TW202400908A - 滾動軸承用保持器、滾動軸承、及滾動軸承用保持器之設計方法 - Google Patents
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Abstract
本發明之目的在於提供一種可抑制因形成於相位不同之2個凹槽間之楔作用導致之保持器柱部損傷，且亦可抑制因於單一凹槽內形成之楔作用導致之保持器柱部損傷之滾動軸承用保持器、滾動軸承、及滾動軸承用保持器之設計方法。
於凹槽15中，於周向對向之保持部20、22藉由使彼此之圓弧延長並交叉而形成哥德弧形狀，且藉由特定之凹槽15A之保持部20、22、與相對於該特定之凹槽15A於周向隔開之各凹槽15
n之保持部20、22之各前端部20a、22a之接線T來規定之複數個楔之楔角2θ
n中，正數最小值2θ
min係於將滾動體13與保持器14之摩擦係數設為μ時，滿足θ
min＞tan
-1(μ)。
Description
本發明係關於一種滾動軸承用保持器、滾動軸承、及滾動軸承用保持器之設計方法。
工作機械之主軸有於運轉中因軸承或馬達之發熱，於軸向上引起熱膨脹，且因前側軸承與後側軸承相抵觸引起軸向載荷過大而損傷軸承之虞。為防止該情況，有時於後側軸承使用具有滑動功能之圓筒滾子軸承。又，工作機械之主軸常以高速旋轉而運轉，圓筒滾子軸承有於運轉中因離心力或熱之影響而成為負之徑向間隙之情形。通常，若成為負之徑向間隙，則因滾子徑之相互差而產生前進遲滯，較快之滾子與較慢之滾子介隔保持器之柱部衝突，由滾子對保持器之柱部反復施加負荷。又，保持器自身有時因保持器之自激振動、或滾子之前進遲滯引起之對保持器之按壓、因保持器之重心之偏移而產生之離心力作用等，而於徑向運動，有助長滾子對保持器施加之負荷之可能性。再者，根據保持器之引導方式或形狀，亦有因自滾子施加於保持器之負荷而導致保持器損傷之可能性。
於保持器，根據引導方式，存在軌道輪引導保持器與滾動體引導保持器。
於圖11所示之滾動軸承10中，滾動體引導保持器14B藉由滾動體13限制徑向之運動。藉由滾動體13與設置於柱部17之內徑側之內保持部20之前端部20a、或設置於外徑側之外保持部22之前端部22a接觸，而限制保持器14之徑向之運動。
於滾動體引導保持器14B中，如圖12所示，於保持器14B於徑向運動之情形時，於特定之單一凹槽15，滾動體13與保持部(內保持部20及外保持部22)接觸且咬入成楔狀，有阻礙順利旋轉之可能性。因此，單一凹槽15之楔一般以使楔之角度β
p、β
q儘可能變大之方式設計，即使於保持器14B於徑向運動之情形時，滾動體13亦難以咬入保持部20、22。另，楔之角度β
p、β
q係滾動體13與保持部之接觸點之滾動體13之外周之接線T、與連接滾動體13之中心與保持器14B之中心之線CL所成之角度。
於專利文獻1記載有一種圓筒滾子軸承，其具備滾動體引導形式之保持器，該保持器將連結保持器柱部與圓筒滾子相接之點、與滾子中心之線段，相對於連結滾子中心與保持器中心且於徑向延伸之線所成之角度，設為60°以上72°以下之範圍內，防止圓筒滾子軸承之保持器柱部之楔作用。
又，於專利文獻2記載有一種滾動軸承用保持器，其將通過滾動體與錐形面之接觸點與滾動體之中心之虛擬線、與通過滾動體之中心且相對於徑向垂直之虛擬垂直平面所成之角度，設為較根據滾動體與錐形面之接觸點之摩擦係數設定之摩擦角更大，可於特定之單一之滾動體與收納該滾動體之凹槽中，避免滾動體與凹槽面之邊緣碰撞、或咬入成楔狀。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2005-69282號公報
[專利文獻2]日本專利第5870563號公報
[發明所欲解決之問題]
然而，保持器與滾動體之楔作用不僅於單一凹槽內，亦有因保持器之徑向之運動、或滾動體(滾子)之行進、遲滯等引起，而於相位不同之2個凹槽間產生之可能性。
專利文獻1及2所揭示之滾動軸承用保持器及圓筒滾子軸承均係將單一凹槽內之楔作為問題者，未言及因滾動體(滾子)之行進、遲滯等引起，而於不同之2個凹槽間(除相鄰之凹槽外，亦有分開之凹槽之情形)產生之楔作用導致之滾子之咬入。
本發明係鑑於前述課題而完成者，其目的在於提供一種可抑制因形成於相位不同之2個凹槽間之楔作用導致之保持器柱部損傷之情況，且亦可抑制因單一凹槽內形成之楔作用導致之保持器柱部損傷之情況之滾動軸承用保持器、滾動軸承、及滾動軸承用保持器之設計方法。
[解決問題之技術手段]
本發明之上述目的係藉由下述之構成達成。
[1]一種滾動軸承用保持器，其係具有：複數個凹槽，其等將複數個滾動體滾動自由地保持，該等滾動體係配置在形成於外輪之內周面之外輪軌道與形成於內輪之外周面之內輪軌道之間；且係由上述複數個滾動體引導者；
於上述凹槽中，於周向對向之保持部係藉由使彼此之圓弧延長並交叉而形成哥德弧形狀；且
藉由特定之上述凹槽之保持部、與相對於該特定之凹槽於周向隔開之上述各凹槽之保持部之各前端部之接線，來規定複數個楔；
若上述保持部為形成於上述凹槽之內徑側之內保持，上述楔係藉由凹槽面成為相互背面之關係之側之上述保持部之各前端部之接線而規定；
若上述保持部為形成於上述凹槽之外徑側之外保持，上述楔係藉由凹槽面成為相互對面之關係之側之上述保持部之各前端部之接線而規定；
於將上述保持器與上述滾動體之摩擦係數設為μ時，上述複數個楔之楔角2θ
n中，正數最小值2θ
min滿足θ
min＞tan
-1(μ)。
[2]一種滾動軸承，其使用[1]所記載之滾動軸承用保持器。
[3]一種滾動軸承用保持器之設計方法，其特徵在於，其係設計滾動軸承用保持器之方法，該滾動軸承用保持器係具有：複數個凹槽，其等將複數個滾動體滾動自由地保持，該等滾動體係配置在形成於外輪之內周面之外輪軌道與形成於內輪之外周面之內輪軌道之間；且係由上述複數個滾動體引導；且上述方法係以下述方法設計：
藉由上述凹槽中於周向對向之保持部、與相對於該特定之凹槽於周向隔開之上述各凹槽之保持部之各前端部之接線，來規定複數個楔；
若上述保持部為形成於上述凹槽之內徑側之內保持，上述楔係藉由凹槽面成為相互背面之關係之側之上述保持部之各前端部之接線而規定；
若上述保持部為形成於上述凹槽之外徑側之外保持，上述楔係藉由凹槽面成為相互對面之關係之側之上述保持部之各前端部之接線而規定；
於將上述保持器與上述滾動體之摩擦係數設為μ時，上述複數個楔之楔角2θn中，正之最小值2θ
min滿足θ
min＞tan
-1(μ)。
[發明之效果]
根據本發明之滾動軸承用保持器、滾動軸承、及滾動軸承用保持器之設計方法，可抑制因形成於相位不同之2個凹槽間之楔作用導致之保持器柱部損傷之情況，且亦可抑制因單一凹槽內形成之楔作用導致之保持器柱部損傷之情況。
以下，基於圖式詳細說明本發明之各實施形態之滾動軸承用保持器、及具備該滾動軸承用保持器之滾動軸承。
(第1實施形態)
如圖1(a)及(b)所示，本實施形態之滾動軸承10具備：外輪11，其於內周面形成外輪軌道11a；內輪12，其於外周面形成內輪軌道12a；圓筒滾子13，其係配置於外輪軌道11a與內輪軌道12a間之複數個滾動體；及保持器14，其具有將複數個圓筒滾子13滾動自由地保持之複數個凹槽15。
內輪12於軸向兩側具備於外徑側突出之圓環狀之凸緣部12b，限制圓筒滾子13之軸向移動。
又，於本實施形態中，外輪11、內輪12及圓筒滾子13係鐵製，保持器14設為合成樹脂製。
作為保持器14所使用之合成樹脂材料，例舉基材酚醛樹脂，作為基材，若為積層板亦可使用紙、木棉布、石棉布、玻璃纖維布、尼龍織物，若為成形品，亦可使用木粉、木棉、紙漿、石棉、雲母、玻璃纖維等。又，亦可為聚醯胺、聚縮醛、聚醚醚酮、聚醯亞胺、聚苯硫醚等之樹脂，根據需要，亦可添加玻璃纖維、碳纖維、芳香族聚醯胺纖維等之強化材。再者，保持器14亦可為銅合金或實施鍍銀等之鐵。
保持器14具備：一對圓環部16，其形成於軸向兩側；及複數個柱部17，其等將一對圓環部16於軸向相連，於圓周向以特定之間隔形成；各凹槽15形成於一對圓環部16、與相鄰之柱部17之間。
如圖1(b)所示，保持器14係內保持之滾動體引導保持器，於周向對向之柱部17之側面具有於凹槽15之內徑側彎曲之內保持部20，自內保持部20將外徑側設為相互平行之平面21。另，內保持部20亦可形成於凹槽15之軸向整體，又可於軸向分割對稱地形成。
藉此，於保持器14與圓筒滾子13相對地於徑向移動時，保持器14不接觸於外輪11、及內輪12，內保持部20之前端部20a接觸於圓筒滾子13，藉此限制保持器14之徑向之運動。即，保持器14欲自圖示之狀態移動至上方時，內保持部20亦與圓筒滾子13抵接，使移動受限制。又，保持器14欲移動至下方時，180°相反側之內保持部20亦與圓筒滾子13抵接，使移動受限制。
又，內保持部20於自軸向觀察保持器14之剖面時，由大於圓筒滾子13之半徑r之曲率半徑R
1形成，於周向對向之內保持部20藉由使彼此之圓弧延長並交叉而形成哥德弧形狀。
再者，參照圖2，於周向隔開之複數個凹槽15間，保持器14自中立位置於徑向運動，2個圓筒滾子13自中立位置相對於公轉方向於前側(行進側)與後側(遲滯側)運動，於各者之圓筒滾子13與凹槽面成為相互背面之關係之側之內保持部20之前端部20a接觸時，形成楔W
in(n係自1開始之正整數)。此時，各前端部20a之接線T所成之角度構成複數個凹槽15間之楔角2θ
n(n係自1開始之正整數)。另，於圖2中，僅顯示楔W
i1、W
i2。
即，於圖2中，藉由特定之凹槽15(基準之凹槽15A)之一對內保持部20、與相對於該特定之凹槽15A於周向隔開之各凹槽15
n(n：1、2、...、z-1(z：縱凹槽數))之一對內保持部20之中，凹槽面成為相互背面之關係之側之內保持部20之各前端部20a之接線T構成楔角2θ
n。
且，於本實施形態中，為了抑制相位不同之2個凹槽15之楔W
in之咬入，以複數個楔W
in之楔角2θ
n中正數最小值2θ
min滿足θ
min＞tan
-1(μ)之方式設計。此處，μ係保持器14與圓筒滾子13之摩擦係數。
因此，例如，於將保持器14設為樹脂製，將圓筒滾子13設為鐵製之以油潤滑下之摩擦係數為0.10以下之範圍內，根據後述之圖4之圖表之關係，以楔角2θ
n之正數最小值2θ
min超過11.4°之方式設計。
以下，對為了抑制相位不同之2個凹槽15之楔W
in之咬入，以複數個楔W
in之楔角2θ
n中正數最小值2θ
min滿足θ
min＞tan
-1(μ)之方式設計之理由進行說明。
如圖2所示，於不同之凹槽15間形成之楔角2θ
n按凹槽15之組合不同，於總凹槽數Z之保持器14中，於成為基準之凹槽15A、與自成為基準之凹槽15A於逆時針方向之周向第n個凹槽15
n之間形成之楔角2θ
n，使用連結凹槽徑中心(內保持部20之曲率中心)O1與內保持部20之前端部20a之線L1、與相對於凹槽15之對稱線L3垂直之線L2所成之角度α
0，由下述式(1)顯示。另，所謂對稱線L3係將凹槽15之周向中間位置、與保持器14之中心C沿著徑向連結之線。
其中，
另，圖2顯示各圓筒滾子13於圓周方向以等間隔配置，且保持器14位於中立位置之狀態。中立位置意指軸承10之旋轉中心與保持器14之中心C一致，且圓筒滾子13之中心O2處於凹槽15之對稱線L3上之情形。
根據式(1)，於不同之凹槽15間形成之楔角2θ
n按凹槽15以-360/Z之間距變化，於其中一定存在成為正數最小值之楔角2θ
min。負楔角2θ
n由於為楔脫落方向而不成問題。於本實施形態中，以楔角2θ
n中正數最小值2θ
min儘可能取較大之值之方式設計，藉此減小因楔W
in產生之力。
具體而言，例如，於2α
0=43、Z=18之情形時，各凹槽15之楔角2θ
n以2θ
1、2θ
2、2θ
3、2θ
4、2θ
5、..之順序，成為+23°、+3°、-17°、-37°…。此時，2θ
2=+3°形成正數最小楔之角度。
為了增大最小之楔角2θ
n，進行變更凹槽15之內保持部20之曲率半徑等之調整，若設為2α
0=37°，則各凹槽15之楔角2θ
n成為+17°、-3°、-23°、-43°...，楔角之正數最小值2θ
min成為2θ
1=+17°。因此，可藉由將楔角之正數最小值2θ
min自+3°增大至+17°，而減少楔Win之力。
楔角與力之關係於將圖3(b)所示之楔打入物體之圖中，使用摩擦係數μ，由F=2×N×(μ×cosθ+sinθ)顯示。F係打入楔之力，2θ係楔角，N係來自打入楔之物體之反作用力，該N之反作用力成為物體自楔受到之力。
圖3(a)之圖表係於上述之計算式中設定F=1N者。例如，於將楔角2θ設為3°(θ=1.5°)、及17°(θ=8.5°)，將保持器14之材質設為樹脂，將圓筒滾子13之材質設為鐵時，若將樹脂與鐵之摩擦係數假設為0.2，則因楔產生之力N於楔角2θ為3°時，N=2.21，於楔角2θ為17°時，N=1.45，可藉由增大楔角2θ，來減少因楔產生之力(N)。即，減少保持器14之損傷之風險。
如圖4所示，打入之楔為自然脫落、或不脫落，依存於由摩擦係數μ與摩擦角λ之關係式λ=tan
-1(μ)決定之摩擦角λ。即，若θ＞λ=tan
-1(μ)，便無需用於使楔脫落之力，若θ＜=tan
-1(μ)，便需要用於使楔脫落之力。若楔未自然脫落，則因楔產生之力持續對保持器14施加負荷，造成保持器14之損傷之風險。因此，期望設為即使不存在用於使楔脫落之力，亦可使楔自然脫落之楔角2θ。
於將保持器14設為尼龍樹脂製、將圓筒滾子13設為鋼製時，油潤滑下之摩擦係數μ係以0.10～0.16顯示(根據文獻「用於加工與設計之塑膠之機械性質」)。根據該文獻，顯示於極輕載荷之環境下摩擦係數μ係0.16左右，隨著載荷增加摩擦係數具有減少至0.1左右之傾向。考量保持器之柱部損傷之模式，因設想柱部自圓筒滾子13受到之面壓較高，故推測此時之摩擦係數μ係0.1左右。將摩擦係數設為μ=0.10之情形時之摩擦角λ基於上式成為λ=5.7°。因此，藉由將楔角2θ
n之正數最小值2θ
min設為超過11.4°(θ
min=5.7°)，於保持器與圓筒滾子13咬入成楔狀之情形時，楔亦自然脫落，故楔引起之力之負荷無以為繼，而可減少保持器之損傷。
另，因摩擦係數μ=0.16之情形時，摩擦角λ=9.1°，故若將楔之角度2θ之正數最小值2θ
min設為18.2°(θ
min=9.1°)以上，便可獲得更好的效果。藉此，可防止由不同相位之凹槽間之楔作用引起之保持器14之損傷。
又，於本實施形態中，將內保持部20之形狀設為哥德弧，控制複數個凹槽15間之楔角2θ
n。其原因在於，於設計保持器14或軸承10時，不受其功能上之制約，而可任意控制凹槽15間之楔角2θ
n。
例如，作為控制凹槽15間之楔角2θ
n之其他設計方法，有以下之(A)～(D)，但任一者皆有如下之課題或制約。
(A)以非哥德弧變更凹槽徑。
於考量以非哥德弧變更凹槽徑之情形時，若增大凹槽徑，則會因凹槽與滾動體之周向之間隙變大，而產生凹槽與滾動體之衝突引起之保持器音之問題，或因保持器柱之壁厚變薄，而產生強度降低之問題。
(B)改變保持器之內徑。
於減小保持器之內徑之情形時，因擔心組合軸承時與內輪凸緣之緩衝，故調整寬度具有限度。
又，於增大保持器之內徑之情形時，保持部之開口寬度變大，容易產生單一凹槽內之楔之咬入，再者，因保持器於徑向壁厚變薄，故強度降低。
(C)變更滾動體數(凹槽數)。
若勉強增加滾動體數，則保持器之柱部變細，強度降低。另一方面，若減少滾動體數則軸承之基本額定載荷降低。又，因滾動體數係對軸承之基本額定載荷造成影響之參數故無法簡單變更。
(D)使凹槽之PCD(保持部之曲率中心)於徑向偏移。
若使凹槽之PCD於外徑側偏移，則保持器凹槽與滾動體之直徑方向之間隙消失，因而調整寬度上有限度。另一方面，若使凹槽之PCD於內徑側偏移，則保持部之開口寬度變大，因楔角減少而容易產生單一凹槽內之楔之咬入。
但，藉由哥德弧控制凹槽間之楔之角度之情形時，亦因增大保持部之曲率半徑R
1而使保持部之開口寬度變大，故容易產生單一凹槽內之楔之咬入。然而，若與藉由上述之(B)改變保持器之內徑、(D)使凹槽之PCD於徑向偏移等之對策而使保持部之開口寬度變大之情形比較，則哥德弧之情形，凹槽之開口寬度一定變窄，因而不易產生單一凹槽內之楔之咬入。
以下，將使用本實施形態之哥德弧，控制不同之凹槽間之楔角之情形、與以非哥德弧控制楔角之情形比較，說明保持部之開口寬度變小，即，不易產生單一凹槽內之楔之咬入的情況。
於圖5(a)所示之保持器14C處於中立位置時，於凹槽徑中心O1(內保持部之圓弧中心)與滾子中心O2一致之先前設計之內保持部20中，由上述之式(1)決定楔角2θ
n之式(1)之參數即α
0'藉由連結凹槽徑中心O1與內保持部20之前端部20a之線L1、及與凹槽15之對稱線L3垂直之線L2形成。此時之內保持部20之開口寬度Wc為Wc=2R
0×cosα
0'。又，保持器14C之凹槽寬度P為P=2×R
0。
此處，圓筒滾子13之數量Z係對軸承之載荷負荷能力產生較大影響之參數，無特別理由難以變更。若不變更圓筒滾子13之數量Z而欲變更不同之凹槽15間之楔角2θ
n，則需要變更α
0'之值。
於圖5(b)所示之其他保持器14D中，藉由不變更凹槽15之曲率半徑R
0，使凹槽徑中心O1於徑向僅偏移Cy，而使α
0'變化至α
0，即，變更凹槽15間之楔角度2θ
n。此時之保持部20之開口寬度Wa為W
a=2R
0×cosα
0。
另一方面，於圖1(b)所示之本實施形態之保持器14中，藉由將凹槽徑設為R
1(但R
0＜R
1)，使凹槽徑中心O1於線L2之軸線上僅偏移C
x而設為哥德弧，將連結凹槽徑中心O1與內保持部20之前端部20a之線L1、及與凹槽15之對稱線L3垂直之線L2所成之角度設為α
0。此時，保持部20之開口寬度W
b為W
b=2×(R
1×cosα
0-R
1+P/2)。
因此，凹槽開口寬度W
a與W
b之差W
a-W
b為W
a-W
b=2×(R
1-R
0)×(1-cosα
0)。因(R
1-R
0)＞0，且(1-cosα
0)＞0，故凹槽開口寬度之差W
a-W
b＞0。即，一定為W
a＞W
b，即使於不同之凹槽15間形成之楔角2θ
n相同，哥德弧之設計之情形時亦可減小內保持部20之開口寬度W
b。即，可減少單一凹槽15內之楔之咬入。
如上所述，藉由不同之凹槽之一對內保持部20之中，凹槽面成為相互背面之關係之側之內保持部20之各前端部20a之接線T，構成複數個楔W
in之楔角2θ
n，於將保持器14與圓筒滾子13之摩擦係數設為μ時，可藉由使複數個楔之楔角2θ
n中，正數最小值2θ
min滿足θ
min＞tan
-1(μ)，而大幅地減少保持器14之損傷之風險。
因此，本實施形態之滾動軸承可特別適宜地使用於，有以遍及整周成為負之徑向間隙之運轉條件運轉之虞之軸承，例如，支持工作機械之主軸之圓筒滾子軸承。
又，於本實施形態中，於控制不同之凹槽間形成之楔角時，於凹槽中於周向對向之內保持部20設為藉由使彼此之圓弧延長並交叉而形成之哥德弧形狀，藉此可抑制因單一凹槽內形成之楔作用導致保持器14之柱部17損傷之情況。
(第2實施形態)
接著，對第2實施形態之滾動軸承用保持器、及具備該滾動軸承用保持器之滾動軸承進行說明。
於本實施形態之滾動體引導保持器14中，替代於上述之凹槽15之內徑側形成內保持部20之內保持，如圖6所示，設為於凹槽15之外徑側形成外保持部22之外保持。
如圖6所示，於保持器14之周向對向之柱部17之側面具有彎曲至凹槽15之外徑側之外保持部22，且自外保持部22將內徑側設為相互平行之平面23。
藉此，於保持器14與圓筒滾子13相對地於徑向移動時，圓筒滾子13接觸與凹槽15之外徑側對向設置之外保持部22之前端部22a，藉此限制保持器14之徑向之運動。
又，外保持部22於自軸向觀察保持器14之剖面時，由大於圓筒滾子13之半徑r之曲率半徑R
2形成，於周向對向之外保持部22藉由將彼此之圓弧延長並交叉而形成哥德弧形狀。
圖7係說明於凹槽15之外徑側形成外保持部22之保持器14之於周向隔開之凹槽15間之楔角2θ
n之側視圖。於外保持部22為形成於凹槽15之外徑側之外保持之情形時，楔角2θ
n藉由凹槽面成為相互對面之關係之側之外保持部22、22之各前端部22a之接線T所成之角度規定。
於外保持中，於不同之凹槽15間形成之楔角2θ
n亦按各凹槽15之組合而不同。於總凹狀數量Z之保持器14中，於成為基準之凹槽15A、與自成為基準之凹槽15A朝相鄰側第n個凹槽15
n之間形成之楔之角度2θ
n使用連結凹槽徑中心O1與外保持部22之前端部22a之線L1、與相對於凹槽15之對稱線L3垂直之線L2所成之角度α
0，於圖2說明完畢之式(1)，即，2θ
n=2α
0-360n/Z成立。
因此，與內保持部20同樣，於將保持器14與圓筒滾子13之摩擦係數設為μ時，藉由以複數個楔之角度2θ
n中正數最小值2θ
min滿足θ
min＞tan
-1(μ)之方式設定，可減少因楔產生之力，且減少保持器14之損傷之風險。
又，於本實施形態中，於控制不同之凹槽間形成之楔角時，於凹槽中於周向對向之外保持部22藉由使彼此之圓弧延長並交叉而設為哥德弧形狀，藉此可抑制因單一凹槽內形成之楔作用導致保持器之柱部損傷之情況。
關於其他構成及作用，與第1實施形態者同樣。
(第3實施形態)
接著，對第3實施形態之滾動軸承用保持器、及具備該滾動軸承用保持器之滾動軸承進行說明。於本實施形態中，如圖8所示，保持器14設為同時具備內保持部20及外保持部22之雙保持。
於該保持器14，亦可藉由以哥德弧形成內保持部20及外保持部22，且將不同之凹槽15間之楔之角度2θ
n中正數最小值2θ
min以於內保持部20及外保持部22均滿足θ
min＞tan
-1(μ)之方式設定，而減少因楔產生之力，又，因楔引起之咬入力無以為繼，故保持器14之損傷之風險減少。
另，作為雙保持，如圖9(a)所示，內保持部20與外保持部22亦可由單一圓弧連續形成。又，如圖9(b)所示，內保持部20之曲率半徑R
1與外保持部20之曲率半徑R
2不同，兩半徑亦可由共通之接線連接。再者，如圖9(c)所示，內保持部20之曲率半徑R
1與外保持部20之曲率半徑R
2不同，內保持部20與外保持部22亦可設為由共通之直線24連接之雙保持。如圖9(d)所示，內保持部20之曲率半徑R
1與外保持部22之曲率半徑R
2不同，亦可設內保持部20與外保持部22於交點25交叉之雙保持。
另，本發明並非限定於上述實施形態者，可進行適當變化或改良等。
例如，內保持部20之前端部20a與外保持部22之前端部22a如圖10(a)～(c)所示，為形成各保持部20、22之曲率半徑R
1、R
2之圓弧之終點部即可。
具體而言，如圖10(a)所示，亦可將保持器14之內周面與內保持部20之交點、與保持器14之外周面與外保持部22之交點分別設為前端部20a、22a。又，如圖10(b)所示，於保持器14之內周面與內保持部20之交點、保持器14之外周面與外保持部22之交點R倒角之情形時，亦可將各保持部20、22與R倒角之連接點分別設為前端部20a、22a。再者，如圖10(c)所示，於保持器14之內周面與內保持部20之交點、保持器14之外周面與外保持部22之交點部分由平坦面倒角之情形時，亦可將各保持部20、22與平坦面之連接點分別設為前端部20a、22a。
又，於上述實施形態中，雖就將滾動體設為圓筒滾子之圓筒滾子用保持器及圓筒滾子軸承進行說明，但本發明亦可應用於將滾動體設為滾珠之滾珠軸承用保持器及滾珠軸承。
如上所述，於本說明書揭示以下事項。
(1)一種滾動軸承用保持器，其係具有：複數個凹槽，其等將複數個滾動體滾動自由地保持，該等滾動體係配置在形成於外輪之內周面之外輪軌道與形成於內輪之外周面之內輪軌道之間；且係由上述複數個滾動體引導者；
於上述凹槽中，於周向對向之保持部係藉由使彼此之圓弧延長並交叉而形成哥德弧形狀；且
藉由特定之上述凹槽之保持部、與相對於該特定之凹槽於周向隔開之上述各凹槽之保持部之各前端部之接線，來規定複數個楔；
若上述保持部為形成於上述凹槽之內徑側之內保持，上述楔係藉由凹槽面成為相互背面之關係之側之上述保持部之各前端部之接線而規定；
若上述保持部為形成於上述凹槽之外徑側之外保持，上述楔係藉由凹槽面成為相互對面之關係之側之上述保持部之各前端部之接線而規定；
於將上述保持器與上述滾動體之摩擦係數設為μ時，上述複數個楔之角度2θ中正數最小值2θ
min滿足θ
min＞tan
-1(μ)。
根據該構成，可抑制因形成於相位不同之2個凹槽間之楔作用導致之保持器柱部損傷之情況，且亦可抑制因單一凹槽內形成之楔作用導致之保持器柱部損傷之情況。
(2)如(1)所記載之滾動軸承用保持器，其中上述複數個楔之角度2θ中，正數最小值2θ
min超過11.4°。
根據該構成，於將保持器設為樹脂製、將滾動體設為鐵製之油潤滑下之摩擦係數為0.10以下之範圍內，可抑制相位不同之2個凹槽之楔之咬入，且可抑制保持器之柱部之損傷。
(3)如(1)或(2)所記載之滾動軸承用保持器，其中上述保持部之圓弧之曲率半徑，大於上述滾動體之半徑；
根據該構成，於凹槽可以哥德弧形狀來形成於周向對向之保持部。
(4)如(1)至(3)中任一項所記載之滾動軸承用保持器，其係圓筒滾子軸承用。
根據該構成，作為圓筒滾子軸承用保持器，可抑制保持器之柱部損傷之情況。
(5)如(1)至(4)中任一項所記載之滾動軸承用保持器，其係於遍及整周成為負之徑向間隙之運轉條件下使用。
根據該構成，即使於遍及整周成為負之徑向間隙之條件下使用，亦無保持器之柱部損傷之虞。
(6)一種滾動軸承，其使用如(1)至(5)中任一項所記載之滾動軸承用保持器。
根據該構成，無保持器損傷之虞，可獲得可靠性較高之滾動軸承。
(7)如(5)所記載之滾動軸承，其中上述滾動軸承支持工作機械之主軸。
根據該構成，可由可靠性較高之滾動軸承支持工作機械之主軸。
(8)一種滾動軸承用保持器之設計方法，其特徵在於，其係設計滾動軸承用保持器之方法，該滾動軸承用保持器係具有：複數個凹槽，其等將複數個滾動體滾動自由地保持，該等滾動體係配置在形成於外輪之內周面之外輪軌道與形成於內輪之外周面之內輪軌道之間；且係由上述複數個滾動體引導；且上述方法係以下述方法設計：
藉由上述凹槽中於周向對向之保持部、與相對於該特定之凹槽於周向隔開之上述各凹槽之保持部之各前端部之接線，來規定複數個楔；
若上述保持部為形成於上述凹槽之內徑側之內保持，上述楔係藉由凹槽面成為相互背面之關係之側之上述保持部之各前端部之接線而規定；
若上述保持部為形成於上述凹槽之外徑側之外保持，上述楔係藉由凹槽面成為相互對面之關係之側之上述保持部之各前端部之接線而規定；
於將上述保持器與上述滾動體之摩擦係數設為μ時，上述複數個楔之楔角2θn中，正之最小值2θ
min滿足θ
min＞tan
-1(μ)。
根據該構成，可設計保持器，其可抑制因形成於相位不同之2個凹槽間之楔作用導致之保持器柱部損傷之情況，且亦可抑制因單一凹槽形成之楔作用導致之保持器柱部損傷之情況。
2θ
n:楔角
10:滾動軸承
11:外輪
11a:外輪軌道
12:內輪
12a:內輪軌道
12b:凸緣部
13:滾子(滾動體)
14:保持器(滾動軸承用保持器、圓筒滾子軸承用保持器)
14B:保持器
14C:保持器
14D:保持器
15:凹槽
15
1~15
3:凹槽
15A:凹槽
15
n:凹槽
15
Z-1~15
Z-3:凹槽
16:圓環部
17:柱部
20:內保持部(保持部)
20a:前端部
21:平面
22:外保持部(保持部)
22a:前端部
23:平面
24:直線
25:交點
C:中心
CL:線
Cx:距離
Cy:距離
F:力
L1:線
L2:線
L3:線
N:力
O1:凹槽徑中心
O2:滾子中心
P:凹槽寬度
r:滾動體之半徑
R0:曲率半徑
R1:內保持部之曲率半徑
R2:外保持部之曲率半徑
T:前端部之接線
W
a:開口寬度
W
b:開口寬度
W
c:開口寬度
W
i1:楔
W
i2:楔
Z:數量
α
0:角度
α
0':角度
β
p:角度
β
q:角度
μ:摩擦係數
θ:角度
θ
1~θ
3:角度
θ
Z-1~θ
Z-3:角度
圖1(a)係本發明之第1實施形態之具有內保持之保持器之滾動軸承之剖視圖，圖1(b)係沿著圖1(a)之I-I線之剖視圖。
圖2係顯示於圖1所示之保持器之周向隔開之凹槽間之內保持之各楔之角度之概略剖視圖。
圖3(a)係顯示楔之角度與載荷之關係之圖表，圖3(b)係顯示楔之角度與力之關係之模式圖。
圖4(a)係顯示摩擦係數與楔之角度之關係之圖表，(b)係顯示摩擦係數與楔之角度之關係之表。
圖5(a)係顯示先前之凹槽與滾動體之位置關係之說明圖，圖5(b)係顯示參考例之凹槽與滾動體之位置關係之說明圖。
圖6係本發明之第2實施形態之具有外保持之保持器之滾動軸承之剖視圖。
圖7係顯示於圖6所示之保持器之周向隔開之凹槽間之外保持之各楔之角度之概略剖視圖。
圖8係本發明之第3實施形態之具有雙保持之保持器之滾動軸承之概略剖視圖。
圖9(a)係含有單一圓弧之雙保持之保持器之剖視圖，圖9(b)係外保持部與內保持部由共通之接線連接之雙保持之保持器之剖視圖，圖9(c)係外保持部與內保持部由直線連接之雙保持之保持器之剖視圖，圖9(d)係外保持部與內保持部於交點交叉之雙保持之保持器之剖視圖。
圖10(a)～(c)係說明保持部之前端部之模式圖。
圖11(a)係具備先前之滾動體引導保持器之滾動軸承之剖視圖，圖11(b)係沿著圖11(a)之XI-XI線之剖視圖。
圖12(a)係顯示單一凹槽內之外保持之楔之角度之側視圖，圖12(b)係顯示單一凹槽內之內保持之楔之角度之側視圖。
10:滾動軸承
13:滾子(滾動體)
14:保持器(滾動軸承用保持器、圓筒滾子軸承用保持器)
151~153:凹槽
15A:凹槽
15Z-1~15Z-3:凹槽
17:柱部
20a:前端部
C:中心
L1:線
L2:線
L3:線
O1:凹槽徑中心
O2:滾子中心
T:前端部之接線
Wi1:楔
Wi2:楔
Z:數量
α0:角度
θ1~θ3:角度
θZ-1~θZ-3:角度
Claims (10)
- 一種滾動軸承用保持器，其係包含：複數個凹槽，其等將複數個滾動體滾動自由地保持，該等滾動體係配置在形成於外輪之內周面之外輪軌道與形成於內輪之外周面之內輪軌道之間；且係由上述複數個滾動體引導者； 於上述凹槽中，於周向對向之保持部係藉由使彼此之圓弧延長並交叉而形成哥德弧形狀；且 藉由特定之上述凹槽之保持部、與相對於該特定之凹槽於周向隔開之上述各凹槽之保持部之各前端部之接線，來規定複數個楔； 若上述保持部為形成於上述凹槽之內徑側之內保持，上述楔係藉由凹槽面成為相互背面之關係之側之上述保持部之各前端部之接線而規定； 若上述保持部為形成於上述凹槽之外徑側之外保持，上述楔係藉由凹槽面成為相互對面之關係之側之上述保持部之各前端部之接線而規定； 於將上述保持器與上述滾動體之摩擦係數設為μ時，上述複數個楔之楔角2θ n中，正數最小值2θ min滿足θ min＞tan -1(μ)。
- 如請求項1之滾動軸承用保持器，其中上述複數個楔之楔角2θ n中，正數最小值2θ min超過11.4°。
- 如請求項1之滾動軸承用保持器，其中上述保持部之圓弧之曲率半徑，大於上述滾動體之半徑。
- 如請求項2之滾動軸承用保持器，其中上述保持部之圓弧之曲率半徑，大於上述滾動體之半徑。
- 如請求項1至4中任一項之滾動軸承用保持器，其係圓筒滾子軸承用者。
- 如請求項1至4中任一項之滾動軸承用保持器，其係於遍及整周成為負之徑向間隙之運轉條件下使用。
- 如請求項5之滾動軸承用保持器，其係於遍及整周成為負之徑向間隙之運轉條件下使用。
- 一種滾動軸承，其使用如請求項1至7中任一項之滾動軸承用保持器。
- 如請求項8之滾動軸承，其中上述滾動軸承支持工作機械之主軸。
- 一種滾動軸承用保持器之設計方法，其特徵在於其係設計滾動軸承用保持器之方法，該滾動軸承用保持器係包含：複數個凹槽，其等將複數個滾動體滾動自由地保持，該等滾動體係配置在形成於外輪之內周面之外輪軌道與形成於內輪之外周面之內輪軌道之間；且係由上述複數個滾動體引導；且上述方法係以下述方法設計： 藉由上述凹槽中於周向對向之保持部、與相對於該特定之凹槽於周向隔開之上述各凹槽之保持部之各前端部之接線，來規定複數個楔； 若上述保持部為形成於上述凹槽之內徑側之內保持，上述楔係藉由凹槽面成為相互背面之關係之側之上述保持部之各前端部之接線而規定； 若上述保持部為形成於上述凹槽之外徑側之外保持，上述楔係藉由凹槽面成為相互對面之關係之側之上述保持部之各前端部之接線而規定； 於將上述保持器與上述滾動體之摩擦係數設為μ時，上述複數個楔之楔角2θn中，正數最小值2θ min滿足θ min＞tan -1(μ)。
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