JP2010133559A - Inner ring of roller bearing - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、転動体端面と接する接触面を有する二つの内輪側縁部の間に、内輪の回転軸に関して、軸方向に存在する転動体走行面を有するローラー軸受の内輪に関する。このような内輪は、側縁部の接触面によって、転動体を軸方向に案内することができる。開放型の外輪との組合せにより、このような内輪は開放型軸受、例えば円筒ローラー軸受に利用できる。そのような開放型軸受の利用分野は、例えば工作機械の主軸の軸受である。 The present invention relates to an inner ring of a roller bearing having a rolling element traveling surface that exists in an axial direction with respect to a rotation axis of the inner ring between two inner ring side edges having contact surfaces in contact with rolling element end faces. Such an inner ring can guide the rolling element in the axial direction by the contact surface of the side edge portion. By combining with an open type outer ring, such an inner ring can be used for an open type bearing, for example, a cylindrical roller bearing. The field of application of such an open type bearing is, for example, a bearing for a spindle of a machine tool.
このような高速回転主軸は、モーター叉は外部から駆動され、固定軸受および開放型軸受により軸支されている。主軸は、固定軸受叉は開放軸受の内輪に回転不能に連結され、これらの軸受の外輪はハウジングに回転不能に連結されている。 Such a high-speed rotation main shaft is driven from a motor or the outside, and is supported by a fixed bearing and an open type bearing. The main shaft is non-rotatably connected to the inner ring of the fixed bearing or the open bearing, and the outer ring of these bearings is non-rotatably connected to the housing.
工作機械におけるそのような主軸の高い回転数は、所望の耐用年数を達成するために、潤滑性能に対する高い要求を突きつける。これらのローラー軸受は、通常グリースにより潤滑される。二つの側縁部を有する内輪をもつ上述の開放型軸受の場合には、特に内輪の潤滑状態がその耐用年数を決定する。ひとつは、転動体と内輪の転動体走行面との接触面は、潤滑材を供給しなければならない。その上、磨耗に対する好ましくない作用を低減するために、転動体側面と側縁部の接触面との十分な潤滑がなされねばならない。 Such high spindle speeds in machine tools impose high demands on lubrication performance in order to achieve the desired service life. These roller bearings are usually lubricated with grease. In the case of the above-mentioned open type bearing with an inner ring having two side edges, the lubrication state of the inner ring determines its useful life. One is that the contact surface between the rolling element and the rolling surface of the inner ring must be supplied with a lubricant. Moreover, sufficient lubrication between the rolling element side surfaces and the contact surfaces of the side edges must be provided in order to reduce undesirable effects on wear.
加工技術上の理由から、現在使用されている内輪は、典型的には、側縁部と転動体走行面との間に円周状に沈下部が設けられている。これは、転動体走行面の加工のために用いられる研削円盤が、転動体走行面を転動体と後で接触する領域を完全に加工できるのに役立つ。このような内輪は独国特許第1021657号明細書により公知である。 For reasons of processing technology, currently used inner rings typically have a sunken portion in a circumferential shape between the side edge and the rolling element running surface. This is useful for the grinding disk used for machining the rolling element running surface to be able to completely machine the area where the rolling element running surface will later contact the rolling element. Such an inner ring is known from DE 1021657.
そのような沈下部の一部が両側の側縁部の間の領域内で延在している。沈下部の長さが大きいほど転動体走行面の有効幅が小さくなる。転動体走行面の有効幅の減少に伴い、ローラー軸受の支持能力も減少するので、現在の技術では、沈下部をできるだけ小さくすることが試みられている。 A portion of such a sinking portion extends in the region between the side edges on both sides. The effective width of the rolling element traveling surface decreases as the length of the sinking portion increases. As the effective width of the rolling element running surface decreases, the support capacity of the roller bearing also decreases, so the current technology attempts to make the subsidence as small as possible.
この発明は、ローラー軸受の耐用寿命を長くでき、コスト上有利に製造できる冒頭に述べた種類の内輪を提案することを課題としている。 An object of the present invention is to propose an inner ring of the type described at the beginning, which can extend the service life of a roller bearing and can be manufactured advantageously in terms of cost.
この課題は、独立請求項の特徴により解決される。この特徴によれば、転動体端面と接触する内輪の二つの側縁部の間で、内輪の回転軸の軸方向に延在する転動体走行面を有する内輪が、少なくとも一つの側縁部と転動体走行面との間に、内輪回転軸回りの沈下部を有しており、該少なくとも一つの沈下部の、両接触面間の領域に存在する部分の幅が、両接触面間の距離の15%−30%に相当することを特徴としている。即ち、沈下部は、両接触面内において、その間隔の15%−30%の長さにわたり延びている。沈下部の幅および両接触面の距離は、内輪の回転軸を含む断面内において、走行面に平行に計測する。そのような断面においては、両接触面は、常に平行である。円筒ローラー軸受の内輪においては、沈下部の幅は、沈下部の軸方向の長さに相当する。内輪は、一般的な内輪用の材料例えば、軸受鋼により作られる。 This problem is solved by the features of the independent claims. According to this feature, the inner ring having the rolling element running surface extending in the axial direction of the rotation axis of the inner ring is between at least one side edge part between the two side edge parts of the inner ring in contact with the rolling element end surface. Between the rolling element traveling surfaces, there is a depressed portion around the rotation axis of the inner ring, and the width of the portion of the at least one depressed portion existing in the region between the two contact surfaces is the distance between the two contact surfaces. It is characterized by being equivalent to 15% -30%. That is, the subsidence extends over a length of 15% to 30% of the interval in both contact surfaces. The width of the sinking portion and the distance between both contact surfaces are measured in parallel to the running surface in the cross section including the rotation axis of the inner ring. In such a cross section, both contact surfaces are always parallel. In the inner ring of the cylindrical roller bearing, the width of the depressed portion corresponds to the axial length of the depressed portion. The inner ring is made of a general inner ring material such as bearing steel.
この課題の発明に従う解決法は、従来の先行技術が教える方向と全く異なる方向を目指している。この発明は、発明に従う沈下部により転動体走行面の幅が減少し、それによりその内輪を有するローラー軸受の支持能力が小さくなると言う知見に基づいている。従来の見解に反して、大きくされた沈下部は、ある用途においては、沈下部によりもたらされる利点がこれらの不利を補うので有利である。 The solution according to the invention of this problem aims at a completely different direction from the direction taught by the prior art. The present invention is based on the finding that the width of the rolling element running surface is reduced by the subsidence according to the invention, thereby reducing the support capacity of the roller bearing having its inner ring. Contrary to the conventional view, enlarged subsidence is advantageous in some applications because the advantages provided by subsidence compensate for these disadvantages.
この沈下部により、大きな潤滑剤溜めが形成される。これにより、明らかに潤滑性能が改良された。特に、両接触面間の距離の15%−30%、好ましくは20%−25%の長さの発明に従う沈下部により、非常に良い潤滑剤供給が可能と成った。さらに、潤滑剤溜めを側縁部の位置に設けたので、潤滑剤が転動体の側面から側縁部の接触面へ供給され、側縁部の接触面の最適な潤滑が得られる。 This sinking portion forms a large lubricant reservoir. This clearly improved the lubrication performance. In particular, the subsidence according to the invention of a length of 15% -30%, preferably 20% -25% of the distance between the two contact surfaces has enabled a very good lubricant supply. Further, since the lubricant reservoir is provided at the position of the side edge portion, the lubricant is supplied from the side surface of the rolling element to the contact surface of the side edge portion, and optimum lubrication of the contact surface of the side edge portion is obtained.
内輪の転動体走行面が小さくされることにより、転動体と内輪との摩擦が減少し、稼動中の摩擦熱の発生が少ない。特に高速回転のローラー軸受において利点が発揮される。 By reducing the rolling element running surface of the inner ring, the friction between the rolling element and the inner ring is reduced, and the generation of frictional heat during operation is reduced. The advantage is exhibited particularly in a high-speed roller bearing.
この発明は、高速回転においては、転動体が遠心力により外方に押されるので、高速回転の場合に有用である。沈下部は、先ず転動体走行面の幅の減少につながり、これが担持能力の低減につながることになる。しかし、遠心力により、転動体と内輪の転動体走行面との接触力は低減されるので、担持能力の低減は実質上僅かとなる。内輪の転動体走行面と転動体との接触形態の本発明に従う変更に起因する担持能力の低減は、回転数が大きいほど小さくなる。 The present invention is useful for high-speed rotation because the rolling element is pushed outward by centrifugal force at high-speed rotation. The sinking portion first leads to a reduction in the width of the rolling element running surface, which leads to a reduction in carrying capacity. However, since the contact force between the rolling element and the rolling surface of the inner ring is reduced by the centrifugal force, the reduction in the carrying capacity is substantially small. The reduction in the carrying capacity due to the change according to the present invention of the contact form between the rolling element running surface of the inner ring and the rolling element becomes smaller as the rotational speed increases.
この発明の別の実施形態は、従属請求項に記載されている。これらの特徴は、任意に組合せができる。 Further embodiments of the invention are described in the dependent claims. These features can be combined arbitrarily.
一つの実施形態によれば、内輪が、側縁部と転動体走行面との間に内輪の回転軸回りに沈下部を有している。この沈下部の両接触面の間に存在する部分の幅は両接触面間の距離の15%−30%に相当する。好ましくは、沈下部の両接触面の間に存在する部分の幅は両接触面間の距離の20%−25%に相当する。さらに、接触面間にある両沈下部の幅が等しい大きさであるのが好ましい。 According to one embodiment, the inner ring has a depressed portion around the rotation axis of the inner ring between the side edge and the rolling element traveling surface. The width of the portion existing between the two contact surfaces of the subsidence corresponds to 15% -30% of the distance between the two contact surfaces. Preferably, the width of the portion existing between the contact surfaces of the sinking portion corresponds to 20% -25% of the distance between the contact surfaces. Furthermore, it is preferable that the widths of the two subsidence portions between the contact surfaces are equal.
さらに別の実施形態によれば、沈下部(単数叉は複数)は、アンダーカット、溝叉は転動体走行面の後退部により形成される。勿論、沈下部は、他の形態や、上述の形態の組合せにより形成することができる。転動体走行面や両接触面と同様に、沈下部も内輪の回転軸に関して回転対称に形成するのが好ましい。一つの沈下部が隣接する接触面から他方の沈下部、即ち対向する沈下部に向かって一方にのみ延在させることができる。沈下部の全体は、これにより、両接触面の間にある沈下部の幅に相当する。沈下部がこれとは反対の方向に延びていることも考えられる。これにより、隣接する接触面に関してアンダーカットが形成される。沈下部の深さは、基本的には、任意の大きさにできる。沈下部の深さを大きくしても利用面は大きくならないが、潤滑剤溜まりを大きくすることは有利である。 According to yet another embodiment, the subsidence (single or plural) is formed by an undercut, a groove or a receding portion of the rolling element running surface. Of course, the subsidence can be formed by other forms or combinations of the above forms. Similarly to the rolling element running surface and the two contact surfaces, the sinking portion is preferably formed to be rotationally symmetric with respect to the rotation axis of the inner ring. One subsidence can extend only from one adjacent contact surface to the other subsidence, i.e., the opposing subsidence. The entirety of the squat is thereby corresponding to the width of the squat between the contact surfaces. It is also conceivable that the subsidence extends in the opposite direction. Thereby, an undercut is formed with respect to the adjacent contact surface. The depth of the subsidence can be basically set to an arbitrary size. Increasing the depth of the subsidence does not increase the use surface, but it is advantageous to increase the lubricant pool.
さらに別の実施形態によれば、転動体走行面は、曲面に形成される。内輪は、これにより転動体走行面の領域において、凸面形状を有する。好ましくは、転動体走行面は円周曲面に形成される。即ち、内輪の回転軸を含む平面による断面図において、転動体走行面は一定の曲率を有している。平らな転動体走行面に対して、この転動体走行面の両端部における直径は減少している。更に別の実施形態においては、転動体走行面の軸方向端部において該走行面の後退部は、転動体走行面の軸方向中央における直径の0.0025%から0.015%、好ましくは、0.005%から0.0125%、さらに好ましくは、0.01%の大きさを有する。軸方向中央において80mmである転動体走行面の直径を有する円筒ローラー軸受の内輪の場合、転動体走行面の軸方向端部の直径は例えば8μ、即ち80mmの0.01%だけ減少している。曲面の転動体走行面の利点は、稼動時において、角部走行の現象が低減されることである。 According to still another embodiment, the rolling element traveling surface is formed in a curved surface. Accordingly, the inner ring has a convex shape in the region of the rolling element traveling surface. Preferably, the rolling element traveling surface is formed in a circumferential curved surface. That is, in the cross-sectional view of the plane including the rotation axis of the inner ring, the rolling element traveling surface has a certain curvature. With respect to a flat rolling element traveling surface, the diameters at both ends of the rolling element traveling surface are reduced. In yet another embodiment, the retracted portion of the running surface at the axial end of the rolling element running surface is 0.0025% to 0.015% of the diameter at the axial center of the rolling element running surface, preferably It has a size of 0.005% to 0.0125%, more preferably 0.01%. In the case of an inner ring of a cylindrical roller bearing having a diameter of the rolling element running surface of 80 mm at the center in the axial direction, the diameter of the axial end of the rolling element running surface is reduced by, for example, 8 μ, ie 0.01% of 80 mm. . The advantage of the curved rolling element traveling surface is that the corner traveling phenomenon is reduced during operation.
さらに別の実施形態によれば、内輪は、円筒ローラー軸受の内輪である。転動体走行面は円筒状の外表面、場合により曲面を有する外表面に相当する。 According to yet another embodiment, the inner ring is an inner ring of a cylindrical roller bearing. The rolling element running surface corresponds to a cylindrical outer surface, and in some cases, an outer surface having a curved surface.
この発明の利点は、発明に従う内輪を有するローラー軸受の回転数が高ければ高いほど発揮される。それ故、内輪は、好ましくは高速回転用のローラー軸受の内輪である。例えば、この内輪は、工作機械の主軸用のローラー軸受に使用される。 The advantages of the present invention are exhibited as the number of rotations of the roller bearing having the inner ring according to the invention increases. Therefore, the inner ring is preferably an inner ring of a roller bearing for high-speed rotation. For example, the inner ring is used as a roller bearing for a main shaft of a machine tool.
発明に従う内輪を有するローラー軸受は、転動体走行面の上を転がり、その側面が側縁部の接触面と接触できる回転対称のローラーをさらに有する。このようなローラー軸受は、さらに外輪を含むことができる。その代わり、転動体は直接にハウジング内でまたは連結構造の中で転がることができる。好ましくは、ローラー軸受は、円筒ローラー軸受である。アンギュラーローラー軸受叉は円錐ローラー軸受である場合も考えられる。 The roller bearing having an inner ring according to the invention further has a rotationally symmetric roller that rolls on the rolling element running surface and whose side surface can contact the contact surface of the side edge. Such a roller bearing can further include an outer ring. Instead, the rolling elements can roll directly in the housing or in the connecting structure. Preferably, the roller bearing is a cylindrical roller bearing. An angular roller bearing or a conical roller bearing is also conceivable.
好ましい実施形態によれば、ローラー軸受が、開放型軸受として主軸の軸受に利用されている円筒ローラー軸受である。ローラー軸受の外輪はこのために側縁部無しのものである。 According to a preferred embodiment, the roller bearing is a cylindrical roller bearing that is used as a main shaft bearing as an open type bearing. The outer ring of the roller bearing is therefore free from side edges.
上述の発明の実施例が、添付の図面を参照して以下に詳述される。
図1は、第一の実施例によるこの発明の内輪1を示す。内輪1の回転軸12を含む切断面で切断した内輪1の断面図が示されている。回転軸12と平行な転動体走行面2が示されている。側縁部5,6の両接触面3,4は、転動体走行面2の軸方向終端部を成している。両接触面3,4は互いに平行で、転動体走行面2および回転軸12に直交している。内輪1は、円筒ローラー軸受用である。
FIG. 1 shows an
各側縁部5,6と転動体走行面2との間に沈下部7、8が存在する。沈下部7,8の幅は、a叉はbで示され、両接触面3,4の間における沈下部の軸方向の大きさを表している。両沈下部7,8は、両接触面3,4の間の領域においてのみ、軸方向に延びている。幅a叉はbは符号cで示された接触面3,4間の距離の約20%に相当する。両沈下部7,8は、夫々の接触面3,4に直接接続されている。接触面3,4の沈下部7,8への遷移部および沈下部7,8と転動体走行面2との遷移部はR部により丸められている。
内輪1の内側穴は円錐状の内側装着面10を有している。
The inner hole of the
図2は、第2の実施例によるこの発明の内輪1を示す。この実施例も、実質的には、図1に示された実施例に対応している。しかしこの例においては、転動体走行面2が曲面にされ、凸形状を有する。
FIG. 2 shows an
最大直径の点Damは、転動体走行面2の軸方向中央に存在する。その点から軸方向に離れるにつれて、直径は減少する。即ち転動体走行面2は半径方向に後退する。この定常的な後退は転動体走行面2の各軸方向端部に僅かに減少した直径Daeを有している。
The point Dam with the maximum diameter exists at the center in the axial direction of the rolling
この例においては、Dam=80mmであり、Dae=79.992mmである。 In this example, Dam = 80 mm and Dae = 79.992 mm.
図3は、発明に従う内輪1を有するローラー軸受を示している。ここでも、内輪1の回転軸12を含む断面図の半分を示している。内輪1は、図2の実施例の内輪1に相当する。
FIG. 3 shows a roller bearing with an
このローラー軸受は、内輪の転動体走行面2と外輪15の転動体走行面14の間で転がる円筒状転動体13を有する円筒ローラー軸受を示している。外輪15は、開放型となるように、側縁部がない。
This roller bearing is a cylindrical roller bearing having a cylindrical rolling
図4は、発明に従う内輪11を含むローラー軸受を示す。内輪は、アンダーカットとされた二つの沈下部7,8を有している。それ故、沈下部7,8は、二つの接触面の間の領域に軸方向に延びる部分a叉はbを有しているが、この部分は、沈下部の幅の一部にすぎない。この沈下部7,8は接触面の軸方向外側に軸方向延長部xを有している。
FIG. 4 shows a roller bearing comprising an
図5は、工作機械の主軸16を示し、その主軸は、一方がアンギュラボール軸受17により支持され、他方が、例えば図3に示された円筒ローラー軸受により支持されている。
FIG. 5 shows a
1 内輪
2 転動体走行面
3 接触面
4 接触面
5 側縁部
6 側縁部
7 沈下部
8 沈下部
9 R部
10 内側装着面
11 ローラー軸受
12 回転軸
13 転動体
14 転動体走行面
15 外輪
16 主軸
17 ラジアルボール軸受
18 円筒ローラー軸受
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