JP2542908Y2 - 直動玉軸受 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、特に真空中で使用され
る直動玉軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の直動玉軸受としては、図
８に示すものがある。この直動玉軸受は、外筒３１と、
保持器３２と、複数の玉３３,３３…と、上記保持器３
２の内側に挿入される軸３４を有している。上記軸３４
の外周面には、周方向に所定の間隔をあけて軸方向に延
びる複数の負荷用軌道溝３４aが形成されている。

【０００３】また、図８(Ｂ)に示すように、上記外筒３
１の内周面には、軸方向に延びる負荷用軌道部３５と、
軸方向に延びる無負荷用軌道溝３６とが周方向に所定の
間隔をあけて交互に形成されている。また、上記外筒３
１の内周面には、上記負荷用軌道部３５の軸端部と無負
荷用軌道溝３６の軸端部とを連絡する連絡部３７が形成
されている。

【０００４】また、上記保持器３２は、上記軸３４の負
荷用軌道溝３４aと上記外筒３１の負荷用軌道部３５と
の間に複数の玉３３,３３…を保持するポケット部３８
と、複数の玉３３を外筒３１の無負荷用軌道溝３６との
間で保持する無負荷用軌道溝３９と、上記ポケット部３
８と無負荷用軌道溝３９とを連絡するリターン部(図示
せず)を有する。

【０００５】４６は、外筒３１の溝４５に嵌合した輪金
であって、玉３３を保持する保持器３２を外筒３１に固
定している。

【０００６】また、上記玉３３には、真空中で蒸発しな
い銀や二硫化モリブデン等の固体潤滑剤がコーティング
されている。

【０００７】上記軸３４が軸方向にスライドすると、上
記玉３３は、保持器３２によってガイドされ、かつ上記
軸３４と外筒３１に接した状態で、外筒３１の負荷用軌
道部３５、連絡部３７、無負荷用軌道溝３６を順に転動
させられながら循環回転させられる。

【０００８】ところで、玉３３が、軸方向から周方向ま
たは周方向から軸方向に転動方向を変えるために、外筒
３１の負荷用軌道部３５の軸方向の両端部を通過する時
に、玉３３が受ける抵抗力が上記軸受のスライド摩擦力
を増加させる。特に、上述したように玉３３が固体潤滑
剤で潤滑されている場合は、玉３３が受ける上記抵抗力
が上記スライド摩擦力を大巾に増加させる。

【０００９】また、上記玉３３に加わる荷重も、上記外
筒３１の負荷用軌道部３５の中央部よりも、上記両端部
で大きくなる。

【００１０】そこで、図２(Ｂ)に示すように、外筒３１
の負荷用軌道部３５の両端部に上記連絡部３７に連なる
傾斜部３５aを形成して、玉３３が外筒３１の負荷用軌
道部３５と連絡部３７との間を転動する際に、玉３３の
上下動を緩やかにして、上記両端部での玉３３の転動を
スムーズにしている。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
直動玉軸受では、上記両端部の傾斜部３５aと上記中央
部の非傾斜部３５bとの境界のエッジ３５c(図２(Ｂ)参
照)を玉３３が通過するときに、玉３３にコーティング
した固体潤滑膜が剥がれ易いという問題がある。

【００１２】そこで、本考案の目的は、外筒の負荷用軌
道部の両端を玉が通過するときに、玉に加わる接触応力
を抑えて、玉の表面に設けた固体潤滑膜の損傷を抑える
ことができる直動玉軸受を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本考案は、周方向に所定の間隔をあけて軸方向に延
びる複数の負荷用軌道部が外周面に形成された軸と、上
記軸の外周に上記軸と同軸に配設され、内周面に軸方向
に延びる負荷用軌道部と無負荷用軌道部とが周方向に所
定の間隔をあけて交互に形成されると共に、隣接する上
記負荷用軌道部と無負荷用軌道部とを連絡する連絡部が
形成された外筒と、上記軸の負荷用軌道部と上記外筒の
負荷用軌道部との間に複数の玉を保持するポケット部
と、複数の玉を上記外筒の無負荷用軌道部との間で保持
する無負荷用軌道溝と、上記ポケット部と上記無負荷用
軌道溝とを連絡するリターン部とを有した保持器とを備
え、上記複数の玉、もしくは外筒および保持器の軌道部
の少なくともいずれか一つの表面に固体潤滑膜が設けら
れた直動玉軸受において、上記外筒の負荷用軌道部の軸
方向の両端に上記連絡部に連なる傾斜部が形成され、上
記外筒の負荷用軌道部の非傾斜部と上記傾斜部との接合
部を、次の数１で表わした範囲内の値をとる曲率半径Ｒ
で湾曲させたことを特徴としている。

【数１】Ｄ／２≦Ｒ≦Ｄ 数１において、Ｄは上記玉の直径である。

【００１４】

【作用】この考案の考案者は、上記接合部を湾曲させる
ことで、上記玉が上記接合部を通過するときに上記玉に
加わる接触応力が有効に低下させられることを確認し、
更に、図３に示すように、上記湾曲の曲率半径Ｒが上記
玉の直径Ｄ以上の領域では、曲率半径Ｒの増加に対する
上記接触応力の低下が非常に緩慢になる一方、曲率半径
Ｒが上記玉の直径Ｄの１／２以下の領域では、曲率半径
Ｒの減少に対する上記接触応力の増大が非常に急峻にな
ることを確かめた。つまり、上記曲率半径Ｒを上記玉の
直径Ｄの１／２以上、かつ上記玉の直径Ｄ以下にするこ
とで、最小限の曲率半径Ｒで、上記接合部がエッジをな
す従来例に比べて、非常に効果的に上記接合部での玉の
接触応力を低下させることができることがわかった。し
たがって、本考案によれば、上記玉,もしくは外筒およ
び保持器の軌道部の少なくともいずれか一つの表面に設
けた固体潤滑膜の損傷を抑えることができる。また、上
記曲率半径Ｒを上記玉の直径Ｄ以下にしたので、上記玉
を介して上記軸を有効に支持する上記外筒の負荷用軌道
部の非傾斜部の軸方向寸法が最大限に確保される。

【００１５】

【実施例】以下に、本考案を図示の実施例により詳細に
説明する。

【００１６】図１に示すように、この実施例の直動玉軸
受は、外筒１と、保持器２と、複数の玉３,３…と、上
記保持器２の内側に、上記外筒１と同芯に挿入された軸
４を有している。上記軸４の外周面には、周方向に所定
の間隔をあけて軸方向に延びる複数の負荷用軌道溝４a
が形成されている。

【００１７】また、図１(Ａ),(Ｂ)に示すように、上記
外筒１の内周面には軸方向に延びる負荷用軌道部５と、
軸方向に延びる無負荷用軌道溝６とが周方向に所定の間
隔をあけて交互に形成されている。また、上記外筒１の
内周面には、上記負荷用軌道部５の軸方向の両端部と上
記無負荷用軌道溝６の軸方向の両端部とを連絡する連絡
部７が形成されている。

【００１８】また、上記保持器２は、上記軸４の負荷用
軌道溝４aと上記外筒１の負荷用軌道部５との間に複数
の玉３,３…を保持するポケット部８と、複数の玉３,３
…を外筒１の無負荷用軌道溝６との間に保持する無負荷
用軌道溝９と、ポケット部８と無負荷用軌道溝９とを連
絡するリターン部１４(図７参照)を有する。

【００１９】１６は、外筒１の両端に形成した溝１５に
嵌合した輪金であって、玉３を保持する保持器２の外筒
１に対する軸方向位置を固定している。また、保持器２
の凸部２aを、外筒１の凹部１aに嵌合させて、保持器２
の外筒１に対する周方向位置を固定している。

【００２０】また、上記玉３には、真空中で蒸発しない
銀や二硫化モリブデン等の固体潤滑剤がコーティングさ
れている。

【００２１】さらに、上記外筒１の負荷用軌道部５の軸
方向の両端に上記連絡部７に連なる傾斜部１０,１０が
形成され、上記外筒１の負荷用軌道部５の非傾斜部１１
と上記傾斜部１０,１０との接合部１２を、上記玉３の
直径Ｄの１／２の曲率半径Ｒで湾曲させている(図２
(Ａ)参照)。

【００２２】この直動玉軸受の基本動作は、前述の従来
例と同じであるので説明を省略する。

【００２３】上記実施例は、上記接合部１２を上記玉３
の直径Ｄの１／２の曲率半径Ｒで湾曲させたので、図２
(Ｂ)に示すように、曲率半径Ｒが零で上記接合部がエッ
ジをなす従来例に比べて、軸４がスライドしたときに上
記接合部１２での玉３に加わる接触応力を大巾に低下さ
せることができた(図３参照)。したがって、上記実施例
によれば、玉３の表面にコーティングした固体潤滑剤の
損傷を抑えることができる。

【００２４】さらに、上記曲率半径Ｒを玉３の直径Ｄの
１／２にしたので、最小限の曲率半径で効率良く大巾に
上記接触応力を低下させることができると共に、接合部
１２の軸方向寸法を最小にでき、玉３を介して上記軸４
を有効に支持する外筒１の負荷用軌道部５の非傾斜部１
１の軸方向寸法を最大限に確保できる。

【００２５】尚、上記実施例では、上記外筒１の負荷用
軌道部５の非傾斜部１１の上面の延長面と上記傾斜部１
０とがなす角度すなわち逃げ角度θを通常は７°に設定
するが、上記逃げ角度θを４°に設定してもよい。上記
玉３が傾斜部１０を通過するときに、玉３が受ける抵抗
力は、上記逃げ角度θの正接であるtanθに比例する。
そして、上記逃げ角度θを７°から４°に減小させるこ
とで、tanθの値が約１／２になる(tan４°／tan７°≒
０.５７)。したがって、上記逃げ角度θを７°から４°
にすることで、傾斜部１０を通過するときに玉３が受け
る抵抗力を約１／２にすることができる。

【００２６】上記実施例において逃げ角度θを７°にし
た直動玉軸受と、逃げ角度θを４°にした直動玉軸受と
を、作動試験し、軸のスライド走行距離に対するスライ
ド摩擦力の変化を測定した。上記作動試験において、軸
受荷重を５kgf、軸のスライド速度を２５mm／秒、軸の
スライドストロークを１００mm、雰囲気圧力を１０^-6Ｔ
orrとし、上記軸受の軸挿入部の内接円の径を１２mm、
外径を２１mm、全長を３０mmとした。また、上記玉３は
銀イオンプレーティング球とした。逃げ角度θを７°に
した上記直動玉軸受の３個のサンプルＡ,Ｂ,Ｃの上記試
験結果を図４に示し、逃げ角度θを４°にした直動玉軸
受の３個のサンプルＤ,Ｅ,Ｆの上記試験結果を図５に示
す。図４に示すように、逃げ角度θが７°のサンプル
Ａ,Ｂ,Ｃは、夫々、軸４のスライド走行距離が１１５
３.０m,９８０.０m,７１５.６mに達した時に軸４のスラ
イド摩擦力が１kgfに達した。したがって、軸４のスラ
イド摩擦力が１kgfに達したときに軸受寿命が終了した
ものとみなし、上記軸受寿命を、軸受寿命が終了するま
での軸４のスライド走行距離で表わすと、上記サンプル
Ａ,Ｂ,Ｃの平均寿命は９４９.５mであった。

【００２７】また、図５に示すように、逃げ角度θが４
°のサンプルＤ,Ｅ,Ｆは、夫々、軸４のスライド走行距
離が１４５８.８m,１０６８.０m,１２３３.２mに達した
ときに軸４のスライド摩擦力が１kgfに達した。したが
って、軸４のスライド走行距離で表した上記サンプル
Ｄ,Ｅ,Ｆの平均寿命は１２５３.３mとなる。すなわち、
逃げ角度θが４°のサンプルの平均寿命は、逃げ角度θ
が７°のサンプルの平均寿命９４９.５mの１.３２倍で
あった。上記実験結果から、逃げ角度θを減らすことに
よって、上記直動玉軸受の寿命を伸ばすことができるこ
とがわかった。

【００２８】上記逃げ角度θを小さくする程、直動玉軸
受の玉が受ける抵抗力が小さくなり、寿命を伸ばすこと
ができるが、上記逃げ角度θを少なくとも１°以上にし
て、上記玉３が上記傾斜部１０をスムーズに通過できる
ようにする必要がある。また、上記逃げ角度θを小さく
した分だけ、上記傾斜部１０の軸方向寸法を長くして、
傾斜部１０両端間の落差を確保しなければならない。し
たがって、逃げ角度θを小さくする程、外筒１の軸方向
寸法を大きくしなければならなくなる。したがって、軸
受寿命だけでなく、軸受に対する許容スペースを考慮し
た上で逃げ角度θを設定することが必要である。

【００２９】また、図６に示すように、上記接合部１２
中央から軸端側へ延び、上記玉３の直径Ｄの１／２以上
で、かつ上記直径Ｄ以下の軸方向長さＬを有し、かつ上
記逃げ角度θが１°以上４°以下の第１傾斜部１０a
と、上記第１傾斜部１０aの軸端から、さらに軸端側に
延び、上記第１傾斜部１０aの上面の延長面となす角度
つまり第１傾斜部１０aに対する逃げ角度θが１°以上
４°以下である第２傾斜部１０bを形成し、上記第１傾
斜部１０aと第２傾斜部１０bとの接合部１８を上記玉３
の直径Ｄの１／２以上で、かつ上記直径Ｄ以下の曲率半
径Ｒcで湾曲させた場合には、玉３が上記接合部１２お
よび傾斜部１０を通過する際の接触応力を、接合部がエ
ッジをなす従来例に比べて、大巾に低下させることがで
きると共に、上記逃げ角度θが４°以下であるので、上
記逃げ角度θが４°を越える場合に比べて、上記玉３が
傾斜部１０を通過するときに玉３が受ける抵抗力を減少
させることができ、軸受寿命を伸ばすことができる。そ
の上、上述の場合、第１傾斜部１０aに対して傾斜する
第２傾斜部１０bを設けたので、第１傾斜部１０aから第
１傾斜部１０aと平行に延長された傾斜部を形成した場
合に比べて、短かい軸方向寸法で傾斜部１０の両端間の
落差を確保できる。したがって、上述のように２段階に
傾斜する傾斜部を有する場合には、傾斜部が単調に傾斜
する場合に比べて、軸受の軸方向寸法を小さくでき、軸
受をコンパクトにできる。また、上述の場合には、傾斜
部１０を２段階に傾斜させたが、傾斜部１０を３段階以
上に傾斜させてもよい。

【００３０】尚、上記実施例では、玉３に固体潤滑剤を
コーティングした場合について説明したが、玉３に直接
固体潤滑剤をコーティングせず、外筒１や保持器２等の
軌道部に配した固体潤滑剤が、玉３の表面に転移した結
果、玉３の表面に固体潤滑剤の膜が形成された場合に
も、上述と同様の説明が成り立つ。また、上記実施例に
おいては、軸４や外筒１に軌道溝４aおよび軌道溝６を
形成したものについて述べているが、これに限らず溝な
しのものでもよい。

【００３１】

【考案の効果】以上より明らかなように、本考案の直動
玉軸受は、外筒の負荷用軌道部の軸方向の両端に形成し
た傾斜部と上記負荷用軌道部の非傾斜部との接合部を、
玉の直径Ｄ以下で、かつ玉の直径Ｄの１／２以上の曲率
半径Ｒで湾曲させたものである。

【００３２】したがって、上記接合部の曲率半径が零で
接合部がエッジをなす従来例に比べて、上記玉が上記接
合部を通過するときに、上記玉に加わる接触応力を小さ
くできる。したがって、上記玉の表面に設けた固体潤滑
膜の損傷を抑えることができる。また、図３に示すよう
に、曲率半径Ｒを玉の直径Ｄ以上にしても上記接触応力
があまり減らない一方、曲率半径Ｒを玉の直径Ｄの１／
２以下にすると上記接触応力が急激に増加することを確
かめて、曲率半径Ｒを上記玉の直径Ｄの１／２以上かつ
上記玉の直径Ｄ以下にしたので、湾曲した部分の長さが
比較的短くても、上記玉に加わる接触応力を大巾に低減
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の直動玉軸受の実施例の断面図であ
る。

【図２】 本考案および従来例の外筒の負荷用軌道部の
軸端部の断面図である。

【図３】 傾斜部と非傾斜部の接合部の曲率半径Ｒと玉
に加わる接触応力の関係を示す図である。

【図４】 上記実施例において傾斜部の逃げ角θを７°
にした場合の寿命特性図である。

【図５】 上記実施例において上記傾斜部の逃げ角θを
４°にした場合の寿命特性図である。

【図６】 ２段階に傾斜させた傾斜部の断面図である。

【図７】 上記実施例の保持器の要部平面図である。

【図８】 従来の直動玉軸受の断面図である。

【符号の説明】

１ 外筒 ２ 保持器 ３ 玉 ４ 軸 ４a 負荷用軌道溝 ５ 負荷用軌道部 ６ 無負荷用軌道溝 ７ 連絡部 ８ ポケット部 ９ 無負荷用軌道溝 １０ 傾斜部 １１ 非傾斜部 １２ 接合部 １４ リターン部 １５ 溝 １６ 輪金

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 周方向に所定の間隔をあけて軸方向に延
   びる複数の負荷用軌道部が外周面に形成された軸と、 上記軸の外周に上記軸と同軸に配設され、内周面に軸方
   向に延びる負荷用軌道部と無負荷用軌道部とが周方向に
   所定の間隔をあけて交互に形成されると共に、隣接する
   上記負荷用軌道部と無負荷用軌道部とを連絡する連絡部
   が形成された外筒と、 上記軸の負荷用軌道部と上記外筒の負荷用軌道部との間
   に複数の玉を保持するポケット部と、複数の玉を上記外
   筒の無負荷用軌道部との間で保持する無負荷用軌道溝
   と、上記ポケット部と上記無負荷用軌道溝とを連絡する
   リターン部とを有した保持器とを備え、上記複数の玉,
   もしくは外筒および保持器の軌道部の少なくともいずれ
   か一つの表面に固体潤滑膜が設けられた直動玉軸受にお
   いて、 上記外筒の負荷用軌道部の軸方向の両端に上記連絡部に
   連なる傾斜部が形成され、上記外筒の負荷用軌道部の非
   傾斜部と上記傾斜部との接合部を、次の数１で表わした
   範囲内の値をとる曲率半径Ｒで湾曲させたことを特徴と
   する直動玉軸受。 【数１】Ｄ／２≦Ｒ≦Ｄ 数１において、Ｄは上記玉の直径である。