JP2021025614A - Ball bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、波動歯車減速機に組み込まれる玉軸受に関する。 The present invention relates to ball bearings incorporated in a strain wave gearing reducer.
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、楕円状カムに嵌め合わ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。 The strain wave gearing reducer includes a circular spline, a flexspline, an elliptical cam, and a ball bearing interposed between the flexspline and the elliptical cam. The ball bearing is elastically deformed into an elliptical shape by being fitted into the elliptical cam. The flexspline is elastically deformed into an elliptical shape by the outer ring of an elliptical ball bearing.
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)。 The flexspline is meshed with the circular spline at two points in its elliptical major axis direction. When the elliptical ball bearing rotates integrally with the rotation of the elliptical cam, the direction of the elliptical long axis changes in the direction of rotation, and the meshing position of the circular spline and the flexspline moves in the rotation direction, and the flexspline and Relative rotation occurs with the circular spline. The relative rotation is taken out as a deceleration rotation (see, for example, Patent Document 1).
図7を参照して説明すると、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は、外輪111が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を有しており、外輪111と内輪113との間の軸方向両側が開口するシールのない、いわゆるオープンタイプのものである。
Explaining with reference to FIG. 7, the
フレクスプライン100の筒部101の内部には、グリース(図示省略)が充填されており、グリース潤滑によって玉軸受110が使用されている。
The inside of the
ここで、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に傾く。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。
Here, the
線状の接触状態となる外輪111の外径面部112とフレクスプライン100の筒部101との間にクリープが生じやすくなる。クリープが生じる外輪111の外径面部112と、フレクスプライン100の筒部101との間に摩耗が発生する可能性がある。
Creep is likely to occur between the outer
このため、摩耗により発生する金属粉が玉軸受の外輪111と内輪113との間の軸方向一端側から侵入して、玉軸受の潤滑を阻害するという問題が生じる。また、上述のように、玉軸受110は、いわゆるオープンタイプのものであるため、グリース漏れを生じる問題もある。
For this reason, there arises a problem that metal powder generated by wear invades from one end side in the axial direction between the
この問題を解決するために、玉軸受の外輪とハウジングとの間にシール部材を備えた波動歯車減速機が提案されている(特許文献2参照)。シール部材はハウジングと接触しており、シール部材によって、玉軸受のグリース漏れの発生や、玉軸受の外輪とフレクスプラインとの摩耗により発生する金属粉の玉軸受内への侵入を防止することができる。 In order to solve this problem, a strain wave gearing reducer having a sealing member between the outer ring of the ball bearing and the housing has been proposed (see Patent Document 2). The sealing member is in contact with the housing, and the sealing member can prevent grease leakage from the ball bearings and metal powder from entering the ball bearings due to wear between the outer ring of the ball bearings and the flexspline. it can.
しかしながら、特許文献2に記載の波動歯車減速機では、シール部材がハウジングと接触している。このため、波動歯車減速機の運転時に、シール部材とハウジングとの摩擦によるトルクの増加や、シール部材自体の摩耗に伴う異物が玉軸受内に侵入する可能性があった。
However, in the strain wave gearing reducer described in
そこで、この発明は、異物の侵入を防止しつつ、潤滑性を確保することができる波動歯車減速機用の玉軸受を提供することにある。 Therefore, the present invention is to provide a ball bearing for a strain wave gearing that can secure lubricity while preventing foreign matter from entering.
上記の課題を解決するために、本発明は、波動歯車減速機の楕円状の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、前記内輪および外輪間に形成される軸受空間に配置される転動体と、前記軸受空間の軸方向一方側の開口を覆う環状のシール部材とを備え、前記シール部材が軸方向の前記フレクスプラインの開口縁側に位置しており、前記内輪の軸方向一方側の端面が前記カムの軸方向一方側の端面よりも軸方向内側に位置しており、前記シール部材の内周部が前記カムの外周部の軸方向一方側に固定されている状態であり、前記シール部材の外周部と前記外輪の内周面との間にラビリンスシールが形成されている構成を採用することができる。 In order to solve the above problems, the present invention has a ball bearing interposed between an elliptical cam of a wave gear reducer and a flexspline, and an inner ring that is deformed into an elliptical shape by fitting with the cam. Covers the outer ring that is deformed into an elliptical shape with the elliptical deformation of the inner ring, the rolling element arranged in the bearing space formed between the inner ring and the outer ring, and the opening on one side of the bearing space in the axial direction. An annular seal member is provided, the seal member is located on the opening edge side of the flexspline in the axial direction, and the end face on one side of the inner ring in the axial direction is axially more than the end face on the one side in the axial direction of the cam. It is located inside, and the inner peripheral portion of the seal member is fixed to one side of the outer peripheral portion of the cam in the axial direction, and is between the outer peripheral portion of the seal member and the inner peripheral surface of the outer ring. A configuration in which a labyrinth seal is formed can be adopted.
また、前記内輪が前記外輪の軌道輪幅よりも小さい軌道輪幅を有し、前記内輪の軸方向一方側の端面が、前記外輪の軸方向一方側の端面よりも軸方向内側に位置している構成を採用することができる。 Further, the inner ring has a raceway ring width smaller than the raceway ring width of the outer ring, and the end face on one side in the axial direction of the inner ring is located axially inside the end face on one side in the axial direction of the outer ring. Can be adopted.
また、前記内輪が前記外輪の軌道輪幅と同じ軌道輪幅を有し、前記内輪および前記外輪の軸方向一方側の端面が、前記カムの軸方向一方側の端面よりも軸方向内側に位置している構成を採用することができる。 Further, the inner ring has the same raceway ring width as the raceway ring width of the outer ring, and the end faces of the inner ring and the outer ring on one side in the axial direction are located axially inside the end face on one side in the axial direction of the cam. It is possible to adopt the configuration that is used.
さらに、前記シール部材が金属板から形成されるシールドであり、前記シールドがその外周部に軸方向内側に折り曲げたフランジ状の外環部を有し、前記ラビリンスシールが前記外環部と前記外輪の内周面との間に形成されている構成を採用することができる。 Further, the seal member is a shield formed of a metal plate, the shield has a flange-shaped outer ring portion bent inward in the axial direction on the outer peripheral portion thereof, and the labyrinth seal has the outer ring portion and the outer ring portion. A configuration formed between the inner peripheral surface and the inner peripheral surface of the can be adopted.
また、前記シール部材が弾性体と前記弾性体を補強する芯金から形成され、前記弾性体がその外周部に位置するリップを有し、前記ラビリンスシールが前記リップと前記外輪の内周面との間に形成されている構成を採用することができる。 Further, the sealing member is formed of an elastic body and a core metal for reinforcing the elastic body, the elastic body has a lip located on the outer peripheral portion thereof, and the labyrinth seal is formed on the lip and the inner peripheral surface of the outer ring. The configuration formed between the two can be adopted.
この発明は、内輪および外輪間に形成される軸受空間の軸方向一方側の開口を覆うシール部材を備えたので、軸受空間の軸方向一方側の開口からフレクスプライン内へ異物が入り込むことを防止することができる。 Since the present invention includes a sealing member that covers the opening on one axial side of the bearing space formed between the inner ring and the outer ring, it prevents foreign matter from entering the flexspline from the opening on one axial direction of the bearing space. can do.
また、シール部材がカムと一体に回転し、シール部材の外周部と外輪の内周面との間にラビリンスシールが形成されているので、フレクスプライン内や軸受空間内のグリースが軸受空間の軸方向一方側の開口から外部に漏出することを防止することができる。 Further, since the seal member rotates integrally with the cam and a labyrinth seal is formed between the outer peripheral portion of the seal member and the inner peripheral surface of the outer ring, the grease in the flexspline and the bearing space is the axis of the bearing space. It is possible to prevent leakage from the opening on one side of the direction to the outside.
以下、図面に基づき、本発明の第一実施形態を説明する。図1〜3に示すように、この実施形態に係る玉軸受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、カム4と、フレクスプライン3とカム4との間に介在する玉軸受1とを備える。
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 to 3, the ball bearing 1 according to this embodiment is for a strain wave gearing speed reducer. This strain wave gearing reducer includes a
玉軸受1は、内輪5と、外輪6と、内輪5の軌道溝7と外輪6の軌道溝8との間に介在する一列の玉9と、これら玉9間の周方向間隔を保つ保持器10と、内輪5と外輪6との間の軸受空間の軸方向一方側の開口を覆うシール部材であるシールド11を備える。それぞれの軌道溝7、8間には、通常、奇数個の玉9が配置されている。内輪5および外輪6は金属製である。
The ball bearing 1 is a cage that maintains a circumferential distance between the
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。
Hereinafter, the "axial direction" refers to a direction along the bearing central axis (not shown) of the ball bearing 1. By design, the bearing central axis of the ball bearing 1 is set coaxially with the central axes of the raceway rings of the
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と同一軸線上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。図3に示すように、カム4は、楕円状に形成された外周部4aを有する。カム4の外周部4aは、軸方向一方側に全周に形成されるシール嵌合溝4bを有する。
The
サーキュラスプライン2は、金属製である。サーキュラスプライン2の内周には、周方向に所定数の内歯2aが設けられている。
The
フレクスプライン3は金属製である。フレクスプライン3は、筒部12と、筒部12の軸方向他端に連続する底部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の軸方向一方側の先端は、フレクスプライン3の軸方向一方側で開口する開口縁14になっている。
The
フレクスプライン3の筒部12の外周には、サーキュラスプライン2の内歯2aに噛み合う外歯3a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3aの数は、サーキュラスプライン2の内歯2aの数よりも2つ少ない。内歯2aの数と外歯3aとの数は、外歯3aの数が内歯2aの数よりも少ない条件で適宜設定することがきる。底部13の中央部に第二軸S2が連結されている。
On the outer periphery of the
玉軸受1の内輪5は、カム4の外周部4aに対して一体に回転する状態に嵌め合わされる。内輪5が外輪6の軌道輪幅よりも小さい軌道輪幅を有している。内輪5の軌道輪幅はカム4の軸方向幅よりも小さい幅寸法に形成されている。
The
内輪5の軸方向一方側の端面がカム4の軸方向一方側の端面よりも軸方向内側に位置している。内輪5の軸方向他方側の端面とカム4の軸方向他方側の端面とは軸方向の位置が合致している。
The end face on one side in the axial direction of the
外輪6の軌道輪幅は、カム4の軸方向幅と同じ幅寸法に形成されている。外輪6の軸方向両側の端面は、カム4の軸方向両側の端面とそれぞれ軸方向の位置が合致している。
The raceway ring width of the
玉9は、内輪5および外輪6間に形成される軸受空間に複数配置されている。複数の玉9が保持器10により周方向に間隔をおいて転動可能に保持されている。保持器10は、例えば、つの形保持器を採用することができる。
A plurality of
シールド11は、環状の金属板から形成され、内輪5および外輪6間の前記軸受空間の軸方向一方側の開口を覆っている。図3に示すように、シールド11は、環状の平板部11aと、平板部11aの内周縁に設けられる内環部11bと、平板部11aの外周縁に設けられる外環部11cとを有している。シールド11は、SUS304などのステンレス鋼板をプレス加工するなどの既知の手段により製造される。
The
平板部11aは、図2に示すように、内周縁および外周縁が楕円をなす環状に形成されるものである。平板部11aの内周縁および外周縁は、それぞれの長軸が合致する状態に形成されている。平板部11aの内周側部分には、軸方向内向きかつ径方向内向きに延び出すテーパ状部11dが形成されている。テーパ状部11dにより平板部11aが補強される。
As shown in FIG. 2, the
内環部11bは、平板部11aの内周縁から軸方向外向きに湾曲している。内環部11bは、カム4の外周部4aに沿う楕円状をなし、シール嵌合溝4bに圧入により嵌合されている。
The
外環部11cは、平板部11aの外周縁から軸方向内向きにフランジ状に形成されている。外環部11cは、外輪6の内周面に沿って楕円状をなし、外輪6の内周面との間にラビリンスシール30を形成している。
The
シールド11は、平板部11aの外周縁の長軸とカム4の長軸とが合致する状態で、内環部11bがシール嵌合溝4bに圧入により嵌合されるものである。この嵌合により、シールド11は、カム4と一体に回転する。また、ラビリンスシール30がシールド11の外環部11cと外輪6の内周面との間の全周に形成される。
In the
玉軸受1の内輪5は、そのカム4の外周部4a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。
The
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の内歯2aとフレクスプライン3の外歯3aの噛み合う位置が回転方向に移動して、サーキュラスプライン2とフレクスプライン3との間に1周で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第二軸S2から取り出される。
When the
この実施形態は以上のように構成される。この構成からなる波動歯車減速機の玉軸受1において、この発明では、内輪5および外輪6間の前記軸受空間の軸方向一方側の開口を覆うシールド11を備えたことにより、前記軸受空間の軸方向一方側の開口からフレクスプライン3内へ異物が入り込むことを防止することができる。
This embodiment is configured as described above. In the
また、シールド11がカム4と一体に回転し、シールド11の外環部11cと外輪6の内周面との間にラビリンスシール30が形成されている。このため、フレクスプライン3内や軸受空間内のグリースが外部に漏出することを防止することができ、玉軸受1の潤滑性が確保される。
Further, the
ここで、波動歯車減速機は、第一軸S1および第二軸S2が上下方向に配置される縦軸状態で使用されることが多い。フレクスプライン3の開口縁14が下方に位置する場合、グリースは自重によりフレクスプライン3の開口縁14へ向かって下方に移動しやすくなる。
Here, the strain wave gearing speed reducer is often used in a vertical axis state in which the first shaft S1 and the second shaft S2 are arranged in the vertical direction. When the opening
この発明では、玉軸受1は軸方向のフレクスプライン3の開口縁14側となる玉軸受1の軸方向一方側にシールド11を備えている。このため、グリースを玉軸受1の軸受空間内に留まらせることが可能となり、良好な潤滑状態を維持することができる。
In the present invention, the
この発明の第二実施形態に係る玉軸受を図4に示す。第二実施形態の玉軸受1は、シール部材が、弾性体21と弾性体21を補強する芯金22とから形成されている点で、上述の第一実施形態と相違する。その他の構成において、第一実施形態と同一の構成は、同一の符号を付してその説明を省略する。
A ball bearing according to a second embodiment of the present invention is shown in FIG. The
この実施形態の玉軸受1のシール部材は、弾性体21を金属板から形成される芯金22により補強した環状部材である。弾性体21は、芯金22の径方向中間部分の内面側を除き芯金22の全体を覆うように設けられる。
The seal member of the
シール部材は、弾性体21の内周縁の全周に設けられた嵌合部21aと、弾性体21の外周縁の全周に設けられたリップ21bとを有する。嵌合部21aは、カム4のシール嵌合溝4bの溝内面に沿って楕円状に形成されている。嵌合部21aがカム4のシール嵌合溝4bに圧入により固定され、シール部材はカム4と一体に回転する。
The sealing member has a
リップ21bは、外輪6の内周面に対向する楕円状の外周面を有する。リップ21bの外周面は、外輪6の内周面との間の全周にラビリンスシール30を形成している。
The
この実施形態の玉軸受1では、外輪6と内輪5との間に軸受空間の軸方向一方側の開口を覆うシール部材を備えている。このため、第一実施形態と同様に、軸方向一方側の軸受空間の開口からフレクスプライン3内へ異物が入り込むことを防止することができる。
The
この発明の第三実施形態に係る玉軸受を図5に示す。第三実施形態の玉軸受1は、内輪5が外輪6の軌道輪幅と同じ軌道輪幅である点、内輪5および外輪6の軸方向一方側の端面が、カム4の軸方向一方側の端面よりも軸方向内側に位置している点で、上述の第一実施形態と相違する。その他の構成において、第一実施形態と同一の構成は、同一の符号を付してその説明を省略する。
A ball bearing according to a third embodiment of the present invention is shown in FIG. In the
この実施形態の玉軸受1は、内輪5および外輪6の軌道輪幅が同じで状態となっている。また、内輪5および外輪6の軸方向他方側の端面がカム4の軸方向他方側の端面と軸方向位置が合致する状態で、内輪5がカム4の外周部4aに圧入により嵌合している。
In the
シールド11は、平板部11aの内周側にテーパ状部11dを有している。平板部11aは、径方向外向きに延び出している。平板部11aの外周縁に外環部11cが軸方向内向きに形成されている。
The
外環部11cの先端縁は、外輪6の軸方向一方側の端面よりも軸方向内側に位置している。第一実施形態と同様に、このシールド11の外環部11cが外輪6の内周面との間にラビリンスシール30を形成する。
The tip edge of the
なお、図6に示すように、シールド11は、平板部11aに軸方向内向きに形成される中環部11eを有するものであってもよい。平板部11aにおける中環部11eの位置は、玉9、保持器10にシールド11が干渉しない位置に設けられる。中環部11eを設けることで、シールド11の外環部11cの位置を、外輪6に対して軸方向へ近づけることができる。
As shown in FIG. 6, the
また、シール部材は、弾性体を金属板から形成される芯金により補強した環状部材としてもよい。このシール部材は、弾性体を芯金の径方向中間部分の内面側を除き芯金の全体を覆うように設けられる。この弾性体は内周部に形成される嵌合部と外周部に形成されるリップを有する。弾性体の嵌合部がカム4のシール嵌合溝4bに圧入により固定され、リップが外輪6の内周面との間にラビリンスシール30を形成している。
Further, the seal member may be an annular member in which an elastic body is reinforced with a core metal formed of a metal plate. This sealing member is provided so that the elastic body covers the entire core metal except for the inner surface side of the radial intermediate portion of the core metal. This elastic body has a fitting portion formed on the inner peripheral portion and a lip formed on the outer peripheral portion. The fitting portion of the elastic body is fixed to the seal
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 カム
4a 外周部
4b シール嵌合溝
5 内輪
6 外輪
7、8 軌道溝
9 玉
10 保持器
11 シールド
11a 平板部
11b 内環部
11c 外環部
12 筒部
13 底部
14 開口縁
21 弾性体
21a 嵌合部
21b リップ
22 芯金
30 ラビリンスシール
S1 第一軸
S2 第二軸
1
Claims (5)
前記カム(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、前記内輪(5)および外輪(6)間に形成される軸受空間に配置される転動体(9)と、前記軸受空間の軸方向一方側の開口を覆う環状のシール部材とを備え、
前記シール部材が軸方向の前記フレクスプライン(3)の開口縁(14)側に位置しており、前記内輪(5)の軸方向一方側の端面が前記カム(4)の軸方向一方側の端面よりも軸方向内側に位置しており、前記シール部材の内周部が前記カム(4)の外周部(4a)の軸方向一方側に固定されている状態であり、前記シール部材の外周部と前記外輪(6)の内周面との間にラビリンスシール(30)が形成されていることを特徴とする玉軸受。 In the ball bearing (1) interposed between the elliptical cam (4) and the flexspline (3) of the strain wave gearing reducer,
An inner ring (5) that is deformed into an elliptical shape by fitting with the cam (4), an outer ring (6) that is deformed into an elliptical shape by the elliptical deformation of the inner ring (5), and the inner ring (5). ) And the rolling element (9) arranged in the bearing space formed between the outer ring (6), and an annular sealing member covering the opening on one side in the axial direction of the bearing space.
The sealing member is located on the opening edge (14) side of the flexspline (3) in the axial direction, and the end surface on one side in the axial direction of the inner ring (5) is on the one side in the axial direction of the cam (4). It is located inward in the axial direction from the end face, and the inner peripheral portion of the seal member is fixed to one side in the axial direction of the outer peripheral portion (4a) of the cam (4). A ball bearing characterized in that a labyrinth seal (30) is formed between the portion and the inner peripheral surface of the outer ring (6).
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