TWI688716B - 保持器及軸承 - Google Patents

Abstract

一種保持器，其用於一軸承。保持器為一環狀結構且包含一本體部以及一突緣部。本體部定義一中心軸且包含一第一表面、一第二表面、複數個孔洞及至少一儲油槽，第二表面與第一表面相對，各孔洞用以容置一滾動件，儲油槽自第一表面及/或第二表面凹陷形成，儲油槽位於複數個孔洞之二相鄰孔洞之間，且儲油槽與二相鄰孔洞連通，突緣部設置於本體部的一外周緣，突緣部包含一第一突部及一第二突部，第一突部與第一表面鄰接且相對於第一表面往外突起而具有第一高度差，第二突部與第二表面鄰接且相對於第二表面往外突起而具有第二高度差。

Description

保持器及軸承

本發明是有關於一種保持器及軸承，且特別是有關於一種有利於防止軸承內部潤滑液外漏的保持器及軸承。

軸承是當代機械設備中重要零部件，軸承的主要功能是支撐機械旋轉體，降低其運動過程中的摩擦係數，並保證其迴轉精度。

為了提高潤滑的效果，有些軸承內部會注入潤滑液，藉以有效降低摩擦係數、延長軸承壽命。而軸承中的保持器，其結構攸關著軸承的儲油能力及潤滑效果，因此，相關業者無不致力於保持器結構的改良。

以日本專利申請公開號JP2001041250A為例，其公開一種保持器，保持器的內壁面包含複數個凹槽及複數個突部（如該案件圖11標號61、62所示元件），凹槽用來容置潤滑液，突部用來保持滾子的軸向位置。然而，所述保持器並無防止潤滑液外漏的結構，隨著軸承運轉，其內部的潤滑液會逐漸流失而造成潤滑失效，此外，所述保持器的結構不利於凹槽中的潤滑液在不同孔洞間流通，而不利於潤滑液分佈的均勻性，所述保持器於孔洞的上、下開口皆設置突部，也導致脫模的困難度，而降低保持器的良率。

再以日本專利申請公開號JP2008223919A為例，其公開一種保持器，保持器的內壁面包含複數個突部（如該案件圖6標號16a、16b所示元件），突部用來保持滾子的軸向位置。然而，所述保持器的構造防止潤滑液外漏的效果較差，且所述保持器於孔洞的上、下開口皆設置突部，也導致脫模的困難度，而降低保持器的良率。

因此，如何開發出新的保持器，使其可提供較佳的潤滑效果，且可更優選地降低脫模難度，遂成為相關業者努力的目標。

依據本發明之一實施方式是提供一種保持器，其用於軸承，保持器為一環狀結構且包含本體部以及突緣部，本體部定義一中心軸且包含第一表面、第二表面、複數個孔洞及至少一儲油槽，第二表面與第一表面相對，第二表面與第一表面於平行中心軸的方向具有一間隔距離。各孔洞貫穿本體部而連通第一表面及第二表面，各孔洞用以容置一滾動件，儲油槽自第一表面及/或第二表面凹陷形成，儲油槽位於複數個孔洞之二相鄰孔洞之間，且儲油槽與二相鄰孔洞連通。突緣部設置於本體部的外周緣，突緣部包含第一突部及第二突部，第一突部與第一表面鄰接，第一突部相對於第一表面往外突起而具有第一高度差，第二突部與第二表面鄰接，第二突部相對於第二表面往外突起而具有第二高度差。本發明的保持器，藉由於本體部的外周緣設置突緣部，可減小突緣部與軸承其他部件(如第一環狀結構及第二環狀結構)間的間隙，以有效防止軸承內部潤滑液外漏，進而有利於維持軸承的潤滑效果及延長軸承的使用壽命。藉由儲油槽與二相鄰孔洞連通，有利於潤滑液分佈的均勻性。

依據前述的保持器，其中各孔洞可包含第一開口及第二開口，其中第一開口設置於本體部之第一表面，第二開口設置於本體部之第二表面，且各孔洞於第一開口或第二開口設置一杓狀結構，杓狀結構由鄰近第一開口或第二開口的二弧形內壁所構成。藉此，有利於承載滾動件，且可避免孔洞的第一開口及第二開口同時包含杓狀結構時，不易安裝滾動件及不易脫模的缺失。

依據前述的保持器，複數個孔洞可包含複數個第一孔洞及複數個第二孔洞，各第一孔洞於第一開口設置杓狀結構，各第二孔洞於第二開口設置杓狀結構。藉此，可避免僅包含第一孔洞或僅包含第二孔洞時，保持器會與其他部件(如第一環狀結構及第二環狀結構)產生摩擦。

依據前述的保持器，複數個第一孔洞或複數個第二孔洞可為等角度配置。藉此，有利於維持保持器與其他部件(如第一環狀結構及第二環狀結構)的間距的一致性。

依據前述的保持器，保持器的材質可為塑膠。藉此，有利於保持器的輕量化。

依據本發明之另一實施方式是提供一種軸承，包含第一環狀結構、第二環狀結構、前述的保持器以及複數個滾動件，保持器設置於第一環狀結構及第二環狀結構間，突緣部的第一突部的第一頂緣鄰近第一環狀結構之內表面，突緣部的第二突部的第二頂緣鄰近第二環狀結構之內表面，滾動件對應設置於保持器的孔洞。本發明的軸承，藉由包含前述保持器，可有效防止軸承內部潤滑液外漏，且可提升潤滑液分佈的均勻性。

依據前述的軸承，第一頂緣與第一環狀結構可具有一第一間隙距離，第二頂緣與第二環狀結構可具有一第二間隙距離，第一間隙距離及第二間隙距離的總和可為0.1 mm至0.4 mm。藉此，可進一步提升防止潤滑液漏出的效果，並可避免第一環狀結構、第二環狀結構與保持器之間互相摩擦。

依據前述的軸承，第一環狀結構可包含第一環突部，第一環突部設置於第一環狀結構之內表面，第二環狀結構可包含第二環突部，第二環突部設置於第二環狀結構之內表面，第一環突部與第二環突部鄰接以形成一軸部，各滾動件為一第一滾動件。軸承可更包含第三環狀結構及複數個第二滾動件，第三環狀結構設置於第一環狀結構及第二環狀結構間且環繞軸部，第二滾動件設置於軸部與第三環狀結構間。前述保持器的數量為二，分別為一第一保持器及一第二保持器，第一保持器設置於第一環狀結構及第三環狀結構間且環繞軸部，第二保持器設置於第三環狀結構及第二環狀結構間且環繞軸部。藉由同時設置第一滾動件及第二滾動件，有利於提升軸承於徑向及軸向的承載能力。

為使本發明的上述特徵和優點更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖示做詳細說明如下。

請參照第1圖至第3圖，第1圖是依據本發明一實施方式的保持器100的立體示意圖，第2圖是第1圖中保持器100的平面示意圖，第2圖繪示保持器100一表面，保持器100的另一表面與前述表面配置相同，第3圖是第2圖中保持器100沿割面線A-A的局部剖視示意圖，保持器100沿割面線A-A的剖視示意圖為左右對稱，在此省略右半部。保持器100用於一軸承（圖未繪示），保持器100為一環狀結構且包含本體部120及突緣部130，本體部120定義中心軸O，本體部120包含第一表面160、第二表面170、複數個孔洞，及至少一儲油槽180。第二表面170與第一表面160相對，第二表面170與第一表面160於平行中心軸O的方向具有一間隔距離d1。複數個孔洞分別為複數個第一孔洞140及複數個第二孔洞150。各第一孔洞140及各第二孔洞150貫穿本體部120而連通第一表面160及第二表面170，且各第一孔洞140及各第二孔洞150用以容置一滾動件（圖未繪示），下文中若未具體指明孔洞為第一孔洞140或第二孔洞150，表示孔洞可為第一孔洞140或第二孔洞150。第2圖中，孔洞為長條形而可用於容置滾柱，然而，孔洞的形狀可依據滾動件的形狀相應調整，例如滾動件也可為一滾珠，孔洞也可對應設置為圓形。

突緣部130設置於本體部120的外周緣（未另標號），突緣部130包含第一突部131及第二突部132，第一突部131與第一表面160鄰接，第一突部131相對於第一表面160往外突起而具有第一高度差H1，詳細來說，第一突部131的第一頂緣133與第一表面160具有第一高度差H1，第二突部132與第二表面170鄰接，第二突部132相對於第二表面170往外突起而具有第二高度差H2，詳細來說，第二突部132的第二頂緣134與第二表面170具有第二高度差H2。換句話說，突緣部130沿著中心軸O的厚度d2大於本體部120沿著中心軸O的厚度(即第二表面170與第一表面160於平行中心軸O的方向的間隔距離d1)。藉此，可有效防止潤滑液外漏。另外，在本實施方式中，第一高度差H1等於第二高度差H2。然而本發明不以此為限，在其他實施方式中，第一高度差H1也可異於第二高度差H2，端視實際需求而定。

請併同參照第4圖至第6圖，第4圖是第2圖中X部位的放大示意圖，第5圖是第4圖中X部位沿割面線B-B的剖視示意圖，第6圖是第4圖中X部位沿割面線C-C的剖視示意圖。第一孔洞140包含第一開口141及第二開口142，第一開口141設置於本體部120之第一表面160，第二開口142設置於本體部120之第二表面170，第一孔洞140於第一開口141設置杓狀結構143，杓狀結構143由鄰近第一開口141的弧形內壁144、145所構成，詳言之，弧形內壁144、145往內縮以形成杓狀結構143，藉此，使第一開口141的尺寸小於滾動件的直徑而可承載滾動件。請併同參照第7圖，其是第2圖中Y部位的剖視示意圖。第二孔洞150包含第一開口151及第二開口152，第一開口151設置於本體部120之第一表面160，第二開口152設置於本體部120之第二表面170，第二孔洞150於第二開口152設置杓狀結構153，杓狀結構153由鄰近第二開口152的弧形內壁154、155所構成。保持器100的材質可為塑膠，例如可為熱塑性塑膠，熱塑性塑膠可為但不限於聚醯亞胺(Polyimide，PI)樹脂或聚醚醚酮(polyetheretherketone，PEEK)樹脂，藉此，相較於金屬材質，有利於保持器100的輕量化。此外，保持器100可採用射出成型的方式製造，配合孔洞(140、150)僅包含單一杓狀結構(143、153)，有利於保持器100的脫模，而可增加保持器100的可製造性。

請併同參照第8圖及第5圖，第8圖及為第1圖中保持器100用以固定滾動件30的示意圖，當保持器100安裝於軸承的第一部件10及第二部件20之間，滾動件30設置於第一孔洞140中，第一部件10與保持器100之第一表面160具有間距d3，第二部件20與保持器100之第二表面170具有間距d4，倘若保持器100僅設置第一孔洞140，由於第二開口142的尺寸大於滾動件30的直徑，滾動件30受第一部件10壓迫往下位移，將導致間距d3縮小而使保持器100與第一部件10產生摩擦，相似地，若保持器100僅設置第二孔洞150，則不利於維持間距d4的大小。因此，本發明的保持器100同時包含第一孔洞140及第二孔洞150，有利於維持保持器100與其他部件的間距(如d3、d4)的大小，而可避免保持器100與第一部件10或第二部件20產生摩擦。在本實施方式中，第二孔洞150的數量為三個，如第1圖及第2圖中所標示，其餘孔洞皆為第一孔洞140，其中第二孔洞150為等角度配置，即二個第二孔洞150間的夾角為120度，然而，本發明不以此為限，例如，在其他實施方式中，第二孔洞150數量可為二個，且二相鄰第二孔洞150之間的夾角可為180度，藉由等角度配置，有利於維持保持器100與其他部件的間距(如d3、d4)的一致性。

請參照第1圖、第2圖及第6圖，本體部120可更包含複數個儲油槽180，儲油槽180設置於本體部120之第一表面160及第二表面170，且由第一表面160及第二表面170凹陷形成並配置為十字形，儲油槽180位於二相鄰孔洞之間，且儲油槽180與二相鄰孔洞連通，藉此，有利於潤滑液在不同的孔洞間流動，有利於潤滑液分佈的均勻性。在其他實施方式中，儲油槽180可僅設置於本體部120之第一表面160或第二表面170，此外，儲油槽180的數量可僅為一個，藉由設置儲油槽180，可提昇軸承中潤滑液的含量。

第9圖是依據本發明另一實施方式的軸承1000的剖視示意圖。軸承1000包含第一環狀結構200、第二環狀結構300、保持器100及複數個滾動件400，保持器100設置於第一環狀結構200及第二環狀結構300間，滾動件400對應設置於保持器100的孔洞，為清楚呈現保持器100，將左邊的滾動件400予以省略。突緣部130的第一突部131的第一頂緣133鄰近第一環狀結構200之內表面210，第一頂緣133與內表面210具有第一間隙距離d5，突緣部130的第二突部132的第二頂緣134鄰近第二環狀結構300之內表面310，第二頂緣134與內表面310具有第二間隙距離d6，第一間隙距離d5及第二間隙距離d6的總和（d5+d6）為0.1 mm至0.4 mm。藉此，可進一步提升防止潤滑液漏出的效果，並可避免第一環狀結構200、第二環狀結構300、保持器100之間互相摩擦。滾動件400的尺寸可依設備需求彈性調整，如第9圖右側所示，第一間隙距離d5及第二間隙距離d6的總和為滾動件400之直徑r1與突緣部130沿著中心軸O的厚度d2的差值。

請參照第10圖至第12圖，第10圖是依據本發明又一實施方式的軸承2000的立體示意圖，第11圖為第10圖中軸承2000的***示意圖，第12圖為第10圖中軸承2000沿割面線D-D的剖視示意圖。軸承2000包含第一環狀結構500、第二環狀結構600、第三環狀結構800、第一保持器100a、第二保持器100b、複數個第一滾動件900及複數個第二滾動件950，第12圖中將第一滾動件900及第二滾動件950予以省略，以清楚呈現其餘元件的關係。軸承2000可為轉盤軸承（Rotary Table Bearing，RTB）。軸承2000同時設置第一滾動件900及第二滾動件950，有利於提升軸承2000於徑向及軸向的承載能力。

第一環狀結構500包含第一環突部520，設置於第一環狀結構500之內表面510，第二環狀結構600包含第二環突部620，設置於第二環狀結構600之內表面610，第一環突部520與第二環突部620鄰接以形成軸部700，第三環狀結構800設置於第一環狀結構500及第二環狀結構600間且環繞軸部700，第一保持器100a設置於第一環狀結構500及第三環狀結構800間且環繞軸部700，第二保持器100b設置於第三環狀結構800及第二環狀結構600間且環繞軸部700，第一滾動件900設置於第一保持器100a及第二保持器100b的孔洞（未另標號）。第二滾動件950設置於軸部700與第三環狀結構800間。第一環突部520包含第一階部521及第二階部522，依序設置於第一環狀結構500之內表面510，第二階部522的外徑r3小於第一階部521的外徑r2，以於軸部700形成空間710，用以容置第二滾動件950。第一保持器100a及第二保持器100b可與保持器100相同，關於第一保持器100a及第二保持器100b中的元件可參考保持器100中具有相同名稱之元件。在本實施方式中，第一保持器100a的突緣部的第一頂緣與第一環狀結構500具有第一間隙距離（未另標號），第一保持器100a的突緣部的第二頂緣與第三環狀結構800具有第二間隙距離（未另標號），第一間隙距離及第二間隙距離的總和為0.1 mm至0.4 mm。第二保持器100b的突緣部的第一頂緣與第三環狀結構800具有第一間隙距離（未另標號），第二保持器100b的突緣部的第二頂緣與第二環狀結構600具有第二間隙距離（未另標號），第一間隙距離及第二間隙距離的總和為0.1 mm至0.4 mm。習用軸承因保持器未設置突緣部，保持器需配置較大厚度以避免保持器與軸承的環形結構間隙過大而漏油嚴重，本發明藉由設置突緣部，可進一步降低本體部的厚度而減輕保持器的重量。

保油測試：組裝第一測試軸承，其結構比照軸承2000，但將第一保持器100a更換為沒有突緣部的對照保持器（即第3圖中高度H1及H2皆為0）。於第一測試軸承的第一環狀結構與第三環狀結構中及第三環狀結構與第二環狀結構中分別注入等重潤滑液(此時重量為W0)，使第一測試軸承在10 rpm的轉速運轉1小時，再分別量測第一測試軸承的第一環狀結構與第三環狀結構中及第三環狀結構與第二環狀結構中剩餘潤滑液的重量(W1)，並計算漏出潤滑液重量(△W)，△W = W0-W1。測試結果列於表一，由表一可知，本發明的保持器可有效減少外漏潤滑液重量。

扭力測試：組裝第二測試軸承及對照測試軸承，其結構皆比照軸承2000，但對照測試軸承中的對照保持器沒有突緣部且僅包含第一孔洞，使用扭力計（廠牌：IMADA；型號：FB-20K）分別測量第二測試軸承及對照測試軸承的扭力值，得到4 kgf及4 kgf，由測試結果可知，本發明藉由設置突緣部縮小第一間隙距離及第二間隙距離，並不會減損軸承的效能。

相較先前技術，本發明的保持器藉由設置突緣部，可有效防止軸承內部潤滑液外漏，進而有利於維持軸承的潤滑效果及延長軸承的使用壽命。藉由儲油槽與二相鄰孔洞連通，有利於潤滑液分佈的均勻性。

進一步地，本發明的保持器可同時包含第一孔洞及第二孔洞，有利於避免保持器與軸承的其他部件如第一環狀結構、第二環狀結構接觸摩擦，且藉由各孔洞僅具有一杓狀結構，可提昇保持器的可製造性。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10:第一部件 20:第二部件 30、400:滾動件 100:保持器 100a:第一保持器 100b:第二保持器 120:本體部 130:突緣部 131:第一突部 132:第二突部 133:第一頂緣 134:第二頂緣 140:第一孔洞 141、151:第一開口 142、152:第二開口 143、153:杓狀結構 144、145、154、155:弧形內壁 150:第二孔洞 160:第一表面 170:第二表面 180:儲油槽 200、500:第一環狀結構 210、310、510、610:內表面 300、600:第二環狀結構 520:第一環突部 521:第一階部 522:第二階部 620:第二環突部 700:軸部 710:空間 800:第三環狀結構 900:第一滾動件 950:第二滾動件 1000、2000:軸承 d1:間隔距離 d2:厚度 d3、d4:間距 d5:第一間隙距離 d6:第二間隙距離 r1:直徑 r2、r3:外徑 H1:第一高度差 H2:第二高度差 O:中心軸 X、Y:部位

第1圖是依據本發明一實施方式的保持器的立體示意圖。 第2圖是第1圖中保持器的平面示意圖。 第3圖是第2圖中保持器沿割面線A-A的局部剖視示意圖。 第4圖是第2圖中X部位的放大示意圖。 第5圖是第4圖中X部位沿割面線B-B的剖視示意圖。 第6圖是第4圖中X部位沿割面線C-C的剖視示意圖。 第7圖是第2圖中Y部位的剖視示意圖。 第8圖為第1圖中保持器用以固定滾動件的示意圖。 第9圖是依據本發明另一實施方式的軸承的剖視示意圖。 第10圖是依據本發明又一實施方式的軸承的立體示意圖。 第11圖為第10圖中軸承的***示意圖。 第12圖為第10圖中軸承沿割面線D-D的剖視示意圖。

100:保持器

120:本體部

130:突緣部

140:第一孔洞

150:第二孔洞

160:第一表面

180:儲油槽

O:中心軸

Claims (8)

1. 一種保持器，其用於一軸承，該保持器為一環狀結構且包含： 一本體部，定義一中心軸，該本體部包含： 一第一表面； 一第二表面，與該第一表面相對，該第二表面與該第一表面於平行該中心軸的方向具有一間隔距離； 複數個孔洞，各該孔洞貫穿該本體部而連通該第一表面及該第二表面，各該孔洞用以容置一滾動件；及 至少一儲油槽，自該第一表面及/或該第二表面凹陷形成，該儲油槽位於該複數個孔洞之二相鄰孔洞之間，且該儲油槽與該二相鄰孔洞連通；以及 一突緣部，設置於該本體部的一外周緣，該突緣部包含： 一第一突部，與該第一表面鄰接，該第一突部相對於該第一表面往外突起而具有一第一高度差；及 一第二突部，與該第二表面鄰接，該第二突部相對於該第二表面往外突起而具有一第二高度差。
2. 如請求項1所述的保持器，其中各該孔洞包含一第一開口及一第二開口，該第一開口設置於該本體部之該第一表面，該第二開口設置於該本體部之該第二表面，且各該孔洞於該第一開口或該第二開口設置一杓狀結構，該杓狀結構由鄰近該第一開口或該第二開口的二弧形內壁所構成。
3. 如請求項2所述的保持器，其中該複數個孔洞包含： 複數個第一孔洞，各該第一孔洞於該第一開口設置該杓狀結構；以及 複數個第二孔洞，各該第二孔洞於該第二開口設置該杓狀結構。
4. 如請求項3所述的保持器，其中該複數個第一孔洞或該複數個第二孔洞為等角度配置。
5. 如請求項1所述的保持器，其中該保持器的材質為塑膠。
6. 一種軸承，包含： 一第一環狀結構； 一第二環狀結構； 一如請求項1至5任一項所述的保持器，設置於該第一環狀結構及該第二環狀結構間，該突緣部的該第一突部的一第一頂緣鄰近該第一環狀結構之一內表面，該突緣部的該第二突部的一第二頂緣鄰近該第二環狀結構之一內表面；以及 複數個滾動件，對應設置於該保持器的該複數個孔洞。
7. 如請求項6所述的軸承，其中該第一頂緣與該第一環狀結構具有一第一間隙距離，該第二頂緣與該第二環狀結構具有一第二間隙距離，該第一間隙距離及該第二間隙距離的總和為0.1 mm至0.4 mm。
8. 如請求項6所述的軸承，其中該第一環狀結構包含一第一環突部，設置於該第一環狀結構之該內表面，該第二環狀結構包含一第二環突部，設置於該第二環狀結構之該內表面，該第一環突部與該第二環突部鄰接以形成一軸部，各該滾動件為一第一滾動件，該軸承更包含： 一第三環狀結構，設置於該第一環狀結構及該第二環狀結構間且環繞該軸部；以及 複數個第二滾動件，設置於該軸部與該第三環狀結構間； 其中該保持器的數量為二，分別為一第一保持器及一第二保持器，該第一保持器設置於該第一環狀結構及該第三環狀結構間且環繞該軸部，該第二保持器設置於該第三環狀結構及該第二環狀結構間且環繞該軸部。

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