JP6444531B2 - 滑り軸受け - Google Patents

Description

本発明は、モーメント荷重を受けることのできる滑り軸受けに関する。

モーメント荷重が作用する部分に用いる軸受けとしては、例えば、波動歯車装置における入力軸あるいは出力軸を支持する支持軸受けがある。波動歯車装置において、一般的に、入力側には、組み合わせアンギュラ玉軸受けの使用が推奨され、出力側には、組み合わせアンギュラ玉軸受け、４点接触玉軸受け、クロスローラー軸受けなどの使用が推奨されている。特許文献１、２には、出力側にクロスローラー軸受けあるいは４点接触玉軸受けを用いた波動歯車装置が記載されている。

玉、ローラを備えた転動タイプの軸受けは潤滑剤が不可欠であり、シール機構が必要である。また、潤滑剤の大きな粘性抵抗、シール機構のオイルシールリップ部の大きな摩擦抵抗等が原因となって、波動歯車装置の高速回転時の効率が低下する。

このような弊害を解消するために、転動タイプの軸受けの代わりに、モーメント荷重を受けることのできる滑り軸受けを用いることが考えられる。これにより、高速回転時の効率が向上し、振動・騒音を低下でき、さらに、無潤滑化に対応できる。

モーメント荷重を受けることのできる滑り軸受けとしては、特許文献３、４に記載されているフランジタイプの複合軸受けが知られている。この形式の滑り軸受けは、ラジアル方向およびスラスト方向に延びるＬ形状をした金属製等の滑り軸受片を備えている。

しかしながら、モーメント荷重を受けることのできる滑り軸受けとして、十分な負荷容量を備えたコンパクトな構成のものは提案されていない。

特開２００２−０３１１５０号公報 特開２００５−３０８１３１号公報 特開２０１３−１９５１７号公報 特開２０１３−９６５３４号公報

本発明の課題は、モーメント荷重を受けることのできるコンパクトな構成の滑り軸受けを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の滑り軸受けは、
外輪と、
前記外輪の内側に同心状態に配置した内輪と、
前記外輪の内周面の全周に亘って形成した外輪側Ｖ溝と、
前記内輪の外周面の全周に亘って形成した内輪側Ｖ溝と、
前記外輪側Ｖ溝および前記内輪側Ｖ溝によって規定される４つの軌道面を備えた円環形状の軌道と、
前記軌道に装着されている摺動体と、
を有しており、
前記摺動体の外周面は、前記軌道面のそれぞれに対して摺動可能な状態で接触していることを特徴としている。

ここで、組立の容易さを考慮して、前記外輪は、軸受け中心軸線の方向に分割可能な２つの分割外輪から構成されていることが望ましい。

本発明において、前記摺動体として、エンドレスコイルばね、または、円形断面の環状体を用いることができる。また、前記摺動体として、矩形断面あるいはひし形断面の環状体を用いることができ、この場合には、前記摺動体の４つの面が前記軌道の４つの前記軌道面に対して面接触するように、摺動体の断面形状を設定すればよい。

ここで、組立の容易さを考慮して、前記摺動体として、円環形状の部材を円周方向に複数に分割した場合に得られる複数本の円弧形状の部材を用いることができる。

上記構成の滑り軸受けは、波動歯車装置において、剛性内歯歯車と可撓性外歯歯車を相対回転自在の状態で支持するための支持軸受けとして用いることができる。

本発明を適用した滑り軸受けの一例を示す半断面図、部分拡大断面図、および摺動部材の二例を示す斜視図である。 本発明を適用した滑り軸受けの別の例を示す半断面図および摺動部材を示す斜視図である。 図１の滑り軸受けが組み込まれた波動歯車装置の一例を示す縦断面図および端面図である。

以下に、図面を参照して本発明を適用した滑り軸受けの実施の形態を説明する。

（実施の形態１）
図１（ａ）、（ｂ）は実施の形態１に係る滑り軸受けを示す半断面図および部分拡大断面図であり、図１（ｃ）、（ｄ）は、その摺動体の二例を示す斜視図である。

滑り軸受け１は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、外輪２と、この内側に同心状態に配置した内輪３とを備えている。外輪２および内輪３の間には、円環形状の軌道４が形成されている。軌道４には、円環形状の摺動体５が装着されている。本例の軌道４はほぼ正方形断面をしており、摺動体５は円形輪郭をしている。摺動体５は、軌道４を規定している第１〜第４軌道面６〜９に内接し、これらの軌道面６〜９に沿って摺動可能である。

外輪２の円形内周面には、その全周に亘って外輪側Ｖ溝１１が形成されており、その一方の溝側面が第１軌道面６であり、他方の溝側面が第２軌道面７である。同様に、内輪３の円形外周面には、その全周に亘って内輪側Ｖ溝１２が形成されており、その一方の溝側面が第３軌道面８であり、他方の溝側面が第４軌道面９である。

本例の外輪２は、軸受け中心軸線１ａの方向の中央において二分割された分割外輪１３、１４から構成されている。分割外輪１３、１４は実質的に左右対称な形状をしており、分割外輪１３に第１軌道面６が形成され、分割外輪１４に第２軌道面７が形成されている。分割外輪１３、１４は円周方向において所定の間隔で締結ボルト（図示せず）によって、相互に締結固定されて、外輪２が構成される。

本例の摺動体５は、図１（ｃ）に示すように、エンドレスコイルばねからなる。エンドレスコイルばねのコイル巻き径は、第１〜第４軌道面６〜９に対して４点接触する大きさに設定されており、その巻き密度、線径を適切に設定することにより、コイル直径方向に十分な剛性が備わっている。組立の容易さ等の観点からは、エンドレスコイルばねを、円周方向に複数に分割して得られる複数本の円弧形状をしたコイルばねから、摺動体５を構成してもよい。一般的には、同一円弧形状の３本以上のコイルばねを用いればよい。

上記の滑り軸受け１の組立は次のようにすればよい。まず、摺動体５を、内輪３のＶ溝１２の側に装着する。次に、分割型の外輪２を装着し、仮止めボルトで締め付け、規定の予圧状態となるようにする。

ここで、図１（ｄ）は、摺動体５の別の例を示す斜視図である。この図に示す摺動体２５は、円形断面をした円環形状の剛体である。この場合には、組立の容易さ等の点から、円周方向に複数、例えば、３つ以上に分割して得られる円弧形状の摺動片を用いることが望ましい。例えば、図において破線で示すように等角度間隔で摺動体２５を三分割する。これによって得られる３本の円弧形状の摺動片２５ａ〜２５ｃを用いる。

このように、滑り軸受け１では、転動タイプのクロスローラベアリング形状と同様な形状の軌道を形成し、この軌道に摺動体を装着している。これにより、ラジアル荷重、スラスト荷重およびモーメント荷重を受けることのできるコンパクトな滑り軸受けを実現できる。

（実施の形態２）
次に、図２（ａ）は実施の形態２に係る滑り軸受けを示す半断面図であり、図２（ｂ）はその摺動体の斜視図である。

滑り軸受け３１の外輪３２、内輪３３は、上記の滑り軸受け１の外輪２、内輪３と同様である。外輪３２は、分割型外輪であり、分割外輪４３、４４から構成されている。分割外輪４３、４４の円形内周面には第１軌道面３６、第２軌道面３７が形成されている。分割外輪４３、４４を締結固定すると、それらの内周面には、第１、第２軌道面３６、３７によってＶ溝４１が形成される。内輪３３の円形外周面には、第３軌道面３８、第４軌道面３９によって規定されるＶ溝４２が形成されている。Ｖ溝４１、４２によって構成される円環形状の矩形断面の軌道３４に、円環形状の摺動体３５が摺動可能な状態で配置されている。

本例の摺動体３５は、図２（ｂ）に示すように、矩形断面をした円環形状の剛体であり、その矩形断面の一方の対角線の方向が半径方向に一致し、他方の対角線の方向が軸受け中心軸線３１ａの方向に一致する。摺動体３５の矩形断面の大きさは、軌道３４の矩形断面とほぼ同一であり、摺動体３５の４つの外周面４６〜４９が対応する軌道３４の第１〜第４軌道面３６〜３９に面接触状態で当たる。摺動体３５においても、組立の容易さ等の点から、円周方向に複数、例えば、３つ以上に分割して得られる円弧形状の摺動片を用いることが望ましい。例えば、図において破線で示すように等角度間隔で摺動体３５を三分割する。これによって得られる３本の円弧形状の分割摺動片３５ａ〜３５ｃを用いる。

（各部の材質）
ここで、外輪２、３２、内輪３、３３の材質は、鋼、ステンレススチール、プラスチックなど、各種の材質とすることができる。滑り軸受け１、３１に必要とされる圧縮強度、ヤング率、線膨張係数等の機械的性質に基づき、適切な材質を選択すればよい。

また、摺動体５、２５、３５の材質は、内外輪に対する耐摩耗性を考慮して選択することができる。また、必要に応じて、各種の表面改質を行うことも有効である。特に、図１（ｄ）、図２（ｂ）に示す摺動体２５、３５の材質は、高強度で耐摩耗性に優れるＲＢセラミックス（三和油脂株式会社製）を用いることができる。ＲＢセラミックスは、圧縮強度が１８０〜３００ＭＰａ、ヤング率が１０〜１５ＧＰａであり、例えば、米国特許第５９１６４９９号明細書（日本特許第３５３０３２９号公報）に記載されている。

（滑り軸受けを備えた波動歯車装置の例）
図３（ａ）は本発明を適用した滑り軸受けを備えたシルクハットタイプの波動歯車装置の一例を示す縦断面図であり、図３（ｂ）はその端面図である。

波動歯車装置５１は、円環状の剛性内歯歯車５２と、この内側に同軸に配置したシルクハット形状の可撓性外歯歯車５３と、可撓性外歯歯車５３の内側に同軸に嵌めたウエーブジェネレータ５４とを備えている。また、剛性内歯歯車５２に対して可撓性外歯歯車５３を相対回転自在の状態で支持している支持軸受けとして、滑り軸受け５５を備えている。滑り軸受け５５は、例えば、図２に示す滑り軸受け３５と同一構造である。

可撓性外歯歯車５３は、半径方向に撓み可能な円筒状胴部５６と、この円筒状胴部５６の一方の端から半径方向の外方に広がっているダイヤフラム５７と、円筒状胴部５６における他方の開口端の側の外周面部分に形成した外歯５８とを備えている。剛性内歯歯車５２は、滑り軸受け５５を介して、可撓性外歯歯車５３を相対回転自在の状態で支持している。本例では、剛性内歯歯車５２の円形外周面に滑り軸受け５５の内輪軌道面５５ａが形成されている。滑り軸受け５５の外輪５５ｂには、可撓性外歯歯車５３が同軸に締結されている。内輪軌道面５５ａ（内輪側Ｖ溝）と外輪５５ｂに形成した外輪軌道面５５ｃ（外輪側Ｖ溝）との間に、摺動可能な状態で、円環形状の摺動体５５ｄが装着されている。

可撓性外歯歯車５３の外歯５８の形成部分は、ウエーブジェネレータ５４によって、非円形状、一般的には楕円状に撓められて、その楕円形状の長軸両端の外歯５８の部分が、剛性内歯歯車５２の内歯５９の部分にかみ合っている。ウエーブジェネレータ５４は不図示のモーターによって回転駆動される。ウエーブジェネレータ５４は、剛性のウエーブプラグ６１と、このウエーブプラグ６１の楕円状のウエーブプラグ外周面６２に装着されて楕円状に撓められているウエーブベアリング６３とを備えている。ウエーブプラグ６１にはその中心部を中心軸線５１ａの方向に貫通する中空部６４が形成されている。

ウエーブジェネレータ５４が回転すると、両歯車５２、５３の間のかみ合い位置が円周方向に移動する。両歯車５２、５３には歯数差があるので、滑り軸受け５５に滑りが生じて、両歯車の間に相対回転が生じる。滑り軸受け５５は、運転時において作用するラジアル荷重、スラスト荷重、モーメント荷重を受けることができる。

Claims (4)

1. 外輪と、
   前記外輪の内側に同心状態に配置した内輪と、
   前記外輪の内周面の全周に亘って形成した外輪側Ｖ溝と、
   前記内輪の外周面の全周に亘って形成した内輪側Ｖ溝と、
   前記外輪側Ｖ溝および前記内輪側Ｖ溝によって規定される４つの軌道面を備えた円環形状の軌道と、
   前記軌道に装着されている摺動体と、
   を有しており、
   前記摺動体の外周面は、前記軌道面のそれぞれに対して摺動可能な状態で接触しており、
   前記摺動体は、エンドレスコイルばねである滑り軸受け。
2. 請求項１において、
   前記外輪は、軸受け中心軸線の方向に分割可能な２つの分割外輪から構成されている滑り軸受け。
3. 請求項１において、
   前記エンドレスコイルばねは、円周方向に複数に分割して得られる複数本の円弧形状をしたコイルばねから構成されている滑り軸受け。
4. 剛性内歯歯車と、
   可撓性外歯歯車と、
   前記可撓性外歯歯車を非円形に撓めて前記剛性内歯歯車に対して部分的にかみ合わせると共に、両歯車のかみ合い位置を円周方向に移動させる波動発生器と、
   前記剛性内歯歯車および前記可撓性外歯歯車を相対回転自在の状態に支持している支持軸受けと、
   を有しており、
   前記支持軸受けは、請求項１に記載の滑り軸受けである波動歯車装置。

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