專利名稱：滾動裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及滾動裝置的改良。
背景技術(shù)：
通過在一對傳送槽之間插入多個滾動體所形成的滾動裝置，由于每 個滾動體向相同方向自轉(zhuǎn)而導致鄰接滾動體表面運動方向相反，因此， 在未安裝保持器的滾動裝置的情況下，因滾動體之間的接觸而產(chǎn)生很大 的滑動摩擦。
為了緩和所述滑動摩擦， 一般使用使?jié)L動體之間保持一定間隔的保 持器。(例如，參照專利文獻l)
專利文獻l:特開2005-163997號公報
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題
但是，即使使用專利文獻1的保持器，滾動體和保持器之間依然 產(chǎn)生滑動摩擦并且有可能發(fā)生轉(zhuǎn)矩增大和保持器損壞的危險。而且因 為保持器占有空間，所以滾動體尺寸相應地變小，成為限定負栽容量 的主要原因。
為了改善以上原有的缺點，本發(fā)明的目的為提供一種使進入負載 區(qū)域的滾動體之間產(chǎn)生間隔的滾動裝置。對照附圖閱讀以下說明則會 對本發(fā)明上述目的以及其他目的和新特征有更清楚的了解。不過，附 圖僅供解說之用，并不限定本發(fā)明記述的范圍。 解決課題的方法
為了達到上述目的本發(fā)明的權(quán)利要求1中的滾動裝置，包括由 至少一對傳送槽構(gòu)成的傳送路徑；以可自由滾動的方式插入在上述傳送 路徑中的多個滾動體，上述滾動體由圓柱型、圓錐型或桶型形成，或者 由這些復合曲面形成，其中，形成上述滾動體只抵接于上述傳送路徑的一側(cè)的傳送槽的區(qū)域，或者形成使作用于上述傳送路徑的一側(cè)的傳送槽與上述滾動體之間的摩擦力比作用于另 一個傳送槽和上述滾動體之間的摩擦力大的區(qū)域，此區(qū)域具有從上述滾動體自轉(zhuǎn)中心到上述一側(cè)的傳送槽和上述滾動體的接觸點的接觸半徑比其他區(qū)域小的接觸點變更路徑。
另外權(quán)利要求2的發(fā)明中的一種循環(huán)式滾動裝置，該裝置包括由至少一對傳送槽構(gòu)成的傳送路徑；以可自由滾動的方式插入在上述傳送路徑中的多個滾動體；將兩端與上述傳送路徑的一側(cè)的上述傳送槽相連接使上述滾動體能夠循環(huán)的循環(huán)路徑，上述滾動體由圓柱型、圓錐型或桶型形成，或者由這些復合曲面形成，上述傳送路徑內(nèi)的上述滾動體從上述循環(huán)路經(jīng)一端被引入上述循環(huán)路徑內(nèi)并從上述循環(huán)路徑的另 一端返回到上述傳送路徑，其中，上述循環(huán)路徑的至少一端部具有從上述滾動體自轉(zhuǎn)中心到與上述滾動體接觸點的接觸半徑比其他區(qū)域小的接觸點變
更路徑。
另外在權(quán)利要求3的發(fā)明中，對于使作用于上述傳送路徑的一側(cè)的上述傳送槽和上述滾動體之間的摩擦力比作用于另 一側(cè)的上述傳送槽和上述滾動體之間的摩擦力大的區(qū)域的上述傳送路徑，通過使與傳送方向成直角方向的剛性比上述傳送路徑的其他部分小，或者使上述傳送槽的間隔比其他部分大，生成上述滾動體被上述傳送槽略微夾持的無負載區(qū)域。
另外在權(quán)利要求4的發(fā)明中，對于上述接觸點變更路徑的與上述滾動體的接觸面或上述滾動體的與上述接觸點變更路徑的接觸面的至少一側(cè)接觸面，使與上述滾動體自轉(zhuǎn)方向成直角方向的表面粗糙度比對置的
觸面的:與滾;體自"方向成直角方;的表面粗糙度i。另外i權(quán)利要
求5的發(fā)明中，在上述接觸點變更路徑的與滾動體的接觸面以及滾動體的與接觸點變更路徑的接觸面的滾動體自轉(zhuǎn)方向上形成有相互嚙合的凹凸齒。
另外在權(quán)利要求6的發(fā)明中，使上述接觸點變更路徑的滾動體傳送方向的形狀向與上述滾動體的接觸面成內(nèi)面的方向彎曲。另外在權(quán)利要求7的發(fā)明中，使用強磁性體作為上述滾動體的材質(zhì)，并于上述接觸點變更路徑上施加磁力。
6另外在權(quán)利要求8的發(fā)明中，上述接觸點變更路徑與每個滾動體的接觸點為與傳送方向正交的兩處。另外在權(quán)利要求9的發(fā)明中，上述滾動體為圓柱型，在上述傳送路徑是使?jié)L動體扭動為前提的路徑的滾動裝置中，對于從上述滾動體自轉(zhuǎn)中心到上述接觸點變更路徑與上述滾動體的兩處接觸點的接觸半徑，使上述曲率的外側(cè)半徑比內(nèi)側(cè)半徑大。
另外在權(quán)利要求10的發(fā)明中，接觸點變更路徑上具有具備與滾動體的外徑相抵接的梁部的保持器。另外在權(quán)利要求11的發(fā)明中，上述滾動體為圓柱型，在具有具備與滾動體外徑相抵接的梁部的保持器的推力滾動軸承中，在使?jié)L動體抵接于保持器梁部時，滾動體自轉(zhuǎn)軸偏離軸承旋轉(zhuǎn)中心。另外在權(quán)利要求12的發(fā)明中，該裝置是至少包括外輪、內(nèi)輪、滾動體以及形成接觸點變更路徑的圓環(huán)狀減速板而構(gòu)成的滾動軸承，減速板對法線方向力彈性地嵌在外輪或內(nèi)輪上。
另外在權(quán)利要求13的發(fā)明中表示一種滾動裝置的使用方法，該裝置包括由至少一對傳送槽構(gòu)成的傳送路徑；以可自由滾動的方式插入在上述傳送路徑中的多個滾動體，其中，以如下方式設置傳送槽形成上述滾動體只抵接于上述傳送路徑的一側(cè)的傳送槽的區(qū)域，或形成使作用于上述傳送路徑的一側(cè)的傳送槽與上述滾動體之間的摩擦力比作用于另一側(cè)傳送槽和上述滾動體之間的摩擦力大的區(qū)域，此區(qū)域中，從上述滾動體自轉(zhuǎn)中心到上述一側(cè)傳送槽與上述滾動體接觸點的接觸半徑比其他區(qū)域小。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，由于滾動體在接觸點變更路徑上相互抵接，對齊間隔后形成指定間隔并進入負載區(qū)域，因而能夠不使用保持器條件下防止?jié)L動體在負載區(qū)域碰撞，從而能夠抑制由于碰撞產(chǎn)生的摩擦阻力增大。并且通過將保持器的空間分配給滾動體，能夠使負栽容量增大，從而具有不受保持器材質(zhì)引起的環(huán)境制約影響的效果。而且設計保持器時也一樣，由于在接觸點變更路徑上滾動體抵接于保持器并對齊與保持器的間隔后形成指定間隔，因此能夠使?jié)L動體相對于保持器的位置一致，并且能夠通過保持器來抑制滾動體碰撞的現(xiàn)象。
圖la為本發(fā)明實施例1的滾動軸承沿圖lb中X-X線的剖面圖。
圖lb為沿圖la中Y-Y線的剖面圖。
圖2為本發(fā)明實施例2的滾子的段部和減速板。
圖3a為本發(fā)明實施例3的桶型滾動軸承沿圖3b中X-X線的剖面圖。
圖3b為沿圖3a中Y-Y線的剖面圖。
圖3c為沿圖3a中Z-Z線的剖面圖。
圖4為本發(fā)明實施例4的錐形滾動軸承剖面圖。
圖5為本發(fā)明實施例5的直動引導裝置。
圖6為本發(fā)明實施例6的推力滾動軸承。
圖7為本發(fā)明實施例7的循環(huán)式直動引導裝置沿循環(huán)路徑的剖面圖。圖8為本發(fā)明實施例8的循環(huán)式直動引導裝置沿循環(huán)路徑的剖面圖。圖9為本發(fā)明實施例9的滾柱螺紋裝置沿循環(huán)路徑的剖面圖。圖IO為本發(fā)明實施例IO的滾柱螺紋裝置沿循環(huán)路徑的剖面圖。圖11為本發(fā)明實施例11的角接觸球軸承剖面圖。附圖標記說明
A接觸點變更路徑
1外輪
2內(nèi)輪
3滾子
4減速板
6、 11軌道
7保持器
9滑塊
10下部軌道軸
12滑塊主體
13
14磁鐵
15螺旋軸
16螺母
17循環(huán)部件18 滾珠具體實施方式
實施例1
接下來，參照附圖對本發(fā)明的滾動裝置進行詳細說明。 圖la、 lb為本發(fā)明實施例1的滾動軸承。圖la為沿圖lb中X-X 線的剖面圖，圖lb為沿圖la中Y-Y線的剖面圖。其包括內(nèi)側(cè)具有傳 送槽la的外輪l;外側(cè)具有傳送槽2a的內(nèi)輪2;以及具有預栽荷可轉(zhuǎn)動 地插入在這些傳送槽之間的多個滾子3，在滾子3的兩端具有直徑縮小 并且自轉(zhuǎn)方向表面粗糙度比傳送槽2a高的段部3a。外輪1的傳送槽la 的兩側(cè)具有槽lb,減速板4嵌入于該槽中，由打入外輪的螺栓5來對兩 端進行約束。減速板4的內(nèi)輪側(cè)與滾子的段部3a相抵接，加工該部分滾 子傳送方向的表面粗糙度使其比傳送槽2a高。并且減速板中央部相對于 槽lb的底部具有間隙，從而依靠減速板4的彈性以弱小的力擠壓滾子3。 (例如擠壓力為該軸承額定動載荷的1/20以下，優(yōu)選為1/100以下) 其次，對該軸承的作用進行說明。
固定外輪l,對內(nèi)輪2施加比預栽荷大的上方載荷F時，圖上方的 滾子處于負載區(qū)域，下方的滾子通過載荷F從預載荷中釋放而處于無負 載區(qū)域。在無負栽區(qū)域中，滾子通過減速板4的彈性被頂上去，直到滾 子外徑面與內(nèi)輪傳送槽2a抵接為止，這樣同時離開傳送槽la。稱與減 速板4的段部3a的接觸部為接觸點變更路徑。
以下數(shù)學表達式是使對本結(jié)構(gòu)的理解更加容易為目的，本表達式表 示傳送槽為直線時的概念，并不限制本實施例的范圍和本發(fā)明的范圍。
在與傳送槽之間不發(fā)生滑動的前提下，本結(jié)構(gòu)的滾子的公轉(zhuǎn)量為下式。
對于傳送槽la滾子的'〉轉(zhuǎn)量Y 〔mm〕 =X*R1/ ( Rl+R2 )
對于接觸點變更路徑a的滾子的公轉(zhuǎn)量Ya 〔 mm 〕 =X*Ra/ (Ra+R2 )
X:外輪1和內(nèi)輪2的相對移動距離〔mm〕
Rl:從滾子自轉(zhuǎn)中心到與傳送槽la的接觸點的半徑〔mm〕
R2:從滾子自轉(zhuǎn)中心到與傳送槽2a的接觸點的半徑〔mm〕
Ra:從滾子自轉(zhuǎn)中心到與接觸點變更路徑a的接觸點的半徑〔mm〕假設上式中滾子3的半徑為1.77mm，段部3a的半徑為1.25mm, 外輪固定，旋轉(zhuǎn)內(nèi)輪使傳送槽2a表面移動lmm時滾子的公轉(zhuǎn)量為如下。
(1) 對于與傳送槽la接觸的滾子， Y=l*1.77/ (1.77+1.77) =0.50mm
(2) 對于與接觸點變更路徑a接觸的滾子， Ya=l*1.25/ (1.25+1.77) =0.41mm
由此可知，在接觸點變更路徑a滾動的滾子的公轉(zhuǎn)量比負載區(qū)域滾 子的公轉(zhuǎn)量小。
另一方面，不考慮接觸點變更路徑a和滾子之間的關(guān)系，而只考慮 滾子和內(nèi)輪的傳送槽2a滾動接觸的情況，則因為在傳送槽2a的全部區(qū) 域中滾子中心與傳送槽2a的滾子接觸點之間距離R2相同，因而滾子的 公轉(zhuǎn)量也相同，雖然與上述結(jié)果不一致，但在本結(jié)構(gòu)中通過使接觸點變 更路徑a和滾子段部3a的表面粗糙度比內(nèi)輪傳送槽2a和滾子外徑面表 面粗糙度高的方式，在內(nèi)輪的傳送槽2a和滾子外徑面之間產(chǎn)生滑動，從 而使接觸點變更路徑a的滾子公轉(zhuǎn)量減少。
接下來對使?jié)L子間隙成指定值的方法進行說明。
滾子間隔為從一個滾子離開接觸點變更路徑后，到下一個滾子離開 接觸點變更路徑的對于傳送槽的相對移動距離X乘以每lmm相對移動 距離相對應的公轉(zhuǎn)量差(上述Y-Ya)所得出的值。本例中因為滾子之間 接觸時滾子的間距和其直徑一樣為3.54mm，因此上述X為其2倍 7.14mm。
從而滾子的i殳計間隙為7.14mmx (0.5-0.41) =0.64mm。但是由于需 要加上潤滑條件產(chǎn)生的微小滑動等因素，因此優(yōu)選地通過實驗來決定。
并且滾子的間隙值應為不隨在負栽區(qū)域中的滾子公轉(zhuǎn)速度的不同而 再次抵接的值，因此優(yōu)選地也考慮運動條件而通過實驗來決定，例如 O.lmm至lmm，在大型滾動裝置中可以i殳定為3mm等。雖然有可能產(chǎn) 生由于滾子公轉(zhuǎn)量偏差等使在接觸點變更路徑a上滾子之間不抵接的情 況，但是此種情況只是使進入負栽區(qū)域的滾子的間隔變大，因而不是問 題。
以上為外輪l固定，承受一定方向載荷的內(nèi)輪2旋轉(zhuǎn)的情況，但并 不局限于此，固定重心與旋轉(zhuǎn)中心不一致的有質(zhì)量的物體的情況等，例如施加由物體產(chǎn)生的離心力，并且此離心力方向旋轉(zhuǎn)的情況下，將物體
固定于圖la外輪下方的位置，固定內(nèi)輪并旋轉(zhuǎn)外輪。這樣，負載產(chǎn)生的 施加于外輪的離心力等力與圖中F方向相反，由于接觸角變化路徑a成 為無負載區(qū)域，因此能夠得到與載荷F的方向不改變時相同的效果。此 外，外輪和內(nèi)輪同時旋轉(zhuǎn)的情況下也同樣能夠?qū)慕佑|點變更路徑出來 的滾子產(chǎn)生間隙。
并且，本例中雖然是由載荷F產(chǎn)生的徑向間隙(滾動體擠壓外輪內(nèi) 面時滾動體和內(nèi)輪外面的間隔)而使接觸角變化路徑a成為無負栽區(qū)域， 還可以在不增加外部載荷狀態(tài)下具有徑向間隙，在被施加預載荷的軸承 中，也可以通過使接觸角變化路徑比其他傳送槽部分深的方式來形成與 滾珠之間的間隙。
在一側(cè)載荷或預載荷非常小的情況，以由接觸點變更路徑的滑動所 產(chǎn)生的摩擦來提高直動引導的衰減性為目的的情況，接觸點變更路徑被 油浴等能夠供給充足潤滑劑的情況等條件下，在對全部滾子施加預栽荷 的狀態(tài)下，對接觸點變更路徑a不采用使與滾子的傳送方向成直角方向 的剛性比上迷傳送路徑的其他部分小的方法，即也可以為不形成無負載 區(qū)域的結(jié)構(gòu)。
并且，雖然本例中通過減速板4的彈性使?jié)L子擠壓內(nèi)輪，也可以設 定使減速板4和滾子段部3a的間隙比滾子外徑面和傳送槽la的間隙小。
此外，亦可以不增加接觸點變更路徑a的滑動摩擦系數(shù)，而通過涂 覆低摩擦系數(shù)的薄膜等方法，使與接觸點變更路徑對置的傳送槽的摩擦 系數(shù)降低。并且，亦可以使用永久磁鐵制造減速板4，通過其對強磁體 滾子的吸引來增大摩擦力。
實施例2
圖2為本發(fā)明實施例中滾子段部3a與減速板4的接觸部分的詳細 圖，圖中未顯示的部分因和圖1的結(jié)構(gòu)一樣所以省略。
本實施例中在一對減速板4的與段部3a的接觸面以及兩側(cè)段部3a 的與減速板4的接觸面的滾動體自轉(zhuǎn)方向上，形成有互相嚙合凹凸齒3b 和4a。
滾子由于不均等的外部載荷等原因產(chǎn)生其旋轉(zhuǎn)軸發(fā)生傾斜于與傳送 方向成直角的方向的偏離。若偏離角度過大則產(chǎn)生摩擦力增大等壞影響，所以一直以來通過保持器來控制偏離。本實施例中因為可以通過兩側(cè)齒 的嚙合對進入接觸點變更路徑的滾子的公轉(zhuǎn)相位進行個別控制，因此除
了避免減速板4與滾子間產(chǎn)生滑動外，能夠?qū)ζx的滾子進行矯正使其 回到正常角度。
但是，由于無法矯正帶著超過l個齒的偏離而進入的滾子，所以優(yōu) 選根據(jù)使用條件等來決定齒距以及對應于減速板4的每1個軸承的設置 數(shù)量。通過使齒合部成為無負載區(qū)域，就不需要使齒的表面硬度特別高， 例如滾子段部3a的齒能夠通過切除經(jīng)熱處理后的滾子的硬化表面后滾 軋成形，減速板4能夠通過鋼板沖切或樹脂注塑成形等廉價的制造方法 獲得。
實施例3
圖3為本發(fā)明中將接觸點變更路徑a設置在內(nèi)輪的桶型滾動軸承的 實施例。圖3a為沿圖3b中X-X線的剖面圖，圖3b為沿圖3a中Y-Y線 的剖面圖，圖3c為沿圖3a中Z-Z線的剖面圖。桶型滾子3在其中央以 圓環(huán)狀形成槽底為R面的槽3d。外輪l與以往的軸承構(gòu)造相同。內(nèi)輪2 為在傳送槽2a中央分割成兩部分的結(jié)構(gòu)，在其分割面形成有圓環(huán)狀槽 2b。槽2b中以間隙配合的方式安裝有圓環(huán)狀減速板4，通過打入內(nèi)輪的 銷5來約束減速板4旋轉(zhuǎn)。
因為減速板4的外徑比在滾子3的外徑與內(nèi)輪傳送槽2a接觸狀態(tài)下 的滾子的槽3b的槽底的內(nèi)接圓直徑稍大，作為效仿滾子槽底R面的R 面。另一方面，為了容許滾子3的外徑與接觸內(nèi)輪的傳送槽2a的位置為 止的減速板的變形，減速板內(nèi)徑相對內(nèi)輪的槽2b底部保留有足夠的間 隙。雖然是外輪和內(nèi)輪包著桶型滾子的結(jié)構(gòu)，也可以卸下一側(cè)內(nèi)輪進行 滾子3和減速板4的裝配，從而能夠裝配許多滾子。
接下來說明軸承的作用。與實施例l相同，在此軸承內(nèi)輪上方施加 載荷時，因為圖3a上方的滾子處于負載區(qū)域，通過施加載荷使減速板4 被向下擠壓，滾子外徑部與內(nèi)輪傳送槽2a接觸從而承受載荷。另外，側(cè) 方的滾子也由預載荷使減速板4產(chǎn)生彈性變形使?jié)L子外徑部分接觸于內(nèi) 輪的傳送槽2a。
雖然此種狀態(tài)下，這些區(qū)域的滾子和內(nèi)輪與傳送槽2a和減速板4 兩側(cè)接觸(圖3b)，但由于減速板剛性低，滾子受減速板的反作用力與
12傳送槽2a相比小，因此滾子在與減速板接觸面邊滑動邊在傳送槽上滾 動。
此外，因為上述反作用力小，所以限制由和減速板4間的滑動產(chǎn)生 的壞影響(滾動摩擦增加、接觸面損耗)。
另一方面，由于所施加的載荷，下方的滾子變成無預栽荷的狀態(tài)， 因此通過來自減速板4的接觸壓力在與傳送槽2a之間形成間隙。(圖 3c )從而滾子在外輪的傳送槽la和減速板4的夾持下公轉(zhuǎn)。這部分的減 速板成為接觸點變更路徑a。因為減速板4的與滾子的槽3d的接觸部分， 與傳送槽la的桶型相比形成更小R面之間的接觸，因此，由于楔子作 用而摩擦力大。從而滾子在與傳送槽la之間滑動時相對內(nèi)輪2的滾子的 公轉(zhuǎn)量減少，滾子之間相抵接。若滾子進一步公轉(zhuǎn)并且所施加的載荷影 響減弱，則預載荷推減速板使?jié)L子外徑面和傳送槽2a接觸并增加公轉(zhuǎn) 量，結(jié)果，使?jié)L子之間產(chǎn)生間隙。
本實施例的特征為，接觸點變更路徑的位置隨載荷方向變化而變化。 例如圖中由于減速板4形成于內(nèi)輪，雖然隨內(nèi)輪的旋轉(zhuǎn)減速板4也隨之 旋轉(zhuǎn)，但只要所施加的載荷恒定，接觸點變更路徑a在圖中的位置就是 固定的。并且若施加負載方向改變，則與其相伴地在載荷對側(cè)的內(nèi)輪部 形成接觸點變更路徑a。此外，即使減速板4不安裝于內(nèi)輪而安裝于外 輪也具有同樣功能。
實施例4
圖4為在錐形滾動軸承中的本發(fā)明實施例的剖面圖。與錐形滾子3 左右直徑差相配合地，在滾子兩端形成的段部3a的直徑dKd2。本例中 的減速板4兼?zhèn)錆L子推力方向的約束，于外輪l的兩側(cè)面作為圓環(huán)狀梁 形成一體。梁的內(nèi)徑僅在作為接觸點變更路徑a的部分稍微變小(例如 半徑為5fim 100pm程度)，在此部分中，滾子不在外輪的傳送槽la 上公轉(zhuǎn)，而段部3a在接觸點變更路徑a上公轉(zhuǎn)。因為段部直徑dl<d2 從而d2部公轉(zhuǎn)量比dl部公轉(zhuǎn)量大，所以滾子軌跡效仿由滾子外徑錐形 而設定的公轉(zhuǎn)軌跡。
可以使用機械加工直接形成接觸點變更路徑，也可以通過在加工時 于接觸點變更路徑a部分附加拉拽載荷使之彈性變形，或?qū)ζ溥M行局部
13加熱使其熱膨脹等手段，使加工前的形狀發(fā)生變形，再加工成圓形就能夠僅使變形部的直徑變小。
并且在外輪1的外徑部形成段部lc來對梁部的徑向剛性進行調(diào)整。
這是為了，當超出預期的栽荷作用于接觸點變更路徑a部分時，通過使梁部產(chǎn)生彈性變形使?jié)L子外徑面抵接于傳送槽la從而防止接觸點變更路徑3破損。實施例5
圖5是非循環(huán)型直動引導裝置的本發(fā)明的實施例，包括剖面為-形狀的軌道6、保持器7、滾子3，本裝置設置于安裝面8和作為傳送面的滑塊9之間使用。在3形狀的軌道6的底部形成有傳送槽6a、比傳送槽6a表面粗糙度高的兩側(cè)壁部上緣6b，壁部上緣6b與傳送槽6a的高度差比滾子3的外徑和段部3a的半徑差略微小。并且軌道6中間部分兩側(cè)設置有狹縫6c，安裝面8在此狹縫部分形成有背隙8a。
保持器具有與滾子數(shù)量相同的容室，容室傳送方向的與滾子之間的間隙，比實施例1中說明的設計的間隙稍窄。
接下來說明該軸承的作用。圖中滑塊處于從右向左移動狀態(tài)，兩端的4個滾子的段部3a與軌道的壁部上緣6b不接觸，滑塊的載荷由傳送槽6a承受。另一方面，在X-X剖面中，由于背隙8a和狹縫6c的存在而傳送槽6a略微彎曲，因此滾子段部3a與軌道壁部上緣6b接觸，滾子在與傳送槽6a的接觸部滑動，將壁部上緣6b作為滾動接觸點變更路徑a來發(fā)揮作用。
雖然保持器7的容室的左壁7a被兩側(cè)4個滾子外徑部擠壓而向左方向運動，但是因為中間的滾子公轉(zhuǎn)速度慢從而通過抵接于容室右壁7b來修正滾子的姿態(tài)和間隔。隨后從接觸點變更路徑a出來并加速，而后離開容室右壁7b。在接觸點變更路徑a滾子由于背隙8a的存在而不直接承受滑塊的栽荷，只受因狹縫6c的存在而剛性變?nèi)醯膫魉筒?a的反作用力，因而保持器右壁7b修正滾子的姿態(tài)和間隔時所需要的力小，沒有必要特別提高保持器的強度。
因為本結(jié)構(gòu)對運動中的滾子的扭動和間距進行修正，因而能夠改善負載區(qū)域中的滾子介由保持器的碰撞而產(chǎn)生的摩擦問題和由此引起的保持器強度的問題。另外，保持器可用于在如本例的非循環(huán)型滾動裝置中，終端的滾子不具有防止?jié)L子從兩端脫落以及如前述實施例中那樣通過使 滾子之間相抵接來保持其間距恒定的功能(沒有應抵接的滾子)。
實施例6
圖6為推力滾子軸承，包括下部軌道軸10;圖中未示出的上部軌 道軸；插入下部軌道軸和上部軌道軸之間的在兩側(cè)形成段部3a的圓柱型 滾子3;以及保持器7。下部軌道軸10將底面作為傳送槽10a，在兩側(cè) 形成有3形狀的側(cè)壁，將內(nèi)徑側(cè)側(cè)壁10b作為滾子脫落防止壁，讓其上 緣接近于滾子的段部3a，將外徑側(cè)側(cè)壁10c作為保持器的引導壁。并且 下部軌道軸的軸承外徑側(cè)的滾子的段部3a的下方形成有接近于段部的 突起10d,在該部分的傳送槽10a上設置扇狀的孔10e (圖中陰影部分) 作為無負載區(qū)域。保持器7為圓環(huán)狀，具有隔開滾子3的梁部7a、 7b， 梁部的角度偏離于與其抵接滾子的自轉(zhuǎn)軸和軸承中心一致的角度。此外 假設下部軌道軸-10是一體的沖壓成型的形狀。
接下來說明此軸承作用
若圖6中未示出的上部軌道軸向左旋轉(zhuǎn)則滾子3也向左公轉(zhuǎn)，保持 器7的梁部7a抵接于負栽區(qū)域滾子的角部3c,同樣地向左旋轉(zhuǎn)。若滾 子公轉(zhuǎn)至下部軌道軸10的扇形孔10e，則滾子段部3a在內(nèi)徑側(cè)側(cè)壁10b 與下部軌道軸10d上公轉(zhuǎn)，起接觸點變更路徑a的作用。
在接觸點變更路徑上滾子的公轉(zhuǎn)速度降低，因此滾子的角部3c抵接 于保持器7的相對側(cè)的梁部7b后，滾子扭動直至與7b角度相同。所述 角度與滾子離開接觸點變更路徑a而進入負栽區(qū)域附近的軸承旋轉(zhuǎn)中心 法線大致平行。雖然由于推力滾動軸承的軌道路徑與不限制滾子時的公 轉(zhuǎn)路徑不同，而采用了通過保持器強制扭動并沿軌道路徑的結(jié)構(gòu)，但本 實施例中通過在無負載區(qū)域使?jié)L子扭動來能夠減少在負載區(qū)域的扭動。
優(yōu)選設置多個接觸點變更路徑，例如滾子數(shù)的2倍或者每隔5。設置 也可。并且如實施例4中所示那樣通過在滾子段部3a使內(nèi)徑側(cè)比外徑側(cè) 直徑小，促進在上述接觸點變更路徑上的扭動作用也可，而且可以在滾 子段部3a和下部軌道軸10的內(nèi)徑側(cè)上緣10b以及突起10d的上緣設置 實施例2所示的齒。
實施例7
15圖7為滾子從循環(huán)式直動引導裝置中的無負載區(qū)域循環(huán)到負載區(qū)域 部分的剖面圖，該循環(huán)式直動引導裝置是在由負載區(qū)域和無負載區(qū)域形 成的循環(huán)路徑中插入多個在兩端面具有段部3a的滾子3而構(gòu)成的，所述 負栽區(qū)域由滑塊主體12的傳送槽12a和軌道11的傳送槽lla構(gòu)成；所 述無負載區(qū)域由貫穿滑塊主體內(nèi)的返回路徑12b和在固定在滑塊主體兩 端的端帽13中以U字形形成的方向轉(zhuǎn)換路徑13a構(gòu)成。
本實施例的直動引導裝置的全部結(jié)構(gòu)例如與特開平9-3033卯中>^開 的內(nèi)容相同，滾子在負載區(qū)域和無負載區(qū)域間循環(huán)這點來說與前述實施 例一樣適用于本發(fā)明。端帽13中的方向轉(zhuǎn)換路13a —般為比滾子外形尺 寸略大的方形連通孔，對于接近負載區(qū)域的部分，其抵接于滾子兩側(cè)的 段部3a,抵接的滾子外徑以離開路壁外側(cè)13c的尺寸形成梁部13b，將 此部分作為接觸點變更路徑。而且在接觸點變更路徑的外側(cè)埋有磁鐵14 。
并且為了防止無軌道11狀態(tài)下滾子從滑塊主體脫落，梁部13b與圖 中未示出的跨過滑塊主體的對側(cè)端帽梁部相連接。
接下來說明本結(jié)構(gòu)的作用。軌道ll向左方向運動時，負栽區(qū)域的滾 子3向左方向滾動，經(jīng)過圖中未示出的左端端帽內(nèi)的方向轉(zhuǎn)換路徑以及 滑塊主體內(nèi)的返回路徑12b被推到右側(cè)端帽內(nèi)的方向轉(zhuǎn)路徑13a。雖然 因為返回路徑內(nèi)的滾子與路壁的接觸位置不固定所以其自轉(zhuǎn)方向亦不固 定,但是在方向轉(zhuǎn)換路徑13a中由于離心力作用滾子被引到路壁外側(cè)13c 從而得到固定的自轉(zhuǎn)方向。
滾子繼續(xù)公轉(zhuǎn)離開路壁外側(cè)13c，當接觸點變更路徑a與滾子段部 3a接觸時由于滾子的接觸半徑縮小而其公轉(zhuǎn)速度減小，從而滾子間隔亦 縮小，出現(xiàn)抵接或接近。此外，此時滾子自轉(zhuǎn)速度增大。這意味著滾子 公轉(zhuǎn)能量的一部分轉(zhuǎn)換為自轉(zhuǎn)能量。
滾子繼續(xù)公轉(zhuǎn)離開接觸點變更路徑a與路壁外側(cè)13c接觸時，由于 滾子接觸半徑擴大而自轉(zhuǎn)能量的一部分轉(zhuǎn)換為公轉(zhuǎn)能量，通過增大滾子 公轉(zhuǎn)速度而制造間隔，進入由軌道ll和滑塊主體12的傳送槽lla、 12a 構(gòu)成的負栽區(qū)域。
此外，磁鐵14的目的是在作用于滾子的離心力不足的低速區(qū)域中使 滾子接觸于接觸點變更路徑a上，此時滾子3為強磁性體。
實施例8
16圖8為在本發(fā)明的循環(huán)式直動引導裝置的另一個實施例中，對于滾 子從無負栽區(qū)域循環(huán)到負載區(qū)域的部分，示出與實施例7不同部分的剖 面圖。
在端帽13的方向轉(zhuǎn)換路徑13a的路壁內(nèi)側(cè)13d的軌道11附近部分 抵接于滾子兩側(cè)段部3a，以抵接的滾子外徑離開路壁內(nèi)側(cè)13d的尺寸形 成梁部13b,將此部分作為接觸點變更路徑a。與接觸點變更路徑a對置 的部分為軌道11的傳送槽lla,通過將端帽13由樹脂等剛性低的材料 成型，從而獲得彈性夾持該部分滾子的結(jié)構(gòu)。并且將滾子兩側(cè)的段部3a 加工成其表面粗糙度高于外徑面。
接下來說明本結(jié)構(gòu)的作用。若軌道ll向左移動，則負栽區(qū)域滾子3 向左方向移動，經(jīng)由圖中未示出的左端端帽內(nèi)的方向轉(zhuǎn)換路徑和滑塊主 體內(nèi)的返回路徑，從右側(cè)的端帽內(nèi)的方向轉(zhuǎn)換路徑13a被推到接觸點變 更路徑a。
由于在接觸點變更路徑a的入口處滾子3受到從軌道11傳來的切線 力，使其向左自轉(zhuǎn)的同時向左方向公轉(zhuǎn)，因為滾子的段部3的表面粗糙 度比外徑面高，因而滾子在與軌道ll之間產(chǎn)生滑動的同時段部3a在接 觸點變更路徑a上降低速度而公轉(zhuǎn)，滾子之間抵接或接近。
而且滾子公轉(zhuǎn)而進入由滑塊主體12和軌道11的傳送槽構(gòu)成的負載 區(qū)域時，通過滾子的接觸點從梁部13b轉(zhuǎn)移至與滾子外徑面抵接的滑塊 主體的傳送槽12a，滾子公轉(zhuǎn)速度增大，滾子之間產(chǎn)生間隔。
根據(jù)本結(jié)構(gòu)，作為產(chǎn)生滾子之間間隔的手段與實施例7不同，因為 沒有利用滾子的動能，因此其作用不依賴于軌道6的速度。
此夕卜，滾子的段部3a和梁部13b能夠通過形成實施例2中所述的凹 凸齒來穩(wěn)定進入負載路徑的滾子的姿態(tài)。此時由于形成梁部的齒具有順 次深入嚙合的形狀，在嚙合初期即使?jié)L子傾斜也能夠在正確齒位嚙合， 在進入負栽區(qū)域之前，由于齒深入嚙合而減少齒隙，能夠正確地矯正滾 子姿態(tài)?；蛘咭部梢酝ㄟ^將實施例5中所述的保持器安裝在該直動引導 裝置來穩(wěn)定進入負載路徑的滾子的姿態(tài)。在直動引導裝置內(nèi)裝入保持器 的方法例如公布于特開平9-3033卯中。
實施例9圖9為根據(jù)本發(fā)明的滾柱螺紋裝置的實施例中沿與滾子自轉(zhuǎn)軸成直 角方向的循環(huán)路徑的剖面圖。因為滾柱螺紋的全部結(jié)構(gòu)例如與在特開 2001-241527中公開的相同所以圖中示出了本發(fā)明的重要部分。本圖的滾 柱螺紋在由螺紋軸15、螺母16的螺旋形狀傳送槽15a、 16a構(gòu)成的負栽 區(qū)域和由循環(huán)部件17構(gòu)成的無負載區(qū)域組成的循環(huán)路徑內(nèi)插入多個在 兩端具有段部3a的滾子3。滾子在負載區(qū)域和無負載區(qū)域間循環(huán)這點上 與前述實施例相同，適用于本發(fā)明。
本實施例中，使?jié)L子的兩側(cè)段部3a抵接于循環(huán)部件17的循環(huán)路17a 的出口部分的路壁螺紋軸側(cè)17d，抵接的滾子的外徑以離開路壁螺紋軸 側(cè)17d尺寸形成梁部17b，并將其作為接觸點變更路徑a。其作用與實施 例7的循環(huán)式直動引導裝置相同，通過滾子自轉(zhuǎn)能量與公轉(zhuǎn)能量的轉(zhuǎn)換 使進入負載區(qū)域的滾子之間留出間隔。為了利用作用于滾子的離心力使 得接觸于接觸點變更路徑a，使得很難接觸于對側(cè)的路壁17c，因此使該 部分接觸點變更路徑a的與滾子接觸的接觸面向其成為內(nèi)面的方向彎 曲。而且也可以在該部分設置如實施例7中的磁鐵。
實施例10
圖10為根據(jù)本發(fā)明的滾柱螺紋裝置其他實施例的沿與滾子自轉(zhuǎn)軸 成直角方向的循環(huán)路徑的剖面圖，與實施例9相比接觸點變更路徑不同。
本例中的接觸點變更路徑a形成于循環(huán)部件17的循環(huán)路徑17a的出 口部的外徑側(cè)的路壁17c，與接觸點變更路徑a對置的傳送面的右上側(cè) 大約一半為循環(huán)路徑內(nèi)徑側(cè)路壁17d，剩下部分為螺紋軸15的傳送槽 15a。
就其作用而言，約一半的循環(huán)部件側(cè)與實施例9的滾柱螺紋相同， 通過將滾子公轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)化為自轉(zhuǎn)能量使?jié)L子減速，主要在螺紋軸高速向 左旋轉(zhuǎn)時起到有效作用。余下部分和實施例8中的循環(huán)式直動引導裝置 相同，通過在螺紋軸的傳送槽15a和滾子外徑面之間產(chǎn)生滑動使?jié)L子減 速。滾子從接觸點變更路徑a進入螺母的傳送槽16a時由于其公轉(zhuǎn)速度 (公轉(zhuǎn)量)上升，在進入負載區(qū)域的滾子3之間留出間隔。
此外，對于圖中未示出的右側(cè)部分來說由于為左右對稱形狀，螺紋 軸向右旋轉(zhuǎn)時起相同作用。而且雖然螺紋軸向右旋轉(zhuǎn)時圖中的接觸點變 更路徑a起到阻擋滾子的作用，但由于此部分不承受負荷載荷所以由其產(chǎn)生的不利影響小。并且與前述實施例相同，亦可以并用對接觸點變更
路徑a施加磁力；在滾子段部3a和循環(huán)路徑的梁部17b上設置嚙合的齒面；設置保持器等方法。另外從前述實施例可以明確看出本發(fā)明也適用于非循環(huán)型滾柱螺紋裝置。此時，為了防止?jié)L子從端部脫落而附加使?jié)L子列相連接的保持器。
以上實施例中當滾動體為滾子的情形給予了說明，但滾動體為滾珠時也能夠?qū)崿F(xiàn)相同的作用和效果。此時將作為滾動體的滾珠作為無段部的球體，對于接觸點變更路徑a來說將傳送槽與滾珠接觸的位置(一般
稱為接觸角)相對其他部分改變其形狀即可。實施例11
圖11為根據(jù)本發(fā)明的角接觸球軸承的實施例的剖面圖。通常角接觸球軸承中將滾珠與內(nèi)外輪的接點設置為相對于軸傾斜的2點接觸。雖然本實施例也為外輪1繞其一周與接觸點Po接觸，內(nèi)輪2也在其大部分范圍與接觸點Pi接觸的2點接觸，但在圖的剖面位置中，通過在內(nèi)輪2設置避讓槽19使?jié)L珠不與Pi接觸而與PiL、 PiR的2點接觸，加上與外輪1的接觸點Po共為3點接觸。
無避讓槽19的部分的滾珠和內(nèi)輪的接觸半徑為Rl，因圖中位置中變成更小的Ra,所以作為接觸點變更路徑而起作用。就避讓槽19的長度而言，3點接觸的范圍以0.5~2個滾珠為宜，但不受此限定。
并且內(nèi)輪的設置有避讓槽19的范圍的內(nèi)徑面上也設置有避讓槽20，通過彎曲此部分的內(nèi)輪，緩和接觸點PiL、 PiR從滾珠承受的壓力。使接觸點PiL和PiR加在一起的面接觸的面積比對置的外輪側(cè)接觸點Po的面接觸的面積小，從而使?jié)L珠從內(nèi)輪承受的摩擦力比外輪側(cè)大。(通過滾珠的壓力使各接觸點有相應的接觸面積，因為接觸面積越小則介于內(nèi)輪或外輪和滾珠之間的潤滑劑的膜厚越薄，所以摩擦力不同。)
通過以上結(jié)構(gòu)，本實施例具有與實施例1所述的相同的作用，能夠防止負載區(qū)域的滾珠的相互碰撞。工業(yè)利用可能性
適用于為了使?jié)L動體進行滾動運動的引導或動力傳遞等的各種滾動裝置。
權(quán)利要求
1.一種滾動裝置，包括由至少一對傳送槽構(gòu)成的傳送路徑；以可自由滾動的方式插入在上述傳送路徑中的多個滾動體，上述滾動體由圓柱型、圓錐型或桶型形成，或者由這些復合曲面形成，其特征在于，形成上述滾動體只抵接于上述傳送路徑的一側(cè)的傳送槽的區(qū)域，或者形成使作用于上述傳送路徑的一側(cè)的傳送槽與上述滾動體之間的摩擦力比作用于另一個傳送槽和上述滾動體之間的摩擦力大的區(qū)域，此區(qū)域具有從上述滾動體自轉(zhuǎn)中心到上述一側(cè)的傳送槽和上述滾動體的接觸點的接觸半徑比其他區(qū)域小的接觸點變更路徑。
2. —種滾動裝置是循環(huán)式滾動裝置，該裝置包括由至少一對傳送 槽構(gòu)成的傳送路徑；以可自由滾動的方式插入在上述傳送路徑中的多個 滾動體；將兩端與上述傳送路徑的一側(cè)的上述傳送槽相連接使上述滾動 體能夠循環(huán)的循環(huán)路徑，上述滾動體由圓柱型、圓錐型或桶型形成，或 者由這些復合曲面形成，上述傳送路徑內(nèi)的上述滾動體從上述循環(huán)路徑 一端被引入上述循環(huán)路徑內(nèi)并從上述循環(huán)路徑的另 一端返回到上述傳送 路徑，其特征在于，上述循環(huán)路徑的至少一端部具有從上述滾動體自轉(zhuǎn) 中心到與上述滾動體接觸點的接觸半徑比其他區(qū)域小的接觸點變更路徑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的滾動裝置，其特征在于，對于使作用于上 述傳送路徑的一側(cè)的上述傳送槽和上述滾動體之間的摩擦力比作用于另 一側(cè)的上述傳送槽和上述滾動體之間的摩擦力大的區(qū)域的上述傳送路 徑，通過使與傳送方向成直角方向的剛性比上述傳送路徑的其他部分小， 或者使上述傳送槽的間隔比其他部分大，生成上述滾動體被上述傳送槽 略微夾持的無負載區(qū)域。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的滾動裝置，其特征在于，對于 上述接觸點變更路徑的與上述滾動體的接觸面或上述滾動體的與上述接 觸點變更路徑的接觸面的至少 一側(cè)接觸面，使與上述滾動體自轉(zhuǎn)方向成 直角方向的表面粗糙度比對置的上述傳送槽的與上述滾動體的接觸面或 上述滾動體的與上述傳送槽的接觸面的、與滾動體自轉(zhuǎn)方向成直角方向 的表面粗糙度高。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的滾動裝置，其特征在于，在上 述接觸點變更路徑的與滾動體的接觸面以及滾動體的與接觸點變更路徑 的接觸面的滾動體自轉(zhuǎn)方向上形成有相互嚙合的凹凸齒。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的滾動裝置，其特征在于，使上 述接觸點變更路徑的滾動體傳送方向的形狀向與上述滾動體的接觸面成 內(nèi)面的方向彎曲。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的滾動裝置，其特征在于，使用 強磁性體作為上述滾動體的材質(zhì)，并于上述接觸點變更路徑上施加磁力。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的滾動裝置，其特征在于，上述 接觸點變更路徑與每個滾動體的接觸點為與傳送方向正交方向的兩處。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的滾動裝置，其特征在于，上述滾動體為圓 柱型，在上述傳送路徑是使?jié)L動體扭動為前提的路徑的滾動裝置中，對 于從上述滾動體自轉(zhuǎn)中心到上述接觸點變更路徑與上述滾動體的兩處接 觸點的接觸半徑，使上述曲率的外側(cè)半徑比內(nèi)側(cè)半徑大。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的滾動裝置，其特征在于，接 觸點變更路徑上具有具備與滾動體的外徑相抵接的梁部的保持器。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的滾動裝置，其特征在于，上述滾動體為 圓柱型，在具有具備與滾動體外徑相抵接的梁部的保持器的推力滾動軸 承中，在使?jié)L動體抵接于保持器梁部時，滾動體自轉(zhuǎn)軸偏離軸承旋轉(zhuǎn)中 心。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1或3任一項所述的滾動裝置，其特征在于，該 裝置是至少包括外輪、內(nèi)輪、滾動體以及形成接觸點變更路徑的圓環(huán) 狀減速板而構(gòu)成的滾動軸承，減速板對法線方向力彈性地嵌在外輪或 內(nèi)輪上。
13. —種滾動裝置的使用方法，該裝置包括由至少一對傳送槽構(gòu) 成的傳送路徑；以可自由滾動的方式插入在上述傳送路徑中的多個滾 動體，其特征在于，以如下方式設置傳送槽形成上述滾動體只抵接 于上述傳送路徑的一側(cè)的傳送槽的區(qū)域，或形成使作用于上述傳送路徑 的一側(cè)的傳送槽與上述滾動體之間的摩擦力比作用于另一側(cè)傳送槽和上述滾動體之間的摩擦力大的區(qū)域，此區(qū)域中，從上述滾動體自轉(zhuǎn)中心到 上述一側(cè)傳送槽與上述滾動體接觸點的接觸半徑比其他區(qū)域小。
全文摘要
本發(fā)明為了消除滾動裝置的滾動體之間發(fā)生的碰撞而在負載區(qū)域內(nèi)的滾動體之間設置間隙。其方法為對傳送槽一部分的剖面形狀在比滾動體外徑小的部分形成與滾動體相接的接觸點變更路徑，在此部分減少滾動體的公轉(zhuǎn)量使?jié)L動體之間抵接或接近后，通過滾動體離開接觸點變更路徑并且滾動體外徑與傳送槽相接，使?jié)L動體公轉(zhuǎn)量增加并在進入負載區(qū)域的滾動體之間生成間隙。
文檔編號F16C33/58GK101680483SQ200880015918
公開日2010年3月24日 申請日期2008年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月15日
發(fā)明者河島壯介 申請人:空宇株式會社