CN110462233A - 直动轴承和带有壳体的直动轴承 - Google Patents

直动轴承和带有壳体的直动轴承 Download PDF

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Abstract

一种直动轴承，尤其适于插入壳体的孔部中使用，该直动轴承包括：合成树脂制的外筒部件，其具备多条包括外周侧钢珠循环路和内周侧钢珠循环路的钢珠无限循环路，并且在与该钢珠无限循环路相对的区域具备面状空间；多个钢珠，其收容排列于各钢珠无限循环路；以及合成树脂制的板，其具有嵌入所述面状空间的弧状剖面，其中，在该合成树脂制的板的与内周侧钢珠循环路的钢珠列相接的位置具备在沿内周侧钢珠循环路的钢珠列的方向上为细长形状的金属片，其中，所述细长的金属片在沿内周侧钢珠循环路的钢珠列的方向上以内周侧成为凸状的方式弯曲。

Description

直动轴承和带有壳体的直动轴承
技术领域
本发明涉及直动轴承，特别是涉及适合于插入壳体中使用的具备合成树脂制的外筒部件的直动轴承。并且，本发明也涉及安装于壳体的直动轴承。
背景技术
以往，作为以能够实现杆(轴体)的长度方向的顺畅的往复运动的方式进行引导的、亦称为直线轴承的直动轴承，已知有包括外筒、具备安装于外筒内侧的多个钢珠无线循环路的筒状的钢珠保持器(保持架)以及收容于保持架的各钢珠无限循环路的多个钢珠(滚珠)的直动轴承，迄今为止，各种尺寸的直动轴承在各种用途中被大量使用。
以往的直动轴承多数如上所述，包含外筒和安装于其内侧的圆筒状的保持架，滚珠以向保持架的内周侧和外周侧分别略微突出的状态收容保持于该保持架。由直动轴承引导的杆插入于保持架的内周侧，被支承为能够滑动。而且，收容保持于保持架的滚珠通过向杆的纵长方向的滑动或者通过沿一体化的外筒和保持架的杆的滑动，在保持架的内侧，一边以加压状态与外筒的内周面接触一边旋转。因此，外筒需要较高的耐久性，故而以往外筒一般由金属材料形成。
然而，近年来，对直动轴承也要求高耐久性和重量轻化，替代金属材料制的外筒，也在使用通过合成树脂材料的成形而制造出的合成树脂制的外筒。但在，在合成树脂制的外筒中，在与钢珠无限循环路的外周侧循环路相接的位置，针对由收容于该循环路的滚珠向外筒的该位置的周围区域施加的压力的强度(抵抗力)不足，因此一般采用在该位置的周围区域嵌入作为加强用的金属片的结构。而且，这样构成的直动轴承具有重量轻且耐久性高的优点，因此实际使用的情况较多。而且，使用了这样构成的合成树脂制的外筒的直动轴承尤其多以插入固定于具备孔部的壳体中的方式来使用。
在专利文献1(日本特开平11-311247号公报)中记载有，作为由收纳有外筒的壳体和插入于该外筒中的轴构成，且构成为带有外筒的壳体相对于轴直线滑动的轴承部件，以往已知有如下结构的轴承部件：壳体由金属形成，而且外筒由合成树脂形成，在外筒附属设置有金属制的调心板。而且，在专利文献1中公开有如下结构的轴承部件的发明：该轴承部件由收纳外筒的、合成树脂制的壳体和插入于该外筒的轴构成，外筒和壳体相对于轴一体地直线滑动，在外筒形成有由负荷部和无负荷部形成的滚珠无限循环路，在该滚珠无限循环路借助保持器配设有滚珠，在外筒设置有调心板，而且在壳体，在与调心板抵接的位置设置有耐磨性部件。但是，专利文献1没有记载上述调心板具有作为外筒的加强件的功能，另外，没有与该发明的外筒的形成材料相关的记载。
在专利文献2(日本特开2001-116043号公报)中，作为能够在嵌入机械部件等的孔部时减小压入力和变形量从而能够容易且可靠地进行嵌入的滚珠轴套，公开了如下直动轴承(滚珠轴套)：该直动轴承在供杆插入的圆筒体的内周壁以能够滚动的方式配设有供杆的外表面接触的多个滚珠，圆筒体的外周壁的两端部形成为锥形，并且在圆筒体的外周壁，在除该两端部以外的全部或部分区域形成凹部。但是，没有关于将多个滚珠以能够滚动的方式保持于圆筒体的内周壁的方式的记载。
在专利文献3(日本特开平7-269570号公报)中记载有如下直动轴承(滚珠花键)：包括合成树脂制的外筒和具备钢珠无限循环路的保持架(滚珠保持器)，在该保持架以金属制的滚珠向保持架的内周侧和外周侧分别略微突出的状态收容保持该滚珠。需要说明的是，还记载了在该外筒的与钢珠无限循环路相对的位置具备金属材料制的滚珠支承板。
专利文献4(日本实开平6-20922号公报)中公开如下结构的直动滑动用轴承(即直动轴承)：该直动轴承包括外筒、配设于外筒内侧的保持架、由该保持架保持的滚珠以及从外侧对以能够浮动的方式嵌入外筒的外表面的滚珠进行支承的滚珠支承板，在外筒的两端面，以固定于外筒的状态附属设置有密封圈和用于保持该密封圈的侧环，密封圈以能够浮动的方式配置在外筒端面与侧环之间。
发明内容
发明要解决的问题
如上所述，专利文献1记载了，已知将由合成树脂形成外筒并且在外筒附属设置有金属制的调心板的直动轴承收容于壳体中进行使用。另外，专利文献1中记载有在外筒的内周侧形成了钢珠无限循环路的保持架中收容用于以能够滑动的方式保持杆的滚珠的暗示。而且，在专利文献2中，作为在嵌入壳体的孔部时压入力和变形较小的直动轴承，公开了如下直动轴承(滚珠轴套)：外筒的圆筒体的外周壁的两端部形成为锥形，并且在圆筒体的外周壁，在除其两端部以外的全部或部分区域形成凹部。
本发明的发明人参考之前说明的以往已知的直动轴承的结构，出于开发尤其适合以插入固定于壳体的孔部的方式使用的、重量轻且制造容易的直动轴承的目的进行反复研究，结果发现如下新结构的直动轴承：其包括具备多条包括外周侧钢珠循环路和内周侧钢珠循环路的钢珠无限循环路且在与该钢珠无限循环路相对的区域具备面状空间的合成树脂制的外筒部件、收容排列于各钢珠无限循环路的多个钢珠以及嵌入于上述面状空间的具有弧状剖面的合成树脂制的板，其中，在合成树脂制的板的与内周侧钢珠循环路的钢珠列相接的位置具备在沿内周侧钢珠循环路的钢珠列的方向上为细长形状的金属片，该新结构的直动轴承满足上述目的。需要说明的是，本说明书所说的“内周侧钢珠循环路”是指收容于该循环路的钢珠列与插入于直动轴承的轴体(杆)的表面接触并且与合成树脂制的板的金属片接触的循环路。
即，上述的新结构的直动轴承是将在现有的直动轴承中使用的外筒和保持架作为一体的结构体(在本说明书中，将该一体的结构体称为外筒部件)而通过合成树脂的成形来进行制造，并以在该外筒部件的外周部安装有金属片(或金属板)的结构作为基本结构的直动轴承。
本发明的发明人为了确认上述的新结构的直动轴承的实用性，在将该直动轴承插入固定于壳体的孔部中的状态下，在该直动轴承的内周部安装杆(轴体)并反复实施杆的往复运动，由此详细地研究了作为该直动轴承的实用性能和耐久性。而且，作为该研究的结果，发现上述的新结构的直动轴承虽然表现出作为杆的顺畅反复的往复运动的支承件能够满足的性能，但如果实施长期或长时间的反复的往复运动，则有时会出现容易从壳体的孔部脱出的故障。
本发明的发明人为了查明上述新结构的直动轴承从壳体的孔部脱出这一故障产生的原因而进一步进行研究，结果确认了，上述故障是因为杆在直动轴承的内周部反复进行往复运动而产生热使得由合成树脂成形的外筒部件、即将外筒和保持架一体化而成的合成树脂制的成形体变形所引起的。
用于解决问题的方案
本发明的发明人基于对上述新结构的直动轴承从壳体的孔部脱出(脱落)这一故障的产生原因的确认结果，以解决该问题为新目的继续进行了研究。而且其研究结果发现，在上述新结构的直动轴承中，通过使上述细长的金属片以在沿内周侧钢珠循环路的钢珠列的方向上在内周侧形成凸状的方式弯曲，由此能够有效抑制上述故障的发生，从而完成了本发明。
因此，本发明为下述结构的直动轴承。
一种直动轴承，包括：合成树脂制的外筒部件，其具备多条包括外周侧钢珠循环路和内周侧钢珠循环路的钢珠无限循环路，并且在与该钢珠无限循环路相对的区域具备面状空间；多个钢珠，其收容排列于各钢珠无限循环路；以及合成树脂制的板，其具有嵌入所述面状空间的弧状剖面，其中，在该合成树脂制的板的与内周侧钢珠循环路的钢珠列相接的位置，具备在沿内周侧钢珠循环路的钢珠列的方向上为细长形状的金属片，所述直动轴承的特征在于，所述细长的金属片在沿内周侧钢珠循环路的钢珠列的方向上以内周侧成为凸状的方式弯曲。
上述结构的本发明的直动轴承作为插入固定于具备孔部的壳体的孔部中进行使用的直动轴承特别有用。
因此，本发明也为一种包括具备孔部的壳体以及插入固定于该孔部的上述直动轴承的、带有壳体的直动轴承。
以下记载本发明的直动轴承的优选方式。
(1)细长的金属片为具有在外筒的内周侧扩展的弧状的剖面的金属片。
(2)用细长的金属片的弯曲部的顶部的高度(H)与长度(L)的比率(H/L)表示的弯曲率在0.001至0.05的范围。
(3)在外筒部件的外周面具备突起，该突起沿长度方向相互平行排列，至少三列该突起沿彼此具有相同直径的圆周形成为环状。
(4)在上述外筒部件的内周部的两端部以紧贴状态但不接合固定于该两端部的方式安装有由弹性部件形成的环状外筒加强部件。
此外，上述(3)中的“在外筒部件的外周面具备突起，该突起沿长度方向相互平行排列，至少三列该突起沿彼此具有相同直径的圆周形成为环状”这一结构即使不与前述的“在沿内周侧钢珠循环路的钢珠列的方向上以内周侧成为凸状的方式弯曲的细长的金属片的安装”这一方式并用，对于本发明的效果即“防止发生直动轴承从壳体的孔部脱落(脱出)的故障”也是有效的。
另外，上述(4)中的“在上述外筒部件的内周部的两端部以紧贴状态但不接合固定于该两端部的方式安装有由弹性部件形成的环状外筒加强部件”这一结构也是，即使不与前述的“在沿内周侧钢珠循环路的钢珠列的方向上以内周侧成为凸状的方式弯曲的细长的金属片的安装”这一方式并用，对于本发明的效果即“防止发生直动轴承从壳体的孔部脱落(脱出)的故障”也是有效的。
发明效果
本发明的直动轴承将外筒和保持架都以合成树脂为材料并制成为一体物而成的外筒部件作为主要构成部件使用，因此制造容易，且重量轻，而且容易向壳体的孔部顺畅地插入固定。另外，安装于外筒部件的带有金属片的合成树脂板的细长的金属片的两端部和/或合成树脂板的与该两端部相接的部位略微地超过外筒部件的外周部而突出，因此在将直动轴承插入具有孔部的壳体的孔部进行固定，并将轴体(杆)插入于直动轴承的情况下，突出的金属片的端部或合成树脂制板的与该端部相接的部位与壳体的孔部的内表面接触，直动轴承在壳体的孔部内固定的稳定性提高。因此，本发明的直动轴承产生如下优点：在直动轴承插入固定于壳体的孔部的形态下，即使在其保持架的内周部插入杆并长期或长时间滑动，也不易发生直动轴承从壳体的孔部脱落(脱出)的故障。
另外，通过使用本发明的直动轴承，实现插入于直动轴承中的轴体(杆)的稳定(即“振摆”、“松动”较少)的直动。
附图说明
图1是示出根据本发明的直动轴承的结构的例子的立体图。
图2是以将安装于图1的直动轴承的外筒部件的带有金属片的合成树脂板中的一片拆除后的状态示出图1的直动轴承的立体图。
图3是图1的直动轴承的剖视图(沿轴向切断而成的剖视图)。
图4是构成图1的直动轴承的外筒部件的立体图。
图5是夸大示出在本发明的直动轴承中使用的带有金属片的合成树脂板所具备的细长的金属片的弯曲状态的图。
图6是在本发明的直动轴承中使用的带有金属片的合成树脂板所具备的细长的金属片的立体图、俯视图、侧视图以及主视图。
图7是图1的直动轴承的主视图(夸大示出外筒的表面状态的主视图)。
图8分别是图1的直动轴承的外筒的主视图(a)、侧视图(左右同形)(b)、俯视图(c)、后视图(d)以及仰视图(e)。
图9是示出图1的直动轴承的结构的分解图。
图10是示出图9所示的直动轴承的环状外筒加强部件的形状的主视图、侧视图以及局部剖视图。
图11是示出图9所示的直动轴承的环状密封部件的形状的主视图、侧视图以及局部剖视图。
图12是示出本发明的直动轴承插入固定于壳体的孔部的状态下的结构的一例的立体图。
图13是图12的直动轴承插入固定于壳体的孔部的状态下的结构的剖视图。其中，为了使外筒的插入固定状态清楚，以外筒的侧视图来表示壳体内的直动轴承。
具体实施方式
接下来，参照附图详细说明本发明的直动轴承和带有壳体的直动轴承。
图1是示出根据本发明的直动轴承1的结构的例子的立体图，图2是以将安装于图1所示的直动轴承1的外筒部件2的带有金属片的合成树脂板3中的一片拆除后的状态示出的立体图，图3是图1的直动轴承1的剖视图(示出沿轴向切断而成的剖面的剖视图)。而且，图4是作为构成图1的直动轴承的框体发挥作用的外筒部件2的立体图。
如图1至图4所示，本发明的直动轴承1具备合成树脂制的外筒部件2，该外筒部件2具备多条包括外周侧钢珠循环路和内周侧钢珠循环路的钢珠无限循环路4，并且在与钢珠无限循环路4分别相对的各区域具有面状空间5。即，该外筒部件2是以现有的直动轴承的结构部件兼作一般的外筒和保持架的方式通过合成树脂的成形、优选一体成形而制造的结构体。
在各钢珠无限循环路4填充配置有多个钢珠(滚珠)6。在设置于外筒部件2的各面状空间5安装有带有金属片的合成树脂板3。带有金属片的合成树脂板3的金属片3a安装于对内周侧钢珠循环路的钢珠(滚珠)6一边以加压状态与插入直动轴承1中的轴体(杆，但未图示)接触一边旋转移动的部位进行覆盖的区域。外筒部件2和带有金属片的合成树脂板3的合成树脂板部的形成，能够使用聚缩醛树脂等被称为工程塑料的具有高机械强度的合成树脂，这些合成树脂以往就被用作合成树脂制的直动轴承的外筒、筒状钢珠保持器的材料。
如前所述，本发明的直动轴承包括：合成树脂制的外筒部件，其具备多条包括外周侧钢珠循环路和内周侧钢珠循环路的钢珠无限循环路，并且在与该钢珠无限循环路相对的区域具备面状空间；多个钢珠，其收容排列于各钢珠无限循环路；以及合成树脂制的板，其具有嵌入所述面状空间的弧状剖面，该直动轴承的特征在于，在该合成树脂制的板的与内周侧钢珠循环路的钢珠列相接的位置，具备在沿内周侧钢珠循环路的钢珠列的方向上为细长形状的金属片3a，该细长的金属片3a在沿内周侧钢珠循环路的钢珠列的方向上以在内周侧形成凸状的方式弯曲。
图5是夸大示出本发明的直动轴承的主要特征点即在沿内周侧钢珠循环路的钢珠列的方向上以内周侧成为凸状的方式弯曲的细长的金属片3a的弯曲状态的概念图。在图5中，细长的金属片3a的弯曲的大小(用细长的金属片3a的弯曲部的顶部的高度(H)与长度(L)的比率(H/L)表示的弯曲率)优选在0.001至0.05的范围，特别优选在0.001至0.01的范围。需要说明的是，如前所述，在具有孔部的壳体的孔部中插入本发明的直动轴承，并且将轴体(杆)插入于该直动轴承时，向内周侧弯曲的金属片3a在其弯曲顶部与内周侧钢珠循环路的钢珠列接触，其两端部和/或合成树脂制的板的与该两端部相接的部位略微超过外筒部件的外周部而向外侧突出，因此该突出的金属片3a的端部和/或合成树脂制的板的与这些端部相接的部位与壳体的孔部的内表面接触，直动轴承在壳体的孔部内固定的稳定性提高。另外，由于金属片3a弯曲，因此在插入轴体(杆)时，弯曲的金属片产生弹簧作用，通过与金属片接触的钢珠对轴体施加预负荷。因此，产生对插入于直动轴承中的轴体(杆)进行保持的作用，实现轴体(杆)的稳定(即，“振摆”、“松动”少)的直动。
图6是本发明的直动轴承所使用的带有金属片的合成树脂板所具备的细长的金属片3a的立体图(左上)、俯视图(右上)、侧视图(左下)以及主视图(右下)。如前所述，该金属片3a在沿内周侧钢珠循环路的钢珠列的方向上以在内周侧形成凸状的方式弯曲(参见图5)，但其弯曲的程度非常小，因此可能难以目视观察确认。需要说明的是，优选的是，金属片3a如立体图和侧视图所示，细长的金属片具有在外筒的内周侧(与钢珠(滚珠)相接的一侧)扩展的弧状的宽度方向的剖面。
如图7所示，本发明的直动轴承优选在合成树脂制的外筒的外周面形成有环状突起7，该环状突起7沿外筒的长度方向相互平行地形成的至少三列具有相同直径。具有相同直径的环状突起的直径是指以外筒的中心轴为对称轴计量的环状突起的顶部间的距离。需要说明的是，相同的直径是指实质上能够视为相同的直径，例如，如果差值为10％以内，则能够视为相同。另外，优选的是，至少三列环状突起分别形成于至少外筒的外周面的两端部以及中央部。或者，环状突起也优选在至少外筒的外周面的两端部以及在这些两端部之间隔着大致均等的间隔，并形成四列以上。而且，优选的是，各环状突起的顶部的剖面为圆弧的形状。优选的是，环状突起7不仅设于外筒部件2的外周面，还如图7所示设于带有金属片的板的树脂部分的外周面。
图8示出图1所示的本发明的直动轴承的主视图(a)、侧视图(左右同形)(b)、俯视图(c)、后视图(d)以及仰视图(e)。
如图3和图9所示，优选在本发明的直动轴承的外筒部件的内周部的两端部安装有用于防止灰尘、粉尘侵入直动轴承内部的环状密封部件8。该环状密封部件8优选由橡胶材料或合成树脂材料形成。
并且，如图3和图9所示，优选在本发明的直动轴承的外筒部件2的内周部的两端部安装有由弹性材料形成的环状外筒加强部件9。环状外筒加强部件9以其外周面成为与外筒部件2的内周面紧贴的状态的方式，并且以将外筒部件2向外周侧撑开的紧绷状态安装于外筒部件2的内表面侧的两端部。但是，环状外筒加强部件9未接合固定于外筒部件2。如果将环状外筒加强部件9接合固定于外筒2，则无法获得由环状外筒加强部件9对外筒部件2的外周侧的撑开效果。而且，如图3、图9所示，环状外筒加强部件9优选安装于环状密封材料的外侧。
图10和图11分别以主视图(左上图)、侧视图(右上图)以及局部剖视图(左下图)示出环状外筒加强部件9和环状密封部件8的形状。
环状外筒加强部件9优选由钢铁、不锈钢、黄铜等金属材料形成，但也可以以耐热性比构成外筒的合成树脂高为条件而为合成树脂制。该情况下的耐热性也可另称为热软化温度。作为像这样的合成树脂材料的例子，假定由聚缩醛树脂构成外筒部件的情况，则能够举出聚醚醚酮树脂(一般称为PEEK材料)。或者也可以使用FRP(纤维强化塑料)。环状外筒加强部件9优选为在整周上连续的环状材料，但考虑到环状外筒加强部件9向外筒2的内周面的安装容易性，也可以采用局部不连续的环状部件(所谓的C形环)的形状。
在图12和图13示出本发明的直动轴承固定安装于在内部具有贯通的孔部10的壳体11的孔部10的状态。但是，在图13中，为了使外筒的插入固定状态清楚，以外筒的侧视图来表示壳体内的直动轴承。
需要说明的是，如果本发明的直动轴承除了前述的带有金属片的合成树脂板的金属片的规定的弯曲构造外还具有上述的在外筒部件的外周面形成有多个环状突起的结构，则基于这些环状突起的顶部与壳体的孔部的内周面之间的摩擦力而产生的对直动轴承的防脱落(防脱)作用提高。而且，在进一步附属设置有上述环状外筒加强部件的情况下，通过由该环状外筒加强部件对外筒部件施加的向外周侧的撑开力，还会产生进一步提高直动轴承的防脱落(防脱)效果这一追加效果。

Claims (6)

1.一种直动轴承，包括：合成树脂制的外筒部件，其具备多条包括外周侧钢珠循环路和内周侧钢珠循环路的钢珠无限循环路，并且在与该钢珠无限循环路相对的区域具备面状空间；多个钢珠，其收容排列于各钢珠无限循环路；以及合成树脂制的板，其具有嵌入所述面状空间的弧状剖面，其中，在该合成树脂制的板的与内周侧钢珠循环路的钢珠列相接的位置，具备在沿内周侧钢珠循环路的钢珠列的方向上为细长形状的金属片，
所述直动轴承的特征在于，
所述细长的金属片在沿内周侧钢珠循环路的钢珠列的方向上以内周侧成为凸状的方式弯曲。
2.根据权利要求1所述的直动轴承，其中，
所述细长的金属片为具有在外筒的内周侧扩展的弧状的剖面的金属片。
3.根据权利要求1或2所述的直动轴承，其中，
用所述细长的金属片的弯曲部的项部的高度(H)与所述细长的金属片的长度(L)的比率(H/L)表示的弯曲率在0.001至0.05的范围。
4.根据权利要求1所述的直动轴承，其中，
在所述外筒部件的外周面具备突起，所述突起沿长度方向相互平行排列，至少三列所述突起沿彼此具有相同直径的圆周形成为环状。
5.根据权利要求1所述的直动轴承，其中，
在所述外筒部件的内周部的两端部以与该两端部紧贴但不接合固定于该两端部的方式安装有由弹性部件形成的环状外筒加强部件。
6.一种带有壳体的直动轴承，包括：
具备孔部的壳体；以及
插入固定于所述孔部内的权利要求1至5中任一项所述的直动轴承。
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