CN220646487U - 角接触滚珠轴承 - Google Patents
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Abstract
提供一种角接触滚珠轴承(1)，其包括：内外圈(2、3)、轨道面(2a、3a)、形成于内圈(2)的外径处的内圈肩部(2d)、形成于外圈(3)的内径处的外圈肩部(3d)、以及多个滚珠(4)。组装宽度W与滚珠4的直径D之比W/D为1.3以上且1.9以下，该组装宽度W是从内圈(2)的肩部(2d)的轴向端面即背面(2c)到外圈(3)的肩部(3d)的轴向端面即背面(3c)的轴向尺寸。从轨道面(2a)的槽底到肩部(2d)的外径面的槽深H1与滚珠(4)的直径D之比H1/D为0.3以上且0.5以下，并且从轨道面(3a)的槽底到肩部(3d)的外径面的槽深H2与滚珠(4)的直径D之比H2/D为0.3以上且0.5以下。各槽底壁厚A与滚珠(4)的节圆直径B之比A/B的百分率为1.3％以上且2.9％以下，并且滚珠(4)的填充率为82％以上。
Description
技术领域
本实用新型涉及紧凑且能够用于要求力矩刚性的工业机械的角接触滚珠轴承。
背景技术
通常，工业机械具有紧凑化、轻量化的需求，所使用的轴承也需要紧凑。另一方面，既需要紧凑又需要轴承的刚性。作为在各种装置等中使用的轴承，有角接触滚珠轴承。角接触滚珠轴承根据目的，以面对面组配、背对背组配、并列(串联)组配等的两列以上的多列组配来使用。在专利文献1中，为了应对能够负载较大的载荷、长寿命的要求，以背对背组配的方式使用角接触滚珠轴承。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特许第6654123号公报
实用新型内容
本实用新型要解决的问题
根据各种装置的用途，需要轴承圈的宽度、截面尺寸比JIS标准中规定的标准的轴承尺寸薄的比较紧凑的特殊尺寸的角接触滚珠轴承，同时要求高的力矩刚性和由于额定载荷的增加而带来的长寿命化。
本实用新型的目的在于提供一种能够实现紧凑化并且实现高的力矩刚性和长寿命的角接触滚珠轴承。
用于解决问题的技术方案
本实用新型的角接触滚珠轴承包括：内侧部件和外侧部件、形成于上述内侧部件的外周面和上述外侧部件的内周面上的轨道面、形成于上述内侧部件的外径处和上述外侧部件的内径处的肩部、以及在这些内侧部件与外侧部件之间以具有接触角的方式夹设的多个滚珠，
组装宽度W与上述滚珠的直径D之比W/D为1.3以上且1.9以下，上述组装宽度W是从上述内侧部件的肩部的轴向端面到上述外侧部件的肩部的轴向端面的轴向尺寸；
从上述内侧部件的轨道面的槽底到上述内侧部件的肩部的外径面的槽深H1与上述滚珠的直径D之比H1/D为0.3以上且0.5以下，并且从上述外侧部件的轨道面的槽底到上述外侧部件的肩部的内径面的槽深H2与上述滚珠的直径D之比H2/D为0.3以上且0.5以下；
上述内侧部件和外侧部件的各槽底壁厚A与上述滚珠的节圆直径B之比A/B的百分率为1.3％以上且2.9％以下，并且，上述滚珠的填充率为82％以上。
在内侧部件中，在轴向两侧的外周面的高度不同时，将位于径向外侧的一侧设为肩部，取从该外周面到槽底的深度。
在外侧部件中，在轴向两侧的内周面的高度不同时，将位于径向内侧的一侧设为肩部，取从该内周面到槽底的深度。
上述各槽底壁厚A是指内侧部件以及外侧部件中的各轨道面的槽底位置的径向厚度。上述滚珠的填充率C由以下的计算式表示。
填充率C＝(滚珠直径×个数)/(π×节圆直径)
由于组装宽度W与滚珠的直径D之比W/D的上限为1.9，故与标准的角接触滚珠轴承相比，可谋求轻量化和轴向的紧凑化，可谋求使用该角接触滚珠轴承的装置等的紧凑化。由于W/D的下限为1.3，因此能够确保作为角接触滚珠轴承的力矩刚性。
将H1/D和H2/D分别设为0.3以上且0.5以下。在该场合，由于槽深比标准的角接触滚珠轴承深，因此能够防止在负载较大的力矩载荷时发生搭肩(肩乗り上げ)。由此，能够防止内侧部件和外侧部件的各轨道面的剥离等，谋求角接触滚珠轴承的长寿命化。这样，能够谋求紧凑化，并且能够实现较高的力矩刚性和长寿命。
在各槽深H1/D和H2/D相对于滚珠直径小于0.3的场合，具有在负载较大的力矩载荷时搭肩的担心。若H1/D和H2/D超过0.5，则内侧部件和外侧部件的径向壁厚变得过薄，无法负载规定载荷以上的较大的力矩载荷，该角接触滚珠轴承的使用用途的通用性差。
通过将各槽底壁厚A与节圆直径B之比A/B以百分率计设为1.3％以上且2.9％以下，能够确保轴承刚性并且将滚珠直径设定得较大。当A/B小于1.3％时，具有难以确保轴承刚性的情况。若A/B超过2.9％，则难以谋求径向的紧凑化。通过将滚珠的填充率设为82％以上，确保滚珠数较多，通过增加额定载荷，谋求角接触滚珠轴承的长寿命化。
也可以是，上述内侧部件和外侧部件的各轨道面的槽曲率R与上述滚珠的直径D之比R/D为1.01以上且1.07以下。通过将R/D设为1.01以上且1.07以下，能够更可靠地确保轴承刚性。当R/D小于1.01时，滚动阻力不期望地变大。如果R/D超过1.07，则具有在负载较大的力矩载荷时搭肩的担心，使用条件受到限制。
上述内侧部件的内径d与上述滚珠的节圆直径B之比d/B也可以为0.84以上且0.93以下。在该场合，使内侧部件的径向的壁厚薄壁化，能够实现使用角接触滚珠轴承的装置等的紧凑化、节省空间化。在d/B小于0.84时，使内侧部件薄壁化的效果低。当d/B超过0.93时，具有难以确保内侧部件的刚性的情况。
上述外侧部件的外径D1与上述滚珠的节距圆直径B之比D1/B也可以为1.07以上1.16以下。在该场合，使外侧部件的径向的壁厚薄壁化，能够谋求使用角接触滚珠轴承的装置等的紧凑化、节省空间化。在D1/B小于1.07的场合，具有难以确保外侧部件的刚性的情况。若D1/B超过1.16，则使外侧部件薄壁化的效果较低。
接触角可以为30°以上且45°以下。在角接触滚珠轴承的额定动载荷的范围内负载力矩载荷时，对角接触滚珠轴承的接触角α对力矩刚性和搭肩的影响进行比较。根据比较，通过将接触角α设为30°以上且45°以下的范围，能够得到较高的力矩刚性，不会发生搭肩，因此能够使角接触滚珠轴承长寿命化。在接触角α小于30°时，具有无法得到所希望的力矩刚性的情况。若接触角α超过45°，则具有搭肩的危险。
权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少两种结构的任意组合均包含在本实用新型中。特别是，权利要求书的各项权利要求的两个以上的任意组合均包含在本实用新型中。
附图说明
根据参考附图的以下的优选的实施方式的说明，能够更清楚地理解本实用新型。然而，实施方式和附图仅用于图示和说明，不应用于限制本实用新型的范围。本实用新型的范围由权利要求书确定。在附图中，多个附图中的相同的附图标号表示相同或相当的部分。
图1为本实用新型的第一实施方式的角接触滚珠轴承的纵向剖视图；
图2为表示将该角接触滚珠轴承背对背组配的例子的纵向剖视图；
图3为对角接触滚珠轴承施加力矩载荷的例子。
具体实施方式
[第一实施方式]
根据图1和图2对本实用新型的实施方式的角接触滚珠轴承进行说明。在本说明书中，有时将角接触滚珠轴承仅称为“轴承”。
像图1所示的那样，角接触滚珠轴承1包括：作为内侧部件的内圈2、作为外侧部件的外圈3、在内圈2的外周面和外圈3的内周面上形成的轨道面2a、3a、在内圈2的外径处形成的内圈肩部2d、在外圈3的内径处形成的外圈肩部3d、介于内外圈2、3的轨道面2a、3a之间的多个滚珠4、以及保持这些滚珠4的保持器5。内外圈2、3例如由SUJ2等的高碳铬轴承钢或马氏体不锈钢等构成。滚珠4例如由钢球或陶瓷等构成。
保持器5在设置于圆周方向多个部位的滚珠兜孔Pt中保持多个滚珠4。该例子的保持器5为比如由冷轧钢等构成的铁板制，在大致圆锥环状的主要部5a中，圆周等间隔地形成保持滚珠4的兜孔Pt。内外圈2、3、滚珠4和保持器5不限于上述材料。
轨道面3a经由沉孔而与外圈3的正面3b相连。作为外圈3的背面侧的内周面的外圈肩部3d位于比外圈3的沉孔更靠径向内侧的位置。轨道面2a经由沉孔而与内圈2的正面2b相连。在内圈2的轨道面2a与内圈2的背面2c之间形成有作为内圈2的背面侧的外周面的内圈肩部2d。内圈肩部2d位于比内圈2的沉孔更靠径向外侧的位置。内外圈2、3的正面2b、3b表示不支承轴向载荷的一侧的侧面，内外圈2、3的背面2c、3c表示支承轴向载荷的一侧的侧面。
<关于槽深、组装宽度等>
从内圈2的轨道面2a的槽底到肩部2d的外径面的槽深H1与滚珠4的直径D的比H1/D设定为0.3以上且0.5以下，并且从外圈3的轨道面3a的槽底到肩部3d的外径面的槽深H2与滚珠4的直径D的比H2/D设定为0.3以上且0.5以下。作为从作为内圈2的肩部2d的轴向端面的背面2c到作为外圈3的肩部3d的轴向端面的背面3c的轴向尺寸的组装宽度W与滚珠的直径D的比W/D在1.3以上且1.9以下。
<槽底壁厚、填充率>
内外圈2、3的各槽底壁厚A与滚珠4的节圆直径B的比A/B的百分率为1.3％以上且2.9％以下，并且滚珠4的填充率为82％以上且91％以下。滚珠4的填充率C由以下的计算式表示。
填充率C＝(滚珠直径×个数)/(π×节圆直径)
<内外径PCD比>
所使用的角接触滚珠轴承的轴承尺寸中的内圈内径例如是内径φ80mm～φ500mm，但并不限定于该内径尺寸。内圈2的内径d与滚珠4的节圆直径B的比d/B设定在0.84以上且0.93以下，外圈3的外径D1与滚珠4的节圆直径B的比D1/B设定在1.07以上且1.16以下。
<背对背组配等>
在工业机械用中，大多施加力矩载荷。在用角接触滚珠轴承而负载力矩载荷的使用条件下，如图2所示的那样，通过背对背组配的方式配置角接触滚珠轴承1，能够增大轴承的作用点间距离，因此即使使角接触滚珠轴承1小型化即紧凑化，也能够增大允许径向载荷和允许力矩载荷。进而，通过将角接触滚珠轴承1设为背对背组配，能够承受两个方向的轴向载荷，此外，通过附加预压，能够提高轴承部分的刚性。在该图2的例子中，在轴向相邻的角接触滚珠轴承1、1之间夹设有内圈间隔件6、外圈间隔件7，但也可省略这些间隔件6、7，将角接触滚珠轴承1、1进行背对背组配。
<接触角等>
为了承受较大的力矩载荷，将角接触滚珠轴承1的接触角α设定为30°以上且45°以下，并且，如前所述，图1所示的内外圈2、3的槽深H1、H2设定为滚珠直径比的30～50％。在该场合，由于槽深比标准的角接触滚珠轴承深，因此能够防止在负载较大的力矩载荷时发生搭肩，能够防止轨道面2a、3a的剥离等。即，能够谋求轴承的长寿命化。力矩载荷是指使旋转轴倾斜(弯曲)的对旋转轴赋予角度的载荷。
如图1所示的那样，内外圈2、3的各轨道面2a、3a的槽曲率R根据接触角α和使用条件而设定为滚珠直径比101～107％。换言之，各轨道面2a、3a的槽曲率R与滚珠4的直径D之比R/D为1.01以上1.07以下。
<接触角与力矩刚性、搭肩之间的关系>
在表1中，对在角接触滚珠轴承的动额定载荷的范围内负载力矩载荷时，接触角对力矩刚性和搭肩带来的影响进行了比较。当角接触滚珠轴承承受外部载荷并负载力矩载荷时，输出轴与负载力矩成比例地倾斜。力矩刚性表示角接触滚珠轴承的刚性，用倾斜单位角度所需的负载力矩值表示。图3是表示在从输出轴安装面Sa向轴向一方C1侧离开规定距离l的位置，对沿着输出轴心C2的位置施加径向的载荷W1，并且对从输出轴心C2向径向下方离开规定距离l3的位置施加轴向的载荷W2，从而对组配角接触滚珠轴承1、1施加力矩载荷的状态的一个例子。作为轴承尺寸，是在要求紧凑化的装置等中使用的角接触滚珠轴承，内圈内径为φ80mm以上且φ500mm以下，内圈内径以PCD比计为84％以上93％，外圈外径以PCD比计为107％以上且116％以下。另外，对H1/D和H2/D均为0.3以上且0.5以下、W/D为1.3以上且1.9以下、接触角α为15°～55°的范围的9种(比较例1～3、8、9和各实施例4～7)的角接触滚珠轴承进行评价。
各实施例4～7也满足A/B的百分率为1.3％以上2.9％以下，并且滚珠的填充率C为82％以上的必要条件。在各比较例和各实施例中，如图2所示的那样，将角接触滚珠轴承1以背对背组配的方式配置，并且在轴向上相邻的角接触滚珠轴承1、1之间夹设有规定的宽度尺寸的内圈间隔件6、外圈间隔件7。
表1
| 接触角α | 力矩刚性 | 搭肩 | |
| 比较例1 | 15° | × | ◎ |
| 比较例2 | 20° | △ | ◎ |
| 比较例3 | 25° | ○ | ◎ |
| 实施例4 | 30° | ◎ | ◎ |
| 实施例5 | 35° | ◎ | ◎ |
| 实施例6 | 40° | ◎ | ◎ |
| 实施例7 | 45° | ◎ | ◎ |
| 实施例8 | 50° | ◎ | ○ |
| 实施例9 | 55° | ◎ | △ |
表1对接触角α为15°～55°的范围内的力矩刚性和搭肩的项目进行了评价。在表1中，◎表示可实施且效果好，〇表示性能比◎差但可实施。△表示性能比〇差但可实施，×表示效果不好。
在充分满足对以规定的工业机械所使用的轴承尺寸具有上述内外圈间隔件的背对背组配的角接触滚珠轴承施加外部载荷时所要求的力矩刚性，能够很好地实施的情况下，判定为◎。比◎稍差，但满足要求的力矩刚性，在可实施的情况下，判定为〇。在虽然比〇差但可实施的情况下，判定为△。在不满足所要求的力矩刚性的情况下，判定为×。根据表1，在接触角α小于30°时，确认到力矩刚性的降低。以上说明的力矩刚性的判定基准对于后述的表2也是同样的。
在对上述角接触滚珠轴承施加外部载荷的情况下，基于滚珠与轨道面的接触面压的针对滚珠的搭肩的效果好，能够很好地实施的情况判定为◎。作为搭肩的效果，性能比◎稍差但可实施，则判定为〇。作为搭肩的效果，性能比○差但可实施，则判定为△。在搭肩的效果不好的情况下，判定为×。根据表1，当接触角α超过45°时，确认到搭肩特性的降低。以上说明的搭肩的判定基准对于表2也是同样的。
根据表1的结果可知，通过将接触角α设为30°以上且45°以下的范围，能够得到高的力矩刚性，不会搭肩，因此能够长寿命化。
<综合评价>
在表2中，从力矩刚性、搭肩、紧凑化、轻量化的观点出发，评价角接触滚珠轴承的结果，以及评价包含该结果的轴承寿命，综合地评价是否满足作为轴承的功能。对7种与上述同样的轴承尺寸的角接触滚珠轴承(比较例1、2、实施例1～5)进行评价。另外，以背对背组配的方式配置角接触滚珠轴承1，并且在轴向相邻的角接触滚珠轴承1、1之间，夹设已确定的宽度尺寸的内圈间隔件6、外圈间隔件7。对组配角接触滚珠轴承施加力矩载荷的条件与前述的图3所示的条件相同。
表2
在表2中，◎表示可实施且效果好、最适合，〇表示性能比◎稍差但可实施。△表示性能比〇差但可实施，×表示效果不好。综合考虑力矩刚性、搭肩、紧凑化、轻量化、轴承寿命、各项目中的评价，能够实施全部项目为◎或〇以上的实施例1～5。在对上述背对背组配的角接触滚珠轴承施加外部载荷的场合，根据计算的额定载荷等，计算轴承寿命。
根据表1的结果可知，如实施例4～7那样，通过满足接触角α为30°以上且45°以下、H1/D以及H2/D均为0.3以上且0.5以下的必要条件，能够防止搭肩，进而，若考虑表2的结果，则可知，如实施例1～5那样，通过满足A/B以百分率计为1.3％以上且2.9％以下、W/D为1.3以上且1.9以下、滚珠的填充率C为82％以上的必要条件，实现紧凑化，实现高力矩刚性和额定载荷的增加、轴承的长寿命化，并且满足作为轴承的功能。
<作用效果>
组装宽度W与滚珠4的直径D之比W/D主要有助于表2中的轻量化和紧凑化、力矩刚性。按照所说明的角接触滚珠轴承1，由于将组装宽度W与滚珠4的直径D之比W/D的上限设为1.9，因此与标准的角接触滚珠轴承相比，能够实现轻量化和轴向的紧凑化，能够实现使用该角接触滚珠轴承1的装置等的紧凑化。由于W/D的下限为1.3，因此能够确保作为角接触滚珠轴承的力矩刚性。
内圈2的槽深H1和外圈3的槽深H2与滚珠4的直径D的比H1/D和H2/D主要有助于表2中的搭肩，进而有助于轴承寿命。将H1/D和H2/D分别设为0.3以上且0.5以下。在该情况下，由于槽深比标准的角接触滚珠轴承深，因此能够防止在负载较大的力矩载荷时发生搭肩。由此，防止内外圈2、3的各轨道面2a、3a的剥离等，谋求角接触滚珠轴承1的长寿命化。这样，能够实现防止搭肩的发生和长寿命。
在各槽深H1/D和H2/D相对于滚珠直径小于0.3的情况下，具有在负载较大的力矩载荷时产生搭肩的担心。如果H1/D和H2/D超过0.5，则难以加工内外圈2、3的槽，因此生产性差。
各槽底壁厚A与节圆直径B之比A/B主要有助于表2中的紧凑化。另外，也有助于轴承刚性。通过将各槽底壁厚A与节圆直径B之比A/B以百分率计设为1.3％以上且2.9％以下，能够确保轴承刚性并且将滚珠直径设定得较大。A/B小于1.3％时，有时难以确保轴承刚性。若A/B超过2.9％，则难以谋求径向的紧凑化。
填充率C主要有助于额定载荷，进而有助于表2中的轴承寿命。通过将滚珠4的填充率C设为82％以上且91％以下，确保滚珠数较多，通过增加额定载荷，谋求角接触滚珠轴承1的长寿命化。若滚珠4的填充率C超过91％，则保持器5的兜孔间的圆周方向宽度变薄，在强度上存在问题。
通过将R/D设为1.01以上且1.07以下，能够更可靠地确保轴承刚性，防止搭肩。在R/D小于1.01时，滚动阻力不期望地变大。如果R/D超过1.07，则具有在负载较大的力矩载荷时搭肩的担心，使用条件受到限制。在d/B为0.84以上且0.93以下的情况下，使内圈2的径向的壁厚薄壁化，谋求使用角接触滚珠轴承1的装置等的紧凑化、节省空间化。在d/B小于0.84时，使内圈2薄壁化的效果低。当d/B超过0.93时，具有难以确保内圈2的刚性的情况。
在D1/B为1.07以上且1.16以下的情况下，使外圈3的径向的壁厚薄壁化，谋求使用角接触滚珠轴承1的装置等的紧凑化、节省空间化。当D1/B小于1.07时，具有难以确保外圈3的刚性的情况。若D1/B超过1.16，则使外圈3薄壁化的效果低。
也能够以面对面组配、并列组配等方式使用角接触滚珠轴承1。还能够将角接触滚珠轴承1以三列以上的多列组合来使用。
保持器5例如可以是由树脂等构成的梳型保持器，也可以是由树脂等构成的圆筒形状且各兜孔形成为沿着径向的圆孔状。
内侧部件例如包括内圈与轴一体的部件、以及在内圈内周面等上形成有齿轮的部件。外侧部件包括外圈与壳体一体的部件、以及在外圈外周面等上形成有齿轮、凸缘等的部件。上述一体是指轴承套圈和对象物不是将多个要素结合而成的，而是由单一的材料例如通过锻造、机械加工等作为单独的物体的一部分或整体成形的。
如上所述，参照附图而对优选的实施方式进行了说明，但在不脱离本实用新型的主旨的范围内，能够进行各种追加、变更、删除。因此，这样的结构也包含在本实用新型的范围内。
标号的说明：
标号1表示角接触滚珠轴承；
标号2表示内圈(内侧部件)；
标号3表示外圈(外侧部件)；
标号4表示滚珠。
Claims (5)
1.一种角接触滚珠轴承，该角接触滚珠轴承包括内侧部件和外侧部件、形成于上述内侧部件的外周面和上述外侧部件的内周面上的轨道面、形成于上述内侧部件的外径处和上述外侧部件的内径处的肩部、以及在这些内侧部件与外侧部件之间以具有接触角的方式夹设的多个滚珠，其特征是，
组装宽度W与上述滚珠的直径D之比W/D为1.3以上且1.9以下，上述组装宽度W是从上述内侧部件的肩部的轴向端面到上述外侧部件的肩部的轴向端面的轴向尺寸；
从上述内侧部件的轨道面的槽底到上述内侧部件的肩部的外径面的槽深H1与上述滚珠的直径D之比H1/D为0.3以上且0.5以下，并且从上述外侧部件的轨道面的槽底到上述外侧部件的肩部的内径面的槽深H2与上述滚珠的直径D之比H2/D为0.3以上且0.5以下；
上述内侧部件和外侧部件的各槽底壁厚A与上述滚珠的节圆直径B之比A/B的百分率为1.3％以上且2.9％以下，并且上述滚珠的填充率为82％以上。
2.根据权利要求1所述的角接触滚珠轴承，其特征是，上述内侧部件和外侧部件的各轨道面的槽曲率R与上述滚珠的直径D之比R/D为1.01以上且1.07以下。
3.根据权利要求1或2所述的角接触滚珠轴承，其特征是，上述内侧部件的内径d与上述滚珠的节圆直径B之比d/B为0.84以上且0.93以下。
4.根据权利要求1或2所述的角接触滚珠轴承，其特征是，上述外侧部件的外径D1与上述滚珠的节圆直径B之比D1/B为1.07以上且1.16以下。
5.根据权利要求1或2所述的角接触滚珠轴承，其特征是，上述接触角为30°以上且45°以下。
Applications Claiming Priority (2)
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| JP2022100468A JP2024001664A (ja) | 2022-06-22 | 2022-06-22 | アンギュラ玉軸受 |
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| GR01 | Patent grant |