TWI777807B - 高壽命耐磨軸承 - Google Patents
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Abstract
一種高壽命耐磨軸承包含一環座單元，及至少一滾子單元。該環座單元包括一環座，及數環座耐磨材。該環座具有一外環及一內環。該外環具有一線狀第一嵌槽。該內環具有一線狀第二嵌槽。該等環座耐磨材填滿該線狀第一嵌槽與該線狀第二嵌槽。該滾子單元包括數個設置於該外環與該內環間的滾子。藉由該等環座耐磨材與該等滾子的硬度高於該外環與該內環的硬度，能夠避免該等滾子在滾動時將該外環與該內環磨損，耐磨性較佳而能提高使用壽命，且因汰換率降低而利於環境保育。此外，僅有該等環座耐磨材與該等滾子使用硬度較高的材質，而能夠降低製造成本。
Description
本發明是有關於一種軸承，特別是指一種高壽命耐磨軸承。
一般工業用的軸承(Bearing)通常由不鏽鋼、中碳鋼、不鏽鋼、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethene,PTFE)，或聚醚醚酮(polyetheretherketone,PEEK)等材質製成，雖然製造成本較低，但耐磨性不足、使用壽命較低，且因為汰換率較高，而造成後續回收作業的負擔，具有不利環境保育的問題。而在航太、高速鐵路、汽車工業、船舶工業或風力發電等重工業設備中會使用到大型及超大型的軸承，為提高其耐用度，通常是將整個軸承的材質完全改以使用硬度較高的材料製成，雖然能提高使用壽命，但為了提高硬度，則需在材料中添加較為稀有的貴重金屬，除了增加冶金的難度之外，亦由於其體積龐大，造成難以製模成型、切銷加工，及影響研磨精度的問題，導致製造時間提高，及產生高昂的成本，無法普及使用，有待改善。
因此，本發明之目的，即在提供一種製造成本較低且能提高使用壽命，進一步達到環境保育的高壽命耐磨軸承。
於是，本發明高壽命耐磨軸承包含一環座單元，及至少一滾子單元。該環座單元包括一環座，及數環座耐磨材。該環座具有一環繞一軸線的外環，及一環繞該軸線且被該外環所圍繞的內環。該外環具有一朝向該內環的一第一環面，及至少一個沿一圓周方向形成於該第一環面的線狀第一嵌槽。該內環具有一朝向該外環的一第二環面，及至少一個沿該圓周方向形成於該第二環面的線狀第二嵌槽。該等環座耐磨材填滿該線狀第一嵌槽與該線狀第二嵌槽。該滾子單元包括數個可滾動地設置於該第一環面與該第二環面間的滾子，該等滾子沿該圓周方向間隔設置且接觸該等環座耐磨材，該等環座耐磨材的硬度與該等滾子的硬度高於該環座的硬度。
本發明之功效在於：藉由該等環座耐磨材與該等滾子的硬度高於該外環與該內環的硬度，且該等環座耐磨材填滿該線狀第一嵌槽與該線狀第二嵌槽，能夠避免該等滾子在滾動時將該外環與該內環磨損，耐磨性較佳而能提高使用壽命，且因汰換率降低而利於環境保育。此外，僅有該等環座耐磨材與該等滾子使用硬度較高的材質，而能夠降低製造成本。
1:環座單元
2、2'、2"、2a:環座
21、21':外環
211、211’:第一環面
212、212’:線狀第一嵌槽
22、22':內環
221、221’:第二環面
222、222’:線狀第二嵌槽
23:保持器
231:容置空間
24:扣環
25:間隔環
3:環座耐磨材
4:滾子單元
41、41'、41"、41a、41b、41c:滾子
411:滾動本體
412:環狀嵌槽
413:滾子耐磨材
L:軸線
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一張剖視圖，說明本發明高壽命耐磨軸承的一第一實施例；圖2是一張剖視圖，說明該第一實施例的一變化例；圖3是一張剖視圖，說明本發明高壽命耐磨軸承的一第二實施例；圖4(A)至圖4(C)分別說明不同實施例與變化例中一滾子單元的一滾子，且該滾子為圓柱形滾柱；圖5是一張剖視圖，說明本發明高壽命耐磨軸承的一第三實施例；圖6是一張剖視圖，說明本發明高壽命耐磨軸承的一第四實施例；圖7是一張剖視圖，說明本發明高壽命耐磨軸承的一第五實施例；圖8(A)至圖8(C)分別說明不同實施例與變化例中一滾子單元的一滾子，且該滾子呈截頭圓錐形；圖9是一張剖視圖，說明本發明高壽命耐磨軸承的一第六實施
例；圖10是一張剖視圖，說明本發明高壽命耐磨軸承的一第七實施例；及圖11是一張剖視圖，說明該第七實施例的一變化例。
圖12是一張剖視圖，說明本發明高壽命耐磨軸承的一第八實施例；及圖13是一張剖視圖，說明該第八實施例的一變化例。
在本新型被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1，本發明高壽命耐磨軸承的一第一實施例，包含一環座單元1，及一滾子單元4。
該環座單元1包括一環座2，及數環座耐磨材3。該環座2具有一環繞一軸線L的外環21、一環繞該軸線L且被該外環21所圍繞的內環22，及一位於該外環21與該內環22間的保持器23。該外環21具有一朝向該內環22的一第一環面211，及一個沿一圓周方向形成於該第一環面211的線狀第一嵌槽212。該內環22具有一朝向該外環21的一第二環面221，及一個沿該圓周方向形成於該第二環面221的線狀第二嵌槽222。該等環座耐磨材3填滿該線狀第一嵌槽212與該線狀第二嵌槽222。該保持器23具有數個容置空間231。
該滾子單元4包括數個分別可滾動地容置該保持器23的該等容置空間231的滾子41，在本第一實施例中，每一滾子41為滾珠。該等滾子41沿該圓周方向間隔設置且接觸該等環座耐磨材3，該等環座耐磨材3的硬度與該等滾子41的硬度高於該環座2的硬度。該環座2的材質為中碳鋼或不鏽鋼，該等環座耐磨材3與每一滾子41的材質為高速鋼(High Speed Steel，英文簡寫：HSS)，或採用其他超高硬度材料，當不能以此為限。
將該等環座耐磨材3與該環座2的結合方法說明如下：當該等環座耐磨材3的材質採用高速鋼(High Speed Steel，英文簡寫：HSS)時，其係以銲接技術將高速鋼固接於該環座2的該線狀第一嵌槽212與該線狀第二嵌槽222，使高速鋼硬度達HRC65~70度。需要說明的是，本第一實施例的每一滾子41是沿該環座2的徑向與該環座2接觸。但在其他變化例中，每一滾子41也可以如圖2所示，是沿傾斜於該環座2的徑向與該環座2接觸，而稱為角接觸軸承(Angular bearing type)，該環座2的外環21與內環22可沿該軸線L的方向相對移動，意即能夠同時承受徑向負荷與軸向負荷。
本發明藉由該等環座耐磨材3與該等滾子41的硬度高於該外環21與該內環22的硬度，且該等環座耐磨材3填滿該線狀第一嵌槽212與該線狀第二嵌槽222，能夠避免該等滾子41在滾動時將
該外環21與該內環22磨損，耐磨性較佳而能提高使用壽命，且因汰換率降低而利於環境保育。此外，僅有該等環座耐磨材3與該等滾子41使用硬度較高的材質，除了能夠減少所使用到的貴重金屬，達到較佳的環保益處之外，當所需的該高壽命耐磨軸承為大型或超大型的軸承時，亦能降低該環座2的製造難度，進一步降低製造成本。因此，確實能達成本發明的目的。
參閱圖3與圖4(A)，本發明高壽命耐磨軸承的一第二實施例與該第一實施例大致相同，不同之處在於：該外環21'具有數個相間隔的該線狀第一嵌槽212。該內環22'具有數個相間隔的該線狀第二嵌槽222。該等環座耐磨材3填滿該等線狀第一嵌槽212與該等線狀第二嵌槽222。每一滾子41'為圓柱形滾柱。藉此，本第二實施例與該第一實施例具有相同的目的與功效。
參閱圖4(A)與圖5，本發明高壽命耐磨軸承的一第三實施例與該第二實施例大致相同，不同之處在於：該高壽命耐磨軸承包含兩個該滾子單元4，該等滾子單元4沿該軸線L的方向間隔設置。該環座2'還具有一設置於該等滾子單元4間且用於固定該外環21與該內環22的扣環24。藉由沿該軸線L的方向間隔設置的該等滾子單元4，本第三實施例除了具有與該第二實施例相同的目的與功效外，還能承受較高的徑向負荷。
參閱圖4(B)與圖6，本發明高壽命耐磨軸承的一第四實施例與該第二實施例大致相同，不同之處在於：每一滾子41"具有一滾動本體411、數個間隔形成於該滾動本體411的外表面的環狀嵌槽412，及數個分別以銲接技術而固接於該等環狀嵌槽412的滾子耐磨材413，該滾子耐磨材413的硬度高於該滾動本體411的硬度，且該滾子耐磨材413接觸該等環座耐磨材3。該環座2與每一滾子41"的滾動本體411的材質為中碳鋼或不鏽鋼。該等環座耐磨材3的材質與每一滾子41"的滾子耐磨材413的材質為(高速鋼High Speed Steel，英文簡寫：HSS)，或採用其他超高硬度材料，當不能以此為限。
需要說明的是，在本第四實施例中，每一滾子41"具有兩個該滾子耐磨材413，但在其他實施例中，每一滾子41"也可以僅具有一個該滾子耐磨材413，或如圖4(C)所示，配合不同的尺寸之每一滾子41"設置兩個以上的該滾子耐磨材413，而相較於小尺寸的該滾子41"，大尺寸的該滾子41"能夠承受較大的負載。
藉由僅有該等環座耐磨材3與該等滾子耐磨材413使用硬度較高的材質，本第四實施例除了具有與該第二實施例相同的目的與功效外，還具有製造成本較低的功效。
參閱圖7與圖8(A)，本發明高壽命耐磨軸承的一第五實施例與該第二實施例大致相同，不同之處在於：
該滾子單元4的每一滾子41a呈截頭圓錐形，藉此，本第四實施例除了具有與該第二實施例相同的目的與功效外，本第五實施例還能承受較高的徑向負荷與軸向負荷。
參閱圖8(B)與圖9，本發明高壽命耐磨軸承的一第六實施例與該第五實施例大致相同，不同之處在於：每一滾子41b具有一滾動本體411、數個間隔形成於該滾動本體411的外表面的環狀嵌槽412，及數個分別以銲接技術而固接於該等環狀嵌槽412的滾子耐磨材413，該滾子耐磨材413的硬度高於該滾動本體411的硬度，且該滾子耐磨材413接觸該等環座耐磨材3。該環座2與每一滾子41b的滾動本體411的材質為中碳鋼或不鏽鋼。該等環座耐磨材3的材質與每一滾子41b的滾子耐磨材413的材質為高速鋼(High Speed Steel，英文簡寫：HSS)，或採用其他超高硬度材料，當不能以此為限。
在本第六實施例中，每一滾子41b具有兩個該滾子耐磨材413，但在其他變化例中，每一滾子41c的滾子耐磨材413的數量也可以如圖8(C)所示，設置三個或三個以上的該滾子耐磨材413，並不以此為限。
藉由僅有該等環座耐磨材3與該等滾子耐磨材413使用硬度較高的材質，本第六實施例除了具有與該第五實施例相同的目的與功效外，還具有製造成本較低的功效。
參閱圖10，本發明高壽命耐磨軸承的一第七實施例與該第五實施例大致相同，不同之處在於：該高壽命耐磨軸承包含兩個該滾子單元4，該等滾子單元4沿該軸線L的方向間隔設置。在本第七實施例中，該環座2"具有兩個沿該軸線L間隔設置的該外環21'、一設置於該等外環21'間的間隔環25，及兩個分別供該等滾子單元4設置的該保持器23。但在其他變化例中，也可以如圖11所示，該環座2a具有兩個沿該軸線L的方向間隔設置的內環22'。藉由沿該軸線L的方向間隔設置的該等滾子單元4，本第七實施例除了具有與該第五實施例相同的目的與功效外，還能提高軸向負荷與徑向負荷的承受力。
參閱圖12，本發明高壽命耐磨軸承的一第八實施例與該第二實施例大致相同，不同之處在於：該外環21’之第一環面211’係設為倒V形，該內環22’之第二環面221’係設為V形，該第一環面211’與第二環面221’係構成一平行四邊形而可供滾子41’滾動於其間，構成第一環面211’之兩斜面上各設有一線狀第一嵌槽212’，構成第二環面221’之兩斜面上各設有一線狀第二嵌槽222’，且第一環面211’上之各線狀第一嵌槽212’係與第二環面221’上之線狀第二嵌槽222’係呈兩兩相對。該等環座耐磨材3係填滿該等線狀第一嵌槽212’與該等線狀第二嵌槽222’。本實施例中滾子41’係圓柱形滾柱，其相鄰之滾子41’間係呈相反方向而排列設置，而能達到低轉
速、高負載及軸向無背隙之功效。
參閱圖13，其係第八實施例的一個變化例，其係於構成倒V形第一環面211’之各斜面上設有數個間隔排列之線狀第一嵌槽212’，構成V形第二環面221’之各斜面上設有數個間隔排列的線狀第二嵌槽222’，除此之外，其與第八實施例係完全相同。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1:環座單元
2:環座
21:外環
211:第一環面
212:線狀第一嵌槽
22:內環
221:第二環面
222:線狀第二嵌槽
23:保持器
231:容置空間
3:環座耐磨材
4:滾子單元
41:滾子
L:軸線
Claims (9)
- 一種高壽命耐磨軸承，包含：一環座單元，包括一環座，及數環座耐磨材，該環座具有一環繞一軸線的外環，及一環繞該軸線且被該外環所圍繞的內環，該外環具有一朝向該內環的一第一環面，及至少一個沿一圓周方向形成於該第一環面的線狀第一嵌槽，該內環具有一朝向該外環的一第二環面，及至少一個沿該圓周方向形成於該第二環面的線狀第二嵌槽，該等環座耐磨材以銲接技術而固接該線狀第一嵌槽與該線狀第二嵌槽；及至少一滾子單元，包括數個可滾動地設置於該第一環面與該第二環面間的滾子，該等滾子沿該圓周方向間隔設置且接觸該等環座耐磨材，該等環座耐磨材的硬度與該等滾子的硬度高於該環座的硬度。
- 如請求項1所述的高壽命耐磨軸承，其中，該環座的材質為中碳鋼或不鏽鋼，該等環座耐磨材與該等滾子的材質為高速鋼(High Speed Steel，英文簡寫：HSS)。
- 如請求項1所述的高壽命耐磨軸承，其中，每一滾子具有一滾動本體、至少一形成於該滾動本體的外表面的環狀嵌槽，及至少一以銲接技術而固接於該環狀嵌槽的滾子耐磨材，該滾子耐磨材的硬度高於該滾動本體的硬度，且該滾子耐磨材接觸該等環座耐磨材。
- 如請求項3所述的高壽命耐磨軸承，其中，該環座與每一滾子的滾動本體的材質為中碳鋼或不鏽鋼，該等環座 耐磨材的材質與每一滾子的滾子耐磨材的材質為高速鋼(High Speed Steel，英文簡寫：HSS)。
- 如請求項1所述的高壽命耐磨軸承，其中，每一滾子可以是滾珠、圓柱形滾柱、截頭圓錐形的滾柱的其中一者。
- 如請求項1所述的高壽命耐磨軸承，其中，該環座還包括一保持器，該保持器位於該外環與該內環間，且具有數個分別容納該等滾子的容置空間。
- 如請求項1所述的高壽命耐磨軸承，其中，該高壽命耐磨軸承包含兩個該滾子單元，該等滾子單元沿該軸線的方向間隔設置。
- 如請求項1所述的高壽命耐磨軸承，其中，該高壽命耐磨軸承包含兩個相間隔的該滾子單元，該等滾子單元沿該軸線的方向鏡像設置，且每一滾子呈截頭圓錐形。
- 如請求項1所述的高壽命耐磨軸承，其中，該外環之第一環面係設為倒V形，該內環之第二環面係設為V形，該第一環面與第二環面’係構成一平行四邊形而可供滾子滾動於其間，構成第一環面之兩斜面上至少各設有一線狀第一嵌槽，構成第二環面之兩斜面上至少各設有一線狀第二嵌槽，且第一環面上之各線狀第一嵌槽係與第二環面上之線狀第二嵌槽係呈兩兩相對，該等環座耐磨材係填滿該等線狀第一嵌槽與該等線狀第二嵌槽，相鄰之滾子間係呈相反方向而排列設置。
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