专利名称：用于滚子轴承的保持架的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用在滚子轴承，如圆柱滚子轴承或者圆锥滚子轴承中的保持架，更具体地说，其涉及一种用在滚子轴承中的保持架，称作销式保持架。
背景技术：
在例如用在轧机或压床的减速器的滚动轴承中，由于负载沿径向反复发生突然波动，圆柱形或圆锥形的滚子被用作装配在外轴承挡圈和内轴承挡圈之间的滚动体。用于保持这种滚动轴承(下文称作“滚子轴承”)的滚动体的保持架包括各种型式，且称作销式保持架的那些保持架是这样构成的，即插入穿过滚子(滚动体)中心孔的销的一端被装配到销接收孔内，并将环形侧板和销焊接，以便覆盖销(其装配到销接收孔内)的整个端表面，其中，所述销接收孔形成在一对相对设置的环形侧板的其中一个环形侧板上，同时滚子设置在这对环形侧板之间，如JP60-182525U或JP11-325063A所披露的。
然而，在上述的销式保持架中，如图49所示，由于销接收孔4的孔径大于销2的端部外径，所以，间隙g形成在环形侧板3内的销接收孔4和销之间。因此，在径向负载应用到销2上时，在销2和环形侧板3间的焊接部6就会产生应力集中，从而由于焊接部分6所产生的应力集中而可能造成破裂如裂痕。
而且，在现有的销式保持架中，由于环形侧板3和销2被焊接成覆盖装配到销接收孔4内的销2的整个端表面，以便防止焊接部由于应力集中而产生裂痕等，因此，在销2和环形侧板3间的焊接部产生的残余拉伸应力就会导致强度降低。
另外，在JP11-325063A中所述的销式保持架中，在滚动体主要朝向环形侧板移动并与销接触时，其可能与没有表面硬化层的部分或者表面硬化层深度较浅的部分接触。此外，在没有形成表面硬化层的销表面上，与形成有表面硬化层的部分相比，除了耐磨性较低以外，弯曲应力的机械强度也较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种用在销式滚子轴承中的保持架，其通过抑制销和环形侧板的焊接部发生应力集中，获得良好的机械强度。
根据本发明的滚子轴承的保持架包括多个销和一对环形侧板，其中，所述销用于可旋转地支撑滚子轴承的滚动体，所述环形侧板用于借助于所述多个销来保持滚动体，所述滚动体沿着滚子轴承的圆周方向等距设置，其中，用于与多个销的一端配合的销接收孔形成在一对环形侧板中的至少一个环形侧板上，其中，销和销接收孔之间的过盈配合为5μm或更高。
在依照第一实施例的用于滚子轴承的保持架中，销和销接收孔之间的过盈配合优选为5μm或更高，和40μm或更低。此外，优选销配合到销接收孔内的一端被焊接到环形侧板上，所述环形侧板具有焊接部，以用于在外侧面上将销和环形侧板焊接在一起，所述焊接部成形为大致恒定宽度的环形。在这种情况下，优选通过TIG焊接或等离子焊接形成焊接部，以将销和环形侧板焊接在一起。此外，理想的是，环形侧板的焊接部相对于外侧面的延伸量在0.5mm内。
此外，在依照第一实施例的用于滚子轴承的保持架中，销装配到销接收孔内的一端优选通过研磨形成，此外，销接收孔的表面粗糙度优选为1.2μm或更低。此外，用诸如滚磨加工(barrel fabrication)、珩磨加工或电解抛光的表面加工方法来形成销的配合到销接收孔内的一端。
此外，在根据本发明第一实施例的用于滚子轴承的保持架中，销接收孔可形成在一对环形侧板内。在这种情况下，销的两端中的其中一端的直径优选比另一端小。
此外，优选地，销具有轴部，配合到销接收孔内的销的两端的直径比轴部的直径大，其中，所述轴部穿过滚动体插入孔，所述滚动体插入孔形成在滚动体轴心。在这种情况下，销在其顶端表面上具有倒角部分，倒角部分相对于销的外圆周表面的斜度优选为30度或更低。在这种情况下，倒角部分优选沿着销的轴向成形为弧形。
此外，销接收孔优选在环形侧板的内表面上具有倒角部分。此外，销在轴部和其后端之间具有锥形部分。在这种情况下，锥形部分相对于销的外圆周表面的斜度优选为30度或更低，销的后端和轴部之间的边界沿着销的轴向优选被斜切成弧形。
此外，销在轴部的表面层上具有表面硬化层，且假设销的整个长度为L1，销的两端部之间的轴向长度为L2，且用于沿销的轴向形成表面硬化层的轴向长度为L3，优选将其定义为L1＞L3＞L1-2L2。此外，假设用于沿着销的轴向形成表面硬化层的区域为L3，环形侧板的厚度为T，优选将其定义为L1-2T＞L3＞L1-2L2。
在这种情况下，就可通过控制提供到对销的圆周表面进行RF淬火时所用的RF感应加热线圈上的RF电流，或者对于销的两端或销的其他部分单独控制RF感应加热线圈相对于销的相对移动速度来形成表面硬化层。
此外，根据本发明的第二实施例的用于滚子轴承的保持架包括多个销、一对环形侧板和多个轴套，其中，所述销用于可旋转地支撑滚子轴承的滚动体，所述环形侧板用于借助于所述多个销来保持等距设在轴承挡圈的圆周方向上的各个滚动体，所述轴套各自在中心部分上具有锥形孔，该锥形孔用于与形成在销一端上的锥形部分配合，用于与轴套配合的配合孔形成在一对环形侧板中的至少一个环形侧板上，其中，轴套和配合孔之间的过盈配合为5μm或更高。
依照在本发明的权利要求1到3、8和18中所述的滚子轴承的保持架，由于在销和环形侧板之间形成的焊接部不同于现有焊接部的情况下，可以确保销和环形侧板之间的连接强度，这就能够防止销和环形侧板的焊接部产生应力集中或者出现裂痕等。此外，这也能防止在销和销接收孔之间的配合部分发生微振磨损等。
根据本发明的权利要求4和5中所述的用于滚子轴承的保持架，除了产生上述的效果以外，可确保滚动体的轴向长度大于现有情况下的长度。
根据本发明的权利要求6和7中所述的用于滚子轴承的保持架，除了产生上述的效果以外，在将销的一端配合到环形侧板的销接收孔内时，可以防止产生刮擦。
根据本发明的权利要求9中所述的用于滚子轴承的保持架，由于销可从一个方向配合到形成在环形侧板内的销接收孔内，因此就可以容易地装配保持架。
根据本发明的权利要求10-17所述的用于滚子轴承的保持架，除了产生上述的效果以外，在将销的端部配合到环形侧板内的销接收孔内时，可以防止产生毛刺。
根据本发明的权利要求19和20所述的用于滚子轴承的保持架，可以抑制在销的一端由于与滚动体接触而发生较大磨损，即使在滚动体于使用中朝向环形侧板移动时，销抗弯曲强度的机械强度可得到提高。此外，可以抑制销在环形侧板和销之间的配合部分由于微振磨损而发生磨损，以及可以防止发生非正常磨损，其中，该非正常磨损可致使销形成应力集中触发点。
根据本发明的权利要求21所述的用于滚子轴承的保持架，在销的圆周表面上形成均一深度的表面硬化层，即使在销的中心部分和两端的外径不相同时。
根据本发明的权利要求22所述的用于滚子轴承的保持架，由于在轴套和环形侧板之间形成的焊接部不同于现有焊接部的情况下，可以确保轴套和环形侧板间的连接强度，并可以抑制轴套和环形侧板的焊接部发生应力集中。
图1是根据本发明的第一实施例用于滚子轴承的一部分保持架的侧面正视图；图2是沿着图1的II-II线示出的横截面视图；图3是根据本发明的第二实施例，示出用于滚子轴承的一部分保持架的侧面正视图；图4是沿着图3的IV-IV线示出的横截面视图；图5是根据本发明的第三实施例，用于滚子轴承的一部分保持架的侧面正视图；图6是沿着图5的VI-VI线示出的横截面视图；图7是销和销接收孔之间的配合部分的视图；图8是图7中示出的焊接部分的平面图；图9是示出在各个销接收孔的孔径相等的情况下，销的配合方法的示例视图，其中，所述销接收孔穿过左和右环形侧板；
图10是用于解释根据本发明的第三实施例用于滚子轴承的保持架的功能和效果的说明性视图；图11是图5中所示的滚子轴承保持架的片断横截面视图；图12是根据本发明的第四实施例的滚子轴承保持架的片断横截面视图；图13是通过使用焊丝将销和环形侧板焊接的焊接部分的视图；图14是根据本发明的第五实施例的滚子轴承保持架的片断横截面视图；图15是图14示出的销的侧面正视图；图16是示出销顶端的视图；图17是示出销后端的视图；图18是环形侧板的片断横截面视图，销配合到该环形侧板的一侧上；图19是在图14所示的装配了保持架的情况下，用于解释销的配合方向的视图；图20是根据本发明第六实施例的滚子轴承保持架的片断横截面视图；图21是根据本发明第七实施例的滚子轴承保持架的片断横截面视图；图22是图21所示的销的侧面正视图；图23是示出销的顶端的视图；图24是示出销的后端的视图；图25是环形侧板的片断横截面视图，其中，销配合到该环形侧板的一侧上；图26是在如图21所示的装配了保持架的情况下，用于解释销的安装方向的视图；图27是用于销式保持架的疲劳强度试验的试验装置的视图；图28是示出销式保持架的疲劳强度试验的结果的图表；图29是示出在旋转情况下结构合金钢的弯曲曲线的图表；图30是根据本发明的第八实施例的滚子轴承的片断横截面视图；图31在如图30所示的圆周表面上形成RF淬火层的情况下，用于解释其形成方法的视图；图32是根据本发明的第九实施例的滚子轴承的片断横截面视图；图33将本发明应用到圆柱滚子轴承的实施例的视图；
图34是将本发明应用到径向球面滚子轴承的实施例的视图；图35是将本发明应用到推力球面滚子轴承的实施例的视图；图36是将本发明应用到推力圆柱滚子轴承的实施例的视图；图37是将本发明应用到推力圆锥滚子轴承的实施例的视图；图38是根据本发明的第十实施例的滚子轴承保持架的片断横截面视图；图39是用于解释将保持架的销配合到环形侧板的销接收孔内的步骤的视图；图40是解释将销的小直径轴部填塞配合到环形侧板的小接收孔内的步骤的视图；图41是本发明的第十一实施例的滚子轴承保持架的片断横截面视图；图42是解释将保持架的销配合到环形侧板的销接收孔内的步骤的视图；图43是解释将配合到环形侧板的销接收孔内的一端面形成锥形孔的步骤的视图；图44是根据本发明的第十二实施例的滚子轴承保持架的片断横截面视图；图45是依照第十二实施例的滚子轴承保持架的片断横截面视图；图46是用于焊接销和环形侧板的焊枪的示例的视图；图47是解释将销冷配合到环形侧板的销接收孔内的视图；图48是将环形侧板的销接收孔收缩配合到销上的方法的视图；图49是示出现有销式保持架的示例的视图；图50是示出现有销式保持架的另一个示例的视图。
具体实施例方式
现将参考附图描述本发明的实施例。
根据本发明的第一实施例，用于滚子轴承的保持架包括多个销2和一对环形侧板3、3，如图1和2所示，其中，所述多个销2用于可旋转地支撑圆柱滚子轴承的多个滚动体1，所述环形侧板用于借助于所述销来保持滚动体，各个滚动体1沿着未示出的轴承挡圈的圆周方向等距设置。
环形侧板3、3相对设置，将成形为圆柱形滚子形状的滚动体1置于这对环形侧板之间，且在这对环形侧板3中，位于图2中的左侧的一个环形侧板3形成有多个螺纹孔5，其中，所述多个螺纹孔5与形成在销2的一端上的锥形螺纹部分12螺纹接合，并以预定距离排列在环形侧板3的圆周方向上。
另一方面，多个销接收孔4穿过位于图2中的右侧的环形侧板3，且销2的与螺纹部12相对的一端过盈配合到各个销接收孔4中，该过盈配合量为大约5到40μm，其中，所述多个销接收孔4以预定距离形成在环形侧板3的圆周方向上。
销2的配合到销接收孔4的一端被焊接到环形侧板3上，且销2和环形侧板3的焊接部13在具有销接收孔4的环形侧板3的外侧面上形成为大致恒定宽度的环形。
销2由铁或钢材料形成，如SNCN431、S35C、S38C等，作为表面硬化层的渗碳硬化层11(参考图7)形成在销2的各个表面层上。另外，润滑剂供给通道26形成在销2的中心(参考图2)。润滑剂供给通道26在两端面上有润滑剂入口27，从润滑剂入口27流入润滑剂供给通道26内的润滑剂如润滑脂从润滑剂出口28被排出，其中，所述润滑剂出口28形成在销2的外圆周表面的中部。此外，销接收孔1a形成在滚动体1的中心，以用于穿过销2。
如上所述，由于销2和销接收孔4之间的配合为大约5μm到40μm的过盈配合，在销2和环形侧板3的焊接部不必如图49所示的焊接部那样形成的情况下，可以确保销2和环形侧板3之间的连接强度。因此，由于可以抑制销2和环形侧板3的焊接部出现应力集中，这就能够防止在销2和环形侧板3的焊接部出现裂痕等。
此外，由于在销2和环形侧板3的焊接部不同于图49所示的焊接部(该焊接部分覆盖销的整个端面)那样形成，可以防止由应力集中所造成的焊接部分的裂痕等，并可以防止由于焊接而造成的应力降低。此外，TIG焊接可用于焊接销2和环形侧板3，这就降低了残余拉伸应力。尽管优选用TIG焊接或等离子焊接来焊接销和环形侧板，也可通过MAG焊接等进行焊接，在采用该法进行焊接的过程中，可以降低电流值，并且通过控制焊接过程中的气体流率来降低残余应力。
然后，参考图3和4叙述本发明的第二实施例。
如图3和4所示，根据本发明的第二实施例，用于滚动轴承的保持架包括多个销2、一对环形侧板3和多个轴套8，其中，所述销2用于可旋转地支撑圆柱滚子轴承的滚动体1，所述环形侧板3用来借助于所述销来保持滚动体1，各个销2沿着未示出的轴承挡圈的圆周方向等距设置，所述多个轴套各自在中心具有锥形孔，所述锥形孔用于配合朝向顶端渐缩的锥形部分14，该锥形部分14形成在销2的一端，图4中位于右侧的环形侧板3形成有用于与多个轴套8配合的多个配合孔7。配合孔7各自沿着环形侧板3的圆周方向等距设置，轴套8和配合孔7间的配合为5μm或更高和40μm或更低的过盈配合。位于图4左侧的环形侧板3形成有多个螺纹孔5，该螺纹孔5与形成在销2的一端上的锥形螺纹部分12螺纹接合，且各自以预定距离沿环形侧板3的圆周方向设置。
轴套8焊接到环形侧板3上，且该环形侧板3与轴套8间的焊接部15在环形侧板3的外侧面上形成为焊接宽度大致恒定的环形，其中，所述环形侧板3带有配合孔7。另外，销2焊接到轴套8上，且轴套8与销2间的焊接部16在该轴套8的外端面上成形为焊接宽度大致恒定的环形。
如上所述，由于形成在环形侧板3内的配合孔7与轴套8间的配合为5μm或更多和40μm或更低的过盈配合，在环形侧板3和轴套8间形成的焊接部15不必如图50所示的焊接部那样形成的情况下，可以确保环形侧板3和轴套8间的连接强度，并可以抑制环形侧板3和轴套8间的焊接部发生应力集中。
此外，由于在环形侧板3和轴套8间的焊接部以及轴套8和销2间的焊接部不必如图50所示的焊接部那样形成，可以防止由应力集中所造成的焊接部破裂等，并可防止由焊接所造成的应力下降。此外，可通过TIG焊接(也可通过等离子焊接等方法)可在销2和环形侧板3间形成焊接部，且这可降低由焊接所造成的残余张应力。
然后，参考图5到10叙述本发明的第三实施例。
如图5和6所示，根据本发明的第三实施例的用于滚子轴承中的保持架包括多个销2、一对环形侧板3、3，其中，所述销2用于可旋转地支撑圆柱滚子轴承的滚动体1，所述环形侧板3用来借助于所述销来保持滚动体1，所述各个滚动体1沿着未示出的轴承挡圈的圆周方向等距设置。在各个环形侧板3中，穿透地形成有多个销接收孔4，其中，所述多个销接收孔4分别与形成在各个销2两端上的配合部17、18以5μm到40μm的过盈量进行过盈配合。所述多个销接收孔4各自以预定距离沿环形侧板3的圆周方向穿透形成，且用于各个销接收孔4的表面通过车床加工形成，粗糙度为Ra＝1.2μm或更低。销接收孔4的表面也可以与制造销2端部的相同方法通过研磨等类似方法形成。
然后，假设销2一端上的配合部17的外径为d1，销2另一端上的配合部18的外径为d2，将配合部17、18的外径定义为d1＜d2。此外，假设销2的外径为d3，则将配合部17、18的外径定义为d3＜d1＜d2。
配合部17、18各成形为圆柱形，形成销端部的配合部17、18的外圆周表面通过研磨形成。此外，配合部17、18分别焊接到环形侧板3上，且环形侧板与配合部17、18间的焊接部19、20在该环形侧板3的外侧面上成形为焊接宽度大致恒定的环形。
在这种情况下，通过将销2和环形侧板3间焊接的TIG焊接或等离子焊接方法来形成配合部17、18和环形侧板3间的焊接部19、20，其中，焊接部19、20相对于环形侧板3的外侧面的延伸量为0.5mm或更低。
销2由铁或钢材料形成，如SNCM431、S35C、S38C等，作为表面硬化层的渗碳硬化层11形成到各个销2的表面上，如图7所示。销插入孔1a形成在滚动体1的中心部分上，以用于穿过销2。
如上述第三实施例中一样，由于销2两端上的配合部17、18和环形侧板3内的销接收孔4间的配合为过盈配合，其过盈量大致为5μm到40μm，在销2和环形侧板3间的焊接部19、20不必如图49所示的焊接部那样形成的情况下，可以确保销2和环形侧板3间的连接强度。因而，即使在旋转方向(圆周方向)上的负载施加到销上时，也可以抑制销和环形侧板间的焊接部发生应力集中。
此外，由于在配合部17、18和环形侧板3间形成的焊接部19、20不必如图49所示的焊接部(该焊接部覆盖销的整个端面)那样形成，可以防止由应力集中所造成的焊接部的破裂等，也可以防止由焊接所造成的应力降低。此外，可以使用TIG焊接方法将销2和环形侧板3焊接，且这可降低由焊接所造成的残余张应力。尽管优选采用TIG焊接方法或等离子焊接方法将销合环形侧板焊接，但是也可采用MAG等焊接方法，在采用该法焊接的过程中，电流值可以降低，且在焊接过程中，通过控制气流率来降低残余应力。
此外，在上述实施例中，通过定义配合部17、18的外径d1、d2为d1＜d2，优选地，d3＜d1＜d2(d3销外径)，可以容易地装配保持架。也就是说，在配合部17、18的外径相等的情况下，配合部17、18配合到销接收孔4的装配方向相反，如图9所示。然而，通过将配合部17、18的外径d1、d2定义为d1＜d2，由于配合部17、18的装配方向可以相同，如图10所示，则可以容易地装配保持架。
此外，在第三实施例中，由于配合部17、18的外圆周表面通过研磨形成，在将配合部17、18装配到销接收孔4内时，防止了刮擦的发生。此外，由于在上述实施例中，销2和环形侧板3间的焊接部19、20通过TIG焊接方法或等离子焊接方法形成，焊接部19、20的延伸量可以比平常得到抑制。而且，由于焊接部19、20相对于环形侧板3的外侧面的延伸量为0.5mm或更低，则可以确保滚动体的轴向长度比现有情况下长。
在上述第三实施例中，尽管销2的端表面和环形侧板的外侧面形成在一个相同平面上，销2的端表面2a可从环形侧板3的外侧面突出0.5mm或更小的范围，如图11所示。可替换地，如图12所示，环形侧板3的外侧面3a相对于销2的端表面2a可突出0.5mm或更小的范围。
此外，在第三实施例中，尽管可通过在不使用焊条的情况下，直接将基材相互焊接在一起可形成销2和环形侧板3间的焊接部19、20，也可通过使用图13所示的焊条来形成销2和环形侧板3间的焊接部19、20。
然后，参考图14到图19来叙述本发明的第四实施例。
如图14所示，根据本发明的第四实施例的用于滚子轴承的保持架包括多个销2和一对环形侧板3、3，其中，所述销2用于可旋转地支撑圆柱滚子轴承的滚动体1，所述环形侧板3用来借助于所述销来保持滚动体1，所述滚动体1沿着未示出的轴承挡圈的圆周方向等距设置。在各个环形侧板3中，穿透地形成有多个销接收孔4，其中，所述多个销接收孔4分别与形成在各个销2两端上的配合部17、18以5μm到40μm的过盈量进行配合。所述多个销接收孔4各自以预定距离沿环形侧板3的圆周方向穿透形成，且用于各个销接收孔4的表面通过车床加工形成，粗糙度为Ra＝1.2μm或更低。
然后，假设形成在销2一端的配合部17的外径为d1，形成在销2另一端的配合部18的外径为d2，将配合部17、18的外径定义为d1＜d2。此外，假设销2的外径为d3，则将配合部17、18的外径定义为d3＜d1＜d2。
配合部17、18分别焊接到环形侧板3上，且配合部17、18和环形侧板3间的焊接部在该环形侧板3的外侧面上形成为焊接宽度大致恒定的环形。
如图15所示，销在配合部17和配合部18之间具有轴部2c。轴部2c的直径小于销2的后端(配合部18)的直径，且锥形部分21(参考图17)形成在销2的后端(配合部18)和轴部2c之间，相对于销2的圆周表面的倾斜角度θ2为30°或更低。
销2的顶端(配合部17)的直径大于轴部2c的直径，倒角部分22(参考图16)形成在销2的顶端表面上，其相对于销2的圆周表面的倾斜角度θ1为30°或更低。倒角部分23(参考图18)形成在销接收孔4内，其中，销2的顶端装配到其内，以降低与销2间的摩擦阻力。此外，销2的顶端表面上的倒角部分23和销2顶端之间的边界沿着销2的轴向被斜切成曲率半径为R的弧形，如图16所示，且销2的后端和锥形部分21之间的边界被斜切成弧形，其沿着销2轴向的曲率半径为R。
在上述第四实施例中，由于销2两端上的配合部17、18与环形侧板3内的销接收孔4之间为5μm到40μm的过盈量的过盈配合，在销2和环形侧板3间的焊接部不必如图49所示的焊接部那样形成的情况下，可以确保销2和环形侧板3间的连接强度。因而，即使旋转方向(圆周方向)上的负载施加到销上时，也可以抑制销和环形侧板间的焊接部发生应力集中。
此外，在上述的第四实施例中，由于配合部17、18的外径d1、d2定义为d1＜d2，优选地，d3＜d1＜d2(d3销外径)，可以容易地装配保持架，如同第三实施例一样。此外，由于倒角部分22(其相对于销2的圆周表面的斜度为30°或更低)位于销2顶端表面上，销2的顶端可被容易地装配到环形侧板3的销接收孔4内，并可以容易地装配保持架。此外，由于销2的顶端表面上的倒角部分22和销2的顶端表面之间的边界沿着销2的轴向以曲率半径R被斜切成弧形，在将销2的顶端装配到环形侧板3的销接收孔4内时，就可以防止毛刺等的发生。
此外，在第四实施例中，由于通过在销2的后端(配合部18)和轴部2c之间设置锥形部分21，销2的后端可容易地装配到环形侧板3的销接收孔4内，且可容易地装配保持架，其中，该锥形部分21相对于销2的圆周表面的倾斜角度为30°。此外，由于销2的后端和锥形部分21之间的边界沿着销2轴向被斜切成曲率半径为R的弧形，在将销2的后端装配到环形侧板3的销接收孔4内时，可以防止毛刺等的发生。此外，由于销接收孔4的表面粗糙度降至1.2μmRa或更低，在将销2的两端装配到销接收孔4内时就可防止毛刺等的发生。
在上述第四实施例中，尽管形成在销2一端上的配合部17的外径d1和形成在销2另一端上的配合部18的外径d2被定义为d1＜d2，销2一端上的配合部17的外径d1和销2另一端上的配合部18的外径d2也可被定义为d1＜d2，如同图20所示的第五实施例。然而，销2的装配方向与第四实施例中的装配方向相反。
然后，参考图21到图26叙述本发明的第六实施例。
如图21所示，根据本发明的第六实施例的用于滚子轴承的保持架包括多个销2和一对环形侧板3、3，其中，所述销2用于可旋转地支撑圆柱滚子轴承的滚动体1，所述环形侧板3用来借助于所述销来保持滚动体1，所述各个滚动体1沿着未示出的轴承挡圈的圆周方向等距设置。在各个环形侧板3中，穿透地形成有多个销接收孔4，其中，所述多个销接收孔4分别与形成在各个销2两端上的配合部17、18以5μm到40μm的过盈量进行配合。
然后，假设销2一端上的配合部17的外径为d1，销2另一端上的配合部18的外径为d2，将配合部17、18的外径定义为d1＜d2。此外，假设销2的外径为d3，则将配合部17、18的外径定义为d3＜d1＜d2。
配合部17、18分别焊接到环形侧板3上，且配合部17、18和环形侧板3间的焊接部在环形侧板3的外侧面上成形为焊接宽度大致恒定的环形。
销接收孔4沿着环形侧板3的圆周方向以预定距离穿透地形成到各环形侧板3上，各销接收孔4的表面通过车床加工形成，粗糙度为1.2μmRa或更低。
销2装配到环形侧板3内的装配方向如图26所示。如图中所示，用在依照第六实施例的滚子轴承中的保持架可通过沿着图示箭头方向将销2装配到环形侧板3内的销接收孔4内来装配形成，倒角部分22(参考图23)相对于销2的圆周表面以30°或更低的倾斜角度θ1形成在销2要装配到销接收孔4内的顶端表面上。
如图22所示，销2在配合部17和配合部18之间具有轴部2c。轴部2c的直径小于销2后端(配合部18)的直径，锥形部分21(参考图24)形成在销2的后端(配合部18)和轴部2c之间，其相对于销2的圆周表面的倾斜角度θ2为30°或更低。
销2顶端表面上的倒角部分22和销2顶端之间的边界沿着销2的轴向被斜切成曲率半径为R的弧形，如图23所示。此外，销2的后端和锥形部分21之间的边界沿着销2的轴向被斜切成曲率半径为R的弧形，如图24所示。倒角部分23(参考图25)形成在销接收孔4内，以降低与销2间的摩擦阻力，其中，销2装配到该销接收孔4内。
在如上所述的第六实施例中，由于配合部17、18的外径d1、d2定义为d1＜d2，优选地，d3＜d1＜d2(d3销外径)，可以容易地装配保持架，如同第三到第六实施例一样。此外，由于通过在销2的端表面上形成倒角部分22(该倒角部分22相对于销2的圆周表面的倾斜角度为30°或更低)，可将销2的顶端容易地装配到环形侧板3的销接收孔4内，因此，可以容易地装配保持架。此外，由于销2的顶端表面上的倒角部分22和销2的顶端之间的边界沿着销2的轴向以曲率半径R被斜切成弧形，在将销2的顶端装配到环形侧板3的销接收孔4内时，就可以防止毛刺等的发生。
此外，在第六实施例中，由于通过在销2的后端(配合部19)和轴部2c之间形成锥形部分21，该锥形部分21相对于销2的圆周表面的倾斜角度为30°或更低，销2的后端可被容易地装配到环形侧板3的锥形部分21内，因此，可以容易地装配保持架。此外，由于销2的后端和锥形部分21之间的边界沿着销2的轴向被斜切成曲率半径为R的弧形，在将销2装配到环形侧板3内的销接收孔4内时，就可防止产生毛刺等。此外，由于销接收孔4的表面粗糙度降至1.2μmRa或更低，在将销2的两端装配到销接收孔4内时就可防止产生毛刺等。
此外，通过销接收孔的表面粗糙度降低至1.2μmRa或更低，在将销2装配到销接收孔4内时就可防止产生毛刺等。
通过采用表1中示出的规格试样，本发明人进行了销式保持架的疲劳强度试验，以便证实用在根据本发明的滚子轴承中的保持架的效果。特别地，表1中的各个试样被设置到图27所示的试验装置中(由SimazuSeisakusho所制造的Servo Pulser EH-15)，并在预定的试验负载(应力)下进行20Hz双向试验。
表1
图28示出上述疲劳强度试验的试验结果。从图中的试验结果可以证实，与比较示例1和比较示例2相比，本发明的示例1到3改善了疲劳强度，且其直至达到了销的基材的疲劳强度，如图29所示。由于在销接收孔4对销2的过盈量小于5μm的下限值的情况下，销2和销接收孔4之间的配合部分易于发生微振磨损等，将过盈的下限值设置为5μm。此外，由于在将销接收孔4对销2的过盈量的上限值设置为41μm或更高时，需要过度的配合力且在将销2配合到销接收孔4内时产生刮擦，如表2所示，且在40μm或更高的过盈量时产生刮擦或毛刺等，所以，将过盈的上限值设置成40μm。
表2配合的表面压力以及计算配合力的示例平均表面压力pm=E2Δdd(1-k2)(1-k02)1-k2k02]]>配合力F＝μ·pm·π·d·Bμ＝0.12
图30示出将本发明应用到圆锥滚子轴承的销式保持架的一个实施例。如图所示，依照这个实施例的销式保持架包括多个销2(仅仅在图中示出其中一个销)和一对环形侧板3、3，其中，所述销2用于可旋转地支撑圆锥滚子轴承的滚动体1，所述环形侧板3用来借助于所述销2来保持滚动体1，所述滚动体1沿着轴承挡圈(未示出)的圆周方向等距设置。在各个环形侧板3中，穿透地形成有多个销接收孔4，其中，所述多个销接收孔4分别与形成在各个销2两端上的配合部17、18以5μm到40μm的过盈量进行配合。
销2具有轴部2c，其插入穿过滚动体1的中心部分内的销接收孔。轴部2c的直径小于销2两端上的配合部17、18的直径，锥形部分21(参考图24)形成在销2一端上的配合部18和轴部2c之间，其相对于销2的圆周表面的倾斜角度为30°或更低。
此外，销2由铁或钢材料形成，如SNCM431、S35C、S38C等，RF淬火层24作为表面硬化层形成到各个销表面上。RF淬火层24形成到销2的圆周表面上，以便满足关系L1＞L3＞L1-2L2，优选地，L1-2T＞L3＞L1-2L2，其中，假设销2的整个长度为L1，配合部17、18的轴向长度为L2，沿着销2的轴向形成的RF淬火层24的区域长度为L3，环形侧板3的厚度为T。
销2的两端(配合部17、18)上也有RF淬火层24，其中，通过将沿着销2轴向形成的RF淬火层24的区域L3定义为L1＞L3＞L1-2L2，优选地，L1-2T＞L3＞L1-2L2，所述销2的两端配合到环形侧板3的销接收孔4内。由于这样能够抑制滚动体1在销2两端上的大磨损，即使在使用过程中滚动体1移向环形侧板且与销2的端部接触，所以，可以增大销2抗弯曲应力的机械强度。
图31是示出在销2的圆周表面上形成RF淬火层24的情况下的示例视图。如图所示，在销2的圆周表面上形成RF淬火层24的情况下，对在对销2的圆周表面进行RF淬火时所采用的RF电流(其供给到RF感应加热线圈25)或RF感应加热线圈25相对于销2的相对移动速度进行控制，其中，所述RF电流和相对移动速度分别用于销2的两端(配合部17、18)和用于销2的其他部分。
如上所述，通过在销2的圆周表面上形成用作表面硬化层的RF淬火层24时，分别控制用于销2两端(配合部17、18)和用于其他部分的RF电流(其供给到RF感应加热线圈25)或RF感应加热线圈25相对于销2的相对移动速度，可在销2的圆周表面上形成均一淬火深度的RF淬火层24，即使在销2的中心部分和两端的外径不相同的情况下。
本发明不限于上述实施例。例如，尽管在图30所示的第七实施例中，锥形部分21形成在销2的后端(配合部18)和轴部2c之间，锥形部分21也可形成在销2另一端上的配合部17和轴部2c之间，如图32示出的第八实施例所示。此外，尽管在第七和第八实施例中举例说明了将本发明应用到圆锥滚子轴承的销式保持架的情况，但是，本发明也可应用到图33示出的圆柱滚子轴承中，或者应用到图31所示的球面滚子轴承中。此外，尽管在图30、图32到图34中示出的各个实施例中举例说明了将本发明应用到向心滚子轴承的销式保持架中的示例，但是，例如，本发明也可应用到图35示出的推力球面滚子轴承中、图36所示的推力圆柱滚子轴承中和图37所示的推力圆锥滚子轴承中。
然后，参考图38到图40叙述本发明的第九实施例。
如图38所示，根据本发明的第九实施例的销式保持架包括多个销2(仅仅在图中示出其中一个销)和一对环形侧板3、3，其中，所述销2用于可旋转地支撑圆锥滚子轴承的滚动体1，所述环形侧板3用来借助于所述销来保持滚动体1，所述滚动体1沿着轴承挡圈(未示出)的圆周方向等距设置。多个销接收孔4穿透地形成在各个环形侧板3中，以用于与销2端部以5μm到40μm的过盈量进行配合。
配合到销接收孔4内的销2的两端分别焊接到环形侧板3上，销2和环形侧板间的焊接部19、20各自在环形侧板3的外侧面上成形为焊接宽度大致恒定的环形。
滚动体1具有销接收孔1a，以用于在轴心部插入穿过销2，直径小于销2外径的小轴部29与销2同轴地形成在穿过销接收孔1a的销2两端。
在如上所述的装配销式保持架的情况下，用于尺寸调节的垫片30首先连接到销2从滚动体1的两端面突出的两端，如图39所示，然后销2的两端被装配到环形侧板3内的销接收孔4内。然后，如图40所示，环形侧板3的外侧面通过捻缝工具(caulking jig)被塑性变形成凹入形状，且在捻缝形成到销2两端上的小直径轴部29的外圆周表面之后，将销2的两端和环形侧板3焊接在一起。
如上所述，由于环形侧板3内的销接收孔4和销2间的配合是过盈量为5μm到40μm的过盈配合，在销2和环形侧板3间形成的焊接部19、20不同于如图4所示的焊接部的情况下，可以确保销2和环形侧板3间的连接强度。因而，即使在旋转方向(圆周方向)上的负载施加到销上时，也可以抑制在销和环形侧板间的焊接部产生应力集中。
此外，由于直径小于销2的外径的小直径轴部29置于销2的两端，如图40所示，一旦通过压紧工具31将销2的两端装配到环形侧板3的销接收孔4内，利用压紧工具31就可容易地使环形侧板的一部分产生塑性变形。因而，销2可紧紧地固定到环形侧板3上，即使销2和销接收孔4间的过盈配合量为40μm到60μm。
然后，参考图41到43叙述本发明的第十实施例。
如图41所示，用在根据本发明的第十实施例的滚子轴承中的销式保持架包括多个销2(仅仅在图中示出其中一个销)和一对环形侧板3、3，其中，所述销2用于可旋转地支撑圆锥滚子轴承的滚动体1，所述环形侧板3用来借助于所述销来保持滚动体1，所述滚动体1沿着轴承挡圈(未示出)的圆周方向等距设置。在各个环形侧板3中，分别穿透地形成有多个销接收孔4，以用于与销2端部以5μm到40μm的过盈量进行配合。
销2的两端分别焊接到环形侧板3上，销2和环形侧板间的焊接部19、20各自在环形侧板3的外侧面上成形为焊接宽度大致恒定的环形，用于将销2和环形侧板3固定的止动螺钉30旋在其内。
在如上所述的装配销式保持架的情况下，销2从滚动体1的两端面突出的两端首先装配到环形侧板3内的销接收孔4内，如图42所示。然后，如图43所示，螺孔31形成到销配合到销接收孔4的两端面上，且止动螺钉30旋入螺孔31内，以将销2和环形侧板3固定，然后通过焊接将销2的两端连接到环形侧板3上。
如上所述，由于环形侧板3内的销接收孔4和销2间的配合以大约5μm到40μm的过盈量进行过盈配合，在销2和环形侧板3间形成的焊接部19、20不同于图4所示的焊接部的情况下，可以确保销2和环形侧板3间的连接强度。因而，即使在旋转方向(圆周方向)上的负载施加到销上时，也可以抑制销和环形侧板间的焊接部分产生应力集中。
然后，参考图44到图47叙述本发明的第十一实施例。
如图44所示，用在根据本发明的第十一实施例的滚子轴承中的销式保持架包括多个销2(仅仅在图中示出其中一个销)和一对环形侧板3、3，其中，所述销2用于可旋转地支撑圆锥滚子轴承的滚动体1，所述环形侧板3用来借助于所述销来保持滚动体1，所述滚动体1沿着轴承挡圈(未示出)的圆周方向等距设置。在各个环形侧板3中，分别穿透地形成有多个销接收孔4，以用于与销2端部以5μm到40μm的过盈量进行过盈配合。
配合到销接收孔4内的销2的两端分别焊接到环形侧板3上，通过如图46所示形状的焊接喷灯33，点焊部32形成到环形侧板3的外侧面上，以将销2焊接到其上，如图45所示。
本发明人等准备了两个销式保持架，在其中一个销式保持架中，销和环形侧板通过点焊连接(焊时大约为14分钟)，在另一个销式保持架中，销和环形侧板间通过现有焊接方法连接(焊时大约30分钟)。然后，在给销式保持架的销20Hz的正旋波的状态下，重复加载拉伸负荷和压缩负荷(施加的负荷1600kg)，以研究圆锥滚子轴承(外径650mm，内径400mm，宽度250mm，滚动体数量27，销直径12.6mm，保持架外径580mm，保持架内径542mm)，的轴承寿命，直到销的基材由于疲劳而断裂。结果在表3中示出。
表3
在表3中，示例4示出在通过点焊将销和环形侧板连接在一起的情况下，圆锥滚子轴承的寿命估算值，比较示例3示出在没有通过焊接将销和环形侧板连接在一起的情况下，圆锥滚子轴承的寿命估算值，以及比较示例4示出在用现有焊接方法将销和环形侧板连接在一起的情况下，圆锥滚子轴承的寿命估算值。
从表3中示出的试验结果可明显看出，通过将销2和环形侧板3用点焊焊接在一起可以获得与现有情况下相同程度的轴承寿命。因而，通过用点焊将销2和环形侧板3焊接在一起，可以在没有大大地降低保持架的机械强度的情况下，可以防止销2和环形侧板3间的焊接部产生应力集中。
在将销2装配到环形侧板3内的销接收孔4内的情况下，优选采用冷却销2的一端、然后将销2装配到销接收孔4(冷配合)的方法，如图47所示，或者采用加热销接收孔4的圆周部分并且然后将销2的一端装配到销接收孔4内(收缩配合)的方法，如图48所示。
权利要求
1.一种用在滚子轴承中的保持架，包括多个销和一对环形侧板，其中，所述销用于可旋转地支撑滚子轴承的滚动体，所述环形侧板用于借助于销来保持等距设置在轴承挡圈的圆周方向上的各个滚动体，其中，与销的一端配合的销接收孔形成在一对环形侧板中的至少一个环形侧板上，其中，销和销接收孔间的配合为5μm或更高过盈量的过盈配合。
2.如权利要求1所述的用在滚子轴承中的保持架，其中，销和销接收孔间以5μm或更高和40μm的过盈量进行过盈配合。
3.如权利要求1或2所述的用在滚子轴承中的保持架，其中，配合到销接收孔内的销的端部被焊接到环形侧板上，环形侧板在外侧面上具有用于销和环形侧板的焊接部，焊接部成形为大致恒定宽度的环形。
4.如权利要求3所述的用在滚子轴承中的保持架，其中，通过TIG或等离子焊接来形成销和环形侧板的焊接部。
5.如权利要求4所述的用在滚子轴承中的保持架，其中，环形侧板的焊接部相对于其外侧面的延伸量在0.5mm范围内。
6.如权利要求1到5中任一项所述的用在滚子轴承中的保持架，其中，销配合到销接收孔内的端部通过研磨形成。
7.如权利要求1到6中任一项所述的用在滚子轴承中的保持架，其中，销接收孔的表面粗糙度为1.2μm或更低。
8.如权利要求1到7中任一项所述的用在滚子轴承中的保持架，其中，销接收孔形成在所述一对环形侧板的二者上。
9.如权利要求8所述的用在滚子轴承中的保持架，其中，销的两端中的其中一端的直径小于另一端的直径。
10.如权利要求9所述的用在滚子轴承中的保持架，其中，销具有轴部，该轴部穿过形成在滚动体轴心内的滚动体插入孔，配合到销接收孔内的销的两端的直径各自都大于轴部的直径。
11.如权利要求9或10所述的用在滚子轴承中的保持架，其中，销在其顶端表面上具有倒角部分。
12.如权利要求11所述的用在滚子轴承中的保持架，其中，倒角部分相对于销的圆周表面的倾斜角度为30°或更低。
13.如权利要求11或12所述的用在滚子轴承中的保持架，其中，倒角部分沿着销的轴向成形为弧形。
14.如权利要求10到13中任一项所述的用在滚子轴承中的保持架，其中，销接收孔在环形侧壁的内表面处具有倒角部分。
15.如权利要求10到14中任一项所述的用在滚子轴承中的保持架，其中，销在轴部和其后端之间具有锥形部分。
16.如权利要求15所述的用在滚子轴承中的保持架，其中，锥形部分相对于销的外圆周表面的倾斜角度为30°或更低。
17.如权利要求15或16所述的用在滚子轴承中的保持架，其中，销的后端和轴部之间的边界沿着销的轴向被斜切成弧形。
18.如权利要求10到17中任一项所述的用在滚子轴承中的保持架，其中，销在轴部的表面层处具有表面硬化层。
19.如权利要求18所述的用在滚子轴承中的保持架，其中，在假设销的整个长度为L1，销的两端之间的轴向长度为L2，沿销的轴向形成表面硬化层的区域长度为L3时，将其定义为L1＞L3＞L1-2L2。
20.如权利要求18所述的用在滚子轴承中的保持架，其中，在假设沿销的轴向形成表面硬化层的区域为L3以及环形侧板的厚度为T时，将其定义为L1-2T＞L3＞L1-2L2。
21.如权利要求18到19所述的用在滚子轴承中的保持架，其中，通过控制提供到在对销的圆周表面进行RF淬火时使用的RF感应加热线圈的RF电流以及对于销的两端和销其他部分单独控制高频感应加热线圈相对于销的相对移动速度来形成表面硬化层。
22.一种用在滚子轴承中的保持架，包括多个销、一对环形侧板和多个轴套，其中，所述销用于可旋转地支撑滚子轴承的滚动体，所述环形侧板用于借助于销来保持等距设置在轴承挡圈的圆周方向上的各个滚动体，所述多个轴套在中心部分各自具有锥形孔，以用于配合到销一端上的锥形部分上，其中，与轴套配合的配合孔形成在一对环形侧板中的至少一个环形侧板上，其中，销和销接收孔间的配合为5μm或更高过盈量的过盈配合。
全文摘要
可旋转地支撑滚动体(1)的销(2)的端部装配在环形侧板(3)内的销接收孔(4)中。销接收孔(4)与销(2)的外径之间的过盈量为5到40μm的范围。销(2)的端部被焊接到环形侧板(3)上，其中，该销(2)的端部以5－40μm的过盈量压在销接收孔(4)中。
文档编号F16C19/22GK1784556SQ20048001262
公开日2006年6月7日 申请日期2004年5月12日 优先权日2003年5月12日
发明者大高一彦, 采谷殉一, 城崎喜彦, 佐藤幸夫, 山本高志, 铃木佑 申请人:日本精工株式会社