JP4454383B2

JP4454383B2 - 直動軸受機構

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Publication number: JP4454383B2
Application number: JP2004141129A
Authority: JP
Inventors: 恭樹大川原; 久寿弥尾崎
Original assignee: Hephaist Seiko Co Ltd
Current assignee: Hephaist Seiko Co Ltd
Priority date: 2004-01-07
Filing date: 2004-05-11
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2024-05-11
Also published as: JP2005249179A

Description

本発明は、外筒に、複数の転動体を保持した保持器を内蔵し、保持器を介して外筒に挿通された軸が直線運動するようにした直動軸受機構に関するものである。

従来の直動軸受機構は、外筒の内壁面にリテーナを嵌入保持し、リテーナを介して軸を挿通すると共に、前記内壁面に転動体の転動溝として直線平行リブを複数対、形成する一方、軸の周面に直線平行リブと対向する直線溝を複数、形成し、外筒と軸とが周方向に相対回転しないようにしている。（例えば、特許文献１参照）。ここでは、転動溝及び直線溝を４条、転動体（「鋼球」に相当する）の径の６〜１４％の深さで円周方向に９０度ごとに形成している。
特開２００２−３２３０４３公報（第３頁、第３図、第４図等）

しかしながら、従来の直動軸受機構においては、軸の周面に外筒の内壁面の４条の転動溝に対向する直線溝を形成するために、軸を加工するときの寸法精度を高く保つ必要があった。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、加工及び組み付けが容易で大量生産に好適な直動軸受機構を提供することを目的とする。

請求項１に係る本発明の直動軸受機構は、長手方向に直線運動する軸と、軸を挿通して支持する軸支持手段と、軸と軸支持手段との間に介在する複数の第１の転動体と、複数の第１の転動体を保持する保持手段と、保持手段が軸支持手段から離脱するのを阻止する保持手段離脱阻止手段と、を備えた直動軸受機構であって、上記軸の周面に長手方向に伸びる１条の軸溝を、保持手段に第１の凹面を、そして保持手段離脱阻止手段の端面に第２の凹面をそれぞれ形成し、両凹面に、別に用意した第２の転動体を保持させ、かつ第２の転動体が軸溝に係合するようにした構成を有している。

また、請求項２に係る本発明の直動軸受機構は、請求項１において、第２の転動体が球形であり、第１の凹面と、第２の凹面と、によって略球面を形成するようにした構成を有している。

また、後に説明する本発明に包含されない直動軸受機構は、長手方向周面に軸溝が形成された、長手方向に直線運動する軸と、軸を挿通して支持する軸支持手段と、軸と軸支持手段との間に介在する複数の第１の転動体と、複数の第１の転動体を保持する保持手段と、保持手段が軸支持手段から離脱するのを阻止する阻止手段と、を備えた直動軸受機構であって、軸支持手段の法線方向に形成された貫通孔に嵌合され、保持手段を通して軸溝に係合された係合軸を備えた構成を有している。

この直動軸受機構は、上記係合軸を、保持手段に形成された間隙に挿入し、係合軸の一端に形成された球面部を軸溝に係合した構成を有していてもよい。

また、請求項３に係る本発明の直動軸受機構は、長手方向に直線運動する軸と、軸を挿通して支持する軸支持手段と、軸と軸支持手段との間に介在する複数の第１の転動体と、複数の第１の転動体を保持する保持手段と、保持手段が軸支持手段から離脱するのを阻止する保持手段離脱阻止手段と、を備えた直動軸受機構であって、上記軸の周面に長手方向に伸びる１条の軸溝を、そして保持手段に凹面をそれぞれ形成し、該凹面と保持手段離脱阻止手段の端面とに、別に用意した第２の転動体を保持させ、かつ第２の転動体が軸溝に係合するようにした構成を有している。

さらに、請求項４に係る本発明の直動軸受機構は、長手方向に直線運動する軸と、軸を挿通して支持する軸支持手段と、軸と軸支持手段との間に介在する複数の第１の転動体と、複数の第１の転動体を保持する保持手段と、保持手段が軸支持手段から離脱するのを阻止する保持手段離脱阻止手段と、を備えた直動軸受機構であって、上記軸の周面に長手方向に伸びる１条の軸溝を形成し、保持手段離脱阻止手段を両端側に爪部が形成された略Ｃ字状の止め輪から構成し、保持手段に凹面を、そして軸支持手段に凹面をそれぞれ形成し、前記の両爪部と両凹面とに、別に用意した第２の転動体を保持させ、かつ第２の転動体が軸溝に係合するようにした構成を有している。

本発明は、保持手段に形成された第１の凹面と、阻止手段の端面に形成された第２の凹面とによって第２の転動体を保持し、第２の転動体が、軸溝に係合するようにしたことにより、１条の軸溝で済むために加工及び組み付けが容易で大量生産に好適であるという効果を有する直動軸受機構を提供することができる。

以下、本発明の実施形態に係る直動軸受機構について、図面を用いて説明する。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る直動軸受機構を図１に示す。図１（ａ）は径方向の断面図、図１（ｂ）は軸方向の断面図、である。また、図２（ａ）に、直動軸受機構１の正面形状を示し、図２（ｂ）〜（ｅ）に各部品の正面形状を示す。図２（ｂ）は外筒の正面形状、図２（ｃ）は止め輪の正面形状、図２（ｄ）は保持器の正面形状、図２（ｅ）は軸の正面形状、である。なお、軸方向とは、軸１６の長手方向（スラスト方向）であり、図１（ｂ）においては軸線ｌの延在する方向である。

図１、図２において、直動軸受機構１は、保持器（リテーナ）１３を介して軸１６を挿通して支持する外筒１１と、外筒１１の内壁面に嵌入され、複数の転動体１５及び回り止め転動体１４を保持する筒状の保持器１３と、外筒１１の内壁面に嵌入され、保持器１３の移動を規制すると共に回り止め転動体１４を保持する２つの止め輪１２と、外筒１１に挿通、支持されて直線運動する円柱状の軸１６と、を有する構成である。この軸１６の外周には、軸線に平行な軸溝１６１が１条、軸方向に亘って形成されている。

保持器１３の内径は、軸１６より大きく、外径は外筒１１の内径より小さく設定されている。また、保持器１３には、複数の転動体１５を転動自在に保持するための無限軌道溝１３２が外周に４つ、円周方向に等角度（９０度）で形成されている。それぞれの無限軌道溝１３２は、一対の旋回部１３２ａと一対の直線部１３２ｂとからなり、さらに１つの直線部１３２ｂは、保持器１３の内壁面を貫通している。この貫通箇所は、転動体１５が軸１６と接触する負荷領域Ｌとなっている。さらに、保持器１３には、回り止め転動体１４を嵌入保持するための穴、すなわち凹面部１３１が内周に２つ、軸溝１６１と平行位置（ここでは、保持器１３の長手方向両端上部）に形成されている。この凹面部１３１は、回り止め転動体１４の形状に応じた略球面形状となっている。

止め輪１２の一端面には、保持器１３に嵌入された回り止め転動体１４を保持するための凹面部１２１が形成され、双方の凹面部１２１が対向している。また、止め輪１２の分割部１２２は、円周方向で軸溝１６１と位相がずれる位置にある。

図３に、直動軸受機構１における回り止め転動体１４の保持状態を示す。

図３において、保持器１３の凹面部１３１と止め輪１２の凹面部１２１（図１に示す）とは、回り止め転動体１４を固定して保持している。ここでは、少なくとも初期状態において、回り止め転動体１４が軸溝１６１と非接触となるように固定している。また、軸溝１６１の断面形状が円弧をなしているために、回り止め転動体１４と軸溝１６１の底部１６１ａ、縁部１６１ｂ、１６１ｃのそれぞれとの間隙は略等しい。

なお、転動体１５、回り止め転動体１４としては、例えばスチール製ボール、ステンレススチール製ボール、セラミックス製ボール等を用いることができる。

以上のように構成された直動軸受機構１について、その作用を説明する。

例えば、軸１６に対して軸方向（図１（ｂ）中、左右方向）の荷重がかかったとき、無限軌道溝１３２の直線部１３２ｂに保持されて軸１６に接している複数の転動体１５は、軸１６の周曲面と接して転動する。ここでは、転動体１５の転がり（転動）を利用して荷重による力の損失を抑えている。このとき、保持器１３の凹面部１３１及び止め輪１２の凹面部１２１に嵌入保持された回り止め転動体１４は、軸溝１６１と非接触の状態を保っている。従って、複数の転動体１５の転動により、軸１６は、回り止め転動体１４と非接触状態を保ちながら軸方向に直線運動する。

また、軸１６に対して周方向（例えば、図１（ａ）中、時計方向）の荷重（モーメント荷重）がかかったとき、軸１６の軸溝１６１の周面に回り止め転動体１４が近接しているために、軸溝１６１の縁部１６１ｂが回り止め転動体１４に当接するか、又は回り止め転動体１４と縁部１６１ｂとの間隙が狭まることにより、回り止め転動体１４は変形する。一方、回り止め転動体１４と縁部１６１ｃとの間隙は広がる。ここで、軸１６が時計方向に回転しようとすると、保持器１３及び止め輪１２が外筒１１の内壁面に嵌入、保持されているために、回り止め転動体１４により、荷重による変形に対抗する応力が生じて軸１６の回転が規制される。

さらに、軸１６に対して反時計方向の荷重がかかったとき、軸１６の軸溝１６１の周面に回り止め転動体１４が近接しているために、軸溝１６１の縁部１６１ｃが回り止め転動体１４に当接するか、又は回り止め転動体１４と縁部１６１ｃとの間隙が狭まることにより、回り止め転動体１４は変形する。一方、回り止め転動体１４と縁部１６１ｂとの間隙は広がる。ここで、上述したように回り止め転動体１４により、荷重による変形に対抗する応力が生じて軸１６の回転が規制される。

従って、時計方向、反時計方向のいずれに荷重がかかっても、外筒１１に対する軸１６の周方向回転を規制することとなる。

ここで、外筒１１に、回り止め転動体１４嵌入済みの保持器１３を嵌入するとき、まず外筒１１の所定部位に無限軌道溝１３２の直線部１３２ｂの負荷領域Ｌを合わせる。次いで、保持器１３を嵌入し、旋回部１３２ａを嵌入し残した状態で、この旋回部１３２ａから複数の転動体１５を無限軌道溝１３２内に装填する。さらに、保持器１３を外筒１１の所定位置まで嵌入した後、保持器１３両端に嵌入された回り止め転動体１４に止め輪１２の凹面部１２１を合わせ、止め輪１２を圧入する。次いで、保持器１３及び止め輪１２に保持された回り止め転動体１４に、軸溝１６１を合わせて外筒１１に軸１６を挿入する。

このような本発明の第１の実施形態に係る直動軸受機構１によれば、長手方向周面に軸溝１６１が形成された、長手方向に直線運動をする軸１６と、軸１６を挿通して支持する外筒１１と、軸１６と外筒１１との間に介在する複数の転動体１５と、複数の転動体１５を保持する保持器１３と、保持器１３が外筒１１から離脱するのを阻止する止め輪１２と、を備え、保持器１３に形成された凹面部１３１と、止め輪１２の端面に形成された凹面部１２１とによって回り止め転動体１４を保持し、回り止め転動体１４が軸溝１６１に係合するようにし、軸１６に対して１条の軸溝１６１のみを形成したので、研削加工、塑性加工による加工量が少なく、熱処理による変形も少なくて済み、加工が容易である。また、軸１６を組み付けるときの位置決めが容易である。よって、大量生産に好適である。この構成は、請求項１に係る発明の実施の一形態である。

また、本実施形態によれば、回り止め転動体１４が球形であり、凹面部１３１と凹面部１２１とによって略球面を形成するようにしたことにより、外筒１１に保持器１３を嵌入し、さらに止め輪１２を回り止め転動体１４に合わせて嵌入するときの位置決めが容易である。

また、本実施形態によれば、回り止め転動体１４は、初期位置において軸溝１６１に非接触であり、複数の転動体１５は軸１６の周曲面上を転動自在としているために、従来の直動軸受機構に比べ、より走行抵抗の少ない円滑な直線運動を実現できる。この構成は、請求項２に係る発明の実施の一形態である。

なお、上述した実施形態では、２つの回り止め転動体１４を嵌入保持するための穴、すなわち凹面部１２１、凹面部１３１による略球面が２つ、軸溝１６１と平行位置（止め輪１２、保持器１３の径方向上部）に設けられた場合について説明したが、本発明はこのほかに、長手方向において軸線ｌについて対称となるよう、上記略球面を例えば４つ、８つなど複数設けても同様の効果が得られるものである。さらに、片側の止め輪１２の凹面部１２１と保持器１３の一端側の凹面部１３１とで、１つの回り止め転動体１４を嵌入保持するようにしても同様の効果が得られるものである。この場合は、凹面部１２１と凹面部１３１も、それぞれ１つで済むので、部品数を削減すると共に加工及び組み付けがさらに容易となる。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係る直動軸受機構の回り止め転動体の保持状態を図４に示す。なお、本実施形態の直動軸受機構１は、軸溝１６１′の形状を除き、第１の実施形態と概ね同様の構成を有するために、同一構成には同一符号を付与して説明を一部省略する。

図４において、保持器１３の凹面部１３１と止め輪１２の凹面部１２１（図１に示す）とは、回り止め転動体１４を固定して保持している。ここでは、少なくとも初期状態において、回り止め転動体１４が軸溝１６１′と非接触となるように固定している。軸溝１６１′は、その断面形状が略Ｖ字となるように形成されている。具体的には、回り止め転動体１４と軸溝１６１′の底部１６１ａ′との間隙が、回り止め転動体１４と軸溝１６１′の縁部１６１ｂ′（又は１６１ｃ′）との間隙よりも大きくなるようにしている。

例えば、軸１６に対して軸方向（図１（ｂ）中、左右方向）の荷重がかかったとき、複数の転動体１５は、軸１６の周曲面と接して転動する。ここでは、転動体１５の転がり（転動）を利用して荷重による力の損失を抑えている。このとき、回り止め転動体１４は、軸溝１６１′と非接触の状態を保っている。従って、複数の転動体１５の転動により、軸１６は、回り止め転動体１４と非接触状態を保ちながら軸方向に直線運動する。

また、軸１６に対して周方向（例えば、図１（ａ）中、時計方向）の荷重（モーメント荷重）がかかったとき、軸１６の軸溝１６１′の周面に回り止め転動体１４が近接しているために、軸溝１６１の縁部１６１ｂ′が回り止め転動体１４に当接するか、又は回り止め転動体１４と縁部１６１ｂ′との間隙が狭まることにより、回り止め転動体１４は変形する。一方、回り止め転動体１４と縁部１６１ｃ′との間隙は広がる。ここで、軸１６が時計方向に回転しようとすると、保持器１３及び止め輪１２が外筒１１の内壁面に嵌入、保持されているために、回り止め転動体１４により、荷重による変形に対抗する応力が生じて軸１６の回転が規制される。

さらに、軸１６に対して反時計方向の荷重がかかったとき、軸１６の軸溝１６１′の周面に回り止め転動体１４が近接しているために、軸溝１６１′の縁部１６１ｃ′が回り止め転動体１４に当接するか、又は回り止め転動体１４と縁部１６１ｃ′との間隙が狭まることにより、回り止め転動体１４は変形する。一方、回り止め転動体１４と縁部１６１ｂ′との間隙は広がる。ここで、上述したように回り止め転動体１４により、荷重による変形に対抗する応力が生じて軸１６の回転が規制される。

このような本発明の第２の実施形態に係る直動軸受機構１によれば、軸溝１６１′の断面形状が略Ｖ字となるようにしているので、軸溝の断面形状が円弧となるようにした場合（例えば、第１の実施形態に示す）に比べ、軸溝の加工が容易であるという効果も得られる。

［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態に係る直動軸受機構の回り止め転動体の保持状態を図５に示す。なお、本実施形態の直動軸受機構１は、回り止め転動体１４の保持状態を除き、第１の実施形態と概ね同様の構成を有するために、同一構成には同一符号を付与して説明を一部省略する。

図５において、保持器１３の凹面部１３１と止め輪１２の凹面部１２１（図１に示す）とは、回り止め転動体１４を転動自在に保持している。また、回り止め転動体１４が軸溝１６１の底部１６１ａと接触し、縁部１６１ｂ、１６１ｃと離間するようにしている。

例えば、軸１６に対して軸方向（図１（ｂ）中、左右方向）の荷重がかかったとき、複数の転動体１５は、軸１６の周曲面と接して転動し、２つの回り止め転動体１４は、軸溝１６１と接して転動する。ここでは、回り止め転動体１４、転動体１５の転がり（転動）を利用して荷重による力の損失を抑えている。従って、２つの回り止め転動体１４、複数の転動体１５の転動により、軸１６は軸方向に直線運動する。

また、軸１６に対して周方向（例えば、図１（ａ）中、時計方向）の荷重（モーメント荷重）がかかったとき、軸１６の軸溝１６１の縁部１６１ｂ、１６１ｃに回り止め転動体１４が近接しているために、縁部１６１ｂが回り止め転動体１４に当接するか、又は回り止め転動体１４と縁部１６１ｂとの間隙が狭まることにより、回り止め転動体１４は変形する。一方、回り止め転動体１４と縁部１６１ｃとの間隙は広がる。ここで、軸１６が時計方向に回転しようとすると、保持器１３及び止め輪１２が外筒１１の内壁面に嵌入、保持されているために、回り止め転動体１４により、荷重による変形に対抗する応力が生じて軸１６の回転が規制される。

さらに、軸１６に対して反時計方向の荷重がかかったとき、軸１６の軸溝１６１の縁部１６１ｂ、１６１ｃに回り止め転動体１４が近接しているために、縁部１６１ｃが回り止め転動体１４に当接するか、又は回り止め転動体１４と縁部１６１ｃとの間隙が狭まることにより、回り止め転動体１４は変形する。一方、回り止め転動体１４と縁部１６１ｂとの間隙は広がる。ここで、上述したように回り止め転動体１４により、荷重による変形に対抗する応力が生じて軸１６の回転が規制される。

このような本発明の第３の実施形態に係る直動軸受機構１によれば、回り止め転動体１４が、保持器１３及び止め輪１２によって転動自在に保持されているために、第１、第２の実施形態に比べ、走行抵抗の少ない直動軸受機構１を実現できるという効果も得られる。

［第４の実施形態］
本発明の第４の実施形態に係る直動軸受機構の回り止め転動体の保持状態を図６に示す。なお、本実施形態の直動軸受機構１は、軸溝１６１′の形状及び回り止め転動体１４の保持状態を除き、第１の実施形態と概ね同様の構成を有するために、同一構成には同一符号を付与して説明を一部省略する。

図６において、保持器１３の凹面部１３１と止め輪１２の凹面部１２１（図１に示す）とは、回り止め転動体１４を転動自在に保持している。また、回り止め転動体１４が、軸溝１６１′の底部１６１ａ′と離間し、縁部１６１ｂ′、１６１ｃ′と接触するように、軸溝１６１′の断面形状は略Ｖ字に形成されている。ここで、回り止め転動体１４と軸溝１６１′の底部１６１ａ′との間隙は、回り止め転動体１４と軸溝１６１′の縁部１６１ｂ′（又は１６１ｃ′）との間隙よりも大きい。

また、軸１６に対して周方向（例えば、図１（ａ）中、時計方向）の荷重（モーメント荷重）がかかったとき、軸１６の軸溝１６１′の縁部１６１ｂ′、１６１ｃ′近傍に回り止め転動体１４が接しているために、縁部１６１ｂ′が回り止め転動体１４に当接するか、又は回り止め転動体１４と縁部１６１ｂ′との間隙が狭まることにより、回り止め転動体１４は変形する。一方、回り止め転動体１４と縁部１６１ｃ′との間隙は広がる。ここで、軸１６が時計方向に回転しようとすると、保持器１３及び止め輪１２が外筒１１の内壁面に嵌入、保持されているために、回り止め転動体１４により、荷重による変形に対抗する応力が生じて軸１６の回転が規制される。

さらに、軸１６に対して反時計方向の荷重がかかったとき、軸１６の軸溝１６１′の縁部１６１ｂ′、１６１ｃ′近傍に回り止め転動体１４が接しているために、縁部１６１ｃ′が回り止め転動体１４に当接するか、又は回り止め転動体１４と縁部１６１ｃ′との間隙が狭まることにより、回り止め転動体１４は変形する。一方、回り止め転動体１４と縁部１６１ｂ′との間隙は広がる。ここで、上述したように回り止め転動体１４により、荷重による変形に対抗する応力が生じて軸１６の回転が規制される。

このような本発明の第４の実施形態に係る直動軸受機構１によれば、回り止め転動体１４が、保持器１３及び止め輪１２によって転動自在に保持されているために、第１、第２の実施形態に比べ、走行抵抗の少ない直動軸受機構１を実現できるという効果も得られる。さらに、軸溝１６１′の断面形状が略Ｖ字となるようにしているので、軸溝の断面形状が円弧となるようにした場合（例えば、第１、第３の実施形態に示す）に比べ、軸溝の加工が容易であるという効果も得られる。

［第５の実施形態（本発明の実施形態ではない）］
参考のため第５の実施形態に係る直動軸受機構を図７に示す。ここで、図７（ａ）は径方向の断面図、図７（ｂ）は軸方向の断面図、である。また、図８に、回り止めピン１７及び回り止めピン１７の保持状態を示す。なお、本実施形態の直動軸受機構１は、回り止めピン１７及び回り止めピン１７の保持状態を除き、第１の実施形態と概ね同様の構成を有するために、同一構成には同一符号を付与して説明を一部省略する。

図７において、直動軸受機構１は、回り止めピン１７を有する構成である。この回り止めピン１７は、外筒１１を貫通して穿たれた貫通孔１１１に挿入、嵌合されると共に、保持器１３に形成された保持溝１３３、止め輪１２の分割部１２２の間隙に挿入、保持されている。この構成は、図１の２つの回り止め転動体１４を２つの回り止めピン１７で置換したものである。ここで、回り止めピン１７の径は、回り止め転動体１４の径と略同一に設定されている。また、止め輪１２の分割部１２２の間隙は、回り止め転動体１４の径よりも大きく設定されている。

図８において、回り止めピン１７は、外筒１１の貫通孔１１１（図１に示す）、保持器１３の保持溝１３３、止め輪１２の分割部１２２（図１に示す）によって、固定保持されている。また、回り止めピン１７の先端部１７１には、略球面が形成されている。ここでは、少なくとも初期状態において、先端部１７１が軸溝１６１と非接触となるように固定している。また、軸溝１６１の断面形状が円弧をなしているために、先端部１７１と軸溝１６１の底部１６１ａ、縁部１６１ｂ、１６１ｃのそれぞれとの間隙は略等しい。

例えば、軸１６に対して軸方向（図１（ｂ）中、左右方向）の荷重がかかったとき、無限軌道溝１３２の直線部１３２ｂに保持されて軸１６に接している複数の転動体１５は、軸１６の周曲面と接して転動する。ここでは、転動体１５の転がり（転動）を利用して荷重による力の損失を抑えている。このとき、回り止めピン１７は、軸溝１６１と非接触の状態を保っている。従って、複数の転動体１５の転動により、軸１６は、回り止めピン１７と非接触状態を保ちながら軸方向に直線運動する。

また、軸１６に対して周方向（例えば、図１（ａ）中、時計方向）の荷重（モーメント荷重）がかかったとき、軸１６の軸溝１６１の周面に回り止めピン１７の先端部１７１が近接しているために、軸溝１６１の縁部１６１ｂが先端部１７１に当接するか、又は先端部１７１と縁部１６１ｂとの間隙が狭まることにより、回り止めピン１７は変形する。一方、先端部１７１と縁部１６１ｃとの間隙は広がる。ここで、軸１６が時計方向に回転しようとすると、保持器１３及び止め輪１２が外筒１１の内壁面に嵌入、保持されているために、回り止めピン１７により、荷重による変形に対抗する応力が生じて軸１６の回転が規制される。

さらに、軸１６に対して反時計方向の荷重がかかったとき、軸１６の軸溝１６１の周面に回り止めピン１７の先端部１７１が近接しているために、軸溝１６１の縁部１６１ｃが先端部１７１に当接するか、又は先端部１７１と縁部１６１ｃとの間隙が狭まることにより、回り止めピン１７は変形する。一方、先端部１７１と縁部１６１ｂとの間隙は広がる。ここで、上述したように回り止めピン１７により、荷重による変形に対抗する応力が生じて軸１６の回転が規制される。

このような第５の実施形態に係る直動軸受機構１によれば、長手方向周面に軸溝１６１が形成された、長手方向に直線運動をする軸１６と、軸１６を挿通して支持する外筒１１と、軸１６と外筒１１との間に介在する複数の転動体１５と、複数の転動体１５を保持する保持器１３と、保持器１３が外筒１１から離脱するのを阻止する止め輪１２と、外筒１１の法線方向に形成された貫通孔１１１に嵌合され、保持器１３を通して軸溝１６１に係合された回り止めピン１７と、を備えたことにより、回り止め転動体１４を用いた第１〜第４の実施形態に比べ、回り止めピン１７、貫通孔１１１等の加工及び組み付けが容易であるという効果も得られる。よって、大量生産に好適である。

また、本実施形態によれば、回り止めピン１７の先端部１７１を軸溝１６１に係合し、回り止めピン１７を止め輪１２の分割部１２２に挿入したことにより、外筒１１に保持器１３を嵌入し、回り止めピン１７を貫通孔１１１から保持器１３の保持溝１３３に挿入し、回り止めピン１７に分割部１２２を合わせて止め輪１２を嵌入できるので、回り止め転動体１４を用いた第１〜第４の実施形態に比べ、位置決めが容易であるという効果も得られる。

［第６の実施形態］
本発明の第６の実施形態に係る直動軸受機構を図９に示す。ここで、図９（ａ）は本実施形態における軸方向の要部断面図、図９（ｂ）は第１の実施形態における軸方向の要部断面図、である。なお、本実施形態の直動軸受機構１は、回り止め転動体１４の保持状態を除き、第１の実施形態と概ね同様の構成を有するために、同一構成には同一符号を付与して説明を一部省略する。

図９（ａ）において、保持器１３の凹面部１３１′と止め輪１２の端面１２１′とは、回り止め転動体１４を固定して保持している。すなわち、止め輪１２においては、プレーンな端面１２１′の１点で回り止め転動体１４と接することになる。ここでも、第１の実施形態を適用し、少なくとも初期状態において、回り止め転動体１４が軸溝１６１と非接触となるように固定している。同じく、軸溝１６１の断面形状が円弧をなすようにし、回り止め転動体１４と軸溝１６１の底部、縁部（図３の１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃに相当する）のそれぞれとの間隙が略等しくなるようにしている。ここで、図９（ｂ）に示す構成と比較すると、止め輪１２の端面に凹面部１２１を形成しないので、凹面部１３１′が凹面部１３１に比べて深くなっている。また、回り止め転動体１４嵌入後の凹面部１３１′と端面１２１′との間隙は、外筒１１に対する保持器１３を嵌入を容易にするためのものである。

このような本発明の第６の実施形態に係る直動軸受機構１によれば、長手方向周面に軸溝１６１が形成された、長手方向に直線運動をする軸１６と、軸１６を挿通して支持する外筒１１と、軸１６と外筒１１との間に介在する複数の転動体１５と、複数の転動体１５を保持する保持器１３と、保持器１３が外筒１１から離脱するのを阻止する止め輪１２と、を備え、保持器１３に形成された凹面部１３１′と、止め輪１２の端面１２１′とによって回り止め転動体１４を保持し、回り止め転動体１４が軸溝１６１に係合するようにし、軸１６に対して１条の軸溝１６１のみを形成したので、第１〜第５の実施形態に比べて加工量が少なくて済むという効果も得られる。なお、本実施形態の止め輪１２のプレーンな端面１２１′、保持器１３の凹面部１３１′を、第２〜第５の実施形態に適用しても、同様の効果が得られるものである。この構成は、請求項３に係る発明の実施の一形態である。

［第７の実施形態］
本発明の第７の実施形態に係る直動軸受機構を図１０に示す。ここで、図１０（ａ）は直動軸受機構１の正面形状を示す。また、図１０（ｂ）〜（ｅ）は各部品の正面形状を示し、図１０（ｂ）は外筒の正面形状、図１０（ｃ）は止め輪の正面形状、図１０（ｄ）は保持器の正面形状、図１０（ｅ）は軸の正面形状、である。さらに、本実施形態に係る直動軸受機構の要部を図１１に示す。ここで、図１１（ａ）は本実施形態における軸方向の断面図、図１１（ｂ）は同じく平面図、である。なお、本実施形態の直動軸受機構１は、回り止め転動体１４′の保持状態を除き、第１の実施形態と概ね同様の構成を有するために、同一構成には同一符号を付与して説明を一部省略する。

図１０、図１１では、直動軸受機構１の一端側を図示しているが、外筒１１両端側の内周面には凹面部１１２が形成されている。同じく、保持器１３の両端面には凹面部１３１″が形成されている。ここでは、凹面部１１２及び凹面部１３１″が略球面を形成するようにしている。さらに、止め輪１２の両端側には、分割部１２２に突出して対向するように爪部１２３ａ、１２３ｂが形成されている。この爪部１２３ａ、１２３ｂと、凹面部１１２と、凹面部１３１″とが、回り止め転動体１４′を固定して保持している。止め輪１２は、爪部１２３ａ、１２３ｂの２点で回り止め転動体１４′と接し、爪部１２３ａ、１２３ｂの一部は、外筒１１の筒端から突出している。ここでも、第１の実施形態を適用し、少なくとも初期状態において、回り止め転動体１４′が軸溝１６１と非接触となるように固定している。同じく、軸溝１６１の断面形状が円弧をなすようにし、回り止め転動体１４′と軸溝１６１の底部、縁部（図３の１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃに相当する）のそれぞれとの間隙が略等しくなるようにしている。ここで、第１の実施形態と比較すると、回り止め転動体１４′の径を大きくするとともに、外筒１１に凹面部１１２を形成し、止め輪１２に爪部１２３ａ、１２３ｂを形成している。この回り止め転動体１４′の大型化により、軸１６の周方向の外力による変形に対抗する応力が増し、直動軸受機構１の剛性が高まることになる。さらに、外筒１１には、凹面部１１２と同一形状の凹面部を内周面に３箇所形成し、それぞれの凹面部の位相が９０度ずれるようにしている。このように、同一形状の凹面部を対称配置することにより、外筒形成時の加熱処理及び冷却処理に起因する変形を抑制することが期待される。

例えば、軸１６に対して軸方向（図１０中、左右方向）の荷重がかかったとき、無限軌道溝（図１の１３２に相当する）の直線部（図１の１３２ｂに相当する）に保持されて軸１６に接している複数の転動体１５は、軸１６の周曲面と接して転動する。このとき、保持器１３の凹面部１３１″、止め輪１２の爪部１２３ａ、１２３ｂ及び外筒１１の凹面部１１２に保持された回り止め転動体１４′は、軸溝１６１と非接触の状態を保っている。従って、複数の転動体１５の転動により、軸１６は、回り止め転動体１４′と非接触状態を保ちながら軸方向に直線運動する。

また、軸１６に対して周方向（例えば、図１１中、時計方向）の荷重（モーメント荷重）がかかったとき、軸１６の軸溝１６１の周面に回り止め転動体１４′が近接しているために、軸溝１６１の第１の縁部（図３の１６１ｂに相当する）が回り止め転動体１４′に当接するか、又は回り止め転動体１４′と第１の縁部との間隙が狭まることにより、回り止め転動体１４′は変形する。一方、回り止め転動体１４′と第２の縁部（図３の１６１ｃに相当する）との間隙は広がる。ここで、軸１６が時計方向に回転しようとすると、保持器１３及び止め輪１２が外筒１１の内壁面に嵌入、保持されているために、回り止め転動体１４′により、荷重による変形に対抗する応力が生じて軸１６の回転が規制される。

さらに、軸１６に対して反時計方向の荷重がかかったとき、軸１６の軸溝１６１の周面に回り止め転動体１４′が近接しているために、軸溝１６１の第２の縁部が回り止め転動体１４′に当接するか、又は回り止め転動体１４′と第２の縁部との間隙が狭まることにより、回り止め転動体１４′は変形する。一方、回り止め転動体１４′と第１の縁部との間隙は広がる。ここで、上述したように回り止め転動体１４′により、荷重による変形に対抗する応力が生じて軸１６の回転が規制される。

このような本発明の第７の実施形態に係る直動軸受機構１によれば、長手方向周面に軸溝１６１が形成された、長手方向に直線運動する軸１６と、軸１６を挿通して支持する外筒１１と、軸１６と外筒１１との間に介在する複数の転動体１５と、複数の転動体１５を保持する保持器１３と、保持器１３が外筒１１から離脱するのを阻止する、略Ｃ字状の止め輪１２と、を備え、この止め輪１２の両端には爪部１２３ａ、１２３ｂが形成されており、保持器１３の凹面部１３１″と、止め輪１２の両端に形成された爪部１２３ａ、１２３ｂと、外筒１１の凹面部１１２とによって回り止め転動体１４′を保持し、回り止め転動体１４′が軸溝１６１に係合するようにしたことにより、回り止め転動体１４′に分割部１２２を合わせて止め輪１２を嵌入できるので、分割部１２２と回り止め転動体１４′の保持位置とが異なる第１〜第４、第６の実施形態に比べ、位置決め及び組み付けが容易であるという効果も得られる。さらに、止め輪１２の両端に爪部１２３ａ、１２３ｂを形成し、外筒１１に凹面部１１２を形成することにより、第１〜第４、第６の実施形態に比べ、上述したように回り止め転動体１４′を大型化して直動軸受機構１の剛性をさらに高めるという効果も得られる。この構成は、請求項４に係る本発明の実施の一形態である。なお、本実施形態を第１〜第４の実施形態に適用しても同様の効果が期待される。

以上のように、本発明に係る直動軸受機構は、保持手段に形成された第１の凹面と、阻止手段の端面に形成された第２の凹面とによって第２の転動体を保持し、第２の転動体が、軸溝に係合するようにしたことにより、１条の軸溝で済むために加工及び組み付けが容易で大量生産に好適であるという効果を有し、外筒に、複数の転動体を保持した保持器を内蔵し、保持器を介して外筒に挿通された軸が直線運動するようにした直動軸受機構等として有用である。

本発明の第１の実施形態に係る直動軸受機構の断面図（径方向、軸方向）である。本発明の第１の実施形態に係る直動軸受機構及び各部品の正面図である。本発明の第１の実施形態に係る直動軸受機構の要部拡大図である。本発明の第２の実施形態に係る直動軸受機構の要部拡大図である。本発明の第３の実施形態に係る直動軸受機構の要部拡大図である。本発明の第４の実施形態に係る直動軸受機構の要部拡大図である。本発明に包含されない第５の実施形態に係る直動軸受機構の断面図（径方向、軸方向）である。第５の実施形態に係る直動軸受機構の要部拡大図である。本発明の第６の実施形態に係る直動軸受機構の要部拡大図である。本発明の第７の実施形態に係る直動軸受機構及び各部品の正面図である。本発明の第７の実施形態に係る直動軸受機構の要部拡大図である。

符号の説明

１直動軸受機構
１１外筒（「軸支持手段」に相当する）
１２止め輪（「阻止手段」に相当する）
１３保持器（「保持手段」に相当する）
１４、１４′ 回り止め転動体（「第２の転動体」に相当する）
１５転動体（「第１の転動体」に相当する）
１６軸
１７回り止めピン（「係合軸」に相当する）
１１１貫通孔
１１２外筒の凹面部（「軸支持手段に形成された凹面」に相当する）
１２１止め輪の凹面部（「第２の凹面」に相当する）
１２１′ 止め輪の端面
１２２止め輪の分割部（「阻止手段に形成された間隙」に相当する）
１２３ａ、１２３ｂ止め輪の爪部
１３１、１３１′、１３１″ 保持器の凹面部（「第１の凹面」、「保持手段に形成された凹面」に相当する）
１３２無限軌道溝
１３２ａ無限軌道溝の旋回部
１３２ｂ無限軌道溝の直線部
１３３保持器の保持溝
１６１、１６１′ 軸溝
１６１ａ、１６１ａ′ 軸溝の底部
１６１ｂ、１６１ｂ′ 軸溝の縁部
１６１ｃ、１６１ｃ′ 軸溝の縁部
１７１回り止めピンの先端部

Claims

長手方向に直線運動する軸と、軸を挿通して支持する軸支持手段と、軸と軸支持手段との間に介在する複数の第１の転動体と、複数の第１の転動体を保持する保持手段と、保持手段が軸支持手段から離脱するのを阻止する保持手段離脱阻止手段と、を備えた直動軸受機構であって、
上記軸の周面に長手方向に伸びる１条の軸溝を、保持手段に第１の凹面を、そして保持手段離脱阻止手段の端面に第２の凹面をそれぞれ形成し、両凹面に、別に用意した第２の転動体を保持させ、かつ第２の転動体が軸溝に係合するようにしたことを特徴とする直動軸受機構。
請求項１に記載の直動軸受機構において、
第２の転動体が球形であり、第１の凹面と、第２の凹面と、によって略球面を形成するようにしたことを特徴とする直動軸受機構。
長手方向に直線運動する軸と、軸を挿通して支持する軸支持手段と、軸と軸支持手段との間に介在する複数の第１の転動体と、複数の第１の転動体を保持する保持手段と、保持手段が軸支持手段から離脱するのを阻止する保持手段離脱阻止手段と、を備えた直動軸受機構であって、
上記軸の周面に長手方向に伸びる１条の軸溝を、そして保持手段に凹面をそれぞれ形成し、該凹面と保持手段離脱阻止手段の端面とに、別に用意した第２の転動体を保持させ、かつ第２の転動体が軸溝に係合するようにしたことを特徴とする直動軸受機構。
長手方向に直線運動する軸と、軸を挿通して支持する軸支持手段と、軸と軸支持手段との間に介在する複数の第１の転動体と、複数の第１の転動体を保持する保持手段と、保持手段が軸支持手段から離脱するのを阻止する保持手段離脱阻止手段と、を備えた直動軸受機構であって、
上記軸の周面に長手方向に伸びる１条の軸溝を形成し、保持手段離脱阻止手段を両端側に爪部が形成された略Ｃ字状の止め輪から構成し、保持手段に凹面を、そして軸支持手段に凹面をそれぞれ形成し、前記の両爪部と両凹面とに、別に用意した第２の転動体を保持させ、かつ第２の転動体が軸溝に係合するようにしたことを特徴とする直動軸受機構。