JP2014159853A - 軸受ユニット及び軸受ユニットを備えた偏心搖動型減速機 - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑油が円すいころ軸受の内輪と外輪の間を通過して円筒ころの外周面と偏心カム部の外周面との間に供給される軸受ユニットにおいて、円筒ころと偏心カム部との間の潤滑不良を改善して、長寿命化を図ることができる軸受ユニットを提供すること。
【解決手段】上記課題を解決する軸受ユニット２は、円すいころ軸受４，５の内輪４１，５１と外輪４３，５３の間を通過した潤滑油を円筒ころ６１，７１の外周面６１ａ，７１ａと偏心カム部３１，３２の外周面３３，３４との間に導く案内部２０，２１を、円筒ころ軸受６，７に全周に亘って備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ハウジング及び回転軸に対してクランク軸を回転自在に支持する転がり軸受、及び、外歯歯車をクランク軸に対して回転自在に支持する円筒又は円柱ころ軸受をクランク軸に備えている軸受ユニット及び当該軸受ユニットを備えている偏心搖動型減速機に関する。

回転運動を大きく減速しつつ伝達する減速機として、特許文献１に示すような、偏心搖動型減速機がある。この偏心搖動型減速機は、駆動源によるクランク軸の高速回転運動を外歯歯車の振れ回り運動に変換し、この振れ回り運動中に外歯歯車が内歯歯車に一箇所で噛合することによる外歯歯車の自転運動を出力軸（回転軸）に伝達させることで、当該出力軸を低速で回転させるものである。

また、特許文献２及び３に示すように、偏心搖動型減速機のクランク軸の一部には、クランク軸の回転中心に対して偏心しており、且つ、他の部分に比べ大径に形成されている偏心カム部が設けられている。そして、この偏心カム部の両側には、当該偏心カム部と隣接して一対の円すいころ軸受が設けられている。一方の円すいころ軸受は、減速機のハウジングに対してクランク軸を回転自在に支持しており、他方の円すいころ軸受は、回転軸に対してクランク軸を回転自在に支持している。更に、偏心カム部の外周には、保持器により保持された複数の円筒ころにより、偏心カム部の外周に配設された外歯歯車をクランク軸に対して回転自在に支持する円筒ころ軸受が設けられている。偏心カム部の軸方向外端面と円すいころ軸受の内輪との間には、円筒ころ軸受の円筒ころ及び保持器の軸方向の変位を抑えるリング状の座板が挟持されている。

特開２０１２−１４９７４１号公報 特開２００９−１８５８４９号公報 特開２００９−１９７８２４号公報

前述した円筒ころと偏心カム部との間には、潤滑油が、例えば円すいころ軸受の循環作用によって、円すいころ軸受の内輪と外輪の間を通過して供給される。しかし、クランク軸の高速回転による遠心力によって、また前記座板が障壁となって、円すいころ軸受の内輪と外輪の間を通過した潤滑油が、外歯歯車とハウジングや回転軸との間の隙間に流れてしまい、円筒ころの外周面と偏心カム部の外周面との間に十分に供給されないことがある。このため、円筒ころと偏心カム部との間で潤滑不良が発生して、円筒ころ軸受をクランク軸に備えた軸受ユニットや当該軸受ユニットを備えた偏心搖動型減速機の耐用年数が短くなっていた。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、円筒又は円柱ころと偏心カム部との間の潤滑不良を改善して、長寿命化を図ることができる軸受ユニット及び当該軸受ユニットを備えた偏心搖動型減速機を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明は、回転中心に対して偏心しており且つ他の部分に比べて大径に形成されている偏心カム部を有するクランク軸と、
前記クランク軸における前記偏心カム部の両側に当該偏心カム部と隣接して配設され、それぞれハウジング及び回転軸に対して前記クランク軸を回転自在に支持する一対の転がり軸受と、
前記偏心カム部の外周面と、当該偏心カム部の外周に配設された外歯歯車の内周面と、の間を複数の円筒又は円柱ころが転動することにより前記クランク軸に対して当該外歯歯車を回転自在に支持するころ軸受と、を備え、
潤滑油が前記転がり軸受の内輪と外輪の間を通過して前記円筒又は円柱ころの外周面と前記偏心カム部の外周面との間に供給される軸受ユニットであって、
前記転がり軸受の内輪と外輪の間を通過した潤滑油を前記円筒又は円柱ころの外周面と前記偏心カム部の外周面との間に導く案内部を、前記転がり軸受又は前記ころ軸受に全周に亘って備えていることを特徴とする。

この発明の軸受ユニットは、前記転がり軸受の内輪と外輪の間を通過した潤滑油を円筒又は円柱ころの外周面と偏心カム部の外周面との間に導く案内部を、前記転がり軸受又は前記ころ軸受に全周に亘って備えている。このため、前記転がり軸受の内輪と外輪の間を通過した潤滑油を円筒又は円柱ころと偏心カム部との間に確実に導くことができる。したがって、円筒又は円柱ころと偏心カム部との間の潤滑不良を改善して、軸受ユニットの長寿命化を図ることができる。

前記ころ軸受は、前記円筒又は円柱ころを収容するポケットを有する保持器を備えており、前記案内部は、前記保持器から軸方向に突出するように設けられており、その内周面が、軸方向の外側に向かうにつれて径方向の内側へ向かうように傾斜していることが好ましい。
この場合、保持器の軸回りの回転による遠心力を利用して、潤滑油を円筒又は円柱ころと偏心カム部との間に引き込むことができる。

また、本発明は、上述の軸受ユニットと、
貫通孔が設けられた前記外歯歯車と、
前記貫通孔に内接する出力ピンと、
前記外歯歯車と一箇所で噛合し得る内歯歯車を備え、一方の前記転がり軸受によって前記クランク軸に対し回転自在に支持されているハウジングと、
前記出力ピンの一端を保持し、他方の前記転がり軸受によって前記クランク軸に対し回転自在に支持されている回転軸と、を備え、
前記クランク軸を入力軸とし、前記回転軸を出力軸として回転作動させる偏心搖動型減速機である。

本発明の偏心搖動型減速機は、円筒又は円柱ころと偏心カム部との間の潤滑不良を改善した軸受ユニットを備えているので、所定の低速回転・トルク増大化性能を維持しつつ偏心搖動型減速機の長寿命化を図ることができる。

本発明の軸受ユニットによれば、円筒又は円柱ころと偏心カム部との間の潤滑不良を改善して、長寿命化を図ることができる。

本発明の第１実施形態に係る軸受ユニットを備えた偏心搖動型減速機の断面説明図である。 本発明の第１実施形態に係る軸受ユニットの一部拡大断面説明図である。 本発明の第２実施形態に係る軸受ユニットの一部拡大断面説明図である。 本発明の第３実施形態に係る軸受ユニットの一部拡大断面説明図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳述する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る軸受ユニット２を備えた偏心搖動型減速機１の断面説明図であり、図２は、図１に示される軸受ユニット２の一部拡大断面説明図である。
偏心揺動型減速機１は、図１に示すように、略円筒状のハウジング１２の内周に保持された玉軸受１５により回転自在に支持された略円板状の回転軸１３を備えている。また、ハウジング１２の中心部に、回転軸１３で保持された第１円すいころ軸受４と、ハウジング１２で保持された第２円すいころ軸受５とを介して回転自在に支持されたクランク軸３を備えている。クランク軸３は、駆動源（図示省略）により回転駆動される。

クランク軸３は、その回転中心ａに対して偏心している円筒状の偏心カム部３１，３２を備えている。偏心カム部３１，３２の外周には、円筒ころ軸受６，７を介して偏心カム部３１，３２に対して回転自在に支持された外歯歯車１０，１１が配設されている。
回転軸１３には、複数の出力ピン１６，１７の一端が前記回転中心ａと同心の円周位置で軸線が回転中心ａと平行になるように圧入保持されている。第１出力ピン１６は第１外歯歯車１０に設けられた貫通孔１０１に内接している。第２出力ピン１７は第１外歯歯車１０に設けられた孔１０２内を非接触で貫通している。第２出力ピン１７の先端側の接触部１７１は第２外歯歯車１１に設けられた貫通孔１１１に内接している。ハウジング１２の内周面には、外歯歯車１０，１１が振れ回りながら一箇所で歯合する内歯歯車１４が設けられている。内歯歯車１４の中心線は前記クランク軸３の回転軸心ａと一致している。

クランク軸３が回転中心ａの回りを回転すると、外歯歯車１０，１１はハウジング１２の内周面に設けられた内歯歯車１４と一箇所で噛合しながら公転しつつクランク軸３の回転速度よりも低速で自転する。この自転運動は貫通孔１０１，１１１と出力ピン１６，１７との接触部１６１，１７１を介して回転軸１３に伝達される。回転軸１３は、クランク軸３の回転よりも低速かつ高トルクで回転する。このようにして、偏心搖動型減速機１はクランク軸３を入力軸、回転軸１３を出力軸として回転作動する。

以下、上述のクランク軸３と円すいころ軸受４，５と円筒ころ軸受６，７とを備えた軸受ユニット２について詳説する。
クランク軸３の偏心カム部３１，３２は、当該クランク軸３の回転中心ａに対して偏心しており、且つ、他の部分に比べて大径に形成されている。偏心カム部３１，３２は、互いに隣接して配設された第１偏心カム部３１と第２偏心カム部３２とで構成されている。第１偏心カム部３１と第２偏心カム部３２は、同じ偏心量ｅを有し、互いに略１８０度位相がずれている。

円すいころ軸受４，５は、クランク軸３における偏心カム部３１，３２の両側において当該偏心カム部３１，３２と隣接してそれぞれ配設されている。第１円すいころ軸受４はクランク軸３の先端に配設されており、第２円すいころ軸受５はクランク軸３の基端側、すなわち駆動源側に配設されている。

円すいころ軸受４，５は、クランク軸３に外嵌している円筒状の内輪４１，５１と、回転軸１３に内嵌している円筒状の外輪４３，５３と、内輪４１，５１と外輪４３，５３の間に転動自在に配置された複数の円すいころ４５，５５と、この円すいころ４５，５５をその公転方向（周方向）に沿って所定間隔に保持する保持器４７，５７とを備えている。

内輪４１，５１の外周には、円すいころ４５，５５の転動面４１ａ，５１ａが形成されている。転動面４１ａ，５１ａは、偏心カム部３１，３２の方へ向かうにつれて径外方に向かうように傾斜している。また、内輪４１，５１の外周側の軸方向両端には、円すいころ４５，５５の軸方向への移動を規制する鍔部４１ｂ，５１ｂが形成されている。

外輪４３，５３の内周には、円すいころ４５，５５の転動面４３ａ，５３ａが形成されている。転動面４３ａ，５３ａは、偏心カム部３１，３２の方へ向かうにつれて径外方に向かうように傾斜している。
円すいころ４５，５５は、その大径側が偏心カム部３１，３２に対して軸方向内側となり、小径側が偏心カム部３１，３２に対して軸方向外側となるように配置されている。

保持器４７，５７は、互いに同心且つ軸方向に所定間隔を隔てて配置された大径円環部４７ａ，５７ａと小径円環部４７ｂ，５７ｂ、及びこれらを周方向に一定間隔毎に且つ軸方向に沿って接続している複数の柱部（図示省略）を備えている。各円すいころ４５，５５は、大径円環部４７ａ，５７ａと小径円環部４７ｂ，５７ｂと隣り合う柱部とで構成するポケット内に収容されている。

保持器４７，５７は、大径円環部４７ａ，５７ａが偏心カム部３１，３２に対して内側となり、小径円環部４７ｂ，５７ａが偏心カム部３１，３２に対して外側となるように配置されている。内輪４１，５１、外輪４３，５３、及び保持器４７，５７は、全てクランク軸３の回転中心ａと同心となるように配設されている。

円筒ころ軸受６，７は、偏心カム部３１，３２の外周面３３，３４と外歯歯車１０，１１の内周面１０３，１１３を転動面として、これらの間に転動自在に配置された複数の円筒ころ６１，７１と、当該円筒ころ６１，７１をその公転方向（周方向）に沿って一定間隔に保持する保持器６３，７３とを備えている。

保持器６３，７３は、互いに同心同径且つ軸方向に所定間隔を隔てて配置された第１円環部６３ａ，７３ａと第２円環部６３ｂ，７３ｂ、及びこれらを周方向に一定間隔毎に且つ軸方向に沿って接続している複数の柱部（図示省略）を備えている。本実施形態における保持器６３，７３は合成樹脂で作製された一体品である。各円筒ころ６１，７１は、第１円環部６３ａ，７３ａと第２円環部６３ｂ，７３ｂと隣り合う柱部とで構成するポケット内に収容されている。

保持器６３は、第１円環部６３ａが第１円すいころ軸受４に対して第２円環部６３ｂよりも内側となるように配置されている。同様に、保持器７３は、第１円環部７３ａが第２円すいころ軸受５に対して第２円環部７３ｂよりも内側となるように配置されている。また、保持器６３，７３は、クランク軸３の回転中心ａから偏心量ｅだけ偏心した位置にある偏心カム部３１，３２の中心線と同心となるように配設されている。更に、保持器６３，７３は、充分な量の潤滑油が通過し得る隙間が偏心カム部３１，３２の外周面３３，３４との間に生じるように配設されている。

偏心カム部３１，３２の軸方向外端面と円すいころ軸受４，５の内輪４１，５１との間には、円筒ころ軸受６，７の円筒ころ６１，７１及び保持器６３，７３の軸方向の変位を抑えるリング状の座板８，９が挟持されている。
円筒ころ６１，７１を円滑に転動させるための潤滑油は、円すいころ軸受４，５の内輪４１，５１と外輪４３，５３の間を通過して円筒ころ６１，７１の外周面６１ａ，７１ａと偏心カム部３１，３２の外周面３３，３４との間に供給される。

図１及び図２に示すように、円筒ころ軸受６，７の第１円環部６３ａ，７３ａには、円すいころ軸受４，５の内輪４１，５１と外輪４３，５３の間を通過した潤滑油を円筒ころ６１，７１の外周面６１ａ，７１ａと偏心カム部３１，３２の外周面３３，３４との間に導く案内部２０，２１が形成されている。

案内部２０，２１は、第１円環部６３ａ，７３ａの軸方向外側の側面における径方向外側の端部から軸方向外方へ突出している。案内部２０，２１は、回転軸１３やハウジング１２、及び保持器４７，５７の回転を妨げず、且つ、外歯歯車１０と回転軸１３との間の隙間及び外歯歯車１１とハウジング１２との間の隙間を塞ぎ得る適度な突出高さを有する。案内部２０，２１は、それぞれ保持器６３，７３と同心となるように保持器６３，７３の全周に亘って設けられている。案内部２０，２１の内周面２０１は、軸方向の外側に向かうにつれて径方向の内側へ向かうように傾斜している。

本実施形態に係る軸受ユニット２は、円すいころ軸受４，５の内部を通過した潤滑油を円筒ころ６１，７１の外周面６１ａ，７１ａと偏心カム部３１，３２の外周面３３，３４との間に導く案内部２０，２１を全周に亘って備えている。このため、クランク軸３の高速回転による遠心力や、座板８，９が障壁となって、円すいころ軸受４，５の内輪４１，５１と外輪４３，５３との間を通過した潤滑油が、外歯歯車１０と回転軸１３の間及び外歯歯車１１とハウジング１２の間の隙間に流れてしまうことを防止できる。そして、円すいころ軸受４，５の内輪４１，５１と外輪４３，５３の間から円筒ころ６１，７１と偏心カム部３１，３２との間に潤滑油を導くことができる。したがって、円筒ころ６１，７１と偏心カム部３１，３２との間の潤滑不良を改善して、軸受ユニット２の長寿命化を図ることができる。

また、本実施形態に係る案内部２０，２１は、保持器６３，７３から軸方向に突出するように設けられており、その内周面２０１が、軸方向の外側に向かうにつれて径方向の内側に向かうように傾斜している。このため、案内部２０，２１は、保持器６３，７３の軸回りの回転による遠心力を利用して、潤滑油を円筒ころ６１，７１と偏心カム部３１，３２の間に引き込むことができる。

［第２実施形態］
図３は、本発明の第２実施形態に係る軸受ユニット２ａの一部拡大断面説明図である。
第２実施形態の案内部２０ａは、図３に示すように、略円筒状に形成された合成樹脂製キャップからなり、保持器４７，５７の大径円環部４７ａ，５７ａにおける軸方向外側の端部と嵌合する嵌合凹部２０２ａを有する。この案内部２０ａは、嵌合凹部２０２ａが全周に亘って大径円環部４７ａ，５７ａの軸方向外側の端部に嵌合することで大径円環部４７ａ，５７ａに配設されている。案内部２０ａは、外歯歯車１０，１１の回転を妨げず、且つ、外歯歯車１０と回転軸１３との間の隙間及び外歯歯車１１とハウジング１２との間の隙間を塞ぎ得る寸法で形成されている。案内部２０ａの内周面２０１ａは、円筒ころ軸受６，７側に向かうにつれて径方向の外側へ向かうように傾斜している。
第２実施形態に係る軸受ユニット２ａは、第１実施形態に係る軸受ユニット２と同様、案内部２０ａにより、潤滑油を円筒ころ６１，７１と偏心カム部３１，３２との間に導くことができるので、潤滑不良を改善して長寿命化を図ることができる。

［第３実施形態］
図４は、本発明の第３実施形態に係る軸受ユニット２ｂの一部拡大断面説明図である。
第３実施形態の案内部２０ｂは、合成樹脂製であり円筒状に形成されている。この案内部２０ｂは、図４に示すように、円すいころ軸受４，５の外輪４３，５３よりも偏心カム部３１，３２側で、それぞれ回転軸１３及びハウジング１２と内嵌している。案内部２０ｂは、その軸方向の端部が外輪４３，５３の軸方向の端部に当接するまで回転軸１３及びハウジング１２に嵌入されている。案内部２０ｂは、外歯歯車１０，１１の回転を妨げず、且つ、外歯歯車１０と回転軸１３との間の隙間及び外歯歯車１１とハウジング１２との間の隙間を塞ぐことができる適度な軸方向寸法を有する。
第３実施形態に係る軸受ユニット２ｂは、第１実施形態に係る軸受ユニット２と同様、案内部２０ｂにより、潤滑油を円筒ころ６１，７１と偏心カム部３１，３２との間に導くことができるので、潤滑不良を改善して長寿命化を図ることができる。

また、上記各実施形態に係る軸受ユニット２，２ａ，２ｂを備えた偏心搖動型減速機１は、前述したように円筒ころ６１，７１と偏心カム部３１，３２との間の潤滑不良が改善されているので、所定の低速回転・トルク増大化性能を維持しつつ長寿命化を図ることができる。

［その他の変形例］
開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等な意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図されている。

例えば、上記第１実施形態において、案内部２０，２１はクランク軸３の回転中心ａと同心となるように保持器６３，７３に配設されていてもよい。この場合、円筒ころ軸受６，７の周方向位置によらず円筒ころ６１，７１と偏心カム部３１，３２の間に均等に潤滑油を供給することができる。また、上記第２実施形態において、案内部２０ａはゴム製であってもよい。また、案内部２０ａは大径円環部４７ａ，５７ａと同じ材料を用いて当該大径円環部４７ａ，５７ａと一体成形されていてもよい。更に、上記第３実施形態において、案内部２０ｂは外輪４３，５３と同じ材料を用いて当該外輪４３，５３と一体成形されていてもよい。一体成形することで部品点数を削減できる。
なお、上記各実施形態において、偏心カム部は、クランク軸３に１つのみ又は３つ以上設けられていてもよい。

１：偏心搖動型減速機、２，２ａ，２ｂ：軸受ユニット、３：クランク軸、４，５：円すいころ軸受（転がり軸受）、６，７：円筒ころ軸受（ころ軸受）、１０，１１：外歯歯車、１２：ハウジング、１３：回転軸、１４：内歯歯車、１６，１７：出力ピン、２０，２０ａ，２０ｂ，２１：案内部、３１，３２：偏心カム部、３３，３４：偏心カム部の外周面、４１，５１：内輪、４３，５３：外輪、６１，７１：円筒ころ、６１ａ，７１ａ：円筒ころの外周面、６３，７３：保持器、１０１，１１１：貫通孔、１０３，１１３：外歯歯車の内周面、２０１，２０１ａ：案内部の内周面、ａ：回転中心

Claims (3)

1. 回転中心に対して偏心しており且つ他の部分に比べて大径に形成されている偏心カム部を有するクランク軸と、
   前記クランク軸における前記偏心カム部の両側に当該偏心カム部と隣接して配設され、それぞれハウジング及び回転軸に対して前記クランク軸を回転自在に支持する一対の転がり軸受と、
   前記偏心カム部の外周面と、当該偏心カム部の外周に配設された外歯歯車の内周面と、の間を複数の円筒又は円柱ころが転動することにより前記クランク軸に対して当該外歯歯車を回転自在に支持するころ軸受と、を備え、
   潤滑油が前記転がり軸受の内輪と外輪の間を通過して前記円筒又は円柱ころの外周面と前記偏心カム部の外周面との間に供給される軸受ユニットであって、
   前記転がり軸受の内輪と外輪の間を通過した潤滑油を前記円筒又は円柱ころの外周面と前記偏心カム部の外周面との間に導く案内部を、前記転がり軸受又は前記ころ軸受に全周に亘って備えていることを特徴とする軸受ユニット。
2. 前記ころ軸受は、前記円筒又は円柱ころを収容するポケットを有する保持器を備えており、
   前記案内部は、前記保持器から軸方向に突出するように設けられており、その内周面が、軸方向の外側に向かうにつれて径方向の内側へ向かうように傾斜している請求項１に記載の軸受ユニット。
3. 請求項１又は２に記載の軸受ユニットと、
   貫通孔が設けられた前記外歯歯車と、
   前記貫通孔に内接する出力ピンと、
   前記外歯歯車と一箇所で噛合し得る内歯歯車を備え、一方の前記転がり軸受によって前記クランク軸に対し回転自在に支持されているハウジングと、
   前記出力ピンの一端を保持し、他方の前記転がり軸受によって前記クランク軸に対し回転自在に支持されている回転軸と、を備え、
   前記クランク軸を入力軸とし、前記回転軸を出力軸として回転作動させる偏心搖動型減速機。

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