JP4618915B2 - 総ころ軸受およびこれを用いた遊星歯車減速装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、建設機械やロボット，ポンプ等の遊星歯車など、高負荷容量が求められる箇所に用いられる総ころ軸受およびこれを用いた遊星歯車減速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
種々の用途、例えば建設機械向けの遊星歯車減速装置において、その遊星歯車の支持等に保持器付き針状ころが用いられている。従来の保持器付き針状ころは、ころの脱落防止のために、保持器のポケット内の内周縁と外周縁とに、内爪および外爪を設けてころを保持させている。
この他に、遊星歯車減速装置等において、負荷容量を増加させるために、保持器付き針状ころに変えて、総ころ形式の軸受を使用する場合もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の保持器付き針状ころは、ころを保持するために柱部が必要になり、この柱部は内爪および外爪を形成するために、内爪を形成する柱部は、ピッチ円よりも僅かに小径位置に形成（外爪はピッチ円よりも僅かに大径位置に形成）することになって、ころ間隔が広がる。そのため、限られたスペース内に設置するには、必然的にころ本数を減少せざるを得ない。
また、通常の総ころ形式では、ころを１本ずつ手作業で軸受使用装置内に組み込まなくてはならないので、作業性が非常に悪い。
キーストン型の総ころ軸受は、ころ同士の干渉によって、各ころを外輪の内径面に張り付かせたものであるため、保持器を有しなくても、ころの脱落がない。しかし、軸受部品として軸受使用機械とは別体の外輪が必要であり、設置スペースが増大するうえ、構成が複雑になる。
【０００４】
また、遊星歯車減速装置における遊星歯車とクランク軸間に介在させる軸受では、保持器の鍔部面積の要求がある。すなわち、クランク軸の隣接する偏心軸部に２枚の遊星歯車を並べて設置したものでは、これら偏心軸部の偏心回転に伴い、軸受の保持器が、隣接する遊星歯車の幅面と慴接する。そのため、鍔部の面積がある程度なければ、隣接する遊星歯車の内径に干渉してしまう恐れがある。
【０００５】
この発明の目的は、ころ本数の減少を防ぎ、かつ軸受使用機械への組み込み性を向上させた総ころ軸受を提供することである。
この発明の他の目的は、遊星歯車とクランク軸間に介在させる軸受が、隣接する遊星歯車の内径に干渉する問題がなく、かつ一定のスペース内で軸受部分の大きな負荷容量を得ることができて、装置全体のコンパクト化が図れ、かつ軸受の組み込み性に優れた遊星歯車減速装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の総ころ軸受は、周方向に複数のポケットを有し、外径がころ配列の外接円よりも僅かに小径に形成された環状の保持器と、この保持器のポケット内に収容され、周方向に総ころ状態に密接配列されるころとからなり、保持器の隣り合うポケット間の柱部により、ころの保持器外径側への脱落が防止され、前記ころが保持器のポケット内に収容された状態で、、周方向に隣合うころの間に、これら隣合うころ同士が干渉し合うことによってころの保持器からの内径側への脱落が防止される０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の干渉量を有する。
この構成によると、保持器の隣合うポケット間の柱部が、ころの保持器外径側への脱落を防止する。ころの保持器内径側への脱落防止は、ころが密接配列されていて、隣合うころ同士が干渉し合うことにより得られる。このため、ころ配列のピッチ円部分において、保持器の柱部が不要になり、保持器を有しない総ころ軸受と同じだけのころ本数を挿入することができる。また、従来品の総ころ形式とは異なり、ころは保持器で保持されていて、ばらばらにならず、軸受使用機械への組み込みや、保管，運搬等の取り扱いも容易になる。このように、ころ本数の減少が防げて、負荷容量を増加することができ、軸受寿命を長くすることができる。同じ負荷容量を満足させるのであれば、軸受サイズを小さくすることができ、軸受使用機械をコンパクトにすることができる。
【０００７】
この発明の総ころ軸受において、上記保持器の両端に、内径側に延びる環状の鍔を一体に形成しても良い。
このように保持器を鍔付きとした場合、保持器の剛性が向上すると共に、複列で使用される場合に、保持器同士の接触があっても、鍔の側面同士で接触することになって、径方向の内外に引っ掛かりを生じることが防止される。
【０００８】
上記保持器は合成樹脂により形成したものであっても良い。保持器を合成樹脂製とした場合は、樹脂の弾性変形のため、密接配列されるころの保持器への組み込みが容易になる。また、樹脂の持つ自己潤滑性で滑らかな保持が行え、樹脂の成形容易性により、保持器の製造も容易に行える。
【０００９】
上記保持器は、低炭素鋼により形成し、その表面を硬化処理したものであっても良い。保持器を低炭素鋼により形成した場合は、硬質の鋼材を用いた場合に比べて加工性が良く、密接配列されるころの保持器への組み込みも容易である。また保持器表面が硬化処理してあると、保持器が隣接する部品と摺接する使用形態の場合にも、耐摩耗性に優れる。
【００１０】
この発明の総ころ軸受は、遊星歯車減速装置における遊星歯車と、この遊星歯車を支持する支持軸との間に設置されるものであって良い。
遊星歯車減速装置において、遊星歯車の支持には大荷重が必要となり、またその支持部は限られたスペースで、しかも周辺に部品が多く、軸受組み込みの難しい箇所となる。そのため、この発明の総ころ状態で保持器付きとした軸受を用いると、そのコンパクトで負荷容量が大きく、かつ組み込み性が良いという特有の効果が、有効に発揮される。また、遊星ギヤは、高負荷であるが、一般に低回転であるため、総ころ形式のためにころ間の摩擦が大きくても、トルク損失の影響が少ない。
【００１１】
この発明の遊星歯車減速装置は、内歯または外歯の太陽歯車と、この太陽歯車と同心に回転自在に設けられたキャリアと、このキャリアに回転自在に支持されて隣接する複数の偏心軸部を有するクランク軸と、このクランク軸の上記各偏心軸部に総ころ軸受を介して設置されて上記太陽歯車に噛み合う複数の遊星歯車とを備えた遊星歯車減速装置において、上記総ころ軸受は、周方向に複数のポケットを有し、外径がころ配列の外接円よりも僅かに小径に形成され、両端に、内径側に延びる鍔を一体に形成した環状の保持器と、この保持器のポケット内に収容され、周方向に総ころ状態に密接配列されるころとからなり、保持器の隣り合うポケット間の柱部により、ころの保持器外径側への脱落が防止され、前記ころが保持器のポケット内に収容された状態で、、周方向に隣合うころの間に、これら隣合うころ同士が干渉し合うことによってころの保持器からの内径側への脱落が防止される０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の干渉量を有する。また、上記総ころ軸受は、上記遊星歯車およびクランク軸の間で転動自在である。
このようにクランク軸の隣接する複数の偏心軸部に遊星歯車を設置した遊星歯車減速装置は、遊星歯車と偏心軸部の間に介在する軸受が、隣接する遊星歯車の内径に干渉することや、隣接する軸受の保持器同士が干渉することを防止する必要がある。保持器が上記のように鍔付きであると、上記のような干渉の防止機能を保持器の鍔で得ることができる。また、このような遊星歯車減速装置において、遊星歯車の支持には大荷重が必要となり、またその支持部は限られたスペースとなる。そのため、軸受として、総ころ状態で保持器付きとした軸受を用いることにより、そのコンパクトで負荷容量が大きく、かつ組み込み性が良いという特有の効果が有効に発揮される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図１ないし図５と共に説明する。この総ころ軸受は、保持器１と、ころ２とで構成される。保持器１は、周方向に複数のポケット３を有する環状の部材である。保持器１の外径Ｄ１は、ころ２の配列の外接円の径Ｄ２よりも、僅かに小径に形成されている。ころ２は、保持器１の各ポケット３内に収容され、周方向に総ころ状態に密接して配列される。この密接した配列は、隣合うころ２ところ２が所定の干渉量を持つ配列とされる。すなわち、各ころ２が両隣のころ２と接する２点間の直線距離ｍが、ころ２の直径ＤW よりも小さくなるように設定される。上記干渉量は、例えば０．０５mm以上で、０．５mm以下とされる。
【００１３】
保持器１は、ポケット３の形成によって穴明きとなった円筒部１ａの両端に、内径側に延びる環状の鍔１ｂが一体に形成されている。鍔１ｂの先端は、ピッチ円直径ＰＣＤよりも内径側に延びている。保持器１の円筒部１ａにおける隣合うポケット３間の部分は、柱部４となる。各柱部４は、ころ配列の外径側における隣合うころ２の間の空間に位置する。
【００１４】
保持器１は、低炭素鋼により形成し、その表面を硬化処理したものとされる。
保持器１を低炭素鋼等の鋼材により形成する場合、削り出し品としても、鋼板のプレス加工品としても良い。保持器１の上記の表面硬化処理は、軟窒化処理とされ、または浸炭焼入れおよび焼戻しの処理とされる。表面硬化処理は、保持器１の成形の後に行われる。保持器１は合成樹脂製としても良く、その場合、射出成形の可能な樹脂が好ましい。
【００１５】
この構成の総ころ軸受によると、保持器１は、外径Ｄ１がころ配列の外接円径Ｄ２よりも僅かに小径に形成され、密接配列されたころ２を保持するため、次の各作用，効果が得られる。保持器１の隣合うポケット３間の柱部４が、ころ２の保持器外径側への脱落を防止する。保持器内径側へは、ころ２が密接配列されていて、隣合うころ２同士が干渉し合うことにより脱落しない。すなわち従来のキーストン型総ころ軸受と同様な原理で、内径側へのころ２の脱落が防止される。このため、柱部４はころ２よりも外径側の隣合うころ２間の空間のみに介在するものとでき、保持器を有しない総ころ軸受と同じだけのころ本数を挿入することができる。また、従来品の総ころ形式とは異なり、ころ２は保持器１で保持されていて、ばらばらにならず、軸受使用機械への組み込みや、保管，運搬等の取り扱いも容易になる。このように、ころ本数の減少が防げて、負荷容量を増加することができ、軸受寿命を長くすることができる。同じ負荷容量を満足させるのであれば、軸受サイズを小さくすることができ、組み込み機械等をコンパクトにすることができる。
【００１６】
また、保持器１は両側に鍔１ｂを有するため、保持器１の剛性が向上すると共に、複列で使用される場合に、保持器１同士の接触があっても、鍔１ｂの側面同士で接触することになって、径方向の内外に引っ掛かりを生じることが防止される。
【００１７】
保持器１の材質として、合成樹脂製とした場合は、樹脂の弾性変形のため、密接配列されるころ２の保持器１への組み込みが容易になる。また、樹脂の持つ自己潤滑性で円滑な保持が行え、保持器１の製造も射出成形等で容易に行える。
保持器１を低炭素鋼により形成し、その表面を硬化処理した場合は、硬質の鋼材を用いた場合に比べて加工性が良く、密接配列されるころ２の保持器１への組み込みも容易である。また保持器表面が硬化処理してあると、保持器１が隣接する部品と摺接する使用形態の場合にも、耐摩耗性に優れる。特に、軟窒化処理の場合は熱処理変形を抑制でき、また高耐久性のものとできる。
【００１８】
この軸受の組立は、保持器１のポケット３内にころ２を収容し、保持器１の弾性変形によって各ころ２を外径側に張り付かせることにより行う。保持器１の弾性変形を利用できるため、従来のキーストン型の総ころ軸受のように、外輪を昇温させた後に、ころを焼き嵌めする必要はない。この場合に、例えば、ポケット数よりも１本少ないころ２を収容した後、最後の１本のころ２を、隣合うころ２の間の隙間に内径側から打撃等を与えて押し込むことにより、隙間を押し広げて嵌め込む方法が採られる。この方法の他に、保持器の各ポケット３内に、ころ２が自然に入る深さまで収容し、内径側に割型を挿入した後、割型にテーパマンドレルを圧入して、全数のころ２を外径側に同時に拡径させる方法を採用することができる。
【００１９】
図６，図７は、この発明の総ころ軸受を応用した遊星歯車減速装置の一例を示す。この装置は、ロボットのアームの駆動部等に用いられる。この遊星歯車減速装置は、内歯のリング歯車２１と、回転出力部となるキャリア２２と、このキャリア２２に回転自在に支持されて隣接する複数の偏心軸部２３ａ，２３ｂを有するクランク軸２３と、このクランク軸２３の各偏心軸部２３ａ，２３ｂに回転自在に設置されてリング歯車２１に噛み合う複数の遊星歯車２４，２５と、クランク軸２３に回転を入力する回転入力部２６とを有する。リング歯車２１はハウジング２７に固定され、キャリア２２はリング歯車２１と同心に回転自在なように、軸受２８（図７）を介してハウジング２７に設置されている。リング歯車２１は、内歯の太陽歯車となる。回転入力部２６は、リング歯車２１と同心の入力軸２９と、各クランク軸２３に設けられて入力軸２９の歯車部に噛み合う伝達歯車３０とで構成される。クランク軸２３は、キャリア２２の円周方向複数箇所（例えば３箇所）に設けられている。遊星歯車２４，２５は、図７に示すように、各々総ころ軸受３１を介してクランク軸２３の偏心軸部２３ａ，２３ｂに設置されている。この総ころ軸受３１に、この発明の総ころ軸受、例えば上記実施形態の総ころ軸受が用いられる。
【００２０】
この遊星歯車減速装置の動作を説明する。中心の入力軸２９を回転させると、伝達歯車３０を介して３本のクランク軸２３が互いに同期して回転する。ここで、１段目の減速が行われる。クランク軸２３と遊星歯車２４，２５とは、総ころ軸受３１を介して連結されており、クランク軸２３の振れ回りは、遊星歯車２４，２５が内歯のリング歯車２１の内側を回るときの公転と自転の合成運動に同期する。軸方向に並ぶ２枚の遊星歯車２４，２５は、互いに１８０°位相がずれた状態で内歯リング歯車２１の内周を公転する。このため、２枚の遊星歯車２４，２５の振れ回りによる慣性力は打ち消し合う。内歯リング歯車２１は固定してあり、遊星歯車２４，２５は内歯リング歯車２１の内周を回る。３本のクランク軸２３は、出力部材となるキャリア２２の２枚の円盤部２２ａ，２２ｂの間に挟まっている。したがって、遊星歯車２４，２５の公転は、クランク軸２３の公転を通じてキャリア２２に達し、減速された回転運動が得られる。
【００２１】
この構成の遊星歯車減速装置は、遊星歯車２４，２５とクランク軸２３の間に介在した総ころ軸受３１に、大きな負荷が作用し、しかも総ころ軸受３１の設置スペースは、減速装置全体の大型化を避けるために限られたスペースとなる。また、この総ころ軸受３１の保持器１は、隣接する遊星歯車２４，２５の幅面と摺接する。しかし、上記各実施形態の総ころ軸受によると、限られたスペース内で大きな負荷容量を得ることができ、また保持器１が両側に鍔１ｂを有しているため、隣接する互いに偏心した遊星歯車２４，２５の幅面との摺接によっても、その遊星歯車２４，２５の内径面に干渉する問題が生じない。
【００２２】
図８は遊星歯車減速装置の他の例を示す。この例は、各遊星歯車４１，４２が単列に配置された遊星歯車減速装置の例である。同図は、遊星歯車４１，４２とキャリア４３，４４との関係を示すための図であり、遊星歯車減速装置としての構成は一部を省略して示している。遊星歯車４１は、第１のキャリア４３に設けられた支持軸４３ａに軸受４５を介して設置される。遊星歯車４１は、キャリア４３の円周方向の３か所に等配されている。他の遊星歯車４２は、第２のキャリア４４に設けられた支持軸４４ａに、軸受４６を介して設置されている。遊星歯車４２は、キャリア４４の円周方向の４か所に等配されている。各支持軸４３ａ，４４ａには、軸受内輪となるリング状部材４７，４８が外周に取付けられ、各軸受４４，４５のころは、リング状部材４７，４８の外径面を転動する。上記各軸受４６，４７に、図１の例の総ころ軸受が用いられている。なお、この遊星歯車減速装置は、斜板型アキシャルプランジャポンプに組み込まれて、ポンプ部のピストンの駆動のための斜板４９の駆動に使用されるものである。
【００２３】
【発明の効果】
この発明の総ころ軸受は、周方向に複数のポケットを有し、外径がころ配列の外接円よりも僅かに小径に形成された環状の保持器と、この保持器のポケット内に収容され、周方向に総ころ状態に密接配列されるころとからなり、保持器の隣り合うポケット間の柱部により、ころの保持器外径側への脱落が防止され、前記ころが保持器のポケット内に収容された状態で、周方向に隣合うころの間に、これら隣合うころ同士が干渉し合うことによってころの保持器からの内径側への脱落が防止される０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の干渉量を有するため、ころ本数の減少が防げて、負荷容量の増加，軸受寿命の向上が図れ、また同じ負荷容量を満足させるのであれば、軸受サイズを小さくすることができ、軸受使用機械をコンパクトにすることができる。また、保持器を有しない総ころ軸受とは異なり、軸受使用機器への組み込み性に優れる。キーストン型総ころ軸受に比べて、外輪が不要で、コンパクト化、簡素化も得られる。
この発明の遊星歯車減速装置は、クランク軸の隣接する複数の偏心軸部に遊星歯車を設置した構成でありながら、遊星歯車と偏心軸部の間に介在する軸受が、隣接する遊星歯車の内径に干渉することや、隣接する軸受の保持器同士が干渉することを防止することができる。また、限られたスペース内で軸受に大きな負荷容量を得ることができて、装置全体のコンパクト化が図れ、かつ軸受の組み込み性が良く、組立性に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にかかる総ころ軸受の横断面図である。
【図２】同軸受の縦断面図である。
【図３】同軸受の正面図である。
【図４】同軸受の下面図である。
【図５】同軸受における保持器の横断面図である。
【図６】同実施形態の総ころ軸受を用いた遊星歯車減速装置の一例の模式図である。
【図７】同遊星歯車減速装置の部分切欠側面図である。
【図８】同実施形態の総ころ軸受を用いた遊星歯車減速装置の他の例の部分破断側面図である。
【符号の説明】
１…保持器
１ｂ…鍔
２…ころ
３…ポケット
４…柱部
２１…リング歯車
２２…キャリア
２３…クランク軸
２３ａ，２３ｂ…偏心軸部
２４，２５…遊星歯車
３１…総ころ軸受
４３ａ，４４ａ支持軸
Ｄ１…保持器の外径
Ｄ２…ころ配列の外接円径
ＰＣＤ…ピッチ円径
【発明の属する技術分野】
この発明は、建設機械やロボット，ポンプ等の遊星歯車など、高負荷容量が求められる箇所に用いられる総ころ軸受およびこれを用いた遊星歯車減速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
種々の用途、例えば建設機械向けの遊星歯車減速装置において、その遊星歯車の支持等に保持器付き針状ころが用いられている。従来の保持器付き針状ころは、ころの脱落防止のために、保持器のポケット内の内周縁と外周縁とに、内爪および外爪を設けてころを保持させている。
この他に、遊星歯車減速装置等において、負荷容量を増加させるために、保持器付き針状ころに変えて、総ころ形式の軸受を使用する場合もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の保持器付き針状ころは、ころを保持するために柱部が必要になり、この柱部は内爪および外爪を形成するために、内爪を形成する柱部は、ピッチ円よりも僅かに小径位置に形成（外爪はピッチ円よりも僅かに大径位置に形成）することになって、ころ間隔が広がる。そのため、限られたスペース内に設置するには、必然的にころ本数を減少せざるを得ない。
また、通常の総ころ形式では、ころを１本ずつ手作業で軸受使用装置内に組み込まなくてはならないので、作業性が非常に悪い。
キーストン型の総ころ軸受は、ころ同士の干渉によって、各ころを外輪の内径面に張り付かせたものであるため、保持器を有しなくても、ころの脱落がない。しかし、軸受部品として軸受使用機械とは別体の外輪が必要であり、設置スペースが増大するうえ、構成が複雑になる。
【０００４】
また、遊星歯車減速装置における遊星歯車とクランク軸間に介在させる軸受では、保持器の鍔部面積の要求がある。すなわち、クランク軸の隣接する偏心軸部に２枚の遊星歯車を並べて設置したものでは、これら偏心軸部の偏心回転に伴い、軸受の保持器が、隣接する遊星歯車の幅面と慴接する。そのため、鍔部の面積がある程度なければ、隣接する遊星歯車の内径に干渉してしまう恐れがある。
【０００５】
この発明の目的は、ころ本数の減少を防ぎ、かつ軸受使用機械への組み込み性を向上させた総ころ軸受を提供することである。
この発明の他の目的は、遊星歯車とクランク軸間に介在させる軸受が、隣接する遊星歯車の内径に干渉する問題がなく、かつ一定のスペース内で軸受部分の大きな負荷容量を得ることができて、装置全体のコンパクト化が図れ、かつ軸受の組み込み性に優れた遊星歯車減速装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の総ころ軸受は、周方向に複数のポケットを有し、外径がころ配列の外接円よりも僅かに小径に形成された環状の保持器と、この保持器のポケット内に収容され、周方向に総ころ状態に密接配列されるころとからなり、保持器の隣り合うポケット間の柱部により、ころの保持器外径側への脱落が防止され、前記ころが保持器のポケット内に収容された状態で、、周方向に隣合うころの間に、これら隣合うころ同士が干渉し合うことによってころの保持器からの内径側への脱落が防止される０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の干渉量を有する。
この構成によると、保持器の隣合うポケット間の柱部が、ころの保持器外径側への脱落を防止する。ころの保持器内径側への脱落防止は、ころが密接配列されていて、隣合うころ同士が干渉し合うことにより得られる。このため、ころ配列のピッチ円部分において、保持器の柱部が不要になり、保持器を有しない総ころ軸受と同じだけのころ本数を挿入することができる。また、従来品の総ころ形式とは異なり、ころは保持器で保持されていて、ばらばらにならず、軸受使用機械への組み込みや、保管，運搬等の取り扱いも容易になる。このように、ころ本数の減少が防げて、負荷容量を増加することができ、軸受寿命を長くすることができる。同じ負荷容量を満足させるのであれば、軸受サイズを小さくすることができ、軸受使用機械をコンパクトにすることができる。
【０００７】
この発明の総ころ軸受において、上記保持器の両端に、内径側に延びる環状の鍔を一体に形成しても良い。
このように保持器を鍔付きとした場合、保持器の剛性が向上すると共に、複列で使用される場合に、保持器同士の接触があっても、鍔の側面同士で接触することになって、径方向の内外に引っ掛かりを生じることが防止される。
【０００８】
上記保持器は合成樹脂により形成したものであっても良い。保持器を合成樹脂製とした場合は、樹脂の弾性変形のため、密接配列されるころの保持器への組み込みが容易になる。また、樹脂の持つ自己潤滑性で滑らかな保持が行え、樹脂の成形容易性により、保持器の製造も容易に行える。
【０００９】
上記保持器は、低炭素鋼により形成し、その表面を硬化処理したものであっても良い。保持器を低炭素鋼により形成した場合は、硬質の鋼材を用いた場合に比べて加工性が良く、密接配列されるころの保持器への組み込みも容易である。また保持器表面が硬化処理してあると、保持器が隣接する部品と摺接する使用形態の場合にも、耐摩耗性に優れる。
【００１０】
この発明の総ころ軸受は、遊星歯車減速装置における遊星歯車と、この遊星歯車を支持する支持軸との間に設置されるものであって良い。
遊星歯車減速装置において、遊星歯車の支持には大荷重が必要となり、またその支持部は限られたスペースで、しかも周辺に部品が多く、軸受組み込みの難しい箇所となる。そのため、この発明の総ころ状態で保持器付きとした軸受を用いると、そのコンパクトで負荷容量が大きく、かつ組み込み性が良いという特有の効果が、有効に発揮される。また、遊星ギヤは、高負荷であるが、一般に低回転であるため、総ころ形式のためにころ間の摩擦が大きくても、トルク損失の影響が少ない。
【００１１】
この発明の遊星歯車減速装置は、内歯または外歯の太陽歯車と、この太陽歯車と同心に回転自在に設けられたキャリアと、このキャリアに回転自在に支持されて隣接する複数の偏心軸部を有するクランク軸と、このクランク軸の上記各偏心軸部に総ころ軸受を介して設置されて上記太陽歯車に噛み合う複数の遊星歯車とを備えた遊星歯車減速装置において、上記総ころ軸受は、周方向に複数のポケットを有し、外径がころ配列の外接円よりも僅かに小径に形成され、両端に、内径側に延びる鍔を一体に形成した環状の保持器と、この保持器のポケット内に収容され、周方向に総ころ状態に密接配列されるころとからなり、保持器の隣り合うポケット間の柱部により、ころの保持器外径側への脱落が防止され、前記ころが保持器のポケット内に収容された状態で、、周方向に隣合うころの間に、これら隣合うころ同士が干渉し合うことによってころの保持器からの内径側への脱落が防止される０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の干渉量を有する。また、上記総ころ軸受は、上記遊星歯車およびクランク軸の間で転動自在である。
このようにクランク軸の隣接する複数の偏心軸部に遊星歯車を設置した遊星歯車減速装置は、遊星歯車と偏心軸部の間に介在する軸受が、隣接する遊星歯車の内径に干渉することや、隣接する軸受の保持器同士が干渉することを防止する必要がある。保持器が上記のように鍔付きであると、上記のような干渉の防止機能を保持器の鍔で得ることができる。また、このような遊星歯車減速装置において、遊星歯車の支持には大荷重が必要となり、またその支持部は限られたスペースとなる。そのため、軸受として、総ころ状態で保持器付きとした軸受を用いることにより、そのコンパクトで負荷容量が大きく、かつ組み込み性が良いという特有の効果が有効に発揮される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図１ないし図５と共に説明する。この総ころ軸受は、保持器１と、ころ２とで構成される。保持器１は、周方向に複数のポケット３を有する環状の部材である。保持器１の外径Ｄ１は、ころ２の配列の外接円の径Ｄ２よりも、僅かに小径に形成されている。ころ２は、保持器１の各ポケット３内に収容され、周方向に総ころ状態に密接して配列される。この密接した配列は、隣合うころ２ところ２が所定の干渉量を持つ配列とされる。すなわち、各ころ２が両隣のころ２と接する２点間の直線距離ｍが、ころ２の直径ＤW よりも小さくなるように設定される。上記干渉量は、例えば０．０５mm以上で、０．５mm以下とされる。
【００１３】
保持器１は、ポケット３の形成によって穴明きとなった円筒部１ａの両端に、内径側に延びる環状の鍔１ｂが一体に形成されている。鍔１ｂの先端は、ピッチ円直径ＰＣＤよりも内径側に延びている。保持器１の円筒部１ａにおける隣合うポケット３間の部分は、柱部４となる。各柱部４は、ころ配列の外径側における隣合うころ２の間の空間に位置する。
【００１４】
保持器１は、低炭素鋼により形成し、その表面を硬化処理したものとされる。
保持器１を低炭素鋼等の鋼材により形成する場合、削り出し品としても、鋼板のプレス加工品としても良い。保持器１の上記の表面硬化処理は、軟窒化処理とされ、または浸炭焼入れおよび焼戻しの処理とされる。表面硬化処理は、保持器１の成形の後に行われる。保持器１は合成樹脂製としても良く、その場合、射出成形の可能な樹脂が好ましい。
【００１５】
この構成の総ころ軸受によると、保持器１は、外径Ｄ１がころ配列の外接円径Ｄ２よりも僅かに小径に形成され、密接配列されたころ２を保持するため、次の各作用，効果が得られる。保持器１の隣合うポケット３間の柱部４が、ころ２の保持器外径側への脱落を防止する。保持器内径側へは、ころ２が密接配列されていて、隣合うころ２同士が干渉し合うことにより脱落しない。すなわち従来のキーストン型総ころ軸受と同様な原理で、内径側へのころ２の脱落が防止される。このため、柱部４はころ２よりも外径側の隣合うころ２間の空間のみに介在するものとでき、保持器を有しない総ころ軸受と同じだけのころ本数を挿入することができる。また、従来品の総ころ形式とは異なり、ころ２は保持器１で保持されていて、ばらばらにならず、軸受使用機械への組み込みや、保管，運搬等の取り扱いも容易になる。このように、ころ本数の減少が防げて、負荷容量を増加することができ、軸受寿命を長くすることができる。同じ負荷容量を満足させるのであれば、軸受サイズを小さくすることができ、組み込み機械等をコンパクトにすることができる。
【００１６】
また、保持器１は両側に鍔１ｂを有するため、保持器１の剛性が向上すると共に、複列で使用される場合に、保持器１同士の接触があっても、鍔１ｂの側面同士で接触することになって、径方向の内外に引っ掛かりを生じることが防止される。
【００１７】
保持器１の材質として、合成樹脂製とした場合は、樹脂の弾性変形のため、密接配列されるころ２の保持器１への組み込みが容易になる。また、樹脂の持つ自己潤滑性で円滑な保持が行え、保持器１の製造も射出成形等で容易に行える。
保持器１を低炭素鋼により形成し、その表面を硬化処理した場合は、硬質の鋼材を用いた場合に比べて加工性が良く、密接配列されるころ２の保持器１への組み込みも容易である。また保持器表面が硬化処理してあると、保持器１が隣接する部品と摺接する使用形態の場合にも、耐摩耗性に優れる。特に、軟窒化処理の場合は熱処理変形を抑制でき、また高耐久性のものとできる。
【００１８】
この軸受の組立は、保持器１のポケット３内にころ２を収容し、保持器１の弾性変形によって各ころ２を外径側に張り付かせることにより行う。保持器１の弾性変形を利用できるため、従来のキーストン型の総ころ軸受のように、外輪を昇温させた後に、ころを焼き嵌めする必要はない。この場合に、例えば、ポケット数よりも１本少ないころ２を収容した後、最後の１本のころ２を、隣合うころ２の間の隙間に内径側から打撃等を与えて押し込むことにより、隙間を押し広げて嵌め込む方法が採られる。この方法の他に、保持器の各ポケット３内に、ころ２が自然に入る深さまで収容し、内径側に割型を挿入した後、割型にテーパマンドレルを圧入して、全数のころ２を外径側に同時に拡径させる方法を採用することができる。
【００１９】
図６，図７は、この発明の総ころ軸受を応用した遊星歯車減速装置の一例を示す。この装置は、ロボットのアームの駆動部等に用いられる。この遊星歯車減速装置は、内歯のリング歯車２１と、回転出力部となるキャリア２２と、このキャリア２２に回転自在に支持されて隣接する複数の偏心軸部２３ａ，２３ｂを有するクランク軸２３と、このクランク軸２３の各偏心軸部２３ａ，２３ｂに回転自在に設置されてリング歯車２１に噛み合う複数の遊星歯車２４，２５と、クランク軸２３に回転を入力する回転入力部２６とを有する。リング歯車２１はハウジング２７に固定され、キャリア２２はリング歯車２１と同心に回転自在なように、軸受２８（図７）を介してハウジング２７に設置されている。リング歯車２１は、内歯の太陽歯車となる。回転入力部２６は、リング歯車２１と同心の入力軸２９と、各クランク軸２３に設けられて入力軸２９の歯車部に噛み合う伝達歯車３０とで構成される。クランク軸２３は、キャリア２２の円周方向複数箇所（例えば３箇所）に設けられている。遊星歯車２４，２５は、図７に示すように、各々総ころ軸受３１を介してクランク軸２３の偏心軸部２３ａ，２３ｂに設置されている。この総ころ軸受３１に、この発明の総ころ軸受、例えば上記実施形態の総ころ軸受が用いられる。
【００２０】
この遊星歯車減速装置の動作を説明する。中心の入力軸２９を回転させると、伝達歯車３０を介して３本のクランク軸２３が互いに同期して回転する。ここで、１段目の減速が行われる。クランク軸２３と遊星歯車２４，２５とは、総ころ軸受３１を介して連結されており、クランク軸２３の振れ回りは、遊星歯車２４，２５が内歯のリング歯車２１の内側を回るときの公転と自転の合成運動に同期する。軸方向に並ぶ２枚の遊星歯車２４，２５は、互いに１８０°位相がずれた状態で内歯リング歯車２１の内周を公転する。このため、２枚の遊星歯車２４，２５の振れ回りによる慣性力は打ち消し合う。内歯リング歯車２１は固定してあり、遊星歯車２４，２５は内歯リング歯車２１の内周を回る。３本のクランク軸２３は、出力部材となるキャリア２２の２枚の円盤部２２ａ，２２ｂの間に挟まっている。したがって、遊星歯車２４，２５の公転は、クランク軸２３の公転を通じてキャリア２２に達し、減速された回転運動が得られる。
【００２１】
この構成の遊星歯車減速装置は、遊星歯車２４，２５とクランク軸２３の間に介在した総ころ軸受３１に、大きな負荷が作用し、しかも総ころ軸受３１の設置スペースは、減速装置全体の大型化を避けるために限られたスペースとなる。また、この総ころ軸受３１の保持器１は、隣接する遊星歯車２４，２５の幅面と摺接する。しかし、上記各実施形態の総ころ軸受によると、限られたスペース内で大きな負荷容量を得ることができ、また保持器１が両側に鍔１ｂを有しているため、隣接する互いに偏心した遊星歯車２４，２５の幅面との摺接によっても、その遊星歯車２４，２５の内径面に干渉する問題が生じない。
【００２２】
図８は遊星歯車減速装置の他の例を示す。この例は、各遊星歯車４１，４２が単列に配置された遊星歯車減速装置の例である。同図は、遊星歯車４１，４２とキャリア４３，４４との関係を示すための図であり、遊星歯車減速装置としての構成は一部を省略して示している。遊星歯車４１は、第１のキャリア４３に設けられた支持軸４３ａに軸受４５を介して設置される。遊星歯車４１は、キャリア４３の円周方向の３か所に等配されている。他の遊星歯車４２は、第２のキャリア４４に設けられた支持軸４４ａに、軸受４６を介して設置されている。遊星歯車４２は、キャリア４４の円周方向の４か所に等配されている。各支持軸４３ａ，４４ａには、軸受内輪となるリング状部材４７，４８が外周に取付けられ、各軸受４４，４５のころは、リング状部材４７，４８の外径面を転動する。上記各軸受４６，４７に、図１の例の総ころ軸受が用いられている。なお、この遊星歯車減速装置は、斜板型アキシャルプランジャポンプに組み込まれて、ポンプ部のピストンの駆動のための斜板４９の駆動に使用されるものである。
【００２３】
【発明の効果】
この発明の総ころ軸受は、周方向に複数のポケットを有し、外径がころ配列の外接円よりも僅かに小径に形成された環状の保持器と、この保持器のポケット内に収容され、周方向に総ころ状態に密接配列されるころとからなり、保持器の隣り合うポケット間の柱部により、ころの保持器外径側への脱落が防止され、前記ころが保持器のポケット内に収容された状態で、周方向に隣合うころの間に、これら隣合うころ同士が干渉し合うことによってころの保持器からの内径側への脱落が防止される０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の干渉量を有するため、ころ本数の減少が防げて、負荷容量の増加，軸受寿命の向上が図れ、また同じ負荷容量を満足させるのであれば、軸受サイズを小さくすることができ、軸受使用機械をコンパクトにすることができる。また、保持器を有しない総ころ軸受とは異なり、軸受使用機器への組み込み性に優れる。キーストン型総ころ軸受に比べて、外輪が不要で、コンパクト化、簡素化も得られる。
この発明の遊星歯車減速装置は、クランク軸の隣接する複数の偏心軸部に遊星歯車を設置した構成でありながら、遊星歯車と偏心軸部の間に介在する軸受が、隣接する遊星歯車の内径に干渉することや、隣接する軸受の保持器同士が干渉することを防止することができる。また、限られたスペース内で軸受に大きな負荷容量を得ることができて、装置全体のコンパクト化が図れ、かつ軸受の組み込み性が良く、組立性に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にかかる総ころ軸受の横断面図である。
【図２】同軸受の縦断面図である。
【図３】同軸受の正面図である。
【図４】同軸受の下面図である。
【図５】同軸受における保持器の横断面図である。
【図６】同実施形態の総ころ軸受を用いた遊星歯車減速装置の一例の模式図である。
【図７】同遊星歯車減速装置の部分切欠側面図である。
【図８】同実施形態の総ころ軸受を用いた遊星歯車減速装置の他の例の部分破断側面図である。
【符号の説明】
１…保持器
１ｂ…鍔
２…ころ
３…ポケット
４…柱部
２１…リング歯車
２２…キャリア
２３…クランク軸
２３ａ，２３ｂ…偏心軸部
２４，２５…遊星歯車
３１…総ころ軸受
４３ａ，４４ａ支持軸
Ｄ１…保持器の外径
Ｄ２…ころ配列の外接円径
ＰＣＤ…ピッチ円径
Claims (6)
- 周方向に複数のポケットを有し、外径がころ配列の外接円よりも僅かに小径に形成された環状の保持器と、この保持器のポケット内に収容され、周方向に総ころ状態に密接配列されるころとからなり、保持器の隣り合うポケット間の柱部により、ころの保持器外径側への脱落が防止され、前記ころが保持器のポケット内に収容された状態で、周方向に隣合うころの間に、これら隣合うころ同士が干渉し合うことによってころの保持器からの内径側への脱落が防止される０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の干渉量を有する総ころ軸受。
- 上記保持器の両端に、内径側に延びる環状の鍔を一体に形成した請求項１に記載の総ころ軸受。
- 上記保持器を合成樹脂により形成した請求項１または請求項２に記載の総ころ軸受。
- 上記保持器を低炭素鋼により形成し、その表面を硬化処理した請求項１まはた請求項２に記載の総ころ軸受。
- 遊星歯車減速装置における遊星歯車と、この遊星歯車を支持する支持軸との間に設置される請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の総ころ軸受。
- 内歯または外歯の太陽歯車と、この太陽歯車と同心に回転自在に設けられたキャリアと、このキャリアに回転自在に支持されて隣接する複数の偏心軸部を有するクランク軸と、このクランク軸の上記各偏心軸部に総ころ軸受を介して設置されて上記太陽歯車に噛み合う複数の遊星歯車とを備えた遊星歯車減速装置において、上記総ころ軸受は、周方向に複数のポケットを有し、外径がころ配列の外接円よりも僅かに小径に形成され、両端に、内径側に延びる鍔を一体に形成した環状の保持器と、この保持器のポケット内に収容され、周方向に総ころ状態に密接配列されるころとからなり、保持器の隣り合うポケット間の柱部により、ころの保持器外径側への脱落が防止され、前記ころが保持器のポケット内に収容された状態で、周方向に隣合うころの間に、これら隣合うころ同士が干渉し合うことによってころの保持器からの内径側への脱落が防止される０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の干渉量を有し、上記遊星歯車およびクランク軸の間で転動自在である遊星歯車減速装置。
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