CN1329671C - 径向滚珠轴承保持架 - Google Patents

Abstract

一种深通道型的具有保持架的径向滚珠轴承。该轴承具有外环和内环，运转通道形成于外环和内环彼此相对的轨道表面上，特定数量的滚珠装配到运转通道中，具有凹槽的保持架放置在外环和内环之间，每个滚珠都收集在一个凹槽中，在凹槽开口侧各端的内表面上形成有滚珠接触面，弯曲的脊线形成凹槽的内表面和接触面之间的边界，这一形成边界的弯曲脊线基本上平行于滚珠转动的方向，在凹槽底面形成有通道，该通道从保持架的内周边向外周边延伸，在凹槽底面上的润滑油借助于滚珠的滚动流过通道，并被引向外周侧，具有一倾斜面的三角形凸棱一体地形成在外周表面上的相邻的凹槽之间，该倾斜面形成在凹槽相对于保持架的转动方向的尾侧，通过滚珠的滚动从上述通道引向外周表面的润滑油容纳在凸棱的倾斜面处，并通过保持架的转动输送到位于凸棱后的凹槽前缘附近。

Description

径向滚珠轴承保持架

相关申请相互参考

本申请要求普通转让的名为“径向滚珠轴承保持架”的日本专利申请号JP2002-115901的优先权。

技术领域

本发明涉及低转动扭矩的径向滚珠轴承。本发明的轴承用于如通用电机和如数据设备及音频设备所使用的电机中。更具体地，本发明涉及径向滚珠轴承保持架，该保持架具有至少一个用于促进润滑油流动的通道。

背景技术

图10表示一个传统的具有外环102和内环104的径向滚珠轴承100。在外环102和内环104上分别形成有运转通道(滚道)106和108，运转通道106位于外环102的内表面上，运转通道108位于内环104的外表面上，运转通道106和108是弧形的。保持架110位于内环104和外环102之间。滚珠112支撑在保持架110中，并在任意两个相邻的滚珠112之间保持彼此分开同等的距离。保持架110随着轴承100的转动环转动。滚珠112在运转通道106和108中滚动，运转通道106和108的直径要大于滚珠112的直径。这样，在滚珠112的表面和通道106及108之间、滚珠112与通道106和108接触处以外，具有一个径向间隙。润滑剂如油脂或润滑油就注入到轴承100中以降低滑动摩擦。润滑剂借助于滚珠112的转动在运转通道106和108之间移动，从而保持滚珠112转动表面的润滑。

在普通的使用中，轴向的预加负载施加到径向滚珠轴承100。预加负载的施加提高了径向滚珠轴承100的特性。例如，预加负载的施加提高了滚珠的振动控制、转动精度以及刚度。在图10中轴向预加负载从X₂方向，即从径向滚珠轴承100的左侧施加到内环104。当预加负载施加后，径向间隙的存在使得外环102和内环104在轴向相对于彼此偏移。内环104从外环102的偏移导致滚珠112在A₁和B₁点分别与外环102和内环104相接触。连接点A₁和B₁的线与通过滚珠112中心的垂直线形成接触角β，如图10所示，当内环104从X₁方向看去顺时针转动时，滚珠112和保持架110一起延内环104并在内环104转动方向相同的方向上轨道运行。同时，滚珠112也在如图10所示箭头R₁的方向上绕轴C₁D₁转动。连接点A₁和B₁的线垂直于轴C₁D₁，且它们在滚珠112的中心点O₁交叉。

当滚珠112的转轴C₁D₁由于预加负载的施加而相对于轴承的轴向倾斜时，在运转通道106和运转通道108之间移动的润滑油在通过保持架110内壁和滚珠112之间时受到剪切力作用。在这种情况下，保持架110阻止了润滑油的平滑移动，并增大了润滑油的混合阻力。这导致了增大的轴承转动扭矩，并依次导致发热或转动不均衡，从而增加了使用径向滚珠轴承100的装置的能量消耗。

因此，希望提供一种径向滚珠轴承，其中润滑油上的剪切力得到减小。更进一步地希望提供一种径向滚珠轴承的保持架，具有与径向滚珠轴承的滚珠形成线接触的接触表面。还希望在接触表面和保持架表面之间的边界基本上平行于通过滚珠中心延伸的线，该线垂直于滚珠的转动轴。

发明内容

这里公开的保持架在用于径向滚珠轴承时通过提高径向滚珠轴承的润滑特性，从而减小转动扭矩来克服了前述已有技术的缺点。径向滚珠轴承的润滑特性由于防止了润滑油的剪切力而得到了提高。

公开的内容是一种深通道型的具有保持架的径向滚珠轴承(以下称为“轴承”)。该轴承具有外环和内环，运转通道形成于外环和内环彼此相对的轨道表面上，特定数量的滚珠装配到运转通道中。具有凹槽的保持架放置在外环和内环之间。每个滚珠都收集在凹槽中。任何两个相邻的滚珠之间的间隔是相同的。滚珠在凹槽中自由滚动。运转通道是弧形的，具有比滚珠直径稍大一些的直径。运转通道较大的直径在运转通道表面与滚珠之间产生了一径向间隙。

凹槽是C形的，且在轴向的一侧开口。在C形凹槽的开口端形成有能够弹性形变的爪。形成于爪对的尖端处的导向表面使滚珠易于进入凹槽中。

在使用轴承时，轴向上施加了一个预加负载。保持架的凹槽在与预加负载相反的方向上开口。预加负载针对径向间隙的施加，使得外环和内环相对于彼此发生轴向偏移，这导致如图2所示，各滚珠在A点接触到外环，在B点接触到内环。连接A点和B点的线AB与一滚珠的垂直轴线形成一接触角α，该垂直轴线与AB相交于滚珠的中心O处。当外环转动时，滚珠和保持架一起在与内环相同的方向上延轨道转动，同时也围绕垂直于AB的轴CD在箭头R₂的方向上滚动。

油脂或其他润滑油注入到轴承中。注入的润滑油在外环和内环之间，由于凹槽中滚珠的转动而移动，并不断地提供给滚珠的滚动表面。

在凹槽开口侧各端的内表面上形成有滚珠接触面。这些接触面沿滚珠的滚动方向弯曲。这些接触面具有一特定宽度。滚动的滚珠与接触面形成一线接触，同时也接触到凹槽的底面。滚珠在三处支撑点滚动：即凹槽底面和两个接触面。一弯曲的脊线在凹槽的内表面和接触面之间形成边界，这一形成边界的弯曲脊线平行于线AB。

在凹槽底面形成有通道。该通道从保持架的内周边向外周边延伸。通道随其伸向外周边而弯曲并逐渐变宽。在凹槽底面上的润滑油借助于滚珠的滚动流过通道，并引向外周边侧。

三角形的凸棱一体地形成在外周表面上的相邻的凹槽之间，在该凸棱的倾斜面上形成有一个浅的曲面(润滑油流动通道)。该倾斜面形成在各凹槽相对于保持架的转动方向的尾侧。该凹槽后表面上的倾斜面随着其朝向相邻凹槽前侧的前进而逐渐变宽。通过滚珠的滚动从上述通道引向外周表面的润滑油容纳在凸棱的倾斜面处，并通过保持架的转动输送到位于凸棱后的凹槽的前缘附近。

保持架形成位置的形状、接触面及通道的方向依赖于滚珠滚动轴、凹槽开口方向以及预加负载施加的方向的不同而不同。

进一步的特征及优点在阅读具体描述后会展示得更清楚，该具体描述在下面参考附图以一个实施例的方式给出。

附图说明

图1是具有第一实施例的保持架的径向滚珠轴承的横截面图；

图2是图1的E部分的详细图；

图3是第一实施例的保持架的前视图；

图4是表示第一实施例的保持架的凹槽内表面的前视图；

图5是表示第一实施例的保持架的凹槽中在适当位置处容纳滚珠的横截面图；

图6是第一实施例的保持架的侧视图；

图7是第二实施例的保持架的侧视图；

图8是第三实施例的保持架的侧视图；

图9是第四实施例的保持架的侧视图；

图10是表示传统径向滚珠轴承的运转状态的横截面图。

具体实施方式

图1描述了一种采用第一实施例的保持架40的深通道型径向滚珠轴承12(以下称为“轴承”)。轴承12具有一外环10和内环20，运转通道11和21分别形成于外环10和内环20彼此相对的轨道表面上，这样，运转通道11和21分别位于外环10的内周表面和外周表面上，特定数量的滚珠30装配到运转通道11和21中，具有凹槽41的保持架40放置在外环10和内环20之间，每个滚珠收集在凹槽41中，任何两个相邻滚珠30之间的距离是相同的，滚珠30在其相应的凹槽41中自由滚动，运转通道11和21是弧形的，具有比滚珠30直径略大的直径，运转通道11和21略大的直径在运转通道11和21的表面与滚珠30之间产生了径向间隙。

保持架40可为皇冠型保持架，可由树脂制成。图3表示了具有多个凹槽41的保持架40，这些凹槽在形成支持架40主体的环42的外周方向上等间距地设置。凹槽41是C形的，且在轴向一侧开口。爪43形成在C形凹槽41的开口端，能够弹性形变。每个凹槽41的内表面是球形的，并略大于滚珠30的直径。滚珠30装在凹槽41里，且保持在其中以便自由转动。每个滚珠30的中心定位在保持架40厚度的近似中心处。导向表面43a形成于一对爪43的尖端处，使滚珠30易于进入凹槽41中。要将滚珠30装配到保持架40中，滚珠先开始与一对爪43上的导向表面43a接触，然后被推入凹槽中，从而离开爪43并将滚珠30引入凹槽41中。

如图1和2所示，轴承12具有一在轴向施加的预加负载。在图1和2中，外环10设置为转动环，一预加负载在所示X₁的方向施加到外环10。从X₁方向所视，外环10顺时针方向转动。保持架40从与预加负载方向(即图2的左侧)相反的方向安装。保持架40的凹槽41在预加负载方向相反的方向(即图2的右侧)上开口。另外，凹槽41在保持架40的另一实施例中可在预加负载方向上开口。

预加负载的施加，在径向间隙存在的情况下使得外环10和内环20相对彼此发生轴向偏移，如图2所示，这导致了每个滚珠30在点A与外环10接触，在B点与内环20接触。连接点A和B的线AB与滚珠的垂直轴线形成了一接触角α，该垂直轴线与线AB在滚珠30的中心O处相交。但外环10转动时，滚珠30与在外环10相同方向上转动的保持架40一起轨道运动。滚珠30也在绕着轴CD的箭头R₂方向上滚动，该轴CD垂直于AB。

油脂或其他润滑油注入到轴承12中，且如果需要，一环形密封件(未示出)安装在外环10的内周表面上。注入的润滑油由于滚珠30在保持架40的凹槽41中的转动而在运转通道11和21之间移动，并不断提供给滚珠30的滚动表面。

如图2-4所示，在保持架40中的凹槽41的开口侧的各端部的内表面上形成有滚珠接触面44，这些接触面44以一种方式沿滚珠30的滚动方向弯曲，从而当预加负载施加到外环10时，会产生一接触角α。接触面44是圆锥形复合曲线表面。凹槽41的内表面形成球形复合曲线表面。这些接触面44具有如图5所示的一预定宽度。滚动的滚珠30与接触面44有一线接触，也与凹槽41的底面相接触。该线接触可在基本平行于线AB的方向上，线AB连接接触点A和B。滚珠30滚动，同时在三个位置受到支撑：凹槽41的底面和两个接触面44。由于接触面44沿滚珠30滚动表面弯曲，所以各接触面44相对于保持架的厚度方向倾斜。一弯曲的脊线在球形凹槽41的内表面和接触面44之间形成边界，这一形成边界的弯曲脊线如图2所示平行于线AB。

图6表示保持架40。当作为转动环的外环10在R₃方向，即从图1和图2的X₁方向所视的顺时针方向上转动时，图6的保持架40也在该方向上转动。当外环10在R₃方向上转动时，滚珠30在R₄方向上滚动。在凹槽41的底面形成有通道46。通道46从保持架40的内周边向外周边延伸。通道46随其伸向外周边而弯曲并逐渐变宽。在凹槽41底面上的润滑油借助于滚珠30的滚动流过通道46，并被引向外周边侧。

如图3和6所示，三角形的凸棱45一体地形成在保持架40的外周表面上相邻的凹槽41之间。在凸棱45的倾斜面45a上形成有一个浅的曲面(润滑油流动通道)。该倾斜面45a形成在凹槽41相对于保持架40的转动方向R₃(与外环10转动方向相同)的尾侧。该凹槽41后表面上的倾斜面45a随着其朝向相邻凹槽41前侧的前进而逐渐变宽。通过滚珠30的滚动而从上述通道46引向外周边表面的润滑油容纳在凸棱45的倾斜面45a处，并通过保持架40的转动输送到位于凸棱45后的凹槽41的前缘附近。

在使用上述第一实施例的保持架40时，在外环10和内环20之间借助于滚珠滚动而移动的润滑油会平滑地移动，由于接触面44沿着滚珠30滚动的方向弯曲，从而减小了润滑油的剪切。换句话说，与润滑油相关的剪切力得到了减小，引起了转动扭矩的缩减和轴承寿命的提高。

并且，由于在通道46底面的润滑油在滚珠30滚动的方向上流动，润滑油的剪切得到了减小，润滑特性也得到了提高。

从通道46引向外周表面的润滑油容纳在凸棱45的倾斜面45a处，并且借助于保持架40的转动，它流过倾斜面45a流向转动方向的尾侧。这些润滑油输送到相邻凹槽41开口的附近，换句话说，从凹槽41底面到相邻凹槽41开口附近的润滑油的输送作用连续地传递并不断重复。很容易将润滑油存储在凹槽41底面上，另一方面，要将润滑油输送到开口侧的内表面上是困难的。因此采用这种形式使润滑油能够完全地覆盖凹槽41的内表面，使润滑特性得以提高。

保持架40的形状在成型位置、接触面44的方向和通道46等方面依赖于滚珠30的滚动轴、凹槽41的开口方向以及预加负载施加方向的不同而不同。

形成在凹槽41内表面的通道46和凸棱45的组合最好应用到这种类型的轴承中，即外环10为转动环，外环10在从图1和图2的X₁方向所视的顺时针方向(图6的R₃方向)上转动。下面描述的是通道46和凸棱45的最佳形式在这种情况下的差异，即外环10在从X₁方向所视的逆时针方向上转动的情况下，且外环10和内环20在如图1和2所示的轴向偏移(第二实施例)。下面还要描述在这种情况下形式的不同，即在内环20为转动环，且其转动方向为逆时针(第三实施例)和顺时针(第四实施例)的情况下。

图7表示保持架40的第二实施例，适合用于当如图1和图2所示X₁方向看去，外环10逆时针转动(R₅方向)，外环10和内环20轴向偏移的情况。在这种情况下滚珠30的滚动方向为R₆方向。通道46形成于滚珠30在凹槽41内表面的滚动方向上。润滑油在该通道46流动，并引向外周表面。凸棱45的倾斜面45a容纳润滑油，并将其引向在保持架转动方向的尾侧的凹槽41的开口附近。

图8表示了保持架40的第三实施例，适合用于当内环20在从如图1和2中的X₁方向看去的顺时针方向(R₃方向)转动的情况。在这种情况，预加负载在如图1和2所示的X₂方向上施加到内环20。滚珠30在R₆方向上滚动。通道46形成于凹槽41内表面的滚动方向上，润滑油在通道46中流动，并被引向内周表面。凸棱45的倾斜面45a接收来自通道46的润滑油，并将其引向在保持架转动方向的尾侧的凹槽41的开口附近。

图9表示了保持架40的第四实施例，适合用于当内环20在从图1和图2的X₁方向看去的逆时针方向(R₅方向)上转动。在这种情况下，滚珠30的滚动方向是R₄方向。通道46形成在凹槽41内表面的滚动方向上，润滑油流过通道46，引向内周表面。凸棱45的倾斜面45a接收来自通道46的润滑油，并将其引向在保持架转动方向的尾侧的凹槽41的开口附近。

尽管已经描述了本发明的优选实施例，根据本公开内容的各种修改对于本领域普通技术人员来说也是明显的，也应落入本发明的保护范围内。

Claims (16)

1.一种径向滚珠轴承，包括：

外环；

放置在外环内的内环；

安装在内环和外环之间的保持架；

形成在保持架中的多个凹槽，这些凹槽具有球形内表面；

放置在每个凹槽中的滚珠，滚珠可在凹槽中自由滚动；

形成在每个凹槽中的至少一个接触面，该接触面和球形内表面之间的边界平行于一连接线，该连接线是当对内环或外环施加一轴向预加负载时，滚珠与外环和内环相接触点的连线。

2.根据权利要求1所述的径向滚珠轴承，其中，每个凹槽在一侧开口。

3.根据权利要求1所述的径向滚珠轴承，其中，每个凹槽呈“C”形。

4.根据权利要求3所述的径向滚珠轴承，其中，每个凹槽进一步包括：

两个自由端；以及

在各自由端处形成的爪，这些爪具有对凹槽中的滚珠进行导向的导向表面。

5.根据权利要求1所述的径向滚珠轴承，进一步包括：

形成在球形内表面上的至少一个通道，该通道连接保持架的外周表面和保持架的内周表面。

6.根据权利要求5所述的径向滚珠轴承，其中，通道与滚珠转动的方向一致。

7.根据权利要求6所述的径向滚珠轴承，其中，通道包括第一端和第二端；通道从第一端到第二端逐渐变宽。

8.根据权利要求5所述的径向滚珠轴承，其中，润滑油由于滚珠的转动从一个周表面移动到另一周表面。

9.根据权利要求5所述的径向滚珠轴承，其中，多个凹槽进一步包括：

第一凹槽和在第一凹槽尾侧、相邻于第一凹槽的第二凹槽；该径向滚珠轴承进一步包括：

设在保持架外周表面或内周表面上的润滑油流动通道，用于将来自第一凹槽的润滑油引入第二凹槽中。

10.根据权利要求1所述的径向滚珠轴承，其中，保持架由树脂制成。

11.一种径向滚珠轴承保持架，包括：

放置在径向滚珠轴承内的保持架主体；

形成在保持架主体上的多个凹槽，这些凹槽具有球形内表面；

放置在各凹槽中的滚珠，滚珠可在凹槽中自由转动；

形成在每个凹槽中的至少一个接触面，该接触面和球形内表面之间的边界平行于一连接线，该连接线是当对内环或外环施加一轴向预加负载时，滚珠与外环和内环相接触点的连线。

12.根据权利要求11所述的径向滚珠轴承保持架，进一步包括：

形成在球形内表面上的至少一个通道，该通道连接保持架的外周表面和保持架的内周表面。

13.根据权利要求12所述的径向滚珠轴承保持架，其中，通道与滚珠转动的方向一致。

14.根据权利要求13所述的径向滚珠轴承保持架，其中，通道包括第一端和第二端；通道从第一端到第二端逐渐变宽。

15.根据权利要求12所述的径向滚珠轴承保持架，其中，润滑油由于滚珠的转动从一个周表面移动到另一周表面。

16.根据权利要求12所述的径向滚珠轴承保持架，其中，所述多个凹槽进一步包括：

第一凹槽和在第一凹槽尾侧、相邻于第一凹槽的第二凹槽；所述保持架进一步包括：

设在保持架外周表面或内周表面上的润滑油流动通道，用于将来自第一凹槽的润滑油引入第二凹槽中。

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