CN205715287U - 单列滚珠轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种单列滚珠轴承，通过防止高速运转时的滚道槽与滚珠的多点接触，从而能够实现长寿命。单列滚珠轴承(10)的外圈滚道槽(1a)和内圈滚道槽(2a)相对于宽度方向中央在两侧分别具有曲率中心互不相同的2个圆弧面(1a1)、(1a2)、(2a1)、(2a2)，在静止状态下，在将滚珠(3)按压于外圈滚道槽(1a)时，滚珠(3)与外圈滚道槽(1a)在2点接触，且将滚珠(3)按压于内圈滚道槽(2a)时，滚珠(3)与内圈滚道槽(2a)在2点接触。在外圈滚道槽(1a)中，2个圆弧面(1a1)、(1a2)的曲率半径(re1)、(re2)互相相等，且在轴向两侧形成的接触角(αe1)、(αe2)互不相同。

Description

单列滚珠轴承

技术领域

本实用新型涉及单列滚珠轴承，特别是螺杆压缩机等所使用的、能以单列接受来自轴向两侧的轴向负荷和径向负荷的单列滚珠轴承。

背景技术

以往，作为以单列接受来自轴向两侧的轴向负荷和轻微的径向负荷的轴承，已知4点接触滚珠轴承。如图5和图6所示，在4点接触滚珠轴承100中，一般而言，在外圈1与在轴向被分割为两部分的2个内圈2之间，多个滚珠3自由滚动地被保持架4在圆周方向以预定的间隔保持。在外圈1的内周面和内圈2的外周面，利用具有不同曲率中心的2个圆弧面1a1、1a2、2a1、2a2分别形成有外圈滚道槽1a、内圈滚道槽2a。

具体而言，如图6所示，外圈滚道槽1a的2个圆弧面1a1、1a2被设计为：曲率半径re1、re2相等，2个圆弧面1a1、1a2的各曲率中心从滚珠中心O的轴向位置偏离量te1、te2相等，在2个圆弧面1a1、1a2与滚珠3分别接触的2点，在轴向两侧形成的接触角αe1、αe2相等(即，re1＝re2，te1＝te2，αe1＝αe2)。

同样，内圈滚道槽2a的2个圆弧面2a1、2a2也被设计为：曲率半径ri1、ri2相等，2个圆弧面2a1、2a2的各曲率中心从滚珠中心O的轴向位置偏离量ti1、ti2相等，在2个圆弧面2a1、2a2与滚珠3分别接触的2点，在轴向两侧形成的接触角αi1、αi2相等(即，ri1＝ri2，ti1＝ti2，αi1＝αi2)。

即，外圈滚道槽1a和内圈滚道槽2a被形成为相对于轴向中心左右对称。

另外，在4点接触滚珠轴承组装在机械装置中的状态下，在静止状态下，如图7(a)所示，轴向负荷作用在4点接触滚珠轴承上。在该状态下，滚珠3与外圈滚道槽1a的圆弧面1a1及内圈滚道槽2a的圆弧面2a1分别在1点接触，外圈1与滚珠3的接触角为θe，内圈2与滚珠3的接触角为θi。

此外，在图7(a)～图7(c)中，为了简化外圈滚道槽1a和内圈滚道槽2a的圆弧形，以直线形状表示。

从图7(a)的状态旋转时，如图7(b)所示，由于作用在滚珠3上的离心力，滚珠3被外圈1按压，与外圈滚道槽1a的接触点向外圈滚道槽1a的中央部移动，外圈1与滚珠3所成的接触角βe小于θe(θe＞βe)，反之，与内圈滚道槽2a的接触点向内圈滚道槽2a的外侧移动，内圈2与滚珠3的接触角βi大于θi(θi＜βi)。

在图7(b)的状态下进一步高速旋转、或者轴向负荷减小时，如图7(c)所示，外圈1与滚珠3所成的接触角βe1小于βe(βe＞βe1)，反之，内圈2与滚珠3所成的接触角βi1大于βi(βi＜βi1)，最后，外圈1和滚珠3成为2点接触。另外，关于外圈1与滚珠3所成的接触角，当设轴向负荷方向的接触角为βe1、轴向负荷反方向的接触角为βe2时，βe1＞βe2。

这样，滚珠3的运动由与轴的转速一起变化的接触角控制。4点接触滚珠轴承接受轴向负荷Fa时，滚珠3由外圈1和内圈2的旋转摩擦的大小来控制。

即，如图7(b)所示，外圈1和内圈2中，在旋转摩擦大的滚道圈侧为纯滚动，在其他滚道圈侧为旋转运动和滚动运动共存。一般而言，高速时，成为以外圈控制的自转轴O-Oe为中心的外圈控制。此外，O-Oi表示内圈控制的自转轴。

另外，如图7(c)所示，在高速旋转时，关于外圈1，在接触面压高且旋转摩擦大的圆弧面侧为纯滚动，另一方面，在接触面压低且旋转摩擦小的其他圆弧面侧旋转运动和滚动运动共存。即，在旋转摩擦大的圆弧面1a1侧，进行以外圈1的自转轴O-Oe1为中心的纯滚动运动，但在旋转摩擦小的圆弧面1a2侧，以外圈1的自转轴O-Oe2为中心的旋转运动和滚动运动共存。

此外，图8以圆弧形的外圈滚道槽1a和内圈滚道槽2a表示图7(c)的高速旋转的状态。

2点接触自身不是什么异常的现象，但各接触点即外圈滚道槽1a的2个圆弧面1a1、1a2与滚珠3的径向接触位置会不同，从而滚珠3在接触部处的周速会不同，产生滑动。即使产生滑动，只要滚道槽与滚珠间的润滑状态良好并充分形成油膜，也认为不会导致轴承损伤。但是，因产生滑动而使发热增大，在滚道槽与滚珠间会产生油膜断裂，认为会提早导致轴承损伤。

作为以往的4点接触滚珠轴承，已知如下轴承：滚珠相对于内圈滚道面以2点接触，滚珠相对于外圈滚道面以2点接触，内圈滚道面和外圈滚道面相对于轴承中心在轴向两侧由不同的圆弧面构成(例如参照专利文献1)。具体而言，通过设计为：在各圆弧面的与滚珠的接触点处使曲率半径互不相同，或者轴向两侧的滚道面与滚珠的接触角互不相同，从而即使在只作用有纯径向负荷的情况下，也会始终使滚珠进行旋转运动，防止润滑不良。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-21855号公报

实用新型内容

实用新型欲解决的问题

然而，根据专利文献1，终归前提是以4点的接触来使用，在轴向的负荷条件、润滑状态不好等有的情况下，会与上述同样，因产生滑动而使发热增大，在滚道槽与滚珠间产生油膜断裂，认为会提早导致轴承损伤。

本实用新型是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种单列滚珠轴承，通过防止高速运转时的滚道槽与滚珠的多点接触，从而能够实现长寿命。

用于解决问题的方案

本实用新型的上述目的由下述的构成实现。

(1)一种单列滚珠轴承，具有：

外圈，其具有在内周面形成的外圈滚道槽；

内圈，其具有在外周面形成的内圈滚道槽；

多个滚珠，其自由转动地配置在所述外圈滚道槽与所述内圈滚道槽之间；以及

保持架，其将所述多个滚珠在圆周方向以预定的间隔保持，

所述外圈滚道槽和所述内圈滚道槽相对于宽度方向中央在两侧分别具有曲率中心互不相同的2个圆弧面，

在静止状态下，在将所述滚珠按压于所述外圈滚道槽时，所述滚珠与所述外圈滚道槽在2点接触，且在将所述滚珠按压于所述内圈滚道槽时，所述滚珠与所述内圈滚道槽在2点接触，

所述单列滚珠轴承的特征在于，

所述外圈或者所述内圈由在轴向被分割为两部分的2个分割圈构成，

在所述外圈滚道槽中，所述2个圆弧面的曲率半径互相相等，且在轴向两侧形成的接触角互不相同。

(2)如(1)所述的单列滚珠轴承，其特征在于，所述2个圆弧面的各曲率中心从所述滚珠的中心的轴向位置偏离量互不相同。

实用新型效果

根据本实用新型的单列滚珠轴承，由于外圈滚道槽被设计为：2个圆弧面的曲率半径互相相等，且在轴向两侧形成的接触角互不相同，因此，即使作用有轴向负荷和径向负荷，并在高速旋转下使用，也通过防止滚道槽与滚珠的多点接触，从而能够防止因滑动而导致轴承提早损伤，能够实现长寿命。

附图说明

图1是本实用新型的一个实施方式所涉及的单列滚珠轴承的剖视图。

图2(a)是用于说明图1的外圈滚道槽的2个圆弧面的设计尺寸的图，(b)是用于说明内圈滚道槽的2个圆弧面的设计尺寸的图。

图3是将示出组装了图1的单列滚珠轴承的状态的滚道槽简化的剖视图。

图4(a)～(c)是用于说明轴向负荷作用在图1的单列滚珠轴承上的状态下的滚道槽与滚珠的接触状态的图。

图5是以往的4点接触滚珠轴承的剖视图。

图6(a)是用于说明图5的外圈滚道槽的2个圆弧面的设计尺寸的图，(b)是用于说明图5的内圈滚道槽的2个圆弧面的设计尺寸的图。

图7(a)～(c)是用于说明轴向负荷作用在以往的滚珠轴承上的状态下的滚道槽与滚珠的接触状态的图。

图8是用于使用图5的4点接触滚珠轴承的剖视图来说明图7(c)的状态的图。

附图标记说明

10：滚珠轴承

1：外圈

1a：外圈滚道槽

1a1、1a2：圆弧面

2：内圈

2a：内圈滚道槽

2a1、2a2：圆弧面

3：滚珠

4：保持架

具体实施方式

下面，基于附图详细说明本实用新型所涉及的单列滚珠轴承的一个实施方式。此外，对于与图5所示的以往的滚动轴承相同或等同的部分标注相同的附图标记，省略或者简化说明。

如图1所示，本实施方式的单列滚珠轴承10包括：在内周面具有外圈滚道槽1a的单独的外圈1；由在外周面分别具有内圈滚道槽2a、并在轴向中间部在轴向被分割为两部分的2个分割圈构成的内圈2；在外圈1和内圈2之间以预定的间隔自由滚动地配置的多个滚珠3；以及将多个滚珠3在圆周方向以预定间隔保持的外圈引导式的保持架4。外圈滚道槽1a、内圈滚道槽2a分别由具有不同曲率中心的2个圆弧面1a1、1a2、2a1、2a2形成。

作为保持架4的材质，可以是添加了黄铜、玻璃纤维或者碳纤维的合成树脂材料，例如，合成树脂制保持架可以利用注射成型来制作。

此处，在本实施方式中，内圈滚道槽2a与以往的内圈滚道槽同样，相对于轴向中心被形成为左右对称，另一方面，外圈滚道槽1a相对于轴向中心被形成为左右非对称。

具体而言，如图2所示，外圈滚道槽1a的2个圆弧面1a1、1a2被设计为：曲率半径re1、re2相等；另一方面，2个圆弧面1a1、1a2的各曲率中心从滚珠中心O的轴向位置偏离量te1、te2不同；并且静止状态下将滚珠3向外圈滚道槽1a在径向按压时，在2个圆弧面1a1、1a2与滚珠3分别接触的2点，在轴向两侧形成的接触角αe1、αe2不同(即，re1＝re2，te1≠te2，αe1≠αe2)。

内圈滚道槽2a的2个圆弧面2a1、2a2被设计为：曲率半径ri1、ri2相等；2个圆弧面2a1、2a2的各曲率中心从滚珠中心O的轴向位置偏离量ti1、ti2相等；且在静止状态下，将滚珠3向内圈滚道槽2a在径向按压时，在2个圆弧面2a1、2a2与滚珠3分别接触的2点，在轴向两侧形成的接触角αi1、αi2相等(即，ri1＝ri2，ti1＝ti2，αi1＝αi2)。

在本实施方式中，外圈滚道槽1a的2个圆弧面1a1、1a2的曲率半径re1、re2被设定为：

当滚珠径为Dw时，

re1＝re2，且0.52Dw≤re1，re2≤0.56Dw。

另外，外圈滚道槽1a的2个圆弧面1a1、1a2与滚珠3的接触角αe1、αe2被设定为：αe1≠αe2，且，20°≤αe1，αe2≤35°。

并且，外圈滚道槽1a的2个圆弧面1a1、1a2的各曲率中心从滚珠中心O的轴向位置偏离量te1、te2被设定为：te1≠te2，且0.006Dw≤te1，te2≤0.04Dw。

此处，参照图3和图4，说明轴向负荷作用在本实施方式的单列滚珠轴承10上的状态下的滚道槽与滚珠的接触状态。在图3和图4中，为了简化外圈滚道槽1a和内圈滚道槽2a的圆弧形，以直线形状表示。另外，此处，各圆弧面的曲率半径为re1＝re2＝ri1＝ri2，各圆弧面的曲率中心的轴向位置偏离量为te2＜te1＝ti1＝ti2，各接触角为αe2＜αe1＝αi1＝αi2。

如图3所示，在组装了单列滚珠轴承的状态下，设外圈滚道槽1a的圆弧面1a1及圆弧面1a2与滚珠3之间的径间隙分别为Δre1、Δre2时，Δre2＞Δre1。因此，在将滚珠3向外圈滚道槽1a在半径方向按压的状态下，外圈1与滚珠3在径间隙较小的一侧(Δre1)接触，不会成为2点接触。

而且，如图4(a)所示，轴向负荷Fa作用在单列滚珠轴承10上时，滚珠3与外圈滚道槽1a的圆弧面1a1及内圈滚道槽2a的圆弧面2a1分别在1点接触，外圈1与滚珠3的接触角为θe，内圈2与滚珠3的接触角为θi。此时，在外圈滚道槽1a的圆弧面1a2与滚珠3之间具有Δθ的间隙。

从图4(a)的状态旋转时，如图4(b)所示，由于作用在滚珠3上的离心力，滚珠3被按压于外圈1，与外圈滚道槽1a的接触点向圆弧面1a1的中央部移动，外圈1与滚珠3所成的接触角βe小于θe(θe＞βe)。另外，外圈滚道槽1a的圆弧面1a2与滚珠3不会接触，但由于接触角βe减小，相应地，外圈滚道槽1a的圆弧面1a2与滚珠3之间的间隙Δβ减小(Δθ＞Δβ)。与内圈滚道槽2a的接触点向圆弧面2a1的外侧移动，内圈2与滚珠3的接触角βi大于θi(θi＜βi)。

这样，滚珠3的运动由随着轴的转速而变化的接触角控制。

在图4(b)的状态下进一步高速旋转、或者轴向负荷Fa减小时，如图4(c)所示，外圈1与滚珠3所成的接触角βe1小于βe(βe＞βe1)，外圈滚道槽1a的圆弧面1a2与滚珠3之间的间隙Δβ1变得更小(Δβ＞Δβ1)。

然而，由于各曲率中心的轴向位置偏离量为te2＜te1＝ti1＝ti2，各接触角为αe2＜αe1＝αi1＝αi2，因此外圈1与滚珠3不会成为2点接触。此外，内圈2与滚珠3所成的接触角βi1比βi更大(βi＜βi1)。

通过这样设计外圈滚道槽1a和内圈滚道槽2a，即使在高速旋转中，也能够避免外圈1与滚珠3的2点接触，能够防止因滑动而导致的轴承提早损伤，能够实现长寿命。

实施例

下面，以内圈内径φ35mm、外圈外径φ62mm、宽度17mm的图1所示的单列滚珠轴承、和图5所示的4点接触滚珠轴承为例，在以下的试验条件和内部规格下，确认本实用新型的效果。即，在本实用新型的实施例中，在静止状态下，轴向负荷方向的外圈1与滚珠3的接触角αe1大于轴向负荷反方向的外圈1与滚珠3的接触角αe2(αe1＞αe2)。

※试验条件

转速：22300min^-1

轴向负荷：130kgf

※图5的4点接触滚珠轴承的内部规格(Dw：滚珠径)

ri1＝ri2＝re1＝re2＝0.52Dw

αi1＝αi2＝31.5°，αe1＝αe2＝31.5°

ti1＝ti2＝0.01Dw，te1＝te2＝0.01Dw

※图1的滚珠轴承的内部规格

ri1＝ri2＝re1＝re2＝0.52Dw(Dw：滚珠径)

αi1＝αi2＝31.5°，αe1＝315°，αe2＝20°

ti1＝ti2＝0.01Dw，te1＝0.01Dw，te2＝0.007Dw

使用上述滚珠轴承来分析，结果发现在图5的滚珠轴承中在外圈1上观察到2点接触，但在图1的滚珠轴承中，即使在高速旋转中，也未在外圈1上观察到2点接触。

另外，本实用新型不限于上述的实施方式，能够适当进行变形、改良等。

例如，在上述实施方式中，由于具有单独的外圈1、和由在轴向被分割为两部分的2个分割圈构成的内圈2，因此保持架4采用外圈引导式，但在使用由在轴向被分割为两部分的2个分割圈构成的外圈1、和单独的内圈2的情况下，保持架4也可以是内圈引导式。

另外，在本实施方式中，外圈滚道槽1a为非对称形状，但本实用新型中至少外圈滚道槽是非对称形状即可，内圈滚道槽也可以是非对称形状，即2个圆弧面的曲率半径互相相等，且在轴向两侧形成的接触角互不相同。

Claims (2)

1.一种单列滚珠轴承，具有：

外圈，其具有在内周面形成的外圈滚道槽；

内圈，其具有在外周面形成的内圈滚道槽；

多个滚珠，其自由滚动地配置在所述外圈滚道槽与所述内圈滚道槽之间；以及

保持架，其将所述多个滚珠在圆周方向以预定的间隔保持，

所述外圈滚道槽和所述内圈滚道槽相对于宽度方向中央在两侧分别具有曲率中心互不相同的2个圆弧面，

在静止状态下，在将所述滚珠按压于所述外圈滚道槽时，所述滚珠与所述外圈滚道槽在2点接触，且在将所述滚珠按压于所述内圈滚道槽时，所述滚珠与所述内圈滚道槽在2点接触，

所述单列滚珠轴承的特征在于，

所述外圈或者所述内圈由在轴向被分割为两部分的2个分割圈构成，

在所述外圈滚道槽中，所述2个圆弧面的曲率半径互相相等，且在轴向两侧形成的接触角互不相同。

2.如权利要求1所述的单列滚珠轴承，其特征在于，

在所述外圈滚道槽中，所述2个圆弧面的各曲率中心从所述滚珠的中心的轴向位置偏离量互不相同。