JP2018168984A - 玉軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】玉軸受の外輪が、フレクスプラインの筒部の奥部に入り込んでいくことを防止する。
【解決手段】波動歯車減速機に備わる楕円状カム４とフレクスプライン３との間に介在する玉軸受において、楕円状カム４との嵌合によって楕円状に変形させられる内輪５と、内輪５の楕円状変形に伴って楕円状に変形させられる外輪６とを備え、外輪６が、フレクスプライン３の内側に配置される外周部１８と、フレクスプライン３の端縁１４よりも軸方向外側に位置し端縁１４に対向する外径突部１１とを備える玉軸受とした。外径突部１１は、外輪６の周方向全周に亘って連続的に設けられるフランジ部とすることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、玉軸受に関し、特に、波動歯車減速機に備わる楕円状カムとフレクスプラインとの間に介在するものに関する。

波動歯車減速機は、サーキュラスプラインと、フレクスプラインと、楕円状カムと、フレクスプラインと楕円状カムとの間に介在する玉軸受を備える。玉軸受は、楕円状カムに嵌合されることにより楕円状に弾性変形させられる。フレクスプラインは、楕円状の玉軸受の外輪によって楕円状に弾性変形させられる。

フレクスプラインは、その楕円状の長軸方向の二箇所でサーキュラスプラインに噛み合わされている。楕円状カムの回転と一体に楕円状の玉軸受が回転すると、その回転方向へ楕円状の長軸方向の向きが変わり、サーキュラスプラインとフレクスプラインの噛み合う位置が回転方向に移動して、フレクスプラインとサーキュラスプラインとの間に相対回転が発生する。その相対回転が減速回転として取り出される（例えば、特許文献１参照）。

実開平７−３３２４４２号公報

図４に示すように、フレクスプライン１００は、一般に、薄肉の金属材で形成されており、軸方向一端で開口を形成する筒部１０１と、軸方向他端で筒部１０１に連続する底１０２とで形成されたカップ状になっている。玉軸受１１０の外輪１１１は、外周両側の面取り部間に円筒面状に形成された外径面部１１２を有する。

フレクスプライン１００の筒部１０１は、その楕円状の長軸方向の二箇所（図示断面上）において、開口縁１０３側に向かって外径側へ傾く。このため、外輪１１１の円筒面状の外径面部１１２は、傾いた筒部１０１と外径面部１１２の底１０２側の端で接触する線状の接触状態となる。特許文献１のように外輪の嵌め合い面部がその幅中央上に曲率中心をもった球面状に形成されている場合であっても、前述の二箇所においては球面状の直径線上で接触する線状の接触状態になる。このため、フレクスプライン１００に対して外輪１１１のクリープが発生しやすい状態であり、さらに、外輪１１１は、クリープとともにフレクスプライン１００の筒部１０１の奥部に入り込んでいく可能性がある。

そこで、この発明の課題は、波動歯車減速機に備わるフレクスプラインに対して、玉軸受の外輪が、フレクスプラインの筒部の奥部に入り込んでいくことを防止することである。

上記の課題を解決するために、この発明は、波動歯車減速機に備わる楕円状カムとフレクスプラインとの間に介在する玉軸受において、前記楕円状カムとの嵌合によって楕円状に変形させられる内輪と、前記内輪の楕円状変形に伴って楕円状に変形させられる外輪と、を備え、前記外輪が、前記フレクスプラインの開口縁よりも軸方向内側に配置される外周部と、前記フレクスプラインの前記開口縁よりも軸方向外側に位置し前記開口縁に軸方向で対向する外径突部と、を備える玉軸受を採用した。

前記外径突部は、前記外輪の周方向全周に亘って連続的に設けられるフランジ部である構成を採用することができる。

また、前記外径突部の外径面は、前記フレクスプラインの前記開口縁における外径面と面一である構成を採用することができる。

これらの各態様において、前記フレクスプラインの開口縁と前記外径突部の内側端面との間にスペーサを介在する構成を採用することができる。

前記フレクスプラインの外周にサーキュラスプラインの内歯に噛み合う外歯を備え、前記外歯の外径側縁は、前記外径突部の外径側縁よりも半径方向外側に位置している構成を採用することができる。

前記フレクスプラインの開口縁と、前記外輪の前記外径突部との間に、互いの噛み合いにより軸周り相対回転を規制する回り止め手段を備える構成を採用することができる。

この発明は、波動歯車減速機に備わるフレクスプラインに対して、軸受部の外輪が、フレクスプラインの開口縁よりも軸方向内側に配置される外周部と、フレクスプラインの開口縁よりも軸方向外側に位置し開口縁に軸方向で対向する外径突部とを備える構成としたので、玉軸受の外輪が、フレクスプラインの筒部の奥部に入り込んでいくことを防止することができる。

この発明の一実施形態に係る玉軸受を示す断面図 図１の玉軸受の長軸を含むアキシアル平面での切断面を示す断面図 上記実施形態の変形例を示す要部拡大図 従来例を示す断面図

この発明の一例として実施形態を、図面に基づいて説明する。図１、図２に示す玉軸受１は、波動歯車減速機用のものである。この波動歯車減速機は、サーキュラスプライン２と、フレクスプライン３と、楕円状カム４と、フレクスプライン３と楕円状カム４との間に介在する玉軸受１とを備える。

玉軸受１は、内輪５と、外輪６と、内輪５の外周に形成された軌道溝７と外輪６の内周に形成された軌道溝８との間に介在する複数の玉９と、これら玉９間の周方向間隔を所定に保つ保持器１０とを備える。軌道溝７、８間には、通常、奇数個の玉９が配置されている。

以下、「軸方向」は、玉軸受１の軸受中心軸（図示省略）に沿った方向のことをいう。玉軸受１の軸受中心軸は、設計上、内輪５、外輪６の各軌道輪の中心軸と同軸に設定され、また、波動歯車減速機の回転軸線と同軸に設定されている。以下、その軸受中心軸に対して直角な方向のことを「径方向」といい、その軸受中心軸回りの円周方向のことを「周方向」という。

楕円状カム４は、第一軸Ｓ１と一体に周方向に回転可能となっている。フレクスプライン３は、第一軸Ｓ１と同軸に配置された第二軸Ｓ２と一体に周方向に回転可能となっている。

サーキュラスプライン２の内周には、周方向に沿って所定数の内歯１１が設けられている。

フレクスプライン３は、筒部１２と、筒部１２の軸方向一端に連続する底部１３とで形成されたカップ状になっている。筒部１２の内側は、円筒面状に形成されている。筒部１２の軸方向の先端は、フレクスプライン３の開口縁１４になっている。

筒部１２の外周には、サーキュラスプライン２の内歯１１に噛み合う外歯１５が、周方向に沿って設けられている。この実施形態では、フレクスプライン３の外歯１５の数は、サーキュラスプライン２の内歯１１の数よりも２つ少なく設定されている。外歯１５の数と内歯１１の数は、外歯１５の数が内歯１１の数よりも少ない条件で適宜設定できる。

楕円状カム４の外周には、楕円状の嵌め合い面が形成されている。玉軸受１の内輪５は、その楕円状カム４の嵌め合い面に嵌合されることにより、楕円状に弾性変形させられる。この楕円状変形に伴い、外輪６が、玉９を介して押されることにより、楕円状に弾性変形させられる。この状態で玉軸受１の外輪６がフレクスプライン３の筒部１２の内側に圧入されることにより、フレクスプライン３の筒部１２も楕円状に弾性変形させられる。

楕円状カム４の回転と一体に楕円状の玉軸受１が回転すると、その回転方向へ楕円状の長軸方向の向きが変わり、サーキュラスプライン２の歯１１とフレクスプライン３の歯１５の噛み合う位置が回転方向に移動して、フレクスプライン３とサーキュラスプライン２との間に１周で歯２つ分の相対回転が発生する。その相対回転が減速回転として取り出される。

図１に示すように、玉軸受１の外輪６は、径方向に沿った二つの端面１６、１７を有する。これら二つの端面１６、１７は、外輪６の幅を規定する二面になっている。

外輪６は、フレクスプライン３の開口縁１４よりも軸方向内側、すなわち、底部１３側に配置される外周部１８と、フレクスプライン３の開口縁１４よりも軸方向外側に位置し、開口縁１４に軸方向で対向する外径突部２１とを備えている。

外径突部２１を設けたことにより、仮に、外輪６に、フレクスプライン３に対して底部１３側へ押し込む力が採用しても、外径突部２１の内側端面２２が、フレクスプライン３の開口縁１４に当接することで、外輪６が筒部１２の奥部に入り込んでいく事態を防止することができる。

なお、この実施形態では、外輪６の外径突部２１よりも軸方向内側の外径面部１９が、フレクスプライン３の筒部１２の内側に配置されている。このため、外輪６の外周部１８は、二つの端面１６、１７間のうち、外径突部２１よりも軸方向内側の外径面部１９と、その外径面部１９とフレクスプライン３の底部１３側の端面１６とを繋ぐ面取り部２０に相当する。

また、この実施形態では、外輪６の外径面部１９は円筒状となっているが、この外径面部１９を、軸方向にフレクスプライン３の開口縁１４側に向かって次第に外径を大きくした円すい台状（テーパ状）としてもよい。外径面部１９を円すい台状とする場合、その外径面部１９は、任意のアキシアル平面上での断面形状が、楕円状の長軸方向の二箇所でフレクスプライン３の筒部１２の内面に沿う形状であることが望ましい。なお、アキシアル平面とは、玉軸受１の軸受中心軸を含む仮想平面のことをいう。図１は、楕円状の長軸を含むアキシアル平面上でのフレクスプライン３及び外輪６等を示している。

この実施形態では、外径突部２１は、外輪６の周方向全周に亘って連続的に設けられるフランジ部としているが、この外径突部２１を、外輪６の周方向に沿って断続的に配置されたものとしてもよい。また、外径突部２１は、外輪６の周方向に少なくとも１箇所あれば、その効果を発揮できる。

また、外径突部２１は、フレクスプライン３に対する外輪６の位置決め機能も発揮することができる。外径突部２１の内側端面２２が、フレクスプライン３の開口縁１４に当接することで、フレクスプライン３に対する外輪６の軸方向位置を、正規の位置に設定しやすい。

さらに、外径突部２１は、外輪６が、フレクスプライン３の筒部１２に対して転倒することを防止する機能も発揮することができる。外輪６の軌道面７，８の中心線を含む面は、第一軸Ｓ１や第二軸Ｓ２、フレクスプライン３の軸心方向に直交している状態に設定されている必要があることから、このような転倒防止機能が有効である。

外径突部２１に転倒防止機能を期待する場合、外径突部２１は、外輪６の周方向全周に亘って連続的な突条とするか、あるいは、外径突部２１を、外輪６の周方向に沿って所定の長さ以上連続する突条等とすることが望ましい。また、外径突部２１を周方向に沿って断続配置とする場合には、外径突部２１を、外輪６の周方向に沿って少なくとも２箇所以上、さらには、それらを軸周り等分配置とすることが望ましい。

この実施形態では、図１に示すように、外径突部２１の外径面２４は、フレクスプライン３の開口縁１４における外径面１２ａよりも、外径側に位置している。この外径突部２１の外径面２４を、フレクスプライン３の開口縁１４における外径面１２ａと面一とすれば、外径突部２１が、フレクスプライン３の外歯１５や、それに噛み合うサーキュラスプライン２の内歯１１に支障しにくくなるので望ましい。

なお、図１に示すように、外径突部２１の外径面２４が、フレクスプライン３の開口縁１４における外径面１２ａよりも外径側に位置している場合においては、外歯１５の外径側縁は、外径突部２１の外径面２４よりも、半径方向外側に位置していることが望ましい（図中の距離Ｗ２参照）。また、サーキュラスプライン２の内歯１１の内径側縁は、外径突部２１の外径面２４よりも、半径方向外側に位置していることが望ましい（図中の距離Ｗ１参照）。

図３（ａ）及び図３（ｂ）は、実施形態の変形例を示している。

図３（ａ）の例は、フレクスプライン３の開口縁１４と外径突部２１の内側端面２２との間にスペーサ２５を介在したものである。スペーサ２５の軸方向厚さを調整することにより、フレクスプライン３に対する外輪６の軸方向への位置を調整することができる。スペーサ２５は、例えば、種々の厚さのリング状の部材とすることができる。

図３（ｂ）の例は、フレクスプライン３の開口縁１４と、外輪６の外径突部２１との間に、互いの噛み合いにより、フレクスプライン３と外輪６との軸周り相対回転を規制する回り止め手段２６，２７を備えたものである。

ここでは、回り止め手段２６，２７として、フレクスプライン３側に係止凸部からなる係止部２６を、外輪６の外径突部２１側に係止凹部からなる被被係止部２７を設けているが、これを逆にして、フレクスプライン３側に係止凹部からなる被係止部２７を、外輪６の外径突部２１側に係止凸部からなる係止部２６を設けてもよい。また、回り止め手段２６，２７は、係止凹部と係止凸部との組み合わせ以外にも、例えば、フレクスプライン３と外輪６の外径突部２１との間の段部同士の噛み合い、ピンと段部との噛み合い等、互いの噛み合いによりフレクスプライン３と外輪６との軸周り相対回転を規制する種々の手段を採用することができる。このような回り止め手段２６，２７は、周方向に沿って少なくとも１箇所あれば機能し得るが、必要に応じて、周方向に沿って複数箇所設けることも可能である。

１ 玉軸受
２ サーキュラスプライン
３ フレクスプライン
４ 楕円状カム
５ 内輪
６ 外輪
１２ 筒部
１３ 底部
１４ 開口縁
１８ 外周部
１９ 外径面部
２１ 外径突部（フランジ部）
２２ 内側端面
２３ ぬすみ部
２４ 外径面
２５ スペーサ
２６ 係止部（回り止め手段）
２７ 被係止部（回り止め手段）

Claims (6)

1. 波動歯車減速機に備わる楕円状カム（４）とフレクスプライン（３）との間に介在する玉軸受において、
   前記楕円状カム（４）との嵌合によって楕円状に変形させられる内輪（５）と、
   前記内輪（５）の楕円状変形に伴って楕円状に変形させられる外輪（６）と、
   を備え、
   前記外輪（６）が、
   前記フレクスプライン（３）の開口縁（１４）よりも軸方向内側に配置される外周部（１８）と、
   前記フレクスプライン（３）の前記開口縁（１４）よりも軸方向外側に位置し前記開口縁（１４）に軸方向で対向する外径突部（２１）と、
   を備える玉軸受。
2. 前記外径突部（２１）は、前記外輪（６）の周方向全周に亘って連続的に設けられるフランジ部である
   請求項１に記載の玉軸受。
3. 前記外径突部（２１）の外径面（２４）は、前記フレクスプライン（３）の前記開口縁（１４）における外径面（１２ａ）と面一である
   請求項１又は２に記載の玉軸受。
4. 前記フレクスプライン（３）の開口縁（１４）と前記外径突部（２１）の内側端面（２２）との間にスペーサ（２５）を介在する
   請求項１から３のいずれか一つに記載の玉軸受。
5. 前記フレクスプライン（３）の外周にサーキュラスプライン（２）の内歯（１１）に噛み合う外歯（１５）を備え、
   前記外歯（１５）の外径側縁は、前記外径突部（２１）の外径側縁よりも半径方向外側に位置している
   請求項１から４のいずれか一つに記載の玉軸受。
6. 前記フレクスプライン（３）の開口縁（１４）と、前記外輪（６）の前記外径突部（２１）との間に、互いの噛み合いにより軸周り相対回転を規制する回り止め手段（２６，２７）
   を備える請求項１から５のいずれか一つに記載の玉軸受。

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