CN203202013U

CN203202013U - 角接触球轴承

Info

Publication number: CN203202013U
Application number: CN2013200789579U
Authority: CN
Inventors: 胜野美昭
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2013-02-20
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2023-02-20
Also published as: JP2014126195A; JP6529209B2

Abstract

本实用新型涉及能提高保持架强度并满足高速旋转时的保持架功能的角接触球轴承。其外圈（3）内周面包括形成于外圈滚道面（3a）轴向一侧的小直径挡肩（3b）和轴向另一侧的直径大于小直径挡肩（3b）的埋头孔（3c）。切制保持架（11）包括分别设在轴向一侧和另一侧的两环状部（15a、15b）；沿轴向连接两环状部（15a、15b）的多个柱部（17）；和由两环状部（15a、15b）和多个柱部（17）划分而成的把持并使多个球（7）自由滚动的多个兜孔部（9）。切制保持架（11）的外周面呈两环状部（15a、15b）外径（ΦDO2、ΦDO1）不同的台阶状，小直径挡肩（3b）的内径（ΦA2）小于另一侧环状部（15b）的外径（ΦDO1）。

Description

角接触球轴承

技术领域

本实用新型涉及一种角接触球轴承。

背景技术

在目前的机床中，在航空器用部件等从原材料开始的一体加工制品或钛合金类材料等难加工材料的加工等中，高效率加工的要求正在增加。为了与此对应，正在推进机床主轴的高速化。

作为上述高速旋转主轴所使用的滚动轴承，使用精密角接触球轴承。精密角接触球轴承在高速旋转的情况下，无法忽略离心力的影响，作为轴承，需要与离心力对应的最优内部设计规格。在此，由于内圈的旋转，边自转边公转的球上也受到了较大的离心力的作用，所以作为与此对应的设计规格，特别是在轴承的dmn值为50万以上的主轴中，采用相对于通常的标准角接触球轴承（例如以ISO规定的直径系列为“0”的角接触球轴承。参照图9（a）），球直径减小的特殊设计的小直径球角接触球轴承（参照图9（b））。更具体而言，作为小直径球角接触球轴承，当设轴承的截面高度为Y、球的直径为Da时，采用了设定为Da/Y＜0.5的角接触球轴承。

在上述小直径球角接触球轴承中，通过减小球直径，与通常的标准角接触球轴承相比，施加于球上的离心力变小，因高速旋转中的离心力而增加的轴承内部载荷也能减小。另外，最近，还采用了不仅球直径更小，而且，作为球的材质，使用了比重比钢还小的陶瓷材料（例如氮化硅：Si₃N₄），实现了离心力进一步减小的轴承球。通过上述对策，能够减少高速旋转时轴承温度的上升，能够防止因加工精度的提高或滚动接触部的油膜热裂引起的烧接等不良状况。

另外，在上述高速旋转用途中，保持架材料也不是比重较大的金属材料，而是广泛采用重量轻的酚醛树脂或聚酰胺（PA）、聚苯硫醚（PPS）、聚醚醚酮（PEEK）、聚酰亚胺（PI）等合成树脂材料。上述合成树脂材料，虽然与球和内外圈的滑动接触摩擦特性也良好，但是与金属材料相比，抗拉强度较小。

在此，在专利文献1记载的角接触球轴承中，采用合成树脂材料作为保持架的材料，实现了保持架的轻量化、滑动接触摩擦特性的提高。

在先专利文献

专利文献1：日本特开2008-240796号公报

实用新型内容

实用新型要解决的课题

但是，当如图9（b）所示的小直径球角接触球轴承那样减小球直径时，与此对应，将不得不减小保持架的径向宽度。因此，在小直径球角接触球轴承中采用合成树脂作为保持架材料的情况下，需要确保保持架强度。

本实用新型是鉴于上述课题而做出的，其目的在于提供一种角接触球轴承，其能够提高保持架的强度并且满足高速旋转时的保持架的功能。

解决课题的手段

本实用新型的上述目的通过下述结构来实现。

（1）一种角接触球轴承，包括：

外圈，上述外圈的内周面具有外圈滚道面；

内圈，上述内圈的外周面具有内圈滚道面；

多个球，多个上述球沿圆周方向以规定的间隔配置在上述外圈滚道面与上述内圈滚道面之间；和

保持架，上述保持架把持上述多个球，使上述多个球能够自由滚动，

其特征在于，

上述外圈的内周面包括：形成于上述外圈滚道面的轴向一侧的外圈小直径挡肩；和形成于上述外圈滚道面的轴向另一侧，且直径大于上述外圈小直径挡肩的外圈大直径挡肩，

上述保持架包括：设置在轴向一侧的一侧环状部和设置在轴向另一侧的另一侧环状部；将上述一侧环状部和上述另一侧环状部沿轴向连接的多个柱部；和由上述一侧环状部、上述另一侧环状部和上述多个柱部划分而成，把持并使上述多个球能够自由滚动的多个兜孔部，

上述保持架的外周面形成为上述一侧环状部的外径与上述另一侧环状部的外径不同的台阶状，

当上述外圈小直径挡肩的内径设为ΦA2、上述另一侧环状部的外径设为ΦDO1时，ΦA2＜ΦDO1。

（2）如（1）所述的角接触球轴承，其特征在于：

当上述柱部的外径设为ΦDO3时，ΦA2＜ΦDO3。

（3）如（1）或（2）所述的角接触球轴承，其特征在于：

上述内圈的外周面包括：形成于上述内圈滚道面的轴向一侧，并沿径向与上述一侧环状部对置的内圈小直径挡肩；和形成于上述内圈滚道面的轴向另一侧，并沿径向与上述另一侧环状部对置，且直径大于上述内圈小直径挡肩的内圈大直径挡肩，

上述保持架的内周面形成为上述一侧环状部的内径与上述另一侧环状部的内径不同的台阶状，

当上述另一侧环状部的内径设为Φdi1、上述一侧环状部的内径设为Φdi2时，Φdi2＜Φdi1。

（4）如（3）所述的角接触球轴承，其特征在于：

上述柱部的内周面具有向内周侧突出、并且沿径向与上述内圈滚道面对置的突部，

当上述突部的内径设为Φdi3、上述内圈大直径挡肩的外径设为ΦB1、上述内圈小直径挡肩的内径设为ΦB2时，ΦB2＜Φdi3＜ΦB1。

（5）如（1）～（4）中任一项所述的角接触球轴承，其特征在于：上述保持架由球引导。

（6）如（1）～（4）中任一项所述的角接触球轴承，其特征在于：上述保持架由外圈引导。

实用新型的效果

根据本实用新型的滚动轴承用保持架，由于将保持架的另一侧环状部的外径ΦDO1与外圈小直径挡肩的内径ΦA2的关系设定为ΦA2＜ΦDO1，所以能将另一侧环状部的径向宽度加厚，能够提高保持架的强度。由此，能够满足高速旋转时的保持架的功能（抑制由离心力引起的变形、防止破损、防止由保持架引导间隙的变化引起的咬卡或异常噪声）。

进而，能够防止制造轴承时，将保持架相对于外圈错误地组装于轴向的相反方向。

附图说明

图1是本实用新型的第一实施方式的角接触球轴承的剖视图。

图2是切制保持架的剖视图。

图3是切制保持架的局部俯视图。

图4是沿着图3中的IV-IV线的局部剖视图。

图5是第二实施方式的角接触球轴承的剖视图。

图6是第二实施方式的变形例的角接触球轴承的剖视图。

图7是第三实施方式的角接触球轴承的剖视图。

图8是第四实施方式的背面组合角接触球轴承的剖视图。

图9（a）是现有的标准角接触球轴承，图9（b）是现有的小直径球角接触球轴承。

符号说明

1 角接触球轴承

3 外圈

3a 外圈滚道面

3b 外圈小直径挡肩

3c 埋头孔（外圈大径挡肩）

3c’ 外圈大直径挡肩

5 内圈

5a 内圈滚道面

5b 内圈小直径挡肩

5b’ 埋头孔（内圈小直径挡肩）

5c 内圈大直径挡肩

7 球

9 兜孔部

9a 圆柱面

9b 锥面

9c 平直面

11 切制保持架（保持架）

12 心轴

13 弹性体

14 密封部件

15a 一侧环状部

15b 另一侧环状部

17 柱部

18 突部

19 内径侧凸部

具体实施方式

以下，参照附图，对本实用新型的角接触球轴承的各实施方式进行详细说明。

（第一实施方式）

如图1所示，第一实施方式的角接触球轴承1包括：在内周面具有外圈滚道面3a的外圈3；在外周面具有内圈滚道面5a的内圈5；沿圆周方向以规定的间隔配置在外圈滚道面3a与内圈滚道面5a之间的多个球7；和把持并使该球7能够在兜孔部9内自由滚动，并配置在外圈3与内圈5之间的切制保持架11。另外，角接触球轴承1在静止时具有接触角θ，承载着径向负荷和轴向负荷。在角接触球轴承1的内部空间中，封入有作为润滑剂的润滑脂。

另外，角接触球轴承1的球直径设定得较小，更具体而言，是当设轴承的截面高度为Y、设球7的直径为Da时，设定为Da/Y＜0.5的小直径球角接触球轴承。但是，由于球直径过小时将不能满足角接触球轴承1的许用载荷和疲劳寿命的相关性能，所以设定为Da/Y≥0.3、优选设定为Da/Y≥0.35。

在外圈3的内周面，在外圈滚道面3a的轴向的一侧（图1中左侧）形成有外圈小直径挡肩3b，在轴向的另一侧（图1中右侧）形成有直径比外圈小直径挡肩3b的直径大的作为外圈大直径挡肩的埋头孔3c。在此，在图1中，将外圈小直径挡肩3b的内径表示为ΦA2，埋头孔3c的最内侧圆周部的内径表示为ΦA1。

在内圈5的外周面，在内圈滚道面5a的轴向的一侧，即与外圈小直径挡肩3b在径向相对的一侧，形成有内圈小直径挡肩5b；在轴向的另一侧，即与埋头孔3c在径向相对的一侧，形成有直径比内圈小直径挡肩5b的直径大的内圈大直径挡肩5c。在此，在图1中，将内圈小直径挡肩5b的外径表示为ΦB2，内圈大直径挡肩5c的外径表示为ΦB1。

切制保持架11是由通过在聚酰胺（PA）树脂中添加玻璃纤维（GF）而提高了强度的合成树脂制成的滚动体引导式保持架。参照图2和图3，切制保持架11形成为台阶状，包括：配置在轴向的一侧，沿径向与外圈小直径挡肩3b和内圈小直径挡肩5b相对的一侧环状部15a；配置在轴向另一侧，沿径向与外圈3的埋头孔3c和内圈大直径挡肩5c相对的另一侧环状部15b；连结上述环状部15a、15b的多个柱部17；和从柱部17的内周面的轴向中间部向内周侧突出设置的突部18。由与上述环状部15a、15b相邻的柱部17和突部18构成了把持球7并使之自由滚动的多个兜孔部9。

切制保持架11的外周面形成为一侧环状部15a的外径ΦDO2与另一侧环状部15b的外径ΦDO1及柱部17的外径ΦDO3不同的台阶状。更具体而言，切制保持架11的外周面的外径以与外圈3的内径相应变化的方式进行设定，形成为满足下述关系：“埋头孔3c的最内侧圆周部的内径ΦA1＞另一侧环状部15b的外径ΦDO1＝柱部17的外径ΦDO3＞外圈小直径挡肩3b的内径ΦA2＞一侧环状部15a的外径ΦDO2”。

因此，能够防止切制保持架11与外圈3的埋头孔3c的接触，并且能将另一侧环状部15b和柱部17的径向宽度加厚，提高切制保持架11的强度。另外，在将切制保持架11组装于外圈3时，能够防止错误地组装于轴向的相反方向。

此外，假设在不满足上述关系的情况下将轴向具有非对称形状的保持架错误地组装于轴向的相反方向是，将无法确保外圈与保持架的适当间隙，尽管是滚动体引导式，也有可能产生外圈与保持架接触不良。

另外，切制保持架11的内周面形成为一侧环状部15a的内径Φdi2、另一侧环状部15b的内径Φdi1、柱部17的突部18的内径Φdi3各不相同的台阶状。更具体而言，切制保持架11的内周面的内径以与内圈5的外径相应变化的方式进行设定，形成为满足下述关系：“另一侧环状部15b的内径Φdi1＞一侧环状部15a的内径Φdi2＞内圈大直径挡肩5c的外径ΦB1＞柱部17的突部18的内径Φdi3＞内圈小直径挡肩5b的外径ΦB2”。

这样，由于按照与内圈5的外径相应并满足“另一侧环状部15b的内径Φdi1＞一侧环状部15a的内径Φdi2”的方式设定，因此能将一侧环状部15a和另一侧环状部15b的径向宽度加厚，能够提高切制保持架11的强度。

进而，通过设定为“内圈大直径挡肩5c的外径ΦB1＞柱部17的突部18的内径Φdi3＞内圈小直径挡肩5b的外径ΦB2”，则能够将切制保持架11组装到内圈5一侧，并且能将柱部17的径向宽度加厚，能够进一步提高切制保持架11的强度。

此外，在上述实施方式中，采用了满足“另一侧环状部15b的内径Φdi1＞一侧环状部15a的内径Φdi2＞内圈大直径挡肩5c的外径ΦB1”的结构，但是也可以采用“另一侧环状部15b的内径Φdi1＞内圈大直径挡肩5c的外径ΦB1＞一侧环状部15a的内径Φdi2”的结构。

另外，如图2～图4所示，切制保持架11的兜孔部9形成为沿径向贯通，该兜孔部9包括由具有沿径向延伸的中心线G的圆柱状形成的圆柱面9a和一对锥面9b，该一对锥面9b在该圆柱面9a的内径侧与圆柱面9a连续，且随着远离圆柱面9a而向着中心线G延伸。

一对锥面9b分别设置于相邻的柱部17、17，由从圆柱面9a和一对突部18、18向中心线G延伸的内径侧凸部19、19形成，并配置于兜孔部9的圆周方向的两侧。如此，由于在兜孔部9内的轴向两侧未设置形成锥面9b的内径侧凸部19，所以能够在球7与兜孔部9之间形成间隙，并从该间隙供给润滑剂。另外，根据需要，也可以采用以沿着兜孔部9的圆柱面9a整个圆周设置内径侧凸部19的结构。

另外，内径侧凸部19在锥面9b的内径侧端部具有通过倒角而形成的与中心线G大致平行的平直面9c。该平直面9c防止在切制保持架11的切削加工时或注塑成型加工时的飞边或毛刺等不良状况的发生。此外，在内径侧凸部19，也可以形成R形状的曲面来代替上述平直面9c。

在此，切制保持架11的径向位移通过球7与内径侧凸部19的锥面9b的球卡止部P的接触进行限定。即，在切制保持架11恰好向径向外侧移动了球7与锥面9b的球卡止部P之间的径向间隙（径向引导间隙2×F）时，即球7相对地向径向内侧移动时，切制保持架11构成为与球7的接触被限定在锥面9b的球卡止部P。

而且，为了使切制保持架11的径向窜动量成为设计上的最优值，在球卡止部P的位置已确定的情况下，由于如上所述在本实施方式中满足“内圈大直径挡肩5c的外径ΦB1＞柱部17的突部18的内径Φdi3＞内圈小直径挡肩5b的外径ΦB2”的关系，因此能够减小柱部17的突部18的内径Φdi3。即，由于能够将从突部18延伸的内径侧凸部19的平直面9c的径向宽度R也加厚，因此能够实现该平直面9c的强度提高。

上述的保持架11能够通过各种方法制作，例如既可以通过切削加工制作，也可以通过注塑成型制作。

如上所述，根据本实施方式的角接触球轴承1，由于设定为“另一侧环状部15b的外径ΦDO1＞外圈小直径挡肩3b的内径ΦA2”，因此能够使另一侧环状部15b的径向宽度变厚，能够提高切制保持架11的强度。由此，能够满足高速旋转时的切制保持架11的功能（抑制由离心力引起的变形、防止破损、防止由保持架引导间隙2×F的变化引起的咬卡或异常噪声）。

进而，在制作轴承时，能够防止将切制保持架11相对于外圈3错误地组装于轴向的相反方向。

另外，由于设定为“柱部17的外径ΦDO3＞外圈小直径挡肩3b的内径ΦA2”，因此能够将柱部17的径向宽度加厚，能够进一步提高切制保持架11的强度。

另外，由于以与内圈5的外径相应的方式设定为“另一侧环状部15b的内径Φdi1＞一侧环状部15a的内径Φdi2”，因此能够将一侧环状部15a和另一侧环状部15b的径向宽度加厚，能够提高切制保持架11的强度。

进而，通过设定为“内圈大直径挡肩5c的外径ΦB1＞柱部17的突部18的内径Φdi3＞内圈小直径挡肩5b的外径ΦB2”，能够将柱部17的径向宽度加厚，能够进一步提高切制保持架11的强度。

（第二实施方式）

接着，对第二实施方式的角接触球轴承进行说明。因为本实施方式的角接触球轴承的基本结构与第一实施方式相同，所以通过对相同或等同的部分标注相同的符号，省略或简化其说明，对不同的部分进行详细说明。

如图5所示，本实施方式的角接触球轴承1的切制保持架11由通过在聚苯硫醚（PPS）树脂中添加玻璃纤维（GF）而提高了强度的合成树脂制成，是一侧圆环部15a被外圈小直径挡肩3b引导的外圈引导式保持架。在此，径向引导间隙由外圈3的外圈小直径挡肩3b的内径ΦA2与一侧环状部15a的外径ΦDO2之差（ΦA2－ΦDO2=2×E）表示。

这样，即使在切制保持架11是外圈引导式的情况下，也形成为满足“埋头孔3c的最内侧圆周部的内径ΦA1＞另一侧环状部15b的外径ΦDO1＝柱部17的外径ΦDO3＞外圈小直径挡肩3b的内径ΦA2＞一侧环状部15a的外径ΦDO2”的关系，所以能够将另一侧环状部15b和柱部17的径向宽度加厚，能够提高切制保持架11的强度。另外，在将切制保持架11组装于外圈3时，能够防止错误地组装于轴向的相反方向。

此外，假设在不满足上述关系的情况下将在轴向具有非对称形状的保持架错误地组装于轴向的相反方向时，将无法确保外圈与保持架的适当的径向引导间隙（2×E），从而有可能产生引导面的咬卡或烧接。

另外，因为满足“内圈大直径挡肩5c的外径ΦB1＞柱部17的突部18的内径Φdi3＞内圈小直径挡肩5b的外径ΦB2”的关系，所以能够将柱部17的径向宽度加厚，能够进一步提高切制保持架11的强度。

其它结构和效果与第一实施方式相同。

（变形例）

此外，如图6所示，本实施方式的角接触球轴承1中，不一定必须在柱部17的内周面设置突部18，在此情况下，只要是满足下述关系的结构即可：“另一侧环状部15b的内径Φdi1＞柱部17的内径Φdi3’＝一侧环状部15a的内径Φdi2”。

（第三实施方式）

接着，对第三实施方式的角接触球轴承进行说明。因为本实施方式的角接触球轴承的基本结构与第一实施方式相同，所以通过对相同或等同的部分标注相同的符号，省略或简化其说明，对不同的部分进行详细说明。

如图7所示，本实施方式的角接触球轴承1中，在外圈3和内圈5的轴向两侧的开口部，设置有心轴12被橡胶等弹性体13覆盖并形成为环状的一对密封部件14，防止来自内部的润滑脂流出。另外，切制保持架11由通过在聚酰胺（PA）树脂中添加碳纤维（CF）而提高了强度的合成树脂构成，是球引导式保持架。

另外，在外圈3的内周面，在外圈滚道面3a的轴向的另一侧（图7中右侧）未形成埋头孔，而是形成有直径比外圈小直径挡肩3b的直径大的平面状的外圈大直径挡肩3c’。另一方面，在内圈5的外周面上，内圈滚道面5a的轴向的一侧（图7中左侧）形成有埋头孔5b’。

即使在如上构成的情况下，通过设定为与第一实施方式同样的尺寸关系，也能够达到与第一实施方式同样的效果。

（第四实施方式）

另外，也可以将上述实施方式的角接触球轴承1进行双列背面组合来使用。图8中图示了将第一实施方式的角接触球轴承1中的切制保持架11的添加材料变更为碳纤维（CF）的角接触球轴承进行双列背面组合而成的状态，但是显然也可以将第二实施方式或第三实施方式的角接触球轴承1进行双列背面组合。

此外，本实用新型并非限定于上述实施方式，能够适当变形、改良等。

例如本实用新型的滚动轴承在机床等主轴装置中，可以适用于支承主轴，或者也可以适用于支承高速电动机的电动机轴。

另外，保持架的材质除了在上述实施方式中记载的合成树脂以外，也可以使用聚酰亚胺（PI）、酚醛树脂等作为母材，也可以使用芳香族聚酰胺纤维作为增强材料。

Claims

1.一种角接触球轴承，包括：

外圈，所述外圈的内周面具有外圈滚道面；

内圈，所述内圈的外周面具有内圈滚道面；

多个球，多个所述球沿圆周方向以规定的间隔配置在所述外圈滚道面与所述内圈滚道面之间；和

保持架，所述保持架把持所述多个球，使所述多个球能够自由滚动，

其特征在于，

所述外圈的内周面包括：形成于所述外圈滚道面的轴向一侧的外圈小直径挡肩；和形成于所述外圈滚道面的轴向另一侧，且直径大于所述外圈小直径挡肩的外圈大直径挡肩，

所述保持架包括：设置在轴向一侧的一侧环状部和设置在轴向另一侧的另一侧环状部；将所述一侧环状部和所述另一侧环状部沿轴向连接的多个柱部；和由所述一侧环状部、所述另一侧环状部和所述多个柱部划分而成，把持并使所述多个球能够自由滚动的多个兜孔部，

所述保持架的外周面形成为所述一侧环状部的外径与所述另一侧环状部的外径不同的台阶状，

当所述外圈小直径挡肩的内径设为ΦA2、所述另一侧环状部的外径设为ΦDO1时，ΦA2＜ΦDO1。

2.如权利要求1所述的角接触球轴承，其特征在于，当所述柱部的外径设为ΦDO3时，ΦA2＜ΦDO3。

3.如权利要求1所述的角接触球轴承，其特征在于，

所述内圈的外周面包括：形成于所述内圈滚道面的轴向一侧，并沿径向与所述一侧环状部对置的内圈小直径挡肩；和形成于所述内圈滚道面的轴向另一侧，并沿径向与所述另一侧环状部对置，且直径大于所述内圈小直径挡肩的内圈大直径挡肩，

所述保持架的内周面形成为所述一侧环状部的内径与所述另一侧环状部的内径不同的台阶状，

当所述另一侧环状部的内径设为Φdi1、所述一侧环状部的内径设为Φdi2时，Φdi2＜Φdi1。

4.如权利要求2所述的角接触球轴承，其特征在于，

5.如权利要求3所述的角接触球轴承，其特征在于，

所述柱部的内周面具有向内周侧突出、并且沿径向与所述内圈滚道面对置的突部，

当所述突部的内径设为Φdi3、所述内圈大直径挡肩的外径设为ΦB1、所述内圈小直径挡肩的内径设为ΦB2时，ΦB2＜Φdi3＜ΦB1。

6.如权利要求4所述的角接触球轴承，其特征在于，

7.如权利要求1～6中任一项所述的角接触球轴承，其特征在于，所述保持架由球引导。

8.如权利要求1～6中任一项所述的角接触球轴承，其特征在于，所述保持架由外圈引导。