TW201817993A - 圓筒滾子軸承用樹脂製保持器及圓筒滾子軸承 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種滾子引導方式中，即使於嚴酷之使用條件下，亦可充分確保柱部之強度之圓筒滾子軸承用樹脂製保持器及圓筒滾子軸承。 圓筒滾子軸承用樹脂製保持器14中，柱部17之軸向兩端部17b之圓周方向兩側面19分別具備：第1平面19a，其自外周面向內徑側逐漸縮短柱部17之圓周方向長度；及第2平面19b，其自與該第1平面19a之連接部19c向內徑側逐漸增長柱部17之圓周方向長度。又，柱部17與圓環部16之間之凹槽角部20具備：連結第1平面19a與圓環部16之具有第1曲率半徑之第1曲面20a；及連結第2平面19b與圓環部16之具有大於第1曲率半徑之第2曲率半徑之第2曲面20b。再者，圓筒滾子13之公轉中心C1與保持器14之軸芯C2一致之狀態下，第1平面與19a與第2平面19b之連接部19c及第1曲面20a與第2曲面20b之連接部20c，位於較圓筒滾子13之節圓直徑PCD靠近內徑側。

Description

圓筒滾子軸承用樹脂製保持器及圓筒滾子軸承
本發明係關於圓筒滾子軸承用樹脂製保持器及圓筒滾子軸承，尤其係關於適用於工作機械主軸之圓筒滾子軸承用樹脂製保持器及圓筒滾子軸承。
工作機械主軸所使用之單列圓筒滾子軸承大多係以高速旋轉(例如dmN(=軸承內徑+軸承外徑)÷2×旋轉速度(rpm))為35萬～70萬以上)，且於負的徑向間隙之條件下使用。於此種嚴酷之使用條件下，由於保持器受到與滾子互推之力，故提案有提高保持器強度之各種對策(例如參照專利文獻1及2)。 例如，專利文獻1記載之圓筒滾子軸承用保持器中，凹槽角部之曲面之曲率半徑於滾子之節圓上成為最小，隨著朝向內徑側或外徑側而變大。藉此，緩和應力集中於凹槽開口部之凹槽角部，防止以應力集中部分為基點之柱部斷裂。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利實公平01-025782號公報 [專利文獻2]日本專利特開平09-177793號公報
[發明所欲解決之問題] 如圖10所示，由於圓筒滾子軸承所使用之先前之保持器100於柱部101之內徑側壁厚變薄，故謀求於柱部101之內徑側之強度提高。尤其，軌道輪引導方式之情形時，因與滾子互推而產生之力可於圓環部之引導面承受，但滾子引導方式之情形時，由於於柱部101之引導面承受因與滾子102互推產生之所有力，故柱部101之強度變得更重要。 又，專利文獻1記載之圓筒滾子軸承用保持器中，由於凹槽角部之曲面連續變化，故有難以製作樹脂成型模具之方面，難以規定成運轉中使滾子之倒角部與凹槽角部之曲面確實不接觸般之設計方面等之問題。滾子之倒角部由於粗糙度或真圓度較差，故若與保持器接觸，則產生磨損或振動。又，專利文獻1記載之圓筒滾子軸承用保持器對於柱部之內徑側之壁厚並未採取對策。 本發明係鑑於上述問題而完成者，其目的係提供一種於滾子引導方式中，即使嚴酷之使用條件下亦可確保充分耐久性之圓筒滾子軸承用樹脂製保持器及圓筒滾子軸承。 [解決問題之技術手段] 本發明之上述目的係藉由下述構成達成。 (1)一種圓筒滾子軸承用樹脂保持器，其係具有一對圓環部及於軸向連結該一對圓環部之複數個柱部，且形成分別將複數個圓筒滾子旋轉自如地保持之複數個凹槽部之以滾子引導方式使用者，其特徵在於： 上述柱部於其軸向中間部具有滾子固持部， 位於較該滾子固持部靠近軸向外側之上述柱部之軸向兩端部之圓周方向兩側面，分別具備上述柱部之圓周方向長度自外周面向內徑側逐漸縮短之第1平面；及上述柱部之圓周方向長度自與該第1平面之連接部向內徑側逐漸增長之第2平面； 上述柱部與上述圓環部之間之凹槽角部具備：連結上述第1平面與上述圓環部之具有第1曲率半徑之第1曲面；及連結上述第2平面與上述圓環部之具有大於上述第1曲率半徑之第2曲率半徑之第2曲面， 上述圓筒滾子之公轉中心與上述保持器之軸芯一致之狀態下，上述第1平面與上述第2平面之連接部、及上述第1曲面與上述第2曲面之連接部，係位於較上述圓筒滾子之節圓直徑靠近內徑側。 (2)如(1)記載之圓筒滾子軸承用樹脂製保持器，其中上述第1平面與沿上述保持器之徑方向之直線交叉之第1角度，小於上述第2平面與上述直線交叉之第2角度。 (3)如(1)或(2)記載之圓筒滾子軸承用樹脂製保持器，其中上述第1平面與沿上述保持器之徑方向之直線交叉之第1角度，係以形成上述凹槽部之一對上述第1平面間之距離，遍及上述保持器之半徑方向均相同，或隨著朝向上述保持器之外徑側而互相分離之方式形成。 (4)一種圓筒滾子軸承，其特徵在於具備：於內周面形成外輪軌道面之外輪； 於外周面形成內輪軌道面之內輪； 轉動自如地配置於上述外輪軌道面與上述內輪軌道面之間之複數個圓筒滾子；及 如(1)～(3)中任一項之圓筒滾子軸承用樹脂製保持器。 [發明之效果] 根據本發明之圓筒滾子軸承用樹脂製保持器及圓筒滾子軸承，位於較滾子固持部靠近軸向外側之柱部之軸向兩端部之圓周方向兩側面，分別具備：柱部之圓周方向長度自外周面向內徑側逐漸縮短之第1平面；及柱部之圓周方向長度自與該第1平面之連接部向內徑側逐漸增長之第2平面。又，柱部與圓環部之間之凹槽角部具備：連結第1平面與圓環部之具有第1曲率半徑之第1曲面；及連結第2平面與圓環部之具有大於第1曲率半徑之第2曲率半徑之第2曲面。再者，圓筒滾子之公轉中心與保持器之軸芯一致之狀態下，第1平面與第2平面之連接部及第1曲面與第2曲面之連接部，位於較圓筒滾子之節圓直徑靠近內徑側。 藉此，可增厚由第2平面構成之柱部之內徑側之壁厚，又，可藉由第2曲面緩和凹槽角部之應力集中，可提高柱部之內徑側之強度。其結果，滾子引導方式之保持器中，即使於嚴酷之使用條件下亦可確保充分之耐久性。 又，第1曲面與第2曲面分別為單一之曲率半徑，故可容易製作凹槽角部。 再者，圓筒滾子之公轉中心與保持器之軸芯一致之狀態下，第1平面與第2平面之連接部及第1曲面與第2曲面之連接部位於較圓筒滾子之節圓直徑靠近內徑側，故可以圓筒滾子之倒角部與凹槽角部確實不接觸之方式設計。
以下，基於圖式，詳細說明本發明之一實施形態之圓筒滾子軸承用樹脂製保持器及圓筒滾子軸承。 如圖1所示，圓筒滾子軸承10具備：外輪11，其於內周面形成外輪軌道面11a；內輪12，其於外周面形成內輪軌道面12a；複數個圓筒滾子13，其轉動自如地配置於外輪軌道面11a與內輪軌道面12a之間；及滾子引導方式之樹脂製保持器14，其形成分別轉動自如地保持複數個圓筒滾子13之複數個凹槽部15。 另，圓筒滾子軸承10亦可以潤滑油與潤滑脂之任一潤滑劑潤滑。 樹脂製保持器14包含聚醯胺、聚缩醛、聚醚醚酮、聚醯亞胺、聚苯硫醚等合成樹脂材料，亦可視需要對該樹脂添加玻璃纖維、碳纖維、芳族聚醯胺纖維等強化材。 又，如圖1～圖4所示，樹脂製保持器14具有一對圓環部16、16及於軸向連結一對圓環部16、16之複數個柱部17。於柱部17之軸向中間部17a，具有於軸向互相隔開配置之一對滾子固持部18、18。一對滾子固持部18、18具備特定之軸向長度，以較位於其間之柱部17之側面向圓周方向突出之方式形成。如此，於軸向分割形成之一對滾子固持部18、18可於受到由與圓筒滾子13之互推產生之力時彈性變形，可釋放柱部17所受力之一部分。 另，本實施形態中，包含一對滾子固持部18、18之軸向中間部17a，較位於較一對滾子固持部18、18更靠近軸向外側之柱部17之軸向兩端部17b、及圓環部16、16更向內徑側突出。 柱部17之軸向兩端部17b之圓周方向兩側面19分別具備：第1平面19a，其係柱部17之圓周方向長度自外周面向內徑側逐漸縮短；及第2平面19b，其係柱部17之圓周方向長度自與該第1平面19a之連接部19c向內徑側逐漸增長。藉由具有此種第2平面19b，可增厚柱部17之內徑側壁厚，可防止因強度不足之斷裂。 將第1平面19a與沿保持器14之徑方向之直線L交叉之角度設為第1角度α，將第2平面19b與直線L交叉之角度設為第2角度β時，設定為α＜β。 又，第1平面19a之第1角度α以形成凹槽部15之一對第1平面19a、19a之間之距離D遍及保持器14之半徑方向均相同，或隨著朝向保持器14之外徑側而互相離開之方式形成。藉此，保持器成型時模型不會強制拔出。具體而言，本實施形態中，構成凹槽部15之隣接之柱部17之第1平面19a彼此為互相平行。 又，柱部17與圓環部16、16之間之凹槽角部20具備：連結第1平面19a與圓環部16之具有第1曲率半徑之第1曲面20a；及連結第2平面19b與圓環部16之具有大於第1曲率半徑之第2曲率半徑之第2曲面20b。 再者，圓筒滾子13之公轉中心C1與保持器14之軸芯C2一致之狀態下(參照圖1)，第1平面與19a與第2平面19b之連接部19c及第1曲面20a與第2曲面20b之連接部20c，位於較圓筒滾子13之節圓直徑PCD靠近內徑側。 一般而言，保持器14之凹槽角部20曲率半徑愈大愈可獲得緩和應力集中之效果。但如圖5(b)及圖5(c)所示，凹槽角部20'之曲率半徑較大之情形時，為避免圓筒滾子13之倒角部13a與凹槽角部20'在運轉中接觸，需要減薄柱部17或圓環部16、16之壁厚而設計。其結果，導致柱部17或圓環部16、16之強度降低。 另一方面，本實施形態中，設定為第1曲面20a之第1曲率半徑＜第2曲面20b之第2曲率半徑。滾子引導保持器之情形時，由於高速旋轉時保持器14離心膨脹及熱膨脹，故成為內徑約束型，於保持器14之內徑側產生較大力。因此，為了使凹槽角部20之第1曲面20a之應力集中不會成為問題，而縮小第1曲面20a之第1曲率半徑，確保柱部17之壁厚，並且保有強度(參照圖5(a))，增大凹槽角部20之第2曲面20b之第2曲率半徑，緩和應力集中。 又，由於凹槽角部20之第1及第2曲面20a、20b之曲率半徑分別為單一，故製作上無困難，可容易進行圓筒滾子13之倒角部13a與凹槽角部20確實不接觸之設計。 再者，如上述，第2平面19b之第2角度β設定為大於第1平面19a之第1角度α，因此第1平面19a與第2平面19b之連接部19c位於較圓筒滾子13之節圓直徑PCD靠近內徑側之情形時，亦可容易確保於柱部17之內徑側之壁厚。因此，柱部17之內周面之圓周方向長度a較圖10所示之先前者長。 另，第1平面19a與第2平面19b之連接部19c，及第1曲面20a與第2曲面20b之連接部20c若為滿足上述關係者，則可設計成任意形狀。例如，連接部19c及連接部20c亦可分別形成具備上表面之階梯形狀。 又，本實施形態中，於圓環部16、16之內周面形成有隨著朝向軸向外側而向徑方向外側傾斜之錐面16a。藉此，可提高潤滑油之給排油性。 如上說明，根據本實施形態之圓筒滾子軸承用樹脂製保持器14及圓筒滾子軸承10，位於較滾子固持部18靠近軸向外側之柱部17之軸向兩端部17b之圓周方向側面19分別具備：第1平面19a，其係柱部17之圓周方向長度自外周面向內徑側逐漸縮小；及第2平面19b，其係柱部17之圓周方向長度自與第1平面19a之連接部19c向內徑側逐漸增長。又，柱部17與圓環部16之間之凹槽角部20具備：連結第1平面19a與圓環部16之具有第1曲率半徑之第1曲面20a；及連結第2平面19b與圓環部16之具有大於第1曲率半徑之第2曲率半徑之第2曲面20b。再者，圓筒滾子13之公轉中心C1與保持器14之軸芯C2一致之狀態下，第1平面19a與第2平面19b之連接部19c、及第1曲面20a與第2曲面20b之連接部20c，位於較圓筒滾子13之節圓直徑PCD靠近內徑側。 藉此，可增厚藉由第2平面19b構成之柱部17之內徑側之壁厚，又，可藉由曲率半徑較大之第2曲面20b緩和凹槽角部20之應力集中，可提高柱部17之內徑側之強度。其結果，滾子引導方式之保持器14中，在柱部17之內徑側與圓筒滾子13產生互推力之高度旋轉等嚴酷之使用條件下，亦可確保充分之耐久性。 又，第1曲面20a與第2曲面20b分別為單一之曲率半徑，故可容易製作凹槽角部20。 再者，圓筒滾子13之公轉中心C1與保持器14之軸芯C2一致之狀態下，第1平面19a與第2平面19b之連接部19c、及第1曲面20a與第2曲面20b之連接部20c位於較圓筒滾子13之節圓直徑PCD靠近內徑側，故可以圓筒滾子13之倒角部與凹槽角部20確實不接觸之方式設計。 另，本發明並非限定於上述實施形態，可進行適當變更或改良等。 例如，柱部17之軸向中間部17a之形狀，可如圖6及圖7所示變形。 即，如圖6(a)所示之變化例，柱部17之軸向中間部17a亦可不為自柱部17之軸向兩端部17b或圓環部16、16突出之形狀。又，如圖6(b)所示之變化例，柱部17之軸向中間部17a亦可具有較柱部17之軸向兩端部17b或圓環部16、16更向內徑側突出之凸部30。再者，如圖6(c)所示之變化例，柱部17之軸向中間部17a亦可具有較柱部17之軸向兩端部17b或圓環部16、16更向內徑側及外徑突出之凸部30、31。 再者，如圖7(a)及(b)所示之變化例，向內徑側突出之凸部30亦可於軸向隔開分割形成，如圖7(c)及圖(d)所示之變化例，向內徑側及外徑側突出之凸部30、31兩者亦可於軸向隔開分割形成。且，尤其於內徑側，形成於在軸向分離之複數個凸部30、30之間之排油部32可於遍及柱部17之圓周方向保持潤滑劑，有助於潤滑性。 又，滾子固持部18、18亦只要根據軸向中間部17a之形狀設計即可。即，圖6(a)～(c)所示之變化例中，軸向中間部17a亦可具有遍及其整個區域設置之單一的滾子固持部18，亦可如本實施形態，具有於軸向隔開配置之一對滾子固持部18、18。又，圖7(a)～圖7(c)所示之變化例中，易採取具有於軸向隔開配置之一對滾子固持部18、18之構成，再者，圖7(d)所示之變化例中，軸向中間部17a亦可構成為具有於軸向分別隔開配置之3個滾子固持部18、18、18。 又，如圖6及圖7所示，亦可為於圓環部16、16未設有錐面16a之形狀。 又，如圖8(a)及(b)所示，藉由增加圓環部16、16之徑方向厚度，亦可謀求保持器14之強度提高。具體而言，圖8(a)所示之變化例之情形時，只要使柱部17(滾子固持部18)之外徑大於圓環部16、16之外周面即可，又，圖8(b)所示之變化例之情形時，只要使外徑側凸部31(滾子固持部18)之外徑大於圓環部16、16之外周面即可。藉此，可確保圓筒滾子13之適當開口寬度，且進行圓環部16、16之強度提高。 又，該等變化例中，柱部17之軸向兩端部具有連接柱部17之外周面與圓環部16、16之外周面之傾斜面17c，柱部17之壁厚因該傾斜面17c而增加，藉此柱部17之強度亦提高。 再者，本發明不限於單列圓筒滾子軸承，亦可應用於如圖9所示之複列圓筒滾子軸承。
10‧‧‧圓筒滾子軸承
11‧‧‧外輪
11a‧‧‧外輪軌道面
12‧‧‧內輪
12a‧‧‧內輪軌道面
13‧‧‧圓筒滾子
14‧‧‧保持器(圓筒滾子軸承用樹脂保持器)
15‧‧‧凹槽部
16‧‧‧圓環部
16a‧‧‧錐面
17‧‧‧柱部
17a‧‧‧柱部之軸向中間部
17b‧‧‧柱部之軸向端部
18‧‧‧滾子固持部
19a‧‧‧第1平面
19b‧‧‧第2平面
19c‧‧‧連接部
20‧‧‧凹槽角部
20'‧‧‧凹槽角部
20a‧‧‧第1曲面
20b‧‧‧第2曲面
20c‧‧‧連接部
30‧‧‧凸部
31‧‧‧凸部
32‧‧‧排油部
100‧‧‧保持器
101‧‧‧柱部
102‧‧‧滾子
a‧‧‧圓周方向長度
α‧‧‧第1角度
β‧‧‧第2角度
C1‧‧‧公轉中心
C2‧‧‧軸芯
PCD‧‧‧滾子節圓直徑
圖1係顯示應用本發明之一實施形態之圓筒滾子軸承用保持器之圓筒滾子軸承之縱剖視圖。 圖2係顯示圖1之圓筒滾子軸承用保持器之要部立體圖。 圖3係顯示圖1之圓筒滾子軸承用保持器之要部剖視圖。 圖4係顯示沿圖3之Ⅳ-Ⅳ線之圓筒滾子軸承用保持器之剖視圖。 圖5(a)係顯示本實施形態之保持器之柱部外徑側之凹槽部角部與滾子之關係之圖，(b)係顯示減薄柱部之壁厚且增大凹槽角部之曲率半徑之情形之圖。(c)係顯示減薄圓環部之壁厚且增大凹槽角部之曲率半徑之情形之圖。 圖6(a)～(c)係顯示本發明之第1～第3變化例之圓筒滾子軸承之要部剖視圖。 圖7(a)～(d)係顯示本發明之第4～第7變化例之圓筒滾子軸承之要部剖視圖。 圖8(a)及(b)係顯示本發明之第8及第9變化例之圓筒滾子軸承之要部剖視圖。 圖9係顯示本發明之第10變化例之圓筒滾子軸承之要部剖視圖。 圖10係顯示先前之圓筒滾子軸承之要部剖視圖。

Claims (4)

  1. 一種圓筒滾子軸承用樹脂保持器，其係包含一對圓環部及於軸向連結該一對圓環部之複數個柱部，且形成分別將複數個圓筒滾子旋轉自如地保持之複數個凹槽部之以滾子引導方式使用者，其特徵在於： 上述柱部於其軸向中間部具有滾子固持部， 位於較該滾子固持部靠近軸向外側之上述柱部之軸向兩端部之圓周方向兩側面，係分別包含上述柱部之圓周方向長度自外周面向內徑側逐漸縮短之第1平面；及上述柱部之圓周方向長度自與該第1平面之連接部向內徑側逐漸增長之第2平面；且 上述柱部與上述圓環部之間之凹槽角部包含：連結上述第1平面與上述圓環部之具有第1曲率半徑之第1曲面；及連結上述第2平面與上述圓環部之具有大於上述第1曲率半徑之第2曲率半徑之第2曲面， 上述圓筒滾子之公轉中心與上述保持器之軸芯一致之狀態下，上述第1平面與上述第2平面之連接部、及上述第1曲面與上述第2曲面之連接部，係位於較上述圓筒滾子之節圓直徑靠近內徑側。
  2. 如請求項1之圓筒滾子軸承用樹脂製保持器，其中上述第1平面與沿上述保持器之徑方向之直線交叉之第1角度，小於上述第2平面與上述直線交叉之第2角度。
  3. 如請求項1或2之圓筒滾子軸承用樹脂製保持器，其中上述第1平面與沿上述保持器之徑方向之直線交叉之第1角度，係以形成上述凹槽部之一對上述第1平面間之距離，遍及上述保持器之半徑方向均相同、或隨著朝向上述保持器之外徑側而互相分離之方式形成。
  4. 一種圓筒滾子軸承，其特徵在於包含：於內周面形成外輪軌道面之外輪； 於外周面形成內輪軌道面之內輪； 轉動自如地配置於上述外輪軌道面與上述內輪軌道面之間之複數個圓筒滾子；及 如請求項1～3中任一項之圓筒滾子軸承用樹脂製保持器。
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