滚柱轴承的制作方法

专利名称：滚柱轴承的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种在滚柱间介入有衬垫的滚柱轴承。
背景技术：
在专利文献1中，记述有一种在滚柱间介入有衬垫的滚柱轴承。这种 滚柱轴承借由在滚柱间介入衬垫而取代保持器，可不使旋转性能大幅下降 地，提高承重负载能力。亦即，可利用前述衬垫而防止相邻的滾柱间的接 触，另外，在彼此分离独立的衬垫上不会伴随滚柱的离合聚散而作用以拉 伸应力，所以可增大滚柱的尺寸和根数。专利文献l:曰本专利第3549530号公报专利文献1所记述的滚柱轴承，是利用内轮及外轮的轨道面和挡边側 面来对衬垫的动作进行限制，所以需要介入与滚柱的直径方向剖面同等程 度大小的衬垫，使衬垫所造成的润滑剂的搅拌阻力增大，不适于进行高速 旋转。另外，因为使村垫在内轮或外轮的轨道面上进行滑动，所以有可能 会妨碍在转动面上形成光滑的油膜。发明内容本发明的主要目的是提供一种在滚柱间介入有衬垫的滚柱轴承，该滚 柱轴承使润滑剂在滚动面附近可顺滑地贯通流动，并减轻因村垫而形成的 润滑剂的搅拌阻力，从而可得到更高的容许旋转速度。本发明的滚柱轴承为 一种具有多个滚柱并在相邻的滚柱间具有衬垫的 滚柱轴承，其中，该多个滚柱旋转自如地介入在内轮轨道面和外轮轨道面 之间，该滚柱轴承的特征在于，衬垫在轴方向两端具有与滚柱端面对向的 扩展部。扩展部是借由使例如衬垫的末端沿着滚柱的节圆的圆周方向或切 线方向进行扩展而形成。衬垫向轴方向的动作是由前述扩展部来进行限制，向直径方向的动作 是由滚柱的转动面或内轮的挡边外径面或者外轮的挡边内径面来进行限 制。亦即，因为不使用内轮或外轮的轨道面或者挡边侧面作为衬垫的移动 限制装置，所以在相邻的滚柱间，不需要在大范围内介入有衬垫，能够抑 制润滑剂的搅拌阻力，而且，不会妨碍润滑剂在转动面附近的贯通流动。 结果，能够提供一种抑制运转中的发热且容许旋转速度高的滚柱轴承。另外，在将衬垫沿着内轮的挡边外径面或外轮的挡边内径面进行引导 的情况下，前述扩展部成为引导面，所以与不扩展的情况相比，引导面积扩大，且容易在引导面上形成油膜，能够减轻村垫的磨^^。本发明的权利要求2的特征在于，于权利要求1的滚柱轴承中，在使滚柱直径为Dw,滚柱根数为Z时，圆周方向间隙S处于0. 001 x Dwx ZSS S0.01xDwxZ的范围内。借由^f吏下限为0. OOlxDwxZ，可防止伴随着运 转中的滚柱或衬垫的热膨胀所产生的圓周方向间隙的消失，借由使上限为 0. 01 x Dw x z,可使衬垫的动作稳定并抑制振动。本发明的权利要求3的特征在于，于权利要求1或2的滚柱轴承中， 在使滚柱直径为Dw时，前述村垫的扩展部的长度最大值L处于0. 2 x Dw^L S0.9xDw的范围内。使下限为0.2xDw，是为了使扩展部与避开了滚柱端 面的倒角部的平坦部相接触。使上限为0. 9xDw，是为了使相邻的村垫彼此 不干涉。本发明的权利要求4的特征在于，于权利要求l至3的滚柱轴承中， 前述衬垫从滚柱的节圆的内径侧延伸到外径侧为止，且衬垫的与滚柱的转 动面相对的面的剖面形状，为一种可接受滚柱的转动面的凹入形状。借由 采用这种构成，可只利用滚柱的转动面而对衬垫的直径方向的动作进ff限 制。换言之，只需利用滚柱来挟持衬垫，即使不使衬垫沿着内轮或外轮滑 动，也可对衬垫的直径方向的动作进行限制。本发明的权利要求5的特征在于，于权利要求l至4的滚柱轴承中， 利用外轮的挡边内径面来对前述衬垫进行引导。本发明的权利要求6的特 征在于，于权利要求1至4的滚柱轴承中，利用内轮的挡边外径面来对衬 垫进行引导。虽然也可如上述那样使衬垫只是利用滚柱进行挟持，但借由 沿着外轮的挡边内径面或内轮的挡边外径面来进行引导，可使动作更加稳 定。在只是利用滚柱进行挟持的情况下，位于圆周方向间隙旁边的衬垫的 动作变得不稳定。本发明的权利要求7的特征在于，于权利要求1至6的滚柱轴承中， 在前述衬垫的与滚柱相接触的面(滚柱接触面)上设置有油沟。借由在衬 垫的滚柱接触面上设置油沟，而使位于滚柱周围的润滑剂进出容易，提高 由润滑剂所形成的轴承的冷却效率。本发明的权利要求8的特征在于，于权利要求l至7的滚柱轴承中， 在衬垫的与滚柱相接触的面(滚柱接触面)上，设置有用于保持润滑剂的 凹部。在这里，凹部包括有底的部分和贯通孔这两部分。借由采用这种构 成，可使润滑剂保持在凹部中，特别适合用于油脂(grease)的保持。本发明的权利要求9的特征在于，于权利要求l至8的滚柱轴承中， 在前述衬垫的与外轮的挡边内径相对向的面上所设置的引导面，是由曲率 半径小于外轮的挡边内径面的凸形状所形成。另外，在前述凸形状是由2 个平面形成的情况下，前述曲率半径是指连结二平面的交点和各平面的端点的圆弧的曲率半径。借由采用这种构成，可在前述引导面上产生所谓的 [楔形膜效果](在沿着运动方向变窄的楔状间隙中，流体因粘性^皮拉入而 产生压力亦即负载能力的效果)，以抑制在前述引导面上发生油膜的切断。 而且，如前面所说明的，没有必要使衬垫在内轮或外轮的轨道面上进4亍滑 动，所以不会阻碍在滚动面上的油膜形成，另外，也不会如习知技术那样， 使衬垫的引导面的面积因滚柱间的间隙而受到制约。在这里，引导面越大，因楔形膜效果所得到的油膜的负载能力越大， 例如在使引导面的运动方向亦即前述扩展部的朝向圓周方向上的长度增大为2倍的情况下，油膜的负载能力可增大为4倍。亦即，衬垫的前述扩展 部除了对衬垫在朝向轴方向上的动作进行限制的作用以外，还具有扩大引 导面的面积这一 另外的优点。本发明的权利要求IO的特征在于，于权利要求9的滚柱轴承中，在使 外轮的挡边内径面的曲率半径为R,时，前述凸形状的曲率半径(在0. 3x R,<R2<0. 6xR〗的范围内。借由采用这种构成，可抑制在前述引导面上发生油 膜切断。在这里，使上限为0. 6xR"是为了即使在衬垫的动作错乱的情况 下，也可避免前述引导面的边缘接触，以产生楔形膜效果。这种滚柱轴承 的位于圓周方向间隙旁边的衬垫的动作不稳定。亦即，从两边的滚柱的转 动面所放出的衬垫，可在圓周方向间隙中移动、旋转，所以前述引导面的 趋近(approach)角(楔形角)也总是不固定。因此，若衬垫的前述凸曲面 的曲率半径过大，换言之，如楔形角过小，则会因衬垫的动作而产生前述 扩展部的末端部分与外轮挡边内径面的边缘接触，或无法得到楔形膜效果 等这样的问题,。使下限为0. 3xRl5是为了确保因楔形膜效果所形成的油膜 的负载容量。如衬垫的前述凸曲面的曲率半径过小，换言之，如楔形角过 大，则由楔形膜效果所得到的油膜的负载能力会下降。本发明的权利要求11的特征在于，于权利要求l至8的滚柱轴承中， 在前述衬垫的与内轮的挡边外径对向的面上所设置的引导面是由凸形状形 成。借由采用这种构成，可在前述引导面上产生"楔形膜效果"，并抑制在 前述引导面上发生油膜的切断。而且，能够避免衬垫的前述引导面的末端 部分与内轮的挡边外径面的边缘接触。本发明的权利要求12的特征在于，于权利要求9至11的滚柱轴承中， 在利用树脂材料的射出成型而形成的前述衬垫的、前述凸形状的顶部设置 有平坦部。借由采用这样的构成，可抑制在前述引导面上发生油膜切断或磨耗粉末。为了抑制金属铸模费用，并使成型时的金属铸模的开关控制容易，而 使金属铸模的分型(parting)面将衬垫的形状左右对称地分为两部分，且 设置在避开下陷(undercut)形状的位置上。亦即，在前述衬垫的情况下，可在通过前述凸形状的顶点并将衬垫沿着轴方向一分为二的位置上，i臾置分型线。但是，因为分型线伴有缝脊(valley)或高低差，所以可能会因与 轨道轮的滑动而产生磨耗粉末，或成为油膜切断的产生原因。因此，可借 由在前述凸形状的顶点上设置平坦部，而避免衬垫的分型线和轨道轮的接 触。本发明的权利要求13的特征在于，于权利要求12的滚柱轴承中，前 述衬垫的分型线通过与中心线偏离的位置，其中，该中心线是在前述平坦 部内并将衬垫幅面一分为二。借由采用这种构成，可将射出成型后的衬垫 确实地从金属铸模进行脱模。为了将射出成型后的制品进行脱模，在金属 铸模打开时，制品需要固定在具有突出销的芯(core)板(可动侧的金属铸 模)侧。但是，在金属铸模的分型线是设置在将制品左右对称地一分为二 的位置上的情况下，当打开金属铸模时，制品会固定在模穴(cavity)板(固 定侧的金属铸模)上，产生无法将制品脱模的问题。因此，借由使分型线 从中心线向模穴板侧稍稍偏离，而使衬垫和金属铸模的接触面积为(芯板 侧)〉(模穴板侧)，可在打开金属铸模时确实地使衬垫固定在芯板侧。本发明的权利要求14的特征在于，于权利要求1至13的滚柱轴岸义中， 在前述扩展部上设置有与滚柱端面对向的凸部。借由采用这种构成，可只 使凸部的顶端与滚柱端面接触，所以可使润滑剂在滚柱端面附近顺利地进 行贯通流动，而且，能够抑制滚柱端面发生油膜切断。亦即，借由减少衬 垫和滚柱端面的接触面积，并且使前述凸部的周边产生空间，可使润滑剂 顺利地进行贯通流动，能够对滚柱端面和轨道轮的挡边侧面之间充裕地供 给润滑剂，所以可抑制咬合的产生或抑制发热。本发明的权利要求15的特征在于，于权利要求14的滚柱轴承中，前 述凸部是与前述滚柱端面中的、避开了与轨道轮的挡边相接的区域的部分 对向。借由采用这种构成，除了可使润滑剂顺利地进行贯通流动，并可抑 制咬合的产生或抑制发热以外，还不会在滚柱端面上产生机能上有害的伤 症。而且，借由在滚柱端面的中心附近设置前述接触部，可使其滑动速度 下降，减轻衬垫的凸部顶端的磨耗。本发明的权利要求16的特征在于，于权利要求1 4的滚柱轴承中，前 述衬垫为树脂制，并使前述凸部相对于金属铸模的分型面而垂直地延伸。 借由采用这种构成，可抑制衬垫的制造成本。亦即，借由避开下限形状， 从而不需要活动(loose)芯或滑动芯这种复杂的机构，能够使金属铸才莫的形 状简易化而抑制铸模费用。本发明的权利要求17的特征在于，于权利要求14至16的滚柱轴承中， 前述凸部的顶端为曲面。借由采用这种构成，可避免与滚柱端面的边缘才妄 触，以抑制油膜切断的发生。本发明的权利要求18的特征在于，于权利要求1至13的滚柱轴7K中， 在前述扩展部上设置有向滚柱端面侧突出的凸部，且在滚柱端面上形成凹 部，并使前述凸部进入到前述凹部中。借由采用这种构成，可防止拆下外 轮时的滚柱及衬垫的脱落。亦即，借由衬垫的前述扩展部来连结滚柱端面， 可抑制滚柱向外径侧的扩展，使滚柱及衬垫不会从内轮上脱落。本发明的权利要求19的特征在于，于权利要求18的滚柱轴承中，对 前述凸部和前述凹部进行设定，以使它们在轴承的运转中不会相互干涉。 借由采用这种构成，可进行设定以使衬垫不产生拉伸应力。位于圆周方向 间隙处的衬垫具有少量的自由度，其大小主要是由圆周方向间隙的大小来 决定。亦即，借由考虑到该自由度而对前述凸部和滚柱端面凹部的位置关 系进行调整，可避免产生衬垫被两边的滚柱进行拉伸的现象。本发明的权利要求20的特征在于，于权利要求18或19的滚柱轴寿义中， 如使滚柱的长度为Lw,前述凹部的深度为d，衬垫的前述接触面间的距离 为W,则前述凸部的高度h在W-Lw〈h〈d的范围内。借由采用这种构成，可 避免凸部顶端的磨耗。亦即，借由滚柱端面和衬垫的接触面来限制衬垫向 轴方向的活动，可避免凸部顶端和滚柱端面的凹部底面的接触。本发明的权利要求21的特征在于，于权利要求18至20的滚柱轴岸义中， 在前述扩展部的根部设置有薄壁部。借由采用这种构成，可使轴承的组装 性提高。村垫的前述凸部是使扩展部产生弹性变形并插入到滚柱端面的凹 部中。亦即，借由降低扩展部根部的刚性而容易造成弹性变形。


图1所示为本发明的实施形态的滚柱轴承的略图。图2为图1的滚柱轴承的断开立体图。图3A为图2的衬垫的立体图。图3B为图3A的衬垫的剖面图。图4所示为另一实施形态的滚柱轴承的正面图。图5A为图4的滚柱轴承的断开立体图。图5B为图5A的4于垫的立体图。图6A所示为衬垫的变形例的立体图。图6B为图6A的衬垫的剖面图。图6C所示为衬垫的变形例的立体图。图6D所示为衬垫的变形例的立体图。图7A所示为衬垫的变形例的立体图。图7B所示为衬垫的变形例的立体图。图8A所示为衬垫的变形例的立体图。图8B所示为衬垫的变形例的立体图。图9A所示为油沟及凹部的剖面形状的扩大剖面图。图9B所示为油沟及凹部的剖面形状的扩大剖面图。图9C所示为油沟及凹部的剖面形状的扩大剖面图。图9D所示为油沟及凹部的剖面形状的扩大剖面图。图9E所示为油沟及凹部的剖面形状的扩大剖面图。图9F所示为油沟及凹部的剖面形状的扩大剖面图。图1 OA所示为设置有贯通孔的衬垫的变形例的立体图。图10B所示为设置有贯通孔的衬垫的变形例的立体图。图IIA所示为衬垫的变形例的平面图。图11B为图11A的村垫的立体图。图12所示为村垫的另一变形例的立体图。图13所示为衬垫的又一变形例的立体图。图14所示为图8中的衬垫和金属铸模的分解立体图。图15所示为另一实施形态的滚柱轴承的断开立体图。图16为图15的衬垫的立体图。图17为图15的滚柱轴承的部分侧面图。图18为衬垫的脱模过程的立体图。图19为衬垫的扩大侧面图。图20所示为应用于N型圓筒滚柱轴承的实施形态的纵剖面图。图21A为图20的圓筒滚柱轴承的部分断开侧面图。图21B为图20的圆筒滚柱轴承的部分扩大图。图22所示为轴承的另一实施例的剖面图。图23A为使用了滚柱防脱落套筒的状态的剖面图。图23B为图23A的侧面图。图24所示为本发明的另一实施形态的滚柱轴承的分解立体图。图25A为图24中的衬垫的立体图。图25B为图25A的衬垫的变形例的立体图。图25C为图25A的衬垫的变形例的立体图。图26为图24的滚柱轴承的部分侧面图。图27为表示滚柱和村垫的关系的包括滚柱的轴线在内的剖面图。图28所示为轴承的另一实施例的立体图。图29所示为行星齿轮装置的实施例的纵剖面图。图30为图29的行星齿轮装置的横剖面图。2，套筒 6:滚柱8:衬垫 12:外轮12a:挡边12b:环状阶梯部14:内轮14a:挡边16:滚柱16a: 转动面16b:端面18:衬垫18a:扩展部18b:滚柱接触面18c、 18d:油沟18e、 18f:凹吾p18g、 18h:贯通孔20:缺口22:凸部24:凹部26:(薄壁部)缺口28:引导面(扩展部的外周面)52:凸部54:引导面(凸曲面)56:平坦部58:分型线60:金属铸模62:分型面64:金属铸模66:分型面110:套筒112:行星齿轮装置114: 2次增速装置116:输入轴118:低速轴120:输出轴122:太阳齿轮124:行星齿轮126:内齿齿轮128、 130:轴承132:载体134、 136:轴承138:行星轴140:轴承142:齿轮144:中间轴146:小径侧齿轮148:大径侧齿轮150:齿轮152、 154:轴承156:油浴具体实施方式
以下，依据图示对本发明的实施形态进行说明。图1及图2所示的实施形态为应用于圆筒滚柱轴承的例子，是由外轮 12、内轮14、圓筒滚柱16和衬垫18构成。圓筒滚柱16利用其转动面16a 而使外轮12的轨道面及内轮14的轨道面转动。在相邻的圆筒滚柱16间介 入有衬垫18。衬垫18如图2所示，在两端具有扩展部18a。扩展部18a沿着滚柱节 圓切线方向进行延伸。衬垫18的与圆筒滚柱16相接触的面(以下，称作 滚柱接触面)18b的剖面形状，如图3A及图3B所示，是曲率半径较滚柱 16的转动面16a的曲率半径稍大的凹圆弧。如图1可知，滚柱接触面18b 跨过以单点划线表示的滚柱节圓，亦即是从滚柱节圓的内径侧延伸到外径侧为止。因此，衬垫18朝向直径方向上的动作只由滚柱16的转动面16a 来进行限制。
在图4、图5A及图5B所示的实施形态中，是利用外轮12的挡边12a 的内径面来对衬垫18的扩展部18a进行引导。借此，使衬垫18的动作稳 定。亦即，借由利用外轮12的挡边12a的内周面来对衬垫18的扩展部18a 的外径进行支持，而使衬垫18的直径方向的动作受到限制，其动作保持稳 定。扩展部18a的外周面形成部分圓筒面。而且，在衬垫18的滚柱接触面 18b和内径面(下面)上，设置有缺口 20，用于提高轴承的由润滑剂所造 成的冷却效率。
若对以66尼龙(natural )作为衬垫18的材质并应用于NJ2324E ( 4> 120x小260 x 86 )的情况进行说明，则圓周方向间隙S为1. 5mm,以数式表 示，为S = 0. 0026 x Dwx Z。而且，衬垫18的最小部壁厚为1. 8mm。此时， 即使轴承的温度上升100°C，滚柱16和衬垫18的热膨胀的总和为lmm,使 圓周方向间隙S (参照图1)不会被破坏，可承受一般的温度条件下的4吏用。 顺便说一下，圆筒滚柱(轴承钢)的线膨胀系数为12. 5xl0—6 (°C),衬垫(66 尼龙(N))的线膨胀系数为9 x 10 —5 (。C)。而且，衬垫18的端部沿着节圆 切线方向而扩展的长度的最大值L (参照图4)为20mm，以数式来表示，为 L = 0. 5 x Dw。此时，扩展部18a在越过滚柱16的倒角的位置上与滚柱端面 16b接触，而且，相邻的衬垫18彼此不会发生干涉。
表l所示为应用于NJ2324E( cj)120x小260 x 86 )的实施例和比较例(轴 承切制保持器)的滚柱根数及轴承寿命比的比较结果。(在沿着运动方向变窄的楔形状的间隙中，流 体因粘性被拉入并产生压力亦即负载能力的效果)，能够抑制在引导面54 上发生油膜的切断。另外，因为不必使衬垫18在内轮14或外轮12的轨道面上滑动，所以 不会防碍转动面的油膜形成，另外，引导面54的面积不会因滚柱16间的 间隙而受到制约(参照图15)。在这里，引导面越大，因楔形膜效果所得到的油膜的负载能力越大，例如当引导面在朝向运动方向亦即前述扩展部的 圓周方向上的长度成为2倍时，可使油膜的负载能力增大为4倍。亦即， 衬垫的前述扩展部除了对衬垫向轴方向的动作进行限制的作用以外，还具 有扩大引导面的面积的另外的优点(参照图16)。另外，如图16所示，最 好在扩展部18a的末端部分，特别是在与轴承的圓周方向对向的外径侧末 端边缘部上，形成倒角部。而且，扩展部18的长度是以确保引导面54上的油膜的负载能力，且 使相邻的衬垫彼此不千涉的形态而进行设定。举一个具体的例子，当使滚 柱直径为Dw时，扩展部的长度L在下式所示的范围内较佳。0. 5 x Dw^L^O. 9 x Dw衬垫18的引导面(凸曲面)54的曲率半径R"在使外轮12的挡边12a 的内径面的曲率半径为Ri时，在0. 3 xR入R2〈0, 6 x R!所表示的范围内较佳。 图17所示为位于圓周方向间隙旁边的村垫18的动作。借由使引导面54的 曲度半径R2在上述的范围内，即使衬垫18的姿势错乱，也可使衬垫18由 引导面54而与外轮12的挡边12a的内径面进行接触。使上限为0. 6xRi， 是为了即使衬垫18的动作错乱，也可避免在引导面54上的边缘接触，以 产生楔形膜效果。这种滚柱轴承如图17的双点划线所示，位于圓周方向间 隙旁边的衬垫18的动作变得不稳定。亦即，从两侧的滚柱16的转动面所 放出的村垫18可在圓周方向间隙中移动、旋转，所以引导面54的趋近角 (楔形角)也总是不固定。因此，如衬垫18的引导面(凸曲面)54的曲率 半径R2过大，换言之，如趋近角(楔形角)过小，则会因衬垫18的动作而产生扩展部18a的末端部分与外轮挡边内径面的边缘接触，或无法得到楔 形膜效果等这样的问题。使下限为0. 3xRl5是为了确保因楔形膜效果所造 成的油膜的负载容量。如衬垫18的引导面(凸曲面)的曲率半径过小，换 言之，如趋近角(楔形角)过大，则由楔形膜效果所得到的油膜的负载能 力会下降。图18所示为利用射出成型形成衬垫18的情况下的金属铸模60、 64的 分型面62、 66的位置(分型线)。如例图所示，借由在引导面(凸曲面) 54的幅面中心设置分型线，可避开下陷形状。图19所示的实施形态是在衬垫18的引导面(凸曲面)54的顶点上设 置平坦部56。借由设置平坦部56，而在与外轮挡边内径面之间产生空间， 所以可避免分型线58上所存在的缝脊与外轮挡边内径面的滑动，能够抑制 引导面(凸曲面)54上的油膜切断或磨耗粉末的产生。为了抑制金属铸模 费用，并使成型时的金属铸模的开关控制容易，而使金属铸模60、 64的分 型(parting)面62、 66将衬垫18的形状左右对称地分为两部分，且设置 在已避开了下陷形状的位置上。参照图19进行说明，亦即，可在通过引导 面(凸曲面)54的顶点并将村垫18的幅面一分为二的双点划线位置上，设 置分型线。但是，因为分型线伴有缝脊或高低差，所以可能会因与外轮挡 边内径面的滑动而产生磨耗粉末，或成为油膜切断的产生原因。因此，可 借由在引导面(凸曲面)54的顶点上设置平坦部56,而避免衬垫18的分 型线和外轮挡边内径面的接触。另外，如图19所示，借由使分型线58的位置从中心线(双点划线) 稍稍偏离，可避开下陷形状，并将射出成型后的衬垫18确实地从金属铸模 60、 64进行脱模，其中，该中心线是在平坦部56内并将衬垫18的幅面一 分为二。为了将射出成型后的制品进行脱模，在金属铸模打开时，制品需 要固定在具有突出销的芯板(可动侧的金属铸模)侧。但是，在金属铸才莫 的分型线是设置在将制品左右对称地一分为二的位置上的情况下，当打开 金属铸模时，制品会固定在模穴板(固定侧的金属铸模)上，产生无法将 制品脱模的问题。因此，借由使分型线从中心线向模穴板侧稍稍偏离，而 使衬垫和金属铸模的接触面积为(芯板侧) > (模穴板侧)，可在打开金属 铸模时确实地使衬垫固定在芯板侧。在上述的实施形态下，借由在衬垫18的轴方向端部设置具有与滚柱端 面对向的面的扩展部18a，可对衬垫18向轴方向的动作进行限制。因此， 扩展部18a在轴承的运转中是与滚柱16的端面16b滑动接触。特别是在接 触面为平坦面的情况下，除了会妨碍润滑剂在滚柱端面16b上顺滑地贯通 流动以外，还有可能因轮廓的边缘部而切断滚柱端面16b的油膜。结果， 有可能使滚柱端面16b和轨道轮挡边面之间产生润滑剂不足而导致咬合或发热。鉴于这样的问题，在以下所示的衬垫的变形例中，为了使润滑剂可 在滚柱端面附近顺滑地贯通流动，并抑制滚柱端面上的油膜切断，须在衬垫18的与滚柱端面的接触部上设置凸部52。借此，可提供一种滚柱轴承， 其可减轻滚柱端面和轨道轮挡边面之间的润滑剂不足，并抑制咬合的发生 或抑制发热。首先，图1U及图IIB所示的变形例是在衬垫18的扩展部18a的、与 滚柱端面16b对向的面上，设置顶端为半球形的凸部52。在这种情况下， 衬垫18是利用凸部52的顶端而与滚柱端面16b进行接触，所以形成点接 触，而且，因为在凸部52周边产生有空间，所以使润滑剂可顺滑地贯通流 动，能够抑制油膜切断的产生。图12所示的变形例是在滚柱端面16b中的、避开了与轨道轮的挡边面 接触的区域(斜线部)的部分上，亦即，在靠近滚柱端面16b的中心的部 分上，设置凸部52的例子。图13所示的变形例为应用于借由射出成型而制作的树脂制衬垫的情 况。使凸部52为剖面略呈半圆形的半圓柱体状，并使凸部52的长边方向 相对于成型金属铸模的分型面垂直地进行延伸。在这种情况下，如图14所 示，将上模部64和下模部60沿着一方向打开，亦即在图示的情况下只是 沿着上下方向打开，即可容易地取出衬垫18。在图"中，上模部64及下 模部60的分型面分别是由符号66及62来表示。另外，凸部52的数目可为1处，也可为2处以上。或者，也可在扩展 部18a的与滚柱端面16a对向的面全体上施加凸起，而作为凸部52。图22所示的实施形态为利用圓筒滚柱16和衬垫18而发挥楔形 (keystone)效果并省略内轮的圆筒滚柱轴承，可将轴的外径面代替内轮 轨道面来使用。在同图中，符号Sr表示按入最后的1个圆筒滚柱16和一 对衬垫18之前的滚柱列的间隙，符号A表示圓筒滚柱16和一对村垫18的 壁厚之和。借由进行尺寸设定而使两者的关系为Sr<A，从而在按入最后的 1个圆筒滚柱16和一对村垫18时，使滚柱列全体不会从外轮向半径方向内 侧脱落(楔形效果)。该圓筒滚柱轴承可预先制作壁厚不同的2种以上的衬 垫，并利用其组合(matching,匹配)而容易地调整圆周方向间隙(参照 图1),所以可不用严格地管理滚柱节圆径或滚柱径而使楔形成立。轮上，所以即使拆除某一个轨道轮，转动体也不会脱落。与此相对，在转 动体间介入有衬垫的轴承，是与总转动体轴承同样地，当拆除某一个轨道 轮时转动体会脱落，所以操作性不佳。作为其解决方法，已知有一种如上 所述，借由发挥楔形效果而防止滚柱和衬垫的脱落的方法。但是，为了发 挥楔形效果，需要限制滚柱的外接圆，所以不能拆除外轮。因此，在将轴承安装在实际机器上时，不能将内轮、滚柱的组装品(subassembly)和外 轮相分离，操作性差。而且，也有一种取代外轮而使用图23A及图23B所 示的套筒2，，防止滚柱6及村垫8的脱落的方法，但该方法除了导致枸件 点数的增加以外，操作性也并不佳。因此，在滚柱间介入有衬垫的滚柱轴承的情况下，借由如以下所述的 实施形态那样，利用衬垫来对滚柱端面进行限制，以抑制滚柱向外径侧的 展开，可提供一种即使拆除外轮，滚柱及衬垫也不会从内轮上脱落，操作 性、安装性都提高了的轴承。首先，图24及图25A所示的实施形态是在衬垫18的扩展部18a上设 置向滚柱端面16b侧突出的凸部22，而且，在滚柱端面16b上形成凹部24， 并使凸部22进入到凹部24中。这样，借由利用衬垫18的扩展部18a而将 相邻的滚柱16间进行连结，可抑制滚柱16向外径侧的扩展，使滚柱16及 衬垫18不会从内轮14脱落。因此，在拆除外轮12时，能够防止滚柱16 及衬垫18的脱落。如图26所示，借由预先进行设定，以使凸部22和凹部24在轴承运转 中不相互干涉，可避免在衬垫18上所产生的拉伸应力。衬垫18沿着轴承 的圓周方向以及直径方向具有少许的自由度，其大小主要是由圆周方向间 隙S的大小来决定。因此，借由考虑到其自由度而对凸部22和凹部24的 位置关系进行调整，可避免出现衬垫18因两侧的滚柱16而被拉伸的现象。如图27所示，当使滚柱16的长度为Lw,凹部24的深度为d,衬垫18 的扩展部18a间的距离为W时，借由使凸部22的高度h在W-Lw〈h〈d的 范围内，可避免凸部顶端的磨耗。亦即，借由滚柱端面16b和扩展部18a 的接触而限制衬垫18向轴方向的动作，可避免凸部22的顶端与凹部24的 底面产生接触。在将村垫18的凸部22插入到滚柱端面的凹部24的过程中，是利用扩 展部18的弹性变性。因此，如图2SB及"C所示，借由在扩展部1^的根 部设置薄壁部26，而使扩展部根部的刚性下降，扩展部18a容易进行弹性 变形，使轴承的组装性提高。图25B所示为扩展部18a的外侧面欠缺的例 子，图25C所示为扩展部18a的内側面欠缺的例子。图28所示的实施形态为内轮、外轮都想省略的所谓的分离器&辊 (roller)型的圓筒滚柱轴承，并将轴的外径面代替内轮轨道面，将罩壳 (housing)的内径面代替外轮轨道面来使用。衬垫18的扩展部18a上所形 成的凸部22，在进入到滚柱端面16b上所形成的凹部24中这一点上，与前 述的实施形态相同。借由像这样利用衬垫18的扩展部18a将相邻的圓筒滚 柱16进行连结，而使滚柱列全体形成一连串的锁状，所以搡作容易，即使 没有内轮和外轮，也可容易地在装置上进行安装。作为上述的滚柱轴承的用途，可列举风力发电机用增速机所使用的行星齿轮装置。图34"及3530所示为具有行星齿轮装置的风力发电机用增 速机。该增速机包括在共同的套筒(casing) 110内所配置的行星齿轮装置 112和2次增速装置114。行星齿轮装置112起到使输入轴116的旋转增速 并传达到低速轴118的作用。2次增速装置114还起到使低速轴118的旋转 增速并传达到输出轴120的作用。输入轴116是与风轮(未图示)的主轴 等连接，而输出轴120是与发电机(未图示)相连接。行星齿轮装置112是由包括太阳齿轮122、行星齿轮124和内齿齿轮 126在内的齿轮列构成。行星齿轮124是与太阳齿轮122及内齿齿轮126这 两者相咬合。内齿齿轮126可在套筒110上直接形成，或者，也可另成一 体而固定在套筒110上。太阳齿轮122为形成行星齿轮装置112的输出轴 的构件且安装在低速轴118上。低速轴118由轴承128、 130所支持，且对 套筒IIO可自如地旋转。行星齿轮124是由载体132来担持着。载体132是形成行星齿轮装置 112的输入部的构件，并与输入轴116 —体形成，或者结合为一体。载体 132在输入轴116的一部分上利用轴承134、 136来支持着且对套筒110可 自如地旋转。在载体132的圆周方向上设置有多个(在图30中为3个)行 星轴138且在各行星轴138上通过轴承140而旋转自如地使行星齿轮124 受到支持。各行星齿轮124的轴承140在图示的例子中是并排设置有2个， 《旦也可为1个。2次增速装置114是由齿轮列构成。在图示的例子中，固定在低速轴 118上的齿轮142是与中间轴144的小径侧齿轮146咬合，在中间轴144上 所设置的大径侧齿轮148是与输出轴120的齿轮150相咬合。中间轴144 及输出轴12 0分别由轴承152、 154所支持且对套筒110可自如地旋转。套筒110的下部为形成润滑油的油浴156的部分，且该油浴156的油 面水平(level) L，形成一种可使支持行星齿轮124的轴承140利用载体132 的旋转而进出的高度。对上面的构成进行说明。当输入轴116进行旋转时，输入轴116和一 体的载体132进行回旋，在载体132上所担持的行星齿轮进行公转移 动。此时，各行星齿轮124借由与固定的内齿齿轮126相咬合并进行公转， 而产生自转。该进行公转及自转的行星齿轮124是与太阳齿轮122相咬合， 因此，太阳齿轮122相对于输入轴116被增速而进行旋转。形成行星齿轮 装置112的输出部的太阳齿轮122是设置在2次增速装置114的低速轴118 上，而太阳齿轮122的旋转是利用2次增速装置114而被增速且传送到專叙 出轴120。这样，被输入到输入轴116的风轮主轴(未图示)的旋转可利用 行星齿轮装置112和2次增速装置120而被大幅增速且传送到输出轴HO,并从输出轴120得到可发电的高速旋转。风力发电机的设备初期投资额高，所以其偿还期间多数超过10年，而 且，设置于高处，难以进行维护，因此其构成构件要求大约有20年的长期 寿命。为了使转子(rotor)的旋转增速而组入的行星齿轮装置(参照专利文献 1，日本专利特开2005 - 36880号公报)也不例外，特别是对同装置中所使 用的轴承，亦即，对行星齿轮的支持轴承要求高信赖性和长寿命。另外， 近年来，为了提高发电效率而正在推进风轮的大型化，另一方面，为了减 轻对塔的负载，对发动机艙(nacelle)的轻量小型化的需求提高，也要求 行星齿轮装置简洁(compact)化。因此，作为行星齿轮用的轴承，要求一种简洁且具有高额定载重的轴 承，而且，同装置的旋转速度比较低，多是采用排除保持器而组入更多的 转动体(滚柱)的总转动体轴承。而且，行星齿轮因为其构造上容易在运转中产生变形这一点，最好使用如总转动体轴承那样，滚柱根数多且刚性 高的轴岸义。但是，总转动体轴承的相邻滚柱间因逆旋转而发生接触，所以，除了 容易使滚柱的自转受到阻碍以外，还具有容易产生咬合或擦伤这种表面损 伤的倾向。特别是在行星齿轮装置那样旋转速度低的条件下，也是在轴承 内的各接触部上难以由润滑剂而形成油膜，且更加显著地呈现前述损伤。因此，要求一种借由在行星齿轮的支持轴承中使用简洁且额定载重及 刚性高，并已减轻表面损伤的滚柱轴承，而在长年可不需维护地进行运转 的行星齿轮装置。支持各行星齿轮124的轴承140中可采用前述所说明的所有实施形态 的滚柱轴^^，但每一个都是在相邻的滚柱间具有衬垫，并在村垫的轴方向 两端设置与滚柱端面对向的扩展部。前述村垫彼此分离独立，且在前述衬垫上被看作习知的保持器的拉伸 应力不发生作用，所以可在轴承中组入更多的滚柱，能够提供一种简洁且 额定载重及刚性高的滚柱轴承。另外，与总转动体轴承不同，可避免相邻的滚柱间的接触，滚柱间不 会因逆旋转而滑动，所以滚柱的自转不会轻易形成阻碍，能够大幅减轻咬 合或擦伤之类的表面损伤。而且，借由在前述衬垫的轴方向两端设置与滚柱端面对向的扩展部，可利用前述扩展部和滚柱端面而限制衬垫向轴方向的动作，并可利用滚柱 转动面或内轮挡边外径或者外轮挡边内径而限制衬塾向径方向的动作。亦即，因为不使用内轮或外轮的轨道面或挡边侧面作为衬垫的移动限 制装置，所以在相邻的衬垫间不需要于大范围内介入有衬垫，可抑制润滑油的搅拌阻力，而且，不会妨碍润滑油在转动面附近顺滑地贯通流动。另外，在使衬垫沿着内轮挡边外径或者外轮挡边内径而进行引导的情 况下，前述扩展部也发挥扩大其引导面积的效果，在引导面上容易形成油 膜。在专利文献21所记述的滚柱轴承中，是利用内轮及外轮的轨道面和挡 边侧面而限制衬垫的动作，所以必然要介入与滚柱的径方向剖面同等程度 的大小的衬垫，呈一种润滑油的搅拌阻力大的倾向。另外，因为使衬垫与 内轮及外轮的轨道面滑动接触，所以有可能损害在转动面上顺滑地形成油膜。在行星齿轮装置上所使用的前述滚柱轴承中，可省略外轮而使用齿轮 的内径面作为外轮轨道面。借由省略外轮，除了前述效果以外，还使行星 齿轮装置的简洁化成为可能，此外，还可提高轴或罩壳的刚性。而且，也 可使用只是使滚柱直径增大所省略的外轮的空间量，且额定负载高的滚柱 轴承，能够有助于行星齿轮装置的长寿命化。另外，在按照单体来处理轴 承时，是借由圓环构件或系紧带等來取代省略的外轮而限制滚柱的外接圓 径，能够防止滚柱的脱落。行星齿轮装置所使用的前述滚柱轴承为一种省略了外轮的滚柱轴承， 其在前述扩展部上具有向滚柱端面侧突出的凸部，且在滚柱端面上具有凹 部，并使前述凸部进入到前述凹部中，而且，也可以齿4仑的内径面代替外 轮轨道面来使用。这种构成的滚柱轴承可借由利用衬垫的前述扩展部来连 结滚柱端面，而抑制滚柱向外径侧的展开。亦即，即使省略外轮，滚柱及 衬垫也不会从内轮上脱落，使轴承的处理性提高。另外，借由在运转中进行设定以使前述凸部和滚柱端面的凹部不产生 干涉，从而在衬垫上不会作用以拉伸应力。衬垫沿着轴承的圓周方向及径 方向具有少许的自由度，其大小主要由圓周方向间隙的大小来决定。亦即，借由考虑到该自由度而调整前述凸部和滚柱端面凹部的位置关系，可避免 衬垫因两侧的滾柱而受到拉抻的现象。行星齿轮装置所使用的前述滚柱轴承，为一种分离器&辊型的轴承， 其在衬垫的前迷扩展部上具有向滚柱端面侧突出的凸部，且在滚柱端面上 具有凹部，并使前述凸部进入到前述凹部中，而且，也可以行星轴的外径 面代替内轮轨道面来使用，以齿轮的内径面代替外轮轨道面来使用。这种 构成的滚柱轴承可借由衬垫的前述扩展部来连结滚柱端面，从而以锁状来 进行处理，所以即使没有内轮和外轮，也可容易地安装在装置上。亦即， 前述滚柱轴承可为省略了轨ii轮的分离器&辊型，除了可使行星齿轮装置 的简洁化成为可能以外，还可使轴或罩壳的刚性提高。或者，可使用滚柱 直径只增大所省略的轨道轮的空间量的额定载重更高的滚柱轴承，能够有助于行星齿轮装置的长寿命化。另外，前述分离器&辊子的连结部是借由使衬垫弹性变形，并使衬垫 的凸部进入到滚柱端面的凹部中而形成，所以，也可在一处位置拆下前述 连结部，并巻装在作为安装对象的行星轴上之后，再次进行连结。而且， 借由在衬垫的前述扩展部的根部设置狭缝，可使轴承的组装性提高。行星齿轮装置所使用的前述滚柱轴承，为一种利用滚柱和衬垫来发挥 楔形效果并省略了内轮的滚柱轴承，而且，是以行星轮的外径面代替内轮 轨道面来使用。这种构成的滚柱轴承可借由滚柱和衬垫来发挥楔形效果， 从而作出一种即使拆除内轮，滚柱及衬垫也不会脱落的规格。亦即，前述 滚柱轴承可省略内轮，除了可使行星齿轮装置的简洁化成为可能以外，还 可使轴或罩壳的刚性提高。或者，可使用滚柱直径只增大所省略的内轮的 空间量的额定载重更高的滚柱轴承，能够有助于行星齿轮装置的长寿命化。另外，前述滚柱轴承可预先制作壁厚不同的2种以上的衬垫，并利用其根数的组合(匹配)而容易地调整圓周方向间隙，所以可不用严格地管 理滚柱节圆径或滚柱径而使楔形成立。亦即，与总转动体轴承相比，可以 低成本而得到楔形效果。行星齿轮装置所使用的前述滚柱轴承的衬垫，也可具有以润滑油的保 持为目的的凹部。在这里，前述凹部包括有底的部分和贯通孔这两部分。 借由采用这种构成，可在凹部保持润滑油，能够有助于行星齿轮装置的长 寿命化。行星齿轮装置的润滑方法多为油浴润滑，行星齿轮是进行公转并在位 于底部时，开始浸于油浴中并被供给润滑油。因此，在某时刻会存在不浸 于润滑油中的轴承。风力发电机有时会根据风的状况而停止长时间运转， 未浸于油浴中的行星齿轮内的轴承会形成润滑油流失，而失掉大半。当从 该状态而根据风的状况变化再次开始运转时，有时轴承会产生润滑不良， 损害顺滑的旋转。这种情况会招致风力发电的效率下降，也会妨碍前述轴 承的长寿命化。另外，作为前述衬垫的材质，最好使用通常具有自润滑性的合成树脂， 或可使气孔中浸含润滑油的烧结合金等。
权利要求
1.一种滚柱轴承，为一种具有多个滚柱并在相邻的滚柱间具有衬垫的滚柱轴承，其中，该多个滚柱旋转自如地介入在内轮轨道面和外轮轨道面之间，该滚柱轴承的特征在于，衬垫在轴方向两端具有与滚柱端面对向的扩展部。
2. 如权利要求1所述的滚柱轴承，其特征在于，在使滚柱直径为Dw, 滚柱根数为Z时，圓周方向间隙S处于0. 001 xDwx ZSSSO. 01 xDwx Z的 范围内。
3. 如权利要求1或2所述的滚柱轴承，其特征在于，在使滚柱直径为 Dw时，前述扩展部的长度的最大值L处于0. 2 xDw芸LSO. 9 x Dw的范围内。
4. 如权利要求1至3所述的滚柱轴承，其特征在于，前述村垫从滚柱 的节圓的内径侧延伸到外径侧，且衬垫的与滚柱的转动面相对的面的剖面 形状，为一种可接受滚柱的转动面的凹入形状。
5. 如权利要求1至4所述的滚柱轴承，其特征在于，利用外轮的挡边 内径面来对前述衬垫进行引导。
6. 如权利要求1至4所述的滚柱轴承，其特征在于，利用内轮的挡边 外径面来对前述村垫进行引导。
7. 如权利要求1至6所述的滚柱轴承，其特征在于，在前述衬垫的与 滚柱相接触的面上设置有油沟。
8. 如权利要求1至7所述的滚柱轴承，其特征在于，在前述衬垫的与 滚柱相接触的面上，设置有用于保持润滑剂的凹部。
9. 如权利要求1至8所述的滚柱轴承，其特征在于，在前述衬垫的与 外轮的挡边内径相对向的面上所设置的引导面，是由曲率半径小于外轮的 挡边内径面的凸形状而形成。
10. 如权利要求9所述的滚柱轴承，其特征在于，在4吏外轮的挡边内 径面的曲率半径为R!时，前述凸形状的曲率半径l在0. 3 x R,R,O. 6 x l 的范围内。
11. 如权利要求1至8所述的滚柱轴承，其特征在于，在前述衬垫的 与内轮的挡边外径对向的面上所设置的引导面是由凸形所形成。
12. 如权利要求9至11所述的滚柱轴承，其特征在于，在利用树脂材 料的射出成型而形成的前述衬垫的、前述凸形状的顶部，设置有平坦部。
13. 如权利要求12所述的滚柱轴承，其特征在于，前述衬垫的分型线 通过与中心线偏离的位置，其中，该中心线是在前述平坦部内并将衬垫幅 面一分为二。
14. 如权利要求1至13所述的滚柱轴承，其特征在于，在前述扩展部
15. 如权利要求14所述的滚柱轴承，其特征在于，前述凸部是与前述 滚柱端面中的，避开了与轨道轮的挡边相接的区域的部分对向。
16. 如权利要求14所述的滚柱轴承，其特征在于，前述衬垫为树脂制， 并使前述凸部相对于金属铸模的分型面而垂直地延伸。
17. 如权利要求14至16所述的滚柱轴承，其特征在于，前述凸部的 顶端为曲面。
18. 如权利要求1至13所述的滚柱轴承，其特征在于，在前述扩展部 上设置有向滚柱端面侧突出的凸部，且在滚柱端面上形成凹部，并使前述 凸部进入到前述凹部中。
19. 如权利要求18所述的滚柱轴承，其特征在于，对前述凸部和前述 凹部进行设定，以使它们在轴承的运转中不会相互干涉。
20. 如权利要求18或19所述的滚柱轴承，其特征在于，如使滚柱的 长度为Lw,前述凹部的深度为d，衬垫的前述接触面间的距离为W，则前述 凸部的高度h在W-Lw〈h〈d的范围内。
21. 如权利要求18至20所述的滚柱轴承，其特征在于，在前述扩展 部的根部设置有薄壁部。
全文摘要
本发明提供一种在滚柱间介入有衬垫的滚柱轴承，该滚柱轴承使润滑剂在滚动面附近可顺滑地贯通流动，并减轻因衬垫而形成的润滑剂的搅拌阻力，从而可得到更高的容许旋转速度。滚柱轴承具有多个滚柱(16)并在相邻的滚柱(16)间具有衬垫(18)，其中，该多个滚柱(16)旋转自如地介入在内轮轨道面和外轮轨道面之间，而且，衬垫(18)在轴方向两端具有与滚柱端面(16b)对向的扩展部(18a)。
文档编号F16C19/28GK101253341SQ200680031331
公开日2008年8月27日 申请日期2006年8月31日 优先权日2005年9月1日
发明者小津琢也, 松森直树 申请人:Ntn株式会社