滾子軸承的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種滾子軸承，其能夠由凸緣承受推力負(fù)載，使?jié)L子端面與凸緣的接觸部的油膜形成能力良好。將能夠與凸緣(6)接觸的滾子(3)的環(huán)狀被引導(dǎo)部(8)設(shè)計(jì)成如下形狀：隨著在垂直于滾子中心軸的方向從滾子中心軸側(cè)的端部(E1)趨向滾道(4)側(cè)的端部(E2)，而環(huán)狀被引導(dǎo)部上的繞滾子中心軸的圓周以逐漸在推力方向趨向滾子長度中央側(cè)的方式縮小，將能夠與環(huán)狀被引導(dǎo)部(8)接觸的凸緣(6)的環(huán)狀引導(dǎo)面(9)設(shè)計(jì)成如下形狀：隨著在徑向從滾道(4)側(cè)的端部(E3)趨向滾子中心軸側(cè)的端部(E4)，而環(huán)狀引導(dǎo)面上的繞軸承中心軸的圓周以逐漸在推力方向趨向軸承外部側(cè)的方式改變，將徑向的直線與連結(jié)環(huán)狀引導(dǎo)面(9)的兩端部(E3、E4)的直線所構(gòu)成的銳角的凸緣角度(θi)、以及該直線與連結(jié)環(huán)狀被引導(dǎo)部(8)的兩端部(E1、E2)的直線所構(gòu)成的銳角的滾子端面角度(θr)分別在整周上設(shè)置為0.1°以上且1.5°以下。
【專利說明】滾子軸承
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能夠由凸緣承受推力負(fù)載的滾子軸承。
【背景技術(shù)】
[0002]在這種滾子軸承中，若如圖9示出的標(biāo)準(zhǔn)圓筒滾子軸承那樣，凸緣91與滾子端面92通過垂直于滾子中心軸的平坦部93、94彼此接觸，則在大的推力載荷作用于軸承時(shí)，在平坦部93、94間沒有間隙，從而潤滑劑難以流入，成為溫度上升、燒傷等的一個(gè)因素。
[0003]以往，作為提高軸承的推力負(fù)載能力的方法，進(jìn)行如下操作:在施加推力負(fù)載時(shí)，由于滾子端面與凸緣間的接觸面壓力過大而可能導(dǎo)致溫度上升、燒傷，所以為了調(diào)整接觸橢圓的位置以及大小，而適當(dāng)?shù)卦O(shè)定凸緣以及滾子端面的表面形狀(專利文獻(xiàn)I)。
[0004]S卩，滾子的端面中公轉(zhuǎn)中能夠與凸緣接觸的環(huán)狀被引導(dǎo)部被加工為如下表面形狀:隨著從滾子中心軸側(cè)的端部趨向滾道側(cè)的端部，而環(huán)狀被引導(dǎo)部的表面上的繞滾子中心軸的圓周以逐漸在推力方向趨向滾子長度中央側(cè)的方式縮小。并且，凸緣中能夠與上述環(huán)狀被引導(dǎo)部接觸的環(huán)狀引導(dǎo)面被加工為如下表面形狀:隨著從滾道側(cè)的端部趨向滾子中心軸側(cè)的端部，而環(huán)狀引導(dǎo)面的表面上的繞軸承中心軸的圓周以逐漸在推力方向趨向軸承外部側(cè)的方式改變。若像這樣在滾子端面的環(huán)狀被引導(dǎo)部以及凸緣的環(huán)狀引導(dǎo)面形成傾斜，則環(huán)狀被引導(dǎo)部與環(huán)狀引導(dǎo)面構(gòu)成點(diǎn)接觸或線接觸的幾何關(guān)系，所以它們之間形成楔形的間隙，從而改善潤滑劑向接觸部的流入性。因此，減少了溫度上升、燒傷等擔(dān)憂，并能夠提聞軸承的推力負(fù)載能力。
[0005]在專利文獻(xiàn)I的發(fā)明中，尤其是，對滾子端面的環(huán)狀被引導(dǎo)部整體實(shí)施具有中心定在滾子中心軸上的曲率半徑(滾子直徑的25倍?100倍左右)的鼓凸加工。由此，當(dāng)滾子端面的環(huán)狀被引導(dǎo)部與凸緣的環(huán)狀引導(dǎo)面的接觸邊界產(chǎn)生邊緣負(fù)載(edge load)時(shí)，不會形成過大的邊緣負(fù)載。通過該曲率半徑、與凸緣相對于垂直于滾子中心軸的方向的銳角的傾斜角度(0.15°?0.65°左右)的組合而能夠調(diào)整接觸橢圓的位置以及大小。
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2002-195272號公報(bào)(尤其是說明書的段落0008、0012、0014)
[0007]即便如上所述那樣改善潤滑劑的流入性，也應(yīng)該在滾子端面的環(huán)狀被引導(dǎo)部與凸緣的環(huán)狀引導(dǎo)面之間不發(fā)生油膜破裂的接觸面壓力的范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，所以軸承負(fù)載推力載荷存在極限。特別是當(dāng)滾子端面的環(huán)狀被引導(dǎo)部以及凸緣的環(huán)狀引導(dǎo)面為點(diǎn)接觸的專利文獻(xiàn)I的表面形狀時(shí)，最大接觸面壓力比標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品顯著增高，從而推力載荷的允許極限變小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本發(fā)明要解決的課題在于在能夠由凸緣承受推力負(fù)載的滾子軸承中，使?jié)L子端面與凸緣的接觸部的油膜形成能力良好。
[0009]解決上述課題的本發(fā)明以如下滾子軸承為前提，S卩、滾子的端面中能夠與凸緣接觸的環(huán)狀被引導(dǎo)部被設(shè)置為如下表面形狀:隨著在垂直于滾子中心軸的方向從滾子中心軸側(cè)的端部趨向滾道側(cè)的端部，而上述環(huán)狀被引導(dǎo)部的表面上的繞滾子中心軸的圓周以逐漸在推力方向趨向滾子長度中央側(cè)的方式縮小，上述凸緣中能夠與上述環(huán)狀被引導(dǎo)部接觸的環(huán)狀引導(dǎo)面被設(shè)置為如下表面形狀:隨著在徑向從滾道側(cè)的端部趨向滾子中心軸側(cè)的端部，而上述環(huán)狀引導(dǎo)面的表面上的繞軸承中心軸的圓周以逐漸在推力方向趨向軸承外部側(cè)的方式改變，能夠由上述凸緣承受推力負(fù)載。如上所述，是為了使?jié)櫥瑒┫驖L子端面與凸緣的接觸部的流入性良好。在此，推力是指平行于軸承中心軸的力。
[0010]當(dāng)滾子的環(huán)狀被弓I導(dǎo)部被凸緣的環(huán)狀引導(dǎo)面向繞軸承中心軸的圓周方向引導(dǎo)時(shí)，環(huán)狀被引導(dǎo)部與環(huán)狀引導(dǎo)面的接觸部構(gòu)成接觸面壓力高的滾動(dòng)接觸、與滑動(dòng)接觸。因此，通過基于彈性流體動(dòng)力潤滑(EHL)理論的數(shù)值分析，能夠求出環(huán)狀被引導(dǎo)部與環(huán)狀引導(dǎo)面的接觸部的任意徑向位置處的油膜厚度。在包括軸承中心軸以及滾子中心軸在內(nèi)的假想平面上，將徑向的直線與連結(jié)上述環(huán)狀引導(dǎo)面的兩端部的直線所構(gòu)成的銳角、以及上述徑向的直線與連結(jié)上述環(huán)狀被引導(dǎo)部的兩端部的直線所構(gòu)成的銳角分別設(shè)為凸緣角度、滾子端面角度，利用上述的數(shù)值分析來摸索出可獲得良好的油膜形成的兩角度的組合。在此，徑向是指垂直于軸承中心軸的方向。
[0011]結(jié)果，本發(fā)明尤其是采用將凸緣角度、滾子端面角度分別在上述環(huán)狀引導(dǎo)面的整周、上述環(huán)狀被引導(dǎo)部的整周上設(shè)置為0.1°以上且1.5°以下的結(jié)構(gòu)。若設(shè)定為該數(shù)值范圍，則環(huán)狀引導(dǎo)面與環(huán)狀被引導(dǎo)部在推力方向能夠接觸的徑向范圍中，在七成以上的徑向區(qū)域能夠形成良好的油膜。在凸緣角度、滾子端面角度中任一個(gè)不足0.1°的情況下，擔(dān)心良好的油膜形成區(qū)域不足。在凸緣角度、滾子端面角度中任一個(gè)超過1.5°的情況下，環(huán)狀引導(dǎo)面、環(huán)狀被引導(dǎo)部在推力方向的投影面積減小，單位寬度的負(fù)載增大油膜形成能力降低，進(jìn)而導(dǎo)致推力負(fù)載能力、加工量增大而不現(xiàn)實(shí)。
[0012]優(yōu)選上述凸緣角度與上述滾子端面角度之差為-0.2°以上且+0.3°以下。無論兩角度是否相同，都能在七成以上的徑向區(qū)域形成良好的油膜。
[0013]尤其是，更優(yōu)選上述凸緣角度與上述滾子端面角度之差為0°。環(huán)狀被引導(dǎo)部以及環(huán)狀引導(dǎo)面構(gòu)成在徑向的整個(gè)區(qū)域可幾何性地線接觸的表面形狀，所以與點(diǎn)接觸的表面形狀相比能夠提聞推力負(fù)載能力。
[0014]更優(yōu)選上述環(huán)狀被引導(dǎo)部整體以及上述環(huán)狀引導(dǎo)面整體被設(shè)置為在包括軸承中心軸在內(nèi)的任意假想平面上形成直線。將環(huán)狀引導(dǎo)面、環(huán)狀被引導(dǎo)部的表面形狀分別加工為簡單的圓錐面，就能夠設(shè)定上述凸緣角度與上述滾子端面角度之差。
[0015]優(yōu)選對上述環(huán)狀被弓I導(dǎo)部以及上述環(huán)狀弓I導(dǎo)面中的至少一方實(shí)施鼓凸加工。能夠緩和邊緣負(fù)載，還起到抑制滾子偏斜、傾斜時(shí)環(huán)狀被引導(dǎo)部與環(huán)狀引導(dǎo)面產(chǎn)生劃傷的作用。
[0016]優(yōu)選在上述滾子的端面中央部形成有磨削退刀部。通過形成磨削退刀部能夠減少滾子寬度面的加工工時(shí)，從而實(shí)現(xiàn)成本降低。另外，中央部構(gòu)成儲油部，有利于更好地潤滑環(huán)狀被引導(dǎo)部與環(huán)狀引導(dǎo)面的接觸部。
[0017]優(yōu)選在上述環(huán)狀被引導(dǎo)部與上述滾子的端面中央部之間設(shè)置有與垂直于滾子中心軸的假想平面平行的中環(huán)狀部。利用中環(huán)狀部基準(zhǔn)易于實(shí)施滾子長度等的測定、管理。
[0018]例如，在內(nèi)圈側(cè)設(shè)置有第一凸緣，在外圈側(cè)設(shè)置有第二凸緣，在包括軸承中心軸以及滾子中心軸在內(nèi)的假想平面上，當(dāng)將上述第一凸緣中連結(jié)能夠與上述滾子的端面接觸的環(huán)狀引導(dǎo)面的兩端部的直線相對于徑向的0°以上且90°以下的角度設(shè)為01、將上述第二凸緣中連結(jié)能夠與上述滾子的端面接觸的環(huán)狀引導(dǎo)面的兩端部的直線相對于徑向的0°以上且90°以下的角度設(shè)為θο時(shí)，0i與Θ O中的至少一方被設(shè)定為上述凸緣角度，并且Qi與θ ο為互不相同的值。
[0019]本發(fā)明優(yōu)選上述滾子由圓筒滾子構(gòu)成的圓筒滾子軸承。這是由于對圓筒滾子軸承而言，在圓錐滾子軸承中，基于因軸承內(nèi)部的圓錐面旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的抽吸作用而向承受推力負(fù)載的凸緣側(cè)輸送潤滑劑，但在圓筒滾子軸承中得不到相同的抽吸作用。
[0020]如上所述，本發(fā)明通過采用上述構(gòu)成，在能夠利用凸緣承受推力負(fù)載的滾子軸承中，能夠提升滾子端面與凸緣的接觸部即環(huán)狀被引導(dǎo)部與環(huán)狀引導(dǎo)面之間的油膜形成能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1 (a)是表示第一實(shí)施方式的滾子軸承的剖視圖，圖1 (b)是表示第一實(shí)施方式的凸緣角度和滾子端面角度的示意圖。
[0022]圖2是表示凸緣角度與滾子端面角度相等的情況下的在各種設(shè)定角度的油膜厚度的計(jì)算結(jié)果的圖表。
[0023]圖3是表示相對于凸緣角度0.4°而滾子端面角度各自不同的情況下的油膜厚度的計(jì)算結(jié)果的圖表。
[0024]圖4是表示相對于凸緣角度0.6°而滾子端面角度各自不同的情況下的油膜厚度的計(jì)算結(jié)果的圖表。
[0025]圖5是表示相對于凸緣角度0.8°而滾子端面角度各自不同的情況下的油膜厚度的計(jì)算結(jié)果的圖表。
[0026]圖6是第二實(shí)施方式的滾子的局部剖視圖。
[0027]圖7是第三實(shí)施方式的滾子的局部剖視圖。
[0028]圖8是第四實(shí)施方式的滾子的局部剖視圖。
[0029]圖9是表示現(xiàn)有例子的圓筒滾子軸承的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]基于附圖對本發(fā)明的第一實(shí)施方式的滾子軸承(以下，稱之為“軸承”)進(jìn)行說明。如圖1(a)所示，該軸承具備內(nèi)圈1、外圈2以及多個(gè)滾子3。
[0031]內(nèi)圈I由形成有滾道4和第一凸緣6的環(huán)狀部件構(gòu)成。外圈2由形成有滾道5和第二凸緣7的環(huán)狀部件構(gòu)成。以下，將第一凸緣6、第二凸緣7分別稱為凸緣6、凸緣7。凸緣6、7也可以由擋圈形成。
[0032]滾子3由圓筒滾子形成。
[0033]朝向圖中的右方加載于軸承的推力載荷能夠由內(nèi)側(cè)的滾道4側(cè)的凸緣6、外側(cè)的滾道5側(cè)的右側(cè)的凸緣7承受。朝向左方加載于軸承的推力載荷能夠由外側(cè)的滾道5側(cè)的左側(cè)的凸緣7承受。
[0034]圖1 (a)、圖1 (b)是以滾子3不偏斜以及不傾斜并且滾子3的兩端面與凸緣6、7相向的狀態(tài)為前提夸大因油膜形成而產(chǎn)生的滾子3與滾道4、5、凸緣6、7的接觸部的間隙而在包括軸承中心軸以及滾子中心軸在內(nèi)的假想平面上描繪出的。[0035]滾子3的環(huán)狀被引導(dǎo)部8和凸緣6、7的環(huán)狀引導(dǎo)面9、10由滾子3滾動(dòng)而在滾道
4、5間公轉(zhuǎn)的期間能夠在推力方向接觸的滾子3的端面和凸緣6、7的側(cè)面的繞軸承中心軸的圓環(huán)狀表面區(qū)域構(gòu)成。
[0036]滾子3的端面中能夠與凸緣6、7接觸的環(huán)狀被引導(dǎo)部8設(shè)置為如下表面形狀:隨著在垂直于滾子中心軸的方向從滾子中心軸側(cè)的端部EI趨向滾道4、5側(cè)的端部E2，而環(huán)狀被引導(dǎo)部8的表面上的繞滾子中心軸的圓周(圖1(b)中用直徑Dl例示)以逐漸在推力方向趨向滾子長度中央側(cè)的方式縮小。
[0037]環(huán)狀被引導(dǎo)部8整體被設(shè)置為在包括軸承中心軸在內(nèi)的任意假想平面上形成直線。即，圖示例的環(huán)狀被引導(dǎo)部8由以滾子中心軸為中心的單一的圓錐面構(gòu)成。
[0038]凸緣6、7中能夠與環(huán)狀被引導(dǎo)部8接觸的環(huán)狀引導(dǎo)面9、10被設(shè)置為如下表面形狀:隨著在徑向從滾道4、5側(cè)的端部E3趨向滾子中心軸側(cè)的端部E4，而環(huán)狀引導(dǎo)面9、10的表面上的繞軸承中心軸的圓周(圖中用直徑D2、D3表示)以逐漸在推力方向趨向軸承外部側(cè)的方式改變。在內(nèi)圈I的凸緣6中進(jìn)行增大直徑D2的改變即可，在外圈2的凸緣7中進(jìn)行縮小直徑D3的改變即可。
[0039]環(huán)狀引導(dǎo)面9的整體、10的整體分別被設(shè)置為在包括軸承中心軸在內(nèi)的任意假想平面上形成直線。即，圖示例的環(huán)狀引導(dǎo)面9、10分別由以軸承中心軸為中心的單一的圓錐面構(gòu)成。
[0040]以下，將凸緣6中連結(jié)環(huán)狀引導(dǎo)面9的兩端部E3、E4的直線相對于徑向的0°以上且90°以下的角度稱 為0i，尤其是在指徑向的直線與連結(jié)兩端部E3、E4的直線所構(gòu)成的銳角時(shí)，區(qū)分稱為凸緣角度θ?。另外，將凸緣7中連結(jié)環(huán)狀引導(dǎo)面10的兩端部Ε3、
直線相對于徑向的0°以上且90°以下的角度稱為θο，尤其是在指徑向的直線與連結(jié)兩端部Ε3、Ε4的直線所構(gòu)成的銳角時(shí)，區(qū)分稱為凸緣角度θ0。另外，將徑向的直線與連結(jié)環(huán)狀被引導(dǎo)部8的兩端部El、Ε2的直線所構(gòu)成的銳角稱為滾子端面角度Θr。
[0041]彈性流體動(dòng)力潤滑(EHL)理論的線接觸的油膜厚度的計(jì)算公式Dowson-Higginson公式如數(shù)學(xué)公式I所示。以該公式為基礎(chǔ)對凸緣角度Θ 1、Θ 0以及滾子端面角度Θr的角度范圍進(jìn)行研究。即，對正對的滾子3與凸緣6、7的接觸部(環(huán)狀被引導(dǎo)部8與環(huán)狀引導(dǎo)面9、10之間)的各個(gè)位置處的油膜厚度進(jìn)行計(jì)算，從而求出徑向的油膜厚度的分布。
[0042][數(shù)學(xué)公式I]
【權(quán)利要求】
1.一種滾子軸承，滾子(3)的端面中能夠與凸緣(6、7)接觸的環(huán)狀被引導(dǎo)部(8)被設(shè)置為如下表面形狀:隨著在垂直于滾子中心軸的方向從滾子中心軸側(cè)的端部(El)趨向滾道(4、5)側(cè)的端部(E2)，而所述環(huán)狀被引導(dǎo)部(8)的表面上的繞滾子中心軸的圓周以逐漸在推力方向趨向滾子長度中央側(cè)的方式縮小， 所述凸緣(6、7)中能夠與所述環(huán)狀被引導(dǎo)部(8)接觸的環(huán)狀引導(dǎo)面(9、10)被設(shè)置為如下表面形狀:隨著在徑向從滾道(4、5)側(cè)的端部(E3)趨向滾子中心軸側(cè)的端部(E4)，而所述環(huán)狀引導(dǎo)面(9、10)的表面上的繞軸承中心軸的圓周以逐漸在推力方向趨向軸承外部側(cè)的方式改變， 能夠由所述凸緣(6、7)承受推力負(fù)載， 所述滾子軸承的特征在于， 在包括軸承中心軸以及滾子中心軸在內(nèi)的假想平面上，當(dāng)將徑向的直線與連結(jié)所述環(huán)狀引導(dǎo)面(9、10)的兩端部(E3、E4)的直線所構(gòu)成的銳角、以及所述徑向的直線與連結(jié)所述環(huán)狀被引導(dǎo)部⑶的兩端部(El、E2)的直線所構(gòu)成的銳角分別設(shè)為凸緣角度(Θ 1、θ ο)、滾子端面角度(Θ r)時(shí)，凸緣角度(Θ 1、θ ο)、滾子端面角度(Θ r)分別在所述環(huán)狀引導(dǎo)面(9、10)的整周、所述環(huán)狀被引導(dǎo)部(8)的整周被設(shè)置為0.1°以上且1.5°以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾子軸承，其特征在于， 所述凸緣角度(Θ 1、θ ο)與所述滾子端面角度(Θ r)之差為-0.2°以上且+0.3°以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的滾子軸承，其特征在于， 所述凸緣角度(Θ 1、θ ο)與所述滾子端面角度(Θ r)之差為0°。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的滾子軸承，其特征在于， 所述環(huán)狀被引導(dǎo)部(8)整體以及所述環(huán)狀引導(dǎo)面(9、10)整體被設(shè)置為在包括軸承中心軸在內(nèi)的任意假想平面上形成直線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的滾子軸承，其特征在于， 對所述環(huán)狀被引導(dǎo)部(22)以及所述環(huán)狀引導(dǎo)面(9、10)中的至少一方實(shí)施鼓凸加工。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的滾子軸承，其特征在于， 在所述滾子的端面中央部(33)形成有磨削退刀部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的滾子軸承，其特征在于， 在所述環(huán)狀被引導(dǎo)部(42)與所述滾子的端面中央部(43)之間設(shè)置有與垂直于滾子中心軸的假想平面平行的中環(huán)狀部(44)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~7中任一項(xiàng)所述的滾子軸承，其特征在于， 在內(nèi)圈(I)側(cè)設(shè)置有第一凸緣出)，在外圈(2)側(cè)設(shè)置有第二凸緣(7)， 在包括軸承中心軸以及滾子中心軸在內(nèi)的假想平面上，當(dāng)將所述第一凸緣(6)中連結(jié)能夠與所述滾子(3)的端面接觸的環(huán)狀引導(dǎo)面(9)的兩端部(E3、E4)的直線相對于徑向的0°以上且90°以下的角度設(shè)為Θ 1、將所述第二凸緣(7)中連結(jié)能夠與所述滾子(3)的端面接觸的環(huán)狀引導(dǎo)面(10)的兩端部(E3、E4)的直線相對于徑向的0°以上且90°以下的角度設(shè)為θ ο時(shí)，Θ i與θ ο中的至少一方被設(shè)定為所述凸緣角度，并且Θ i與θ O為互不相同的值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1~8中任一項(xiàng)所述的滾子軸承，其特征在于，所述滾子(3)由圓 筒滾子構(gòu)成。
【文檔編號】F16C33/66GK104011410SQ201280059184
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月2日
【發(fā)明者】戶田耕平 申請人:Ntn株式會社