圆柱滚子轴承

技术领域

本发明涉及一种圆柱滚子轴承。

背景技术

轴承所使用的保持器具有在轴承中以等间隔保持滚动体而防止滚动体彼此的接触、有助于高速旋转的作用。保持器具有冲裁保持器(冲压加工保持器)、切制保持器(切削加工保持器)以及基于注塑成型等的成型保持器等。

作为切制保持器，已知有专利文献1所记载的切制保持器。如图10所示，该切制保持器由两个同心的环部1、1以及将这些环部结合的柱部2构成。而且，在形成于相邻的各柱部2之间的凹槽3收容有作为滚动体的圆柱滚子4。另外，在凹槽3的各角部形成有避让部5。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-218135号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，切制保持器中的避让部通过钻孔加工等车削加工而形成。但是，如果进行这样的加工，则从圆弧状的柱部的侧面切入，使柱部的强度降低。即，在一体式切制保持器中，由于避让部5是通过钻孔加工而形成的，因此采取与朝向保持器中心的凹槽中心线平行的直孔的形态。因此，避让部5需要越过圆弧状的柱部2的侧面而切入柱部2侧。在该情况下，柱部2的强度由宽度最窄的部分即通过柱部2的底的截面决定，因此截面积小，强度差。另外，作为保持器，为了轴承的长寿命化及耐久性提高等，优选提供耐振动性优异的保持器。

因此，本发明鉴于这样的实际情况，提供一种不使轴承寿命降低而使用强度及耐久性优异的切制保持器的圆柱滚子轴承。

用于解决课题的方案

本发明的圆柱滚子轴承具备：一对滚道圈；夹设于所述一对滚道圈的滚道面间的多个作为滚动体的圆柱滚子；以及一体型切制保持器，

所述一体型切制保持器具备：一对环状部；多个柱部，它们沿轴向延伸并连结所述一对环状部；以及凹槽，其形成于相邻的所述柱部之间并收容圆柱滚子，所述一体型切制保持器在所述凹槽的四角设置避让部并将所述圆柱滚子在圆周方向上以规定间隔保持，其中，在将所述圆柱滚子的滚子直径设为Dw、将凹槽中心相对于滚子中心的径向可移动量与所述滚子直径之比设为φ1时，φ1＝(凹槽中心相对于滚子中心的径向可移动量/Dw)为3％至10％。

关于凹槽中心相对于滚子中心的径向可移动量，对在滚子直径与凹槽直径之间产生的间隙进行评价，能够限制保持器的最大的移动。在本发明的切制保持器中，保持器外径侧的凹槽开口部比保持器内径侧的凹槽开口部小，任一个开口部都比滚子直径小，因此，从保持器内径侧夹住滚子。将滚子中心与凹槽中心对齐，对保持器外径侧移动至与滚子接触的情况下的径向距离的值和保持器内径侧移动至与滚子接触的情况下的径向距离的值进行比较，将更大的一侧的值评价为凹槽中心相对于滚子中心的径向可移动量。关于保持器内径侧的凹槽开口部比保持器外径侧的凹槽开口部小的保持器，也采用同样的评价方法。

优选的是，省略避让部的所述柱部的侧面为沿轴向延伸的直线部，在将该直线部的轴向长度设为H2、将滚子长度设为H1时的、轴向长度与滚子长度之比设为φ2时，φ2＝(H2/H1)为60％至90％。

通过这样设定，能够充分确保润滑油的流路，而且耐振动性优异，且不易磨损。

优选的是，在将作为上述环状部的内壁面的凹槽的滚子端面对应面的环部中高圆直径设为Dx、将滚子直径设为Dw时的、环部中高圆直径与滚子直径之比设为φ3时，φ3＝(Dx/Dw)为55％至75％。

即使在这样设定的情况下，也能够充分确保润滑油的流路，而且，耐振动性优异，且不易磨损。

优选的是，在与所述保持器的轴线垂直的截面中，所述柱部的侧面为圆弧状，所述避让部与所述柱部的侧面平行，并且，所述避让部的形状包括：第一平行部，其与经由第一斜面部和所述柱部的侧面连接的所述柱部的侧面平行；第二平行部，其与经由第二斜面部和环状部的内壁面连接的所述环状部的内壁面平行；以及曲面部，其与所述第一平行部以及所述第二平行部相接，将所述第一平行部以及所述第二平行部相连，且不与所述圆柱滚子的倒角部干涉，在将所述第一斜面部与所述柱部的侧面的倾斜角度设为θ1、将所述第二斜面部与所述环状部的内壁面的倾斜角度设为θ2时，θ1＞θ2，30°＜θ1＜45°，2°＜θ2＜15°。

通过这样设定，能够使θ1比较大，周向的避让部的空间截面积变大，有利于润滑剂的供给。另外，由于圆柱滚子沿周向旋转，因此柱部方向的避让部大的一方有利于润滑，避让部是相对于柱部平行的曲线，有利于润滑。而且，能够使θ2比θ1小，空间截面积也比较小。需要说明的是，滚子端面所接触的环状部比柱部细，因此若将避让部设置得较大，则强度降低。

发明效果

本发明能够限制圆柱滚子的最大的移动，因此耐振动性优异，实现耐久性的提高，且能够有效地防止寿命降低。

附图说明

图1是本发明的圆柱滚子轴承的剖视图。

图2是用于圆柱滚子轴承的切制保持器的主要部分立体图。

图3是表示切制保持器的柱部的剖视图。

图4是表示切制保持器的滚子端面对应面的剖视图。

图5是切制保持器的主要部分展开图。

图6是图5的主要部分放大图。

图7是表示凹槽与滚子的关系的简略剖视图。

图8是表示柱部的侧面与滚子的关系的简略剖视图。

图9是表示滚子与环状部的内壁面的关系的简略图。

图10是以往的圆柱滚子轴承所使用的切制保持器的剖视图。

附图标记说明：

11  滚道圈(内圈)

11a 滚道面

12  滚道圈(外圈)

12a 滚道面

20  圆柱滚子

20a 端面

21  环状部

21a 内壁面

21a 内壁面

23  柱部

23a 侧面

24  凹槽

25  避让部

31  第一斜面部

32  第二斜面部

33  曲面部

34  第一平行部

35  第二平行部

O1  滚子中心

O2  凹槽中心。

具体实施方式

以下，基于图1至图9对本发明的实施方式进行说明。图1表示本发明的圆柱滚子轴承的剖视图，圆柱滚子轴承具备一对滚道圈、夹设于该一对滚道圈的滚道面间的多个滚动体、以及将该滚动体在圆周方向上以规定间隔保持的保持器。

在该情况下，具备构成一方的滚道圈的内圈11、构成另一方的滚道圈的外圈12、夹装在内圈11的滚道面11a与外圈12的滚道面12a之间的作为滚动体的圆柱滚子20、以及在圆周方向上以规定间隔保持的保持器14。需要说明的是，在该图例的轴承中，在外圈的轴向两端部具有凸缘部12b、12b，在内圈11的轴向两端部不具有凸缘部，形成为由内圈斜面部15b、15b构成的所谓单列的NU形。

内圈11以及外圈12例如由JIS标准SUJ2等高碳铬轴承钢、SCM420等机械构造用合金、或者S53C等机械构造用碳钢等构成。作为滚动体的圆柱滚子20也可以是铁系金属材料、陶瓷制等。作为铁系金属材料，有在滚动轴承等中使用的轴承钢、渗碳钢、机械构造用碳钢、冷轧钢或热轧钢等。另外，保持器14的材料大多使用机械构造用碳钢及高强度黄铜铸件，也使用铝合金等。

然而，如图2～图5所示，保持器14具备：一对环状部21、21；多个柱部23，它们沿轴向延伸并连结所述一对环状部21、21；以及凹槽24，其形成于相邻的所述柱部23、23之间并收容圆柱滚子20。另外，在凹槽24的四个角形成有避让部25。

柱部23的侧面在与保持器的轴线垂直的截面中为圆弧状，避让部25与柱部23的侧面平行地延伸。通常，在简称为平行时，是指直线与直线、平面与平面、或者直线与平面的关系，但如存在平行曲线(parallel curves)这样的数学用语那样，对于曲线也有时使用平行这样的用语。平行曲线被定义为在任何点都具有共同的法线的两条曲线。同心圆(的一部分)属于该平行曲线。本说明书和权利要求书中的用语“平行”也以该含义使用。即，由于与圆弧状的柱部侧面平行，因此避让部也是圆弧状。换言之，在与保持器的轴线垂直的截面中，柱部23的侧面和避让部25为中心共同且曲率半径不同的圆弧形状，处于分别构成同心圆的一部分的关系。

图6示出避让部25的详细情况。避让部25的轮廓具备：第一斜面部31，其由与柱部23的侧面23a成锐角的斜面构成；第二斜面部32，其由与环状部(侧板)21的内壁面(侧表面)成锐角的斜面构成；第一平行部34，其从柱部23的侧面23a在圆周方向上向凹槽相反侧偏移a1；以及第二平行部35，其从环状部(侧板)21的内壁面21a在轴向上向凹槽相反侧偏移a2。而且，第一平行部34和第二平行部35通过曲面部33连接。因此，避让部25的第一斜面部31、第一平行部34、曲面部33、第二平行部35以及第二斜面部32从柱部23的侧面23a与环状部(侧板)21的内壁面21a连续地相连。通过具有位于用于形成避让部25的成形车刀(bite)的角度，能够可靠地将避让部25形成于比侧表面21a靠外侧(与凹槽相反的一侧)且比柱部23的侧面23a靠外侧(与凹槽相反的一侧)的位置。第一平行部34及第二平行部35相对于曲面部33形成切线。需要说明的是，在图6中，R表示曲面部33的曲率半径，r表示未形成避让部25时的凹槽24的圆角部24c的曲率半径。

作为尺寸a1、a2以及R(曲面部33的曲率半径)的允许范围，设为不与圆柱滚子20的倒角部干涉的范围。

在将第一斜面部的倾斜角度设为θ1、将第二斜面部的倾斜角度设为θ2时，θ1与θ2的关系为θ1＞θ2。另外，作为θ1，设为30°＜θ1＜55°，作为θ2，设为2°＜θ2＜15°。

图7表示保持器的凹槽24与收容于该凹槽24的圆柱滚子20的关系。在本发明的保持器中，在将圆柱滚子20的滚子直径设为Dw、将凹槽中心O2相对于滚子中心O1的径向可移动量与滚子直径之比设为φ1时，φ1＝(凹槽中心O2相对于滚子中心O1的径向可移动量/Dw)为3％至10％。图7中的圆柱滚子20表示与凹槽24的外径缘24b、24b抵接的状态。而且，凹槽中心O2位于轴承P.C.D.上。

图8表示柱部23的侧面与圆柱滚子20的关系。在该情况下，省略避让部25的柱部23的侧面23a为沿轴向延伸的直线部，在将该直线部的轴向长度设为H2、将滚子长度设为H1时的、轴向长度与滚子长度之比设为φ2时，φ2＝(H2/H1)为60％至90％。

图9表示圆柱滚子20与环状部21的内壁面的关系。在将作为环状部21的内壁面21a的凹槽24的滚子端面20a对应面的环部中高圆直径设为Dx、将滚子直径设为Dw时的、环部中高圆直径与滚子直径之比设为φ3时，φ3＝(Dx/Dw)为55％至75％。

在本圆柱滚子轴承中，关于凹槽中心O2相对于滚子中心O1的径向可移动量，对在滚子直径与凹槽直径之间产生的间隙进行评价，能够限制保持器的最大的移动。在本发明的切制保持器14中，保持器外径侧的凹槽开口部比保持器内径侧的凹槽开口部小，任一个开口部都比滚子直径小，因此从保持器内径侧夹入滚子20。将滚子中心O1与凹槽中心O2对齐，对保持器14外径侧移动至与滚子接触的情况下的径向距离的值和保持器内径侧移动至与滚子20接触的情况下的径向距离的值进行比较，将更大的一侧的值作为凹槽中心O2相对于滚子中心O1的径向可移动量进行评价。关于保持器内径侧的凹槽开口部比保持器外径侧的凹槽开口部小的保持器，也采用同样的评价方法。

因此，本圆柱滚子轴承能够限制圆柱滚子20的最大的移动，因此耐振动性优异，实现耐久性的提高，能够有效地防止寿命降低。

在实施方式的切制保持器中，避让部25能够与柱部23的侧面23a平行，在柱部23的厚度方向的任何截面中均为相同的大小。因此，使柱部23的根部的截面积减少的程度被抑制为最小限度。而且，能够减小陷入柱部23的根部的避让部25的面积，与以往相比应力集中得到缓和。

特别是，通过将φ1＝(凹槽中心O2相对于滚子中心O1的径向可移动量/Dw)设为3％至10％，关于凹槽中心O2相对于滚子中心O1的径向可移动量，能够限制圆柱滚子20的最大的移动。

因此，在本保持器中，能够将使柱部23的根部的截面积减少的程度抑制为最小限度，能够抑制因设置避让部25而导致的强度降低，而且，耐振动性优异，能够实现耐久性的提高，能够有效地防止寿命降低。

省略避让部25的柱部23的侧面23a为沿轴向延伸的直线部，在将该直线部的轴向长度设为H2、将滚子长度设为H1时的、直线部的轴向长度与滚子长度之比设为φ2时，φ2＝(H2/H1)优选为60％至90％。

通过这样设定，能够充分确保润滑油的流路，而且耐振动性优异，且不易磨损。

在将作为上述环状部21、21的内壁面21a、21a的凹槽24的滚子端面20a对应面的环部中高圆直径设为Dx、将滚子直径设为Dw时的、环部中高圆直径与滚子直径之比设为φ3时，φ3＝(Dx/Dw)优选为55％至75％。

即使在这样设定的情况下，也能够充分确保润滑油的流路，而且，耐振动性优异，且不易磨损。

在将第一斜面部31与柱部23的侧面23a的倾斜角度设为θ1，将第二斜面部32与环状部21的内壁面21a、21a的倾斜角度设为θ2时，优选设为θ1＞θ2，设为30°＜θ1＜45°，设为2°＜θ2＜15°。

这样，通过使θ1比θ2大，尺寸a1比尺寸a2大。除了避让部25是相对于柱部23平行的曲线之外，圆柱滚子20沿周向旋转，因此柱部方向的避让部25比环状部方向的避让部25大的一方有利于润滑。另外，通过使θ2比θ1小，尺寸a2比尺寸a1小，因此环状部方向的避让部25比柱部方向的避让部25小，能够抑制比柱部23细的环状部21、21的强度降低。

对于上述图6所示的具有避让部25的保持器，使用φ1、φ2及φ2的评价函数进行评价。利用φ1的评价函数进行的评价如下表1所示。

[表1]

若φ1为15％以上，则凹槽内空间变得过宽，凹槽24内的滚子20与保持器14之间的移动量变大，振动量变大。然而，在将圆柱滚子20组装于轴承的情况下，首先，在将圆柱滚子20从内径侧插入保持器14的凹槽24之后，将它们组装于内圈11。因此，若凹槽内空间变得过宽，则圆柱滚子20有可能从保持器内径侧落下。相反，若φ1为2％以下，则凹槽内空间变得过窄，无法确保润滑剂(油、润滑脂等)的流路，另外，圆柱滚子20有可能锁定，有可能阻碍作为轴承的顺畅的旋转。而且，圆柱滚子20向保持器14的组装性差。需要说明的是，在表1中，○表示凹槽内空间不会过窄或过宽而不产生上述问题的情况，×表示凹槽内空间过宽(15％以上)而有可能产生上述问题、以及凹槽内空间过窄(2％以下)而有可能产生上述问题的情况。因此，在这种情况下，○表示具有优越性，×表示没有优越性。

因此，在本保持器中，将φ1设定为3％至10％。由此，在本保持器中，能够充分确保润滑油的流路，而且耐振动性优异，且不易磨损。

接着，将利用φ2的评价函数的评价示于以下的表2。

[表2]

若φ2为95％以上，则无法充分确保润滑油的流路，难以稳定且长期地得到顺畅的旋转。另外，若φ2为55％以下，则圆柱滚子20与柱部23的接触部变少，耐振动性差，也容易磨损。另外，作为柱部23或保持器整体的强度，有可能变得不充分。需要说明的是，在表2中，○表示能够充分确保润滑油的流路且圆柱滚子20与柱部的接触部未变少而不产生上述问题的情况，×表示无法充分确保润滑油的流路(φ2为95％以上)、有可能产生上述问题、以及圆柱滚子20与柱部23的接触部变少(φ2为55％以下)、有可能产生上述问题的情况。因此，在这种情况下，○表示具有优越性，×表示没有优越性。

因此，在本保持器中，将φ2设定为60％至90％。即使在这样设定的情况下，也能够充分确保润滑油的流路，而且耐振动性优异，且不易磨损。

接着，将基于φ3的评价函数的评价示于以下的表3。

[表3]

若φ3为80％以上，则无法充分确保润滑油的流路，难以稳定且长期地得到顺畅的旋转。若φ3为50％以下，则滚子端面20a与环状部21的接触部变少，耐振动性差，也容易磨损。另外，作为环状部21或保持器整体的强度，有可能变得不充分。需要说明的是，在表3中，○表示能够充分确保润滑油的流路且圆柱滚子20与环状部21的接触部未变少而不产生所述问题点的情况，×表示无法充分确保润滑油的流路(φ3为80％以上)、有可能产生所述问题、以及圆柱滚子20与环状部21的接触部变少(φ3为50％以下)、有可能产生所述问题的情况。因此，在这种情况下，○表示具有优越性，×表示没有优越性。

因此，在本保持器中，将φ3设定为55％至75％。即使在这样设定的情况下，也能够充分确保润滑油的流路，而且耐振动性优异，且不易磨损。

本发明的圆柱滚子轴承使用上述保持器14。因此，圆柱滚子轴承能够构成如下的轴承：能够抑制强度降低，而且耐振动性优异，能够实现耐久性的提高，能够有效地防止寿命降低。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于所述实施方式，能够进行各种变形，作为轴承，在实施方式中为NU形，但也可以是NJ形、NUP形、N形、NF形、NH形等。在此，NJ形是指在内圈的一侧具有凸缘、在外圈的两侧具有凸缘的形状，NUP形是指在内圈的一侧具有凸缘、在外圈的两侧具有凸缘、在内圈侧组合有凸缘圈的形状，N形是指在内圈的两侧具有凸缘、在外圈不具有凸缘的形状，NF形是指在内圈的两侧具有凸缘、在外圈的一侧具有凸缘的形状，NH形是指在NU形或NJ形的内圈侧组合有L形凸缘圈的形状。

在图1所示的圆柱滚子轴承中，配设在比滚子节圆靠外径侧的位置，因此作为滚子轴承，能够设为外圈引导方式。在此，外圈引导是指通过使保持器与外圈抵接来进行保持器的定位，外表面成为引导面而与外圈内周抵接。另外，同样地，在内圈的两侧具有凸缘部的圆柱滚子轴承的情况下，也能够采用内圈引导方式。在此，内圈引导是指通过使保持器与内圈抵接来进行保持器的定位，内径面成为引导面而与内圈外周抵接。

产业上的可利用性

作为圆柱滚子轴承，能够用于增速机等伴随振动的应用，能够用于一般机械、电动机械以及输送机械等各种装置、构造物等。另外，作为轴承，不限于单列类型，也可以是多列类型。