圆柱滚子轴承
阅读：195发布：2021-06-09
专利汇可以提供圆柱滚子轴承专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种包括由 合成 树脂 制成的 保持架 的 圆柱滚子 轴承 ，圆柱滚子轴承的保持架包括环形部分、多个从环形部分的内表面上以整体、连续的方式延伸的柱、以及多个 兜孔 ，这些兜孔形成与相邻柱的内周向侧面之间，并且对自由旋转的方式对圆柱滚子进行支承。柱的轴向侧面包括从兜孔PCD( 节圆 )处形成于内径和外径方向的圆弧表面，所述兜孔PCD穿过兜孔的兜孔中心，以及位于顶端内周部分处的轧去部分(润滑槽)，其中该润滑槽的外周边缘相对于中 心轴 线以当在离心 力 作用下使该柱发生向外的弹性 变形 时在与该柱的倾斜方向相对的方向上倾斜。，下面是圆柱滚子轴承专利的具体信息内容。
1.一种圆柱滚子轴承包括：内圈；外圈；多个以可自由滚动地方式布置于外圈和内圈之间的圆柱滚子；以及由合成树脂制成的保持架，其中保持架包括环形部分、多个在轴向方向上从环形部分的内表面延伸的柱，以及多个兜孔，这些兜孔形成于在周向上相邻柱的周向侧面之间，并且以自由转动的方式支承圆柱滚子，其特征在于：
保持架的柱的周向侧面包括与圆柱滚子的滚动接触面相一致的圆弧表面，并且该柱为悬臂支撑于该环状部分，该柱的顶端是自由边，该自由边位于由该圆柱滚子的轴向一端至另一端的途中，该柱的自由边的顶端内周部分包括在离心力的作用下使该柱的自由边的顶端向外周侧发生弹性变形过程中用以避免与圆柱滚子相接触的轧去部分，并且该轧去部分构成第一润滑槽，其中该第一润滑槽的外周边缘相对于中心轴线以当在离心力作用下使该柱发生向外的弹性变形时在与该柱的倾斜方向相对的方向上倾斜。
2.如权利要求1所述的圆柱滚子轴承，包括位于外周侧上远离轧去部分的第二润滑槽。
3.如权利要求2所述的圆柱滚子轴承，其特征在于：
第一润滑槽部分形成于穿过兜孔中心的兜孔节圆(PCD)的内周侧，第二润滑槽形成于兜孔节圆(PCD)的外周侧。
4.如权利要求2所述的圆柱滚子轴承，其特征在于：
第二润滑槽为在轴向上延伸的槽。
5.如权利要求4所述的圆柱滚子轴承，其中第二润滑槽为柱的轴向从中部到顶部的直线。
6.如权利要求5所述的圆柱滚子轴承，其特征在于：
第二润滑槽其槽长为圆柱滚子的轴向长度的40％到60％，槽深为圆柱滚子的直径的
2％到8％，以及槽宽为圆柱滚子直径的10％到15％。
7.如权利要求5所述的圆柱滚子轴承，其特征在于：
第二润滑槽为在离心力作用下使柱发生向外的弹性变形时相对于中心轴线在与柱的倾斜方向相对的方向上发生倾斜。
8.如权利要求5所述的圆柱滚子轴承，其特征在于：
第二润滑槽的倾斜直槽的倾角被设置为在2到10度之间的值。
9.如权利要求1所述的圆柱滚子轴承，其特征在于：
第一润滑槽的倾斜的直外周边缘的倾角被设置为在2到10度之间的值。
10.如权利要求1所述的圆柱滚子轴承，其特征在于：
滚子轴承以多列布置，并且每列滚子分别由保持架分别支承。
圆柱滚子轴承
技术领域
背景技术
[0003] 众所周知的是，在机床中，例如加工中心、数控车床以及压榨机中，通常主轴由相对于机体自由旋转的轴承所支承。该主轴的方向根据机器的类型被分为两个主要的类别，竖直方向(此处轴线沿着竖直方向设置)和水平方向(此处轴线沿着水平方向设置)。此外，虽然还取决于使用的实际条件，但是油润滑，例如脂润滑、气-油润滑，以及类似的润滑被用作对支承主轴的轴承的进行润滑的方法，并且组合的径向止推滚珠轴承或圆柱滚子轴承以及类似物是最广泛使用的轴承类型。
[0004] 在这种情况下，用于支承机床主轴的圆柱滚子轴承通常包括在内圈和外圈之间以预定间隔支承多个圆柱滚子的保持架。在现有技术中，广泛使用的是由生黄铜加工成的保持架，但是从例如由于在操作过程中保持架产生的磨料会导致润滑性能恶化，以及减轻重量的因素的观点来看，近来使用的趋势向由合成树脂制成的保持架的发展。 [0005] 在技术的转变过程中，目前一种已知的在圆柱滚子轴承中使用合成树脂的例子就是正如在公开号为Hei 11-166544的日本专利(以下将其称作专利参考1)以及公开号为W003/029670(以下将其称作专利参考2)的国际专利中所披露的所谓梳型保持架。这种梳型保持架包括环部分、多个从环部分的内表面沿轴向延伸的柱，以及多个形成于在周向上相邻设置的柱的在周向上的侧面之间的兜孔，所述兜孔以自由旋转的方式支承圆柱滚子。然而，在这种结构的合成树脂保持架中，由于柱的顶部为自由边，因此，由于在旋转中，特别是在高速旋转中，所产生的离心力的作用就使柱遭受了相当大的向外的弹性变形，并且在轴向的侧面上这些顶部的内周部与圆柱滚子的滚动接触表面发生强烈的接触(非正常接触)，这些就造成了接触部件之间的油膜不足，从而会产生非正常磨损或使轴承温度的升高。
[0006] 相应于这些问题，在专利参考1和2中，从保持架14的环形部分14a在径向上延伸的柱14b的周向侧面14b1被分成外径区域和内径区域，同时以穿过兜孔14c的中心O的滚动元件PCD(节圆)作为边界，如图23所示。外径区域形成为圆弧表面(圆柱形表面)14b11，该圆弧表面沿着圆柱滚子13的滚子接触面，内径区域形成为沿着整个径向长度上的直表面14b12，与穿过兜孔中心O的径向线r1平行，这样就防止了当在旋转过程中所产生的离心力使柱14b发生弹性变形时柱14的周向侧面14b1的内径区域14b12和圆柱滚子13的滚动接触面之间在径向上产生接触压力。然而，虽然这种结构就防止柱14b的周向侧面14b1与圆柱滚子13的滚动接触面之间产生 非正常接触来说是有效的，但是将柱14b的周向侧面14b1的内径区域形成为如上所述的直表面14b12会进一步促使柱14b的向外的弹性变形。换句话说，通过将柱14b的周向侧面14b1的内径区域形成如上所述的直表面14b12，那些被限制发生向外的弹性变形的区域就会比正常的兜孔形状(此处柱的轴向侧面的整个区域形成为沿着圆柱滚子的滚动表面的圆弧表面)少。此外，柱14b的内径区域的周向壁厚也减小了，这就降低了柱14b的刚度，从而导致促使柱14b进一步发生向外的弹性变形。
[0007] 机床主轴的所需的内在性能为能够经受高速旋转(正常情况下，值dmn＝滚动元件的节圆直径(mm)×转数(rpm)至少为1,000,000)和非重复偏心(NRRO)为最小，这些性能主要由支撑主轴的轴承的轴向支撑性能决定。但是，因为下面描述的原因，在专利参考1和2中公开的圆柱滚子轴承达到机床主轴所需的非重复偏心(NRRO)水平是很困难的。 [0008] 换句话说，在专利参考1和2中所公开的圆柱滚子轴承的保持架14中，从滚动元件PCD向内径的柱14b的周向侧面14b1的区域为沿着整个径向长度的直表面14b12，这意味着，在旋转过程中当产生的偏心力使柱14b产生向外的弹性变形时，圆柱滚子13的滚动接触表面和周向侧面14b1的内径区域14b12之间不会产生径向接触压力。但，尽管在阻止柱14b的周向侧面14b1和圆柱滚子13的滚动接触表面之间的不正常接触方面这种结构是有效的，柱14b的周向侧面14b1的内径区域为上面所描述的直表面14b12，其具有进一步增大柱14b的向外的弹性变形的结果。换句话说，通过将柱14b的周向侧面14b1的内径区域制作成如上所述的直表面 14b12，比正常的兜孔形状向外的弹性变形限制在更少的位置处(柱的周向侧面的整个区域为与圆柱滚子的滚动接触表面相对应的圆弧形)。而且，柱14b的内径区域的周向壁厚也降低，这降低了柱14b的硬度，引起柱14b的向外的弹性变形的增加。
[0009] 图24示出了专利参考1和2所披露的圆柱滚子轴承的保持架14的柱14b由于在高速旋转中产生的离心力已经遭受了向外的弹性变形(实线)的状态，以及在发生这种变形之前的状态(虚线)。如图中所示，采用专利参考1和2中所披露的圆柱滚子的保持架14的情况下，当柱14b遭受了向外的弹性变形时，位于柱14b的周向侧面14b1和圆柱滚子
13的滚动接触面之间的兜孔间隙g比初始状态的间隙(在发生变形之前的间隙)增大了。
此外，作为如上所述的促使柱14b进一步发生向外弹性变形的结果是，所述兜孔间隙进一步的增大。该兜孔间隙g的增大造成了圆柱滚子的平衡能量的下降以及圆柱滚子旋转的偏心，以及非重复的偏心的发生，这些导致了内圈发生不稳定的摆动。特别的是，在使用滚子导向保持架的情况下，径向上保持架自由度的增加产生了兜孔间隙g增大的位置以及兜孔间隙g收缩的位置，并且这些位置都是不定常的，这就增加了非重复偏心度。此非重复偏心(NRRO)正比于旋转次数进行增长，造成了包括安装在机床主轴上的工具的加工精度的恶化在内的各种问题。
13的滚动接触面之间的兜孔间隙g比初始状态的间隙(在发生变形之前的间隙)增大了。
此外，作为如上所述的促使柱14b进一步发生向外弹性变形的结果是，所述兜孔间隙进一步的增大。该兜孔间隙g的增大造成了圆柱滚子的平衡能量的下降以及圆柱滚子旋转的偏心，以及非重复的偏心的发生，这些导致了内圈发生不稳定的摆动。特别的是，在使用滚子导向保持架的情况下，径向上保持架自由度的增加产生了兜孔间隙g增大的位置以及兜孔间隙g收缩的位置，并且这些位置都是不定常的，这就增加了非重复偏心度。此非重复偏心(NRRO)正比于旋转次数进行增长，造成了包括安装在机床主轴上的工具的加工精度的恶化在内的各种问题。
[0010] 图25为示出了保持架14的环形部分14a和柱14b之间的相对比例关系以及在专利参考1和2中描述过的圆柱滚子轴承内的圆柱滚子13的有代表性的纵向剖面图(专利参考1的图1)。如图25所示，在保持件14的环形 部分14a的轴向上的长度(厚度)Ta被设置成大致为在圆柱滚子13的轴向上的长度Td的25％。换句话说，正如可以从专利参考1和2的其它图表中理解的一样，在传统的合成树脂保持架中，上述比例关系通常被设置为 约25％的值。如此设置的原因是，由于考虑到圆柱滚子轴承的功能，在内圈11和外圈12的轴向上的长度Te和圆柱滚子13在轴向上的长度Td之间的关系基本上每次都为相同的值。
如果基于此值以及基于保持件14的树脂材料的特性进行设计的话，那么保持架14的环形部分14a在轴向方向上的长度Ta必须自然地被设置成圆柱滚子13在轴向上的长度Td的
25％。
如果基于此值以及基于保持件14的树脂材料的特性进行设计的话，那么保持架14的环形部分14a在轴向方向上的长度Ta必须自然地被设置成圆柱滚子13在轴向上的长度Td的
25％。
[0011] 然而，按照这种传统方式设计的圆柱滚子轴承显示了在低转速和高转速下足够能力的同时，还存在由于保持架14的柱14b发生弹性变形而造成轴承温度过分地升高的危险。此外，甚至当采用专利参考1和2中所披露的方法，并且直表面14b12形成于以上述传统方式设计的保持架14的柱14b上，以超过13000rpm或以大约在此值附近例如(或者当dmn值超过1650000或大约在此值附近时)时，轴承温度仍然会过分地升高。从事实上讲，造成此现象的原因为在离心力的影响下使保持架14的柱14b承受了很大的向外的弹性变形。
发明内容
[0012] 此外，本发明的发明者已经发现，作为防止保持架14的柱14b和圆柱滚子13之间发生接触所考虑的方法是，由于柱14b的弹性变形使在高转速下运行的轴承的温度过分地升高的现象极大地取决于保持架14的环形部分14a在轴向上的长度Ta。因此，如果保持架的环形部分14a在轴向上的 长度Ta和圆柱滚子13在轴向上的长度Td之间的比例关系以传统的设计方式被设置的话，那么就会使得极大地阻碍足够减小由于极大的离心力的影响所造成的柱14b的弹性变形。
[0013] 另外，在使用圆柱滚子轴承的情况下，如果柱14b被设置为与圆柱滚子13相接触，那么由于接触阻力和滑动阻力，这两个部件之间的关系就会出现磨损和其它类似情况，并且与此相反的是，例如脂或气-油的润滑油膜形成在这两个部件之间。然而，当在柱14b的周向侧面14b1上形成简单的直表面14b12时，正如专利参考1和2中所披露的圆柱滚子的保持架中的一样，在旋转中产生的接触、以及特别是在长期的旋转期间，发生的接触或滑动就增加了使柱14b和圆柱滚子13之间产生的油膜不足的可能性，这就不可避免地导致了润滑性能的下降。除了这些外，上述给出的专利参考中也没有考虑到可靠地防止润滑性能下降的对策，并且其中也没有对本发明的发明者意识到的这个问题给出任何的提示或建议。目前，仍然需要适当的措施来解决这个问题。本发明涉及一种包括由合成树脂制成的所谓梳形保持架的圆柱滚子轴承，其技术目的是为了防止在高速旋转中柱的弹性变形，从而防止由于弹性变形所造成的柱的顶部和滚动接触表面直径的非正常性接触，而防止了保持架的非正常磨损，以及抑制轴承温度的升高。
[0014] 用于获得这些目的的本发明提供了一种圆柱滚子轴承，这种轴承包括内圈、外圈、多个以自由的滚动方式被布置于内圈和外圈之间的圆柱滚子，以及由合成树脂制成的保持架，其中保持架包括环形部分、多个在轴向上从环形部分延伸的柱，以及多个兜孔，这些兜孔在周向上形成于相邻柱的周向侧面之间，并且以自由滚动的方式支承圆柱滚子。在这种结构中，保持架的柱的周向侧面包括与圆柱滚子的滚动接触面相一致的圆弧表面，并且该柱为悬臂支撑于该环状部分，该柱的顶端是自由边，该自由边位于由该圆柱滚子的轴向一端至另一端的途中，前记柱部的自由边的顶端内周部分包括在离心力的作用下使该柱的自由边的顶端向外周侧发生弹性变形过程中用以避免与圆柱滚子接触的轧去部分，该轧去部分构成第一润滑槽，其中该第一润滑槽的外周边缘相对于中心轴线以当在离心力作用下使该柱发生向外的弹性变形时在与该柱的倾斜方向相对的方向上倾斜。
[0015] 在这种情况中，第一润滑槽可以包括轧去部分的整个区域，在这种情况下轧去部分可以执行第一润滑槽的功能，或者可替换的为，轧去部分的一部分(例如包括轧去部分的外周边的那部分)可以作为第一润滑槽。
[0016] 通过采用这种结构，当圆柱滚子由形成于保持架的柱的轴向侧面上的圆弧表面导引时，该圆柱滚子发生滚动，并且在这个滚动作用期间，即使例如脂或油的覆盖于圆柱滚子上的润滑油被柱的圆弧表面所破坏，润滑剂也能够从形成于柱上的轧去部分的第一润滑槽中得到补充，因此，像润滑不足的类似情况很少出现在柱和圆柱滚子之间。通过在多个柱中的每一柱的轴向上的两侧面处采用这种结构，那么润滑剂将得到充足的补充，这意味着长期内都能保持令人满意的润滑性能。此外，由于在高速旋转过程中也能确保令人满意的润滑性能，因此，在很大程度上，就能够防止例如由于润滑剂的不足所导致的例如由于润滑不足所造成的磨损及类似情况。此外，由于这种结构还完成了轧去部分的功能，用于在由于离心力所造成的柱的弹性变形过程中，柱与圆柱滚子发生接触中， 因此甚至当由于在旋转过程中所产生的离心力使柱发生向外的弹性变形时，周向侧面的顶端内周部分也不会与圆柱滚子的滚动接触面发生接触，或者即使这种接触发生，也很轻，不足以在径向上施加接触压力。因此，就避免了在高速旋转过程中周向侧面的顶端内周部分和圆柱滚子的滚动接触面之间的接触，这样意味这能够防止顶端内周部分的非正常磨损，并且也能对轴承温度的升高得到抑制。
[0017] 此外，更特别的是，还优选地采用这种结构，在这种结构中保持架的柱的周向侧面包括位于基端内周部分处的滚子导向部分，该部分形成为与圆柱滚子的滚动接触面相一致的圆弧表面，它在当旋转过程中离心力使柱发生向外弹性变形时对圆柱滚子的滚动接触面进行导向，并且保持架还包括位于顶端内周部分的轧去部分，该部分比滚子导向部分还向柱的周向中心处凹陷，它防止了当在旋转过程中所产生的离心力使柱发生弹性变形时圆柱形滚动接触面上产生的径向接触压力。并且在这种结构中轧去部分具有第一润滑槽。 [0018] 通过采用这种结构，当在旋转过程中产生的离心力使柱发生向外的弹性变形时，位于柱的周向侧面的基端内周部分处、形成为与圆柱滚子的滚动接触面相一致的圆弧表面的导向部分在减小导向部分和圆柱滚子的滚动接触面之间的间隙的方向上(即，朝向外部)移动，从而对圆柱滚子的滚动接触面进行导向。因此就确保了优良的平衡能力，并且在高速旋转期间非重复偏心(NRRO)也降低到可接受的水平。由于柱在基端处所发生的弹性变形比在顶端处小，因此，甚至被基端内周部分的滚子 导向部分所导向的圆柱滚子的结构内，也不会在柱和圆柱滚子的滚动接触面之间发生非正常接触。另外，如上所述，由于柱的顶端内周部分具有比滚子导向部分更向柱的圆周中心凹陷的轧去部分(第一润滑槽)，因此周向侧面的顶端内周部分不会与圆柱滚子的滚动接触面发生接触，或者即使发生了这种接触，也非常轻，不足以在径向方向上施加接触压力。
[0019] 另外，在周向侧面的基端内周部分处提供滚子导向部分还能够使柱的基端内周部分的周向上的壁厚增厚，从而提高了柱的刚性。因此，减小了由于在旋转过程中产生的离心力或者来自圆柱滚子的负荷使柱在向外方向和周向上发生的弹性变形量。这就意味着能够保持圆柱滚子有利的平衡能力。
[0020] 在上述结构中，轧去部分(第一润滑槽)的在轴向上的长度值优选地为圆柱滚子的长度值的10％到35％之间。此外轧去部分在径向上的起始位置优选地设置成使连接轧去部分在径向上的起始位置和兜孔中心的直线相对于兜孔PCD(节圆)在兜孔中心处的切线在内径侧成20度或更小的角度。通过根据这些标准来形成轧去部分，证明了在所需高转速旋转下的机床的主轴可以获得上述效果。
[0021] 此外，轧去部分(第一润滑槽)的周向侧面优选地具有位于外周边缘处的台阶部分(形成凹部)，该台阶部分的基端与平行与柱的圆柱中心线的直表面相连。通过采用这种结构，可以在合理地增加在柱的顶端 内周部分的周向上的壁厚的同时，还保持作为轧去部分和润滑槽的所述部分的功能，并且柱的刚度也得到提高。
[0022] 可替换的是，轧去部分(第一润滑槽)的周向侧面的外周边缘的台阶部分的底端可以与倾斜表面相连，所述倾斜表面朝柱的周向中心线倾斜。这就可靠地避免了在高速旋转过程中柱的周向侧面的顶端内周部分与圆柱滚子的滚动接触面发生接触。 [0023] 上述结构还优选地包括位于外周侧的第二润滑槽，它远离轧去部分(第一润滑槽部分)。
[0024] 通过采用这种结构，由于不是将润滑槽形成在柱的周向侧面的一处，而是将润滑槽形成在柱的周向侧面的两个位置处，如果这种结构被用于在多个柱中的每一个柱的周向上的两侧面处，那么每个兜孔总共会有4个润滑槽部分，因此，润滑剂能够得到非常有效地补充。此外，由于第一润滑槽部分位于轧去部分处，该轧去部分用于在由于离心力使柱发生弹性变形过程中与圆柱滚子发生接触，因此，就能够有效地避免在高速旋转过程中周向侧面的顶端内周部分与圆柱滚子的滚动接触面发生非正常性接触。
[0025] 在上述结构中，优选地第一润滑槽形成于兜孔PCD(节圆)的内周侧，该兜孔PCD(节圆)穿过兜孔的中心，并且第二润滑槽形成于兜孔PCD(节圆)的外周。 [0026] 通过采取这种结构，将位于轧去部分内的第一和第二润滑槽定位于周向侧面的某位置处，该位置能够使第一和第二润滑槽都能恰当地完成 它们的功能。换句话说，位于兜孔PCD的内周侧处的第一润滑槽完成将润滑剂输送或补充到内周区域能的功能，并且还执行轧去部分的功能，而位于兜孔PCD的外周侧上的第二润滑槽完成将润滑剂可选择地输送或补充到外周区域内的功能。因此，适量的润滑剂能够以均匀平衡的方式在柱的周向侧面的整个区域内被输送和补充。
[0027] 在上述结构中，第二润滑槽部分优选地形成为在轴向上延伸的槽。 [0028] 换句话说，当第二润滑槽为延伸在与轴向相正交方向的槽时，这种结构将意味着槽或其它类似物很容易地在轴向上排放，这将会降低润滑槽的保持属性。然而，如果正如技术特征部分所述，将润滑槽形成为位于轴向上的槽，那么将会带来一定的好处：当离心力使柱发生弹性变形时，能够确保足够的强度，并且，润滑剂能够在柱的轴向上很宽的区域内被输送或补充。
[0029] 在这种结构中，第二润滑槽部分优选地形成在直线上，该直线从中点处沿着柱的轴向延伸到顶部。
[0030] 通过采用这种结构，由于形成第二润滑槽的直槽没有与柱的轴向基端部(底部)延伸得一样远，因此，能够保持所需的这些部分的足够高的刚度，使柱能够充分地抵抗弹性变形，并且防止了使任何对耐久度发生恶化。此外由于槽是直的，因此，加工简单，容易制造，并且更好地对其进行合理布置。
[0031] 在这种结构中，第二润滑槽优选地为：槽的长度值为圆柱滚子在轴向上的长度值的40％到60％之间，槽的深度值为圆柱滚子直径的2％到8％，并且槽的宽度值为圆柱滚子直径的10％到15％。
[0032] 换句话说，如果第二润滑槽的槽长、槽深以及槽宽在上述指定的范围内，那么就能够不在不合理地减小柱的刚度的情况下，形成所述槽，并且润滑油的补充也能够合理地产生，这样就在保持了抵抗弹性变形的足够的耐久度的同时，还使润滑性能提高。 [0033] 在这种结构中，第二润滑槽优选地形成于当由于离心力使柱发生弹性变形时柱发生倾斜的方向的相对方向处相对于中心线被倾斜。
[0034] 通过采取这种结构，当在旋转过程中产生的离心力使柱发生向外的弹性变形时，由于使形成第二润滑槽的直槽在柱发生弹性变形过程中与柱的倾斜方向的相对方向上被倾斜，当由于弹性变形使得柱的相对于中心轴线的倾角增大时，直槽的倾角直到直槽变得平行于中心轴线时才停止减小，直槽的倾斜方向与柱的倾斜方向相反。在这种情况下，当柱发生弹性变形时，顶端比基端向外倾斜至更大的角度。因此，就避免了直槽穿过柱的顶部的那些位置(该直槽开口于柱的顶端)，其中离心力会使润滑剂立即从直槽的顶部流失，从而使在长期内保持润滑造成了困难。
[0035] 在这种结构中，第二润滑槽的倾斜的直槽的倾角优选地设置为2到10度之间。 [0036] 换句话说，如果倾角小于2度，那么柱的轻微的弹性变形就会造成槽相对于中心轴线的倾斜方向与柱相对于中心轴线的倾斜方向成一条直 线，那么这就会导致出现使润滑油立即就从槽中流失的位置。另外，如果倾角超过10度，那么即使柱发生很大程度的弹性变形，就会引发包括难于从槽中供给和补充足够量的润滑剂，或者很难在每个柱提供的有限的区域内形成槽在内的各种问题。因此，如果槽的倾角被设置在2到10度之间，那么这些问题发生的可能性就很小。
[0037] 在这种结构中，第一润滑槽的外周边缘优选地在与柱的倾斜方向相对的方向上相对于中心线被倾斜地形成，当离心力使柱发生向外弹性变形时柱发生倾斜。 [0038] 通过采取这种结构，当在旋转过程中产生离心力使柱发生向外的弹性变形时，由于位于轧去部分第一润滑槽的外周边缘(优选的为直边缘)在柱发生弹性变形过程中与柱倾斜的方向相对的方向上发生倾斜，由于弹性变形使柱的倾角相对于中心轴线增大时，直到直槽变得平行于中心轴线时直槽的倾角一直减小，直槽的倾斜方向与柱的倾斜方向相反。在这种情况下，当柱发生弹性变形时，顶端比基端向外倾斜至更大的角度，因此就避免了第一润滑槽的外周边缘穿过柱的顶部的那些位置，其中离心力会使润滑剂立即从直槽的顶部流失，从而使在长期内保持润滑造成了困难。
[0039] 在这种结构中，第一润滑槽的倾斜的直槽的倾角优选地设置为2到10度之间。 [0040] 换句话说，如果第一润滑槽的外周边缘的倾角小于2度，那么柱的轻微的弹性变形就会造成槽相对于中心轴线的倾斜方向与柱相对于中心轴 线的倾斜方向成一条直线，那么这就会导致出现使润滑油立即就从外周边缘流失的位置。另外，如果倾角超过10度，那么即使柱发生很大程度的弹性变形，就会引发包括难于通过外周边缘供给和补充足够量的润滑剂，或者难于形成包含第一润滑槽的轧去部分以及在柱所提供的有限区域内形成第二润滑槽。因此，如果槽的倾角被设置在2到10度之间，那么这些问题发生的可能性就很小。
[0041] 此外，本发明特别适合滚子轴承被布置成多列的双列滚子轴承。在这种情形下，优选地采用由前述保持架分别支承每列滚子轴承的结构。滚子轴承甚至更优选地被布置为支承每列滚子轴承的保持架的环形部分在轴承中心侧上彼此接触。
[0042] 在上述本发明的圆柱滚子轴承中，在包括了由合成树脂制成的所谓梳形保持架的圆柱滚子轴承中，能够防止在高速旋转过程中柱的顶端内周部分与圆柱滚子的滚动接触面发生接触，由此防止保持架的非正常接触，抑制了轴承的升温，减轻了非重复偏心。 [0043] 此外，在本发明的圆柱滚子轴承中，由于带有第一润滑槽的轧去部分形成于保持架的柱的轴向侧面处，因此即使例如覆盖与圆柱滚子上的脂类或油类润滑剂在滚子滚动过程中被柱的圆弧表面破坏，例如，润滑剂从形成于柱上的轧去部分的这些第一润滑槽中得到补充，并且因此，在柱和圆柱滚子之间出现润滑不足的情况的可能性很小。由于甚至在高速旋转过程中也能确保令人满意的润滑性能，因此在很大程度上防止了例如由于润滑不足造成的磨损和其它类似情况。
[0044] 另外，在本发明的圆柱滚子轴承中，在包括由合成树脂制成的保持架的所谓梳形圆柱滚子轴承中，由于保持架在轴向上的长度值被设置为圆柱滚子在轴向上的长度值的30％到40％之间，因此，环形部分能够以相对高的刚度对柱进行支承，这就意味着提高了支承刚度，并且甚至由于在旋转过程中所产生的离心力使柱开始发生向外的弹性变形时，也能够防止在每个柱的基端处发生过度的弹性变形量，因此，就抑制了整个柱的弹性变形。 附图说明
[0045] 图1为示出了本发明第一实施例的双列圆柱滚子轴承的主要元件的剖面图； [0046] 图2为示出了本发明第一实施例的保持架的主要元件的立体图； [0047] 图3(a)为示出了本发明第一实施例的保持架的主要元件的剖面图，并且图3(b)为从柱的顶端处看去的保持架的局部侧视图。
[0048] 图4为示出了本发明第一实施例的保持架的动作的概略剖面图。 [0049] 图5为示出了本发明第二实施例的双列圆柱滚子轴承的主要元件的剖面图； [0050] 图6示出了本发明第三实施例的双列圆柱滚子轴承的主要元件的剖面图； [0051] 图7(a)示出了本发明第四实施例的保持架的主要元件的立体图，图7(b)为示出了保持架主要元件的剖面图；
[0052] 图8为从柱的顶端处看去的第五实施例的保持架的局部侧视图； [0053] 图9示出了本发明第六实施例的保持架的局部剖视图；
[0054] 图10示出了测试结果1；
[0055] 图11示出了测试结果2；
[0056] 图12示出了分析结果；
[0057] 图13示出了本发明第七实施例的双列圆柱滚子轴承的主要元件的剖面图； [0058] 图14示出了本发明第七实施例的保持架的主要元件的立体图； [0059] 图15(a)示出了本发明第七实施例的保持架的主要元件的剖面图，并且图15(b)示出了从柱的顶端看去的保持架的局部侧视图；
[0060] 图16示出了本发明第八实施例的双列圆柱滚子轴承的主要元件的剖面图； [0061] 图17示出了本发明第八实施例的保持架的主要元件的立体图； [0062] 图18(a)示出了本发明第八实施例的保持架的主要元件的剖面图，并且图18(b)示出了从柱的顶端看去的保持架的局部侧视图；
[0063] 图19(a)示出了从柱的顶端看去的本发明第八实施例的保持架(具有最大的槽尺寸)的局部侧视图，并且图19(b)示出了从柱的顶端看去的本发明第八实施例的保持架(具有最小的槽尺寸)的局部侧视图；
[0064] 图20(a)示出了本发明第九实施例的保持架的主要元件的剖面图，图20(b)示出了保持架的动作的剖面图；
[0065] 图21(a)示出了本发明第十实施例的保持架的主要元件的立体图，图21(b)示出了保持架的主要元件的剖面图；
[0066] 图22为从柱的顶端看去的本发明第十一实施例的保持架的局部侧视图； [0067] 图23为从柱的顶端看去的传统的保持架的局部侧视图；
[0068] 图24示出了传统的圆柱滚子轴承的保持架的柱由于在高速旋转中产生的离心力已经发生了向外的弹性变形(实线)的状态，以及在发生这种变形之前的状态(虚线)略图。
[0069] 图25为示出了传统的双列圆柱滚子轴承的主要元件的剖面图。 具体实施方式
[0070] 下面参照附图对本发明的实施例进行说明。
[0071] 图1示出了第一实施例的双列滚子轴承。在机床的主轴装置中，这种双列滚子轴承是一种支承主轴的装置，主轴相对于机体以自由旋转的方式被高速地旋转驱动。滚子轴承包括具有双列滚动表面1a的内圈1、具有双列滚道表面2a的外圈2、以自由滚动的方式设置在内圈1的滚道表面1a和外圈2的滚道表面2a之间的圆柱滚子3，以及由合成树脂制成的支承每个圆柱滚子3的一对保持架4。中心凸缘1b在轴向上位于内圈1的中心处，外凸缘1c位于两端。
[0072] 倒切部分2b形成于外圈2的滚动表面2a的轴向上的两外端，并且相对较小的倒切部分1d形成于内圈1的滚道表面1a的轴向上的两外端处。在这种情况下，外圈2的倒切部分2b的倾角α，即，倒切部分2b相对于由外圈2的滚道表面2a所形成的圆柱表面的倾角α被设置成10°到30°之间的值。此外，每个圆柱滚子3的整个滚动接触表面被设置成从边界位置X处轴向 向里的位置，所述位置X位于外圈2的滚道表面2a和倒切部分2b之间。此外，内圈1与主轴的外周相接合，并且外圈2与机体的内圈相接合。通过例如气-油或脂的微量润滑剂对此双列滚子轴承进行润滑，并且该轴承经常以在内径向间隙为负值的状态下，即预负荷被施加在径向上的状态下被操作。内圈1的内径表面可以成锥形，并且因此，该内圈1可以与主轴的形成为锥形的外周表面相接合，或者与主轴的外周相配合的锥形套管的外周表面相接合。
[0073] 如图2和3的放大视图所示，保持架4通过对自润滑合成树脂，例如聚醚乙醚酮树脂(PEEK)、聚酰胺树脂(PA：PA66，PA46)，或者聚亚苯基硫化树脂(PPS)(可以在需要的地方与预定量的填料例如碳化纤维(CF)或玻璃纤维(GF)相混合)进行注模成型。保持架4包括环形部分4a、多个以整体、连续的方式从环形部分4a的内表面4a1轴向延伸的柱4b，以及多个形成在相邻柱4b的内周向侧面4b1之间的兜孔4c，对圆柱滚子3以自由滚动的方式进行支承。多个柱4b均匀地间隔布置在周向上。每个兜孔4c在三个面上由在周向上相邻柱4b的内周向侧面4b1以及环形部分4a的内表面4a1所包围，并且向一个轴向方向上敞开。
[0074] 在这种情况下，如图1和3(a)所示，保持架4的环形部分4a在轴向上的长度(厚度)Ta被设置为圆柱滚子3在轴向上的长度Td的30％到40％之间，在第一实施例当中，它被设置到30％。此外，保持架4中的柱4b在轴向上长度Tb被设置成圆柱滚子3在轴向上的长度Td的65％到75％之间，并且在第一实施例中，它被设置到70％。 [0075] 另一方面，如图3(a)和3(b)所示，保持架4中的柱4b的内周向侧面4b1包括从兜孔PCD上形成于内径和外径方向上的圆弧表面(圆柱表面)4b11，所述兜孔PCD穿过兜孔4c的兜孔中心O(在图中的实施例中，兜孔PCD等同于穿过圆柱滚子3的中心的兜孔PCD)，以及位于顶端内周部分处的轧去部分4b12。
[0076] 特别是，柱4b的圆弧表面4b11被绘制为以兜孔中心O为圆心，半径为圆柱滚子3的半径(D/2)的1.005到1.1倍之间的圆弧表面，并且该圆弧的外径端与平行于径向线r1的直表面4b13相连，所述径向线r1穿过兜孔中心O。在周向上彼此正对的相对直表面4b13之间的间隙W1小于圆柱滚子3的直径D，因此，就限制了圆柱滚子3从兜孔4c向外径方向移动。圆弧表面4b11的内径端在基端处延伸到柱4b的内径端，在顶端处与内周部分的轧去部分4b12相连。在周向部分彼此正对的相对圆弧形表面4b11的基端内周部分之间的最小间隙W2小于圆柱滚子3的直径D。基端内周部分4b14为导向部分，当在旋转期间所产生的离心力使柱4b承受向外的弹性变形时，该导向部分将导向圆柱滚子3的滚动接触表面。 [0077] 顶端内周部分的轧去部分4b12形成于从柱4b的顶部沿着轴向到离基端部分一半距离的点处，并且具有足够的宽度，以至能够比基端内周部分4b14更朝柱4b的轴向中心线r2方向凹陷。轧去部分4b12在轴向上的长度L1被设置为圆柱滚子3在轴向上的长度Td的10％到35％之间，并且轧去部分4b12在径向上的起始位置被设置为在内径侧相对于兜孔PCD的兜孔中心O处的切线m1的角度为：θ≤20°。角度θ为形成于直线m2和切线m1之 间的夹角，其中直线m2为连接轧去部分4b12在径向上的起始位置和兜孔中心O的直线。此外，轧去部分4b12的周向侧面形成为直表面，该直表面平行于柱4b的周向中心线r2。以这种方式形成的轧去部分4b12在低速旋转期间在柱和圆柱形滚子3的滚动接触表面之间形成了作为润滑槽的空间，甚至当在高速旋转期间所产生的离心力使柱4b承受了沿周向中心线r2向外的弹性变形时，在柱4b和圆柱滚子3的滚动接触表面之间也不会发生接触。在周向上彼此正对的相对轧去部分4b12的周向侧面之间的最小间隙略小于圆柱滚子3的直径D，但是由于轧去部分4b12沿周向中心线42朝外径处移动，因此它也不会与圆柱滚子3的滚动接触面发生接触。以这种方式，通过将轧去部分4b12的周向侧面形成为与周向中心线r2平行的直表面，因此就在柱4d顶端的内周部分获得了比在将侧面形成为平行于径向线r1的直表面的情况下更厚的周向壁厚，由此提高了柱4b的刚度。 [0078] 如图1所示，在第一实施例中，保持架4为滚动元件导向保持架，它在轴承旋转期间发生旋转，这时在柱4b的内周向侧面4b1与圆柱滚子3的滚动接触面接触的同时，还对所述滚动接触面进行导向。当轴承的旋转到达预定速度时，离心力使柱4b发生向外的弹性变形，柱4b的周向侧面4b1的基端内周部分4b14(滚子导向部分)在减小柱4b和圆柱滚子3的滚动接触面之间的兜孔间隙的方向上移动(即沿着朝向周向中心线r2朝外径方向)，从而对圆柱滚子3的滚动接触面进行导向。因此，就避免了与圆柱滚子的滚动接触面的接触，有利地确保了圆柱滚子3的平衡能力，并且在高速旋转期间发生的非重复偏心也被减少到可接受的水平。
[0079] 此外，由于轧去部分4b12位于柱4b的周向侧面4b1的顶端侧内周部分，因此，非常可靠地避免了和圆柱滚子3的滚动表面发生接触。从而也就防止了在高速旋转期间周向侧面4b1的顶端侧内周部分的非正常磨损，并且轴承温度的升高也得到抑制。 [0080] 在这种情况下，环形部分4a在轴向上的长度Ta与圆柱滚子3在轴向上的长度Td的尺寸比被设置为30％，该值大于在传统设计中相同尺寸的比值(该值大于为25％或附近)。因此，环形部分4a相对于圆柱滚子3的厚度相对提高了。相应的，如图4所示的柱4b的顶端的向外弹性变形量δ也被减小了。特别的是，如果尺寸比为30％的话，那么环形部分4a的刚度，并且由此，对柱4b的环形部分4a的支承刚度也就提高了。因此，甚至在高速旋转下所产生的离心力使柱4b发生向外的弹性变形时，柱4b顶端的弹性变形量δ也很小。因此，更加可靠地避免了与滚子3的滚动接触面发生接触，有利地确保了圆柱形滚动轴承的平衡能力，并且将在高速旋转期间的非重复偏心(NRRO)减小到了可接受的水平。 [0081] 此外，由于柱4b在轴向上的长度Tb被设置为一合适的长度，所述长度为圆柱滚子
3在轴向上长度Td的70％，因此就避免了当柱4b在轴向上的长度Td太短时，将圆柱滚子
3保持在正常位置的能力受到阻碍的问题，还避免了当柱4b在轴向上的长度Tb太长时，要减小弹性变形量δ所造成的困难。因此，通过将环形部分4a在径向上的长度Ta与圆柱滚子3在轴向上的长度Td之间的比值设置在30％将能够更可靠地得到如上所述所获得的优点。
3在轴向上长度Td的70％，因此就避免了当柱4b在轴向上的长度Td太短时，将圆柱滚子
3保持在正常位置的能力受到阻碍的问题，还避免了当柱4b在轴向上的长度Tb太长时，要减小弹性变形量δ所造成的困难。因此，通过将环形部分4a在径向上的长度Ta与圆柱滚子3在轴向上的长度Td之间的比值设置在30％将能够更可靠地得到如上所述所获得的优点。
[0082] 另外，将周向侧面4b1的基端内周部分(滚子导向部分)4b14形成为与圆柱滚子3的滚动接触表面相一致的圆弧表面增加了柱4b的基端内周部分4b14的壁厚，从而提高了柱4b的刚度。因此，能够减小由于在旋转期间所产生的离心力或者来自圆柱滚子3的负荷造成柱4b在向外方向上以及周向上发生的弹性变形量。这就意味着能够保持有利的圆柱滚子3的平衡能力。
[0083] 此外，由于圆柱滚子3的滚动接触面的整个区域位于从边界位置X径向向内的位置，所述位置X位于外圈2的滚动表面2a和倒切部分2b之间，因此那些由于圆柱滚子3的滚动接触表面跨过(span)和接触到边界位置X时产生的接触使作用于圆柱滚子3的滚动表面上的局部应力(边缘应力)可能会出现的地方也不再存在。因此，没有机会对圆柱滚子轴承的基本功能造成阻碍。在这种情况下，滚动表面2a和倒切部分2b之间的边界位置X必须考虑由于配合误差以及主轴的热膨胀所引起的内外圈1和2在周向方向上的相对移动量。
[0084] 另外，由于倒切部分2b在角度10°到30°之间相对于滚动表面2a形成的圆柱形表面A倾斜，因此当在装配圆柱滚子轴承时，可以使圆柱滚子3被平稳地安装。 [0085] 在如图5所示的本发明的第二实施例中的保持架4中，环形部分4a在轴向上的长度Ta与圆柱滚子3在轴向上的长度Td的尺寸比为35％。其它的结构元件和效果与第一实施例中的一样，因此，在图5中这些元件在两个实施例中具有相同的附图标记，并且将省去对这部分的重复说明。
[0086] 在如图6所示的本发明的第三实施例的保持架4中，环形部分4a在轴向上的长度Ta与圆柱滚子3在轴向上的长度Td的尺寸比为40％。其它的结构元件和效果与第一实施例中的一样，因此，在图6中这些元件在两个实施例中具有相同的附图标记，并且将省去对这部分的重复说明。
[0087] 在如图7(a)和7(b)所示的本发明的第四实施例的保持架4中，柱4b的轧去部分4b12为每一轧去部分的外径端从柱4b的顶端到基端都向内径倾斜。其它的结构元件和效果与第一实施例、第二实施例或第三实施例中的一样，因此，在图7中这些元件在两个实施例中具有相同的附图标记，并且将省去对这部分的重复说明。
[0088] 如图8所示的本发明的第五实施例的保持架4，柱4b的轧去部分4b12为每一轧去部分的周向侧面都为倾斜面，该倾斜面朝周向中心线r2倾斜。第五实施例可以与第四实施例相结合。其它的结构元件和效果与第一实施例、第二实施例或第三实施例中的一样，因此，在图6中这些元件在两个实施例中具有相同的附图标记，并且将省去对这部分的重复说明。
[0089] 在如图9所示的本发明的第六实施例的保持架4中，轧去部分4b12形成在每两个或每三个或更多的柱上的两周向侧面4b1上(在本实施例中，为每两个柱)。本实施例可以与实施例四或实施例五相结合。其它的细节与第一实施例中一样，并且这些重复的说明将被省去。在这种情况下，并不是说本发明决不排除在每个柱4b的两个周向侧面4b1上形成轧去部分4b12。
[0090] 在上述的第一到第六实施例中，保持架的导向方法并不局限于滚动元件导向，也可以采用外圈或内圈进行导向。话句话说，本发明并不指定任何特殊的导向方法。此外，在图1、图5和图6中，采用了NN形双列圆柱滚子轴承的例子，但是本发明能够以相同的方式被应用于NNU形或其它类型的双列圆柱滚子轴承。另外，本发明并不局限于用在双列圆柱滚子轴承中，它还可以相同的方式用于单列圆柱滚子轴承以及多列圆柱滚子轴承中。 [0091] [测试结果1]
[0092] 准备了以下双列圆柱滚子轴承：图1的采用了轧去部分4b12形成于每个柱4b的两周向侧面4b12上的保持架4的双列圆柱滚子轴承(例1)、图1的采用了轧去部分形成于每两个柱4b的两周向侧面上的保持架4的双列圆柱滚子轴承(例2)，以及图1的去除了保持架4的轧去部分4b12并且形成有和其它区域相同的圆弧表面4b11的顶端内周部分的双列圆柱滚子轴承(对比例)，并且在气-油润滑下对上述轴承进行操作，并且就各自外圈温度的升高进行比较。图10示出了此结果。
[0093] 以下为测试条件：
[0094] 轴承型号：NN3020K
[0095] 保持架材料：树脂(PEEK+CF)
[0096] 装配后的内部径向间隙：-5μm
[0097] 圆柱滚子：滚子直径φ11mm，滚子长度11mm，滚子PCD(节圆直径)φ126mm。 [0098] 润滑条件：空气体积30NL/min，润滑剂体积0.02ml/20min，润滑油粘性VG32，所提供的机体冷却
[0099] 如图10所示，在轴承的转速不超过8000rpm(dmn＝1,000,000)的转速区域内，在例1和例2以及对比实施例之间外圈温度的升高值发现没有大的区别。然而，当轴承转速超过8000rpm(dmn＝1,000,000)时，例中外圈温度的增高值比对比例中的低。并且当轴承的转速超过10,000rpm(dmn＝1,250,000)时，温度升高的差异非常显著。换句话说，当轴承的转速超过8000rpm(dmn＝1,000,000)时，例1和2的外圈温度的升高相对较低，并且当轴承的转速超过10,000rpm(dmn＝1,250,000)时，对外圈温度升高的抑制性影响就非常显著了。此外，将例1和例2进行比较，表明虽然在例2中，一旦轴承的转速超过12,000rpm(dmn＝1,500,000)后外圈的温度会突然升高，但是在例1中对外圈温度的升高的抑制性影响甚至在高速区域内仍然相当有效。
[0100] [测试结果2]
[0101] 准备了以下双列圆柱滚子轴承：图1的环形部分4a在轴向上的长度Ta与圆柱滚子3在轴向上的长度Td的比值为30％(例3)的双列圆柱滚子轴承，图5的上述尺寸比为35％的双列圆柱滚子轴承(例4)，以及其上述尺寸比为25％的传统双列圆柱滚子轴承(对比例2)，并且在气-油润滑下对上述轴承进行操作，就各自外圈温度的升高进行比较。图
11示出了此结果。
11示出了此结果。
[0102] 以下为测试条件：
[0103] 轴承型号：NN3020K
[0104] 保持架材料：树脂装配后的内部径向间隙：-5μm
[0105] 圆柱滚子：滚子直径φ11mm，滚子长度11mm，滚子PCDφ126mm。 [0106] 润滑条件：空气体积30NL/min，润滑剂体积0.02ml/20min，润滑油粘性VG32，所提供的机体冷却
[0107] 如图11所示，在轴承的转速不超过6000rpm(dmn＝760,000)的转速区域内，发现在例1和例2以及对比例2之间外圈温度的升高值没有大的区别。然而，当轴承转速在7000rpm(dmn＝880,000)到11,000rpm(dnm＝1,380,000)附近时，在例3和例4以及对比例2之间的升高水平中出现了细微的差别，当轴承的转速超过13000rpm(dmn＝1,650,000)时，那么例3和例4以及对比例之间的差别就非常显著了。换句话说，在例3和例4中，甚至当轴承的转速超过13000rpm(dmn＝1,650,000)时，外圈温度的升高都会基本上遵循与在低转速区域下观察到的相同的坡度，但是与此相反，在对比例2中，在轴承的转速超过
13,000rpm(dmn＝1,650,000)的点处，外圈的温度很快地升高。从这些结果中，可以总结出对比例2的轴承不能够被适合地用在高转速区域内。将例3和例4进行比较表明，在例4中，甚至当轴承的转速超过15,000rpm(dmn＝1,890,000)时，外圈温度的升高水平都会基本上遵循与在低转速区域内观察到的相同的坡度，但是相反的是，在例3中，在轴承的转速超过15,000rpm(dmn＝1,890,000)的那点处，外圈温度很快地升高。因此，例4能够在比例3更高的转速下获得有利的结果。
13,000rpm(dmn＝1,650,000)的点处，外圈的温度很快地升高。从这些结果中，可以总结出对比例2的轴承不能够被适合地用在高转速区域内。将例3和例4进行比较表明，在例4中，甚至当轴承的转速超过15,000rpm(dmn＝1,890,000)时，外圈温度的升高水平都会基本上遵循与在低转速区域内观察到的相同的坡度，但是相反的是，在例3中，在轴承的转速超过15,000rpm(dmn＝1,890,000)的那点处，外圈温度很快地升高。因此，例4能够在比例3更高的转速下获得有利的结果。
[0108] 此外，FEM分析也可以用于以下双列圆柱滚子轴承：图1的环形部分4a在轴向上的长度Ta与圆柱滚子3在轴向上的长度Td的比值为30％(例3)的双列圆柱滚子轴承、图5的上述尺寸比为35％的双列圆柱滚子轴承(例4)、其上述尺寸比为25％的传统双列圆柱滚子轴承(对比例2)、上述尺寸比为15％的双列圆柱滚子轴承(对比例3)、上述尺寸比为
45％的双列圆柱滚子轴承(对比例4)，并且确定每一圆柱滚子轴承的圆柱滚子轴承的直径与图4所示的点P的向外变形量δ的比值，所述比值代表了柱4b的第一润滑槽4b12的基端的端部位置，并且将这些结果进行比较。图12示出了比较的结果。
45％的双列圆柱滚子轴承(对比例4)，并且确定每一圆柱滚子轴承的圆柱滚子轴承的直径与图4所示的点P的向外变形量δ的比值，所述比值代表了柱4b的第一润滑槽4b12的基端的端部位置，并且将这些结果进行比较。图12示出了比较的结果。
[0109] 如图12所示，在例3和例4中，当轴承的转速位于14,000rpm(dmn＝1,700,000)的区域内时，上述比值被保持在3％，但是相反的是，在对比例2中，当轴承的转速位于14000rpm(dmn＝1,700,000)时，上述比值就超过了7％。换句话说，在例3和例4中，甚至当轴承的转速位于14000rpm(dnm＝1,700,000)时，保持架的柱的顶部的弹性变形量在使用时不会出现问题，但是相反的是，在对比例2和3中，当轴承的转速位于14000rpm(dnm＝1,700,000)时，保持架的柱的顶部的弹性变形量就会到达在轴承的使用时出现问题的点处。在对比例4中，保持架的柱的顶部的弹性变形量不会特别存在问题，但是此设计会存在如上所述的结构上的问题，会造成轴承使用的困难。此外，当环形部分在轴向上的长度与圆柱滚子在轴向上的长度之间的比值为30％或更大时，图12中示出的代表转速区域从
10,000rpm(dmn＝1,250,000)到20,000rpm(dmn＝2,500,000) 的五条特性曲线的坡度会很平稳。这个结果显示了如果上述比值小于30％的话，那么环形部分在轴向上的长度的设置就会明显地影响到最大转速，因此，最有利的是将上述比值设置为30％或更高。 [0110] 图13到图15示出了本发明第七实施例的双列圆柱滚子轴承。在对第七实施例的双列圆柱滚子轴承的说明中，那些与图1到图3中所示的第一实施例的双列圆柱滚子轴承相同的结构元件，其附图标记也与第一实施例中的相同，并且省去了对这些结构元件的详细说明。
10,000rpm(dmn＝1,250,000)到20,000rpm(dmn＝2,500,000) 的五条特性曲线的坡度会很平稳。这个结果显示了如果上述比值小于30％的话，那么环形部分在轴向上的长度的设置就会明显地影响到最大转速，因此，最有利的是将上述比值设置为30％或更高。 [0110] 图13到图15示出了本发明第七实施例的双列圆柱滚子轴承。在对第七实施例的双列圆柱滚子轴承的说明中，那些与图1到图3中所示的第一实施例的双列圆柱滚子轴承相同的结构元件，其附图标记也与第一实施例中的相同，并且省去了对这些结构元件的详细说明。
[0111] 在第七实施例的双列圆柱滚子轴承的保持架4中，每个柱4b的两周向侧面4b1上都包括从兜孔PCD上形成在内部和外径方向上的圆弧表面(圆柱形表面)4b11，所述兜孔PCD穿过兜孔4c的兜孔中心O(如图15示出的实施例中，兜孔PCD等同于穿过圆柱滚子3的中心的PCD)。此外，轧去部分4b12形成于每一柱4b的圆弧表面4b11的顶端内周部部分处，并且在第七实施例中，这些轧去部分4b12还作为第一润滑槽。这些第一润滑槽4b12以开口于顶端内周端处的凹陷的形式存在(参见图14)，并且还包括在外周侧边缘4b15处呈曲线凹陷形状的台阶部分。这些轧去部分4b12形成于兜孔PCD的内周侧上。 [0112] 特别的是，如图15(a)和15(b)所示，柱4b的圆弧表面4b11被绘制为以兜孔中心O为圆心、半径为圆柱滚子3的半径(D/2)的1.005到1.1倍之间的圆弧表面。并且该圆弧的外径端与平行于径向线r1的直表面4b13相连，所述径向线r1穿过兜孔中心O。在周向上彼此正对的相对直表面4b13之间的间隙W1小于圆柱滚子3的直径D，因此，就限制了圆柱滚子3 从兜孔4c向外径方向移动。圆弧表面4b11的内周端在基端处延伸到柱4b的内径端，在顶端处与内周部分的润滑槽(轧去部分)相连。在周向部分彼此正对的相对圆弧形表面44b11的基端内周部分之间的最小间隙W2小于圆柱滚子3的直径D。基端内周部分4b14为导向部，当在旋转期间所产生的离心力使柱4b承受向外的弹性变形时，该导向部分将导向圆柱滚子3的滚动接触表面。
[0113] 第一润滑槽4b12形成在从柱4b的顶部沿着中心轴线Z(圆柱滚子3或兜孔4c的中心轴线)到离基端部分还有一半距离的点之间，并且它具有足够凹陷的宽度，所示凹陷比基端内周部分4b14更朝柱4b的轴向中心线r2方向凹陷。第一润滑槽4b12在轴向上的长度T1被设置为圆柱滚子3在轴向上的长度Td的10％到35％之间。另外，在第一润滑槽4b12的周向侧面内，平行于柱4b的轴向中心线r2的直表面与外周侧边缘4b15的互相台阶部分相交。以这种方式形成第一润滑槽4b12意味着甚至在高转速期间产生的离心力使柱4b承受沿轴向中心线r2的向外弹性变形时，在柱4b和圆柱滚子3的滚动接触面之间仍然不会发生接触。相对第一润滑槽4b12的周向侧面之间的最小间隙基本上等于圆柱滚子
3的直径D，所述相对第一润滑槽在周向上彼此正对。然而，由于第一润滑槽4b12延伸周向中心线r2向外径移动，因此，它不会与圆柱滚子3的滚动接触表面发生接触。以这种方式，通过在第一润滑槽4b12的周向侧面上形成与周向中心线r2相平行的直表面，就使柱4b的顶端内周部分获得了比在形成与径向线r1平行的直表面的情况下更厚的周向壁厚，由此就提高了柱4b的刚度。
3的直径D，所述相对第一润滑槽在周向上彼此正对。然而，由于第一润滑槽4b12延伸周向中心线r2向外径移动，因此，它不会与圆柱滚子3的滚动接触表面发生接触。以这种方式，通过在第一润滑槽4b12的周向侧面上形成与周向中心线r2相平行的直表面，就使柱4b的顶端内周部分获得了比在形成与径向线r1平行的直表面的情况下更厚的周向壁厚，由此就提高了柱4b的刚度。
[0114] 如图13所示，在第七实施例中，保持架4为滚动元件导向保持架，轴承旋转期间它也发生旋转，柱4b的内周向侧面4b1在与圆柱滚子3的滚动接触面发生接触的同时对圆柱滚子3的滚动接触面进行导向。当轴承的旋转到达预定速度时，离心力使柱4b发生向外的弹性变形，柱4b的周向侧面4b1的基端内周部分4b14(滚子导向部分)在减小柱4b和圆柱滚子3的滚动接触面之间的兜孔间隙的方向上移动(即沿着朝向周向中心线r2朝外径方向)，从而对圆柱滚子3的滚动接触面进行导向。因此，有利地确保了圆柱滚子3的平衡能力，在高速旋转期间发生的非重复偏心(NRRO)也被减少到可接受的水平。此时，由于同时作为轧去部分的第一润滑槽4b12位于柱4b的周向侧面4b1的顶端内周部分处，因此，就避免了与圆柱滚子3的滚动接触面发生接触。此外，将周向侧面4b1的基端内周部分4b14(滚子导向部分)形成为与圆柱滚子3的滚动接触面相一致的圆弧表面，就增加了柱4b的基端内周部分4b14在周向上的壁厚，从而提高了柱4b的刚度。因此，由于在旋转期间产生的离心力或来自圆柱滚子3的负荷造成的柱4b在向外方向和周向上的弹性变形量能够被减少。这就意味着保持了圆柱滚子3的有利的平衡能力。
[0115] 在这种情况下，由于还作为用于避免与圆柱滚子相接触的轧去部分的第一润滑槽4b12形成于柱4b的周向侧面4b1上，即使在滚子滚动期间例如脂或油的覆盖于圆柱滚子3上的润滑油被柱4b的圆弧表面4b11所破坏，润滑剂也能够从第一润滑槽4b12得到补充，因此，象润滑不足的类似情况很少出现在柱4b和圆柱滚子3之间。由于甚至在高速旋转期间也能够确保令人满意的润滑性能，因此就能很大程度地预防例如由于润滑不足所造成的磨损及类似情况。
[0116] 图16到图19示出了本发明的八实施例的双列圆柱滚子轴承。下面对第八实施例中的保持架4的说明主要集中在其与第七实施例中的保持架之间的区别上。在第七实施例中已经对其它结构元件和效果进行了说明，因此两个实施例相同的那些元件在附图中被标以相同的附图标记，并且这部分的重复说明也将被省去。
[0117] 如图16和17所示，在第八实施例的保持架4中，包括直槽的第二润滑槽4b22以与轧去部分(第一润滑槽部分)4b12相间隔的位置形成于柱4b的圆弧表面4b11内。这些第二润滑槽4b22以仅仅在顶部开口的兜孔的形式位于兜孔PCD的外周上。此外，每个第二润滑槽4b22都沿着中心线2的方向，形成在从柱4b的顶部沿着中心轴线Z到离基端部分还有一半距离的点之间，并且第二润滑槽在轴向上的长度长于第一润滑槽4b12在周向上的长度。
[0118] 特别的是，如图18(a)和18(b)所示，第二润滑槽4b22在轴向上的长度T2优选地为圆柱滚子3在轴向上的长度Td的50％。这两个部件的尺寸被设置成，第二润滑槽4b基本上位于圆柱滚子3的中心线上。此外，如图19(a)和19(b)所示，第二润滑槽4b22的槽深Tx被设置为圆柱滚子3的直径D的2％到8％之间，并且，第二润滑槽4b22的槽宽Ty被设置成圆柱滚子3直径D的10％到15％之间。
[0119] 这里，图19(a)示出了第二润滑槽4b22的槽深Tx以及第二润滑槽4b22的槽宽Ty为上述范围的上限处的例子，图19(b)示出了第二润滑槽4b22的槽深Tx以及第二润滑槽4b22的槽宽Ty为下限处的例子。正如这些图中所示，第二润滑槽4b22的槽的底面为圆弧形(圆柱形)。这种情况下，代表了从兜孔中心O到槽的底面之间最长的直线的沿着直线L1从圆弧表面4b11的表面到兜孔的底面之间的尺寸被定为槽深Tx，并且边缘4b25在第二润滑槽4b22的两侧上与直线L1相正交的宽度方向上的间距被定为槽宽Ty。此外，圆弧形表面(台阶部分)也位于每个第一润滑槽4b12的外周侧边415上，它具有与第二润滑槽4b22的兜孔表面相同的曲率和相同的深度。第一润滑槽4b12的周向侧面不需要具有位于外周侧边缘处的台阶部分，并且相反外周侧边可以直接与平行与周向中心线r2的直表面接触。 [0120] 在使用第八实施例的保持架4时，由于同时作为轧去部分的第一润滑槽4b12和第二润滑槽4b22都位于柱4b的周向侧面4b1内，即使在滚子滚动期间例如脂或油的覆盖于圆柱滚子3上的润滑油被柱4b的圆弧表面4b11所破坏，润滑剂也能够从两个润滑槽4b11和4b12中得到补充，因此，象润滑不足的类似情况很少出现在柱4b和圆柱滚子3之间。此外由于总共在一个单独的兜孔4c内形成四个润滑槽4b12和4b22，那么润滑剂的供给非常可靠和充足，这意味着长期内都能保持令人满意的润滑性能，并且还允许对轴承的耐用性和更长的使用寿命有着更进一步的改进。由于甚至在高速旋转期间也能够确保令人满意的润滑性能，因此就能很大程度地预防例如由于润滑不足所造成的磨损及类似情况。 [0121] 此外，第一润滑槽4b12形成于兜孔PCD的内周侧面上，并且第二润滑槽4b22形成于兜孔PCD的外周侧面上，因此，就可以避免柱4b的顶端内周部分和圆柱滚子3发生接触，同时将适量的润滑剂均匀地输送在柱4b的内周向侧面4b1的整个区域上。另外，由于第二润滑槽4b22为沿周向延伸的直槽，因此当离心力使柱4b发生弹性变形时，能够确保柱4b具有足够的强度，并且在柱4b的轴向上的整个区域内都有适量的润滑剂供给。此外，由于第二润滑槽4b22在轴向上沿着柱4b从中点处穿过柱的顶部，因此直槽4b22没有延伸到柱
4b的轴向基端(底部)处，这就意味着能够使柱4b的这些部分保持所需的适当高的刚度，并且获得对弹性变形足够的抵抗能力。
4b的轴向基端(底部)处，这就意味着能够使柱4b的这些部分保持所需的适当高的刚度，并且获得对弹性变形足够的抵抗能力。
[0122] 另外，由于第二润滑槽4b22的槽长(轴向上的长度)T2被设置为圆柱滚子3在轴向上的长度Td的40％到60％之间，就能够避免当该值低于40％时造成例如润滑性能的恶化的问题以及当该值高于60％时造成例如柱4b的刚度的降低的问题。此外，由于第二润滑槽4b22的槽深Tx被设置为圆柱滚子3的直径D的2％到8％之间，那么就可以避免当该值小于2％时造成例如不能够保持足够量的润滑油的问题，以及当该值超过8％时造成例如在柱4b的特定部分处的壁厚太薄的问题。此外，由于第二润滑槽4b22的槽宽Ty被设置成圆柱滚子3的直径D的10％到15％之间，并且特别是在槽的内表面为圆弧表面的情况下，就可以避免由于该值小于10％时造成那些例如不能够保持足够量的润滑油的问题，以及由于该值超过15％时 造成那些在柱4b的特定部分处的壁厚太薄的问题，并且还能够避免减小滚子导向部分4b14。
[0123] 在图20(a)和20(b)示出的本发明的第九实施例的保持架4中，形成第二润滑槽4b22的直槽在与柱4b的倾斜方向相对的斜面上相对于中心轴线Z倾斜地形成，即该兜孔接近与顶端时朝着内径方向倾斜，所述柱4b当在旋转期间所产生的离心力使柱4b弹性变形时发生倾斜，并且第一润滑槽4b12的直外周侧边缘4b15也相对于中心轴线Z以相同的方向倾斜。通过采取这种结构，就可以避免当第一润滑槽4b12的外周侧边4b15以及第二润滑槽4b22都与中心轴线Z平行地形成，或者可替换的是，当它们接近顶端时在朝外径的方向上倾斜地形成时所带来的问题，即，可以避免柱4b的弹性变形使润滑剂全部立刻从润滑槽4b12和4b22流失，从而很难在长时间内保持润滑的问题。换句话说，甚至当离心力造成柱4b发生如图20(b)的虚线所示的弹性变形时，润滑剂仍然能够从润滑槽4b12和4b22中得到供给和补充，这就意味着甚至在高速旋转期间也能够确保有利的润滑性能。 [0124] 在这种情况下，4b15和4b22的倾角α优选地在2到10度之间。换句话说，如果倾角小于2度，那么柱4b的轻微的弹性变形就会造成润滑槽4b12和4b22相对于中心轴线Z的倾斜方向与柱4b相对于中心轴线Z的倾斜方向成一条直线，那么这就会导致出现使润滑油立即就从润滑槽4b12和4b22中流失的位置。另外，如果倾角超过10度，那么即使柱
4b发生很大程度的弹性变形，就会引发包括难于从润滑槽4b12和4b22中供给和补充足够 量的润滑剂，或者很难在每个柱提供的有限的区域内形成润滑槽4b12和4b22在内的各种问题。因此，如果公润滑槽4b12和4b22的倾角被设置在2到10度之间，那么这些问题发生的可能性就很小。
4b发生很大程度的弹性变形，就会引发包括难于从润滑槽4b12和4b22中供给和补充足够 量的润滑剂，或者很难在每个柱提供的有限的区域内形成润滑槽4b12和4b22在内的各种问题。因此，如果公润滑槽4b12和4b22的倾角被设置在2到10度之间，那么这些问题发生的可能性就很小。
[0125] 在第八实施例中已经对第九实施例中其它结构元件和效果进行了说明，因此两个实施例相同的那些元件在附图20(a)和20(b)中被标以相同的附图标记，并且这部分的重复说明也将被省去。
[0126] 在如图21(a)和21(b)所示的本发明的第十实施例的保持架4中，每个柱4b的第一润滑槽4b12的外周端为朝内径方向从柱4b的顶部到基部倾斜地形成。在这种情况中，作为第二润滑槽4b22的直槽可以在与柱4b的倾斜方向相对的方向上相对于中心轴线Z进行倾斜，所述柱4b为当在旋转期间所产生的离心力使4b弹性变形发生倾斜。在第八实施例中已经对第十实施例中其它结构元件和效果进行了说明，因此两个实施例相同的那些元件在附图21(a)和21(b)中被标以相同的附图标记，并且这部分的重复说明也将被省去。 [0127] 在如图22所示的本发明的第十一实施例的保持架4中，每个柱的第一润滑槽4b12的轴向侧面被倾斜地形成，它朝柱4b的周向中心线r2倾斜。在这种情况下，作为第二润滑槽4b22的直槽以及第一润滑槽4b12的外周侧边4b12可以在与柱4b的倾斜方向相对的方向相对于中心轴线Z倾斜，所述柱4b为当在旋转期间所产生的离心力使柱4b弹性变形时发生倾斜。第十一实施例可以和第十实施例相结合。在第八实施例中已经对第十一实施 例中其它结构元件和效果进行了说明，因此两个实施例相同的那些元件在附图22中被标以相同的附图标记，并且这部分的重复说明也将被省去。
[0128] 在所述的第七到第十一实施例中，保持架的导向方法并不局限于滚动元件导向，也可以采用外圈导向或内圈导向。换句话说，本发明并没有指定任何的导向方法。此外，图16示出了NN形双列圆柱滚子轴承的例子，但是本发明能够被以相同的方式用在NNU形和其它类型的双列圆柱滚子轴承中。另外，本发明并不局限于用在双列圆柱滚子轴承中，它还可以相同的方式被用于单列圆柱滚子轴承以及多列圆柱滚子轴承中。此外，在上述的第七到第十一实施例中，第一润滑槽4b12(并且优选地，还有第二润滑槽4b22)形成在所有的柱
4b上，所述柱4b从环形部分4a以整体、连续的方式轴向地延伸，但是同样可以采用替换结构，在这些结构中第一润滑槽4b12(并且优选地，还有第二润滑槽4b22)可以形成在每两个或者每三个或者更多的柱4b上。
4b上，所述柱4b从环形部分4a以整体、连续的方式轴向地延伸，但是同样可以采用替换结构，在这些结构中第一润滑槽4b12(并且优选地，还有第二润滑槽4b22)可以形成在每两个或者每三个或者更多的柱4b上。
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