CN101713438B - 减速装置的轴的支承结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种减速装置的轴的支承结构，即使是如施加径向及推力方向的双方的载荷的轴，也仅由1个轴承将该轴以稳定的状态支承在外壳。将小锥齿轮(第1齿轮)(62)所设的小齿轮轴(第1轴)(60)，由以背面组合组装作为滚动体的一对滚子列(68A、68B)的角接触滚子轴承(B1)支承，并且将小锥齿轮(62)和锥齿轮(第2齿轮)(64)啮合的范围(E1)的在小齿轮轴(60)上的投影范围(R1)的中点(P3)存在于该角接触滚子轴承(B1)的上述滚子列(68A、68B)的各滚子的作用点(P1、P2)的小齿轮轴(60)上的跨距(L1)中。

Description

减速装置的轴的支承结构
技术领域
本申请主张基于2008年10月8日申请的日本专利申请第2008-262117号的优先权。该申请的全部内容通过参照援用在该说明书中。 
本发明涉及减速装置的轴的支承结构。 
背景技术
在专利文献1中公开有如图4所示的、在减速装置10中支承前端形成有小锥齿轮12的小齿轮轴14的结构。该减速装置10在前级具备内啮合行星齿轮结构的减速机构(仅图示一部分)13，上述小齿轮轴14通过花键18连结在作为该前级的减速机构13的输出轴的支座16。而且，小齿轮轴14通过配置在该小齿轮轴14的大致中央的圆锥滚子轴承24和隔着支座16配置在该支座16的圆筒部16A的圆锥滚子轴承26而支承于外壳27。即，通过两圆锥滚子轴承24、26分担承受施加在小齿轮轴24的径向载荷及推力方向的载荷。 
另外，在专利文献2中公开有如图5所示的、由1对滚珠轴承34、36支承与连接轴30一体化的小锥齿轮32的减速装置28。1对滚珠轴承34、36的各轴方向移动由外壳38的阶梯部38A、连接轴30的阶部30A、及卡环40约束。在该减速装置28中，通过约束该轴方向移动的1对滚珠轴承34、36承受小锥齿轮32上产生的A方向及B方向的推力载荷。 
专利文献1：日本特开2006-207828号公报(图2) 
专利文献2：日本特开2007-211920号公报(图1) 
这样，例如，如具备小锥齿轮的轴那样，将尤其在运转时产生推力载荷的轴支承在减速装置的外壳时，需要能够对径向的载荷和推力方向的载荷同时对应的支承结构。 
因此，需要为了承受径向载荷而通过1对轴承两边支承该轴的结构、和为了承受推力载荷而约束轴承的内圈或外圈的轴方向的移动的结构的双方，而且，为了确保稳定的支承，有必要较长地取一对轴承的跨距，具有轴方向长度变长的问题。
发明内容
本发明是为了解决这种问题而完成的，其课题在于，在减速装置的轴的支承时，例如该轴即使是施加径向及推力方向双方的载荷的轴，也通过减小轴承的负担，不必加长减速装置的轴方向长度而能够以稳定的状态支承在外壳。 
本发明的减速装置的轴的支承结构，在外壳内具有通过设置在第1轴的前端的第1齿轮和设置在第2轴的第2齿轮的啮合构成的减速机构，将上述第1齿轮所设的第1轴，由作为滚动体的一对滚子列以背面组合被组装的角接触滚子轴承支承，并且使上述第1齿轮和第2齿轮啮合的范围的在上述第1轴上的投影范围的中点存在于，在将该角接触滚子轴承的上述一对滚子列的各作用线与上述第1轴交叉的点设为作用点时，上述一对滚子列中一方的滚子列的作用点与另一方的滚子列的作用点之间的跨距中，由此解决上述课题。 
本发明的减速装置具有由设置在第1轴的前端的第1齿轮和设置在第2轴的第2齿轮的啮合构成的减速机构。在本发明中，将该减速机构的第1轴由以背面组合组装作为滚动体的“滚子列”的角接触滚子轴承支承。另外，角接触滚子轴承本身也可以是以双列式具有该一对滚子列的单一轴承、或者分别具有该一对滚子列的2个轴承。在本发明中，使第1齿轮和第2齿轮啮合的范围的第1轴上的投影范围的中点、即对该第1轴施加来自第1齿轮的载荷的“基点(作用点)”存在于该角接触滚子轴承的一对滚子列的作用点的第1轴上的跨距中。由此，能够通过将施加来自该第1齿轮的载荷的基点收在角接触滚子轴承的一对滚子列的作用线的跨距中来减轻轴承的负担，(例如，即使该一对滚子列的轴方向跨距小)也能够以极其稳定的状态支承第1轴。 
另外，本发明如组装有小锥齿轮、或者准双曲面小齿轮等正交齿轮的轴那样，若适用于在径向及推力方向双方施加载荷的轴的支承，则可以得到尤其显著的效果，但应该适用本发明的轴未必一定是始终施加该双方的载荷的轴。 
发明的效果 
根据本发明，例如，即使是施加径向及推力方向双方的载荷的轴，也通过减小轴承的负担，不必加长减速装置的轴方向长度而能够以稳定的状态支承在外壳。 
附图说明
图1是本发明的第1实施方式所涉及的减速装置的剖面图。 
图2是图1的主要部分放大图。 
图3是本发明的第2实施方式所涉及的减速装置的剖面图。 
图4是表示传统的减速装置的轴的支承结构的例的剖面图。 
图5是表示传统的减速装置的轴的支承结构的其他例的剖面图。 
图中：G1-减速机，GM1-减速装置，B1-角接触滚子轴承，54-外壳，60-小齿轮轴，62-小锥齿轮，64-锥齿轮，66-内圈，68A、68B-滚子(滚动体)，69-轴承，70-外圈，Li1～Li4-作用线，P1、P2-作用点，E1-啮合范围，R1-投影范围，P3-中点。 
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的实施方式的一例详细地说明。 
图1是适用本发明所涉及的减速装置的轴的支承结构的一例的减速装置的剖面图。图2是其主要部分放大图。 
减速装置GM1具有减速机G1和与该减速机G1连结的电机M1。 
减速机G1在前级具备内啮合行星齿轮结构的减速机构42、在后级具备由锥齿轮组构成的正交减速机构44。从而，减速装置GM1构成相对电机M1的轴心，减速机G1的输出轴的轴心正交的正交式的减速装置。 
前级的内啮合行星齿轮结构的减速机构42具备：通过键45组装在电机M1的电机轴43的外周的偏心体46、47；通过滚子48、49摆动旋转自如地组装在该偏心体46、47的外周的外齿齿轮50、51；及该外齿齿轮50、51内啮合的内齿齿轮52。内齿齿轮52与前级外壳54A一体化，其内齿由销52A构成。外齿齿轮50、51和内齿齿轮52例如具有1～4左右的较少的齿数差。该内啮合行星齿轮结构的减速机构42将外齿齿轮50、51和内齿齿轮52的相对旋转通过内销55并通过作为输出部件的支座56而输出到后级的正交减速机构44侧。 
后级的正交减速机构44具备相当于其输入轴的小齿轮轴(第1轴)60。在小齿轮轴60的前端直切出小锥齿轮(第1齿轮)62。小锥齿轮62与锥齿轮(第2齿轮)64啮合。锥齿轮64被组装在输出轴(第2轴)76。 
小齿轮轴60由双列式角接触滚子轴承B1旋转自如地支承在外壳54(54C)。双列式角接触滚子轴承B1由内圈66、配置在相同平面上的第1角接触滚子列68A、第2角接触滚子列68B、及外圈70构成。 
角接触滚子轴承B1的外圈70通过螺栓71固定在后级外壳54C。在该外圈70的内周穿设有角度90°的外圈侧第1、第2V槽(外圈侧第1、第2传递面)70A、70B。在角接触滚子轴承B1的内圈66的外周穿设有角度90°的内圈侧第1、第2V槽(内圈侧第1、第2传递面)66A、66B。角接触滚子轴承B1的第1角接触滚子列(滚动体列)68A通过设置在外圈70的凹部72A一个个组装在第1传递面66A、70A上的空间。角接触滚子轴承B1的第2角接触滚子列(滚动体列)68B通过设置在外圈70的凹部72B一个个组装在第2传递面66B、70B上的空间。第1、第2角接触滚子列68A、68B的组装方式是所谓的背面组合。在该实施方式中，由于第1、第2角接触滚子列68A、68B的接触角θ1、θ2分别设定成45度，因此，如图1中以双点划线表示，作用线Li1、Li2从第1角接触滚子列68A(通过各滚子的中心)，作用线Li3、Li4从第2角接触滚子列68B(通过各滚子的中心)分别以大约90度的角度形成。将接触角θ1、θ2设为45度是因为考虑能够转换使用交叉滚子的滚子、及径向、推力方向的应力平衡也良好的情况等。在图示中，分别代表描绘出各2条的作用线Li1、Li2、作用线Li3、Li4，但是作用线对第1、第2角接触滚子列68A、68B的各滚子分别存在。将该作用线Li1～Li4与小齿轮轴60的轴线O1交叉的点(作用点)P1、P2之间的距离(作用点P1、P2的小齿轮轴60上的跨距)设为L1时，设计成使小锥齿轮62和锥齿轮64的啮合范围E1的在小齿轮轴60上的投影范围R1的中点(施加啮合的载荷的基点)P3存在于该L1内。由于以背面组合组装有第1、第2角接触滚子列68A、68B，并且，其接触角θ1、θ2被设定成45度，因此，作用点P1、P2位于将角接触滚子轴承B1的外圈70的位置作为大致对角的顶点的正方形的另一对角的顶点。图中的符号L1相当于作用点P1、P2之间的跨距。 
另外，后级的正交减速机构44的小齿轮轴60向小锥齿轮62侧的轴方向移动通过形成于小齿轮轴60的外周的槽部60A和嵌入在该槽部60A的卡环74限制。卡环74本身通过夹在内圈66和支座56之间而限制其轴方向移动。另外，小齿轮轴60向与小齿轮相反侧的轴方向移动通过小锥齿轮62的端部62A抵接在内圈66来限制。而且，若能够高精度地填满间隙，也可以仅由卡环74限制双方向的轴方向移动。 
小齿轮轴60在其前级减速机构侧具有滚花加工部60B，该滚花加工部60B被压入到前级的支座56的圆筒部56A的内周。该支座56与小齿轮轴(第1轴)60同轴，并且是以相同旋转速度旋转的旋转部件(前级减速机构的输出部件)，通过螺栓72也与角接触滚子轴承B1的内圈66直接固定。另外，支座56的一部分通过轴承69支承在电机轴43。在该实施方式中，如上述，由于小齿轮轴60也被压入到角接触滚子轴承B1的内圈66，因此，结果支座56、小齿轮轴60、及内圈66，作为整体一体化为大的旋转部件。另外，若在安装的容易性优先时，仅由滚花加工部60B也可以充分传递动力，因此，小齿轮轴60和内圈66的嵌合未必是压入。此时，施加在小齿轮轴60的径向载荷及推力载荷以滚花加工部60B→支座56→螺栓72的路径传递到角接触滚子轴承B1的内圈66，且通过该内圈66被止动。由此，可以缓和与小齿轮轴60的内圈相对的部分的精度，可以降低加工成本。 
正交减速机构44的输出轴76由上述交叉滚子轴承B2支承。交叉滚子轴承B2主要由内圈80、外圈82、及配置在该内圈80和外圈82之间的交叉滚子(滚动体)84构成。 
在交叉滚子轴承B2的内圈80，上述锥齿轮64通过螺栓86连结在其轴方向端部80A，输出轴76通过螺栓88固定在相反侧的轴方向端部80B。交叉滚子轴承B2的外圈82通过螺栓90连结/支承在外壳54(54C)。交叉滚子轴承B2的交叉滚子(滚动体)84通过设置在外圈82的半径方向的凹部92以其旋转轴变成相互90°的状态被组装。 
另外，图的符号93A、93B是油封，符号94A、94B是O形圈。 
接着，说明该实施方式所涉及的减速装置GM1的作用。 
若偏心体46、47通过电机轴M1的旋转而旋转，则被导向到该偏心体46、47的外周(通过滚子48、49)，外齿齿轮50、51内接在内齿齿轮52并摆动旋转。在该实施方式中，由于内齿齿轮52固定在外壳54(54A)，因此，外齿齿轮50、51的自由旋转被约束，在内齿齿轮52的内侧几乎仅进行摆动。其结果，在该内齿齿轮52和外齿齿轮50、51之间产生由两者的齿数差引起的相对旋转。该相对旋转成分通过内销55传递到相当于该减速机构42的输出轴的支座56。 
若支座56旋转，则通过小齿轮轴60的滚花加工部60B和支座56的圆筒部56A的内周的压入嵌合、通过螺栓72的支座56和角接触滚子轴承B1的内圈66的连结、及该内圈66和小齿轮轴60的压入，支座56、内圈66、小齿轮轴60作为大的块而一体旋转。由此，若小齿轮轴60旋转，则直切出形成在该小齿轮轴60的前端的小锥齿轮62旋转，与该小锥齿轮62啮合的锥齿轮64旋转。 
锥齿轮64通过螺栓86直接固定在十字形滚子轴承B2的内圈80的轴方向内侧。因此，该内圈80以与锥齿轮64相同的旋转速度旋转。另外，内圈80通过螺栓88与输出轴76固定，因此，该锥齿轮64的旋转按原样传递到输出轴76。 
在此，后级的小齿轮轴60由接触角θ1、θ2为45度的背面组合的角接触滚子轴承B1支承，并且，小锥齿轮62和锥齿轮64啮合的范围E1的在小齿轮轴60上的投影范围R1的中点P3存在于设为该背面组合的角接触滚子轴承B1的作用点P1、P2的跨距L1内。而且，角接触滚子轴承B1在轴方向具有距离Ls1并具有第1角接触滚子列68A的第1传递面66A、70A、及第2角接触滚子列68B的第2传递面66B、70B(双列式)。由此，轴承本身是1个，并能够由该角接触滚子轴承B1稳定地承受以上述中点P3作为基点施加在小齿轮轴60的径向的载荷及推力方向的载荷双方。 
另外，在该实施方式中，A)前级的输出轴即支座56通过螺栓72直接固定在该角接触滚子轴承B1的内圈66，B)该支座56的一部分通过轴承69支承在电机轴43，C)小齿轮轴60的滚花加工部60B被压入到支座56的圆筒部56A的内周，并且，D)小齿轮轴60被压入到角接触滚子轴承B1的内圈66。 因此，支座56、小齿轮轴60、及角接触滚子轴承B1的内圈66作为整体成为大的块而稳定旋转，能够以非常稳定的状态使小齿轮轴60旋转。 
图3表示本发明的其他实施方式的一例。 
在该实施方式所涉及的减速装置GM2中，在小齿轮轴95的前端形成有正小齿轮96，该正小齿轮96与正齿轮98啮合。 
在该实施方式中，相当于后级的输入轴的小齿轮轴95也通过已经说明的设为接触角45度的背面组合的角接触滚子轴承B1支承。角接触滚子轴承B1本身的结构与之前的实施方式相同。在该实施方式中，在正小齿轮96和正齿轮98的啮合范围E2的在小齿轮轴95上的投影范围R2的中点P4存在于设为上述背面组合的角接触滚子轴承B1的作用点P1、P2的跨距L1内。 
因此，即使从正小齿轮96侧施加大的径向载荷，或者因某种理由推力载荷施加在小齿轮轴95，也能够由该角接触滚子轴承B1承受这些径向的载荷及推力方向的载荷双方，能够以非常稳定的状态旋转小齿轮轴95。另外，减速机G1的前级的内啮合行星齿轮减速机构42、支承小齿轮轴60的结构、及支承后级减速机构44的输出轴99的结构基本上与之前的实施方式相同。从而，在图中，在主要的结构部位附上与之前的实施方式相同的符号即可，省略重复说明。 
另外，本发明所涉及的角接触滚子轴承的接触角不限于45度。也可以考虑径向载荷和推力载荷的平衡、及从角接触滚子轴承到第1、第2齿轮的啮合点的距离等而设定。例如，在施加径向载荷的比重高时，也可以将接触角设定成小于45度，相反，施加推力载荷的比重高时，也可以将接触角设定成45度以上。但是，第1、第2齿轮啮合的范围的在第1轴上的投影范围的中点有必要存在于作用线的第1轴上的跨距内。 
而且，在上述实施方式中，采用了双列式的单一的角接触滚子轴承，但是在本发明中的角接触滚子轴承要点是只要组装有一对滚子列(以背面组合)即可，未必需要双列式单一轴承。即使轴承本身是2个，通过本发明也能够减小各轴承的负担，因此，能够相应地获得可减小轴承的跨距，并可以缩短减速机的轴方向长度的效果。 
工业上实用性 
可以由一个轴承承受施加在该轴的径向载荷及推力方向的载荷双方并以稳定的状态旋转/支承减速机内的预定的轴。 

Claims (5)

1.一种减速装置的轴的支承结构，在外壳内具有通过设置在第1轴的前端的第1齿轮和设置在第2轴的第2齿轮的啮合构成的减速机构，其特征在于，
将上述第1齿轮所设的第1轴，由作为滚动体的一对滚子列以背面组合被组装的角接触滚子轴承支承，并且
使上述第1齿轮和第2齿轮啮合的范围的在上述第1轴上的投影范围的中点存在于，在将该角接触滚子轴承的上述一对滚子列的各作用线与上述第1轴交叉的点设为作用点时，上述一对滚子列中一方的滚子列的作用点与另一方的滚子列的作用点之间的跨距中。
2.如权利要求1所述的减速装置的轴的支承结构，其特征在于，
上述第1、第2齿轮是正交齿轮。
3.如权利要求1或2所述的减速装置的轴的支承结构，其特征在于，
上述角接触滚子轴承的接触角被设定为45度。
4.如权利要求1或2所述的减速装置的轴的支承结构，其特征在于，
上述减速装置在上述减速机构的前级具备前级减速机构，该前级减速机构的输出部件被固定在上述角接触滚子轴承的内圈，并且，上述第1轴被固定在该输出部件或该内圈。
5.如权利要求4所述的减速装置的轴的支承结构，其特征在于，
上述角接触滚子轴承由以双列式具有上述一对滚子列的单一的轴承构成。
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