JP6096627B2 - 間隔をおいて環状に配列した２列の転動体の潤滑構造を有する伝動部品 - Google Patents

Description

本発明は潤滑構造を有する伝動部品に係り、特に、間隔をおいて環状に配列した２列の転動体の潤滑構造を有する伝動部品に関する。

図８に示すように、従来の間隔をおいて環状に配列した２列の転動体の潤滑構造を有する伝動部品の一種である。該伝動部品はナット回転式ボールねじであり、該ボールねじはナット(1)と軸受外輪(2)が一体に組み合わされて1つの軸受となったもので、該軸受外輪(2)は作業台(未表示)に固定される。動力モータ(未表示)はベルトで動力をナット(1)に伝送することにより、ナット(1)がねじ(3)に対して回転する。回転トルクは軸方向の運動に転換されて作業台を連動させる。主としてねじ(3)が固定されていることから、ねじ(3)回転時の慣性力がなく、細長比が大きいねじに用いても高速で送ることができ、また、比較的小型の駆動モータを採用することが可能である。主に半導体機械、木工機械、搬送装置等々に応用されており、現代の各種工業の応用機器等におけるその重要性については言うまでもない。

該軸受外輪(2)とナット(1)の間に最低2列またはそれ以上の環状に配列した転動体(4)は、軸受外輪(2)がナット(1)に対して回転するときのエネルギー消費を低減させることができるが、その耐用年数を延ばし、ボールねじの送り精度を保つために、該転動体(4)は必ず潤滑を行わなければならない。しかしながら、間隔をおいて環状に配列した2列の転動体(4)の潤滑構造を設計するとき、潤滑構造の体積を縮小するために、潤滑構造を潤滑剤注入孔(5)を軸受外輪(2)上の、間隔をおいて環状に配列した2列の転動体(4)の間の位置に設けると、潤滑剤注入孔(5)を通じて間隔をおいて環状に配列した2列の転動体(4)が潤滑されるが、このような潤滑構造は効果が高くない。それは、潤滑剤(グリース)を持続的に注入して間隔をおいて環状に配列した2列の転動体(4)間の環状空間(6)を満たしてはじめて転動体(4)の転動路への潤滑剤(グリース)の注入が確保されるため、注入設備の持続的な作動により、エネルギーを浪費するだけでなく、潤滑剤（グリース）の注入後に転動体(4)の転動により潤滑剤(グリース)がボールの両側に押し出されて、両側の潤滑剤(グリース)が潤滑効果を発揮できなくなり無駄になったり、余分な潤滑剤が軸受外輪からはみ出して周囲を汚したりするからである。

そのためこの問題を改善するための手段として、特許文献１〜４号が提案され、これらの先行技術は全て内外輪を有する軸受構造であり、その潤滑構造の設計は前述のナット回転式ボールねじと同じく、間隔をおいて環状に配列した２列の転動体の間に潤滑剤注入孔が設けられており、全て間隔をおいて環状に配列した２列の転動体の間に１個または複数個からなる潤滑剤導入構造が設けられ、注入した潤滑剤を該転動体転動路に導入して、または直接転動体上に噴射して潤滑を行い、十分な潤滑効果を得るようになっている。しかしながら、前述の各先行技術を見たところ、その潤滑剤導入構造は全て１個または複数個の独立部材からなるために組立てが煩雑で煩わしく、組立所要時間が長くなって相対的に製造コストがアップし、また、規格の小さい、間隔をおいて環状に配列した２列の転動体の軸受になると、該潤滑剤導入構造の製造が更に困難で、組立ても難しくなる。したがって、その製造可能性については検討が待たれるところであり、前述の先行技術は確かに改善の必要性がある。
上述の先行技術の問題点を念頭において本発明者が研究、改良を行った末、ついに発明の目的を達成する以下の発明に至った。

米国特許公告第３８８５８４２号 米国特許公告第７２２００５９号 米国特許公告第６１５２６０６号 米国特許公告第３９４０１９１号

そこで、本発明の最も重要な目的は、間隔をおいて環状に配列した２列の転動体の潤滑構造を有する伝動部品を提供することにある。

本発明の次に重要な目的は、組立てが容易で、部品数が最も少なく、間隔をおいて環状に配列した２列の転動体の潤滑構造を有する伝動部品を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、間隔をおいて環状に配列した２列の転動体の潤滑構造を有する伝動部品であって、１個の第１環状体と、１個の第２環状体と、複数の転動体と、２個の保持器と、を含み、
第１環状体は、その外周面に間隔を空けて２本環状に設けた外側回転溝を有し、両該外側回転溝の間の部分を外つばとし、
第２環状体は、その内周面に２本の該外側回転溝にそれぞれ向かい合う内側回転槽を有し、両該内側回転槽の間の部分を内つばとし、該第２環状体の外周面には該内つばを貫通する潤滑剤注入孔１個を設け、該注入孔は該外つばに向き合うように設け、両該外側回転溝と両該内側回転槽は両外的負荷経路をそれぞれ構成し、
保持器は環状構造をなし、間隔をおいて複数個配列された保持部を持ち、該保持部はその中に該転動体を設置し、複数の該転動体を設置した両保持器を両該外的負荷経路にそれぞれ置き、当該第１環状体と第２環状体が互いに回転し合うとき、該保持器は転動体に連動して時計周りまたは反時計回りに回転し、
両保持器の端面の片側には、突き出た潤滑剤導入構造を1ヶ所設け、両該保持器の潤滑剤導入構造は該内つばと外つばの間にそれぞれ収容され、該潤滑剤導入構造は２ヶ所の潤滑剤導入凹部を持ち、両導入凹部は第１辺、第２辺、底辺及び開口部端からなり、該第１辺及び第２辺はそれぞれ該底辺及び開口部端の両側に位置し、該第１辺及び第２辺、底辺及び開口部端はおおむねＵ形を呈する該潤滑剤導入凹部を構成し、該底辺は該転動体に一定の距離をおいて隣接して設け、両該潤滑剤導入凹部の該開口部端の一方は時計回り方向に向けて設け、他方は反時計回り方向に向けて設ける。

本発明は、上記の潤滑剤導入構造を保持器に採用することにより、十分な潤滑効果を発揮すると共に、部品数を減らし、組立時間を短縮して、製造コストの低減をもたらすという効果を奏する。

本発明の好適な実施例１の、間隔をおいて環状に配列した２列の転動体の潤滑構造を有する伝動部品の構成図である。 本発明の好適な実施例１の、間隔をおいて環状に配列した２列の転動体の潤滑構造を有する伝動部品の組立図である。 本発明の好適な実施例１の、間隔をおいて環状に配列した２列の転動体の潤滑構造を有する伝動部品の立体図であり、そのうち軸受アセンブリは局部的に断面図となっている。 本発明の好適な実施例１の、間隔をおいて環状に配列した２列の転動体の潤滑構造を有する伝動部品の軸方向の断面図である。 本発明の好適な実施例１の、間隔をおいて環状に配列した２列の転動体の潤滑構造を有する伝動部品の径方向の断面図であり、その断面の位置は外側回転部品の位置である。 本発明の好適な実施例１の、間隔をおいて環状に配列した２列の転動体の潤滑構造を有する伝動部品の保持器の潤滑剤導入構造の細部の特徴の名称図である。 本発明の好適な実施例２の、間隔をおいて環状に配列した2列の転動体の潤滑構造を有する伝動部品の立体図であり、そのうち軸受アセンブリは局部的に断面図となっている。 従来の間隔をおいて環状に配列した２列の転動体の潤滑構造を有する伝動部品の説明図である。

本発明の特徴および技術内容のよりよい理解のために、本発明の実施方式の説明及び図面を参照していただきたい。ただし、この実施方式及び図面は説明及び参考用のものであり、これらにより本発明に対するいかなる制限も加えられるものではない。

図１から図６までに示しているのは、本発明の好適な実施例１の図面である。本実施例１は間隔をおいて環状に配列した2列の転動体の潤滑構造を有する伝動部品の一種であり、本実施例１において、該伝動部品はナット回転式ボールねじの一種であり、該ナット回転式ボールねじは、ねじ軸(1)１本、第１環状体(2)１個、第２環状体(3)１個、循環部品(4)２個、第１転動体(5)複数個、保持器(6)２個及び第２転動体(7)複数個からなる。該ねじ軸(1)は、一方向に延伸した細長い棒状構造を持ち、該延伸方向を軸方向(X)と称し、該ねじ軸(1)の外周面にはらせん状の回転溝(11)を有する。

該第１環状体(2)は、その外周面(22)に間隔をおいて２本環状に設けた外側回転溝(221)を有し、両該外側回転溝(221)の間を外つば(222)と称す。該第１環状体(2)の第１内周面(21)には該回転溝(11)に対応する回転槽(211)を設け、該回転溝(11)及び回転槽(211)は１本の内的負荷経路(90)を構成する。

該内的負荷経路(90)には該第１転動体(5)を挿入し、第１環状体(2)には軸方向(X)に設けた循環孔(23)を設ける。両該循環部品(4)はそれぞれ１本ずつ循環経路(41)を持ち、第１環状体(2)の循環孔(23)の両端にそれぞれ設置し、また、両該循環経路(41)の一端は該循環孔(23)の両端にそれぞれ接続し、他の一端は該内的負荷経路(90)の両端にそれぞれ接続して、１本の完全な循環経路を構成して第１転動体(5)の循環に用いる。

該第２環状体(3)は、その第２内周面(31)に両外側回転溝(221)にそれぞれ向かい合う内側回転槽(311)を有し、両該内側回転槽(311)の間を内つば(312)と称す。該第２環状体(3)の外周面には該内つば(312)を貫通する潤滑剤注入孔(32)を設け、該潤滑剤注入孔(32)は該外つば(222)に向き合うように設け、両該外側回転溝(221)と両内側回転槽(311)は両外的負荷経路(100)をそれぞれ構成する。

両該保持器(6)は、環状構造をしており、間隔をおいて配列される複数個の保持部(61)を有し、該保持部(61)は第２転動体(7)を中に収容する。複数の該第２転動体(7)を収容する両該保持器(6)は両該外的負荷経路(100)にそれぞれ設置し、当該第１環状体(2)と第２環状体(3)が互いに回転し合うとき、該保持器(6)は該第2転動体(7)に連動して時計回り(S)または反時計回り(R)に回転する。両該保持器(6)の端面(65)の片側には突き出た潤滑剤導入構造(62)を１ヶ所設ける。

また、両該潤滑剤導入構造(62)は該内つば(312)と外つば(222)の間にそれぞれ設置する。該潤滑剤導入構造(62)は潤滑剤導入凹部(621)を２ヶ所有し、両該潤滑剤導入凹部(621)は第１辺(6211)、第２辺(6212)、底辺(6214)及び開口部端(6213)からなる。該第１辺(6211)及び第２辺(6212)は該底辺(6214)及び開口部端(6213)の両側にそれぞれ位置し、該第１辺(6211)及び第２辺(6212)、底辺(6214)及び開口部端(6213)はおおむねＵ形を呈する該潤滑剤導入凹部(621)を構成し、該底辺(6214)は該転動体(7)に一定の距離をおいて隣接して設ける。両該潤滑剤導入凹部(621)の該開口部端(6213)のうち一方は時計回り方向(S)に向けて設け、もう一方は反時計回り方向(R)に向けて設ける。

また、図６に示すように、保持器(6)について、該潤滑剤導入構造(62)を設けたためにその強度に影響して保持器(6)が割れやすい問題を発生させないために、本発明の潤滑剤導入凹部(621)の構造は特殊方式の定義を有しており、これにより前述の問題の発生を防止する。これについて次のとおり説明する。

該潤滑剤導入構造(62)は該保持器(6)の端面(65)から一定の距離分突き出ており、該距離を高さ(H)とすると、該高さ(H)は外つば(222)の幅(T)の２分の１未満にする。該開口部端(6213)の第１頂点(62132)から該保持部(61)の中心点(64)まで結んだ線を該第１辺(6211)とする。該第２辺(6212)は第１線分(62121)と第２線分(62122)からなる。該第１線分(62121)は、該開口部端(6213)の第2頂点(62133)を始点として該端面(65)に対して法線方向に伸ばした仮想辺(62131)から挟角(A)を挟んで延伸し、該端面(65)と交差した点(62123)に至るまでを該第１線分(62121)とする。なお、該挟角(A)の角度は40〜60°が最適で、この角度であれば潤滑剤を該第２転動体(7)に導入しやすい。該交点(62123)と該保持部(61)の中心点(64)を結んだ線が第２線分(62122)となる。

該保持部(61)の中心点(64)から外側に安全な肉幅をとって広げた辺(63)を引くと、該安全肉幅辺(63)は本実施例においては円形になり、該安全肉幅辺(63)の直径(D1)は第２転動体(7)の直径(D)の1.15〜2倍とし、該安全肉幅辺(63)の大きさは該第２転動体(7)の大きさによって変わり、第２転動体(7)が大きくなるほど該安全肉幅辺(63)の寸法も大きくなり、第２転動体(7)が小さくなるほどその逆になる。該安全肉幅辺(63)から保持部(61)の内面(611)までの距離(F)をとった間の部分を安全肉幅(66)の定義とすると、該安全肉幅(66)は該第２転動体(7)の保持部(61)内における強度発現の源に制限を加えるものであり、該安全肉幅(66)が狭くなるもしくは局部的に欠けが生じると、該保持部(61)の該第2転動体(7)の能力の制御に影響が生じるおそれがある。

一方、該安全肉幅辺(63)は該第１辺(6211)及び第２線分(62122)と２点でそれぞれ交わるが、両該点を第１交点(62141)及び第２交点(62142)とすると、該第１交点(62141)と該第２交点(62142)の間がすなわち該底辺(6214)である。前述の定義によれば該潤滑剤導入凹部(621)を該安全肉幅(66)の外側の位置に設けることができるため、該潤滑剤導入凹部(621)を設けた保持器(6)に元から備わっている強度を維持でき、該保持器(6)が割れる問題の発生を防止できる。

その他、該保持器(6)の材料使用削減のため及び軽量化ニーズに応えるために、両該潤滑剤導入凹部(621)の間に切り欠き(622)を設けてもよく、該切り欠き(622)は任意の形状でよい。本実施例ではＶ形構造になっているが、保持器(6)の強度に影響しないよう、必ず該安全肉幅(66)より外側の位置に設けなければならない。その他、該潤滑剤導入構造(62)は該保持器(6)の片側の端面のみに設けるため、該切り欠き(622)は該保持器(6)が回転時にふらつく現象の発生を防ぐ役目も果たす。

以上、本発明の各部品の構造及び部品同士の位置関係を説明した。次に、本発明の第1の好適な実施方式の実施形態を説明する。

図４と図５に示すように、該保持器(6)を該外的負荷経路(100)にはめ込んだ後、潤滑剤注入孔(32)を通じて潤滑剤を内つば(312)と外つば(222)の間に注入する。当該第１環状体(2)と第２環状体(3)が互いに回転し合うとき、該保持器(6)は第2転動体(7)に連動して回転するが、このとき該潤滑剤導入構造(62)も回転する。両該潤滑剤導入凹部(621)の開口部端(6213)の一方を時計回り方向(S)に向けて設け、他方を反時計回り方向(R)に向けて設けるため、該保持器(6)が時計回り(S)に回転しようと反時計回り(R)に回転しようと、該潤滑剤導入凹部(621)は潤滑剤注入孔(32)に注入された潤滑剤を第２転動体(7)あるいは第２転動体(7)の転動路に導き、十分な潤滑効果を発揮することができる。したがって、本発明は該潤滑剤導入構造を該保持器に採用することにより、部品数を減らし、組立時間を短縮して、製造コストの低減をもたらす。

図７は本発明の好適な実施例２を示すものである。本実施例２は該保持器(6)を２列式の転がり軸受に応用したもので、該軸受は第１環状体(1)及び第２環状体(2)を持つ。該第１環状体(1)の外周面には間隔を空けて２列設けた回転槽(未表示)があり、両回転槽の間の部位を外つば(未表示)と称す。第２環状体(2)は第1環状体(1)にかぶせて設置され、両該回転槽に向き合うようにそれぞれ設ける２本の回転溝(21)を有する。該回転溝(21)の間の部位を内つば(22)と称し、該第２環状体(2)の外周面には該内つば(22)を貫通する潤滑剤注入孔(23)を１個設ける。該回転槽と回転溝(21)との間に該保持器(6)を設置し、該転動体(3)を該回転槽と回転溝(21)に収容する。該保持器(6)の構造は好適な実施例１と同一で、やはり転動体(3)を配設した保持部(61)、及び潤滑剤引き入れから該転動体(3)あるいは該転動体(3)の転動路までの潤滑剤導入構造(62)を有する。また、両該保持器(6)の潤滑剤導入構造(62)は内つば(22)と外つばの間に向かい合うように設置することから、好適な実施例１と同様の効果を上げることが可能である。

＜本発明＞
実施例１
(1)：ねじ軸、(11)：回転溝、(2)：第１環状体、(21)：第１内周面、(211)：回転溝、(22)：外周面、(221)：外側回転溝、(222)：外つば、(23)：循環孔、(3)：第２環状体、(31)：第２内周面、(311)：内側回転溝、(312)：内つば、(32)：潤滑剤注入孔、(4)：循環部品、(41)：循環経路、(5)：第1転動体、(6)：保持器、(61)：保持部、(611)：内面、(62)：潤滑剤導入構造、(621)：潤滑剤導入凹部、(6211)：第１辺、(6212)：第２辺、(62121)：第１線分、(62122)：第２線分、(62123)：交点、(6213)：開口部端、(62131)：仮想辺、(62132)：第１頂点、(62133)：第２頂点、(6214)：底辺、(62141)：第１交点、(62142)：第２交点、(622)：切り欠き、(63)：安全肉幅辺、(64)：中心点、(65)：端面、(66)：安全肉幅、(7)：第２転動体、(90)：内的負荷経路、(100)：外的負荷経路、(H)：高さ、(F)：距離、(D、D1)：直径、(A)：挟角、(L1、L2)：線分長さ、(T)：幅、(X)：軸方向、(S)：時計回り、(R)：反時計回り。
実施例２
(1)：第１環状体、(2)：第２環状体、(21)：回転溝、(22)：内つば、(23)：潤滑剤注入孔、(3)：転動体、(6)：保持器、(61)：保持部、(62)：潤滑剤導入構造。
＜公知技術＞
(1)：ナット、(2)：軸受外輪、(3)：ねじ、(4)：転動体、(5)：潤滑剤注入孔、(6)：環状空間。

Claims (5)

1. 潤滑構造を有する伝動部品であって、
   １個の第１環状体と、１個の第２環状体と、複数の転動体と、２個の保持器と、を含み、
   該第１環状体はその外周面に間隔を空けて２本環状に設けた外側回転溝を有し、両該外側回転溝の間の部分を外つばと定義し、
   該第２環状体はその内周面に２本の該外側回転溝にそれぞれ向かい合う内側回転槽を有し、両該内側回転槽の間の部分を内つばと定義し、該第２環状体の外周面には該内つばを貫通する一つの潤滑剤注入孔を設け、該注入孔は該外つばに向き合うように設け、両該外側回転溝と両該内側回転槽は両外的負荷経路をそれぞれ構成し、
   該保持器は環状構造をしており、該保持器は間隔をおいて複数個配列された保持部を持ち、該保持部はその中に該転動体を設置し、複数の該転動体を設置した両保持器を両該外的負荷経路にそれぞれ設置し、当該第１環状体と第２環状体が互いに回転し合うとき、該保持器は転動体に連動して時計周りまたは反時計回りに回転し、
   両保持器の端面の片側には、突き出た潤滑剤導入構造を１ヶ所設け、両該保持器の潤滑剤導入構造は該内つばと外つばの間にそれぞれ収容され、該潤滑剤導入構造は２ヶ所の潤滑剤導入凹部を持ち、両導入凹部は第１辺、第２辺、底辺及び開口部端からなり、該第１辺及び第２辺はそれぞれ該底辺及び開口部端の両側に位置し、該第１辺及び第２辺、底辺及び開口部端はおおむねＵ形を呈する該潤滑剤導入凹部を構成し、該底辺は該転動体に一定の距離をおいて隣接して設け、両該潤滑剤導入凹部の該開口部端の一方は時計回り方向に向けて設け、他方は反時計回り方向に向けて設けることを特徴とする、間隔をおいて環状に配列した２列の転動体の潤滑構造を有する伝動部品。
2. 該開口部端には第１頂点及び第２頂点を設けることを特徴とする、請求項１に記載の間隔をおいて環状に配列した２列の転動体の潤滑構造を有する伝動部品。
3. 該第１頂点から該保持部の中心点を結ぶ線が該第１辺を構成し、該第２辺が第１線分と第２線分で構成され、該第１線分は第２頂点を始点とした該端面の法線方向の仮想辺から挟角をはさんだ方向に延伸し、該端面と交差した点に至るまでを該第１線分としたことを特徴とする、請求項２に記載の間隔をおいて環状に配列した２列の転動体の潤滑構造を有する伝動部品。
4. 該挟角は最適な角度が４０〜６０度であることを特徴とする、請求項３に記載の間隔をおいて環状に配列した２列の転動体の潤滑構造を有する伝動部品。
5. 保持部の中心点から外側に広げた安全肉幅辺をとり、該安全肉幅辺の直径が転動体の直径の１．１５〜２倍であることを特徴とする、請求項１に記載の間隔をおいて環状に配列した２列の転動体の潤滑構造を有する伝動部品。