滚柱轴承转让专利

申请号 : CN200680047346.0

文献号 : CN101331333B

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基本信息:

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 小津琢也

申请人 : NTN株式会社

摘要 :

一种滚柱轴承,具有外圈(12)、内圈(14)、多个滚柱(16)、夹在相邻滚柱(16)间的衬垫(18),衬垫(18)的与滚柱滚动面(18a)相对的面(18b)为跨滚柱(16)的节圆延伸的凹形,且衬垫(18)由任意一个套圈(12或14)引导,在相邻滚柱(16)中夹入衬垫(18)时,衬垫(18)和套圈(12或14)之间存在间隙(Sr)。在滚柱间夹入衬垫的滚柱轴承中,避免在轴承的运转中衬垫被相邻滚柱压紧在外圈或内圈上的状态,减轻衬垫引导面上的发热和摩损等。

权利要求 :

1.一种滚柱轴承,具有外圈、内圈、多个滚柱、夹在相邻滚柱间的衬垫,衬垫的与滚柱滚动面相对的面为跨滚柱的节圆延伸的凹形,且衬垫由任意一个套圈引导,在相邻滚柱中夹入衬垫时,衬垫和所述套圈之间存在间隙,所述套圈为外圈,衬垫具有与外圈内径面相对的面,衬垫的与外圈内径面相对的面为曲率半径小于外圈内径面的曲率半径的凸形,以滚柱外径为Dw、所述外圈内径面的直径为d1、所述间隙为Sr时,0.005×Dw<Sr<0.1×d10.4的关系成立。

2.一种滚柱轴承,具有外圈、内圈、多个滚柱、夹在相邻滚柱间的衬垫,衬垫的与滚柱滚动面相对的面为跨滚柱的节圆延伸的凹形,且衬垫由任意一个套圈引导,在相邻滚柱中夹入衬垫时,衬垫和所述套圈之间存在间隙,所述套圈为内圈,衬垫具有与内圈外径面相对的面,衬垫的与内圈外径面相对的面为凸形,以滚柱外径为Dw、所述内圈外径面的直径为d1、所述间隙为Sr时,0.005×Dw<Sr<0.1×d10.4的关系成立。

3.根据权利要求1或2所述的滚柱轴承,其中,

以滚柱直径为Dw、滚柱个数为Z、圆周方向间隙为S时,0.001×Dw×Z≤S≤0.01×Dw×Z的关系成立。

说明书 :

技术领域

本发明涉及一种不采用保持器而在滚动体间夹有衬垫的滚柱轴承。

背景技术

专利文献1中揭示了不采用保持器而在滚柱间夹有衬垫的滚柱轴承。这种滚柱轴承能够在轴承内装入很多滚柱,能够发挥很高的负载容量。
如图4所示,通过将与滚柱6的滚动面相对的衬垫8的面作成收容滚柱滚动面的凹形,且用套圈(外圈2或内圈4,在此是外圈2)引导衬垫8,由此能够稳定运转中衬垫的举动。可是,因为衬垫8为凹形,所以根据衬垫形状(凹形和套圈的间隙的关系),如图4中粗箭头所示,衬垫8朝向外圈凸缘内周面,从相邻滚柱6受到轴承半径方向的力。其结果,衬垫以压紧在套圈上的状态旋转,特别是当衬垫压紧在非旋转圈上时,在衬垫上作用有制动作用(制动器),从而在旋转速度高时有可能产生烧粘。
为此,如专利文献1中所述,将衬垫的与滚柱滚动面的接触面作成相对于轴承圆周方向正交的平坦面,以使不会从滚柱向衬垫作用半径方向的力。尽管这样,衬垫的姿势也不会始终为一定,有时失去相对于轴承圆周方向正交的状态。该姿势可利用相邻的滚柱进行矫正,不过,在轴承的正反旋转和急加减速等运转条件下,衬垫的姿势非常不稳,从而那时有可能会对衬垫作用朝向半径方向的力,而引起所述引导面的发热和衬垫的异常摩损等。
专利文献1:特许第3549530号公报

发明内容

本发明的主要目的是在滚柱间夹入衬垫的滚柱轴承中,避免在轴承的运转中衬垫被相邻滚柱压紧在外圈或内圈上的状态,减轻衬垫引导面上的发热和摩损等。
本发明的滚柱轴承其特征在于,具有外圈、内圈、多个滚柱、夹在相邻滚柱间的衬垫,衬垫的与滚柱滚动面相对的面为跨滚柱的节圆延伸的凹形,且衬垫由任意一个套圈引导,在相邻滚柱中夹入衬垫时,衬垫和所述套圈之间存在间隙,所述套圈为外圈,衬垫具有与外圈内径面相对的面,衬垫的与外圈内径面相对的面为曲率半径小于外圈内径面的曲率半径的凸形,以滚柱外径为Dw、所述外圈内径面的直径为d1、所述间隙为Sr时,0.005×Dw<Sr<0.1×d10.4的关系成立。
技术方案2的发明是一种滚柱轴承,具有外圈、内圈、多个滚柱、夹在相邻滚柱间的衬垫,衬垫的与滚柱滚动面相对的面为跨滚柱的节圆延伸的凹形,且衬垫由任意一个套圈引导,在相邻滚柱中夹入衬垫时,衬垫和所述套圈之间存在间隙,所述套圈为内圈,衬垫具有与内圈外径面相对的面,衬垫的与内圈外径面相对的面为凸形,以滚柱外径为Dw、所述内圈外径面的直径为d1、所述间隙为Sr时,0.005×Dw<Sr<0.1×d10.4的关系成立。
若在轨道面上用滚柱夹入所述衬垫,则以所述凹形的底作为接触位置决定衬垫的径向位置。此时,通过设定使衬垫和套圈之间具有间隙,从而能够避免衬垫被相邻滚柱压紧在套圈上的状态。即,通过上述设定,衬垫基本上成为滚柱引导,只有位于圆周方向间隙的衬垫从相邻滚柱的束缚中被解放出来,成为旋转速度高时由外圈引导、低时由滚柱或内圈引导的形态。在被解放的衬垫上除自重、离心力以外不作用向半径方向的力,从而能够减轻衬垫引导面上的发热和摩损等。
另外,当所述凸形由2个平面形成时,所述曲率半径是指连接两个平面的交点和各平面的端点的圆弧的曲率半径。由于采用这样的构成,从而获得所谓的“楔膜效应”(在运动方向上变窄的楔状间隙中,流体因粘性而被引入产生压力即负载能力的效应),能够减轻衬垫引导面上的发热和摩损等。在此,所谓“外圈内径面”只要是能够在半径方向上支承·引导衬垫的内径面即可,例如指外圈的轨道面和凸缘内径面等。同样,所谓“内圈外径面”只要是能够在半径方向上支承·引导衬垫的外径面即可,例如指内圈的轨道面和凸缘外径面等。
通过采用技术方案1和2的构成,能够实现运转中不压溃间隙Sr的设定,且能够稳定衬垫的举动。即,下限值(0.005×Dw)是用来容许运转时衬垫的热膨胀的设定值,上限值(0.1×d10.4)是用来减小衬垫的径向位移量的设定值,都是将经过运转试验确认的间隙进行数值化而得到的。
从相邻滚柱的束缚中被解放出来的衬垫在圆周方向间隙中成为自由状态,举动变得不稳定。并且,若衬垫通过圆周方向间隙,则衬垫再次受到来自滚柱的束缚。那时,衬垫因所述凹凸形状而迅速返回到滚柱引导的状态,发生振动。即,若所述间隙Sr大,则衬垫返回滚柱引导的状态时的位移量变大,从而所述振动必然变大。
技术方案3的发明,是在技术方案1或2所述的滚柱轴承中,其特征在于,以滚柱直径为Dw、滚柱个数为Z、圆周方向间隙为S时,0.001×Dw×Z≤S≤0.01×Dw×Z的关系成立。通过这样的构成,从而能够避免轴承运转中随着衬垫和滚柱的热膨胀而产生的圆周方向间隙的消失、且稳定衬垫的举动,能够抑制振动。

附图说明

发明效果
根据本发明,提供一种滚柱间夹有衬垫的滚柱轴承,能够避免衬垫被相邻滚柱压紧在外圈或内圈上的状态,即使在轴承的正反旋转和急加减速等运转条件下,也能够减轻衬垫引导面上的发热和摩损等,还能够稳定衬垫的举动并由此抑制振动。
图1是表示本发明实施方式的圆筒滚柱轴承的剖开立体图。
图2是图1的轴承的局部放大侧视图。
图3是圆筒滚柱轴承的剖视简图。
图4是表示现有技术的圆筒滚柱轴承的局部放大侧视图。
图5A是试验轴承(实施例)的局部放大侧视图。
图5B是衬垫的放大图。
图6A是试验轴承(比较例)的局部放大侧视图。
图6B是衬垫的放大图。
图7是表示旋转速度和外圈温度上升的关系的曲线。
图中,12-外圈,12a-凸缘,14-内圈,14a-凸缘,16-圆筒滚柱,16a-滚动面,16b-端面,18-衬垫,18a-扩张部,18b-滚柱接触面,18c-引导面(扩张部的外周面)。

具体实施方式

以下根据附图说明本发明的实施方式。
图1所示的实施方式是适用于圆筒滚柱轴承的例子,由外圈12、内圈14、圆筒滚柱16和衬垫18构成。该圆筒滚柱轴承为NJ型,外圈12在轨道两侧具有凸缘12a,内圈14在轨道单侧具有凸缘14a。圆筒滚柱16以其滚动面16a在外圈12的轨道面及内圈14的轨道面上滚动。在相邻的圆筒滚柱16间夹有衬垫18。
在衬垫18的两端形成有扩张部18a,该扩张部18a具有与圆筒滚柱16的端面16b相对的面。在此,扩张部18a的外周面(在装入轴承中的状态下朝向半径方向外侧的面)18c为部分圆筒面、换言之是凸曲面。并且,在轴承的旋转中,由外圈12的凸缘12a的内周面引导衬垫18的扩张部18a。从这个意义上说,也将扩张部18a的外周面18c叫做引导面。通过由外圈12引导衬垫18从而稳定衬垫18的举动。即,通过用外圈12的凸缘12a的内周面支承衬垫18的扩张部18a的外周面18c,从而衬垫18的径向活动受到限制,其举动稳定。
衬垫18的与圆筒滚柱16接触的面(以下也叫滚柱接触面)18b的截面形状如图2所示,是曲率半径比滚柱16的滚动面16a的曲率半径稍大的凹圆弧。滚柱接触面18b跨由单点划线所示的滚柱节圆、也就是从滚柱节圆的内径侧延伸到外径侧。从而,基于滚柱16的滚柱面16a而使轴承半径方向上的衬垫18的活动受到限制。
关于衬垫18的材质采用66尼龙(天然)适用于NJ2324E(Φ120×Φ260×86)的情况进行叙述,滚柱16的节圆上的圆周方向间隙S为1.5mm,若以公式表示则为S=0.0026×Dw×Z。另外,衬垫18的最小部壁厚为1.8mm。此时,即使轴承温度上升100℃,滚柱16和衬垫18的热膨胀总和也是1mm左右,不会压溃圆周方向间隙S(参照图3),能够耐受在一般温度条件下的使用。附带说一下,圆筒滚柱(轴承钢)的线膨胀系数为12.5×10-6(℃),衬垫(66尼龙(N))的线膨胀系数为9×10-5(℃)。
扩张部18a的外周面(引导面)18c与外圈12的凸缘12a的内周面相对。如图2所示,在被相邻滚柱16束缚的衬垫18和外圈12的凸缘12a的内周面之间形成细小间隙Sr,衬垫18不会被滚柱16压紧到外圈12的凸缘12a的内周面上。即,如上所述,基于滚柱16的滚动面16a而使轴承半径方向上的衬垫18的活动受到限制,只有位于圆周方向间隙S(参照图3)的衬垫18被从相邻滚柱16的束缚中解放出来,旋转速度高时由外圈12的凸缘12a的内周面引导。
还有,扩张部18除了限制轴承轴向上的衬垫18活动的作用以外,还发挥扩大引导面18c面积的作用。
另外,通过将衬垫18的与外圈12的凸缘12a的内周面相对的面即引导面18c作成曲率半径R1比外圈12的凸缘12a的内周面的曲率半径R2小的凸曲面,由此在引导面18c上产生楔膜效应,能够减轻衬垫18的引导面18c上的发热和摩损等。
再有,通过将引导面18c作成凸曲面,由此即使衬垫18的举动不稳也能够避免引导面18c上的边缘接触。还有,优选是在朝向轴承圆周方向的扩张部18的端缘设置倒角。
为了验证由本发明带来的升温对策效果,对实施例和比较例(相当于专利文献1所述产品的形状)实施温度上升比较试验。作为试验轴承的基础的轴承是图1所示的圆筒滚柱轴承NJ2324E(Φ120×Φ260×86、滚柱各元素:Φ38×62、15个),图5表示实施例的构成,图6表示比较例的构成。还有,两者只是衬垫的与滚柱滚动面相对的面的形状不同,其他相同。
如图5所示,实施例中,衬垫18的与滚柱滚动面相对的面由跨滚柱16的节圆延伸的凹曲面形成,其曲率半径为比滚柱滚动面的19mm稍大的21mm。在此,若在外圈轨道面上用滚柱16夹入衬垫18,则以所述凹曲面的底作为接触位置决定衬垫18的轴承半径方向位置,在衬垫18和外圈12的凸缘内径面之间存在约0.3mm的间隙Sr。即,通过本设定,衬垫18基本上成为滚柱引导,只有位于圆周方向间隙的衬垫18从相邻滚柱16的束缚中被解放出来,当旋转速度高时由外圈12的凸缘内径面引导、低时由滚柱16引导。
如图6所示,比较例中,衬垫的与滚柱滚动面相对的面由相对于轴承圆周方向正交的平坦面形成。即,只要保持所述正交状态,就不会从滚柱向衬垫作用半径方向的力,衬垫在半径方向上具有自由度,当旋转速度高时,在离心力作用下全部衬垫都由外圈的凸缘内径面引导。
对实施例和比较例的试验轴承加载径向负载98kN,将内圈的旋转速度分级提高到最大3500r/min,测定外圈的温度上升。结果如图7和表1所示。图7中横轴表示内圈的旋转速度(r/min)、纵轴表示外圈的温度上升(℃),实线的折线表示实施例的测定值,虚线的折线表示比较例的测定值。实施例的温度上升与比较例相比始终都是较低推移,如表1所示,确认了最大13℃的温度降低效果。
表1