚大直径端面的平面图；

图8是一图表，它展示对本实施例和传统产品各锥状滚子大直径侧端面进行无润滑挤塞试验的结果；

图9是一图表，它展示地本实施例和传统产品的各锥形滚柱大直径侧端面加小量润滑剂时的挤塞试验结果；

图10是一立体图，它展示此本发明实施例锥滚轴承的锥形滚柱端面放大部分；

图11是一立体图，它展示传统技术的锥形滚柱轴承的锥形滚柱端面放大的部分；

图12展示本实施例和传统产品各自沿锥形滚柱的大直径端面半径方向的粗糙度曲线的视图；

图13是展示本实施例和传统产品沿各自锥形滚柱大直径端面圆周方向的粗糙度曲线的视图；

图14是展示本实施例和传统产品沿各自锥形滚柱大直径端面半径方向的相关长度的视图；

图15是展示本实施例和传统产品沿各自锥形滚柱大直径端面圆周方向的相关长度的视图；

图16是展示传统技术产品的滚子和突缘上的凹凸不平条状磨痕层的正视图。

详细介绍推荐实施例

下面将根据附图展示的实施例对本发明的详细详况进行介绍。

参看图1，一锥形滚子轴承1有一外环2，一内环3，多个以装配状态安置于内、外环3、2之间的锥形滚子4，及一分别保持锥滚4的保持架5。

锥滚4和内、外环3、2均用油、脂或类似物润滑。

内环3被设计得有呈锥形的梯形截面，内环3的外周面上配置有内环轨道沟3A，沿轴向在轨道沟3A两侧分别在小直径侧的锥状端缘部分和大直径侧的扩张端缘部分制作有小、大直径凸缘6、7。

小直径突缘6夹持锥形滚柱4，大直径突缘7接受由锥滚4产生的轴向载荷，突缘7被设计得使各锥滚4的各大直径端面4A在滑动接触状态下由导引面8导引。锥滚4呈锥形的梯形形状，具有大直径端面4A及小直径端面4B。

参看图2，多个具有微观条状的凹凸不平条状磨削痕迹9沿多个方向留在锥滚4的大直径端面4A上。一浅圆槽P在形成锥滚4外部形状的同时被形成在大直径端面4A的中央部位。对槽P不进行磨削。

由于在锥滚4的大直径端面4A上留有沿多个方向的多个凸凹不平的条状磨痕层9，在内环3的突缘7的导引面8上形成有沿圆周方向的凹凸不平的条状磨痕的情况下，能防止产生沿突缘7圆周方向的凹凸不平的条状磨痕层与锥滚4的大直径端4A上的沿多个方向的凹凸不平的条状磨痕层9，在摩擦接触部分处于彼此平行或大体平行的状态相互摩擦接触。

因此，在内环3的突缘7的导引面8上的凹凸不平的条状磨痕层与锥滚4的大直径端面4A上的凹凸不平条状磨痕层9在接触部分处均是交叉的。因此，允许将润滑剂流限定在该接触部分上，由此而使维持油的性能被提高。由于这种高的油维持性能，就可以在润滑状态不好的情况也保持油膜形成能力，由此而使伴随着摩擦产生的热变少，从而有可能制约如挤塞或类似情况的问题产生。

结合图3介绍在上述锥滚4大直径端面4A上形成多条凹凸不平的微观条状磨痕的方法。通过以固定转速转动锥滚4的同时，使锥滚4重复地与砂轮状磨石10的磨削面11接触进行磨削，并在极端短时间内从接触部分退回锥滚4来磨削锥滚4。

详细地说，使锥滚4的大直径端面4A面对着磨石(砂轮)10的磨削表面11以一种方式使锥滚4以预定速度旋转，从而锥滚4在由一如卡头或类似的支承装置支承着靠近和脱开磨削表面11(沿着图3中的Y方向摆动)，并在不改变该相对状态的情况下，使该旋转支承装置以预定速度环绕锥滚4的轴线回转。在该相对状态下，磨削表面11和大直径端面4A相互平行(以一固定方向旋转，在此种状态中，图3的R方向被定为沿圆周的方向)。而且，支承装置沿Y方向由配置于磨床上的控制机构控制着运动，锥滚4的大直径端面4a与砂轮10进行极短时间的接触而被磨削，之后该支承装置就立即从磨削位置处回缩。重复这些动作。因此，锥滚4以上述方式被转动，其大直径端面4A在下述状态下被磨削，在此状态中，砂轮10在大直径端面4A上的磨削方向是沿着多个方向的。正因为如此，通过砂轮10的磨削粒子在锥滚4的大直径端面4A上沿多个方向留下多个凹凸不平的条状微观磨痕层9从而形成了如图2所示那样的沟痕。

下面参照图4介绍另一种产生凹凸不平的条状磨痕的磨削方法。磨削工艺轴12沿箭头13环绕自己的轴线以预定速度转动。此工艺轴12的端面12a在预定的一槽状弯曲面上形成一磨削工艺面(砂轮面)。锥形滚柱4被沿此图4中箭头14所示方向传送的同时，还在其大直径端面4A沿着工艺轴12的端面12a与端面12a接触中公转的状态下环绕自己的轴线、沿箭头13所示方向转动。

一开始，当锥滚4处于一传送位置a上时，大直径端面4A被磨削工艺轴12的磨削工艺面12a磨削，因而在其上由此磨削留下沿第一方向的条状磨削痕迹9₁。接下来，在锥滚4处于传送位置b上时，条状磨痕9₂以相同的方式被沿着不同于第一方向的一第二方向留在大直径端面4A上。接着，在锥滚4处于传送位置C上时，条状磨痕9₃也以相同的方式沿着不同于第一、二方向的一第三方向留在了大直径端面4A上。如上所述，由于锥滚4的大直径端面4A在沿着箭头14方向的传送过程中被磨削，由于这种磨削而沿多个方向留有了多条微观形状的凹凸不平的条状磨削痕迹层9。

为了便于说明，在这种情况下的凹凸不平的条状磨痕9的形态是相对对应于锥滚4的三个传送位置a、b、c的三个方向产生的。在实际上，由于工艺轴12和锥滚4分别绕它们自己的轴线转动，许多条条状磨痕9相互交叉，因而它们沿着多个方向中的每一个方向在锥滚4的整个大直径端面4A上大体均匀地成网格状态留下。此外，通过适当地调整磨削条件如磨削工艺表面的形状、砂轮的种类、磨削工艺轴的转数、滚子自转转数，公转速度、滚子端面与该工艺表面间的接触力或类似因素，就可以精加工滚子，使之有预定的滚子端面粗糙度。

下面参照图5介绍利用磨轮的磨削。磨床21被设计成可将锥滚轴承用的锥形滚子大端面磨削成具有球面形的一种凸曲面、并使锥滚被制成大体上成锥状梯形的锥形滚子。磨床21有如上所述的一磨轮22，磨轮22在第一驱动装置211驱动下绕中心轴线22b转动；一在第二驱动装置212驱动下环绕一与中心轴线22b相交的回转轴线212a转动的夹持体213，夹持体213用于夹持多个锥形滚柱4，并具有可环绕回转轴线212a转动的一对盘214、215。盘214、215分别有各自的盘状主体部214d、215d；及沿着回转轴线212a、各从构件214d、215d中心部分延伸出的轴部214a、215a，它们用以与第二驱动装置进行驱动连接；各安置于主体部214d、215d外周缘的环突部214b、215b，它们相向突伸，以便相互靠紧。环突部214b、215b的彼此相对的端面构成夹持面214c、215c，它们被设计得可在夹持面214c、215c之间连续地夹持多个锥形滚柱4。夹持面214c、215c由彼此沿相反方向倾斜的锥面构成，并与锥形滚子4之锥形表面构成的外周面接触。

多个夹持在夹持面214c、215c之间的锥滚4的中心线W环绕着垂直于回转轴线212a的平面A内的一相交点P沿半径方向分布。多个锥滚4沿圆周方向间隔地由隔离架216在环绕着上述的相交点P约束在平面A内的一圆弧上，例如隔离架216可由一穿过其中心孔延伸的轴构成，锥滚可被以圆周方向间隔均匀地夹持。

锥滚4的大端面沿盘214、215的半径方向朝外安置在预定的半径位置上。通过该半径位置且包含在平面A内、环绕着交点P的一圆被这样设计，使之大体上沿着磨轮22的端面22a、尤其是整个端面222a的内周缘部分通过。磨轮22的中心轴线22b被设计得穿过交点P。一对第二驱动装置212设计得用来分别驱动一对盘214、215。盘214、215夹持各锥滚4的方式可使之在自己的轴心线上环绕锥滚4的中心线WC自由转动和相对转动，由此而使各锥滚4因为在夹持盘214c与215c之间的圆周速度差而在自己的轴线上转动。上述的圆周速度差被调定得使锥滚4环绕回转轴线212a公转。每一个锥滚4均沿方向F在由锥滚4公转轨道构成的圆进给轨迹上被进给。

如图6所示，锥形滚子沿着磨轮22的端面22a进给，从而使锥滚的大端面在进给轨迹218(它在沿与图6纸面垂直的方向上弯曲)的一部分区域被磨削，而且在进给轨迹218的其余部分内被一锥滚导引器217导引。锥滚导引器217形状的一部分是环形且被切了槽口，导引器217的内周面被安置得靠紧夹持体213的外周部分，锥滚4的大端面则沿其内周面安置。

一对盘214、215由增能机构增能而被相互闭合，并通过夹持面214c、215c将锥滚大端面朝磨轮22的端面22a及锥滚导引器217压。在此磨床21中在磨轮22转动时，磨轮主体221、内导引面222和外导引面223成整体地转动。锥滚在绕自己轴线转动的同时被沿着进给轨迹送进。在此同时，可以将锥滚朝磨轮22的端面22a压，以便通过磨削面221a使锥滚有凸出弯曲的表面形状。

对其上有本磨削方法留下的凹凸不平条状磨削痕迹层9的锥滚4的本实施例产品和传统产品进行相当于恶劣润滑条件下的无润滑挤塞试验，并对它们进行有少量润滑剂的试验。下介绍试验情况。

传统产品和本实施例产品两者均采用有内径φ100毫米及宽度为38.5毫米的锥形滚柱轴承。

下面介绍传统产品

内环3的大直径侧突缘6内的导引面8在用磨削工艺在其上留下同心圆条状磨痕层的状态下进行磨削，并被制成在十点平均粗糙度R_Z(ten-point averageroughness R_Z)中有0.44μm。就锥滚4的大直径侧端面4A的表面粗糙度来说，通过进给工作机留下凹凸不平的条状磨削痕迹层，此痕迹为同心圆，粗糙度的方向参量γ为14。

下面介绍本实施产品

在内环3的大直径面突缘6上的导引面8上的粗糙度被设定得与上述传统产品的相同。

用上述方式在留下多个方向磨削工艺痕迹的状态下磨削出锥滚4大直径端面的粗糙度，粗糙度的方向参量γ被定为0.62。这次的具体工艺条件是：磨轮2的外导引面223为φ130mm，内导引面222为φ50mm，增能机构219施加压力350kg，锥滚旋转速度每分钟4转，第一驱动机构211为2500转/分，第二驱动机构212(图5中上侧)为280转/分(φ190mm)，第二驱动机构212(图5中下侧)为270转/分(φ190mm)。磨粒材料采用常用的一种，例如铝系磨粒料或类似物，粘接剂也采用常用的，例如用树脂类粘接剂或类似物。

在此情况下，上述粗糙度使用由Tay ler Hobson(泰勒赫伯森)制造的、相应于一种三维表面粗糙度测量装置的TALYSCAN按照下列方法测量。其情况如图7所示。图7展示锥滚4的大直径端面。

测量位置：图7所示的位置在该锥滚4的大直径端面4A上*该锥滚被用如插座或其相似物一类的夹具固定在一样品工作台上。

测量尺寸：沿半径方向0.8mm×沿圆周方向0.8mm。

在锥滚4太小不能以上述尺寸进行测量的情况下，可用0.5mm×0.5mm或更大一些的尺寸。

测量间隔：沿半径方向和圆周方向均为5μm。

描扫速度：1000mm/秒

粗糙度滤波器(Roughness filter)：(高斯滤波器)

切断长度：0.25mm

在上述测量方法中，①样品工作台沿相应于一半径方向的X方向运动，→针突(观察点)沿平行于X方向的方向扫描，②对于每一次沿X方向的扫描，样品工作台沿相当于圆周方向的一Y方向运动，③通过重复上述的操作①及②来获取资料，④留下原始资料，并除去球形，⑤除去外凸(Swell)分量，然后取出粗糙度分量。

上述的参量γ用以下方法计算。

·有相关函数根据上述方法获得的表面粗糙度决定(自相关是根据一分析软件《Talymap》来实现的)。

·沿半径方向的轮廓是根据获得的自相关表面来取得的。在此同时，将该轮廓的起始点定在此测量区域的中心处。这样就可得到沿该半径方向的粗糙度自相关曲线。

·因为在原点处的自相关函数的值(即最大值)为1，在深度0.5情况下的该自相关函数的值通过将图表的垂直轴从该最大高度调到某一个深度而变成0.5。因此，从该原点到自相关系数等于0.5处的长度就被读取并设定为L₁。

·以相同的方式得到沿圆周方向的自相关曲线，并读出沿此方向的相关长度L₂。

·确定γ＝L₂/L₁。

对二个本实施例产品和三个传统产品进行了无润滑挤塞试验，并对这两种产品进行了小量润滑试验，试验是通过将一对锥滚轴承以背靠背的方式安装在一未示出的试验机上进行的。此外，在两锥滚轴承中，其内环3由试验机转动。

·无润滑挤塞试验

内环3的转速定为3800转/分。此转速在15秒内达到。将8KN的轴向载荷加于内环3。在将变速箱油(SAE 85W-90)加到内环组装件如锥滚4的大直径端面、内环3的大直径凸缘6的导引面8及相似件之后，将润滑(器)装入试验机，在10分钟后除去，并在除去之后进行运作。变速箱油和室温两者的温度被定在18-19℃之间。当内环3被锁住不转或产生火花时，就判断挤塞已经发生。无润滑挤塞试验的结果展示于图8。图8的垂直轴标示(以分或秒为单位)直到挤塞发生的时间。如图8所示，在相同转速、相同轴向载荷和相同润滑条件下，所有三个传统产品在某一时间内均产生了挤塞。但是，在两个实施例产品中是在过去40分钟或比40分钟更长时间之后才产生挤塞。也就是说，本实施例产品的抗挤塞能力约是传统产品的10倍。

·小量润滑试验

内环3的转速定为3800转/分。轴向载荷Fa 10KN被1KN、1KN地逐步施加到内环每一步加载时间定为5分钟。以3ml/分的速度将变速器油(SAE85W-90)滴向内环3的大直径突缘。在试验时间内变速器油油温定在18-19℃。在内环被卡住，产生火花或轴承温度上升过多达200℃时，可判定已发生挤塞。小量润滑试验的结果被展示于图9。在图9中的垂直轴标出在挤塞出现时之轴向载荷Fa(单位：KN)。如图9所示，在相同转速、相同润滑条件下，在轴向载荷约增至14-21KN或更多时，三个传统产品均发生挤塞。但是在两个本实施例产品中，只在轴向载荷Fa增至约31-36KN时才第一次出现挤塞。亦即是说，本实施例产品抗挤塞能力约为传统产品的1.9倍以上。

正如上述试验结果中所显示的那样，在无润滑和小量润滑两种情况下，与传统产品相比，本实施例产品的锥滚4大直径端面和内环导引面有更大的抗挤塞能力。

通过以上述方式在锥滚4大直径端面4A上沿多个方向留下凹凸不平微观条状磨削痕迹有可能阻止该大直径端面4A上的挤塞。下面结合附图10-15详细地介绍多个方向。

图10展示本实施例产品的锥形滚子大直径端面的一部分，在该端面上有用上述磨削工艺沿多个方向留下的凹凸不平的多个微观条状磨痕。通过对大直径端面4A的表面进行0.8×0.8mm区域内的三维测量，除去球面形状，并在这之后，在通过高斯滤波器(切去0.25mm)、去掉外凸分量后三维显示凹凸不平表面，就得到图10所示的本实施例产品。图11展示传统产品的传统锥滚4大直径端面，在端面上留下了沿圆周方向的多个微观条状磨削痕迹层，用它来与本实施例产品进行比较。

也是通过对大直径端面4A的表面上0.8mm×0.8mm区域内进行三维表面粗糙度测量、除去球面形状，然后在用高斯滤波器(切除0.25mm)除去外凸分量后进行三维显示该凹凸不平表面，就获得了图11所示传统产品。如从图10与图11相比中显示的那样：在本实施例产品中，在本实施例产品大直径端面4A上沿多个方向留下了多个微观条状磨削痕迹层9，但在传统产品中，在大直径端面4A上只大体上沿圆周方向留下凹凸不平的多条条状微观磨削痕迹。在此情况下，在图10、11中不对凹凸不平的条状磨削痕迹层9的标引数码作介绍。

在图12中，实线展示本实施例产品锥滚大直径端面4A上沿半径方向的粗糙度曲线，虚线则展示传统产品锥滚大直径端面4A上的沿半径方向的粗糙度曲线。图12中的垂直轴标示粗糙度(μm)，水平轴标示沿半径方向的距离(mm)。在图12中，在其上的凹凸不平的条状磨削痕迹层9是沿多个方向留下的本实施例产品与其上的凹凸不平的条状磨削痕迹层仅仅是大体上沿圆周方向留下的传统产品间有着小差别。

正好相反，在图13中的实线标示本实施例产品中大直径端面4A上沿圆周方向的粗糙度曲线，虚线则标示传统产品中大直径端面4A上沿圆周方向的粗糙度曲线。在图13中的垂直轴标示粗糙度(μm)，其水平轴标示沿圆周方向的距离(mm)。如图13展示，在其上沿多个方向留下的凹凸不平的条状磨削痕迹层9的本实施例产品的粗糙度曲线与其上的条状磨削痕迹层只是大体上沿圆周方向留下的传统产品的粗糙度曲线间有大差别。在本实施例产品中，沿圆周方向的谷深以与沿径向的相同方式变化，但是传统产品中沿圆周方向的谷深很少变化。

正如图12、13相比较后显示出的那样，由于在本实施例产品中的大直径端面A4上的凹凸不平的条状磨削痕迹层9是沿多个方向形成的，此大直径端面A4的沿半径方向和沿圆周方向的粗糙度曲线两者被设计得使峰、谷之间的幅值差值沿它们的方向是大的。与此相反，在传统产品中，在大直径端面A4上的凹凸不平的条状磨削痕迹层9仅大体上沿圆周方向形成，沿此大直径端面A4半径方向的粗糙度曲线被设计得使谷和峰之间的幅值差沿它们的方向上是大的，但是，沿圆周方向的粗糙度曲线沿谷、峰方向上的谷峰之间的幅值差是小的。

在图14中的实线展示本实施例产品大直径端面4A沿半径方向的一自相关曲线，虚线则展示传统产品的沿大直径端面4A半径方向的一自相关曲线。在图14中的垂直轴标示自相关系数，水平轴标示波长(mm)。在图14中，标引符号L1表示本实施例产品的一自相关系数，L’1表示传统产品的一自相关系数。在图14中，在其上的凹凸不平的条状磨削痕迹层9是沿多个方向留下的本实施例产品与其上的凹凸不平的条状磨痕层9仅大体上沿圆周方向留下的传统产品之间有小的差别。因而，L1与L’1间的差别也是小的。

在此情况下，将对相关长度进行介绍。亦即是，通过一距离λ移换(shifting)获得的一值f(X+λ)和一粗糙度曲线(x)的乘积平均值R(λ)用下列公式来表达。

[公式1]

$R\left(\mathrm{\λ}\right)=\underset{L\→\∞}{\lim }(1/L){\∫}_0^{L}f\left(x\right)f(x+\mathrm{\λ})\mathrm{dx}$

公式1称作自相关函数。此外，此自相关函数R(λ)值被减少到一R(0)值的l/e之前的距离称为相关长度，这可以用作一突出顶部的突部或参量之间的间隔。此外，通过R(0)＝σ²＝R²rms规范R(λ)获得的X(λ)＝R(λ)/R(0)被称作自相关系数(Tribology与Xuji Yamato和Sadahiro Kamata于1998年合作的科学技术与管理有限公司[Science and Engineering co.，Ltd(1988)。在上述公式的“X”是其发音为“Kai”的一个字母。

由于在日本工业标准JIS中仅将传统的粗糙度参量限定为表面的一维性质，因而为了定量地限定多方向性质(这在本发明中很重要)，采用标明有两维空间的表面的微观形状多个方向性的参量是不可避免的。一般说来，用参量指明粗糙度的方向性时，使用由Peklenik确定的下列参量[Peklenik，J：(仪器·机械·工程师学报182卷，3K(1967-68)108-126部分)Pro.Instn.Moch.Engrs.，Vol.182，pt.Sk(1967-68)108-126中的“用随机过程分析的在表面特征和测量方面的新发展”]：

γ＝λ_0.5x/λ_0.5y

在此情况中，λ_0.5x和λ_0.5y均是长度，在此长度上，从该粗糙度曲线沿X和Y方向得到的自相关函数X(λ)被减至一半值，即相应于X(λ)的平均波长＝0.5，λ_0.5x和λ_0.5y称为相关长度。与此同时，在将X调定为油流方向，并将y调定为垂直于X的一个方向时，粗糙度的方向性就被如下判别：

在γ＞1(λ_0.5x＞λ_0.5y)时，粗糙度的方向是与该油流方向平行的(平行粗糙度)。

γ＝1(λ_0.5x＝λ_0.5y)，在粗糙度中无方向性。

因此，表示该滚子端面粗糙度的方向性的参量用下面的方式给出。

           γ＝L₂/L₁

在此情况中，L1为沿半径方向的粗糙度的相关长度，L2是沿圆周方向的粗糙度的相关长度。

在图15中，实线表示此实施例产品中大直径端面4A的沿圆周方向的自相关曲线，虚线表示沿传统产品大直径端面4A的圆周方向的自相关曲线。在图15中，垂直轴标示自相关系数，水平轴标示波长(mm)。在图15中，标引码L2表示本实施例产品的自相关系数，标引码L2’表示传统产品的自相关系数。在其上的凹凸不平的条状磨削痕迹层9是沿多个方向留下的本实施例产品与其上的凹凸不平的条状磨削痕迹层9是大体上沿圆周方向留下的传统产品之间有大差别。在实际中，L2与L2’间的差别是大的，这与上述L1和L1’间的关系绝对不同。

如从图14与15相比中显示出的那样，在实施例产品中，由于大直径端面4A上的凹凸不平的条状磨削痕迹层9是沿多个方向形成的，大直径端面4A的沿半径方向和圆周方向的不平度曲线大体上以与对波长相同的方式变化。相反，在传统产品中，由于在大直径端面4A上的凹凸不平的条状磨削痕迹层9仅大体上沿圆周方向形成，该大直径端面4A沿半径方向的自相关曲线大大地不同与其沿圆周方向的自相关曲线。

根据试验结果，利用上述的L1、L1’、L2、L2’确定的γ被用作定量地标示此两表面之间的微观形状的差别的方法。

此外，作为在粗糙度的方向参量进行各种改变的状态进行上述试验的结果，已经确定：若满足下列公式(1)的条件下沿多个方向留下凹凸不平的条状磨削痕迹层9，就可有效地提高抗挤塞性能。

       γ＝L2/L1≤2.5    (1)

在式中，L1是沿大直径端面4A半径方向的相关长度，L2是沿大直径端面4A圆周方向的相关长度。在此情况下，这里的相关长度是沿各个方向的粗糙度自相关系数X(λ)变为0.5之前的长度。

在此情况中，上述的λ很好地满足关系0.4≤γ＝L2/L1≤2.5。在γ大于2.5时，粗糙度方向变得接近于平行该油流方向，从而使上述的效果不明显。当γ小于0.4时，在理论上不会出现什么问题，但是无实际效果可被认可。最好是，确定关系0.4≤γ＝L2/L1≤1.2。

在此情况中，确定凹凸不平的条状磨削痕迹层9的多个方向性的粗糙度方向性参量γ的范围被如根据实验结果的公式(1)那样来确定，而且在下面解释凹凸不平的条状磨削痕迹层9的多个方向性能大大地限制挤塞的原因。

在锥形滚子4转动时，润滑油在内环3的导引面8与大直径端面4A之间的接触部分中沿锥滚4的大直径端面4A的圆周方向运动。在此时，即如在本发明中那样，粗糙度的方向性参数小于1而且粗糙度的方向与该油流方向相交时，由于粗糙度的作用沿阻碍油流方向被强力地施加，使润滑油容易地保持在该接触区域内，从而可在内环3的突缘导引面8与锥滚4的大直径端面4A之间形成较厚的油膜。由于油膜形成能力的提高而使接触面间金属直接接触被减少，进而抑制了摩擦力加大和热的产生，由此而使抗挤塞能力大大提高。相反，若粗糙度方向变得与润滑油流方向平行，油就容易平稳地流动，因此被保持在该接触区域内的油就相对地小些，从而使在该接触部分内形成的油膜厚度变小。此外，当如在传统产品中那样，γ大于由公式(1)所示的范围时，由于因油保持性能降低引起的油膜厚度变小易于出现润滑缺陷如局部油膜破裂或类似问题。从而产生部分轴承件被挤塞。因此，上述公式(1)中的范围是由实验确定的、用作推荐范围。

正如从上所述中所显示的，在本实施例中，在锥形滚子4的大直径端面4A上留下了沿多个方向的凹凸不平的许多条状磨削痕迹层9，由此而大大地阻抑了上述的挤塞现象。

在这种情况中，也可将本发明用于下列实施例。

在上述的实施例中，展示了一种磨削工艺方案。在锥滚4的大直径端面4A上沿多个方向形成了多个凹凸不平的条状磨削痕迹层9，并在突缘7的导引面8上制成沿圆周方向的条状磨削痕迹层9。但是，如挤塞、擦伤或类似的这类问题也可以用同样的方式在突缘7的导引表面8上磨削出沿多个方向的这种磨削工艺痕迹来抑制。此外，还可以磨削得在该导引面及大端面再会得上均形成沿多个方向的条状磨削痕迹层。

在上述的实施例中展示了一种结构，在此结构中，内环安置为轴承环，突缘就配置于该环的端部。但是，本发明也可以用于这样的轴承中，在该轴承中，外环被作为轴承环，而且突缘就配置于此环的端部。

在上述的实施例中，结合锥形滚子轴承进行了介绍，但是本发明也可以被用于其内、外环之间插入柱状或桶状滚子的滚子轴承。

在这样的情况中，也可以作出这样的方案，从而可在滚子的两端面上或者只在有稳定的轴荷载施加于其上的一侧端面制作沿多个方向的凹凸不平的条状磨削痕迹层；也可作出这样的磨削方案，在与滚子端面进行滑动接触的、配置在内或外环的轴向端部的突缘导引面上制作沿多个方向的凹凸不平的条状磨削痕迹层。

虽然现在已结合本发明的推荐实施例进行了介绍，但应该明白，仍可以作出各种改进。因此，在后所附的权利要求覆盖所有这类改进形式，因为它们均落入本发明的基本精神中。

Claims (8)

1、一种滚柱轴承，它具有：

一内环；

一沿直径方向同心安置于内环外面的外环；

配置于所述内、外环间且可自由滚动的多个滚柱，其特征在于，

一具有一导引处于滑动接触中的该滚柱端面的导引面的突缘，它沿轴向被配置于所述内、外环中至少之一上；以及

在所述滚柱端面上沿多个方向留下多条条状微观磨削痕迹。

2、如权利要求1所述滚柱轴承，其特征在于，所述滚柱是锥形滚柱。

3、如权利要求1所述滚柱轴承，其特征在于，是在满足下列公式(1)的条件下将微观条状磨削痕迹沿多个方向留在该滚柱端面上的：γ＝L2/L1≤2.5(1)在公式中，γ为该滚柱端面的表面花纹参量；

L1是沿半径方向的粗糙度自相关曲线上，当自相关系数为0.5时对应的长度，

L2是沿圆周方向的粗糙度自相关曲线上，当自相关系数为0.5时对应的长度。

4、一种滚柱轴承，它具有：

一内环；

一沿直径方向同轴地安置于该内环外侧的外环；

多个安置在所述内、外环之间使之可自由滚动的滚柱，其特征在于，

一个具有一导引处于滑动接触中的所述滚柱端面导引面的突缘，它被沿轴向配置于在至少所述内、外环之一的一端部上；以及

在该突缘导引面上沿多个方向留下多个微观条状磨削痕迹。

5、如权利要求4所述滚柱轴承，其特征在于，所述滚柱是锥形滚柱。

6、如权利要求4所述滚柱轴承，其特征在于，在满足下列公式(1)的条件下沿多个方向在该滚柱端面上留下微观条状磨削痕迹：

     γ＝L2/L1≤2.5(1)

式中：γ为该滚柱端面的表面花纹参量；

L1是沿半径方向的粗糙度自相关曲线上，当自相关系数为0.5时对应的长度，

L2是沿圆周方向的粗糙度自相关曲线上，当自相关系数为0.5时对应的长度。

7、一种锥形滚柱轴承，它具有：

一内环；

一以同心方式沿直径方向安置于所述内环外侧面的外环；

多个滚柱，它们被安置于所述内、外环之间并可自由滚动，并各有小直径端面和大直径端面；及

一隔离架，用来将所述各锥形滚柱保持在所述内、外环之间，其特征在于，

所述内环在其外周面上有靠贴所述锥形滚柱的内滚道，在小直径侧有沿轴向的、保持所述锥形滚柱的小直径突缘，在大直径侧有沿轴向的大直径突缘，此突缘用于给处于滑动接触中的所述锥形滚柱大直径端面导向；以及

在所述锥形滚柱大直径端面上留有满足下列公式(1)条件的、沿多个方向的多个微观条状磨削痕迹：

   γ＝L2/L1≤2.5(1)

式中：γ为此锥形滚柱大直径端面的表面花纹参量；

L1是沿半径方向的粗糙度自相关曲线上，当自相关系数为0.5时对应的长度，

L2是沿圆周方向的粗糙度自相关曲线上，当自相关系数为0.5时对应的长度。

8、一种用于锥形滚柱轴承的锥形滚柱，它有一直径端面和一大直径端面，其特征在于，

在所述大直径端面上沿多个方向留下了满足下列公式(1)条件的多条微观条状磨削痕迹：

   γ＝L2/L1≤2.5(1)

式中：γ为该锥形滚柱大直径端面的表面花纹参量；

L1是沿半径方向的粗糙度自相关曲线上，当自相关系数为0.5时对应的长度，

L2是沿圆周方向的粗糙度自相关曲线上，当自相关系数为0.5时对应的长度。

Images